小型汎用高性能6自由度ハプティックインタフェースの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555067
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 内山 勝 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30125504)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 梅津 真弓 株式会社 安川電機, 基礎研究所, 研究員(研究職) ; 阿部 幸勇 東北大学, 工学部, 教務職員 (80261600) ; 近野 敦 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90250688)
• Keywords: ハプティックインタフェース / バーチャルリアリティ / テレロボティクス / 力提示デバイス / マスタアーム / パラレルメカニズム / フォースディスプレイ / 臨場感

Research Abstract

本研究では、高い汎用性を持つ小型高性能なハプティックインタフェースを開発することを目的としている。具体的には、小さな設置面積、広い作業領域、高い応答帯域を実現する6自由度のハプティックインタフェースと様々な計算機に容易に接続可能な汎用性の高い制御装置を実現することを目的とする。これを実現するため、本年度は以下の研究を行った。
・ハプティックインタフェースの評価と改良
新たに設計、製作するハプティックインタフェースの性能を決定するために、すでに開発したハプティックインタフェースの性能評価を行った。その結果、現有のハプティックインタフェースは、振幅0.5[mm]周波数40[Hz]の振動に追従することが確認できた。また、姿勢部の剛性を高め、部品の加工性を上げるために改良を加えた。この結果,姿勢部の重量が約12%増えたものの十分な剛性を得ることができた。また、加工性が上がったため製作も容易になった。
・仮想環境の構築
開発するハプティックインタフェースは6自由度持っているため、剛体の運動を提示することが可能である。しかし、剛体の運動を模擬するためには、接触判定を行い、発生する力を実時間で算出しなければならない。そこで、立方体を用いて剛体の運動を模擬できるシミュレーションを構築した。構築したシミュレーションのコードは全てオリジナルである。一方、市販のグラフィックスライブラリであるOpenInventorに付属の接触判定機能を用いることで力の提示が可能かどうかを検証するための実験も行った。その結果、グラフィックスを提示する計算機とグラフィックスを提示せずに接触判定のみを行う計算機を別々に用意することで質点の運動を提示することが可能なことを示せた。

Research Products

• [Publications] 木南匡敬 他: "6自由度小型ハプティックインタフエースの評価と仮想剛体間の接触実験"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 415-416 (1999)
• [Publications] 伊 祐根 他: "ハプティックインタフエースを中心とした人間・テレロボットインタフェースの構築"第17回日本ロボット学会学術講演会予稿集. 821-822 (1999)
• [Publications] 川辺 洋 他: "遠隔操作における力情報提示システム"計測自動制御学会東北支部35周年記念学術講演会予稿集. 19-20 (1999)