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2015 Fiscal Year Annual Research Report

手の変形と接触特性を考慮した実時間把持操作モデル

Research Project

Project/Area Number 25280072
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

広田 光一  電気通信大学, 大学院情報システム学研究科, 教授 (80273332)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords手モデル / 有限要素法 / 触力覚計算 / ハプティックレンダリング / 変形計算 / 触力覚フィードバック
Outline of Annual Research Achievements

今年度は、当初計画ではモデルの評価に重点をおく予定であったが、昨年度に検討した手指の計測手法の改良と、物体モデルの高度化にも取り組むこととした。また、提案モデルと力覚提示デバイスの統合についても検討した。
(a)手形状計測手法の改良:昨年度に開発した、爪および掌の計測による手形状推定手法の改良を試みた。この手法では、逆運動学(IK)計算のための誤差関数を計測誤差に基づいて定義するが、その際に、計測値の信頼性により誤差を重みづけすることで精度の向上を試みた。また、IK計算における反復計算について、収束と計算時間のトレードオフについて検討し、240Hzの更新レートで平均誤差およそ並進1.8mm回転12deg.の計測が可能であることを確認した。
(b)VR物体モデルの高度化:任意形状の物体との接触応答を容易に計算できるモデルとして、メタボールによる表現について検討し実装した。メタボールによる表現では、法線の変化の連続性が保障され、また、表面近傍においてポテンシャル場の勾配が計算可能であることが特徴である。この空間的な勾配を利用することで、物体表面での接触点の探索や滑りの近似的計算を実現した。
(c)手モデルと操作性の評価:以上(a)(b)の成果を含む物体操作環境を構築し、この環境における操作感および操作性について評価した。デモ発表の機会を利用して、体験者にアンケートをとる形式で実施した。この結果、物体との接触を伴わない変形では、現実感が比較的高く評価された。
(d)力覚提示デバイスの統合:力覚提示は、本研究で開発した手モデルの期待される応用の一つであったが、今年度の実施の過程でデバイスの試作と利用が可能となったため、予備的な検討を行った。各指に独立な力ベクトルを提示するシステムを構築し、操作モデルと統合することで、力覚を伴う操作を実現した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (3 results)

All 2016 2015

All Presentation (3 results)

  • [Presentation] Interaction with Virtual Object using Deformable Hand2016

    • Author(s)
      Koichi Hirota, Kazuyoshi Tagawa
    • Organizer
      IEEE VR 2016
    • Place of Presentation
      Greenville (USA)
    • Year and Date
      2016-03-21 – 2016-03-23
  • [Presentation] 磁気的干渉の少ない多指力覚提示装置の提案2016

    • Author(s)
      内山 貴雄, 赤羽 克仁, 佐藤 誠, 広田 光一
    • Organizer
      日本VR学会 力触覚の提示と計算研究会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 すずかけ台キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-18 – 2016-03-19
  • [Presentation] 変形可能な手モデルによる把持操作2015

    • Author(s)
      広田 光一, 田川 和義
    • Organizer
      日本VR学会 第20回大会
    • Place of Presentation
      芝浦工大 豊洲キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-09 – 2015-09-11

URL: 

Published: 2017-01-06  

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