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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Study on visuo-haptic interaction technologies on tabletop displays

Research Project

Project/Area Number 26280069
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山本 晃生  東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40313035)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsヒューマンインタフェース / ハプティクス / アクチュエータ / 静電気力
Outline of Annual Research Achievements

本研究ではテーブルトップディスプレイ上での新しいインタラクション実現をめざし,静電気力を活用したインタラクション技術の研究を行った.
従来研究で,静電アクチュエータによる画面上物体駆動(Active Tangible Interface)や,静電吸着による受動力覚提示(Multi-Touch Surface Haptics)を実現しているが,これらは低推力での駆動もしくは受動力覚提示のいずれかしか行えないという課題があり,昨年度,振動の活用による課題の解消を提案した.
提案した振動活用法は大きく二つあり,一つはガラス面にたわみ振動を起こしスクイーズ膜効果で表面摩擦を制御するものである.これにより,本質的に低摩擦を要求する静電アクチュエータと高摩擦を要求する静電吸着の統合が可能になると期待できる.本年度は,静電吸着を実装したガラス面上にスクイーズ膜を発生することで,スクイーズ膜効果と静電吸着を併用して力覚提示を行う可能性について検討し,広いダイナミックレンジで力覚提示ができる可能性を明らかとした.
もう一方の振動活用法は,ガラス面を面内方向に加振し,これと同期して静電吸着を制御することで摩擦を介して物体を駆動する,というものである.基本原理検証のため小型の1自由度プロトタイプを用いて研究を進めたが,昨年度試作では,振動源にボイスコイルモータを用いており振動周波数が低かった.そのため,低い位置決め性能や可聴音発生という課題があった.本年度は振動の高周波数化をめざし圧電素子を用いたプロトタイプを試作し,高周波数化における本システムの課題を検討した.
また,静電アクチュエータの新たな駆動方法として昨年度提案した2相移動子電極を用いた静電誘導モータについて検討を進め,アクチュエータ動作時の移動子の挙動を明らかとし,性能低下につながる挙動を改善したプロトタイプを実現した.

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Interaction force estimation on a built-in position sensor for an electrostatic visuo-haptic display2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura and Akio Yamamoto
    • Journal Title

      ROBOMECH Journal

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1186/s40648-016-0050-6

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Multi-user Surface Visuo-Haptic Display Using Electrostatic Friction Modulation and Capacitive-type Position Sensing2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura and Akio Yamamoto
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Haptics

      Volume: 9 Pages: 311-322

    • DOI

      10.1109/TOH.2016.2556660

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 2相移動子を用いたLC共振静電誘導モータにおけるヒステリシス特性の改善2017

    • Author(s)
      竹井一真,山本晃生
    • Organizer
      2017年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学矢上キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-13 – 2017-03-15
  • [Presentation] 圧電振動と静電吸着によるマルチスライダ式リニアアクチュエータの検討2017

    • Author(s)
      徐力,山本晃生
    • Organizer
      2017年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学矢上キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-13 – 2017-03-15
  • [Presentation] Surface Electrostatic Actuators for Computer-Human Interactions on Tabletops2017

    • Author(s)
      Akio Yamamoto
    • Organizer
      2017 IEEJ International Workshop on Sensing, Actuation, Motion Control, and Optimization
    • Place of Presentation
      長岡技術科学大学(新潟県長岡市)
    • Year and Date
      2017-03-06 – 2017-03-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Modeling of Voltage Induction of a Resonant Electrostatic Induction Motor using 2-phase Slider and a Single Coil2016

    • Author(s)
      Kazuma Takei and Akio Yamamoto
    • Organizer
      2016 IEEE/SICE International Symposium on System Integration
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2016-12-13 – 2016-12-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A Multi-slider Linear Actuator Using Modulated Electrostatic Attraction and Inertia Effect2016

    • Author(s)
      Li Xu and Akio Yamamoto
    • Organizer
      MECATRONICS - REM 2016
    • Place of Presentation
      Compiegne, France
    • Year and Date
      2016-06-15 – 2016-06-17
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 静電力覚提示のための LC 共振を用いた無線給電の試み2016

    • Author(s)
      中村琢,山本晃生
    • Organizer
      ロボティクス・メカトロニクス講演会2016
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2016-06-08 – 2016-06-11
  • [Presentation] Extension of an Electrostatic Visuo-Haptic Display to Provide Softness Sensation2016

    • Author(s)
      Taku Nakamura and Akio Yamamoto
    • Organizer
      IEEE Haptics Symposium 2016
    • Place of Presentation
      Philadelphia, USA
    • Year and Date
      2016-04-08 – 2016-04-11
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2018-01-16  

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