2019 Fiscal Year Annual Research Report
変形と固着滑り分布の物理計算に基づく力触覚的質感提示を有するバーチャルリアリティ
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17H01774
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長谷川 晶一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10323833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三武 裕玄 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30613939)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バーチャルリアリティ / ハプティックレンダリング / 動力学シミュレーション / 時変摩擦係数 / CMA-ES |
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| Outline of Annual Research Achievements |
31年度は、まず、時変静止摩擦係数をGeneralized Maxwell-Slip(GMS)摩擦モデルに組み込み、拡張GMSモデルを構築し、固着滑りのシミュレーションを実現した。
次に、拡張GMSモデルのパラメータを同定するため、まず現実の摩擦で生じる加速度を計測した。抗力を計測しつつ、加速度センサを爪に貼って指先に取り付け、アルミ、ガラス、アクリル、ベークライトの4種類の素材について、摩擦時の加速度とその際の抗力を計測した。計測データに対応するシミュレーションデータを得るため、加速度を積分して手の軌跡を求めた。構築した固着滑りのシミュレーションに入力することで、指先の運動をシミュレーションし加速度データを得た。これを計測した加速度波形を比較し、両者が似るように拡張GMS摩擦モデルと指先モデルのパラメータを同定した。パラメータの数は100近くになるため、CMA-ES(共分散行列適応進化戦略)を用いた最適化により、パラメータ同定を行った。
結果、計測結果と固着滑りのタイミングと概形を近づけることができた。また、求めたパラメータを用いて、実際に力触覚インタフェースと指先を用いてバーチャル物体の上で指を滑らせると、現実に近い摩擦感を得ることができ、特にベークライトとガラスについては対応が判別できた。一方、摩擦滑りは指の材質、表面性状にも依るため生じる固着滑り現象に個人差が大きく、他の材質を対応づけることは難しかった。
また、変形のシミュレーションでは、指のモデルであるProxyが、変形により物体表面を通り抜けてしまうという問題に直面したため、これを解決する手法を提案した。Proxy位置の更新と連続時間接触判定の新たなアルゴリズムを提案することによりこの問題を解決し、実験により確かめた。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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