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: 16016221
• 负责人: 篠田 裕之
• 金额: $ 9.28万
• 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: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16016221/
• 关键词: 皮膚感覚インタフェース; 触覚ディスプレイ; 触覚センサ; バーチャルリアリティ; ハプティックス; テレタクション; 超音波放射圧; マルチプリミティブ

皮膚感覚の「センシング-伝送・記録-ディスプレイ」を可能とするシステムを実現し,皮膚感覚研究のプラットフォームを確立することを目標として研究を進めた.まず皮膚感覚を検出する基本デバイスとして、セルブリッジシステムという新規な通信方式を用いた人工皮膚を実現した。受容器は導電繊維を用いた層状サイトであり、セルブリッジという計測および通信素子がそれらのサイト境界に配置される。弾性体の非線形特性を利用して力の総和と接触面積を検出し、そのデータのパケットを、同様な導電性サイトを用いて連鎖伝達されていく。このような構成をとることにより、長い配線を含まない、柔軟な人工皮膚が実現できる。セルブリッジの機能を搭載したLSIの開発を行い、4つの受容器をもつデバイス試作に成功することができた。センシング、データ転送の特性は定量的に評価された。触覚ディスプレイとしては、強力超音波を収束して放射圧を発生させ、そのスポットを高速に2次元走査可能なデバイスの開発に成功した。試作に用いた3MHzの超音波の波長は0.5mmであり、1mm径のスポットに収束させることは容易である。またその周波数は触覚の帯域である1kHzより十分に高く、1ms以下の時定数で圧力分布を制御することができる。このように本研究で開発した触覚ディスプレイは、皮膚表面上の圧力パターンを時間的にも空間的にも高い解像度で正確に制御することができるデバイスである。さらに人工皮膚を実現するために考案された二次元通信の技術によって、筋電の2次元分布を検出するサポーター状のデバイスの開発を行った。柔軟な繊維に筋電計測電極を高密度配置することで、手指の動きを計測する。装着が容易なサポーター状デバイスとすることにより、新しいヒューマンインタフェースとして幅広い用途に応用できる。

Skin feeling 覚 の "セ ン シ ン グ 伝 send · records - デ ィ ス プ レ イ" を may と す る シ ス テ ム を be し, skin feeling 覚 の プ ラ ッ ト フ ォ ー ム を establish す る こ と を target と し を て research into め た. ま ず skin feeling 覚 を 検 out す る basic デ バ イ ス と し て, セ ル ブ リ ッ ジ シ ス テ ム と い う new rules を な communication with い た Artificial skin を appears as た. By container は conductive 繊 d を with い た layered サ イ ト で あ り, セ ル ブ リ ッ ジ と い う measuring お よ び communication element child が そ れ ら の サ イ ト realm に configuration さ れ る. 弾 sex body の nonlinear features を using し て force の 総 contact area and と を 検 し, そ の デ ー タ の パ ケ ッ ト を, with others in な conductivity サ イ ト を with い て chain 伝 da さ れ て い く. こ の よ う な constitute を と る こ と に よ り, long い wiring を ま な い artificial skin, soft な が be presently で き る. セ ル ブ リ ッ ジ の function を carry し た LSI の open 発 を い, 4 つ の by container を も つ デ バ イ ス attempt に successful す る こ と が で き た. Youdaoplaceholder0 グ シ グ グ グ, デ タ転 タ転 タ転 submit に evaluation 価された of <s:1> characteristic <s:1> quantification. Touch 覚 デ ィ ス プ レ イ と し て は, powerful ultrasound を 収 し beam radiation 圧 て を 発 raw さ せ, そ の ス ポ ッ ト を high-speed に 2 dimensional walkthrough may な デ バ イ ス の open 発 に successful し た. Try for に い た 3 MHZ の ultrasound の wavelength は 0.5 mm で あ り, 1 mm diameter の ス ポ ッ ト に 収 beam さ せ る こ と は easy で あ る. Touch ま た そ の cycle for は 覚 の 帯 domain で あ る 1 KHZ よ り under very high に く, 1 ms の destiny when で pressure distribution を suppression す る こ と が で き る. こ の よ う に で open this study 発 し た touch 覚 デ ィ ス プ レ イ は の, skin surface pressure パ タ ー ン を time に も space に も い high resolution で す に system initiates a right る こ と が で き る デ バ イ ス で あ る. さ ら に artificial skin を be presently す る た め に test case さ れ た secondary yuan communication の technology に よ っ て の 2 dimensional distribution, electricity を 検 out す る サ ポ ー タ ー shape の デ バ イ ス の open 発 を line っ た. The soft な繊 dimensional に tendon electrical measuring electrode を is densely configured with する <s:1> とで and finger wire-driven <s:1> を measuring する. Containing が easy な サ ポ ー タ ー shape デ バ イ ス と す る こ と に よ り, new し い ヒ ュ ー マ ン イ ン タ フ ェ ー ス と し て picture hiroo い USES に 応 with で き る.

项目成果

Selective stimulation to skin receptors by suction pressure control

• DOI: 10.11499/sicep.2004.0_91_5
• 发表时间: 2004
• 期刊: SICE 2004 Annual Conference
• 作者: Y. Makino;H. Shinoda

筋電位検出装置およびこれを備える入力インタフェース装置

肌电位检测装置及具备该装置的输入接口装置

• 发表时间: 2005

Selective Stimulation to Superficial Mechanoreceptors by Temporal Control of Suction Pressure

通过吸气压力的时间控制选择性刺激浅表机械感受器

• 发表时间: 2005
• 期刊: World Haptics, Italy Mar.
• 作者: Yasutoshi Makino;Hiroyuki Shinoda
• 通讯作者: Hiroyuki Shinoda

Two Dimensional Radiation Pressure Tactile Display

二维辐射压力触觉显示器

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.SICE Annual Conf.2005
• 作者: Takayuki Iwamoto;Yoshimichi Ikeda;Hiroyuki Shinoda
• 通讯作者: Hiroyuki Shinoda

Ultrasound Tactile Display for Stress Field Reproduction -Examination of Non-Vibratory Tactile Apparent Movement-

用于应力场再现的超声波触觉显示器-非振动触觉表观运动的检查-

• 发表时间: 2005
• 期刊: World Haptics, Italy Mar.
• 作者: Takayuki Iwamoto;Hiroyuki Shinoda
• 通讯作者: Hiroyuki Shinoda