皮膚感覚インターフェースデバイスの開発と皮膚感覚情報処理の解明

皮肤感觉接口装置的研制及皮肤感觉信息处理的阐明

• 批准号: 14019022
• 负责人: 篠田 裕之
• 金额: $ 4.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14019022/
• 关键词: 触覚センサ; 皮膚感覚ディスプレイ; ハプティックインターフェース; 二次元通信; ロボティックス; マルチモーダルインターフェース; PUI; 放射圧

本年度は皮膚感覚インターフェースの二つの要素技術,すなわち皮膚感覚のセンシングとディスプレイの基礎技術を研究した.センシングについては柔軟な2次元通信層を介して多数のマイクロチップから信号を読み出す技術を提案し,通信プロトコルとCMOSプロセスによるアナログ・デジタル混載通信回路の実現方法を確立した.また微小素子上での触覚センシングの基本原理をプロトタイプによって確認した.触覚ディスプレイについては紙数の都合から詳述はできなかったが,放射圧を用いた新しい原理のデバイスを検討している.放射圧とは,対象面に照射される超音波のエネルギーに比例して発生する定常的な圧力であり,例えば10^4Paの音波によって1cm角あたり10gf程度の圧力が発生する.超音波の波長は1mm以下に設定でき,その波面を人間の触覚の帯域に比べ十分高速に制御することがきるから,放射圧を用いれば,入力信号通りに皮膚上の圧力を高分解能で制御することが可能と考えられる.我々は熱誘起超音波デバイスという新しい原理の超音波発生方法を研究しており,今年度の実験によって1mm角以下の微細な素子から1kPaを越える非常に強力な空中超音波を発生可能であることが確認された.現在はこの超音波強度をさらに一桁高めることにより,超音波の放射圧によって皮膚表面に圧力分布を与え,触覚を誘起する研究を進めている.また同時にもう一つのアプローチ,すなわちコンポジット層により空気とのインピーダンス整合をとり,従来型の圧電素子から強力空中超音波を発生させる振動子についても試作を進めており,いずれかの方式が必要条件を満たした段階で触覚ディスプレイへの適用へと移行する予定である.

This year, we will conduct research on the basic technology of skin sensitivity and skin protection. A method for implementing a hybrid communication loop is established by proposing a technology for transmitting signals from a plurality of CMOS devices to a plurality of flexible two-dimensional communication layers. The basic principle of contact mechanism on micro-elements is confirmed by the selection of appropriate parameters. The contact pressure is applied to the new principle of radiation pressure. The radiation pressure is proportional to the ultrasonic wave generated by the irradiation of the image plane. The constant pressure is generated. For example, the ultrasonic wave of 10^4 Pa is generated at an angle of 1 cm and the pressure is generated at an angle of 10gf. The wavelength of ultrasonic wave is set below 1mm, and the wave surface of the human body is in contact with the frequency range of the human body. The frequency range is higher than that of the human body. The frequency range is higher than that of the human body. We have studied the new principle of heat induced ultrasonic wave and ultrasonic wave generation method, and confirmed that it is possible to generate extremely strong ultrasonic waves in the air under the angle of 1mm in this year. Now, the intensity of ultrasonic waves is higher than that of ultrasonic waves, and the pressure distribution on the skin surface is further studied. At the same time, the frequency of ultrasonic waves in the air is integrated into the frequency of ultrasonic waves. The frequency of ultrasonic waves in the air is generated by the frequency of ultrasonic waves in the air.

项目成果

篠田 裕之: "接触センシングの現状と今後の展開"日本ロボット学会誌. 20・4. 385-388 (2002)

Hiroyuki Shinoda：“接触传感的现状和未来发展”日本机器人学会杂志20・4（2002）。

Yoshiharu Tojo: "A Study on Tactile Resolution of Human Skin"Proc.SICE 2002. 3137-3139 (2002)

东条义晴：“人类皮肤触觉分辨率的研究”Proc.SICE 2002. 3137-3139 (2002)

Mitsuhiro Hakozaki: "Digital Tactile Sensing Elements Communicating through Conductive Skin Layers"Proc. 2002 IEEE Int. Conf. on Robotics & Automation. 3813-3817 (2002)

Mitsuhiro Hakozaki：“通过导电皮肤层进行通信的数字触觉传感元件”Proc。

Kouichi Yamada: "Wire-Free Tactile Sensing Element Based on Optical Connection"Proc.IEEJ 19th Sensor Symposium. 433-436 (2002)

Kouichi Yamada：“基于光学连接的无线触觉传感元件”Proc.IEEJ 第 19 届传感器研讨会。

Hiroyuki Shinoda: "Two-Dimensional Signal Transmission Technology for Robotics"Proc. 2003 IEEE Int. Conf. on Robotics & Automation. (5月に掲載予定). (2003)

Hiroyuki Shinoda：“机器人学的二维信号传输技术”Proc. 2003 年机器人与自动化会议（计划于 2003 年出版）。