【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】17H01780 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

力触覚 / 空中遭遇型 / UAV / インタラクション / 非拘束 / 非接地 / 遭遇型 / ドローン / 粗さ / 摩擦 / 風力 / 力覚提示 / 触覚提示 / 硬さ / バーチャルリアリティ / 人工現実感

【研究成果の概要】

本課題では、デバイスを身につける、あるいは手に持つ必要がなく、さらに作業空間の制限がない、非拘束インタラクションを実現するために（1）テクスチャの質感変調による空中触覚提示、（2）気流を利用した空中力覚提示の二つの機能について、手法を設計してシステムを実装し、計測実験や被験者実験により有効性を確認し、「風力を用いた空中遭遇型の力触覚提示法」を確立した。得られた成果は、先導的な研究として多数の文献から引用されるなど一定の成果を挙げることができたといえる。今後、視聴覚、さらには温覚や嗅覚情報の非接触提示と融合させ、高いリアリティのある空中遭遇型の力触覚提示の実現が期待される。

【研究の社会的意義】

従来、物の硬さや手触りなどの触感をシステムによって作り出してヒトに感じさせるためには、グローブを身につけたり、デバイスを手に持つ必要があり、また反力を感じさせるにはデバイスを机の上などに固定する必要がありました。本研究では、デバイスの装着や把持が必要なく、また作業空間の制限がなく、ヒトに物の硬さや手触りを感じさせるための非拘束インタラクションという概念を実現するため、ドローンの風力や振動刺激を高度に応用し、デバイスが必要なときにヒトに近づいてきて反力や触感を空中で感じさせる空中遭遇型の力触覚提示技術を確立しました。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】15K12083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

力触覚 / バーチャルリアリティ / 道具操作 / 疑似力覚 / 人工現実感 / ハプティクス / 疑似提示 / 非接地

【研究成果の概要】

本研究は、より軽量で使いやすい力覚提示デバイスの開発を目的として、ユーザが装着する必要がなく手に持つだけで道具操作によりバーチャルの重さ体験を可能とする新たな方法論の開発を行いました。アプローチとして、手首や腕などで重さを支える並進力の再現は行わず、指に生じる皮膚感覚や手に生じる深部感覚のみを再現することとしました。具体的には、単一のモータにより駆動可能な回転機構により小型で装着不要のデバイスにより道具先端の重さをバーチャルで再現可能なデバイスを実現し、さらに道具操作におけるバーチャルの重量と現実の重量の関係を初めて明らかにしました。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】26280072 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ハプティクス / バーチャルリアリティ / 変形 / Shape Matching / 有限要素法 / 摩擦 / 固着滑り / シミュレーション / 変形シミュレーション / 力覚レンダリング / 局所剛性行列 / 力触覚 / 弾性体シミュレーション / 柔軟変形 / 力触覚インタラクション

【研究成果の概要】

対象に手を触れ動かして触知覚を得る能動触は対象についての様々な手がかりを与える。
本研究では、能動触により内部構造や材質を知覚可能なバーチャルリアリティを実現するため、変形と振動を物理シミュレーションで計算・提示することを目指し、(1)有限要素法に変わる計算時間の少ない変形のシミュレーション手法と(2)能動触により生じる振動の再現手法を研究した。
その結果、(1)について、対象を局所グループに分割し局所剛性行列を用いることで計算時間を削減する手法を提案した。また、(2)について、摩擦時の固着滑りにより正確な摩擦係数のモデルを用いることで現実に近い固着滑りが再現でき、現実感が向上することを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)

【研究分野】メディア情報学・データベース

【研究領域課題番号】21680012 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バーチャルリアリティ / 力触覚 / 力覚レンダリング / 振動触覚 / 材質感 / ハプティクス / 物理シミュレーション / 力覚インタフェース / マルチスケールシミュレーション / マルチレートシミュレーション / 触覚 / 材質感提示 / イベントベースハプティック

【研究成果の概要】

人の力触知覚の特性に合わせた階層的なシミュレーション手法の研究を進めると共に、振動提示を統合し、物体形状・動特性と共に、質感と接触状態を提示する力触覚VR環境を構築することを目指した。接触位置に応じた振動生成により、材質パラメータ(ヤング率・減衰定数)に応じた振動の提示を実現した。また、動力学特性を正確に提示する階層的なシミュレーション、6自由度力覚ポインタを用いた階層的なシミュレーションを実現した。振動による質感提示とシミュレーションの統合と接触状態の提示は今後の課題として残った。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】22,750千円 (直接経費: 17,500千円、間接経費: 5,250千円)