JP3244734U - Writing instrument or operating device with posture detection means - Google Patents

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Abstract

【課題】筆記具および電子ペン等の操作機器の姿勢と、対象物の状態や操作者の姿勢を検知し、適正な機器の姿勢を確保し、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図る筆記具および操作機器を提供する。【解決手段】平面部を有する対象物に長軸の一方端で接触または近接する、姿勢の検知手段を有する筆記具であって、筆記具の一方端の近傍に設けられた多方向検知近接センサと、多方向検知近接センサの出力から筆記具の姿勢を検知する姿勢検知部とを有し、筆記具の姿勢を検知および予測し、筆記具の姿勢が最適範囲を外れた場合、筆記具の動作が制動される。【選択図】図1[Problem] Detect the posture of operating devices such as writing implements and electronic pens, the state of objects, and the posture of the operator, ensure the proper posture of the device, continue proper operating methods, and reduce the burden on the operator. Provides writing implements and operating devices that achieve this. A writing instrument having a posture detecting means that contacts or approaches an object having a flat part at one end of a long axis, the writing instrument having a multidirectional detection proximity sensor provided near one end of the writing instrument; It has an attitude detection unit that detects the attitude of the writing instrument from the output of the multidirectional detection proximity sensor, detects and predicts the attitude of the writing instrument, and when the attitude of the writing instrument deviates from the optimum range, the operation of the writing instrument is braked. [Selection diagram] Figure 1

Description

本考案は、特定対象物に対する筆記行為または電子出版物に対する操作機器による操作行為において、その姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器に関するものである。 The present invention relates to a writing instrument or an operating device having a means for detecting the posture of a specific object when writing on a specific object or operating an electronic publication using the operating device.

一般にノートやメモ等のような特定対象物に対する筆記行為、またはタブレットや小型コンピュータ等のような電子出版物に対する電子ペン等操作機器による操作行為(以下合わせて「操作行為」という)において、長軸を有する手動の筆記具または操作機器(以下合わせて「機器」という)が用いられる。このとき、その操作行為に伴い、当該長軸の鉛直方向に対する傾斜角度を変えながら、機器の姿勢が形成される。
しかしながら、例えば電子ペンによる情報伝達操作を行う場合、その傾斜角度が大きくなれば情報が十分伝達できない状態となる可能性があり、機器の姿勢は操作行為の適正に大きな影響を及ぼす。また機器の姿勢は、筆記者または操作者(以下「操作者」という)の機器の保持状態、特定対象物の記載面または電子出版物の操作画面の傾きによって決定される。さらに、こうした操作行為は長時間に及ぶと操作者に対して大きな負担となり、適正な機器の姿勢からのずれを認識できないこともある。
こうした課題に対し、従前いくつか提案されている(例えば特許文献1参照)。
具体的には、例えば図5(A)に示すように、電子ペン100は、先端部が透光性を有する部材で形成されており、内部に発光部103を備え、ペン先101がタッチパネル124(表示面122)に接触したことを検知する押圧センサ104と、ユーザが電子ペン100を把持したことを検知する把持センサ106と、電子ペン100のタッチパネル124に対する姿勢を検知する姿勢センサ108とを備え、前記した各センサが出力する検知信号を処理する信号処理回路105と、発光部103と、各センサ及び信号処理回路105に電源を供給するバッテリー107と、電子情報ボードシステム110が備えるペン信号受信部(図示せず)との間で信号を送受信する通信制御部102とを備え、図5(B)に示すように、判定部606が、ペン接触検知部601が、電子ペン100がタッチパネル124に接触したことを検知していない場合に、ペン把持検知部603が、電子ペン100が把持されていることを検知し、なおかつ、ペン姿勢検知部602が検知した電子ペン100の角度(姿勢)が所定の範囲であると判定したときに、表示制御部608は、表示面122に電子ペン100の筆跡を表示するタッチパネルシステム110が提案されている。ここで、姿勢センサ108は、例えば、角速度を検出するセンサとしてよく知られたジャイロセンサで構成される。姿勢センサ108は、ユーザが電子ペン100を把持して、筆記動作を行った際の電子ペン100の姿勢を検知する。本実施の形態にあっては、姿勢センサ108は、電子ペン100がタッチパネル124の表面となす傾きに相当する角度θに応じた電気信号(姿勢信号)を出力する。なお、姿勢センサ108の構成は、ジャイロセンサに限定されるものではなく、例えば、加速度センサを用いて構成してもよい。
In general, in the act of writing on a specific object such as a notebook or memo, or the act of operating an electronic publication such as a tablet or small computer using an operating device such as an electronic pen (hereinafter collectively referred to as "operating act"), the long axis A manual writing instrument or operating device (hereinafter collectively referred to as the "device") having the following functions is used. At this time, the posture of the device is formed while changing the inclination angle of the long axis with respect to the vertical direction in accordance with the operation action.
However, when performing an information transmission operation using an electronic pen, for example, if the angle of inclination becomes large, there is a possibility that information cannot be sufficiently transmitted, and the posture of the device has a large effect on the appropriateness of the operation. Further, the attitude of the device is determined by the state in which the scribe or operator (hereinafter referred to as "operator") holds the device, and the inclination of the writing surface of a specific object or the operation screen of an electronic publication. Furthermore, if these operations continue for a long time, they will place a heavy burden on the operator, and he may not be able to recognize deviations from the proper posture of the device.
Several proposals have been made to address these issues (for example, see Patent Document 1).
Specifically, as shown in FIG. 5A, for example, the electronic pen 100 has a distal end made of a translucent material, a light emitting section 103 inside, and a pen tip 101 connected to the touch panel 124. (display surface 122); a grip sensor 106 that detects that the user is gripping the electronic pen 100; and a posture sensor 108 that detects the posture of the electronic pen 100 with respect to the touch panel 124. The electronic information board system 110 includes a signal processing circuit 105 that processes detection signals output from each of the sensors, a light emitting unit 103, a battery 107 that supplies power to each sensor and the signal processing circuit 105, and a pen signal that the electronic information board system 110 is equipped with. The determination unit 606 includes a communication control unit 102 that transmits and receives signals to and from a reception unit (not shown), and as shown in FIG. 124 is not detected, the pen grip detection unit 603 detects that the electronic pen 100 is being gripped, and the angle (posture) of the electronic pen 100 detected by the pen posture detection unit 602 is detected. ) is within a predetermined range, the display control unit 608 has proposed a touch panel system 110 in which the handwriting of the electronic pen 100 is displayed on the display surface 122. Here, the attitude sensor 108 is composed of, for example, a gyro sensor that is well known as a sensor that detects angular velocity. The posture sensor 108 detects the posture of the electronic pen 100 when the user grips the electronic pen 100 and performs a writing operation. In the present embodiment, the attitude sensor 108 outputs an electric signal (attitude signal) according to an angle θ corresponding to the inclination that the electronic pen 100 makes with the surface of the touch panel 124. Note that the configuration of the posture sensor 108 is not limited to a gyro sensor, and may be configured using an acceleration sensor, for example.

特開2018-156305号公報Japanese Patent Application Publication No. 2018-156305

しかしながら、こうした従来の操作機器や操作システムにおいては、以下のような課題を克服する必要があった。
(イ)機器の姿勢の変動は、機器の保持状態の変化だけではなく、操作者自身の姿勢の変化に伴う機器の姿勢の異常が生じることがある。こうした場合機器の姿勢の異常の検知の繰り返しにとどまり、正常な操作行為につながる対応は難しくの継続は難しく対応することはできなかった。特に従前法のようにタッチパネルに接していなくても画像形成が可能である場合など、長時間に及ぶ操作行為は操作者に対して大きな負担となり、異常な機器の姿勢の継続や操作者の無理な姿勢の継続を強いる結果となり、本来の適正な操作行為の継続の対応することはできない可能性があった。
(ロ)また従前のセンサでは、水平面あるいは垂直面のような固定面に対する傾斜角の検知に限定され、持ち上げたタブレット操作時の対象物の傾斜や厚手の書類への筆記時の表面の凹凸による機器の姿勢検知への影響が無視できず、対応することはできなかった。
(ア)従来の姿勢検知は、操作行為後の機器の姿勢のみを検知するにとどまり、直後の機器の姿勢変化および変化に伴う機器の姿勢の異常の検知・予測を行うことができず、異常の未然防止をすることはできなかった。
(ニ)また、瞬時の機器の姿勢の異常は操作行為に影響を及ぼさない場合があるが、従前の機器の姿勢検知方法では、こうした場合も一律異常な操作行為として制動されていた。
However, in these conventional operating devices and operating systems, it was necessary to overcome the following problems.
(b) Fluctuations in the posture of the device may not only result in changes in the state in which the device is held, but also abnormalities in the posture of the device due to changes in the operator's own posture. In such cases, the detection of an abnormality in the posture of the equipment was limited to repeated detection, and it was difficult to take measures that would lead to normal operation, making it difficult to continue and no response could be taken. Particularly in cases where image formation is possible without touching the touch panel as in the previous law, operating the device over a long period of time places a heavy burden on the operator, causing the device to remain in an abnormal position or forcing the operator to do so. As a result, the operator was forced to maintain a negative attitude, and there was a possibility that the user would not be able to continue with the original proper operating behavior.
(b) In addition, conventional sensors are limited to detecting inclination angles with respect to fixed surfaces such as horizontal or vertical surfaces. The impact on the device's attitude detection could not be ignored, and no countermeasures could be taken.
(a) Conventional posture detection only detects the posture of the device after an operation, and cannot detect or predict changes in the posture of the device immediately after, or abnormalities in the posture of the device accompanying the changes. It was not possible to prevent this from happening.
(d) In addition, although a momentary abnormality in the posture of a device may not affect the operating behavior, in the conventional method of detecting the posture of the device, even such a case was uniformly recognized as an abnormal operating behavior and was braked.

そこで、こうした要請に対応する本考案の目的は、機器の姿勢のみならず、機器の姿勢に関連する機器近傍の対象物の状態(傾斜や凹凸を含む)や操作者の姿勢を検知することが可能な筆記具または操作機器を提供することにある。また、現在および今後の機器の姿勢を検知および予測することによって、適正な機器の姿勢を確保し、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることを可能にすることにある。さらに機器の動作を制動することによって、より効果的に、適正な機器の姿勢の確保、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることを可能にすることにある。 Therefore, the purpose of the present invention to meet these demands is to detect not only the posture of the device, but also the condition of objects near the device (including slopes and unevenness) related to the posture of the device, and the posture of the operator. The purpose of this invention is to provide a writing instrument or operating device that can be used. Furthermore, by detecting and predicting the current and future posture of the device, it is possible to ensure a proper posture of the device, continue a proper operating method, and reduce the burden on the operator. Furthermore, by braking the operation of the device, it is possible to more effectively ensure the proper posture of the device, continue the proper operating method, and reduce the burden on the operator.

本考案者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器によって上記目的を達成できることを見出し、本考案を完成するに到った。 As a result of extensive research, the inventor of the present invention has found that the above object can be achieved with a writing instrument or operating device having the posture detection means shown below, and has completed the present invention.

本考案は、平面部を有する対象物に長軸の一方端で接触または近接し、前記長軸と所定の角度で前記対象物に対する姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器であって、
前記一方端の近傍に設けられた多方向検知近接センサと、
前記多方向検知近接センサの出力から、人工知能(AI)により、前記長軸の鉛直方向に対する傾斜角度を算出し、前記筆記具または操作機器の姿勢を検知する姿勢検知部と、
を有することを特徴とする。
The present invention is a writing instrument or operating device that is in contact with or close to an object having a flat part at one end of its long axis, and has means for detecting a posture with respect to the object at a predetermined angle with the long axis,
a multidirectional detection proximity sensor provided near the one end;
a posture detection unit that uses artificial intelligence (AI) to calculate the inclination angle of the long axis with respect to the vertical direction from the output of the multidirectional detection proximity sensor, and detects the posture of the writing instrument or operating device;
It is characterized by having the following.

また、本考案は、上記姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器であって、
前記多方向検知近接センサの出力から算出された、前記筆記具または操作機器と前記対象物との離間状態および前記対象物に対する前記長軸の角度データを基に、前記人工知能によって、現在および今後の前記対象物に対する前記筆記具または操作機器の姿勢を検知および予測することができることを特徴とする。
The present invention also provides a writing instrument or operating device having the above-mentioned posture detection means,
Based on the separation state between the writing instrument or operating device and the target object and the angle data of the long axis with respect to the target object, which are calculated from the output of the multidirectional detection proximity sensor, the artificial intelligence calculates current and future predictions. The present invention is characterized in that the posture of the writing instrument or operating device with respect to the object can be detected and predicted.

また、本考案は、上記姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器であって、
筆記機能または操作機能を制動する制動部を有し、前記姿勢検知部において、検知された前記筆記具または操作機器の姿勢情報に対して予め設定された最適範囲が記憶され、当該範囲を外れた場合、前記制動部によって筆記具または操作機器の動作が制動されることを特徴とする。
The present invention also provides a writing instrument or operating device having the above-mentioned posture detection means,
It has a braking unit that brakes the writing function or the operating function, and the attitude detection unit stores a preset optimal range for the detected attitude information of the writing instrument or operating device, and when the writing instrument or the operating device deviates from the range. , the operation of the writing instrument or the operating device is braked by the braking unit.

本考案に係る筆記具または操作機器の構成を例示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a writing instrument or operating device according to the present invention. 本考案に係る筆記具の姿勢を例示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the posture of a writing instrument according to the present invention. 傾斜を有する対象物に対する筆記具の姿勢を例示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the posture of a writing instrument with respect to an object having an inclination. 筆記者の姿勢に対応し筆記具の制動態様を例示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a braking behavior of a writing instrument corresponding to a scribe's posture. 従来のタッチパネルシステムの構成を例示した説明図である。 FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a conventional touch panel system.

本考案の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図1(A)・(B)に例示するように、本考案に係る筆記具10または操作機器20(以下「機器10・20」という)は、平面部31を有する対象物30に長軸Xの一方端13・23で接触または近接して相対する。機器10・20は、多方向検知近接センサ(以下センサ)11・21および姿勢検知部12・22を有する。
ここで、「操作機器」とは、例えば電子ペンのような通信機能を有する電子機器をいう。また、本考案は、操作者(図示せず)により操作される機器10・20に係る実施態様であり、操作者の操作状態(姿勢)が機器10・20の姿勢に大きな影響を与えることから、センサ11・21は操作者の近接情報(離間距離や撮像)も検出する。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
As illustrated in FIGS. 1(A) and 1(B), a writing instrument 10 or an operating device 20 (hereinafter referred to as "device 10, 20") according to the present invention has a long axis The ends 13 and 23 are in contact with each other or close to each other and face each other. The devices 10 and 20 have multidirectional detection proximity sensors (hereinafter referred to as sensors) 11 and 21 and posture detection units 12 and 22.
Here, the "operation device" refers to an electronic device having a communication function, such as an electronic pen. Further, the present invention is an embodiment related to devices 10 and 20 that are operated by an operator (not shown), and since the operation state (posture) of the operator has a large influence on the posture of the devices 10 and 20, , the sensors 11 and 21 also detect proximity information (separation distance and imaging) of the operator.

[本考案に係る対象物]
本考案に係る対象物30は、机上の紙やスクリーン等の筆記対象となる媒体あるいは「電子端末」等の情報伝達・表示対象となる媒体をいい、平面部31を有し、機器10・20の操作行為によって文字情報や画像情報が表記・入力・交信される。具体的な「電子端末」として、例えば電子パネルや卓上PC等の固定式の電子媒体のみならず、タブレット端末やスマートフォンあるいはノートPC等のようなモバイル機器を対象とする。
[Object related to the present invention]
The object 30 according to the present invention refers to a medium for writing, such as paper on a desk or a screen, or a medium for transmitting and displaying information, such as an "electronic terminal", and has a flat surface 31. Character information and image information are written, input, and communicated through the operation actions of . Specific "electronic terminals" include not only fixed electronic media such as electronic panels and desktop PCs, but also mobile devices such as tablet terminals, smartphones, and notebook PCs.

[多方向検知近接センサ]
本考案におけるセンサ11・21は、機器10・20の多方向の姿勢情報が得られる機能を有するものであれば、特に限定されない。例えば既述のようなジャイロスコープや加速度センサを用いて機器10・20自体の姿勢を検知すると同時に、光センサや磁気式センサとの組み合わせにより対象物30や操作者との相対的な姿勢検知を行うことができ、多方向の近接状態の検知を行うことができる。対象物30や操作者を含む機器周囲の多方位を撮像し、画像データとして姿勢検知部12・22に送信される。
また、センサ11・21として多方位撮像カメラを用い、多方位の一部を対象物30、操作者および機器10・20の周辺に向けることによって、機器10・20や対象物30および操作者を含む機器周囲の多方位の撮像データを得ることができる。この画像データを姿勢検知部12・22に送信することによって、機器10・20や対象物30および操作者の姿勢検知を行うことができ、その適性を判断することができる。
[Multidirectional detection proximity sensor]
The sensors 11 and 21 in the present invention are not particularly limited as long as they have the function of obtaining posture information in multiple directions of the devices 10 and 20. For example, the posture of the devices 10 and 20 itself can be detected using a gyroscope or an acceleration sensor as described above, and at the same time, the posture relative to the object 30 or the operator can be detected using a combination with an optical sensor or a magnetic sensor. It is possible to detect the proximity state in multiple directions. Images are taken in multiple directions around the device, including the object 30 and the operator, and the images are sent to the posture detection units 12 and 22 as image data.
In addition, by using multidirectional imaging cameras as the sensors 11 and 21 and directing a part of the multidirectional cameras toward the target object 30, the operator, and the surroundings of the devices 10 and 20, the devices 10 and 20, the target object 30, and the operator can be It is possible to obtain imaging data from multiple directions around the device. By transmitting this image data to the posture detection sections 12 and 22, the postures of the devices 10 and 20, the object 30, and the operator can be detected, and their suitability can be determined.

[姿勢検知部]
姿勢検知部12・22では、センサ11・21の出力を基に、人工知能(AI)により、後述する「機器10・20の姿勢」、「対象物30の姿勢」および「操作者の姿勢」を検知すると同時に、その姿勢の適正を判断する。
センサ11・21からの出力である数値データまたは/および画像データを基に、各姿勢を数値化し、データベース化することによって、AIによる判断基準となる適正範囲の設定が可能となり、現時点での各姿勢の適否を判断することができる。
さらにはデータベース化された現在および過去のデータから現在のみならず今後の機器10・20の姿勢を検知および予測することによって、適正な機器10・20の姿勢を確保し、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることが可能となる。
また、後述するように、機器10・20の動作を制動することによって、より効果的に、適正な機器10・20の姿勢の確保、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることが可能となる。
[Attitude detection section]
Attitude detection units 12 and 22 use artificial intelligence (AI) to detect "attitudes of devices 10 and 20,""attitude of object 30," and "attitude of operator," which will be described later, based on the outputs of sensors 11 and 21. At the same time, the appropriateness of the posture is determined.
By digitizing each posture and creating a database based on the numerical data and/or image data output from sensors 11 and 21, it becomes possible to set an appropriate range that will serve as a judgment standard by AI, and It is possible to judge whether the posture is appropriate or not.
Furthermore, by detecting and predicting not only the current but also the future posture of the devices 10 and 20 from the current and past data in the database, the proper posture of the devices 10 and 20 can be ensured and proper operation methods can be continued. This also makes it possible to reduce the burden on the operator.
Furthermore, as will be described later, by braking the operations of the devices 10 and 20, it is possible to more effectively ensure proper postures of the devices 10 and 20, continue proper operating methods, and reduce the burden on the operator. becomes possible.

[機器の姿勢の検知]
ここで、本考案にいう「機器の姿勢」について、筆記具10の姿勢について例示した説明図2(A)~(C)により説明する。図2(A)に例示するような直立状態から、長軸Xが垂直軸Yに対して傾斜度θ傾いた状態を図2(B)に、さらに大きく傾斜度θ’傾いた状態を図2(C)に示す。前者においては対象物30との接触あるいは近接状態が十分に確保できているが、後者ではその接点あるいは近接点が非常に小さくなり本来の筆記機能が確保できない。傾斜度θおよびθ’は、後述するセンサ11によって検出された検出信号または/および検出情報として姿勢検知部12に送信される。姿勢検知部12では、該信号または/および情報を基に、内蔵されたAIによって演算・情報処理されて機器10の姿勢が検知される。
このとき、AIによって演算・情報処理されることによって、現在および今後の機器の姿勢を検知および予測することが可能となり、適正な機器の姿勢を確保し、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることができる。つまり、例えば過去のセンサ11からの情報とその情報と関連するその(直)後の傾斜角との相関を追跡・学習するとともに、現在のセンサ11情報から直近の傾斜角との関連を推算・照合を繰り返すことにとって、かなり確度の高い今後の機器の姿勢を想定することができる。
[Device posture detection]
Here, the "apparatus posture" referred to in the present invention will be explained with reference to explanatory FIGS. 2(A) to 2(C) illustrating the posture of the writing instrument 10. From the upright state illustrated in FIG. 2(A), FIG. 2(B) shows a state in which the long axis X is tilted by an inclination of θ with respect to the vertical axis Y, and FIG. Shown in (C). In the former case, sufficient contact or proximity with the object 30 can be ensured, but in the latter case, the point of contact or proximity is so small that the original writing function cannot be ensured. The inclination degrees θ and θ' are transmitted to the attitude detection unit 12 as a detection signal and/or detection information detected by a sensor 11, which will be described later. In the attitude detection unit 12, the attitude of the device 10 is detected by performing calculation and information processing using the built-in AI based on the signal and/or information.
At this time, by calculating and processing information using AI, it becomes possible to detect and predict the current and future posture of the device, ensuring the proper posture of the device, continuing the proper operation method, and helping the operator. It is possible to reduce the burden. In other words, for example, it tracks and learns the correlation between information from the past sensor 11 and the (immediate) subsequent tilt angle associated with that information, and also estimates and learns the correlation with the most recent tilt angle from the current sensor 11 information. By repeating the verification, it is possible to predict the future posture of the device with a high degree of accuracy.

[機器の最適姿勢範囲の設定]
このとき、最適範囲のみならず多段階の適正範囲を設定することが好ましい。
AIによって演算・情報処理されることによって、現在および今後の機器の姿勢が最適範囲あるいは適正範囲を検知および予測することが可能となり、適正な機器の姿勢を確保し、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることができる。つまり、例えば過去のセンサ11からの情報とその情報と関連するその(直)後の傾斜角との相関およびそのときの最適範囲あるいは適正範囲を追跡・学習するとともに、現在のセンサ11情報から直近の傾斜角との関連およびそのときの最適範囲あるいは適正範囲を推算・照合を繰り返すことにとって、かなり確度の高い今後の機器の姿勢およびそのときの最適範囲あるいは適正範囲を想定することができる。
[Setting the optimal posture range of the device]
At this time, it is preferable to set not only an optimal range but also multiple appropriate ranges.
By calculating and processing information using AI, it becomes possible to detect and predict the optimal range or appropriate range for current and future device postures, ensuring appropriate device postures, and continuing and maintaining appropriate operating methods. The burden on the operator can be reduced. In other words, for example, it tracks and learns the correlation between information from the past sensor 11 and the (immediate) subsequent inclination angle associated with that information, and the optimum range or appropriate range at that time. By repeatedly estimating and comparing the relationship with the inclination angle and the optimal range or appropriate range at that time, it is possible to predict the future posture of the equipment and the optimal range or appropriate range at that time with a fairly high degree of accuracy.

[対象物の姿勢が変動する場合の機器の姿勢検知]
次に、傾斜を有する対象物30に対する筆記具の姿勢を例示した説明図3(A)~(C)に基き、対象物30の姿勢が変動する場合の機器10の姿勢検知について説明する。
センサ11の出力から算出された機器10と対象物30との離間状態および対象物30に対する長軸Xの角度データを基に、AIによって、現在および今後の対象物30に対する機器10の姿勢を検知および予測することができる。
具体的には、例えばセンサ11として光センサを用いた場合、対象物30に照射された光の少なくとも3方向の反射光を測定することによって、一端部13との離間状態を含む機器10と対象物30との3次元の離間状態を検知することができ、機器10を基点とする対象物30の姿勢を数値データとして得ることができる。また、カメラを用いた場合の対象物30の撮像データから機器10を基点とする対象物30の姿勢および表面状態を画像データとして得ることができる。従って、これらの数値・画像データから作成されたデータベースを基に、AIによって、現在および今後の対象物30に対する機器10の姿勢を検知および予測することができる。
[Device attitude detection when the object's attitude changes]
Next, detection of the posture of the device 10 when the posture of the object 30 changes will be described based on explanatory FIGS. 3A to 3C illustrating the posture of a writing instrument with respect to the tilted object 30.
Based on the separation state between the device 10 and the target object 30 calculated from the output of the sensor 11 and the angle data of the long axis X with respect to the target object 30, AI detects the current and future posture of the device 10 with respect to the target object 30. and can be predicted.
Specifically, when an optical sensor is used as the sensor 11, for example, by measuring the reflected light in at least three directions of the light irradiated to the object 30, the distance between the device 10 and the object including the state where the device 10 is separated from the one end 13 is measured. A three-dimensional separation state from the object 30 can be detected, and the attitude of the object 30 with respect to the device 10 as a reference point can be obtained as numerical data. Furthermore, the posture and surface state of the object 30 with the device 10 as the base point can be obtained as image data from the image data of the object 30 obtained using a camera. Therefore, based on the database created from these numerical values and image data, the current and future posture of the device 10 with respect to the target object 30 can be detected and predicted by AI.

[操作者の姿勢が変動する場合の機器の姿勢検知]
センサとして多方位の撮像が可能な多方位カメラを用い、多方位の一部を操作者に向けたカメラを用いて撮像することによって、機器の姿勢の適性を判断することができる。
機器を構成するセンサ機能を多様に利用し、その一部を操作者の姿勢検知に用いることによって、操作者自身の適正な姿勢の維持を図ることができる。つまり、操作者の姿勢も機器の姿勢に大きな影響を与えることから、機器の姿勢検知情報として操作者の撮像情報を取り込み、AIによってその情報を区分させることによって、機器の姿勢状態によって操作者の姿勢状態を検知することができる。操作に集中し自身の姿勢の異常を認識できない操作者に、その姿勢の適否を認識させることができる。
具体的には、図4(a-1)に示すような、適正な操作者の姿勢(直立状態)における操作者の近接撮像情報とその時の機器の姿勢情報や図4(b-1)に示す不適正な操作者の姿勢(前かがみ)における操作者の近接撮像情報と機器の姿勢情報その時のを含む多くの画像データをデータベース化することによって、機器の姿勢状態と操作者の姿勢状態の相関関係を判断することができ、さらにその最適化によって機器と操作者の個々の姿勢の適正範囲を算出し、新たに検知された機器と操作者の姿勢の適否を認識させることができる。
[Device posture detection when the operator's posture changes]
By using a multi-directional camera capable of capturing images in multiple directions as a sensor and capturing images using a camera that points a portion of the multi-directional images toward the operator, it is possible to determine the suitability of the posture of the device.
By making various use of the sensor functions that constitute the device and using some of them to detect the operator's posture, it is possible to maintain the proper posture of the operator. In other words, since the operator's posture also has a large effect on the device's posture, by capturing the operator's image information as the device's posture detection information and classifying that information using AI, the operator's posture is determined by the device's posture. Posture status can be detected. It is possible to make an operator who is unable to recognize an abnormality in his or her own posture because he or she is concentrating on the operation recognize the appropriateness of his or her posture.
Specifically, as shown in Figure 4 (a-1), close-up image information of the operator in the proper operator posture (upright state) and information on the posture of the equipment at that time, and Figure 4 (b-1). By creating a database of a large amount of image data, including close-up image information of the operator and equipment posture information at the time of inappropriate operator posture (slouching), we can correlate the posture status of the equipment with the posture status of the operator. The relationship can be determined, and by optimizing the relationship, the appropriate range of each posture of the device and the operator can be calculated, and the suitability of the newly detected postures of the device and the operator can be recognized.

[機器の動作の制動]
以上のように、本考案における機器の姿勢検知情報は、機器自体の作動状態の適否、対象物との近接状態の適否、および操作者の姿勢状態の適否を判断することができる。さらに、各情報を能動的に利用することによって機器の継続的に適正な作動とともに操作者の適正な姿勢を確保することができる。
つまり、本機器において、筆記機能または操作機能を制動する制動部を設け、姿勢検知部において、検知された機器の姿勢情報に対して予め設定された最適範囲が記憶され、その範囲を外れた場合、上記制動部によって機器の動作を制動することによって、機器の継続的に適正な作動とともに操作者の適正な姿勢を確保することができる。ここで、「制動部」は、機器に内蔵された「自立式制動」、または対象物との交信により制動される「外部連携式制動」のいずれをも含む。前者として、筆記具における芯出し機構や芯部の遮断機構等の制動や電子ペンの送受信機能のON-OFF等が挙げられる。後者として、機器と対象物との交信により機器または/および対象物の作動停止等が挙げられる。
[Braking of equipment operation]
As described above, the posture detection information of the device according to the present invention can determine whether the operating state of the device itself is appropriate, whether the proximity state with the object is appropriate, and whether the posture of the operator is appropriate. Furthermore, by actively utilizing each piece of information, it is possible to ensure continuous proper operation of the equipment and proper posture of the operator.
In other words, this device is equipped with a braking section that brakes the writing function or operation function, and the posture detection section stores a preset optimal range for the detected posture information of the device, and if the device deviates from that range. By braking the operation of the device using the braking unit, it is possible to ensure continuous proper operation of the device and an appropriate posture of the operator. Here, the "braking unit" includes either an "independent braking" built into a device, or an "externally linked braking" braking by communication with an object. Examples of the former include braking the centering mechanism and core cutoff mechanism of a writing instrument, and turning on and off the transmitting and receiving functions of an electronic pen. The latter includes stopping the operation of the device and/or the object due to communication between the device and the object.

具体的には、筆記者の姿勢に対応した筆記具の制動態様を、図4例示する。
図4(a-1)~(b-2)に例示するように、センサ11として多方向検知カメラを用いることにより、機器10周辺の画像からの情報から、機器10の姿勢を検知するとともに、対象物30および操作者の姿勢をも検知することができる。ここで、図4(a-1)に示す適正な操作者の姿勢(直立状態)においては、図4(a-2)に示す適正な機器10の姿勢が確保され、対象物30に対する機器の適正状態が確保される。例えば筆記具における芯14が所定量突出し、対象物30への筆記状態が確保される。一方、図4(b-1)に示す不適正な操作者の姿勢(前かがみ)においては、図4(b-2)に示す不適正な機器10の姿勢(傾斜角θが適正範囲を逸脱)となり、対象物30に対して機器が不適正状態にあると判断され、例えば筆記具における芯14の収納あるいは遮断部15による遮蔽により機器の操作停止状態となる。
Specifically, FIG. 4 shows an example of the braking behavior of the writing instrument corresponding to the scribe's posture.
As illustrated in FIGS. 4(a-1) to (b-2), by using a multidirectional detection camera as the sensor 11, the attitude of the device 10 is detected from information from images around the device 10, and The postures of the object 30 and the operator can also be detected. Here, in the proper operator posture (upright state) shown in FIG. 4(a-1), the proper posture of the device 10 shown in FIG. 4(a-2) is ensured, and the device is Appropriate conditions are ensured. For example, the lead 14 of the writing instrument protrudes by a predetermined amount, and the state of writing on the object 30 is ensured. On the other hand, in the inappropriate posture of the operator (leaning forward) shown in FIG. 4(b-1), the posture of the device 10 is inappropriate as shown in FIG. 4(b-2) (the tilt angle θ deviates from the appropriate range). Therefore, it is determined that the device is in an inappropriate state with respect to the object 30, and the operation of the device is stopped, for example, due to storage of the lead 14 in a writing instrument or shielding by the blocking part 15.

以上のように、本考案によって、機器の姿勢のみならず、機器の姿勢に関連する機器近傍の対象物の状態(傾斜や凹凸を含む)や操作者の姿勢を検知することが可能な筆記具または操作機器を提供することが可能となる。また、現在および今後の機器の姿勢を検知および予測することによって、適正な機器の姿勢を確保し、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることを可能になる。さらに機器の動作を制動することによって、より効果的に、適正な機器の姿勢の確保、適正な操作方法の継続および操作者の負担の軽減を図ることを可能になる。 As described above, with the present invention, a writing instrument or a It becomes possible to provide operating equipment. Furthermore, by detecting and predicting the current and future posture of the device, it becomes possible to ensure the proper posture of the device, continue the proper operation method, and reduce the burden on the operator. Furthermore, by braking the operation of the device, it becomes possible to more effectively ensure the proper posture of the device, continue the proper operating method, and reduce the burden on the operator.

10 筆記具
11,21 多方向検知近接センサ
12,22 姿勢検知部
13,23 一方端
20 操作機器
30 対象物
31 平面部
10 Writing instrument 11, 21 Multidirectional detection proximity sensor 12, 22 Posture detection unit 13, 23 One end 20 Operation device 30 Target object 31 Planar part

本考案は、平面部を有する対象物に長軸の一方端で接触または近接し、前記長軸と所定の角度で前記対象物に対する姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器であって、
前記一方端の近傍に設けられた多方向検知近接センサと、
前記筆記具または操作機器に設けられ、前記多方向検知近接センサの出力から、人工知能(AI)により、前記長軸の鉛直方向に対する傾斜角度を算出し、前記筆記具または操作機器の姿勢を検知する姿勢検知部と、
を有することを特徴とする。
The present invention is a writing instrument or operating device that is in contact with or close to an object having a flat part at one end of its long axis, and has means for detecting a posture with respect to the object at a predetermined angle with the long axis,
a multidirectional detection proximity sensor provided near the one end;
A posture of detecting the posture of the writing instrument or operating device by calculating the inclination angle of the long axis with respect to the vertical direction using artificial intelligence (AI) from the output of the multidirectional detection proximity sensor, which is provided on the writing instrument or operating device. a detection section;
It is characterized by having the following.

また、本考案は、上記姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器であって、
前記筆記具または操作機器に設けられ、筆記機能または操作機能を制動する制動部を有し、
前記姿勢検知部において、前記筆記具または操作機器の姿勢情報に対して予め設定された最適範囲が記憶され、当該範囲を外れた場合、前記制動部によって筆記具または操作機器の動作が制動されることを特徴とする。
The present invention also provides a writing instrument or operating device having the above-mentioned posture detection means,
The writing instrument or the operating device has a braking unit that brakes the writing function or the operating function,
In the posture detection section, a preset optimal range for posture information of the writing instrument or operating device is stored, and when the posture information of the writing instrument or operating device is out of the range, the operation of the writing instrument or operating device is braked by the braking section. Features.

Claims (3)

平面部を有する対象物に長軸の一方端で接触または近接し、前記長軸と所定の角度で前記対象物に対する筆記具または操作機器であって、
前記一方端の近傍に設けられた多方向検知近接センサと、
前記多方向検知近接センサの出力から、人工知能(AI)により、前記長軸の鉛直方向に対する傾斜角度を算出し、前記筆記具または操作機器の姿勢を検知する姿勢検知部と、
を有することを特徴とする姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器。
A writing instrument or operating device that contacts or approaches a target object having a flat part at one end of its long axis, and that touches the target object at a predetermined angle with the long axis,
a multidirectional detection proximity sensor provided near the one end;
a posture detection unit that uses artificial intelligence (AI) to calculate the inclination angle of the long axis with respect to the vertical direction from the output of the multidirectional detection proximity sensor, and detects the posture of the writing instrument or operating device;
A writing instrument or operating device having a posture detecting means.
前記多方向検知近接センサの出力から算出された、前記筆記具または操作機器と前記対象物との離間状態および前記対象物に対する前記長軸の角度データを基に、前記人工知能によって、現在および今後の前記対象物に対する前記筆記具または操作機器の姿勢を検知および予測することができることを特徴とする請求項1記載の姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器。 Based on the separation state between the writing instrument or operating device and the target object and the angle data of the long axis with respect to the target object, which are calculated from the output of the multidirectional detection proximity sensor, the artificial intelligence calculates current and future predictions. 2. A writing instrument or operating device having an attitude detection means according to claim 1, wherein an attitude of the writing instrument or operating device with respect to the object can be detected and predicted. 筆記機能または操作機能を制動する制動部を有する筆記具であって、
前記姿勢検知部において、予測・検知された前記筆記具または操作機器の姿勢情報に対して予め設定された最適範囲が記憶され、当該範囲を外れた場合、前記制動部によって筆記具または操作機器の動作が制動されることを特徴とする請求項1記載の姿勢の検知手段を有する筆記具または操作機器。
A writing instrument having a braking part that brakes a writing function or an operation function,
In the posture detection section, a preset optimum range is stored for the predicted/detected posture information of the writing instrument or operating device, and if the posture is out of the range, the braking section stops the operation of the writing instrument or operating device. 2. A writing instrument or operating device having a posture detecting means according to claim 1, wherein the writing instrument or operating device is braked.
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