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Control of Distributed Heat Transfer for Development of Interaction with High-Presence Thermal Sensation

控制分布式传热以发展与高存在热感觉的相互作用

基本信息

批准号：
17J06070
负责人：
大澤友紀子
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J06070/
关键词：
温熱制御熱伝搬温熱感覚呈示

项目摘要

本研究では温熱技術を用いた人間支援の構築に向けて、高臨場温熱覚を呈示するための分布熱インタフェースの実現を研究目標としている。本年度の研究では多熱源系の制御へ拡張すべく、ジュール熱等の非線形なモデルを考慮した制御手法や、二次元平面における温度分布制御手法を提案した。非線形なモデルを用いた提案手法の制御補償器では、従来手法において外乱とされていた非線形要素を考慮しているため、補償電流が増えるにしたがって増加するジュール熱等の影響を考慮することができ、温度指令値への追従性の向上を実現できた。温度分布制御手法では、二次元熱拡散方程式に基づいたモデルを用いた制御器の設計を行い、平面上の任意の点における所望の温度制御を可能にした。また、本技術を応用した指装着型の温熱覚呈示システムを開発し、指先での繊細な温度分布の再現を可能にした。本システムは4つの熱源と銅板で構成され、4つの熱源による指先での温度分布制御を実現した。さらに前年度に開発した手のひら装着型のサーマルインタフェース（サーモグローブ）を無線化・小型化した。制御PCにはアルディーノを用い、手の甲の部分にすべての回路や制御システムが収まる構成にした。またバッテリー駆動でペルチェ素子に電流を送り込むことができる。さらにグローブ内にバイオメタルファイバーを組み込み、握り動作を再現する収縮機能を搭載した。本技術は「イノベーション・ジャパン2018」にて展示を行い、多くの注目を集めた。以上に述べた本研究内容に関して、国内論文誌への論文掲載や多くの査読付き国際会議の発表に結実した。また、日本学術振興会において「第9回（平成30年度）日本学術振興会育志賞」を受賞し、学術的な視点からも評価された。したがって本年の研究成果は理論の自由度の拡張、ハードウェアの小型化・無線化を行い、理論面・応用面において多いに成果が得られた。

The purpose of this study is to demonstrate the application of thermal technology to human support systems, and the distribution and realization of thermal energy. This year's research is to consider the control method of multi-heat source system, such as non-linear heat distribution, two-dimensional plane temperature distribution control method. Non-linear elements are taken into account in the design of compensation devices, and the effects of temperature command values are taken into account. Temperature distribution control method is based on the quadratic thermal dispersion equation. The design of the controller is carried out at any point on the plane. The desired temperature control is possible. The application of the present technology indicates the development of a thermal display system for a device and the possibility of reproducing a fine temperature distribution of the device. This system consists of four heat sources and copper plates, and four heat sources indicate that the temperature distribution control is realized. In the past year, the development of mobile devices has been carried out in a wireless and compact manner. Control PC is a part of the control system. The electric current of the motor is transmitted to the motor. In addition, the function of reducing the size of the screen is installed. This technology is based on " The above mentioned research contents are related to the domestic papers and the international conferences. "The 9th Japan Academic Promotion Association Educational Award" was awarded by the Japan Academic Promotion Association. This year's research achievements include theoretical freedom, miniaturization, wireless implementation, theoretical and practical aspects.