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Virtual reality with haptic texture presentation based on physics simulation of deformation and stick-slip distribution

Research Project

Project/Area Number 17H01774
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Human interface and interaction
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Hasegawa Shoichi  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10323833)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三武 裕玄  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30613939)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000)
Fiscal Year 2017: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywordsハプティクス / バーチャルリアリティ / 摩擦モデル / レンダリング / シミュレーション / 物理モデル / ハプティックレンダリング / 動力学シミュレーション / 時変摩擦係数 / CMA-ES / 局所剛性行列 / 力触覚レンダリング / 質感 / 固着滑り / 摩擦 / Position based dynamics / Proxy
Outline of Final Research Achievements

It is known that when rubbing an object with a finger, vibration due to sticking slip occurs, which affects the material feeling of the object. The purpose of this research is to reproduce this by constructing a physical model and simulating it. During this research period, we constructed a simulation model of a finger and an object that can generate a vibration waveform equivalent to that during actual rubbing. In addition, the parameters of the model were identified from the vibration waveforms measured for four materials, and it was confirmed that the feel can be reproduced to some extent by rendering using the parameters. Moreover, in order to include the shape deformation of the fingertip and the surface of the object in the simulation model, a method of the simulation and the haptic rendering of flexible deformable objects was proposed.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

製品の評価や設計にバーチャルリアリティを応用する際には物体の材質感の再現が望まれる。また、把持操作の際にも摩擦振動を手がかりに材質感を感じ取り、器用な把持操作にも利用している。摩擦振動を再現する物理モデルを実現し、これを用いたハプティックレンダリングを組み込むことで、バーチャル物体の材質感や操作感が現実に近くなり、より多くの作業や課題をバーチャルリアリティで実現できるようになることが期待でき、その用途の拡大に繋がると考えられる。
また、摩擦時物理現象を説明するモデルは、人の触知覚の理解に繋がることも期待できるため、人の触覚情報処理の理解がすすむことも期待できる。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Continuous Collision Detection for Virtual Proxy Haptic Rendering of Deformable Triangular Mesh Models2019

    • Author(s)
      Ding Haiyang、Mitake Hironori、Hasegawa Shoichi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Haptics

      Volume: 12 Issue: 4 Pages: 624-634

    • DOI

      10.1109/toh.2019.2934104

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Contactless warmth display using visible light LED for HMDVR2019

    • Author(s)
      界 瑛宏、山口 勉、三武 裕玄、長谷川 晶一
    • Journal Title

      Transactions of the Virtual Reality Society of Japan

      Volume: 24 Issue: 1 Pages: 83-92

    • DOI

      10.18974/tvrsj.24.1_83

    • NAID

      130007628860

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Selective listening attention enhancement, using a simultaneous visual and haptic stimuli2019

    • Author(s)
      Balandra Alfonso、Mitake Hironori、Yoshida Takako、Hasegawa Shoichi
    • Journal Title

      Journal of New Music Research

      Volume: 48 Issue: 3 Pages: 294-308

    • DOI

      10.1080/09298215.2019.1575424

    • NAID

      120006886725

    • Related Report
      2019 Annual Research Report 2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 広範囲にわたる振幅と周波数の振動を用いた常時触覚通信2019

    • Author(s)
      小野寺 将, 三武 裕玄, Alfonso Balandra, Panut Wibulpolprasert, 長谷川 晶一
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Gum-gum shooting2018

    • Author(s)
      Yamashita Shunki、Ishida Ryota、Takahashi Arihide、Wu Hsueh-Han、Mitake Hironori、Hasegawa Shoichi
    • Organizer
      ACM SIGGRAPH 2018 Emerging Technologies
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gum-gum shooting2018

    • Author(s)
      Yamashita Shunki、Ishida Ryota、Takahashi Arihide、Wu Hsueh-Han、Mitake Hironori、Hasegawa Shoichi
    • Organizer
      the Virtual Reality International Conference - Laval Virtual
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置による提示感覚の評価2018

    • Author(s)
      界瑛宏,三武裕玄,長谷川晶一
    • Organizer
      第23回日本バーチャル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 前腕部の皮膚伸張と提示装置の重心移動を利用した腕が伸びる感覚の誘発2018

    • Author(s)
      山下隼輝,石田亮太,三武裕玄,長谷川晶一
    • Organizer
      第23回日本バーチャル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 解析法物理シミュレーションにおける 接触面に基づいた拘束力計算法の提案2018

    • Author(s)
      金洗瑩, 吉田健人, 三武 裕玄, 長谷川 晶一
    • Organizer
      第23回日本バーチャル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 指のせん断変形を考慮した滑り摩擦の力覚インタラクション2018

    • Author(s)
      石田 亮太, 三武 裕玄, 長谷川 晶一
    • Organizer
      第23回日本バーチャル学会大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 現実に近い摩擦感呈示のための時変摩擦係数と手の質量を用いた力覚レンダリングの提案2018

    • Author(s)
      石田 亮太,三武 裕玄,長谷川 晶一
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会ハプティクス研究委員会第20回研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置による提示感覚の評価2018

    • Author(s)
      界 瑛宏,長谷川 晶一,三武 裕玄
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会ハプティクス研究委員会第20回研究会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Realistic Friction Rendering using Time-Varying Friction Coefficients2017

    • Author(s)
      Shoichi Hasegawa, Yoshiki Hashimoto, Hironori Mitake
    • Organizer
      IEEE World Haptics 2017, Work In Progress
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 時変摩擦係数を用いた力覚レンダリングによる呈示摩擦感の向上2017

    • Author(s)
      橋本佳樹, 三武 裕玄, 長谷川 晶一
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会力触覚の提示と計算研究会第18回研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置の開発2017

    • Author(s)
      界 瑛宏,三武 裕玄,長谷川 晶一
    • Organizer
      第22 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置の提案2017

    • Author(s)
      界 瑛宏,三武 裕玄,長谷川 晶一
    • Organizer
      日本バーチャルリアリティ学会力触覚の提示と計算研究会第19回研究会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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