JP7120568B2 - Information processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、概して、錯覚及び感覚特性を利用したバーチャルリアリティ環境生成装置及びコントローラ装置に関するものである。 The present invention relates generally to virtual reality environment generators and controller devices that utilize illusion and sensory properties.

さらに詳述すると本発明は、VR(Virtual Reality)の分野において用いられる機器,ゲームの分野において用いられる機器、携帯電話機、PDA(携帯情報端末)などに搭載されるマン・マシン・インタフェースを提供するための錯触力覚インタフェース装置、錯触力覚情報提示方法、及びバーチャルリアリティ環境生成装置に関するものである。 More specifically, the present invention provides a man-machine interface mounted on devices used in the field of VR (Virtual Reality), devices used in the field of games, mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants), and the like. The present invention relates to an illusionary tactile force sense interface device, an illusionary tactile force sense information presentation method, and a virtual reality environment generation device for.

従来のVRにおける触力覚インタフェース装置として、張力、ないし反力の力覚提示において、人間の感覚器官に接した触力覚デバイスと触力覚インタフェース装置本体とがワイヤーやアームでつながったものがある(非特許文献1)。また、非接地型で身体内にベースがない非ベース型の力覚インタフェース装置として、3軸直交座標に配置された3つのフライホイールの回転を独立に制御することで任意の方向、ないし任意の大きさでトルクを提示することができる非ベース型の触力覚インタフェース装置が提案されている(非特許文献2)。また、人に仮想物体の存在や反力を与える非ベース型マン・マシン・インタフェースにおいて、触力覚インタフェース装置の物理的特性だけでは提示し得ない感覚、例えば、トルク及び力などの触力覚感覚を同一方向に連続的に知覚させる装置及び方法が提案されている(特許文献1)。この触力覚インタフェース装置は、人間の感覚特性を利用して適切に物理量を制御することにより、物理的には存在し得ない力を人に体感させる。 As a conventional haptic interface device in VR, a haptic device in contact with a human sensory organ and a haptic interface device main unit are connected by a wire or an arm in the haptic presentation of tension or reaction force. There is (Non-Patent Document 1). In addition, as a non-grounded, non-base type haptic interface device that does not have a base in the body, by independently controlling the rotation of three flywheels arranged in a three-axis orthogonal coordinate system, it can be used in any direction or in any direction. A non-base type haptic interface device that can present torque in magnitude has been proposed (Non-Patent Document 2). In addition, in a non-based man-machine interface that gives people the presence of virtual objects and reaction force, sensations that cannot be presented only by the physical characteristics of the haptic interface device, such as haptic sensations such as torque and force. A device and method for continuously perceiving sensations in the same direction have been proposed (Patent Document 1). This tactile force sense interface device allows a person to experience a force that cannot physically exist by appropriately controlling physical quantities using human sensory characteristics.

また、トルク発生用フライホイールの代わりに2つの偏心回転子からなる“ツイン偏心回転子方式”を用いることで、回転力感覚に加えて並進力感覚も同時に提示できる3自由度のハイブリッド型力覚インタフェース装置(非特許文献3)が開発されている。一つのインタフェースで平面内の任意の方向に並進力及び回転力の両方の感覚を連続的に提示できるハイブリッド機能を備えた力覚インタフェース装置である。人間の非線形感覚特性を巧みに利用することにより、手に持ったジャイロ キューブ センサスが重くなったり、軽くなったり、ついには、浮き上がって感じられる、力感覚のイリュージョン効果を実現している。 In addition, by using a "twin eccentric rotor system" consisting of two eccentric rotors instead of the torque generating flywheel, a 3-DOF hybrid type haptics that can simultaneously present not only rotational force sensations but also translational force sensations. An interface device (Non-Patent Document 3) has been developed. This is a haptic interface device with a hybrid function that can continuously present the sensation of both translational force and rotational force in an arbitrary direction within a plane with a single interface. By skillfully utilizing the non-linear human sensory characteristics, the Gyro Cube Sensus in hand becomes heavier, lighter, and finally floats, creating the illusion of force.

中村 則雄、“非接地型力感覚提示インターフェイス「押す・引っ張る・浮き上がる」イリュージョン感覚を体感“、検査技術、日本工業出版、11巻、2号pp.6-11(2006/02)Norio Nakamura, “Experience the Illusion Sense of Non-Grounded Force Sense Interface 'Push/Pull/Lift'”, Inspection Techniques, Nippon Kogyo Publishing, Vol.11, No.2, pp.6-11(2006/02) 田中洋吉、酒井勝隆、河野優香、福井幸男、山下樹里、中村則雄、“Mobile Torque Display and Haptic Characteristics of Human Palm”, INTERNATIONAL CONFERENCE ON ARTIFICIAL REALITY AND TELEXISTENCE, pp.115-120(2001/12)Yokichi Tanaka, Katsutaka Sakai, Yuka Kono, Yukio Fukui, Juri Yamashita, Norio Nakamura, “Mobile Torque Display and Haptic Characteristics of Human Palm”, INTERNATIONAL CONFERENCE ON ARTIFICIAL REALITY AND TELEXISTENCE, pp.115-120(2001/12) Nakamura, N., Fukui, Y. : “An Innovative Non-grounding Haptic Interface ‘GyroCubeSensuous’ displaying Illusion Sensation of Push, Pull, and Lift“, Proceedings. of ACM Siggraph2005, 2005.Nakamura, N., Fukui, Y. : “An Innovative Non-grounding Haptic Interface ‘GyroCubeSensuous’ displaying Illusion Sensation of Push, Pull, and Lift“, Proceedings. of ACM Siggraph2005, 2005.

特開2005-190465号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-190465

ワイヤーやアームを用いると、その存在が人間の動きを拘束するし、また、力覚提示システム本体と力覚提示部がワイヤーやアームでつながる有効空間でしか使用できないため、使用できる空間的広がりに制限がある。3つのジャイロモータによって発生された角運動量合成ベクトルを制御することでトルクを発生させる方法は、ワイヤーやアームによる拘束がなく、構造が比較的簡単であり、制御も容易である。しかし、触力覚感覚を連続的に提示する事や、トルク以外の力感覚の提示ができないという問題点もある。 When wires and arms are used, their presence constrains the movement of humans, and since they can only be used in the effective space where the haptic presentation system and the haptic presentation part are connected by wires and arms, the usable spatial extent is increased. There is a limit. The method of generating torque by controlling the angular momentum composite vector generated by the three gyro motors is free from restrictions by wires and arms, has a relatively simple structure, and is easy to control. However, there are also problems in that it is not possible to continuously present tactile force sensations and to present force sensations other than torque.

更に、従来の力覚インタフェース装置は、ユーザの動きに対するインタフェースの応答が悪かったり、バーチャル物体の形状や質感を表現できるインタラクションが十分に得られていないなどの問題があった。また、モータを利用した従来の偏心回転子による加減速機構では発熱及びエネルギー消費の低減は実用化及び製品化における大きな課題であり、感覚特性や手の大きさ、嗜好に対するユーザごとの個人差に対応し、操作性・使いやすさを向上させることも不可欠な課題である。 Furthermore, conventional haptic interface devices have problems such as poor response of the interface to user's movements and insufficient interaction capable of expressing the shape and texture of virtual objects. In addition, reduction of heat generation and energy consumption is a major issue in the practical use and commercialization of the conventional acceleration/deceleration mechanism with an eccentric rotor that uses a motor. It is also essential to improve operability and ease of use.

上述の点に鑑み、本発明の第1の目的は、非ベース型インタフェースにおいてバーチャル物体やゲームのキャラクタに触覚的に触れるフル体感が体験できるように、錯触力覚を利用し指及び体の動きに合わせて錯触力覚による抗力を制御することにより、立体映像や立体音像に加えて、バーチャル物体の存在及び形状、質感である摩擦感覚や粗さ感覚を表現することができるバーチャルリアリティ環境生成装置及び方法を提供することである。 In view of the above points, a first object of the present invention is to utilize illusionary tactile force sensations to provide a full tactile experience of touching virtual objects and game characters in a non-based interface. A virtual reality environment that can express the presence, shape, and texture of virtual objects, such as friction and roughness, in addition to 3D images and 3D sound images, by controlling the drag caused by the illusionary tactile force sense according to movement. It is to provide a generating apparatus and method.

本発明の第2の目的は、日常生活で利用できる仮想空間及び実空間が融合された視聴触覚によるバーチャルリアリティ環境を実現するために、インタフェースの実用化・製品化に当たり、加減速機構での発熱及びエネルギー消費を抑え、小型化・モバイル化が容易となる装置及び方法を提供することである。また、ユーザの手の大きさや嗜好及び感覚における大きな個人差に対して、ユーザ個人の特性や用途に合わせたインタフェースを自在にデザインしながらも、操作性及び応答性が良い装置及び方法を提供することである。 The second object of the present invention is to realize an audiovisual and tactile virtual reality environment that integrates virtual and real spaces that can be used in daily life. and to provide a device and method that suppresses energy consumption and facilitates miniaturization and mobility. In addition, the present invention provides an apparatus and method with excellent operability and responsiveness while freely designing an interface that matches the characteristics and uses of individual users, in response to large individual differences in hand size, taste, and sensation of users. That is.

上記の目的を達成するために、本発明に係る第1の形態は、錯触力覚デバイスを備える錯触力覚インタフェース装置と、錯触力覚デバイスを駆動制御する錯触力覚デバイス駆動制御装置と、を備えるバーチャルリアリティ環境生成装置である。 In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides an illusionary tactile force sense interface apparatus including an illusionary tactile force sense device, and an illusionary tactile force sense device drive control for driving and controlling the illusionary tactile force sense device. and a virtual reality environment generation device.

本発明に係る第2の形態は、コンテンツに合わせた錯触力覚誘起関数を錯触力覚データを用いて生成する錯触力覚誘起装置と、錯触力覚デバイスを備える錯触力覚インタフェース装置と、錯触力覚デバイスを駆動制御する錯触力覚デバイス駆動制御装置と、を備えるバーチャルリアリティ環境生成装置である。 A second embodiment of the present invention provides an illusionary tactile force sense inducing device that generates an illusionary tactile force sense induction function that matches content using illusionary tactile force sense data, and an illusionary tactile force sense device. A virtual reality environment generating apparatus comprising an interface device and an illusionary tactile force sense device drive control device that drives and controls the illusionary tactile force sense device.

本発明に係る第3の形態は、各種センサからの情報及びコンテンツデータをもとにコンテンツを作成するコンテンツ作成装置と、コンテンツに合わせた錯触力覚誘起関数を錯触力覚データを用いて生成する錯触力覚誘起装置と、錯触力覚デバイスを備える錯触力覚インタフェース装置と、錯触力覚デバイスを駆動制御する錯触力覚デバイス駆動制御装置とを備えるバーチャルリアリティ環境生成装置である。 A third embodiment of the present invention is a content creation device that creates content based on information from various sensors and content data, and an illusionary tactile force sense induction function that matches the content using the illusionary tactile force sense data. A virtual reality environment generation device comprising an illusionary tactile force sense induction device for generating, an illusionary tactile force sense interface device having an illusionary tactile force sense device, and an illusionary tactile force sense device drive control device for driving and controlling the illusionary tactile force sense device. is.

本発明に係る第4の形態は、各種センサからの情報及びコンテンツデータをもとにコンテンツを作成するコンテンツ作成装置と、学習器及び/又は補正器を備え、コンテンツに合わせた錯触力覚誘起関数を錯触力覚データを用いて生成する錯触力覚誘起装置と、錯触力覚デバイスを備える錯触力覚インタフェース装置と、錯触力覚デバイスを駆動制御する錯触力覚デバイス駆動制御装置と、を備えるバーチャルリアリティ環境生成装置である。 A fourth embodiment according to the present invention is provided with a content creation device that creates content based on information from various sensors and content data, and a learner and/or corrector, and induces an illusionary tactile force sense that matches the content. An illusionary tactile force sense induction device that generates functions using illusionary tactile force sense data, an illusionary tactile force sense interface device that includes an illusionary tactile force sense device, and an illusionary tactile force sense device drive that drives and controls the illusionary tactile force sense device. and a controller.

本発明に係る第5の形態は、各種センサからの情報及びコンテンツデータをもとにコンテンツを作成するコンテンツ作成装置と、学習器及び/又は補正器を備え、コンテンツに合わせた錯触力覚誘起関数を錯触力覚データを用いて生成する錯触力覚誘起装置と、錯触力覚デバイスを備える錯触力覚インタフェース装置と、錯触力覚デバイスを駆動制御する錯触力覚デバイス駆動制御装置と、を備え、錯触力覚誘起装置は、学習用のインストラクションの後、学習用錯触力覚誘起関数を生成し、この関数に従い提示された錯触力覚情報に対するユーザの反応・行動をセンシングし、ユーザの錯触力覚感覚特性を錯触力覚感覚量として推定し、錯触力覚誘起関数及び制御に関する個人差補正用データを算出するバーチャルリアリティ環境生成装置である。 A fifth embodiment according to the present invention is provided with a content creation device for creating content based on information from various sensors and content data, a learner and/or a corrector, and an illusionary tactile force sense matching the content. An illusionary tactile force sense induction device that generates functions using illusionary tactile force sense data, an illusionary tactile force sense interface device that includes an illusionary tactile force sense device, and an illusionary tactile force sense device drive that drives and controls the illusionary tactile force sense device. and a control device, wherein the illusionary tactile force sense inducing device generates an illusionary tactile force sense induction function for learning after the instruction for learning, and the user's reaction/force sense information presented according to this function. It is a virtual reality environment generation device that senses actions, estimates the user's illusionary tactile force sense sensory characteristics as an illusionary tactile force sense quantity, and calculates data for correcting individual differences related to the illusionary tactile force sense induction function and control.

本発明に係る第6の形態は、各種センサからの情報及びコンテンツデータをもとにコンテンツを作成するコンテンツ作成装置と、学習器及び/又は補正器を備え、コンテンツに合わせた錯触力覚誘起関数を錯触力覚データを用いて生成する錯触力覚誘起装置と、錯触力覚デバイスを備える錯触力覚インタフェース装置と、錯触力覚デバイスを駆動制御する錯触力覚デバイス駆動制御装置と、を備え、錯触力覚誘起装置は、各コンテンツにおける錯触力覚情報に対するユーザの反応・行動をセンシングし、コンテンツ内の特徴量に対するユーザの錯触力覚感覚特性を推定し、錯触力覚誘起関数及び制御に関する個人差補正用データを算出及び利用するバーチャルリアリティ環境生成装置である。 A sixth embodiment according to the present invention is provided with a content creation device that creates content based on information from various sensors and content data, and a learning device and/or a corrector, and induces an illusionary tactile force sense that matches the content. An illusionary tactile force sense induction device that generates functions using illusionary tactile force sense data, an illusionary tactile force sense interface device that includes an illusionary tactile force sense device, and an illusionary tactile force sense device drive that drives and controls the illusionary tactile force sense device. and a control device, wherein the illusionary tactile force sense inducing device senses the user's reaction/behavior to the illusionary tactile force sense information in each content, and estimates the user's illusionary tactile force sense characteristics with respect to the feature amount in the content. , an illusionary tactile force sense induction function and a virtual reality environment generation device that calculates and uses data for correcting individual differences related to control.

本発明に係る第7の形態によると、錯触力覚デバイスは、加減速機構を備える。 According to the seventh aspect of the present invention, the illusionary tactile force sense device includes an acceleration/deceleration mechanism.

本発明に係る第8の形態によると、錯触力覚デバイス駆動制御装置は、発振回路を介して加減速機構の速度を制御する。 According to the eighth aspect of the present invention, the illusionary tactile force sense device drive control device controls the speed of the acceleration/deceleration mechanism via the oscillation circuit.

本発明に係る第9の形態によると、錯触力覚デバイス駆動制御装置は、前記錯触力覚誘起装置で生成された錯触力覚誘起関数に従い、前記錯触力覚デバイスが備えるモータの位相、方向、回転速度、又はアクチュエータの位相、方向、速度を制御する。 According to the ninth aspect of the present invention, the illusionary tactile force sense device drive control device operates the motor of the illusionary tactile force sense device according to the illusionary tactile force sense induction function generated by the illusionary tactile force sense induction device. Control the phase, direction, speed of rotation, or the phase, direction, speed of an actuator.

本発明に係る第10の形態によると、バーチャルリアリティ環境生成装置はセンサを備え、センサは、錯触力覚インタフェース装置が装着された部位の動きを検知・測定する位置センサ、実物体の形状及び表面形状を測定する形状センサ、実物体とユーザとの接触・把持力を検知・測定する圧力センサ、生体信号センサ、加速度センサの少なくとも1つである。 According to a tenth aspect of the present invention, the virtual reality environment generating device includes a sensor, the sensor includes a position sensor for detecting and measuring the movement of the part to which the illusionary tactile force sense interface device is attached, the shape of the real object, and the It is at least one of a shape sensor that measures surface shape, a pressure sensor that detects and measures contact/grip force between a real object and a user, a biosignal sensor, and an acceleration sensor.

本発明に係る第11の形態によると、錯触力覚インタフェース装置は装着部を有し、前記錯触力覚デバイスと前記装着部との間に非線形応力特性を有する部材を備える。 According to an eleventh aspect of the present invention, an illusionary tactile force sense interface device has a mounting section, and a member having nonlinear stress characteristics between the illusionary tactile force sense device and the mounting section.

本発明に係る第12の形態によると、前記錯触力覚インタフェース装置は、前記錯触力覚デバイスと前記加速度センサとの間に耐震部材を備える。 According to a twelfth aspect of the present invention, the illusionary tactile force sense interface device includes a vibration-resistant member between the illusionary tactile force sense device and the acceleration sensor.

本発明に係る第13の形態によると、錯触力覚インタフェース装置は、加速度センサを備え、前記錯触力覚デバイスと前記加速度センサとの間に指装着部を備える。 According to a thirteenth aspect of the present invention, an illusionary tactile force sense interface device includes an acceleration sensor, and a finger attachment unit between the illusionary tactile force sense device and the acceleration sensor.

本発明に係る第14の形態によると、錯触力覚インタフェース装置は、CPU、メモリ、通信装置の少なくとも1つを備える。 According to the fourteenth aspect of the present invention, an illusionary tactile force sense interface device includes at least one of a CPU, a memory, and a communication device.

本発明に係る第15の形態によると、コンテンツ作成装置は、センサからの情報を基に物理シミュレーション計算、バーチャルリアリティ空間の生成及び更新、コンピュータグラフィックスの作成及び表示、錯触力覚情報の情報処理を行う。 According to the fifteenth aspect of the present invention, the content creation device performs physics simulation calculation, generation and update of virtual reality space, creation and display of computer graphics, and illusionary tactile force information based on information from sensors. process.

本発明に係る第16の形態によると、錯触力覚インタフェース装置は、異なる周波数及び/又は異なる加減速で駆動する2組又は複数組の錯触力覚デバイスを備える。 According to a sixteenth aspect of the present invention, an illusionary tactile force sense interface device comprises two sets or a plurality of sets of illusionary tactile force sense devices driven at different frequencies and/or different acceleration/deceleration.

本発明に係る第17の形態によると、錯触力覚インタフェース装置は、指又は身体に装着するための装着部を有する。 According to a seventeenth aspect of the present invention, an illusionary tactile force sense interface device has an attachment section for attachment to a finger or a body.

本発明に係る第18の形態は、変形可能な手段を備える基部と、錯触力覚デバイス装置を備える錯触力覚インタフェース装置と、を備えるコントローラ装置である。 An eighteenth form according to the present invention is a controller device comprising a base having deformable means and an illusionary tactile force sense interface device comprising an illusionary tactile force sense device device.

本発明に係る第19の形態は、バーチャルな動作を作り出してバーチャルな存在、触感、ボタン操作感覚を提供する錯触力覚インタフェース装置と、バーチャル物体を提示する視聴覚ディスプレイと、を備えるバーチャル・コントローラ装置である。 A nineteenth form according to the present invention is a virtual controller comprising an illusionary tactile and force sense interface device that creates virtual actions to provide virtual existence, tactile sensations, and button operation sensations, and an audiovisual display that presents virtual objects. It is a device.

本発明に係るバーチャルリアリティ環境生成装置及び方法を実施することにより、以下に列挙する格別な効果を得ることができる。 By implementing the virtual reality environment generating apparatus and method according to the present invention, the following special effects can be obtained.

(1)従来の非ベース型触力覚インタフェースでは、振動のような周期的な運動の繰り返しからは振動感しか知覚できなく、バーチャル物体の形状や質感がわかるくらいの力フィードバックによる十分なインタラクションが得られなかった。これに対して、本発明では、錯触力覚を利用することで、物理的には存在していない力及び運動成分を知覚させることにより、心理物理的に一定方向に連続的に力が働く感覚を知覚させることができる。更に、この錯覚により、力の支えなしに宙に把持した状態で利用する非ベース型インタフェースにも関わらず、重力に逆らってインタフェースを持った腕が持ち上がってしまう物理的な現象も実際に引き起こされる。 (1) Conventional non-based haptic interfaces can only perceive a sense of vibration from the repetition of periodic motion such as vibration, and there is sufficient interaction by force feedback to understand the shape and texture of a virtual object. I didn't get it. On the other hand, in the present invention, by using an illusionary tactile force sense, force and motion components that do not exist physically are perceived, and force continuously works in a certain direction psychophysically. Able to perceive sensations. Furthermore, this illusion actually causes a physical phenomenon in which the arm holding the interface is lifted against gravity, despite the fact that it is a non-base type interface that is used in a state of being held in the air without any force support. .

(2)錯触力覚インタフェース装置を装着した指及び体の動きに合わせて、錯触力覚による抗力を制御することにより、バーチャル物体の存在及び形状、質感である摩擦感覚や粗さ感覚を表現することができる。特に、動きに対する負の抗力(加速)を提示することによって、氷上を滑るような滑らか感が実現される。また、実物体との把持圧をモニタしながら錯触力感覚を制御することで、実物体の感触の編集やバーチャル物体の感触との置換が可能となる。 (2) By controlling the drag caused by the illusionary tactile force sense according to the movement of the finger and body wearing the illusionary tactile force sense interface device, the presence, shape, and texture of the virtual object, such as the friction and roughness sensations. can be expressed. In particular, by presenting a negative drag force (acceleration) against movement, a smooth feeling of gliding on ice is realized. In addition, by controlling the illusionary tactile force sensation while monitoring the grip pressure with the real object, it is possible to edit the feel of the real object and replace it with the feel of the virtual object.

(3)錯触力覚に同期させて錯触力覚インタフェース装置の形状が変形することで、錯触力覚によって誘起された力感覚が強調され、リアリティが向上する。 (3) By deforming the shape of the illusionary tactile force sense interface device in synchronization with the illusionary tactile force sense, the sense of force induced by the illusionary tactile force sense is emphasized and reality is improved.

(4)錯触力覚はユーザごとの感覚特性が異なり知覚される強度及び質感に大きな個人差があるが、学習器及び補正器を有することで、錯触力覚インタフェース装置を従来の触力覚インタフェース装置と同じように扱うことができる。また、筋電反応を測定することで個人差をリアルタイムに補正できるため、錯触力覚の学習の向上及びユーザごとの制御の最適化が行える。 (4) The sensory characteristics of the illusionary tactile force sense differ from user to user, and there are large individual differences in perceived intensity and texture. It can be handled in the same way as a sensory interface device. In addition, since individual differences can be corrected in real time by measuring myoelectric responses, it is possible to improve the learning of illusionary tactile force sensations and optimize control for each user.

(5)モータを利用した従来の偏心回転子による加減速機構では発熱及びエネルギー消費が大きな問題であった。これに対して、発振回路によって加減速機構の速度を制御したり、異なる周波数で駆動する複数組の錯触力覚デバイスを用いることで定速度回転でありながら加減速機構と同じような錯触力覚を実現することで、発熱及びエネルギー消費が抑えられ、小型化・モバイル化が容易となる。 (5) Heat generation and energy consumption are major problems in the conventional acceleration/deceleration mechanism using an eccentric rotor that utilizes a motor. On the other hand, by controlling the speed of the acceleration/deceleration mechanism with an oscillation circuit or by using multiple sets of illusionary tactile force devices driven at different frequencies, it is possible to achieve the same illusionary tactile sensation as the acceleration/deceleration mechanism while rotating at a constant speed. Achieving haptics reduces heat generation and energy consumption, facilitating miniaturization and mobility.

(6)従来のアーム型の触力覚インタフェース装置では、指先につけたアームの角度で位置・姿勢が計測され、微小な指先の動きに対してバーチャル物体との接触・干渉判定及び提示すべき応力の再計算が繰り返されるために、応答遅れが発生する問題点があった。これに対して、本発明では、中枢部であるコンテンツ生成装置ではなく、抹消部である錯触力覚インタフェース装置にCPU及びメモリを搭載してリアルタイム制御を行うことで、バーチャル・ボタンの押込みなどの応答性が向上し、リアリティ及び操作性が向上する。 (6) In the conventional arm-type haptic interface device, the position/orientation is measured by the angle of the arm attached to the fingertip, and the contact/interference with the virtual object is determined and the stress to be presented is determined in response to minute movements of the fingertip. There was a problem that a response delay occurred because the recalculation of was repeated. On the other hand, in the present invention, the CPU and memory are installed in the illusionary tactile force sense interface device, which is the erasure unit, instead of the content generation device, which is the central unit, and real-time control is performed, thereby enabling virtual button presses, etc. responsiveness is improved, and the reality and operability are improved.

(7)従来のドライビング・シミュレータでは重力を利用する以外の方法では連続的加速感を体験することができなかったため、周囲が視覚的に見えて自分の体が斜めに傾けられた状態が知覚される環境では加速感に違和感がある。これに対して、本発明では、台座上の狭い空間で周期的な動きを繰り返すアーケード型ゲーム機でも連続的加速感が体感できたり、モバイルやゲーム・コントローラなどの非ベース型インタフェースでも連続的な力を体感することができる。 (7) In conventional driving simulators, it was not possible to experience a feeling of continuous acceleration by any method other than the use of gravity. There is a sense of incongruity in the feeling of acceleration in an environment where In contrast, in the present invention, even an arcade-type game machine that repeats periodic movements in a narrow space on a pedestal can experience a sense of continuous acceleration. You can feel the power.

(8)従来のゲーム・コントローラはユーザ自身の身体を動かすことによる「疑似体感型」ゲームであり、振動による力フィードバックでは十分なインタラクションが得られなかった。これに対して、本発明では、錯触力覚インタフェース装置を用いることで、バーチャル物体やゲームのキャラクタに触覚的に触れることができる「フル体感型コントローラ」が実現される。 (8) A conventional game controller is a "pseudo-physical" game in which the user moves his or her own body, and sufficient interaction cannot be obtained with force feedback based on vibration. On the other hand, in the present invention, by using an illusionary tactile force sense interface device, a "full bodily sensation type controller" that can tactilely touch virtual objects and game characters is realized.

(9)さまざまな形や大きさ、ボタン配置のゲーム・コントローラが販売されているが、ユーザの手の大きさや嗜好に合った使いやすいコントローラが見つからないことが多い。これに対して、本発明では、個人の掌に合わせたコントローラの形状やボタン配置を自在にデザインするバーチャル・コントローラの技術により、ゲームの内容に合わせた専用のコントローラの購入が不要だったり、コンテンツ内のシーンやストーリーに合わせてコントローラを自在に変形・変化させることができる。 (9) Game controllers of various shapes, sizes, and button arrangements are on the market, but it is often difficult to find an easy-to-use controller that matches the user's hand size and preferences. In contrast, the present invention eliminates the need to purchase a dedicated controller suitable for the content of the game, and uses a virtual controller technology that freely designs the shape and button arrangement of the controller to match the palm of the individual. You can freely transform and change the controller according to the scenes and stories within.

(10)従来の視聴覚に偏っていたバーチャルリアリティに対して、非ベース型による実用的なバーチャル物体の可触化技術が提供され、日常生活で利用できる仮想空間及び実空間が融合された視聴触覚によるバーチャルリアリティ環境が提供される。 (10) In contrast to conventional audio-visual virtual reality, a non-based technology for making practical virtual objects tactile is provided, and an audio-visual sensation that integrates virtual and real spaces that can be used in everyday life. provides a virtual reality environment.

バーチャルリアリティ環境生成装置の基本ユニットを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing basic units of the virtual reality environment generating device; バーチャルリアリティ環境生成装置の処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing flowchart of the virtual reality environment generating device; キャリブレーションの処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing flowchart of calibration; センシングの処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing flowchart of sensing; コンテンツ作成装置の処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a processing flowchart of the content creation device; 提示の処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a processing flowchart for presentation; 学習の処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a processing flowchart of learning; 錯触力覚を誘起するデバイスの制御方法の一例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of a control method for a device that induces an illusionary tactile force sense; 偏心錘の形状を示す図である。It is a figure which shows the shape of an eccentric weight. 図8の現象及びその効果を模式的に示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram schematically showing the phenomenon of FIG. 8 and its effect; 錯触力覚の個人差に関する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram relating to individual differences in illusionary tactile force sense; 仮想平板の質感表現を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing texture representation of a virtual flat plate; 位相パターンの初期位相による錯触力覚の方向を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the direction of the illusionary tactile force sense based on the initial phase of the phase pattern; 錯触力覚インタフェース装置の実施例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an illusionary tactile force sense interface device; 錯触力覚インタフェース装置の実施例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an illusionary tactile force sense interface device; 錯触力覚インタフェース装置の実施例を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of an illusionary tactile force sense interface device; 錯触力覚インタフェース装置の実装例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of implementation of the illusionary tactile force sense interface device; 錯触力覚インタフェース装置の実装例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of implementation of the illusionary tactile force sense interface device; 錯触力覚インタフェース装置101の制御システムの一例を示す説明図である。2 is an explanatory diagram showing an example of a control system of the illusionary tactile force sense interface device 101. FIG. 錯触力覚デバイスの処理フローチャートを示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a processing flowchart of the illusionary tactile force sense device; パルス列を用いたモータ制御装置を示す説明図である。It is an explanatory view showing a motor control device using a pulse train. 錯触力覚インタフェース装置の効果を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the effects of the illusionary tactile force sense interface device; 初期位相遅れに関する制御アルゴリズムを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control algorithm for initial phase lag; 錯触力覚インタフェース装置に用いる非線形特性を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing nonlinear characteristics used in the illusionary tactile force sense interface device; 代替・錯触力覚デバイスを示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing an alternative/illusory tactile force sense device; 異なる粘弾性材料を用いた制御アルゴリズムを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control algorithm using different viscoelastic materials; 異なる粘弾性材料を用いた効果を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the effect of using different viscoelastic materials; ヒステリシス材料を用いた制御アルゴリズムを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control algorithm using hysteresis material; 印加電圧で特性が変わる粘弾性材料を用いた制御アルゴリズムを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control algorithm using a viscoelastic material whose properties change with applied voltage; 発振回路を用いた制御アルゴリズムを示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a control algorithm using an oscillator circuit; 錯触力覚デバイスの配置例及び応用例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an arrangement example and an application example of the illusionary tactile force sense device; 錯触力覚デバイスの配置例及び応用例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an arrangement example and an application example of the illusionary tactile force sense device; 錯触力覚デバイスの配置例及び応用例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an arrangement example and an application example of the illusionary tactile force sense device; 変形型錯触力覚インタフェース装置を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a deformable illusionary tactile force sense interface device; バーチャル・コントローラの実装方法を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of implementing a virtual controller; 1組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a set of units and a control method; 1組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a set of units and a control method; 1組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a set of units and a control method; 複数組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a plurality of sets of units and a control method; 複数組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a plurality of sets of units and a control method; 複数組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a plurality of sets of units and a control method; 複数組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a plurality of sets of units and a control method; 複数組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using a plurality of sets of units and a control method; 異なる重さの偏心錘を有する複数ユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an illusionary tactile force sense device using multiple units having eccentric weights of different weights and a control method; 装着部位を示す説明図である。It is an explanatory view showing a wearing part. バーチャルリアリティ環境生成装置を用いた実施例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing an embodiment using a virtual reality environment generation device;

以下、本発明による実施の形態を図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、バーチャルリアリティ環境生成装置(VR環境生成装置)100において用いられる錯触力覚インタフェース装置101のハードウェア・ブロック図を示している。ここでは指先533に錯触力覚インタフェース装置101を装着した場合を例にとって説明するが、錯触力覚インタフェース装置101の装着場所は指先に限られない。また、図には、加速度センサ108、圧力センサ109、筋電センサ110が、錯触力覚デバイス107と一体となって、指先533に装着された錯触力覚インタフェース装置101内に配置された例を示しているが、これらのセンサは錯触力覚デバイス107とは別の身体位置に装着されていてもよい。本明細書では、錯触力覚デバイス107とセンサとが別体となってそれぞれ身体の別の部位に装着された場合でも、それらを合わせて錯触力覚インタフェース装置101という。 FIG. 1 shows a hardware block diagram of an illusionary tactile force sense interface device 101 used in a virtual reality environment generation device (VR environment generation device) 100. As shown in FIG. Here, the case where the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to the fingertip 533 will be described as an example, but the place where the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached is not limited to the fingertip. In the figure, the acceleration sensor 108, the pressure sensor 109, and the myoelectric sensor 110 are integrated with the illusionary tactile force sense device 107 and arranged in the illusionary tactile force sense interface device 101 attached to the fingertip 533. Although an example is shown, these sensors may be worn at different body positions from the illusionary tactile force sense device 107 . In this specification, even when the illusionary tactile force sense device 107 and the sensor are separately attached to different parts of the body, they are collectively referred to as the illusionary tactile force sense interface device 101 .

各種センサからの情報及びコンテンツデータ104をもとにコンテンツが作成され、このコンテンツに合わせた錯触力覚誘起関数1713が錯触力覚誘起関数生成器115において錯触力覚データ106を用いて生成され、錯触力覚デバイス駆動制御装置112によって錯触力覚デバイス107が制御される。 Contents are created based on the information from various sensors and the content data 104, and an illusionary tactile force sense induction function 1713 matching this content is generated by an illusionary tactile force sense induction function generator 115 using the illusionary tactile force sense data 106. The illusionary tactile force sense device 107 is controlled by the illusionary tactile force sense device drive controller 112 .

錯触力覚誘起関数生成器115で生成された錯触力覚誘起関数に従い、錯触力覚デバイス107の偏心モータ815の位相、方向、回転速度が制御される。錯触力覚デバイス107において偏心モータによる偏心錘814の回転によって生成された運動量の変化(加減速パターン)により、触力覚に関する錯覚(錯触力覚)が誘起される。この錯触力覚誘起関数を用いれば、非線形感覚特性である錯覚を利用して、提示された運動量の変化によって発生する力(物理情報)とは異なる感覚を知覚させることができる。つまり、物理的には存在していない力及び運動成分を知覚させることができる。例えば、物理的には周期的に繰り返される振動は、周期的に力の方向が変わるため一定方向のみの力情報を持たないものであるが、本錯触力覚誘起関数に従って運動量の加減速パターンを制御することにより、心理物理的には、錯触力覚によって一方向にだけ連続的な力を知覚させることができる。錯触力覚誘起装置103は、学習器116及び補正器117を有しており、ユーザ個人の特性に合わせて最適化が行われる。 The phase, direction, and rotational speed of the eccentric motor 815 of the illusionary tactile force sense device 107 are controlled according to the illusionary tactile force sense inducing function generated by the illusionary tactile force sense inducing function generator 115 . In the illusionary tactile force sense device 107, the change in momentum (acceleration/deceleration pattern) generated by the rotation of the eccentric weight 814 by the eccentric motor induces an illusion related to the tactile force sense (illusory tactile force sense). By using this illusionary tactile force sense evoking function, it is possible to perceive a sensation different from the force (physical information) generated by the change in the amount of exercise presented by utilizing the illusion, which is a non-linear sensory characteristic. That is, it is possible to perceive force and motion components that do not physically exist. For example, physically, the periodically repeated vibration does not have force information only in one direction because the direction of the force changes periodically, but according to this illusionary tactile force sense induction function, the momentum acceleration/deceleration pattern Psychophysically, it is possible to perceive a continuous force in only one direction by controlling . The illusionary tactile force sense induction device 103 has a learner 116 and a corrector 117, and is optimized according to the user's individual characteristics.

錯触力覚インタフェースを装着する指先533の動きは、位置センサ111及び加速度センサ108によってセンシングされ、位置センサ及び加速度センサで得られた位置・速度・加速度の情報からコンテンツ作成装置102における物理シミュレータ113によって生成されるバーチャル物体と指533との接触判定及びバーチャル物体に働く力が計算される。また、実物体とユーザとの接触・把持力は、圧力センサ109及び筋電センサ110によって検出される。コンテンツは、コンピュータグラフィックス114及び音源シミュレータ119で映像・音像化され視聴覚ディスプレイ105で表示される。これにより、従来、視聴覚に偏っていたバーチャルリアリティに対して、実用的な非ベース型触力覚インタフェースを提供し、日常生活で利用できる視聴触覚によるバーチャルリアリティ環境が提供される。 The movement of the fingertip 533 wearing the illusionary tactile force sense interface is sensed by the position sensor 111 and the acceleration sensor 108, and based on the position/velocity/acceleration information obtained by the position sensor and the acceleration sensor, the physics simulator 113 in the content creation apparatus 102 is used. The contact determination between the virtual object generated by and the finger 533 and the force acting on the virtual object are calculated. Further, the contact/grip force between the real object and the user is detected by the pressure sensor 109 and the myoelectric sensor 110 . The contents are converted into video and audio images by the computer graphics 114 and the sound source simulator 119 and displayed on the audiovisual display 105 . As a result, a practical non-based haptic interface is provided for virtual reality, which has conventionally been biased toward audiovisual, and an audiovisual and tactile virtual reality environment that can be used in daily life is provided.

コンテンツ作成装置を使用せずに、別の装置(例えば、従来のゲーム機)の物理シミュレータのシミュレーション・データを用いたり、ユーザがマニュアル的に物理量を設定して、錯触力覚誘起装置103を制御して利用することもできる。 The illusionary tactile force sense induction device 103 can be activated by using simulation data of a physical simulator of another device (for example, a conventional game machine) without using a content creation device, or by manually setting physical quantities by a user. It can also be controlled and used.

また、一般に中枢部であるコンテンツ生成装置を経由して制御を行うが、コンテンツ生成装置及び錯触力覚誘起装置103を使用することなく、抹消部である錯触力覚インタフェース装置に搭載したCPU及びメモリを使用しリアルタイム制御を行うことで、バーチャル・ボタンの押込みなどの応答性、リアリティ及び操作性が向上される。これを従来の装置に接続して利用することもできる。 In addition, although control is generally performed via the content generation device, which is the central part, the CPU installed in the illusionary tactile force sense interface device, which is the deletion part, does not use the content generation device and the illusionary tactile force sense induction device 103. And by performing real-time control using memory, responsiveness, reality, and operability such as pressing a virtual button are improved. It can also be used by connecting it to a conventional device.

なお、錯触力覚インタフェース装置101を用いれば、従来の触力覚に関する情報も提示できる。 By using the illusionary tactile force sense interface device 101, it is also possible to present information related to the conventional haptic sense.

装置、周辺機器、データベース、センサといった各機器間の情報の受け渡し及び又は接続は、有線で行ってもよいし、無線で行ってもよい。 Information transfer and/or connection between devices such as devices, peripherals, databases, and sensors may be wired or wireless.

図2(a)は、VR環境生成装置100の処理フローチャートを示している。VR環境生成装置100では、キャリブレーションが行われ、接続された周辺機器118及びセンサからのセンシング情報をもとに、仮想空間及び仮想物体を形成するモデリングによってVR環境のコンテンツが生成され、コンテンツ情報及びセンシングされたユーザの動きと周辺機器118からの情報にもとづきコンテンツが生成・更新され、コンテンツにもとづいた情報がユーザに提示される。この提示情報をユーザが知覚・認識し、反応・行動した結果が更にセンシングによってモニタされる。 FIG. 2A shows a processing flowchart of the VR environment generating device 100. FIG. The VR environment generation device 100 is calibrated, and based on sensing information from the connected peripheral device 118 and sensors, VR environment content is generated by modeling that forms a virtual space and virtual objects, and content information is generated. Content is generated and updated based on the sensed movement of the user and information from the peripheral device 118, and information based on the content is presented to the user. The user perceives and recognizes this presented information, and the results of reactions and actions are monitored by sensing.

キャリブレーションは、錯触力覚インタフェース装置及び錯触力覚誘起装置で実行される。センシングは、錯触力覚インタフェース装置(加速度センサ、圧力センサ、筋電センサ)及び位置センサで行われる。コンテンツ生成は、コンテンツ生成装置で実行される。提示は、錯触力覚インタフェース装置及び錯触力覚誘起装置で実行される。 Calibration is performed on the illusionary tactile force sense interface device and the illusionary tactile force sense induction device. Sensing is performed by an illusionary tactile force sense interface device (acceleration sensor, pressure sensor, myoelectric sensor) and a position sensor. Content generation is performed on a content generation device. The presentation is performed by an illusionary tactile force sense interface device and an illusionary tactile force sense induction device.

周辺機器118を通して実空間との情報交換も行われ、仮想空間と実空間とを複合的に取り扱うバーチャルリアリティ環境が生成・制御される。 Information is also exchanged with the real space through the peripheral device 118 to generate and control a virtual reality environment in which the virtual space and the real space are combined.

図2(b)は、VR環境生成装置100が通信器を有し、複数のユーザが所有するそれぞれのVR環境生成装置100、及び離れた空間にあるVR環境生成装置100が通信を行い、一つの大きなVR環境を生成することを示している。通信によってコンテンツ及びセンシング情報が共有されることにより、遠隔地にいる複数のユーザが同一VR環境における共存及び情報共有を行い、同一バーチャル物体の操作・感触の共有が行われる。また、同一ユーザに装着された複数の錯触力覚インタフェース装置101が協調的に動作することによりウェアラブルなVR環境が形成される。 In FIG. 2B, the VR environment generating device 100 has a communication device, and each VR environment generating device 100 owned by a plurality of users communicates with the VR environment generating device 100 in a separate space. It shows the generation of two large VR environments. By sharing content and sensing information through communication, a plurality of users in remote locations can coexist and share information in the same VR environment, and can share the operation and feel of the same virtual object. Also, a wearable VR environment is formed by cooperatively operating a plurality of illusionary tactile force sense interface devices 101 worn by the same user.

図3は、各種センサ、触力覚インタフェース装置、及び錯触力覚インタフェース装置101に関するキャリブレーション処理のフローチャートを示している。 FIG. 3 shows a flowchart of calibration processing for various sensors, the haptic interface device, and the illusionary tactile force sense interface device 101 .

各キャリブレーション・フローにおいて、キャリブレーション用信号が発生され、これに従って各種センサ、触力覚インタフェース、及び錯触力覚インタフェース装置101が制御されて、その制御結果をセンシングすることでキャリブレーションが行われる。 In each calibration flow, a signal for calibration is generated, various sensors, the haptic interface, and the illusionary tactile force interface device 101 are controlled according to this signal, and the calibration is performed by sensing the control result. will be

図4は、センシング処理のフローチャートを示している。センシングでは、錯触力覚インタフェース装置101の位置、姿勢、加速度、及びインタフェースと皮膚間の圧力、筋電が測定される。これらの情報は、キャリブレーション、学習、コンテンツ作成、提示において利用される。この筋電センサの代わりに、脳波、心拍、呼吸、血圧、血流、血中ガス、皮膚抵抗といった生体信号を測定する生体信号センサを利用してもよく、生体信号に対する錯触力覚インタフェース装置101の制御及びバイオフィードバック制御によって、キャリブレーション、学習及び効果的な錯覚誘起が促進される。生体信号センサ及びバイオフィードバック制御は、医療などで用いられている既存の計測センサ及び制御法を利用すればよい。なお、生体信号センサは、錯触力覚デバイスとは離れた位置において身体に装着してもよい。例えば、錯触力覚インタフェース装置の一部を構成する生体信号センサとしての脳波センサを頭部に装着し、同時に、錯触力覚インタフェース装置の一部を構成する錯触力覚デバイスを指先に装着するような形態をとってもよい。 FIG. 4 shows a flowchart of sensing processing. In sensing, the position, posture, acceleration, pressure between the interface and the skin, and myoelectric potential of the illusionary tactile force sense interface device 101 are measured. These information are used in calibration, learning, content creation and presentation. Instead of this myoelectric sensor, a biosignal sensor that measures biosignals such as electroencephalograms, heartbeats, respiration, blood pressure, blood flow, blood gas, and skin resistance may be used. 101 control and biofeedback control facilitate calibration, learning and effective illusion induction. The biosignal sensor and biofeedback control may use existing measurement sensors and control methods used in medical care and the like. The biosignal sensor may be worn on the body at a position separate from the illusionary tactile force sense device. For example, an electroencephalogram sensor as a biosignal sensor that constitutes part of the illusionary tactile force sense interface device is attached to the head, and at the same time, an illusionary tactile force sense device that constitutes a part of the illusionary tactile force sense interface device is attached to the fingertip. You may take the form which mounts|wears.

図5(a)は、コンテンツ生成の処理フローチャートを示している。コンテンツ作成では、読み込んだコンテンツデータ104及びセンシング情報をもとに、物理シミュレーションの計算、及びその他のモデル計算にもとづいて、VR空間が生成・更新され、CGが作成・表示され、錯触力覚及び触力覚情報が情報処理される。 FIG. 5(a) shows a processing flowchart of content generation. In content creation, based on the read content data 104 and sensing information, based on physical simulation calculations and other model calculations, VR space is generated and updated, CG is created and displayed, and illusionary tactile force sensations are generated. and haptic information is processed.

図5(b)は、コンテンツの一例として、自由変形する中空球体をワイヤフレーム表現を用いて、バネ・ダンパ物理モデル528でモデル化した物理シミュレーション520を示している。 FIG. 5B shows a physics simulation 520 modeled by a spring/damper physics model 528 using a wireframe representation of a freely deforming hollow sphere as an example of content.

格子点p1は隣接する格子点p2~格子点p4と結合している場合、格子点p1が格子点p2から受ける力ベクトルf12は
f12 =-k×(∥p2-p1∥-L0)×(p2-p1)/∥p2-p1∥-c×(v2-v1) (1)
と表わされる。ただし、
pi:格子点piの位置ベクトル
vi:格子点piの速度ベクトル
k:バネの弾性係数、
c:ダンパの粘性係数、
L0:平衡状態のバネの長さ
質量m1の格子点p1が周囲の格子点p2~格子点p4から受けた力の合力をf1とすると、格子点p1の運動方程式は
m1×d2p1/dt2=f1=f12+f13+f14 (2)
と表わされる。
When the grid point p1 is connected to the adjacent grid points p2 to p4, the force vector f12 that the grid point p1 receives from the grid point p2 is
f12 =-k×(∥p2-p1∥-L 0 )×(p2-p1)/∥p2-p1∥-c×(v2-v1) (1)
is represented. however,
pi: Position vector of grid point pi
vi: velocity vector of lattice point pi
k: modulus of elasticity of the spring,
c: damper viscosity coefficient,
L 0 : Length of spring in equilibrium If the resultant force of the forces received by grid point p1 with mass m1 from surrounding grid points p2 to grid points p4 is f1, then the equation of motion for grid point p1 is
m1×d2p1/ dt2 = f1=f12+f13+f14 (2)
is represented.

錯触力覚インタフェース装置101が装着された指先533がこのバーチャル物体・物理モデル520の格子点p1に接触した場合は、格子点p1は指先の位置p’1に変化し、指先に働く反力(-f)は、
-f=(f12+f13+f14)-m1×d2p’1/dt2 (3)
と表わされる。接触を判定するための指先533の動きは、位置センサ111、加速度センサ108によってセンシングされる。
When the fingertip 533 on which the illusionary tactile force sense interface device 101 is worn touches the lattice point p1 of the virtual object/physical model 520, the lattice point p1 changes to the position p'1 of the fingertip, and the reaction force acts on the fingertip. (-f) is
-f=(f12+f13+f14)-m1×d2p'1/ dt2 ( 3 )
is represented. A movement of the fingertip 533 for determining contact is sensed by the position sensor 111 and the acceleration sensor 108 .

実際の数値シミュレーションでは、時刻t’の格子点p1の位置p’1、速度v’1、力f’1は、ひと時刻前tの変数p1,v1,f1から求められる。 In an actual numerical simulation, the position p'1, velocity v'1, and force f'1 of grid point p1 at time t' are obtained from variables p1, v1, and f1 one time before t.

つまり、
速度ベクトル:v’1=v1+(f1/m1)×Δt (4)
位置ベクトル:p’1=p1+v1×Δt (5)
同様に質量m2のp2の位置、速度が計算される。
in short,
Velocity vector: v'1=v1+(f1/m1)×Δt (4)
Position vector: p'1=p1+v1×Δt (5)
Similarly, the position and velocity of p2 of mass m2 are calculated.

速度ベクトル:v’2=v2+(f2/m2)×Δt (6)
位置ベクトル:p’2=p2+v2×Δt (7)
最後に、格子点p1及び格子点p2の間に働く力ベクトル
f’12=-k×(∥p’2-p’1∥-L0)×(p’2-p’1)/∥p’2-p’1∥-c×(v’2-v’1) (8)
が算出される。
Velocity vector: v'2=v2+(f2/m2)×Δt (6)
Position vector: p'2=p2+v2×Δt (7)
Finally, the force vector acting between grid point p1 and grid point p2
f'12=-k×(∥p'2-p'1∥-L 0 )×(p'2-p'1)/∥p'2-p'1∥-c×(v'2-v '1) (8)
is calculated.

毎計算毎に各格子点の位置、速度、力が計算されて、メモリに保存される。この保存された値を用いて、次の時間の位置、速度、力が計算される。これらにより、指先533への反力が提示され、視聴覚ディスプレイで立体音像及び立体映像化されたバーチャル物体の可触化が実現される。 The position, velocity, and force of each grid point are calculated for each calculation and stored in memory. This stored value is used to calculate position, velocity and force for the next time. As a result, a reaction force to the fingertip 533 is presented, and a 3D sound image and a tactile virtual object made into a 3D image are realized on the audiovisual display.

VR環境は、上記のバーチャル物体531に関する物理シミュレーションと同様に、周辺機器によってセンシングされた実空間の実物体、及び位置センサ111、加速度センサ108によってセンシングされたユーザの動き情報をもとに、両者が同一のVR環境においてモデル化され、コンテンツとの接触・把持力が計算されて、仮想空間及び実空間が融合されたVR空間が生成される。 Similar to the physics simulation for the virtual object 531 described above, the VR environment is based on the real object in the real space sensed by the peripheral device and the user's motion information sensed by the position sensor 111 and the acceleration sensor 108. are modeled in the same VR environment, the force of contact and grip with the content is calculated, and a VR space in which the virtual space and the real space are fused is generated.

図5(c)は、指先533に装着した錯触力覚インタフェース装置101を動かした時のバーチャル物体531の変形を示している。錯触力覚インタフェース装置101の動きはセンサによってモニタされ、バーチャル物体531との接触が検出され、バーチャル物体・物理モデル520の物理シミュレーションにより、モデルの変形、変形力及び指先に伝わる反力が計算されて、錯触力覚インタフェース装置101を通して、その触感が提示される。物理シミュレータ113の計算結果にもとづき、指533の動きに合わせて変形するバーチャル物体531から指先533への錯触力覚が制御されるため、例えば、バーチャル物体531の材質を表すゴムのような弾力感やスライムを引きのばした時のような粘性感を感じながら、バーチャル物体531を変形・移動することができる。 FIG. 5C shows deformation of the virtual object 531 when the illusionary tactile force sense interface device 101 attached to the fingertip 533 is moved. The movement of the illusionary tactile force sense interface device 101 is monitored by a sensor, contact with the virtual object 531 is detected, and the physical simulation of the virtual object/physics model 520 calculates the deformation of the model, the deformation force, and the reaction force transmitted to the fingertip. The tactile sensation is presented through the illusionary tactile force sense interface device 101 . Based on the calculation results of the physics simulator 113, the illusionary tactile force sensation from the virtual object 531 that deforms according to the movement of the finger 533 to the fingertip 533 is controlled. It is possible to transform and move the virtual object 531 while feeling the stickiness of stretching the slime.

図6(a)及び図6(b)は、提示処理のフローチャートを示している。 6(a) and 6(b) show a flowchart of presentation processing.

コンテンツ作成装置102で作成されたVR空間の錯触力覚及び触力覚に関するコンテンツデータ104が読み込まれ、錯触力覚誘起関数及び触力覚関数が生成され、センシングで得られた情報及び各ユーザの特性に合わせて補正器117で補正が行われる。この関数に従って、錯触力覚デバイス107がフィードバック制御される。 The content data 104 related to the illusionary tactile force sense and the haptic force sense in the VR space created by the content creation device 102 is read, the illusionary tactile force sense induction function and the haptic force sense function are generated, and the information obtained by sensing and each Correction is performed by the corrector 117 according to the characteristics of the user. According to this function, the illusionary tactile force sense device 107 is feedback-controlled.

錯触力覚インタフェース装置は錯覚を利用しているため、錯触力覚に対する感度及び学習による感度の向上には、大きな個人差がある。そのため、同じ刺激を提示しても、ユーザによって感じ方の強度が異なる。そのため、ユーザに依存せず同じ強度の刺激を知覚させるには、刺激に対する学習及び補正が必要となる。 Since the illusionary tactile force sense interface device uses an illusion, there are large individual differences in sensitivity to the illusionary tactile force sense and improvement in sensitivity through learning. Therefore, even if the same stimulus is presented, the intensity of perception differs depending on the user. Therefore, in order to perceive stimuli of the same intensity without depending on the user, it is necessary to learn and correct the stimuli.

図7(a)及び図7(b)は、学習器116の処理フローチャートを示しており、能動的学習、及び無自覚的学習がある。能動的学習方法では、学習用のインストラクションの後、以下に示す学習用の錯触覚誘起関数が生成される。この関数に従い提示された錯触力覚情報に対するユーザの反応・行動がセンシングされて求められた錯触力覚感覚の強度がユーザの錯触力覚感覚特性を示している。事前に多数の被験者に対して測定された錯触力覚感覚特性のデータをもとに錯触力覚誘起関数が作成される。この錯触力覚誘起関数と各ユーザの錯触力覚感覚特性が比較されて個人差を示す補正データ1714が算出され、メモリもしくはユーザ特性データベースに保存される。 7(a) and 7(b) show processing flowcharts of the learner 116, including active learning and unconscious learning. In the active learning method, the following illusory tactile sensation evoking function for learning is generated after the instruction for learning. The intensity of the illusionary tactile force sense obtained by sensing the user's reaction/behavior to the illusionary tactile force sense information presented according to this function indicates the user's illusionary tactile force sense characteristics. An illusionary tactile force sense evoking function is created based on the data of the illusionary tactile force sense characteristics measured in advance for a large number of subjects. This illusionary tactile force sense induction function and the illusionary tactile force sense sensory characteristics of each user are compared to calculate correction data 1714 indicating individual differences and stored in a memory or a user characteristics database.

具体的には、能動的学習においては、錯触力覚インタフェース装置101を装着した後、インストラクションに従い、順次、0°、180°、90°、270°の方向に錯触力覚による一定の力が提示される。錯触力覚は触力覚とは異なり、提示方向を離散的に変えながら提示することにより錯触力覚への慣れ・学習が進み、提示時間の経過とともに閾値の低下及び感覚感度が増し、力の方向がはっきりとしてくる。1分間の学習の後、錯触力覚の強度を徐々に弱めていき、知覚ができなかった強度を錯触力覚の感覚閾値として推定する。この感覚閾値は、提示した方向、ユーザ毎に異なり、この感覚閾値が個人の静特性を補正する補正データとしてメモリもしくはデータベースに保存される。学習が進むに従い閾値が錯触力覚感覚特性であるある一定値に収束するが、学習度は、その収束率である収束時定数によって判断される。次に、心理物理的一対比較法により、等感レベル曲線が求められる。 Specifically, in the active learning, after wearing the illusionary tactile force sense interface device 101, according to the instructions, a constant force by the illusionary tactile force sense is sequentially applied in the directions of 0°, 180°, 90°, and 270°. is presented. Unlike tactile force sense, illusionary tactile force sense is presented while changing the presentation direction discretely. The direction of force becomes clear. After learning for one minute, the intensity of the illusionary tactile force sense is gradually weakened, and the intensity at which the subject cannot perceive is estimated as the sensory threshold of the illusionary tactile force sense. This sensation threshold differs for each user and direction of presentation, and this sensation threshold is stored in a memory or database as correction data for correcting individual static characteristics. As the learning progresses, the threshold converges to a certain value, which is the illusionary tactile force sense characteristic, and the degree of learning is determined by the convergence time constant, which is the convergence rate. Equality level curves are then determined by psychophysical pairwise comparison.

同様に、無自覚的学習方法では、各コンテンツにおける錯触力覚情報に対するユーザの反応・行動がセンシングされて、コンテンツ内の錯触力覚情報に関する特徴量(錯触力覚強度及び時間パターン)に対するユーザの錯触力覚感覚特性が測定されて、伝達関数の推定により応答特性(動特性)が推定される。各ユーザに対する応答特性が錯触力覚誘起関数として個人差補正用データとしてメモリもしくはデータベースに保存される。 Similarly, in the unconscious learning method, the user's reaction/behavior to the illusionary tactile force information in each content is sensed, and the feature amount (illusory tactile force sense intensity and time pattern) related to the illusionary tactile force sense information in the content is evaluated. The user's illusionary tactile force sensory characteristics are measured, and response characteristics (dynamic characteristics) are estimated by estimating transfer functions. Response characteristics for each user are stored in a memory or database as data for correcting individual differences as an illusionary tactile force sense induction function.

このように、錯触力覚は個人差が大きな特性であるが、学習及び補正を用いることで、錯触力覚インタフェース装置を利用しても、従来の触力覚インタフェース装置と同じ刺激強度を提示する装置として扱える。 Thus, the illusionary tactile force sense is a characteristic that varies greatly among individuals, but by using learning and correction, even if the illusionary tactile force sense interface device is used, the stimulus intensity is the same as that of the conventional haptic force sense interface device. It can be treated as a presentation device.

以下に、錯触力覚の特徴を示す。
従来の触力覚インタフェース装置では、触力覚に関する物理現象を物理的に再現した力・運動を指先や掌に提示・知覚されるものであったが、本発明では、物理的に与えた力・運動とは異なる、もしくは存在しない力・運動が知覚・認識される現象である。例えば、インタフェースが現実には(物理的には)浮き上がらないのにも関わらず、浮き上がるような感覚が知覚される。
The features of the illusionary tactile force sense are shown below.
In conventional tactile force sense interface devices, forces and motions that physically reproduce physical phenomena related to tactile force senses are presented and perceived on the fingertips and palms.・A phenomenon in which a force or motion that is different from motion or that does not exist is perceived and recognized. For example, even though the interface does not actually (physically) float, the sensation of being floated is perceived.

従来の触力覚インタフェース装置では、外部から力が働くように感じさせるために、指先などに力を提示した時の反力を支えるベースが不可欠であった。これに対して、ベースのない非ベース型の振動モータを利用した触覚インタフェース装置では、振動平衡点であり重心周りにブルブルと振動するだけであり、外部から押されたような力を感じることはできなかった。これに対して、本発明である錯触力覚インタフェース装置101は、非ベース型でありながら、外部から押された感覚が提示可能な、錯覚を利用した触力覚の感覚を提示する装置である(非特許文献3)。 In conventional haptic interface devices, a base that supports the reaction force when a force is presented to the fingertip is essential in order to make the user feel as if a force is acting from the outside. On the other hand, a tactile interface device using a non-base type vibration motor, which has no base, only vibrates around the center of gravity, which is the vibration equilibrium point, and does not feel any external force. could not. On the other hand, the illusionary tactile force sense interface device 101 of the present invention is a device that presents a tactile force sense sensation using an illusion that is not a base type but can present the sensation of being pushed from the outside. There is (Non-Patent Document 3).

錯触力覚とは、錯覚による感覚知覚にとどまらず、インタフェースを持った腕が実際に持ち上がってしまう物理的な現象をも引き起こす。これは、錯覚によって騙された感覚によってユーザ自らが無自覚的に腕を動かしたり、反射によって腕の筋肉が動いてしまうことによる。この点で、物体と人間の体との間に働く物理的な力を再現しようとして発明・開発されてきた従来の触力覚インタフェースとは大きく異なり、本発明は、触力覚に関する錯覚を誘起する装置に関するものであり、効果的に錯触力覚を誘起させる装置に関する発明である。 Illusory tactile force sense is not limited to illusory sensory perception, but also causes a physical phenomenon in which the arm holding the interface is actually lifted. This is because the user himself/herself unconsciously moves his or her arm due to the feeling deceived by the illusion, or the muscle of the arm moves due to reflex. In this respect, unlike conventional haptic interfaces that have been invented and developed to reproduce the physical force acting between an object and the human body, the present invention induces the illusion of haptic sensation. The present invention relates to a device that effectively induces an illusionary tactile force sensation.

また、本発明である錯触力覚インタフェース装置101は、従来型の触力覚インタフェース装置としての機能・効果も有しており、両方の提示感覚の相乗効果を図ることができる。 In addition, the illusionary tactile force sense interface device 101 of the present invention also has functions and effects as a conventional haptic force sense interface device, and a synergistic effect of both presentation sensations can be achieved.

図8-1(a)~図8-1(d)は、錯触力覚を誘起するデバイスの制御方法の一例を示している。 FIGS. 8-1(a) to 8-1(d) show an example of a control method for a device that induces an illusionary tactile force sensation.

図8-1(a)は加減速機構であり、2つの偏心回転子A及び偏心回転子Bから構成されている。図8-1(b)は、この2つの偏心回転子を反対方向に同期回転させた場合を模式化したものである。この反対方向の同期回転の結果、平面内で任意の方向に直線的に加速・減速する力を合成することができる。図8-1(c)は振動、力、トルクなどの感覚特性が対数関数的な特性の場合を模式化したものである。この感覚特性上の、動作点Aで正の力を発生し、動作点Bで逆方向の負の力を発生した場合を考えると、力感覚は図8-1(d)のように表わされる。2つの偏心回転子の合成運動量の大きさは偏心回転子A及び偏心回転子Bの角運動量の合成であり、力は2つの偏心回転子の合成運動量の大きさの時間微分に比例する。 FIG. 8-1(a) shows an acceleration/deceleration mechanism, which is composed of two eccentric rotors A and B. FIG. FIG. 8-1(b) schematically illustrates the case where these two eccentric rotors are synchronously rotated in opposite directions. As a result of this synchronous rotation in opposite directions, linear acceleration and deceleration forces can be synthesized in any direction in the plane. FIG. 8-1(c) schematically illustrates the case where sensory characteristics such as vibration, force, and torque are logarithmic characteristics. Considering the case where a positive force is generated at the operating point A and a negative force in the opposite direction is generated at the operating point B, the force sensation is expressed as shown in FIG. 8-1(d). . The magnitude of the resultant momentum of the two eccentric rotors is the sum of the angular momentums of the eccentric rotors A and B, and the force is proportional to the time derivative of the magnitude of the resultant momentum of the two eccentric rotors.

図8-2(a)~図8-2(c)は偏心錘の形状を示しており、図8-2(b)のように流線形にしたり、図8-(c)のように比重が異なる材質を不均質に配置することにより、回転による抵抗が減り、大きな回転加減速を得ることができる。 Figures 8-2(a) to 8-2(c) show the shape of the eccentric weight, which can be streamlined as shown in Figure 8-2(b) or specific gravity as shown in Figure 8-(c). By unevenly arranging the materials with different values, resistance due to rotation is reduced, and large rotation acceleration/deceleration can be obtained.

図9は、この図8の現象及びその効果を模式的に示している。錯触力覚に関する感覚特性を考慮して、偏心モータ815の回転パターンを制御して2つの偏心回転子の合成運動量を時間的に変化させることにより、平衡点周りに周期的に加減速する振動904から、一定方向に連続的に働く力が知覚される錯覚905を誘起させることができる。つまり、物理的には一定方向に働く力のような成分は存在していないが、一定方向に力が働いているように知覚される錯覚が誘起される。 FIG. 9 schematically shows the phenomenon of FIG. 8 and its effect. Vibration that periodically accelerates and decelerates around the equilibrium point by controlling the rotation pattern of the eccentric motor 815 and changing the combined momentum of the two eccentric rotors in consideration of the sensory characteristics related to the illusionary tactile force sensation. From 904, an illusion 905 can be induced in which a force continuously acting in a certain direction is perceived. In other words, although there is no physical component like a force acting in a certain direction, an illusion is induced in which a force is perceived as acting in a certain direction.

動作点A、及び動作点Bで位相180°毎に交互に加減速させると、一定方向の力感覚905が連続的に知覚される。力は、物理的に1サイクルで初期状態に戻り、その運動量及び力の積分値はゼロとなっている。つまり、平衡点周りに留まり、加減速機構が左側に移動することはない。しかし、感覚量である力感覚の感覚的積分値はゼロにならない。この時、正の方向の力の積分908の知覚は低下し、負の方向の力の積分909だけが知覚される。 When alternately accelerating and decelerating at the operating point A and the operating point B for each phase of 180°, a force sensation 905 in a fixed direction is continuously perceived. The force physically returns to the initial state in one cycle, and the integral of the momentum and force is zero. In other words, it stays around the equilibrium point and the acceleration/deceleration mechanism never moves to the left. However, the sensory integral value of force sensation, which is a sensory quantity, does not become zero. At this time, the perception of the positive force integral 908 is reduced and only the negative force integral 909 is perceived.

ここで、角運動量の時間微分がトルク、運動量の時間微分が力であり、一定方向に連続してトルク及び力を発生し続けるためには、モータの回転数もしくはリニアモータを連続的に加速し続ける必要があり、そのため、回転体などを周期的に回転させ方法は力覚を一定方向に連続的に提示するのに適していない。特に、モバイル等で利用される非ベース型インタフェースでは、一方向への連続的な力の提示は物理的には不可能である。 Here, the time derivative of the angular momentum is the torque, and the time derivative of the momentum is the force. Therefore, the method of periodically rotating a rotating body or the like is not suitable for continuously presenting a haptic sensation in a fixed direction. In particular, it is physically impossible to present a continuous force in one direction in non-based interfaces used in mobile devices and the like.

しかし、人は非線形感覚特性を有しており、本発明の手法を用いれば、錯触力覚特性に関する知覚感度の利用や運動量の加減速パターン制御によって、物理特性とは異なった力・力パターンを錯覚的に知覚させることができる。例えば、与えた刺激強度に対する感じられた刺激の大きさの比が感度であるが、人間の感覚特性は与えた刺激の強度に対して感度が異なっており、弱い刺激にはより敏感であり、強い刺激には鈍感である。そこで、モータ回転の加減速の位相を制御し周期的に加減速を繰り返すことで、弱い刺激を提示した方向に連続的な力覚を提示させることに成功している。また、感覚特性の適切な動作点A及びBを選択することにより、強い刺激を提示した方向にも連続的な力覚を提示させることもできる。 However, humans have non-linear sensory characteristics, and by using the method of the present invention, it is possible to create forces and force patterns that are different from physical characteristics by using perceptual sensitivity related to illusionary tactile force sense characteristics and controlling the acceleration/deceleration pattern of momentum. can be perceived as an illusion. For example, sensitivity is the ratio of the perceived stimulus magnitude to the applied stimulus intensity, but human sensory characteristics differ in sensitivity to the applied stimulus intensity, being more sensitive to weaker stimuli, Insensitive to strong stimuli. Therefore, by controlling the acceleration/deceleration phase of the motor rotation and repeating the acceleration/deceleration periodically, we succeeded in presenting a continuous haptic in the direction in which the weak stimulus was presented. Also, by selecting the appropriate action points A and B for the sensory characteristics, it is possible to present a continuous haptic sensation even in the direction in which the strong stimulus is presented.

類似の装置としてドライビング・シミュレータが連想されるが、ドライビング・シミュレータでは、目的の力(加速感)を与えた後に気付かれない程度の小さな加速度で元の位置にゆっくりと戻すことで車の加速感を提示している。そのため力の提示は断続的になり、このような偏加速型方式では、一定方向の力感覚や加速感を連続的に提示することはできない。従来型である触力覚インタフェース装置でも同様である。しかし、本発明では、例えば50Hzという短い周期で感覚閾値上での順方向・逆方向への加減速を連続に繰り返す駆動方法904にも関わらず、錯覚を利用することで、一定方向に連続的な並進力感覚905が提示される。特に、物理的な手法による上記ドライビング・シミュレータで提示される断続的な力の方向とは反対方向に連続的な力が知覚される点が、錯覚を用いた錯触力覚インタフェース装置101の特徴である。 A driving simulator is associated with a similar device, but in a driving simulator, after giving a desired force (acceleration feeling), the acceleration feeling of the car is reproduced by slowly returning to the original position with a small acceleration that is not noticed. is presented. Therefore, the presentation of force becomes intermittent, and in such a biased acceleration system, it is not possible to continuously present a sense of force or acceleration in a certain direction. The same is true for conventional haptic interface devices. However, in the present invention, in spite of the drive method 904 that continuously repeats acceleration and deceleration in the forward and reverse directions above the sensory threshold at a short period of, for example, 50 Hz, it is possible to continuously drive in a certain direction by using an illusion. A translational force sensation 905 is presented. In particular, the feature of the illusionary tactile force sense interface device 101 using illusion is that a continuous force is perceived in a direction opposite to the direction of the intermittent force presented in the above-described driving simulator using a physical method. is.

つまり、この強度によって感度が異なるという人間の非線形感覚特性を利用することで、周期的な加減速や振動で発生する力の積分が物理的にはゼロであるにも関わらず、感覚的には相殺されないばかりか、正の方向の力908は知覚されず、目的の方向である負の方向909に並進力的な力覚905やトルク感が連続的に提示できる。(連続的なトルク感覚の生成方法は、図20(c)を参照)これらの現象は、感覚特性831が刺激である物理量832に対してその感覚量が対数以外の場合でも、非線形特性であれば同じ効果が得られる。本効果は、非ベース型に限らず、ベース型においても効果が得られる。 In other words, by using the non-linear human sensory characteristics that sensitivity varies depending on this intensity, although the integral of the force generated by periodic acceleration/deceleration and vibration is physically zero, sensory Not only is the force 908 in the positive direction not canceled, but the force 908 in the positive direction is not perceived, and the sense of translational force 905 and the sense of torque can be presented continuously in the negative direction 909, which is the target direction. (Refer to FIG. 20(c) for the method of generating a continuous torque sensation.) These phenomena can be applied to the physical quantity 832 whose sensory characteristic 831 is a stimulus, even if the physical quantity 832 is non-logarithmic or non-linear. The same effect can be obtained. This effect is obtained not only in the non-base type but also in the base type.

図9において、動作点Aでの回転継続時間Taをゼロに近づけることにより、回転継続時間Taと回転継続時間Tbのそれぞれの区間での運動量が等しいことから、回転継続時間Taの区間での合成運動量は大きくなり力も大きくなるが、力感覚は対数的に変化し感度が低下するために、回転継続時間Taの区間での感覚値の積分はゼロに近づく。このため、回転継続時間Tbの区間での力感覚が相対的に大きくなり、一方向への力の感覚905の連続性が向上していく。その結果、動作点A及び動作点Bを適切に選択して、動作点A継続時間及び動作点B継続時間を適切に設定し、2つの偏心回転子A及び偏心回転子Bの同期位相を調整することで、任意の方向に自在に力感覚を提示し続けることができる。 In FIG. 9, by bringing the rotation continuation time Ta at the operating point A closer to zero, the momentum in each section of the rotation continuation time Ta and the rotation continuation time Tb is equal. Although the momentum increases and the force also increases, the force sensation changes logarithmically and the sensitivity decreases, so the integral of the sensation value in the interval of the rotation duration Ta approaches zero. Therefore, the force sensation in the section of the rotation continuation time Tb becomes relatively large, and the continuity of the force sensation 905 in one direction is improved. As a result, the operating point A and the operating point B are appropriately selected, the operating point A duration and the operating point B duration are appropriately set, and the synchronous phases of the two eccentric rotors A and B are adjusted. By doing so, it is possible to continue presenting force sensations freely in any direction.

図10(a)~図10(c)に示した感覚特性のように、ユーザごとの感覚特性は異なる。このため、錯触力覚がはっきりと知覚される人や知覚されにくい人、学習によって知覚されやすさが向上する人がいる。本発明では、この個人差を補正する装置を有する。また、同じ刺激が持続的に提示される場合、その刺激に対して感覚が鈍化してしまうこともある。そのため、刺激の強度・周期や方向に揺らぎを与えたりすることで慣れを防止することは効果的である。 Like the sensory characteristics shown in FIGS. 10(a) to 10(c), different users have different sensory characteristics. For this reason, some people can clearly perceive the illusionary tactile force sense, some people have difficulty perceiving it, and some people can easily perceive it through learning. The present invention has a device for correcting this individual difference. In addition, when the same stimulus is continuously presented, the sense of the stimulus may be dulled. Therefore, it is effective to prevent habituation by fluctuating the intensity, cycle, and direction of stimulation.

図10(d)に錯触力覚を用いた一定方向の力の提示手法の一例を示す。2つの偏心振動子を反対回転方向に回転させて振動成分を合成する方法において、動作点Aでの高速回転数ω1(高周波f1)1002aと動作点Bでの低速回転数ω2(低周波f2)1002bを位相180°毎に交互に提示した場合、錯触力覚強度(II)は、偏心回転子の回転速度である周波数の加減速比Δf/fの対数に比例する(図10(e))。ただし、(f=(f1+f2)/2、Δf=f1-f2)。錯触力覚強度とΔf/fの対数値をプロットした時の傾きnが、個人差を示す。 FIG. 10(d) shows an example of a method of presenting force in a certain direction using an illusionary tactile force sense. In the method of rotating two eccentric oscillators in opposite rotation directions to synthesize vibration components, the high speed rotation speed ω1 (high frequency f1) 1002a at the operating point A and the low speed rotation speed ω2 (low frequency f2) at the operating point B 1002b is presented alternately every 180° phase, the illusionary tactile force intensity (II) is proportional to the logarithm of the acceleration/deceleration ratio Δf/f of the frequency, which is the rotation speed of the eccentric rotor (Fig. 10(e) ). However, (f=(f1+f2)/2, .DELTA.f=f1-f2). The slope n when plotting the logarithmic value of the illusionary tactile force sense intensity and Δf/f shows individual differences.

また、振動感強度(VI)は、錯覚による一定方向の力感覚と同時に知覚される振動成分の強度を示し、振動成分の強度と物理量f(対数)とはおおよそ反比例の関係にあり、周波数fを大きくすることで振動感強度(VI)は相対的に低下する(図10(f))。この振動成分の含有強度を制御することにより、錯触力覚を提示したときの力の質感が変わる。対数でプロットした場合の傾きmは個人差を示す。なお、個人差を示すn、mは、学習が進むに従って変化し、学習が飽和した時に一定の値に収束する。 In addition, the vibration sense intensity (VI) indicates the intensity of the vibration component that is perceived at the same time as the sense of force in a certain direction due to the illusion. is increased, the vibration sensation intensity (VI) is relatively decreased (FIG. 10(f)). By controlling the intensity of this vibration component, the feel of the force when the illusionary tactile force is presented changes. The slope m when plotted in logarithm indicates individual differences. Note that n and m, which indicate individual differences, change as learning progresses, and converge to constant values when learning is saturated.

図11(a)~図11(c)は、仮想平板1100の質感表現方法を示している。錯触力覚インタフェース装置101が、センシングによってモニタされた錯触力覚インタフェース装置101の動き(位置・姿勢角度、速度、加速度)が仮想物体の動き1101を表しており、この仮想物体の動きに合わせて、錯触力覚による抗力1102の方向・強度及び質感パラメタ(含有振動成分)を制御することにより、仮想平板の質感である摩擦感覚1109や粗さ感覚1111及び形状が制御される。 FIGS. 11(a) to 11(c) show a texture representation method of the virtual flat plate 1100. FIG. The movement (position/orientation angle, velocity, acceleration) of the illusionary tactile force sense interface device 101 monitored by sensing represents the movement 1101 of the virtual object. In addition, by controlling the direction and intensity of the drag force 1102 and the texture parameter (contained vibration component) of the illusionary tactile force sense, the friction sensation 1109 and the roughness sensation 1111, which are the textures of the virtual flat plate, and the shape are controlled.

図11(a)は、仮想平板1100上で仮想物体(錯触力覚インタフェース装置101)を移動させた時に働く仮想平板から仮想物体への抗力1103及び移動に対する抗力1102を示している。 FIG. 11A shows a drag force 1103 acting from the virtual flat plate to the virtual object and a drag force 1102 against the movement when the virtual object (illusory tactile force sense interface device 101) is moved on the virtual flat plate 1100. FIG.

図11(b)は、錯触力覚インタフェース装置101と仮想平板1100とが接した時に両物体の間に働く摩擦力1104が、動摩擦及び静摩擦を振動的に繰り返すことを示している。また、仮想平板の誤差厚内1107に錯触力覚インタフェース装置101が留まるように押し戻す抗力1106をフィードバック制御して提示することで、仮想平板の存在・形状を知覚させる。錯触力覚インタフェース装置101が仮想平板内1100に存在しない時は押し戻す抗力を提示せず、存在する時だけ提示することにより壁の存在が知覚される。 FIG. 11(b) shows that the frictional force 1104 acting between the illusionary tactile force sense interface device 101 and the virtual flat plate 1100 vibratingly repeats dynamic friction and static friction when the two objects come into contact with each other. In addition, the presence and shape of the virtual flat plate are perceived by feedback-controlling the pushing-back force 1106 so that the illusionary tactile force sense interface device 101 stays within the error thickness 1107 of the virtual flat plate. When the illusionary tactile force sense interface device 101 does not exist in the virtual flat plate 1100, it does not present the pushing-back drag force, and only when it exists, the presence of the wall is perceived.

図11(c)は、表面粗さの表現方法を示している。錯触力覚インタフェース装置101を移動させた方向1101とは反対方向に、移動速度・加速度に合わせて抗力を提示することによって、抵抗感や粘性感1108を知覚させる。移動方向と同じ方向に負の抗力を提示(加速力1113)することによって、氷上を滑るような仮想平板の滑らか感1110を強調することができる。この加速感・滑らか感1110は、従来の振動子を使った非ベース型触力覚インタフェース装置では提示することが困難であり、錯覚を使った錯触力覚インタフェース装置101で実現された質感及び効果である。また、抗力を振動的に変化させること(振動的抗力1112)により、仮想平板の表面粗さ感覚1111を知覚させる。 FIG. 11(c) shows a method of expressing surface roughness. By presenting a resistance in a direction opposite to the direction 1101 in which the illusionary tactile force sense interface device 101 is moved in accordance with the movement speed/acceleration, a sense of resistance and a sense of viscosity 1108 are perceived. By presenting a negative drag force (acceleration force 1113) in the same direction as the moving direction, it is possible to emphasize the smoothness 1110 of the virtual flat plate as if it were sliding on ice. This sense of acceleration/smoothness 1110 is difficult to present with a conventional non-based tactile-force sense interface device using a vibrator. It is an effect. Further, by vibratingly changing the drag (oscillating drag 1112), the surface roughness sensation 1111 of the virtual flat plate is perceived.

図12(a)は、位相パターンの初期位相(θi)によって誘起・知覚される錯触力覚の方向を示している。 FIG. 12(a) shows the direction of the illusionary tactile force sense induced and perceived by the initial phase (θi) of the phase pattern.

錯触力覚デバイス107は、図12(b)の回転開始の初期位相(θi)を変えることにより、偏心回転子で合成される運動量の変化によって誘起される錯触力覚の方向1202を、初期位相(θi)の方向に制御することができる。例えば、図12(c)のように初期位相(θi)を変えることにより、平面内360°の任意の方向に誘起できる。 The illusionary tactile force sense device 107 changes the initial phase (θi) of rotation start shown in FIG. It can be controlled in the direction of the initial phase (θi). For example, by changing the initial phase (θi) as shown in FIG. 12(c), it can be induced in any direction of 360° within the plane.

このとき、錯触力覚インタフェース装置101自身の重さが重い場合、錯触力による上向きの力感覚1202と重力による下向きの力感覚1204とが打ち消されて浮き上がる浮力感覚1202が得られにくく、重く感じられてしまうことがある。その時には、錯触力覚による上向き方向を重力方向の反対方向から僅かにずらして錯触力覚1203を誘起させることで、重力による浮上感覚の減少・阻害を抑制することができる。 At this time, if the illusionary tactile force sense interface device 101 itself is heavy, the upward force sensation 1202 due to the illusionary tactile force and the downward force sensation 1204 due to gravity cancel each other out, and it is difficult to obtain the buoyancy sensation 1202 to float up. Sometimes you can feel it. At that time, by slightly shifting the upward direction of the illusionary tactile force sense from the direction opposite to the direction of gravity to induce the illusionary tactile force sense 1203, it is possible to suppress the reduction or inhibition of the levitation sensation due to gravity.

重力方向と反対方向に提示したい場合には、重力方向と180°+α°及び180°-α°とわずかに鉛直からずれた方向に交互に錯触力覚を誘起する方法もある。 If it is desired to present in the direction opposite to the direction of gravity, there is also a method of inducing an illusionary tactile force sensation alternately in the direction of gravity and in directions slightly deviated from the vertical such as 180°+α° and 180°−α°.

図13-1(a)~図13-2(g)は、錯触力覚インタフェース装置101の実装例を示している。 FIGS. 13-1(a) to 13-2(g) show implementation examples of the illusionary tactile force sense interface device 101. FIG.

図13-1(a)や図13-1(b)のように、接着テープ1301やハウジング1302の指挿入部1303を用いて指先533に装着する。また、指533の間に装着したり(図13-1(c)、図13-1(e))、指533で挟んで(図13-1(d))使用してもよい。ハウジング1302は、変形が少ない硬い材料でもよいし、変形が容易な材料でもよいし、粘弾性を持ったスライム状でもよい。これらの装着方法の変形態として、図13-2(a)~図13-2(g)も考えられる。図13-2(e)~図13-2(g)においては、柔軟な接着及びハウジングによって、錯触力覚デバイスの2つの基本ユニットの位相を制御することにより、左右上下の力覚に加え、膨張感覚、圧縮・圧迫感覚も表現することができる。このように、接着テープ、指挿入部を有するハウジングのように、錯触力覚インタフェース装置101を身体などに装着させるものを装着部と呼ぶ。装着部は、上記の接着テープ、指挿入部を有するハウジングの他に、シート型、ベルト型、タイツのように、物や身体に装着できるものならばどのような形態のものでもよい。同様な方法で、指先、掌、腕、大腿など、体の至る所に装着される。 As shown in FIGS. 13-1(a) and 13-1(b), it is attached to a fingertip 533 using an adhesive tape 1301 or a finger insertion portion 1303 of a housing 1302. FIG. Alternatively, it may be worn between the fingers 533 (FIGS. 13-1(c) and 13-1(e)), or may be held between the fingers 533 (FIG. 13-1(d)). The housing 1302 may be made of a hard material that is less deformable, a material that is easily deformed, or a viscoelastic slime. FIGS. 13-2(a) to 13-2(g) are also conceivable as modifications of these mounting methods. In FIGS. 13-2(e) to 13-2(g), by controlling the phase of the two basic units of the illusionary tactile force sense device by flexible adhesion and housing, in addition to left, right, up, and down force sensations, , sensation of expansion, and sensation of compression/pressure can also be expressed. As described above, an adhesive tape, a housing having a finger-insertion part, or the like, for attaching the illusionary tactile force sense interface device 101 to the body or the like is called an attachment part. The attachment part may be of any form, such as a sheet type, a belt type, or tights, as long as it can be attached to an object or the body, in addition to the housing having the adhesive tape and the finger insertion part. In a similar manner, they are worn on the fingertips, palms, arms, thighs, and other parts of the body.

なお、本明細書で扱う粘弾性材料及び粘弾性特性という用語は、粘性及び又は弾性の特性を有するものを示す。 It should be noted that the terms viscoelastic material and viscoelastic properties used herein refer to those having viscous and/or elastic properties.

図14に、その他の、錯触力覚インタフェース装置101の実装例を示す。 FIG. 14 shows another implementation example of the illusionary tactile force sense interface device 101 .

図14(a)では、振動を発生する錯触力覚デバイス107が加速度センサ108にノイズ振動として検出されてしまうため、これらを指533に対して反対方向に配置することで、振動の加速度センサ108への影響を低減させている。また、錯触力覚デバイス107の制御信号をもとに加速度センサ108で検出されるノイズ振動をキャンセリングすることによってもノイズ混入の低減を図っている。 In FIG. 14( a ), the illusionary tactile force sense device 107 that generates vibration is detected as noise vibration by the acceleration sensor 108 . 108 is reduced. In addition, by canceling the noise vibration detected by the acceleration sensor 108 based on the control signal of the illusionary tactile force sense device 107, noise mixture is reduced.

図14(c)~図14(e)では、錯触力覚デバイス107と加速度センサ108の間に耐震材料1405を介在させることで、ノイズ振動の混入を抑えさせている。 In FIGS. 14(c) to 14(e), an anti-vibration material 1405 is interposed between the illusionary tactile force sense device 107 and the acceleration sensor 108 to suppress noise and vibration.

図14(d)では、実物体を触りながら錯触力感覚をも知覚する錯触力覚インタフェース装置101である。実物体との触感に錯触力覚の感覚を付加している。従来のデータグローブでは、触力覚の提示に指にワイヤーを装着して指を引っ張ることにより力覚を提示していた。データグローブを用いて実物体を触りながらも触力覚提示を行うと、実物体から指が離れてしまったり、把持が阻害されるなど、実物体とバーチャル物体の感触を複合することが難しい。錯触力覚インタフェース装置101では、このようなことがなく、実物体をしっかりと把持・触れながらもバーチャルな感触も付加する複合感覚(ミックス・リアリティ)を実現している。 FIG. 14(d) shows an illusionary tactile force sense interface device 101 that perceives an illusionary tactile force sensation while touching a real object. An illusionary tactile force sensation is added to the tactile sensation of a real object. In the conventional data glove, a force sense is presented by attaching a wire to the finger and pulling the finger to present the tactile force sense. When a data glove is used to touch a real object while presenting a tactile force sensation, it is difficult to combine the sensations of the real object and the virtual object, such as the finger moving away from the real object and the grip being hindered. The illusionary tactile force sense interface device 101 does not have such a problem, and realizes a mixed reality (mixed reality) in which a real object is firmly grasped and touched while a virtual touch is also added.

図14(e)では、さらに、圧力センサ109によって測定された実物体との接触及び把持圧に従い錯触力感覚を付加することで、その実物体の把持・接触感触を編集したり、バーチャル物体531の感触に置換する。図14(f)では、図14(e)の圧力センサの代わりに表面形状や形状変形を測定する形状センサ(例えば、フォトセンサ)を用いて、触感に係る把持物体の形状・表面形状の測定、及び変形による把持力・歪せん弾力・接触の測定を行っている。これらによって、測定された応力・せん弾力及び表面形状を強調した触覚拡大鏡が実現される。顕微鏡のようにディスプレイで微細な表面形状を視覚的に確認するとともに、その形状を触覚的にも確認することができる。また、形状センサにフォトセンサを使用すれば、接触しなくても形状を測定できるため、離れた物体に手をかざすことで物体の形状を体感することができる。 In FIG. 14( e ), by adding an illusionary tactile force sensation according to the contact and grip pressure with the real object measured by the pressure sensor 109 , the grasp/contact feel of the real object can be edited, and the virtual object 531 replaced by the feeling of In FIG. 14(f), instead of the pressure sensor in FIG. 14(e), a shape sensor (for example, a photosensor) that measures surface shape and shape deformation is used to measure the shape and surface shape of the gripped object related to tactile sensation. , and measurement of gripping force, strain shear elasticity, and contact due to deformation. These provide a tactile magnifier that emphasizes measured stresses, shear forces and surface topography. The fine surface shape can be visually confirmed on the display like a microscope, and the shape can also be confirmed tactilely. In addition, if a photo sensor is used as the shape sensor, the shape can be measured without contact, so the shape of the object can be felt by holding the hand over the distant object.

また、使用状況やコンテキスト(文脈)によってタッチパネル上のコマンドが変化する可変型タッチボタンの場合、特に、携帯電話のようにボタンを押すときに指で隠れてしまう場合などでは、可変型ボタンのコマンドが隠れてしまい読めなくなる。同様に、VRコンテンツにおける仮想空間内の可変型ボタンの場合、メニュー表記やコマンドがコンテキストで変化するため、ボタンを押す場合には今押そうとするボタンの内容がわからなくなる。そのために、図14(e)のように、錯触力覚インタフェース装置101上のディスプレイ1406にそれを表示することで、ボタンのコマンド内容を確認しながら錯触力覚ボタンを押し込むことができる。 In addition, in the case of variable touch buttons, where the command on the touch panel changes depending on the usage situation and context, especially when the button is hidden by the finger when pressing it, such as on a mobile phone, the command of the variable button is hidden and unreadable. Similarly, in the case of variable buttons in the virtual space of VR content, the menu notation and commands change depending on the context, so when pressing a button, the content of the button to be pressed is unclear. Therefore, as shown in FIG. 14(e), by displaying it on the display 1406 of the illusionary tactile force sense interface device 101, it is possible to press the illusionary tactile force sense button while confirming the command contents of the button.

バーチャル物体531やバーチャル・コントローラでのバーチャル・ボタンの押込み情報及び押込み反力が実物体と同様に違和感なく感じ操作できるためには、押込みと押込み反力の提示との間の時間遅れが問題となる。例えば、アーム型の接地型力覚インタフェースの場合、把持指の位置がアームの角度等で計測され、デジタルモデルとの接触・干渉判定が行われた後、提示すべき応力が計算され、モータの回転が制御され、アームの動き・応力が提示されるため、応答遅れが発生することがある。特に、ゲーム時のボタン操作は反射的に高速に行われるため、コンテンツ側でモニタ・制御していたのでは間に合わないことがある。そこで、錯触力覚インタフェース装置側101にも、センサ(108,109,110)をモニタし、錯触力覚デバイス107及び粘弾性材料1404を制御するCPU、メモリを搭載して、リアルタイム制御を行うことでバーチャル・ボタンの押込みなどの応答性が向上し、リアリティ及び操作性が向上する。 In order for the virtual object 531 and the virtual button pressing information and pressing reaction force on the virtual controller to be felt and operated without a sense of discomfort in the same way as the real object, the time delay between pressing and presentation of the pressing reaction force is a problem. Become. For example, in the case of an arm-type ground-type haptic interface, the position of the gripping finger is measured by the angle of the arm, etc., and after contact/interference judgment with the digital model is performed, the stress to be presented is calculated, and the motor's Since the rotation is controlled and the motion/stress of the arm is presented, a response delay may occur. In particular, since button operations during a game are reflexively performed at high speed, it may not be possible to monitor and control on the content side in time. Therefore, the illusionary tactile force sense interface device side 101 is also equipped with a CPU and a memory that monitor the sensors (108, 109, 110) and control the illusionary tactile force sense device 107 and the viscoelastic material 1404, thereby performing real-time control. By doing so, the responsiveness of pressing a virtual button is improved, and the reality and operability are improved.

また、通信器205を有し、他の錯触力覚インタフェース装置101との通信を行う。例えば、錯触力覚インタフェース装置101を指5本に装着した場合、それぞれの指の動きに連動して、錯触力覚インタフェース装置が形状変形材(図14(b)の1403)で変形したり、バーチャル・コントローラの形状変形や感触、バーチャル・ボタン操作をリアルタイムに行うことで、リアリティ及び操作性が向上する。 It also has a communication device 205 and communicates with another illusionary tactile force sense interface device 101 . For example, when the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to five fingers, the illusionary tactile force sense interface device is deformed by the shape deforming material (1403 in FIG. 14B) in conjunction with the movement of each finger. Real time and operability are improved by changing the shape and feel of the virtual controller and performing virtual button operations in real time.

図14(a)では、感覚・筋肉のヒステリシス特性を効果的に利用するために、筋電センサ110で筋電反応を測定し、筋肉が縮小する時間及び強度が大きくなるように錯触力覚誘起関数がフィードバック的に補正される。錯触力覚の誘起に影響する要因のひとつに、錯触力覚インタフェース装置101の指や掌への装着仕方(挟み方・挟む強さ)、錯触力覚インタフェース装置101からの力を受け止める腕へのユーザによる力の入れ方がある。錯触力覚の感度には個人差があり、軽く握った方が錯触力覚を感度良く感じる人もいるし、強く握った方が感度良く感じる人がいる。同様に、装着時の締め付け方によっても感度が変わる。この個人差を吸収するために、圧力センサ109や筋電センサ110で握りの状態をモニタして、個人差を測定するとともに錯触力覚誘起関数をリアルタイムで補正する。人はコンテンツ中の物理シミュレーションに慣れる・学習することで握り方が適切な方向に学習が進むが、本補正はこれを促進する効果を有している。 In FIG. 14(a), in order to effectively utilize the hysteresis characteristics of sensation and muscle, the myoelectric response is measured by the myoelectric sensor 110, and an illusionary tactile force sense is generated so that the time and strength of contraction of the muscle increases. The induction function is feedback-corrected. One of the factors that affect the induction of the illusionary tactile force sense is how the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to the finger or palm (how it is pinched/strength of pinching), and how the force from the illusionary tactile force sense interface device 101 is received. There is a way to apply force to the arm by the user. There are individual differences in the sensitivity of the illusionary tactile force sense. Some people feel the illusionary tactile force sense more sensitively with a light grip, while others feel more sensitive with a strong grip. Similarly, the sensitivity also changes depending on how it is tightened when worn. In order to absorb this individual difference, the pressure sensor 109 and myoelectric sensor 110 monitor the state of the grip, measure the individual difference, and correct the illusionary tactile force sense induction function in real time. By getting used to and learning the physics simulation in the content, the person will learn how to grip properly, and this correction has the effect of promoting this.

図14(a)~図14(e)では、部品構成を示すために、錯触力覚インタフェース装置101が厚くなっているが、各部品はシート状の薄型にも対応できる。 In FIGS. 14(a) to 14(e), the illusionary tactile force sense interface device 101 is thick in order to show the component configuration, but each component can also be thin in sheet form.

図15に、5本指の指先533へ装着した場合の実装例を示す。 FIG. 15 shows an example of mounting on the fingertips 533 of five fingers.

本実装例の特徴は、従来のゲーム機などのコントローラに実装されている触力覚インタフェース装置では、単に振動の強弱・周波数を変化させるだけであるが、本実装方式では、錯触力覚提示手法により、一定の方向に連続的に力を知覚させることが可能な点にある。これを用いて、指533及び掌の動きに合わせて図11に示される方法により錯触覚の力の方向・大きさをフィードバック制御することにより、指先・掌の中にバーチャルな物体531の存在や感触を提示する。また、加速度センサ108や位置センサ111などにより指533の動きを検出して錯触力覚をフィードバック制御することにより、重力感覚や質量感及び力を一定の方向に連続的に提示できるため、非ベース型インタフェースでありながら、バーチャル物体531の存在感、形状、触感を提示することができる。 The feature of this implementation example is that the tactile force sense interface device installed in the controller of a conventional game machine simply changes the strength and frequency of vibration, but in this implementation method, it is possible to present an illusionary tactile force sense. The technique makes it possible to continuously perceive a force in a certain direction. Using this, the direction and magnitude of the force of the illusionary tactile sensation are feedback-controlled according to the movement of the finger 533 and palm by the method shown in FIG. present a feeling. In addition, by detecting the movement of the finger 533 with the acceleration sensor 108, the position sensor 111, etc., and feedback-controlling the illusionary tactile force sense, it is possible to continuously present the sense of gravity, sense of mass, and force in a fixed direction. Although it is a base-type interface, it is possible to present the presence, shape, and tactile sensation of the virtual object 531 .

図16は、図15とは別の実装例を示したものであり、それぞれの錯触力覚インタフェース装置101に、CPU・メモリ、及び通信器205が装備されている。それぞれの錯触力覚インタフェース装置101は、お互いに高速に通信を行い、お互いの錯触力覚の情報提示を連携して行うことができる。 FIG. 16 shows an implementation example different from that in FIG. The respective illusionary tactile force sense interface devices 101 can communicate with each other at high speed and cooperate to present information on the illusionary tactile force sense.

ジェスチャーによる選択・意図を入力する装置として使用する場合、バーチャル物体531とのインタラクティブなジェスチャー入力により、直感的なジェスチャー入力や操作が可能となる。 When used as a device for inputting selection/intention by gestures, interactive gesture input with the virtual object 531 enables intuitive gesture input and operation.

指533や人以外にも、鉛筆や毛筆などの筆記用具、歯ブラシなどの日用雑貨品、ぬいぐるみやおもちゃ等の玩具など、すべての物に装着することができる。例えば、ぬいぐるみの手に装着もしくは内蔵することにより、ぬいぐるみの手を握ったときに、引っ張られたり押される感覚を提示できる。また、鉛筆や毛筆の使い方・動かし方のトレーニングにも利用できる。 In addition to the finger 533 and people, it can be attached to all objects such as writing utensils such as pencils and brushes, daily necessities such as toothbrushes, and toys such as stuffed animals and toys. For example, by attaching or embedding it in the hand of a stuffed animal, it is possible to present the feeling of being pulled or pushed when the hand of the stuffed animal is grasped. It can also be used for training how to use and move pencils and brushes.

個々がコントローラでもあり、また、集合体もひとつの大きなコントローラになるため、様々な形態のコントローラを実現することができる。 Each of them is also a controller, and the aggregate also becomes one large controller, so various forms of controllers can be realized.

図17(a)は、錯触力覚インタフェース装置101の制御システムの一例を示している。 FIG. 17A shows an example of a control system for the illusionary tactile force sense interface device 101. FIG.

コンテンツ情報の提示すべき触感に合わせて、錯触力覚データベース1710に蓄積された情報をもとに、錯触力覚誘起関数が生成される。生成された関数は、補正器1702においてユーザ特性、及び、錯触力覚インタフェース装置101の位置・加速度・圧力情報にもとづいて補正が行われたのちに、錯触力覚デバイス107の制御器であるモータ制御器1703で制御用信号に変換されて偏心錘に接続されたモータ1704が駆動される。エンコーダ1705で回転位相がモニタされ、モータ制御器1703においてモータの回転が適正回転になるようにフィードバック制御される。この回転・位相パターンにより錯触力覚の感覚が誘起される。 Based on the information accumulated in the illusionary tactile force sense database 1710, an illusionary tactile force sense induction function is generated according to the tactile sensation to be presented by the content information. The generated function is corrected by the corrector 1702 based on the user characteristics and the position/acceleration/pressure information of the illusionary tactile force sense interface device 101. Then, the controller of the illusionary tactile force sense device 107 A motor controller 1703 converts it into a control signal to drive a motor 1704 connected to an eccentric weight. The encoder 1705 monitors the rotational phase, and the motor controller 1703 feedback-controls the motor rotation so that it rotates appropriately. This rotation/phase pattern induces an illusionary tactile force sensation.

また、錯触力覚の誘起効果を向上させるために、加減速パターンを生成する錯触力覚デバイス107の代替方法として、粘弾性特性制御器1706で制御用信号に変換されて、粘弾性材料1407の特性が制御される。粘弾性材料1407の粘弾性特性を時間的に変化させることにより、等速回転した偏心回転子でも粘弾性材料1407を介した運動特性によって、上記の回転・位相パターンと同じ効果が誘起される。 Further, in order to improve the induction effect of the illusionary tactile force sense, as an alternative to the illusionary tactile force sense device 107 that generates the acceleration/deceleration pattern, the viscoelastic property controller 1706 converts it into a control signal, 1407 properties are controlled. By changing the viscoelastic characteristics of the viscoelastic material 1407 over time, even an eccentric rotor that rotates at a constant speed can induce the same effect as the rotation/phase pattern described above due to the motion characteristics via the viscoelastic material 1407 .

上記の2つの方式に限らず、錯触力覚を誘起する制御パターンで振動・運動量を変化させ得るものならば、材料・方法は問わない。 The materials and methods are not limited to the above two methods, and any materials and methods can be used as long as they can change the vibration and momentum with a control pattern that induces an illusionary tactile force sensation.

図17(b)は、錯触力覚データベース1710に記録された錯触力覚に関する等感レベル曲線を示している。コンテンツにおける物理シミュレーションにおいて求められた反力(-f)に対する感覚量、例えば、30dBに対して、錯触力覚データベースに保管されている錯触力覚等感レベル曲線を用いて、これと等価な錯触力覚感覚レベルを誘起させる物理強度15dB(1725)が算定され、錯触力覚誘起関数Fが生成される。 FIG. 17(b) shows iso-level curves relating to the illusionary tactile force sense recorded in the database 1710 of the illusionary tactile force sense. Using the illusionary tactile force sense level curve stored in the illusionary tactile force sense database, it is equivalent to the sensed amount for the reaction force (-f) obtained in the physical simulation of the content, for example, 30 dB. A physical intensity of 15 dB (1725) that induces an illusionary tactile force sense level is calculated, and an illusionary tactile force sense induction function F is generated.

錯触力覚誘起関数生成器で生成される錯触力覚誘起関数F1713は、力を提示すべき方向ベクトルu(x,y,z)、錯触力覚強度II、振動感強度VI、応答特性R(P,I,D)から求められ、偏心回転子の回転加減速を制御するための位相パターン θ(t)=F(u, II, VI, R) が計算される。ただし、P,I,Dは、PID制御の比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインを示す(具体的な計算方法は、図35の実施例で示す)。
上記錯触力覚・等感レベル曲線及びユーザ個人の錯触力覚・等感レベル曲線から求められた補正データ1714がユーザ特性データベース1711に保存されており、これを用いて補正器1702で読み出して個人差が補正される。また、錯触力覚は、指先と錯触力覚インタフェース装置101との接触圧力CP、姿勢による重力の影響PG、及び装置を移動させた時の加速度による慣性力FIによって、感度S(S=S(CP,PG,FI))が異なる。この感度Sは事前の被験者実験によって求められて錯触力覚データ1710に保存されており、感度S及び補正データ1714が錯触力覚・等感レベル曲線の閾値上昇として足されることにより補正が行われ、その結果、補正された錯触力覚誘起関数が求められる。
The illusionary tactile force sense induction function F1713 generated by the illusionary tactile force sense induction function generator consists of the direction vector u(x, y, z) to which the force should be presented, the illusionary tactile force sense intensity II, the vibration sensation intensity VI, the response A phase pattern .theta.(t)=F(u, II, VI, R) for controlling the rotational acceleration/deceleration of the eccentric rotor is calculated from the characteristic R (P, I, D). However, P, I, and D represent the proportional gain, integral gain, and differential gain of PID control (specific calculation methods are shown in the example of FIG. 35).
Correction data 1714 obtained from the above-mentioned illusionary tactile force sense/equal sensation level curve and the user's personal illusionary tactile force sense/equal sensation level curve are stored in the user characteristic database 1711, and are read out by the corrector 1702 using this data. individual differences are corrected. The illusionary tactile force sense is determined by the contact pressure CP between the fingertip and the illusionary tactile force sense interface device 101, the gravitational effect PG due to the posture, and the inertia force FI due to the acceleration when the device is moved. S(CP, PG, FI)) are different. This sensitivity S is obtained by a subject experiment in advance and stored in the illusionary tactile force data 1710, and is corrected by adding the sensitivity S and correction data 1714 as a threshold increase of the illusionary tactile force/equal sensation level curve. is performed, and as a result, a corrected illusionary tactile force sense induction function is obtained.

図18は、錯触力覚デバイス及び触力覚デバイスの処理フローチャートを示している。 FIG. 18 shows a processing flowchart of the illusionary tactile force sense device and the haptic force sense device.

錯触力覚デバイス107は、錯触力覚誘起関数及び錯触力覚関数データ1710をもとに、錯触力覚情報提示を行うモータ1704がフィードバック制御され、所望の感覚が提示される。 In the illusionary tactile force sense device 107, the motor 1704 that presents the illusionary tactile force sense information is feedback-controlled based on the illusionary tactile force sense induction function and the illusionary tactile force sense function data 1710, thereby presenting the desired sensation.

錯触力覚デバイス107は、触力覚を提示する機能(触力覚デバイス)も有している。錯触力覚及び触力覚を同時に提示することで質感が向上する相乗効果が得られる。 The illusionary tactile force sense device 107 also has a function of presenting a tactile force sense (haptic force sense device). Simultaneously presenting the illusionary tactile force sense and the tactile force sense provides a synergistic effect of improving the texture.

図19は、錯触力覚インタフェース装置101の制御の一例を示している。 FIG. 19 shows an example of control of the illusionary tactile force sense interface device 101 .

本装置では、モータ1704の制御を、モータ1704のフィードバック特性を制御するモータフィードバック(FB)特性制御器と錯触力覚誘起パターンをモータ制御信号に変換する制御信号生成器に分けて制御する。本発明では、モータ回転の位相パターンθ(t)=F(u, II, VI, R) の同期を制御することが肝要であり、時間的に高精度に同期制御する必要がある。そのため手法の一例として、ここではサーボモータの制御用パルス列による位置制御を示す。位置制御としてステップモータを用いた場合には、急な加減速のために簡単に脱調・制御不能になることが多い。そこで、ここではサーボモータによるパルス位置制御を説明する。モータフィードバック(FB)制御特性の制御とパルス位置制御法によるモータ制御に分離することで、錯触力覚インタフェース装置101を多数同期制御して利用する本発明では、異なるモータを使用した場合のモータ制御信号の一貫性、錯触力覚誘起パターン生成の高速化、及び同期制御すべき制御モータ数の増加に容易に対応ができるスケーラビリティが確保される。また、個人差の補正も容易となる。 In this device, the control of the motor 1704 is divided into a motor feedback (FB) characteristic controller that controls the feedback characteristic of the motor 1704 and a control signal generator that converts the illusionary tactile force sense induction pattern into a motor control signal. In the present invention, it is essential to control the synchronization of the motor rotation phase pattern θ(t)=F(u, II, VI, R), and it is necessary to perform synchronization control with high temporal accuracy. Therefore, position control using a pulse train for controlling a servomotor is shown here as an example of a method. When a stepping motor is used for position control, sudden acceleration and deceleration often result in easy step-out and loss of control. Therefore, the pulse position control by the servomotor will be explained here. By separating the control of the motor feedback (FB) control characteristics and the motor control by the pulse position control method, in the present invention in which a large number of the illusionary tactile force sense interface devices 101 are synchronously controlled and used, the motor Consistency of control signals, speeding up of illusionary tactile force sense induced pattern generation, and scalability that can easily cope with an increase in the number of control motors to be synchronously controlled are ensured. In addition, it becomes easy to correct individual differences.

錯触力覚誘起関数生成器1701において、モータFB特性制御器及びモータ制御信号生成器を制御するための制御信号に分離され、モータ制御信号生成器においてモータの位相位置を制御するパルス信号列 gi(t)=gi(f(t)) が生成され、モータの位相パターンθ(t)が制御される。 In the illusionary tactile force sense induction function generator 1701, the pulse signal train gi is separated into control signals for controlling the motor FB characteristics controller and the motor control signal generator, and the motor control signal generator controls the phase position of the motor. (t)=gi(f(t)) is generated to control the phase pattern θ(t) of the motor.

本方式では、パルス数によってモータの回転位相をフィードバック制御しており、例えば、1パルスによって1.8°モータが回転する。なお、回転方向は、方向制御信号により、正転・反転が選択される。このパルス制御手法を用いることにより、2つ以上のモータの位相関係を保ちながら、任意の加減速パターン(回転速度、回転加速度)を任意の位相のタイミングで制御する。 In this method, the rotation phase of the motor is feedback-controlled by the number of pulses. For example, one pulse rotates the motor by 1.8°. As for the direction of rotation, forward rotation or reverse rotation is selected by a direction control signal. By using this pulse control technique, arbitrary acceleration/deceleration patterns (rotational speed, rotational acceleration) are controlled at arbitrary phase timings while maintaining the phase relationship of two or more motors.

図20(a)~図20(f)は、基本的な触力覚の感覚、錯触力覚の感覚を提示する、錯触力デバイス(触力デバイス)の制御の一例を示している。 FIGS. 20(a) to 20(f) show an example of control of an illusionary tactile force device (tactile force device) that presents a basic tactile force sensation and an illusionary tactile force sensation.

図20(a)は、錯触力覚デバイス107において回転力を発生する方法を模式的に示したものであり、図20(d)は、並進力を発生する方法を模式的に示したものである。図20(a)の2つの偏心錘814の回転は、位相180°遅れて同じ方向に回転している。これに対して、図20(d)では、お互いに反対方向に回転している。 FIG. 20(a) schematically shows a method for generating a rotational force in the illusionary tactile force sense device 107, and FIG. 20(d) schematically shows a method for generating a translational force. is. The rotations of the two eccentric weights 814 in FIG. 20(a) are rotated in the same direction with a phase delay of 180°. On the other hand, in FIG. 20(d), they are rotating in opposite directions.

(1) 図20(b)のように、2つの偏心回転子を180度の位相遅れで同方向に同期回転させた場合、2つの偏心回転子が点対称となり重心と回転軸中心が一致することにより、偏心のない等トルクの回転が合成される。これにより、回転力感覚を提示することができる。しかし、角運動量の時間微分がトルクであり、一定方向に連続してトルクを提示し続けるためには、モータの回転数を連続的に加速し続ける必要があり、現実的には連続的に提示することは困難である。 (1) As shown in Fig. 20(b), when two eccentric rotors are synchronously rotated in the same direction with a phase delay of 180 degrees, the two eccentric rotors become point symmetric and the center of gravity coincides with the center of the rotation axis. As a result, rotation of equal torque without eccentricity is synthesized. This makes it possible to present a sense of rotational force. However, the time derivative of angular momentum is torque, and in order to continuously present torque in a certain direction, it is necessary to continuously accelerate the rotation speed of the motor. It is difficult to

(2) 図20(c)のように、角速度ω1及び角速度ω2によって同期制御することにより、一定方向に連続的な回転力の錯触力覚感覚(連続トルク感覚)が誘起される。 (2) As shown in FIG. 20(c), by synchronously controlling the angular velocities .omega.1 and .omega.2, an illusionary tactile force sensation (continuous torque sensation) of continuous rotational force in a fixed direction is induced.

(3) 図20(e)のように、反対方向に一定角速度で同期回転させた場合、初期位相θi1201を制御することで任意の方向に直線的に振動する力(単振動)が合成できる。 (3) As shown in FIG. 20(e), when synchronously rotating in the opposite direction at a constant angular velocity, by controlling the initial phase θi 1201, it is possible to synthesize a linearly oscillating force (single motion) in an arbitrary direction.

(4) 図20(f)のように、錯触力覚に関する感覚特性に従い、角速度ω1及び角速度ω2によって反対方向に同期回転させた場合、一定方向に連続的な並進力の錯触力覚感覚(連続力感覚)が誘起される。 (4) As shown in FIG. 20(f), when synchronously rotating in opposite directions at angular velocities ω1 and ω2 according to the sensory characteristics related to the illusionary tactile force sensation, the illusionary tactile force sensation of a continuous translational force in a fixed direction. (continuous force sensation) is induced.

錯触力覚インタフェース装置101において、図20(c)及び図20(f)のように、人間の感覚特性に合わせて回転速度(角速度)及び位相同期を的確に制御すれば、2種類の角速度(ω1、ω2)の組み合わせだけでも錯触力覚を誘起できるため、制御回路を簡潔にすることができる。 In the illusionary tactile force sense interface device 101, as shown in FIGS. Since the combination of (ω1, ω2) alone can induce an illusionary tactile force, the control circuit can be simplified.

図21は、錯触力覚デバイス107の偏心錘814の初期位相遅れを変化させた時の錯触力覚に関する感覚強度の変化を示している。図21(a)及び図21(b)は初期位相遅れがない場合、図21(d)及び図21(e)は初期位相遅れがある場合を示しており、図21(a)及び図21(d)は2つの偏心錘814の位相関係を模式的に示している。図21(c)は、錯触力デバイスで生成する振動振幅に対して錯触力デバイスによって誘起される錯触力覚の感覚強度の関係を示す感覚特性である。 FIG. 21 shows changes in sensory intensity related to the illusionary tactile force sense when the initial phase delay of the eccentric weight 814 of the illusionary tactile force sense device 107 is changed. FIGS. 21(a) and 21(b) show cases where there is no initial phase delay, and FIGS. 21(d) and 21(e) show cases where there is an initial phase delay. (d) schematically shows the phase relationship between the two eccentric weights 814. FIG. FIG. 21(c) is sensory characteristics showing the relationship between the vibration amplitude generated by the illusionary tactile force device and the sensory intensity of the illusionary tactile force sense induced by the illusionary tactile force device.

図21(b)と図21(e)は、各偏心回転子の加速・減速時の初期位相遅れが0°及び-90°の場合であり、合成される加減速のパターンが異なり、図21(e)の方が大きな加減速の強度変化(物理量(振幅))を発生できるために大きな錯触力覚の感覚強度が提示される。図21(f)ように、初期位相遅れを制御することにより、錯触力覚の感覚強度を制御することができる。 21(b) and 21(e) are cases where the initial phase delays during acceleration/deceleration of each eccentric rotor are 0° and -90°, and the synthesized acceleration/deceleration patterns are different. Since (e) can generate a greater intensity change (physical quantity (amplitude)) of acceleration/deceleration, a greater sensory intensity of the illusionary tactile force sense is presented. As shown in FIG. 21(f), by controlling the initial phase delay, the sensory intensity of the illusionary tactile force sense can be controlled.

図22は、錯触力覚インタフェース装置で利用される非線形特性を示しており、それぞれ、感覚特性(図22(a)及び図22(b))、粘弾性材料の非線形特性(図22(c))、粘弾性材料のヒステリシス特性(図22(d))を示している。 FIG. 22 shows the nonlinear characteristics used in the illusionary tactile force sense interface device. )), which shows the hysteresis characteristics of the viscoelastic material (Fig. 22(d)).

図22(b)は、図8と同様に、振動や力などの物理量に対して閾値2206を有する人間の感覚特性を示した模式図であり、この特性を考慮して錯触力覚インタフェース装置を制御することにより、物理的には存在していない感覚が錯触力覚として誘起されることを示している。 FIG. 22(b) is a schematic diagram showing human sensory characteristics having a threshold value 2206 for physical quantities such as vibration and force, as in FIG. By controlling , it is shown that a sensation that does not exist physically is induced as an illusionary tactile force sensation.

図22(c)のように、加えた力に対する応力特性が非線形特性を示す物性を有する材料を振動・トルク・力といった駆動力を発生する装置と人間の皮膚・感覚器官との間に挟んだ時にも、同様な錯触力覚が誘起される。 As shown in Fig. 22(c), a material having a physical property showing non-linear stress characteristics with respect to an applied force is sandwiched between a device that generates a driving force such as vibration, torque, and force, and the human skin/sensory organs. Occasionally, a similar illusionary tactile force sensation is induced.

また、図22(d)のように、感覚特性は、筋肉を伸ばす時と縮める時など、変位が増加する時と減少する時において等方的でなく、ヒステリシス的感覚特性を示す場合が多い。筋肉が引っ張られるとその直後に筋肉が強く収縮する。このように強いヒステリシス特性を発生させることで、同様な錯触力覚の誘起が促進される。 Also, as shown in FIG. 22(d), the sensory characteristics are often not isotropic and show hysteresis sensory characteristics when the displacement increases and decreases, such as when the muscles are stretched and contracted. When a muscle is pulled, it immediately contracts strongly. Generating such a strong hysteresis characteristic promotes induction of a similar illusionary tactile force sensation.

図23は、錯触力覚デバイス107の代替デバイスを示している。 FIG. 23 shows an alternative device for the illusionary tactile haptic device 107 .

図23(a)の偏心回転子の偏心錘814とそれを駆動する偏心モータ815の代わりに、図23(b)~図23(e)では錘2302と伸縮材2303を使用している。例えば、図23(b)及び図23(d)は、錘2302を支える伸縮材2303が、それぞれ、8つの場合と、4つの場合の平面図、正面図、側面図を示している。それぞれ図において、対となる伸縮材2303を収縮・膨張させることにより、錘を任意の方向に移動させることができる。その結果、並進的及び回転的な振動を発生させることができる。重心の並進移動や回転トルクを発生・制御できる加減速機構を有するものならば、どのような構造でも代替品として利用できる。 Instead of the eccentric weight 814 of the eccentric rotor in FIG. 23(a) and the eccentric motor 815 that drives it, weights 2302 and expansion members 2303 are used in FIGS. For example, FIGS. 23(b) and 23(d) show a plan view, a front view, and a side view of eight and four elastic members 2303 supporting the weight 2302, respectively. In each figure, the weight can be moved in an arbitrary direction by contracting/expanding a pair of elastic members 2303 . As a result, translational and rotational vibrations can be generated. Any structure can be used as a substitute as long as it has an acceleration/deceleration mechanism capable of generating and controlling translational movement of the center of gravity and rotational torque.

図24は、異なる粘弾性材料を用いた制御アルゴリズムを示している。 FIG. 24 shows control algorithms using different viscoelastic materials.

図24(g)のように、加えた力に対する応力特性が非線形特性(図24(c))を示す物性を有する材料(2403、2404)を振動・トルク・力といった駆動力を発生する装置と人間の皮膚・感覚器官との間に挟んだ時にも、同様な錯触力覚905が発生する。 As shown in FIG. 24(g), materials (2403, 2404) having physical properties showing non-linear stress characteristics (FIG. 24(c)) with respect to applied force are used as devices for generating driving forces such as vibration, torque, and force. A similar illusionary tactile force sensation 905 is generated when sandwiched between human skin and sensory organs.

例えば、図24(a)のように、錯触力覚デバイス表面の位相-90~90°領域及び90~270°領域に異なる応力-変形特性の材質(2403、2404)を貼り付けることにより、偏心回転子は定角速度で回転(図24(b))していても、粘弾性変形材料を通して伝わる力を非線形に伝達(図24(d))することができる。その結果、偏心回転子を加減速した時と同じように、位相-90~90°領域及び90~270°領域において異なる力(物理量)が提示され、偏った重心位置x(2402)の変化が発生され、感覚特性の非線形(図24(f))が加わって、一方向に錯触力覚の力905を感じる(図24g)ことができる。錯触力覚による力の方向は、異なる粘弾性変形材料を張り付ける位置によって定まる。これにより、回転数を加減速した方法に比べ、消費エネルギーを抑えることができる。また、回転数を一定にせずに加減速した場合、粘弾性材料(2403、2404)によって錯触力覚の効果が増すことができる。なお、図24(d)と図24(e)は同じ図である。 For example, as shown in FIG. 24(a), by attaching materials (2403, 2404) with different stress-deformation characteristics to the -90 to 90° phase region and the 90 to 270° phase region of the illusionary tactile force sense device surface, Even though the eccentric rotor rotates at a constant angular velocity (Fig. 24(b)), it can transmit the force transmitted through the viscoelastic deformable material non-linearly (Fig. 24(d)). As a result, in the same way as when the eccentric rotor is accelerated or decelerated, different forces (physical quantities) are presented in the -90 to 90° phase region and the 90 to 270° phase region, and the biased center of gravity position x (2402) changes. The force 905 of the illusionary tactile force sensation generated in one direction can be felt (FIG. 24g) with the addition of the non-linearity of the sensory characteristics (FIG. 24(f)). The direction of the force caused by the illusionary tactile force sense is determined by the positions where the different viscoelastic deformation materials are applied. As a result, energy consumption can be suppressed as compared with the method of accelerating and decelerating the rotation speed. In addition, when the number of revolutions is not constant but accelerated or decelerated, the viscoelastic material (2403, 2404) can increase the effect of illusionary tactile force. In addition, FIG.24(d) and FIG.24(e) are the same figures.

図25は、図24において異なる2つの粘弾性変形材料の貼りつけた部位の方向と知覚される錯触力覚の方向を示している。 FIG. 25 shows the directions of the two different viscoelastic deformable materials in FIG.

図25(a)(b)(c)(d)は、図24(c)動作点A及び動作点Bで作用する粘弾性特性を有する材料A及びBを、図24(a)において(1)材料Aを位相180~360°領域及び材料Bを0~180°領域で使用した場合、(2)材料Aを位相90~270°領域及び材料Bを-90~90°領域で使用した場合、(3)材料Aを位相0~180°領域及び材料Bを180~360°領域で使用した場合、(4)材料Aを位相-90~90°領域及び材料Bを90~270°領域で使用した場合に対応している。図25(a)では、上向きの錯触力が働き、インタフェースが浮き上がる感覚を得ることができる。図25(b)では、左向きの錯触力が働き、インタフェースが左側に引っ張られる感覚を得ることができる。図25(c)では、下向きの錯触力が働き、インタフェースの重さが重くなったような感覚を得ることができる。図25(d)では、右向きの錯触力が働き、インタフェースが右側に引っ張られる感覚を得ることができる。 FIGS. 25(a), (b), (c), and (d) show materials A and B having viscoelastic properties acting at operating points A and B in FIG. ) when material A is used in the phase 180-360° region and material B is used in the 0-180° region, (2) when material A is used in the phase 90-270° region and material B is used in the -90-90° region , (3) when material A is used in the phase 0 to 180 ° region and material B is used in the 180 to 360 ° region, (4) material A is used in the phase −90 to 90 ° region and material B is used in the 90 to 270 ° region Compatible when used. In FIG. 25(a), an upward illusionary tactile force works, and the user can get the feeling that the interface is floating. In FIG. 25(b), a leftward illusionary tactile force acts, and the user can feel that the interface is being pulled to the left. In FIG. 25(c), a downward illusionary tactile force works, and the user can feel that the weight of the interface has increased. In FIG. 25(d), a rightward illusionary tactile force acts, and the user can feel that the interface is being pulled to the right.

図26は、ヒステリシス材料を用いた制御アルゴリズムを示している。 FIG. 26 shows a control algorithm using hysteresis material.

図26(c)のように、力が増加する動作点Bと減少する動作点Aにおいて力-変位のヒステリシス応力特性が異なる場合、ヒステリシス応力特性材料(2601、2602)を通して伝わる力の伝達もこの応力特性に従い異なる。その結果、図26(b)のように偏心回転子を加減速した時、図26(a)でのヒステリシス応力特性材料2601及び2602は、図26(c)の動作点B及び動作点Aに従った変位を示し加減速運動を発生させ、この加減速運動により図26(d)の感覚特性を持ったユーザが錯触力覚を知覚する。これにより、それぞれの非線形効果により、システム全体としての非線形効果が増強され、大きな錯触力覚が得られる。このように、ヒステリシス特性を有する材料を振動・トルク・力といった駆動力を発生する装置と人間の皮膚・感覚器官との間に挿入することにより加減速の効果が増強されて、錯触力覚の誘起効果が増す。図26(e)のようなヒステリシス応力特性を有する場合も、図26(c)の場合と同様である。また、図26(a)のように錯触力覚デバイス表面にヒステリシス応力特性材料を貼り付けた場合と同様に、図26(f)のようにヒステリシス応力特性材料を指先や身体に貼り付けてもよい。 If the force-displacement hysteresis stress characteristics are different at the operating point B where the force increases and the operating point A where the force decreases, as in FIG. Varies according to stress characteristics. As a result, when the eccentric rotor is accelerated or decelerated as shown in FIG. 26(b), the hysteresis stress characteristic materials 2601 and 2602 in FIG. Acceleration/deceleration motion is generated by indicating the corresponding displacement, and the user having the sensory characteristics shown in FIG. As a result, each nonlinear effect enhances the nonlinear effect of the system as a whole, and a large illusionary tactile force is obtained. In this way, by inserting a material having hysteresis characteristics between a device that generates a driving force such as vibration, torque, or force and the human skin or sensory organs, the effect of acceleration and deceleration is enhanced, resulting in an illusionary tactile force sensation. increases the inductive effect of The case of having hysteresis stress characteristics as shown in FIG. 26(e) is similar to the case of FIG. 26(c). In addition, as in the case where the hysteresis stress characteristic material is attached to the surface of the illusionary tactile force sense device as shown in FIG. 26(a), as in FIG. good too.

図27は、印加電圧で特性が変わる粘弾性材料を用いた制御アルゴリズムを示している。 FIG. 27 shows a control algorithm using a viscoelastic material whose properties change with applied voltage.

図24における粘弾性材料を用いた手法では異なる応力-変形特性の材質(2403,2404)を張り付けたが、図27(a)のように、印加電圧で粘弾性特性が変化する材料1707を用いてもよい。印加電圧を制御することで粘弾性係数を変化(図27(b))させて、偏心回転子によって発生された周期的に変化する運動量の掌への伝達率を、偏心回転子の回転位相と同期させて変化させることで、偏心回転子が図27(c)のように一定の回転速度で回転(定速度回転)していたとしても、図27(d)のように粘弾性の特性を時間的に動作点B及び動作点Aにおける特性値になるように変化させることで掌・指先に伝わる運動量を制御できるため、偏心回転子の回転速度を加減速したことと同じ効果が得られる。また、本手法は、皮膚の物理特性を疑似的に変えることと同じ効果を有し、感覚特性曲線(図27(e)を擬似的に変化させる効果を持つ。そのため、感覚特性の個人差を吸収したり、錯触力覚の誘起効率を高める制御に利用できる。また、図27(a)のように錯触力覚デバイス表面に粘弾性材料を貼り付けた場合と同様に、図27(f)のように粘弾性材料を指先や身体に貼り付けてもよい。ここで、粘弾性材料は、印加電圧によって応力-歪特性を非線形に制御することができるものであれば、材質・特性を問わない。また、非線形制御ができれば、制御方法も印加電圧による制御に限られない。 In the method using a viscoelastic material in FIG. 24, materials (2403, 2404) with different stress-deformation characteristics were attached, but as shown in FIG. may By controlling the applied voltage, the viscoelastic coefficient is changed (Fig. 27(b)), and the transmission rate of the periodically changing momentum generated by the eccentric rotor to the palm is determined from the rotation phase of the eccentric rotor. By synchronizing and changing, even if the eccentric rotor rotates at a constant rotational speed (constant speed rotation) as shown in FIG. Since the amount of momentum transmitted to the palm and fingertips can be controlled by changing the characteristic values at the operating point B and the operating point A over time, the same effect as accelerating or decelerating the rotation speed of the eccentric rotor can be obtained. In addition, this method has the same effect as artificially changing the physical characteristics of the skin, and has the effect of artificially changing the sensory characteristic curve (Fig. 27(e)). It can also be used for control to increase the induction efficiency of the illusionary tactile force sense. The viscoelastic material may be attached to the fingertip or body as in f), where the viscoelastic material can control the stress-strain characteristics non-linearly by applying voltage. In addition, the control method is not limited to control by applied voltage as long as nonlinear control can be performed.

図26(b)のようにモータの回転の加減速を繰り返すと大きなエネルギーのロス及び発熱が起こるが、本手法は、モータの回転速度は一定(図27(c))、もしくは、加速度比f1/f2が1に近い値であり、印加電圧による特性の変化を行うため本手法のエネルギー消費は、モータの加減速によるエネルギー消費よりも小さく抑え得る。 As shown in FIG. 26(b), repeated acceleration and deceleration of the rotation of the motor causes a large loss of energy and heat generation. Since /f2 is a value close to 1 and the characteristics are changed by the applied voltage, the energy consumption of this method can be kept smaller than the energy consumption due to acceleration/deceleration of the motor.

図28は、発振回路を用いた制御アルゴリズムを示している。 FIG. 28 shows a control algorithm using an oscillator circuit.

図28(a)は、発振回路を用いたエネルギー効率の良い錯触力覚インタフェース装置の一例を示している。一般にモータを高速回転1002a及び低速回転1002bを繰り返すなど、加減速を繰り返す時には大きなエネルギーのロス及び発熱が生じる。エネルギーロス及び発熱は、モバイルやワイヤレスでの利用を考えた時、大きな障害となる。そこで、コイル、コンデンサ、抵抗を組み合わせた発振回路を介して、錯触力覚を生成するように偏心回転モータの回転速度を制御(図28(b))することにより、エネルギーの消費を抑えることが可能となる。特に、非線形特性及びヒステリシス性を持った発振が望ましい。図28(a)に示した発信回路は一例であり、並列回路などによる組み合わせ、電力制御用の半導体素子による発信回路でもよい。 FIG. 28(a) shows an example of an energy-efficient illusionary tactile force sense interface device using an oscillation circuit. In general, when the motor repeats acceleration and deceleration such as repeating high speed rotation 1002a and low speed rotation 1002b, a large energy loss and heat generation occur. Energy loss and heat generation are major obstacles for mobile and wireless applications. Therefore, energy consumption is suppressed by controlling the rotation speed of the eccentric rotation motor so as to generate an illusionary tactile force sensation (Fig. 28(b)) through an oscillation circuit that combines a coil, a capacitor, and a resistor. becomes possible. In particular, oscillation with nonlinear characteristics and hysteresis is desirable. The oscillator circuit shown in FIG. 28(a) is an example, and a combination of parallel circuits or the like, or an oscillator circuit using a semiconductor element for power control may be used.

図29-1から図29-3に、アプリケーションやコントローラの使用目的に合わせ、錯触力覚デバイスの基本ユニットを複数用いた装置を示す。 Figures 29-1 to 29-3 show an apparatus using a plurality of basic units of an illusionary tactile force sense device according to the intended use of an application or controller.

図29-1(a)は、対向型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(a) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device arranged facing each other.

図29-1(b)は、対向型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(b) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device arranged facing each other.

図29-1(c)は、並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(c) shows basic units of an illusionary tactile force sense device arranged in parallel.

図29-1(d)は、対向型かつ並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(d) shows the basic units of an illusionary tactile force sense device arranged in parallel and facing each other.

図29-1(e)は、対向型かつ並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。
図29-1(f)は、並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。
FIG. 29-1(e) shows basic units of an illusionary tactile force sense device that are arranged facing each other and in parallel.
FIG. 29-1(f) shows basic units of an illusionary tactile force sense device arranged in parallel.

図29-1(g)は、並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(g) shows basic units of an illusionary tactile force sense device arranged in parallel.

図29-1(h)は、正四面体の頂点に3次元に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(h) shows basic units of an illusionary tactile force sense device arranged three-dimensionally at the vertices of a regular tetrahedron.

図29-1(i)は、対向型かつ並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(i) shows basic units of an illusionary tactile force sense device that are arranged facing each other and in parallel.

図29-1(j)は、対向型かつ並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(j) shows the basic units of an illusionary tactile force sense device arranged in parallel and facing each other.

図29-1(k)は、並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-1(k) shows basic units of an illusionary tactile force sense device arranged in parallel.

図29-2(a)は、対向型を2次元的に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-2(a) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device in which opposing types are two-dimensionally arranged.

図29-2(b)は、対向型・並行型を2次元的に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-2(b) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device in which opposed type and parallel type are two-dimensionally arranged.

図29-2(c)は、対向型・並行型を2次元的に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-2(c) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device in which opposed type and parallel type are two-dimensionally arranged.

図29-2(d)は、対向型を3次元的に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-2(d) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device in which opposing types are arranged three-dimensionally.

図29-2(e)は、対向型・並行型を3次元的に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-2(e) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device in which facing type and parallel type are arranged three-dimensionally.

図29-2(f)は、対向型・並行型を3次元的に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-2(f) shows a basic unit of an illusionary tactile force sense device in which opposing types and parallel types are arranged three-dimensionally.

図29-3(a)及び図29-3(b)は、筒型ゲーム・コントローラ内に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 Figures 29-3(a) and 29-3(b) show the basic unit of an illusionary haptic device placed in a cylindrical game controller.

図29-3(c)及び図29-3(d)は、ねじれの位置に3次元に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIGS. 29-3(c) and 29-3(d) show the basic units of an illusionary tactile force sense device arranged three-dimensionally at twisted positions.

図29-3(e)は、ゲーム・コントローラ内に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。 FIG. 29-3(e) shows the basic unit of the illusionary haptic device placed inside the game controller.

図30(a)は、錯触力覚デバイスによって誘起される錯触力感覚に加えて、錯触力に同期させて形状変形用モータ3002によって錯触力覚インタフェース装置の形状3001を変形させることによって、誘起される錯触力覚905を強調する装置を示している。 FIG. 30(a) shows that in addition to the illusionary tactile force sensation induced by the illusionary tactile force sense device, the shape 3001 of the illusionary tactile force sense interface device is deformed by the shape deformation motor 3002 in synchronization with the illusionary tactile force. shows a device that emphasizes the illusionary tactile force sensation 905 induced by .

例えば図30(b)のように、釣りゲームに応用した場合、魚による釣り竿の引っ張りに合わせてインタフェースの形状3001を反らせることにより、錯触力覚905によって誘起された釣り糸の張力感覚が更に強調される。このときに錯触力覚なしにインタフェースを変形しただけでは、このようなリアルな魚の引きを体感することはできなく、錯触力覚にインタフェースの変形が加わることでリアリティが向上する。また、図30(c)のように錯触力覚デバイスの基本ユニットを空間的に並べることにより、形状変形用モータ3002なしに変形効果を生じさせることができる。 For example, as shown in FIG. 30(b), when applied to a fishing game, the interface shape 3001 is warped according to the pulling of the fishing rod by the fish, thereby further emphasizing the tension sensation of the fishing line induced by the illusionary tactile force sensation 905. be done. At this time, if you just transform the interface without the illusionary tactile force sense, you will not be able to experience such a realistic fish pulling. Also, by spatially arranging the basic units of the illusionary tactile force sense device as shown in FIG.

形状の変形は、形状変形用モータ3002に限らず、形状記憶合金や圧電素子を用いた駆動装置といった形状を変化させることができる機構ならばどんなものでもよい。 The shape deformation is not limited to the shape deformation motor 3002, and any mechanism that can change the shape, such as a driving device using a shape memory alloy or a piezoelectric element, may be used.

図31は、錯触力覚インタフェース装置101を用いたバーチャル・コントローラ3101を示している。 FIG. 31 shows a virtual controller 3101 using the illusionary tactile force sense interface device 101 .

コンテンツ作成装置102において生成されたバーチャル・コントローラ3101は、視覚的には、ホログラム、裸眼立体視ディスプレイ、ヘッドマントディスプレイといった視聴覚ディスプレイ105を用いて掌の中にバーチャル・コントローラ3101が映像化され、触力覚的には、錯触力覚インタフェース装置101を用いてバーチャル・コントローラ3101が作り出され、バーチャル・コントローラの存在、触感、ボタン操作感覚が提示される。従来の振動を使った方法ではバーチャル物体の形状を触覚的に表現することができなかったが、錯触力覚インタフェース装置を用いることで、バーチャル・ボタン3102の存在、ボタンを押した時、押し返される反力が表現される。 The virtual controller 3101 generated in the content creation device 102 is visualized in the palm of the hand using the audiovisual display 105 such as a hologram, autostereoscopic display, or head-mounted display, and can be touched. In terms of haptics, the illusionary tactile force sense interface device 101 is used to create a virtual controller 3101, and the presence, tactile sensation, and button operation sensation of the virtual controller are presented. Conventional methods using vibration could not express the shape of a virtual object tactilely. The returned reaction force is expressed.

従来のゲーム・コントローラは、ユーザ自身の身体を動かすことによって体感ゲームを楽しむものであり、振動を除けば、力覚情報によるフィードバックがない「疑似体感型」であった。これに対して、錯触力覚インタフェース装置101を用いれば、バーチャル物体531やゲームのキャラクタに触覚的に触れることができる「フル体感型コントローラ」を実現することができる。 Conventional game controllers allow the user to enjoy a sensory game by moving the user's own body, and were "pseudo-sensory" with no feedback based on haptic information except for vibrations. On the other hand, if the illusionary tactile force sense interface device 101 is used, it is possible to realize a "full bodily sensation type controller" that can tactilely touch the virtual object 531 or the game character.

錯触力覚インタフェース装置101を用いたバーチャル・コントローラ3101の効果は、ゲームの内容によってコントローラの形状、ボタン配置を自在に設計することができる点である。特に、男女老若によって掌及び指の長さが異なるため、個人の掌に合わせた形状のバーチャル・コントローラ3101をデザイン・変形することができる。また、コンテンツに合わせた形状を形成したり、ストーリー展開に合わせて形状を変化させることができる。例えば、従来のゲーム・コントローラでは、ゲーム・コンテンツに合わせたゲーム・コントローラが発売された。反対に、ひとつのゲーム・コントローラで多種なコンテンツを操作する場合は、コンテンツに最適なコントローラでないために直観的に操作できなかったり、ゲーム・コントローラに合わせてコンテンツの作成内容が制限されるなどの問題があった。これに対して、本実装例では、コンテンツに合わせたコントローラをバーチャルに作成させることができるため、専用のコントローラの再購入が不要だったり、コンテンツ内のシーンやストーリーに合わせてコントローラを自在に変形・変化させることができる。 The effect of the virtual controller 3101 using the illusionary tactile force sense interface device 101 is that the controller shape and button layout can be freely designed according to the content of the game. In particular, since the palms and fingers have different lengths depending on the age and gender, the virtual controller 3101 can be designed and transformed to match the palms of individuals. In addition, it is possible to form a shape that matches the content, or change the shape in accordance with the development of the story. For example, in conventional game controllers, game controllers adapted to game content have been released. On the other hand, when a single game controller is used to operate a wide variety of content, the controller may not be optimal for the content, making it impossible to operate intuitively, or the content creation may be restricted to match the game controller. I had a problem. On the other hand, in this implementation example, it is possible to virtually create a controller that matches the content, so there is no need to repurchase a dedicated controller, and the controller can be freely transformed according to the scenes and stories in the content.・Can be changed.

特に、新しいゲームソフトが発売された時に、そのソフト内にバーチャル・コントローラの情報を内包できるため、そのゲーム内容に最適化されたバーチャル・コントローラを利用することができる。ネットワークを介してバーチャル・コントローラをアイテムとして配布できるため、バージョンアップ、販売が低価格・手軽に行える。 In particular, when new game software is released, virtual controller information can be included in the software, so a virtual controller optimized for the content of the game can be used. Since the virtual controller can be distributed as an item via the network, version upgrades and sales can be done at low cost and easily.

実際のゲーム・コントローラの場合、薬指と小指でハウジングを把持しながら、複数のボタンを連続的に素早く押し込む作業は困難であるが、バーチャル・コントローラであれば、ハウジングの把持が不要となる。また、ゲーム・コントローラの重さによる慣性力がないため、素早くコントローラを動かすことができる。逆に、錯触力覚によるバーチャル・コントローラ3101ならば、必要に応じて、コントローラの重さや慣性力を生成することができる。 In the case of a real game controller, it is difficult to press the housing with the ring finger and the little finger while rapidly pressing multiple buttons in succession. Also, since there is no inertial force due to the weight of the game controller, the controller can be moved quickly. Conversely, the virtual controller 3101 based on the illusionary tactile force sense can generate the weight and inertial force of the controller as needed.

従来のゲーム・コントローラでは、入力のすべてがコントローラのボタンなどで行われていた。そのため、VR空間内のスウィッチやドア・ノブなどを操作する場合は、それらを選択してコントローラのボタンで操作していた。そのため、ゲームに慣れていないユーザは、ゲーム・コントローラのボタンに割り振られた機能や操作方法の習得、ゲームごとの操作方法の習得に時間が掛かる。しかし、バーチャル・コントローラ3101では、ゲーム・コントローラの機能を本来のVR空間内のバーチャル・ボタン3102に配置することができるため、ユーザが親しみ慣れている操作方法でVR空間内のボタンを直接操作できるため、習得時間が不要な上、直観的な操作が可能となる。 In conventional game controllers, all inputs are done with buttons on the controller. Therefore, when operating switches, door knobs, etc. in the VR space, they were selected and operated with the button of the controller. Therefore, it takes time for a user who is not accustomed to games to learn the functions and operation methods assigned to the buttons of the game controller, and to learn the operation methods for each game. However, with the virtual controller 3101, the functions of the game controller can be placed on the virtual buttons 3102 in the original VR space, so the buttons in the VR space can be directly operated by the user's familiar operation method. This eliminates the need for learning time and enables intuitive operation.

図32-1~図32-8及び図33は、1組のユニットあるいは複数組のユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示している。図32-1~図32-3は1組のユニットを使用した場合、図32-4、図32-5、図32-7、図32-8及び図33は2組のユニットを使用した場合を示している。 FIGS. 32-1 to 32-8 and 33 show an illusionary tactile force sense device and control method using one set of units or multiple sets of units. Figures 32-1 to 32-3 are for when one set of units is used, Figures 32-4, 32-5, 32-7, 32-8 and 33 are for when two sets of units are used is shown.

図32-1(a)は、偏心錘の位相関係を模式的に示している。図32-1(b)は、偏心錘の回転の位相パターンを示している。図32-1(c)は、図32-1(b)の位相パターンで合成される錯触力覚デバイスの重心変位の時間的な変化を示している。図32-1(c)に示されるように、回転数を加速するタイミングを示す位相遅れθdを変化させることで、振動の基本周期(動作点Aの継続時間+動作点Bの継続時間)を一定のまま、図32-1(c)に示されるように重心変位のプラス側及びマイナス側の加減速の比率を制御する。ただし、θdが負の場合に位相遅れを意味し、正の場合に位相進みを意味する。その結果、図32-1(d)に示されるように、振動の周期が一定のままでも、錯触力覚の感覚強度及び方向を変化させることができる。位相遅れθd=0及びπの場合は、錯触力覚の力の方向は感じられず、単なる振動として知覚される。 FIG. 32-1(a) schematically shows the phase relationship of the eccentric weights. FIG. 32-1(b) shows the phase pattern of rotation of the eccentric weight. FIG. 32-1(c) shows temporal changes in displacement of the center of gravity of the illusionary tactile force sense device synthesized with the phase pattern of FIG. 32-1(b). As shown in FIG. 32-1(c), by changing the phase delay θd indicating the timing of accelerating the rotation speed, the fundamental period of vibration (duration of operating point A + duration of operating point B) can be changed to The ratio of acceleration/deceleration on the plus side and minus side of the displacement of the center of gravity is controlled while being constant, as shown in FIG. 32-1(c). However, when θd is negative, it means phase lag, and when it is positive, it means phase lead. As a result, as shown in FIG. 32-1(d), it is possible to change the sensory intensity and direction of the illusionary tactile force sensation even if the period of vibration remains constant. When the phase delay θd=0 and π, the force direction of the illusionary tactile force sense is not felt, and is perceived as a mere vibration.

また、図32-1(e)に示されるように、動作点Aの継続時間及び動作点Bの継続時間の比率(動作点Aの継続時間/動作点Bの継続時間)を変化させることで、図32-1(f)に示されるように重心変位の時間的な推移を変化させる。つまり、角速度の比(動作点Bの継続時間/動作点Aの継続時間)を変化させることによって、振動の基本周期及び重心変位の最大振幅が一定のままでも、図32-1(g)に示されるように錯触力覚の感覚強度を変化させることができる。以上のように、周期、偏心振幅、加速・減速を独立に制御しながら、錯触力覚の感覚強度及び質感を変化させることができる。 Further, as shown in FIG. 32-1(e), by changing the ratio of the duration of the operating point A and the duration of the operating point B (duration of the operating point A/duration of the operating point B), , changes the temporal transition of the displacement of the center of gravity as shown in FIG. 32-1(f). In other words, by changing the angular velocity ratio (duration of operating point B/duration of operating point A), even if the fundamental period of vibration and the maximum amplitude of displacement of the center of gravity remain constant, The sensory intensity of the illusionary tactile force sense can be changed as shown. As described above, it is possible to change the sensory intensity and texture of the illusionary tactile force sense while independently controlling the period, eccentric amplitude, and acceleration/deceleration.

図32-2(a)~(h)は、図32-1において、0°及び180°方向を振動方向とする場合の偏心錘の位相関係(位相θ:0~7π/4)であり、回転振動を含まない直線振動である。これに対して、図32-3(a)~(h)は、90°及び270°方向を振動方向とする場合の偏心錘の位相関係(位相θ:π/2~9π/4)であり、回転振動を含んだ直線振動である。この回転振動は、錯触力覚の誘起において方向感覚を鈍らせる。 32-2(a) to (h) show the phase relationship (phase θ: 0 to 7π/4) of the eccentric weight when the 0° and 180° directions in FIG. 32-1 are the vibration directions, It is a linear vibration that does not include rotational vibration. On the other hand, FIGS. 32-3(a) to 32-3(h) show the phase relationship (phase θ: π/2 to 9π/4) of the eccentric weight when the 90° and 270° directions are the vibration directions. , are linear vibrations including rotary vibrations. This rotational vibration dulls the sense of direction in the induction of the illusionary tactile force sense.

そこで、図32-4に示されるように2組のユニットを使用することによって、この回転振動を軽減することできる。図32-4(a)は、0°方向を錯触力覚の方向とする場合の位相関係を示している。図32-4(b)は、90°方向を錯触力覚の方向とする場合の位相関係を示している。図32-4(c)は、180°方向を錯触力覚の方向とする場合の位相関係を示している。図32-4(d)は、270°方向を錯触力覚の方向とする場合の位相関係を示している。同様に、ユニット数を増やすことで回転振動を低減することができる。 This rotational vibration can then be reduced by using two sets of units as shown in FIG. 32-4. FIG. 32-4(a) shows the phase relationship when the 0° direction is the direction of the illusionary tactile force sense. FIG. 32-4(b) shows the phase relationship when the 90° direction is the direction of the illusionary tactile force sense. FIG. 32-4(c) shows the phase relationship when the 180° direction is the direction of the illusionary tactile force sense. FIG. 32-4(d) shows the phase relationship when the 270° direction is the direction of the illusionary tactile force sense. Similarly, by increasing the number of units, rotational vibration can be reduced.

ここで、2組のユニット間の位相θ1及びθ2を変化させた場合、図32-5(c)及び図32-5(d)に示されるように、位相差θ2-θ1を調整することによって、錯触力覚の感覚強度を変化させることができる。 Here, when the phases θ1 and θ2 between the two sets of units are changed, as shown in FIGS. 32-5(c) and 32-5(d), by adjusting the phase difference θ2−θ1 , the sensory intensity of the illusionary tactile force can be changed.

図32-6に示されるように、複数ユニットの位相関係を調整することによって、並進的な錯触力覚(図32-6(a)及び図32-6(b))、回転的な錯触力覚(図32-6(c)及び図32-6(d))を提示することができる。 As shown in Figure 32-6, by adjusting the phase relationship of multiple units, translational illusionary tactile force sensations (Figures 32-6(a) and 32-6(b)), rotational illusionary Haptic force sensations (FIGS. 32-6(c) and 32-6(d)) can be presented.

複数組のユニットを使用することでもエネルギー効率の良い錯触力覚制御装置も可能であり、この一例を図32-7~図32-8に示している。 An energy efficient illusionary tactile force control device is also possible by using multiple sets of units, an example of which is shown in Figures 32-7 to 32-8.

図32-7(a)のように2つの偏心回転子から構成された錯触力覚デバイス107a,107bを2組用意して、図32-7(b)のようにそれぞれの組の回転速度をω0及び2ω0で回転させた場合、図32-7(c)のような重心変位が合成される。特に位相を90°ずらした場合(3203)、最大値と最小値の差が最大となる。これにより、図28(a)で示したような発振回路を用いず、それぞれのモータは一定速度で回転を続けても、錯触力覚を誘起するような加減速振動を合成することができる。 Two pairs of illusionary tactile force sense devices 107a and 107b each composed of two eccentric rotors are prepared as shown in FIG. is rotated by ω 0 and 2ω 0 , the displacement of the center of gravity is synthesized as shown in FIG. 32-7(c). Especially when the phase is shifted by 90° (3203), the difference between the maximum value and the minimum value becomes maximum. As a result, even if each motor continues to rotate at a constant speed without using an oscillation circuit such as that shown in FIG. .

ここで、このような合成方法は、2つの基本ユニットの回転速度がω0、2ω0の場合に限らず、mω0、nω0(m、nは自然数)のような自然数比の関係をもっていればよい。 Here, such a synthesizing method is not limited to the case where the rotational speeds of the two basic units are ω 0 and 2ω 0 , but may be any relationship having a natural number ratio such as mω 0 and nω 0 (where m and n are natural numbers). Just do it.

これに対して、図32-7(d)~図32-7(f)に示されるように、モータの回転速度ω及び2ωを時間的に変化させることにより、図32-1と同じ効果も得ることができる。また、図32-4と同じく、図32-8に示されるように錯触力覚の方向を選択することができる。 On the other hand, as shown in FIGS. 32-7(d) to 32-7(f), by temporally changing the rotational speeds ω and 2ω of the motor, the same effect as in FIG. Obtainable. Also, as in FIG. 32-4, the direction of the illusionary tactile force sense can be selected as shown in FIG. 32-8.

図33は、異なる重さの偏心錘を有する複数ユニットを用いた錯触力覚デバイス及び制御方法を示している。図32-7(d)では同じ偏心錘を複数個使用しているが、図33(a)のように、偏心錘の重さや形状は2組の間で異なっても良い。更に、先述の方法についても、2組の錯触力覚デバイスを用いた本方式を用いることで、エネルギー効率の良い錯触力覚制御が可能となる。 FIG. 33 shows an illusionary tactile force sense device and control method using multiple units having eccentric weights of different weights. Although a plurality of the same eccentric weights are used in FIG. 32-7(d), the weight and shape of the eccentric weights may be different between the two sets as in FIG. 33(a). Furthermore, in the above-described method as well, by using this method using two pairs of illusionary tactile force sense devices, energy-efficient illusionary tactile force sense control becomes possible.

図34に示すように、錯触力覚インタフェース装置101は、接着テープ、指挿入部を有するハウジングのような装着部により、体の至る所3400に装着することができる。 As shown in FIG. 34, the illusionary tactile force sense interface device 101 can be worn anywhere on the body 3400 by a mounting portion such as a housing having an adhesive tape or a finger insertion portion.

図35は、バーチャルリアリティ環境生成装置を用いた実施例として、遠隔地間において、複数のユーザが協力してバーチャル陶芸を行う場合を示している。 FIG. 35 shows, as an embodiment using a virtual reality environment generating device, a case where a plurality of users cooperate and perform virtual pottery between remote locations.

VR環境生成装置A及びVR環境生成装置Bのすべての装置類のキャリブレーションが行われた後に、VR環境生成装置間の通信が確保される。それぞれVR環境生成装置に対応した異なる空間にユーザが存在しており、お互いのVR環境の情報は通信装置を介して共有されている。 After all devices of the VR environment generating device A and the VR environment generating device B are calibrated, communication between the VR environment generating devices is ensured. Users exist in different spaces corresponding to respective VR environment generating devices, and information on each other's VR environment is shared via a communication device.

以下、センサによるセンシングは、図1に基づいて、説明する。 Sensing by the sensor will be described below with reference to FIG.

データコンテンツデータとして、バーチャル粘土塊に関するモデルの初期情報(モデル頂点の位置Po)がコンテンツデータ104から読み込まれる。 As data content data, the initial information of the model (the position Po of the model vertex) regarding the virtual clay mass is read from the content data 104 .

次に、複数の位置センサ111及び加速度センサ108によってユーザの体の各部に関する情報ベクトル群Mu’(位置Xu’、姿勢Pu’、速度Vu’、角速度Ru’、加速度Au’、角加速度Tu’)が測定される。ここで、位置センサは、姿勢情報も測定できるものを使用する。速度、角速度、加速度、角加速度は位置情報の微分、2階微分により求められると同時に、速い動きに対しては、加速度センサの情報を使用する。また、物理シミュレータ113において、バーチャル粘土の物理モデルの頂点に関する情報ベクトル群Mo(位置Xo、速度Vo、加速度Ao、各頂点間に働く力Fo)、ユーザから頂点に働くバーチャルな力ベクトル群Fuo、音源データ、ユーザ・モデル(バーチャル・ユーザ)に関する情報ベクトル群Mu(位置Xu、姿勢Pu、速度Vu、角速度Ru、加速度Au、角加速度Tu)、及びバーチャル粘土の頂点からバーチャル・ユーザに働くバーチャルな力ベクトル群Fouを記憶するメモリ空間がコンテンツ作成装置102に確保される。時々刻々と更新されるメモリ空間の情報ベクトル群をもとに、コンテンツであるバーチャル粘土及びバーチャル・ユーザの物理シミュレーションが繰り返され、メモリ空間の情報が更新される。 Next, information vector group Mu' (position Xu', posture Pu', velocity Vu', angular velocity Ru', acceleration Au', angular acceleration Tu') relating to each part of the user's body is detected by a plurality of position sensors 111 and acceleration sensors . is measured. Here, a position sensor that can also measure orientation information is used. Velocity, angular velocity, acceleration, and angular acceleration are obtained by differentiation and second-order differentiation of position information, and information from the acceleration sensor is used for fast movements. In the physics simulator 113, an information vector group Mo (position Xo, velocity Vo, acceleration Ao, force Fo acting between vertices) on the vertices of the virtual clay physical model, a virtual force vector group Fuo acting on the vertices from the user, Sound source data, information vectors Mu (position Xu, posture Pu, velocity Vu, angular velocity Ru, acceleration Au, angular acceleration Tu) related to the user model (virtual user), and virtual A memory space for storing the force vector group Fou is secured in the content creation device 102 . Based on the information vector group in the memory space that is updated from moment to moment, the physical simulation of the content virtual clay and the virtual user is repeated, and the information in the memory space is updated.

以下、物理シミュレーションは、図5のモデルを用いて説明する。 The physical simulation will be described below using the model in FIG.

物理シミュレータにおいては、バーチャル・粘土が図5(b)に示されるバネ・ダンパモデルによって表現され、上記情報ベクトル群Mu及びMoが計算・更新される。バーチャル・ユーザの1番目の測定点p1(例えば、指先)の姿勢Pu1、及びこの指に働くバーチャルな力ベクトルFou1から、錯触力覚インタフェースで提示すべき力の方向ベクトルu1は、
u1=Fou1/∥Fou1∥-Pu1
と求められる。その他の測定点piにおいても同様に計算される。
In the physical simulator, the virtual clay is represented by the spring-damper model shown in FIG. 5(b), and the information vector groups Mu and Mo are calculated and updated. From the posture Pu1 of the virtual user's first measurement point p1 (for example, fingertip) and the virtual force vector Fou1 acting on this finger, the direction vector u1 of the force to be presented by the illusionary tactile force sense interface is
u1=Fou1/∥Fou1∥−Pu1
is asked. Other measurement points pi are similarly calculated.

図12のように、初期位相θiと力を提示すべき方向ベクトルuの間にある関係 u= (cosθi, sinθi, 0) を用いて、初期位相θiが求められる。初期位相遅れθdは最大感覚強度を与える-90°に設定する。なお、初期位相遅れθdは提供したい感覚強度のダイナミックレンジに合わせて調整してもよい。 As shown in FIG. 12, the initial phase .theta.i is obtained using the relationship u=(cos .theta.i, sin .theta.i, 0) between the initial phase .theta.i and the direction vector u to which the force should be presented. The initial phase lag θd is set to -90° which gives maximum perceived intensity. It should be noted that the initial phase delay θd may be adjusted according to the dynamic range of sensory intensity to be provided.

以上は、1組の錯触力覚デバイスを用いて、指先の輪切り断面内において任意の方向に力を提示する場合であったが、これは3組の錯触力覚デバイスを用いることで、全方位の任意の方向に力を提示する方法に拡張することができる。 The above was the case of presenting a force in an arbitrary direction within a sliced cross-section of a fingertip using one set of illusionary tactile force sense devices. It can be extended to methods that present forces in any omnidirectional direction.

提示すべき物理的強度は、図17(b)の錯触力覚・等感レベル曲線を表す数値表を用いて、提示したい錯触力覚強度IIに対応する物理的強度が参照される。図10(e)の錯触力覚強度の特性グラフから、物理量Δf/fが求められる。質感として、図11(c)の粗さ感覚1111を表す振動感強度VIは、図10(f)の振動感強度の特性グラフから、物理量fが求められる。これら物理量Δf/f及び物理量fから角速度ω1及びω2が求められる。上記の特性曲線から値を求める時には、スプライン関数などの補間関数を用いる。角速度ω1及びω2は、以下のように求められる。
ω1= 2π/f1、ω2= 2π/ f2 ただし、f1= f+Δf/2、f2= f-Δf/2
位相パターンθ(t)は、図12(b)により、初期位相θi、角速度ω1及びω2を用いて表わされる。
As for the physical intensity to be presented, the physical intensity corresponding to the illusionary tactile force sense intensity II to be presented is referenced using the numerical table representing the illusionary tactile force sense/equal sensation level curve in FIG. 17(b). The physical quantity Δf/f can be obtained from the characteristic graph of the intensity of the illusionary tactile force sense shown in FIG. 10(e). As the texture, the vibration sensation intensity VI representing the roughness sensation 1111 in FIG. 11(c) is obtained as a physical quantity f from the characteristic graph of the vibration sensation intensity in FIG. 10(f). Angular velocities ω1 and ω2 are obtained from these physical quantity Δf/f and physical quantity f. An interpolating function such as a spline function is used to obtain a value from the above characteristic curve. Angular velocities ω1 and ω2 are obtained as follows.
ω1= 2π/f1, ω2= 2π/f2 However, f1= f+Δf/2, f2= f-Δf/2
The phase pattern .theta.(t) is expressed using the initial phase .theta.i and the angular velocities .omega.1 and .omega.2 as shown in FIG. 12(b).

モータの応答特性Rはオーバーシュートによる振動を起こさず収束応答が良いP,I,Dパラメータが選択される。P,I,Dパラメータによる制御方法は、当該同業者が一般に利用しているサーボモータの制御方法であり、モータ・メーカーが提供する選定方法に従い、P,I,Dパラメータが選定される。粗さ感覚1111を表す振動感強度VIを強調したい場合には、振動が発生するように、P及びDパラメータが大きくなるように加速度センサでモニタしながらモータFB特性制御器においてパラメータがフィードバック的に設定される。 The P, I, and D parameters are selected for the response characteristic R of the motor, which do not cause vibration due to overshoot and have a good convergence response. The control method using P, I, D parameters is a servo motor control method generally used by the same industry, and the P, I, D parameters are selected according to the selection method provided by the motor manufacturer. When it is desired to emphasize the vibration sensation intensity VI representing the roughness sensation 1111, the parameters are fed back in the motor FB characteristics controller while monitoring with the acceleration sensor so that the P and D parameters increase so that vibration occurs. set.

以上のように、位相パターンθ(t)は、錯触力覚誘起関数Fからf(t)=F(u,II,VI,R)として求められる。 As described above, the phase pattern θ(t) is obtained from the illusionary tactile force sense induction function F as f(t)=F(u, II, VI, R).

モータ制御の分解能を1.8°にした場合、上記位相パターンθ(t)を用いて、縦軸の位相360°を1.8°刻みで200個に分解して、この200個の点に対応する横軸の時間を求める。この時間が、制御用パルス列を発生させるタイミングとなる。以上、位相パターンθ(t)から制御用パルス列g(t)が求められる。 When the resolution of the motor control is 1.8°, the phase pattern θ(t) is used to divide the phase 360° of the vertical axis into 200 points in 1.8° increments. Find the time on the corresponding horizontal axis. This time is the timing for generating the control pulse train. As described above, the control pulse train g(t) is obtained from the phase pattern θ(t).

変形型ダンパモデルと図5(b)のバネ・ダンパモデルの相違点は、図5(b)が表面だけの中空モデルなのに対して、本件は、構造バネ及びせん断バネに対応したソリッドモデルを用いる点である。 The difference between the deformable damper model and the spring damper model in FIG. 5(b) is that while the model in FIG. It is a point.

もう一つの相違点は、図5(b)における平衡状態のバネの長さL0が固定値ではなく、物理シミュレーションの計算において、時刻Δt後の格子点間の距離が平衡状態のバネの長さとして更新されていくことである。しかし、この過程を何度も繰り返し、粘土のように複雑に折り重ねられて変形していく場合は、バネの長さが無限に伸びていってしまう。そこで、変形の度に、バネの長さが均等になるように、モデリング時における格子点分割を再度行うことにする。 Another difference is that the length L0 of the spring in the equilibrium state in FIG. It is to be updated as it is. However, if this process is repeated many times and the spring is folded and deformed like clay, the length of the spring will grow infinitely. Therefore, the lattice point division at the time of modeling is performed again so that the length of the spring becomes uniform each time the deformation occurs.

格子点1が隣接する格子点2~格子点4と結合している場合、格子点1が格子点2から受ける力ベクトルf12は
f12 =-k×(∥p2-p1∥- L12)×(p2-p1)/∥p2-p1∥-c×(v2-v1) (9)
と表わされる。ただし、
pi:格子点piの位置ベクトル
vi:格子点piの速度ベクトル
k:バネの弾性係数、
c:ダンパの粘性係数、
Lij:格子点iと格子点jの間のバネの自然長
質量m1の格子点1が周囲の格子点2~格子点4から受けた力の合力をf1とすると、格子点1の運動方程式は
m1×d2p1/dt2=f1=f12+f13+f14 (10)
と表わされる。
When grid point 1 is connected to adjacent grid points 2 to 4, the force vector f12 received by grid point 1 from grid point 2 is
f12 =-k×(∥p2-p1∥- L12)×(p2-p1)/∥p2-p1∥-c×(v2-v1) (9)
is represented. however,
pi: Position vector of grid point pi
vi: velocity vector of lattice point pi
k: modulus of elasticity of the spring,
c: damper viscosity coefficient,
Lij: Natural length of spring between grid point i and grid point j If grid point 1 with mass m1 receives force f1 from surrounding grid points 2 to 4, the equation of motion of grid point 1 is
m1×d2p1/ dt2 = f1=f12+f13+f14 (10)
is represented.

錯触力覚インタフェース装置が装着された指先がこのバーチャル物体・物理モデルの格子点1(p1)に接触した場合は、格子点1(p1)は指先の位置1(p’1)に変化し、指先に働く反力(-f)は、
-f=(f12+f13+f14)-m1×d2p’1/dt2 (11)
と表わされる。接触を判定するための指先の動きは、位置センサ、加速度センサによってセンシングされる。
When a fingertip with an illusionary tactile force sense interface device touches grid point 1 (p1) of this virtual object/physical model, grid point 1 (p1) changes to position 1 (p'1) of the fingertip. , the reaction force (-f) acting on the fingertip is
-f=(f12+f13+f14)-m1×d2p'1/ dt2 ( 11)
is represented. A fingertip movement for determining contact is sensed by a position sensor and an acceleration sensor.

実際の数値シミュレーションでは、時刻t’の格子点1の位置p’1、速度v’1、力f’1は、ひと時刻前tの変数p,1 v1, f1から求められる。つまり、
速度ベクトル:v’1=v1+(f1/m1)×Δt (12)
位置ベクトル:p’1=p1+v1×Δt (13)
In an actual numerical simulation, the position p'1, velocity v'1 and force f'1 of grid point 1 at time t' can be obtained from variables p,1 v1 and f1 one time before t. in short,
Velocity vector: v'1=v1+(f1/m1)×Δt (12)
Position vector: p'1=p1+v1×Δt (13)

同様に質量m2の格子点2の位置、速度が計算される。
速度ベクトル:v’2=v2+(f2/m2)×Δt (14)
位置ベクトル:p’2=p2+v2×Δt (15)
最後に、格子点1及び格子点2の間に働く力は図5(b)とは異なり
f’12=0 (16)
と算出される。
Similarly, the position and velocity of grid point 2 with mass m2 are calculated.
Velocity vector: v'2=v2+(f2/m2)×Δt (14)
Position vector: p'2=p2+v2×Δt (15)
Finally, the force acting between grid point 1 and grid point 2 is different from that in Fig. 5(b).
f'12=0 (16)
is calculated as

以上の物理シミュレーションにより、バーチャル・ユーザの指先からバーチャル粘土に働く力が計算され、バーチャル粘土が変形される。また、バーチャル粘土からバーチャル・ユーザの指先へ働く応力も計算される。この応力の計算結果をもとに、提示において、錯触力覚インタフェース装置が錯触力覚誘起装置及び錯触力覚デバイス駆動制御装置によって制御されることで、ユーザ(実体)は視聴覚ディスプレイでの立体映像及び立体音像に合わせてバーチャル粘土の感触を体感するとともに、感触によってバーチャル物体の形状を確認しながらバーチャル粘土の変形を行い、バーチャル花瓶を完成する。この時、バーチャル物体Aとバーチャル物体BがVR空間上で同一物の場合、共同作業によりバーチャル花瓶を完成させることになる。 By the physical simulation described above, the force acting on the virtual clay from the fingertip of the virtual user is calculated, and the virtual clay is deformed. Also, the stress acting on the virtual user's fingertip from the virtual clay is calculated. Based on the stress calculation results, the illusionary tactile force sense interface device is controlled by the illusionary tactile force sense induction device and the illusionary tactile force sense device drive control device in the presentation, so that the user (entity) can see on the audiovisual display. The virtual clay is deformed while confirming the shape of the virtual object by the feel, and the virtual vase is completed. At this time, if the virtual object A and the virtual object B are the same in the VR space, the virtual vase will be completed through collaborative work.

なお、バーチャル物体A及びバーチャル物体Bは実物体でもよく、周辺機器によって実物体の映像及び形状が測定されて、その結果が通信機器を介して、VR環境生成装置A及びVR環境生成装置Bにおいてデータ共有される。バーチャル物体Aが実物体の時は、ユーザAの陶芸体験を、ユーザBが体験共有することになる。 Note that the virtual object A and the virtual object B may be real objects, and the image and shape of the real object are measured by a peripheral device, and the result is transmitted to the VR environment generation device A and the VR environment generation device B via a communication device. Data shared. When the virtual object A is a real object, the user B shares the pottery experience of the user A.

毎計算毎に各格子点の位置、速度、力が計算されて、メモリに保存される。この保存された値を用いて、次の時間の位置、速度、力が計算される。これらにより、指先への反力が提示され、バーチャル物体の可触化が実現される。 The position, velocity, and force of each grid point are calculated for each calculation and stored in memory. This stored value is used to calculate position, velocity and force for the next time. With these, the reaction force to the fingertip is presented, and the virtual object is made haptic.

VR環境は、上記のバーチャル物体に関する物理シミュレーションと同様に、周辺機器によってセンシングされた実空間の実物体、及び位置センサ・加速度センサによってセンシングされたユーザの動き情報をもとに、両者が同一のVR環境においてモデル化され、コンテンツの接触・把持力が計算されて、仮想空間及び実空間が融合されたVR空間が生成される。 Similar to the physics simulation for virtual objects described above, the VR environment is based on real objects in real space sensed by peripheral devices and user movement information sensed by position sensors and acceleration sensors. It is modeled in the VR environment, the contact/grip force of the content is calculated, and the VR space in which the virtual space and the real space are fused is generated.

図31に示されたバーチャル・コントローラも、上記バーチャル陶芸と同じ方法で実現することができる。 The virtual controller shown in FIG. 31 can also be implemented in the same manner as the virtual pottery described above.

本装置は、バーチャルリアリティ分野以外の様々な分野への応用が考えられる。 This device can be applied to various fields other than the field of virtual reality.

バーチャルリアリティ技術による情報提示及び表現においては、実物の乗り物では乗り物酔いを起こさない人がシミュレータでは乗り物酔いを起こしたり、立体視用バーチャルリアリティで立体感が感じられない人も少なくなく、同じバーチャルリアリティでもリアリティの感じ方が人によって大きく異なる。これに加えて、掌の大きさや筋肉の強さなどの身体的な差異、インタフェースの重さ・形状の差異、インタフェースの扱い方のユーザ習熟度によって、バーチャルリアリティ技術による騙され易さ、つまり、感じ方が、老若男女、個人で大きく異なる。そのため、用途によって、学習及び補正の効果が異なってくる。 In terms of information presentation and expression using virtual reality technology, there are many people who do not get motion sickness in real vehicles but get motion sickness in simulators, and there are many people who cannot feel the three-dimensional effect in stereoscopic virtual reality. However, the perception of reality differs greatly from person to person. In addition to this, physical differences such as palm size and muscle strength, differences in the weight and shape of the interface, and user proficiency in how to handle the interface can affect the gullibility of virtual reality technology. Feelings vary greatly between men and women of all ages. Therefore, the effects of learning and correction differ depending on the application.

携帯電話・PDA等の情報端末へ応用すれば、個人特性に合わせることで触力覚情報の情報量・わかりやすさ及び操作性が向上する。 If it is applied to information terminals such as mobile phones and PDAs, the information volume, comprehensibility and operability of tactile force sense information can be improved by matching individual characteristics.

例えば、マナーモード用バイブレータの代わりに本装置を用いることで、従来の方向情報のない振動に対して、ナビゲーションにおける進行方向、見落としやすい注意喚起を触力覚で効果的に提示できることが可能になる。 For example, by using this device instead of a vibrator for silent mode, it will be possible to effectively display the direction of travel in navigation and alerts that are easy to overlook with tactile force, in contrast to conventional vibrations that do not have direction information. .

情報端末に錯触力覚デバイス及び触力覚デバイスを内蔵させた場合、端末の重さ及び形状と掌の大きさ及び筋力との相対的な関係で、触力覚の強度や感じ方が異なってくる。また、掌に持って振ったりして使う非ベース型の場合、質量・慣性モーメントによる慣性力によって、同じ触力覚情報を提示しても異なって感じられる。そのため、本装置の補正の機能が、触力覚情報を適切に提示するために効果的である。 When an information terminal incorporates an illusionary tactile force device and a haptic force device, the relative relationship between the weight and shape of the terminal and the size and muscle strength of the palm will affect the strength and sensation of the haptic force. come. In addition, in the case of a non-base type that is used by holding it in the palm and shaking it, even if the same tactile information is presented, it feels different due to the inertial force due to the mass and moment of inertia. Therefore, the correction function of this device is effective for appropriately presenting the haptic information.

モーションセンサを用いた携帯電話用ゲームに利用すれば、力によるインプットに対して力によるアウトプットが効果的に得られることで、インタラクティブ性、リアリティが向上し、直感的な操作性が向上する。タッチペン(スタイラス)やタブレットPCに利用すれば、指やタッチペンでアイコンをクリックしたときのクリック感の向上、ディスプレイ内のWindow毎に摩擦抵抗を変えることで重なり合ったWindowの識別が可能となり、視覚障害者へのユーザビリティが向上する。 If it is used in a mobile phone game using a motion sensor, it is possible to effectively obtain force-based output in response to force-based input, thereby improving interactivity, reality, and intuitive operability. When used in touch pens (styluses) and tablet PCs, it improves the click feeling when icons are clicked with a finger or touch pen, and by changing the frictional resistance of each window in the display, it becomes possible to identify overlapping windows, resulting in visual impairment. Usability for users is improved.

また、手術シミュレータなどの各種トレーニング装置へ応用すれば、個人特性や学習度に合わせて調整し、学習すべき特徴的なポイント、見落としやすいポイントなどの情報を力覚的に強調して表現することで、操作性、わかりやすさ、学習効果が向上する。 Also, if it is applied to various training devices such as surgical simulators, it can be adjusted according to individual characteristics and learning levels, and information such as characteristic points to be learned and points that are easily overlooked can be haptically emphasized and expressed. This improves operability, comprehensibility, and learning effect.

錯覚による強調が含まれるために、力覚情報提示のように単に物理量を増加させたりコントラストを強めればよいのでなく、人の感覚特性に基づいて強調補正する必要がある。また、術具の多様さや、入門者用や熟練者用に分かれる工具類を表現するためには、使用頻度や習熟度によって変化するリアリティ感、バーチャルリアリティ技術による騙され易さに合わせて補正を行う。 Since the enhancement by illusion is included, it is necessary to correct the enhancement based on the human sensory characteristics instead of simply increasing the physical quantity or enhancing the contrast as in haptic information presentation. In addition, in order to express the variety of surgical instruments and the tools that are divided into beginner and expert tools, the sense of reality changes according to the frequency of use and proficiency, and the ease of deceiving with virtual reality technology. conduct.

101 錯触力覚インタフェース装置
102 コンテンツ作成装置
103 錯触力覚誘起装置
104 コンテンツデータ
105 視聴覚ディスプレイ
106 触力覚データ及び錯触力覚データ
107 錯触力覚デバイス
107a 錯触力覚デバイス
107b 錯触力覚デバイス
108 加速度センサ
109 圧力センサ
110 筋電センサ
111 位置センサ
112 制御器
113 物理シミュレータ
114 コンピュータグラフィックス
115 錯触力覚誘起関数生成器
116 学習器
117 補正器
118 周辺機器
119 音源シミュレータ
205 通信器
520 バーチャル物体(物理モデル)
528 バネ・ダンパ物理モデル
531 バーチャル物体
533 指
535 バーチャル物体から働く応力
814 偏心錘
815 偏心モータ
901 物理現象
902 非線形感覚特性
903 心理現象
904 左右の振動
905 錯触力覚
908 動作点Aの継続時間Taにおける力感覚の積分量
909 動作点Bの継続時間Tbにおける力感覚の積分量
1002a 高速回転数ω1
1002b 低速回転数ω2
1100 仮想平板
1101 仮想物体の動き
1102 移動に対する抗力
1103 仮想平板からの抗力
1104 摩擦力
1105 粘性抗力
1106 仮想平板を表面内に押し戻す抗力
1107 仮想平板の誤差厚
1108 抵抗感・粘性感
1109 摩擦感
1110 滑らか感・加速感
1111 粗さ感覚
1112 振動的抗力
1113 加速力(負の抗力)
1201 初期位相θi
1202 錯触力覚による浮上感覚
1203 錯触力覚による浮上感覚
1204 錯触力覚による重力感覚
1301 接着テープ
1302 ハウジング
1303 指挿入部
1403 形状変形材
1404 粘弾性材料
1405 耐震材料
1406 ディスプレイ
1702 補正器
1703 モータ制御器
1704 モータ
1705 エンコーダ
1706 粘弾性特性制御器
1707 粘弾性材料
1713 錯触力覚誘起関数
1714 補正データ
1725 物理強度15dB
1901 モータFB特性制御器
1902 制御信号生成器
2206 閾値
2302 錘
2303 伸縮材
2400 定速度回転
2403 粘弾性材料A
2404 粘弾性材料B
2601 ヒステリシス材料A
2602 ヒステリシス材料B
3001 錯触力覚インタフェース装置の形状
3002 形状変形用モータ
3003 柔軟変形材料
3101 バーチャル・コントローラ
3102 バーチャル・ボタン
3202 重心変位(位相差0°)
3203 重心変位(位相差180°)
101 illusionary tactile force sense interface device 102 content creation device 103 illusionary tactile force sense induction device 104 content data 105 audiovisual display 106 tactile force sense data and illusionary tactile force sense data 107 illusionary tactile force sense device 107a illusionary tactile force sense device 107b illusionary tactile sense Haptic device 108 Acceleration sensor 109 Pressure sensor 110 Myoelectric sensor 111 Position sensor 112 Controller 113 Physical simulator 114 Computer graphics 115 Illusory tactile force sense induction function generator 116 Learning device 117 Corrector 118 Peripheral device 119 Sound source simulator 205 Communication device 520 Virtual Objects (Physical Models)
528 Spring/damper physical model 531 Virtual object 533 Finger 535 Stress acting from virtual object 814 Eccentric weight 815 Eccentric motor 901 Physical phenomenon 902 Nonlinear sensory characteristics 903 Psychological phenomenon 904 Left-right vibration 905 Illusory tactile force sensation 908 Duration time Ta of operating point A Integral amount 909 of force sensation at Integral amount 1002a of force sensation at duration Tb of operating point B High-speed rotation speed ω1
1002b Low speed ω2
1100 Virtual plate 1101 Movement of virtual object 1102 Drag against movement 1103 Drag from virtual plate 1104 Frictional force 1105 Viscous drag 1106 Drag pushing back virtual plate into surface 1107 Error thickness of virtual plate 1108 Sense of resistance/viscosity 1109 Sense of friction 1110 Smooth Sensation/acceleration sensation 1111 Roughness sensation 1112 Vibrational drag 1113 Acceleration force (negative drag)
1201 initial phase θi
1202 Levitation sensation 1203 due to illusionary tactile force sense Levitation sensation 1204 due to illusionary tactile force sense Gravity sensation 1301 due to illusionary tactile force sense Adhesive tape 1302 Housing 1303 Finger insertion part 1403 Shape deformation material 1404 Viscoelastic material 1405 Anti-seismic material 1406 Display 1702 Corrector 1703 Motor controller 1704 Motor 1705 Encoder 1706 Viscoelastic property controller 1707 Viscoelastic material 1713 Illusory tactile force sense induction function 1714 Correction data 1725 Physical strength 15 dB
1901 Motor FB characteristic controller 1902 Control signal generator 2206 Threshold value 2302 Weight 2303 Elastic material 2400 Constant speed rotation 2403 Viscoelastic material A
2404 Viscoelastic Material B
2601 hysteresis material A
2602 hysteresis material B
3001 Illusory tactile force sense interface device shape 3002 Shape deformation motor 3003 Flexible deformation material 3101 Virtual controller 3102 Virtual button 3202 Center of gravity displacement (phase difference 0°)
3203 center of gravity displacement (phase difference 180°)

Claims (40)

錯触力覚デバイス、及びCPUを備える錯触力覚インターフェース装置であって、
(1)前記錯触力覚デバイスにより提示される運動量を含む物理量、刺激と人間の感覚との間の関係を示す特性と、取得されたコンテンツの情報のうちの少なくとも1つを備えるデータ、及び/又は
(2)前記錯触力覚デバイスへの操作情報を備えるデータ、
に応じて前記CPUを制御して非線形感覚を備える錯触力覚を誘起し、
ここで、前記錯触力覚インターフェース装置の少なくとも一部の要素の形状、方向、位相、位置、速度、角度、角速度、角加速度、配列、配置の少なくとも1つが変化することによって、前記非線形感覚を備える錯触力覚が誘起され、
前記錯触力覚インターフェース装置は、誘起される前記錯触力覚に含まれる断続的な力の方向とは反対方向の力の感覚を提示し、
前記反対方向の力の感覚の提示は、バーチャル物体の形状、摩擦感覚、及び粗さ感覚を提示することを含む、錯触力覚インターフェース装置。
An illusionary tactile force sense interface device comprising an illusionary tactile force sense device and a CPU ,
(1) Data comprising at least one of a physical quantity including momentum presented by the illusionary tactile force sense device, a characteristic indicating the relationship between a stimulus and human senses, and acquired content information. and/or (2) data comprising operation information for the illusionary tactile force sense device;
controlling the CPU according to to induce an illusionary tactile force sense having a nonlinear sensation;
Here, by changing at least one of the shape, direction, phase, position, velocity, angle, angular velocity, angular acceleration, arrangement, and arrangement of at least some elements of the illusionary tactile force sense interface device, the non-linear sensation is generated. The illusionary tactile force sense provided is induced,
The illusionary tactile force sense interface device presents a sense of force in a direction opposite to the direction of intermittent force included in the induced illusionary tactile force sense,
The illusionary tactile force sense interface device, wherein presenting the sense of force in the opposite direction includes presenting a shape of a virtual object, a sense of friction, and a sense of roughness.
CPUを備える錯触力覚インターフェース装置であって、
(1)実物体、バーチャル物体、表示される物体の少なくとも一つの情報を備えるデータ、及び/又は
(2)実物体、バーチャル物体、表示される物体への少なくとも一つへの操作情報を備えるデータ
に応じて前記CPUを制御して非線形感覚を備える錯触力覚を誘起し、
ここで、前記錯触力覚インターフェース装置の少なくとも一部の要素の形状、方向、位相、位置、速度、角度、角速度、角加速度、配列、配置の少なくとも1つが変化することによって、前記非線形感覚を備える錯触力覚が誘起され、
前記錯触力覚インターフェース装置は、誘起される前記錯触力覚に含まれる断続的な力の方向とは反対方向の力の感覚を提示し、
前記反対方向の力の感覚の提示は、前記バーチャル物体の形状、摩擦感覚、及び粗さ感覚を提示することを含む、錯触力覚インターフェース装置。
An illusionary tactile force sense interface device comprising a CPU ,
(1) data comprising information on at least one of a real object, a virtual object, and a displayed object; and/or (2) data comprising operation information for at least one of a real object, a virtual object, and a displayed object. controlling the CPU according to to induce an illusionary tactile force sense having a nonlinear sensation;
Here, by changing at least one of the shape, direction, phase, position, velocity, angle, angular velocity, angular acceleration, arrangement, and arrangement of at least some elements of the illusionary tactile force sense interface device, the non-linear sensation is generated. The illusionary tactile force sense provided is induced,
The illusionary tactile force sense interface device presents a sense of force in a direction opposite to the direction of intermittent force included in the induced illusionary tactile force sense,
The illusionary tactile force sense interface device, wherein presenting the sense of force in the opposite direction includes presenting the shape of the virtual object, the sense of friction, and the sense of roughness.
前記誘起は、錯触力覚誘起関数を生成する錯触力覚誘起関数生成装置を駆動して生成されることを特徴とする請求項1又は2記載の錯触力覚インターフェース装置。 3. The illusionary tactile force sense interface device according to claim 1, wherein the induction is generated by driving an illusionary tactile force sense induction function generation device that generates an illusionary tactile force sense induction function. 前記誘起は、錯触力覚誘起関数及び/又は補正された錯触力覚誘起関数を生成する錯触力覚誘起関数生成装置を駆動して生成されることを特徴とする請求項1又は2記載の錯触力覚インターフェース装置。 3. The induction is generated by driving an illusionary tactile force sense induction function generator that generates an illusionary tactile force sense induction function and/or a corrected illusionary tactile force sense induction function. The illusionary tactile haptic interface device described. 前記誘起は、前記錯触力覚デバイスの駆動により得られ、及び/又は非線形感覚特性に従って運動量を変化及び/又は加速度パターンを変化させることにより得られ、及び/又は、前記データに基づいて運動量の変化及び/又は加速度パターンを変化させることにより得られることを特徴とする請求項1記載の錯触力覚インターフェース装置。 The induction is obtained by driving the illusionary tactile force sense device, and/or is obtained by changing the momentum and/or the acceleration pattern according to the non-linear sensory characteristics, and/or is obtained by changing the momentum based on the data. 2. The illusionary tactile force sense interface device according to claim 1, wherein the illusionary tactile force sense interface device is obtained by changing the change and/or acceleration pattern. 前記錯触力覚インターフェース装置は、
駆動装置、視聴覚ディスプレイ、シミュレータ、ゲーム機、パネル、ボタン、ペン、トレーニング装置、体感装置、筆記用具、日用雑貨品、玩具のいずれか1つに設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の錯触力覚インターフェース装置。
The illusionary tactile force sense interface device
1. Provided in any one of a driving device, an audiovisual display, a simulator , a game machine, a panel , a button, a pen, a training device, a sensory device, a writing utensil, daily necessities, and a toy. 3. The illusionary tactile force sense interface device according to 2.
インターフェースを持った腕が持ち上げる感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a feeling that an arm holding the interface is lifted. バーチャル物体の存在を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is a device for presenting the existence of a virtual object. バーチャル物体の押し込みを提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is a device for presenting pressing of a virtual object. 体感及び/又は加速感を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is a device that presents bodily sensations and/or acceleration sensations. 力が働く感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the illusionary tactile force sense interface device presents a sensation of force acting. 個人の掌に合わせたコントローラの形状やボタンの配置を自在にデザインして感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it is a device that presents sensations by freely designing the shape of the controller and the arrangement of the buttons according to the palm of the individual . . コンテンツを自在に変形・変化させて感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents sensations by freely transforming and changing contents . 仮想空間及び実空間が融合されたバーチャルリアリテイ環境を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a virtual reality environment in which a virtual space and a real space are fused. 通信によってコンテンツ及びセンシング情報を共有することにより、複数のユーザと同一VR環境において共存及び情報共有を行い、バーチャル物体の操作及び/又は感触を共有して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 A claim characterized by being a device that coexists and shares information with a plurality of users in the same VR environment by sharing content and sensing information through communication , and presents the operation and/or feel of a virtual object in a shared manner. 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of items 1 to 4. 外部から押された感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a sensation of being pressed from the outside . 連続的な並進力感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is a device that presents a continuous translational force sensation. 加減速や振動で発生する力の積分が物理的にゼロであるにも関わらず、感覚的には相殺されないばかりか、正の方向の力は知覚されずに、目的の方向である負の方向に並進力的な力覚やトルク感を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 Although the integral of the force generated by acceleration/deceleration and vibration is physically zero, not only is it not sensuously canceled, but the force in the positive direction is not perceived, and the force in the negative direction, which is the target direction, is not perceived. 5. The illusionary tactile force sense interface device according to claim 1, wherein the illusionary tactile force sense interface device is a device that presents a sense of translational force or torque. 刺激の強度及び/又は周期や方向に揺らぎ感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a sensation of fluctuation in the intensity and/or cycle and direction of stimulation . 前記錯触力覚インターフェース装置は、錯触力覚を提示したときの力の質感を変えて提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the illusionary tactile force sense interface device is a device that presents the illusionary tactile force sense by changing the texture of the force . sensory interface device. 仮想平板の質感である摩擦感覚や粗さ感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a sense of friction and a sense of roughness, which are the textures of a virtual flat plate. 浮上感覚の減少及び/又は阻害を抑制して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device suppresses reduction and/or inhibition of floating sensation and presents it. 実物体との触感に錯触力覚の感覚を付加して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents an illusionary tactile force sense to the tactile sensation of a real object. 実物体を把持及び/又は触れながらもバーチャルな感触が付加された複合感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents complex sensations to which a virtual touch is added while holding and/or touching a real object. 実物体の把持及び/又は接触感触を編集して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device edits and presents gripping and/or contact feeling of a real object. 離れた物体に手をかざすことで物体の形状を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents the shape of a remote object by holding a hand over the object. 重力感覚及び/又は質量感を一定の方向に連続的に力を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device is a device that continuously presents force in a fixed direction to give a sense of gravity and/or a sense of mass. 指先及び/又は掌の中にバーチャルな物体の存在や感触を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents the presence and feel of a virtual object in a fingertip and/or palm. バーチャル物体の存在感、形状、触感を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents the presence, shape and tactile sensation of a virtual object. ジェスチャーによる入力又は操作で駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載の錯触力覚インターフェース装置。 3. The illusionary tactile force sense interface device according to claim 1, wherein the illusionary tactile force sense interface device is driven by gesture input or operation. 実空間と仮想空間とが融合されたVR空間を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の錯触力覚インターフェース装置。 3. The illusionary tactile force sense interface device according to claim 1 or 2, wherein a VR space in which a real space and a virtual space are fused is generated. 前記錯触力覚インターフェース装置の位置、姿勢、加速度、インターフェースと皮膚間の圧力、及び/又は筋電の測定に基づいて感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents sensations based on measurement of the position, posture, acceleration, pressure between the interface and the skin, and/or myoelectric potential of the illusionary tactile force sense interface device . 2. The illusionary tactile force sense interface device according to 1 or 2. 視聴覚ディスプレイで立体音像化及び/又は立体映像化されたバーチャル物体の感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the audio- visual display presents the sensation of a virtual object that has been transformed into a stereophonic image and/or a stereoscopic image. 実物体の感触をバーチャル物体の感触に置換して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device replaces the feel of a real object with the feel of a virtual object and presents it. 測定された応力及び/又はせん断力及び表面形状の感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a sense of measured stress and/or shear force and surface shape. ディスプレイで表示された表面形状の感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to claim 1, wherein the illusionary tactile force sense interface device presents a sensation of the surface shape displayed on the display . 作成されたCGに基づいて感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein sensations are presented based on created CG. バーチャル物体やゲームのキャラクタに触れられる感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the device presents a sensation of being touched by a virtual object or a game character. 前記錯触力覚インターフェース装置上のディスプレイにボタンを表示する、及び/又はボタンのコマンド内容を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force according to any one of claims 1 to 4, wherein the illusionary tactile force sense interface device is a device that displays buttons on a display and/or presents command contents of the buttons. sensory interface device. コンテンツをコンピュータグラフィックス及び音源シュミレータで映像化及び/又は音像化して視聴覚ディスプレイで表示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。 5. The illusionary tactile force sense interface device according to any one of claims 1 to 4, wherein the contents are visualized and/or sound-imaged by computer graphics and a sound source simulator and displayed on an audiovisual display.
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Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2009035100A1 (en) * 2007-09-14 2010-12-24 独立行政法人産業技術総合研究所 Virtual reality environment generation device and controller device
GB2467461B (en) * 2007-09-14 2012-03-07 Nat Inst Of Advanced Ind Scien Virtual reality environment generating apparatus and controller apparatus
JP5477740B2 (en) * 2009-11-02 2014-04-23 独立行政法人情報通信研究機構 Multisensory interaction system
US20110267181A1 (en) * 2010-04-29 2011-11-03 Nokia Corporation Apparatus and method for providing tactile feedback for user
JP5364035B2 (en) * 2010-05-11 2013-12-11 日本放送協会 Virtual force sense presentation device and virtual force sense presentation program
JP5928767B2 (en) * 2011-04-18 2016-06-01 京セラ株式会社 Portable information terminal
JP5919798B2 (en) * 2011-12-19 2016-05-18 マツダ株式会社 Vehicle input device
JP6043544B2 (en) * 2012-08-23 2016-12-14 ソニー株式会社 Input device, input system, electronic device, and sensory presentation method
JP2014113572A (en) * 2012-12-12 2014-06-26 Fujitsu Ltd Vibration device and information processing device
US9041647B2 (en) * 2013-03-15 2015-05-26 Immersion Corporation User interface device provided with surface haptic sensations
US9293015B2 (en) * 2013-09-09 2016-03-22 Immersion Corporation Electrical stimulation haptic feedback interface
US9639158B2 (en) * 2013-11-26 2017-05-02 Immersion Corporation Systems and methods for generating friction and vibrotactile effects
JP6386781B2 (en) * 2014-05-12 2018-09-05 日本放送協会 Haptic display device
KR101590516B1 (en) * 2014-05-29 2016-02-01 한국생산기술연구원 Method and apparatus for analyzing elastic object by using robot
JP6955229B2 (en) * 2015-10-05 2021-10-27 株式会社村田製作所 Tactile information presentation system
JP6786792B2 (en) * 2015-12-03 2020-11-18 セイコーエプソン株式会社 Information processing device, display device, information processing method, and program
WO2017094211A1 (en) 2015-12-04 2017-06-08 ソニー株式会社 Sense of force presentation device, recognition device, control device, and sense of force presentation method
US10031580B2 (en) * 2016-01-13 2018-07-24 Immersion Corporation Systems and methods for haptically-enabled neural interfaces
JP6382884B2 (en) * 2016-04-26 2018-08-29 日本電信電話株式会社 Estimation apparatus, estimation method, and program
US10169918B2 (en) * 2016-06-24 2019-01-01 Microsoft Technology Licensing, Llc Relational rendering of holographic objects
WO2018110432A1 (en) 2016-12-15 2018-06-21 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Information processing system, controller device, controller device control method and program
WO2018110434A1 (en) 2016-12-15 2018-06-21 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration device and control system
WO2018110433A1 (en) 2016-12-15 2018-06-21 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Information processing system, vibration control method and program
JP7032048B2 (en) 2017-02-03 2022-03-08 株式会社デンソーテン Control device, input system and control method
WO2018193513A1 (en) 2017-04-18 2018-10-25 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device
WO2018193514A1 (en) 2017-04-18 2018-10-25 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device
WO2018193557A1 (en) 2017-04-19 2018-10-25 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device
JP6757466B2 (en) 2017-04-26 2020-09-16 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device
JP6257826B1 (en) * 2017-05-31 2018-01-10 株式会社コロプラ Method, program, and information processing apparatus executed by computer to provide virtual space
KR102009753B1 (en) * 2017-06-09 2019-08-12 동명대학교산학협력단 System for processing object based on virtual reality and operating method thereof
KR101970534B1 (en) * 2017-06-21 2019-04-19 한국과학기술원 Vibration generating device wearable on finger and method performing operation corresponding to vibration information
CN111033441B (en) * 2017-08-24 2023-09-12 索尼互动娱乐股份有限公司 Vibration control device
WO2019038888A1 (en) 2017-08-24 2019-02-28 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device
JP6903137B2 (en) * 2017-08-29 2021-07-14 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device
JP7037567B2 (en) 2017-08-29 2022-03-16 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント Vibration control device, vibration control method, and program
JP6930310B2 (en) * 2017-09-07 2021-09-01 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Modeling control device, modeling control program
JP7174337B2 (en) * 2017-09-25 2022-11-17 株式会社村田製作所 Illusory haptic device
US10877557B2 (en) * 2017-09-29 2020-12-29 Apple Inc. IMU-based glove
KR101833978B1 (en) 2017-11-08 2018-03-02 엄정현 System for virtual reality experience booth
US10558267B2 (en) 2017-12-28 2020-02-11 Immersion Corporation Systems and methods for long-range interactions for virtual reality
JP7081922B2 (en) * 2017-12-28 2022-06-07 株式会社バンダイナムコエンターテインメント Programs, game consoles and methods for running games
CN111566595A (en) * 2018-01-09 2020-08-21 索尼公司 Information processing apparatus, information processing method, and program
JP2019144629A (en) 2018-02-16 2019-08-29 ソニー株式会社 Information processing device, information processing method and recording medium
KR102035474B1 (en) * 2018-04-04 2019-11-26 한국과학기술원 Ring-shaped wearable apparatus for transferring information through poke and method for controlling the same
CN116301384A (en) 2018-07-30 2023-06-23 宏达国际电子股份有限公司 Correction method
KR102309454B1 (en) * 2018-12-31 2021-10-05 (주)엠라인스튜디오 Wearable device for virtual reality
US20220080304A1 (en) 2019-01-21 2022-03-17 Sony Group Corporation Information processing apparatus, information processing method, and program
KR20200092665A (en) 2019-01-25 2020-08-04 삼성전자주식회사 Texture interface for measuring biological signal and biological signal measurement apparatus comprising the same
JP7377615B2 (en) * 2019-03-27 2023-11-10 株式会社Subaru Non-contact operating devices for vehicles, and vehicles
JP7313079B2 (en) * 2019-09-09 2023-07-24 国立研究開発法人科学技術振興機構 Force sense presentation device and force sense presentation method
JP7360282B2 (en) 2019-09-10 2023-10-12 株式会社東海理化電機製作所 Control device, control method, and program
EP4029575A4 (en) * 2019-09-10 2022-10-26 Sony Group Corporation Information processing device, information processing method, and program
JP7360281B2 (en) * 2019-09-10 2023-10-12 株式会社東海理化電機製作所 Control device, control method, and program
CN110633013B (en) * 2019-10-17 2022-12-20 于生明 Control method of all-directional universal mobile platform
US20230134614A1 (en) * 2020-02-27 2023-05-04 Keio University Position/force control system, worn unit, control unit, position/force control method, and storage medium
WO2022123667A1 (en) * 2020-12-09 2022-06-16 日本電信電話株式会社 Haptic system
JPWO2022145258A1 (en) * 2020-12-28 2022-07-07
WO2022168215A1 (en) 2021-02-04 2022-08-11 三菱電機株式会社 Variable-capacitance element
WO2022201922A1 (en) * 2021-03-25 2022-09-29 ソニーグループ株式会社 Information processing apparatus, information processing method, and information processing system
JPWO2023008396A1 (en) * 2021-07-27 2023-02-02
KR102476128B1 (en) 2021-08-03 2022-12-08 한국기술교육대학교 산학협력단 Method and system for interaction between VR application and controller capable of changing length and center of gravity
KR102401800B1 (en) * 2021-10-28 2022-05-26 주식회사 오비고 Methods for learning and experiencing virtual object with actual feeling and devices using the same
WO2023149396A1 (en) * 2022-02-01 2023-08-10 株式会社村田製作所 Electric toothbrush
WO2023176767A1 (en) * 2022-03-18 2023-09-21 株式会社村田製作所 Pseudo-haptic sensation setting program, pseudo-haptic sensation setting device, pseudo-haptic sensation setting system, and image generation method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005190465A (en) 2003-11-20 2005-07-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Tactile force information display system and method
JP2006115066A (en) 2004-10-13 2006-04-27 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Multisensory presentation apparatus
JP2006312207A (en) 2005-05-06 2006-11-16 Okayama Univ Force sense controller device and its controlling method

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02218060A (en) * 1989-02-20 1990-08-30 Tokico Ltd Magnetic disk device and data writing method for magnetic disk device
JP3686686B2 (en) * 1993-05-11 2005-08-24 松下電器産業株式会社 Haptic device, data input device, and data input device device
JPH08254472A (en) * 1995-03-17 1996-10-01 Olympus Optical Co Ltd Method and device for transmission of contact force and touch sense
WO1997020305A1 (en) 1995-11-30 1997-06-05 Virtual Technologies, Inc. Tactile feedback man-machine interface device
JPH11232012A (en) * 1998-02-17 1999-08-27 Omron Corp Interface device and interface system
DE19814638A1 (en) * 1998-03-26 1999-10-07 Mike Buschko Joypad for computer operation
JP2000089895A (en) 1998-09-12 2000-03-31 Fuji Xerox Co Ltd Tactual and inner force sense presentation device
JP2000319614A (en) 1999-05-12 2000-11-21 Okamoto Ind Inc Double-sided adhesive tape
JP3727490B2 (en) * 1999-07-02 2005-12-14 日本放送協会 Tactile information transmission device
JP4337012B2 (en) * 1999-07-14 2009-09-30 ソニー株式会社 Electrical stimulation device and force / tactile sense presentation device using electrical stimulation
JP2001051726A (en) * 1999-08-09 2001-02-23 Sony Corp Machine controller corresponding to character
US6680729B1 (en) * 1999-09-30 2004-01-20 Immersion Corporation Increasing force transmissibility for tactile feedback interface devices
JP2001282539A (en) * 2000-03-30 2001-10-12 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Method and device for structurizing concept and device provided with concept structure
JP3624374B2 (en) * 2000-12-12 2005-03-02 独立行政法人産業技術総合研究所 Force display device
KR20020072367A (en) * 2001-03-09 2002-09-14 삼성전자 주식회사 Information input system using bio feedback and method thereof
JP2003050664A (en) * 2001-08-07 2003-02-21 Canon Electronics Inc Input pen and electronic equipment using the same
JP4240891B2 (en) 2002-02-28 2009-03-18 Dic株式会社 Removable double-sided adhesive tape
JP2004232286A (en) 2003-01-29 2004-08-19 Tajima Inc Double-faced adhesive tape for applying floor material, floor material, and floor material mounting method
WO2006042309A1 (en) * 2004-10-08 2006-04-20 Immersion Corporation Haptic feedback for button and scrolling action simulation in touch input devices
WO2007086426A1 (en) * 2006-01-24 2007-08-02 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Acceleration generating apparatus and pseudo tactile-force generating apparatus
JPWO2009035100A1 (en) * 2007-09-14 2010-12-24 独立行政法人産業技術総合研究所 Virtual reality environment generation device and controller device
KR101009946B1 (en) 2008-06-26 2011-01-20 시사게임 주식회사 Bodily sensation type game apparatus and the method using the same
KR101061072B1 (en) 2008-12-15 2011-09-01 시사게임 주식회사 Realistic game system and method
JP6523928B2 (en) * 2015-11-17 2019-06-05 株式会社東芝 Virtual test system, virtual test method and program
JP2017091465A (en) * 2015-11-17 2017-05-25 株式会社あいほっと Assistance device
JP6074010B1 (en) * 2015-11-17 2017-02-01 株式会社バンダイ Information processing apparatus, program, and printing system
JP6333793B2 (en) * 2015-11-17 2018-05-30 ファナック株式会社 Numerical control device with swing width manual adjustment function

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005190465A (en) 2003-11-20 2005-07-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Tactile force information display system and method
JP2006115066A (en) 2004-10-13 2006-04-27 Nippon Hoso Kyokai <Nhk> Multisensory presentation apparatus
JP2006312207A (en) 2005-05-06 2006-11-16 Okayama Univ Force sense controller device and its controlling method

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