【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】17H01780 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

力触覚 / 空中遭遇型 / UAV / インタラクション / 非拘束 / 非接地 / 遭遇型 / ドローン / 粗さ / 摩擦 / 風力 / 力覚提示 / 触覚提示 / 硬さ / バーチャルリアリティ / 人工現実感

【研究成果の概要】

本課題では、デバイスを身につける、あるいは手に持つ必要がなく、さらに作業空間の制限がない、非拘束インタラクションを実現するために（1）テクスチャの質感変調による空中触覚提示、（2）気流を利用した空中力覚提示の二つの機能について、手法を設計してシステムを実装し、計測実験や被験者実験により有効性を確認し、「風力を用いた空中遭遇型の力触覚提示法」を確立した。得られた成果は、先導的な研究として多数の文献から引用されるなど一定の成果を挙げることができたといえる。今後、視聴覚、さらには温覚や嗅覚情報の非接触提示と融合させ、高いリアリティのある空中遭遇型の力触覚提示の実現が期待される。

【研究の社会的意義】

従来、物の硬さや手触りなどの触感をシステムによって作り出してヒトに感じさせるためには、グローブを身につけたり、デバイスを手に持つ必要があり、また反力を感じさせるにはデバイスを机の上などに固定する必要がありました。本研究では、デバイスの装着や把持が必要なく、また作業空間の制限がなく、ヒトに物の硬さや手触りを感じさせるための非拘束インタラクションという概念を実現するため、ドローンの風力や振動刺激を高度に応用し、デバイスが必要なときにヒトに近づいてきて反力や触感を空中で感じさせる空中遭遇型の力触覚提示技術を確立しました。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)

【研究分野】ヒューマンインタフェース・インタラクション

【研究領域課題番号】15K12083 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

力触覚 / バーチャルリアリティ / 道具操作 / 疑似力覚 / 人工現実感 / ハプティクス / 疑似提示 / 非接地

【研究成果の概要】

本研究は、より軽量で使いやすい力覚提示デバイスの開発を目的として、ユーザが装着する必要がなく手に持つだけで道具操作によりバーチャルの重さ体験を可能とする新たな方法論の開発を行いました。アプローチとして、手首や腕などで重さを支える並進力の再現は行わず、指に生じる皮膚感覚や手に生じる深部感覚のみを再現することとしました。具体的には、単一のモータにより駆動可能な回転機構により小型で装着不要のデバイスにより道具先端の重さをバーチャルで再現可能なデバイスを実現し、さらに道具操作におけるバーチャルの重量と現実の重量の関係を初めて明らかにしました。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【研究分野】知覚情報処理・知能ロボティクス

【研究領域課題番号】24220004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

人工現実感 / 複合現実感 / 三次元音場 / 全天周映像 / 隠消現実感 / バーチャルリアリティ

【研究成果の概要】

現実と仮想を融合した複合現実(MR)型情報空間の表現力を増すため，２つのアプローチで技術基盤の強化と体系化を図った。１つは「視聴覚併用MR空間」の高度化で，独自の「音像プラネタリウム方式」を全天周映像＆音像空間に導入し，複数音源の構築，移動音源や残響感の制御を可能にした。
もう１つは，実在する物体を視覚的に隠蔽・消去・透視する「隠消現実感」の基盤構築で，体系的実験が可能な専用スタジオを設置し，複雑な背景や異なる日照条件にも適応できる基幹技術を開発した。また，複数手法を客観的に比較評価するための「共通データセット」を設計・開発し，一般公開した。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2012-05-31 - 2017-03-31

【配分額】216,450千円 (直接経費: 166,500千円、間接経費: 49,950千円)

【研究分野】知能情報学

【研究領域課題番号】23650065 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

学習と知識獲得 / 仮想環境 / 適応的熟達化 / シミュレータ / 学習 / 技能 / 適応熟達化 / バーチャルリアリティ / 運動学習 / 熟達化 / スキル / 人工現実感

【研究成果の概要】

本研究の目的は、適応的熟達化の促進要因である１）下位技能の習熟、2)適切な問題解決のための知識の獲得、3)適切な評価基準の獲得を明らかにすることとした。手術教育用シミュレータを用いて、専門医４名と医学生６名を対象に脳動脈瘤のクリッピング操作を課題とし、両手の操作ディバイスの軌道、操作時間、正常脳への接触割合、脳波を測定し、手術シミュレーションに関する理解度を評価するアンケートを行った。専門医の場合には施行時間の変動が少なく、医学生の場合には変動が大きかった。医学生は課題施行時の正常脳へのディバイスの接触率（エラー発生頻度）が脳外科医よりも多かったが統計学的有意差は認められなかった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】知能情報学

【研究領域課題番号】11558038 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バーチャルリアリティ / 仮想環境 / 三次元表示 / 協調作業 / 形状モデリング / インターフェース / GUI / 人工現実感 / 三次元ユーザインタフェース / 複合現実感 / 拡張現実

【研究成果の概要】

本研究の目的は,通信路で結合された複数の仮想環境において,その仮想環境内で,種々の情報を共有し,仮想環境内の利用者が協調して構造物のモデリング(デザイン)を実施する場合を題材として,
(1)実使用に耐え得る実用的な協調作業環境の構築のための要素技術の開発,
(2)協調作業環境でのモデリング(デザイン)のための実アプリケーションの構築,
(3)従来の計算機操作などの2次元GUIの仮想操作環境への適用による統合的なインタフェース環境の構築,
の3課題を選定し,表示装置を含めて本研究の目的に特化した環境を構築して研究を推進し,共有仮想環境を日常的に利用するための実用技術の確立を図ることである.
目的(1)を達成するために傾斜型の立体表示装置を新たに開発し、長時間の没入型3次元操作が実現可能な仮想環境ワークベンチを開発した。さらに、目的(2),(3)を達成するために,試作した仮想環境ワークベンチを用いた,3次元モデリング(デザイン)の可能なアプリケーションを開発し,その操作性を評価し、改良を実施した.これらのアプリケーションを複数の人間が利用して協調作業を実施する場合の諸問題について検討し、ワークベンチの配置等の検討を行った.また,実用アプリケーションに2次元操作と3次元操作を組み合わせることで,表示平面を有効利用したモデリングが可能であることを実際に確認した.これらの要素を用いて協調作業環境を構築する際に必要な,ネットワーク構成の得失についても明らかにした.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,900千円 (直接経費: 13,900千円)

【研究分野】情報通信工学

【研究領域課題番号】06555106 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

仮想操作環境 / 人工現実感 / 形状設計 / CAD / コンピュータグラフィックス / バーチャルリアリティ / 3次元モデル / 力覚ディスプレイ

【研究成果の概要】

仮想操作環境を利用した創造的形状設計においては、まず設計者・デザイナ-が思い浮かべた形状設計のイメージをあたかも実世界における粘土の作業や積木の作業のように、容易に3次元モデルとして構築できなければならない。さらに、仮想操作環境での直接操作が形状モデルに対して自由に行なうことができると、形状の変形・加工・修正といった操作がきわめて容易かつ自然に行なうことができる。
このような仮想操作環境を実現するためのインタフェース装置として、研究代表者がすでに提案している空間インタフェース装置SPIDARを用いることにした。この装置は、操作者の指先を4本の糸で吊ることにより操作者の作業意図を計算機に入力するとともに、作業中の形状モデルからの触覚・力覚を指先にフィードバックすることができる.
本研究では、このような3次元形状測定機と仮想操作環境による形状変形加工機能、さらに近年急速に実用化されつつある3次元形状加工機等を有機的に統合した形状設計システムの開発のための技術的課題を解決することを目的とした。
本研究により得られた研究成果は以下の通りである.
1.仮想環境における3次元自由形状の直接操作を実現するための空間インタフェース装置SPIDARの基本性能の向上を計り、操作性の評価を明らかにしたこと。
2.仮想環境における3次元自由形状の加工・設計のための両手協調作業を実現する新しいインタフェース装置の提案とその開発を行なったこと。
3.互いに遠隔地にいる設計者やデザイナ-同志があたかも同一の作業環境にいるような形で設計作業のできる遠隔仮想環境のシステム構成を提案し、そのシステム開発を行なったこと。
4.3次元形状測定機により測定した自由形状の測定データ群から、仮想環境での加工・設計作業に適した自由形状モデルを半自動的に生成する方法とアルゴリズムを開発したこと。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1994 - 1995

【配分額】7,700千円 (直接経費: 7,700千円)