身体変化をゼロに保ちつつ知覚・情動を変容させるゼロハプティクス技術基盤の構築

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本年度は、前年度に開発した本課題における基盤技術である非対称温冷機能および非対称振動機能の高度化および医療・福祉分野への応用に向けた基本機能の開発を行った。非対称温冷機能については、冷気流による皮膚温度変化モデルを高度化し、流量に加えて、対象物体までの距離による違いを表現可能とした。実験の結果、0.16℃の誤差で皮膚温度を推定できることが確認され、提案手法の有効性が示された。また、熱工学的な観点でボルテックスチューブについて、冷風と温風にエネルギーが分離する際の要所となる部分に注目しエネルギーバランスについて検討した。実験では流入圧縮空気、冷風、温風の圧力、温度、流量を計測し、流入出するエンタルピー、運動エネルギー、内部損失を計算した。さらに諸量からボルテックスチューブの熱的特性を考察した。その結果、冷風割合に応じて冷風、温風のエンタルピー、運動エネルギー、および内部損失のバランスが変化することがわかった。非対称振動機能については、応用システムとして視覚障害者に対して適切な白杖の操作方法を誘導する訓練支援システムのプロトタイプを開発した。プロトタイプでは、振動刺激由来のゼロハプティクス技術である牽引力錯覚を利用して白杖の振り幅を教示していたが、アクチュエータが有線駆動であり、さらに錯覚を誘発するための制約によって、一般的な白杖の握り方とは異なる把持方法を採用していた。本年度は、バッテリーで駆動する振動アクチュエータのモジュールを開発し、さらに振動刺激を生成する機構を改良することで、一般的な白杖の握り方に対応させ、有用性を向上させた。また、医学的見地から末梢神経感度の定量化に向け、安定した刺激提示のために非接触温刺激のフィードバック制御システムを構築し、椅子型温冷刺激装置の改良を医師と進めた。