直接操作のための階層的な時空間分解能を持つ物理ベースモデリング

基于物理的建模，具有分层时空分辨率，可直接操作

基本信息

批准号：
13750333
负责人：
長谷川晶一
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

近年の計算機の高速化により,物理法則に基づいて物体の動きをシミュレーションし,3DCG映像を作り出すこと(=物理ベースモデリング)ができるようになった.例えば,仮想の積み木の塔が崩れる様子を,リアルタイムに作り出すことができる.一方,力覚提示装置によって手に力を返すことで,仮想の積み木に触った感触を人に与えることもできるようになった.しかし,仮想の積み木の塔を手で崩したり,組み立てたりすることは実現されていない.これは,力覚提示のために必要なシミュレーションの更新周期が視覚提示に比べて非常に高いため,シミュレーションが間に合わないからである.従来の物理ベースモデリングでは,拘束条件を正確に解く事で,少ない更新周期で正確なシミュレーションを行っていた.本研究はペナルティ法に基づいたシミュレータを構築することで,一回の更新に必要な計算時間が少なく,高速に更新することが容易なシミュレータを提案した.提案シミュレータは,接触部分の形状を求め,接触領域全体を考慮して抗力と摩擦力を求めるため,自然な運動を表現できる.また,本研究では仮想物体の自然な把持操作を実現するための,剛体の提示方法を提案するとともに,力覚提示に必要な更新が高速な物理ベースモデリングを実現した.提案した剛体モデルは,人の把持特性を考慮して提示力を制御するため,剛体の変形しないという性質の再現性に優れている.これにより,従来のばねモデルを用いた方法に比べて容易に把持操作を行うことができるようになった.

随着计算机速度的最新提高，已经有可能根据物理定律模拟对象的运动并创建3DCG图像（=基于物理的建模）。例如，可以创建一个实时情况，即构建块的虚拟塔会崩溃。另一方面，通过使用力表现设备将力量返回手，现在可以使人们有触摸虚拟构建块的感觉。但是，不可能手工崩溃或组装构件的虚拟塔。这是因为模拟没有及时，因为与视觉呈现相比，更新显示力所需的模拟的循环非常高。在传统的基于物理的建模中，通过准确求解约束条件，可以通过更少的更新周期进行准确模拟。这项研究提出了一个基于惩罚方法的模拟器，这使得高速更新变得容易，并且一个更新所需的计算时间更少。所提出的模拟器可以表达自然运动，因为它找到了接触区域的形状并计算出考虑整个接触区域的阻力和摩擦力。此外，在这项研究中，我们提出了一种呈现僵化的身体来实现虚拟物体自然抓地操作的方法，并实现了需要高速更新的高速基于物理的建模。提出的刚体模型通过考虑一个人的抓地特征来控制演示力，因此它在刚体的性质的可重复性方面非常出色。这使得与传统弹簧模型相比，执行抓地力操作变得更容易。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

井上雅晴, 金時学, 長谷川晶一, 佐藤誠: "2次計画法を用いたワイヤ駆動型力覚ディスプレイのための張力計算アルゴリズム"日本バーチャルリアリティ学会第6回大会論文集. 91-94 (2001)

Masaharu Inoue、Ji Manabu Kim、Shoichi Hasekawa、Makoto Sato：“使用二次规划的线驱动触觉显示的张力计算算法”日本虚拟现实协会第六届年会记录 91-94（2001 年）。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

長谷川晶一, 小池康晴, 河野芳郎, 佐藤誠: "力覚提示装置を用いた多指による物体操作のための把持力と外力の提示方法"日本バーチャルリアリティ学会第6回大会論文集. 139-142 (2001)

Shoichi Hasekawa、Yasuharu Koike、Yoshiro Kono、Makoto Sato：“使用力传感装置呈现用于用多个手指操纵物体的抓握力和外力的方法”日本虚拟现实协会第六届年会记录139-。 142（2001）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Shoichi Hasegawa, Nobuaki Fujii, Yasuharu Koike, Makoto Sato: "Real-Time Rigid Body Simulation for Polyhedral Object Based on Accurate Penalty Method"Proc. of 6th International Conference on Motion and Vibration Control. (2002)

Shoichi Hasekawa、Nobuaki Fujii、Yasuharu Koike、Makoto Sato：“基于精确罚分法的多面体物体实时刚体仿真”Proc。

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

白井暁彦, 井上雅晴, 鄭承殊, 田上信一郎, 外山篤, 藤井伸旭, 平井卓哉, 松本直樹, 三浦雄文, 長谷川晶一, 佐藤誠: "力覚ディスプレイを用いた子供向けVRゲームコンテンツ;「ペンギンホッケー」"日本バーチャルリアリティ学会第6回大会論文集. 161-164 (2001)

Akihiko Shirai、Masaharu Inoue、Chengju Cheng、Shinichiro Tagami、Atsushi Toyama、Nobuaki Fujii、Takuya Hirai、Naoki Matsumoto、Yufumi Miura、Shoichi Hasekawa、Makoto Sato：“使用触觉显示的儿童 VR 游戏内容；”日本虚拟现实协会第六届会议 161-164 (2001)。