JP2018181185A - 力覚提示器及び仮想力覚提示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1に示すように、仮想力覚提示装置1は、力覚提示器2と制御ユニット3とを備える。制御ユニット3は表示装置5に対し仮想空間モデル(本例では、2次元迷路のビデオゲーム)を表示し、その仮想空間モデル内の仮想オブジェクトObjに力覚提示器2が対応付けられている。即ち、仮想空間モデル内の仮想オブジェクトObjの動きは、実空間の力覚提示器2の動きに対応付けられ、仮想オブジェクトObjは力覚提示器2の仮想体として構成される。
前述したように、力覚提示器2は、片手Hで把持可能に構成され、仮想空間モデルと相互作用するユーザインターフェースとして力覚を提示する機器である。そして、力覚提示器2は、本体部2aと、その本体部2aから伸縮することで力覚を提示する力覚提示部2bとを有し、本体部2aと力覚提示部2bは伸縮自在の可撓性カバー2cで覆われている。即ち、手の中に収まるサイズで力覚提示器2が実装される。
図4は、本発明による一実施形態の仮想力覚提示装置1における制御ユニット3内の力覚提示器制御部31の制御例を示すフローチャートである。まず、力覚提示器制御部31は、力覚提示器2の実体位置及び姿勢を仮想空間モデルの仮想オブジェクトObjに対応付け、力覚提示部2bを初期位置に設定する(ステップS1)。
上述した図3等に示す力覚提示器2の構成例では、本体部2aから伸縮する力覚提示部2bを1つとして構成する例を説明したが、本体部2aから伸縮する力覚提示部2bを複数として構成することもできる。
上述した図3等に示す力覚提示器2の構成例では、本体部2aから伸縮する力覚提示部2bを1つとして構成する例を説明したが、力覚提示部2bの他に、仮想物体の形状や硬さを知覚させるための触力覚提示部2dを追加した構成とすることもできる。例えば、図8(a)に示す変形例3のように、本体部2aから1つの力覚提示部2bを有するとともに、親指に対し仮想物体の形状や硬さを知覚させるための触力覚提示部2d‐1と、1〜4本の指(人差し指、中指、薬指、小指)に対し仮想物体の形状や硬さを知覚させるための1つ又は複数の触力覚提示部2d(図示する例では2つの触力覚提示部2d‐2,2d‐3)を有する構成とすることができる。
図9(a),(b),(c)は、それぞれ本発明による一実施形態の仮想力覚提示装置1の適用例を示す図である。
2 力覚提示器
2a 本体部
2b, 2b‐1,2b‐2, 2b‐3, 2b‐4 力覚提示部
2c 可撓性カバー
2d, 2d‐1,2d‐2, 2d‐3 触力覚提示部
3 制御ユニット
4 リアルタイム3次元運動計測システム
5 表示装置
21 サーボモータ
22 ピニオンギヤ
23 ラック
23a ラックの一端
23b ラック23の他端
24 本体部の平坦面
25 開口部
26 力覚提示部の平坦面
31 力覚提示器制御部
32 アプリケーション実行部
33 記憶部
41 モーションキャプチャカメラ
42 信号処理ユニット
311 実体位置・姿勢検出部
312 相対位置算出部
313 力覚提示制御部
314 力覚提示駆動部
321 仮想空間モデル表示制御部
Claims (10)
- 仮想空間モデルと相互作用するユーザインターフェースとして力覚を提示する把持可能な力覚提示器であって、
把持可能な本体部と、
前記本体部から伸縮することで力覚を提示する1つ又は複数の力覚提示部とを備え、
当該力覚提示器は仮想被当接体を含む仮想空間モデルにおける仮想オブジェクトに対応付けられ、
前記1つ又は複数の力覚提示部の各々は、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する当接を、前記仮想空間モデルに従うように前記本体部を把持する指又は手のひらを実空間上で移動制限又は姿勢制限させ、或いは指又は手のひらに衝撃を付与することで力覚を提示するよう構成されていることを特徴とする力覚提示器。 - 前記1つ又は複数の力覚提示部の各々におけるいずれかの先端となる力点が、常に前記仮想被当接体における当接対象の表面に対応する実空間位置に留まり続けるよう駆動制御されることにより、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する当接の力覚を提示するよう構成されていることを特徴とする、請求項1に記載の力覚提示器。
- 前記1つ又は複数の力覚提示部の各々の各最大伸長量が個別に変化させて同時に制御されることにより、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する位置に応じて、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する当接の力覚を提示するよう構成されていることを特徴とする、請求項1又は2に記載の力覚提示器。
- 仮想物体の形状や硬さを知覚させるための1つ又は複数の触力覚提示部を更に備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の力覚提示器。
- 前記仮想空間モデルと相互作用するよう当該力覚提示器を制御する制御手段が前記本体部内に設けられ、前記制御手段が前記仮想空間モデルを表示装置に提示する仮想空間モデル表示制御部と近距離無線通信で連動制御するよう構成されていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の力覚提示器。
- 請求項1から3のいずれか一項に記載の力覚提示器と、
前記仮想空間モデルと相互作用するよう当該力覚提示器を制御する制御手段と、
前記仮想空間モデルを表示装置に提示する仮想空間モデル表示制御部とを備え、
前記制御手段は、前記1つ又は複数の力覚提示部の各々に対し、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する当接を、前記仮想空間モデルに従うように前記本体部を把持する指又は手のひらを実空間上で移動制限又は姿勢制限させ、或いは指又は手のひらに衝撃を付与するよう制御することを特徴とする仮想力覚提示装置。 - 請求項4に記載の力覚提示器と、
前記仮想空間モデルと相互作用するよう当該力覚提示器を制御する制御手段と、
前記仮想空間モデルを表示装置に提示する仮想空間モデル表示制御部とを備え、
前記制御手段は、前記1つ又は複数の力覚提示部の各々に対し、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する当接を、前記仮想空間モデルに従うように前記本体部を把持する指又は手のひらを実空間上で移動制限又は姿勢制限させ、或いは指又は手のひらに衝撃を付与するよう制御する手段と、
前記1つ又は複数の触力覚提示部の各々に対し、仮想物体の形状や硬さを知覚させるために初期位置から縮長方向へ伸縮させ、且つ反力を提示するよう制御する手段と、
を備えることを特徴とする仮想力覚提示装置。 - 請求項5に記載の力覚提示器と、
前記仮想空間モデルを表示装置に提示する仮想空間モデル表示制御部とを備え、
前記制御手段は、前記1つ又は複数の力覚提示部の各々に対し、前記仮想オブジェクトの前記仮想被当接体に対する当接を、前記仮想空間モデルに従うように前記本体部を把持する指又は手のひらを実空間上で移動制限又は姿勢制限させ、或いは指又は手のひらに衝撃を付与するよう制御することを特徴とする仮想力覚提示装置。 - 前記制御手段は、前記1つ又は複数の力覚提示部の各々におけるいずれかの先端となる力点が、常に前記仮想被当接体における当接対象の表面に対応する実空間位置に留まり続けるよう駆動制御することを特徴とする、請求項6から8のいずれか一項に記載の仮想力覚提示装置。
- 前記制御手段は、前記1つ又は複数の力覚提示部の各々の各最大伸長量を個別に変化させて同時に制御することを特徴とする、請求項6から9のいずれか一項に記載の仮想力覚提示装置。
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JP2004157749A (ja) * | 2002-11-06 | 2004-06-03 | Seiko Epson Corp | 触覚呈示装置 |
WO2007119603A1 (ja) * | 2006-03-23 | 2007-10-25 | National University Corporation Nagoya University | 触覚ディスプレイ装置、多自由度アクチュエータ、及び、ハンドリング装置 |
JP2008123061A (ja) * | 2006-11-08 | 2008-05-29 | Canon Inc | 力覚提示装置及び複合現実感システム |
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- 2017-04-20 JP JP2017083581A patent/JP6905384B2/ja active Active
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