2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Understanding human recognition of material properties for innovation in SHITSUKAN science and technology |
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| Project/Area Number |
15H05923
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
梶本 裕之 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 教授 (80361541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡本 正吾 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10579064)
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| Project Period (FY) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 触感 / 質感 / 触覚 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の第一の目的は触感の構成要素の解明である．皮膚変形の高解像度な観察によって触感を構成する時空間的特徴量を明らかにし，刺激装置で再現する．第二の目的はタッチパネルにおける高品位触感ディスプレイの開発である．タブレットPC等に標準搭載される高品位な触感提示技術を開発する．
触感の構成要素の解明に関して，皮膚の挙動の局所性／大域性と対象物表面テクスチャの空間周波数との関係を調べた．テクスチャパターンを指でなぞった際の皮膚変形速度を光学的に計測し，計測点間の相関のバラつきを計算した．このバラつきが大きいほど皮膚は局所的に動いていることを意味する．結果としてテクスチャの空間周波数が1.8mmより細いと皮膚は全体振動が支配的になることが明らかとなった．さらに計測した皮膚変位を再生するための予備的検討を行った．しかし皮膚接面方向の変位を発生させるディスプレイのみでは再現できず，接面方向の皮膚挙動データの限界が見えてきている．このため現在皮膚深さ方向の指変形計測手法を開発中である．
タッチパネルによる触感表現については，タッチパネルの触覚提示手段として合理的である機械的変位を提示するタイプと，パネルに帯電した静電気によって摩擦を提示するタイプを組み合わせ，触感生成の面からの最適化を目指している．これまで，粗さと摩擦の併用について開発している触感提示手法が優れていることを心理物理学実験によって示してきた．特に，グレーティング・スケールと呼ばれる標準粗さ試料について，その表面の空間波長が1.5 mmから3.0 mmのときに，われわれの手法が優位であることが判明している．一方で，これよりも小さい空間波長については（粗さが細かいとき），従来の手法と同様に有効であることが確かめられた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
触感の構成要素の解明に関して，当初計画では本年度は皮膚変形の高分解能記録と皮膚への触感提示を同時並行いて行い，研究の比重を提示側に移行する期間と位置づけていた．この内容は実際に達成され，高時間，空間分解能の記録，および再生を一通り行うことが出来た．一方でこれによって新たな課題として皮膚垂直方向の計測が必要であること，高分解能の皮膚垂直方向の提示装置の構築も必要であることが明らかとなった．
タッチパネルへの応用が可能な触覚提示技術に関して，実験装置としての触覚提示装置の開発は順調であり，原理の確認をする目的においては十分な完成度に達しつつある．現在，共振特性の改良と小型化を中心に取り組んでいる．開発した触覚提示装置の優位性を示す実証実験の第一段階は完了した．
以上により，おおむね順調に研究が進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
触感要素の同定に関しては，平成３０年度は三つの点から研究を行う．第一に皮膚計測手段の最終確立である．ステレオビジョンを用いた手法によって皮膚の挙動を三次元的に計測する．同時に光学的計測のために接触対象を油中に沈めなければならないという限界に対して，テクスチャ面の一部をライン状に平らにし，観察のためのぞき窓を設ける手法を検討する．第二にテクスチャをなぞっている際の皮膚挙動と主観評価との間の関連付けに着手する．これは例えば皮膚変形の水平成分のみ，垂直成分のみからテクスチャを弁別できるかという機械学習的アプローチによって，人間が捉えている情報を選別する試みとなると同時に，触覚提示装置に必要な要件を明らかにするものとなる．第三に触覚ディスプレイそのものの構築である．従来の入手可能な触覚ディスプレイは空間，時間分解能が低いか振動方向が水平方向に限られており触感提示に十分な性能を持っているとは言えない．このため新たなアクチュエーション原理に基づいた触覚ディスプレイの開発に着手する必要がある．
タッチパネルへの応用が可能な触覚提示技術に関して，開発した装置が表面粗さと摩擦に関わる情報を独立に制御可能であるという特性を活かして，テクスチャの認識に表面粗さと摩擦がどのように寄与しているかを調査していく．具体的には，粗さと摩擦の統計的関係を自在に操作しながら，それが人のテクスチャ認識に与える影響を調査していく．
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Research Products
(26 results)
