3次元触覚情報を活用する電磁場バーチャル空間のインターラクションシステムの開発

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13650308
• 研究機関: 広島大学
• 研究代表者: 山下 英生 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70034379)
• 研究分担者: 野口 聡 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30314735) ; 金田 和文 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30185946)
• キーワード: 触覚センサー / 電磁力 / 電磁場解析 / バーチャルリアリティ / 教育システム

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)3次元触覚機能を活用した3次元分布情報とのインターラクションシステムの開発: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一方法として、今回、2次元空問中の鉄心を3次元触覚フィードバックデバイスにより操作することにより、鉄心に受ける電磁力をそのデバイスで受信するシステムの開発を行った。
(2)電磁力計算アルゴリズムの開発:
3次元空間に分布する電磁場内に挿入された鉄心や電流には電磁力が働く。この電磁力計算とそのベクトルにより触覚センサーを動作させるアルゴリズムの開発を行った。
(3)インターラクションシステムのGUIの開発:
3次元空間に分布する物理量の観察において、視覚による情報のみでなく、触覚による情報を加味したインターラクションシステムを開発するには、観察者に親切なユーザーインターフェースが完備されることが必要である。そのグラフィカルユーザーインターフェースの一部の開発を行った。

研究成果

• [文献書誌] V.Spasov: "Computation of electrimagnetic force by the 3D nodal finite element method"Digests of The Second Japanese-Greek Joint Workshop on Superconductivity and Magnetic Materials (2nd JGW-OITA). FA-2-2. 49-50 (2001)
• [文献書誌] V.Spasov: "Comparison of the methods for electromagnetic force computation by edge elements"The Short Version of Papers for Presentation(Third Asian Symposium on Appilied Electromagnetics), Hangzhou, China. OAII-4. 17-18 (2001)
• [文献書誌] S.Noguchi: "A New Interpolation Method for Interactive Visualization System"Proceedings of 10th International Symposium on Applied Electromagnetics and Mechanics (ISEM-Tokvo). 703-704 (2001)
• [文献書誌] 松林豊: "物体の回転を考慮した2次元電磁場インタラクティブ可視化システム"平成13年度電気・情報関連学会中国支部連合大会. 200418. 529 (2001)
• [文献書誌] S.Nagakura: "Automatic Quadrilateral Mesh Generation for FEM using Dynamic Bubble System"IEEE Transaction on Magnetics. 137・5. 3522-3525 (2001)
• [文献書誌] Y.Matsubayasshi: "A New Interactive System with Force Feedback for Education in Electromagnetics"10th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation, June, 2002. (2002)