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日々のアイディアの答え合わせ (4)~
えーと1個ずつ書くのがめんどいのでいくつかまとめていきたいと思います。
背景と目的 ： 植物は毛細管現象により土中の水分を吸い上げて成長する。微細な振動を与えることで毛細管現象を活発にし成長を促進できるのではないか考え、その手法を提案する。実際、音楽を聞かせると花はよく育つなどと言われるし、電磁波豊富な高圧線下では植物の異常生長が報告されていたりする。内容 ： モータによる振動装置を土中・種子近くに埋め込み、生育を待つ。
結果： 昔からあるらしい
植物の生長と振動の関係については、古くはダーウィンが報告した事例もあるくらい昔から知られているが、接触刺激と生長について詳しい研究が行われたのはごく最近のこと、と1975年の論文にありました。（書いてる途中で消えたのでソースはわからなくなった）「ユリの茎長調節にオートマチックな接触装置が実用化されている」との記述もあり、普通に昔からあるみたいですね。あまり産業応用されているイメージが無かったのですが、一般人が知らないだけかもしれません。
通信回線を介したロボットの遠隔操作におけるタスク規範型データ伝送手法 (1999)
Abst引用：
植物の生長と振動の関係については、古くはダーウィンが報告した事例もあるくらい昔から知られているが、接触刺激と生長について詳しい研究が行われたのはごく最近のこと、と1975年の論文にありました。（書いてる途中で消えたのでソースはわからなくなった）「ユリの茎長調節にオートマチックな接触装置が実用化されている」との記述もあり、普通に昔からあるみたいですね。あまり産業応用されているイメージが無かったのですが、一般人が知らないだけかもしれません。
結果： 近いものはある背景と目的 ： 近年、ロボット制御の自由度は増加している。多数のアクチュエータの位置や速度、力などのパラメータを高精度・高時間分解能で制御するには、贅沢な計算・通信リソースが必要となる。そこで、“制御データの圧縮”という概念を提案する。内容 ： 要求される精度に応じて制御データを重みづけ・圧縮し、リソース消費の低減を図る。考察 ： 要求精度の見極めや、誤差伝播の把握が課題となりそうである。下手したら暴走も起こりかねない。
通信回線を介したロボットの遠隔操作におけるタスク規範型データ伝送手法 (1999)
Abst引用：
操作機器と遠隔ロボット間の効率的なデータ伝送方法として、通信ネットワークを介したタスクベースのデータ交換を提案。タスクベースのデータ交換では、ロボットが行うタスクの内容や状況に応じて、より重要な情報を優先的に送信する（例えば、送信データの内容を変更する）。（中略）容量制限のある通信ネットワークを有効に利用し、バイラテラルサーボ制御によるリアルタイムでの高操作性を実現した。というわけでまぁ圧縮ではないけど制御データの優先度付けという観点では近いアイディアでしょう。難しそうなのでよく読んでないけど圧縮に言及したもの (2010) もあった。
背景と目的 ： 電気回路における電気の流れは、水の流れにたとえられる。電圧は水圧、電流は水流、電気抵抗は管の抵抗、容量はタンク……などのアナロジーが成り立つ。そこで、電力増幅器を流体システムに置き換えられないかという発想に基づき、水力増幅器を提案する。内容 ： 電力増幅器における電気エネルギーは、水力増幅器における位置エネルギーと等価である。水圧の微小な変化に反応するバブルを用いて、高い位置にある水から、信号に応じた量のエネルギーを取り出す。水圧の微小な変化に反応するバブルをどう実現するのかは考えていない。考察 ： 使い道が思いつかない。周波数特性がものすごく低域に偏ってそうである。
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2022/12/28 (Wed.) Comment(0) 日々のアイディア
2022
08
18
日々のアイディアの答え合わせ (3) 3次元コンピュータグラフィクスを用いた音質可視化インタフェース
背景と目的 ： 聾唖者等に対し、音の単なる包絡線形状や周波数特性ではなく、“音質”という複合的な感性情報を直観的に視覚提示するインタフェースを提案する。
内容 ： 3DCGのプリミティブ（球体など）の形状や表面の質感・あるいはその動き等に、入力した音の波形やスペクトルを直観に基づいて写像するアニメーションAPI。たとえば硬い音に対してはシャープな形状、ノイズのような音に対しては激しく振動する砂のような形状の3次元画像を提示する。場合によっては色情報も用いる。
結果： それっぽいのが出てた
2017年ごろの Zach Liebeman氏の AR Sound Visualization がまさにこれです。こういうのを思い描いてたと思います。
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いわゆる音源定位ARみたいなのは産業応用含め結構事例があるんですが、
上述の事例はリアルタイムARで、しかも周波数情報も直観的なデザインとして反映されてるっぽいですよね。しかもSLAMで発音場所を大まかに記憶して空間に履歴として残してるというかなり高度なことをやっています。すごいよ！！ （参考記事）
元々は懐かしのWindows Media Playerの、音声のみファイルを再生するときの「視覚エフェクト」（音に合わせた幾何学模様アニメーションみたいなの）に着想を得て当時の記事を書いた気がしますw
2022/08/18 (Thu.) Comment(0) 日々のアイディア
2022
08
13
日々のアイディアの答え合わせ(2) 水道取り付け式小型発電機
さぁ次行ってみよう。
水道取り付け式小型発電機
背景と目的：水道から流れ出てくる水の運動エネルギーを捨てるのは勿体なく思える。そこで、そのエネルギーを電力に変換する小型器具を提案する。
内容：水道から出てくる水をタービンに当て、発電機を回して発電する。浄水器のような小型ハウジングにまとめることができる。
考察：風呂の水道に取り付けて湯を張れば結構な電力を発電できる気がするが……発電規模によって実用性が大きく左右されるだろう。
結果： マイクロ水力発電というのが一般化しつつある
まず2016年に環境省から 水道施設への小水力発電の導入ポテンシャル調査結果 というのが出ていました。これによると
水道施設（おもに導・送・配水施設）で、標高の高い場所から配水池等へ水を流す場合などには、その圧力差がエネルギーとして利用されずに失われています。とのこと。2016年時点で既にそういうのが導入されてて、しかし普及率は3%以下だったようです。てことは始まったのは2010年代に入ってからぐらいかな？
これらのエネルギーを有効活用する小水力発電を導入することにより、二酸化炭素の排出量が削減されるとともに水道事業におけるエネルギーコストの低減による経営の効率化につながるものと考えられます。しかしながら、現在、小水力発電を導入している水道施設は全体の2.7％と低い状況にあります。
でこちらは最近（2021年）の記事。ダイキン「水道発電」 全国拡大 全額負担で発電機設置 自治体に売電収入還元
なんと 全国に約２万７０００カ所ある水道施設全てに設置した場合の総発電量は原発０．５基分に相当する とのことです！ 何やら急激にエネルギー危機が叫ばれてる昨今、こう言ったエネルギーハーベスティング技術がもっと推進されるといいですよね。
さらに私が記事執筆当時想定していたそのものズバリなものがAmazonで売ってました。
こういうの昔からあったんですかね？ いちおう当時も5分ぐらいは先行事例を検索してから書いてた気がするので、やはりすぐには見つからなかったのでしょう。誰でも思いつきそうなものではありますが、実現・実用化にはやはり年月がかかるんですね。アイディアを形にしてきた先人たち、本当にすごい。
2022/08/13 (Sat.) Comment(0) 日々のアイディア
2022
08
12
日々のアイディアの答え合わせ
どうも、abeです。大変ご無沙汰しております。
なんだいきなりという感じですが、最近いろいろあって何か新しいことを始めたいとか思うんですね。それにはアイディアが重要です。
当ブログでは13年にも前になりますが、日々のアイディアというカテゴリでしょうもないアイディアをひたすら出していく、というマラソン的企画をやったことがあります。量が質を生む、ということでとにかく質より量です。そんなふうに当時出したアイディアたちは本当にただのアイディアに過ぎなくて、1ミリも実現のために行動などしてないわけですが、なんだか最近になって、非常に今さらながら気になったわけです。「あのアイディアたちの中で、実現の価値のあるものはあったのか？ もしかして誰かが実現しているものはないものか？」と。
そんなわけで「日々のアイディア答え合わせ」と題しまして、当時のアイディアを1個ずつ振り返っていきたいというのがこの企画であります。
前置きがめんどくさくなってきたので早速いきましょう。当時の連載順そのままに見ていきます。というわけで第1回はこれ！
パイプマトリクスによる物体形状ディスプレイ
背景と目的：3次元物体の形状を、3DCGや触覚提示などの仮想現実的再現ではなく、物理的に再現する装置を提案する。内容：たくさんのパイプを剣山状に並べてマトリクスを構成する。各パイプはリニアアクチュエータなどの機構を用いて独立に鉛直方向に動かすことが可能で、これらの組み合わせにより物体の俯瞰形状を再現することができる（図1）。
また、パイプの位置をリアルタイムに制御することで、マクロな感触情報も再生可能である。言わば動く3次元プロッタ。
結果： MITの「inFORM」（2013年ごろ）, スタンフォードの「shapeShift」（2017年ごろ）などが発表されていた
いやーこれはすごいですよ！！ ぜひ動画を見てください。
ただのディスプレイとしてだけでなく入力インターフェースとしても使えて、3Dモデリング支援とか物体搬送とかまで可能にしています。プロジェクションマッピングと組み合わせて色もつけたりしてます。もう完全に未来だよ！！ でもこれですら約10年前なんだよ！！
https://appllio.com/20131114-4479-mit-trangible-media-group-inform
いずれもメカ的な機構はボールねじのようですね。特にinFOMRの方は動作速度が非常に速い。おそらくアイディアとしてはもっとずっと昔からあったものでしょう。「shape display」で画像検索すると似たようなものが他にも出てきます。
ただ、安価・高速・マルチチャネルな制御システムを誰でも作れるようになり、実現のハードルがぐっと下がったのが2010年代に入ってからなのかもしれません。メカ部分がもっともっと大幅に小型・安価になれば実用化も有り得そうですが、さらなるブレークスルーが必要でしょう。しかし実現されただけでもすごいことです。
いやーやっぱり世の中はひとつずつ変えることができて、天才たちがアイディアを形にしてるんですね。私のような凡人にはせいぜい後出しの車輪の再発明しかできませんが、まぁ修行ということで日々改善のアイディアを出していきたいと思います！
2022/08/12 (Fri.) Comment(0) 日々のアイディア
2010
12
06
42. ARスケスケ光線
【背景と目的】
照らすだけでモノの中身が見えるライトがあったら、色々と嬉しい。
【実現方法】
テラヘルツ波などを照射・分光することで透視画像を得て、それをプロジェクタで被写体表面に投影する。位置合わせなど難しそうだが、既存のAR技術で何とかならないか。
【感想】
テラヘルツ波受光器を被写体の向こう側に置いてないと使えないんじゃないだろうか。
2010/12/06 (Mon.) Trackback() Comment(0) 日々のアイディア
2010
09
12
41. CGアニメに手描き風歪みを与えるレンダラ
【背景と目的】
90年代中ごろから、アニメーション中に部分的にCGが用いられるようになってきた（デジタル彩色よりも先に）。近年ではトゥーンレンダリングの導入などによって、きわめてセルアニメに近い質感の画が得られるようになってきている。しかしながら、それでもなおCGで作られた動画は“正確すぎる”ため、周囲の人物等の動きと比べると浮いてしまうことがあると言える。（浮くというか、「あ、これCGだ」と分かってしまう）
そこで、CGアニメーションに対し、意図的に歪みを与えることで手描き風味を生みだすレンダラがあったらいいんじゃねえかと考える。
【内容】
人間が物体を描く際、網膜像（あるいは想像したアングルからのカメラ画像）と実際に描かれる絵にどのような差があるのか（歪みパラメータ）を調べ、それを元に変換規則を定め、レンダリング時の射影行列とか追加する。規則は機械学習で作るのかな。
1枚1枚の絵よりもむしろ時間領域での歪みのほうが大きいのかもしれない。たとえば描きにくいアングルの近傍では作画枚数が減りそうな気がする。そういうのも規則に含めればok。
【感想】
有名なアニメータとかの歪みパラメータを同定して、 「○○監督の歪みモデル」とかってパッケージ化すれば売れるんじゃないかね。
売れんか。
2010/09/12 (Sun.) Trackback() Comment(0) 日々のアイディア
2010
07
25
40. フィードバック制御による自動調弦機構
【背景と目的】
ギターなどの撥弦楽器は、正確に調弦しても舞台照明の熱などですぐに狂ってしまい、またフレットを有するため微分音レベルでの音程調節が難しい。そのため、撥弦楽器による大規模合奏などではピッチのずれが問題となる。
ギターなどの撥弦楽器は、正確に調弦しても舞台照明の熱などですぐに狂ってしまい、またフレットを有するため微分音レベルでの音程調節が難しい。そのため、撥弦楽器による大規模合奏などではピッチのずれが問題となる。
そこで、弦にかかる張力をフィードバック制御することで常に正確な調弦を保持するシステムを提案する。
【内容】
各弦のペグにサーボモータと力センサを取りつけ、正確な調弦をした際の弦の張力を目標値として定値制御をかける。
各弦のペグにサーボモータと力センサを取りつけ、正確な調弦をした際の弦の張力を目標値として定値制御をかける。
【雑感】
ペグ回すのってどれくらいトルクいるのかなー てか弦の張力測るのって結構難しいかもな 摩擦で食い止まってるしな 静止摩擦と動摩擦が絡む非線形システムなのかもしれんな 張る方向と緩める方向でヒステリシスとかあるだろうし てかまかり間違えて発散でもしたら弦切れて大惨事だしゲイン上げ過ぎないように気を付けないとね 馬鹿馬鹿しいけど2,980円ぐらいで外付け可能システムとして売ってたら結構ほしいかもしれんぞ まぁサーボ6個付けたらそれだけで数万はいくだろうけどな
【追記】
もうあった！ いくらでもあった！！
ペグ回すのってどれくらいトルクいるのかなー てか弦の張力測るのって結構難しいかもな 摩擦で食い止まってるしな 静止摩擦と動摩擦が絡む非線形システムなのかもしれんな 張る方向と緩める方向でヒステリシスとかあるだろうし てかまかり間違えて発散でもしたら弦切れて大惨事だしゲイン上げ過ぎないように気を付けないとね 馬鹿馬鹿しいけど2,980円ぐらいで外付け可能システムとして売ってたら結構ほしいかもしれんぞ まぁサーボ6個付けたらそれだけで数万はいくだろうけどな
【追記】
もうあった！ いくらでもあった！！
2010/07/25 (Sun.) Trackback() Comment(0) 日々のアイディア
2010
07
17
39. 契約書記述言語
背景と目的：
契約書はオカネが絡むので曖昧さは許されないが、自然言語で記述するのでどうしても曖昧さがあり、それをチェックしきれないという問題がある。そこで、契約書の記述を形式言語で行おうという考え。
実現方法：
契約に関わる当事者を静的変数として扱い、それらの関係や条件を論理演算子によって表現し……みたいな。詳しくは知らん。仕様記述言語みたいに、その妥当性を厳密にチェックできる。というかそれが目的。
考察：
契約書の曖昧性がどれだけ世の中にトラブルをもたらしているかというのは実際よく分からんね。調査必要。
2010/07/17 (Sat.) Trackback() Comment(0) 日々のアイディア
2010
06
16
38. 逆ズームを自動で行うカメラシステム
背景と目的：
映像撮影において、カメラの後退とズームアップ（あるいは前進とズームアウト）を同時に行うことで、被写体の画面に占める大きさはそのままに背景を大きく（あるいは小さく）する撮影技法が存在する。逆ズームあるいは「めまいズーム」と呼ばれ、不思議な感覚を演出することができる。
しかしながらこの技法は、被写体の投影面積を一定に保ち、かつ滑らかな動きでズームと移動を行わなければならないため、撮影技術の熟練が要求される（と思う）。そこで、そういうの（特にズーム動作）を自動でできれば嬉しいはずである。
実現方法：
ビデオカメラにズームコントローラを取りつけ、コンピュータに接続する。コンピュータにはカメラからの画像をリアルタイムで入力。
何らかの方法で被写体（の領域）を認識させ、ターゲットとして設定。撮影距離を変化させ、ソフトウェアによって被写体領域の面積（画素数）が一定となるようズームコントローラで画角を制御する。
考察：
ニッチだが需要はありそうな気がする。まぁ映像撮影のための自動制御ってかなり進んでるからとっくに実現されてそうな気もするが。
加速度に対する追従速度が課題になるはず。加速度センサによるデッドレコニングを導入すれば追従速度や精度は上がるかもしれない。あるいはカメラ自体を移動ロボットにするという手もある。
2010/06/16 (Wed.) Trackback() Comment(0) 日々のアイディア
2009
11
18
37. 靴内蔵型発電機
背景と目的 ： 近年、エネルギーハーベスティング技術が注目されている。数mWあるいは数μWのオーダーで駆動できる電子機器が増えたため、環境中に存在する微弱なエネルギー(熱や振動など)を、“果実を収穫するかのように”取り出して利用しようというもの。そこで今回は、人間の歩行動作から電気エネルギーを取り出す靴内蔵型発電機を提案。
内容 ： 靴の爪先部分に、鉛直方向の直線運動を回転運動に変換するレシプロエンジンのような機構を取り付け、発電機を回す。地面を踏むたびにローターが回り、発電できる。
考察 ： 圧電素子を使った発電床なんぞより大幅にレンジの大きな電流が取り出せるはず。ただ見た目がかっこ悪いのと、防水性が課題。また、メカ部があるので故障もしやすいだろう。
しかし しょうもないな。
2009/11/18 (Wed.) Trackback() Comment(0) 日々のアイディア