力覚提示による3Dモデルの位置と形状情報の教示に関する研究

• Project/Area Number: 11J09218
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Media informatics/Database
• Research Institution: The University of Tokyo
• Research Fellow: 家室 証 東京大学, 大学院・情報理工学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2011 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 触力覚 / バーチャルリアリティ / ハプティックインタフェース

Research Abstract

研究目的である触れる3Dモデルの作成と体験のためのシステム構築に向け,以下の項目について研究を行った.
1.ペン型触力覚インタフェースの実装
前年度に設計した力覚と皮膚感覚との協調による触力覚インタラクションのため,モータによる力提示とフォースリアクタによる振動提示が可能なペン型触力覚インタフェースを実装した.触れる3Dモデルの作成過程において触感テクスチャの採取を行うため,ペンの先端にスキャン用のマイクも内蔵させた.
2.触れる3Dモデルの編集用エディタの構築
複数の触力覚レイヤから構成される触れる3Dモデルについて,それぞれのレイヤをペイント操作によりインタラクティブに編集可能なエディタを構築した.ユーザはタブレットモニタ上に表示されたエディタを操作することにより,硬さ,摩擦,触感テクスチャといった触力覚情報の分布を表すレイヤを編集することが可能である.また,ペン型インタフェースにより実世界から採取した触感テクスチャについて,その波形の振幅やピッチに対する操作機能も実装したことにより,ユーザが所望の触感を容易に再現することが可能となった.また,2つの触感テクスチャを組み合わせることにより,接触におけるなぞり方向に応じた表面のテクスチャ感の再現も試みた.
3.触れる3Dモデルの作成・体験システムの構築
編集用のエディタと三次元物理シミュレーションによる触力覚インタラクション環境を組み合わせることにより,研究の大目的であった触れる3Dモデルの作成と体験のためのシステム『Haptic Editor』を完成させた.ユーザが空中でのドローイング操作により三次元形状を作成すると,レイヤエディタ上に表示された触力覚レイヤが即座に形状表面に適用される.ユーザはモデル表面をペン型インタフェースにより触ることで自身の編集した触力覚情報を確認しながら所望のモデルの作成を行うことができる.三次元形状を触った際の接触位置に応じてレイヤの画素情報が参照され,接触点における硬さと摩擦情報に応じた反力提示が行われると同時に,接触位置の移動速度に応じて対応する触感テクスチャのピッチを変調して振動提示を行うことで,リアリティの高い触力覚フィードバックが行われる.

Research Products

• [Journal Article] スケッチ入力によるモデリングのための非接地ペン型力覚ディスプレイ (2011)
  • Author(s): 家室証, 南澤孝太, 舘〓
  • Journal Title: 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Volume: 第16巻 Pages: 459-468
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Haptic Editor : 実物体から採取した振動テクスチャの合成による3D触覚インタラクション (2012)
  • Author(s): 家室証, 竹内祐太, 南澤孝太, 舘障
  • Organizer: 第13回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会(SI2012)
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場, 福岡
  • Year and Date: 2012-12-20
• [Presentation] Haptic Editor : Creation and Editing System for Touchable 3D Content (2012)
  • Author(s): Sho Kamuro, Yuta Takeuchi, Kouta Minamizawa Susumu Tachi
  • Organizer: ACM SIGGRAPH ASIA 2012, Technical Briefs
  • Place of Presentation: Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2012-11-29
• [Presentation] Haptic Editor (2012)
  • Author(s): Sho Kamuro, Yuta Takeuchi, Kouta Minamizawa Susumu Tachi
  • Organizer: ACM SIGCRAPH ASIA 2012, Emerging Technologies
  • Place of Presentation: Singapore, Singapore
  • Year and Date: 2012-11-28
• [Presentation] Haptic Editor : さわれる3Dモデル作成システム (2012)
  • Author(s): 家室証, 竹内祐太, 南澤孝太, 舘障
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会第17回大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学独立館, 神奈川
  • Year and Date: 2012-09-14
• [Presentation] Haptic Editor (2012)
  • Author(s): Sho Kamuro, Yuta Takeuchi, Kouta Minamizawa, Susumu Tachi
  • Organizer: ACM SIGGRAPH 2012, Posters
  • Place of Presentation: Los Angeles, USA
  • Year and Date: 2012-08-05
• [Presentation] 実世界の材質情報に基づいた触れる3Dモデル作成システム (2011)
  • Author(s): 家室証
  • Organizer: 第12回計測自動制御学会(SICE)システムインテグレーション部門講演会
  • Place of Presentation: 京都大学(京都府)
  • Year and Date: 2011-12-24
• [Presentation] Pen de Draw-触れる3Dモデル作成システム- (2011)
  • Author(s): 家室証
  • Organizer: エンタテインメントコンピューティング2011
  • Place of Presentation: 日本科学未来感(東京都)
  • Year and Date: 2011-10-08
• [Presentation] Pseudo-Hapticsを利用した弾性体とのハプティックインタラクション (2011)
  • Author(s): 家室証
  • Organizer: 日本バーチャルリアリティ学会第16回大会
  • Place of Presentation: 公立はこだて未来大学(北海道)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 空中で使用可能なペン型ハプティックディスプレイ:単軸駆動型デバイスの実装と立体映像とのインタラクション (2011)
  • Author(s): 家室証
  • Organizer: 日本機会学会ロボティクス・メカトロニクス講演会(Robomec2011)
  • Place of Presentation: 岡山コンベンションセンター(岡山県)
  • Year and Date: 2011-05-27
• [Presentation] An Ungrounded Pen-shaped kinesthetic Display : Device Construction and Applications (2011)
  • Author(s): Sho Kamuro
  • Organizer: IEEE World Haptics 2011
  • Place of Presentation: Harbiye Military Museum, Istanbul, Turkey