成果報告書詳細
管理番号100013469
タイトル平成19年度成果報告書 平成19年度採択産業技術研究助成事業 07C46047a ユビキタス力覚伝送技術によるスキルアキジションシステムの開発 平成19年度中間
公開日2009/3/27
報告書年度2007 - 2007
委託先名慶應義塾大学桂誠一郎
プロジェクト番号P00041
部署名研究開発推進部
和文要約本年度は、世界最高性能の力覚フィードバック機能を有するハプティックデバイスを試作し、これまでの画像情報に基づくアプローチやモーションキャプチャなどでは抽出することのできなかった人間の動作における触覚情報の獲得に成功した。具体的には、位置・加速度統合型外乱オブザーバにより、力覚センサを使用することなく時間分解能10kHz、力覚提示帯域DC-400Hzの広帯域な力覚フィードバックを実現した。ハプティックデバイスの機械設計においても広帯域な力覚フィードバックにより抽出した情報をロス無く伝達するための機構や精度などに特段の配慮をし、非常に摩擦の少ないリニアアクチュエータの軸受けおよび直動案内を採用してその実現を可能にした。また、試作したハプティックデバイスを使用したモーションアキジション実験を行い、3人の被験者に対して環境への接触・非接触を繰り返す同様の動作を行わせて、個人の持つ動作の特徴や癖が触覚情報にどのように表れてくるか評価するための基礎データを取得した。さらに、取得した触覚情報を可視化して表示するハプトグラフ(新語)(hapto(ギリシャ語で「触る」の意味)+graph(画))の開発に世界で初めて成功し、熟練者の持つスキルの定量評価に向けて非常に有用なツールに成り得ることを明らかにした。
英文要約In FY2007, we developed a haptic device with force feedback ability for acquisition of real-world haptic information of human motions. Wideband force feedback is attained by the position/acceleration integrated disturbance observer. As a result, high performance force sensing method, which has 10 kHz time-resolution, is developed; and its transmission bandwidth is covered from DC to 400 Hz. In designing the haptic device, a rod-type linear motor is used as an actuator in order to suppress the friction force mechanically. Furthermore, we pay attention to bearings and linear guides to reduce the mechanical losses. The developed haptic device is applied to motion acquisition experiments. Three human operators operate the master system and the experiments that the slave system contacts with the environment from free motion are conducted. The contact motion is done by 1 Hz in the experiment. We succeeded in realization of a novel representation of haptic information named "haptograph". Since both frequency and spatial analyses are conducted to represent haptic information as a haptograph; a haptograph makes it possible to visualize the haptic information like photograph. The experimental results show the viability of the proposed haptograph to classify the personal characteristics from the point of view of force sensation. A haptograph will be one of good tools for skill acquisition, personal identification, evaluation of skill learning process, and so on.
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