特集JVRSJ Vol.14 No.3 September, 2009

インダストリアル触感デザイン

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特集 ■インダストリアル触感デザイン

触覚デザインとインダストリアルルネッサンス
Design of Haptic Feels and Industrial Renaissance

藤本英雄

名古屋工業大学

FUJIMOTO HIDEO

1．はじめにを始めて，当初は視覚の臨場感がこの分野の研究の主流

バーチャルリアリティ (VR) がブームになり始めた初であったが，当研究室では，製造現場でのものづくりや期のころから筆者らの研究室でもこの分野の研究に取り組んできた．そして，“ 感性 ” に関しては，計測自動制ヒューマンマシンロボティックスとの関連において，視御学会誌に 1994 年 3 月 ( 計測と制御第 33 巻第 3 号 1994年 ) ＜ミニ特集 心と感性の工学＞ [1] を筆者が担当しファクトリにおいては，コンピュータ内の仮想の世界と同じように，遠隔での “ 実 ” の世界が対象になることがて刊行している．今，バックナンバーを見直してみても多くテレオペレーションの力触覚の操作臨場感に興味の新鮮で魅力的な記事が並んでいる特集であったと自負し主体があったからである．この様な背景のもとで，ある
時研究室の院生の 1 人が，色には 3 原色があるが，触覚覚以外の五感にも興味を持つようになった．バーチャルている．また，VR 研究の初期のころから，ものづくりへの応用を目指した “ バーチャルファクトリ ”( その後デに関しても 3 原 “ 触 ” があり解明できれば，いろいろ可ジタルファクトリとも呼ばれる ) の研究会を東京および名古屋地区で幅広く展開し，1992 年 11 月には，ロボッ能性が広まり面白いというようなことを研究室内の勉強

ト学会誌において，吉川恒夫編集長 ( 京大教授 当時 )のもと＜人工現実感＞特集号 [2] を筆者らの担当で刊行

リアリティの研究を本格的に始めることになったと記憶している．この特集号はこの分野での初期の書籍としてコロナ社から 1994 年には整書として出版されている．

力触覚を利用したネットワーク対応遠隔操作システム[5] (2000 ASME-ISCIE Japan-USA Symposium on Flexible

感性への展開に関する記事も多く，また，特に VR のロボットやものづくり産業への応用としても参考になる 1

Automation Best Paper Award) やマスタスレーブ型の遠隔会で言い出したことがきっかけで，力触覚のバーチャルしている．

臨場感多指ハンドシステム [6] (2005 年 SICE 論文賞・友田賞 ) を開発，研究した．後者の 2 指ロボットハンドの冊と思う．当 VR 学会においても筆者は＜変形と力学に関する研究委員会＞を 2004 年〜 2006 年にかけて開設し，スレーブロボットは，力覚センサおよび滑りを検知できこの分野の若手の多くの研究者を集めて活発に活動した
り，特集号を発刊している [3]．最近では，各学会誌で触るソフトフィンガ触覚センサを搭載，マスタロボットは覚，触感に関する特集号 [4] が多く組まれるようになっすべり易い物体を把持したときの感覚を高臨場感で体験てきていることは喜ばしいことである．それぞれの内容できる．応用として遠隔臨場感陶芸体験システムとしての詳細は，各文献を参照いただくことにして，本稿では，技能の保存・伝承の研究へ発展している．又，力覚を伴まずこの流れにもとづいた＜触覚テクノロジー＞のそのうトレーニング技術の研究へも展開している．これらの後の筆者らのグループの研究展開を中心として述べる．

一連の研究は，筆者も専門委員として参加した「文化資そのあと本特集号のテーマである新しい価値の創造としての＜触感デザイン＞の将来のものづくり産業展開への源の保存，活用及び創造を支える科学技術の振興」文部科学省科学技術学術審議会の報告書 [7] の中に含まれ出指針を私見として述べたい．

版されている．

2．技と感性の力触覚テクノロジー

2.2

超音波を用いたすべりディスプレイが装備されており，

2.1

力触覚への興味
20 年ぐらい前であるがバーチャルリアリティの研究

力触覚テクノロジーの成果

力・触覚テクノロジーとしてのセンサとディスプレイに関する筆者の研究室での上記のような先行研究が評価

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日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 3 号 2009 年 9 月

特集されたことに伴い，当時のトヨタ自動車 ( 株 ) の首脳陣

ス研究会 ( 当時，今はヒューマンインタフェース学会 )のお骨折りにより，筆者が世話教授となり，2003 年から5 年間，佐野明人教授 ( 現 名工大教授 )，望山洋助教授 ( 現主催の講演会で＜感性精度＞という概念を提案している [11]．ものづくりにおいて，設計・デザインから製造

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筑波大学准教授 )，武居直行講師 ( 現インダストリアル触感デザイン

首都大学東京准への情報伝達の手段として，従来から，技術者は製図

九州大学准教授 ) のメンバーで，トヨタ寄付講座が名古屋工業大学に開設された ( のちにを書いている．精度の概念として公差を用いる．感性田中由浩助教 ( 名工大助教 ) が参加 )．そこでは，ヒトと感覚を表現するような制度の概念があってもいいのでの接点から観る，現場の声から挑む，理論から迫る，そはないかとの発想から生まれたものである．例としてして脳から探るという多彩で魅力的な切り口でロボティ音楽には楽譜がある．作曲家から演奏者へ伝える情報

クスにおける技と感性の力触覚テクノロジーの研究を幅伝達の手段であるその楽譜を見て自己の感性でそれを広く精力的に行った．その成果の多くは，学会等の場で表現し演奏する．これは，従来の技術の分野の設計・も公表され高い評価を得ている。研究成果のうちから本稿のテーマに関する 2，3 を列挙する．

デザインの担当者と，製造の担当者との関係とは異な・自動車の面歪検査作業は，熟練の検査技能者の手によ

精度を図面より読み取り，正確に設計者・デザイナーり行われている．数十ミクロンレベルの微妙な凹凸をの意図を具現化する．一方，楽譜を用いる場合では，触覚により感知することができる．この解析から軍手作曲家と演奏者両者がそれぞれの人格を持ち，それぞのメリヤス編の増幅効果をもとに開発したのが，ヒトれの感性を表現している．同じような概念がものづくの触覚・知覚を増強する道具，＜触覚コンタクトレンズ＞ ( 2004 機械学会ロボメカ賞 [8] ，IEEE TE ｘ CR

りにあってもいいのではないか．この感性精度は，最近，評論家の岸宣仁の書籍 [12] でも大きく取り上げられ注2004 Best Tech. Exhibi. Award [9]，2004 グッドデザイン

目されている．

教授 )，菊植亮助手 ( 現

精度は，ものづくりにおいてもこれとは別に，ヒトのる．ものづくりでは製造者は，設計者・デザイナーの賞 [10] ) である．誰でも簡単に微小な凹凸を知覚する

トヨタ生産方式でも品質が非常に重要であると言われことができる．ている．これらのものづくりにおいては，感性の品質が・重量物搬送と精密位置決め作業をアシストするロボッ重要ではないか，そして触覚に関する感性品質が触感でトのニーズから作業者にどのような反力を与えると位あり，その解析，評価の方法論の確立が望まれる．

置決め効率がアップするかに着目して，「クーロン摩擦特性」をロボットに実装する技術，「プラクシベー3.2

スド・スライディングモード (PCMC)」の理論と実装

我々が感じている触覚は，従来の物理情報では “ 正確に ” 表せない部分がある．一つの例がサイズウェートの研究開発がある．

触覚イリュージョン

・操作感に関する研究として受動ロボットやステアリンイリュージョンである．重さが一緒でサイズが異なる円

グ操作感に関する知覚現象を解析した研究なども行わ筒があるとする．天秤では同じ数値を示すが，ヒトがこれた．一瞬のシフト操作をスローモーションで観察す

れをもつと，ヒトは小さいサイズを重たいと感じる．天ると，人と機械の接点で微妙なバランスを見いだせる．

秤による結果を示した後，再度試行しても同様な感覚で人体・機械の挙動と操作性の関係について考慮し，操ある．視覚ほど多くはないが，触覚にも錯覚がある．錯作感の生成メカニズムを探っている．その結果から，覚現象をもとに，脳における触覚の情報処理メカニズム

ヒトは重力による腕の振り運動を利用して楽に操作しを解明していきたいと考える．ていると考えられ，ステアリング操作には受動操作が官能評価の限界についてふれる．今日，ヒトの感性含まれていることがわかった．

および知覚の評価には官能評価を用いる方法が一般的などの成果である．

であり，触覚に限らず，味覚，視覚など様々なヒトの知覚を対象に行われている．しかし，官能評価にはい3．触感デザインに向けて3.1

くつかの問題点が挙げられる．官能評価において，被験者は，実験者の用意した官能評価用語，つまり “ なん感性品質

ヒューマンインタフェースの分野の研究で，感性工とか感 ” などのような言葉によりポイントなどをつけ学というのは，今では，英語になっている．アルファ
ベットで＜ KANSEI ＞．筆者らも，この分野の研究のて自分が感じた主観的な評価を目に見える形として落結構初期のころから，広島大や京都工織大の先駆的先たいことを適切に表現できるようなものでなければな

生方と一緒に，感性の研究を始めている．筆者らは，1994 年に計測自動制御学会のヒューマンインタフェー

らない．しかし，感じ方が個人個人異なること，言葉とし込む．すなわちこの官能評価用語が被験者の言いで言い表せないような知覚も存在するために，なかな

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か被験者の言わんとすることを端的に表せていないのに関しては，一つは基盤技術そのものをきちんと洗い出が現状であると感じられる．

して，それをマスターした技術者を養成するということ．

脳活動の計測による触感解析の手がかりについて述

この点からは技の伝承ということが大きなポイントになべる．

ると思われる．ここでは前述した力触覚テクノロジーが感性に響く心地よい触覚がある．触覚感性メカニズム

新しい技の伝承の方法論として大変重要な役割を果たすに基づくシステマティックな触覚デザイン評価の確立，と思われる．

触覚デバイスの開発が望まれる．従来，物理量を計測器日本のものづくりの方向性に関する以上の議論の詳細で測って，産業界ではものづくりの精度として使われては別の機会にゆずるとして，もう一つの重要な点，先ほいる．これに対して，感覚とか感性を従来の普通に使わど述べたような，今後の日本のものづくりを特徴づけるれている官能検査とかアンケートとは違う意味で表現し自動化に代わる新しい，かつオリジナルな指針について，たい．どういうふうに違うかというと，再現性があるかここでは触れたいと思う．それは，快適さや使いやすさ，とか，それなりにすごい主観を表しているのだけれども，印象を表現する情報伝達や，評価に関する新しい価値の何らかの客観評価ができるような方法が必要である．近創造である．

年，脳画像計測技術の進歩，利用性の向上により脳科学

かつてまた現在まで日本のものづくりの価値の根源は，“ 品質 ” であった．今後は，日本のものづくりにお手法への期待が高まっている．先行例を挙げる．
・心地よい触覚の fMRI 脳機能解析が試みられている．
Velvet Hand Illusion の心地よさを利用して MR 対応触

いて “ 感性品質 ” がとってかわり，かつての “ 品質 ” と同等の役割を演ずることにより世界における日本のもの覚ディスプレイが製作され，多くの所見が得られていづくりを復活することができることが期待される．

る．これにより，触覚的心地良さなどの所望の機能に
4.2 インダストリアルルネッサンスとしての触感デザイン関する脳部位が特定できるだけではなく，関連する知覚現象を発見できる可能性が高まっている．

日本のものづくりの閉塞感を打破するための新しい指・触覚的内的バイアスの fMRI 脳機能解析

針，“ 感性品質 ” を補足説明するとともにその具体的な例えば触感等価な触対象の選好判別をこっそり含めた“MR 対応簡易ロックボールモデルによるシフトフィー

テクノロジーの一つの方向性について述べたいと思う．

ルの選好判断 ” の実験が行われ，内的バイアスに関すは従来，ものづくりにおけるデザイナーの役割が機能る脳部位の活動の度合いを調べることにより官能評価設計が終わった後，デザインを考えるという方法だが，者が下した選好判断の正当性が計測できる期待が生じ

川崎先生は，デザイナーが先行して何をつくりたいかている．その脳科学観点をテクスチャの心地よさなどということを先にデザインをする，それに基づいて機に応用する研究も行われている．

能をそれに満足するように実装設計する新しい設計の川崎デザインプロジェクトというものがある．これ

方法論，これはこれからのものづくりに大変重要になっ
4．日本のものづくりの進むべき道−インダストリアルてくる興味深い考え方だと思う．さらにここでは「3．

ルネッサンス−
4.1

触感デザインに向けて」で述べたような，感性品質・未来のものづくりの指針 [13]感性精度・触覚イリュージョンのような考えをこれか

日本のものづくりは曲がり角にきている．20 世紀のらのもの作りに積極的にいかすということが，世界の後半には日本の自動化がもてはやされ，世界中で最も進中で競争力を維持するためには日本のものづくりに求んだものづくりの方法として考えられてきたが，それがめられていると思う．ご承知のように例えばイタリア一段落つき，日本のものづくりの将来のためには新しい等ではデザインを優先する文化がある．それに対して方法論に関する方針を打ち出す必要に迫られている．
日本のものづくりの問題点としては，よく言われてい日本独自の新しい，言うならば触感まで含めたデザイン，日本が得手とした “ 品質 ” を進化させるようなものるように，技術者の使命感が不足してきていること．そづくりというのをこれからは考えていく必要があるとの点に関しては，従来日本のあらゆる分野のものづくり思っている．

が持っていた，大変誇るべき特徴の一つである．日本の先に述べたように，日本のものづくりにもう一度世界それぞれの技術者が使命感を持ち，かつ同時に自分の技での競争力を復活させるカギは＜感性品質＞の導入であ術に誇りを持っていたという状況，最近，欠落の傾向にる．そして，従来の物理量とその工学的計測技術に基づあるその点をもう一度復権する必要がある．

いた品質の評価から，製品を使用するユーザはヒトなのそれと同時に，ものづくりには基盤技術が重要で基本だから，ユーザ志向のデザイン品質管理と評価手法に変的な技術をマスターするという事が必要である．この点更すべきである．また，筆者らの関連する分野では，触910138

日本バーチャルリアリティ学会誌第 14 巻 3 号 2009 年 9 月

特集

覚の感性品質である触感が未知の魅力的な分野であるこ

インダストリアル触感デザイン

ステムインテグレーション」計測自動制御学会論文集，
Vol.40, No.2 (2004)とも述べた．

[5] Hideo Fujimoto, etc : Best Paper Award of 2000 Japan-

この分野の先行開発事例として，ソフトフィール硬質USA Flexible Automation Symposium, Network-Based

面に関する研究と称して，筆者の研究室のスタッフメンバーも参加した ( 株 ) 日産での成果がある．開発研究のMicro Teleoperation

概要は，硬質プラスチックを使い，かつソフトフィール[6] 佐野明人，藤本英雄，他： 触覚情報に基づく遠隔臨塗装などをコーティングしないで，ある表面特性により高級な材質に勝るとも劣らないソフト感を生成した．開場感多指ハンドシステムの構築，計測自動制御学会論文集，Vol.40 No.2, pp164-171

発したソフトフィール 硬質面は，表面に微小凹を配置[7] 文化資源の保存，活用及び創造を支える科学技術のしただけの単純なものであるが，触ってみると，表面に何か塗ってあるかのような心地よい感触であり，しかもソフトな触感である．その成果は新型フェアレディ Z振興，国立印刷局 (2004)[8] 藤本英雄，他：日本機械学会 第 82 期ロボティクス・メカトロニクス部門一般表彰 ROBOMEC 表彰，触覚に搭載され，その紹介は，モーターファン別冊 第 421
弾：新型フェアレディ Z のすべて ( 平成 21 年 2 月 7 日発

コンタクトレンズ−基本コンセプト−[9] Hideo Fujimoto, etc : Best Technical Exhibition Award行 )[14] に掲載されている．

in 2004 The 1st Technical Exhibition Based Conferenceon Robotics and Automation (TExCRA2004) , TouchLens:

4.3

Touch Enhancing Tool

触感デザイナー[10] 藤本英雄，他：2004 年度グッドデザイン賞受賞，さて，そのための担い手，いうならば＜触感デザイナー＞を養成すべきであることを提案したい．

触覚コンタクトレンズ

現在，視覚にベースをおくアートを対象とするアー

手掌の皮膚に装着し，触覚刺激を増幅する器具[11] 藤本英雄，他：自由曲面加工における感性精度，計ティストと呼ばれるデザインの専門家は多少はいるが測自動制御学会第 28 回ヒューマンインタフェース研
究会講演論文集 (1994)＜触感デザイナー＞という職種は現存しないと思う．
現存するアーティストは，彼らは触覚とか触感の専門技術者ではないであろう．この点が提案する触感デザ[12] 岸イナーと現存するアーティストとの最大の相違点であ本」を再生せよ，小学館，p243 〜感性精度，(2008)[13] 藤本英雄 著：変わる生産のしくみ，テクノライフ

ろう．＜触感デザイナー＞には，触覚のサイエンス的な専門技術が必要である．現存するアーティスト，デ宣仁

著：デジタル匠の誕生 ―「ものづくり日選書，オーム社，(1994)[14] モーターファン別冊，第 421 弾 新型フェアレディザイナーと，工学の触覚技術者との中間的なところのZ のすべて (2008)

ヒト，こういうヒトを＜触感デザイナー＞として位置づけたい．これからの日本のものづくりの特色ある展開に必要になってくる．

【略歴】
藤本英雄（FUJIMOTO Hideo）

官能検査とかアンケートのみを解析や評価に用いるだけでは，多分視覚を中心とするデザイナーと触覚，触感

名古屋工業大学大学院 工学研究科 教授
1947 年 7 月 7 日 生．1970 年 名 古 屋 大 学 工 学 部 機 械 学を対象とするデザイナーも同じ範疇であろう．本稿で述科卒業．1985 〜 1986 年米国 MIT，ドイツアーヘン工科大学在外研究員 ( 客員教授 )．1993 年名古屋工業大学工べた触覚イリュージョンの世界や感性品質という概念を取り入れた分野の触感デザイナーが必要であろう．
感性品質ものづくりにシステマティックな方法論でか学部機械工学科教授．現在同大学院教授．2008 年 3 月

かわることができる触感デザイナーが日本製造業の救世主となりうる．そしてその為には、その組織的 , 体系的まで同大学ものづくりテクノセンター長．現在，同大な養成に着手することが，急務である．

手術支援ロボットの研究開発，技能伝承，力触覚テク

学医学工学インテリジェント手術機器研究所所長など．
ノロジーの研究に従事．スケジューリング学会会長，参考文献[1] ミニ特集「心と感性の工学」計測と制御，Vol.33

計測自動制御学会理事中部支部長，文科省科学技術・学術審議会文化資源委員会委員など歴任．現在，愛知

No.3 (1994)[2] 特集「人工現実感」ロボット学会誌，Vol.10 No.7 (1992)

県ものづくり人材育成推進協議会座長．日本機械学会
フェロー・評議員．日本ロボット学会理事 ( 本学会正[3] 特集「変形と力覚」TVRSJ, Vol.8, No.3 (2003)

会員 ) など．

[4] 論文特集号「ロボテックバーチャルリアリティとシ10