JPH06155344A - Inner force sense presentation device - Google Patents
Inner force sense presentation deviceInfo
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- JPH06155344A JPH06155344A JP30245492A JP30245492A JPH06155344A JP H06155344 A JPH06155344 A JP H06155344A JP 30245492 A JP30245492 A JP 30245492A JP 30245492 A JP30245492 A JP 30245492A JP H06155344 A JPH06155344 A JP H06155344A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、計算機内部に構築され
た仮想空間内に作られた仮想物体を、操作者にあたかも
存在するかのように感じさせる力覚呈示装置に関するも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force sensation providing apparatus that makes an operator feel a virtual object created in a virtual space built inside a computer as if it were present.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の、操作者に物体を扱った
ときの力覚を呈示するものとしては、マスター・スレー
ブ・アームによる方法が一般的に知られている。また、
スレーブ・アーム部分と物体を、計算機内部に構築され
た仮想空間内に実現する方法がある。このようなシステ
ム構成を図３に示す。図３において、操作者１が操作す
るマスター・アーム２の位置情報が計算機３の内部に構
築された仮想空間内に投影される。そして、仮想空間内
に投影されたマスター・アーム２の位置情報２ａと仮想
空間内に作られた仮想物体４の位置情報は、計算機３よ
り表示装置６に伝えられ、各々の位置が表示される。計
算機３では、仮想物体４の位置情報と仮想空間内に投影
されたマスター・アーム２の位置情報２ａを用いて、位
置情報２ａが仮想物体４の外部にあるときには、マスタ
ー・アーム２が非拘束（フリー）状態になるように、ま
た、位置情報２ａが仮想物体４の内部にあるときには、
マスター・アーム２を仮想物体４の表面に戻すような力
の指令を制御装置５に送る。その指令を受けて、制御装
置５はマスター・アーム２を駆動制御するものである。2. Description of the Related Art Conventionally, a method using a master / slave arm is generally known as a method of presenting a force sense when an operator handles an object of this type. Also,
There is a method of realizing a slave arm part and an object in a virtual space built inside a computer. Such a system configuration is shown in FIG. In FIG. 3, the position information of the master arm 2 operated by the operator 1 is projected in the virtual space built inside the computer 3. Then, the position information 2a of the master arm 2 projected in the virtual space and the position information of the virtual object 4 created in the virtual space are transmitted from the computer 3 to the display device 6, and the respective positions are displayed. . The computer 3 uses the position information of the virtual object 4 and the position information 2a of the master arm 2 projected in the virtual space, and when the position information 2a is outside the virtual object 4, the master arm 2 is unconstrained. In the (free) state, and when the position information 2a is inside the virtual object 4,
A force command for returning the master arm 2 to the surface of the virtual object 4 is sent to the control device 5. In response to the command, the control device 5 drives and controls the master arm 2.
【０００３】図４は、計算機３の内部で行われる力覚呈
示のための位置制御の全体的流れを示すフローチャート
図である。ここで、マスター・アーム２のアクチュエー
タや関節角度などのセンサの座標系を（θ，ψ）とし、
仮想空間内に投影された位置情報２ａの座標系を（ｘ，
ｙ）としている。FIG. 4 is a flow chart showing the overall flow of position control for force sense presentation performed inside the computer 3. Here, the coordinate system of the actuator of the master arm 2 and the sensor such as the joint angle is (θ, ψ),
The coordinate system of the position information 2a projected in the virtual space is (x,
y).
【０００４】まず、マスター・アーム２に取り付けられ
たセンサで関節角度等のアームの姿勢を示すパラメータ
（θ，φ）を検出する（ステップ１０１）。検出した
（θ，φ）を計算機３の内部の仮想空間に投影し、位置
情報２ａの座標（ｘ，ｙ）を得る（ステップ１０２）。
位置情報２ａと仮想空間内に作られた仮想物体４との比
較を行う（ステップ１０３）。ここで、位置情報２ａが
仮想物体４の外部にあれば、マスター・アーム２に対し
て何も制御を行わず（フリー）、ステップ１０１に戻
る。しかし、位置情報２ａが仮想物体４の内部にあれ
ば、仮想物体４の表面に位置情報２ａの目標位置（ｘ
m，ｙm）を設定する（ステップ１０４）。それに基づい
て、マスター・アームの目標姿勢（θm，ψm）を演算す
る（ステップ１０５）。そして、演算された目標姿勢
（θm，ψm）を制御装置に指令し（ステップ１０６）、
ステップ１０１に戻る。この指令を受けて、制御装置は
マスター・アーム２の姿勢を示すパラメータ（θ，φ）
が目標姿勢（θm，ψm）に一致するように、マスター・
アーム２を駆動制御する。First, a parameter (θ, φ) indicating an arm posture such as a joint angle is detected by a sensor attached to the master arm 2 (step 101). The detected (θ, φ) is projected on the virtual space inside the computer 3 to obtain the coordinates (x, y) of the position information 2a (step 102).
The position information 2a is compared with the virtual object 4 created in the virtual space (step 103). If the position information 2a is outside the virtual object 4, the master arm 2 is not controlled (free) and the process returns to step 101. However, if the position information 2a is inside the virtual object 4, the target position (x
m, ym) is set (step 104). Based on this, the target attitude (θm, ψm) of the master arm is calculated (step 105). Then, the calculated target posture (θm, ψm) is commanded to the control device (step 106),
Return to step 101. In response to this command, the controller receives parameters (θ, φ) indicating the attitude of the master arm 2.
To match the target posture (θm, ψm)
The arm 2 is drive-controlled.
【０００５】図５は、計算機３で行われる目標座標（ｘ
m，ｙm）の２次元空間における設定手順を具体的に説明
する図である。仮想物体４の表面は関数式ｆ（ｘ，ｙ）
＝０で表現される。このとき、位置情報２ａの座標
（ｘ，ｙ）が仮想物体４の内部かどうかは、その時の座
標（ｘ，ｙ）を関数ｆ（ｘ，ｙ）に代入したときの値の
正負符号で容易に判断することができる。FIG. 5 shows the target coordinates (x
It is a figure which illustrates concretely the setting procedure in the two-dimensional space of (m, ym). The surface of the virtual object 4 is a functional expression f (x, y)
It is expressed as = 0. At this time, whether the coordinates (x, y) of the position information 2a are inside the virtual object 4 can be easily determined by the positive / negative sign of the value when the coordinates (x, y) at that time are substituted into the function f (x, y). Can be judged.
【０００６】いま、仮想物体４の内部に存在する位置情
報２ａの座標を（ｘ1，ｙ1）とする。まず、位置情報２
ａの座標（ｘ1，ｙ1）から、表面の関数式ｆ（ｘ，ｙ）
＝０に対してもっとも近い法線を求める。法線との交点
座標を（ｘm，ｙm）とすると、この交点座標（ｘm，ｙ
m）を位置情報２ａの目標位置としてマスター・アーム
２を制御する。Now, it is assumed that the coordinates of the position information 2a existing inside the virtual object 4 are (x1, y1). First, position information 2
From the coordinates (x1, y1) of a, the surface functional expression f (x, y)
Find the closest normal to = 0. If the coordinates of the intersection with the normal are (xm, ym), the coordinates of the intersection (xm, y)
The master arm 2 is controlled with m) as the target position of the position information 2a.
【０００７】これにより、位置情報２ａが、侵入不可能
な仮想物体４の内部に存在した場合には、位置情報２ａ
は仮想物体４の表面に戻されるので、マスター・アーム
２を扱う操作者１は、そこにあたかも実際の物体が存在
するかのように感じることができる。As a result, when the position information 2a exists inside the virtual object 4 which cannot be intruded, the position information 2a
Are returned to the surface of the virtual object 4, so that the operator 1 who handles the master arm 2 can feel as if there is a real object.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような方法で計算機内部に構築された仮想空間内の仮想
物体を用いて仮想的に操作している感覚を操作者に与え
る場合、仮想物体内にあるマスター・アームの位置情報
の目標位置を設定するのに仮想物体の形状についての情
報しか用いていない。そのため、仮想物体の材質や表面
の粗さ等を表現することができず、例えば、仮想物体が
ガラスや金属などのように違う材質でできていても、操
作者は同じ感覚しか得られないという課題があった。However, in the case where the operator is given the sensation of virtually operating using the virtual object in the virtual space constructed inside the computer by the above method, the virtual object Only the information about the shape of the virtual object is used to set the target position of the position information of the master arm in. Therefore, the material and surface roughness of the virtual object cannot be expressed, and even if the virtual object is made of different materials such as glass and metal, the operator can only obtain the same feeling. There were challenges.
【０００９】本発明は、このような従来の力覚呈示装置
の課題を考慮し、仮想物体の材質などに応じた力覚呈示
を可能とする力覚呈示装置を提供することを目的とする
ものである。An object of the present invention is to provide a force sense presentation device capable of presenting a force sense according to the material of a virtual object in consideration of the problems of the conventional force sense presentation device. Is.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、操作者により
位置情報が入力可能であり、かつ、位置制御が可能な位
置入出力手段と、計算機内部に構築された仮想空間に位
置入出力手段から入力された位置を投影する投影手段
と、仮想空間内に作られた仮想物体の位置データＦと、
仮想空間内に投影された位置入出力手段の位置データ１
とを比較する比較手段と、位置データ１が仮想物体の内
部に存在するときは、その位置データ１と仮想物体の位
置データＦと仮想物体の性質を示す、摩擦係数等の所定
の値とに基づき、位置データ１の制御目標値を得、それ
によって位置入出力手段を位置制御する力覚呈示装置で
ある。According to the present invention, a position input / output unit capable of inputting position information by an operator and capable of position control, and a position input / output unit in a virtual space built in a computer are provided. A projection means for projecting the position input from, and position data F of the virtual object created in the virtual space;
Position data 1 of the position input / output means projected in the virtual space
When the position data 1 exists inside the virtual object, the position data 1 and the position data F of the virtual object and a predetermined value such as a friction coefficient indicating the property of the virtual object are compared. Based on the control target value of the position data 1, the position sensation display device controls the position of the position input / output means.
【００１１】[0011]
【作用】本発明では、計算機内部に構築された仮想空間
に投影された位置入出力装置の位置データが仮想物体の
内部にある時に、位置入出力装置の位置データを仮想物
体の表面へ戻す位置制御を行うにあたって、制御目標値
を仮想物体の形状や材質、および表面の粗さ等により決
定するするので、同じ形状の仮想物体に対して同じ動き
をしても、仮想物体の材質、表面の粗さ等が異なれば、
位置入出力装置の操作者は異なる感覚を得ることができ
る。In the present invention, when the position data of the position input / output device projected in the virtual space built inside the computer is inside the virtual object, the position data of the position input / output device is returned to the surface of the virtual object. When performing control, the control target value is determined by the shape and material of the virtual object, the surface roughness, etc., so even if the same movement occurs for virtual objects of the same shape, the material and surface of the virtual object If the roughness is different,
The operator of the position input / output device can obtain different feelings.
【００１２】[0012]
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００１３】本発明の構成、および、計算機３の内部で
行われる力覚呈示のための位置制御の全体的な流れは従
来例と同じで、各々図２、および、図３に示すとおりで
ある。The configuration of the present invention and the overall flow of position control for presenting force sensation performed inside the computer 3 are the same as those of the conventional example, and are as shown in FIG. 2 and FIG. 3, respectively. .
【００１４】図１は、本実施例において、計算機３で行
われる目標座標（ｘm，ｙm）の２次元空間における設定
手順を具体的に説明する図である。仮想物体４の表面は
関数式ｆ（ｘ，ｙ）＝０で表現されるとする。FIG. 1 is a diagram for specifically explaining the procedure for setting the target coordinates (xm, ym) in the two-dimensional space performed by the computer 3 in this embodiment. It is assumed that the surface of the virtual object 4 is represented by the functional expression f (x, y) = 0.
【００１５】いま、仮想空間内に投影されたマスター・
アーム２の位置情報２ａが、仮想空間内に作られた仮想
物体４の外部より、仮想物体４の表面上の座標（ｘ0，
ｙ0）を経由して、仮想物体４の内部の座標（ｘ1，ｙ
1）に侵入したとする。Now, the master projected in the virtual space
The position information 2a of the arm 2 is obtained from the outside of the virtual object 4 created in the virtual space by coordinates (x0,
coordinate (x1, y) inside the virtual object 4 via (y0)
Suppose you have invaded 1).
【００１６】まず、仮想物体４の表面上の座標（ｘ0，
ｙ0）における接線ａを求める。この接線ａは仮想物体
４の位置データと共に、あらかじめ、接点の関数として
用意することができるので、仮想物体４の表面上の座標
が与えられれば、接線ａは即座に求められる。次に、位
置情報２ａの座標（ｘ1，ｙ1）から、接線ａに垂直な直
線を引き、仮想物体４の表面との交点座標を（ｘm，ｙ
m）、接線ａとの交点座標を（ｘ2，ｙ2）とする。そし
て、座標（ｘ1，ｙ1）から、座標（ｘ2，ｙ2）までの距
離、および、座標（ｘm，ｙm）までの距離を各々ｄ1、
ｄ2とする。ｄ1は位置情報２ａが仮想物体４の内部に入
り込んだ法線方向の深さであり、ｄ2は制御により位置
情報２ａが仮想物体４の表面に押し戻される長さであ
る。First, the coordinates (x0,
Find the tangent a at y0). Since the tangent line a can be prepared in advance as a function of the contact point together with the position data of the virtual object 4, the tangent line a can be immediately obtained if the coordinates on the surface of the virtual object 4 are given. Next, a straight line perpendicular to the tangent line a is drawn from the coordinates (x1, y1) of the position information 2a, and the intersection coordinates with the surface of the virtual object 4 are (xm, y).
m) and the coordinates of the intersection with the tangent a are (x2, y2). The distance from the coordinate (x1, y1), to the coordinates (x2, y2), and the coordinates (xm, ym) respectively d 1 a distance to,
Let d 2 . d 1 is the depth in the normal direction in which the position information 2a has entered the inside of the virtual object 4, and d 2 is the length by which the position information 2a is pushed back to the surface of the virtual object 4 by control.
【００１７】続いて、図１の一部を拡大した図である図
２を用いて説明を続ける。まず、座標（ｘ0，ｙ0）から
座標（ｘ2，ｙ2）までの距離をｈ1とする。そして、あ
らかじめ定められた定数σ1を用いて、（数１）に基づ
き、接線ａ上で座標（ｘ0，ｙ0）から座標（ｘ2，ｙ2）
側にあり、距離がｈ2である座標を（ｘ3，ｙ3）とす
る。そして、座標（ｘ3，ｙ3）を通り接線ａに垂直な直
線が仮想物体４の表面と交わる座標を（ｘm1，ｙm1）と
する。Next, the description will be continued with reference to FIG. 2, which is an enlarged view of a part of FIG. First, the distance from the coordinate (x0, y0) to the coordinate (x2, y2) is h 1 . Then, using a predetermined constant σ 1 , based on (Equation 1), from the coordinate (x0, y0) to the coordinate (x2, y2) on the tangent line a.
Let (x3, y3) be the coordinates on the side where the distance is h 2 . The coordinates where a straight line passing through the coordinates (x3, y3) and perpendicular to the tangent line a intersects the surface of the virtual object 4 are defined as (xm 1 , ym 1 ).
【００１８】[0018]
【数１】 ｈ2 ＝ ｈ1 * ［σ1 * ｄ1］ , σ1 ≧ ０ また、あらかじめ定められた定数σ2を用いて、（数
２）に基づき、接線ａ上で座標（ｘ0，ｙ0）から座標
（ｘ2，ｙ2）側にあり、距離がｈ3である座標を（ｘ4，
ｙ4）とする。そして、座標（ｘ4，ｙ4）を通り接線ａ
に垂直な直線が仮想物体４の表面と交わる座標を（ｘ
m2，ｙm2）とする。H 2 = h 1 * [σ 1 * d 1 ], σ 1 ≧ 0 Further, using a predetermined constant σ 2 , based on (Equation 2), coordinates (x 0, The coordinate on the coordinate (x2, y2) side from y0) and the distance h 3 is (x4,
y4). Then, the tangent line a passes through the coordinates (x4, y4).
The coordinates at which the straight line perpendicular to the line intersects the surface of the virtual object 4 are (x
m 2 , ym 2 ).
【００１９】[0019]
【数２】 ｈ3 ＝ ｈ1 * ［σ2 * （ｄ1 ／ ｄ2）］ , σ
2 ≧ ０ 最終的に、求められた座標（ｘm1，ｙm1），（ｘm2，ｙ
m2）のいずれかを位置情報２ａの目標位置としてマスタ
ー・アーム２を駆動制御する。## EQU00002 ## h 3 = h 1 * [σ 2 * (d 1 / d 2 )], σ
2 ≧ 0 Finally, the obtained coordinates (xm 1 , ym 1 ), (xm 2 , y
The master arm 2 is driven and controlled with any one of m 2 ) as the target position of the position information 2a.
【００２０】座標（ｘm1，ｙm1）を目標位置とした場合
は、侵入した座標（ｘ0，ｙ0）と現在の座標（ｘ1，ｙ
1）との接線方向の距離（ｈ1） が同じであっても、位
置情報２ａが侵入した深さ（ｄ1）により、位置情報２ａ
が戻される座標（ｘm1，ｙm1）と座標（ｘ0，ｙ0）との
接線方向の距離（ｈ2）は変化する。（数１）におい
て、ｄ1を仮想物体４が受けた力の大きさ、あらかじめ
定められた定数σ1を摩擦係数と考えると、座標（ｘ
m1，ｙm1）を目標値とした場合は、仮想物体４の表面の
粗さを表す摩擦係数σ1 を考慮して位置情報２ａを制御
するアルゴリズムでマスター・アーム２を制御して、力
覚を呈示できることになる。When the coordinates (xm 1 , ym 1 ) are the target position, the invading coordinates (x0, y0) and the current coordinates (x1, y)
Even if the distance (h 1 ) in the tangential direction to 1 ) is the same, the position information 2a depends on the penetration depth (d 1 ) of the position information 2a.
The distance (h 2 ) in the tangential direction between the coordinates (xm 1 , ym 1 ) to which is returned and the coordinates (x 0, y 0) changes. In (Equation 1), when d 1 is the magnitude of the force received by the virtual object 4 and the predetermined constant σ 1 is the friction coefficient, the coordinate (x
When m 1 and ym 1 ) are set as the target values, the master arm 2 is controlled by an algorithm that controls the position information 2a in consideration of the friction coefficient σ 1 representing the surface roughness of the virtual object 4, and the force is controlled. You will be able to present your senses.
【００２１】また、複数の仮想物体ごとに定数σ1の値
を変えることにより仮想物体ごとに異なる表面の粗さを
設定できる。Further, by changing the value of the constant σ 1 for each of a plurality of virtual objects, different surface roughness can be set for each virtual object.
【００２２】座標（ｘm2，ｙm2）を目標位置とした場合
は、位置情報２ａが侵入した深さ（ｄ1）と仮想物体４
の表面に押し戻される長さ（ｄ2）の比により、位置情
報２ａが戻される座標（ｘm2，ｙm2）と座標（ｘ0，ｙ
0）との接線方向の距離（ｈ3）は変化する。（数２）に
おいて、ｄ2＜ｄ1ならば位置情報２ａの接線方向への滑
りは大きくなると考えられるのでｈ3＞ｈ1となる。逆
に、ｄ2＞ｄ1ならば位置情報２ａの接線方向への滑りは
小さくなると考えられるので、ｈ3＞ｈ1となる。さら
に、定数σ2を仮想物体の滑りの度合いあるいは材質を
設定するものと考えると、仮想物体４の表面の形状や材
質を考慮して位置情報２ａを制御するアルゴリズムでマ
スター・アーム２を制御して、力覚を呈示できることに
なる。また、複数の仮想物体ごとに定数σ2の値を変え
ることにより仮想物体ごとに異なる材質を設定できる。When the coordinates (xm 2 , ym 2 ) are the target position, the depth (d 1 ) at which the position information 2a penetrates and the virtual object 4
The coordinate (xm 2 , ym 2 ) and the coordinate (x 0, y) at which the position information 2a is returned according to the ratio of the length (d 2 ) pushed back to the surface of the
The distance (h 3 ) in the tangential direction to 0) changes. In (Equation 2), if d 2 <d 1 , it is considered that the slip of the position information 2a in the tangential direction becomes large, so that h 3 > h 1 . On the contrary, if d 2 > d 1 , it is considered that the slip of the position information 2a in the tangential direction is small, and therefore h 3 > h 1 . Further, considering that the constant σ 2 sets the degree of slippage or material of the virtual object, the master arm 2 is controlled by an algorithm that controls the position information 2a in consideration of the shape and material of the surface of the virtual object 4. Therefore, the force sense can be presented. Further, different materials can be set for each virtual object by changing the value of the constant σ 2 for each virtual object.
【００２３】なお、従来例および実施例では、複雑さを
回避するため２次元で説明をおこなったが、この考えは
３次元でも適用することができることは明白である。但
し、この場合、仮想物体は３次元データであるため、接
線ａは接平面Ａになり、接平面Ａに対する接線を計算し
て目標座標を計算することになる。It should be noted that, in the conventional example and the embodiment, the description is made in two dimensions in order to avoid complexity, but it is clear that this idea can be applied in three dimensions. However, in this case, since the virtual object is three-dimensional data, the tangent line a becomes the tangent plane A, and the tangent line to the tangent plane A is calculated to calculate the target coordinates.
【００２４】また、今回の実施例では（数１）、（数
２）のどちらかのみを用いる場合で説明したが、両者を
同時に用いれば更なる効果が得られることは明白であ
る。その時には、（数２）にあるｈ1をｈ2に置き換え
て、（数１）、（数２）の順に適用する。In the present embodiment, the case where only one of (Equation 1) and (Equation 2) is used has been described, but it is clear that a further effect can be obtained by using both of them at the same time. At that time, h 1 in (Equation 2) is replaced with h 2 and applied in the order of (Equation 1) and (Equation 2).
【００２５】さらに、（数１）、（数２）を簡潔にする
ためにパラメータσ1、σ2を定数として説明したが、こ
の２つを関数σ1（ｘ，ｙ）、σ2（ｘ，ｙ）とすれば１
つの仮想物体内でも部位によって異なる材質および表面
の粗さを設定できることは明かである。Furthermore, in order to simplify (Equation 1) and (Equation 2), the parameters σ 1 and σ 2 have been described as constants, but these two functions σ 1 (x, y) and σ 2 (x , Y) is 1
It is obvious that different materials and different surface roughness can be set within one virtual object.
【００２６】[0026]
【発明の効果】以上述べたところから明らかなように、
本発明は、侵入不可な仮想物体中に侵入したマスター・
アームの位置情報を仮想物体の表面に押し返すための位
置制御における目標位置を設定するのに、仮想物体の形
状や材質および表面の粗さ（摩擦係数）等を考慮して位
置制御の目標値を設定することができるので、より現実
に近い状態を仮想空間内に実現できる。As is apparent from the above description,
The present invention relates to a master
To set the target position in the position control for pushing the arm position information back to the surface of the virtual object, consider the shape and material of the virtual object and the surface roughness (friction coefficient) to determine the target value of the position control. Since it can be set, a more realistic state can be realized in the virtual space.
【図１】本発明の一実施例の目標座標の設定手順を示す
図である。FIG. 1 is a diagram showing a procedure for setting target coordinates according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例の目標座標の設定手順を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a procedure for setting target coordinates according to an embodiment of the present invention.
【図３】力覚呈示装置の全体の構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an overall configuration of a force sense presentation device.
【図４】従来の力覚呈示装置の計算機内部で行われる位
置制御のフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart of position control performed inside a computer of a conventional force sense presentation device.
【図５】従来の目標座標の設定手順を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a conventional procedure for setting target coordinates.
１・・・操作者 ２・・・マスター・アーム（位置入出力装置） ２ａ・・・仮想空間内に投影されたマスター・アーム２
の位置情報 ３・・・計算機 ４・・・仮想物体 ５・・・制御装置 ６・・・表示装置1 ... Operator 2 ... Master arm (position input / output device) 2a ... Master arm 2 projected in virtual space
Position information 3 ... Computer 4 ... Virtual object 5 ... Control device 6 ... Display device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 義照 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yoshiteru Ito 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (3)
り、かつ、位置制御が可能な位置入出力手段と、計算機
内部に構築された仮想空間に前記位置入出力手段から入
力された位置を投影する投影手段と、前記仮想空間内に
作られた仮想物体の位置データＦと、前記仮想空間内に
投影された前記位置入出力手段の位置データ１とを比較
する比較手段と、前記位置データ１が前記仮想物体の内
部に存在するときは、その位置データ１と前記仮想物体
の位置データＦと前記仮想物体の性質を示す、摩擦係数
等の所定の値とに基づき、前記位置データ１の制御目標
値を得、それによって前記位置入出力手段を位置制御す
ることを特徴とする力覚呈示装置。1. A position input / output unit capable of inputting position information by an operator and capable of position control, and a position input from the position input / output unit onto a virtual space constructed inside a computer. The position data 1 for comparing the position data F of the virtual object created in the virtual space with the position data 1 of the position input / output device projected in the virtual space. Is present inside the virtual object, the position data 1 is controlled based on the position data 1, the position data F of the virtual object, and a predetermined value such as a friction coefficient indicating the property of the virtual object. A force sense presentation device, characterized in that a target value is obtained and the position of the position input / output means is controlled.
り、かつ、位置制御が可能な位置入出力手段と、計算機
内部に構築された仮想空間に前記位置入出力手段から入
力された位置を投影する投影手段と、前記仮想空間内に
作られた仮想物体の位置データＦと、前記仮想空間内に
投影された前記位置入出力手段の位置データ１とを比較
する比較手段と、前記位置データ１が前記仮想物体の内
部に存在するときは、前記位置データ１から見て、前記
位置データ１が直前に経由した前記仮想物体の表面位置
データ０の法線と平行方向で、前記表面位置データ０と
同じ側にある前記仮想物体の表面位置データＭを演算す
る演算手段と、前記位置データ１より前記位置データ０
の接線に下ろした垂線の交点位置データ２と前記位置デ
ータ０との距離ｄ1、及び前記仮想物体の性質を示す、
摩擦係数等の値とに基づいて、前記位置データＭを修正
する修正手段とを備え、修正された位置データＭを前記
位置データ１の制御目標値とすることにより前記位置入
出力手段を位置制御することを特徴とする力覚呈示装
置。2. An operator can input position information and position control means capable of position control, and a position input from the position input / output means in a virtual space built inside a computer. The position data 1 for comparing the position data F of the virtual object created in the virtual space with the position data 1 of the position input / output device projected in the virtual space. Exists inside the virtual object, when viewed from the position data 1, the surface position data 0 is in a direction parallel to the normal line of the surface position data 0 of the virtual object that the position data 1 has just passed through. Calculating means for calculating the surface position data M of the virtual object on the same side as, and the position data 0 from the position data 1
The distance d 1 between the position data 0 and the intersection point position data 2 of the perpendicular line drawn to the tangent line, and the property of the virtual object.
A position correction means for correcting the position data M based on a value such as a friction coefficient, and the position input / output means is position-controlled by setting the corrected position data M as a control target value of the position data 1. A force sense presentation device characterized by:
り、かつ、位置制御が可能な位置入出力手段と、計算機
内部に構築された仮想空間に前記位置入出力手段の位置
を投影する投影手段と、前記仮想空間内に作られた仮想
物体の位置データＦと、前記仮想空間内に投影された前
記位置入出力手段の位置データ１とを比較する比較手段
と、前記位置データ１が前記仮想物体の内部に存在する
ときは、前記位置データ１から見て、前記位置データ１
が直前に経由した前記仮想物体の表面位置データ０の法
線と平行方向で前記表面位置データ０と同じ側にある前
記仮想物体の表面位置データＭを演算する演算手段と、
前記位置データ１より前記位置データ０の接線に下ろし
た垂線の交点位置データ２と前記位置データ１との距離
をｄ1、前記位置データ１と前記位置データＭとの距離
ｄ2として、前記距離ｄ1と前記距離ｄ2とを比較した結
果、及び前記仮想物体の性質を示す、摩擦係数等の値と
に基づき、あるいは更に前記距離ｄ1も同時に考慮し
て、前記位置データＭを修正する修正手段とを備え、修
正された位置データＭを前記位置データ１の制御目標値
とすることにより前記位置入出力手段を位置制御するこ
とを特徴とする力覚呈示装置。3. A position input / output unit that allows an operator to input position information and is capable of position control, and a projection unit for projecting the position of the position input / output unit onto a virtual space built inside a computer. And comparison means for comparing the position data F of the virtual object created in the virtual space with the position data 1 of the position input / output means projected in the virtual space, and the position data 1 is the virtual data. When present inside the object, the position data 1 is seen from the position data 1.
Computing means for computing the surface position data M of the virtual object on the same side as the surface position data 0 in a direction parallel to the normal line of the surface position data 0 of the virtual object that has just passed through;
Assuming that the distance between the position data 1 and the intersection point position data 2 of the perpendicular line drawn from the position data 1 to the tangent to the position data 0 is d 1 , and the distance d 2 between the position data 1 and the position data M is The position data M is corrected on the basis of the result of comparison between d 1 and the distance d 2 and the value of the friction coefficient or the like indicating the property of the virtual object, or further considering the distance d 1 at the same time. A force sensation providing device, comprising: a correction means, and position-controlling the position input / output means by setting the corrected position data M as a control target value of the position data 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30245492A JPH06155344A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Inner force sense presentation device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30245492A JPH06155344A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Inner force sense presentation device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06155344A true JPH06155344A (en) | 1994-06-03 |
Family
ID=17909135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30245492A Pending JPH06155344A (en) | 1992-11-12 | 1992-11-12 | Inner force sense presentation device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06155344A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008108054A (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Canon Inc | Contact presenting unit and method |
| WO2016181469A1 (en) * | 2015-05-11 | 2016-11-17 | 富士通株式会社 | Simulation system |
| US10509488B2 (en) | 2015-05-11 | 2019-12-17 | Fujitsu Limited | Simulation system for operating position of a pointer |
-
1992
- 1992-11-12 JP JP30245492A patent/JPH06155344A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008108054A (en) * | 2006-10-25 | 2008-05-08 | Canon Inc | Contact presenting unit and method |
| WO2016181469A1 (en) * | 2015-05-11 | 2016-11-17 | 富士通株式会社 | Simulation system |
| JPWO2016181469A1 (en) * | 2015-05-11 | 2018-03-08 | 富士通株式会社 | Simulation system |
| US10509488B2 (en) | 2015-05-11 | 2019-12-17 | Fujitsu Limited | Simulation system for operating position of a pointer |
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