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大西研究室を中核とするハプティクス研究センターでは、これからの成熟社会においてキーテクノロジーとなる、ハプティクスという力触覚（りきしょっかく）の伝达技术を世界で初めて実现しました。そして、この力触覚の伝达、远隔操作、再现を可能にするハプティクスの基本原理は庆应义塾大学により特许化されています。
このハプティクス研究センターでは、リアルハプティクス技术を応用した新しいソリューションを创出することを目指し、学外とも连携してさまざまな融合的研究开発を行っています。

ハプティクスとは「利用者に力、振动、动きなどを与えることで皮肤感覚フィードバックを得る技术」であると国际ハプティクス学会で定义されています。一方、リアルハプティクスとは、私たち人间が押したり、握ったり、さすったりして硬さや弾力、动きを感じて得る情报を物体と双方向で伝送し、力触覚を再现する技术です。この力触覚は人间の优れた判断力と柔软さを支えている本能的感覚です。これによって人间はキャッチボールをしたり、ポテトチップスを口に运んだりする动作がスムーズに行え、また「マジックテープをはがす」感触や「绵」「风船」「スポンジ」の弾力を感じ分けたり、足里に伝わる「砂利道」や「ゴムで滑りにくい床」の感覚、「何かが当たる」あるいは「不意に引っ张られる」衝撃を感じ、瞬时に最适な行动姿势を调整したりすることができます。

机械には、こうしたリラックスして构える「柔らかい运动」＝「力覚を実现すること」が难しく、最先端のロボットでも、「硬い运动」しかできないため、ボールが掴めず、ポテトチップスをアームに挟んでもたちまち割ってしまいます。力のコントロールができない危険性ゆえに、一般社会の现场にサービスロボットが広がらない障壁ともなっていました。

动作には、必ず相反する2つの対等の働き、硬い运动（位置制御）と柔らかい运动（力制御）があり、この矛盾する2つを同时に达成して问题を完全解决したのが、ハプティクスの技术です。革新的理论と高速滨颁罢（情报通信技术）により、従来のロボットに抜け落ちていた力触覚を装置に実装し、人工実现させました。优しく触れられる、柔らかいロボットの诞生です。
このソフトロボティクスの技术を用いれば、力触覚の长距离伝达、缩小?増幅、记録コード化による再现も可能になり、社会での活跃场面が広がります。

2050年には65歳以上が40％を占める超高齢化社会を迎える日本は、世界に先んじた课题先进国です。ハプティクス技术の可能性は无限大ですが、こうした超成熟社会を见据え、多くの课题解决に向けて、个人の身体性に基づいた支援もできるハプティクスの基本技术が庆应义塾から生まれたのです。大西研究室とハプティクス研究センターでは、リアルハプティクス技术の実用化に向け、个人対个人、个人対ロボット、ロボット対実世界などで考え得る、柔软に接触行动や人间支援ができるロボットの创造に取り组んでいます。

具体的には、二足歩行ロボットや医疗触覚钳子、远隔地の医师と患者の间でリハビリの动作情报が送れるロボット、あるいはヒューマノイドロボットの基础となる、より少ないエネルギーで障害物との接触时の衝撃を抑えて歩ける大西研究室オリジナルのパラレルリンク型ロボットなどです。また伝承の技や熟练の技术を再现できるロボットや、年代ごとの动作を保存しておき、衰えてきた动きの復元をサポートするロボットも実现可能になります。ソフトロボティクス技术にさらに础滨や画像処理を组み合わせたフレンドリーなロボットもできるでしょう。もちろん、灾害復旧、医疗、土木など想定外事象が频発する现场、微细作业が伴う手术や介护、人间にとって危険な领域の探索などでの活跃も期待されます。

こうした人に優しいロボットが広がれば、人間本来の力触覚の優れた判断力と柔軟さ、そして機械の力強さと確実さを組み合わせ、さらにネットワーク上に機械、人、操作コンテンツをダイナミックに連結機能させるIoA（Internet of Actions）の世界も広がっていくはずです。
このような新しい机械と人间、あるいは人工物と人间がどうやって共存していくかも、次のテーマになってきます。新しい技术を普及させるには高いインテリジェンスが必要なのです。

『百闻は一触に如かず』で、実际に力触覚通信を実装したマスター（主）?スレーブ（従）型ロボットハンドを体感すると、离れたところにあるスポンジや风の感触が、自分の手元で得られることに惊きます。そして、力を検出するセンサーなどは何も付いておらず、一见するとありふれた装置なのに、胜手に力が伝わって动き、まるで魔法のように感じられます。

その仕组みは次のように説明できます。まず、操作者がマスター侧のアクチュエーター（モーターなど动作を引き起こすデバイス）装置に作用力を加えると、离れたスレーブ侧のアクチュエーター装置がまったく同じ动きをするとともに同じだけの作用力を対象に加えます。そのとき対象がスレーブに押し返す反作用力と同じだけの反作用力をマスター侧アクチュエーターで発生させることで、あたかも操作者が远くにある対象を実际に触っているのと同じ力触覚が得られます。この一连の制御动作を1万分の1秒ごとに行いますが、用いるデータはそのときの动作轴の変位だけで、あとは高速演算机能と最新の通信技术によって実现しています。

これにより、スレーブ侧のロボットハンドにスポンジや风を当てると、マスター侧の手の先にそれらを跳ね返す感触が出现します。力触覚通信は双方向の応答ができ、主従どちらからも力を伝えられます。

「ハプティクス技术の原理は単纯にいえば和差算で、数学的にはアダマール行列というものです。アダマール変换をロボットに使ったのは世界初の试みかもしれません。和差算の和の部分が付け加わると、机械が急に柔らかくなります。この原理に気がつき、数式にクリアにフォーカスできると、あとは数式が饶舌に语りだし、応用の道筋が広がっていきました」と大西教授は语ります。

「原理の萌芽は34年前です。基本の基本から积み重ねてきた緻密な厚みの上に完成した技术の集大成で、研究室の卒业生は约300人。その一人でも欠けていたらできなかった発明でした。こうした最先端の技术を社会にどう组み込んでいくか、技术がよりよく社会に入っていく未来を考えることは、30年、40年先の世代に対する私たちの责任ですし、その技术をどう支援していくか解を出すのも我々総合大学の使命であると思います」

大西公平

1980年东京大学大学院工学系研究科博士课程修了。工学博士。同年庆应义塾大学工学部电気工学科助手。1996年より理工学部システムデザイン工学科教授。

2001年IEEEフェロー、2004年EPE-PEMC Council Award、IEEE Dr.-Ing Eugene Mittelman Achievement Award、2008年電気学会業績賞、2011年電気学会フェロー、2012年日本学術会議会長賞、福澤賞などを受賞。2008～2009年IEEE Industrial Electronics Society President、2015～2016年電気学会第102代会長などを歴任。2014年より日本学術会議会員。

専门は电気电子工学。特にパワーエレクトロニクス、モーションコントロール、ロボティクス、ハプティクスなど。

※所属?职名等は取材时のものです。