JPH05169377A - Object holding system - Google Patents
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- JPH05169377A JPH05169377A JP3335398A JP33539891A JPH05169377A JP H05169377 A JPH05169377 A JP H05169377A JP 3335398 A JP3335398 A JP 3335398A JP 33539891 A JP33539891 A JP 33539891A JP H05169377 A JPH05169377 A JP H05169377A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、データグローブなどの
入力機器を手に装着した操作者が、ディスプレイの画面
を見ながら、計算機内に作り出した仮想的な３次元空間
にある物体を把持するための物体把持方式に関するもの
で、特に人工現実感を利用した３次元ＣＡＤや各種シミ
ュレーションシステムなどに応用可能な物体把持方式に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention According to the present invention, an operator wearing an input device such as a data glove in his hand holds an object in a virtual three-dimensional space created in a computer while looking at the screen of a display. The present invention relates to an object gripping method for, especially, an object gripping method applicable to three-dimensional CAD utilizing artificial reality and various simulation systems.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、計算機で作り出した仮想的な３次
元空間内に存在する物体を把持する際には、物体を外包
する直方体を想定して、操作者の手の動きに連動してデ
ィスプレイ画面上で動作する手形状の把持装置で、外包
直方体の対向面を挟み込むようにして把持している［参
考文献：物体把持表示方式 特願平３−２２５７３９号
明細書］。2. Description of the Related Art Conventionally, when grasping an object existing in a virtual three-dimensional space created by a computer, a rectangular parallelepiped enclosing the object is assumed and a display is displayed in association with the movement of an operator's hand. A hand-shaped gripping device that operates on the screen is gripping by sandwiching the opposing surface of the outer package rectangular parallelepiped [Reference: Object gripping display method, Japanese Patent Application No. 3-225739].
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の方
式では、物体を外包する直方体を把持の対象とするため
に実際の物体よりも大きな対象を把持せねばならず、ま
た直方体の対向面を挟み込むように掴むという制約があ
り、物体の把持が困難である。このため、例えば３次元
ＣＡＤに利用した場合には、操作性が悪く、形状の設計
に多大な時間を要するという問題があった。However, in the conventional method, since a rectangular parallelepiped enclosing an object is to be gripped, an object larger than the actual object must be gripped, and the opposite surfaces of the rectangular parallelepiped are sandwiched. It is difficult to grasp an object because there is a constraint of grasping it. Therefore, for example, when it is used for three-dimensional CAD, there is a problem that operability is poor and it takes a lot of time to design the shape.
【０００４】本発明の目的は、把持装置を構成する二つ
の触手と物体を構成する二つの面との接触の有無で把持
判定を行うことにより、操作者が容易に物体の把持を行
えかつ迅速な把持判定を可能とする物体把持方式を提供
することにある。An object of the present invention is to enable an operator to easily grasp an object by performing a grasp determination based on the presence or absence of contact between the two tentacles constituting the grasping device and the two surfaces constituting the object. An object of the present invention is to provide an object gripping method that enables various gripping determinations.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】第１の発明の物体把持方
式は、計算機が作り出した３次元空間にある物体を、操
作者の手の動きに合わせて動作する少なくとも２本の触
手を備えた把持装置で把持する方式において、物体を多
面体として近似して、その異なる二つの面に異なる触手
が接触した場合に把持したと判定することを特徴とす
る。The object gripping method of the first invention comprises at least two tentacles that move an object in a three-dimensional space created by a computer according to the movement of the operator's hand. In the method of gripping with a gripping device, the object is approximated as a polyhedron, and it is determined that the object is gripped when two different tentacles contact the two different surfaces.
【０００６】第２の発明の物体把持方式は、第１の発明
の物体把持方式において、前記触手が前記多面体の二つ
の面に接触した瞬間における、面に接触した二つの触手
の移動ベクトルの内積が、しきい値を越えたときだけ把
持したと判定することを特徴とする。The object gripping method of the second invention is the object gripping method of the first invention, wherein the inner product of the movement vectors of the two tentacles contacting the surfaces at the moment when the tentacles contact the two surfaces of the polyhedron. Is determined to be gripped only when the threshold value is exceeded.
【０００７】第３の発明の物体把持方式は、第１の発明
の物体把持方式において、前記触手と接触した前記多面
体の二つの面の法線ベクトルの内積が、しきい値を越え
たときだけ把持したと判定することを特徴とする。The object gripping method of the third invention is the object gripping method of the first invention, and only when the inner product of the normal vectors of the two faces of the polyhedron which are in contact with the tentacles exceeds a threshold value. It is characterized in that it is determined to be gripped.
【０００８】第４の発明の物体把持方式は、第３の発明
の物体把持方式において、前記物体の表面特性を一つの
値に対応させて、この値を前記しきい値として用いるこ
とを特徴とする。The object gripping method of the fourth invention is characterized in that, in the object gripping method of the third invention, the surface characteristic of the object is made to correspond to one value and this value is used as the threshold value. To do.
【０００９】[0009]
【作用】本発明の物体把持方式では、図１に示すよう
に、例えば多面体１の構成面のひとつである面２1 に物
体把持装置３の一方の触手４1 を、別の面２2 に他方の
触手４2 を接触させることにより、多面体１を物体把持
装置３で把持する。図１は人間の手に類似した形状の物
体把持装置を使って把持する様子を示しているが、図２
（ａ）に示すように、触手１０１1 と触手１０１2 を持
つピンセットに類似した形状を用いて把持する場合でも
本発明の物体把持方式を適用できる。さらに、図２
（ｂ）に示すように、触手１０２1 と触手１０２2 を持
つ線状の物体把持装置を利用する場合でも本発明の物体
把持装置は有効である。In the object gripping method of the present invention, as shown in FIG. 1, for example, one tentacle 4 1 of the object gripping device 3 is placed on the surface 2 1 which is one of the constituent surfaces of the polyhedron 1 and another surface 2 2 is placed. by contacting the other tentacles 4 2, to grip the polyhedron 1 in object gripping device 3. Although FIG. 1 shows a state of gripping by using an object gripping device having a shape similar to that of a human hand, FIG.
As shown in (a), the object gripping method of the present invention can be applied even when gripping using a shape similar to tweezers having tentacles 101 1 and 101 2 . Furthermore, FIG.
As shown in (b), the object gripping device of the present invention is effective even when a linear object gripping device having tentacles 102 1 and 102 2 is used.
【００１０】以下では、物体把持装置および物体（多面
体）ともに２次元的に表現した図３〜図４を用いて、本
発明の作用を詳述する。The operation of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS. 3 to 4 in which both the object gripping device and the object (polyhedron) are two-dimensionally represented.
【００１１】まず、図３を用いて、把持の条件が「物体
把持装置の二つの触手が多面体の異なる二つの面に接触
すること」である場合について説明する。図３（ａ）に
示すように物体把持装置１１を移動した場合には、二つ
の触手が多面体１２の同一の面と接触しているため、
“物体把持装置１１は多面体１２を把持しない”と判定
する。一方、図３（ｂ）に示すように物体把持装置１１
を移動した場合には、二つの触手が多面体１２の異なる
面と接触しているため、“物体把持装置１１は多面体１
２を把持する”と判定する。また、図３（ｃ）に示すよ
うに触手を広げた状態で物体把持装置１１を移動した場
合にも、二つの触手が多面体１２の異なる面と接触して
いるため、“物体把持装置１１は多面体１２を把持す
る”と判定する。First, a case where the gripping condition is "two tentacles of the object gripping device contact two different surfaces of the polyhedron" will be described with reference to FIG. When the object gripping device 11 is moved as shown in FIG. 3A, since two tentacles are in contact with the same surface of the polyhedron 12,
It is determined that "the object gripping device 11 does not grip the polyhedron 12". On the other hand, as shown in FIG.
When the object is moved, since the two tentacles are in contact with different faces of the polyhedron 12,
2 is grasped. ”Also, when the object grasping device 11 is moved with the tentacles spread as shown in FIG. 3C, the two tentacles come into contact with different surfaces of the polyhedron 12. Therefore, it is determined that "the object gripping device 11 grips the polyhedron 12".
【００１２】次に、図４を用いて、把持の条件として
「物体把持装置の二つの触手が多面体の異なる二つの面
に接触すること」の他に、「二つの面の法線ベクトルの
内積がしきい値を越えること」、「二つの触手の移動ベ
クトルの内積がしきい値を越えること」、「二つの面の
法線ベクトルの内積が物体の表面特性に対応させたしき
い値を越えること」を考慮する場合について説明する。
図４（ａ）に示すように物体把持装置１１を移動した場
合、二つの触手が多面体１２の同一の面と接触している
が、二つの面の法線ベクトルの内積が負である、すなわ
ち二つの面の成す角度が９０度以上であるという条件が
あれば、“物体把持装置１１は多面体１２を把持しな
い”と判定する。一方、図４（ｂ）に示すように物体把
持装置１１を物体把持装置１１を移動した場合には、触
手が接触した二つの面の法線ベクトルの内積が負である
という条件が存在しても、二つの面の成す角度が９０度
以下であるため、“物体把持装置１１は多面体１２を把
持する”と判定する。ところが、触手の移動方向を考慮
して、二つの触手の移動ベクトルの内積が負である。す
なわち互いに掴む方向に移動させるという条件があれ
ば、図４（ｂ）の場合は、物体把持装置の触手が同一方
向へ移動しているため、“物体把持装置１１は多面体１
２を把持しない”と判定する。一方、図４（ｃ）に示す
ように触手を広げた状態から狭めた状態へと物体把持装
置１１の触手を移動した場合には、二つの触手の移動ベ
クトルの内積が負となるため、“物体把持装置１１は多
面体１２を把持する”と判定する。把持対象となる物体
の表面が「つるつる」していると想定する場合には、二
つの接触面の法線ベクトルの内積の値と比較するしきい
値としてより小さい負数を用いることにより、二つの面
の成す角度がより小さくなければ把持できないような判
定基準を生成することができる。Next, referring to FIG. 4, in addition to "two tentacles of the object gripping device contacting two different surfaces of the polyhedron" as a condition for gripping, "the inner product of the normal vectors of the two surfaces" is used. Exceeds the threshold "," the inner product of the movement vectors of the two tentacles exceeds the threshold ", and" the inner product of the normal vectors of the two surfaces corresponds to the surface characteristics of the object. The case of considering "to exceed" will be described.
When the object gripping device 11 is moved as shown in FIG. 4A, two tentacles are in contact with the same surface of the polyhedron 12, but the inner product of the normal vectors of the two surfaces is negative, that is, If there is a condition that the angle formed by the two surfaces is 90 degrees or more, it is determined that "the object gripping device 11 does not grip the polyhedron 12". On the other hand, when the object gripping device 11 is moved as shown in FIG. 4B, there is a condition that the inner product of the normal vectors of the two surfaces contacted by the tentacles is negative. Also, since the angle formed by the two surfaces is 90 degrees or less, it is determined that "the object gripping device 11 grips the polyhedron 12". However, considering the moving direction of the tentacles, the inner product of the movement vectors of the two tentacles is negative. That is, if there is a condition that they are moved in the direction of gripping each other, in the case of FIG. 4B, since the tentacles of the object gripping device are moving in the same direction, “the object gripping device 11 is a polyhedron 1”.
2 is not gripped. ”On the other hand, when the tentacles of the object gripping device 11 are moved from the widened tentacles to the narrowed tentacles as shown in FIG. Is determined to be “the object gripping device 11 grips the polyhedron 12.” When it is assumed that the surface of the object to be gripped is “smooth”, By using a smaller negative number as the threshold value to be compared with the value of the inner product of the normal vectors, it is possible to generate a criterion that cannot be grasped unless the angle formed by the two surfaces is smaller.
【００１３】[0013]
【実施例】第１の発明の物体把持方式の一実施例を図１
を用いて説明する。物体把持装置３の触手４1 と触手４
2 が多面体１の異なる面に接触したか否かで把持の判定
を行う。図１では、異なる二つの面である面２1 と面２
2 に接触しているために「把持する」と判定する。以下
では、物体把持装置の触手と物体（多面体）との接触判
定の対象として、触手の先端などの一つの代表点と多面
体の一つの面を用いる場合を考える。この場合には、点
が面に十分に近づいていれば接触していると判定するの
が自然であるから、例えば ・点（対象点）と面（対象面）との距離が一定値以下で
ある ・対象点の対象面を含む平面上への射影点が対象面（多
角形）の内部にあるという二つの条件を満足する場合に
接触したと判定すればよい。この判定を物体把持装置の
二つの触手の代表点と多面体の全ての構成面との間で行
い、二つの触手が異なる面と接触しているときにのみ、
物体把持装置が多面体を把持していると判断する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the object gripping method of the first invention.
Will be explained. Tentacles 4 1 and 4 of the object gripping device 3
The gripping is determined by whether or not 2 is in contact with a different surface of the polyhedron 1. In FIG. 1, two different faces, face 2 1 and face 2
Since it is in contact with 2 , it is determined to "grasp". In the following, a case is considered in which one representative point such as the tip of the tentacle and one face of the polyhedron are used as the target of contact determination between the tentacle of the object gripping device and the object (polyhedron). In this case, it is natural to determine that the point is in contact if it is sufficiently close to the surface, so, for example: ・ If the distance between the point (target point) and the surface (target surface) is less than a certain value Yes-It can be determined that the contact is made when the two points that the projection point of the target point on the plane including the target surface is inside the target surface (polygon). This determination is performed between the representative points of the two tentacles of the object gripping device and all the constituent surfaces of the polyhedron, and only when the two tentacles are in contact with different surfaces,
It is determined that the object gripping device is gripping the polyhedron.
【００１４】このように本発明では、点と面の幾何学的
な位置関係により接触判定を行うことにより、少ない処
理量で把持判定が可能となる。この効果は、把持の対象
となる物体が、多くの面で構成される、例えば自由曲面
などの曲面を多面体で近似した場合や、多数の多面体の
うちいずれかの多面体を把持しているかを判定するとき
に顕著となる。As described above, in the present invention, the contact determination is performed based on the geometrical positional relationship between the point and the surface, so that the grip determination can be performed with a small processing amount. This effect is to determine whether the object to be gripped is composed of many surfaces, for example, when a curved surface such as a free-form surface is approximated by a polyhedron, or which one of a number of polyhedrons is gripped. Becomes noticeable when you do.
【００１５】第２の発明の物体把持方式の一実施例を図
５を用いて説明する。物体把持装置２１の触手を閉じ
て、物体把持装置２２の二つの触手が多面体２３を二つ
の面に接触したときの、触手の先端の動きを移動ベクト
ル２４1 と移動ベクトル２４2 で表わす。これらのベク
トルを単位ベクトルに変換して、ｕｖ平面上に描いた単
位円と重ね合わせる。このとき図５（ｂ）に示すよう
に、一方の単位移動ベクトル３１1 をｕ軸正方向に、他
方の単位移動ベクトル３１2 を二つの移動ベクトルの成
す角を保ったまま、ベクトルの始点をｕｖ座標の原点に
一致させる。二つの移動ベクトルの内積の値は、単位移
動ベクトル３１2 の終点をｕ軸上に射影して得られる点
のｕ座標値となる。この値と予め設定しておいたしきい
値とを比較して、把持するか否かを判定する。例えば、
二つの移動ベクトルの成す角度が１２０度以上のときに
把持するものと判定する場合には、しきい値を−０．５
に設定しておけばよい。二つの移動ベクトルの内積の値
としきい値との関係は、図５（ｂ）を用いて説明する
と、単位移動ベクトル３１2 の終点が、ｖ軸に平行でか
つｕ軸と点（しきい値，０）で交差するしきい値線３３
に対して、どちら側に存在するかということに対応す
る。すなわち、例えば単位移動ベクトルの終点がしきい
値線の左側にあれば「把持する」、しきい値線の右側に
あれば「把持しない」という判定基準を想定することが
できる。図５（ｂ）では、この判定基準に従えば「把持
する」と判定することになる。An embodiment of the object gripping method of the second invention will be described with reference to FIG. The movements of the tips of the tentacles when the tentacles of the object gripping device 21 are closed and the two tentacles of the object gripping device 22 contact the two faces of the polyhedron 23 are represented by movement vector 24 1 and movement vector 24 2 . These vectors are converted into unit vectors and superposed on the unit circle drawn on the uv plane. At this time, as shown in FIG. 5 (b), one unit movement vector 31 1 is set in the positive direction of the u-axis, and the other unit movement vector 31 2 is set at the starting point of the vector while keeping the angle formed by the two movement vectors. Match the origin of the uv coordinates. The value of the inner product of the two movement vectors is the u coordinate value of the point obtained by projecting the end point of the unit movement vector 31 2 on the u axis. This value is compared with a preset threshold value to determine whether or not to grip. For example,
When it is determined that the gripping is performed when the angle formed by the two movement vectors is 120 degrees or more, the threshold value is set to -0.5.
You can set it to. The relationship between the inner product value of the two movement vectors and the threshold value will be described with reference to FIG. 5B. The end point of the unit movement vector 31 2 is parallel to the v axis and the u axis and the point (threshold value). , 0) crossing threshold line 33
It corresponds to which side it exists. That is, for example, it is possible to assume the criterion of “hold” if the end point of the unit movement vector is on the left side of the threshold line and “not hold” if it is on the right side of the threshold line. In FIG. 5B, according to this criterion, it is determined to "hold".
【００１６】ところが、図６に示すように、物体把持装
置２１を右方向に移動して物体把持装置２２の位置で多
面体２３に接触させた場合には、触手の先端の動きは移
動ベクトル２４1 と移動ベクトル２４2 で表される。従
って、単位円上での単位移動ベクトル３１はしきい値線
３３の右側に存在するため、例えば移動ベクトルの終点
がしきい値線の左側にあれば「把持する」、しきい値線
の右側にあれば「把持しない」という判定基準を用いた
場合には、「把持しない」と判定することになる。However, as shown in FIG. 6, when the object gripping device 21 is moved to the right and brought into contact with the polyhedron 23 at the position of the object gripping device 22, the movement of the tip of the tentacle is a movement vector 24 1 And a movement vector 24 2 . Therefore, since the unit movement vector 31 on the unit circle exists on the right side of the threshold line 33, for example, if the end point of the movement vector is on the left side of the threshold line, “grasp”, the right side of the threshold line. If the criterion of “do not hold” is used, it means that “not hold”.
【００１７】このように本発明では、物体を把持する際
の触手の動きを把持判定の基準に用いることにより、人
間が手で物体を掴む際における把持の可能性判定の一つ
に類似させることができる。従って、現実の世界で生じ
る現象に近い把持判定を提供できる。As described above, according to the present invention, the movement of the tentacle when gripping an object is used as a criterion for gripping determination, thereby making it similar to one of the determination of the possibility of gripping when a person grips an object with a hand. You can Therefore, it is possible to provide a grip determination close to a phenomenon that occurs in the real world.
【００１８】第３の発明の物体把持方式の一実施例を図
７を用いて説明する。物体把持装置４１の触手を多面体
４２の面４３1 と面４３2 に接触させた場合を考える。
面４３1 の法線ベクトル４４1 と面４３2 の法線ベクト
ル４４2 を単位ベクトルに変換して、ｕｖ平面上に描い
た単位円と重ね合わせる。このとき図７（ｂ）に示すよ
うに、一方の単位法線ベクトル３１1 をｕ軸正方向に、
他方の単位法線ベクトル３１2 を二つの法線ベクトルの
成す角を保ったまま、ベクトルの始点をｕｖ座標の原点
に一致させる。二つの法線ベクトルの内積の値は、単位
法線ベクトル３１2 の終点をｕ軸上に射影して得られる
点のｕ座標値となる。An embodiment of the object gripping method of the third invention will be described with reference to FIG. Consider a case where the tentacles of the object gripping device 41 are brought into contact with the surfaces 43 1 and 43 2 of the polyhedron 42.
The surface 43 1 of the normal vector 44 1 and the surface 43 2 of the normal vector 44 2 is converted to a unit vector, superimposed with unit circle drawn on uv plane. At this time, as shown in FIG. 7B, one unit normal vector 31 1 is moved in the positive direction of the u-axis,
The starting point of the other unit normal vector 31 2 is made to coincide with the origin of the uv coordinate while keeping the angle formed by the two normal vectors. The value of the inner product of the two normal vectors is the u coordinate value of the point obtained by projecting the end point of the unit normal vector 31 2 on the u axis.
【００１９】この値と予め設定しておいたしきい値とを
比較して、把持するか否かを判定する。例えば、二つの
法線ベクトルの成す角度が１２０度以上のときに把持す
るものと判定する場合には、しきい値を−０．５に設定
しておけばよい。二つの法線ベクトルの内積としきい値
との関係は、図７（ｂ）を用いて説明すると、単位法線
ベクトル３１2 の終点が、ｖ軸に平行でかつｕ軸と点
（しきい値，０）で交差するしきい値３３に対して、ど
ちら側に存在するかということに対応する。すなわち、
例えば単位法線ベクトルの終点がしきい値線の左側にあ
れば「把持する」、しきい値線の右側にあれば「把持し
ない」という判定基準を想定することができる。図７
（ｂ）では、この判定基準に従えば「把持する」と判定
することになる。By comparing this value with a preset threshold value, it is determined whether or not to grip. For example, when it is determined that the gripping is performed when the angle formed by the two normal vectors is 120 degrees or more, the threshold value may be set to -0.5. The relationship between the inner product of the two normal vectors and the threshold value will be described with reference to FIG. 7B. The end point of the unit normal vector 31 2 is parallel to the v axis and the u axis and the point (threshold value , 0) to which the threshold value 33 intersects. That is,
For example, if the end point of the unit normal vector is on the left side of the threshold line, "hold", and if it is on the right side of the threshold line, "not hold" can be assumed. Figure 7
In (b), it is determined to "hold" according to this criterion.
【００２０】ところが、図８に示すように、法線ベクト
ル４４1 の面４３1 と法線ベクトル４４2 の面４３2 に
物体把持装置４１の触手を接触させた場合、すなわち成
す角度が９０度より大きい二つの面に触手を接触させて
把持しようとした場合、単位円上での単位移動ベクトル
３１2 はしきい値線３３の右側に存在するため、例えば
移動ベクトルの終点がしきい値線の左側にあれば「把持
する」、しきい値線の右側にあれば「把持しない」とい
う判定基準を用いた際には、「把持しない」と判定する
ことになる。[0020] However, as shown in FIG. 8, when the surface 43 2 of the normal vectors 44 first surface 43 1 and the normal vector 44 2 is brought into contact with tentacles object gripping device 41, i.e. the angle is 90 degrees When the tentacles are brought into contact with two larger planes to try to grasp them, the unit movement vector 31 2 on the unit circle exists on the right side of the threshold line 33. If it is on the left side of "holding", and if it is on the right side of the threshold line, "not holding", it will be determined as "not holding".
【００２１】このように本発明では、触手が接触した二
つの面の成す角度を把持判定の基準に用いることによ
り、人間が手で物体を掴む際における把持の可能性判定
のひとつに類似させることができる。従って、現実の世
界で生じる現象に近い把持判定を提供できる。As described above, according to the present invention, the angle formed by the two surfaces contacted by the tentacles is used as a criterion for gripping determination, thereby making it similar to one of the determination of gripping possibility when a person grips an object by hand. You can Therefore, it is possible to provide a grip determination close to a phenomenon that occurs in the real world.
【００２２】第４の発明の物体把持方式の一実施例を説
明する。図７（ｂ）および図８（ｂ）において、物体の
表面が「ざらざら」していると想定する場合にはしきい
値線３３を右方向へ、物体の表面が「つるつる」してい
ると想定する場合にはしきい値線３３を左方向へずら
す。すなわち、物体把持装置の触手が接触した二つの面
の法線ベクトルの内積の値と比較すべきしきい値を、物
体の表面が「ざらざら」していると想定する場合には大
きく、物体の表面が「つるつる」していると想定する場
合には小さくする。このようにしきい値を設定してお
き、二つの面の法線ベクトルの内積値の方が、小さけれ
ば「把持する」、大きければ「把持しない」という判定
基準を作成することができる。例えば、図７（ｂ）に示
すように、物体の表面が「つるつる」していると想定し
て、しきい値線３４を用いて把持判定を行った場合に
は、触手と接触した二つの面の成す角度が９０度よりも
小さい、すなわち二つの面の法線ベクトルの成す角度が
９０度以上であるにもかかわらず、単位法線ベクトル３
１2 の終点がしきい値線３４の右側に存在するために
「把持しない」と判定される。また、図８（ｂ）に示す
ように、物体の表面が「ざらざら」していると想定し
て、しきい値線３５を用いて把持判定を行った場合に
は、触手と接触した二つの面の成す角度が９０度よりも
大きい、すなわち二つの面の法線ベクトルの成す角度が
９０度以下であるにもかかわらず、単位法線ベクトル３
１2 の終点がしきい値線３５の左側に存在するために
「把持する」と判定される。An embodiment of the object gripping method of the fourth invention will be described. 7 (b) and 8 (b), when it is assumed that the surface of the object is "rough", the threshold line 33 is moved to the right, and the surface of the object is "smooth". If it is assumed, the threshold line 33 is shifted to the left. That is, the threshold value to be compared with the value of the inner product of the normal vectors of the two surfaces touched by the tentacles of the object gripping device is large when it is assumed that the surface of the object is “rough”. If it is assumed that the surface is "smooth," make it smaller. By setting the threshold value in this way, it is possible to create a criterion for "holding" if the inner product value of the normal vectors of the two surfaces is smaller and "not holding" if it is larger. For example, as shown in FIG. 7 (b), assuming that the surface of the object is “smooth”, when the grip determination is performed using the threshold line 34, the two touching tentacles are detected. The unit normal vector 3 even though the angle formed by the surfaces is smaller than 90 degrees, that is, the angle formed by the normal vectors of the two surfaces is 90 degrees or more.
Since the end point of 1 2 is on the right side of the threshold line 34, it is determined to be “not gripped”. Further, as shown in FIG. 8 (b), assuming that the surface of the object is “rough”, when the grip determination is performed using the threshold line 35, the two touched tentacles are contacted. The unit normal vector 3 even though the angle formed by the surfaces is greater than 90 degrees, that is, the angle formed by the normal vectors of the two surfaces is 90 degrees or less.
Since the end point of 1 2 exists on the left side of the threshold line 35, it is determined to “grasp”.
【００２３】このように本発明では、物体の表面特性を
把持判定の基準に用いることにより、人間が手で物体を
掴む際における把持の可能性判定の一つに類似させるこ
とができ、現実の世界で生じる現象に近い把持判定を提
供できる。As described above, according to the present invention, by using the surface characteristics of the object as a criterion for gripping judgment, it is possible to make it similar to one of the judgments of the possibility of gripping when a person grips an object with a hand. It is possible to provide a grip determination that is close to a phenomenon that occurs in the world.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明を適用するな
らば、計算機内に作り出した仮想的な３次元空間にある
物体を把持する際、物体を近似した多面体を構成する面
のうち異なる二つの面と把持装置との接触で把持判定を
行うために、物体の把持が容易であるだけでなく、迅速
な把持判定が可能となる。また、物体を掴む方向や物体
表面の特性を考慮することにより、日常的な動作（現
象）に近い把持判定を実現している。As described above, if the present invention is applied, when grasping an object in a virtual three-dimensional space created in a computer, two different planes forming a polyhedron approximating the object are grasped. Since the gripping determination is performed by the contact between one surface and the gripping device, not only the object can be easily gripped, but also the rapid gripping determination can be performed. Moreover, by considering the direction of grasping the object and the characteristics of the object surface, grasping judgment close to a daily motion (phenomenon) is realized.
【００２５】このため、例えば人工現実感を利用した３
次元ＣＡＤでの操作として、仮想的な作業空間で３次元
物体の移動や組立作業を行うような場合には、操作性の
向上による短時間での形状設計作業が可能となるという
効果がある。Therefore, for example, 3 using artificial reality
When a three-dimensional object is moved or assembled in a virtual work space as an operation in the three-dimensional CAD, there is an effect that a shape design work can be performed in a short time due to improvement in operability.
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention.
【図２】本発明で利用可能な物体把持装置の例を示した
図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of an object gripping device that can be used in the present invention.
【図３】本発明の作用を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
【図４】本発明の作用を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
【図５】本発明の一実施例を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the present invention.
【図６】本発明の一実施例を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the present invention.
【図７】本発明の一実施例を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining an example of the present invention.
【図８】本発明の一実施例を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining an example of the present invention.
１ 多面体 ２ 面 ３ 物体把持装置 ４ 触手 1 Polyhedron 2 Surface 3 Object gripping device 4 Tentacle
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成５年３月１０日[Submission date] March 10, 1993
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項２[Name of item to be corrected] Claim 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】請求項３[Name of item to be corrected] Claim 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００６[Correction target item name] 0006
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００６】第２の発明の物体把持方式は、第１の発明
の物体把持方式において、前記多面体の異なる二つの面
に接触した二つの触手の移動ベクトルの内積がしきい値
を越えたときにだけ把持したと判定することを特徴とす
る。An object gripping method of a second invention is the object gripping method of the first invention, wherein two surfaces of the polyhedron different from each other are included.
It is characterized in that it is determined to be gripped only when the inner product of the movement vectors of the two tentacles touching is above a threshold value.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】０００７[Correction target item name] 0007
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【０００７】第３の発明の物体把持方式は、第１の発明
の物体把持方式において、前記触手と接触した前記多面
体の二つの面の法線ベクトルの内積がしきい値を越えた
ときにだけ把持したと判定することを特徴とする。The object gripping method of the third invention is the object gripping method of the first invention, in which the inner product of the normal vectors of the two surfaces of the polyhedron that have contacted the tentacles exceeds a threshold value.
It is characterized in that it is determined that it is gripped only when .
Claims (4)
を、操作者の手の動きに合わせて動作する少なくとも２
本の触手を備えた把持装置で把持する方式において、物
体を多面体として近似して、その異なる二つの面に異な
る触手が接触した場合に把持したと判定することを特徴
とする物体把持方式。1. At least two objects that move an object in a three-dimensional space created by a computer according to the movement of an operator's hand.
In a method of gripping with a gripping device having book tentacles, an object is approximated as a polyhedron, and when different tentacles come into contact with two different surfaces, it is determined that the object is gripped.
た瞬間における、面に接触した二つの触手の移動ベクト
ルの内積が、しきい値を越えたときだけ把持したと判定
することを特徴とする請求項１記載の物体把持方式。2. It is determined that the tentacles are gripped only when the inner product of the movement vectors of the two tentacles in contact with the surfaces at the moment when the tentacles contact the two surfaces of the polyhedron exceeds a threshold value. The object gripping method according to claim 1.
の法線ベクトルの内積が、しきい値を越えたときだけ把
持したと判定することを特徴とする請求項１記載の物体
把持方式。3. The object gripping method according to claim 1, wherein the grip is determined only when the inner product of the normal vectors of the two surfaces of the polyhedron that are in contact with the tentacles exceeds a threshold value. ..
て、この値を前記しきい値として用いることを特徴とす
る請求項３記載の物体把持方式。4. The object gripping method according to claim 3, wherein the surface characteristic of the object is associated with one value, and this value is used as the threshold value.
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|---|---|---|---|
| JP33539891A JP3301096B2 (en) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | Object gripping method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33539891A JP3301096B2 (en) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | Object gripping method |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008234681A (en) * | 2008-04-30 | 2008-10-02 | Sega Corp | Video game device, image display device and method, moving image display device and method, and recording medium |
| JP2008272886A (en) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nissan Motor Co Ltd | Gripping candidate position selecting device, gripping candidate position selecting method, gripping passage forming device and gripping passage forming method |
| JP2011073066A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Canon Inc | Object grasping control method and apparatus |
| WO2019082853A1 (en) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Image processing device, image processing method, and program |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP33539891A patent/JP3301096B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2011073066A (en) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Canon Inc | Object grasping control method and apparatus |
| US8788095B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Object grasping control method and apparatus |
| WO2019082853A1 (en) * | 2017-10-26 | 2019-05-02 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Image processing device, image processing method, and program |
| US11181972B2 (en) | 2017-10-26 | 2021-11-23 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Image processing apparatus, image processing method, and program |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3301096B2 (en) | 2002-07-15 |
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