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2021 年度 実績報告書

手掌触覚伝達による手術手技の遠隔VR実地訓練基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 17H00754
研究機関立命館大学

研究代表者

田中 弘美  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10268154)

研究分担者 野間 春生  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (00374108)
島田 伸敬  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10294034)
木村 朝子  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (20324832)
田川 和義  愛知工科大学, 工学部, 教授(移行) (40401319)
佐藤 誠  東京都立大学, システムデザイン研究科, 客員教授 (50114872)
陳 延偉  立命館大学, 情報理工学部, 教授 (60236841)
赤羽 克仁  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (70500007)
小森 優  滋賀医科大学, 医学部, 非常勤講師 (80186824)
広田 光一  電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80273332)
平井 慎一  立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
キーワードバーチャルリアリティ / ハプティクス / 軟組織シミュレーション / 柔軟手シミュレーション / 多指・手掌力触覚提示装 / 柔軟物インタラクション / 手掌触覚伝 / 遠隔VR実地訓練
研究実績の概要

・柔軟手変形法の研究成果“Force Computation based on Deformation Optimization,"がIEEE Transactionに掲載された.皮膚の変形モデルによる触覚提示を,変形誤差を最小化する最適化ベース触覚レンダリングとして実装した.被験者による評価実験から高品質な変形力の触覚提示が可能になることを確認した.また,現状のデバイス技術では手指の動きが制限されるため,実手指は動かさずにVR手指を操作しVR物体との接触をフィードバックするシステムを開発した
・柔軟指を持つソフトロボットハンドの指先のMEMS触覚センサの感度を従来の15倍の出力向上を実現した.柔軟手シミュレータを用いるソフトハンドによる把持や操作の解析が可能になった.指紋を持つ三次元柔軟指先シミュレータの構築を行い,実測の挙動と比較することで,ヤング率・ポアソン比・粘性係数等のパラメータの妥当性の検証を行った
・8自由度ワイヤ駆動型の軟組織操作が可能な多指手掌力覚提示装置を試作し実験により評価を行った.また,昨年度開発したVR,MR環境下において仮想オブジェクトに触れた際に生じる接触感を再現するデバイス拡張し,仮想物体の硬軟感提示を可能とした
・熟練医の視線の配り方の特徴をヒートマップ作成により分析・抽出し,教示可能な訓練システムへと拡張した.しこり等のなぞり感覚提示を可能とする柔軟シートと空気噴流を使用したウェアラブル型小型触覚提示デバイスを開発した.人の物体把持,接触や物体の移動などのイベントを検知・認識するイベントロギングシステムを最新の分散通信環境ROS2と軽量仮想計算環境Dockerを組み合わせて実装し,リハビリ用手指計測や手話認識に応用し検証を行った.マルチパス深層学習を用いた脳室領域の自動抽出法を開発し,成果をIEEE ICCE2022で発表した
・掌触感を共有可能とする遠隔協働VR仮想環境下において視触覚融合現象の導入した手術手技訓練システムの有効性を検証した.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (44件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (36件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Deformation Matching: Force Computation based on Deformation Optimization2022

    • 著者名/発表者名
      Hirota Koichi、Ujitoko Yusuke、Sakurai Sho、Nojima Takuya
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Haptics

      巻: - ページ: 1~1

    • DOI

      10.1109/TOH.2022.3142053

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] タッチベースインタラクティブCOVID-19診断支援可視化システム2022

    • 著者名/発表者名
      劉 家慶、黄 慧敏、王 芳、原 野、健山 智子、岩本 祐太郎、林 蘭芬、陳 延偉
    • 雑誌名

      電子情報通信学会論文誌D 情報・システム

      巻: J105-D ページ: 89~96

    • DOI

      10.14923/transinfj.2021SKP0007

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Automatic Segmentation of Infant Brain Ventricles with Hydrocephalus in MRI Based on Deep Multi-path Learning2022

    • 著者名/発表者名
      Jinbo Hikari、Iwamoto Yutaro、Nonaka Masahiro、Chen Yen-Wei
    • 雑誌名

      Proc. of 40th IEEE International Conference on Consumer Electronics (IEEE ICCE2022)

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1109/ICCE53296.2022.9730469

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 画像で見る機械工学 工学および産業界における動画活用事例[手術シミュレータ]ネットワーク型・臓器異形バリエーションに対応した手術シミュレータの研究開発2021

    • 著者名/発表者名
      田川 和義, 田中 弘美
    • 雑誌名

      日本機械学会誌

      巻: Vol.124, No.1234 ページ: 30-31

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recalling of multiple grasping methods from an object image with a convolutional neural network2021

    • 著者名/発表者名
      Sanada Makoto、Matsuo Tadashi、Shimada Nobutaka、Shirai Yoshiaki
    • 雑誌名

      ROBOMECH Journal

      巻: 8 ページ: -

    • DOI

      10.1186/s40648-021-00206-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Scene Descriptor Expressing Ambiguity in Information Recovery Based on Incomplete Partial Observation2021

    • 著者名/発表者名
      Fukui Takaaki、Matsuo Tadashi、Shimada Nobutaka
    • 雑誌名

      International Conference on Intelligent Computing (ICIC2021)

      巻: Vol.1 ページ: -

    • DOI

      10.1109/IROS51168.2021.9636576

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Non-tactile Thumb Tip Measurement System for Encouraging Rehabilitation After Surgery2021

    • 著者名/発表者名
      Aoki Erika、Matsuo Tadashi、Shimada Nobutaka
    • 雑誌名

      International Conference on Intelligent Computing

      巻: - ページ: 842~852

    • DOI

      10.1007/978-3-030-84522-3_68

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 人を超える超小形触覚センサの開発と産業応用2022

    • 著者名/発表者名
      野間 春生
    • 学会等名
      けいはんな共創の森イノべーション
  • [学会発表] シリンジ操作を可能にする対称性を考慮した8自由度ワイヤ駆動型力覚提示装置の試作2022

    • 著者名/発表者名
      赤羽克仁
    • 学会等名
      インタラクション2022
  • [学会発表] A Visual Attention Guidance Approach for Minimally Invasive VR Surgery Training2022

    • 著者名/発表者名
      Kazuyoshi Tagawa, Chikato Kuyama, Masaya Yamamoto, Hiromi T. Tanaka
    • 学会等名
      Springer; Smart Innovation, Systems and Technologies
    • 国際学会
  • [学会発表] 没入型仮想環境を想定した投影光学補正手法の検討2022

    • 著者名/発表者名
      坂梨 瑠音, 荒谷 隼基, 加藤 央昌, 田川 和義
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東海支部 卒業研究発表会
  • [学会発表] 摩擦を有する粒子群による仮想レオロジー物体の変形・切断表現2022

    • 著者名/発表者名
      木村 怜, 田川 和義
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東海支部 卒業研究発表会
  • [学会発表] 二軸回転機構を用いた簡易設置が可能な没入型仮想環境の構築2022

    • 著者名/発表者名
      棚瀬 隆也, 荒谷 隼基, 田川 和義, 加藤 央昌
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東海支部 卒業研究発表会
  • [学会発表] 腹腔鏡下胆嚢摘出術における熟練者の視線傾向分析2022

    • 著者名/発表者名
      森下 雄介, 田川 和義
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東海支部 卒業研究発表会
  • [学会発表] しこりを有する柔軟物のなぞり感覚提示を可能とする小型触覚デバイスの提案2022

    • 著者名/発表者名
      赤木 惣一, 田川 和義
    • 学会等名
      電子情報通信学会 東海支部 卒業研究発表会
  • [学会発表] XR環境下での視触覚クロスモーダル現象2022

    • 著者名/発表者名
      木村朝子
    • 学会等名
      第12回多感覚研究会チュートリアル講演
    • 招待講演
  • [学会発表] 先端伸縮型仮想物体接触デバイスExtickTouchへの水平移動に対する抵抗感提示機構の導入2022

    • 著者名/発表者名
      林佑一,柴田史久,木村朝子
    • 学会等名
      インタラクション2022
  • [学会発表] 筋電位計測に基づくハンドジェスチャ入力の精度特性分析2022

    • 著者名/発表者名
      野﨑颯人,片岡佑太,柴田史久,木村朝子
    • 学会等名
      インタラクション2022
  • [学会発表] 視覚刺激が電気刺激による指先への滑り錯覚に与える影響の分析2022

    • 著者名/発表者名
      林真平,松井俊祐,松室美紀,柴田史久,木村朝子
    • 学会等名
      第12回多感覚研究会
  • [学会発表] 対話型UI操作への手腕随意筋の電位計測利用の基礎的検討2022

    • 著者名/発表者名
      東森拓磨,片岡佑太,柴田史久,木村朝子
    • 学会等名
      情報処理学会研究報告
  • [学会発表] VRにおける身体行動拡張が酔いに与える影響の調査2022

    • 著者名/発表者名
      岡本陽太, 島田 伸敬, 松尾 直志,
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] 時空間特徴融合による映像からの手話翻訳2022

    • 著者名/発表者名
      Te ZHANG・島田伸敬
    • 学会等名
      2022年電子情報通信学会総合大会
  • [学会発表] MEMS 触覚センサによる運動時の 靴底にかかる力の計測2021

    • 著者名/発表者名
      河内彪博, 岡田一志, 大井翔, 松村耕平, 寒川雅之, 野間春生
    • 学会等名
      インタラクション2021
  • [学会発表] 接触部を交換可能としたMEMS触覚センサ2021

    • 著者名/発表者名
      川﨑 雄記,髙橋 佑司,安部 隆,野間 春生, 寒川 雅之
    • 学会等名
      2021年電気学会全国大会
  • [学会発表] MEMS 触覚センサの校正処理手法の実装と評価2021

    • 著者名/発表者名
      河内 彪博、安藤 潤人、野間 春生、寒川 雅之
    • 学会等名
      電気学会令和3年度E部門総合研究会
  • [学会発表] 両手を圧擦することによって生じる触覚の次元―ALSCALを用いて―2021

    • 著者名/発表者名
      東山篤規、 野間春生
    • 学会等名
      関西心理学会第132回大会
  • [学会発表] MEMS 触覚センサ向け機械学習のためのFPGA によるSNN パーセプトロン実装2021

    • 著者名/発表者名
      青木雅典, 土橋嬉真花,安藤潤人,寒川雅之,秋田純一,野間春生
    • 学会等名
      第26回バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] MEMS触覚センサを用いたフォークによる食材刺突時の把持力に基づく食材判別2021

    • 著者名/発表者名
      坪倉奏太,柴田結衣,安藤潤,寒川雅之,渡邊淳司,野間春生
    • 学会等名
      第26回バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 接着剤を用いたMEMS触覚センサの接触部取り外し・交換可能化2021

    • 著者名/発表者名
      川崎雄記,安部隆,野間春生,寒川雅之
    • 学会等名
      第38回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] 物理的・化学的耐久性を兼備するフッ素エラストマ積層コーティングPDMS封止カンチレバー型触覚センサ2021

    • 著者名/発表者名
      髙橋佑司,髙橋拓海,安部隆,野間春生,寒川雅之
    • 学会等名
      第38回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
  • [学会発表] MEMS 触覚センサを用いフォークの把持力に基づく食材判別へのリザバーコンピューティングの応用2021

    • 著者名/発表者名
      坪倉 奏太, 安藤 潤人, 北野 勝則, 野間 春生, 寒川 雅之, 秋田 純一
    • 学会等名
      ハプティクス研究委員会第28回研究会
  • [学会発表] 掌への力覚提示を実現する8自由度ワイヤ駆動型力覚提示装置の提案2021

    • 著者名/発表者名
      赤羽克仁
    • 学会等名
      ハプティクス研究委員会
  • [学会発表] シリンジ操作を実現する8自由度ワイヤ駆動型力覚提示装置の提案2021

    • 著者名/発表者名
      赤羽克仁
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 低侵襲VR手術訓練における視覚的注意の誘導法の検討2021

    • 著者名/発表者名
      田川 和義, 久山 愛翔, 山本 雅也, 小森 優, 来見 良誠, 田中 弘美
    • 学会等名
      第30回日本コンピュータ外科学会大会
  • [学会発表] 低侵襲手術における文字または音声呈示を用いた視覚的注意の誘導2021

    • 著者名/発表者名
      久山 愛翔, 田川 和義, 山本 雅也, 田中 弘美
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 空気中における凹凸面に対する指先変形の計測システム2021

    • 著者名/発表者名
      和田 佳久, 田川 和義
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 回転拘束および摩擦を有する粒子群による仮想レオロジー物体の変形表現2021

    • 著者名/発表者名
      木村 怜, 赤木 惣一, 田川 和義
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] MR画像に基づくヒト指先のモデリングと物理パラメータ同定2021

    • 著者名/発表者名
      木田 昌希, 田川 和義
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] 埋め込み変形モデルの実時間多重化処理による効率的な切断表現2021

    • 著者名/発表者名
      藤北 隆史, 田川 和義
    • 学会等名
      第26回日本バーチャルリアリティ学会大会
  • [学会発表] テレセントリック光学系レンズおよび凹凸透明体を用いた指先滑りの歪み無し計測法の提案2021

    • 著者名/発表者名
      和田 佳久, 田川 和義
    • 学会等名
      電気学会 電子・情報・システム部門 知覚情報研究会
  • [学会発表] 可搬型二軸回転式没入環境の設計2021

    • 著者名/発表者名
      棚瀬 隆也, 荒谷 隼基, 加藤 央昌, 田川 和義
    • 学会等名
      バーチャル学会2021
  • [学会発表] Effect of shifting own hand position in virtual space on mental body model2021

    • 著者名/発表者名
      Hikari Kobayashi, Miki Matsumuro, Fumihisa Shibata, and AsakoKimura
    • 学会等名
      Proc. Human-Computer Interaction Int. 2021
    • 国際学会
  • [学会発表] ROS2 を用いた室内シーン変遷ロギングシステムの実装2021

    • 著者名/発表者名
      吉田享平、島田伸敬、松尾直志
    • 学会等名
      ロボティクス・メカトロニクス 講演会
  • [図書] VR/AR技術における感覚の提示、拡張技術と最新応用事例2021

    • 著者名/発表者名
      執筆者:64名、技術情報協会
    • 総ページ数
      576
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-850-0

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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