JP6208715B2 - Evaluation device, parameter generation device, condition setting device, and program - Google Patents
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Description
本発明は、疑似的な力覚を利用者に知覚させる技術に関し、特に、利用者の知覚量を推定する技術、および高い知覚量を与える条件を設定する技術に関する。 The present invention relates to a technique for making a user perceive a pseudo force sensation, and more particularly to a technique for estimating a user's perception amount and a technique for setting a condition that gives a high perception amount.
ユーザが指先で把持している振動子を所定の特性をもつ駆動信号で非対称振動させると、当該ユーザにある特定の方向への牽引感覚(疑似力覚)を与えることができる(例えば、非特許文献1等参照)。また、非対称振動のパターンを変えると、疑似力覚の知覚感覚(明瞭度など)が変わることが知られている。
When a user grips a vibrator with a fingertip asymmetrically with a drive signal having a predetermined characteristic, the user can be given a feeling of traction (pseudo force sensation) in a specific direction (for example, non-patented).
人の知覚特性は、通常、知覚試験によって定量化される。知覚試験には多くの被験者を必要とし、労力,時間,コストがかかる。本発明の課題は、疑似力覚の明瞭度の評価を自動化することである。 Human perceptual characteristics are usually quantified by perceptual testing. Perceptual testing requires many subjects and is labor intensive, time consuming and costly. An object of the present invention is to automate the evaluation of the intelligibility of a pseudo force sense.
人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置の振動部を測定して得られた振動部の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量に基づき、疑似力覚の明瞭度の推定値を得る。 Responding to at least one of a change in position and a change in force due to vibration of the vibration part obtained by measuring the vibration part of the pseudo force sensation generator in a state of being gripped by a person or imitating a state of being gripped by a person Based on the physical quantity obtained, an estimate of the intelligibility of the pseudo force sense is obtained.
これにより、疑似力覚の明瞭度の評価を自動化できる。 Thereby, the evaluation of the intelligibility of the pseudo force sense can be automated.
本発明の実施形態を説明する。
〔概要〕
概要を説明する。実施形態では、人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置の振動部を測定して得られた当該「振動部」の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量に基づき、疑似力覚の明瞭度の推定値を得る。疑似力覚発生装置の振動部を把持する人が知覚する「疑似力覚の明瞭度」は、その人に与えられる物理量に依存する。人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置の振動部を測定して得られた物理量を用いることで、人が知覚する「疑似力覚の明瞭度」を自動的に推定できる。「物理量」の例は、各時刻における「振動部」の位置、各時刻における「振動部」が外部に与える力、それらの何れかの時間微分値、またはそれらの何れかの結合である。
An embodiment of the present invention will be described.
〔Overview〕
An outline will be described. In the embodiment, the positional change and force due to the vibration of the “vibration unit” obtained by measuring the vibration unit of the pseudo force sense generation device in a state of being gripped by a person or a state of being gripped by a person. Based on the physical quantity corresponding to at least one of the changes, an estimated value of the intelligibility of the pseudo force sense is obtained. The “intelligibility of the pseudo force sense” perceived by a person holding the vibration part of the pseudo force sense generator depends on a physical quantity given to the person. By using the physical quantity obtained by measuring the vibration part of the pseudo force generation device in the state of being gripped by a person or imitating the state of being gripped by a person, the “intelligibility of the pseudo force sense” Can be automatically estimated. Examples of the “physical quantity” are the position of the “vibration unit” at each time, the force applied to the outside by the “vibration unit” at each time, any time differential value thereof, or any combination thereof.
「明瞭度の推定値」は、当該「物理量」に応じた値の時間平均に基づいて得ることができる。例えば、正の閾値に対する「物理量」の上回り分および負の域値に対する「物理量」の下回り分を含む値の時間平均に基づいて「明瞭度の推定値」を得ることができる。「疑似力覚の明瞭度」は振動部の振動の非対称性に依存するからである。例えば、関数G(Sm,sm_norm,σ)のSm,sm_norm,σに対する関数値を「明瞭度の推定値」とできる。ただし、Smが当該「時間平均」であり、sm_normが正規化パラメータであり、σが飽和制御パラメータである。関数G(Sm,sm_norm,σ)は、時間平均Smが負方向に大きくなると、出力が第1所定値に飽和または収束し、時間平均Smが正方向に大きくなると、出力が「第1所定値」よりも大きな「第2所定値」に飽和または収束する単調増加関数である。なお、前記飽和制御パラメータσは当該飽和または収束までの変化率を定めるパラメータである。また、「第1所定値」の例は0であり、「第2所定値」の例は1である。例えば、以下の式の関数値を「明瞭度の推定値」とできる。
あるいは、以下の関数値を「明瞭度の推定値」としてもよい。
Alternatively, the following function value may be used as the “intelligibility estimate value”.
「正の閾値」および「負の閾値」の絶対値は互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。「正の閾値」、「負の閾値」、および「飽和制御パラメータ」の少なくとも何れかは、例えば「明瞭度の推定値」が「振動部」を把持した被験者による主観評価結果に適合(フィッティング)するように定められる。すなわち、人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置の振動部を測定して得られた、振動部の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量に基づいて得られる疑似力覚の明瞭度の推定値が、振動部を把持した被験者による主観評価結果に適合するように、物理量に基づいて明瞭度の推定値を得るための「パラメータ」を得る。「パラメータ」は、「正の閾値」、「負の閾値」、および「飽和制御パラメータ」のすべてであってもよいし、その一部であってもよい。これにより、主観評価に基づいて得られる結果を模擬した「明瞭度」を自動的に推定できる。 The absolute values of “positive threshold” and “negative threshold” may be the same or different. At least one of “positive threshold”, “negative threshold”, and “saturation control parameter”, for example, “estimation value of clarity” is adapted to the subjective evaluation result by the subject holding “vibration part” (fitting) It is determined to do. That is, at least of a change in position and a change in force due to vibration of the vibration part, obtained by measuring the vibration part of the pseudo force sense generation device in a state of being held by a person or imitating a state of being held by a person In order to obtain the estimated value of the intelligibility based on the physical quantity so that the estimated value of the intelligibility of the pseudo force sense obtained based on the physical quantity corresponding to the one matches the subjective evaluation result by the subject holding the vibration part Get “parameters”. The “parameter” may be all of “positive threshold”, “negative threshold”, and “saturation control parameter”, or may be a part thereof. Thereby, “clarity” simulating the result obtained based on the subjective evaluation can be automatically estimated.
なお、特定の被験者の主観評価に基づいて得られる結果を模擬するように得られた「パラメータ」は、当該「被験者」の知覚特性を表す値であるといえる。そのため、このように得られた「パラメータ」を、当該主観評価を行った「被験者」の知覚特性(例えば、感覚知覚の加齢による変化など)を表す値として出力してもよい。特に「正の閾値」および「負の閾値」は、力学的な刺激に対する感受性等の知覚特性をよく表している。例えば「正の閾値」および「負の閾値」の少なくとも一方を、当該主観評価を行った「被験者」の知覚特性を表す値として用いることができる。主観評価を複数の「被験者」で行った場合には、「正の閾値」および「負の閾値」の少なくとも一方からこれら複数の「被験者」の知覚特性を評価でき、主観評価を単数の「被験者」で行った場合には、この「被験者」の知覚特性を評価できる。あるいは、得られた「正の閾値」および「負の閾値」の少なくとも一方を、「疑似力覚の明瞭度の推定値」を得るための「物理量」の取得時に「振動部」を把持していた「人」の知覚特性の評価に用いてもよい。 Note that the “parameter” obtained so as to simulate the result obtained based on the subjective evaluation of a specific subject can be said to be a value representing the perceptual characteristic of the “subject”. For this reason, the “parameter” obtained in this way may be output as a value representing the perceptual characteristics (for example, change in sensory perception due to aging) of the “subject” who performed the subjective evaluation. In particular, the “positive threshold” and the “negative threshold” well represent perceptual characteristics such as sensitivity to dynamic stimuli. For example, at least one of “positive threshold” and “negative threshold” can be used as a value representing the perceptual characteristic of the “subject” who performed the subjective evaluation. When subjective evaluation is performed on a plurality of “subjects”, the perceptual characteristics of the plurality of “subjects” can be evaluated from at least one of “positive threshold” and “negative threshold”. ”, The perceptual characteristics of the“ subject ”can be evaluated. Alternatively, at least one of the obtained “positive threshold value” and “negative threshold value” holds the “vibration part” when acquiring the “physical quantity” to obtain the “estimated value of the intelligibility of the pseudo force sense”. It may also be used to evaluate the perceptual characteristics of “people”.
また、刺激条件の候補に応じた制御信号を出力し、当該「制御信号」に応じた駆動信号によって駆動する、人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置の振動部、を測定して得られた当該「振動部」の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量に基づき、疑似力覚の明瞭度の推定値を得、当該「明瞭度の推定値」に基づいて当該「疑似力覚発生装置」に適した刺激条件を得てもよい。これにより、「疑似力覚発生装置」が明瞭な力覚の提示を行うために適した刺激条件を容易に設定できる。例えば、所定範囲に属する「刺激条件の候補」のうち「明瞭度の推定値」を最も高くするものを「適した刺激条件」とする。あるいは、所定範囲に属する「刺激条件の候補」のうち「明瞭度の推定値」の高さを所定の順位以上とするもの(例えば、第1位から第3位とするもの)を「適した刺激条件」としてもよい。あるいは、所定範囲に属する「刺激条件の候補」のうち「明瞭度の推定値」の高さが閾値以上となるものを「適した刺激条件」としてもよい。 In addition, a pseudo force sensation in a state of being gripped by a person or imitating a state of being gripped by a person is output by outputting a control signal corresponding to the stimulation condition candidate and driven by a drive signal corresponding to the “control signal”. Based on a physical quantity corresponding to at least one of a change in position and a change in force due to vibration of the `` vibration part '' obtained by measuring the vibration part of the generation device, an estimate of the intelligibility of the pseudo force sense is obtained, A stimulation condition suitable for the “pseudo force sense generating device” may be obtained based on the “estimation value of intelligibility”. Accordingly, it is possible to easily set a stimulation condition suitable for the “pseudo force sense generating device” to present a clear force sense. For example, among “stimulation condition candidates” belonging to a predetermined range, the one having the highest “intelligibility estimated value” is set as the “suitable stimulation condition”. Alternatively, among “stimulation condition candidates” belonging to a predetermined range, those having an “intelligibility estimation value” higher than a predetermined rank (for example, those having the first rank to the third rank) are “suitable” It may be a “stimulation condition”. Alternatively, a “suitable stimulation condition” may be a “stimulation condition candidate” that belongs to a predetermined range and whose height of “estimation level of clarity” is equal to or greater than a threshold value.
〔第1実施形態〕
まず第1実施形態を説明する。
<構成>
図1に例示するように、本形態のシステムは、疑似力覚発生装置1と評価装置2と位置計測装置31と力計測装置32とを有する。疑似力覚発生装置1は駆動アンプ11と振動部12を有する。
[First Embodiment]
First, a first embodiment will be described.
<Configuration>
As illustrated in FIG. 1, the system according to the present embodiment includes a pseudo
≪評価装置≫
図2に例示するように、評価装置2は、記憶部21とメモリ22と駆動制御部23と物理量取得部24と閾値処理部25と時間平均処理部26と一定方向選択確率予測部27と制御部29とを有する。評価装置2は、例えば、CPU(central processing unit)等のプロセッサ(ハードウェア・プロセッサ)およびRAM(random-access memory)・ROM(read-only memory)等のメモリ等を備える汎用または専用のコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成される装置である。このコンピュータは1個のプロセッサやメモリを備えていてもよいし、複数個のプロセッサやメモリを備えていてもよい。このプログラムはコンピュータにインストールされてもよいし、予めROM等に記録されていてもよい。また、CPUのようにプログラムが読み込まれることで機能構成を実現する電子回路(circuitry)ではなく、プログラムを用いることなく処理機能を実現する電子回路を用いて一部またはすべての処理部が構成されてもよい。また、1個の装置を構成する電子回路が複数のCPUを含んでいてもよい。評価装置2は制御部29の制御の下で各処理を実行する。
≪Evaluation equipment≫
As illustrated in FIG. 2, the
≪振動部12≫
疑似力覚発生装置1の振動部12には、例えば非特許文献1等に開示された公知の装置を用いることができる。振動部12の構成を例示する。
As the
図3Aおよび図3Bに例示するように、振動部12は、例えば、支持部121、ばね122,123(弾性体)、コイル124、永久磁石125(運動部材)、およびケース126を有する。本形態のケース126および支持部121は、ともに筒(例えば、円筒や多角筒)の両方の開放端を閉じた形状からなる中空の部材である。ただし、支持部121は、ケース126よりも小さく、ケース126の内部に収容可能な大きさである。ケース126および支持部121は、例えば、ABS樹脂等の合成樹脂から構成される。ばね122,123は、例えば、金属等から構成されるつるまきばねや板ばね等である。ばね122,123のばね定数は同一であることが望ましいが、互いに相違していてもよい。永久磁石125は、例えば、円柱形状の永久磁石であり、長手方向の一方の端部125a側がN極であり、他方の端部125b側がS極である。コイル124は、例えば、一つながりのエナメル線であり、第1巻き部124aと第2巻き部124bとを有する。
As illustrated in FIG. 3A and FIG. 3B, the
永久磁石125は支持部121の内部に収容され、そこで長手方向にスライド可能に支持されている。このような支持機構の詳細は図示しないが、例えば、支持部121の内壁面に長手方向に沿ったまっすぐなレールが設けられ、永久磁石125の側面にこのレールをスライド可能に支持するレール支持部が設けられている。支持部121の長手方向の一端側の内壁面121aには、ばね122の一端が固定され(すなわち、支持部121にばね122の一端が支持され)、ばね122の他端は永久磁石125の端部125aに固定されている(すなわち、永久磁石125の端部125aがばね122の他端に支持されている)。また、支持部121の長手方向の他端側の内壁面121bには、ばね123の一端が固定され(すなわち、支持部121にばね123の一端が支持され)、ばね123の他端は永久磁石125の端部125bに固定されている(すなわち、永久磁石125の端部125bがばね123の他端に支持されている)。
The
支持部121の外周側にはコイル124が巻きつけられている。ただし、永久磁石125の端部125a側(N極側)では、第1巻き部124aがA1方向(奥から手前に向けた方向)に巻きつけられており、端部125b側(S極側)では、第2巻き部124bがA1方向と反対向きのB1方向(手前から奥に向けた方向)に巻き付けられている。すなわち、永久磁石125の端部125a側(N極側)からみた場合、第1巻き部124aは時計回りに巻き付けられており、第2巻き部124bは反時計回りに巻き付けられている。また、永久磁石125が停止し、ばね122,123からの弾性力が釣り合った状態において、永久磁石125の端部125a側(N極側)が第1巻き部124aの領域に配置され、端部125b側(S極側)が第2巻き部124bの領域に配置されることが望ましい。
A
以上のように配置構成された支持部121、ばね122,123、コイル124、および永久磁石125が、ケース126内に収容され、支持部121がケース126の内部に固定されている。ただし、ケース126の長手方向は、支持部121の長手方向および永久磁石125の長手方向と一致する。
The
≪駆動アンプ≫
図1の駆動アンプ11は、刺激条件stに応じた制御信号c(st)を入力とし、制御信号c(st)に応じた駆動信号を振動部12に供給し、振動部12を駆動させる。
≪Drive amplifier≫
The drive amplifier 11 in FIG. 1 receives the control signal c (st) corresponding to the stimulation condition st and supplies the drive signal corresponding to the control signal c (st) to the
≪位置計測装置・力計測装置≫
図1の位置計測装置31は、例えば、振動部12の振動方向に沿って配置され、振動部12の位置を表す時系列信号である位置信号p(t)を得て出力する。力計測装置32は、例えば、両面テープや接着剤、ネジ等によって振動部12に固着され、振動部12が力計測装置32に与える力を表す時系列信号である力信号f(t)を得て出力する。tは時間を表す。位置計測装置31の例はレーザ位置計測装置であり、力計測装置32の例は力センサである。ただし、これらは一例であって、位置計測装置31や力計測装置32の種別や計測方法はこれに限定されない。
≪Position measuring device ・ Force measuring device≫
The position measurement device 31 in FIG. 1 is arranged along the vibration direction of the
<前処理>
前処理として、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσからなるパラメータが設定され、メモリ22に格納される。ただし、Sth>0である。これらのパラメータは任意の値であってもよいし、事前に行われた主観評価結果に基づいて設定されてもよい(この詳細は後述)。
<Pretreatment>
As preprocessing, parameters including a threshold parameter Sth and a saturation control parameter σ are set and stored in the
<疑似力覚の明瞭度の推定処理>
次に、本形態の疑似力覚の明瞭度の推定処理を説明する。
人100は疑似力覚発生装置1の振動部12を直接的または間接的に把持する。図1では、人100が振動部12に固着された力計測装置32を介して間接的に振動部12を把持する例を示す。ただし、これは本発明を限定するものではない。人100は振動部12を直接把持してもよいし、筺体その他の物質を介して振動部12を間接的に把持してもよい。
<Pseudo force sense intelligibility estimation process>
Next, the pseudo force sense intelligibility estimation process of this embodiment will be described.
The
図2の駆動制御部23は、ある刺激条件stで疑似力覚発生装置1を駆動させるための制御信号c(st)を出力する。制御信号c(st)は駆動アンプ11に供給され、駆動アンプ11は制御信号c(st)に応じた駆動信号を振動部12に供給する。振動部12は供給された駆動信号に応じて非対称振動を行い、これによって疑似力覚を提示する。刺激条件stは、振動部12の非対称振動のさせ方に対応する。例えば、駆動アンプ11が供給する駆動信号が正となる期間と負となる期間、ならびに当該駆動信号の基本周期および正負反転比の少なくとも何れかを刺激条件stとできる。制御信号c(st)は、刺激条件stそのもの(例えば、正負判定比)を表していてもよいし、刺激条件stによって規定される時間パターン(時間波形)を表していてもよい。駆動信号は制御信号c(st)に応じた電圧または電流である。例えば、制御信号c(st)が刺激条件stそのものである場合、駆動信号は刺激条件stが表す時間パターンである。例えば、制御信号c(st)が刺激条件stによって規定される時間パターンで有る場合、駆動信号の周期は制御信号c(st)の周期と一致または近似する時間パターンである。刺激条件stを変化させると振動部12の振動パターンも変化し、振動部12が提示する疑似力覚も変化する。
The
図3Aおよび図3Bに例示する振動部12の動作を説明する。コイル124は、与えられた駆動信号に応じた加速度(力)を永久磁石125に与え、これにより、永久磁石125は、支持部121に対して周期的な加速度運動(支持部121を基準とした軸方向に偏加速度をもった周期的な並進往復運動)を行う。すなわち、コイル124にA1方向(B1方向)に電流を流すと、フレミングの左手の法則で説明されるローレンツ力の反作用により、永久磁石125−iにC1方向(永久磁石125−iのN極からS極に向かう方向:右方向)の力が加えられる(図3A)。逆に、コイル124にA2方向(B2方向)に電流を流すと、永久磁石125にC2方向(永久磁石125のS極からN極に向かう方向:左方向)の力が加えられる(図3B)。ただし、A2方向はA1方向の反対方向である。これらの動作により、永久磁石125およびばね122,123からなる系に運動エネルギーが与えられる。それにより、ケース126を基準とする永久磁石125の位置および加速度(支持部121を基準とした軸方向の位置および加速度)を変化させることができる。ここで、永久磁石125に所望の方向(C1方向またはC2方向)の加速度を与える向きの電流を流す電圧の「駆動信号」をコイル124に加える期間(時間)T1と、それ以外の期間T2と、を周期的に繰り返す。これにより、永久磁石125に「駆動信号」に応じた力が与えられる。その際、期間T1と期間T2との比(反転比)を何れか一方の期間に偏らせる。言い換えると、1つの周期に占める期間T1の割合が当該周期に占める期間T2の割合と異なる周期的な「駆動信号」をコイル124に加える。これにより、永久磁石125が支持部121に対して「非対称加速度運動」を行い、その磁石の動き(加速)に応じた反力がケースに与えられるため、所望の方向に疑似的な力覚を呈示できる。期間T1と期間T2とからなる周期を「基本周期」と呼ぶ。
The operation of the
このような振動部12の運動は、位置計測装置31および力計測装置32によって計測される。図4A〜図4Cおよび図5A〜図5Cに、制御信号c(st)、位置計測装置31で得られた位置信号p(t)、力計測装置32で得られた力信号f(t)を例示する。ただし、図4B,図4C,図5B,図5Cの横軸は計測開始から経過した時間(Time[sec])を表す。図4Bおよび図5Bの縦軸は、振動部12の基準位置に対する振動方向の位置(相対位置)(Pos[mm])を表す。振動方向の何れか一方の向きを正とし、その反対の向きを負とする。図4Cおよび図5Cの縦軸は、振動部12が力計測装置32に与える振動方向に沿った向きの力(Force[N])を表す。振動部12の振動方向に沿った何れかの向きを正とし、その反対向きを負とする。
Such movement of the
図4Bおよび図4Cは、正電圧となる期間T1=7msおよび負電圧となる期間T2=18msを交互に繰り返す矩形の制御信号c(st)(図4A)を駆動アンプ11に供給した場合の位置(Pos[mm])および力(Force[N])の時間変化をそれぞれ例示する。図5Bおよび図5Cは、負電圧となる期間T1=7msおよび正電圧となる期間T2=18msを交互に繰り返す矩形の制御信号c(st)(図5A)を駆動アンプ11に供給した場合の位置(Pos[mm])および力(Force[N])の時間変化をそれぞれ例示する。 4B and 4C show positions when a rectangular control signal c (st) (FIG. 4A) that alternately repeats a period T1 = 7 ms for positive voltage and a period T2 = 18 ms for negative voltage is supplied to the drive amplifier 11. The time change of (Pos [mm]) and force (Force [N]) is illustrated respectively. 5B and FIG. 5C show positions when a rectangular control signal c (st) (FIG. 5A) that alternately repeats a negative voltage period T1 = 7 ms and a positive voltage period T2 = 18 ms is supplied to the drive amplifier 11. The time change of (Pos [mm]) and force (Force [N]) is illustrated respectively.
人100に把持された状態の振動部12を位置計測装置31で計測して得られた位置の時間変化を表す位置信号p(t)および力計測装置32で計測して得られた力の時間変化を表す力信号f(t)は、適切なインタフェース(図示せず)を介して評価装置2へ送られる。
The position signal p (t) representing the time change of the position obtained by measuring the
評価装置2は、刺激条件stに対応する期間T1,T2の組(T1,T2)に対する「一定方向選択確率」の推定値を「明瞭度の推定値」として得る。通常の「一定方向選択確率」は、被験者による知覚実験での主観評価結果に基づく選択確率である。すなわち、期間T1での電圧を正とし、期間T2での電圧を負とするモードa=0および期間T1での電圧を負とし、期間T2での電圧を正とするモードa=1の何れかをランダムに選択し、選択したモードaの制御信号c(st)を駆動アンプ11に供給した場合に、振動部12を把持する被験者が知覚したと回答した力覚方向R(st)∈{D1,D2}がモードaに応じた方向D(a)∈{D1,D2}と一致する確率が「一定方向選択確率」である。ただし、方向D(0)は方向D(1)の逆方向である。当該被験者は「方向D1に力覚を感じたか(R(st)=D1)、その逆方向D2に力覚を感じたか(R(st)=D12)」の二択で回答する。モードaの場合に方向D(a)に明確な力覚が生じている場合には「一定方向選択確率」が1に近い値となり、モードaの場合に方向D(a)の逆方向に明確な力覚が生じている場合には「一定方向選択確率」が0に近い値となる。刺激情報stに対する被験者の主観評価に基づく「一定方向選択確率」をPe(st)と表記する。評価装置2は、人100の主観評価結果を用いることなく、「一定方向選択確率」の推定値を「明瞭度の推定値」として得る。
The
物理量取得部24は、p(t)およびf(t)を入力とし、振動部12の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量S(t,st)を得て出力する。例えば、p(t)、f(t)、もしくはそれらの時間微分値(例えば、一階微分値または二階微分値)、またはそれらの組み合わせの関数値を物理量S(t,st)とすることができる。例えば、p(t−δ)およびf(t)の線形結合値をS(t,st)としてもよいし、p(t−δ)の時間微分値およびf(t)の線形結合をS(t,st)としてもよい。ただし、δは実数定数である。あるいは、p(t)またはf(t)を物理量S(t,st)としてもよいし、p(t)またはf(t)の時間微分値を物理量S(t,st)としてもよい。その他、p(t)とp(t)の時間微分値との線形結合を物理量S(t,st)としてもよい。例えば、p(t)とp(t)の時間微分値である速度v(t)との線形結合をS(t,st)=p(t)+w×v(t)としてもよい。ただし、wは最適化によって定められる実数係数である。その他、f(t)とf(t)の時間微分値との線形結合を物理量S(t,st)としてもよい。また、p(t)およびf(t)の少なくとも一方にバイアスが乗っている場合は、これらのバイアスを除去したp(t)およびf(t)の少なくとも一方に応じた物理量S(t,st)を得てもよい。
The physical
閾値処理部25は、物理量S(t,st)およびメモリ22から読み込んだ閾値パラメータSthを入力とし、以下の計算によって、それが表す正の閾値Sthに対する物理量の上回り分S(t,st)−Sthおよび負の閾値−Sthに対する物理量の下回り分S(t,st)+Sthからなる信号Sd(t,st)を得て出力する。
時間平均処理部26は信号Sd(t,st)を入力とし、以下の計算によって、閉区間[tmin,tmax]での信号Sd(t,st)の時間平均Sm(st)を得て出力する。
ただし、tmax>tminである。閉区間[tmin,tmax]の定め方には限定はない。例えば、駆動制御部23から制御信号c(st)が出力され、かつ、物理量取得部24で物理量S(t,st)が得られるすべての時間tからなる時間区間を閉区間[tmin,tmax]としてもよいし、このような時間区間の一部を閉区間[tmin,tmax]としてもよい。
The time
However, t max > t min . There is no limitation on how to define the closed interval [t min , t max ]. For example, a time interval including all times t at which the control signal c (st) is output from the
一定方向選択確率予測部27は、時間平均Sm(st)、メモリ22から読み込んだ飽和制御パラメータσ、および正規化パラメータsm−normを用い、以下の計算によって、刺激条件stに対応する一定方向選択確率の推定値(予測値)Pm(st)を「明瞭度の推定値」として得て出力する。
ただし、正規化パラメータsm−normは予め定められていてもよいし、S(t,st)に基づいて定められてもよいし、Sd(t,st)に基づいて定められてもよい。ただし、sm−norm>0である。例えば、S(t,st)の絶対値の最大値を正規化パラメータsm−normとしてもよいし、Sd(t,st)の絶対値の最大値を正規化パラメータsm−normとしてもよい。あるいは、一定方向選択確率予測部27は、以下の計算によって、刺激条件stに対応する一定方向選択確率の推定値(予測値)Pm(st)を「明瞭度の推定値」として得て出力してもよい。
However, the normalization parameter s m-norm may be determined in advance, may be determined based on S (t, st), or may be determined based on S d (t, st). . However, s m-norm > 0. For example, the maximum absolute value of S (t, st) may be used as the normalization parameter s m-norm , or the maximum absolute value of S d (t, st) may be used as the normalization parameter s m-norm. Good. Alternatively, the constant direction selection
以上のように、物理量S(t,st)に応じた値の時間平均Smに基づいて「明瞭度の推定値」である推定値Pm(st)を得る。得られた推定値Pm(st)は、刺激条件stに対応付けて記憶部21に格納される。上述のような処理が複数の刺激条件stに対してそれぞれ実行され、それぞれの刺激条件stに対する推定値Pm(st)が得られてもよい。
As described above, an estimated value P m (st) that is an “estimated value of intelligibility” is obtained based on the time average S m of values corresponding to the physical quantity S (t, st). The obtained estimated value P m (st) is stored in the
≪主観評価結果に基づくパラメータの設定方法の例≫
前述のように、閾値パラメータSth(正の閾値および負の閾値)ならびに飽和制御パラメータσは、一定方向選択確率の推定値Pm(st)(明瞭度の推定値)が振動部12を把持した被験者による主観評価結果に適合するように定められてもよい。この場合、1種類以上の刺激情報st=st1,...,stN(ただし、Nは1以上の整数であり、例えば2以上の整数である)について複数の被験者の主観評価に基づく一定方向選択確率Pe(st)を生成しておく。パラメータの設定時には、各刺激情報st=st1,...,stNに対して得られた一定方向選択確率の推定値Pm(st)が主観評価に基づく一定方向選択確率Pe(st)に適合するように閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。言い換えると、一定方向選択確率の推定値Pm(st)が一定方向選択確率Pe(st)を模擬した値となるような最適化によって、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。例えば、刺激情報st=st1,...,stNに対してPm(st)とPe(st)の相関係数が所定の閾値TH(ただし、0<TH<1)以上となるように、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。閾値THとしては、例えば0.7以上の値を用いる。
≪Example of parameter setting method based on subjective evaluation results≫
As described above, the threshold parameter S th (positive threshold and negative threshold) and the saturation control parameter σ are determined by the estimated value P m (st) of the constant direction selection probability (estimation of clarity) holding the
<実験結果>
前述のように、刺激条件stを変化させると振動部12の振動パターンも変化し、振動部12が提示する疑似力覚も変化する。ここでは刺激条件stとして
T1=1,3,5,7,9,12,15[ms],
T2=5,6,7,8,10,12,18,23,33,43[ms]
とする全ての期間T1,T2(ただし、T1<T2)の組(T1,T2)を設定する。このような条件のもとで、知覚実験での主観評価に基づいて得られた一定方向選択確率Pe(st)と、位置計測装置31および力計測装置32から出力された位置信号p(t)および信号f(t)を用いて評価装置2で算出した一定方向選択確率の推定値Pm(st)とを比較し、本形態の有効性を示す。
<Experimental result>
As described above, when the stimulation condition st is changed, the vibration pattern of the
T2 = 5, 6, 7, 8, 10, 12, 18, 23, 33, 43 [ms]
A set (T1, T2) of all periods T1, T2 (where T1 <T2) is set. Under such conditions, the constant direction selection probability P e (st) obtained based on the subjective evaluation in the perceptual experiment, and the position signal p (t) output from the position measuring device 31 and the force measuring device 32. ) And the signal f (t) and the estimated value P m (st) of the fixed direction selection probability calculated by the
≪主観評価に基づく知覚実験≫
図6に、刺激条件st=(T1,T2)と、知覚実験での主観評価に基づいて得られた一定方向選択確率Pe(st)と、の関係を例示する。図6の底面の2軸はそれぞれ期間T1,T2[ms]を表し、縦軸は一定方向選択確率Pe(st)を表す。Pe(st)=1.0は、刺激条件st=(T1,T2)かつモードa∈{0,1}で駆動させた振動部12からの刺激に対し、すべての被験者(10名)が回答した力覚方向R(st)がモードaに応じた方向D(a)と一致したことを表す。一方、Pe(st)=0.0は、すべての被験者が回答した力覚方向R(st)が方向D(a)の逆方向となったことを表す。これらの状態は、被験者が力覚呈示方向(牽引力方向)を明りょうに知覚していることを表す。一方、Pe(st)=0.5の状態は、被験者が回答した力覚方向R(st)の半分が方向D(a)と一致したが、残りの半分の回答はその逆方向を知覚したことを表す。この状態は、被験者が力覚呈示方向を明りょうに知覚できていないことを表す。
≪Perception experiment based on subjective evaluation≫
FIG. 6 illustrates the relationship between the stimulation condition st = (T1, T2) and the constant direction selection probability P e (st) obtained based on the subjective evaluation in the perceptual experiment. The two axes on the bottom of FIG. 6 represent the periods T1 and T2 [ms], respectively, and the vertical axis represents the constant direction selection probability P e (st). P e (st) = 1.0 indicates that all the subjects (10 persons) have the stimulation condition st = (T1, T2) and the stimulus from the
図6の実験結果から分かるように、T1=5,7,9[ms]かつT2≧18[ms]とした場合に一定方向選択確率Pe(st)が高い。これは、方向D(a)への力覚呈示方向が比較的はっきりと知覚できていることを意味している。T1=1〜5[ms]かつT2≦T2[ms]の場合は、一定方向選択確率Pe(st)が0.5よりも小さくなる傾向がみられる。これは、方向D(a)の逆向きの力覚が呈示されていることを意味する。 As can be seen from the experimental results in FIG. 6, the constant direction selection probability P e (st) is high when T1 = 5, 7, 9 [ms] and T2 ≧ 18 [ms]. This means that the haptic direction in the direction D (a) can be perceived relatively clearly. When T1 = 1 to 5 [ms] and T2 ≦ T2 [ms], the constant direction selection probability P e (st) tends to be smaller than 0.5. This means that a reverse sense of force in the direction D (a) is presented.
≪一定方向選択確率Pe(st)と一定方向選択確率の推定値Pm(st)の比較≫
図7Aに、一定方向選択確率Pe(st)と一定方向選択確率の推定値Pm(st)の比較結果を例示する。ただし、ここでの一定方向選択確率の推定値Pm(st)は、力信号f(t)を物理量S(t,st)として用い、式(1)〜(3)によって計算された。図7Aの横軸はPm(st)を表し、縦軸はPe(st)を表す。両者の相関係数は0.83であり、式(1)〜(3)によって比較的よく一定方向選択確率が予測できていることが分かる。
≪Comparison of fixed direction selection probability P e (st) and estimated value P m (st) of fixed direction selection probability≫
FIG. 7A illustrates a comparison result between the constant direction selection probability P e (st) and the constant direction selection probability estimated value P m (st). However, the estimated value P m (st) of the constant direction selection probability here was calculated by the equations (1) to (3) using the force signal f (t) as the physical quantity S (t, st). The horizontal axis in FIG. 7A represents P m (st), and the vertical axis represents P e (st). The correlation coefficient between them is 0.83, and it can be seen that the constant direction selection probability can be predicted relatively well by the equations (1) to (3).
図7Bに、一定方向選択確率Pe(st)と一定方向選択確率の推定値Pm(st)の比較結果を例示する。ただし、ここでの一定方向選択確率の推定値Pm(st)は、位置信号p(t)を物理量S(t,st)として用い、式(1)〜(3)によって計算された。図7Bの横軸はPm(st)を表し、縦軸はPe(st)を表す。両者の相関係数は0.79であり、図7Aに示した推定値Pm(st)のほうが一定方向選択確率Pe(st)に近いものの、位置データからでもある程度の精度で一定方向選択確率を予測できることが分かる。 FIG. 7B illustrates a comparison result between the fixed direction selection probability P e (st) and the fixed direction selection probability estimated value P m (st). However, the estimated value P m (st) of the constant direction selection probability here was calculated by the equations (1) to (3) using the position signal p (t) as the physical quantity S (t, st). The horizontal axis of FIG. 7B represents P m (st), and the vertical axis represents P e (st). The correlation coefficient between the two is 0.79, and the estimated value P m (st) shown in FIG. 7A is closer to the constant direction selection probability P e (st), but the direction is selected with a certain degree of accuracy even from the position data. It can be seen that the probability can be predicted.
<本形態の特徴>
本形態により、疑似力覚発生装置1が呈示する疑似力覚の明瞭度の評価を自動化できる。疑似力覚の明瞭性を知覚試験によって評価する場合には多くの被験者を必要とし、労力,時間,コストがかかる。これに対し、本形態では一人の人100が振動部12を把持した状態で振動部12を測定して得られた物理量S(t,st)に基づき、人100の主観評価を用いることなく、疑似力覚の明瞭度を自動的に推定できる。これにより、設計段階での刺激の良し悪しの判断が容易となるばかりではなく、製造工程での疑似力覚発生装置の品質チェックの自動化も可能となる。
<Features of this embodiment>
According to this embodiment, the evaluation of the intelligibility of the pseudo force sense presented by the pseudo force
〔第1実施形態の変形例1〕
第1実施形態では、位置計測装置31と力計測装置32の両方を用いて振動部12の計測を行った。しかしながら、位置計測装置31または力計測装置32の一方のみによって振動部12の計測を行い、その計測結果に基づいて物理量S(t,st)を得てもよい。位置計測装置31のみによって振動部12の計測を行う場合には力計測装置32は省略可能であり、力計測装置32のみによって振動部12の計測を行う場合には位置計測装置31を省略可能である。力計測装置32が省略される場合、人100が振動部12を直接把持してもよいし、筺体その他の物質を介して振動部12を把持してもよい。
[
In the first embodiment, the
〔第1実施形態の変形例2〕
第1実施形態では、人100が振動部12を把持した状態で振動部12を測定した。しかしながら、実際に人100が振動部12を把持しなくても、人100が振動部12を把持した状態を模した状態で振動部12を測定し、それによって得られた位置信号p(t)および力信号f(t)の少なくとも一方に応じた物理量S(t,st)を得てもよい。なお、「人100が振動部12を把持した状態を模した状態」は、人100が振動部12を把持した状態を模した状態に近い状態である必要がある。たとえば、人の指と同様の形状の弾性体または塑性体によって振動部12を支持した状態で振動部12を測定し、物理量S(t,st)を得てもよい。このような弾性体または塑性体の材料としては、例えば、耐震用具として使われるソフトゲル(ウレタン樹脂やイソブチレン樹脂、シリコン樹脂など。たとえば、ELECOM製の耐震ゲルTG−009など)、超軟質ウレタン造形用樹脂(たとえば、株式会社エクシールコーポレーション製の人肌ゲル)などを用いることができる。
[
In the first embodiment, the
〔第2実施形態〕
第1実施形態では、一定方向選択確率の推定値Pm(st)が、「被験者」による知覚実験で得られた一定方向選択確率Pe(st)を模擬した値となるように閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する例を示した。このように得られたパラメータは、当該「被験者」の知覚特性を表す。そのため、このようなパラメータを当該「被験者」の知覚特性評価(例えば、感覚知覚の加齢による変化などの評価)に用いることができる。例えば、このように得られた閾値パラメータSthを知覚特性評価のための指標として出力してもよい。あるいは、上述のように得られたパラメータは、一定方向選択確率の推定値Pm(st)を得るための振動部12の計測時に振動部12を把持していた人100の知覚特性を表すともいえる。そのため、このようなパラメータを人100の知覚特性評価に用いてもよい。本形態では、このようなパラメータを生成して出力する形態を説明する。以下では、これまで説明した事項との相違点を中心に説明し、既に説明した事項についてはこれまでに用いた参照番号を引用して説明を簡略化する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the threshold parameter S is set so that the estimated value P m (st) of the constant direction selection probability becomes a value simulating the constant direction selection probability P e (st) obtained in the perception experiment by the “subject”. An example of selecting th and the saturation control parameter σ has been shown. The parameters thus obtained represent the perceptual characteristics of the “subject”. Therefore, such parameters can be used for perceptual characteristic evaluation of the “subject” (for example, evaluation of changes in sensory perception due to aging). For example, the threshold parameter Sth obtained in this way may be output as an index for perceptual characteristic evaluation. Alternatively, the parameter obtained as described above represents the perceptual characteristic of the
<構成>
図1に例示するように、本形態のシステムは第1実施形態の評価装置2がパラメータ生成装置5に置換されたものである。図8に例示するように、本形態のパラメータ生成装置5は、記憶部51とパラメータ設定部52と駆動制御部23と物理量取得部24と閾値処理部25と時間平均処理部26と一定方向選択確率予測部27と評価部58を有する。パラメータ生成装置5は、例えば、前述のコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成される装置である。
<Configuration>
As illustrated in FIG. 1, the system of this embodiment is obtained by replacing the
<前処理>
第1実施形態で説明した前処理に代えて、以下の前処理が行われる。
まず、複数の被験者による知覚実験によって刺激情報st=st1,...,stNに対する一定方向選択確率Pe(st)を得る。得られた一定方向選択確率Pe(st)は刺激情報stに対応付けられ、記憶部51に格納される。
<Pretreatment>
Instead of the preprocessing described in the first embodiment, the following preprocessing is performed.
First, a constant direction selection probability P e (st) for stimulus information st = st 1 ,..., St N is obtained by a perceptual experiment by a plurality of subjects. The obtained constant direction selection probability P e (st) is associated with the stimulus information st and stored in the storage unit 51.
<パラメータ生成処理>
次に、図9を用いて本形態のパラメータ生成処理を説明する。
第1実施形態で説明したように、人100は疑似力覚発生装置1の振動部12を直接的または間接的に把持する。その状態で以下の処理を実行する。まず制御部29がn:=1とする。ただし、「α:=β」はαをβとすることを意味する(ステップS201)。
<Parameter generation processing>
Next, the parameter generation processing of this embodiment will be described using FIG.
As described in the first embodiment, the
パラメータ設定部52は、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。これらの選択は予め定められた順序で行われてもよいし、ランダムに行われてもよい。選択された閾値パラメータSthは閾値処理部25に送られ、飽和制御パラメータσは一定方向選択確率予測部27に送られる(ステップS202)。
The
駆動制御部23はst:=stnとし(ステップS203)、刺激条件stで疑似力覚発生装置1を駆動させるための制御信号c(st)を出力する。制御信号c(st)は駆動アンプ11に供給され、駆動アンプ11は制御信号c(st)に応じた制御信号を振動部12に供給する。振動部12は供給された駆動信号に応じて非対称振動を行い、これによって疑似力覚を提示する(ステップS204)。
The
位置計測装置31で計測された位置の時間変化を表す位置信号p(t)および力計測装置32で計測された力の時間変化を表す力信号f(t)は、パラメータ生成装置5に送られる。物理量取得部24は、p(t)およびf(t)を入力とし、振動部12の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量S(t,st)を得て出力する(ステップS205)。
The position signal p (t) representing the time change of the position measured by the position measurement device 31 and the force signal f (t) representing the time change of the force measured by the
閾値処理部25は、物理量S(t,st)および閾値パラメータSthを入力とし、式(1)のように信号Sd(t,st)を得て出力する。時間平均処理部26は信号Sd(t,st)を入力とし、式(2)のように信号Sd(t,st)の時間平均Sm(st)を得て出力する。一定方向選択確率予測部27は、時間平均Sm(st)、飽和制御パラメータσ、および正規化パラメータsm−normを用い、式(3)のように一定方向選択確率の推定値Pm(st)を「明瞭度の推定値」として得て出力する。推定値Pm(st)は記憶部51に格納される(ステップS206)。
制御部29はn=Nであるかを判定する(ステップS207)。ここで、n=Nでなければ、制御部29はn:=n+1として処理をステップS203に戻す。一方、n=Nであれば、評価部58は、記憶部51から一定方向選択確率の推定値Pm(st)および一定方向選択確率Pe(st)を読み込み(ただし、st=st1,...,stN)、推定値Pm(st)が一定方向選択確率Pe(st)に適合しているかを判定する。例えば、評価部58は、刺激情報st=st1,...,stNに対してPm(st)とPe(st)の相関係数が所定の閾値TH(ただし、0<TH<1)以上であるかを判定し、相関係数が所定の閾値TH以上であればPm(st)がPe(st)に適合していると判定する(ステップS209)。ここで、Pm(st)がPe(st)に適合していない場合、制御部29はすべての推定値Pm(st)(ただし、st=st1,...,stN)を破棄し、処理をステップS201に戻す。一方、Pm(st)がPe(st)に適合している場合、評価部58はτ:=Sthを出力する(ステップS210)。
The
<本形態の特徴>
以上のように、パラメータ生成装置5は、人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置1の振動部12を測定して得られた、振動部12の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量S(t,st)に基づいて得られる疑似力覚の明瞭度の推定値Pm(st)が、振動部12を把持した被験者による主観評価結果であるPe(st)に適合するように、物理量S(t,st)に基づいてPm(st)(明瞭度の推定値)を得るためのパラメータτ:=Sthを得て出力する。このパラメータτによって被験者または人100の知覚特性評価を行うことができる。
<Features of this embodiment>
As described above, the
〔第2実施形態の変形例1〕
第1実施形態の変形例1と同様、位置計測装置31または力計測装置32の一方のみによって振動部12の計測を行い、その計測結果に基づいて物理量S(t,st)を得てもよい。
[
Similarly to the first modification of the first embodiment, the
〔第2実施形態の変形例2〕
第1実施形態の変形例2と同様、人100が振動部12を把持した状態で振動部12を測定することに代え、人100が振動部12を把持した状態を模した状態で振動部12を測定してもよい。この場合には、主観評価を行った被験者の知覚特性評価を行うことができる。
[
As in the second modification of the first embodiment, instead of measuring the
〔第2実施形態の変形例3〕
パラメータ生成処理において、非線形最適化アルゴリズムを使用して最適な閾値パラメータSthや飽和制御パラメータσを設定してもよい。あるいは、所定の範囲に属する閾値パラメータSthや飽和制御パラメータσを総当たりし、評価関数値(例えば、Pm(st)とPe(st)の相関係数)が一番高くなるパラメータSth,σを選択してもよい。
[Modification 3 of the second embodiment]
In the parameter generation process, an optimal threshold parameter S th and saturation control parameter σ may be set using a nonlinear optimization algorithm. Alternatively, the parameter S that maximizes the evaluation function value (for example, the correlation coefficient between P m (st) and P e (st)) by brute force the threshold parameter S th and the saturation control parameter σ belonging to a predetermined range. th and σ may be selected.
非線形最適化アルゴリズムを使用する場合、パラメータ設定部52は、前述のステップS202に代え、評価関数値(例えば、Pm(st)とPe(st)の相関係数)が前回のステップS206で得られたPm(st)に対応するものよりも大きくなると期待される閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。例えば、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを大きくするごとに評価関数値が大きくなっている場合には、前回のステップS202で選択されたものよりも大きな閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。一方、前回の閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσに対応する評価関数値がそれ以前よりも小さくなった場合には、前回のステップS202で選択されたものよりも小さな閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを選択する。最初のステップS202では、予め定められた閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσが選択される。
When the nonlinear optimization algorithm is used, the
さらに、非線形最適化アルゴリズムを使用する場合、前述のステップS209に代え、評価部58は、前回のステップS206で生成されたPm(st)に対応する評価関数値と、今回のステップS206で生成されたPm(st)に対応する評価関数値との差異が閾値TH2以下であるかを判定し、閾値TH2以下であれば、前回のステップS206で生成されたPm(st)がPe(st)に適合していると判定する。その他は第2実施形態と同じである。
Further, when using the nonlinear optimization algorithm, the
〔第3実施形態〕
第3実施形態では、条件設定装置が刺激条件の候補st”に応じたPm(st”)を用い、疑似力覚発生装置が明瞭な力覚の提示を行うために適した刺激条件st’を設定する。
[Third Embodiment]
In the third embodiment, the condition setting device uses P m (st ″) corresponding to the stimulation condition candidate st ″, and the stimulation force st ′ suitable for the pseudo force sense generating device to present a clear force sense. Set.
<構成>
図1に例示するように、本形態のシステムは第1実施形態の評価装置2が条件設定装置6に置換されたものである。図2に例示するように、本形態の条件設定装置6は、記憶部21とメモリ22と駆動制御部63と物理量取得部24と閾値処理部25と時間平均処理部26と一定方向選択確率予測部27(予測部)と条件設定部68を有する。条件設定装置6は、例えば、前述のコンピュータが所定のプログラムを実行することで構成される装置である。
<Configuration>
As illustrated in FIG. 1, the system of this embodiment is obtained by replacing the
<前処理>
前処理として、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσからなるパラメータが設定され、メモリ22に格納される。これらのパラメータは任意の値であってもよいし、前述した主観評価結果に基づいて設定されてもよい。例えば、第2実施形態またはその変形例で説明した方法でパラメータが設定されてもよい。
<Pretreatment>
As preprocessing, parameters including a threshold parameter Sth and a saturation control parameter σ are set and stored in the
<適した刺激条件st’の設定方法>
次に、本形態の刺激条件st’の設定方法を説明する。
図2の駆動制御部63は、刺激条件の候補の集合{st1,...,stM}から1つの候補st”∈{st1,...,stM}を選択する。ただし、Mは1以上の整数であり、例えば2以上の整数である。集合{st1,...,stM}は、主観評価結果に基づいて閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを設定する際に用いた刺激情報の集合{st1,...,stN}と同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、疑似力覚発生装置1も、閾値パラメータSthおよび飽和制御パラメータσを設定する際に用いた疑似力覚発生装置と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
<Appropriate stimulation condition st 'setting method>
Next, a method for setting the stimulation condition st ′ of this embodiment will be described.
Drive
駆動制御部63は、刺激条件の候補st”に応じた制御信号c(st”)を出力する。
制御信号c(st”)は駆動アンプ11に供給され、駆動アンプ11は制御信号c(st”)に応じた駆動信号を振動部12に供給する。振動部12は供給された駆動信号に応じて非対称振動を行い(駆動し)、これによって疑似力覚を提示する。この動作は、st=st”である以外、例えば第1実施形態と同じである。
The
The control signal c (st ″) is supplied to the drive amplifier 11, and the drive amplifier 11 supplies a drive signal corresponding to the control signal c (st ″) to the
人100に把持された状態の振動部12を位置計測装置31で計測して得られた位置の時間変化を表す位置信号p(t)および力計測装置32で計測して得られた力の時間変化を表す力信号f(t)は、適切なインタフェース(図示せず)を介して条件設定装置6へ送られる。
The position signal p (t) representing the time change of the position obtained by measuring the
条件設定装置6(図2)の物理量取得部24は、p(t)およびf(t)を入力とし、振動部12の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量S(t,st”)を得て出力する。その後、第1実施形態で説明した閾値処理部25、時間平均処理部26、一定方向選択確率予測部27による処理(ただし、st=st”)を行う。これにより、一定方向選択確率予測部27は、刺激条件の候補st”に応じた一定方向選択確率の推定値(疑似力覚の明瞭度の推定値)Pm(st”)を出力する。Pm(st”)は記憶部21に格納される。
The physical
以上の処理は、集合{st1,...,stM}の各要素st”∈{st1,...,stM}について実行され、st”=st1,...,stMに対応するPm(st1),...,Pm(stM)が記憶部21に格納される。
The above processing set {st 1, ..., st M } the elements of st "∈ {st 1, ... , st M} be performed for, st" = st 1, ... , st M P m (st 1 ),..., P m (st M ) corresponding to are stored in the
条件設定部68は、記憶部21に格納されたPm(st1),...,Pm(stM)に基づいて疑似力覚発生装置1に適した刺激条件st’を選択して出力する。例えば、条件設定部68は、Pm(st1),...,Pm(stM)の中で最大のPm(stm)(ただし、m∈{1,...,M})に対応するstmを刺激条件st’として出力する。あるいは、条件設定部68は、Pm(st1),...,Pm(stM)の中で大きさの順位が所定番目までのものに対応するstmを刺激条件st’として出力してもよいし、所定の閾値以上のPm(stm)に対応するstmを刺激条件st’として出力してもよい。これにより、疑似力覚発生装置1が明瞭に力覚を提示するための刺激条件st’を容易に設定できる。
The
〔第3実施形態の変形例1〕
第1実施形態の変形例1と同様、位置計測装置31または力計測装置32の一方のみによって振動部12の計測を行い、その計測結果に基づいて物理量S(t,st”)を得てもよい。
[
Similarly to the first modification of the first embodiment, even if the
〔第3実施形態の変形例2〕
第1実施形態の変形例2と同様、人100が振動部12を把持した状態で振動部12を測定することに代え、人100が振動部12を把持した状態を模した状態で振動部12を測定してもよい。
[
As in the second modification of the first embodiment, instead of measuring the
〔その他の変形例〕
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、正の閾値と負の閾値の絶対値をSthとし、正および負の閾値をそれぞれSthおよび−Sthとしたが、正の閾値の絶対値と負の閾値の絶対値とが異なっていてもよい。例えば、正の閾値と負の閾値とが独立に設定されてもよいし、正の閾値に基づいて負の閾値が定まってもよいし、負の閾値に基づいて正の閾値が定まってもよい。
[Other variations]
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the above-described embodiment, the absolute value of the positive threshold value and the negative threshold value is S th and the positive and negative threshold values are S th and −S th , respectively. The absolute value of may be different. For example, the positive threshold value and the negative threshold value may be set independently, the negative threshold value may be determined based on the positive threshold value, or the positive threshold value may be determined based on the negative threshold value. .
第2実施形態ではパラメータτ:=Sthを出力したが、パラメータτ:=(Sth,σ)を出力してもよい。或いは、パラメータτ:=σを出力してもよい。 In the second embodiment, the parameter τ: = S th is output, but the parameter τ: = (S th , σ) may be output. Alternatively, the parameter τ: = σ may be output.
疑似力覚発生装置1として、参考文献1「特許4413105号公報」、参考文献2「特許第4551448号公報」、参考文献3「特許第4658983号公報」、参考文献4「特許5158879号公報」に開示されたものを用いてもよい。また、疑似力覚発生装置1として、参考文献5「特許5458005号公報」、参考文献6「特開2012−143054号公報」に開示されたような、特定の回転方向と逆回転方向に回転するような疑似的な力覚(回転力覚)を呈示する疑似力覚発生装置を用いてもよい。
As the pseudo force
上述の各種の処理は、記載に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されてもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることはいうまでもない。 The various processes described above are not only executed in time series according to the description, but may also be executed in parallel or individually as required by the processing capability of the apparatus that executes the processes. Needless to say, other modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
上述の評価装置およびパラメータ生成装置をコンピュータによって実現する場合、各装置が有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例は、非一時的な(non-transitory)記録媒体である。このような記録媒体の例は、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等である。 When the above-described evaluation device and parameter generation device are realized by a computer, the processing content of functions that each device should have is described by a program. By executing this program on a computer, the above processing functions are realized on the computer. The program describing the processing contents can be recorded on a computer-readable recording medium. An example of a computer-readable recording medium is a non-transitory recording medium. Examples of such a recording medium are a magnetic recording device, an optical disk, a magneto-optical recording medium, a semiconductor memory, and the like.
このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したDVD、CD−ROM等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。 This program is distributed, for example, by selling, transferring, or lending a portable recording medium such as a DVD or CD-ROM in which the program is recorded. Furthermore, the program may be distributed by storing the program in a storage device of the server computer and transferring the program from the server computer to another computer via a network.
このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。処理の実行時、このコンピュータは、自己の記録装置に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるASP(Application Service Provider)型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。 A computer that executes such a program first stores, for example, a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server computer in its own storage device. When executing the process, this computer reads a program stored in its own recording device and executes a process according to the read program. As another execution form of the program, the computer may read the program directly from the portable recording medium and execute processing according to the program, and each time the program is transferred from the server computer to the computer. The processing according to the received program may be executed sequentially. The above-described processing may be executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service that realizes a processing function only by an execution instruction and result acquisition without transferring a program from the server computer to the computer. Good.
上記実施形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させて本装置の処理機能が実現されたが、これらの処理機能の少なくとも一部がハードウェアで実現されてもよい。 In the above embodiment, the processing functions of the apparatus are realized by executing a predetermined program on a computer. However, at least a part of these processing functions may be realized by hardware.
2 評価装置
5 パラメータ生成装置
2
Claims (7)
正の閾値に対する前記物理量の上回り分および負の閾値に対する前記物理量の下回り分を含む値の時間平均に基づいて前記明瞭度の推定値を得る評価装置。 At least one of a change in position and a change in force due to the vibration of the vibration part obtained by measuring the vibration part of the pseudo force sense device that is held by a person or imitating a state held by a person An evaluation device that obtains an estimate of the intelligibility of a pseudo force sense based on a corresponding physical quantity ,
An evaluation device that obtains an estimate of the clarity based on a time average of values including an upper part of the physical quantity with respect to a positive threshold and a lower part of the physical quantity with respect to a negative threshold .
Smが前記時間平均であり、sm_normが正規化パラメータであり、σが飽和制御パラメータであり、前記明瞭度の推定値が関数G(Sm,sm_norm,σ)の関数値であり、
前記関数G(Sm,sm_norm,σ)が、前記時間平均Smが負方向に大きくなると、出力が第1所定値に飽和または収束し、前記時間平均Smが正方向に大きくなると、出力が前記第1所定値よりも大きな第2所定値に飽和または収束する単調増加関数であり、前記飽和制御パラメータσが前記飽和または収束までの変化率を定めるパラメータである、評価装置。 The evaluation device according to claim 1 ,
S m is the time average, s m_norm is a normalization parameter, σ is a saturation control parameter, and the intelligibility estimate is a function value of the function G (S m , s m_norm , σ),
The function G (S m, s m_norm, σ) is, when the time average S m is larger in the negative direction, the output is saturated or converges to a first predetermined value, when the time average S m is larger in the positive direction, An evaluation apparatus, wherein the output is a monotonically increasing function that saturates or converges to a second predetermined value that is larger than the first predetermined value, and the saturation control parameter σ is a parameter that determines a rate of change until the saturation or convergence.
前記正の閾値、前記負の閾値、および前記飽和制御パラメータの少なくとも何れかは、前記明瞭度の推定値が前記振動部を把持した被験者による主観評価結果に適合するように定められる、評価装置。 An evaluation apparatus according to claim 2 , wherein
The evaluation apparatus, wherein at least one of the positive threshold value, the negative threshold value, and the saturation control parameter is determined so that the estimated value of the clarity is adapted to a subjective evaluation result by a subject holding the vibration unit.
前記明瞭度の推定値が、正の閾値に対する前記物理量の上回り分および負の閾値に対する前記物理量の下回り分を含む値の時間平均に基づく値であり、
前記パラメータは、前記正の閾値および前記負の閾値の少なくとも一方を含む、パラメータ生成装置。 The parameter generation device according to claim 4 ,
The intelligibility estimate is a value based on a time average of values including an upper part of the physical quantity relative to a positive threshold and a lower part of the physical quantity relative to a negative threshold;
The parameter generation device, wherein the parameter includes at least one of the positive threshold and the negative threshold.
前記制御信号に応じた駆動信号によって駆動する、人に把持された状態または人に把持された状態を模した状態の疑似力覚発生装置の振動部、を測定して得られた前記振動部の振動による位置の変化および力の変化の少なくとも一方に応じた物理量に基づき、疑似力覚の明瞭度の推定値を得る予測部と、
前記明瞭度の推定値に基づいて前記疑似力覚発生装置に適した刺激条件を得る条件設定部と、
を有し、
前記予測部は、
正の閾値に対する前記物理量の上回り分および負の閾値に対する前記物理量の下回り分を含む値の時間平均に基づいて前記明瞭度の推定値を得る、条件設定装置。 A drive control unit that outputs a control signal corresponding to the stimulation condition candidate;
The vibration part obtained by measuring the vibration part of the pseudo force sense device that is driven by a drive signal corresponding to the control signal and is imitated by a person or a person. A prediction unit that obtains an estimated value of intelligibility of a pseudo force sense based on a physical quantity corresponding to at least one of a change in position and a change in force due to vibration;
A condition setting unit for obtaining a stimulation condition suitable for the pseudo force sense device based on the estimated value of the clarity;
I have a,
The prediction unit
A condition setting device that obtains an estimate of the clarity based on a time average of values including an upper part of the physical quantity with respect to a positive threshold and a lower part of the physical quantity with respect to a negative threshold .
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