JP2023148856A - Control device, control method, haptic feedback system, and computer program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、操作者が触覚提示装置による触覚の提示の終了を認識することができる制御装置、制御方法、触覚提示システム及びコンピュータプログラムに関する。 The present invention relates to a control device, a control method, a tactile presentation system, and a computer program that allow an operator to recognize the end of tactile presentation by a tactile presentation device.
人間の五感のうち、視覚及び聴覚に係る画像及び音声の伝達技術が高精度化しており、昨今では、触覚を提示する技術(ハプティクス)が種々提案されている。 2. Description of the Related Art Among the five human senses, image and audio transmission technologies related to visual and auditory senses are becoming more precise, and in recent years, various technologies for presenting tactile sensations (haptics) have been proposed.
触覚の提示技術としては、タッチパネル内蔵のディスプレイに表示された物体の画像に触れた際の振動、主に三種の振動(ERM:Eccentric Rotating Mass 、LRA:Linear resonant Actuator、ピエゾ素子)での再現が提案されている。しかしながらタッチパネル上での触覚提示では、より深部での触覚、つまり手指の皮膚のみならず、筋や腱で生じる力覚まで再現することは困難である。 Tactile presentation technology uses mainly three types of vibrations (ERM: Eccentric Rotating Mass, LRA: Linear resonant actuator, piezo element) to reproduce the vibrations that occur when touching an image of an object displayed on a display with a built-in touch panel. Proposed. However, when presenting tactile sensations on a touch panel, it is difficult to reproduce deeper tactile sensations, that is, not only the skin of fingers but also the force sensations generated in muscles and tendons.
発明者らは、磁気粘性流体に対する知見に基づいて、操作者が操作可能であって、対象物によって異なる感触を再現する触覚提示装置を提案した(特許文献1等)。
Based on knowledge of magnetorheological fluids, the inventors have proposed a tactile presentation device that can be operated by an operator and reproduces different sensations depending on the object (
触覚提示装置は、操作者の操作によって基部に対して変位可能な湾曲板等である変位部を備える。変位部は、触覚提示装置が制御されない状態では、操作者によって抵抗なく変位が可能であるが、制御中の触覚提示装置は、変位部の変位量(ポジション・角度)に応じて変位部に対して生じさせる力覚の大きさ、力覚の出力方法等を変えて感触を提示する。 The tactile presentation device includes a displacement section that is a curved plate or the like that can be displaced relative to the base by an operation of an operator. The displacement part can be displaced by the operator without resistance when the tactile presentation device is not controlled, but the tactile presentation device under control can move the displacement part according to the amount of displacement (position/angle) of the displacement part. The tactile sensation is presented by changing the magnitude of the force sensation generated, the output method of the force sensation, etc.
触覚提示装置は、触覚の対象物が何であるかを視覚的に又は聴覚的に出力しながら使用される。対象物には、変位部を変位させた後に、元の形状に戻らずに壊れてしまう不可逆的な構造のものもある。この場合、一回の操作にて対象物が壊れる感触が提示された後に、更に操作が継続できると、操作者に違和感を生じさせる。 A tactile presentation device is used while visually or audibly outputting what a tactile object is. Some objects have an irreversible structure that does not return to its original shape and breaks after the displacement part is displaced. In this case, if the operator is allowed to continue the operation after being presented with the feeling that the object will break with one operation, the operator will feel uncomfortable.
本発明は、斯かる事情を鑑みてなされたものであり、操作者が触覚の提示の終了を認識することができる制御装置、制御方法、触覚提示システム及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to provide a control device, a control method, a tactile presentation system, and a computer program that allow an operator to recognize the end of tactile presentation. .
本開示の一実施形態の制御装置は、操作者の操作に対して変位可能に設けられた変位部を有し、変位部の変位量に応じて、前記変位部への操作に対する力覚を生じさせ、表示される対象物の触覚を提示する触覚提示装置の制御装置であって、前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了させる。 A control device according to an embodiment of the present disclosure includes a displacement section that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to an operation on the displacement section according to the amount of displacement of the displacement section. A control device for a tactile presentation device that presents a tactile sensation of an object to be displayed, the control device comprising control data for generating the force sensation in association with a displacement amount of the displacement portion, and presentation of the tactile sensation by the displacement portion. The end displacement amount at which the displacement portion ends is stored for each object, and the control data and the end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement portion are outputted to the tactile sense presentation device, and the displacement amount of the displacement portion is outputted to the tactile sense presentation device. When the amount reaches the end displacement amount, the tactile presentation in the tactile presentation device is ended.
本開示の一実施形態の制御方法は、操作者の操作に対して変位可能に設けられた変位部を有し、変位部の変位量に応じて、前記変位部への操作に対する力覚を生じさせ、表示される対象物の触覚を提示する触覚提示装置の制御方法であって、前記触覚提示装置に接続されるコンピュータが、前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了させる。 A control method according to an embodiment of the present disclosure includes a displacement section that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to an operation on the displacement section according to a displacement amount of the displacement section. A control method for a tactile presentation device that presents a tactile sensation of a displayed object by causing a computer connected to the tactile presentation device to generate the haptic sensation in association with a displacement amount of the displacement portion. Control data and an end displacement amount for ending the presentation of a tactile sensation by the displacement section are stored for each object, and the control data and end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement section are stored in the tactile sense. When the amount of displacement of the displacement portion reaches the end displacement amount, the tactile presentation in the tactile presentation device is ended.
本開示の一実施形態のコンピュータプログラムは、操作者の操作に対して変位可能に設けられた変位部を有し、変位部の変位量に応じて、前記変位部への操作に対する力覚を生じさせ、表示される対象物の触覚を提示する触覚提示装置に接続されるコンピュータに、前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了する処理を実行させる。 A computer program according to an embodiment of the present disclosure includes a displacement section that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to an operation on the displacement section according to a displacement amount of the displacement section. a computer connected to a tactile presentation device that presents a tactile sensation of an object to be displayed, control data for causing the force sensation in association with the amount of displacement of the displacement portion, and presentation of the tactile sensation by the displacement portion; The end displacement amount at which the displacement portion ends is stored for each object, and the control data and the end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement portion are outputted to the tactile sense presentation device, and the displacement amount of the displacement portion is outputted to the tactile sense presentation device. When the amount reaches the end displacement amount, a process of ending the tactile presentation in the tactile presentation device is executed.
本開示の制御装置、制御方法及びコンピュータプログラムでは、変位部の変位量が終了変位量に到達した場合、触覚提示が終了する。変位部に生じる力覚が特定のトルクになるか、若しくはゼロになる、その他終了を示す処理が実行されることにより、操作者は触覚提示の終了を認識可能となる。 In the control device, control method, and computer program of the present disclosure, when the displacement amount of the displacement portion reaches the end displacement amount, the tactile presentation ends. The operator can recognize the end of the tactile presentation by executing a process in which the force sensation generated in the displacement part becomes a specific torque or zero, or otherwise indicates the end.
本開示の一実施形態の制御装置は、前記対象物毎に、前記変位部が終了変位量へ到達した後に、前記変位部へ所定の力覚を生じさせるための制御データ又は前記変位部に生じさせる力覚をゼロとするための制御データを記憶しておき、前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記所定の力覚を生じさせるか、又は前記変位部に生じさせる力覚をゼロにさせる。 A control device according to an embodiment of the present disclosure includes control data for causing a predetermined force sensation to be generated in the displacement portion or a force sensation generated in the displacement portion after the displacement portion reaches an end displacement amount for each target object. Control data for setting the force sensation to zero is stored, and when the displacement amount of the displacement portion reaches the end displacement amount, the predetermined force sensation is generated or the force sensation is generated in the displacement portion. Makes the sense of force zero.
本開示の制御装置では、変位部の変位量が終了変位量に到達した場合、触覚提示が終了する。変位部に生じる力覚が特定のトルクになるか、若しくはゼロになる。これにより、操作者は、触覚提示の終了を認識できる。 In the control device of the present disclosure, when the displacement amount of the displacement section reaches the end displacement amount, the tactile presentation ends. The force sensation generated at the displacement part becomes a specific torque or becomes zero. This allows the operator to recognize the end of the tactile presentation.
本開示の一実施形態の制御装置は、前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、表示部に終了を示す画像を表示させるか、又は、音声出力部に終了を示す音声を出力させる。 The control device according to an embodiment of the present disclosure causes the display unit to display an image indicating the end, or the audio output unit to make a sound indicating the end, when the displacement amount of the displacement unit reaches the end displacement amount. output.
本開示の制御装置では、触覚提示装置において終了変位量に到達すると触覚提示が終了すると、共に表示される画像、又は共に出力されている音声にて、操作者へ終了が通知される。これにより、操作者は、触覚提示の終了を認識できる。 In the control device of the present disclosure, when the tactile presentation ends when the end displacement amount is reached in the tactile presentation device, the operator is notified of the end by an image displayed together with the tactile presentation or an audio outputted together. This allows the operator to recognize the end of the tactile presentation.
本開示の一実施形態の触覚提示システムは、操作者の操作に対して変位可能に設けられた変位部を有し、変位部の変位量に応じて、前記変位部への操作に対する力覚を生じさせ、表示される対象物の触覚を提示する触覚提示装置と、前記触覚提示装置と通信接続し、表示部を備える情報処理装置とを含み、前記情報処理装置は、前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了させ、前記表示部に、終了を示す画像を表示させる。 A tactile presentation system according to an embodiment of the present disclosure includes a displacement section that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to an operation on the displacement section according to the amount of displacement of the displacement section. a tactile presentation device that generates and presents a tactile sensation of a displayed object; and an information processing device that is communicatively connected to the tactile presentation device and includes a display section, and the information processing device is configured to detect a displacement amount of the displacement section. control data that causes the force sensation and an end displacement amount that ends presentation of the tactile sensation by the displacement section are stored for each object in association with the displacement amount of the displacement section. outputting the control data and the end displacement amount to the tactile sense presentation device, and when the displacement amount of the displacement section reaches the end displacement amount, the tactile sense presentation in the tactile sense presentation device is ended, and the display section shows: Display an image indicating completion.
本開示の触覚提示システムでは、変位部の変位量が終了変位量に到達した場合、触覚提示が終了し、少なくとも表示部で、終了が通知されるため、操作者は、触覚提示の終了を認識可能となる。 In the tactile presentation system of the present disclosure, when the displacement amount of the displacement section reaches the end displacement amount, the tactile presentation ends and the end is notified at least on the display section, so the operator recognizes the end of the tactile presentation. It becomes possible.
本開示によれば、触覚提示装置による触覚提示の終了を、操作者が認識することが可能となり、触覚の知覚度を向上させることができる。 According to the present disclosure, it becomes possible for the operator to recognize the end of the tactile presentation by the tactile presentation device, and it is possible to improve the degree of tactile perception.
本開示をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。以下の実施の形態では、触覚提示システムにおける設定方法の実施について説明する。 The present disclosure will be specifically described with reference to drawings showing embodiments thereof. In the following embodiments, implementation of a setting method in a tactile presentation system will be described.
(第1実施形態)
図1は、触覚提示システム100を示す模式図である。触覚提示システム100は、情報処理装置1と、触覚提示装置2とを含む。情報処理装置1と、触覚提示装置2とは近距離無線通信で通信接続され、相互にデータを授受する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
情報処理装置1は、図1に示すようにスマートフォンを用いる。情報処理装置1は、スマートフォンでなく、タブレット端末であってもよいし、ラップトップ型のPC(Personal Computer)であってもよい。
The
触覚提示装置2は、操作者が指を変位部202に沿えて持ちながら指を動かして操作できる装置である。触覚提示装置2は、操作者が指を動かすことで変位する変位部202の位置を読み取り、内蔵するMRF(Magneto-Rheological Fluid )デバイス24をその位置に応じて制御して操作者の変位部202への操作に対する反力(回転抵抗)により力覚を生じさせ、触覚を提示する装置である。触覚提示装置2の変位部202の態様は、図1に示すようなものに限られず、スティック状であってもよいし、カバーに覆われたクッション状のものであってもよい。触覚提示装置2は、MRFデバイス24に代えて、モータやピエゾ素子などを採用し、操作者の操作に対し回転力や振動により力覚を生じさせるものでもよく、変位部202の他、振動や温感、冷感を提示するものと組み合わされてもよい。地面や壁に設置し、操作者の手のひらや足等で操作される構造でもよい。
The
触覚提示システム100では、触覚提示装置2は、情報処理装置1と連携し、情報処理装置1又は他の表示装置やスピーカ等を用いて対象物の画像及び音声を出力させながら、対象物の触覚を触覚提示装置2で出力させる。図1に示す例では、情報処理装置1の表示部13に、柔らかな物体を表示させ、操作者が触覚提示装置2の変位部202を指で押し込むと、触覚提示装置2がグニャリ、若しくはフワフワとした触覚を出力させつつ、表示部13に、物体が、押し込まれたように変化する画像を表示させ、音声出力部14にて物体が押し込まれたことに対応する「グニャリ」と聞こえるような音声を出力する。
In the
図2は、情報処理装置1の構成を示すブロック図である。情報処理装置1は、処理部10、記憶部11、通信部12、表示部13、音声出力部14及び操作部15を備える。処理部10は、CPU(Central Processing Unit )及び/又はGPU(Graphics Processing Unit)を用いたプロセッサである。処理部10は、記憶部11に記憶されている触覚提示用の制御プログラムP1に基づき、後述する処理を実行する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the
記憶部11は、フラッシュメモリ、SSD(Solid State Drive )等の不揮発性メモリを用いる。記憶部11は、処理部10が参照するデータを記憶する。制御プログラムP1(プログラム製品)は、通信部12を介して情報処理装置1又は他のプログラムサーバ装置からダウンロードして実行可能に記憶したものである。記憶部11に記憶されている制御プログラムP1は、コンピュータから読み取り可能な記憶媒体8に記憶されていたコンピュータプログラムP8を処理部10が読み出して記憶したものであってもよい。
The
記憶部11は、出力する対象物の触覚データ、視覚データ及び聴覚データを含む感覚データベース(DB:Data Base )110を記憶する。感覚DB110は、対象物を識別する対象物IDに対応付けて、触覚提示装置2における変位部の変位データ毎に、その変位において出力すべき触覚データ、視覚データ(画像、動画)、及び聴覚データ(音声)を格納している(図3参照)。記憶部11は更に、後述する触覚提示装置2の傾きに関する設定データを記憶する。
The
通信部12は、近距離無線通信、例えばBluetooth(登録商標)の通信モジュールである。処理部10は、通信部12によって触覚提示装置2との間でデータを送受信できる。
The
表示部13は、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等のディスプレイである。表示部13は例えば、タッチパネル内蔵型ディスプレイである。処理部10は、表示部13に、制御プログラムP1に基づき、触覚提示装置2で触覚を出力させるための操作画面や対象物の画像を表示する。
The
音声出力部14は、スピーカ等を含む。処理部10は、制御プログラムP1に基づき、対象物の音声、音楽等を音声出力部14から出力させる。
The
操作部15は、処理部10との間で入出力が可能なユーザインタフェースであって、表示部13内蔵のタッチパネルである。操作部15は、物理ボタンであってもよい。操作部15は、音声入力部であってもよい。
The
図3は、感覚DB110の内容例を示す説明図である。感覚DB110は、図3に示すように、対象物IDに対応付けて、変位部202の変位量(角度)毎の触覚提示装置2のMRFデバイスへの電流の電流値を触覚データとして格納している。電流値に限らず、電圧値等であってもよい。触覚データは、対象物毎に、対象物の触覚提示を終了する条件となる変位量(以下、終了変位量という)と、終了変位量に到達した後の制御用電流値のデータとを含む。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the contents of the
なお、感覚DB110の対象物は複数であり、触覚を提示する物として実在する物体、例えば、ボール又は風船等の静物、グミ、野菜、又は果物等の食べ物、犬、猫又は魚等の動物を含んでもよいし、スライムやモンスター等のキャラクタを含んでもよい。したがって対象物によっては、弾性力を有して可逆的に感触を提示できるため、終了変位量及び終了変位量に到達した後の制御用電流値が対応付けられていなくてもよい。
Note that there are multiple objects in the
感覚DB110の変位部202の変位量と、電流値との関係は、変位部202の可動範囲の実際の寸法と、対象物の寸法とに合わせて設定されている。例えば、変位部202の可動範囲が50mmであり、対象物が風船のような破裂する球体であって、例えば30mm等の特定の変位量に到達した時点で破裂したような感触を出現する回転抵抗を生じさせる電流値が設定されている。また、対象物がソファの座面のような大きな物体であって大きさが変位部202の可動範囲を大きく超える場合、触覚データでは、ソファの座面表面から50mmまでの感触を提示するような電流値が設定される。対象物がモンスター等の仮想的なキャラクタの場合は、そのキャラクタの設定に応じた大きさに基づいて電流値が設定される。
The relationship between the amount of displacement of the
感覚DB110は、同様に、対象物IDに対応付けて、変位部202の変位量(角度)毎の画像(フレーム画像)を視覚データとして格納している。ここでフレーム画像は、連続して表示することでアニメーション画像として認識される、1つの静止画像である。また同様にして、対象物IDに対応付けて、変位部202の変位量(角度)毎の音声を聴覚データとして格納している。聴覚データは、各角度によって異なる波形データであってもよい。各角度に対応する音声のタイムスタンプであってもよい。
Similarly, the
視覚データ及び聴覚データについても、不可逆的に触覚を提示する対象物については、終了変位量に到達した時点、及び、触覚提示の終了後に表示されるべき画像及び音声がそれぞれ、対象物IDに対応付けて記憶されている。 Regarding visual data and auditory data, for objects that irreversibly present a tactile sensation, the image and sound that should be displayed at the time when the end displacement amount is reached and after the end of the tactile sensation correspond to the object ID, respectively. It is attached and memorized.
図4は、触覚提示装置2の構成を示すブロック図である。触覚提示装置2は、図1に示したように、扁平な有底円筒状の把持体200に周方向に一部沿うような湾曲部を有する帯状平板の変位部202を設けて構成される。変位部202は、それ自体が撓むことが可能な素材であるが、剛性の高い素材を採用し、把持体200と支軸を介して回動可能に支持されていてもよい。変位部202の先端の外側の面には、布テープ状の結束具203が設けられている。変位部202の先端の内側面は、把持体200内部に収容されているMRFデバイス24のロータの回転軸と連結するリンク機構204が設けられている。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the
操作者は図1に示したように、把持体200を例えば親指と中指とで把持しつつ、人差し指等の指を変位部202に沿わせて結束具203に人差し指を差し込んで使用する。操作者は人差し指を押し込むように変位部202を動かすことができ、また、人差し指を伸ばして把持体200から変位部202を遠ざけるように動かすことができる。
As shown in FIG. 1, the operator uses the holding
触覚提示装置2は、図1に示すような把持体200と、制御部20、記憶部21、通信部22、電源部23、MRFデバイス24、センサ25を備える。把持体200は、MRFデバイス24を内蔵する。制御部20、記憶部21、通信部22、及び電源部23は把持体200と一体に設けられてもよいし、把持体200と無線又は有線により接続される別体に設けられてもよい。
The
制御部20は、CPU、MPU(Micro-Processing Unit )等のプロセッサ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等のメモリを含む。制御部20は、例えばマイクロコントローラである。制御部20は、内蔵ROMに記憶されている制御プログラムP2に基づいて各構成部を制御し、触覚提示を実現する。
The
記憶部21は、制御部20に対する補助記憶メモリであり、MRFデバイス24の制御データ(触覚データ)を書き換え可能に記憶する。
The
通信部22は、近距離無線通信、例えばBluetooth(登録商標)の通信モジュールである。制御部20は、通信部22によって情報処理装置1との間でデータを送受信できる。
The
制御部20は、電源部23、MRFデバイス24及びセンサ25とI/Oを介して接続されており、相互に信号を授受する。
The
電源部23は、充電可能なバッテリを含む。電源部23は、ON状態になると各構成部及びMRFデバイス24へ電力を供給する。
MRFデバイス24は、円板状のロータを、隙間を開けて挟むようにして設けられたヨークを有し、ヨークに設けられたコイルに制御電流を流して磁界を発生させ、隙間に封入されている磁気粘性流体の粘度(ずり応力)を制御してロータの回転抵抗を与える。制御部20が、MRFデバイス24への制御電流の大きさを制御すると即座に回転抵抗が変更される。
The
センサ25は、変位部202の変位量(角度)を測定して制御部20へ出力する。センサ25は変位部202の変位を、角度として測定して出力する。センサ25は、ジャイロセンサ、加速度センサ等の複数のセンサから構成されてもよい。
The
上述のように構成される触覚提示装置2では、変位部202が操作者によって操作されると、変位部202の変位がリンク機構204を介してMRFデバイス24のロータの回転軸への回転方向に伝達される。回転軸は、MRFデバイス24が動作していない場合、即ち制御電流がゼロである間は、自由に回転するため、変位部202は抵抗なく変動する。一方で、MRFデバイス24が動作し、制御電流がゼロでない場合には、MRFデバイス24へ流れる電流の大きさに応じてMRFデバイス24内部の磁気粘性流体の粘度(ずり応力)が変更される。制御部20が、MRFデバイス24への電流の大きさを連続的に変更したり、電流値を所定の周波数で振動させたりすることで、変位部202に対する抵抗の力やその出現方法を変更できる。
In the
このようにして触覚提示装置2は、変位部202の押し込む量(変位量)に応じて抵抗(電流値)を変動させてヌルリとした触覚を提示したり、押し込む量が大きくなるにつれて抵抗を大きくしてギュッとした固さの触覚を提示したり、抵抗の大小を繰り返してザクザクとした触覚を提示したりすることができる。
In this way, the tactile
触覚提示装置2では、変位部202の変位量が終了変位量に達すると、触覚の提示が終わり、また終わったことが認識されるように制御される。終了変位量は、図3を参照して説明したように、感覚DB110に対象物毎に記憶されている。
The
図5及び図6は、触覚提示システム100における触覚提示の処理手順の一例を示すフローチャートである。情報処理装置1の処理部10は、操作者が制御プログラムP1を起動させ、触覚提示装置2の電源をONとすると、触覚提示装置2と連携して以下の処理を開始する。
5 and 6 are flowcharts illustrating an example of a tactile presentation processing procedure in the
処理部10は、触覚を表示する対象物の候補のリストを含む操作画面を表示部に表示し(ステップS101)、対象物の選択を受け付ける(ステップS102)。処理部10は、選択された対象物の対象物IDに対応する触覚データ、視覚データ、聴覚データ、終了変位量及び終了後の制御用電流値のデータを記憶部11の感覚DB110から読み出して一時記憶する(ステップS103)。
The
処理部10は、触覚提示装置2と通信部12による通信を確立させ(ステップS104)、一時記憶した触覚データを触覚提示装置2へ送信する(ステップS105)。処理部10は、ステップS103で読み出した終了変位量、及び終了後の制御用電流値のデータを触覚提示装置2へ送信する(ステップS106)。
The
処理部10は、表示部13に触覚提示を開始することを表示させる(ステップS107)。
The
触覚提示装置2の制御部20は、触覚データを受信して記憶部21に記憶し(ステップS201)、終了変位量及び終了後の制御用電流値のデータを受信して記憶部21に記憶する(ステップS202)。
The
制御部20は、センサ25から出力される変位部202の変位量(角度)に対応する信号をサンプリングする(ステップS203)。制御部20は、サンプリングにより得られた変位量が、ステップS202で記憶した終了変位量に到達したか否かを判断する(ステップS204)。終了変位量に到達したと判断された場合(S204:YES)、制御部20は、終了変位量に到達したことを情報処理装置1へ通知する(ステップS205)。
The
制御部20は、終了後の制御用電流値の電流を、MRFデバイス24へ出力し(ステップS206)、処理をステップS206へ戻し、制御用の電流値の電流を流し続ける。ステップS206の処理は、情報処理装置1側で、終了操作がされるまで継続する。これにより、その後、変位部202が元のポジション(変位量:0)まで戻ったとしても、以後は終了後の制御用電流値に基づく回転抵抗が発せられるのみで感触の提示は実行されない。終了後の制御用電流値は、ゼロあるいは、回転抵抗を最大に感じさせるものである。変位部202は、終了操作が実行されるまで、戻らなくてもよいし、初期位置(角度0°)まで戻るようにしてもよい。
The
終了変位量に到達していないと判断された場合(S204:NO)、制御部20は、サンプリングにより得られた変位量及び傾きを、情報処理装置1へ送信し(ステップS207)、得られた変位量に対応する電流値を、記憶部21に記憶した触覚データから参照し(ステップS208)、参照した電流値の電流をMRFデバイス24へ出力し(ステップS209)、処理をステップS203へ戻す。変位量が終了変位量へ到達するまでの間、制御部20は、ステップS203-S206の処理を、情報処理装置1側で終了操作がされるまで継続する。
If it is determined that the end displacement amount has not been reached (S204: NO), the
情報処理装置1は、触覚提示装置2から終了変位量への到達の通知を受信したか否かを判断する(ステップS108)。受信したと判断された場合(S108:YES)、処理部10は、表示部13に、終了変位量へ到達した場合の画像を表示させ(ステップS109)、終了操作がされたか否かを判断する(ステップS110)。終了操作がされていないと判断された場合(S110:NO)、処理部10は処理をステップS109へ戻す。ステップS109において処理部10は、終了変位量へ到達した場合の音声を音声出力部14から出力してもよい。
The
終了操作がされたと判断された場合(S110:NO)、表示を終了して触覚提示装置2との通信を切断し(ステップS111)、処理を終了する。
If it is determined that the termination operation has been performed (S110: NO), the display is terminated, communication with the
受信していないと判断された場合(S108:NO)、処理部10は、触覚提示装置2から変位量を受信し(ステップS112)、受信した変位量に対応する画像及び音声を記憶部11の視覚データ及び聴覚データから参照する(ステップS113)。処理部10は、画像及び音声それぞれを表示部13及び音声出力部14から出力させ(ステップS114)、処理をステップS115へ進める。触覚提示装置2から変位量が送信される都度、情報処理装置1は、それに対応する画像及び音声を出力する。
If it is determined that the amount of displacement has not been received (S108: NO), the
処理部10は、終了操作がされたか否かを判断する(ステップS115)。終了操作がされていないと判断された場合(S115:NO)、処理をステップS108へ戻し、ステップS108-S115の処理を繰り返す。
The
終了操作がされたと判断された場合(S115:YES)、処理部10は、処理をステップS111へ処理を進める。
If it is determined that the end operation has been performed (S115: YES), the
図7は、触覚提示システム100における触覚提示の例を示す概要図である。図7には、触覚提示装置2に送信される触覚データにおける変位量に対応して表示部13に表示される画像の変化及び音声の変化を示す。図7の例では、対象物は風船のように潰れる物体であり、変位部202の変位におうじて触覚提示装置2では、フワフワとした触覚が提示されつつ、視覚データとして対象物がつぶれる様子を示す。図7に示すように、変位部202の押し込み量(変位量)に応じて、対象物の画像が変化し、画像上での凹み方が変わる。図7に示すように、画像中に、操作者の指の画像を表示する場合、接触、即ちMRFデバイス24へ出力する初期位置(変位量がゼロ)の場所から、画像における対象物に接触する指の画像が表示されるようにしてもよい。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an example of tactile presentation in the
図7中の最下部に示すように、変位部202の変位量が終了変位量に相当する48°に達すると、触覚提示の終了を示す画像及び「破裂しました(END)」の文字が表示される。図7に示す例では、対象物が破裂した画像及びテキストが表示されている。破裂は不可逆的である。これにより操作者は、触覚の提示が終了したことを認識できる。変位部202の変位量が終了変位量に達した後は、触覚提示装置2における変位部202には、大きな回転抵抗が与えられ、変位部202の移動が規制される。これにより、操作者は触覚の提示が終了したことを認識できる。
As shown at the bottom of FIG. 7, when the displacement amount of the
図8は、触覚提示システム100における触覚提示の他の例を示す概要図である。図8には、触覚提示装置2に送信される触覚データにおける変位量に対応して表示部13に表示される画像の変化及び音声の変化を示す。図8に示す例では、砂の山の画像が表示され、触覚提示装置2では、砂のサラサラ、ザックリとした感触が提示されつつ、視覚データとしては砂の山が不可逆的に崩れていく様子を示す。図8に示すように、変位部202の押し込み量(変位量)に応じて、対象物の画像が変化し、画像上で少しずつ砂の山が崩れている。
FIG. 8 is a schematic diagram showing another example of tactile presentation in the
図8中の最下部に示すように、変位部202の変位量が終了変位量に相当する角度に達すると、触覚提示の終了を示す画像及び「終了」の文字が表示される。図8に示す例では、砂の山が崩れ去った画像及びテキストが表示されている。砂の山の崩壊は不可逆的である。これにより操作者は、風船の触覚の提示が終了したことを認識できる。
As shown at the bottom of FIG. 8, when the amount of displacement of the
図7及び図8に示したように、画像及び触覚提示装置が所定の回転抵抗を出力することにより、触覚提示装置2において壊れる対象物の触覚の提示が終了したことを操作者が認識でき、操作者は触覚提示装置2を適切に使用することができる。変位部202の変位量が終了変位量に達した後は、触覚提示装置2における変位部202への回転抵抗はゼロとなる。これにより、対象物がなくなり操作者は触覚の提示が終了したことを認識できる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the image and tactile presentation device outputs a predetermined rotational resistance, so that the operator can recognize that the tactile presentation of the breakable object in the
(第2実施形態)
第2実施形態では、HMD(Head Mounted Display)を用い、対象物に対する視覚情報を三次元画像で提示する。図9は、第2実施形態における触覚提示システム100の概要図であり、図10は、HMD3の構成を示すブロック図である。第2実施形態における触覚提示システム100の構成は、HMD3を用いることと、HMD3を用いることによる詳細な処理の内容が異なること以外は、第1実施形態における触覚提示システム100と同様の構成である。したがって、第2実施形態の触覚提示システム100の構成のうち、第1実施形態の触覚提示システム100と共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, an HMD (Head Mounted Display) is used to present visual information regarding a target object as a three-dimensional image. FIG. 9 is a schematic diagram of the
HMD3は、表示部31、動き検知部32、空間検知部33、及び接続部34を備える。HMD3は、本体に、表示部31、動き検知部32、空間検知部33及び接続部34を設けてもよいし、一部は別体に設けられて相互に通信媒体を介して制御信号を授受できるようにしてあってもよい。HMD3は、情報処理装置1の機能を有して一体に構成されてもよい。
The
表示部31は例えば、小型の液晶ディスプレイ、光学レンズ及び光学系機構を備え、視野角110°以上で三次元画像を表示することが可能である。表示部31は、透明又は半透明のグラス状のディスプレイであり、操作者の実際の視界に、情報処理装置1から出力される画像信号(映像信号を含む)を受け付けて重畳表示させる。表示部31はグラス状のものに限られず、前方に向けて設けられたカメラにて実空間を撮影した画像に、情報処理装置1から出力される画像信号に基づく画像を重畳表示させるものであってもよい。
The
動き検知部32は、本体(表示部31のカバー及び装着ベルト)の各所に、多様な向きで設けられた複数の三軸加速度センサ及びジャイロセンサと、これらのセンサ群からの信号を集約して出力する制御回路とを備える。動き検知部32により、装着者の頭部の動きが検知される。
The
空間検知部33は、本体の外面に外向きに並設された2つ以上の赤外線カメラと、該赤外線カメラの中間位置に同様に外向きに赤外線を照射するように設けられた赤外線LEDとを用いる。空間検知部33は、HMD3の本体の外側に存在する物体までの距離を測定する深度センサとして機能する。空間検知部33は、HMD3本体から、HMD3を装着する操作者の居場所における壁、床等の静物に対する距離を測り、出力することが可能である。空間検知部33は同様に、HMD3本体から操作者の腕、手、指までの距離を測定し、出力することが可能である。
The
接続部34は、情報処理装置1と接続するためのインタフェースである。HMD3は、動き検知部32及び空間検知部33にて測定された結果に対応する信号をそれぞれ、情報処理装置1へ出力すると共に、情報処理装置1から出力される映像信号を取得して表示部31に表示させる。
The
HMD3にスピーカを設け、情報処理装置1の音声出力部14から出力される音声をスピーカにて出力させるようにしてもよい。
The
上述したような構成の第3実施形態の触覚提示システム100において情報処理装置1は、HMD3を用い、空間検知部33で測定された実空間における静物に対する距離を用い、仮想的な対象物の三次元画像を、動き検知部32にて検知される操作者の動きに合わせて重畳表示し、AR表示を実現する。対象物の選択は、HMD3の表示部31に表示される仮想的対象物の三次元画像の画像内の座標(実空間と合致した座標)に対し、空間検知部33により、触覚提示装置2を把持した手指を重ねたことが検知できた場合に、これを選択したものとして情報処理装置1の処理部10が検知する。
In the
そして第3実施形態でも、情報処理装置1は、触覚提示装置2との間で変位量及び傾きのデータを授受して、AR表示される画像と触覚提示装置2にて出力される触覚を制御する。処理の内容は第1実施形態にて示した処理と同様である。
Also in the third embodiment, the
HMD3を用いたAR表示と触覚提示装置2とを組み合わせることにより、実空間に対象物を仮想的に配置した画像を、操作者は視覚的に観察しながら、その対象物の感触を触覚提示装置2で覚えることが可能である。その際に、第1実施形態にて説明したものと同様に、触覚提示装置2における触覚提示開始位置を、操作者それぞれに応じて補正することができることで、更に知覚度を向上させることができる。
By combining the AR display using the
上述のように開示された実施の形態は全ての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。 The embodiments disclosed above are illustrative in all respects and are not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, and includes all changes within the meaning and range equivalent to the claims.
1 情報処理装置
10 処理部
11 記憶部
13 表示部
P1 制御プログラム
2 触覚提示装置
20 制御部
21 記憶部
202 変位部
24 MRFデバイス
1
Claims (6)
前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、
前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、
前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了させる
制御装置。 It has a displacement part that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to the operation on the displacement part according to the amount of displacement of the displacement part, and presents a tactile sensation of the displayed object. A control device for a tactile presentation device, comprising:
storing control data for generating the force sensation and an end displacement amount for terminating the presentation of the tactile sensation by the displacement unit for each object in association with the displacement amount of the displacement unit;
outputting control data and an end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement part to the tactile presentation device;
A control device that terminates tactile presentation in the tactile presentation device when the displacement amount of the displacement portion reaches the end displacement amount.
前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記所定の力覚を生じさせるか、又は前記変位部に生じさせる力覚をゼロにさせる
請求項1に記載の制御装置。 For each of the objects, control data for causing a predetermined sense of force to be generated in the displacement part after the displacement part reaches a final displacement amount, or control data for zeroing out the sense of force to be generated in the displacement part. Remember,
The control device according to claim 1, wherein when the displacement amount of the displacement section reaches the end displacement amount, the predetermined force sensation is generated, or the force sensation generated in the displacement section is made to be zero.
請求項1又は2に記載の制御装置。 3. When the displacement amount of the displacement section reaches the end displacement amount, the display section displays an image indicating the end, or the audio output section outputs a sound indicating the end. Control device.
前記触覚提示装置に接続されるコンピュータが、
前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による力覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、
前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、
前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了させる
処理部を含む制御方法。 It has a displacement part that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to the operation on the displacement part according to the amount of displacement of the displacement part, and presents a tactile sensation of the displayed object. A method for controlling a tactile presentation device, comprising:
A computer connected to the tactile presentation device,
storing control data for generating the force sensation and an end displacement amount for terminating the presentation of the force sensation by the displacement unit for each object in association with the displacement amount of the displacement unit;
outputting control data and an end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement part to the tactile presentation device;
A control method including a processing section that ends tactile presentation in the tactile presentation device when the displacement amount of the displacement section reaches the end displacement amount.
前記触覚提示装置と通信接続し、表示部を備える情報処理装置と
を含み、
前記情報処理装置は、
前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、
前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、
前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了させ、
前記表示部に、終了を示す画像を表示させる
触覚提示システム。 It has a displacement part that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to the operation on the displacement part according to the amount of displacement of the displacement part, and presents a tactile sensation of the displayed object. a tactile presentation device that
an information processing device that is communicatively connected to the tactile presentation device and includes a display unit;
The information processing device includes:
storing control data for generating the force sensation and an end displacement amount for terminating the presentation of the tactile sensation by the displacement unit for each object in association with the displacement amount of the displacement unit;
outputting control data and an end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement part to the tactile presentation device;
When the displacement amount of the displacement portion reaches the end displacement amount, terminating the tactile presentation in the tactile presentation device;
A tactile presentation system that causes the display unit to display an image indicating termination.
前記変位部の変位量に対応付けて、前記力覚を生じさせる制御データと、前記変位部による触覚の提示を終了する終了変位量とを前記対象物毎に記憶しておき、
前記変位部の変位量に対応付けられた制御データ及び終了変位量を、前記触覚提示装置へ出力し、
前記変位部の変位量が前記終了変位量に到達した場合に、前記触覚提示装置における触覚提示を終了する
処理を実行させるコンピュータプログラム。 It has a displacement part that is displaceable in response to an operation by an operator, and generates a force sensation in response to the operation on the displacement part according to the amount of displacement of the displacement part, and presents a tactile sensation of the displayed object. a computer connected to a tactile presentation device that
storing control data for generating the force sensation and an end displacement amount for terminating the presentation of the tactile sensation by the displacement unit for each object in association with the displacement amount of the displacement unit;
outputting control data and an end displacement amount associated with the displacement amount of the displacement part to the tactile presentation device;
A computer program that causes the tactile presentation device to terminate tactile presentation when the displacement amount of the displacement portion reaches the end displacement amount.
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