テクスチャ触感認識のマルチスケールモデル構築と空間情報処理メカニズムの解明

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テクスチャ触感は、物体表面の凹凸からなる表面テクスチャと指の接触に伴う相互作用の結果、指の皮膚に生じる変形や振動などの物理量から形成される。本研究課題では、この形成過程を表面テクスチャと指の接触に伴う力学的な相互作用のシミュレーションから、相互作用の結果生じた皮膚の変形や振動量といった知覚物理量の統合様式までをマルチスケールモデルとして表すことで、テクスチャ触感の形成メカニズムに関する数理的理解の獲得を目指すものである。2022年度は、2021年度に構築した指と物体の接触シミュレータの妥当性検証と改良に取り組んだ。妥当性検証は指腹モデルとヒトを対象に実施した。モデルを用いた検証では、シミュレータにより精密に再現可能な指腹モデルと物体の接触系を対象にした計測とシミュレーション結果の比較を行い、シミュレータが指腹部全体としての振動的振る舞いを概ね再現できることを確認した。次に、ヒトを対象とした検証では、指の解剖学的構造に基づいた相互作用の特異な性質の有無を確認するための計測実験を行い、この特性をシミュレータにより再現できるかを検討した。計測実験では、13種の布地を上下左右の4方向から撫でた際に指に生じる振動情報及びその際に感じた触感の計測を実施した。その結果、同じ物質を撫でた際に得られる触感が同じであっても撫でる方向により指に生じる振動の性質が異なることが明らかになった。これは知覚物理量の統合様式を考える上で重要な知見であると考えられる。その一方で、シミュレータによる撫で方向に対する異方性の再現では十分できていない。原因としては、指内部の解剖学的構造の再現精度、指と物体の接触状態に関する境界条件の設定などの要因が考えられる。2023年度は前述の要因を検討した上でのシミュレータ改善、知覚物理量の統合様式のモデル化にも取り組む。