電磁場教育向け視覚情報・触覚情報併用3次元対話型バーチャル実験システムの開発

• 研究課題/領域番号: 17560271
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電気機器工学
• 研究機関: 広島工業大学
• 研究代表者: 山下 英生 広島工業大学, 情報学部, 教授 (70034379)
• 研究分担者: 野口 聡 北海道大学, 大学院情報科学研究科, 准教授 (30314735) ; 三好 孝治 広島工業大学, 環境学部, 准教授 (70268655)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2006年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 2005年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
• キーワード: 触覚センサー / 電磁力 / 電磁界解析 / バーチャルリアリティ / 教育システム / 電磁場解析

研究概要

物理現象のシミュレーション結果や本来不可視な現象を可視化するための種々の可視化手法の開発がさかんに進められている。しかし、現状の可視化システムは視覚情報のみを駆使するものであった。一般に電磁現象は、その空間の中に鉄心などを挿入すると電磁力が働く。観察者がこの電磁力を触覚により認識できるようであれば、視覚情報、触覚情報の両面から電磁現象を体感できることになり、研究者への感性の刺激は向上する。本研究では、観察者の感性を視覚、触覚の両面から刺激するインターラクションシステムをバーチャルリアリティ空間に実現するために、今年度、下記の研究開発を行った。
(1)触覚機能を活用した3次元分布情報(磁束線)とのインターラクションシステムの開発:
3次元磁場を可視化するための重要な情報に磁束線がある。この磁束線を3次元空間に、磁束密度が観察者に認識できるように適切に配置することが重要である。このようなアルゴリズムは存在しておらず、新しい方法の開発が必要である。本年度この手法の開発に取り組んだ。その成果を、電気学会誌に投稿中である。さらにこの磁束線を触覚センサーでタッチすることにより、バーチャル電磁空間内における電磁力を観察者に感知させる手法の開発が必要である。
(2)より精度の高い3次元磁場解析を実行するための六面体要素生成アルゴリズムの開発:
バーチャル磁場空間の正確な情報を計算するためには、3次元磁場解析の精度の向上が必要である。そのためには、有限要素解析における適切な大きさの要素を適切な位置に配置する六面体要素自動生成技術が必須であり、その開発を行い、IEEE Transaction on Magneticsに発表した。
(3)指定した精度での磁場解析を行うアダプティプ有限要素法の開発:
3次元有限要素解析の解析結果の精度を補償するためのアダプティブ有限要素解析手法の開発を行った。磁界の回転をベースとして誤差を推定する方法である。その成果を、IEEE Transaction on Magneticsに発表した。

研究成果

• [雑誌論文] An Automatic Hexahedral Mesh Generation to Control Shape of Elements (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Fujimori, S.Noguchi, H.Igarashi, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics 43, 4 ページ: 1505-1508
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An Automatic Hexahedral Mesh Generation to Control Shape of Elements (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Fujimori, S.Noguchi, H.Igarashi, H.Yamashita
  • 雑誌名: (1) IEEE Trans. on Magnetics Vol.43, No.4 ページ: 1505-1508
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An Automatic Hexahedral Mesh Generation to Control Shape of Elements (2007)
  • 著者名/発表者名: H.Fujimori, S.Noguchi, H.Igarashi, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics Vol.43, No.4 ページ: 1505-1508
• [雑誌論文] An Error Evaluation Scheme Based on Rotation of Magnetic Field in Adaptive Finite Element Analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Matsutomo, T.Miyamoto, K.Kaneda, S.Noguchi, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics 42, 4 ページ: 567-570
  • NAID: 120000956125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An Error Evaluation Scheme Based on Rotation of Magnetic Field in Adaptive Finite Element Analysis (2006)
  • 著者名/発表者名: S.Matsutomo, T.Miyamoto, K.Kaneda, S.Noguchi, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Transaction on Magnetics Vol.42, No.4 ページ: 567-570
  • NAID: 120000956125
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analytical Computation and Visualization of Magnetic Flux Lines in 3-D Space from Hexahedral Edge Finite Element Results (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Noguchi, T.Yoshigai, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics 41, 5 ページ: 1820-1823
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An Automatic Hexhedral Mesh Generation for High Quality Mesh by Feformation and Tree Structure (2005)
  • 著者名/発表者名: E.Noguchi, T.Maeda, K.Yamashita, H.Yamashita, V.Cingoski
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics 41, 5 ページ: 1664-1667
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] An automatic hexahedral mesh generation method for hexahedral elements towards rotating machine (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Maeda, S.Noguchi, H.Yamashita, V.Cingoski
  • 雑誌名: Journal of Materials Proceeding Technology 161 ページ: 101-106
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] A New Method of Error Estimation for Adaptive Finite Element Method (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Matsutomo, S.Noguchi, H.Yamashita
  • 雑誌名: Applications of Electromagnetic Phenomena in Electrical and Mechanical Systems 15 ページ: 137-142
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analytical Computation and Visualization of Magnetic Flux Lines in 3-D Space from Hexahedral Edge Finite Element Results (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Noguchi, T.Yoshigai, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics Vol.41, No.5 ページ: 1820-1823
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An Automatic Hexhedral Mesh Generation for High Quality Mesh by Feformation and Tree Structure (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Noguchi, T.Maeda, K.Yamashita, H.Yamashita, V.Cingoski
  • 雑誌名: IEEE Trans. on Magnetics Vol.41, No.5 ページ: 1664-1667
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] An automatic hexahedral mesh generation method for hexahedral elements towards rotating machine (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Maeda, S.Noguchi, H.Yamashita, V.Cingoski
  • 雑誌名: Journal of Materials Proceeding Technology Vol.161 ページ: 101-106
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A New Method of Error Estimation for Adaptive Finite Element Method (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Matsutomo, S.Noguchi, H.Yamashita
  • 雑誌名: Applications of Electromagnetic Phenomena in Electrical and Mechanical Systems(JSAEM Studies in Applied Electromagnetics and Mechanics,15)(Proceedings of the 3rd Japan, Australia, New Zealand Joint Seminar on Applications of Electromagnetic Phenomena in Electrical and Mechanical Systems Jan. 22-23, 2004, Auckland, New Zealand) No.15 ページ: 137-142
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Analytical Computation and Visualization of Magnetic Flux Lines in 3-D Space from Hexahedral Edge Finite Element Results (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Noguchi, T.Yoshigai, H.Yamashita
  • 雑誌名: IEEE Trans.on Magnetics Vol.41, No.5 ページ: 1820-1823
• [雑誌論文] An Automatic Hexhedral Mesh Generation for High Quality Mesh by Feformation and Tree Structure (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Noguchi, T.Maeda, K.Yamashita, H.Yamashita, V.Cingoski
  • 雑誌名: IEEE Trans.on Magnetics Vol.41, No.5 ページ: 1664-1667