実時間マルチボディダイナミクス解析に基づいた操作性の体感評価

• Project/Area Number: 17760190
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Dynamics/Control
• Research Institution: Meiji University
• Principal Investigator: 椎葉 太一 明治大学, 理工学部, 講師 (10349839)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2005: ¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
• Keywords: マルチボディダイナミクス / 実時間解析 / シミュレータ / 官能評価 / 操作性 / 数値積分法

Research Abstract

平成17年度に製作した操舵反力模擬装置を利用して、実時間マルチボディダイナミクスの解析結果に応じて機械操作時の反力特性を再現する体感型ポストプロセッサを開発した。開発した装置では、人間の操作に応じてマルチボディダイナミクス解析を実行し、その解析結果を直ちに反力模擬装置に反映させる必要があるため、計測-解析-制御の一連のプロセスの実時間性を確保することが重要となる。このため本研究では、センサ情報の取得とモータ指令値の出力を行う計測ボードのハードウェア制御において、リアルタイムOSの一種であるRTLinuxを利用した。また、マルチボディダイナミクス解析のプロセスに含まれる大規模な行列演算を効率よく実行するため、行列演算ライブラリのCPPLapackを利用した汎用マルチボディ解析プログラムを新たに開発した。この解析プログラムはLinux上で実行することが可能であり、ハードウェア制御を行うRTLinuxと同期処理を行うことによって、解析処理の実時間性を保証している。
開発した体感型ポストプロセッサを利用して、二次元マルチボディシステムであるピストンクランク機構と、三次元マルチボディシステムである自動車のステアリング機構における反力特性の模擬を行った。ロードセルおよびトルクセンサを利用して装置に発生する反力の特性を評価したところ、解析結果に対して忠実に反力が発生していること、またモデルパラメータに応じて反力特性が変化することを確認した。併せて、複数の被験者による操作性の官能評価試験を行い、モデルのパラメータに応じて被験者の主観的な感覚表現がどのように変化するかを検討した。

Research Products

• [Journal Article] Development of Force Feedback System Based on Real-Time Analysis of Multibody Dynamics (2006)
  • Author(s): Taichi Shiiba, Yuuki Sato, Teppei Saitoh, Yukinari Tanaka
  • Journal Title: Proceedings of The Third Asian Conference on Multibody Dynamics 2006 No. 671(CD-ROM)
• [Journal Article] Evaluation of Numerical Methods for Multibody System Analysis (2006)
  • Author(s): Taichi Shiiba, Yukinari Tanaka, Teppei Saitoh, Yuuki Sato
  • Journal Title: Proceedings of The Third Asian Conference on Multibody Dynamics 2006 No. 670(CD-ROM)