Virtual reality with haptic texture presentation based on physics simulation of deformation and stick-slip distribution

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01774
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Human interface and interaction
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Hasegawa Shoichi 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10323833)
• 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)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ハプティクス / バーチャルリアリティ / 摩擦モデル / レンダリング / シミュレーション / 物理モデル

Outline of Final Research Achievements

It is known that when rubbing an object with a finger, vibration due to sticking slip occurs, which affects the material feeling of the object. The purpose of this research is to reproduce this by constructing a physical model and simulating it. During this research period, we constructed a simulation model of a finger and an object that can generate a vibration waveform equivalent to that during actual rubbing. In addition, the parameters of the model were identified from the vibration waveforms measured for four materials, and it was confirmed that the feel can be reproduced to some extent by rendering using the parameters. Moreover, in order to include the shape deformation of the fingertip and the surface of the object in the simulation model, a method of the simulation and the haptic rendering of flexible deformable objects was proposed.

Free Research Field

バーチャルリアリティ

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

製品の評価や設計にバーチャルリアリティを応用する際には物体の材質感の再現が望まれる。また、把持操作の際にも摩擦振動を手がかりに材質感を感じ取り、器用な把持操作にも利用している。摩擦振動を再現する物理モデルを実現し、これを用いたハプティックレンダリングを組み込むことで、バーチャル物体の材質感や操作感が現実に近くなり、より多くの作業や課題をバーチャルリアリティで実現できるようになることが期待でき、その用途の拡大に繋がると考えられる。
また、摩擦時物理現象を説明するモデルは、人の触知覚の理解に繋がることも期待できるため、人の触覚情報処理の理解がすすむことも期待できる。