力覚提示による3Dモデルの位置と形状情報の教示に関する研究

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研究目的である触れる3Dモデルの作成と体験のためのシステム構築に向け,以下の項目について研究を行った.1.ペン型触力覚インタフェースの実装前年度に設計した力覚と皮膚感覚との協調による触力覚インタラクションのため,モータによる力提示とフォースリアクタによる振動提示が可能なペン型触力覚インタフェースを実装した.触れる3Dモデルの作成過程において触感テクスチャの採取を行うため,ペンの先端にスキャン用のマイクも内蔵させた.2.触れる3Dモデルの編集用エディタの構築複数の触力覚レイヤから構成される触れる3Dモデルについて,それぞれのレイヤをペイント操作によりインタラクティブに編集可能なエディタを構築した.ユーザはタブレットモニタ上に表示されたエディタを操作することにより,硬さ,摩擦,触感テクスチャといった触力覚情報の分布を表すレイヤを編集することが可能である.また,ペン型インタフェースにより実世界から採取した触感テクスチャについて,その波形の振幅やピッチに対する操作機能も実装したことにより,ユーザが所望の触感を容易に再現することが可能となった.また,2つの触感テクスチャを組み合わせることにより,接触におけるなぞり方向に応じた表面のテクスチャ感の再現も試みた.3.触れる3Dモデルの作成・体験システムの構築編集用のエディタと三次元物理シミュレーションによる触力覚インタラクション環境を組み合わせることにより,研究の大目的であった触れる3Dモデルの作成と体験のためのシステム『Haptic Editor』を完成させた.ユーザが空中でのドローイング操作により三次元形状を作成すると,レイヤエディタ上に表示された触力覚レイヤが即座に形状表面に適用される.ユーザはモデル表面をペン型インタフェースにより触ることで自身の編集した触力覚情報を確認しながら所望のモデルの作成を行うことができる.三次元形状を触った際の接触位置に応じてレイヤの画素情報が参照され,接触点における硬さと摩擦情報に応じた反力提示が行われると同時に,接触位置の移動速度に応じて対応する触感テクスチャのピッチを変調して振動提示を行うことで,リアリティの高い触力覚フィードバックが行われる.