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J-GLOBAL ID：201002256133539082   整理番号：10A0074754

力覚提示における有限要素法を用いた柔軟物体の把持操作

Proposal of Calculation Method for Grasping Soft Object using FEM in Haptic Display

著者 (4件)： 横山哲也 (岐阜県情報技術研) ,  山田俊郎 (岐阜県情報技術研) ,  棚橋英樹 (岐阜県情報技術研) ,  川崎晴久 (岐阜大 工)
資料名： 日本バーチャルリアリティ学会論文誌  (Transactions of the Virtual Reality Society of Japan)
巻： 14  号： 4  ページ： 501-510  発行年： 2009年12月31日 
JST資料番号： L3202A  ISSN： 1344-011X  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 力覚提示における有限要素法を用いた柔軟物体の把持操作を実現するには,柔軟物体は空間に固定されないので変形の基準となる形状を有する基準物体の重心位置と姿勢を更新する必要がある。本論文では,力覚提示装置では位置情報(強制変位)が入力になるので,線形有限要素モデルによる3次元剛性方程式から強制変位と力の関係を記述し,強制変位から特異値分解を用いて剛体変位を算出する手法を提案した。剛体変位が反力に反映しないことに着目し,1)柔軟物体に加わる強制変位の算出,2)強制変位から力覚提示装置に出力する力の算出,3)接触箇所の変更に基づき特異値分解による物体の変形に寄与する変位u_k1の算出,4)強制変位からu_k1を差し引くことで剛体変位の算出という手順をとる。求めた剛体変位を基準物体に適用して並進,重心周りに回転させることで柔軟物体の動きと連携した移動が行える。実際に変形歪みエネルギーの推移を調べたところ,本手法の適用によって減少して初期状態の影響を受けない適切な変形が得られた。また,力覚提示装置2台を用いた把持操作実験では柔軟物体と基準物体が連動して移動し,操作に問題のない実時間処理が行えた。

シソーラス用語： *表示装置 ,  *把持【操作】 ,  *有限要素法 ,  位置情報 ,  特異値分解 ,  変位 ,  歪 ,  歪エネルギー ,  評価試験 ,  実時間処理
準シソーラス用語： 剛性方程式 ,  *力覚提示装置

分類 (3件)： 入出力装置  (JC04050U) ,  ロボットの運動・制御  (IC04012J) ,  数値計算  (JE02000J)

引用文献 (11件)：

• BRO-NIELSEN, Morten. Finite Element Modeling in Surgery Simulation. Journal of IEEE. 1998, 86, 3, 490-503
• COTIN, Stephane. Real-Time Elastic Deformations of Soft Tissues for Surgery Simulation. IEEE Trans. on Visualization and ComputerGrphics. 1999, 5, 1, 62-73
• 広田光一. 柔らかい仮想物体の力覚表現. 情報処理学会論文誌. 1998, 39, 12, 3261-3268
• HIROTA, Koichi. Haptic Representation of Elastic Objects. Presence. 2001, 10, 5, 525-536
• 横山哲也. 接触箇所に拘束条件をもつ有限要素法による柔軟物体の変形. 日本バーチャルリアリティ学会論文集. 2005, 10, 2, 241-248

タイトルに関連する用語 (4件)： 力覚提示 ,  有限要素法 ,  柔軟物体 ,  把持