3次元触覚情報を活用する電磁場バーチャル空間のインターラクションシステムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650308
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 山下 英生 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70034379)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野口 聡 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30314735) ; 金田 和文 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30185946)
• Keywords: 触角センサー / 電磁力 / 電磁場解析 / バーチャルリアリティー / 教育システム

Research Abstract

物理現象のシミュレーション結果や本来不可視な現象を可視化するための種々の可視化手法の開発がさかんに進められている。しかし、現状の可視化システムは視覚情報のみを駆使するものであった。一般に電磁現象は、その空間の中に鉄心などを挿入すると電磁力が働く。観察者がこの電磁力を触覚により認識できるようであれば、視覚情報、触覚情報の両面から電磁現象を体感できることになり、研究者への感性の刺激は向上する。本研究では、観察者の感性を視覚、触覚の両面から刺激するインターラクションシステムをバーチャルリアリティ空間に実現するために、昨年に引き続き研究を進め、今年度、下記の研究開発を行った。
1)3次元触覚機能を活用した3次元分布情報とのインターラクションシステムの開発:
昨年度までにバーチャル電磁空間内における電磁力を観察者に感知させる一方法として、2次元空間中の鉄心を3次元触覚フィードバックデバイスにより操作することにより、鉄心に受ける電磁力をそのデバイスで受信するシステムの開発を行った。今年度は、3次元空間中の鉄心を取り扱うようにシステム全体を完全3次元版に拡張した。すなわち、立体視アルゴリズムの開発を行い、さらにシステム全体の構築を行った。
2)電磁力計算アルゴリズムの開発:
3次元空間に分布する電磁場内に挿入された鉄心や電流には電磁力が働く。この電磁力計算とそのベクトルにより触覚センサーを動作させるアルゴリズムを開発した。
3)リアルタイム応答を実現するためのアルゴリズムおよびデータ構造の開発:
2)の電磁力を観察者が触覚により認知するためには、バーチャル3次元空間内で観察者のアクションに応答して、リアルタイムに反応しなければならない。すなわち、インタラクティブに電磁空間にアクセスしながら、思考の中断が起きないように高速度でかつ正確に応答する必要があり、そのためのアルゴリズムとデータ構造の開発を行った。

Research Products

• [Publications] S.Noguchi: "A New Interpolation Method for Interactive Visualization Systems"International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 15・1-4. 417-422 (2002)
• [Publications] Y.Matsubayashi: "A New Interactive Visualization System with Force Feedback for Education in Electromagnetics"The Tenth Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation, Perugia, Italy, June 16-19, 2002. P3-23. 89 (2002)
• [Publications] 松林 豊: "電磁力フィードバック電磁場インタラクティブ可視化システム"第14回「電磁力関連のダイナミックスシンポジウム」講演論文集. 6A12. 631-634 (2002)
• [Publications] 松林 豊: "触覚インターフェースを用いた電磁力知覚および電磁場可視化インタラクティブシステムの開発"電気学会静止器・回転機合同研究会. SA-03-10、RM-03-10. 19-24 (2003)
• [Publications] Y.Matsubayashi: "A New Interactive Visualization System with Force Feedback for Electromagnetics Education"ISEM2003(11^<th> International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics, 12-14 May). (採録決定).