JP5985870B2 - Shape calibration method - Google Patents
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Description
本発明は、刺激子を動作させて人の掌に刺激を与えることにより、CADデータ上の表面起伏を知覚させる触覚ディスプレイの提示形状を校正する形状校正方法に関する。 The present invention relates to a shape calibration method for calibrating a presentation shape of a tactile display that causes a surface undulation on CAD data to be perceived by operating a stimulator to give a stimulus to a person's palm.
従来から、CAD(Computer Aided Design)データを読み込んで、CADデータ上の表面起伏を擬似的に知覚させる触覚ディスプレイによって、CADデータ上の表面起伏を人に知覚させている(例えば、特許文献1参照)。
このような表面起伏を知覚させる場合としては、例えば、金型の面歪を修正する作業を行う場合等がある。
Conventionally, CAD (Computer Aided Design) data is read, and the surface undulation on the CAD data is made to be perceived by a human by a tactile display that makes the surface undulation on the CAD data be simulated (see, for example, Patent Document 1). ).
As a case where such surface undulation is perceived, for example, there is a case where an operation of correcting the surface distortion of a mold is performed.
特許文献1に開示される触覚ディスプレイは、指関節に局所的な刺激を与える複数の刺激子を備える触覚デバイスの動きを画像処理デバイスで検出する。そして、仮想空間内において、CADデータに基づいて規定される仮想物体モデルの位置に、前記触覚デバイスの動きを対応付ける。
特許文献1に開示される触覚ディスプレイは、仮想物体モデル(CADデータ)の表面起伏に応じて刺激子を動作させることで、触覚デバイスを移動させる人の指関節に局所的な刺激を与え、仮想物体モデル上の表面起伏を人に知覚させる。
The tactile display disclosed in
The tactile display disclosed in
ここで、人が触覚ディスプレイの提示形状を知覚したときの知覚形状(あるいは実物形状)と、提示形状(刺激子の位置に応じて刺激子を動作させる距離)との間には、差異がある。
このため、例えば、触覚ディスプレイが高さH、幅Lのサインカーブの山を提示した場合、人は、表面起伏が高さH1、幅L1のサインカーブの山であると知覚してしまう可能性がある(図3に示す提示形状W´および知覚形状W1参照)。
Here, there is a difference between the perceived shape (or the actual shape) when a person perceives the presented shape of the tactile display and the presented shape (the distance by which the stimulator is operated according to the position of the stimulator). .
Thus, for example, if the tactile display presents a sine curve peak with height H and width L, a person may perceive that the surface relief is a sine curve peak with height H1 and width L1. (See the presentation shape W ′ and the perceptual shape W1 shown in FIG. 3).
従って、特許文献1に開示される触覚ディスプレイのように、CADデータ上の表面起伏に応じて刺激子を動作させた場合には、CADデータ上の表面起伏を正確に知覚させることができない可能性があった。
Therefore, when the stimulator is operated according to the surface undulation on the CAD data as in the tactile display disclosed in
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、CADデータ上の表面起伏を正確に知覚させることができる形状校正方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above situation, and provides a shape calibration method capable of accurately perceiving surface undulations on CAD data.
本発明に係る形状校正方法は、刺激子を動作させて人の掌に刺激を与えることにより、CADデータ上の表面起伏を知覚させる触覚ディスプレイの提示形状を校正する形状校正方法であって、前記触覚ディスプレイによって所定の提示形状を人に試験的に知覚させ、前記人がイメージした形状および実物形状のいずれか一方と、前記人が前記提示形状を知覚したときの知覚形状とが一致する触感を得たときの、前記提示形状に対応する形状データ、および前記人がイメージした形状および実物形状のいずれか一方に対応する形状データを学習データとして、前記触覚ディスプレイによりニューラルネットワークの学習を行い、前記CADデータ上の表面起伏に対応する形状データを学習済みの前記ニューラルネットワークに入力し、学習済みの前記ニューラルネットワークから、前記CADデータ上の表面起伏と、前記知覚形状とが一致するように校正した前記触覚ディスプレイの提示形状に対応する形状データを出力させ、前記校正した触覚ディスプレイの提示形状に対応する形状データに応じて、前記刺激子を動作させる、ものである。 The shape calibration method according to the present invention is a shape calibration method for calibrating a presentation shape of a tactile display that perceives surface undulation on CAD data by operating a stimulator to give a stimulus to a human palm, A tactile display allows a person to perceive a predetermined presentation shape on a trial basis, and a tactile sensation in which either one of the shape imagined by the person or the actual shape matches the perceived shape when the person perceives the presentation shape. When the obtained shape data corresponding to the presented shape and the shape data corresponding to one of the shape and real shape imaged by the person are used as learning data, learning of the neural network is performed by the tactile display, The shape data corresponding to the surface relief on the CAD data is input to the learned neural network and learned. The neural network outputs shape data corresponding to the presentation shape of the tactile display calibrated so that the surface undulation on the CAD data matches the perceived shape, and corresponds to the presentation shape of the calibrated tactile display The stimulator is operated according to the shape data to be performed.
本発明に係る形状校正方法は、前記CADデータとして、金型のCADデータを用いる、ものである。 The shape calibration method according to the present invention uses mold CAD data as the CAD data.
本発明に係る形状校正方法は、刺激子を動作させて人の掌に刺激を与えることにより、CADデータ上の表面起伏を知覚させる触覚ディスプレイの提示形状を校正する形状校正方法であって、前記触覚ディスプレイによって所定の提示形状を人に試験的に知覚させ、前記人がイメージした形状および実物形状のいずれか一方と、前記人が前記提示形状を知覚したときの知覚形状とが一致する触感を得たときの、前記刺激子の時間的変化を学習データとして、前記触覚ディスプレイによりニューラルネットワークの学習を行い、現在の前記刺激子の出力値、および現在よりも前の時点での前記刺激子の出力値を学習済みの前記ニューラルネットワークに入力し、学習済みの前記ニューラルネットワークから、前記CADデータ上の表面起伏と、知覚させる形状とが一致するように校正した前記現在の刺激子の出力値を出力させ、前記校正した現在の刺激子の出力値に応じて、前記刺激子を動作させる、ものである。 The shape calibration method according to the present invention is a shape calibration method for calibrating a presentation shape of a tactile display that perceives surface undulation on CAD data by operating a stimulator to give a stimulus to a human palm, A tactile display allows a person to perceive a predetermined presentation shape on a trial basis, and a tactile sensation in which either one of the shape imagined by the person or the actual shape matches the perceived shape when the person perceives the presentation shape. The neural network is learned by the tactile display using the temporal change of the stimulator as learning data when it is obtained, and the current output value of the stimulator and the current value of the stimulator before the current time An output value is input to the learned neural network, and from the learned neural network, surface undulation on the CAD data; To output a calibrated the output value of the current stimulator as the Satoshisa to shape matches the calibrated in accordance with the output value of the current stimulator, operating the stimulator is intended.
本発明に係る形状校正方法は、前記CADデータとして、金型のCADデータを用いる、ものである。 The shape calibration method according to the present invention uses mold CAD data as the CAD data.
本発明は、CADデータ上の表面起伏を正確に知覚させることができる、という効果を奏する。 The present invention has the effect that surface undulations on CAD data can be accurately perceived.
以下では、第一実施形態の形状校正方法について説明する。 Below, the shape calibration method of 1st embodiment is demonstrated.
形状校正方法は、触覚ディスプレイ1の提示形状W´を校正するものである(図1および図6参照)。 The shape calibration method calibrates the presentation shape W ′ of the tactile display 1 (see FIGS. 1 and 6).
まず、触覚ディスプレイ1の構成について説明する。
図1に示すように、触覚ディスプレイ1は、CAD(Computer Aided Design)データを読み込んで、CADデータ上の表面起伏Wを擬似的に知覚させるものである。触覚ディスプレイ1は、液晶画面10、触覚デバイス20、ダイヤルスイッチ30、フットペダル40、カメラ50、およびPC60等を具備する。
First, the configuration of the
As shown in FIG. 1, the
液晶画面10は、PC60と接続され、PC60からの出力に基づいてCADデータを表示する。
The
なお、触覚ディスプレイ1は、金型の面歪を修正するときに用いられるものとする。すなわち、CADデータは、金型のキャビティ面を設計するためのCADデータである。
ただし、触覚ディスプレイ1の用途は、本実施形態に限定されるものでない。
The
However, the use of the
触覚デバイス20は、指関節に局所的な刺激を与えるためのものである。触覚デバイス20は、液晶画面10に載置される。図2に示すように、触覚デバイス20は、刺激子21〜29等を備える。
The
刺激子21〜29は、触覚デバイス20の上面に設けられる。刺激子21〜29は、例えば、人差し指、中指、および薬指の第一関節から第三関節までに対向する位置に配置され、ピエゾ素子によって上下動可能に構成される。
図1および図2に示すように、触覚デバイス20は、PC60と接続され、PC60からの出力に基づいて刺激子21〜29を上下動させる。
The
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ダイヤルスイッチ30は、表面起伏W(図3参照)の修正量を設定するためのものである。
熟練作業者(人)は、ダイヤルスイッチ30を操作することで、液晶画面10に表示されるカーソルに対応する位置において、表面起伏Wの修正量を設定する。
ダイヤルスイッチ30は、PC60と接続され、人が操作した内容(表面起伏Wの修正量)をPC60に入力する。
The
The skilled worker (person) operates the
The
フットペダル40は、前記カーソルを移動させるためのものである。熟練作業者は、フットペダル40を操作することで、前記カーソルを表面起伏Wの頂点(表面起伏Wにおいて最も突出している部分)に移動させ、高さを修正する表面起伏Wを選択する。
フットペダル40は、PC60と接続され、人が操作した内容(前記カーソルを移動させる位置)をPC60に入力する。
The
The
カメラ50は、触覚デバイス20の位置を検出するものである。カメラ50は、PC60と接続され、検出した触覚デバイス20の位置情報をPC60に入力する。このようなカメラ50には、触覚デバイス20の位置を測定可能な市販のカメラが用いられる。
The
なお、触覚ディスプレイ1は、必ずしもカメラ50を具備する必要はない。すなわち、触覚デバイス20の移動量を検出するセンサ等により、触覚デバイス20の位置を特定しても構わない。
Note that the
PC60は、CADデータを読み込んでCADデータ上の表面形状を仮想空間内に配置する。PC60は、カメラ50から触覚デバイス20の位置情報を取得して触覚デバイス20の位置を特定する。そして、PC60は、仮想空間において、触覚デバイス20の位置に対応する位置に応じて刺激子21〜29を上下動させる。
また、PC60は、ダイヤルスイッチ30の操作に応じて、表面起伏Wの頂点の高さを修正する。このとき、PC60は、表面起伏Wの頂点周辺の高さも修正する。
The PC 60 reads the CAD data and arranges the surface shape on the CAD data in the virtual space. The PC 60 acquires the position information of the
Further, the
熟練作業者は、触覚デバイス20の上面に掌を載せた状態で、液晶画面10をなぞるように触覚デバイス20を動かす。
このとき、触覚ディスプレイ1は、刺激子21〜29を動作(上下動)させて熟練作業者の掌に刺激を与えることにより、CADデータ上の表面起伏Wの形状を提示する。これにより、触覚ディスプレイ1は、熟練作業者に表面起伏Wを知覚させる。
The skilled worker moves the
At this time, the
ここで、図3に示すように、熟練作業者が提示形状W´を知覚したときの形状(以下、「知覚形状W1」と表記する)と、提示形状W´(刺激子21〜29の位置に応じて刺激子21〜29を上下動させる距離)との間には、差異がある。
このため、例えば、高さH、幅Lのサインカーブの山である表面起伏Wと同じ形状を提示した場合(表面起伏Wと提示形状W´とが同じ形状である場合)、熟練作業者は、表面起伏Wが高さH1、幅L1のサインカーブの山であると知覚してしまう可能性がある。
Here, as shown in FIG. 3, when the skilled worker perceives the presentation shape W ′ (hereinafter referred to as “perception shape W1”) and the presentation shape W ′ (positions of the
For this reason, for example, when the same shape as the surface undulation W which is a peak of a sine curve of height H and width L is presented (when the surface undulation W and the presentation shape W ′ are the same shape), the skilled worker The surface undulation W may be perceived as a sine curve peak having a height H1 and a width L1.
そこで、触覚ディスプレイ1は、形状校正方法を用いて提示形状W´を校正する(図6参照)。
Therefore, the
なお、触覚ディスプレイ1の構成は、本実施形態に限定されるものでなく、CADデータを読み込んで、CADデータ上の表面起伏Wを熟練作業者に擬似的に知覚させることができる構成であればよい。
Note that the configuration of the
次に、形状校正方法について説明する。
なお、以下において、触覚ディスプレイ1は、説明の便宜上、図3に示すような高さH、幅Lのサインカーブの山である表面起伏Wを、熟練作業者に知覚させるものとする。
Next, the shape calibration method will be described.
In the following, for the sake of convenience of explanation, the
形状校正方法では、図4および図6に示すように、ニューラルネットワーク60を用いて、提示形状W´を校正する。
In the shape calibration method, as shown in FIGS. 4 and 6, the presentation shape W ′ is calibrated using a
ニューラルネットワーク60は、人間の脳の神経回路の仕組みを模した情報処理モデルである。第一実施形態のニューラルネットワーク60は、入力層61、中間層62(隠れ層)、および出力層63を備える多層パーセプトロンとして構成される。各層61〜63は、複数のユニットを有する。
The
入力層61のユニットには、CADデータ上の表面起伏Wに対応する形状データが入力される。第一実施形態のように、CADデータ上の表面起伏Wがサインカーブの山である場合には、CADデータ上の表面起伏Wの高さH、幅Lが、形状データH・Lとして入力層61に入力される。
入力層61のユニットは、中間層62のユニットと結合され、入力層61に入力される入力値を中間層62のユニットに伝播する。
In the unit of the
The unit of the
中間層62のユニットは、出力層63のユニットと結合され、入力層61のユニットから伝播される入力値に対して所定の演算処理を行い、その出力値を出力層63のユニットに伝播する。
The unit of the
出力層63のユニットは、中間層62のユニットから伝播される演算結果に対して所定の演算処理を行い、その出力値を算出する。
ニューラルネットワーク60は、出力層63のユニットの出力値を、ニューラルネットワーク60の出力値H´・L´として出力する。
The unit of the
The
このような中間層62および出力層63のi番目のユニットは、以下に示す数式1により、変数Siを算出する。
Such an i-th unit of the
前記数式1において、biは中間層62および出力層63のi番目のユニットのバイアスである。
前記数式1において、wi,jは入力値に対して設定される重みである。より詳細には、i番目のユニットが中間層62のユニットである場合、入力層61のj番目のユニットの出力値に対して設定される重みであり、i番目のユニットが出力層63のユニットである場合、中間層62のj番目のユニットの出力値に対して設定される重みである。
前記数式1において、ujはj番目のユニットの出力値である。より詳細には、i番目のユニットが中間層62のユニットである場合、入力層61のj番目のユニットの出力値であり、i番目のユニットが出力層63のユニットである場合、中間層62のj番目のユニットの出力値である。
In
In
In
中間層62および出力層63のユニットは、前記数式1の結果に基づいて、出力値を算出する(以下に示す数式2参照)。このとき、中間層62および出力層63のユニットは、例えば、シグモイド関数等を用いて出力値を算出する。
The unit of the
第一実施形態の形状校正方法は、入力層61に入力する形状データH・Lに対して適切な値を出力させるために、以下のようにしてニューラルネットワーク60の学習を行う。
In the shape calibration method of the first embodiment, learning of the
まず、熟練作業者は、図5に示すように、頭の中で面形状(例えば、高さH2、幅L2のサインカーブの山)をイメージする(図5に示すイメージ形状W2参照)。熟練作業者は、触覚デバイス20を動かす(図1参照)。 First, as shown in FIG. 5, the skilled worker images a surface shape (for example, a peak of a sine curve having a height H2 and a width L2) in the head (see the image shape W2 shown in FIG. 5). The skilled worker moves the haptic device 20 (see FIG. 1).
このとき、形状校正方法は、触覚ディスプレイ1によって所定の提示形状W´を、熟練作業者に試験的に知覚させる。このとき、熟練作業者は、イメージ形状W2と知覚形状W1とが一致するか確認する。
熟練作業者は、イメージ形状W2と一致する触感を得るまで(イメージ形状W2と知覚形状W1とが一致するまで)、ダイヤルスイッチ30を操作して、提示形状W´を変更する。
At this time, in the shape calibration method, the skilled worker perceives the predetermined presentation shape W ′ on the
The skilled worker operates the
これにより、形状校正方法は、イメージ形状W2と知覚形状W1とが一致する触感を得たときの、提示形状W´に対応する形状データH2´・L2´、およびイメージ形状W2に対応する形状データH2・L2を取得する。 As a result, the shape calibration method uses the shape data H2 ′ / L2 ′ corresponding to the presentation shape W ′ and the shape data corresponding to the image shape W2 when a tactile sensation in which the image shape W2 and the perceptual shape W1 match is obtained. H2 and L2 are acquired.
形状校正方法は、取得した各形状データH2・L2・H2´・L2´を学習データとして、PC60(触覚ディスプレイ1)によりニューラルネットワーク60の学習を行う。
このとき、形状校正方法は、例えば、勾配法等を用いて、学習データに基づいた適切な値を出力可能となるように、ニューラルネットワーク60の学習を行う。
In the shape calibration method, the
At this time, the shape calibration method performs learning of the
なお、第一実施形態の形状校正方法は、実物形状を触ったときの触感と、知覚形状W1とが一致したときの、提示形状W´に対応する形状データを取得しても構わない。 Note that the shape calibration method of the first embodiment may acquire shape data corresponding to the presentation shape W ′ when the tactile sensation when the actual shape is touched and the perceived shape W1 match.
形状校正方法は、イメージ形状W2を変更しながら、このような学習を繰り返し行う。形状校正方法は、このような学習済みのニューラルネットワーク60をPC60に構築している。
The shape calibration method repeatedly performs such learning while changing the image shape W2. In the shape calibration method, such a learned
次に、第一実施形態の形状校正方法の手順について説明する。 Next, the procedure of the shape calibration method of the first embodiment will be described.
まず、図4に示すように、触覚ディスプレイ1は、CADデータを読み込んだときに、CADデータ上の表面起伏Wに対応する形状データH・Lを学習済みのニューラルネットワーク60に入力する。
First, as shown in FIG. 4, when reading the CAD data, the
図4および図6に示すように、ニューラルネットワーク60は、CADデータ上の表面起伏Wと、知覚形状W1とが一致するように校正した触覚ディスプレイ1の提示形状W´に対応する形状データH´・L´を出力する。
As shown in FIGS. 4 and 6, the
熟練作業者が触覚デバイス20を動かしたとき、形状校正方法は、校正した触覚ディスプレイ1の提示形状W´に対応する形状データH´・L´に応じて、刺激子21〜29を動作させる。
すなわち、触覚ディスプレイ1は、高さH´、幅L´のサインカーブの山に応じて刺激子21〜29を上下動させる(図6に示す提示形状W´参照)。
When the skilled worker moves the
That is, the
これによれば、形状校正方法は、表面起伏Wの形状に知覚形状W1を近づけることができる。
従って、形状校正方法は、CADデータ上の表面起伏Wを正確に熟練作業者に知覚させることができる。
According to this, the shape calibration method can bring the perceived shape W1 closer to the shape of the surface undulation W.
Therefore, the shape calibration method can cause a skilled worker to accurately perceive the surface undulation W on the CAD data.
このため、第一実施形態のように、CADデータとして、金型のCADデータを用いた場合には、金型の面歪を修正するときに、表面起伏Wを正確に修正できる。 For this reason, when the mold CAD data is used as the CAD data as in the first embodiment, the surface undulation W can be accurately corrected when the surface distortion of the mold is corrected.
このように、第一実施形態の形状校正方法は、CADデータ上の表面起伏Wに対応する形状データH・Lに基づいた静的な校正方法である。 As described above, the shape calibration method of the first embodiment is a static calibration method based on the shape data HL corresponding to the surface undulation W on the CAD data.
なお、ニューラルネットワーク60に入力する形状データは、第一実施形態に限定されるものでない。
すなわち、仮に、表面起伏Wがサインカーブの山でない場合には、例えば、頂点までの高さ、表面起伏Wの範囲、表面起伏Wの鋭さ、および表面起伏Wの方向(表面起伏Wのどの位置に頂点が位置しているか)等が形状データとなる。
The shape data input to the
That is, if the surface undulation W is not a sine curve peak, for example, the height to the apex, the range of the surface undulation W, the sharpness of the surface undulation W, and the direction of the surface undulation W (which position of the surface undulation W The shape data is such that the apex is located in
次に、第二実施形態の形状校正方法について説明する。
なお、以下において、触覚ディスプレイ1は、説明の便宜上、図3に示すような高さH、幅Lのサインカーブの山である表面起伏Wを熟練作業者に知覚させるものとする。
Next, the shape calibration method of the second embodiment will be described.
In the following description, the
図7および図8に示すように、第二実施形態の形状校正方法は、ニューラルネットワーク160を用いて、現在の刺激子21〜29の出力値H1(k)〜H9(k)を出力する点が、第一実施形態の形状校正方法と異なる点である。
As shown in FIGS. 7 and 8, the shape calibration method of the second embodiment outputs the current output values H 1 (k) to H 9 (k) of the
なお、刺激子21〜29の出力値Hn(k)は、nが刺激子21〜29の一桁目の数字に対応している。
また、刺激子21〜29の出力値H1(k)〜H9(k)は、例えば、刺激子21〜29の高さやピエゾ素子への印加電圧値等である。
In the output values H n (k) of the
The output values H 1 (k) to H 9 (k) of the
ニューラルネットワーク160は、入力層161、中間層162、および出力層163を備える多層パーセプトロンとして構成される。
The
入力層161のユニットには、現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)、および現在よりも前の二つの時点での刺激子21〜29の出力値H1〜9(k−1)・H1〜9(k−2)が入力される。
The unit of the
なお、出力値Hn(k−1)・Hn(k−2)は、nが刺激子21〜29の一桁目の数字に対応している。また、k−1が現在よりも所定の時間だけ前の時点における刺激子21〜29の出力値を、k−2がk−1よりも所定の時間だけ前の時点における刺激子21〜29の出力値を示している。
In the output values H n (k−1) · H n (k−2), n corresponds to the first digit of the
ニューラルネットワーク160は、中間層162および出力層163のユニットにて第一実施形態にあるような演算処理を行い、現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)を出力する。
The
第二実施形態の形状校正方法は、以下のようにしてニューラルネットワーク160の学習を行う。
In the shape calibration method according to the second embodiment, the
まず、熟練作業者は、第一実施形態の場合と同じ要領で、イメージ形状W2と一致する触感を得るまで、ダイヤルスイッチ30を操作して、提示形状W´を変更する(図5参照)。
First, the skilled worker operates the
これにより、形状校正方法は、イメージ形状W2と知覚形状W1とが一致する触感を得たときの刺激子21〜29の時間的変化を取得する。
Thereby, the shape calibration method acquires temporal changes of the
具体的には、形状校正方法は、ある時点における現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)、およびある時点よりも前の二つの時点での刺激子21〜29の出力値H1〜9(k−1)・H1〜9(k−2)を取得する(図8参照)。
形状校正方法は、このような刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)・H1〜9(k−1)・H1〜9(k−2)を、所定の時間間隔毎に取得する。
Specifically, in the shape calibration method, the output values H 1 to 9 (k) of the
The shape calibration method uses such output values H 1 to 9 (k), H 1 to 9 (k-1), and H 1 to 9 (k-2) of the
第二実施形態では、このような時間間隔毎に取得した刺激子21〜29出力値H1〜9(k)・H1〜9(k−1)・H1〜9(k−2)が、刺激子21〜29の時間的変化である。
In the second embodiment, the output values H 1 to 9 (k) · H 1 to 9 (k-1) · H 1 to 9 (k-2) of the
なお、取得する刺激子21〜29の時間的変化の内容は、第二実施形態に限定されるものでない。
例えば、ある時点における現在の刺激子21〜29の出力値、およびある時点よりも前の一つの時点での刺激子21〜29の出力値を、所定の時間間隔毎に取得しても構わない。
また、ある時点における現在の刺激子21〜29の出力値、およびある時点よりも前の三つ以上の時点での刺激子21〜29の出力値を、所定の時間間隔毎に取得しても構わない。
In addition, the content of the temporal change of the
For example, the current output values of the
Further, the current output values of the
形状校正方法は、イメージ形状W2と知覚形状W1とが一致する触感を得たときの、刺激子21〜29の時間的変化を学習データとして、PC60(触覚ディスプレイ1)によりニューラルネットワーク160の学習を行う。
このとき、形状校正方法は、例えば、勾配法等を用いて、学習データに基づいた適切な値を出力可能となるように、ニューラルネットワーク160の学習を行う。
In the shape calibration method, the
At this time, the shape calibration method performs learning of the
なお、第二実施形態の形状校正方法は、実物形状を触ったときの触感と、知覚形状W1とが一致したときの、刺激子21〜29の時間的変化を取得しても構わない。
Note that the shape calibration method of the second embodiment may acquire temporal changes of the
次に、第二実施形態の形状校正方法の手順について説明する。 Next, the procedure of the shape calibration method of the second embodiment will be described.
図7および図8に示すように、形状校正方法は、熟練作業者が触覚デバイス20を動かしたとき、現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)、および現在よりも前の時点での刺激子21〜29の出力値H1〜9(k−1)・H1〜9(k−2)を、学習済みのニューラルネットワーク160に入力する。
As shown in FIG. 7 and FIG. 8, when the skilled worker moves the
ニューラルネットワーク160は、CADデータ上の表面起伏Wと、知覚形状W1とが一致するように校正した現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)を出力する。
The
形状校正方法は、校正した現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9´(k)に応じて、刺激子21〜29を動作させる。これにより、形状校正方法は、提示形状W´を校正する。
In the shape calibration method, the
これによれば、形状校正方法は、表面起伏Wの形状に知覚形状W1を近づけることができる。
従って、形状校正方法は、CADデータ上の表面起伏Wを熟練作業者に正確に知覚させることができる。
According to this, the shape calibration method can bring the perceived shape W1 closer to the shape of the surface undulation W.
Therefore, the shape calibration method can make the skilled worker accurately perceive the surface undulation W on the CAD data.
このため、形状校正方法は、CADデータとして、金型のCADデータを用いた場合において、金型の面歪を修正するときに、表面起伏Wを正確に修正できる。 For this reason, the shape calibration method can correct the surface undulation W accurately when correcting the surface distortion of the mold when the CAD data of the mold is used as the CAD data.
ここで、所定の提示形状W´に応じて刺激子21〜29を上下動させた場合には、熟練作業者の触り方、つまり、触覚デバイス20を動かす速度や動かす方向等によって、知覚形状W1が変化する可能性がある。
Here, when the
第二実施形態の形状校正方法では、触り方が変わった場合、ニューラルネットワーク160に入力される値(現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)、および現在よりも前の時点での刺激子21〜29の出力値H1〜9(k−1)・H1〜9(k−2))が変動する。
In the shape calibration method according to the second embodiment, when the touch changes, the values input to the neural network 160 (the output values H 1 to 9 (k) of the
前述のように、ニューラルネットワーク160は、CADデータの表面起伏Wと、知覚形状W1とが一致するように、現在の刺激子21〜29の出力値H1〜9(k)を校正し、当該校正結果H1〜9´(k)を出力する。
As described above, the
つまり、第二実施形態の形状校正方法は、熟練作業者の触り方に応じて提示形状W´を校正することにより、表面起伏Wの形状に知覚形状W1を近づけているのである。 That is, in the shape calibration method of the second embodiment, the perceived shape W1 is brought close to the shape of the surface undulation W by calibrating the presentation shape W ′ according to how the skilled worker touches.
このように、第二実施形態の形状校正方法は、刺激子21〜29の時間的変化に基づいた動的な校正方法である。
Thus, the shape calibration method of the second embodiment is a dynamic calibration method based on temporal changes of the
なお、形状校正方法の用途は、本実施形態に限定されるものでない。すなわち、形状校正方法は、CADデータ上の表面起伏Wに対応する形状データおよび金型の面歪の修正内容等を学習データとしてニューラルネットワーク160に学習させることにより、金型の面歪の修正見積もりを求めることも可能である。
The application of the shape calibration method is not limited to this embodiment. That is, the shape calibration method allows the
形状校正方法は、必ずしも熟練作業者に表面起伏Wを知覚させるときに用いられる必要はない。すなわち、形状校正方法は、経験の浅い作業者に表面起伏Wを知覚させるときに用いられても構わない。この場合、ニューラルネットワーク160は、経験の浅い作業者の知覚形状W1と表面起伏Wの形状とが一致するように、提示形状W´を校正する。
The shape calibration method does not necessarily need to be used when a skilled worker perceives the surface undulation W. That is, the shape calibration method may be used when an inexperienced worker is made to perceive the surface undulation W. In this case, the
1 触覚ディスプレイ
21〜29 刺激子
60・160 ニューラルネットワーク
H 表面起伏の高さ(表面起伏に対応する形状データ)
H´ 提示形状の高さ(提示形状に対応する形状データ)
L 表面起伏の幅(表面起伏に対応する形状データ)
L´ 提示形状の幅(提示形状に対応する形状データ)
W 表面起伏
W´ 提示形状
W1 知覚形状
W2 イメージ形状(人がイメージした形状)
1
H 'Height of the presentation shape (shape data corresponding to the presentation shape)
L Surface relief width (shape data corresponding to surface relief)
L 'width of the presentation shape (shape data corresponding to the presentation shape)
W Surface relief W 'Presentation shape W1 Perception shape W2 Image shape (shape imaged by a person)
Claims (4)
前記触覚ディスプレイによって所定の提示形状を人に試験的に知覚させ、
前記人がイメージした形状および実物形状のいずれか一方と、前記人が前記提示形状を知覚したときの知覚形状とが一致する触感を得たときの、前記提示形状に対応する形状データ、および前記人がイメージした形状および実物形状のいずれか一方に対応する形状データを学習データとして、前記触覚ディスプレイによりニューラルネットワークの学習を行い、
前記CADデータ上の表面起伏に対応する形状データを学習済みの前記ニューラルネットワークに入力し、
学習済みの前記ニューラルネットワークから、前記CADデータ上の表面起伏と、前記知覚形状とが一致するように校正した前記触覚ディスプレイの提示形状に対応する形状データを出力させ、
前記校正した触覚ディスプレイの提示形状に対応する形状データに応じて、前記刺激子を動作させる、
形状校正方法。 A shape calibration method for calibrating the presentation shape of a tactile display that perceives surface undulations on CAD data by operating a stimulator to stimulate a person's palm,
The tactile display allows a person to experimentally perceive a predetermined presentation shape,
Shape data corresponding to the presentation shape when one of the shape imaged by the person and the actual shape and a tactile sensation when the person perceives the presentation shape are matched, and Using the shape data corresponding to one of the shape imaged by a person and the actual shape as learning data, learning the neural network with the tactile display,
Input shape data corresponding to the surface relief on the CAD data into the learned neural network,
From the learned neural network, output the shape data corresponding to the presentation shape of the tactile display calibrated so that the surface undulation on the CAD data and the perceived shape match,
Operating the stimulator according to shape data corresponding to the calibrated presentation shape of the tactile display;
Shape calibration method.
請求項1に記載の形状校正方法。 As the CAD data, CAD data of a mold is used.
The shape calibration method according to claim 1.
前記触覚ディスプレイによって所定の提示形状を人に試験的に知覚させ、
前記人がイメージした形状および実物形状のいずれか一方と、前記人が前記提示形状を知覚したときの知覚形状とが一致する触感を得たときの、前記刺激子の時間的変化を学習データとして、前記触覚ディスプレイによりニューラルネットワークの学習を行い、
現在の前記刺激子の出力値、および現在よりも前の時点での前記刺激子の出力値を学習済みの前記ニューラルネットワークに入力し、
学習済みの前記ニューラルネットワークから、前記CADデータ上の表面起伏と、知覚させる形状とが一致するように校正した前記現在の刺激子の出力値を出力させ、
前記校正した現在の刺激子の出力値に応じて、前記刺激子を動作させる、
形状校正方法。 A shape calibration method for calibrating the presentation shape of a tactile display that perceives surface undulations on CAD data by operating a stimulator to stimulate a person's palm,
The tactile display allows a person to experimentally perceive a predetermined presentation shape,
As a learning data, a temporal change of the stimulator when a tactile sensation in which either one of the shape imaged by the person or an actual shape matches the perceived shape when the person perceives the presentation shape is obtained. , Learn the neural network with the tactile display,
Inputting the current output value of the stimulator and the output value of the stimulator at a time point before the current time into the learned neural network;
From the learned neural network, output the output value of the current stimulator calibrated so that the surface undulation on the CAD data matches the perceived shape,
Operating the stimulator according to the calibrated current output value of the stimulator;
Shape calibration method.
請求項3に記載の形状校正方法。 As the CAD data, CAD data of a mold is used.
The shape calibration method according to claim 3.
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