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フォースディスプレイによる3次元形状操作

使用力显示进行 3D 形状操纵

基本信息

批准号：
05750233
负责人：
岩田洋夫
金额：
$ 0.58万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

実世界において立体の造形を行う場合にはカッターナイフやへら等の道具を用いるのが一般的である。これらの物はいづれも棒状の把持部をもっており、作業時にはこの把持部を介して反力を感じる。このような観点から本研究では棒状の把持部を持つ6自由度のフォースディスプレイの開発を行った。この装置は仮想空間の中で造形作業を行う際ら反力を呈示することを主たる目的としている。人間の手は並進の動き方が3つと回転の動き方が3つあり、合計6つの自由度をもっている。これだけの自由度を関節が直列的につながった通常のマニピュレータで実現すると手先の方の関節の重量を根元よりの関節が支えなければならないため、全体としては大がかりなハードウェアになる。そこで本装置ではパラレルメカニズムを採用することにより、マニピュレータ全体の大きさと重量を小さくしている。具体的には棒状の把持部の両端をそれぞれ3自由度のマニピュレータで支えるという機構を採用している。合計の自由度は6になるため、把持部に3軸の力と3軸のトルクを生成することができる。この機構の特徴は6つのモータの自重がいづれも手の負担とならないことである。空中の運動部分の重量が軽いことはマスターマニピュレータの操作性面においてきわめて重要な意味をもつ。この装置を用いて自由曲面の直接変形を行うソフトウェアを開発した。仮想の工具で自由曲面を押すと彫金を行うように変形が起こる。この時操作者の手には変形量に比例した反力が与えられる。このような直感的な操作によって、従来のマウスを用いたCADに比べてはるかに自由な造形作業が可能になった。

In the world, three-dimensional shapes are used in general situations. The object is a rod shaped handle, and the handle reacts when working. In this study, the rod-like grip was developed with 6 degrees of freedom. The device is designed to work in the middle of the space, and the reaction force is displayed during the operation. The human hand moves forward and moves forward. The total is 6 degrees of freedom. The freedom of the joint is usually the weight of the joint, and the joint is the weight of the joint. This device is designed to be used in a variety of ways. Specifically, the end of the rod-shaped holding part is arranged in a three-degree-of-freedom manner. The total degree of freedom is 6 degrees, the force of the 3-axis of the holding part is 3 degrees, and the force of the 3-axis is 3 degrees. The characteristics of this mechanism are 6. The weight of the body is 6. The burden of the hand is 6. The weight of the moving part in the air is very important. This device uses the free-form surface to directly transform the surface. The tool is free form. When the operator's hand changes shape, the reaction force is proportional to the time. This is a direct feeling of the operation of the CAD, but it is possible to create a free operation.