千葉工大、自分でデザインした打ち上げ花火の映像を触角で体験できる椅子を開発

千葉工業大学(皮膚せん断変形に基づく椅子型触覚提示装置(「TorsionCrowds(トーションクラウズ)」)の技術をもとに)は10月21日、展示用・椅子型触覚提示装置「Chainy(チェイニー)」を開発。同大東京スカイツリータウンキャンパス(スカイツリータウン8F)にて、巨大スクリーン展示「打ち上げ花火をデザインする」を体感して楽しむ触覚提示装置として、2022年10月22日～12月18日の土日祝日の間、期間限定で一般公開することを発表した。

Chainyは、東京大学(東大) 先端科学技術研究センターの稲見昌彦教授が率いるJST ERATO 稲見自在化身体プロジェクトにて開発された皮膚せん断変形に基づく椅子型触覚提示装置(「TorsionCrowds(トーションクラウズ)」)の技術をもとに、千葉工大未来ロボット技術研究センター(fuRo)の大和秀彰副所長らが開発したもの。

TorsionCrowdsとChainyの関係性。簡単に言えば、TorsionCrowdsはあくまで研究用で、その技術をベースに一般用途に落とし込んだものがChainyということになる

TorsionCrowdsは、背もたれや座面に複数の回転接触子(モーター)を埋め込み、これらが群れのように回転し、皮膚表面に同時かる広範囲にひねりを加えることで、力の二次元的な分布を提示するもの。この回転接触子群の回転角度や回転方向を制御すれば、体表面に生じる刺激の強度分布をダイナミックに再現可能な触角ディスプレイが実現されると期待されているという。

モーターを回転(50°程度まで実験的に反応を調査したとのこと)させ、その回転を接触子が皮膚に伝えることで、任意に作り出した刺激強度を広い範囲に与えることができる

TorsionCrowdsの開発者である東大先端科学技術研究センターの堀江新特任助教は、TorsionCrowdsについて、「椅子と身体の間には力学的な歪みが生じており、皮膚を(モーターを回転させて)ひねるということを分布させて強調させることで、任意の刺激を(背中に)作るというのがアイデア」を、その開発背景を説明。その最適な刺激生成のために、実験を繰り返し、ハードウェアの設計指針や滑らかな刺激生成のための制御指針を決定し、開発にこぎつけたとする。

TorsionCrowdsの開発にあたっては、最適な刺激を与えるにはどうすればよいか、という点をさまざまな角度から調査。その結果をフィードバックすることでTorsionCrowdsが作られた

今回開発されたChainyは、そうしたTorsionCrowdsの設計指針をもとに、社会実装に向けた装置として開発されたもので、TorsionCrowdsでは2軸のジンバル機構に支えられていた回転接触子を、金属の輪で連結し、鎖化することで、回転接触子群が鎖の面として体重の圧を柔軟に支え、かつその力を面的に分散させることを可能としたという。このため、軽量化、低コスト化が可能となったほか、既存のオフィスチェアなどに埋め込むことも可能となったとする。

Chainyを実現するためのTorsionCrowdsからの変更点。チェーン構造の採用に際し、最適な個々のデバイス距離、出力などの模索が行われ、刺激を感じられるもっとも疎の条件を導き出すことに成功したという

Chainyの開発を担当した千葉工大fuRoの大和秀彰副所長は、「元々のTorsionCrowdsは、研究用途のために開発されたもので、精巧にできている一方で、一般的な用途に向けた簡素化が必要だった。そのため、触覚刺激デバイスのチェーン構造化などを行い、オフィスチェアに組み込むことに成功。Chainyは、48の刺激デバイスを協調動作させて、音響や映像に合わせて触覚を(背中と臀部に)与える仕組みを採用した」と、その開発の工夫点を説明する。

左がTorsionCrowdsの開発者である東大先端科学技術研究センターの堀江新特任助教、右がChainyの開発を担当した千葉工大fuRoの大和秀彰副所長

今回、一般公開される「打ち上げ花火をデザインする」は、2022年夏に公開された、来場者が自分で打ち上げ花火をプログラムし、その打ち上げ風景を15mの大スクリーンで楽しむという仕掛けにChainyを連動させたものとなる。

巨大スクリーン展示「打ち上げ花火をデザインする」を体感して楽しむ触覚提示装置の概要。モードは3つ。自分が触った部分の接触子の動きを感じられるマニュアルモード、縦棒もしくは横棒(アイコンタッチで変更)が左右もしくは上下に動き、そこの接触子が動くオートモード、そして花火の動きに合わせた接触子の動きを感じる花火モードが用意されている