研究課題
基盤研究(A)
実世界力・触覚情報の人工伝達はハプティクスとして発展しつつあり、その可能性と将来性が注目されている。近年では、内視鏡外科における隘路であった難度の高い手術手技が実行できるハプティックロボットの開発が緊急課題となっており、本研究ではその鍵技術となる多自由度触覚技術の開発を目的とした。当該研究期間においては、大きく分けて以下のような成果を得た。1.多自由度システムにおけるダウンサイジングやアクチュエータの柔軟な配置を可能とするフレキシブルアクチュエータを開発した。そして、フレキシブルアクチュエータを実装した多自由度テレハンド試作機を複数製作し、実験により多自由度システムにおける触覚伝達特性を検証した。2.FPGAを用いた高速並列演算処理システムを開発し、高速サンプリングタイムでの双方向制御を実現することで、広帯域の触覚伝達が可能となることを確認した。3.微小環境からの触覚伝達を実現するミクロ・マクロバイラテラル制御システムを開発し、生体を用いた実験を世界に先駆けて初めて行い、小動物の各器官の触覚情報を数値データとして記録する技術を確立した。4.離散フーリエ変換行列(DFT行列)による実環境空間情報のモード変換と取得理論を確立した。また、開発した多自由度テレハンド試作機を用いた実験により、未知環境の表面形状が各環境モードの合成で表現できることを明らかにした。5,複数の人間に対しての人工的な触覚情報配信を可能とするマルチラテラル制御理論を構築し、将来の多自由度ハプティックロボットを用いたスキル伝承やハプティックトレーニングの実現可能性を示した。また上記研究成果については、最終年度に国際会議およびシンポジウムを開催し国内外において広く発表することで、研究成果の社会への還元を行った。
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