ヒトの触覚感性量評価メカニズムを応用した触覚感性量計測センサシステムの開発

应用人体触觉评价机制开发触觉测量传感器系统

• 批准号: 10J04195
• 负责人: 土見 大介
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10J04195/
• 关键词: 触覚センサ; 触覚ディスプレイ; 粗さ感; 硬軟感; バイモルフ; ヤング率; 剛性; 周波数特性

本研究の目的は、ヒトが触覚を用いて対象物の性状を認識する際にヒトの指先に加わる刺激の種類やその強度と、その刺激を受けたときにヒトが感じる触感との関係性を明らかにし、従来研究より複雑かつ高度な触覚感性量の評価を高精度に行う触覚感性計測用センサシステムを開発することである。本年度は、まず始めにヤング率ならびに厚さの異なる22種類の硬軟感評価対象物を、シリコーンゴムを用いて製作した。製作した評価対象物を用いてヒトの硬軟感知覚に対して評価対象物のヤング率や厚さがどのように影響するかを調査した。その結果、ヒトはヤング率が高い評価対象物ほど硬いと評価し、同様に厚さが薄いサンプルほど硬いと判断した。これらのことから、評価対象物の剛性が硬軟感評価の指標となり得るという結論を得た。また、指と評価対象物の接触面積を制限して同様の実験を行った結果、ヒトの硬軟感の評価精度が低下したことから、指と評価対象物の接触面積も硬軟感評価に影響を与えているとの結論を得た。続いて、指先に垂直振動刺激を提示し、呈示した刺激の周波数や振幅と、刺激によって誘起される粗さ感の大きさや感じられ方の違いを調査した。まず始めに、バイモルフ素子およびアンプ回路を用いて振動刺激呈示装置を製作した。続いて、パソコンを用いて製作した刺激信号を振動刺激呈示装置に入力し、ヒトの指先に様々な特性を持った振動刺激を呈示し、そのときに誘起される粗さ感との関連性を調査する実験を行った。その結果、振動刺激の振動周波数にはヒトが粗いと知覚しやすい周波数帯域が存在することが明らかになったと共に、振動周波数を変化させることにより粗さ以外の感覚も誘起させることが可能であることが明らかになった。これらの成果は、触感センサや触覚ディスプレイの開発を行う際の基本となる大変有用なものである。

这项研究的目的是开发一种传感器系统，通过阐明当一个人使用触摸识别物体的特性以及一个人在接受刺激时感觉到的触摸感之间的关系，并比以前的研究更加复杂，高度准确地评估触摸感之间的关系，从而阐明应用于人指尖的刺激的类型和强度，以阐明刺激的类型和强度。今年，我们首先使用有机硅橡胶制作了22种具有不同杨氏模量和厚度的硬性和柔软度评估项目。使用产生的评估对象，我们研究了Young的模量和评估对象的厚度如何影响人类硬和软感知。结果，人类以较高的年轻模量评估了受试者的困难，同样，厚度较薄的样本被认为更难。从这些结果可以得出结论，目标对象的刚度可以作为评估硬性和柔软度的指数。此外，进行了类似的实验，以限制手指和目标对象之间的接触面积，因此，降低了对硬性和柔和感觉的评估的准确性，得出的结论是，手指和目标对象之间的接触面积也影响了对硬和柔和的评估和柔和的感觉。接下来，提出了垂直振动刺激的指尖，并研究了刺激的频率和振幅的差异以及刺激引起的粗糙度和粗糙度的差异。首先，使用双摩尔元件和放大器电路制造了振动刺激呈现装置。接下来，将使用计算机产生的刺激信号输入到振动刺激器中，并将具有各种特征的振动刺激呈现给人的指尖，并进行了一个实验，以调查当时引起的粗糙感的关系。结果，有人发现有一个频带可以轻松地感知像振动刺激的振动频率一样粗糙，并且可以通过改变振动频率来引起粗糙度以外的感觉。这些结果对于开发触觉传感器和触觉显示非常有用，并且至关重要。

项目成果

触知覚メカニズムを応用した粗さ感計測用触覚センサの開発-粗さ知覚に対する振動振幅および振動周波数の影響調査

开发应用触觉感知机制的粗糙度测量触觉传感器 - 研究振动幅度和振动频率对粗糙度感知的影响

• 发表时间: 2010
• 作者: 土見大介;奥山武志;田中真美
• 通讯作者: 田中真美

Advanced Haptic Sensor System Based on Mechanism of Haptic Perception : Effectivity of Amplitude and Frequency for Smoothness

基于触觉感知机制的先进触觉传感器系统：幅度和频率对平滑度的有效性

• 发表时间: 2010
• 作者: Daisuke TSUCHIMI;Takeshi OKUYAMA;Mami TANAKA
• 通讯作者: Mami TANAKA