(H18:谷口)力覚実現を目指した研究・計算方法の概要

VR用ハプティックデバイスにおける
力覚実現を目指した
ソフトウェアの開発
電子制御工学科5年:谷口史哉
指導教員:木下祥次
共同研究者:島村英治
演算部について
演算部で必要とされるのは
・通信部から得られたデータを元にしたVR
空間上のモデル座標値や姿勢の計算
・VR空間上のイベントの計算
・デバイスへのフィードバックの計算
Y
モデル座標値計算
X
Z
Zr
モデル座標値計算
空間上の座標値は
Y = l 2 sin θ 2 + l3 sin θ 3
Zr = l 2 cos θ 2 + l3 cos θ 3
Z = Zr cosθ1
X = Zr sin θ1
接触判定
„
„
球の表面が球体内で球
の中心から最も離れた点
球同士が重なるときには
必ず球表面の点で2つの
球に共通する点が存在し
ている
(x2 − x1 )2 + ( y 2 − y1 ) 2 + ( z 2 − z1 ) 2 ≦ r1 + r2
反力計算
運動量保存則から
m1v1 + m2 v 2 = m1v'1 + m2 v' 2
反発係数の定義から
v ' 2 −v '1
=e
v1 − v 2
連立方程式を解くと
m2
(1 + e)(v1 − v 2 )
m1 + m2
m1
v' 2 = v 2 +
(1 + e)(v1 − v 2 )
m1 + m2
v'1 = v1 −
反力計算
力積の関係式から
Ft = mv − mv0
接触時間をtとすれば、Fが得られる
作用反作用の法則から反力は
m2 (v 2 − v' 2 )
Fr = −
t
出力トルク計算
デバイスにおける静的力の
伝播を考える。
関節に回転軸をZ軸とした
座標軸をそれぞれ設定す
る。
i +1
i
f i = R f i +1
i
ni = i +1i R i +1ni +1 + i Pi +1 × i f i
i
i +1
結言
本研究の成果は以下のように要約される
„ VR空間への働きかけ
„ 手先と球の接触判定
„ 反力出力
力覚実現は衝突の場合のみ達成できた