JPH06289987A - 三次元モデルの位置・姿勢入力装置 - Google Patents
三次元モデルの位置・姿勢入力装置Info
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- JPH06289987A JPH06289987A JP7312293A JP7312293A JPH06289987A JP H06289987 A JPH06289987 A JP H06289987A JP 7312293 A JP7312293 A JP 7312293A JP 7312293 A JP7312293 A JP 7312293A JP H06289987 A JPH06289987 A JP H06289987A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 三次元モデルの位置及び姿勢を決定する６自
由度の入力操作を同時に行い得る三次元モデルの位置・
姿勢入力装置を提供する。 【構成】 操作部材２を１点で直交する３軸，即ちＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸で支持して構成され，操作部材２に設け
られた各スイッチ１７〜２２を動作させた時間で各軸方
向の移動量が検出され，位置に関する情報を入力するこ
とができる。又，操作部材２を各軸回りに回動させたと
き各軸回りに回動する各回動部材３，４，５によってス
イッチ１１〜１６がそれぞれ動作するので，各スイッチ
１１〜１６を動作させた時間で各軸回りの回動量が検出
され，姿勢に関する情報を入力することができる。
由度の入力操作を同時に行い得る三次元モデルの位置・
姿勢入力装置を提供する。 【構成】 操作部材２を１点で直交する３軸，即ちＸ
軸，Ｙ軸，Ｚ軸で支持して構成され，操作部材２に設け
られた各スイッチ１７〜２２を動作させた時間で各軸方
向の移動量が検出され，位置に関する情報を入力するこ
とができる。又，操作部材２を各軸回りに回動させたと
き各軸回りに回動する各回動部材３，４，５によってス
イッチ１１〜１６がそれぞれ動作するので，各スイッチ
１１〜１６を動作させた時間で各軸回りの回動量が検出
され，姿勢に関する情報を入力することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，三次元モデルの位置及
び姿勢データをコンピュータ等に入力するための三次元
モデルの位置・姿勢入力装置に関する。
び姿勢データをコンピュータ等に入力するための三次元
モデルの位置・姿勢入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】三次元モデルの三次元空間中での位置及
び姿勢を規定するには，位置に３自由度，姿勢に３自由
度の計６自由度を与える必要がある。このような位置も
しくは姿勢を規定する従来技術として特開平３−１８４
１１５号公報に開示されたものが公知である。これは球
体の転がり運動及び上下運動を検出した検出信号に基づ
いて三次元モデルの姿勢データ（もしくは位置データ）
を入力できるように構成されている。参考のため，上記
従来構成について以下に説明する。図４の原理図に示さ
れるように，転がり運動及び上下運動が可能な球体３１
に対して水平方向に互いに直交するように各々球体３１
に接触して球体３１の上下運動と共に上下し，球体３１
のＸ座標方向及びＹ座標方向の転がり運動を各々検出す
る第１の検出手段３２及び第２の検出手段３３と，球体
３１の上下運動を検出する第３の検出手段３４とを備え
て構成されている。上記構成において，球体３１を二次
元座標に対応する方向に転がり運動をさせると，第１及
び第２の検出手段３２，３３により転がり運動量が各々
検出されて，転がり運動量に対応するＸ座標及びＹ座標
の検出信号が出力される。また，球体３１を上下方向に
運動させると，第１及び第２の検出手段は球体３１と共
に運動して二次元座標データに対応する位置を保持する
が，第３の検出手段３４により上下方向の運動量が検出
されて運動量に対応するＺ座標の検出信号が出力され
る。上記動作原理を実現する実施構成は，図５に示すよ
うに構成されている。筐体３５内に支持バネ３６，３６
…で支持された収容箱３７内に球体３１が収容されてい
る。該球体３１の側面の互いに直交する位置に第１のロ
ータ３９と第２のロータ４０が接触しており，球体３１
の転がり方向の運動により各ロータ３９，４０が回転
し，その回転量は図示しないエンコーダによって検出さ
れる。球体３１の上部にはハンドル３８が取り付けられ
ており，ハンドル３８の水平方向（Ｘ−Ｙ方向）の傾き
量が上記各エンコーダによって検出される。これらの第
１のロータとエンコーダ，第２のロータとエンコーダが
上記第１及び第２の検出手段３２，３３に相当する。ま
た，ハンドル３８を上下方向（Ｚ方向）に移動量は収容
箱３７の下部に配置されたポジション検出器（図示せ
ず）によって検出される。このポジション検出器が上記
第３の検出手段３４に相当する。従って，ハンドル３８
の水平方向の傾き量及び上下方向の移動量を各エンコー
ダ及びポジション検出器で検出し，この出力をコンピュ
ータ等に入力することによって，三次元姿勢データの入
力がなされる。
び姿勢を規定するには，位置に３自由度，姿勢に３自由
度の計６自由度を与える必要がある。このような位置も
しくは姿勢を規定する従来技術として特開平３−１８４
１１５号公報に開示されたものが公知である。これは球
体の転がり運動及び上下運動を検出した検出信号に基づ
いて三次元モデルの姿勢データ（もしくは位置データ）
を入力できるように構成されている。参考のため，上記
従来構成について以下に説明する。図４の原理図に示さ
れるように，転がり運動及び上下運動が可能な球体３１
に対して水平方向に互いに直交するように各々球体３１
に接触して球体３１の上下運動と共に上下し，球体３１
のＸ座標方向及びＹ座標方向の転がり運動を各々検出す
る第１の検出手段３２及び第２の検出手段３３と，球体
３１の上下運動を検出する第３の検出手段３４とを備え
て構成されている。上記構成において，球体３１を二次
元座標に対応する方向に転がり運動をさせると，第１及
び第２の検出手段３２，３３により転がり運動量が各々
検出されて，転がり運動量に対応するＸ座標及びＹ座標
の検出信号が出力される。また，球体３１を上下方向に
運動させると，第１及び第２の検出手段は球体３１と共
に運動して二次元座標データに対応する位置を保持する
が，第３の検出手段３４により上下方向の運動量が検出
されて運動量に対応するＺ座標の検出信号が出力され
る。上記動作原理を実現する実施構成は，図５に示すよ
うに構成されている。筐体３５内に支持バネ３６，３６
…で支持された収容箱３７内に球体３１が収容されてい
る。該球体３１の側面の互いに直交する位置に第１のロ
ータ３９と第２のロータ４０が接触しており，球体３１
の転がり方向の運動により各ロータ３９，４０が回転
し，その回転量は図示しないエンコーダによって検出さ
れる。球体３１の上部にはハンドル３８が取り付けられ
ており，ハンドル３８の水平方向（Ｘ−Ｙ方向）の傾き
量が上記各エンコーダによって検出される。これらの第
１のロータとエンコーダ，第２のロータとエンコーダが
上記第１及び第２の検出手段３２，３３に相当する。ま
た，ハンドル３８を上下方向（Ｚ方向）に移動量は収容
箱３７の下部に配置されたポジション検出器（図示せ
ず）によって検出される。このポジション検出器が上記
第３の検出手段３４に相当する。従って，ハンドル３８
の水平方向の傾き量及び上下方向の移動量を各エンコー
ダ及びポジション検出器で検出し，この出力をコンピュ
ータ等に入力することによって，三次元姿勢データの入
力がなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記したように，従来
の技術では３自由度だけが入力可能で，位置及び姿勢の
決定に必要な６自由度を同時に入力することはできな
い。従来技術で６自由度の決定を可能にするためには，
入力装置の操作を位置と姿勢とに切り換えて実施しなけ
ればならない。従って，空間内での位置及び姿勢を決定
しなければならないロボットの教示や三次元グラフィッ
クスモデルの作成，修正などを行うには，平行移動と回
転の入力の切り換えの操作に時間を要し，位置，姿勢を
同時に操作することができない操作性の悪い問題点があ
った。本発明は，上記問題点に鑑みて創案されたもの
で，三次元モデルの位置及び姿勢を決定する６自由度の
入力操作を同時に行い得る三次元モデルの位置・姿勢入
力装置を提供することを目的とする。
の技術では３自由度だけが入力可能で，位置及び姿勢の
決定に必要な６自由度を同時に入力することはできな
い。従来技術で６自由度の決定を可能にするためには，
入力装置の操作を位置と姿勢とに切り換えて実施しなけ
ればならない。従って，空間内での位置及び姿勢を決定
しなければならないロボットの教示や三次元グラフィッ
クスモデルの作成，修正などを行うには，平行移動と回
転の入力の切り換えの操作に時間を要し，位置，姿勢を
同時に操作することができない操作性の悪い問題点があ
った。本発明は，上記問題点に鑑みて創案されたもの
で，三次元モデルの位置及び姿勢を決定する６自由度の
入力操作を同時に行い得る三次元モデルの位置・姿勢入
力装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明が採用する手段は，１点で直交する３軸で支持
された操作部材の上記３軸方向の外力又は変位を検出す
ることにより，上記３軸で定義される三次元空間内にお
けるモデルの位置及び姿勢を入力する三次元モデルの位
置・姿勢入力装置において，上記３軸のそれぞれに，上
記モデルの位置に関する情報を入力する位置センサと，
姿勢に関する情報を入力する姿勢センサとをそれぞれ設
けたことを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入力装
置として構成される。又，１点で直交する３軸で支持さ
れた操作部材の上記３軸方向の外力又は変位を検出する
ことにより，上記３軸で定義される三次元空間内におけ
るモデルの位置及び姿勢を入力する三次元モデルの位置
・姿勢入力装置において，上記位置センサが，上記操作
部材に設けられた移動検知スイッチにより構成され，該
スイッチの動作時間によりその軸方向の移動量が検出さ
れてなることを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入
力装置，あるいは，上記姿勢センサが，上記操作部材の
回動により動作する回動検知スイッチにより構成され，
該スイッチの動作時間によりその軸回りの回動量が検出
されてなることを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢
入力装置として構成される。更に，１点で直交する３軸
で支持された操作部材の上記３軸方向の外力又は変位を
検出することにより，上記３軸で定義される三次元空間
内におけるモデルの位置及び姿勢を入力する三次元モデ
ルの位置・姿勢入力装置において，上記位置センサが，
上記操作部材の移動を直接検出する移動量検出手段によ
り構成され，該移動量検出手段によりその軸方向の移動
量が検出されてなることを特徴とする三次元モデルの位
置・姿勢入力装置，あるいは，上記姿勢センサが，上記
操作部材の回動を直接検出する回動量検出手段により構
成され，該回動量検出手段によりその軸回りの回動量が
検出されてなることを特徴とする三次元モデルの位置・
姿勢入力装置として構成される。
に本発明が採用する手段は，１点で直交する３軸で支持
された操作部材の上記３軸方向の外力又は変位を検出す
ることにより，上記３軸で定義される三次元空間内にお
けるモデルの位置及び姿勢を入力する三次元モデルの位
置・姿勢入力装置において，上記３軸のそれぞれに，上
記モデルの位置に関する情報を入力する位置センサと，
姿勢に関する情報を入力する姿勢センサとをそれぞれ設
けたことを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入力装
置として構成される。又，１点で直交する３軸で支持さ
れた操作部材の上記３軸方向の外力又は変位を検出する
ことにより，上記３軸で定義される三次元空間内におけ
るモデルの位置及び姿勢を入力する三次元モデルの位置
・姿勢入力装置において，上記位置センサが，上記操作
部材に設けられた移動検知スイッチにより構成され，該
スイッチの動作時間によりその軸方向の移動量が検出さ
れてなることを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入
力装置，あるいは，上記姿勢センサが，上記操作部材の
回動により動作する回動検知スイッチにより構成され，
該スイッチの動作時間によりその軸回りの回動量が検出
されてなることを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢
入力装置として構成される。更に，１点で直交する３軸
で支持された操作部材の上記３軸方向の外力又は変位を
検出することにより，上記３軸で定義される三次元空間
内におけるモデルの位置及び姿勢を入力する三次元モデ
ルの位置・姿勢入力装置において，上記位置センサが，
上記操作部材の移動を直接検出する移動量検出手段によ
り構成され，該移動量検出手段によりその軸方向の移動
量が検出されてなることを特徴とする三次元モデルの位
置・姿勢入力装置，あるいは，上記姿勢センサが，上記
操作部材の回動を直接検出する回動量検出手段により構
成され，該回動量検出手段によりその軸回りの回動量が
検出されてなることを特徴とする三次元モデルの位置・
姿勢入力装置として構成される。
【０００５】
【作用】本発明によれば，三次元モデル位置・姿勢入力
装置は，図３の基本構成図に示されるように，操作部材
Ａを１点で直交する３軸，即ちＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸で支持
して構成されている。この操作部材Ａを各軸方向に移動
させたときの各移動量は各位置センサＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ
で検出される。また，操作部材Ａを各軸回りに回動させ
たときの各回動量は各姿勢センサＴｘ，Ｔｙ，Ｔｚで検
出される。従って，上記各姿勢センサ及び各位置センサ
の出力情報により，三次元空間内におけるモデルの位置
及び姿勢を入力することができる。上記位置センサは，
操作部材に設けられた移動検知スイッチによって構成す
ることができる。所望の移動軸方向に該当する移動検知
スイッチを動作させた時間により，その軸方向の移動量
が検出されるので，各軸方向の移動検出スイッチを適宜
動作させることにより，三次元モデルの位置を入力する
ことができる。又，上記姿勢センサは，操作部材の回動
操作によって動作する回動検知スイッチによって構成す
ることができる。所望の軸回りに操作部材を回動させる
ことにより，その軸回りの回動検知スイッチが動作し，
該スイッチを動作させた時間により，その軸回りの回動
量が検出されるので，各軸回りの回動検出スイッチを適
宜動作させることによって三次元モデルの姿勢を入力す
ることができる。更に，上記位置センサは，操作部材の
軸方向への移動量を直接検出する移動検出手段によって
構成することができる。所望の移動軸方向に操作部材を
移動させたときの移動量は移動検出手段によって検出さ
れるので，各軸方向に操作部材を移動させることによ
り，三次元モデルの位置を入力することができる。更
に，上記姿勢センサは，操作部材の軸回りの回動量を直
接検出する回動検出手段によって構成することができ
る。所望の回動軸回りに操作部材を回動させたときの回
動量は回動検出手段によって検出されるので，各軸回り
に操作部材を回動させることにより，三次元モデルの姿
勢を入力することができる。
装置は，図３の基本構成図に示されるように，操作部材
Ａを１点で直交する３軸，即ちＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸で支持
して構成されている。この操作部材Ａを各軸方向に移動
させたときの各移動量は各位置センサＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ
で検出される。また，操作部材Ａを各軸回りに回動させ
たときの各回動量は各姿勢センサＴｘ，Ｔｙ，Ｔｚで検
出される。従って，上記各姿勢センサ及び各位置センサ
の出力情報により，三次元空間内におけるモデルの位置
及び姿勢を入力することができる。上記位置センサは，
操作部材に設けられた移動検知スイッチによって構成す
ることができる。所望の移動軸方向に該当する移動検知
スイッチを動作させた時間により，その軸方向の移動量
が検出されるので，各軸方向の移動検出スイッチを適宜
動作させることにより，三次元モデルの位置を入力する
ことができる。又，上記姿勢センサは，操作部材の回動
操作によって動作する回動検知スイッチによって構成す
ることができる。所望の軸回りに操作部材を回動させる
ことにより，その軸回りの回動検知スイッチが動作し，
該スイッチを動作させた時間により，その軸回りの回動
量が検出されるので，各軸回りの回動検出スイッチを適
宜動作させることによって三次元モデルの姿勢を入力す
ることができる。更に，上記位置センサは，操作部材の
軸方向への移動量を直接検出する移動検出手段によって
構成することができる。所望の移動軸方向に操作部材を
移動させたときの移動量は移動検出手段によって検出さ
れるので，各軸方向に操作部材を移動させることによ
り，三次元モデルの位置を入力することができる。更
に，上記姿勢センサは，操作部材の軸回りの回動量を直
接検出する回動検出手段によって構成することができ
る。所望の回動軸回りに操作部材を回動させたときの回
動量は回動検出手段によって検出されるので，各軸回り
に操作部材を回動させることにより，三次元モデルの姿
勢を入力することができる。
【０００６】
【実施例】以下，添付図面を参照して本発明を具体化し
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本発明の一実施例に係る位置・姿勢入力装置の構成を示
す斜視図，図２は実施例に係る操作部からの出力情報に
基づいてディスプレイ上に表示された三次元モデルの位
置・姿勢を操作する構成を示すブロック図である。図１
の斜視図において，説明の便宜上，図示する位置・姿勢
入力装置１の水平方向をＸ軸，奥行き方向をＹ軸，垂直
方向をＺ軸と定めて以下の説明を進める。図１におい
て，位置・姿勢入力装置１は，支持台１０上に垂直（Ｚ
軸）方向に固定されたＺ軸方向支持軸６に回動自在に支
持されたＺ軸回動部材３と，該Ｚ軸回動部材３の上部Ｐ
点のＹ軸方向に固定されたＹ軸方向支持軸８に回動自在
に支持されたＹ軸回動部材４と，上記点Ｐを通りＸ軸方
向に固定されたＸ軸方向支持軸７に回動自在に支持され
たＸ軸回動部材５とを有して構成されており，これらの
支持台１０上の構成部材の上半部（Ｘ軸回動部材５の高
さ位置まで）は操作部材２で覆われる。上記Ｚ軸方向回
動軸６とＹ軸方向回動軸８とＸ軸方向回動軸７とは上記
Ｐ点で直交するように構成されているので，上記操作部
材２をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸回りに回動させることに
より，上記各回動部材５，４，３をそれぞれ回動させる
ことができる。この各回動部材５，４，３が回動したこ
とを検出するために，各回動部材５，４，３の各々に押
圧されて動作するマイクロスイッチ（回動検出スイッ
チ）１１〜１６が各所定位置に取り付けられている。
尚，図示しないが各回動部材３，４，５は，回動加圧が
解除されたときには各中立位置に戻るようバネ加圧が加
えられている。支持台１０上の上記Ｚ軸回動部材３の基
部に添って取り付けられたマイクロスイッチ１１，１２
は，Ｚ軸回動部材３の回動をそれぞれ検出する。また，
Ｚ軸回動部材３上にＹ軸回動部材４に添って取り付けら
れたマイクロスイッチ１３，１４は，Ｙ軸回動部材４の
回動をそれぞれ検出する。更に，Ｙ軸回動部材４上にＸ
軸回動部材５に添って取り付けられたマイクロスイッチ
１５，１６は，Ｘ軸回動部材５の回動をそれぞれ検出す
る。
た実施例につき説明し，本発明の理解に供する。尚，以
下の実施例は本発明を具体化した一例であって，本発明
の技術的範囲を限定するものではない。ここに，図１は
本発明の一実施例に係る位置・姿勢入力装置の構成を示
す斜視図，図２は実施例に係る操作部からの出力情報に
基づいてディスプレイ上に表示された三次元モデルの位
置・姿勢を操作する構成を示すブロック図である。図１
の斜視図において，説明の便宜上，図示する位置・姿勢
入力装置１の水平方向をＸ軸，奥行き方向をＹ軸，垂直
方向をＺ軸と定めて以下の説明を進める。図１におい
て，位置・姿勢入力装置１は，支持台１０上に垂直（Ｚ
軸）方向に固定されたＺ軸方向支持軸６に回動自在に支
持されたＺ軸回動部材３と，該Ｚ軸回動部材３の上部Ｐ
点のＹ軸方向に固定されたＹ軸方向支持軸８に回動自在
に支持されたＹ軸回動部材４と，上記点Ｐを通りＸ軸方
向に固定されたＸ軸方向支持軸７に回動自在に支持され
たＸ軸回動部材５とを有して構成されており，これらの
支持台１０上の構成部材の上半部（Ｘ軸回動部材５の高
さ位置まで）は操作部材２で覆われる。上記Ｚ軸方向回
動軸６とＹ軸方向回動軸８とＸ軸方向回動軸７とは上記
Ｐ点で直交するように構成されているので，上記操作部
材２をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の各軸回りに回動させることに
より，上記各回動部材５，４，３をそれぞれ回動させる
ことができる。この各回動部材５，４，３が回動したこ
とを検出するために，各回動部材５，４，３の各々に押
圧されて動作するマイクロスイッチ（回動検出スイッ
チ）１１〜１６が各所定位置に取り付けられている。
尚，図示しないが各回動部材３，４，５は，回動加圧が
解除されたときには各中立位置に戻るようバネ加圧が加
えられている。支持台１０上の上記Ｚ軸回動部材３の基
部に添って取り付けられたマイクロスイッチ１１，１２
は，Ｚ軸回動部材３の回動をそれぞれ検出する。また，
Ｚ軸回動部材３上にＹ軸回動部材４に添って取り付けら
れたマイクロスイッチ１３，１４は，Ｙ軸回動部材４の
回動をそれぞれ検出する。更に，Ｙ軸回動部材４上にＸ
軸回動部材５に添って取り付けられたマイクロスイッチ
１５，１６は，Ｘ軸回動部材５の回動をそれぞれ検出す
る。
【０００７】上記操作部材２は図示するように立方体を
下部開放にした箱状に形成されており，立方体を形成す
る各面に押釦スイッチ（移動検出スイッチ）１７〜２１
が取り付けられている。Ｘ軸方向の各面に取り付けられ
た押釦スイッチ１７，１８は，操作部材２のＸ軸方向へ
の移動量を出力する移動方向指示スイッチである。ま
た，Ｙ軸方向の各面に取り付けられた押釦スイッチ１
９，２０は，操作部材２のＹ軸方向への移動量を出力す
る移動方向指示スイッチである。更に，Ｚ軸方向の面に
取り付けられた押釦スイッチ２１は，操作部材２のＺ軸
下方向への移動量を出力する移動方向指示スイッチであ
る。Ｚ軸上方への移動の指定は，操作部材２が下面開放
に形成されている関係でＺ軸回動部材３に取り付けられ
た押釦スイッチ２２でなされる。上記各押釦スイッチ１
７〜２２の取り付け位置は，Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸線上
に配置することにより，押圧により操作部材２に回動モ
ーメントを与えることがなく，誤って姿勢入力とならな
いよう構成されている。上記各マイクロスイッチ１１〜
１６及び押釦スイッチ１７〜２２は，図２に示すよう
に，各スイッチの接点開閉状態を検出する検出回路２３
に接続される。該検出回路２３によるスイッチ開閉情報
は，三次元モデルの位置及び姿勢を決定する入力情報と
してＣＰＵ２４に入力される。コンピュータ装置のディ
スプレイ２５上に表示された三次元モデルの位置及び姿
勢を上記構成になる位置・姿勢入力装置１からの入力情
報により操作して，三次元モデルの位置及び姿勢を決定
させる場合の動作を説明する。姿勢を入力する方法を説
明する。操作部材２を手にして，該操作部材２をＸ軸回
りに回動させると，Ｘ軸回動部材５が回動して，その回
動方向によりマイクロスイッチ１５又は１６をオンに動
作させる。このマイクロスイッチ１５又は１６のオンに
より，ＣＰＵ２４は予め設定されている一定時間間隔の
繰り返しで所定の回転角度ステップだけモデルのＸ軸回
りの回動姿勢を変化させてディスプレイ２５上に表示す
るので，操作者は所望のＸ軸回りの姿勢までモデルが回
転したことを確認して操作部材２の回動を停止すると，
マイクロスイッチ１５又は１６はオフとなり，モデルの
回転が停止する。同様に，操作部材２をＹ軸回りに回動
させたときにはモデルのＹ軸回りの姿勢を所望角度に変
化させ，Ｚ軸回りに回動させたときにはモデルのＺ軸回
りの姿勢を所望角度に変化させることができる。
下部開放にした箱状に形成されており，立方体を形成す
る各面に押釦スイッチ（移動検出スイッチ）１７〜２１
が取り付けられている。Ｘ軸方向の各面に取り付けられ
た押釦スイッチ１７，１８は，操作部材２のＸ軸方向へ
の移動量を出力する移動方向指示スイッチである。ま
た，Ｙ軸方向の各面に取り付けられた押釦スイッチ１
９，２０は，操作部材２のＹ軸方向への移動量を出力す
る移動方向指示スイッチである。更に，Ｚ軸方向の面に
取り付けられた押釦スイッチ２１は，操作部材２のＺ軸
下方向への移動量を出力する移動方向指示スイッチであ
る。Ｚ軸上方への移動の指定は，操作部材２が下面開放
に形成されている関係でＺ軸回動部材３に取り付けられ
た押釦スイッチ２２でなされる。上記各押釦スイッチ１
７〜２２の取り付け位置は，Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の軸線上
に配置することにより，押圧により操作部材２に回動モ
ーメントを与えることがなく，誤って姿勢入力とならな
いよう構成されている。上記各マイクロスイッチ１１〜
１６及び押釦スイッチ１７〜２２は，図２に示すよう
に，各スイッチの接点開閉状態を検出する検出回路２３
に接続される。該検出回路２３によるスイッチ開閉情報
は，三次元モデルの位置及び姿勢を決定する入力情報と
してＣＰＵ２４に入力される。コンピュータ装置のディ
スプレイ２５上に表示された三次元モデルの位置及び姿
勢を上記構成になる位置・姿勢入力装置１からの入力情
報により操作して，三次元モデルの位置及び姿勢を決定
させる場合の動作を説明する。姿勢を入力する方法を説
明する。操作部材２を手にして，該操作部材２をＸ軸回
りに回動させると，Ｘ軸回動部材５が回動して，その回
動方向によりマイクロスイッチ１５又は１６をオンに動
作させる。このマイクロスイッチ１５又は１６のオンに
より，ＣＰＵ２４は予め設定されている一定時間間隔の
繰り返しで所定の回転角度ステップだけモデルのＸ軸回
りの回動姿勢を変化させてディスプレイ２５上に表示す
るので，操作者は所望のＸ軸回りの姿勢までモデルが回
転したことを確認して操作部材２の回動を停止すると，
マイクロスイッチ１５又は１６はオフとなり，モデルの
回転が停止する。同様に，操作部材２をＹ軸回りに回動
させたときにはモデルのＹ軸回りの姿勢を所望角度に変
化させ，Ｚ軸回りに回動させたときにはモデルのＺ軸回
りの姿勢を所望角度に変化させることができる。
【０００８】位置を入力するには，操作部材２を手にし
て，移動させたい方向に押釦スイッチを押す。例えば，
Ｘ軸方向に移動させたい場合には，押釦スイッチ１７又
は１８を押してオンに動作させると，ＣＰＵ２４は予め
設定されている一定時間間隔の繰り返しで所定のステッ
プの移動量だけモデルのＸ軸方向の位置を変化させてデ
ィスプレイ２５上に表示するので，操作者は所望のＸ軸
方向の位置までモデルが回転したことを確認して押釦ス
イッチ１７又は１８の押圧を停止すると，モデルの回転
が停止する。同様に，押釦スイッチ１９又は２０の押圧
によりＹ軸方向の移動，押釦スイッチ２１又は２２の押
圧によりＺ軸方向の移動を入力することができる。上記
位置入力に際しての押釦スイッチの操作は，対面する同
一軸方向の押釦スイッチでなければ，同時に押すことが
できる。また，姿勢入力に際しても２軸あるいは３軸同
時に回動させることができる。このとき，ＣＰＵ２４は
同時に入力されてきた信号を処理して，合成した動きを
モデルに与えることができ，位置及び姿勢の決定時間を
短縮させることができる。又，上記位置入力のための押
釦スイッチの取り付けは，上記構成になる操作部材２の
外面でなく，内面に配置することにより，押釦を押すと
いう感覚でなく，モデルに相当する操作部材２を所望方
向に移動させる感覚で操作することが可能となる。以上
説明した構成は，Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の移動量及び各軸
回りの回動量をスイッチの動作時間の長さで表している
が，各軸方向の移動可能範囲の移動量を直接検出する位
置センサ及び各軸回りの回動可能範囲の回動量を直接検
出する姿勢センサによっても位置及び姿勢を入力するこ
とができる。例えば，図１に示す構成において，各マイ
クロスイッチ１１〜１６に代えて，各回動部材３，４，
５の回動量に比例した圧力で押圧される圧力センサ（回
動量検出手段）を配置し，各押釦スイッチ１７〜２２に
代えて，操作部材２又は各回動部材３，４，５の各軸方
向の移動量に比例した圧力で押圧される圧力センサ（移
動量検出手段）を配置することによって，各圧力センサ
の出力を姿勢及び位置の直接的入力信号として利用する
ことができる。又，操作部材２又は各回動部材３，４，
５の移動量及び回動量を拡大機構によって拡大し，この
拡大された移動量又は回動量をエンコーダあるいはポテ
ンショメータで検出することによっても，位置及び姿勢
を直接入力することができる。
て，移動させたい方向に押釦スイッチを押す。例えば，
Ｘ軸方向に移動させたい場合には，押釦スイッチ１７又
は１８を押してオンに動作させると，ＣＰＵ２４は予め
設定されている一定時間間隔の繰り返しで所定のステッ
プの移動量だけモデルのＸ軸方向の位置を変化させてデ
ィスプレイ２５上に表示するので，操作者は所望のＸ軸
方向の位置までモデルが回転したことを確認して押釦ス
イッチ１７又は１８の押圧を停止すると，モデルの回転
が停止する。同様に，押釦スイッチ１９又は２０の押圧
によりＹ軸方向の移動，押釦スイッチ２１又は２２の押
圧によりＺ軸方向の移動を入力することができる。上記
位置入力に際しての押釦スイッチの操作は，対面する同
一軸方向の押釦スイッチでなければ，同時に押すことが
できる。また，姿勢入力に際しても２軸あるいは３軸同
時に回動させることができる。このとき，ＣＰＵ２４は
同時に入力されてきた信号を処理して，合成した動きを
モデルに与えることができ，位置及び姿勢の決定時間を
短縮させることができる。又，上記位置入力のための押
釦スイッチの取り付けは，上記構成になる操作部材２の
外面でなく，内面に配置することにより，押釦を押すと
いう感覚でなく，モデルに相当する操作部材２を所望方
向に移動させる感覚で操作することが可能となる。以上
説明した構成は，Ｘ，Ｙ，Ｚ各軸方向の移動量及び各軸
回りの回動量をスイッチの動作時間の長さで表している
が，各軸方向の移動可能範囲の移動量を直接検出する位
置センサ及び各軸回りの回動可能範囲の回動量を直接検
出する姿勢センサによっても位置及び姿勢を入力するこ
とができる。例えば，図１に示す構成において，各マイ
クロスイッチ１１〜１６に代えて，各回動部材３，４，
５の回動量に比例した圧力で押圧される圧力センサ（回
動量検出手段）を配置し，各押釦スイッチ１７〜２２に
代えて，操作部材２又は各回動部材３，４，５の各軸方
向の移動量に比例した圧力で押圧される圧力センサ（移
動量検出手段）を配置することによって，各圧力センサ
の出力を姿勢及び位置の直接的入力信号として利用する
ことができる。又，操作部材２又は各回動部材３，４，
５の移動量及び回動量を拡大機構によって拡大し，この
拡大された移動量又は回動量をエンコーダあるいはポテ
ンショメータで検出することによっても，位置及び姿勢
を直接入力することができる。
【０００９】
【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば，従来
装置では不可能であった位置及び姿勢に関する６自由度
の情報を同時に入力することができる。また，三次元モ
デルを手によって直接操作するのと同様の感覚で位置及
び姿勢を操作することができるので，位置及び姿勢の決
定を正確且つ容易に行うことができる。従って，三次元
空間内での位置及び姿勢を決定するロボットの教示や三
次元グラフィックスモデルの作成・修正などを容易に且
つ迅速に行い得る効果を奏する。
装置では不可能であった位置及び姿勢に関する６自由度
の情報を同時に入力することができる。また，三次元モ
デルを手によって直接操作するのと同様の感覚で位置及
び姿勢を操作することができるので，位置及び姿勢の決
定を正確且つ容易に行うことができる。従って，三次元
空間内での位置及び姿勢を決定するロボットの教示や三
次元グラフィックスモデルの作成・修正などを容易に且
つ迅速に行い得る効果を奏する。
【図１】 本発明の一実施例に係る三次元モデルの位置
・姿勢入力装置の構成を示す斜視図。
・姿勢入力装置の構成を示す斜視図。
【図２】 実施例に係る操作部からの出力情報に基づい
てディスプレイ上に表示された三次元モデルの位置・姿
勢を操作する構成を示すブロック図。
てディスプレイ上に表示された三次元モデルの位置・姿
勢を操作する構成を示すブロック図。
【図３】 三次元モデルの位置・姿勢入力装置の基本構
成を示す模式図。
成を示す模式図。
【図４】 従来構成になる３自由度入力装置の基本構成
を示す模式図。
を示す模式図。
【図５】 従来例の３自由度入力装置の構成を示す斜視
図。
図。
１，Ａ…位置・姿勢入力装置 ２…操作部材 １１〜１６…マイクロスイッチ（姿勢センサ） １７〜２２…押釦スイッチ（位置センサ） ２３…検出回路（位置センサ／姿勢センサ） Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ…位置センサ Ｔｘ，Ｔｙ，Ｔｚ…姿勢センサ
Claims (7)
- 【請求項１】 １点で直交する３軸で支持された操作部
材の上記３軸方向の外力又は変位を検出することによ
り，上記３軸で定義される三次元空間内におけるモデル
の位置及び姿勢を入力する三次元モデル位置・姿勢入力
装置において，上記３軸のそれぞれに，上記モデルの位
置に関する情報を入力する位置センサと，姿勢に関する
情報を入力する姿勢センサとをそれぞれ設けたことを特
徴とする三次元モデルの位置・姿勢入力装置。 - 【請求項２】 上記位置センサが，その軸方向の移動量
を入力するセンサにより構成されてなる請求項１記載の
三次元モデルの位置・姿勢入力装置。 - 【請求項３】 上記姿勢センサが，その軸回りの回動角
度を入力するセンサにより構成されてなる請求項１記載
の三次元モデルの位置・姿勢入力装置。 - 【請求項４】 １点で直交する３軸で支持された操作部
材の上記３軸方向の外力又は変位を検出することによ
り，上記３軸で定義される三次元空間内におけるモデル
の位置及び姿勢を入力する三次元モデル位置・姿勢入力
装置において，上記位置センサが，上記操作部材に設け
られた移動検知スイッチにより構成され，該スイッチの
動作時間によりその軸方向の移動量が検出されてなるこ
とを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入力装置。 - 【請求項５】 １点で直交する３軸で支持された操作部
材の上記３軸方向の外力又は変位を検出することによ
り，上記３軸で定義される三次元空間内におけるモデル
の位置及び姿勢を入力する三次元モデル位置・姿勢入力
装置において，上記姿勢センサが，上記操作部材を回動
させることにより動作する回動検知スイッチにより構成
され，該スイッチの動作時間によりその軸回りの回動量
が検出されてなることを特徴とする三次元モデルの位置
・姿勢入力装置。 - 【請求項６】 １点で直交する３軸で支持された操作部
材の上記３軸方向の外力又は変位を検出することによ
り，上記３軸で定義される三次元空間内におけるモデル
の位置及び姿勢を入力する三次元モデル位置・姿勢入力
装置において，上記位置センサが，上記操作部材の移動
を検出する移動量検出手段により構成され，該移動量検
出手段によりその軸方向の移動量が直接検出されてなる
ことを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入力装置。 - 【請求項７】 １点で直交する３軸で支持された操作部
材の上記３軸方向の外力又は変位を検出することによ
り，上記３軸で定義される三次元空間内におけるモデル
の位置及び姿勢を入力する三次元モデル位置・姿勢入力
装置において，上記姿勢センサが，上記操作部材の回動
を検出する回動量検出手段により構成され，該回動量検
出手段によりその軸回りの回動量が直接検出されてなる
ことを特徴とする三次元モデルの位置・姿勢入力装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312293A JPH06289987A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 三次元モデルの位置・姿勢入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7312293A JPH06289987A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 三次元モデルの位置・姿勢入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06289987A true JPH06289987A (ja) | 1994-10-18 |
Family
ID=13509125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7312293A Pending JPH06289987A (ja) | 1993-03-31 | 1993-03-31 | 三次元モデルの位置・姿勢入力装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06289987A (ja) |
-
1993
- 1993-03-31 JP JP7312293A patent/JPH06289987A/ja active Pending
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