触覚研究用振動子まとめ

はじめに

触覚研究に使えそうで入手可能な振動子のまとめです．触覚の研究を始める際に、どんな振動子があるのか、どこで入手するのかなど意外と分からないと思ったのでまとめようと思います．また著者の知る限り各振動子が実際に使用されている研究も紹介したいと思います．

（著者の知る限り記載しますが、抜けや誤りがあるかもしれません。また、本ページを参考にした際のトラブルなどに関しては著者は責任が負えないため、自己責任で購入及び実験をお願いします．）

振動子選びのポイント

振動の特徴(強さ、周波数帯、時間応答性など)

振動子によって出力可能な振動は異なります．例えばモバイルデバイスによく用いられる振動モータは比較的少ない電力で強い振動を出力可能ですが，振動の周波数と振幅を独立して制御できない，一定回転速度に達するまでにある程度時間が必要なために振動提示の時間応答性が良くないなどの特徴があります．このように振動子にはそれぞれ特徴があるため，用途に合った振動を出力する振動子を選ぶ必要があります．

サイズ

用途によっては振動子のサイズが重要になるかと思います。小さい振動子をアレイ状にして使用する、大きい振動子を用いて1つの振動子で大面積に振動提示するなどが考えられ、それぞれに合った振動子を選択すべきです．

価格・入手性

研究を行う研究室や個人の予算状況によっては振動子の価格も振動子選びに影響します．例えば安価な振動モータは1つ数十円で購入可能ですが、触覚研究用途に開発された振動子であるHaptuatorは１つ200ドル以上と振動子の価格帯にも幅があります．振動子の種類や商品によって価格状況は異なる(高性能な商品でも大量生産されているなら価格は安くなるし、その逆もあり得る)ため、コスパの良い商品を知っておくとお得です．また、海外通販でしか手に入らない商品は届くまでに数週間から1ヶ月かかることや、通知なく商品取り扱いを終了することもよくあるので、安定的にすぐ届く商品を知っておくのも重要です．

振動子の種類や特徴に関する解説動画

これから紹介する多くの振動子が解説されています．振動子の種類，仕組み，利点などが用途や周辺の研究と共に知ることができます．左動画を見てから下記の振動子を選定するとスムーズかと思います．

出典：

電気通信大学　梶本裕之教授

インタラクティブシステム特論

第6回「触覚、触覚インタフェース／Tactile Interface」

講義資料：[Link]

講義動画：[Link]

振動子の種類：振動モーター

モーターに偏心重りをつけたものであり、モバイルデバイスに多く用いられているタイプの振動子です．(後述するDCモーターを用いるものと異なり，こちらは入力信号はDC信号が前提です．)

良い点：電力効率が良い、小型にできる、安い、入手性が良い

悪い点：周波数と振幅の独立制御が不可能、時間応答性が悪い

円盤型振動モーター FM64F30T11F

2021/02/13時点では品切れでしたが，類似品の下の振動子を利用するなどしてください．

価格：110円/2個

販売：秋月電子 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-15315/


円盤型振動モーター FM61G30T12(2個入)

価格：100円/2個

販売：秋月電子 https://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-15316/


振動子の種類：Linear Resonant Actuator (LRA)

共振特性を持った振動子です．特定の周波数（共振周波数）において特に強く振動し，比較的小型、安価で手に入るが、共振周波数意外の周波数では急激に強度が弱くなる．時間応答が良く、キレのある振動提示が可能です．

良い点：時間応答性が良い、小型にできる、安い

悪い点：周波数帯が狭い(共振周波数以外の周波数では振動が急激に弱くなる)


リニア振動アクチュエータ ＬＤ１４－００２

価格：80円/個

販売：秋月電子 http://akizukidenshi.com/catalog/g/gP-06838/

使用研究

Haruya Uematsu, Daichi Ogawa, Ryuta Okazaki, Taku Hachisu, Hiroyuki Kajimoto. HALUX: Projection-based Interactice Skin for Digital Sports. SIGGRAPH'16 Emerging Technologies, July 24-28, 2016, Anaheim, CA

酒井, 蜂須, 橋本: 足爪振動刺激を用いた足底錯触覚提示に関する研究： 母指への錯触覚生起における荷重条件の検証, 日本バーチャルリアリティ学会論文誌, vol22, no.3, pp.349-357, 2017.

ハプティック® リアクタ Hybrid Tough Type（NintendoスイッチJoy-Conに内蔵されているとされている振動子 )

コメント：スピーカータイプに分類するか迷いましたが，共振周波数を特に意識して設計されているようなのでこちらにしました．ご意見あれば修正します．

参考

価格：6.40ドル/個 +送料

販売：AliExpress bit.ly/2XQNPYk

使用研究

Kazuki Sakurada, Masashi Nakatani: Guided Attention Through Tactile Feedback, In Proceeding of IEEE World Haptics Conference 2019 DEMO.

振動子の種類：スピーカータイプ

音楽再生用のスピーカと同じ原理で駆動する振動子です．紹介する商品の中にはスピーカとして売られているものを触覚提示用の振動子と捉えているものもあります．スピーカータイプは提示可能な周波数帯が広く時間応答も比較的良いが、電力効率は振動モータやLRAに劣るなどの特徴があります．生産量が少ないからか比較的高価なものが多いですが、ゲーム機などに搭載されているものは生産量も多いため低価格で手に入ることもあります．

良い点：周波数帯が広く、時間応答性も良い

悪い点：振動モータやLRAと比較すると電力効率が悪い


バイブロトランスデューサ Vp2シリーズ, Vp4シリーズ, Vp6シリーズ, Vt7シリーズ

コメント：サイズと出力振動の異なる振動子がラインナップ．必要な場面に合わせて選べて便利．左図はVp2シリーズのVp210

価格(Vp2)：約5000円/個 （その他のモデルは要確認）

販売：株式会社アクーヴ・ラボ(企業へ直接問い合わせる。通常商社にお願いして代わりに買ってもらう)

使用研究

Hirotaka Shionoiri, Rei Sakuragi, Ryo Kodama, Hiroyuki Kajimoto, "Vibrotactile Feedback to Combine with Swing Presentation for Virtual Reality Applications," Eurohaptics 2018, June 13-16, 2018, Pisa, Italy

Takeshi Tanabe, Hiroaki Yano, Hiroo Iwata, "Evaluation of the Perceptual Characteristics of a Force Induced by Asymmetric Vibrations", IEEE Transactions on Haptics, vol.11, no.2, pp.220-231, 2018.

Haptuator

コメント：触覚研究者が触覚研究のために開発した振動子．小型で出力周波数帯も広く，振動も強い．しかし，高価であるため使用は予算との相談となる．左図はHaptuator Mark Ⅱ．今買うなら新型のMM3CやHaptuator BMXCがおすすめ．

価格：各200ドル＋送料

販売：TactileLabs. (HPで直接購入可能だが，商社などを介して買うと楽)

使用研究

T. Hachisu, H. Kajimoto: HACHIStack: Dual-Layer Photo Touch Sensing for Haptic and Auditory Tapping Interaction. ACM SIGCHI Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI), Paris, France, 27 April –2 May, 2013.

Culbertson, H., Walker, J. M., Raitor, M., & Okamura, A. M. (2017, May). WAVES: a wearable asymmetric vibration excitation system for presenting three-dimensional translation and rotation cues. In Proceedings of the 2017 CHI Conference on Human Factors in Computing Systems (pp. 4972-4982). ACM.

HS-V1S (DCモーター)

コメント：実はDCモーターに音声などのAC信号を入力すると振動子になります．こちらのモーターは非常に強力なDCモーターであり，強い振動を出力可能です．

価格：6600円/個＋送料

販売：Robo SHop Technologia WebShop . (http://www.technologia.co.jp/57_3926.html)

使用研究

Yem，岡崎，梶本：DCモータを用いた高品位な振動提示，日本バーチャルリアリティ学会論文誌，Vol.21，No.4，pp.555-564，2016.

V. Yem, R. Okazaki and H. Kajimoto, "Vibrotactile and Pseudo Force Presentation using Motor Rotational Acceleration." Proc. of IEEE HapticsSymposium 2016, Philadelphia April 8-11th, pp. 47-51, 2016.[pdf]

V. Yem, R. Okazaki and H. Kajimoto, "Low-Frequency Vibration Actuator Using a DC Motor." Eurohaptics2016, July 4-7, 2016, London, United Kingdom [pdf]

NSW1-205-8A, AURASOUND

コメント：音声再生用のフルレンジスピーカーであるが、振動信号を再生中のコーンを押し当てることで振動子提示を行います．音声再生用のため幅広い周波数の信号再生に対応可能です．サイズも1インチ，2インチ，3インチと豊富です．

http://www.ari-web.com/aurasound/NSW1-205-8A/index.htm

価格：4,380円(内税)/2個

販売：コイズミ無線 (https://dp00000116.shop-pro.jp/?pid=2044910 )

使用研究

M. Katoh, S. Nakamura, S. Ikeno, T. Kikuchi, S. Kudo, H. Kajimoto: ViVi-EAT: Augmentation of Food-flowing Sensation using Tactile Feedback, Laval Virtual ReVolution 2013, March 20-24 2013, Laval, France

Bone Conductor Transducer with Wires - 8 Ohm 1 Watt

https://www.adafruit.com/product/1674

価格： 8.95ドル(税抜)/個＋送料

販売：Adafruit (https://www.adafruit.com/product/1674 )

使用研究

Laput, Gierad, Robert Xiao, and Chris Harrison. "Viband: High-fidelity bio-acoustic sensing using commodity smartwatch accelerometers." Proceedings of the 29th Annual Symposium on User Interface Software and Technology. ACM, 2016. (PDF)

50Wハイパワー振動ユニット ボディソニック トランスデューサ

コメント：

価格：8760円(+税)/2個

販売：ドスパラ https://www.dospara.co.jp/5shopping/detail_set.php?bg=&br=&sbr=&camp=1551&ft=%E6%8C%AF%E5%8B%95&lf=0

振動子の種類：ピエゾ

良い点：入力信号に忠実に振動を出力する

悪い点：振幅を強くできない

松定プレシジョン PZシリーズ 変位センサ搭載ピエゾアクチュエータ

https://www.matsusada.co.jp/product/psel/pz/pz/

https://www.matsusada.co.jp/product/psel/pz/

大きなアンプも必要

https://www.matsusada.co.jp/product/psel/pz/pzde/

コメント：

価格：高価(要確認。数十万ほどすることもある)

販売：要問い合わせ．


TDK PiezoHapt™アクチュエータ

https://product.tdk.com/info/ja/products/sw_piezo/haptic/powerhap/index.html

コメント：

価格：高価(要確認)

販売：問い合わせ


結局どれをつかうべきか

とにかく良い振動を出力したい

司令周波数に忠実な振動：スピーカータイプ

おすすめ振動子：バイブロトランスデューサ Vp2シリーズ, Vp4シリーズ, Vp6シリーズ, Vt7シリーズ

スピーカータイプなので広帯域の周波数の振動に対応しています．出力振動も強く，サイズバリエーションも豊富なので用途に合わせて選べます．

司令振幅に忠実な振動：ピエゾタイプ

アクチュエータが強いので外部からの圧力などに負けずに，司令された振幅・周波数の振動を出力します．ただ，出力振幅自体は大きくない，価格が高いなどの特徴があります．

コスパの良い振動子を使いたい

スピーカータイプ振動子：バイブロトランスデューサ Vp2シリーズ

1個約5000円ですが，小型で広帯域周波数に対応していて，出力もそこそこ強いので使い勝手が良いです．

LRAタイプ振動子：ハプティック® リアクタ Hybrid Tough Type

AliExpressで1個約800円で，小型，複数周波数に対応したLRAです．ゲームコントローラ内蔵の振動子なので，ウェアラブルデバイスなどにおすすめです．

安くて小型な振動子を使いたい(たくさん並べたい)

リニア振動アクチュエータ LD14-002

薄型LRAで1個80円なので，大量に使用するにはおすすめです．

LRAタイプ振動子：ハプティック® リアクタ Hybrid Tough Type

上記振動子よりも高いですが，出力振動がより強くなるのと，共振周波数がこちらのほうが多いので用途によってはこちらもおすすめです．

(秋月電子)円盤型 振動モーター（２個入）

1個50円で比較的強めの振動を出力可能です．ただ，振動モータタイプであるため，制御可能なのは振動の強さのみで振幅と周波数を独立して制御できません．

省エネな振動子を使いたい(IOTなどの用途)

リニア振動アクチュエータ LD14-002

(秋月電子)円盤型 振動モーター（２個入）

比較的電力効率が良いため，省電力で振動提示が可能です．