軟組織のトライボロジー

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23246046
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 立命館大学
• 研究代表者: 平井 慎一 立命館大学, 理工学部, 教授 (90212167)
• 研究分担者: 田中 弘美 立命館大学, 情報理工学部, 教授 (10268154) ; 森川 茂廣 滋賀医科大学, 医学部, 教授 (60220042) ; 三谷 篤史 札幌市立大学, デザイン学部, 講師 (70388148) ; 井上 貴浩 岡山県立大学, 情報工学部, 准教授 (60453205)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ソフトメカニクス / トライボロジー / 軟組織 / 変形 / 接触 / 滑り / ダイナミクス / モデリング

研究概要

本研究の目的は，軟組織が他物体と接触しながら相対的に運動するときに接触界面に生じる現象を解明し，軟組織のトライボロジーを確立することである．軟組織の変形をモデリングするためには，軟組織と他物体との接触界面における物理現象を表現し，それを軟組織の変形モデリングに反映させる必要がある．まず，滑りをセンシングするために，布地センサを用いる手法と圧力分布の計測結果に画像処理を用いる手法を提案した．次に，滑り運動を定式化するためにビーム束モデルを提案するとともに，有限要素法による非一様組織のモデリングと変形特性の同定法を提案した．さらに，マイクロテクスチャー上の物体の運動を計測し，滑り運動を定式化した．

研究成果

• [雑誌論文] Flexible Fabric Sensor toward a Humanoid Robotic Skin : Fabrication, Characterization, and Perceptions (2013)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho, Masaaki Makikawa, and Shinichi Hirai
  • 雑誌名: IEEE Sensors Journal, Flexible Sensors and Sensing Systems 巻: Vol.13, No.10, Special Issue ページ: 4065-4080
  • DOI: 10.1109/JSEN.2013.2272336
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laparoscopic Surgery Simulator Using First Person View and Guidance Force (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuyoshi Tagawa, Hiromi T. Tanaka, Yoshimasa Kurumi, Masaru Komori, Shigehiro Morikawa
  • 雑誌名: Studies in Health Technology and Informatics, Medicine Meets Virtual Reality 巻: Vol.184, 20 ページ: 431-435
  • DOI: 10.3233/978-1-61499-209-7-431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite Element Modeling and Physical Property Estimation of Rheological Food Objects (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhongkui Wang and Shinichi Hirai
  • 雑誌名: Journal of Food Research 巻: Vol.1, No.1 ページ: 48-67
  • DOI: 10.5539/jfr.v1n1p48
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Study on the Motion of Micro-Parts on a Saw-Tooth Surface by the PTV Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Phuong Hoai Le, Thien Xuan Dinh, Atsushi Mitani, and Shinichi Hirai
  • 雑誌名: Journal of System Design and Dynamics 巻: Vol.6, No.1 ページ: 73-80
  • DOI: 10.1299/jsdd.6.73
  • 査読あり
• [雑誌論文] A 3-D Nonhomogeneous FE Model of Human Fingertip Based on MRI Measurements (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhongkui Wang, Lijuan Wang, Van Anh Ho, Shigehiro Morikawa, and Shinichi Hirai
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Instrumentation and Measurement 巻: Vol.61, No.12 ページ: 3147-3157
  • DOI: 10.1109/TIM.2012.2205102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experiment and Simulation of Micro-part Dynamics with Roughness Effect (2012)
  • 著者名/発表者名: Phuong Hoai Le, Thien Xuan Dinh, Atsushi Mitani, and Shinichi Hirai
  • 雑誌名: IEEJ Trans. on Electrical and Electronic Engineering 巻: Vol.7, Issue S1 ページ: S173-S178
  • DOI: 10.1002/tee.21820
  • 査読あり
• [学会発表] Submillimeter Microparts Feeding Along With Asymmetric Surfaces Fabricated By Anisotropic Etching Process of Single-Crystal Silicon (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Mitani and Yasutaka Matsuo
  • 学会等名: World Tribology Congress 2013
  • 発表場所: Torino, Italy
  • 年月日: 2013-09-13
• [学会発表] Study of biomechanical properties of vitreous humor by a finite element model (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhongkui Wang, Juho Pokki, Olgac Ergeneman, Bradley J.Nelson, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: EUROMECH Colloquium 533 Biomechanics of the Eye
  • 発表場所: Genoa, Italy
  • 年月日: 2013-07-23
• [学会発表] Investigation of the Bio-mimetic Fingertip's Ability to Discriminate Fabrics Based on Surface Textures (2013)
  • 著者名/発表者名: Damith Suresh Chathuranga Katudampe Vithanage, Van Ho, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2013 IEEE/ASME Int. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Wollongong, Australia
  • 年月日: 2013-07-12
• [学会発表] Improvement of Sawtooth Shape Generated By Anisotropic Etching Process of Single-Crystal Silicon For Microparts Feeding Using Horizontal and Symmetric Vibrations (2013)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Mitani, Phuong Le, Yasutaka Matsuo, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2013 IEEE/ASME Int. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Wollongong, Australia
  • 年月日: 2013-07-11
• [学会発表] Simulation Model for Sub-Millimeter Part Feeding on the Asymmetrical Saw-Tooth Surface with Air Drag (2013)
  • 著者名/発表者名: Phuong Le, Thien Dinh, Atsushi Mitani, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2013 IEEE/ASME Int. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Wollongong, Australia
  • 年月日: 2013-07-10
• [学会発表] Viscoelastic Interaction between Intraocular Microrobots and Vitreous Humor : A Finite Element Approach (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhongkui Wang, Juho Pokki, Olgac Ergeneman, Bradley J. Nelson, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 35th Annual Int. Conf. of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2013-07-05
• [学会発表] Toward a Platform of Human-Like Fingertip Model in Hapti Environment for Studying Sliding Tactile Mechanism (2013)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho and Shinichi Hirai
  • 学会等名: Robotics : Science and Systems 2013
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2013-06-26
• [学会発表] A Bio-Mimetic Fingertip that can Detect Force and Vibration Modalities - Investigation of Bio-mimetic Fingertip's Ability to Discriminate Textures (2013)
  • 著者名/発表者名: Damith Suresh Chathuranga Katudampe Vithanage and Shinichi Hirai
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス'13 講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場, 茨城県
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] 非対称表面を用いたマイクロパーツの対称振動輸送 - 振動振幅および表面形状が輸送速度に及ぼす影響の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: Phuong Hoai Le, Thien Xuan Dinh, Atsushi Mitani, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス'13 講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場, 茨城県
  • 年月日: 2013-05-24
• [学会発表] Adaptive and Embedded Deformation Model : An Approach to Haptic Interaction with Complex Inhomogeneous Elastic Objects (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Tagawa, T.Oishi, H.T.Tanaka
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Haptics
  • 発表場所: Daejeon, Korea
  • 年月日: 2013-04-15
• [学会発表] 非対称形状表面によるマイクロパーツの対称振動輸送 (第9報-異方性エッチングを用いた非対称表面の開発-) (2012)
  • 著者名/発表者名: 三谷 篤史, Le Hoai Phuong, 松尾 保孝, 平井 慎一
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
  • 発表場所: 福岡国際会議場, 福岡県
  • 年月日: 2012-12-18
• [学会発表] A Bio-mimetic Fingertip That Detects Force and Vibration Modalities and its Application to Surface Identification (2012)
  • 著者名/発表者名: Katudampe Vithanage Damith Suresh Chathuranga, Van Anh Ho, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2012 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics
  • 発表場所: Guangzhou, China
  • 年月日: 2012-12-11
• [学会発表] Experimental Investigation of Surface Identification Ability of a Low-Profile Fabric Tactile Sensor (2012)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho, Takahiro Araki, Masaaki Makikawa, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2012 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Vilamoura, Portugal
  • 年月日: 2012-10-10
• [学会発表] Modeling and Simulation of Friction Forces during Needle Insertion Using Local Constraint Method (2012)
  • 著者名/発表者名: Lijuan Wang, Zhongkui Wang, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2012 IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: Vilamoura, Portugal
  • 年月日: 2012-10-10
• [学会発表] Beam Bundle Model of Human Fingertip during Pre-Slide Phase (2012)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho, Zhongkui Wang, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 第30回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター, 北海道
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] What Can Be Inferred From a Tactile Arrayed Sensor in Autonomous In-Hand Manipulation? (2012)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho, Tatsuya Nagatani, Akio Noda, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: Proc. 2012 IEEE Int. Conf. on Automation Science and Engineering
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2012-08-22
• [学会発表] Experiment and Simulation of Micro-parts Dynamics with Roughness Effect (2012)
  • 著者名/発表者名: Phuong Le, Xuan Thien Dinh, Atsushi Mitani, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2012 IEEE/ASME Int. Conf. on Advanced Intelligent Mechatronics
  • 発表場所: Kaohsiung, Taiwan
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] 拮抗型ばね駆動モデルによる不良設定問題の解消 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上 貴浩, 加藤 亮祐, 平井 慎一
  • 学会等名: ロボティクス・メカトロニクス'12 講演会
  • 発表場所: アクトシティ浜松, 静岡県
  • 年月日: 2012-05-29
• [学会発表] The Effect of Anisotropic Friction on Vibratory Velocity Fields (2012)
  • 著者名/発表者名: Paul Umbanhowar, Thomas H.Vose, Atsushi Mitani, Shinichi Hirai, and Kevin M.Lynch
  • 学会等名: Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation
  • 発表場所: St. Paul, U.S.A.
  • 年月日: 2012-05-16
• [学会発表] 非線形ばね要素を含んだ拮抗筋駆動指のモデリング (2011)
  • 著者名/発表者名: 井上 貴浩, 加藤 亮祐, 平井 慎一
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会
  • 発表場所: 京都大学, 京都府
  • 年月日: 2011-12-25
• [学会発表] MRIガイド手術のための穿刺軌道の計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 森 厚郎, 平井 慎一, 森川 茂廣
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会
  • 発表場所: 京都大学, 京都府
  • 年月日: 2011-12-24
• [学会発表] Enhancement of Tactile Sensor's Ability in In-Hand Manipulation Utilizing Image Processing Tool (2011)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho, Tatsuya Nagatani, Akio Noda, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 計測自動制御学会システムインテグレーション部門学術講演会
  • 発表場所: 京都大学, 京都府
  • 年月日: 2011-12-23
• [学会発表] Feeding of Microparts Along an Asymmetric Surface Using Horizontaland Symmetric Vibrations -Development of Asymmetric Surfaces using Anisotropic Etching Process of Single-Crystal Silicon - (2011)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Mitani and Yasutaka Matsuo
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimmetics
  • 発表場所: Phuket Island, Thailand
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] TPS-SURF- SAC Matching Approach of Feature Point Applied to Deformation Measurement of Nonrigid Tissues from MR Images (2011)
  • 著者名/発表者名: Xubing Zhang and Shinichi Hirai
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Robotics and Biomimetics
  • 発表場所: Phuket Island, Thailand
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] A Study on the Motion of Micro-parts on a Saw-tooth Surface by the PTV Method (2011)
  • 著者名/発表者名: Phuong Hoai Le, Thien Xuan Dinh, Atsushi Mitani, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: ASME 2011 Int. Mechanical Engineering Congress & Exposition
  • 発表場所: Denver, U.S.A.
  • 年月日: 2011-11-16
• [学会発表] A 3D FE Dynamic Model of Human Fingertip Based on MRI Data (2011)
  • 著者名/発表者名: Zhongkui Wang, Yoshiyuki Abe, Shinichi Hirai, and Shigehiro Morikawa
  • 学会等名: 2011 IEEE Int. Symp. on Haptic Audio-Visual Environments and Games
  • 発表場所: Qinhuangdao, China
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] A Local Constraint Method for Needle Insertion Modeling and Simulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Lijuan Wang and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 2011 IEEE Int. Symp. on Haptic Audio-Visual Environments and Games
  • 発表場所: Qinhuangdao, China
  • 年月日: 2011-10-15
• [学会発表] Development of a Low-Profile Sensor Using Electro-conductive Yarns in Recognition of Slippage (2011)
  • 著者名/発表者名: Van Ho, Daisuke Kondo, Shima Okada, Takahiro Araki, Emi Fujita, Masaaki Makikawa, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems
  • 発表場所: San Francisco, U.S.A.
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] 柔軟指の初期滑りの計測 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野田 裕亮, Ho Anh Van, 平井 慎一
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学, 東京都
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] From Tactile Data to Image Processing, and Application in Robotic In-Hand Manipulation (2011)
  • 著者名/発表者名: Van Anh Ho, Tatsuya Nagatan, Akio Noda, and Shinichi Hirai
  • 学会等名: 第29回日本ロボット学会学術講演会
  • 発表場所: 芝浦工業大学, 東京都
  • 年月日: 2011-09-09
• [学会発表] Understanding Slip Perception of Soft Fingertips by Modeling and Simulating Stick-Slip Phenomenon (2011)
  • 著者名/発表者名: Van Ho and Shinichi Hirai
  • 学会等名: Robotics : Science and Systems VII
  • 発表場所: Los Angeles, U.S.A.
  • 年月日: 2011-06-29
• [学会発表] Green Strain Based FE Modeling of Rheological Objects for Handling Large Deformation and Rotation (2011)
  • 著者名/発表者名: Zhongkui Wang and Shinichi Hirai
  • 学会等名: IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] Three-Dimensional Modeling and Simulation of the Sliding Motion of a Soft Fingertip with Friction (2011)
  • 著者名/発表者名: Van Ho and Shinichi Hirai
  • 学会等名: Focusing on Stick-Slip Transition, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2011-05-12
• [図書] Mechanics of Localized Slippage in Tactile Sensing, Springer Tracts in Advanced Robotics 99 (2014)
  • 著者名/発表者名: Van Ho and Shinichi Hirai
  • 総ページ数: 224
  • 出版者: Springer (ISBN 978-3-319-04122-3) (DOI:10.1007/978-3-319-04123-0)
• [備考]
  • URL: http://www.ritsumei.ac.jp/se/~hirai/project/GASR2011-j.html