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ヒト触覚機能の解明と応用

Last-modified: Tue, 06 Aug 2013 13:54:25 JST (255d)

はじめに

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「体感する」という言葉が示すように,触覚は臨場感や技能を伝える次世代メディアとして注目されています.また,未知環境や生活環境との接触を前提としたロボットには,触覚機能が必要不可欠です.本研究室では,ヒトの触知覚機構の機能と原理を理解するとともに,その機能をロボティクス技術によって,再現・拡張することにより,新しい応用技術の創成を目指しています.例えば,臨場感・直感性を高めるインタフェース,運動機能をサポートする触覚拡張技術,ロボットのための触覚センサなどを開発しています.

触感呈示デバイス・触感ディスプレイ

触感ディスプレイは,「ざらざら」「つるつる」といった触り心地を人工的に構成し,ヒトに感じさせるデバイスです.田所研究室では小型にも関わらず複雑な触感を呈示可能な普及型触感ディスプレイの開発を行っています.

高分子ゲルアクチュエータを用いた触感ディスプレイ

ICPFTD.jpg田所研究室では指に装着可能な触感ディスプレイとして左の写真のような高分子ゲルアクチュエータを用いた触感ディスプレイを開発しました.アクチュエータは数ボルトで駆動可能で,布やタオル地のような触り心地の呈示を得意とします.

圧電アクチュエータの超音波振動を用いた触感ディスプレイ

UltrasonicTactileDisplay.png田所研究室では,左の写真のように圧電素子とピンアレイを用いた触感ディスプレイの開発を行っています.携帯機器やゲームコントローラに搭載可能なデバイスの実現を目指しています.

機械的構造や駆動装置の簡易性から普及型の触感ディスプレイと言えます.

触覚情報伝達技術

粗さ感・摩擦感・圧覚などの複合的な触感を同時に合成する手法

ICPF-TD.png本研究室では振動により粗さ感・摩擦感・圧覚などの異なる複数の感覚を同時に呈示するデバイス,及びその呈示手法について研究を行っています.

単純な振動により,色々な触感を呈示するためのキーは触覚受容器の周波数応答特性を利用した刺激法にあります.この技術は小型なデバイスによる,複雑な触感の呈示を実現するための基礎技術として注目されています.

能動的な触運動に応じて触感を呈示する手法

TactileDisplayRespectingTouchMotion.jpgヒトは手を動かして物体をなでます.従って,触運動と触感は切り離せない関係にあります.本研究室では触運動に応じて触感を呈示する手法について研究しています.写真の装置は操作者の触運動に合わせて仮想物体をなでたときの触感を呈示することができます.

この技術は「手を動かして,物に触れた感じ」を生み出すための技術です.

VR空間の3Dオブジェクトの手触りを呈示する装置の開発

VirtuallyTouch3DObject.jpg本研究室では実際には存在しない仮想物体を触ったときの触感を呈示する技術の開発を行っています.写真のように計算機の中に存在するぬいぐるみを立体的になぞることのできる装置を実現しました.

この技術を用いてバーチャルな物に触れることができます.

ヒトとロボットをつなぐ触感伝達技術

TTS.jpg遠隔操作において,ロボットが触れた素材の触感情報(ざらざら・つるつるなどの情報)をオペレータに伝える技術の開発を行っています.特に,遠隔操作において問題となる通信遅延・システム遅延・センシングの遅延へのソリューションを提案しています.

指腹部断面有限要素モデルを用いた触覚受容特性の解析

FEMforAnalysingTactileCoding.jpg本研究室ではヒトがなぜ,どのようにして触感を感じるのかということを研究しています.ヒト指のような複雑な変形を解析するため,写真のような有限要素モデルを用いています.ここで得られた知見を利用し,さらに現実感のある触感呈示方法の開発を行うとともにヒトの触感そのものの解明を行っています.

皮膚に微小分布振動を伝える小型軽量の高分子ゲルアクチュエータ

ICPFActuator.gif本研究室では軽量,低電圧駆動型,高速応答の高分子ゲルアクチュエータであるICPFの特性を研究しています.ICPFは左図のように電圧を掛けることで屈曲運動を行います.ICPFの動作原理の解明,アクチュエータとして利用するための制御則の研究,センサとしての応用に関する研究などを行っています.

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