2017 Fiscal Year Research-status Report
没入型デバイスと拡張現実感技術を用いた「電磁界が見えるメガネ」の開発
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16K01099
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| Research Institution | Niihama National College of Technology |
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Principal Investigator |
松友 真哉 新居浜工業高等専門学校, 電子制御工学科, 准教授 (90413856)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 電磁界可視化 / コンピュータシミュレーション / 没入型デバイス / 拡張現実感 / 仮想現実感 / 電磁気学教育 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、直接目で見て観察することができない電磁界を、ヘッドマウントディスプレイ等の没入型デバイスを利用して可視化し、リアルタイムに観察可能な「電磁界が見えるメガネ」を開発することを目的としている。本年度は、昨年度からの課題として①多人数で可視化環境を共有できるシステムの開発、②可視化対象の拡大、③大規模データの高速可視化手法の検討、について重点的に取り組んだ。
まず①については、ネットワークで接続された複数人で同じ可視化対象を観察できる基礎的なシステムを構築し検証を行った。しかし、通信量と各マシンでの計算負荷のトレードオフなどから、最適なシステム構築には課題を残した。また②については、これまでの磁界可視化だけでなく電界の可視化にも応用範囲を拡大し、点電荷や導体球などの作る電界の可視化を実現できるようになった。さらに③については、今後の可視化システムに導入することを見越して、大規模なモデルの高速可視化手法の開発を念頭においたアダプティブ有限要素法の基礎研究を行った。
また、前提となる可視化技術として、これまでに開発してきた可視化システムで利用していた拡張現実感（AR）技術だけでなく仮想現実感（VR）技術を利用した電磁界可視化にも取り組んだ。これによって、これまでの研究で採用していた、可視化対象となる磁石や電荷等のモックの認識を画像認識によらず汎用のコントローラで実現できることなども確認でき、可視化システムの応用可能性が拡大できることを検証できた。
また、本研究における研究成果の一部を、ひらめき☆ときめきサイエンス「コンピュータシミュレーションとバーチャルリアリティを体験しよう！！」において小中学生に公開した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
拡張現実感（AR）技術だけでなく仮想現実感（VR）技術を利用した電磁界可視化にも取り組んだ点、また、可視化システムに電界可視化の機能等を拡充させることに成功した点、また、実際に電磁気学の初学者に対して本可視化システムの有効性の調査を実施できた点などから、本研究は「おおむね順調に進展している。」と判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は以下の課題について重点的に検討を行う予定である。
＜①可視化システムの実行環境の検証と拡大＞本可視化システムはユーザのアクションにリアルタイムに反応できる可視化システムを目指しているが、そのためにどの程度の実行環境が必要となるかを検証し、タブレット等の近年の教育現場で利用され始めている実行環境下での本可視化システムの動作可能性について調査検討する。
＜②電磁界の可視化方法の追加および教材としての可視化項目の厳選＞本可視化システムでは磁界であれば磁束線、電界であれば電気力線を主として可視化対象としてきたが、さらに有効な電磁界の観察方法を検討する。また、教材としての可視化項目の有効性等についても検証し機能を追加する。
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| Causes of Carryover |
（理由）可視化システムの構築に利用する没入型デバイスとして、新規に発売されるモデルの導入が有効であると判断し、発売時期の関係で予算執行を次年度に計画したため。
（使用計画）新型の没入型デバイスの購入を行い可視化システムの検証環境を構築し、また、研究成果発表を行う。
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