Intelligent Interface for 3-D Shape Manipulation Using Various-Shaped Elastic Objects as Input Tools

使用各种形状的弹性物体作为输入工具进行 3D 形状操作的智能接口

基本信息

  • 批准号:
    10555079
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The purpose of this research is to propose a passive haptic interface for manipulating 3-D geometric model in CAD and CG directly and intuitively by bending and twisting real elastic objects as input tools by bare hands. The results are summarized as follows.(1) A passive haptic input tool made of elastic and conductive foam rubber lump to measure 3-D deformation on the tool by electrical resistance change is proposed.(2) 3-D deformation measurement and calculation method applicable to various-shaped foam rubber input tool is developed using neural network learning.(3) Free-form deformation technique, originally developed for parallelepiped shape, is extended to various shape by introducing a simplified control volume which approximates the object shape with a set of parallelepiped control volumes.(4) To measure and calculate 3-D deformation on various shaped foam rubber input tool with a limited learning ability of neural network, the number and allocation of electrical terminals embodied to foam rubber lump must be minimized and optimized. By identifying input layer units, which correspond to electrical terminals, of a neural network with less importance during learning process and removing them, a method of minimizing and optimizing the number and allocation of electrical terminals is developed.(5) An input tool consisting of foam rubber block, electromagnetic six-degree-of-freedom tracker, buttons and slide volumes are proposed to integrate multiple 3-D geometric operations, such as deformation, position/orientation control and parameter controls, for 3-D CAD and CG with a single tool.(6) By quantitatively comparing the proposed tool and conventional mouse-keyboard interface for necessary time and number of actions for specific task, the effectiveness and possibility of our approach are confirmed.
本研究的目的是提出一种以徒手弯曲和扭曲真实弹性物体作为输入工具,直接直观地操作CAD和CG中的三维几何模型的被动触觉界面。结果总结如下:(1)提出了一种由弹性导电泡沫橡胶块制成的被动触觉输入工具,通过电阻变化测量工具上的三维变形。(2)利用神经网络学习,开发了适用于各种形状泡沫橡胶输入工具的三维变形测量与计算方法。(3)自由变形技术最初是针对平行六面体形状发展起来的,通过引入一组平行六面体控制体积近似物体形状的简化控制体积,将其扩展到各种形状。(4)在神经网络学习能力有限的情况下,为了测量和计算各种形状的泡沫橡胶输入工具的三维变形,必须最小化和优化泡沫橡胶块所包含的电气端子的数量和配置。通过识别学习过程中重要性较低的神经网络输入层单元,并将其移除,提出了一种最小化和优化神经网络电气终端数量和配置的方法。(5)提出了一种由泡沫橡胶块、电磁六自由度跟踪器、按钮和滑动体组成的输入工具,将三维CAD和CG的变形、位置/方向控制和参数控制等多种三维几何操作集成在一个工具中。(6)通过对所提出的工具与传统的鼠标键盘界面进行特定任务所需时间和动作次数的定量比较,证实了我们方法的有效性和可行性。

项目成果

期刊论文数量(36)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
村上存,石丸温,ファンシャオフェイ,中島尚正: "可変形物体を入力装置とする3次元形状操作インタフェース"日本バーチャルリアリティ学会第3回大会論文集. 177-180 (1998)
Zon Murakami、Atsushi Ishimaru、Xiaofei Fan、Naomasa Nakajima:“使用可变形物体作为输入设备的 3D 形状操纵界面”日本虚拟现实协会第三届年会记录 177-180 (1998)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tamotsu MURAKAMI, et al.: "Intuitive 3-D Geometric Operation Using Various-Shaped Elastic Objects as Input Tool"Proc.of the VRSJ 5th Annual Conference. (in Japanese). 55-58 (2000)
Tamotsu MURAKAMI 等人:“使用各种形状的弹性物体作为输入工具的直观 3-D 几何操作”VRSJ 第五届年会的会议记录。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
村上存,石丸温,湯浅修二,中島尚正: "多様な形状の弾性体を入力装置とする直観的3-D形状操作"日本機械学会第10回設計工学・システム部門講演会講演論文集. 211-214 (2001)
Takashi Murakami、Atsushi Ishimaru、Shuji Yuasa、Naomasa Nakajima:“使用各种形状的弹性体作为输入设备的直观 3-D 形状操纵”日本机械工程师学会第十届设计工程和系统分部会议论文集 211 -214。 (2001)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tamotsu MURAKAMI, et al.: "3-D Geometric Operation Interface Using Various-Shaped Elastic Objects as Input Tools"Proc.of JSME Annual Meeting 2000. Vol.II (in Japanese). 487-488 (2000)
Tamotsu MURAKAMI 等人:“使用各种形状的弹性物体作为输入工具的 3-D 几何操作界面”Proc.of JSME Annual Meeting 2000. Vol.II(日文)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Tamotsu MURAKAMI, et al.: "Intuitive 3-D Geometric Operation Using Various-Shaped Elastic Objects as Input Tool"Proc.of the JSME 10th Design and Systems Conference. (in Japanese). 211-214 (2001)
Tamotsu MURAKAMI 等人:“使用各种形状的弹性物体作为输入工具的直观 3-D 几何操作”,JSME 第 10 届设计与系统会议的会议记录。
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    MURAKAMI Tamotsu

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  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 3.58万
  • 项目类别:
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