JP4611004B2 - 立体形状記録装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1である立体形状記録装置101の概要構成を斜めからみた模式図である。図1において、この立体形状記録装置101は、リンク102〜110の各両端が、球状継手111〜116によって回動自在に連結されている。球状継手114〜116は、台座117上にそれぞれ固定配置される。摺動抵抗器118〜120は、三角形の辺を形成する各リンク102〜104の中央近傍に、各リンク102〜104を分離して埋め込まれており、伸縮することによって抵抗値変化を検知する。各摺動抵抗器118〜120は、制御装置122に接続され、各摺動抵抗器118〜120が検出した抵抗値変化は制御装置122に送られる。なお、制御装置122には、制御装置122に対する入出力を行う入出力装置123が接続されている。
つぎに、実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、1つの三角形の形状変化を求め、これによって三角形の面の変化を検出するために、この三角形を支えるリンク105〜110および球状継手114〜116を設けていたが、この実施の形態2では、複数の三角形を、各辺を共有しつつメッシュ状に隣接配置し、リンク105〜110および球状継手114〜116を設けず、自由立体形状を成す面の最小要素を三角形として捉えるようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。上述した実施の形態2では、各導電パターンのアクセスと層間電位差とをもとにセグメントを特定するようにしていたが、この実施の形態3では、アドレスを用いて各セグメントの特定、あるいは全セグメントの特定などを行うようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態4について説明する。この実施の形態4では、上述した変形部202,302を複数重ね、変形部の変形方向を判断できるようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態5について説明する。上述した実施の形態1〜4は、各セグメントの変形を検出するものであったが、この実施の形態5では、上述した実施の形態1〜4に類似する構成を用いて、立体形状を再生しようとするものである。ここでは、実施の形態3に対応した構成について説明する。
つぎに、この発明の実施の形態6について説明する。上述した実施の形態1〜4では、立体形状の測定のみを行うものであり、実施の形態5では、立体形状の再生のみを行うものであったが、この実施の形態6では、1つの装置で、立体形状の測定も、再生も行うことができるようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態7について説明する。上述した実施の形態1〜6では、変形部と制御装置との間が有線接続されていたが、この実施の形態7では、変形部と制御装置との間を無線接続するようにしている。
ここで、上述した立体形状記録装置、立体形状再生装置、あるいは立体形状記録再生装置を用いた応用例について説明する。まず、応用例1について説明する。図18は、応用例1の概要を示す模式図である。図18において、立体形状記録装置の変形部502がパーソナルコンピュータなどの制御装置に接続されている。制御装置を用いて入出力装置としての表示部に示されるような3次元CADデータをそのまま、変形部502に送出して各セグメントの駆動素子を駆動させることによって、リアルタイムで表示された3次元モデルを立体形状として再生することができる。
つぎに、応用例2について説明する。この応用例2では、立体形状記録再生装置を適用している。図19に示すように、変形部602をベストの形状にし、このベストの上からプロの指圧師に指圧をしてもらう。このときの変形部602の変形を、連続的に検出素子で取得し、モーションキャプチャデータとして記憶部に保存しておく。その後、このモーションキャプチャデータを用いてこのベスト形状の変形部602を駆動させて変形させることができるため、常にプロの指圧師の指圧テクニックが再生されることになる。
つぎに、応用例3について説明する。この応用例3では、図20に示すように、立体形状再生装置を人工心臓に適用している。すなわち、変形部502を用いて、最適な蠕動運動を駆動させ、最も効率の良い血流提供装置を実現することができる。
つぎに、応用例4について説明する。この応用例4では、図21に示すように、立体形状記録装置を型取り装置として実現している。図21に示すように、型を取る対象である石膏像801の表面に変形部202を被せ、変形部202全体を均等に押圧できるように、フォーム部材802を用いて変形部202を圧する。この状態のときに、制御装置によって、変形部202の立体形状を瞬時に得ることができる。
つぎに、応用例5について説明する。この応用例5でも、立体形状記録装置を、モーションキャプチャ装置として実現している。この応用例5では、図22に示すように、変形部202と図示しない制御装置との間が、図17に示すように無線接続されている。この結果、フィギュアスケートなどの演技データをリアルタイムで、しかも動体自身が意識することなく、モーションキャプチャデータを迅速かつ精度良く得ることができる。
つぎに、応用例6について説明する。この応用例6では、図23に示すように、立体形状記録装置が検出した特定部分の変形を入力状態として検出するようにした不定形キー入力装置を実現することができる。この変形部202をもつユーザは、予め、この不定形キー入力装置を用いるコンピュータなどに、握り方とそれに対応したコマンドとの対応関係を保持させておくことが必要である。なお、図23に示した形状に限らず、たとえば熊のぬいぐるみを形成して、耳を曲げる、鼻を叩く、などのような変形を固有のキー入力として扱うことができる。
つぎに、応用例7について説明する。この応用例7では、立体形状記録再生装置を用いている。図24に示すように、まず変形部6をマスク形状として身につけ、言葉を話すときの口の動きを検出して記録する。この記録されたデータと口の動きとを対応づけておくことによって、そのマスクの変形をもとに、そのときの記録されたデータ(音声)が検索され、入出力装置としてのスピーカーからその音声が出力される。このようなマスクは、発声に障害をもっていても、はっきりと声を出力することができることになる。
つぎに、応用例8について説明する。この応用例8では、図25に示すように、まず内視鏡医(外科医)は、映像表示装置を用いる。この映像表示装置は、サングラスのようにかけるだけで、内視鏡が撮像した映像を臨場感あふれる3次元映像として表示する装置である。そして、このシステムでは、立体形状記録装置を用いて、外科医の手の動きを検出し、この検出したデータをもとに、立体形状再生装置を用いて内視鏡処置具のマニピュレータを実現している。ここで、変形部302は、外科医の手の動きを検出し、変形部502は、それに対応してリアルタイムで立体形状を再生している。
つぎに、応用例9について説明する。この応用例9では、折り紙自体を立体形状記録再生装置として実現している。図26に示すように、折り紙を折るときは、立体形状記録装置として折り方を検出し、その後再び折り紙を折る場合には、その模範用として折り紙自体が立体形状再生装置になって折り紙を折っていく。このような教育や趣味などにも多用できる。
つぎに、応用例10について説明する。この応用例10では、自由形状の不定形自律ロボットとして立体形状記録再生装置を適用している。制御装置には自律ロボットとしての機能するための人工知能をもっており、この人工知能を用いて、たとえば図27に示すように、これから登る階段の形状を検出する。この先端の形状の検出は、変形部602の進行方向側に検出機能を持たせることによって実現され。変形部602の後方部分は、再生機能として働き、階段を上るように駆動される。
102〜110 リンク
111〜116 球状継手
117 台座
118〜120 摺動抵抗器
122,222 制御装置
122a,222a 記憶部
123,223 入出力装置
130 連結部材
202,302,402,502,602,702 変形部
204 絶縁材
230 表面絶縁層
231a 第1導体パターン層
231b,232b,233b 絶縁層
232a 第2導体パターン装置
233a 第3導体パターン層
234 裏面絶縁層
501 立体形状再生装置
601,701 立体形状記録再生装置
811,812 無線通信部
D11〜D13,D21,D22,D31,D32,D41〜D43,D51,D52,D61,D62 直流差動変圧器
C11〜C13,C21,C22,C31,C32,C41〜C43,C51,C52,C61,C62 セグメント制御部
M11〜M13,M21,M22,M31,M32、M41〜M43,M51,M52,M61,M62 メモリ
CL1,CL2 交点
L11,L12,L21.L22.L31,L32 制御信号線
VD11,VD12 電圧差検出素子
Claims (11)
- 三角形の各辺上に配置され、機械的変位量を電気的変位量に変換する検出素子と、各検出素子が検出した電気的変位量を取得し、記録する制御手段とが面的に連続配置された面検出手段と、
各制御手段に対して検出指示を行い、各検出素子の該検出結果を取得する制御を行う全体制御手段と、
を備えたことを特徴とする立体形状記録装置。 - 前記制御手段は、前記三角形の同一辺方向に延びる制御信号線によって接続されることを特徴とする請求項1に記載の立体形状記録装置。
- 前記三角形の同一辺方向毎に層を形成して積層するとともに、各三角形の頂点位置において各層間の電位差を検出する電位差検出素子を設け、前記制御手段は、前記制御信号線からの信号と前記電位差検出素子の値とをもとに自制御手段が制御する検出素子に対する検出指示であるか否かを判断することを特徴とする請求項2に記載の立体形状記録装置。
- 前記全体制御手段は、各制御手段に対してアドレスを用いて前記電気的変位量を取得することを特徴とする請求項1または2に記載の立体形状記録装置。
- 前記検出素子が検出した検出結果を格納するメモリを各制御手段に対応して設け、前記全体制御手段は各メモリに格納された検出結果を取得することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の立体形状記録装置。
- 前記検出素子および前記制御手段は、可撓性部材によって覆われていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の立体形状記録装置。
- 前記三角形を形成する骨部分である各辺および各頂点近傍の領域の剛性に比して、該三角形によって囲まれた内部領域の剛性が小さいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の立体形状記録装置。
- 前記内部領域は、空間によって形成されることを特徴とする請求項7に記載の立体形状記録装置。
- 前記面検出手段は複数であり、
各面検出手段は、各面検出手段を機械的に連動させる連結部材によって結合されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の立体形状記録装置。 - 前記面検出手段と前記全体制御手段とは無線接続されることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の立体形状記録装置。
- 前記検出素子は、差動変圧器であることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の立体形状記録装置。
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