線状物体モデリング Heads: 平井 慎一 Contact: "若松 栄史" Date: 1994 - 2004 Mailing address: 立命館大学ロボティクス学科 〒525-8577 滋賀県草津市野路東1-1-1 Supported by: Associated lab/group: 若松助手（大阪大学　荒井研究室） Dr.McCarragher(Australia National Univ.)

研究内容

本研究は，コードやチューブに代表される柔軟線状物体のモデリング技法を確立することを目的とする．微分幾何法により，任意の曲げ，ねじり，伸縮変形を表現できる手法を開発している．

現在，柔らかく変形しやすい部品が，数多くの製品に用いられている．たとえば，電気製品にはケーブル類，自動車にはコードやチューブが使われている．製品の設計・生産のリードタイムを短くするためには，製品の設計段階で柔らかく変形しやすい部品の変形形状を評価することが必要である．そこで本研究では，コードやチューブに代表される柔軟線状物体 (deformable linear objects) のモデリング技法を開発した．本手法は，

• 微分幾何座標 (differential geometry coordinates) により三次元空間内の任意の曲げ，ねじり，伸縮変形を表現できる．
• エネルギー法により，変形形状を安定的に計算できる．

担当

	名前	学年	学位
	若松　栄史	大阪大学	工学博士

研究発表

• Shinichi Hirai, Energy-Based Modeling of Deformable Linear Objects, Dominik Henrich and Heinz Wörn eds., Robot Manipulation of Deformable Objects, 978-1447111931, Springer-Verlag, Advanced Manufacturing Series, pp.11-28, 10.1007/978-1-4471-0749-1_3, 2000

• Hidefumi Wakamatsu and Shinichi Hirai, Static Modeling of Linear Object Deformation Based on Differential Geometry, International Journal of Robotics Research, Vol.23, No.3, pp.293-311, 10.1177/0278364904041882, Mar., 2004
• 若松 栄史, 加藤 恒範, 妻屋 彰, 白瀬 敬一, 荒井 栄司, 平井 慎一, 結び目形状を含めた線状物体の変形モデリング, 日本バーチャルリアリティ学会論文誌, Vol.8, No.3, 特集 変形と力覚, pp.287-294, 10.18974/tvrsj.8.3_287, Sept., 2003
• Takahiro Wada, Brenan J. McCarragher, Hidefumi Wakamatsu, and Shinichi Hirai, Modeling of Shape Bifurcation Phenomena in Manipulations of Deformable String Objects, Advanced Robotics, Vol.15, No.8, pp.833-846, 10.1163/156855301317198151, 2001
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 薄板状物体のマニピュレーションにおける曲げ変形操作の静力学的解析, 日本機械学会論文集C編, Vol.63, No.608, pp.1102-1109, 10.1299/kikaic.63.1102, Apr., 1997

• Hidefumi Wakamatsu, Tatsuya Yamasaki,Akira Tsumaya, Eiji Arai, and Shinichi Hirai, Dynamic Modeling of Linear Object Deformation Considering Contact with Obstacles, Proc. 9th Int. Conf. on Control, Automation, Robotics and Vision, pp.1085-1090, 10.1109/ICARCV.2006.345300, Singapore, Dec. 5-8, 2006
• Hidefumi Wakamatsu, Kousaku Takahashi and Shinichi Hirai, Dynamic Modeling of Linear Object Deformation based on Differential Geometry Coordinates, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, pp.1028-1033, 10.1109/ROBOT.2005.1570251, Barcelona, Spain, Apr. 18-22, 2005
• Takahiro Wada, Brenan J. McCarragher, Hidefumi Wakamatsu, Shinichi Hirai, Takeshi Yonezawa, and Shinichi Tokumoto, Modeling of Hysteresis in Deformation of Rodlike Objects Toward Their Manipulation, Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, Vol.1, pp.203-208, 10.1109/IROS.2000.894605, Takamatsu, Japan, Oct. 31 - Nov. 5, 2000
• Hidefumi Wakamatsu, Shinichi Hirai, Brenan J. McCarragher, David Austin, Keiichi Shirase, and Eiji Arai, Analysis of Hysteresis in Deformation of Rodlike Objects Toward Their Manipulation, Proc. 4th Japan-France/2nd Asia-Europe Congress on Mechatronics, pp.412-416, Kokura, Japan, Oct. 6-8, 1998
• Hidefumi Wakamatsu, Takumi Matsumura, Eiji Arai, and Shinichi Hirai, Dynamic Analysis of Rodlike Object Deformation towards Their Dynamic Manipulation, Proc. IEEE/RSJ Int. Conf. on Intelligent Robots and Systems, Vol.1, pp.196-201, 10.1109/IROS.1997.649050, Grenoble, France, Sept. 7-11, 1997
• Shinichi Hirai and Hidefumi Wakamatsu, Modeling of Deformable Strings with Bend, Twist, and Extension in 3D Space, Proc. 2nd ECPD Int. Conf. on Advanced Robotics, Intelligent Automation and Active Systems, pp.529-534, Vienna, Austria, Sept. 26-28, 1996
• Shinichi Hirai, Hidefumi Wakamatsu, and Kazuaki Iwata, Towards a Task Planning for Deformable Object Manipulation - Formulation and Computation of Linear Object Deformation, Proc. IEEE Int. Symp. on Assembly and Task Planning, pp.80-85, 10.1109/ISATP.1995.518754, Pittsburgh, PA, U.S.A., Aug. 10-11, 1995
• Hidefumi Wakamatsu, Shinichi Hirai, and Kazuaki Iwata, Modeling of Linear Objects Considering Bend, Twist, and Extensional Deformations, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Vol.1, pp.433-438, 10.1109/ROBOT.1995.525322, Nagoya, Japan, May 21-27, 1995
• Shinichi Hirai, Hidefumi Wakamatsu, and Kazuaki Iwata, Modeling of Deformable Thin Parts for Their Manipulation, Proc. IEEE Int. Conf. on Robotics and Automation, Vol.4, pp.2955-2960, 10.1109/ROBOT.1994.350890, San Diego, CA, U.S.A., May 8-13, 1994

• 平井 慎一, 混合座標法に基づく線状ソフトロボットの動的モデリング, ロボティクス・メカトロニクス講演会 2020, オンライン, May 27-30, 2020
• 平井 慎一, 四元数を用いた線状ソフトロボットの三次元変形表現, 第38回日本ロボット学会学術講演会（RSJ2020）, オンライン, Oct. 9-11, 2020
• 山崎 達也, 若松 栄史, 妻屋 彰, 荒井 栄司, 平井 慎一, 接触を考慮した線状物体の動的変形形状シミュレーション, 第24回日本ロボット学会学術講演会予稿集CD-ROM, 2006
• 和田 隆広, 若松 栄史, Brenan J. McCarragher, 平井 慎一, 米澤毅, 線状柔軟物体のマニピュレーションにおける形状分岐現象のモデリング, 精密工学会 第5回知能メカトロニクスワークショップ講演論文集, pp.57-62, 2000
• 若松 栄史, 松村 卓美, 平井 慎一, 荒井 栄司, マニピュレーションのための線状物体の動的変形解析, ロボティクス・メカトロニクス'97講演会予稿集, pp.211-212, 神奈川工科大学, June 7-8, 1997
• 平井 慎一, Brenan J. McCarragher, ねじりを伴う線状物体の変形におけるヒステリシスに関する研究, 第15回日本ロボット学会学術講演会予稿集, pp.289-290, 1997
• 若松 栄史, 荒井 栄司, 小林 正樹, 平井 慎一, 線状物体のマニピュレーションにおける動的変形の解析, 第14回日本ロボット学会学術講演会予稿集, pp.103-104, 1996
• 若松 栄史, 小林 正樹, 平井 慎一, 松山 欽一, 荒井 栄司, 線状部品の動的変形形状の解析, 日本機械学会第74期全国大会講演論文集, IV, pp.263-264, 1996
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 柔らかい物体の把持に関する静力学的解析, 日本機械学会関西支部 第71期定時総会講演会, pp.270-271, 1996
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 形状変形を伴う線状物体のマニピュレーション過程の解析, 第13回日本ロボット学会学術講演会予稿集, pp.685-686, 1995
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 変形しやすい物体の把持に関する静力学的解析, 日本機械学会第73期全国大会講演論文集, Vol.5, pp.287-288, 1995
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 弾性変形を生じる薄板状部品のモデリングに関する研究, 1994年度精密工学会秋期大会学術講演会予稿集, pp.349-350, 1994
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 柔らかい線状部品のマニピュレーションのためのモデリングに関する研究, 日本機械学会第71期通常総会講演論文集, Vol.4, pp.448-450, 1994
• 平井 慎一, 岩田 一明, 曲げ変形を伴う柔らかい薄板状物体のマニピュレーション, 第11回日本ロボット学会学術講演会予稿集, pp.1229-1230, 1993
• 若松 栄史, 平井 慎一, 岩田 一明, 曲げ・ねじれ変形をともなう柔らかい線状部品のモデリング, 1993年度精密工学会秋期大会学術講演会予稿集, pp.427-428, 1993
• 平井 慎一, 若松 栄史, 岩田 一明, 重力環境下における柔らかい薄板状部品の曲げ変形のモデリング, 1993年度精密工学会秋期大会学術講演会予稿集, pp.425-426, 1993
• 平井 慎一, 岩田 一明, 若松 栄史, 曲げ変形をともなう柔らかい薄板状部品のモデリング, 1993年度精密工学会春期大会学術講演会予稿集, pp.211-212, 1993

参考資料

線状物体の空間内変形

非対称な線状物体の変形

線状物体のKinking現象

線状物体の平面内変形 (ループなし)

線状物体の平面内変形 (ループあり)

関連サイト

• デジタルファッション