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月刊機能材料 2019年7月号

【特集】感覚フィードバック技術の最新動向

商品コード: M1907

  • 発行日: 2019年7月5日
  • 価格(税込): 4,320 円
  • 体裁: B5判
  • ISBNコード: 0286-4835

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著者一覧

大西公平  慶應義塾大学
下野誠通  慶應義塾大学
溝口貴弘  モーションリブ㈱
永島晃  (地独)神奈川県立産業技術総合研究所
内村裕  芝浦工業大学
中村則雄  (国研)産業技術総合研究所
石井千春  法政大学
小山哲也  法政大学
池田輝之  茨城大学
永野隆敏  茨城大学
篠嶋妥  茨城大学

目次

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【特集】感覚フィードバック技術の最新動向

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力触覚伝送を実現するリアルハプティクス
Real Haptics for Realization of Haptic Communication

 実世界での力触覚伝送の実現は,人の行為を直接的に支援するロボットの高機能化に向けた重要な技術課題であった。特に医療や介護などの分野における物理的な接触を伴う行為に対しては,力強くも柔らかな動作支援をロボットが実行することが強く望まれる。本稿では,これを解決するリアルハプティクス技術について概説する。そして,少子高齢化社会において健康長寿を支える電気機械システムへの応用展望について述べる。

【目次】
1 はじめに
2 モーションコントロールの原理
 2.1 制御剛性
 2.2 位置制御と力制御
3 リアルハプティクス
 3.1 リアルハプティクスの原理
 3.2 リアルハプティクスによる力触覚伝送
4 将来の人間支援に向けた応用展望
5 おわりに

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「AbcCore」で実現するリアルハプティクス
Real-Haptics Technology Implemented by “AbcCore”

 リアルハプティクス(R)を活用することで人間の動作やモノの感触をデータとして取り扱うことができるようになる。本稿では実際にリアルハプティクスを実装する手段として,モーションリブ㈱が開発・販売する「AbcCore」の解説をするとともに,実装方法や事例,産業分野での展望について概説する。

【目次】
1 序論
2 AbcCore
 2.1 基本機能
 2.2 特徴
 2.3 システム構成
 2.4 力推定性能
 2.5 バイラテラル制御性能
3 システム構成例
 3.1 無線通信を用いた力触覚伝達
 3.2 独立二輪駆動走行システム
 3.3 力触覚データを応用したバーチャルリアリティアプリケーション
4 リアルハプティクスの産業展開
 4.1 日鉄エンジニアリング㈱:シャフト炉式溶融炉
 4.2 シブヤ精機㈱:柔軟果実の取り扱いが可能なロボットハンドシステム
 4.3 ㈱大林組:油圧駆動の建設機械での力触覚技術利用を可能とするシステム
 4.4 ソフトバンク㈱:力触覚伝送における5Gの有用性検証
5 まとめ

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通信遅延下における遠隔システムの制御
Remote Control for a System with Time Delay 

 情報通信技術の発展に伴いネットワークを介した遠隔制御の開発が進んでいるが,通信時間遅れはシステムの安定性,性能に大きな影響を与える。本稿では,時間遅れを含む系の安定解析および安定化について概説すると同時に,通信時間遅れを有するシステムにおいて,対象物への接触時の衝撃を緩和するためのモデル予測制御について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 時間遅れ系の安定性の解析
3 モデルを含む制御器による時間遅れの補償
4 環境との接触を有する時間遅れ系のモデル予測制御による制御
5 おわりに

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ハプティクスの産業化動向とDigitalHaptics
Trend of Haptics Industrialization and DigitalHaptics Technology
  
 飛行機の発明に匹敵するかもしれない,広い権利特許と実装技術を備えたハプティクス技術DigitalHaptics(TM)の登場により,モータ・スピーカ・圧電素子などのアクチュエータと,加減速波・矩形波・のこぎり波・変調波などの複雑・複合波形の音響振動とを用いて,点・面・空中などの様々な形態におけるリアルなプレゼンスやインタラクション体感の誘起・生成が可能となったことで,XR/VR/AR時代の新市場が,見たことのないような美しい体感の花々で埋め尽くされようとしている。

【目次】
1 はじめに
2 市場・技術は高い表現力へ
 2.1 ハプティクス市場
 2.2 オートモーティブ市場における課題
 2.3 XR/VR/AR市場における課題
3 業界はフルリアルな表現力へシフト
 3.1 共振型ハプティクスの限界
 3.2 高表現力には広帯域型アクチュエータが必須
 3.3 アクティブタッチとリアルタイム性
 3.4 物理量の再現の課題と限界
 3.5 今まさにフルリアルなハプティクスの時代へ
4 ハプティクスに関する基礎知識
 4.1 ハプティクスとは
 4.2 ハプティクスの感覚要素と三原触
5 産業化に向けた課題と制約
 5.1 ハプティク・インターフェイスの課題
  5.1.1 課題1:製品化における空間的・物理的な制約
  5.1.2 課題2:新パラダイムを牽引する感覚再現
  5.1.3 課題3:時代の潮流である広帯域型
  5.1.4 課題4:今後の要件はソフト・ドリブン
 5.2 課題解決手段の変遷
 5.3 感覚誘起・錯覚による課題解決
 5.4 従来型の物理量再現と感覚再現との相違
6 感覚誘起・錯覚技術が世界を変える
 6.1 フルリアルなハプティクスに不可欠な三原触
 6.2 三原触を実現する3DHapticsの実装
 6.3 3DHapticsの本質は飛行機の発明
 6.4 音は触覚空気振動
 6.5 三原触理論による感覚のデザイン
7 事業を成功に導くための知的財産ポートフォリオ
 7.1 特許訴訟にみるハプティクス特許の重要性
 7.2 特許侵害の可視化・検出性と共創の場の創出
 7.3 事業を左右する特許・知的財産権の広さ
 7.4 事業を左右する実装力(DigitalHaptics(TM))
8 おわりに

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力触覚フィードバックを用いた手術用ロボットの触診システム
Palpation System for Laparoscopic Surgical Robot Using Haptic and Tactile Feedback

 腹腔鏡下手術が手術支援ロボットにより臨床で行われるようになり,術者に感覚をフィードバックする研究が行われている。本稿では,力覚と触覚の2つの感覚を提示可能なロボット触診システムを用いて,硬さが異なる試料に対して硬さ判別実験を行った結果から,力覚と触覚をフィードバックすることによる硬さ判別への効果について紹介する。

【目次】
1 はじめに
2 硬さの提示方法とシステム構成
 2.1 力触覚による硬さの提示
 2.2 システム構成
3 硬さの計測方法
4 力触覚フィードバックデバイス
 4.1 力覚フィードバック
 4.2 触覚フィードバック
5 硬さ判別実験
 5.1 実験方法
 5.2 実験結果
6 おわりに
 
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[ Material Report -R&D- ]

ロータス型多孔質熱電材料を用いた新しい熱電変換デバイスの可能性
Possibility of Novel Thermoelectric Conversion Devices Using Lotus-type Porous Thermoelectric Materials

 多孔質熱電材料を用いて熱流体との熱交換効率を高めた新しい熱電変換デバイスの可能性を検討した。シリコンをはじめとするいくつかの熱電材料において,水素雰囲気中での一方向凝固により多孔質化が可能であることが確認された。また,粒子法シミュレーションでは多孔質化により熱流体/熱電材料間の実効的な熱伝達率が高まることがわかった。

【目次】
1 はじめに
2 熱流と熱電変換
3 ロータス熱電材料の創製
4 流体透過型熱電変換デバイスの可能性
5 おわりに

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[ 機能材料マーケットデータ ]

試薬工業の市場動向
Market Trend of Reagent Industry
 
 科学の発展や研究開発,環境分析などに貢献する試薬工業は,景気の変動に大きく左右されないといわれているが,景気回復にともないここ数年は増加傾向にあった。しかし,2016年は研究費の減少に合わせるように需要が大きく減少した。近年はバイオ,環境,食品などの用途で新しい試薬が開発されているが,特に生化学用の需要が伸びると予想される。

【目次】
1 概要
2 需給動向
 2.1 一般用試薬
 2.2 特定用途試薬
 2.3 標準物質・標準液類
 2.4 生化学用試薬

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[ 機能材料マーケットデータ ]

タッチパネル工業の市場動向
Market Trend of Touch Panel Industry
  
 タッチパネルの需要は,スマートフォン向けを中心に堅調に拡大を続けていたが,2014年ごろからスマートフォンやタブレットPCの成長鈍化により,上げ幅が鈍化傾向となった。2016年もその傾向が続いたとみられる。インセル型,オンセル型の普及は着実に進んでいて,メーカーの淘汰,再編の動きは相変わらず活発であり,タッチパネル業界は依然として市場での生き残りを賭けた競争が続いている。

【目次】
1 概要
2 市場動向
3 材料・開発動向
4 企業動向

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