2018 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 | 触覚 / 質感 / バーチャルリアリティ / ヒューマンインタフェース |
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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先行開発する．
触感の構成要素の解明に関して，今回は皮膚の挙動を３次元的に計測する装置の構成に関する検討をすすめ，ステレオカメラによる計測系を評価した．これまでと同様にアクリル製テクスチャを屈折率の近いオイルに浸すことで透明化し，2台のカメラで観測した．皮膚変形を計測するため，指には計測点となるマーカをスタンプで付与した．テクスチャをなぞった状況で計測するためリニアアクチュエータでテクスチャを移動させることができる．当初は従来手法にならってチェッカーボード状のマーカを指に付与し，その交点を計測点とする方法を用いたが，実際の皮膚にマーカを付与した場合は検出が困難であった．これを踏まえて現在はドットマーカを用いた計測を行っている．実際の皮膚を対象とした計測が可能であるか検証するため，直線状の突起を1本のみ有するテクスチャを使用して計測実験を行ったところ，一定の計測が可能であることを確認した．
タッチパネルによる触感表現については，表面粗さと摩擦の分布の両方を制御可能な触感ディスプレイを既に開発した．これを用いて，触感（テクスチャ）提示の最適化（前回まで）の問題に取り組んでいる．これまでに，粗さと摩擦の両方を制御可能な触感ディスプレイが，どちらか一方だけを制御可能な触感ディスプレイよりもリアリズムの高い触感を提示できることを明らかにした．加えて，自然なテクスチャを触察した際に発生する法線力と接線力の統計量が素材ごとに異なることに着目し，これらが素材の触知覚に与える影響を触感ディスプレイを用いて調査している．
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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への触感提示を中心に行うことを予定していた．しかしこれまでの研究で，触感記録に関するセンシングシステムの構築により時間をかけるべきであること，具体的には皮膚の三次元変形をリアルタイムに計測することが重要であることが明らかとなってきたため，この部分に特に時間をかけて研究を行っている．同時に，触感の再生に関しては簡便な仕組みで人間の能力を超えた空間分解能をもつ触覚提示装置を実現するとともに，電気刺激，振動，力を組み合わせた提示手法によってテクスチャ感を提示するシステムを構築している．
タッチパネルへの応用が可能な触覚提示技術に関して，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、次の３項目に関する研究を行う．まずこれまでに作成してきた皮膚の３次元変位を計測できる系を評価し，計測系によって得られた結果と主観評価との対照により，皮膚変形のどの要素が主観的触感に影響しているかを同定する．この際，機械学習的手法を用い，皮膚変形の要素によって人と同程度の対象弁別を行えるか否かを判定させる手法を用いる予定である．次に超高解像度の触覚ディスプレイによって実際の触感再現を行う．現在電気刺激と皮膚振動，摩擦力を提示できる触覚提示装置が出来ており，これを使うことで布などのテクスチャ再現を行い評価する．また昨年までに作成したあらたな温度駆動形の高密度触覚提示装置のウエアラブル化，人肌テクスチャの再現などにも取り組む．
タッチパネル用の触感呈示技術に関しては，これまでに開発した装置を用いて様々な素材の触感提示と性能評価を行う．開発した触感呈示装置は，表面粗さと摩擦の特徴を独立に制御可能であるというこれまでにない特徴を有している．これまでに，この装置を用いれば，従来の触感呈示装置よりもリアリティの高い触感を呈示可能であることを特定の表面特徴を有する素材に関して証明してきた．しかしながら，その提示アルゴリズムの一般化は未だ達成されておらず，本年度はその手法を開発する．
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Research Products
(22 results)
