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3D haptic scanner to automate flexible object modeling for force sense presentation

Research Project

Project/Area Number 18K13731
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 20020:Robotics and intelligent system-related
Research InstitutionTohoku Gakuin University

Principal Investigator

Sase Kazuya  東北学院大学, 工学部, 准教授 (20805220)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2019: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Keywordsバーチャルリアリティ / 触覚 / 柔軟物体 / 最適化アルゴリズム / 有限要素法 / ハプティクス / 力覚センサ / 力覚提示 / 最適化 / 力触覚提示 / 力覚スキャナ
Outline of Final Research Achievements

We developed a method to automate the modeling of soft objects for haptic simulator. This system consists of a scanning robot and modeling software. The robot scans the surface of a target object using a force sensor probe. The modeling software generates soft object model from the obtained measured data based on optimization algorithm. This modeling method aims to generate an approximate model that can be calculated in real time, rather than obtaining true material properties. We tried to model a flexible sample using the developed force scanner and optimization algorithm, and succeeded in generating a finite element model that can reproduce the reaction force when a two-dimensional elastic body is pushed in.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果を応用することにより,触覚VRのための柔軟物体モデリングを効率化させることが期待される.工学分野では手術シミュレータにおける力触覚提示の研究が盛んに行われており,本研究成果はシミュレータ構築のための有用なツールとなる.触覚VRは教育やエンターテインメントに応用が進んでいるが,触覚モデルの構築のハードルは高く,本研究成果のようなモデリング支援が実用化することにより,さらに応用を促進することが期待される.

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 柔軟物体の力覚提示に対応したゲームエンジンプラグインNamakoの開発2020

    • Author(s)
      佐瀬 一弥、陳 暁帥、辻田 哲平、近野 敦
    • Journal Title

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      Volume: 25 Pages: 366-373

    • NAID

      130007960936

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] ロボットの手先接触力測定による柔軟物接触時反力データの収集とその視触覚提示における利用2020

    • Author(s)
      武田 賢,鈴木 裕也,佐瀬 一弥
    • Organizer
      日本機械学会ロボティクス・メカトロニクス講演会2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] データ駆動力覚提示のための小型三軸直交ロボットを用いた柔軟物体の反力分布の測定と推定2020

    • Author(s)
      武田 賢,佐瀬 一弥,鈴木 裕也
    • Organizer
      日本機械学会東北学生会第50回学生員卒業研究発表講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 測定反力と提示反力の誤差を最小化する柔軟物体モデリングの2次元数値実験による検討2019

    • Author(s)
      鈴木裕也,佐瀬一弥
    • Organizer
      第24回日本バーチャルリアリティ学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 剛性変動物体に対する安定な力覚インタラクションのためのオンラインメッシュ切り替え2019

    • Author(s)
      佐瀬一弥,辻田哲平,陳暁帥,近野敦
    • Organizer
      第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 接触力測定に基づく材料特性推定および力覚提示の2次元数値実験による検討2019

    • Author(s)
      佐瀬 一弥
    • 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24回研究会予稿集
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 吸引圧力の時空間分布制御に基づく装着型触覚ディスプレイ ―柔軟物接触時に生じる力分布の実時間計算法―2018

    • Author(s)
      佐瀬一弥,永野光,斎藤薫,昆陽雅司,田所諭
    • Organizer
      第23回バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 力覚インタラクションが可能なVRナマコの制作 ~生き物の3Dモデリングとハプティックレンダリング手法~2018

    • Author(s)
      佐瀬一弥,岸本慎也,熱海勇斗
    • Organizer
      第23回バーチャルリアリティ学会大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 剛体指モデルを用いた柔軟物接触圧分布レンダリングの評価と改善2018

    • Author(s)
      佐瀬一弥,永野光,昆陽雅司,田所諭
    • Organizer
      ハプティクス研究委員会第22回研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ハプティックデバイスによる小型キャラクタの把持と操作2018

    • Author(s)
      佐瀬一弥,鈴木航平,鈴木裕也,船蔵優弥,岸本慎也
    • Organizer
      Computer Entertainment Developers Conference (CEDEC) 2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 排泄ケアの抵抗感軽減を目指した触覚VRシステムの開発2018

    • Author(s)
      佐瀬一弥,木野瀬友人,岸本慎也,石井洋介
    • Organizer
      ハプティクス研究委員会第21回研究会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Remarks] 東北学院大学 研究室Webページ

    • URL

      http://www.ipc.tohoku-gakuin.ac.jp/saselab/

    • Related Report
      2020 Annual Research Report 2019 Research-status Report 2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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