JP2006163206A - 触覚提示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つのデバイスで、触り心地や動作方向に応じた触覚を提示することが可能な触覚提示装置を提供する。
【解決手段】移動可能な触覚提示装置10は、摩擦力を発生させる摩擦力発生部16と、推進力を発生させる推進力発生部17と、摩擦力発生部16から発生される摩擦力と、推進力発生部17から発生される推進力とを用いて、触覚を通じて情報を提示する刺激電極部11とを備える。
【選択図】図1
【解決手段】移動可能な触覚提示装置10は、摩擦力を発生させる摩擦力発生部16と、推進力を発生させる推進力発生部17と、摩擦力発生部16から発生される摩擦力と、推進力発生部17から発生される推進力とを用いて、触覚を通じて情報を提示する刺激電極部11とを備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、移動可能な触覚提示装置に関する。
従来、健常者向けの皮膚を介した文字情報やGUI(グラフィカルユーザインタフェース)操作を、触覚を通じて提示する触覚提示装置がある。
このような触覚提示装置において、摩擦力を用いて情報を提示する技術(例えば、特許文献1参照。)や、GUI操作を提示する技術(例えば、特許文献2参照。)が開示されている。
又、機械的な刺激装置を使用しているものは、全般的に触覚提示部分に大きな体積を必要とするため、触覚提示部分に電気刺激を用いる技術も開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
特開平6−19385号公報
実用新案登録第3084433号公報
特開2002−328596号公報
しかしながら、上述した従来技術では、氷のようにスベスベとした物体表面などの触り心地を提示したり、GUI操作において、指の動作方向に応じた触覚を提示したりすることは困難であった。
又、従来、触覚を通じた文字情報の提示やGUI操作補助を一つのデバイスで達成することはできず、それぞれの目的を達成するために、別々のデバイスを必要としていた。
そこで、本発明は、上記の課題を鑑み、一つのデバイスで、触り心地や動作方向に応じた触覚を提示することが可能な触覚提示装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、移動可能な触覚提示装置であって、(a)摩擦力を発生させる摩擦力発生部と、(b)推進力を発生させる推進力発生部と、(c)摩擦力発生部から発生される摩擦力と、推進力発生部から発生される推進力とを用いて、触覚を通じて情報を提示する出力部とを備える触覚提示装置であることを要旨とする。
本発明の特徴に係る触覚提示装置によると、摩擦力だけでなく、推進力を発生させることにより、一つのデバイスで、触り心地や動作方向に応じた触覚を提示することができる。
又、本発明の特徴に係る触覚提示装置は、触覚提示装置の位置、速度、加速度のいずれか1を検出する第1のセンサを更に備えてもよい。
この触覚提示装置によると、触覚提示装置の位置、速度、加速度に応じた情報を提示することができる。
又、本発明の特徴に係る触覚提示装置は、出力部への物体(例えば、指など)の押圧力を検出する第2のセンサを更に備えてもよい。
この触覚提示装置によると、物体の押圧力に応じた情報を提示することができる。
又、本発明の特徴に係る触覚提示装置の出力部は、電気刺激によって情報を提示する刺激電極部であってもよい。
この触覚提示装置によると、電気式の刺激装置を用いることで、デバイスの小型化が可能となる。
又、本発明の特徴に係る触覚提示装置は、第2のセンサによって検出される押圧力に従って、摩擦力あるいは推進力を制御してもよい。
又、本発明の特徴に係る触覚提示装置は、第1のセンサによって検出される位置、速度、加速度、あるいは第2のセンサによって検出される押圧力に従って、摩擦力あるいは推進力あるいは電気刺激の波形パターンを制御してもよい。
本発明によると、一つのデバイスで、触り心地や動作方向に応じた触覚を提示することが可能な触覚提示装置を提供することができる。
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
本発明の実施形態に係る触覚提示装置は、「布などの触り心地提示」と「皮膚を介した文字提示」と「GUI操作時の触覚フィードバック」とを達成することができる。
(第1の実施の形態)
第1の実施の形態では、触覚提示装置を用いた「布などの触り心地提示」について説明する。
第1の実施の形態では、触覚提示装置を用いた「布などの触り心地提示」について説明する。
第1の実施の形態に係る触覚提示装置は、移動可能な装置であり、例えば、マウスなどの入力装置の他、携帯電話などの通信端末であってもよい。触覚提示装置10は、図1に示すように、摩擦力を発生させる摩擦力発生部16と、推進力を発生させる推進力発生部17と、摩擦力発生部から発生される摩擦力と、推進力発生部から発生される推進力とにより、触覚を通じて情報を提示する出力部(例えば、電気刺激によって情報を提示する刺激電極部11)とを備える。又、触覚提示装置10は、触覚提示装置10の位置、速度、加速度のいずれか1を検出する第1のセンサ(光学式位置センサ15)と、刺激電極部11への物体の押圧力を検出する第2のセンサ(押圧力センサ14)とを備える。
又、触覚提示装置10は、押圧力に従って、摩擦力あるいは推進力を制御する。又、触覚提示装置10は、光学式位置センサ15によって検出される位置、速度、加速度、あるいは押圧力センサ14によって検出される押圧力に従って、摩擦力あるいは推進力あるいは電気刺激の波形パターンを制御する。
摩擦力発生部16及び推進力発生部17は、例えば、アクチュエータ付きキャスターを使用することができる。アクチュエータとしては、例えば、モータが挙げられる。
図1では、触覚提示装置10の外部に、電流モニタ20と、アンプ21と、モータドライバ22と、D/A変換器23と、A/D変換器24と、触覚提示装置10、電流モニタ20、アンプ21、モータドライバ22、D/A変換器23、A/D変換器24を制御する制御部25とを配置する構成としているが、触覚提示装置10の内部に、電流モニタ20と、アンプ21と、モータドライバ22と、D/A変換器23と、A/D変換器24と、制御部25とを備える構成としても構わない。
第1の実施の形態に係る触覚提示装置の使用について、図2及び図3を用いて具体的に説明する。人間は、布などの触り心地を得る場合、人差し指などを布の上で左右に動かすことで表面のザラザラ、スベスベなどを認識する。
第1の実施の形態においても、触覚提示装置10の刺激電極部11に指を乗せ、左右に動かすことで布などの触り心地を感じることが可能である。尚、図2(a)は、触覚提示装置10を正面から見た図、図2(b)は、裏面から見た図、図2(c)は、側面から見た図である。又、図3(a)は、触覚提示装置10を側面から見た断面図、図3(b)は、触覚提示装置10を正面から見た拡大図である。
図2(a)及び図3(a)に示すように、刺激電極部11上に指30を乗せ、触覚提示装置10全体を左右上下などに動かす。すると、アクチュエータ付きキャスター33は、触覚提示装置10の動作方向に応じた触覚を提示することができる。又、アクチュエータ付きキャスター33は、図3(b)に示すように、アクチュエータ35と、キャスター34とから構成される。尚、図3(a)に示すスイッチ31は、指30が乗せられ、その押圧力によって、図の下方向へ下がるが、スイッチ31の詳細については、第3の実施の形態において説明する。
次に、アクチュエータ付きキャスター33(摩擦力発生部及び推進力発生部)による、触覚提示の原理について、詳細に説明する。
第1の実施の形態では、刺激電極部11上に再現したい物体表面と指30との摩擦係数μ1と物体表面形状の波長λ1を設定することで物体表面を模擬的に再現する。使用方法としては、触覚提示装置10の刺激電極部11に指先を置き、その指で刺激電極部11を押し付けながら、ある平らな面で左右に動かす。摩擦力は、アクチュエータ付キャスターの発生力により、摩擦係数μ1を用いて再現され、物体表面形状の波長λ1は、電気刺激による振動刺激により再現される。再現したい物体表面の図を図4に示す。摩擦係数μ1、物体表面の波長λ1の物体表面を模擬的に再現したい場合の詳細を以下に示す。
まず、布などの触り心地提示の際に必要なパラメータを図5に示す。再現したい物体表面の波長をλ1、再現したい物体表面と指の摩擦係数をμ1、触覚提示装置10の動く速度(速度センサより取得)をV、指の触覚提示装置10への押圧力(押圧力センサ14により取得)をFp、アクチュエータ付きキャスター33の発生力(複数あるキャスター、すべての合力)をF、触覚提示装置の系全体と触覚提示装置を動かす平らな面との初期の摩擦係数をμ0とする。μ0は理想的には0であるが、アクチュエータとキャスターの摩擦係数などが存在するため、考慮する必要がある。
また、電気刺激のパラメータについて、図6に示す。電気刺激はパルス波で行い、パルス頻度をf、パルス幅をw、電流値をIとする。
摩擦係数μ1を再現する場合、キャスターの発生力FはVとFpの関数となる。即ち
V=0の場合
F=0
V>0の場合
F=(μ1−μ0)・Fp
となる。
V=0の場合
F=0
V>0の場合
F=(μ1−μ0)・Fp
となる。
又、μ1>μ0の場合、Fの発生する方向は、図10(a)に示すように速度Vのベクトルと常に180度向きが逆の方向となる。触覚提示装置に指を置いただけの状態で速度V=0の場合は、キャスターの発生力は0であり、摩擦力は発生していない。指により触覚提示装置が動き始めV>0となると、動かしている方向と逆向きにF=(μ1−μ0)・Fpの力を発生する(図10(b)参照。)。この(μ1−μ0)・Fpが摩擦力となる。V>0の状態では、指の押圧力のみの関数となり、押圧力が大きくなれば、摩擦力Fも大きくなる。ここでは、キャスターを動かすアクチュエータはモータを想定しているが、発生力Fを発生可能なアクチュエータであれば、特定するものではない。摩擦係数は、0.0から5.0まで再現可能であれば好ましい。また、キャスターと触覚提示装置100を動かしているある平らな面との摩擦係数は理想的には無限大である。キャスターには摩擦係数が高いゴムなどが理想である。キャスターの摩擦係数、キャスターを駆動するアクチュエータなどの要素により、各パラメータの調整が必要になると考えられる。
一方、μ1<μ0の場合、Fの発生する方向は、図11(a)に示すように速度Vのベクトルと同じ方向となる。μ1とμ0の大小により変化するパラメータは、発生する力Fの方向のみである(図11(b)参照。)。
又、第1の実施の形態では、物体表面形状の波長λ1を模擬的に再現するために、電気刺激を用いる。
次に、刺激電極部11の拡大図を図7に示す。使用者は、前述したように触覚提示装置10の刺激電極部11に指を乗せ、触覚提示装置10全体を左右に動かす。刺激電極部11の電極配置は図8のようになっている。刺激電極の数については、図8では30チャンネルだが、数に制限はない。
第1の実施の形態における振動覚再現の際には、指に接している刺激電極41すべてから刺激を行う。刺激の電流値については、出力している合計の電流値が1.8[mA]程度が適当である。刺激電流にはパルス波を用いる。電流は、刺激電流から刺激電極の周りに配置している不関電極へ流れる(陽極性刺激)。駆動電圧は、+150〜−150[V]以上あれば、問題ない。それより小さくなると、刺激電極と指との接触インピーダンスが高すぎて、思い通りの電流を出力できない可能性がある。不関電極40について、図8のように刺激電極41の周りに配置することが適当と考えられるが、手のひらや刺激電極41と違う他の指と接するような位置に不関電極40が配置されていても問題は無い。
ここで刺激について、図7を用いて、簡単に説明する。刺激電極41から流れる電流は、感覚受容器43に繋がる神経44を刺激する。これにより、刺激された神経44に繋がる感覚受容器43が模擬的に発火し、振動覚が得られる。得られる振動覚の周波数は、パルス波のパルス頻度とほぼ同様の周波数で得られる。即ち、20[Hz]のパルス波で電気刺激を行えば、20[Hz]で振動しているような振動覚が得られる。
触覚提示装置10の刺激電極部11に指を置き、電気刺激を指30に与えることで振動覚を再現する。与える振動数は、電気刺激に用いるパルス頻度f[Hz]と同じであり、図9に示すように、再現したい物体表面の波長λ1と触覚提示装置の動作速度Vの関数で与える。即ち、電気刺激に用いるパルス頻度f[Hz]は、触覚提示装置の動作速度V[mm/s]と再現したい物体表面の波長λ1[mm]とすると以下のように表される。
f=V/λ1
ただし、触覚提示装置10の動作速度は、操作者が動かしているため一定ではなく、常に変化する。そのため、電気刺激に用いるパルス頻度も常に変化する必要がある。そこで、図6に示すように、触覚提示装置10の動作速度Vの計測周期Tを設定することで、T周期でパルス頻度を変化させる。Tは100[msec]程度が適当であるが、制限はない。図6でいう、0,t1,t2,t3のタイミングでパルス波が出力される。T=100[msec]の場合、出力するパルス波が10[Hz](f=1/T)より小さくなることはない。
ただし、触覚提示装置10の動作速度は、操作者が動かしているため一定ではなく、常に変化する。そのため、電気刺激に用いるパルス頻度も常に変化する必要がある。そこで、図6に示すように、触覚提示装置10の動作速度Vの計測周期Tを設定することで、T周期でパルス頻度を変化させる。Tは100[msec]程度が適当であるが、制限はない。図6でいう、0,t1,t2,t3のタイミングでパルス波が出力される。T=100[msec]の場合、出力するパルス波が10[Hz](f=1/T)より小さくなることはない。
以上のようにして、布などの触り心地を、摩擦力と振動覚の再現により模擬的に再現する。再現したい摩擦係数および物体表面の波長については、操作者で設定可能である。PCなどの制御マシンにより、再現したいパラメータを設定することが考えられる。また、遠隔地にある触覚センサなどにより摩擦係数と物体表面の波長をセンシングし、触覚提示装置に伝送し、そのまま再現することも考えられる。
第1の実施の形態に係る触覚提示装置10によると、摩擦力及び推進力発生機構(アクチュエータ付きキャスター33)を触覚提示装置10の駆動部分として持つため、摩擦力だけでなく、推進力を発生可能となる。これにより、今まで成し得なかった物体表面形状の再現が可能となる。
又、振動覚再現に電気式の触覚ディスプレイ(刺激電極部11)を用いるため、従来よりも小型のデバイスを作成することができる。
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態では、触覚提示装置を用いた「皮膚を介した文字提示」について説明する。皮膚を介した文字提示には、大きく2つのモード、「順次提示モード」と「移動スリットモード」とがある。それぞれについて、以下に詳細を示す。尚、刺激電極部11を示した図において、不関電極40を記載していないが、図8のように刺激電極41の周囲に不関電極40が配置されても良い。
第2の実施の形態では、触覚提示装置を用いた「皮膚を介した文字提示」について説明する。皮膚を介した文字提示には、大きく2つのモード、「順次提示モード」と「移動スリットモード」とがある。それぞれについて、以下に詳細を示す。尚、刺激電極部11を示した図において、不関電極40を記載していないが、図8のように刺激電極41の周囲に不関電極40が配置されても良い。
(1)順次提示モード
順次提示モードとは、指先を触覚提示装置10の刺激電極部11に置き、使用する。刺激電極41の刺激チャンネルを文字の書き順に倣って時間的に変化することで、指先に対して、鉛筆やペンなどでなぞられたような感覚を提示する。
順次提示モードとは、指先を触覚提示装置10の刺激電極部11に置き、使用する。刺激電極41の刺激チャンネルを文字の書き順に倣って時間的に変化することで、指先に対して、鉛筆やペンなどでなぞられたような感覚を提示する。
例えば、触覚提示装置10が通信機能を有する携帯電話である場合、メールを受信した際、メール文章をモニタ画面を見ることなく、触覚提示装置10の刺激電極部11に指を押し付けることで、メールを読むことができる。勿論、触覚提示装置10をPCなどの通信端末に接続し、PCで受信したメールを読むことも可能である。
これにより、授業中や会議中など、携帯電話でメールの内容を確認することが難しい場面でも、ポケットの中の触覚提示装置10を触ることでメールの内容が確認可能になる。
以下に、第2の実施の形態に係る触覚提示装置10の機能について、詳細に説明する。
図12(a)は、PCのモニタに出力されたメールの文字列を示す。この文字列を、触覚提示装置10を用いて読むこととする。図12(b)は、メールの文字列の内、カタカナの「ン」を触覚提示する場合を示す。「ン」の場合、画数は2画で、書き順に倣って出力電極を変化させると、各チャンネルにおける電流の出力パターンは図13のようになる。即ち、電気刺激にはパルス波を使用し、書き順に倣って出力する電極が時系列的に変化する。尚、図12(b)は、刺激電極41が30チャンネルの場合を示すが、電極の数は30チャンネルでなくても良い。
具体的な順次提示モードパラメータとしては、1つの電極の「電流出力時間」「周波数」「パルス幅」、それぞれの電極の「出力電流値(極性含む)」、「次の出力チャンネルに移るときのインターバル時間」、「1画目から2画目へ(次の画数に移る時)のインターバル時間」、「次の文字を提示するまでのインターバル時間」がある。各文字に対して、書き順の順番を示すデータを持つ必要がある。「ン」の場合、図12(b)のような、出力電極の順番を示すデータが必要である。順次提示モードパラメータは、操作者によって認識しやすいパラメータに個別に設定可能とする。順次提示モードパラメータの目安としては、電流出力時間は、刺激電極の間隔にもよるが、電極間隔が2[mm]の場合、100[msec]程度が良い。周波数は400[Hz]、パルス幅は出力電流値にもよるが、200[μsec]、出力電流値は1.4[mA]、次のチャンネルに移るときのインターバル時間は0〜50[msec]程度、1画目から2画目へのインターバル時間は200[msec]程度が良い。しかし、それぞれのパラメータはあくまで目安である。順次提示モードに関しては、特願2003−323523に示される手法を使用しても良い。
(2)移動スリットモード
移動スリットモードでは、触覚提示装置10をPCなどに接続し、マウスとして使用する。図14に示すように、映像モニタ50上に映し出されたマウスポインタ51は、触覚提示装置10の動きに合わせて動き、映像モニタ50に映し出された文字にマウスポインタ51が重なると、文字にあたる刺激電極41から電流が出力される。図15は、マウスポインタ51が図14に示す状態の場合の、刺激電極の様子である。マウスポインタ51内の黒い部分にあたる刺激電極41から同時に電流を出力する。移動スリットモードの場合、刺激電極は、縦長にすると良い。これは、触覚の空間マスキングによる認識率の低下を防ぐためである。
移動スリットモードでは、触覚提示装置10をPCなどに接続し、マウスとして使用する。図14に示すように、映像モニタ50上に映し出されたマウスポインタ51は、触覚提示装置10の動きに合わせて動き、映像モニタ50に映し出された文字にマウスポインタ51が重なると、文字にあたる刺激電極41から電流が出力される。図15は、マウスポインタ51が図14に示す状態の場合の、刺激電極の様子である。マウスポインタ51内の黒い部分にあたる刺激電極41から同時に電流を出力する。移動スリットモードの場合、刺激電極は、縦長にすると良い。これは、触覚の空間マスキングによる認識率の低下を防ぐためである。
図16は、マウスポインタ51が映像モニタ上を移動した際の刺激電極41を示す図である。図15と同様、刺激電極41の黒い部分は電流を出力する部分であるが、映像モニタ50の明度に閾値を設け、二値に分け、明度の低い部分にあたる部分を出力する。
図17に、映像モニタ50上のマウスポインタ51の位置、刺激電極41のチャンネル、出力する電極、刺激波形パターンについて示す。刺激にはパルス波を使用し、陽極性刺激を用いる。電気刺激のパラメータとしては、出力電流値[mA]、パルス幅[μsec]、パルス頻度[Hz]が挙げられる。パルス幅は200[μsec]程度、パルス頻度は400[Hz]程度が適当である。出力電流値については、同時に出力する刺激電極の数によって変化させる必要がある。即ち、刺激電極数が多くなれば、各電極の出力電流値は下げる必要がある。そのため、各電極の出力電流値の合計が1.5[mA]程度になるように各電極の出力電流値を制御する。ただし、1.5[mA]はあくまで目安であり、パルス幅や指先の皮膚の状態などによって変化する。
第2の実施の形態に係る触覚提示装置10によると、皮膚を介した文字提示を行えることで、授業中や会議中など、携帯電話を開いてメールを読むことが難しい場面でもメールが読むことができる。
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態では、触覚提示装置を用いた「GUI操作時の触覚フィードバック」について説明する。
第3の実施の形態では、触覚提示装置を用いた「GUI操作時の触覚フィードバック」について説明する。
第3の実施の形態では、触覚提示装置10がPCのマウスの代わりとなり、触覚情報のフィードバックを行い、GUI操作の補助をする。操作者は、触覚提示装置10をPCのマウスを持つのと同様に持ち、平らな面で動かすことで映像モニタ上のマウスポインタを操作する。映像モニタ上のアイコンを操作したり、ウィンドウを操作したりすることで、触覚提示装置に触覚情報がフィードバックされる。触覚提示装置10が映像モニタ上のマウスポインタを動かすために、PCの制御部と通信を行う必要があるが、この部分の通信方式は問わない。
又、触覚提示装置10に取り付けられている光学式位置センサ15により、触覚提示装置の位置を検出する。触覚情報のフィードバックは、アクチュエータ付きキャスター33により発生する摩擦力を変化させることで行う。基本機能としては、以下の3つがある。
(機能1)アイコンやウィンドウをドラッグアンドドロップする際、アイコンやウィンドウを掴んでいる間、摩擦係数を高くする。
(機能2)地図の等高線など、高さ情報に合わせて、発生する力をコントロールする。
(機能3)マウスのポインタが他のウィンドウに入る瞬間やウィンドウの外に出る瞬間に振動覚を電気刺激により与える。
次に、(機能1)について、詳細に説明する。
触覚提示装置10を用いてマウスのポインタを動かす場合は、触覚提示装置10のアクチュエータ付きキャスター33が発生する力は0である。図20(a)に示すように、アクチュエータ35a、35bとキャスター34が接触していると、アクチュエータが持っている摩擦がある。発生する力を0とするためには、発生する力を相殺するようにアクチュエータが力を発生するか、図20(b)に示すように、アクチュエータ35a、35bとキャスター34の接触を解除する必要がある。アクチュエータ付きキャスター33が発生する力が0であるならば、どちらの方法でも良い。触覚提示装置10は、図3に示すスイッチ31を押すことで、マウスのクリックにあたる機能が満たされる。これを用いて、触覚提示装置10でアイコンやウィンドウをドラッグする際、アクチュエータ付きキャスター33により摩擦力を発生する。発生する摩擦力は、第1の実施の形態と同様で、触覚提示装置10の動作速度と指30の押し付け力と設定摩擦係数により与えられる。設定摩擦係数は、ドラッグするアイコンやウィンドウの面積により与えられる。設定摩擦係数の指針としては、デスクトップのアイコンサイズで摩擦係数:2程度、映像ディスプレイ全体のウィンドウの面積で摩擦係数:5程度である。摩擦力の発生は、アイコンやウィンドウをドラッグしている間は常に発生する。アイコンやウィンドウをドロップした際には、アクチュエータ付きキャスター33の発生する力は0に戻る。摩擦係数の変化とドラッグアンドドロップの関係を図18に示す。
以上により、アイコンやウィンドウをドラッグしている間に、何かを持ち上げているような感覚が得られ、よりリアルなGUI操作が可能となる。
次に、(機能2)について、詳細に説明する。
機能2では、地図の等高線や天気図などの高さ情報に合わせて、アクチュエータ付きキャスター33が発生する力をコントロールする。これを実現するには、地図や天気図などに高さ情報を入れておく必要がある。その高さ情報を元に、仮想される傾斜を求め、発生力を求める。図19(a)に示す等高線が表示された映像モニタを触覚提示装置10によってなぞる場合、図19(b)に示すように、重力加速度をg、触覚提示装置10の筐体部の重さをmとし、傾斜角をθとすると、発生力は、m・g・sinθとなる。傾斜角θに応じて、発生力m・g・sinθを出力する。この発生力は、触覚提示装置10に指が触れているときのみ、出力する。つまり、指が触覚提示装置に振れていない状態では、発生力は0である。
以上により、映像ディスプレイに表現される高さ情報を実際に力として感じることが可能となり、現実感の向上に繋がる。
次に、(機能3)について、詳細に説明する。
機能3では、マウスのポインタがウィンドウの外や中に出たり入ったりする瞬間に刺激電極部11により、電流を出力することで振動覚を与える。これを図21に示す。触覚提示装置10によりマウスのポインタを動かし、マウスのポインタが存在するあるウィンドウの境界を通過する瞬間に電気刺激により振動覚を再現する。電気刺激を出力する電極は、指が触れている刺激電極41すべてのチャンネルから出力する。極性は陽極性の電流、パルス幅は200[μsec]、電流値はすべての電極の合計が1.8[mA]程度が良い。パルス頻度は400[Hz]程度、パルスの数は4つ程度が適当である。しかし、出力電流値は皮膚などの状態で変化するため、上記に記した数値に制限はしない。また、パルス幅、パルス頻度、パルスの数についても同様に制限はない。
以上により、ウィンドウの境界を明確に知覚することが可能となる。
第3の実施の形態に係る触覚提示装置によると、モータにより推進力を発生可能とすることで、GUI操作時の触覚フィードバックがより効果的なものとなる。推進力を発生することで、従来では不可能であった、マウスの誘導が可能となったり、画像ディスプレイに表示された等高線に対して、傾斜を擬似的に再現可能になったりする。これらにより、GUI操作でのより素早い操作や教育面でのよりリアルな体験などが可能になる。
(その他の実施形態)
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
例えば、本発明の実施の形態において、「布などの触り心地提示」、「皮膚を介した文字提示」、「GUI操作時の触覚フィードバック」を実現する触覚提示装置について説明したが、振動覚と摩擦感の再現により、その他の様々な機能を満たすことができ、本発明に係る触覚提示装置は、これらの使用に限られるわけではないことは勿論である。
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
10…触覚提示装置
11…刺激電極部
14…押圧力センサ
15…光学式位置センサ
16…摩擦力発生部
17…推進力発生部
20…電流モニタ
21…アンプ
22…モータドライバ
23…D/A変換器
24…A/D変換器
25…制御部
30…指
31…スイッチ
33…アクチュエータ付きキャスター
34…キャスター
35、35a、35b…アクチュエータ
40…不関電極
41…刺激電極
43…感覚受容器
44…神経
50…映像モニタ
51…マウスポインタ
11…刺激電極部
14…押圧力センサ
15…光学式位置センサ
16…摩擦力発生部
17…推進力発生部
20…電流モニタ
21…アンプ
22…モータドライバ
23…D/A変換器
24…A/D変換器
25…制御部
30…指
31…スイッチ
33…アクチュエータ付きキャスター
34…キャスター
35、35a、35b…アクチュエータ
40…不関電極
41…刺激電極
43…感覚受容器
44…神経
50…映像モニタ
51…マウスポインタ
Claims (6)
- 移動可能な触覚提示装置であって、
摩擦力を発生させる摩擦力発生部と、
推進力を発生させる推進力発生部と、
前記摩擦力発生部から発生される摩擦力と、前記推進力発生部から発生される推進力とを用いて、触覚を通じて情報を提示する出力部と
を備えることを特徴とする触覚提示装置。 - 前記触覚提示装置の位置、速度、加速度のいずれか1を検出する第1のセンサを更に備えることを特徴とする請求項1に記載の触覚提示装置。
- 前記出力部への物体の押圧力を検出する第2のセンサを更に備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の触覚提示装置。
- 前記出力部は、電気刺激によって前記情報を提示する刺激電極部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の触覚提示装置。
- 前記第2のセンサによって検出される押圧力に従って、前記摩擦力あるいは前記推進力を制御することを特徴とする請求項3に記載の触覚提示装置。
- 前記第1のセンサによって検出される位置、速度、加速度、あるいは前記第2のセンサによって検出される押圧力に従って、前記摩擦力あるいは前記推進力あるいは前記電気刺激の波形パターンを制御することを特徴とする請求項4に記載の触覚提示装置。
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