手指における人間の知覚特性に基づく触力覚ディスプレイの研究

基于人类手指感知特征的触觉显示研究

基本信息

批准号：
07J02781
负责人：
南澤孝太
金额：
$ 1.73万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

当該年度は,入の力触覚知覚に関する基礎的研究,および力触覚インタラクションシステムの実装という両側面からの研究を行い,本研究のテーマである人の知覚特性を活用した力触覚ディスプレイの設計論を構築した.(1)指の皮膚感覚と腕の固有受容感覚の役割分担の検証と,両者を統合した力触覚提示手法の構築人間の力触覚の知覚において,指先から手首にかけての自己受容感覚を欠如しても,肘から肩にかけての4自由度の力覚提示のみでも十分な重量感の伝達が行えることを確認した.これにより簡易な装置による高品位な触覚情報提示が実現可能となる.また重量の知覚における皮膚感覚と固有受容感覚の役割分担および統合の効果について検証し,皮膚感覚は小さい力で優位に働き,固有受容感覚は大きい力で優位に働くという,相補関係にある役割分担が存在することを確認し,皮膚感覚と固有受容感覚が統合されることで,知覚域全体でのフラットなパフォーマンスが達成されていることを,心理物理実験を通じて検証した.この結果から,皮膚感覚は知覚範囲が狭いが分解能は高く,自己受容感覚は分解能が低いが知覚範囲は高い,という相補関係にある役割分担が存在することが示唆された.本研究成果はROBOMEC 2009およびIEEE Haptics Symposium 2010において発表を行った.(2)空中に浮かぶ三次元映像の把持操作が可能な,ハプティックインタラクションシステムの構築身体性を有する触覚情報の提示技術を開発するため,これまで設計した指先装着型ハプティックディスプレイと手掌部装着型ハプティックディスプレイを統合し,手袋型のハプティックディスプレイを実装したまた.物理シミュレーション空間において手のモデルを構築し,バーチャルな手と物体との接触における手の各部位での垂直力と剪断力の実時間計算を行った.さらに立体映像の提示を導入し,視覚情報と触覚情報の位置の一致により実在感の向上が行えることを心理物理実験により検証した.最後に,これうの知見を統合し,全周囲立体映像提示装置TWISTERにおいて手袋型ハプティックディスプレイを用いた,3次元視触覚情報提示システムを構築し,身体性を有する触覚コミュニケーションメディアの有効性を確認した.本研究成果は,東京ゲームショウ2009において技術展示を行い,ハプティックインタラクションの可能性を提示することができた.

本财年，我们从输入力触觉感知的基础研究和触觉交互系统的实现两个方面进行了研究，并开发了利用人类感知特征的触觉显示器的设计理论，这是本研究的主题（1. ）验证手指皮肤感觉和手臂本体感觉之间的角色划分，以及构建触觉一体化的触觉呈现方法在人类的触觉感知中，即使缺乏从指尖到手腕的本体感觉，仍然可以通过4个自由度的触觉呈现来创造足够的重量感我们确认了从肘部到肩膀的传输是可能的。这使得使用简单的设备呈现高质量的触觉信息成为可能。我们研究了皮肤感觉和本体感觉在重量感知中的作用共享和整合，发现皮肤感觉在小力作用下占主导地位，本体感觉在大力作用下占主导地位，这通过证实存在互补作用。我们通过心理物理学实验验证了已经实现了平坦的表现。从这些结果中，我们发现皮肤感觉的感知范围较窄但分辨率较高，而本体感觉的分辨率较低但感知范围较高，这表明存在差异。相关角色分工。本研究结果基于ROBOMEC 2009 年和 IEEE 触觉研讨会2010. (2) 构建可抓取和操纵漂浮在空中的 3D 图像的触觉交互系统为了开发一种用物理性呈现触觉信息的技术，我们开发了迄今为止设计的指尖安装触觉显示器和手掌。我们集成了可穿戴触觉显示器，实现了手套形状的触觉显示器。我们还在物理模拟空间中建立了手部模型，并计算了虚拟手与物体接触时手部各部分的法向力和剪切力我们进行了实时计算。此外，我们引入了3D图像的呈现，并通过心理物理学实验验证了在呈现设备TWISTER中使用手套形触觉显示器可以通过匹配视觉和触觉信息的位置来提高真实感。此外，我们还构建了3D视觉-触觉信息呈现系统，并通过物理性证实了触觉通信媒体的有效性。这项研究成果在2009年东京游戏展上展出，并展示了触觉交互的潜力。这样做。