JPS6336385A - 物体動作制御方式および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、コンピュータ・グラフィクスにおける複数の
部分物体より構成される物体の動作を制御する方式およ
び装置に関する。

（従来の技術） 複数の部分物体より構成される物体の動作、すなわち位
置・姿勢の変化は、上記部分物体のうちのある部分物体
を固定して、その部分物体を基準にしてその部分物体に
連結されている部分物体を回転させることによって実現
される。

各部分物体は、自分自身に固定されたローカル座標系を
もち、そのローカル座標系内で形状が定義されている。

部分物体の動きは、その部分物体に連結された他の部分
物体を基準とした回転で実現されるので、両部分物体の
ローカル座標系間の座標変換によって計算することがで
きる。

例として、第３図の複数の部分物体より構成される物体
において、部分物体Ｂ１を固定して部分物体Ｂ２を動か
す場合を考える。部分物体Ｂ２の動きは、部分物体Ｂ２
のローカル座標系と部分物体Ｂ１のローカル座標系のな
す角度によって制御される。この角度により両口−カル
座標間の座標変換行列が求まυ、部分物体Ｂ１のローカ
ル座標系から見た部分物体Ｂ２の位置を知ることができ
る。さらに部分物体Ｂ１のローカル座標系から静止座標
系への座標変換によって、部分物体Ｂｌ。

Ｂ２の静止座標系内での位置を知ることができる。

ここで注意すべきことは、部分物体Ｂ２の動きに伴い、
部分物体Ｂ２に連結されている部分物体Ｂ３．さらに部
分物体Ｂ４　、Ｂ５　、Ｂ６も動くことである。したが
って、部分物体の連結関係を調べて動作の伝搬経路を求
め、動作の伝搬する部分物体すべてについて上記のよう
なローカル座標系間の座標変換の計算を行い、各部分物
体の位置を求めなければならない。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように、ある部分物体の位置・姿勢の変化により
、その部分物体に連結した他の部分物体の位置・姿勢が
連鎖反応的に変化する。これを実現するためには、部分
物体の連結関係を調べて位置・姿勢の変化の伝搬経路を
求め、動作の伝搬する部分物体すべてについて位置・姿
勢を求める計算を行わなければならない。この作業はか
なシ煩雑で、多大の労力を必要とするという問題点があ
った。

本発明の目的は、以上の問題点を解決するために、部分
物体を連結する連結子を設け、部分物体、連結子に連結
情報や座標変換機構を内蔵させ、内蔵させた連結情報に
よシ動作の伝搬経路を自動的に求め、その伝搬経路に分
って各部分物体の位置を内蔵された座標変換機構によっ
て順次自動的に求めることにより、動作の制御を容易に
行うことができる物体動作制御方式および装置を提供す
ることにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の方式は、部分物体を連結する連結子を設け、 上記部分物体と上記連結子に互いの連結関係を示す連結
情報を内蔵させ、 また上記連結子に連結された部分物体９０−カル座標系
間の回転を実現するための座標変換行列を上記連結子に
内蔵しておき、 上記部分物体から成る物体の部分動作指示がされると先
ず上記連結情報に基づき上記物体を静止している部分と
動作すべき部分とに分割し、上記動作すべき部分内にあ
る部分物体の動作の伝搬経路を求め、次にこの伝搬経路
の順にしたがい伝搬経路上の部分物体のローカル座標系
を基準として隣接する部分物体のローカル座標系を回転
させるための座標変換行列を上記連結子に内蔵した座標
変換行列に基づいて求め、 最後に、上記動作すべき部分内の部分物体の静止座標系
内での座標値を次々と求めていくことを特徴とする。

（作用） 本発明においては、物体は、物体を構成する要素として
の部分物体と、部分物体を連結する連結子によって構成
される。部分物体、連結子には連結情報や座標変換行列
が格相されている。部分物体の動きはその部分物体に連
結されている連結子の角度の変化によって実現される。

基準となる部分物体、角度の変化する連結子およびその
変化角度を指定すると、まず、第２図の動作伝搬経路探
索部１０２が、指定された基準となる部分物体と角度の
変化する連結子をもとに、動作すべき部分物体の動作の
伝搬経路を求める。

この際、その基準となる部分物体を静止座標系内で固定
した上で、動作の伝搬経路を求める。これにより、伝搬
経路を一意に求めることができる。

伝搬経路は、部分物体および連結子に格納されている連
結情報を次々にたどっていくことによって求められる。

次にその伝搬経路と連結子の変化角度をもとに、第２図
の動作伝搬実行部１０３によって、各部分物体の位置を
求める。伝搬経路上のすべての部分物体についてローカ
ル座標系の座標変換を行うことにより、上記動作による
すべての部分物体の位置の変化が求められる。

この各部分物体の位置の変化は、静止座標系内での座標
値として出力され、たとえはグラフィック・デイスプレ
ィに送られる。

（実施例） 以下、図面により本発明の実施例を詳細に説明する。

第３図は、物体の構造を示す概念図の一例である。

動作すべき物体Ｂは、その構成要素である部分物体Ｂｌ
、Ｂ２．Ｂ３．Ｂ４．Ｂ５．Ｂ６によって構成される。

物体Ｂのように複数の部分物体より構成される物体を複
合物体と呼ぶことにする。部分物体の連結関係は木構造
であシ、閉じたループはないものとする。

各部分物体は自分自身に固定されたローカル座標系をも
ち、そのローカル座標系内で形状が定義されている。部
分物体間の位置・姿勢関係は、対応するローカル座標系
間の関係に帰着する。

部分物体間の連結関係を表現する方法は種々考えられる
が、ここでは連結子を導入して、連結子によって部分物
体間の連結関係を表現している。

連結子は仮想的なソケットを２本もち、そのソケットに
よって部分物体と結合することができる。

部分物体の動作は、連結子を中心とした部分物体のロー
カル座標系の回転として実現することができる。一般に
部分物体の動作はその空間的な自由度や限界量などをも
ち、そのため部分物体間の関係の種類は多様である。上
記のような連結子を導入することによって、部分物体間
の関係の多様さを部分物体と連結子の組み合わせによっ
て簡便に実現することができる。

第４図は、部分物体の内容を示すための説明図である。

第４図（ａ）は部分物体の概念を示す説明図である。

部分物体は直線、平面、多面体など任意の３次元図形と
して表現される。その構造は部分物体に固定したローカ
ル座標系内での頂点のつながりによって決定する。部分
物体が球や円筒の場合は、その中心または中心軸と半径
を指定することになる。

また形状は、頂点の位置座標値によって決定する。

部分物体はその頂点において連結子と結合することがで
きる。

部分物体の内容は、第４図（ｂｌに示すように、部分物
体基、形状を表す部分物体固有のローカル座標系内での
頂点、位置・姿勢を表す静止座標系内での頂点、頂点の
つながりを表す構造情報、部分物体固有のローカル座標
系から静止座標系への座標変換行列、連結子との連結を
表す連結情報より成る。

第４図ｔｃ）は、部分物体の形状情報の内容を示す説明
図である。部分物体の形状は、部分物体自身に固定され
たローカル座標系内での頂点ｐｎ（ｎ＝１．２．・・・
、Ｎ）の位置座標で表される。

第４図（ｄ）は、部分物体の静止座標系内での位置・姿
勢情報の内容を示す説明図である。部分物体の静止座標
系内での位置・姿勢は静止座標系内での頂点ｐ　Ｏｎ　
（ｎ　＝１　＋　２　＋・・・、Ｎ）の位置座標で表さ
れる。

第４図ｔｅｌは、部分物体の構造情報の内容を示す説明
図である。部分物体の構造は、各頂点のつながりによっ
て表される。つながりｖｌ、ｙ２．・・・の表し方は、
線分、多角形などが考えられるが、ここでは線分で表し
ている。属性は色などの情報である。頂点は、ローカル
座標系内での表現ｐｎでも静止座標系内での表現ｐｏｎ
でもどちらでもよい。

ここでは、構造情報から直接静止座標系内での位置・姿
勢を求めるのに都合が良い静止座標系内での頂点ｐｏｎ
を用いている。

部分物体が球や円筒である場合もあるときは、第４図（
ｂ）の構造情報において、Ｍｌ、Ｖ２．・・・に部分物
体の属する立体図形の種類名を示すタグを付加し、その
タグがたとえば多面体なら第４図（ｅ）のようにＶｌ、
Ｖ２．・・・を頂点のつながシとし、そのタグがたとえ
ば球ならｖｌ、ｖ２．・・・を中心と半径の対とするな
ど、タグによって場合分けをすればよい。

第４図げ）は、部分物体に固定されたローカル座標系か
ら静止座標系への座標変換行列の内容を示す説明図であ
る。座標変換行列は４×４同次行列で表される。

第４図ｔｇ）は、部分物体の連結情報の内容を示す説明
図である。部分物体はその頂点において連結子と結合す
ることができ、連結情報は連結子とその連結子が結合し
ている頂点の対によって表される。

第５図は、連結子の内容を示すだめの説明図である。

第５図（ａ）は、連結子の概念を表す説明図である。

連結子の実体は点で表される。連結子は仮想的なソケッ
トｓｌ、ｓ２をもち、このソケットを部分物体の頂点と
結合することによシ部分物体と連結子の連結が実現され
る。ソケットは実体としては存在せず、部分物体との結
合を考える上での便宜的なものである。

ソケットの数は一般的には任意であるが、ここでは簡単
のため２個の場合を考える。この場合、連結子１個で２
つの部分物体を連結することができる。連結子で連結さ
れた２個の部分物体は、そのローカル座標系間の回転角
度および両座標系の原点間の平行移動量で決まる座標変
換行列によって互いの位置・姿勢関係を求めることがで
きる。

ここで、ソケットｓ１につながる部分物体のローカル座
標系からソケットＳ２につながる部分物体のローカル座
標系への座標変換行列’１Ｍ１２、その逆の座標変換行
列をＭ２１とする。Ｍｌ２とＭ２１は逆行列の関係にあ
るが、直交行列であるので転置行列によって逆行列を求
め°ることかできる。

連結子の内容は、第５図（ｂ）に示すように、連結子基
、静止座標系内での位置座標、部分物体を連結するため
の仮想的なソケット、連結情報、連結した部分物体のロ
ーカル座標系間の角度、限界角度、初期角度、および上
記ローカル座標系間の座標変換行列より成る。

連結子に連結される部分物体のローカル座標系間の角度
は、ソケットｓ１に結合する部分物体のローカル座標系
とソケットｓ２に結合する部分物体のローカル座標系の
なす角度である。角度は座標角やオイラー角など種々の
表し方があるが、ここでは３次元仝間をとらえやすいオ
イラー角を用いている。連結子に連結される部分物体の
ローカル座標系間の限界角度には最小限度角（ｍｉｎ）
と最大限度角（ｍａｘ　）があり、その角度をこえて部
分物体間の位置・姿勢関係を設定することはできない。

連結子に連結される基本物体のローカル座標系間の初期
角度は、物体生成をしたときの部分物体間の角度の初期
値である。

第５図ｆｃ）は、連結情報の内容を示す説明図である。

連結情報はソケット塩とそれにつながる部分物体の対で
表される。

第５図（ｄ）は、連結子に連結される基本物体のローカ
ル座標系間の座標変換行列の内容を示す説明図である。

座標変換行列は、４×４同次行列で表される。

第６図は、複合物体の内容を示すだめの説明図である。

複合物体は、第３図に示しだように、部分物体と連結子
を連結して構成される。複合物体の内容は、その名前お
よびその構成要素であるすべての部分物体、連結子の名
簿である。この名簿が複合物体の構成情報となる。連結
情報は部分物体、連結子に内蔵されるので、複合物体が
もつ必要はない。

次に動作制御の説明をする。複合物体の動作は、その構
成要素である部分物体の動作に還元される。

複合物体全体の平行移動や回転はここでは考えない。

部分物体の動作は、その部分物体に固定されたローカル
座標系と他の部分物体のローカル座標系との相対的な位
置・姿勢関係の変化によって実現される。このローカル
座標系間の関係の変化は連結子のもつ座標変換行列によ
って実現される。したがって、ある部分物体を動かした
い時は、その部分物体に連結している連結子の回転角を
変化させ、新たな座標変換行列を生成すればよい。ただ
し、一時に角度の変化する連結子は一個であるとする。

ここで注意すべきことは、第１に部分物体の動作は他の
部分物体との相対的位置・姿勢関係の変化で実現するた
め、基準となる部分物体を指定する必要があることであ
る。第２に動作すべき部分物体にさらに別の部分物体が
連結されている場合、動作すべき部分物体の位置・姿勢
の変化は、それに連結されている別の部分物体にも波及
する。すなわち、動作の伝搬が起こる。

例として、第３図において部分物体Ｂ２を動かす場合を
考える。もし、部分物体Ｂ１を基準として連結子Ｊ１の
角度を変化させると、部分物体Ｂ１は静止したまま、部
分物体Ｂ２が動く。他の連結子の角度は変化しないので
、部分物体Ｂ２の動きにつれて部分物体Ｂ３．Ｂ４．Ｂ
５．Ｂ６も動く。

一方、部分物体Ｂ３を基準として連結子Ｊ２の角度を変
化させると、部分物体Ｂ３は静止した１ま、部分物体Ｂ
２さらに部分物体Ｂｌ、Ｂ５．Ｂ６が動く。また、部分
物体Ｂ４を基準として連結子Ｊ２の角度を変化させた場
合でも、同様に部分物体Ｂ２、Ｂｌ、Ｂ５．Ｂ６が動く
。以上のように、部分物体の動作を実現するには、まず
その動作の他の部分物体への伝搬経路を求めなければな
らない。これは第２図の動作伝搬経路探索部２で行われ
る。

−船釣に考えるために、第７図に示すようなｎ個の部分
物体が（ｎ−１）個の連結子によって連結された物体Ｂ
を考える。いま、ある連結子に着目してその連結子を境
に物体を２つに分離する。

部分物体の連結関係は木構造であるので、物体Ｂの構造
も木構造をなし、１つの連結子を境に物体を２つの部分
ＤＩ、Ｄ２に分離することは可能である。２つの部分Ｄ
Ｉ、Ｄ２は物体Ｂの構造を表す木の部分木となる。

ここで、部分木の一方Ｄ１にｉ個の部分物体が含まれて
いるとし、境となった連結子をＪｉとする。

さらに、部分木Ｄ１に含まれる部分物体および連結子を
その連結順にそれぞれＢｌ、Ｂ２．・・・、Ｂｉ。

Ｊｌ、Ｊ２．・・・、Ｊｉ−１とする。同様に１部分木
Ｄ２に含まれる部分物体および連結子をそれぞれＢｉ＋
１　、＋＋、Ｂｎ１Ｊｉ＋１．＋＋、Ｊｎ　　１とする
。このような物体において、部分物体Ｂ１からＢｉまで
のどれか（Ｂｋとする）を基準として、連結子Ｊｉの角
度を変化させて部分物体Ｂｉ＋１を動かす場合を考える
。

このときの動作の伝搬経路を求めることは、連結子Ｊｉ
に連結された２つの部分物体ＢｉおよびＢｉ＋１を起点
にして、それぞれ部分木Ｄ１および部分木Ｄ２を探索す
る問題に帰着する。探索は、部分物体、連結子の連結情
報をもとにその連結関係をたどっていくことで行う。ど
ちらかの部分木を探索中に、基準となる部分物体Ｂｋに
出会った場合、その部分木は静止しておりもう一方の部
分木が動くことになる。

上記の例では、Ｂｋは部分木Ｄ１に含まれるので、部分
木Ｄ２が部分物体Ｂｉ＋１の動きに伴って動くことにな
る。この際、部分木Ｄ１が静止していることを、部分木
ＤＩの要素のうち連結子Ｊｉに連結された部分物体Ｂ１
を用いて表し、部分物体Ｂｉをこの動きの基準点とする
。部分物体Ｂｉを基準として、連結子Ｊｉの角度を変化
させ、部分物体Ｂｉ＋１を動かすことを次のように表現
する。

（Ｂｉ　　Ｊｉ　Ｂｉ＋１　） 部分物体Ｂｉ＋］の動きによって部分物体Ｂ１＋２も動
く。これも、上記と同様に （Ｂｉ＋ｉ　　Ｊｉ＋ｘ　　Ｂｉ＋ｚ）と表す。ただし
、この場合は連結子Ｊ１＋１の角度が変化するのではな
く、部分物体Ｂｉ＋１の位１・姿勢が変化する。このよ
うな、基準となる部分物体と連結子と動作する部分物体
の３つ組を動作の伝搬要素と呼ぶことにする。この伝搬
要素を伝搬順に並べることにより動作の伝搬経路を次の
ように求めることができる。

（（Ｂｉ　　Ｊｉ　　Ｂｉ＋１）　（Ｂｉ＋Ｉ　Ｊｉ＋
Ｉ　Ｂｉ＋２）・−・・（Ｂｎ−Ｉ　Ｊｎ−Ｉ　Ｂｎ）
）伝搬経路の表し方は、この他にも考えられるが、この
伝搬要素を単位とすることで後述の動作伝搬の実行を簡
調に行うことができる。特に、木の枝分かれが多い場合
に有効である。

なお、連結子が一般的にｍｔｔのソケットをもつ場合は
、連結子を境に物体の構造をｍ個の部分木に分け、上記
と同様の方法で各部分木が動くかどうかを調べ、動くべ
き部分木洗対して伝搬経路を探索すればよい。

動作の伝搬は次のようにして実現される。第７図におい
て、部分物体Ｂ１からＢ１マでのどれかの部分物体Ｂｋ
を固定して、連結子Ｊ１の角度を変化させて部分物体Ｂ
ｉ＋１を動かす場合の動作伝搬経路りは、上記の手順を
用いて次のように求まる。

Ｌ＝（Ｂｉ　　Ｊｉ　　Ｂｉ＋１）（Ｂｉ＋Ｉ　　Ｊｉ
＋Ｉ　Ｂｉ＋２）−＝−−・（Ｂｎ−Ｉ　Ｊｎ−Ｉ　Ｂ
ｎ）　　　　−・−・（１）一般に、部分物体Ｂｋのも
つローカル座標系から静止座標系への座標変換行列をＡ
ｋ、連結子Ｊｋのもつ座標変換行列をＭｋ、に＋１とす
ると、次の関係式が成り立つ。

Ａｋ＋１＝Ａｋ−Ｍｋ、に＋１　　　　　　　・・・・
・・（２１部分物体Ｂｉは静止しているため、その座標
変換行列Ａｉは変化しない。また、座標変換行列Ｍｋ、
に＋１は連結子Ｊｋの角度から一意に求めることができ
る。

したがって、（２）式を動作伝搬経路りの各伝搬要素に
順次適用していけば、動作伝搬経路上のすべての部分物
体の座標変換行列Ａｋを求めることができる。部分物体
の静止座標系内での位置・姿勢は座標変換行列Ａｋと形
状情報から求めることができるので、以上によりすべで
の部分物体の動作が実現できたことになる。

なお、連結子が一般的にｍ個のソケットをもつ場合は、
各ソケットに連結する部分物体間の角度変化（ｍ−１個
になる）をすべて指定し、各角度変化に対して、座標変
換行列を求めて上記の計算を行えばよい。

第１図は、本発明の一実施例としての物体動作制御方式
の全体を示す流れ図である。

第１図において、１は角度の変化すべき連結子名Ｊｉ、
その変化角度３１基準となる部分物体Ｂｋが入力するス
テップ、２は動作すべき物体を上記連結子を境として部
分木に分割するステップ、３はステップ２で分ｈ’Ｊさ
れた部分木のうち動作すべき部分木を検出するステップ
、４はステップ３で検出された動作すべき部分木内での
部分物体の動作の伝搬経路を求めるステップ、５はステ
ップ４で求められた動作伝搬経路（式（１）参照ンの各
伝搬要素に式（２）を適用して連結子および動作すべき
部分物体の座標変換行列を計算するステップ、６はステ
ップ５で計算された動作すべき部分物体の座標変換行列
と上記動作すべき部分物体のローカル座標系内での座標
値を乗算することによシ上記動作すべき部分物体の静止
座標系内での座標値を計算するステップ、７はステップ
５，６が上記動作伝搬経路のすべての伝搬要素について
実行さｎたかどうか横歪するステップ、８は動作後のす
べての部分物体の静止座標値を出力するステップである
。

第２図は、本発明の一実施例としての物体動作制御装置
の全体を示す構成図であり、第４，５゜６図で説明した
部分物体、連結子、複合物体の内容を記憶するための物
体構成情報記憶部１０１、部分物体の動作の伝搬経路を
求めるだめの動作伝搬経路探索部１０２および動作の伝
搬経路上にあるすべての部分物体についてローカル座標
系の座標変換を行うことにより動作の伝搬を行う動作伝
搬実行部１０３が設けられている。

動作経路探索部１０２には、接続線１０４を通して基準
となる部分物体名、角度の変化する連結子名、その変化
角度が入力される。物体構成情報記憶部１０１と動作伝
搬経路探索部１０２は接続線１０５によって接続され、
この接続線１０５を通して動作の伝搬経路を求めるだめ
の部分物体と連結子の連結情報が読み出される。動作伝
搬経路探索部１０２と動作伝搬実行部１０３は接続線１
０６によって接続され、この接ａｗ１ｏ６を通して、動
作伝搬経路探索部１０２で求められた動作の伝搬経路お
よび入力情報の一部である連結子の変化角度が、動作伝
搬実行部１０３に渡される。

物体構成情報記憶部１０１と動作伝搬実行部１０３は接
続線１０７および接続＃１０８によって接続されている
。動作伝搬実行部１０３は接続線１０７によって、物体
構成情報記憶部１０１から部分物体のローカル座標系で
表現された形状情報、部分物体の動作前のローカル座標
系から静止座標系への座標変換行列、および連結子に格
納されている部分物体間の動作前の角度、ローカル座標
変換行列を読み出す。また、動作伝搬実行部１０３は接
続線１０８によって、部分物体の動作後の座標変換行列
、連結子の動作後の角度、座標変換行列を物体構成情報
記憶部１０１に格納する。

動作後の部分物体の静止座標系内での座標値は接続線１
０９を通して出力される。

第８図は、動作伝搬経路探索の手順を示す流れ図である
。この流れ図は、第１図の１から４までの各ステップを
詳細に説明したものである。

まず、角度を変化させる連結子Ｊｉと基準とする部分物
体Ｂｋを入力する（ステップＳｌ）。ステップＳ２にお
いて、物体構成情報記憶部１０１に格納されている連結
子Ｊｉの連結情報をもとに連結子Ｊ１に連結している２
つの部分物体を取り出し、変数ｘ１．ｘ２に格納する。

ステップＳ３において、部分物体Ｘ１を起点にして、連
結子Ｊｉによって分離される２つの部分木のうち、部分
物体Ｘ１を含む部分木を探索する。このためには、物体
構成情報記憶部１よシ部分物体ＸＩの連結情報を読み出
し、部分物体Ｘ１に連結されている連結子のうちＪｉで
ないものへ向けて探索を進めれはよい。その後は、連結
子、部分物体の連結情報を交互に参照して、木の探索を
行えばよい。

上記部分木の探索が終わり、その探索経路上のすべての
部分物体を並べた探索リストが生成されると、ステップ
Ｓ４において、その探索リストに基準部分物体Ｂｋが含
まれるかどうか検査する。含まれる場合、部分物体Ｘ１
を含む部分木は静止していることになる。したがって、
ステップＳ５において部分物体Ｘ１を基準として部分物
体Ｘ２を含む部分木を探索し、前述した形式の動作伝搬
経路を生成する。

ステップＳ４において、上記探索リストに基準部分物体
Ｂｋが含まれないことがわかった場合には、部分物体Ｘ
２を含む部分木が静止していることになる。したがって
、ステップＳ６において部分物体Ｘ２を基準として部分
物体ＸＩを含む部分木を探索し、動作伝搬経路を生成す
る。このようにして求められた動作伝搬経路はステップ
Ｓ７において出力される。

なお、連結子が一般的にｍ個のソケットをもつ場合は、
ステップＳ２において、連結子に連結するｍ個の部分物
体をすべて取シ出し、ステップＳ３、Ｓ４において連結
子を境に分離されたｍ個の部分木を探索して各部分木が
動くかどうか調べ、ステップ８５．８６を動くべき各部
分木内での伝搬経路を求めるステップに変更すればよい
。ｍ−２の場合は、この手順よりも第８図に示した手順
の方が効率がよい。

第９図は、動作伝搬実行の手順を示す流れ図である。こ
の流れ図は、第１図の５から８までのステップを詳細に
説明したものである。まず、角度の変化すべき連結子Ｊ
ｉとその角度変化ａおよび第８図の手順で求められた動
作伝搬経路Ｌｉ入力する（ステップ８１０）。角度変化
ａは、第５図ｔｂ＋に示されるよりなψ、θおよびｒの
３つ組である。

ステップＳ２０において、動作伝搬実行部１０３は物体
構成情報記憶部１０１から連結子Ｊｉの角度情報を読み
出し、連結子Ｊ１の現在の角度と入力された角度変化ａ
を加えて、新たな角度情報を生成し、物体構成情報記憶
部１０１に格納する。この際、生成された角度が連結子
Ｊ１の限界角の範囲を起える場合は、限界角の範囲内に
強制的におさめる。

次に、ステップＳ３０において、ステップ８２０で求め
た角度に連結子Ｊｉの初期角を加え、その角度をもとに
連結子Ｊｉの座標変換行列Ｍを求める。

座標変換行列Ｍは、たとえば文献Ａ−Ａ・マフティ著、
コンピュータ・グラフィクスの基礎（啓学田版、１９８
３年）、第７章に述べられている方法によって求めるこ
とができる。座標変換行列Ｍは物体構成情報記憶部１０
１に格納される。

次に、ステップ８４０において、動作伝搬経路りの第１
伝搬要索を取シ出して、変数Ｃに格納する（式（１）参
照）。すなわち、変数Ｃには基準となる部分物体、連結
子、動くべき部分物体の３つ組が格納される。また、伝
搬経路リストＬの第２伝搬要素以降を新たな伝搬リスト
Ｌとする。

次に、ステップ８５０において、変数Ｂ１にＣの第１要
素すなわち基準となる部分物体基を、変数ＪにＣの第２
要素すなわち連結子基を、変数Ｂ２にＣの第３要素すな
わち動くべき部分物体基を格納する。

次に、ステップＳ６０において連結子Ｊｉの位置を部分
物体Ｂ１との連結点に平行移動する。連結子Ｊｉと部分
物体Ｂ１の連結点は、部分物体Ｂ１の連結情報を調べる
ことにより求めることができる（図４ｆｇ）＃照）。

次に、ステップ８７０において、式（１）に基づいて、
部分物体Ｂ１の座標変換行列Ａ１に連結子Ｊｉの座標変
換行列Ｍを乗算して、部分物体Ｂ２の座標変換行列Ａ２
を求め、物体情報記憶部１０１に格納する。

次に、ステップ８８０において、部分物体Ｂ２の静止座
標系内での位置・姿勢を示す座標値を求める。部分物体
Ｂ２の静止座標系内での位置・姿勢を求めるには、部分
物体Ｂ２のローカル座標系内での形状情報（各頂点の位
置座標情報）に座標変換行列Ａ２を乗算すればよい。以
上の操作を伝搬リストＬが空になるまで繰り返す（ステ
ップ５９０）。最後に、ステップ５１００において、動
作伝搬経路上のすべての部分物体の静止座標系内での座
標値を出力する。

なお、連結子が一般的にｍ個のソケットをもつ場合は、
ステップ８２０，８３０において各ソケットに連結され
ている部分物体の角度変化に基づいて座標変換行列Ｍを
計算すればよい。

（発明の効果） 以上記述したように、本発明によれば、部分物体を連結
する連結子を設けて、部分物体、連結子に連結情報や座
標変換機構を内蔵させ、内蔵された連結情報により動作
の伝搬経路を自動的に求め、その伝搬経路に沿って各部
分物体の位置を、内蔵された座標変換機構によって順次
自動的に求めることにより動作の制御を行うことができ
るため、作業者は動作の伝搬について考慮することなく
、容易に物体の動作を制御することができ、作業効率が
著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施方式を示す構成図、第２図は本
発明の一実施装置を示す構成図、第３図は複数の部分物
体が連結子によって連結されて構成される物体の概念図
、第４図は基本物体の内容を示す説明図、第５図は連結
子の内容を示す説明図、第６図は複合物体の内容を示す
説明図、第７図は複数の部分物体が連結子によって連結
されて構成される物体の一般的々概念図、第８図は動作
の伝搬経路を求める手頃を示す流れ図および第９図は動
作の伝搬の実行手順を示す流れ図である。 第２図において、１０１は物体構成情報記憶部、１０２
は動作伝搬経路探索部、１０３は動作伝搬筋　１　面 消２図 笥３図 ズ 箭　４　回 （ｃ）（ｔｌ） ｕ＞　　　　　　　　　　　　　　　（’ｊ）笥　４　
図 ゛ン ′αン ５５５図 （Ｃ） 箔６−図 π　乙　図 笠′７反 窮　８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンピュータ・グラフィクスに用いられる複数の部
   分物体が木構造状に連結されて構成される物体の動作を
   制御する方式において、 上記部分物体を連結する連結子を設け、 上記部分物体と上記連結子に互いの連結関係を示す連結
   情報を内蔵させ、 また上記連結子に連結された部分物体のローカル座標系
   間の回転を実現するための座標変換行列を上記連結子に
   内蔵しておき、 上記物体の部分動作指示がされると、先ず上記連結情報
   に基づき上記物体を静止している部分と動作すべき部分
   とに分割し、上記動作すべき部分内にある部分物体の動
   作の伝搬経路を求め、 次に該伝搬経路の順にしたがい伝搬経路上の部分物体の
   ローカル座標系を基準として隣接する部分物体のローカ
   ル座標系を回転させるための座標変換行列を上記連結子
   に内蔵した座標変換行列に基づいて求め、 最後に上記動作すべき部分内の部分物体の静止座標系内
   での座標値を次々と求めていくことを特徴とする物体動
   作制御方式。 ２、コンピュータ・グラフィクスに用いられる複数の部
   分物体が木構造状に連結されて構成される物体の動作を
   制御する装置において、上記物体の構成情報を記憶する
   手段と、上記部分物体間の連結情報と基準となる部分物
   体に基づいて上記部分物体間の動作の伝搬経路を求める
   手段と、上記物体を構成する各部分物体のローカル座標
   系を基準として隣接する部分物体のローカル座標糸を回
   転させることによって上記部分物体の動作を制御する手
   段を備えたことを特徴とする物体動作制御装置。