バーチャルリアリティ機能を有する旋盤操作技能教育・訓練用シミュレータの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14580185
• Research Institution: Joetsu University of Education
• Principal Investigator: 黎 子椰 上越教育大学, 学校教育学部, 助教授 (30283047)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 丘 華 九州産業大学, 工学部, 助教授 (40227335)
• Keywords: 旋盤 / シミュレータ / バーチャルリアリティ / 技術教育 / 機械加工実習 / 訓練 / 工業高校 / 大学工学部

Research Abstract

本研究は、安全教育に着目し、普通の旋盤技能訓練において体験できない、危険な操作行為によって生じた衝突、工具、機械の損傷などの力覚、視覚、聴覚を提示するシミュレータを開発することを目的としている。平成15年度の主な研究内容は次の通りである。
1.力覚の提示については、実機旋盤を使用して切削作業を行うことを想定して、ハンドル軸に直結するDDモータから操作者に切削抵抗によるハンドル操作の力覚を提示することにした。まず実機旋盤の送り系に基づいて力学モデルをたてる。次に送り系の運動方程式をDDモータの運動方程式に代入し、モータの制御則を求め、モータのトルクを制御する。モータ制御のソフトを作成した。
2.視覚の提示について、Visual BasicのDirect3Dによって主軸の回転やバイトの送りの様子をリアルタイムで表現するソフトを作成した。CRT画面上にバイトの描画位置はそれぞれの時刻において、DDモータの内蔵エンコーダの角度出力値を用いハンドルの回転位置に合わせることによって定められる。また、描画されたバイトの動きに対応して、工作物の図形を動画的に表現し、切削された部分の色を変える。
3.聴覚の提示について、次のように作業の効果音を作成した。まずデジタルビデオカメラで実際旋盤主軸の回転音、切削音などの効果音を録音する。録音した音をEZEASY DVノンリニア編集システムによりコンピュータに取り込み、編集ソフト(ULEAD Video Studio7)によって音声ファイルを作成した。その音声ファイルをシミュレータの制御ソフトに取り込み、操作条件に合わせて、作業効果音を発生する。