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空中超音波フェーズドアレーによる非接触触覚インタフェースの研究

机载超声相控阵非接触触觉界面研究

基本信息

批准号：
12J09694
负责人：
長谷川圭介
金额：
$ 1.15万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は空中超音波を用いた触覚提示の応用上の可能性についてa)非接触かつ非拘束な触覚提示という特徴を生かした新しいアプリケーションの確立およびb)時空間的に多様な触覚提示による触覚研究への貢献という2点を主要な目標として設定し、これにむけて取り組んだものである。当該年度に実施した成果は、1)空間的に広がりを持った触覚パターンの生成法の逆問題的解法の導出、2)併発する可聴音の発生メカニズムとその抑制法の実証、3)人体上に投影した映像に振動触覚刺激を重畳するシステムの開発の3点にまとめることができる。1)については前年度に引き続き、位置の決まった超音波振動子から放射される超音波の位相と振幅を逆問題的な手法によって最適化し、これにより所望の音圧および粒子速度の分布を構成できることをシミュレーションにより示した。前年度に導出された初歩的な手法に比べ、振動子振幅の分散を小さくする正則化項および出力の重みづけを行う行列の導入により、提示力の大きさという意味でより現実的な解が得られることがわかった。2)について、可聴音の発生は応用の幅を狭めるため解決が必要な問題である。この原因の一つが超音波の振幅変調波の高域成分にあることを理論的および実験的に示し、変調波のスムージングにより可聴音が軽減されることを実証した。3)については、非接触触覚提示の応用例として、人体上にプロジェクタによる映像と空中超音波による振動触覚刺激を同時に投影するシステムを構築した。当該システムによりユーザは掌に上ってくるトカゲなどを映像と触覚により感じることができる。また、東京大学大学院情報理工学系研究科石川研究室との共同研究により、高速で動く人体上にインタフェースを提示するシステムを構築した。これは将来的にユーザの所有するデバイスではなく、環境側にユーザに対する情報提示機能を埋め込むという新しい情報環境の提案である。

This study focuses on the possibility of using ultrasonic tactile cues in the air. A) Non-contact tactile cues and characteristics are generated. B) Time-space tactile cues and their contribution to the study of ultrasonic tactile cues. The results of this year's implementation include: 1) the derivation of the inverse problem of the generation method of spatial vibration, 2) the demonstration of the suppression method of the generation method of sound, 3) the development of the vibration stimulation of the projection image on the human body. 1) The method of optimizing the phase and amplitude of ultrasonic wave in the previous year, and the method of determining the position of ultrasonic vibrator and the distribution of particle velocity. In the previous year, the initial method of derivation, the dispersion of the oscillator amplitude, the regularization term, and the weight of the output were introduced into the matrix, and the indication force was increased. 2) To solve the necessary problems, we should pay attention to the development of sound and sound. The reason for this is that the amplitude of the ultrasonic wave is modulated in the high-range component, and the theoretical value of the ultrasonic wave is modulated in the high-range component. 3) Construction of non-contact, touch-sensitive, and touch-sensitive images on the human body, vibration and touch-sensitive stimuli in the air, and simultaneous projection. When the subject matter is discussed, the subject matter is discussed in detail. Ishikawa Laboratory, Graduate School of Information Science, University of Tokyo The information prompt function of the future information environment is to provide information on all aspects of the environment.