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人間 る知能 力学的理解 特集 解
皮膚 力学的構 隠れ いる知能
篠璴 裕之 *
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1.
知能 を 皮膚 い う言 葉 多 く 者 耳慣れ い れ い 一般 々 生物 個体を感覚器官 筋肉 脳 いう 立 部
ら るクケゾヘ ペタャ化 個体 振る 舞いを知的 る情報処理 脳 担 いる 理 解 いる[1] 脳 知能 高い生物 い 特 発
空間的 局 いる 知能 応関係
を想像 や い 生物表面全体 布 れ自体 動く い皮膚 知能 ら 立
存 よう 感 られる 曓稿 よう 皮膚 物理的構 ヤパャ 多様 ゜ンゾモグ ゟンケ 埋 込 れ いる を紹 いく
皮膚 組織 り立 や 容器 配置等 い 古く ら科学的 ン医学的 調 られ いる 触覚
情報を獲得 る 構 果 役割 い
学的 興味を持 れるよう く最近
ある 表面 力 布を検 る人 皮膚 よ ュ ピ セダ 触 覚 を え よ う る 研 究 20 以 前 ら続い いる (例え [2—4]) 試
よう 興味を生 背景 [5] 例え ュピセダ 聴覚 コンキ
空間 一点 る音 を計測 能 ブ゜ェ ュネァンを用意 れ 定 感 一部 感覚を除い
大半 聴覚情報 信 含 れ い
る ら言語 意味 必要 情報を
る処理 問題 コンキタト゜ケ 開発 ら
り 考える る 触覚 い
単 高解像度 力コンキ゚ヤ゜を試作 入力タ
ト゜ケ 十 いう く 得 られ
タヴシをいくら解析 人間同様 触感を得る 原因を考察 る過程 皮膚 物理的構 自体 妙 情報選択を行 いる
除々 明ら ある れら 知
見 周辺技術 進 あい ようやく人間 皮膚感覚を代行 るタト゜ケ 現実 り
あるよう 希望的 感 られる[5]
∗ 東京大学 情報理 学系研究科
Key Words: Tactile sensing, artificial skin, smart structure,
intelligent sensor, sensitive skin, haptic interface.
曓稿 生体 必要 る情報を皮膚 優 的 獲得 る 皮膚 構 よう 利用 れ いる を紹 い く 例 え 一見 る 接触 力を 非常 細 くキンプモンエ 後 複雑 計算を れ いよう 思われる接触 布 特
徴 適 力学的構 よ 容易 れるよ
う る れら 差 迫 必要 れ いる触覚 タト゜ケ 実現 役立 知見 る 勿論 多く 者 生物 知的 情報処理 曓質を感
る る い 想像 る 例え
曓稿 述 る皮膚構 う 幾 を備え 原始的生 物 脳 く貧弱 あ 相当ヤパャ 知的
外界 反応 る る あろう よ
う 皮膚 知能 土 環境ン空間をより高 度 理解 る知能 獲得 れ い い 推測 く る ある
2. 曓稿を 準備
曓論 入る前 人間 皮膚 よう 触覚情報 を検 いる を整理 れ 触覚コンキ 触感 多くを検 い い原因 い 概
く 皮 膚 検 い る 物 理 機 械 変
形 温度 化学的作用 種類 類 れ
る 温度 非常 大 触覚情報 ある 最 扱い 容易 問題 ある 熱伝 物理的性質 ら皮膚 部 細 い温度 布 生 る く 時間的
変動 や ある 機械変形
関連 人間 検 いる情報 注目 る (1) 接触 場所 力 方向
(2) 面 曲 率 面 接 触 あ る 線 点 接 触 あ る
(3) 滑り 滑り 予知(滑り う う ) 摩擦 (4) 硬 柔ら
(5) 粘性 粘着性
(6) ゾェケス ホ 布や毛皮 微細 構 (7) 皮膚変形 視的形状[6,7]
い 言葉 大半 網羅 れる う 特 基 曓 る 項 目 (1) 考 え ら れ 1980 ら90
基朋やネ゜ャヘ 力 応力 布を検 能 コンキ゚ヤ゜ 数多く試作 れ [8,9]
項目(2)以降 い れら 感覚を生 る物理的 原因 皮膚表面 えられる 方向 力や 変 布 ある ら ゚ヤ゜ 解像度 時間応
答を高 る よ い れ 感覚 検
能 る 期待 あ 想像 れる
少 く 現 ろ れら 布
型コンキ 項目(2)以降を十 安定 コンクンエ るよう い い 例え 皮膚を傷
う 鋭利 端を 識 る 把持 いる物体 滑り う いう感覚や摩擦 感覚 細 ゾェケスホや肌触り 識 触覚 要 働
あり れらを部 的 検 る専用コンキ い 数 多 く 提 案 れ れ ら 触 感 を 単一 コンキ表面 接触 布 ら検 る 依
然困 問題 あり 理璵 以 条件を
同時 満 い い ある
観測 解像度[10]
人間 皮 膚 2点弁 閾 同時 接触 点 を 点 ある 同定 る最 距 指 2～3 mm 手 1 cm程 度 比 較 的 大 値 あ る
え手 あ 鉛筆 端 り 容易
識 る る 精細 ゾェケス ホを識 る る 皮膚表面 力 布 ら れらを 識 る 点弁 閾より る 細 くキン プモンエ る必要 ある 手 相当 る識 能力 を 人 皮膚 あ 1mm 以 解能 必要
れ 解能を実現 る 各 力コ
ンキ 表面 く浅い部 配置 れ れ い い[11]
測定 ヤング
皮膚表面 力 変 布 計測 い 各キ゜ ダ コンキ 非常 大 ヤング゚ニモゾ ゛を確保 る必要 ある 例え 指 皮膚 接触時 数mm変
る 一 方 200 Hz付 近 振 動 い 0.1µm 程度 振幅 検 る[12] 人間 触 覚 い 自身 関節 運動 伴う皮膚 変形 い
感度 鈍く 外界 ら 刺激 敏感 反応 る る よう 性質を実現 る 高い 変形検 感度を持 ら 大変形 よ コンキ
力 飽和 い 必要 ある 皮膚 摩擦 形状 よ 弾性的性質
コンキケゥン 得る情報 人間 皮膚 得る情報 整 性を保 表面 摩擦[14] 弾性的性質
人間 指 一 い れ ら い 触覚コン クンエ い 接触 よ コンキ自身や 象 変 形 結果 触感 決 る ら 例え コン キ自身 弾性的性質 え コンケ れる情報 変 わ う れ 視覚や聴覚 際立 異 る点 ある 例え 象表面 人間 指 より柔ら れ
第1 弾 性体 表 面 え られ 変 形や応 力 固有 規 則 部 伝 る 例え 垂直応力 総 和 注目 る 表面 布 各空間 周波数
指数関 数的 減 衰 減衰 方 空間 的周期 短い 急激 ある
象物 指 わ 変形 硬 れ 皮膚 方 象表 面 形 状 わ 変 形 る[13] コン キ 人間 皮膚より著 く硬 れ 柔ら れ
表面 接触 布をいくら正確 測定 相 的 差異を知覚 る く る 全体的 弾性的性質 く 指 均質 筒状 弾性体 場 人間 よう 表面 硬く 側 より 柔ら い場 接触面 力 布や 接触力 変 形 関 係 異 る([15] よ [16]) 表 面 沿 横方向 皮膚 伸縮 あるい ん断応力 布 を 観 測 る よ り 滑 り 予 知[17,18]や 摩 擦 粘性 検 [19—21] 能 る 考えられる
皮膚 横方向 伸縮 い構 検
く る よう コンキ自身 弾性的性質
考慮を払わ 精密 力 布を測定 触感を検
る い わ る
ら う一 要 要因 指紋 ある 指紋 よ う 表面 象 相互作用や知覚情報 選 択性を大 く変化 る[16,22]。
以 よう 整理 る 皮膚表面 応力や変 布を完全 検 ら触感を得よう る 非常 困 課題 ある 実感 れる あろう 人間 皮膚 力学的 構 を 手 利用 一見困 コンクンエを実現 いる
ある
3. 均一 弾性体 担いうる情報処理
人間 触覚 構 る 要 特徴 一 応 力を感 るコンキ 皮膚 表面 く 部 存
る ある 表 面 応力 く 皮
膚 いう一種 ネ ゛ャシを 応力を知覚 る 触覚 よう 効果を ら あろう い 皮膚 最 簡単 ペタャ 一様 弾性的 性質を 十 厚い 朋状弾性体を考える よう 一 構 を持 い弾性体 あ れ 高度 信 処理を担いうる 篠璴ン安藤 よ 指摘 れ 皮膚 情報処理 概略を把握 る 以
れを紹 る い 問題を 第1 示 よう
皮膚 行 x方向 垂直 z方向 ら る 次元問 題 表面z = 0 応力 ドシヴン えられ
る 各応力 x よ z方向 法線 応力 sxx よ szz ん断応力sxz 皮膚 部 固有 規則 伝 る う 例え 応力 等方 的 s(x,z)≡ sxx(x,z) + szz(x,z) い 表面 直 水 方向ドシヴンs0(x)≡ s(x,0−δ) (δ 微
) 深 z < 0 水 方向ドシヴンsz(x)≡ s(x,z) 関係 着目 る 弾性理論 教える ろ よれ s0(x) 含 れる波数k S0(k)exp(jkx)
sz(x) 波数k Sz(k)exp(jkx) 関係
Sz(k) = S0(k)exp(|k|z) (z < 0) (1)
よう えられる 式 高い空間周波数 り表面 細 いドシヴン 弾性体 表面近 く 強く減衰 い空間周波数 深部 容易
到 る を意味 いる よう 性質を 弾性体 中 s 感度を 検 子 様々 深 配置 れる 以 よう 知覚 能 る
3.1 複数 深 検 子 配置 れ 場
皮膚表面 ドシヴン (1)式 よう 規則 減衰
る わ いる あれ をコンクン
エ 利用 る る い 表面 応力ドシヴ ン 波数k 周期的ドシヴン あ れ ド シヴン 形状を保 度 v 横方向 移動
る 深 z1 よ z2 配置 れ 点 sを観測 得られ 時間信 交流 を れ れ p1(t) よ p2(t) 書く れら
p2(t) = exp{|k|(z2−z1)}p1(t) (2)
よう 関係 ある 深い方 検 子 力 浅い方 力 比 れ 減衰 いる を知 る 表面を移動 る応力ドシヴン 細 を表
k 得られる る 垂直キンプモンエ[23]
3.2 検 子 応力 空間微 感度を 場
示 方 法 s0(x) 空 間 的 ケ ヒ ェ ダ ャ 帯域 ある 垂直方向 振動 混入
い 前提 い 一 進 検
子 s(x,z) 空間微 感度を 場 を考え る 微 方向 x,z い れ 方向 よい
z 方 向 m 微 を る る 表面応力s0(x) 各周波数 S0(k)exp(jkx)
点(x,z) 微 検 子 力
∂m
∂zmS0(k) exp(jkx)exp(|k|z)
= [|k|mexp(|k|z)]S0(k)exp(jkx) (3)
よう えられる 点(x,z) る検 子 力 表面 応力ドシヴンs0(x) Hz(k)≡
第2 ネ゛ャシHz(k) =｜k｜2exp(｜k｜z) エメネ( ヌヴェ値 等 く るよう z2を乗 表示)
|k|mexp(|k|z) る空間的 ネ゛ャシを施 x キン
プモンエ る 微 を行
わ sを検 る場 Hz(k) 前述 よ う exp(|k|z) る 空 間 的 ュ ヴ ド ケ ネ ゛ャ シ あ る 微 操作 行われる 周波数 抑制 れ る より トンチ ドケネ ゛ャシ 特性 得られる ある[24] 微 わ m = 2 場 ネ゛ ャ シ 形 状 を 第 2 示 ネ ゛ャ シHz(k)を う 少
詳 く見 る Hz(k) = 1
|z|mH1(kz) (4) ある ら Hz(k) 深 よら Q値 一定 中 心周波数 1/z 比例 る 音声処理 用いられる定 ネ ゛ャ シ トン ェ[25]よ り 値 い s 空間 微 感度を 検 子を様 々 深 配置 る
れら 力 ら s0(x) 空間的 ケヒェダャ 構 を 聴覚系 時間的 ケヒェダャを把握 る
同様 把握 る る る
聴覚系 ネ ゛ャシトンェ い
複素信 を得る 元信 ナャパャダ変換 計 算 れる 弾性体 部 い 計算を る必 要 い 注 目 値 る わ z 方 向 m 微 る わり x方向 微 z方向 m−1
微 る れ ネ゛ャシ特性
Hz0(k) = j|k|km−1exp(|k|z) =
( jH(k) (k > 0)
−jH(k) (k < 0)(5)
よう Hz(k) ナャパャダ変換 る よ う 種類 微 を検 る よ 容易 複素 振幅 相 得られる
3.3 応力ゾンサャ 検 れる場
次 表面 えられる荷 集中 弾性体 部 応 力ゾンサャ 関係 注目 る ら 次元 空間 議論 る る 応力ゾンサャT (x,y,z) x,y よ z 方向 垂 直応力sxx,syy よ szz
を 角 方向 ん断応力を非 角 配
置 以 よう 称行列
T≡
sxx sxy sxz
syy syz
szz
(6)
ある 人間 皮膚やガヘ よう プ セサン 比 1/2 近い非 縮性固体 場 接触領域 任 意 点 観 測 れ る 行 列 T 表 面 力 布 形 態
第3 示 よう 次 関係 ある[26]
(1) 点 接 触 力 方 向 任 意 – 行 列T 固 有 値 主応力 う ゴュ ゴュ い固有 値 応 る 固 有 パ ェ ダ ャ(応 力 主 軸 方 向) 接触点 方向を向く
(2) 線接触– 主応力 ゴュ あり 観測点 ら ゴ ュ い 主 応 力 応 る 応 力 主 軸 沿 張 面 表 面 交 線 接 触 線 一 る
(3) 面接触– 主応力 有限 値を
弾性体 部 高々 点 最 自璵度 主
応力 計測を行え 観測点付近
集中荷 存 を検 る る る
非常 興味深い 弾性体中 検 れる 応力 メンェ 表面 接触 布 幾何的特徴 直接 関連付 られ いる点 ある 々 り 物体を 識 形状を 象化 る基礎 い る線や点 概念 意 的 構 を い弾性体 中 備わ いる 注目 値 る あろう
3.4 章
以 よう 最 単純 皮膚ペタャ ある 均質弾性体 あ 表面 変形 部 伝 る 性質を 手 利用 る よ 少数 観測点 様々 ドシヴン特徴を る わ る 人間
触覚 点 弁 閾 比較 的大 い 関わら 細 い 象 ゾェケス ホを 触感 ら識 り 鋭 い 端を容易 検 り る 一見 る 思議 ある 示 よう 構 を 触覚
自然 納得 いく性質 ある わ る ろ ん 人 間 皮 膚 均 一 弾 性 体 い
人間 示 コンクンエ法を 実践
い る 考 え く い (1)異 る 空 間 応 答 を 複 数種類 容器 力強度比 ら空間的ケヒェダャ
布特徴を捉える
1 (2) 容器 深 よ 空
間応答特性を変化 大局的変化 局所的変化を 知覚 る 実際 触覚 い 同様 ある 能性 高い
1
視覚 い ケヒェダャ 布を 赤 緑 青 ネ゛ャシ 力ドシヴン よ 捉え いる
第3 弾性体中 応力ゾンサャ行列 固有値 固有パェダ ャ 主応力 応力主軸 表面 接触形態 関係
第4 人間 皮膚無毛部 断面
4. 皮膚組織 形状 弾性 布 役割
皮膚組織 形状 硬 布 果 役割 い 前 ら よ 興 味深 い 研 究 報 告 れ [16] 彼ら
人間 皮膚 表皮 真皮 皮 組織 弾性 形状を 忠 実 ペ タ ャ 化 ( 指 断 面 い 次 元 問 題 )指 わ る 力 る 組 織 変 形 を 有限要素法 求 第4 (文献[27]より作 ) よ う 人間 皮膚無毛部 機械 容器 ブ゜ケヂヴ
体 ベャォャ細胞 ャネ ゛ッ終曒 ドスッ 体 種類 存 る 言われ いる 最 表面 近い表皮
ら真皮 皮 組織 奥深く 入る 組織 柔ら く り 指 場 皮膚 表面 ら0.7 mm 程度 深 硬い層 表皮 柔ら い層 真皮
境界 いる 境界 面 く
よ う 食い込 り 表皮 側 ら 部 ブ゜ケヂヴ 体 部 ベャォャ細胞 配置 れ いる 彼ら 数値計算 変形時 ゠ヅャウヴを求
各 容器 配置 れ いる部 応力集中を生 る を見 ペタャ 指 表面 垂直力 横 れ力 れ れを え 場 境界 部 部
゠ヅャウヴ 発生 方 異 る 特 ブ
゜ケヂヴ 体 配置 れ いる 部 指紋 存 影
響を強く る を明ら 研究 示
よ う 皮 膚 硬 非 均 一 あ る 第 一 容器 配置個所 応力を集中 効率よく皮膚変形
を検 るよう いる 第 容器
構 く 皮膚構 よ 容器
空間応答を変化 る役割 ある いえる 第 役割 付 要 思われる第 役割 プェ
第5 ブ゜ケヂヴ 体 ドスッ 体 右 ュ 応力集中 く大局的 応力 伝 特性を変 化 る ある 外側 硬く 側 柔ら い非 縮性弾性体 存 る場 応力 空間的 高周 波 部 ら 伝わり くく る 積極的 容範 を広 広範 均的 力を検 い場
前章 議論 ら検 子を奥深く 配置 れ よ い (1)式 支 配 れ る 均 一 弾 性 体 場
深 容範 大 同程度 るよう る
必要 ある れ 部 柔ら い皮膚構 底 面 検 子を配置 れ 薄い皮膚 容範
を広 る る
第四 働 接触時 接触 を均一化 る役割 あ る 均 質 弾 性 球 を 面 当 場 Hertz
接 触 理 論 よ れ 中 心 部 接 触 大 く る 人間 指 場 均一 力 実現 れ る[18] 人 間 皮 膚 象 形 状 わ
ネ゛セダ 当 力 い 段 ら 十 接 触面積を確保 能 ある を意味 る 性 質 摩擦 粘着性や滑り 予知 を知覚 る
要 ある 考えられる 指 物体 接触
当 力 増大 る 皮膚 表面 沿 方向 伸
よう る傾向 生 る 象 摩擦
よ 皮膚表面 伸縮 影響を る 表
面方向伸縮あるい ん断力 ら 接触 瞬間 摩擦係数 知覚 れ いる 考えられる
前 ら[21] よ 筆者ら[20,19] よ 同時期 指摘 れ よう コンクンエを感度よく安定 行 う 皮膚 背面 自璵 横伸 を許容
る 当 力 いう 十 接触面
積 確保 れる 必要 考えられ 人間 皮膚構 条件を非常 よく満 いる いえる
5. 機械 容器 構 役割
最後 人間 皮膚 存 る 種類 機械 容器 よう 力学構 を利用 情報を検 いる を考察 る 種 々 時間的応答 空間的応答 を得る 幾何的 力学的構 手 利用 れ
いる
5.1 容器 構 時間的応答
人間 皮膚 大変形を許容 る一方 表面 ゾェ ケスホを感 る時 極 わ 変形を検
いる よう 広い測定ヤング 各 容器 固有 時間応答特性を 担 る 実現 いる 考え られる 種類 容器 う 最 奥深く 配置 れ いるドスッ 体 最 検 能振動振幅 周波数
乗 反比例 減少 い 200～300 Hz い 最 感度 よい 表層 ブ゜ケヂヴ 体 振動 検 振 幅 閾 値 周 波 数 乗 反 比 例 数 十 Hz 最高感度 る 同 深 あるベャォャ細 胞 周 波数 坦 特性 いる[12] 以
より例え ドスッ 体 周波数 あれ 大変形
反応 い 象物を強く握り いる場
わ わ 振動を感度よく検 る る 第5 見るよう ドスッ 体 メ ベ メ 呼 れ る 同 心 状 薄 い 細 胞 20～70層
わ 層 状 構 を り メベメ間
カメヴオン繊維 結 れる 液体 満 れ い る 言 われ いる[28] よ う 粘 性を 力を伝える力学的構 ドスッ 体 表面 えられ 振動刺激 高い周波数 中心部 神経軸策
到 や く れ よう 周波 数特性を生 いる 考えられ いる
奈良ら 近 ブ゜ケヂヴ 体 ら ん構 を 解析 最 い共振周波数を える横 れ振動ペヴ チ 第 5 側 よう ら ん 頂 底部を 横 ら 変形 40 Hz付近 共振 る らブ
゜ケヂヴ 体 周波数特性 一部を 明 る る理論を提案 いる[30]
よう 人間 皮膚機械 容器 力学的構
よ 容器 周波数特性を変化 コン
クンエ 利用 いる 考えられる 5.2 容器 構 空間的応答
各 容 器 空 間 応 答 い 依 然 確 定 要 因 多い いく 手 り る研究 報告 れ いる 各 容器 応答を推測 る際 一 指針
機 械 容 性 神 経 膜 表 面 変 形 ゠ ヅ ャ ウ ヴ を電気信 変換 いる いう ある 人 的 コン キ い 電 膜 変 形を 発生電 荷 よ
観測 るよう 線形型 一般的 ある 神経膜 機械 容性゜アンス ホンヅャ い
開閉確率 ス ホンヅャ表面 変形゠ヅャウヴ 依 存 る 言 わ れ い る[31] 例 え 容器 空間 的 等 方 神経終曒 あり 弾性的性質 周 組織
同 る場 容器 周辺 ゠
ヅャウヴ密度を検 るコンキ 考え よい る 実験的 仮 を支持 る結果 報告 れ いる[32]
ドスッ 体 メベメ構 よう 神経膜 る 特有 構 物 存 る場 や ブ゜ケヂヴ
体 ら ん構 よう 方向性を 形状 場
れ よ 新 選択性 付 れる ドス ッ 体 メベメ構 い 詳細 解析 奈良 報 告 よ れ [29] 層状 構 外 部 ら え られ る 変形 う 第5 右 よう 一方向的 ぶ 単純変形 中心部 神経軸策 到 より高次
変 形 容 器 周 沿 高 次 周 期 的 変 形
神経 到 い いう 理論的 予測
れ いる 考察 正 れ ドスッ 体 周
゠ヅャ ウヴを 感 る く 空間的 均値 選択的 反応 いる る
方向性を ら ん状 巻 れ ブ゜ケヂヴ 体 解析[30] 興味深い 構 40 Hz程度以 共振を生 る ら ん 頂 底部を横 ら 変 形 振 動 ペ ヴ チ あ る ( 周 組 織 や粘液 影響 考慮 れ い い) 力学的考察 よれ 容器全体 横 れ変形 神経繊維 表面 積 大 く変化 る ら ブ゜ケヂヴ 体 横 れ変形 選択的 感度を有 る 論 られ いる 一 方皮膚 力学的構 を解析 前 ら 研究[16] ブ゜ケヂヴ 体 配置 れ いる個所 ゠ヅャウヴ
皮膚表面 ん断力 えられ 際 特徴的 振 る 舞 い を り, れ ら 観 点 ら ブ ゜ ケ ヂ ヴ 体 (第 5 示 よ う ) ん 断 変 形 を 検 や い性質 を有 い る 示唆 れ い る 文 献[34]
実験結果 仮 矛盾 い.
残り 容器 い 手 り る資
料 少 い ベャォャ細胞 ゠ヅャウヴ密度を 感 い る 能 性 高 く[32] ャ ネ ゛ッ終 曒 皮膚表面 沿う方向 伸縮 感度を いう
ある[27]
6. わり
以 人間 皮膚 構 触覚情報
よう 役割を果 いる を解 単
゠ヅャウヴ 感度を 神経終曒 特有 機械 的構 付 れる よ 時間的ン空間的 選 択性 えられ れら 皮膚 構 中 次元的
配置 れる よ 動 中 要 触覚
情報 れる れら 特徴 過程 よ
り高次 知能 橋渡 る 機構 垣間見る 個 々 る 物理学あるい 曩料力学 い単純 現象 う く組 あわ り 一 見複雑 う ドシヴン処理 実現 れ いる皮膚 知能 曓質をよく表 いるよう 思う
ろん曓稿 記 解釈 中 依然仮 域を い い 多い 均質 弾性体 い 優れ
情報処理 能 ある を紹 よう
一段 処理 実際 皮膚 い う具体化 れ いる 後解明 いく 課題 考え い る 近 梶曓 ン舘ら よ 電気刺激 よ
皮 膚 容器 を 選択 的 刺 激 る 技術 提案 れ[33] 後 れら 新 いゼヴャ 触覚 解明 進
い 期待 いる 曓稿 皮膚 構 関 る話題 絞 解 触覚 知能 関係 い う 一 鍵 る 能 動 的 触 知 覚(能 動 的 動 作 を 伴 う 触 知 覚) い 言 及 点
い 機会を改 論 い
著 者 略 歴
篠 璴
ろ
裕
ゆ
之
1988 東京大学 学部物理 学科卒業.
90 同大学院計数 学修士, 90 より同
大学助手, 95 博士( 学). 同 より東京 農 大 学 講 師, 97 よ り 同 助 教 授, 99 UC Berkeley客員研究員 2000 より東
京大学助教授 現 る. 触覚を中心 コンキク ケゾヘ タト゜ ケ,触覚 タ゛ケプ ヤ゜, ン音
響計 測 研究 教育 従 . 1999 IEEE ICRA The
Best Conference Paper Award 1993 , 1994 , 1998
計測自動制御学会論文賞, 1998 日曓機械学会部門賞, 1994 佐藤記念知能ュピセダ研究奨励賞 賞. 計測自動制御学会 電気 学 会,日 曓機 械 学会,日 曓Ｖ 学 会 日 曓 ュピセダ 学会
会員.
参 考 文 献
[1] 佐々木正人 ゚ネァヴジンケ―新 い 知 理論;岩波 書店(1994)
[2] 井 博允,璴中義 : 高密度 配置 れ ュピセダ 触
覚;第 回 自 動制 御 連 講 演 会講 演 論 文集, pp.301— 302 (1971)
[3] 木 源一郎,森政弘: 学習機能を 多素子人 触覚
よる 象 物 形 状識 ;ト ゜ア ベィ ッゲヘ 2 –ナダ 機械 接点–,東大 会, pp.243—249 (1972) [4] 石 川 正 俊, 条 誠: ニ タ ア 信 力 を 力 布 コ
ン キ 触 覚 ド シ ヴ ン 処 理 計 測 自 動 制 御 学 会 論 文 集, Vol.24, No.7, pp.662—669 (1988)
[5] 篠璴 裕 之 器 用 手 皮 膚 触 覚 日 曓 ュ ピセダ 学会 , Vol.18, No.6, pp.767—771 (2000)
[6] K. Nagata, M. Ooki and M. Kakikura: Feature De- tection with an Image Based Compliant Tactile Sen- sor; Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, pp.838—843 (1999)
[7] D. Hristu, N. Ferrier, and R. W. Brockett: The performance of a deformable-membrane tactile sen- sor — basic results on geometrically-defined tasks; Proc IEEE Int. Conf. On Robotics and Automation, pp.508—513 (2000)
[8] H. R. Nicholls and M. H. Lee: A Survey of Robot Tac- tile Sensing Technology; Int. J. Robotics Research, Vol.8, No.3, pp.3—30 (1989)
[9] M. H. Lee and H. R. Nicholls: Tactile Sensing for Mechatronics — A State of the Art Survey; Mecha- tronics, Vol.9, pp.1—31 (1999)
[10] N. Asamura, T. Shinohara, Y. Tojo, N. Koshida, and H. Shinoda: Necessary Spatial Resolution for Realis- tic Tactile Feeling Display; Proc IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.1851—1856 (2001) [11] M. Shimojo: Mechanical Filtering Effect of Elas-
tic Cover for Tactile Sensor; IEEE Transactions on Robotics and Automation, Vol.13, No.1, pp.128—132 (1997)
[12] S. J. Bolanowski, Jr. et. Al.: Four Channels Medi- ate the Mechanical Aspects of Touch; J. Acoust. Soc. Am, Vol.84, No.5, pp.1680—1694 (1988)
[13] 藤璴欣也 大森純祐 桐宏 指 接触面積制御 よる
柔 ら タ゛ケ プ ヤ ゜ 試 作 日 曓 トヴ スホャ モ ゚ モ ゾ゛学会第 回大会論文集, pp.251—254 (2000) [14] H. Han, A. Shimada, and S. Kawamura: Analysis
of Friction on Human Fingers and Design of Artifi- cial Fingers; Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.3061—3066 (1996)
[15] N. Xydas, M. Bhagavat, and I. Kao: Study of Soft- Finger Contact Mechanics Using Finite Elements Analysis and Experiments; Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.2179—2184 (2000) [16] 前 隆 林一 山崎信 : ナダ指腹部構 触覚
容器 置 力学的関係 日曓機械学会論文集Ｃ , 63 巻, 607 , pp.881—888 (1997)
[17] 佐々木晋哉,朊曓賢一, 富隆博,篠璴裕之 共鳴型ゾン
サャ コャ よる 滑り 予知触 覚コ ンキ;第37回 計測 自動 制御学会学術講演会予稿集, Vol.2, pp.411—412 (1998) [18] 前 隆 : 曲面状弾性体 部 布検 基
く把持 力制御法;日曓機 械学会論文集, 64巻, 620 Ｃ , pp.1258—1265 (1998)
[19] K. Nakamura and H. Shinoda: A Tactile Sensor In- stantaneously Evaluating Friction Coefficients; Proc. TRANSDUCERS ’01, Vol.2, pp.1430—1433 (2001) [20] 佐々木晋哉, Wong Huey Sheong,中曪克彦,篠璴裕之
接 触 瞬 間 摩 擦 係 数 を 検 る 触 覚 コ ン キ; 第38回 SICE学術講演会予稿集, pp.339—340 (1999)
[21] 鄭 森 河 隆 志 前 隆 曲 面 状弾 性 ネ゛ン イ 布 を用 い 摩擦 係数 検 法 日 曓機 会学 会 1999 度次大会講演論文集V, pp.235—236 (1999) [22] 条 誠 石 川 正 俊 空 間 ネ゛ャ シ 形 触 覚 コ ン キ を 用
い 能 動 コ ン ク ン エ; 電 子 情 報 通 信 学 会 論 文 C-II, Vol.J74-C, No.5, pp.309—316 (1991)
[23] H. Shinoda, M. Uehara and S. Ando: A Tactile Sensor Using Three-Dimensional Structure; Proc. 1993 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.435—441, Atlanta (1993)
[24] 璴力哉,篠璴裕之,安藤繁 次元構 を有 る触覚
コンキ(II) -弾性体 部 る変 微 知覚-;第
回自動制御連 講演会予稿集, pp.529—530 (1991) [25] L. Rabiner, B. H. Juang著,古井監訳 音声 識 基
礎( ); NTT゚チトンケゾェテュグ(1995)
[26] H. Shinoda, N. Morimoto and S. Ando: Tactile Sens- ing Using Tensor Cell; Proc. 1995 IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Vol.1, pp.825—830, 1995. [27] R. S. Johansson and A. B. Vallbo: Tactile Sensory
Coding in the Glabrous Skin of the Human Hand; TINS pp.27—32 (1983)
[28] S. J. Bolanowski, Jr. et. Al.: Intensity and Frequency Characteristics of Pacinian Corpuscles; Int. Journal of Neurophysiology, Vol.51, No.4, pp.793—811 (1984) [29] 奈 良 高 明 前 璴 太 郎 安 藤 繁 舘 暲: ド ス ッ 体 連
共振系ペタャ-層状メベメ構 ペヴチネ゛ャシモン エ 機 能-; 第15回 生 体ン生 理 学 ク ン フ グ ゞ ヘ 論 文 集, pp.403—406 (2000)
[30] 奈良高明 前璴太郎 安藤繁 舘暲: 皮膚 直交変形
関 る考 察 ブ゜ ケヂ ヴ 体 ドス ッ 体 検 る皮膚変形 い 第15回生体ン生理 学クン フグゞヘ論文集, pp.407—410 (2000)
[31] F. Guharay, et.al.: Stretch-Activated Single Ion Channel Currents in Tissue-Cultured Embryonic Chick Skeletal Muscle; Journal of Physiology, Vol.352, pp.685—701 (1984)
[32] M. A. Srinivasan, K. Dandekar: An Investiga- tion of the Mechanics of Tactile Sense Using Two- Dimensional Models of the Primate Fingertip; Trans. ASME, J. Biomech. Eng., Vol.118, pp.48—55 (1996) [33] H. Kajimoto, N. Kawakami, T. Maeda, and S. Tachi:
Electrocutaneous Display as an Interface to a Virtual Tactile World; Proc. of IEEE-VR, pp.289—290 (2001) [34] V. G. Macefield, C. Hager-Ross, and R. S. Johans- son: Control of Grip Force during Restraint of an Object Held between Finger and Thumb: Responses of Cutaneous Afferents from the Digits; Exp Brain Res, Vol.108, pp.155—171 (1996)
