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変形と固着滑り分布の物理計算に基づく力触覚的質感提示を有するバーチャルリアリティ

研究課題

研究課題/領域番号 17H01774
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ヒューマンインタフェース・インタラクション
研究機関東京工業大学

研究代表者

長谷川 晶一  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (10323833)

研究分担者 三武 裕玄  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (30613939)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードハプティクス / 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 / ハプティックレンダリング / 動力学シミュレーション / 時変摩擦係数 / CMA-ES / 局所剛性行列 / 力触覚レンダリング / 質感 / 固着滑り / 摩擦 / Position based dynamics / Proxy
研究成果の概要

指で物体を擦る際には固着滑りによる振動が生じ、これが物体の材質感に影響することが知られている。本研究は、物理モデルを構築し、シミュレーションすることでこれを再現することを目的とする。期間内には、現実の触察時と同等の振動波形を生成可能な、指と物体のシミュレーションモデルを構築した。また、4つの素材について計測した振動波形からモデルのパラメータを同定し、これを用いたレンダリングにより質感をある程度再現できることを確かめた。また、シミュレーションモデルに指先や物体表面の形状変形を含めるために、柔軟変形物体のシミュレーションとハプティックレンダリングの手法を提案した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Continuous Collision Detection for Virtual Proxy Haptic Rendering of Deformable Triangular Mesh Models2019

    • 著者名/発表者名
      Ding Haiyang、Mitake Hironori、Hasegawa Shoichi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Haptics

      巻: 12 号: 4 ページ: 624-634

    • DOI

      10.1109/toh.2019.2934104

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] HMDVRのための可視光LEDによる手への非接触型温覚提示2019

    • 著者名/発表者名
      界 瑛宏、山口 勉、三武 裕玄、長谷川 晶一
    • 雑誌名

      日本バーチャルリアリティ学会論文誌

      巻: 24 号: 1 ページ: 83-92

    • DOI

      10.18974/tvrsj.24.1_83

    • NAID

      130007628860

    • ISSN
      1344-011X, 2423-9593
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Selective listening attention enhancement, using a simultaneous visual and haptic stimuli2019

    • 著者名/発表者名
      Balandra Alfonso、Mitake Hironori、Yoshida Takako、Hasegawa Shoichi
    • 雑誌名

      Journal of New Music Research

      巻: 48 号: 3 ページ: 294-308

    • DOI

      10.1080/09298215.2019.1575424

    • NAID

      120006886725

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 広範囲にわたる振幅と周波数の振動を用いた常時触覚通信2019

    • 著者名/発表者名
      小野寺 将, 三武 裕玄, Alfonso Balandra, Panut Wibulpolprasert, 長谷川 晶一
    • 学会等名
      日本バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gum-gum shooting2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Shunki、Ishida Ryota、Takahashi Arihide、Wu Hsueh-Han、Mitake Hironori、Hasegawa Shoichi
    • 学会等名
      ACM SIGGRAPH 2018 Emerging Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Gum-gum shooting2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Shunki、Ishida Ryota、Takahashi Arihide、Wu Hsueh-Han、Mitake Hironori、Hasegawa Shoichi
    • 学会等名
      the Virtual Reality International Conference - Laval Virtual
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置による提示感覚の評価2018

    • 著者名/発表者名
      界瑛宏,三武裕玄,長谷川晶一
    • 学会等名
      第23回日本バーチャル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 前腕部の皮膚伸張と提示装置の重心移動を利用した腕が伸びる感覚の誘発2018

    • 著者名/発表者名
      山下隼輝,石田亮太,三武裕玄,長谷川晶一
    • 学会等名
      第23回日本バーチャル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 解析法物理シミュレーションにおける 接触面に基づいた拘束力計算法の提案2018

    • 著者名/発表者名
      金洗瑩, 吉田健人, 三武 裕玄, 長谷川 晶一
    • 学会等名
      第23回日本バーチャル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 指のせん断変形を考慮した滑り摩擦の力覚インタラクション2018

    • 著者名/発表者名
      石田 亮太, 三武 裕玄, 長谷川 晶一
    • 学会等名
      第23回日本バーチャル学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 現実に近い摩擦感呈示のための時変摩擦係数と手の質量を用いた力覚レンダリングの提案2018

    • 著者名/発表者名
      石田 亮太,三武 裕玄,長谷川 晶一
    • 学会等名
      日本バーチャルリアリティ学会ハプティクス研究委員会第20回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置による提示感覚の評価2018

    • 著者名/発表者名
      界 瑛宏,長谷川 晶一,三武 裕玄
    • 学会等名
      日本バーチャルリアリティ学会ハプティクス研究委員会第20回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Realistic Friction Rendering using Time-Varying Friction Coefficients2017

    • 著者名/発表者名
      Shoichi Hasegawa, Yoshiki Hashimoto, Hironori Mitake
    • 学会等名
      IEEE World Haptics 2017, Work In Progress
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 時変摩擦係数を用いた力覚レンダリングによる呈示摩擦感の向上2017

    • 著者名/発表者名
      橋本佳樹, 三武 裕玄, 長谷川 晶一
    • 学会等名
      日本バーチャルリアリティ学会力触覚の提示と計算研究会第18回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置の開発2017

    • 著者名/発表者名
      界 瑛宏,三武 裕玄,長谷川 晶一
    • 学会等名
      第22 回日本バーチャルリアリティ学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 可視光LEDを用いた非接触型温覚提示装置の提案2017

    • 著者名/発表者名
      界 瑛宏,三武 裕玄,長谷川 晶一
    • 学会等名
      日本バーチャルリアリティ学会力触覚の提示と計算研究会第19回研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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