| 研究課題/領域番号 |
18H03270
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
枦 修一郎 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (90324285)
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| 研究分担者 |
石山 和志 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (20203036)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 磁気式3次元位置検出システム / 磁場ベクトル / 磁気トルク / ヘルムホルツコイル |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、場（磁場）の利用により、手や指の動きを高精度に計測し、さらにその手指に触力覚をリアルタイムで提示可能な、非拘束・非接触型のハプティックインタフェースを開発することを目的としている。
初年度は、ｉ）研究目的達成の基盤技術となる磁気式3次元位置検出システムの弱点であった、位置・方向の計測値が不安定になる姿勢の解消と、指先に添付可能なサイズの磁石片に対し、磁気トルク及び磁場勾配を利用して所望の動きを発生可能な磁場印加システムの設計に取り組んだ。
ｉ）について、磁気的な検出死角を完全に解消する方法として考案した、円形励磁コイルのペア二組（計4個）を交差配置して、両者の交互切り替えにより３次元励磁する手法について、コイル形状・配置について最適化を行った。さらに本手法導入に伴い犠牲となる位置検出速度について、整定時間のより短いFET半導体スイッチを用いることで、48 Hzまでの高速化を実現した。生体動作の計測に対して目安となる30Hzも大幅に超えており、実用上十分な速度であると思われる。
ⅱ）触力覚提示用磁石片に対する磁場印加システムの設計の２つの課題に取り組んだ。ｉ）については、磁石片のサイズ（厚さ1～2mm、5mm角程度）と、印加磁場の方向および強度から、磁石片に生じる磁気トルクを見積もり、その結果を基にして、X、Y、Ｚの３次元面内に発生する磁場ベクトルを制御可能な、３軸ヘルムホルツコイルからなる磁場印加システムの設計指針を概ね確定した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
初年度の研究計画として設定した２点の項目の目標について、ほぼ予定通りに達成することができているため。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、触力覚提示システム用３軸ヘルムホルツコイル磁場印加システムを実際に構築し、モーションキャプチャシステムからのフィードバック連携についての検討を行う。具体的な検討内容は以下の通りである。
ⅰ）触力覚提示用磁石片に対する磁場印加システムの構築
指腹部に貼付される触力覚提示用の磁石片のサイズ（厚さ1～2mm、数mm角）と、印加磁場の方向および強度から、磁場シミュレーションにより見積もった、磁石片に働く磁気トルクの計算結果を基にして、３軸ヘルムホルツコイルからなる磁場ベクトルを３次元的に制御可能な、磁場印加システムを構築する。
ⅱ）モーションキャプチャシステムと３軸ヘルムホルツコイルシステムの連携検討
指の爪部分に貼付された磁気マーカ、および指腹部に貼付された磁石片を想定し、モーションキャプチャシステムで計測した、磁気マーカの位置・方向のデータを基に、その磁気マーカの近傍に配置された磁石片に対して、任意方向の磁場ベクトルを印加できるよう、モーションキャプチャシステムから３軸ヘルムホルツコイルシステムへの触力覚フィードバック連携可能なシステム構築のための検討を行う。
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