JP7294434B2

JP7294434B2 - 方向計算装置、方向計算方法、プログラム

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Publication number: JP7294434B2
Application number: JP2021548128A
Authority: JP
Inventors: 裕章五味; 諒真棚瀬
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2019-09-27
Filing date: 2019-09-27
Publication date: 2023-06-20
Anticipated expiration: 2039-09-27
Also published as: EP4036525A4; US11953325B2; US20220341736A1; WO2021059495A1; JPWO2021059495A1; EP4036525A1

Description

本発明は、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に方向を提示する技術に関する。

例えば、言語の異なる人や眼の不自由な人（以下、被誘導者という）の歩行ナビゲーションにおいて、力覚提示デバイスを用いた直感的な歩行方向の提示は有効であると考えられている（非特許文献１参照）。ここで、力覚提示デバイスとは、当該デバイスを把持する者に力覚そのものまたは力覚を擬似的に知覚させる刺激（例えば、振動による刺激）を与えるデバイスである。

この歩行ナビゲーションにおいて正確な歩行方向が被誘導者に対して提示できるためには、方位を正確に検出する必要がある。この方位検出方法の一例として、地磁気を用いる方法がある。

五味裕章, 雨宮智浩, 高椋慎也, 伊藤翔, "力覚呈示ガジェットの研究開発:指でつまむと引っ張られる装置「ぶるなび3」", 画像ラボ 26(7), pp.41-44, 2015.

しかし、例えば、建物内で歩行ナビゲーションを行う場合、建物に使用されている鉄骨などの影響により地磁気が大きく歪むことがあり、その結果、地磁気を用いて検出した方位が正しい方位から大きく変化してしまい、被誘導者を誘導したい方向とは異なる方向へナビゲーションしてしまうという問題があった。

そこで本発明では、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算する技術を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得する第１マトリックス取得部と、前記位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得する第２マトリックス取得部と、前記第１マトリックスと前記第２マトリックスを用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、を含む。

本発明の一態様は、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得するバイアス取得部と、前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得する第１方位角度取得部と、前記バイアスと前記第１方位角度を用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、を含む。

本発明によれば、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算することが可能となる。

方向計算装置１００の構成の一例を示すブロック図である。方向計算装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。方向計算装置２００の構成の一例を示すブロック図である。方向計算装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。第１指示力覚ベクトルf_d ^cの一例を示す図である。実際の力覚提示デバイスの回転角θ_d-θ_bの一例を示す図である。誤った力覚提示デバイスの回転角θ_d-θ_b’の一例を示す図である。本発明の実施形態における各装置を実現するコンピュータの機能構成の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

歩行ナビゲーションシステムの一例について説明する。被誘導者は、力覚提示デバイスを把持し、指定された建物内などの所定の範囲を歩行する。力覚提示デバイスが被誘導者に与える力覚または力覚を擬似的に知覚させる刺激により、力覚提示デバイスは被誘導者を所定の歩行方向に誘導する。歩行ナビゲーションシステムが歩行方向に関する指示を正確に出せるためには、地磁気歪の影響を考慮したうえで、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に感得させる方向は決定される必要がある。このため、本発明の実施形態では、指定された建物内などの、被誘導者に対して方向を提示し誘導を行いたい範囲に含まれる位置での地磁気歪の影響の様子を示す地磁気マップを用いる。

＜第１実施形態＞
方向計算装置１００は、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）をリアルタイムに計算する装置であり、歩行ナビゲーションシステムを構成する装置である。つまり、歩行ナビゲーションシステムは方向計算装置１００と力覚提示デバイスを用いて実現される。ここで、力覚提示デバイスは、被誘導者が把持するものであり、例えば、被誘導者が当該デバイスを把持するのでよい。また、被誘導者に対して提示する方向とは、典型的には、被誘導者の歩行を誘導したい方向であるが、被誘導者の注意を向けたい方向であってもよい。

なお、方向計算装置１００は、歩行ナビゲーションシステムの構成にのみ用いられるものではなく、被誘導者が力覚提示デバイスを把持して歩行以外の方法で移動する場合にも用いることができる。例えば、被誘導者が自転車で移動する場合にも用いることができる。

また、力覚提示デバイスは被誘導者が把持するものであるため、力覚提示デバイスの姿勢が常に一定の状態を保つとは限らない。したがって、力覚提示デバイスが常に水平方向を保ちつつ把持されるとは限らないし、力覚提示デバイスがひっくり返した状態で把持されたり、斜めに把持されたりすることもある。また、移動中に力覚提示デバイスを把持する腕の高さや体の姿勢が変わることもある。

被誘導者を誘導する範囲（所定の範囲）における力覚提示デバイスの位置や当該位置での地磁気ベクトルや重力加速度ベクトルは、計測できるものとする。例えば、力覚提示デバイスの位置を計測するモジュールとしてUWB(Ultra Wide Band)を用いた測位装置、地磁気ベクトルを計測するモジュールとして３軸地磁気センサ、重力加速度ベクトルを計測するモジュールとして３軸加速度センサを用いることができる。また、これらのモジュールが例えば力覚提示デバイス内に組み込まれるなどすることにより、力覚提示デバイスの位置や力覚提示デバイスがある位置での地磁気ベクトルや重力加速度ベクトルを計測できるように構成されているものとする。

以下、図１～図２を参照して、方向計算装置１００を説明する。図１は、方向計算装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、方向計算装置１００の動作を示すフローチャートである。図１に示すように方向計算装置１００は、第１マトリックス取得部１１０と、第２マトリックス取得部１２０と、提示方向計算部１３０と、記録部１９０を含む。記録部１９０は、方向計算装置１００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。記録部１９０は、例えば、所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを記録しておく。ここで、基準座標系とは、所定の範囲での位置を表現するための座標系であり、例えば重力方向をz軸とする任意の３次元座標系でよい。また、力覚提示デバイスの基準姿勢とは、地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルの計測に際して基準となる力覚提示デバイスの姿勢のことであり、例えば、水平になるように（xy平面と平行になるように）被誘導者により把持されている力覚提示デバイスの姿勢である。

以下、図２を参照し、方向計算装置１００の動作について説明する。Ｓ１１０において、第１マトリックス取得部１１０は、記録部１９０に記録された地磁気マップを用いて、力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの位置は、例えば、力覚提示デバイスの位置を計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、力覚提示デバイスから離れた場所にある方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第１マトリックス取得部１１０に入力する。

Ｓ１２０において、第２マトリックス取得部１２０は、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルは、例えば、地磁気ベクトルを計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第２マトリックス取得部１２０に入力する。また、力覚提示デバイスの現在の姿勢での重力加速度ベクトルは、例えば、重力加速度ベクトルを計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第２マトリックス取得部１２０に入力する。

Ｓ１３０において、提示方向計算部１３０は、Ｓ１１０で取得した第１マトリックスとＳ１２０で取得した第２マトリックスを用いて、力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を提示方向として計算し、出力する。ここで、第１指示力覚ベクトルは、例えば誘導者やプログラムにより方向計算装置１００に入力されるものであり、被誘導者の歩行を誘導したい方向や被誘導者の注意を喚起したい方向に対応するものである。また、力覚提示デバイス座標系とは、力覚提示デバイスに固定された座標系である。

提示方向計算部１３０における第２指示力覚ベクトルの計算手順について説明する前に、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θ_bを求める方法について説明する。力覚提示デバイスの現在の位置を表す基準座標系における位置座標を(x_p,y_p,z_p)とすると、位置(x_p,y_p,z_p)での第１マトリックスr^c(x_p,y_p,z_p)は、次式により表される。

ただし、m_p ^#は基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトル、g_p ^#は基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での重力加速度ベクトルであり、×は２つのベクトルの外積を表す。

また、位置(x_p,y_p,z_p)での第２マトリックスr^s(x_p,y_p,z_p)は、次式により表される。

ただし、m_pは基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトル、g_pは基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での重力加速度ベクトルである。

以下、第１マトリックスr^c(x_p,y_p,z_p)、第２マトリックスr^s(x_p,y_p,z_p)をそれぞれr^c、r^sと表すことにする。

ここで、^cR_sを力覚提示デバイスの現在の姿勢に対応する第２マトリックスr^sが力覚提示デバイスの基準姿勢に対応する第１マトリックスr^cに一致するように回転させる行列（回転変換行列）とすると、次式が成り立つ。

したがって、次式が得られる。

このことから、位置(x_p,y_p,z_p)での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θ_bは、以下により得られる。

ただし、atan2(y, x)は、ベクトル(x, y)とベクトル(1, 0)のなす角を表す。

以下、提示方向計算部１３０における第２指示力覚ベクトルの計算手順を説明する。まず、提示方向計算部１３０は、第１マトリックスr^cと第２マトリックスr^sとから、方位角度θ_bを計算する。具体的には、式(1)、式(2)を用いて計算すればよい。次に、提示方向計算部１３０は、方位角度θ_bを用いて、第１指示力覚ベクトルf_d ^c=|f_d ^c|[cosθ_d, sinθ_d]^T（ただし、θ_dはベクトル[1, 0]^Tと第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）から、第２指示力覚ベクトルf_d ^bを計算する。具体的には、次式により計算する。

図５Ａは、第１指示力覚ベクトルf_d ^cの一例を示す。また、図５Ｂは、実際の力覚提示デバイスの回転角（つまり、方位角度θ_bの影響を取り除いた力覚提示デバイスの回転角）θ_d-θ_bの一例を示す。

図２に図示していないが、最後に、方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して第２指示力覚ベクトルf_d ^bを力覚提示デバイスに送信し、力覚提示デバイスは、受信した第２指示力覚ベクトルf_d ^bに基づいて力覚または力覚を擬似的に知覚させる刺激により被誘導者に方向を提示する。

本実施形態の発明によれば、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算することが可能となる。本実施形態の発明では、地磁気マップを用いて地磁気歪の影響による誤差に相当する方位角度θ_bを求め、当該誤差を補正した方向を力覚提示デバイスに指示することが可能となるため、歩行ナビゲーションシステムにおいて被誘導者を誘導したい方向とは異なる方向にナビゲーションすることを防ぐことが可能となる。

＜第２実施形態＞
方向計算装置２００は、方向計算装置１００と同様、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）をリアルタイムに計算する装置である。なお、所定の範囲における力覚提示デバイスの位置や当該位置での地磁気ベクトルや重力加速度ベクトルは、方向計算装置１００と同様の方法で計測できるものとする。

以下、図３～図４を参照して、方向計算装置２００を説明する。図３は、方向計算装置２００の構成を示すブロック図である。図４は、方向計算装置２００の動作を示すフローチャートである。図３に示すように方向計算装置２００は、バイアス取得部２１０と、第１方位角度取得部２２０と、提示方向計算部２３０と、記録部１９０を含む。記録部１９０は、方向計算装置２００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。記録部１９０は、例えば、所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを記録しておく。

以下、図４を参照し、方向計算装置２００の動作について説明する。Ｓ２１０において、バイアス取得部２１０は、記録部１９０に記録された地磁気マップを用いて、力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの位置は、例えば、力覚提示デバイスの位置を計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、力覚提示デバイスから離れた場所にある方向計算装置２００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、バイアス取得部２１０に入力する。

Ｓ２２０において、第１方位角度取得部２２０は、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルを用いて、当該位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルは、例えば、地磁気ベクトルを計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、方向計算装置２００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第１方位角度取得部２２０に入力する。

Ｓ２３０において、提示方向計算部２３０は、Ｓ２１０で取得したバイアスとＳ２２０で取得した第１方位角度を用いて、力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を提示方向として計算し、出力する。ここで、第１指示力覚ベクトルは、例えば誘導者やプログラムにより方向計算装置２００に入力されるものであり、被誘導者の歩行を誘導したい方向や被誘導者の注意を喚起したい方向に対応するものである。

以下、提示方向計算部２３０における第２指示力覚ベクトルの計算手順について説明する。力覚提示デバイスの現在の位置を表す基準座標系における位置座標を(x_p,y_p,z_p)とする。まず、提示方向計算部２３０は、バイアスと第１方位角度θ_b’とから位置(x_p,y_p,z_p)での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θ_b（以下、第２方位角度という）を計算する。具体的には、第１方位角度θ_b’と第２方位角度θ_bとの差がバイアスと等しくなるように、第２方位角度θ_bを計算する。次に、提示方向計算部２３０は、第２方位角度θ_bを用いて、第１指示力覚ベクトルf_d ^c=|f_d ^c|[cosθ_d, sinθ_d]^T（ただし、θ_dはベクトル[1, 0]^Tと第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）から、第２指示力覚ベクトルf_d’ ^b’を計算する。具体的には、次式により計算する。

図５Ｃは、誤った力覚提示デバイスの回転角θ_d-θ_b’の一例を示す。地磁気歪の影響を考慮していない方位角度θ_b’をそのまま用いて、θ_d-θ_b’を回転角として力覚提示デバイスに方向を指示すると、誤った方向に被誘導者が誘導されることになる。そこで、地磁気歪の影響を考慮した方位角度θ_bを用いて、θ_d-θ_b(あるいはθ_d’-θ_b’)を回転角として力覚提示デバイスに方向を指示するようにすると、正しい方向に被誘導者が誘導されることになる。

図４に図示していないが、最後に、方向計算装置２００は、通信部（図示しない）を介して第２指示力覚ベクトルf_d’ ^b’を力覚提示デバイスに送信し、力覚提示デバイスは、受信した第２指示力覚ベクトルf_d’ ^b’に基づいて力覚または力覚を擬似的に知覚させる刺激により被誘導者に方向を提示する。

提示方向の計算に用いる地磁気マップは第１実施形態と第２実施形態とで異なる。この相違により、第２実施形態は第１実施形態との比較において以下の長所と短所がある。
（長所）第２実施形態では、地磁気歪の影響による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いるため、第１実施形態で用いる地磁気マップよりもデータサイズが小さくて済む。その結果、第２指示力覚ベクトルf_d’ ^b’の計算をより少ない時間で実行することができる。

（短所）その一方で、第２実施形態の地磁気マップは方位角度のバイアスしか含まないため、力覚提示デバイスは被誘導者により水平に保持されることが期待されており、この姿勢が維持されない場合、提示方向の計算の精度が落ちてしまうという問題がある。また、方位以外の力覚提示デバイスの姿勢の変化に対応することはできないという問題もある。

本実施形態の発明によれば、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算することが可能となる。

＜補記＞
図６は、上述の各装置を実現するコンピュータの機能構成の一例を示す図である。上述の各装置における処理は、記録部２０２０に、コンピュータを上述の各装置として機能させるためのプログラムを読み込ませ、制御部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などに動作させることで実施できる。

本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置（例えば通信ケーブル）が接続可能な通信部、ＣＰＵ（Central Processing Unit、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい）、メモリであるＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体を読み書きできる装置（ドライブ）などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。

ハードウェアエンティティの外部記憶装置には、上述の機能を実現するために必要となるプログラムおよびこのプログラムの処理において必要となるデータなどが記憶されている（外部記憶装置に限らず、例えばプログラムを読み出し専用記憶装置であるＲＯＭに記憶させておくこととしてもよい）。また、これらのプログラムの処理によって得られるデータなどは、ＲＡＭや外部記憶装置などに適宜に記憶される。

ハードウェアエンティティでは、外部記憶装置（あるいはＲＯＭなど）に記憶された各プログラムとこの各プログラムの処理に必要なデータが必要に応じてメモリに読み込まれて、適宜にＣＰＵで解釈実行・処理される。その結果、ＣＰＵが所定の機能（上記、…部、…手段などと表した各構成部）を実現する。

本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記実施形態において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。

既述のように、上記実施形態において説明したハードウェアエンティティ（本発明の装置）における処理機能をコンピュータによって実現する場合、ハードウェアエンティティが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記ハードウェアエンティティにおける処理機能がコンピュータ上で実現される。

この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ－ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ－ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。

また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。

このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶装置に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。

また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、ハードウェアエンティティを構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。

上述の本発明の実施形態の記載は、例証と記載の目的で提示されたものである。網羅的であるという意思はなく、開示された厳密な形式に発明を限定する意思もない。変形やバリエーションは上述の教示から可能である。実施形態は、本発明の原理の最も良い例証を提供するために、そして、この分野の当業者が、熟考された実際の使用に適するように本発明を色々な実施形態で、また、色々な変形を付加して利用できるようにするために、選ばれて表現されたものである。すべてのそのような変形やバリエーションは、公正に合法的に公平に与えられる幅にしたがって解釈された添付の請求項によって定められた本発明のスコープ内である。

Claims

被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、
所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得する第１マトリックス取得部と、
前記位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得する第２マトリックス取得部と、
前記第１マトリックスと前記第２マトリックスを用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、
を含む方向計算装置。
請求項１に記載の方向計算装置であって、
f_d ^c=|f_d ^c|[cosθ_d, sinθ_d]^T（ただし、θ_dはベクトル[1, 0]^Tと前記第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）を前記第１指示力覚ベクトルとし、
前記提示方向計算部は、前記第１マトリックスr^cと前記第２マトリックスr^sとから次式により前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θ_bを計算し、

次式により前記第２指示力覚ベクトルf_d ^bを計算する

ことを特徴とする方向計算装置。
被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、
所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得するバイアス取得部と、
前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得する第１方位角度取得部と、
前記バイアスと前記第１方位角度を用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、
を含み、
前記地磁気マップに含まれる方位角度のバイアスは、基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらの外積ベクトルからなるマトリックスを用いた計算により求めたものである方向計算装置。
請求項３に記載の方向計算装置であって、
f_d ^c=|f_d ^c|[cosθ_d, sinθ_d]^T（ただし、θ_dはベクトル[1, 0]^Tと前記第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）を前記第１指示力覚ベクトルとし、
前記提示方向計算部は、前記バイアスと前記第１方位角度θ_b’とから前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θ_bを計算し、次式により前記第２指示力覚ベクトルf_d’ ^b’を計算する

ことを特徴とする方向計算装置。
方向計算装置が、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算方法であって、
前記方向計算装置が、所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得する第１マトリックス取得ステップと、
前記方向計算装置が、前記位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得する第２マトリックス取得ステップと、
前記方向計算装置が、前記第１マトリックスと前記第２マトリックスを用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算ステップと、
を含む方向計算方法。
方向計算装置が、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算方法であって、
前記方向計算装置が、所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得するバイアス取得ステップと、
前記方向計算装置が、前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得する第１方位角度取得ステップと、
前記方向計算装置が、前記バイアスと前記第１方位角度を用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算ステップと、
を含み、
前記地磁気マップに含まれる方位角度のバイアスは、基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらの外積ベクトルからなるマトリックスを用いた計算により求めたものである方向計算方法。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方向計算装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。