研究課題
基盤研究(C)
本研究の目的は、実世界に存在する種々の物体が衝突したり変形したりする際、どのような衝突力や変形力が生まれ、それらの力によってどのように運動が変化し、形状が変化するかについて、PCで高速に計算することである.そして、この衝突や変形のアプローチをPCにインストールし、3次元CGアニメーションで衝突や変形の様子を提示する一方、ハプティックス(力帰還型ジョイスティック)を介して衝撃力や変形力を体感するシステムを構築する。この目的のため、我々は2つの課題に取り組んだ。まず、剛体の衝突現象のモデリングとそのパラメータ同定では、金属、瀬戸物、木、およびプラスティックなどの衝突の際に発生する力を人工的に生成するアプローチを提案した。一般に、それらの衝突波形は撃力(力の時系列)として表現されるので、ここでは、それを生成する新たなアプローチを提案し、その未知パラメータをランダマイズドアルゴリズムや遺伝アルゴリズムでキャリブレーションした。次に、レオロジー物体の変形現象のモデリングとそのパラメータ同定では、ゴム、粘土、およびパン生地など、比較的柔らかい物体が変形する際に発生する力を考える.これらの変形は、完全に元の形に戻る弾性変形および全く元の形に戻らない塑性変形の間に位置する。すなわち、ある程度は元の形状に戻るが、完全には戻らないという変形である。このような特性を示す物体を"レオロジー物体"と呼び、このような材質をシミュレートするアプローチを提案する。ここでは、MSD(マス・バネ・ダンパ)による3要素モデルを採用し、主としてフォークトモデル(バネとダンパが並列で接続されたもの)が弾性、残りのダンパが粘性、そしてその両方で残留変位を制御できるようにした。ここでは、それを生成する新たなアプローチを提案し、その未知パラメータを遺伝アルゴリズムでキャリブレーションした。
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