テクスチャ触感認識のマルチスケールモデル構築と空間情報処理メカニズムの解明

纹理触觉识别多尺度模型的构建及空间信息处理机制的阐明

基本信息

批准号：
21K12659
负责人：
山崎陽一
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kwansei Gakuin 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

テクスチャ触感は、物体表面の凹凸からなる表面テクスチャと指の接触に伴う相互作用の結果、指の皮膚に生じる変形や振動などの物理量から形成される。本研究課題では、この形成過程を表面テクスチャと指の接触に伴う力学的な相互作用のシミュレーションから、相互作用の結果生じた皮膚の変形や振動量といった知覚物理量の統合様式までをマルチスケールモデルとして表すことで、テクスチャ触感の形成メカニズムに関する数理的理解の獲得を目指すものである。2022年度は、2021年度に構築した指と物体の接触シミュレータの妥当性検証と改良に取り組んだ。妥当性検証は指腹モデルとヒトを対象に実施した。モデルを用いた検証では、シミュレータにより精密に再現可能な指腹モデルと物体の接触系を対象にした計測とシミュレーション結果の比較を行い、シミュレータが指腹部全体としての振動的振る舞いを概ね再現できることを確認した。次に、ヒトを対象とした検証では、指の解剖学的構造に基づいた相互作用の特異な性質の有無を確認するための計測実験を行い、この特性をシミュレータにより再現できるかを検討した。計測実験では、13種の布地を上下左右の4方向から撫でた際に指に生じる振動情報及びその際に感じた触感の計測を実施した。その結果、同じ物質を撫でた際に得られる触感が同じであっても撫でる方向により指に生じる振動の性質が異なることが明らかになった。これは知覚物理量の統合様式を考える上で重要な知見であると考えられる。その一方で、シミュレータによる撫で方向に対する異方性の再現では十分できていない。原因としては、指内部の解剖学的構造の再現精度、指と物体の接触状態に関する境界条件の設定などの要因が考えられる。2023年度は前述の要因を検討した上でのシミュレータ改善、知覚物理量の統合様式のモデル化にも取り組む。

纹理触摸是由物理量（例如变形和手指皮肤上发生的振动）形成的，这是由于表面纹理之间的相互作用，该表面纹理在物体表面和手指接触的表面上包括不平衡。该研究主题旨在通过将这种形成过程表示为多尺度模型，从与表面纹理与手指之间的接触相关的动态相互作用到感知物质数量的整合，例如皮肤变形和振动量的整合，从而使纹理纹理形成的机制获得数学理解。在2022年，我们致力于验证和改善2021年构建的手指对象触点模拟器。在手指垫模型和人类上进行了有效性验证。在使用该模型的验证中，我们比较了手指垫模型和对象的接触系统的测量和模拟结果，该对象可以由模拟器准确地重现，并确认模拟器通常可以再现整个Finger Pad的振动行为。接下来，在针对人类的验证中，我们进行了一个测量实验，以检查基于手指的解剖结构是否存在独特的相互作用，并检查了是否可以使用模拟器复制该特性。在测量实验中，当从四个方向上，向下，向下，左和右抚摸13种织物时，在手指上出现振动信息，并测量了当时的触摸感。结果，据揭示了即使抚摸相同物质时的触摸感觉相同，在手指中产生的振动的特性取决于中风方向。在考虑感知物理量的集成模式时，这被认为是一个重要发现。另一方面，与模拟器相对于中风方向的各向异性的繁殖是不够的。原因可能包括手指内解剖结构的繁殖准确性，以及有关手指和物体接触状态的边界条件的设置。在2023财年，我们还将在考虑上述因素的情况下改善模拟器并建模感知物理量的集成方式。