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Development of ultrasonic feedback phased array tactile display

超声反馈相控阵触觉显示器的研制

基本信息

批准号：
20K19819
负责人：
藤原正浩
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Nanzan University (2022)The University of Tokyo (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、前年度までに製作したULFPAT（Ultrasonic feedback phased array tactile display）の試作機に対し、その性能評価を継続的に行った。超音波フェーズドアレイは非常に高い音場生成の自由度があり、センシングにおいても同様に空間感度分布の設計自由度があるはずだが、単一焦点/単一点感度以外の音場/感度分布は非凸な目的関数の最適化問題となり、大域的な最適解を求めることが困難であった。それに対し局所解を求める方法としてLevenberg-Marquardt法などが有効であり、その他にも複数の手法が提案されている。しかし、得られた解の大域的な位置づけや幾何学的なイメージに基づく考察は困難であった。本年度はこの超音波フェーズドアレイによる音場生成問題を、複素多様体上の大域的最適化問題として定式化できることを明らかにし、国際会議(SICE Annual Conference 2023)にて口頭発表した。また、ULFPATの主目的である刺激位置の妥当性検証について、昨年度発見したサーモグラフィー・カメラに基づくセンシング手法についても、そのメカニズムの詳細を明らかにした。皮膚を音響放射圧により加圧する際、皮膚表面の温度分布が音圧分布を反映しており、それをサーモグラフィーとして確認されることを実験及び熱伝導論に基づき明らかにした。これにより、非常に高い解像度で空間分布が得られ、また時間解分解能も高くリアルタイムで分布を確認できることを確認した。その一方で、皮膚表面の発熱や発汗など、音響照射によるものでない温度外乱が存在する場合、ULFPATによる焦点位置検証が妥当であると考えられる。

In the current year and the previous year, we will be responsible for the operation of ULFPAT (Ultrasonic feedback phased array tactile display) operating machines and performance tests. The ultrasonic sound field generates the degree of freedom, the degree of freedom, the spatial sensitivity distribution, the degree of freedom, the sound field, the sensitivity distribution, the non-convex target, the optimization problem, the most efficient solution, the optimization problem, the optimal solution. The Bureau has solved the question of how to solve the problem, the method of Levenberg-Marquardt, the method of plural, the method of plural, the proposal of the method, and the method of solving the problem. In order to understand the location of the large area, you can find out how to learn the location of the field. This year, we will discuss the generation of sound fields, the optimization of complex multi-body sound fields, the formulation of sound fields, the optimization of sound fields, and the international conference (SICE Annual Conference 2023). The location of the stimuli in the main purpose of the ULFPAT, the proper location of the stimulus, the location of the stimulus, the location of The temperature distribution on the surface of the skin, the temperature distribution on the surface of the skin, the temperature distribution on the surface, the temperature distribution on the The spatial distribution of very high resolution is very high, and the time-dependent decomposition can improve the accuracy of the spatial distribution. On one side, on the surface of the skin, on the surface of the skin,