3D Pseudo-force Devices using High Frequency PWM Control

仮想力覚提示装置は，線形アクチュエータに高周波PWMを使用した特殊な非対称振動を行わせることにより，触覚よりも一歩進んだ，力覚の錯覚(仮想力覚と称する)を提示する装置です．従来の研究では，この仮想力覚は1次元(1方向)にのみ提示可能であることが報告されているが，本研究では，仮想力覚に2次元，3次元(2方向，3方向)の自由度を持たせることを目的とします．本研究では，直交に配置したアクチュエータに加える非対称振動信号の周波数と位相を同期させることによって，2次元に仮想力覚を拡張する合成振動を生成します．またその非対称振動信号は，高周波PWM信号を制御しながら合成することで，より精度の高い仮想力覚提示を目指します．より具体的には，線形アクチュエータとして使用するモータの振動提示方法を提案します．市販のモータからの非対称振動を指腹に対して水平方向に提示することで，平面方向に仮想力覚を提示する装置が開発されています．しかし，指腹に対して垂直方向に振動を提示した場合の知覚率は水平方向よりも低いことが確認されており，3次元方向への仮想力覚提示は困難でした．同時に，3次元デバイスに用いるためのモータの設計を行いました．市販のものでは全体のデバイスが大きくなりすぎ，実験が行えない事が判明したためです．自作モータを開発し，それらを使用して3次元方向の仮想力覚を提示するために，指先の側面でモータを把持する方法を提案して，その有効性を確かめました．

仮想力覚提示装置は，線形アクチュエータに高周波PWMを使用した特殊な非対称振動を行わせることにより，触覚よりも一歩進んだ，力覚の錯覚(仮想力覚と称する)を提示する装置です．従来の研究では，この仮想力覚は1次元(1方向)にのみ提示可能であることが報告されているが，本研究では，仮想力覚に2次元，3次元(2方向，3方向)の自由度を持たせることを目的とします．本研究では，直交に配置したアクチュエータに加える非対称振動信号の周波数と位相を同期させることによって，2次元に仮想力覚を拡張する合成振動を生成します．またその非対称振動信号は，高周波PWM信号を制御しながら合成することで，より精度の高い仮想力覚提示を目指します．より具体的には，線形アクチュエータとして使用するモータの振動提示方法を提案します．市販のモータからの非対称振動を指腹に対して水平方向に提示することで，平面方向に仮想力覚を提示する装置が開発されています．しかし，指腹に対して垂直方向に振動を提示した場合の知覚率は水平方向よりも低いことが確認されており，3次元方向への仮想力覚提示は困難でした．同時に，3次元デバイスに用いるためのモータの設計を行いました．市販のものでは全体のデバイスが大きくなりすぎ，実験が行えない事が判明したためです．自作モータを開発し，それらを使用して3次元方向の仮想力覚を提示するために，指先の側面でモータを把持する方法を提案して，その有効性を確かめました．