変形可能物体（Deformable Body）¶

学習目標¶

このチュートリアルを修了すると、以下の内容を習得できます:

Isaac Sim で Deformable Body（Beta）機能を有効化する方法
プリミティブメッシュから変形可能物体（Volume Deformable）を作成する方法
外部メッシュ（STL/OBJ 等）を取り込んで変形可能物体を作成する方法
Volume Deformable と Surface Deformable の使い分け
Deformable Body Material（物理マテリアル）の作成と適用方法

はじめに¶

前提条件¶

チュートリアル 7: 属性の追加を完了していること

所要時間¶

約 15〜20 分

概要¶

これまでのチュートリアルでは 剛体（Rigid Body） を扱ってきました。剛体はどれだけ力を加えても形状が変化しない物体です。一方、現実世界にはスポンジ、布、ゴム製品など、力を加えると変形する物体が数多く存在します。

Isaac Sim では Deformable Body（Beta） 機能を使って、このような 変形可能物体 をシミュレーションできます。変形可能物体には大きく2種類あります：

種類	説明	適用例
Volume Deformable	厚みのある閉じた形状（watertight）の物体	スポンジ、ゴムブロック、臓器モデルなど
Surface Deformable	薄い膜や表面のみの物体	布、紙、薄いシートなど

Beta 機能について

Deformable Body は Beta 機能です。将来のバージョンで仕様が変更される可能性があります。

事前準備：Deformable 機能の有効化¶

Deformable Body を使うには、まず Isaac Sim の設定で機能を有効化する必要があります。この操作は最初に1回だけ行えば、以降は不要です。

上部メニューから Edit > Preferences を開きます。
Physics > General セクションで、Enable Deformable schema Beta (Requires Restart) をオンにします。
Isaac Sim を 再起動 します。

変形メッシュの可視化（推奨）

変形可能物体を扱う際は、シミュレーションメッシュとコリジョンメッシュを可視化しておくと、メッシュの密度が適切かどうかを確認できます。ビューポートの Eye アイコン をクリックし、Show By Type > Physics > Deformables (beta) > All を選択してください。

ステージの準備¶

新しいステージを作成し、物理シミュレーションの準備をします。

File > New で新しいステージを作成します。
上部メニューから Create > Physics > Ground Plane を選択して、地面（Ground Plane）を追加します。
Create > Physics > Physics Scene を選択し、物理シーンを追加します（テンプレートによっては既に含まれている場合があります）。
Stage ウィンドウで作成された PhysicsScene を選択し、Properties パネルで以下の設定を行います：
- Enable GPU Dynamics をオンにする
- Broadphase Type を GPU に設定する

GPU 設定は必須

Deformable Body は PhysX の GPU パイプラインで処理されるため、GPU Dynamics が無効の場合はシミュレーションが正しく動作しません。必ず上記の設定を行ってください。

パターン1：プリミティブメッシュから変形可能物体を作る¶

最も基本的な方法として、Isaac Sim のプリミティブメッシュ（Cube）を使って変形可能物体を作成します。

ステップ1：Xform とメッシュの作成¶

まず、変形可能物体のルートとなる Xform と、十分に分割されたメッシュを作成します。

Stage ウィンドウで右クリックし、Create > Xform を選択します。名前を DeformPlate に変更します（例：/World/DeformPlate）。
上部メニューから Create > Mesh > Settings を選択し、Mesh Settings ダイアログを開きます。
Primitive Type を Cube に設定します。
U/V/W Verts Scale の値を増やします（例：10〜30 程度）。

メッシュの分割数について

分割数が少なすぎると変形が視覚的に確認できません。最初は 10〜30 程度から試してみてください。Ctrl + 左クリックで値を微調整できます。
Create ボタンを押してメッシュを生成します。
生成されたメッシュを /World/DeformPlate の子にドラッグ＆ドロップ してネストします。

ステップ2：Volume Deformable の適用¶

作成したメッシュに対して、変形可能物体の物理属性を付与します。

ルート Xform（/World/DeformPlate）を選択します。
右クリックし、Create > Physics > Deformable (beta) > Volume を選択します。
ダイアログが表示されます。必要に応じて Hexahedral Simulation Mesh をオンにします（別のシミュレーションメッシュを生成して安定性を向上させたい場合）。
Create ボタンを押します。

ステップ3：動作確認¶

/World/DeformPlate を選択し、Properties パネルで Translate の Z 値を 1.0〜2.0 程度に設定して持ち上げます。
PLAY ボタンを押してシミュレーションを開始します。

結果： 変形可能物体が地面に落下し、衝突時に変形する様子を確認できます。
STOP ボタンを押してシミュレーションを停止します。

パターン2：外部メッシュから変形可能物体を作る¶

STL/OBJ/FBX 等の外部メッシュファイルを使って、任意の形状の変形可能物体を作成できます。

ステップ1：メッシュの取り込み¶

外部メッシュを Isaac Sim で使うには、まず USD 形式に変換する必要があります。

上部メニューから File > Import を選択し、CAD Converter を使ってメッシュファイルを取り込みます。以降の画像や動画ではサンプルファイルを使用しています。

スケールの確認

STL ファイルは単位情報を持たないことが多いため、取り込み後は必ずスケール（メートル換算）を確認してください。

ステップ2：Deformable の種類を選択して適用¶

取り込んだメッシュの形状に応じて、Volume Deformable または Surface Deformable を選択します。

厚みのある閉じた形状の場合 → Volume Deformable¶

メッシュが閉じた立体形状（watertight）の場合は、Volume Deformable を使用します。

Stage ウィンドウで右クリックし、Create > Xform を選択します（例：/World/DeformMesh）。
取り込んだメッシュを Xform の子にドラッグ＆ドロップ してネストします。
Xform を選択し、右クリックから Create > Physics > Deformable (beta) > Volume を選択します。
必要に応じて、ダイアログの Source Mesh に対象のメッシュを指定します。

Source Mesh について

レンダリング用メッシュとは別に、シミュレーションメッシュの生成元となる Source Mesh を指定できます。Source Mesh は Deformable サブツリーの外にあるメッシュも指定可能です。
Create ボタンを押します。
Z 方向に持ち上げて PLAY ボタンを押し、動作を確認します。

薄い膜や表面のみの場合 → Surface Deformable¶

メッシュが閉じていない薄板や膜状の形状の場合は、Surface Deformable を使用します。

Xform を選択し、右クリックから Create > Physics > Deformable (beta) > Surface を選択します。

トラブルシューティング¶

変形が見えない、またはシミュレーションが不安定な場合は、以下の点を確認してください：

入力メッシュの解像度が不足している：メッシュの頂点数が少なすぎると、変形しても見た目に反映されません。メッシュの分割数を増やしてください。
シミュレーションメッシュとコリジョンメッシュの解像度の不一致：両者の解像度が極端に異なると、収束問題が発生しやすくなります。

Deformable Body Material の設定¶

変形可能物体の物理的な性質（硬さ、弾性など）は、Deformable Body Material を作成して割り当てることで制御します。

ステップ1：Physics Material の作成¶

上部メニューから Create > Physics > Physics Material を選択します。
表示されるダイアログで Deformable Body Material を選択し、OK をクリックします。

ステップ2：パラメータの設定¶

作成した物理マテリアルの Properties パネルで、以下のパラメータを調整します：

パラメータ	説明
Young's Modulus（ヤング率）	物体の硬さを決定します。値が大きいほど硬くなります
Poisson's Ratio（ポアソン比）	物体を引っ張った際の横方向の収縮率です（通常 0〜0.5）
Density（密度）	物体の質量密度（kg/m³）
Dynamic Friction（動摩擦係数）	物体が動いている際の摩擦の強さ

パラメータの使い分け

シミュレーションメッシュには密度・ヤング率・ポアソン比が、コリジョンメッシュには摩擦係数が主に影響します。

ステップ3：マテリアルの割り当て¶

変形可能物体（Deformable のルート Xform または関連する Prim）を選択します。
Properties パネルの Physics Materials on Selected … セクションから、作成した Deformable Body Material を選択して割り当てます。
PLAY ボタンを押し、動作を確認します。

まとめ¶

このチュートリアルでは以下のトピックを扱いました：

Deformable Body（Beta）機能の有効化
プリミティブメッシュからの Volume Deformable の作成
外部メッシュの取り込みと Volume / Surface Deformable の使い分け
Deformable Body Material による物理パラメータの設定と割り当て

剛体との違い

剛体（Rigid Body）は形状が変化しないため計算が効率的ですが、変形可能物体はメッシュの各頂点を個別に計算するため、計算コストが高くなります。シミュレーションの目的に応じて、剛体と変形可能物体を使い分けてください。