【サーベイ】Shape and Friction Recognition of 3D Virtual Objects by Using 2-DOF Indirect Haptic Interface(IEEE World Haptic Conference 2015)

本エントリはヒューマンコンピュータインタラクション論文紹介 Advent Calendar 2016の18日目です。

2015年のWorld Haptic Conference(WHC)で発表された，
「Shape and Friction Recognition of 3D Virtual Objects by Using 2-DOF Indirect Haptic Interface」を紹介します．
WHCはHaptics symposiumやEurohapticsなどと同じ触覚系の国際学会です．

論文の概要

著者ページでは動画が公開されています．

Indirect haptic feedbackの提案
- 従来
  - 接触点と反力を与える点は同じ
  - デバイスを付けないといけないので，裸の指では触れることができなかった
- 本研究
  - 接触点と反力を与える点を分離した
  - これにより指をデバイスから解放できる
構築したシステム
- 指先の位置を測って，母指球の位置に反力を返す
user studyによって，indirect haptic feedbackのある場合に以下を知覚できることがわかった．
- 3Dオブジェクトの表面
- 3Dオブジェクトと指との摩擦力

f:id:yusuke_ujitoko:20161203000923p:plain （著者ページから引用）

接触点と反力を与える点を分離するアプローチ

従来の触覚インターフェースだと，接触点と反力を与える点は一致していた
- そのせいで接触部はアクチュエータ等で覆われることになり，ARアプリなど裸の指でなにかに触れる体験はできなかった．
これを避ける方法としては，接触点と反力を与える点を分離するアプローチがある
（これを著者らはindirect haptic feedbackと呼んでいる）

Indirect haptic feedbackの類似研究
- 手術時の対側提示
  Asymmetric force feedback control framework for teleoperated robot-assisted surgery
- 本文では述べられていないが，片手操作時の触覚対側提示については下記が詳しい
  把持操作における触覚対側提示の効果に関する検討
- 同様に本文では述べられていないが、足裏に接触点の反力を返したりも行われている。 http://www.hirota-lab.sumomo.ne.jp/index.php?cat=research&name=foot-hap

システム構成

Indirect haptic interfaceの設計
- 指でオブジェクトを操作するが
  母指球で反力を返すようにする
- そうすれば，指を自由に動かせる
- 2自由度，力覚フィードバック
  - 力覚センサをもとに反力を計算

f:id:yusuke_ujitoko:20161203000205p:plain (著者ページから引用）

User study

User study A: Shape Trace Experiment

立方体と球の表面を知覚できるかを
- 「indirect haptic rendering」ありとなしの条件で比較
よくあるLikert scale評価
- 「立方体の側面を触った感じがするか」
- 「立方体の角を触った感じがするか」
- 「立方体の上面を触った感じがするか」
- 「立方体の下面を触った感じがするか」
- 「Does it feel like you are touching the equatorial plane of the sphere?」
- 「Does it feel like you are touching the plane of meridian of the sphere?」