JPH05169377A - 物体把持方式 - Google Patents
物体把持方式Info
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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
(57)【要約】
【目的】 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、日常的な動作と同様の操作で把持すること
を可能とする。 【構成】 少なくとも二つの触手をもつ物体把持装置で
多面体に近似した物体を把持する際に、多面体の異なる
二つの面と物体把持装置の二つの触手との接触の有無を
把持判定の基準の一つとする方式。この基準に加えて、
面に接触した瞬間の触手の動きを把持判定の基準とす
る、あるいは触手に接触した面の法線方向を把持判定の
基準とする。さらに、物体に表面特性を想定して把持判
定を行う。
ある物体を、日常的な動作と同様の操作で把持すること
を可能とする。 【構成】 少なくとも二つの触手をもつ物体把持装置で
多面体に近似した物体を把持する際に、多面体の異なる
二つの面と物体把持装置の二つの触手との接触の有無を
把持判定の基準の一つとする方式。この基準に加えて、
面に接触した瞬間の触手の動きを把持判定の基準とす
る、あるいは触手に接触した面の法線方向を把持判定の
基準とする。さらに、物体に表面特性を想定して把持判
定を行う。
Description
【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。
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。
【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］。
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］。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
「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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の一実施例を説明するための図である。
【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。
図である。
【図３】本発明の作用を説明するための図である。
【図４】本発明の作用を説明するための図である。
【図５】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図６】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図７】本発明の一実施例を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施例を説明するための図である。
１ 多面体 ２ 面 ３ 物体把持装置 ４ 触手
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【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。
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。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【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。
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。
Claims (4)
- 【請求項１】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
とする物体把持方式。 - 【請求項２】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請求項１記載の物体把持方式。 - 【請求項３】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請求項１記載の物体
把持方式。 - 【請求項４】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
る請求項３記載の物体把持方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33539891A JP3301096B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 物体把持方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33539891A JP3301096B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 物体把持方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05169377A true JPH05169377A (ja) | 1993-07-09 |
| JP3301096B2 JP3301096B2 (ja) | 2002-07-15 |
Family
ID=18288100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33539891A Expired - Fee Related JP3301096B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 物体把持方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3301096B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008234681A (ja) * | 2008-04-30 | 2008-10-02 | Sega Corp | ビデオゲーム装置、画像表示装置及び方法、動画表示装置及び方法並びに記録媒体 |
| JP2008272886A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nissan Motor Co Ltd | 把持候補位置選出装置、把持候補位置選出方法、把持経路生成装置、および把持経路生成方法 |
| JP2011073066A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Canon Inc | 物体把持制御方法及び装置 |
| WO2019082853A1 (ja) * | 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 | 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP33539891A patent/JP3301096B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008272886A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Nissan Motor Co Ltd | 把持候補位置選出装置、把持候補位置選出方法、把持経路生成装置、および把持経路生成方法 |
| JP2008234681A (ja) * | 2008-04-30 | 2008-10-02 | Sega Corp | ビデオゲーム装置、画像表示装置及び方法、動画表示装置及び方法並びに記録媒体 |
| JP2011073066A (ja) * | 2009-09-29 | 2011-04-14 | Canon Inc | 物体把持制御方法及び装置 |
| US8788095B2 (en) | 2009-09-29 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Object grasping control method and apparatus |
| WO2019082853A1 (ja) * | 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 | 画像処理装置、画像処理方法およびプログラム |
| US11181972B2 (en) | 2017-10-26 | 2021-11-23 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Image processing apparatus, image processing method, and program |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3301096B2 (ja) | 2002-07-15 |
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