大阪・关西世博会技术文章―振动的石块，指引参观者 从MIRAISENS的3D触力觉技术看未来的村田

“哇！”“太神奇了！”不可思议的石块“echorb”通过振动产生的共鸣体验

5月的某一天，在村田作为黄金合作伙伴提供赞助的电影展馆Better Co-Being中，接触到蕴含村田前沿技术的装置——“不可思议的石块‘echorb’”的参观者纷纷发出惊叹。
“echorb”是一种通过特别的振动在大脑中造成被拉扯的错觉的装置。当参观者握住曲线柔和的“echorb”时，随着石块在手中振动，他们能体验到手臂被前后左右拉扯的感觉。此外，当参观者站在展馆内的艺术品前时，“echorb”会与之呼应并发生振动，在展馆内的多个地方产生“共鸣体验”。

这块“不可思议的石块‘echorb’”中蕴含的技术被称为“3D触力觉技术”。除此之外，作为测量参观者心跳的技术，村田使用了毫米波雷达传感器和负载传感器，作为检测展馆内“echorb”位置的技术，村田使用了LF天线。
在这篇技术文章中，我们首先关注3D触力觉技术，对开发该技术的村田集团企业MIRAISENS以及触力觉技术的未来潜力进行相关介绍。

振动造成大脑错觉 关于开发3D触力觉技术的MIRAISENS

“这是一项能够大幅扩展人类的感官，并开辟新领域的技术。”MIRAISENS的联合创始人香田夏雄先生谈到3D触力觉技术时说道。

MIRAISENS成立于2014年，是产综研的创业公司。成立该公司的想法源于从索尼木原研究所离职后的香田先生遇到了在产综研研究3D触力觉技术的中村则雄博士。
这项3D触力觉技术的一大特征是能够重现被拉扯的“力感”、软硬程度的“压感”以及与触碰相关的“触感”。香田先生察觉到这项技术的潜力明显，于是与中村博士共同成立了MIRAISENS。

为什么能重现多种多样的触觉和力觉？关键词是“错觉”。香田先生解释说：“例如，在‘视觉错觉’中，原本笔直的线看上去是弯曲的。也就是说，错觉就是‘利用大脑的力量，体验不可能的事情’。”
他继续强调：“MIRAISENS的技术‘利用振动在大脑中造成错觉’，是一种非常特别的技术。通过使用这项技术，可以突破固有的物理限制，创造新的体验。”

例如，在赛车游戏中，普通的游戏控制器会发出细微的振动，让用户了解车辆行驶的道路状况。然而，MIRAISENS可以利用振动来重现更大范围的“感官表达”，例如拉力感、阻力感和粗糙度感觉等，从而提供更逼真的体验。

2019年，村田宣布将MIRAISENS纳入集团。回顾当时的情况，香田先生表示：“当时，MIRAISENS正好也认为仅仅拥有振动算法难以迈出下一步。”
要切实营造出一种错觉，还需要研发一种名为“致动器”的元件，它可以产生细微的振动。因此，决定与综合电子元件制造商村田合作。

MIRAISENS加入村田，并获得了梦寐以求的致动器，香田先生表示：“我很高兴MIRAISENS没有因为加入村田而被解散。他们还调整了公司的内部机制，让我们能够保持创业公司的速度感。现在，我们既拥有大公司的资本实力，又拥有类似创业公司的速度感。”

而这种速度感和技术能力在大阪・关西世博会上的“不可思议的石块‘echorb’”的开发中得到了充分的应用。

开发了一款未有先例的便携式3D触力觉装置 “原本需要两到三年才能完成的事情在六个月内就完成”

MIRAISENS被选中的时间是2023年4月。在策划和讨论村田赞助的大阪・关西世博会电影展馆“Better Co-Being”的展示内容时，产生了开发“石块”形状的装置的方案，并决定将3D触力觉技术融入其中。
此前，MIRAISENS一直致力于开发配备3D触力觉技术的装置，但装置仅在连接了PC的状态下工作，可以携带工作的装置在当时是不存在的，开发的道路上充满了未知数。

“我们将通常需要两到三年时间才能完成的作业在六个月内完成了。部分原因是得益于村田本来就开发致动器，但我认为主要归功于村田作为综合电子元件制造商的专业知识，以及包括MIRAISENS成员在内的综合实力。”负责3D触力觉技术核心元件——产生振动的致动器的MIRAISENS加贺山健司先生回忆说。

开发出来的是一种能够双向输出的专有致动器。
一般的致动器只能沿单轴方向输出，也就是说只能在一个方向上输出。而本产品可以沿两个轴方向输出。
因此，这使我们能够实现一种复杂的错觉，可以被拉向前后、左右，甚至360度的全部方向。它在触力觉所需的准确振动强度和响应速度方面的表现也很出众。

但是，仅靠致动器无法让许多参观者产生错觉。为了很大限度地发挥致动器的效果，需要在软件控制技术以及echorb本身的硬件设计方面进行改进。

据负责软件开发的竒藤圭人先生介绍，在2024年3月，也就是举办大阪・关西世博会的大约一年前，世博会相关人员试用了这款产品，他们反馈说“感觉很弱，没有明显被拉的感觉”。结果，针对人会有什么样的感受这个难题，我们坚信“仍然有可靠的算法来造成这种错觉”，并每月邀请初次体验的人一到两次来反复对3D触力觉技术进行验证。

对于硬件，我们也进行了反复改进。我们尝试了优化致动器的配置位置，并尝试让石块本身更轻更小，以便振动能更加直接地传递。例如，尝试在电路板上钻孔，并反复试错。负责石块产品设计的原田裕之先生表示：“通过反复将石块的重量减轻一克，结果达到了我们认为可行的水平。”

“想象力”助力“echorb”的开发 力争让参观者感到满意

那么，他们是如何克服重重困难，并在大阪・关西世博会开始前完成了这个项目的呢？香田先生说：“团队成员的‘想象力’都令人惊叹。即使石块的具体规格尚未确定，每个人也都为了‘让游客露出满意的笑容’而努力工作。”
他继续强调说：“到目前为止，我们一直努力实现制造商要求的规格。然而，当我们考虑未来的社会时，这样的‘规格’并不存在。我们需要积极思考‘未来的社会是什么样子？’，并深入探索一个尚未确定规格的领域。”

将来的技术推广领域未定，取决于想法

在大阪・关西世博会上亲眼目睹了echorb的实际动作及其体验者的反应后，MIRAISENS的成员评论道：“这让我再次感受到了3D触力觉技术的神奇”“得知这是一项可以普及到大众的技术，我很高兴。”

作为3D触力觉技术的潜在应用，预计有通过游戏控制器创造更逼真的体验，以及将其配备到视障人士使用的白手杖中，帮助他们指路。
然而，香田先生却满怀激情地表示：“通过在大阪・关西世博会上的经验，我们想从更广阔的视角来思考如何拓展用途。‘触觉’虽然平时很少意识到，但它却一直就在我们身边。我们将继续保持现在的动力，基于我们丰富的创意，向迄今为止未曾想到的新领域挑战。”

我们将密切关注以大阪・关西世博会为契机推广新举措的MIRAISENS今后的动向。

关联网站

• 大阪・关西世博会 ～不可思议的石块"echorb"～

相关文章

• 大阪・关西世博会技术文章―“毕生难忘的工作”和“身为村田一员的骄傲”诞生的经过（后篇）
• 大阪・关西世博会技术文章―“毕生难忘的工作”和“身为村田一员的骄傲”诞生的经过（前篇）
• 大阪・关西世博会技术文章―村田为世博会提供赞助的原因 着眼于未来社会