Basic research on physical restraint immersive VR system

物理约束沉浸式VR系统基础研究

基本信息

批准号：
21K11985
负责人：
中村壮亮
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Hosei University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は身体固定型の没入型VRインタフェースである「Motion-less VR」に関するものであり、大きく4つのSTEPを踏みながら研究を進める計画を立てている。その中で、STEP1・2が当該年度（研究全体の初年度）に着手予定のものであり、いずれも運動意図取得技術の改良に資するものである。これらについて取り組んだ結果を報告する。STEP1：姿勢に応じたトルク変換による運動意図取得の精度向上　【1年目】Motion-Less VRでは固定された実身体の関節角と運動しているバーチャル身体の関節角が異なるため、我々は、ユーザはバーチャル身体の関節角を自身の現在の姿勢と思い込んで筋発揮を行うとの仮説を立てている。そして、この仮説が正しければ、実身体で計測されたトルクをバーチャル身体へ本来入力しようとしたトルクへと変換することで運動性能が向上すると考えている。そこで、実際に肘関節を対象に変換有無での運動性能を比較したが、予想に反して大きな差異は見られなかった。しかしその後、検証用に作成した動力学シミュレータにて、肘関節の動きでは変換に値しない程度しかトルクが変わらないことが判明したため、本手法の有用性は肘では検証できないとの結論となった。STEP2：筋電センサを用いた運動予測による運動意図取得の遅延抑制　【1～2年目】トルクセンサ遅延や運動シミュレーションの処理遅延により、時間遅れ及びそれに伴う不要な筋発揮が生じていると考えられる。そこで、筋電センサを用いたバーチャル身体の運動予測により時間遅れの低減を図ることとした。本年度は、筋電センサのセットアップを行い、センサ遅延や処理遅延を実際に見積もるところまで進んだ。しかしその結果、現状のシステムでは動作不安定であり、遅延抑制の性能向上が誤差として埋もれてしまう段階にあることが分かった。

这项研究与“Motion-less VR”相关，这是一种固定在身体上的沉浸式 VR 界面，我们计划通过以下四个主要步骤进行研究。其中，STEP 1和STEP 2计划于本财年（整个研究的第一年）启动，两者都将为运动意图获取技术的提升做出贡献。我们将报告我们在这些问题上的努力结果。 STEP 1：根据姿势转换扭矩，提高获取运动意图的准确度 [第1年] 在Motion-Less VR中，固定的真实身体的关节角度和运动的虚拟身体的关节角度是不同的，所以我们的假设是用户通过假设虚拟身体的关节角度为他们当前的姿势来锻炼他们的肌肉。如果这个假设是正确的，我们相信通过将在真实身体中测量的扭矩转换为最初打算输入到虚拟身体的扭矩，运动成绩将会提高。因此，我们实际上比较了有转换和没有转换的肘关节的运动表现，但与预期相反，没有发现重大差异。然而，后来为验证而创建的动力学模拟器显示，由于肘关节的运动，扭矩变化仅达到不值得转换的程度，因此得出的结论是，无法验证该方法对于肘关节的有用性。。步骤2：通过使用肌电传感器预测运动来抑制获得运动意图的延迟[第一年至第二年] 据信，由于扭矩传感器延迟和运动模拟中的处理延迟，正在发生时间延迟和相关的不必要的肌肉激活。。因此，我们决定通过使用肌电传感器预测虚拟身体的运动来减少时间延迟。今年，我们设置了肌电传感器，并取得了实际进展，可以估计传感器延迟和处理延迟。然而，结果表明，当前系统不稳定，并且处于延迟抑制性能改进在错误中消失的阶段。