| 研究課題/領域番号 |
26240028
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
佐藤 誠 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (50114872)
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| 研究分担者 |
赤羽 克仁 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教 (70500007)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ヒューマンインタフェース / バーチャルリアリティ |
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| 研究実績の概要 |
・面に触れたとき、エッジに触れたとき、ピンに触れたときの3状態をシミュレーション可能な皮膚変形モデルを構築することを目的とした。リアルタイムに合計10指の両手の指先をシミュレーションするため、各指の皮膚のモデル化を行い、計算負荷と精度を考慮した設計を行なった。また、指先モデルと接触する対象物との間を物理シミュレータによってシミュレーションを行い、接触時に提示する触覚情報および、接触時の力覚情報を生成した。
・手形状推定をデータベースからの推定および解析的推定をハイブリッド化しデータベースで形状の大まかな推定を行い、細かい位置・姿勢推定を解析的推定法により導出することで精度と速度の向上の両立を実現することを目指した。
・5本の指の可動範囲を測定し、20本のワイヤ（一つの指先に4本のワイヤが必要）が操作中に干渉しないように、また、力覚提示領域が最大になるような最適なワイヤの張り方を検討した。片手で20本、両手で40本のワイヤの張力制御を高速に行うための小型高性能モータコントローラの設計を行い、通信には1kHz以上、力覚提示には100kHz以上の更新周波数を実現する専用のコントローラを設計した。これまでの研究成果から得られた制御手法を利用し、FPGAの制御ロジックを専用設計することで40本のワイヤ制御を実現した。指先につけても違和感がなく軽量なワイヤ駆動型の触覚提示装置の設計を行なった。小型で軽量なデバイスを目指すため、既存のアクチュエータを用いることはせずに、専用設計のアクチュエータを設計した。また、先行研究においては、既存のボイスコイル型アクチュエータを活用して極めて軽量な触覚提示装置の実現に成功しているが、本研究ではこの設計コンセプトをさらに発展させて、指先形状に適合した電磁コイルを新たに設計して、十分な触覚提示力と極限の軽量性を追求したアクチュエータを設計開発を目指した。
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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
力覚提示部および触覚提示部の設計と開発が双方順調に進んでいる．
力覚提示部においては、40本のワイヤの張力制御を高速に行うための小型高性能モータコントローラの設計が順調に進んでおり、触覚提示部においては、指先につけても違和感がなく軽量なワイヤ駆動型専用のアクチュエータの設計を進めている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本研究の目的は、VR(Virtual Reality)世界における両手多指操作を実現するワイヤ駆動型力覚提示SPIDARと指先の皮膚感覚提示を可能にする高精度力触覚提示デバイスを実現することである。
我々は高精度な力覚提示の実現を目指す100kHzの更新周波数実現するワイヤ駆動型力覚提示装置と皮膚感覚を提示可能なワイヤ駆動型の触覚提示デバイスを提案することにより、手首操作を自由に行うことのできる両手多指操作可能な高精度ワイヤ駆動型力触覚提示装置を実現する。
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