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ポートフォリオ

プロフィール


姓 名清水 太陽
生年月日西暦2003年1月27日
経歴春日部工業高等学科校 機械科 卒業
日本工業大学大学 先進工学部 ロボティクス学科 卒業
現在日本工業大学大学院 研究工学科 機会システム工学専攻 在学中

所属研究室


所属研究室人工世界実装研究室(日本工業大学)
研究室テーマMotion-Less VR(MLVR)の開発

研究テーマ・内容


研究テーマMLVRの実現に向けた運動意図取得装置の開発・操作性の向上
研究内容
2024年 操作性向上を目的とした上肢2自由度の運動意図取得装置の開発
2025年上肢2自由度の運動意図取得装置のソフトウェア的な操作性向上手法の有効性の検証
2026年下肢6自由度の運動意図取得装置の開発

Motion-Less VRとは


 現実身体を動かさずにバーチャル空間上のアバターを操作できるVRシステム。
身体を動かさずにアバターを操作できるため、バーチャル空間上でのアバターの動作や移動範囲が現実空間に依存しない。
 MLVRであれば、従来のVRシステムよりもバーチャル空間を最大限に活かすことが可能。

開発物


動きを伴わない上肢2自由度運動意図取得装置(MLVR)

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開発物の概要

 現実の右腕を動かさずにバーチャル空間上アバターの右腕を操作するための装置。
 前腕、上腕、胸部をクランプで挟み込むように固定して運動を抑制する。また右腕関節の回転軸上にトルクセンサを配置することでユーザの関節トルクを運動意図として取得できる。
 取得した関節トルクをリアルタイムにアバターに反映することで、ユーザは現実身体に近しく直感的にアバターを操作することが出来る。
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外観

装置を装着した状態
装置を装着した状態
装置全体写真
装置全体写真
 

色別の部品の仕様

青色:樹脂部品(3D印刷)
灰色:ステンレス板金部品(板厚1.5mm)
緑色:ステンレス板金部品(板厚3.0mm)
ピンク色:アルミ板部品
黄色:PTFシート
白色:その他市販部品
装置全体のCAD
装置全体のCAD
上面から装置を見たCAD
上面から装置を見たCAD
 
装置の前腕上腕固定部&肘関節トルク取得部
装置の前腕上腕固定部&肘関節トルク取得部
装置の上腕胸部固定部&肩関節トルク取得部
装置の上腕胸部固定部&肩関節トルク取得部
 
 
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装置仕様、工夫

  • 他研究への応用や他装置の追加実装を考慮し、比較的単純機構かつ拡張性の高い装置設計を意識した。
 
  • ユーザの腕部位の長さ、太さに合わせて装置の固定箇所を調整可能。
ユーザの前腕、上腕長さ調整機構
ユーザの前腕、上腕長さ調整機構
 
前腕、上腕、胸部の太さ、厚さ調整機構
前腕、上腕、胸部の太さ、厚さ調整機構
 
  • 身体と接触する部品にはフィレットを比較的大きくしたりクッションを貼るなどのユーザへの配慮を意識した。
 
  • 直線形状の部品は、板金部品を仕様することでコストを削減。またフランジを追加することで人の腕力に耐える剛性を確保した。
 
  • 両持ち形状で剛性を保ちつつ関節トルクをトルクセンサのみに伝えるためにトルクセンサと同軸上にベアリングを配置した。
トルクセンサと同軸上に配置されたベアリング
トルクセンサと同軸上に配置されたベアリング
 
  • “装置を支える台”と”装置”の摩擦抵抗による計測トルクの減衰を防ぐため、装置にはボールベアリング、支持台には摩擦抵抗の小さいPTFEシートを設置した。
 
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実験への応用

2025年「上肢2自由度の運動意図取得装置のソフトウェア的な操作性向上手法の有効性の検証」の研究で使用
  • 研究に合わせて固定関節角度を調整
 
 
  • 操作性をより適切に切り分けて評価するために実験タスクを追加作成、調整
    • 実験タスクを3種類に増やし、管理画面で切り替えられるように調整
 
弾道運動により直感的な操作性を評価する実験タスク
 
修正運動により学習的な操作性を評価する実験タスク
 
ポインティング動作の操作性を評価する実験タスク
実験タスクの管理画面
実験タスクの管理画面
CADソフト:Autodesk Inventor Professional
実験タスク作成&アバター生成に使用したソフト:Unity
 

現実身体の動作をアバタに反映する上肢2自由度運動意図取得装置

開発物の概要

 2025年「上肢2自由度の運動意図取得装置のソフトウェア的な操作性向上手法の有効性の検証」の研究で上肢2自由度のMLVRの操作性の比較対象として現実身体の動作をアバタに反映する上肢2自由度運動意図取得装置を開発。
 ユーザの肩肘関節の運動を屈曲伸展方向のみに制限しつつ、現実身体の動きをアバターに反映することができる。装置の先にVR(MetaQuest2)のコントローラーを取り付け、モーションキャプチャ方式でユーザの動きをアバタに反映する。
 

実務経験(インターンシップ)


インターンシップ先企業名株式会社ロビット
所在地〒174-0051 東京都板橋区小豆沢4-26-13
URLhttps://robit.co.jp/
インターンシップ期間2025年3月 ~ 2027年3月(予定)
 

経験業務内容

部品加工

製品に組み込まれる金属、樹脂部品の加工を主に行う
  • 加工部品形状と部材を考慮した、加工計画とCAMの作成
  使用CAMソフト:Autodesk Fusion360
  • CNC加工機を用いた切削加工
  使用CNCマシニングセンタ:FANUC 「ROBODRILL」シリーズ、Brother「SPEEDIO」シリーズ
  • 加工後の加工物の仕上げ(バリ取り等)
  • 加工物の寸法精度の検査
  • ボール盤での穴あけ加工
  • タッピング
  • 切削工具、加工機のメンテナンス
  • 消耗品の管理、発注

製品治具設計

  • 製品に使用される治具の設計
    • 使用CADソフト:SolidWorks
 

製品の修理対応

  • 故障の原因特定
  • 故障の修理

製品組み立て(補助)

  • 製品の配線や組み立て