セミパッシブ方式による安全な力覚提示システムの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760173
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 小柳 健一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30335377)
• Keywords: 力覚提示 / バーチャルリアリティ / 高安全 / パッシブ型システム / 冗長性 / ER流体 / ブレーキ / メカトロニクス

Research Abstract

仮想空間内において,物体や環境から受ける力の感覚は,視覚や聴覚によるものと同等に重要な情報である.そのような力感覚提示システムは,操作者が常に接触しながら用いるため,高い安全性を有する必要がある.本研究で想定している力覚提示システムは,アクチュエータを用いずブレーキのような受動要素のみを用いるため,装置が暴走して動き出すなどの危険な状態になることは,本質的にありえない.しかし,能動的な力を発することができないので,提示できる力の方向や大きさに制限を受け,結果として提示できる力覚に限界がある.
本研究では,今年度は以下の事を行い,このようなパッシブ型力覚提示システムの力覚提示性能向上を図り,かつ次年度における研究課題を明らかにした.
(1)2つのブレーキを用いた既存の2次元2自由度パッシブ型力覚提示装置に対し,冗長個数となるブレーキを追加することで,可操作方向が増加することを示した.また,そのような冗長性を有する機構の設計方法を一般化し,冗長自由度により追加される運動方向を,設計時に任意の向きに指定できることを示した.また,ベルトープーリ機構を用いることにより,追加するブレーキの手先から見た等価慣性への影響を,小さくできることを示した.
(2)3つのER流体(Electro-Rheological Fluid)ブレーキを用いた,3次元3自由度のパッシブ型力覚提示装置を開発し,基礎的な力覚提示実験を行った.ERブレーキは応答が高速であるため,力覚提示に有効であることを示せた.一方,2次元2自由度のパッシブ型力覚提示装置と同様に,提示できない仮想物体があることが明らかになった.

Research Products

• [Publications] 古荘純次, 小柳健一, 董立誠: "機能性流体ブレーキを冗長個数用いた力覚提示システム"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2003講演論文集. 2A1-2F-D3 (2003)
• [Publications] 小柳健一, 古荘純次: "ER流体ブレーキを用いた3次元力覚提示システム"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2003講演論文集. 1A1-2F-F7 (2003)
• [Publications] 小柳健一, 董立誠, 古荘純次: "冗長自由度を有するパッシブ型力覚提示システムの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2004講演論文集. (印刷中). (2004)
• [Publications] 小柳健一, 古荘純次, 小野智也: "ERブレーキによる3次元パッシブ力覚提示システムの開発"日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2004講演論文集. (印刷中). (2004)