JPH0720978A - Virtual reality device - Google Patents

Virtual reality device

Info

Publication number
JPH0720978A
JPH0720978A JP19168693A JP19168693A JPH0720978A JP H0720978 A JPH0720978 A JP H0720978A JP 19168693 A JP19168693 A JP 19168693A JP 19168693 A JP19168693 A JP 19168693A JP H0720978 A JPH0720978 A JP H0720978A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hand
information
ball
muscles
virtual
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP19168693A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiko Inami
昌彦 稲見
Naoki Kawakami
直樹 川上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP19168693A priority Critical patent/JPH0720978A/en
Publication of JPH0720978A publication Critical patent/JPH0720978A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Position Input By Displaying (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

PURPOSE:To give a more natural operation feeling in a virtual reality world. CONSTITUTION:An arm 32 is wound with a band 11 between the wrist and elbow. When the user tries to grip a ball in the hand, the positions of the fingers are detected by sensors of a data glove 31. When the positions comes to positions where the ball is gripped, a voltage is applied between electrodes 41 and 42 to contract the muscles in the hand opening direction. With this resistance feeling, the person feels as if the ball were actually grasped.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えばロボットを遠隔
操作したり、仮想現実(バーチャルリアリティ)空間に
おいて、所定の作業をする場合に用いて好適な仮想体感
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a virtual sensation apparatus suitable for use in, for example, remotely controlling a robot or performing a predetermined work in a virtual reality space.

【0002】[0002]

【従来の技術】所謂、テレイグジスタンス(tele-exist
ence)など、人間が直接行くことができない場所におい
て、ロボットに所定の作業を行わせる場合、このロボッ
トを遠隔制御する必要がある。また、仮想現実空間にお
いて、所定の物体を表示させ、その物体に対して人間に
所定の動作をさせたい場合がある。このような場合、操
作者に対して操作感をフィードバックすると、臨場感が
増し、作業の効率を上昇させることができることが知ら
れている。
2. Description of the Related Art The so-called tele-exist
ence), it is necessary to remotely control the robot in order to make the robot perform a predetermined work in a place where a human cannot directly go. There is also a case where a predetermined object is displayed in the virtual reality space and a person wants to perform a predetermined action on the object. In such a case, it is known that if the operation feeling is fed back to the operator, the sense of presence is increased and the work efficiency can be improved.

【0003】例えば宇宙空間において、ロボットに宇宙
船のアンテナの取り付け工事を行わせる場合、ロボット
がアンテナを構成するポールをつかんだとき、これを遠
隔操作する人間に、実際にそのポールをつかんだ感覚
(把持感)をフィードバックすれば、より迅速に、その
作業を実行することができる。
[0003] For example, in the case of causing a robot to install a spacecraft antenna in space, when the robot grabs a pole that constitutes the antenna, a person who remotely controls the pole feels that he or she actually grabbed the pole. If the (grasping feeling) is fed back, the work can be executed more quickly.

【0004】さらにまた、例えば、仮想現実空間中にテ
ニスボールを表示させ、そのボールを人が実際に触っ
て、その大きさや硬さ(軟らかさ)を確認することがで
きるようにすれば、そのボールが実際に存在しなくと
も、そのボールの状態を人が確認し、例えば、それを購
入するなどするための判断の1つの材料とすることがで
きる。
Furthermore, for example, if a tennis ball is displayed in a virtual reality space and a person can actually touch the ball to check its size and hardness (softness), Even if the ball does not actually exist, it can be one of the factors for a person to confirm the condition of the ball and, for example, purchase it.

【0005】従来、このように、例えば物を握った感覚
を人の手にフィードバックする方法として、次のような
方法が提案されている。
Conventionally, the following method has been proposed as a method for feeding back the feeling of grasping an object to the human hand.

【0006】第1の方法は、剛体を用いたマスターマニ
ピュレータを装着し、ラバチュエータなどのアクチュエ
ータで力感を人の指などにフィードバックする方法であ
る。即ち、この方法においては、例えば人の指に対応す
る位置に、モータあるいは圧縮空気などで駆動される部
材を設け、その部材に人の指を載置させる。そして、そ
の指にアクチュエータを介して力を印加することによ
り、人の指に抵抗感を与えるものである。
A first method is a method of mounting a master manipulator using a rigid body and feeding back a sense of force to a human finger or the like with an actuator such as a rabatulator. That is, in this method, for example, a member driven by a motor or compressed air is provided at a position corresponding to a human finger, and the human finger is placed on the member. Then, a force is applied to the finger through an actuator to give a resistance to the human finger.

【0007】また、第2の方法は、手袋にエアーバルー
ンをつける方法である。使用時、この手袋に手を入れさ
せ、エアーバルーンの空気の出し入れを調整すること
で、力感を人に対してフィードバックする方法である。
The second method is to attach an air balloon to gloves. It is a method of feeding back the feeling of force to a person by putting a hand on the glove and adjusting the air flow in and out of the air balloon at the time of use.

【0008】さらに、第3の方法は、例えば圧電ブザー
などよりなる振動素子を指先に付け、指先が所定の位置
に移動されたとき(例えば、ボールをつかむ位置に移動
されたとき)、圧電ブザーを駆動し、人に、その位置に
達したことを触覚を介して伝達するものである。
Further, a third method is to attach a vibrating element, such as a piezoelectric buzzer, to a fingertip, and to move the piezoelectric buzzer when the fingertip is moved to a predetermined position (for example, when the ball is grasped). Is transmitted to a person through tactile sensation that the position has been reached.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た第1の方法は、装置が大がかりとなり、コスト高とな
る課題があった。また、例えば大人と子供では、指の大
きさ、位置が異なるが、これらの変化に対して対応する
ことができない課題があった。勿論、個々の人間に対応
する分だけ装置を製作すればよいのであるが、そのよう
にすると、膨大な数の装置を用意しなければならなくな
り、実質的には不可能であった。
However, the above-mentioned first method has a problem in that the size of the apparatus is large and the cost is high. Further, for example, an adult and a child have different finger sizes and positions, but there is a problem that they cannot cope with these changes. Of course, it suffices to manufacture the devices corresponding to the individual humans, but in that case, a huge number of devices had to be prepared, which was practically impossible.

【0010】また、第2の方法は、空気圧を制御するた
めの装置が大がかりとなり、やはりコスト高となる課題
があった。
Further, the second method has a problem that the device for controlling the air pressure becomes large and the cost also becomes high.

【0011】さらに第3の方法は、所定の位置に指など
が達したことを人に知らしめることができるだけで、物
に触った感覚は得ることができないという課題があっ
た。
Further, the third method has a problem in that it is possible to inform a person that a finger or the like has reached a predetermined position, but it is not possible to obtain a feeling of touching an object.

【0012】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、比較的簡単な構成の低コストの装置によ
り、実際に物に触れた感覚をフィードバックできるよう
にするものである。また、大人や子供に対しても、同じ
装置を用いることができるようにするものである。
The present invention has been made in view of such a situation, and it is possible to feed back the feeling of actually touching an object by a low-cost device having a relatively simple structure. Further, the same device can be used for adults and children.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の仮想体感装置
は、3次元位置情報を発生する発生手段(例えば図1に
おけるRAM1)と、筋肉が収縮するように刺激を与え
る刺激手段(図1におけるバンド11)と、発生手段が
発生する3次元位置情報に対応して刺激手段を制御する
制御手段(図1におけるCPU2)とを備えることを特
徴とする。
A virtual sensation apparatus according to the present invention includes a generating means (for example, RAM1 in FIG. 1) for generating three-dimensional position information and a stimulating means (in FIG. 1) for stimulating muscles to contract. It is characterized by including a band 11) and a control means (CPU 2 in FIG. 1) for controlling the stimulation means in correspondence with the three-dimensional position information generated by the generation means.

【0014】RAM1には、3次元位置情報として、例
えば映像情報や硬さ(軟らかさ)情報を記憶しておくこ
とができる。
The RAM 1 can store, for example, video information and hardness (softness) information as three-dimensional position information.

【0015】バンド11により筋肉を刺激するとき、筋
肉のうち、所定の動作を抑制する筋肉を収縮させること
ができる。また、発生手段には、ロボットが検出した情
報から、3次元情報を発生させるようにすることができ
る。
When stimulating the muscles with the band 11, it is possible to contract the muscles that suppress a predetermined motion among the muscles. Further, the generating means can generate three-dimensional information from the information detected by the robot.

【0016】[0016]

【作用】上記構成の仮想体感装置においては、例えばR
AM1から読み出された映像情報に対応して、バンド1
1が筋肉を収縮するように刺激を与える。その結果、簡
単な構成の低コストの装置で、実際に物に触れた感覚を
得ることができる。また、大人や子供であっても、同じ
バンドを用いることができる。
In the virtual sensation apparatus having the above structure, for example, R
Band 1 corresponding to the video information read from AM1
1 stimulates muscles to contract. As a result, it is possible to obtain a feeling of actually touching an object with a low-cost device having a simple structure. In addition, even adults and children can use the same band.

【0017】[0017]

【実施例】図1は、本発明の仮想体感装置の一実施例の
構成を示すブロック図である。RAM1には、種々の3
次元情報が記憶されている。図2は、この3次元情報の
実施例を示している。即ち、この実施例においては、R
AM1に映像情報と硬さ(軟らかさ)情報とが対応して
記憶されている。これらは、例えば、椅子、机、テニス
ボールなどの映像を仮想現実空間において3次元映像と
して表示するためのものである。そして、これらの椅
子、机、テニスボールなどの硬さS1乃至S3が、これ
らの映像に対応して記憶されている。
1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a virtual sensation apparatus of the present invention. RAM1 has various 3
Dimension information is stored. FIG. 2 shows an example of this three-dimensional information. That is, in this embodiment, R
Video information and hardness (softness) information are stored in the AM1 in association with each other. These are for displaying images of chairs, desks, tennis balls, etc. as three-dimensional images in the virtual reality space. The hardness S1 to S3 of these chairs, desks, tennis balls, etc. are stored in correspondence with these images.

【0018】CPU2は、ROM12に記憶されている
プログラムに従って、各部を制御するようになされてい
る。例えば、RAM1に記憶されている映像情報を読み
出し、後述する3次元座標測定装置6からのデータに対
応してこの情報を処理し、映像発生装置3に供給して、
仮想現実空間に表示すべき映像信号を発生させる。この
映像信号は、映像発生装置3からディスプレイ4に供給
される。
The CPU 2 controls each unit according to a program stored in the ROM 12. For example, the video information stored in the RAM 1 is read, this information is processed according to the data from the three-dimensional coordinate measuring device 6 to be described later, and this is supplied to the video generating device 3,
Generate a video signal to be displayed in the virtual reality space. This video signal is supplied from the video generator 3 to the display 4.

【0019】ディスプレイ4は、例えば図3に示すよう
に、人が頭部に装着できるように構成されている。この
ディスプレイ4は、映像発生装置3が出力する左目用映
像信号Lと右目用映像信号Rに対応する映像を、装着し
た人の左目と右目にそれぞれ独立に表示するようになさ
れている。これらの左目用映像信号と右目用映像信号に
は、視差に対応する成分が含まれており、ディスプレイ
4を装着した者は、そこに表示された映像を、自らの脳
の中において合成し、これを3次元立体画像として認識
する。
The display 4 is constructed so that a person can wear it on the head, as shown in FIG. 3, for example. The display 4 is configured to independently display images corresponding to the left-eye image signal L and the right-eye image signal R output by the image generation device 3, to the left and right eyes of the person who wears them. The left-eye video signal and the right-eye video signal include a component corresponding to parallax, and the person wearing the display 4 synthesizes the video displayed therein in his / her brain, This is recognized as a three-dimensional stereoscopic image.

【0020】そして、このディスプレイ4には、センサ
5が取り付けられており、センサ5により検出した信号
が、3次元座標測定装置6に供給されるようになされて
いる。
A sensor 5 is attached to the display 4, and a signal detected by the sensor 5 is supplied to the three-dimensional coordinate measuring device 6.

【0021】図4は、センサ5と3次元座標測定装置6
の構成例を示している。同図に示すように、3次元座標
測定装置6は、ソース(直交コイル)24を有してい
る。このソース24は、x軸方向の磁界を発生するコイ
ル24x、y軸方向の磁界を発生するコイル24y、お
よびz軸方向の磁界を発生するコイル24zにより構成
されている。また、センサ5も、x軸方向の磁界を検出
するコイル5ax、y軸方向の磁界を検出するコイル5
ay、およびz軸方向の磁界を検出するコイル5azを
有している。
FIG. 4 shows a sensor 5 and a three-dimensional coordinate measuring device 6.
The example of composition of is shown. As shown in the figure, the three-dimensional coordinate measuring device 6 has a source (orthogonal coil) 24. The source 24 includes a coil 24x that generates a magnetic field in the x-axis direction, a coil 24y that generates a magnetic field in the y-axis direction, and a coil 24z that generates a magnetic field in the z-axis direction. The sensor 5 is also a coil 5ax that detects a magnetic field in the x-axis direction and a coil 5 that detects a magnetic field in the y-axis direction.
It has a coil 5az for detecting magnetic fields in the ay and z-axis directions.

【0022】3次元座標測定装置6の位置計算部22
は、ドライブ回路23を介してソース24の3つのコイ
ルをそれぞれ時分割で駆動する。その結果、x軸方向の
磁界、y軸方向の磁界、またはz軸方向の磁界が順次発
生される。センサ5の各コイルは、これらの各方向の磁
界を検出し、その検出信号を検出回路21に出力する。
検出回路21は、その検出信号を位置計算部22に供給
する。位置計算部22は、検出回路21より供給された
検出信号を演算し、センサ5の3次元上の位置および姿
勢を求める。位置計算部22により演算された位置デー
タは、CPU2に供給される。
The position calculator 22 of the three-dimensional coordinate measuring device 6
Drives each of the three coils of the source 24 via the drive circuit 23 in a time division manner. As a result, a magnetic field in the x-axis direction, a magnetic field in the y-axis direction, or a magnetic field in the z-axis direction is sequentially generated. Each coil of the sensor 5 detects the magnetic field in each of these directions and outputs the detection signal to the detection circuit 21.
The detection circuit 21 supplies the detection signal to the position calculation unit 22. The position calculator 22 calculates the detection signal supplied from the detection circuit 21 to obtain the three-dimensional position and orientation of the sensor 5. The position data calculated by the position calculator 22 is supplied to the CPU 2.

【0023】CPU2は、この3次元座標位置データを
利用して、ディスプレイ4を装着している使用者が、そ
の頭の位置を3次元空間上において移動させた場合にお
いても、ディスプレイ4を介して装着者に観測されてい
る仮想現実空間上の物体が、あたかも所定の位置に静止
しているかのように画像を表示させる。
Using the three-dimensional coordinate position data, the CPU 2 uses the display 4 even when the user wearing the display 4 moves the position of his head in the three-dimensional space. An image is displayed as if the object in the virtual reality space being observed by the wearer stands still at a predetermined position.

【0024】センサ7は、ディスプレイ4を装着する者
が、その手に装着するデータグローブ31(図5参照)
に内蔵されており、その装着者の手の位置、角度などの
姿勢情報を検出し、3次元座標測定装置6に出力する。
この3次元座標測定装置6には、さらに、例えば遠隔地
に配置されたロボットに取り付けられたセンサ8からの
3次元情報も入力されている。このセンサ8は、例えば
そのロボットが所定の物体に触れたとき、その触れた情
報をそのまま出力する。従って、このセンサ8の出力
は、必要に応じて、無線通信装置を介して3次元座標測
定装置6に伝送されている。3次元座標測定装置6は、
これらセンサ7あるいはセンサ8から供給されるデータ
を、センサ5の出力と同様に処理し、CPU2に出力す
る。
The sensor 7 is a data glove 31 worn by the person wearing the display 4 on his / her hand (see FIG. 5).
The posture information such as the position and angle of the wearer's hand is detected and output to the three-dimensional coordinate measuring device 6.
Further, for example, three-dimensional information is also input to the three-dimensional coordinate measuring device 6 from a sensor 8 attached to a robot arranged at a remote place. For example, when the robot touches a predetermined object, the sensor 8 outputs the touched information as it is. Therefore, the output of the sensor 8 is transmitted to the three-dimensional coordinate measuring device 6 via the wireless communication device as needed. The three-dimensional coordinate measuring device 6 is
The data supplied from the sensor 7 or the sensor 8 is processed in the same manner as the output of the sensor 5 and output to the CPU 2.

【0025】CPU2はまた、信号発生回路9を制御
し、所定の周波数(例えば50Hz乃至100Hzの周
波数のうち、人が痛みを感じない周波数(例えば50H
z))の脈流信号を発生する信号発生回路9の脈流信号
の値の大きさを、0ボルト乃至200ボルト程度の範囲
において変化するように制御する。信号発生回路9の出
力は、駆動回路10を介してバンド11に供給される。
The CPU 2 also controls the signal generating circuit 9 so as to prevent a person from feeling pain (for example, 50H among predetermined frequencies (for example, 50Hz to 100Hz).
The magnitude of the value of the pulsating flow signal of the signal generating circuit 9 for generating the pulsating flow signal of z)) is controlled so as to change in the range of about 0 volt to 200 volt. The output of the signal generation circuit 9 is supplied to the band 11 via the drive circuit 10.

【0026】バンド11は、例えば図5に示すように、
使用者の腕32の手首と肘の間に巻かれる。
The band 11 is, for example, as shown in FIG.
It is wound between the wrist and elbow of the user's arm 32.

【0027】バンド11は、図6に示すように、これを
展開すると、ほぼ矩形の形状をしており、その肘側(図
中、右側)には、複数個の個別電極41がマトリックス
状に配置され、その手首側(図中、左側)には、約長方
形状の共通電極42が取り付けられている。この個別電
極41は、その1つ1つの形状をできるだけ小さくする
ことが好ましい。これにより、刺激すべき位置を、より
正確に調整することが可能となる。
As shown in FIG. 6, the band 11 has a substantially rectangular shape when unfolded, and a plurality of individual electrodes 41 are arranged in a matrix on the elbow side (right side in the figure). The common electrode 42 having a rectangular shape is attached to the wrist side (left side in the drawing). It is preferable that the individual electrodes 41 each have a shape as small as possible. This makes it possible to more accurately adjust the position to be stimulated.

【0028】また、この個別電極41の数をできるだけ
多くし、他チャンネル化することが好ましい。これによ
り、バンド11を取り付ける位置が、取り付けの都度変
化したとしても、そのうちの所定の個別電極41を選択
することにより、腕32の所定の位置を常に刺激するこ
とが可能となる。また、刺激すべき位置を時間の経過と
ともに順次変更するようなことも可能となる。さらにま
た、バンド11を取り付ける者が大人であっても子供で
あっても、所定の個別電極41を選択することにより、
常に正しい位置を刺激することが可能となる。また、こ
の実施例の場合、5本の指を制御対象とするのである
が、各指を独立に制御することが可能となる。
Further, it is preferable that the number of the individual electrodes 41 is increased as much as possible to form another channel. As a result, even if the position where the band 11 is attached changes every time it is attached, by selecting the predetermined individual electrode 41 among them, it becomes possible to constantly stimulate the predetermined position of the arm 32. It is also possible to sequentially change the position to be stimulated with the passage of time. Furthermore, whether the person wearing the band 11 is an adult or a child, by selecting a predetermined individual electrode 41,
It is possible to always stimulate the correct position. Further, in the case of this embodiment, five fingers are set as control targets, but it is possible to control each finger independently.

【0029】図7は、バンド11を腕32に巻き付けた
場合における電極41と42の位置を表している。同図
に示すように、バンド11は、電極41と42が手の甲
(掌と反対側)の延長線上に位置するように配置され
る。
FIG. 7 shows the positions of the electrodes 41 and 42 when the band 11 is wound around the arm 32. As shown in the figure, the band 11 is arranged so that the electrodes 41 and 42 are located on the extension line of the back of the hand (the side opposite to the palm).

【0030】即ち、例えば図5に示すように、ボール3
3を手でつかもうとする場合、人は手を閉じるように筋
肉を使う。この筋肉は、腕32の手首と肘の間の掌側に
位置する。この筋肉を収縮させることで、人はボール3
3をつかむように手を閉じることができる。
That is, for example, as shown in FIG.
When trying to grab 3 by hand, one uses his muscles to close his hand. This muscle is located on the volar side of the arm 32 between the wrist and elbow. By contracting this muscle, the person
You can close your hands like you grab 3.

【0031】これに対して、つかんだボール33を離す
ように、手を開くには、手の甲側の筋肉(総指伸筋)を
収縮させる。この総指伸筋を活動させる神経が橈骨神経
である。この総指伸筋と橈骨神経は、腕32の肘と手首
の間であって、手の甲側に位置するため、電極41と4
2を図7に示すように、腕32の肘と手首の間の手の甲
側に配置するのである。
On the other hand, in order to open the hand so that the grasped ball 33 is released, the muscles on the back side of the hand (extensor digitorum communis) are contracted. The nerve that activates the extensor digitorum brevis is the radial nerve. Since the extensor digitorum radix and the radial nerve are located between the elbow and the wrist of the arm 32 and on the back side of the hand, the electrodes 41 and 4
2 is arranged on the back side of the hand between the elbow and the wrist of the arm 32, as shown in FIG.

【0032】これにより、例えば図8に示すように、個
別電極41と共通電極42の間に、所定の電圧を印加す
ると、同図に示すように、総指伸筋および橈骨神経に沿
って微弱な電流が流れ、手が開く方向に刺激される。
Accordingly, for example, when a predetermined voltage is applied between the individual electrode 41 and the common electrode 42 as shown in FIG. 8, as shown in the same figure, the weakness is weak along the common finger extensor muscle and the radial nerve. A strong electric current flows and the hand is stimulated to open.

【0033】次に、図9のフローチャートを参照して、
その動作について説明する。いま、CPU2はRAM1
に記憶されている映像データを読み出し、このデータに
対応して、映像発生装置3に所定の映像信号を発生さ
せ、ディスプレイ4に表示させているものとする。これ
により、例えば図5に示すように、使用者には、ボール
33の立体映像が仮想現実空間上に表示されているよう
に見える。即ち、このボール33は、実際に存在するも
のではなく、虚像である。
Next, referring to the flowchart of FIG.
The operation will be described. Now CPU2 is RAM1
It is assumed that the video data stored in is read out, a predetermined video signal is generated in the video generation device 3 in accordance with this data, and is displayed on the display 4. As a result, for example, as shown in FIG. 5, the stereoscopic image of the ball 33 appears to the user as being displayed in the virtual reality space. That is, the ball 33 does not actually exist but is a virtual image.

【0034】最初にステップS1において、CPU2
は、3次元座標測定装置6に、データグローブ31のセ
ンサ7からデータを取り込ませる。そしてステップS2
に進み、ステップS1で取り込んだデータから、使用者
の手の状態(位置や角度)を演算により求めさせる。
First, in step S1, the CPU2
Causes the three-dimensional coordinate measuring device 6 to take in data from the sensor 7 of the data globe 31. And step S2
Then, the state (position and angle) of the user's hand is calculated by using the data captured in step S1.

【0035】次にステップS3に進み、ステップS2に
より求めた手の3次元位置情報と、ディスプレイ4に表
示しているボール33の3次元位置情報とを比較する。
そしてステップS4において、掌あるいは指の位置がボ
ール33をつかんでいる位置に存在するか否かを判定す
る。
Next, in step S3, the three-dimensional position information of the hand obtained in step S2 is compared with the three-dimensional position information of the ball 33 displayed on the display 4.
Then, in step S4, it is determined whether or not the position of the palm or the finger is at the position where the ball 33 is grabbed.

【0036】掌や指がボール33をつかんでいる位置に
あると判定された場合、ステップS5に進み、バンド1
1の個別電極41に対して、出力すべき値を演算する。
そして、ステップS5で演算した値に対応して、ステッ
プS6でバンド11を駆動する。
When it is determined that the palm or the finger is in the position of gripping the ball 33, the process proceeds to step S5 and the band 1
The value to be output is calculated for one individual electrode 41.
Then, in accordance with the value calculated in step S5, the band 11 is driven in step S6.

【0037】即ち、CPU2は、信号発生回路9を制御
し、その出力する50Hzの周波数のパルス(脈流信
号)の電圧値を、ステップS5で求めた値に設定させ、
駆動回路10を介してバンド11の対応する個別電極4
1に印加させる。これにより、図8に示したように、個
別電極41と共通電極42の間に電位差が発生し、その
間に微弱な電流が流れる。これにより、橈骨神経が刺激
され、総指伸筋が収縮される。
That is, the CPU 2 controls the signal generating circuit 9 to set the voltage value of the pulse (pulsational flow signal) having a frequency of 50 Hz output from the signal generating circuit 9 to the value obtained in step S5,
Corresponding individual electrode 4 of band 11 via drive circuit 10
1 is applied. As a result, as shown in FIG. 8, a potential difference is generated between the individual electrode 41 and the common electrode 42, and a weak current flows between them. As a result, the radial nerve is stimulated and the extensor digitorum brevis contracts.

【0038】いま、使用者は、仮想現実世界のボール3
3を手でつかもうとして、手を閉じつつある。即ち、腕
32の肘と手首の間の掌側の筋肉を収縮して、掌を閉じ
ようとしている。この状態において、腕32の肘と手首
の間の手の甲側に配置した電極41と42が橈骨神経を
刺激するため、総指伸筋が収縮される。即ち、いま使用
者が、手を閉じようとしている動作を抑制する筋肉が収
縮するように刺激される。
Now, the user uses the ball 3 in the virtual reality world.
I'm closing my hand trying to grab the 3 by hand. That is, the palm-side muscle between the elbow and the wrist of the arm 32 is contracted to close the palm. In this state, the electrodes 41 and 42 arranged on the back side of the hand between the elbow and the wrist of the arm 32 stimulate the radial nerve, so that the total finger extensor muscle is contracted. That is, the user is stimulated to contract the muscle that suppresses the motion of closing the hand.

【0039】このように、使用者は、自らの意志におい
ては手を閉じようとしているのであるが、電極41,4
2により橈骨神経が刺激される結果、総指伸筋が収縮
し、実際には手を閉じることが困難になる。その結果、
使用者は手でボール33を実際につかんだかの如き感触
を得ることになる。即ち、ボール33からの抵抗を感じ
ることになる。
As described above, the user tries to close his / her hand in his / her own will, but the electrodes 41, 4
As a result of 2 stimulating the radial nerve, the extensor digitorum brevis contracts, making it difficult to actually close the hand. as a result,
The user feels as if he actually gripped the ball 33 with his hand. That is, the resistance from the ball 33 is felt.

【0040】ステップS5において演算される個別電極
41に印加される電圧の値は、図10に示すように、ボ
ール33の硬さ情報に対応して変化される。即ち、例え
ばボール33が比較的軟らかいものである場合、図10
において線Aで示すように、その電圧値が変化される。
即ち、指の角度θがボール33と接触した角度θ1から
角度θの変化に対応して出力電圧が徐々に増加される。
これに対して、ボール33が硬いものである場合、図1
0において線Bで示すように、その出力電圧が急激に上
昇される。
The value of the voltage applied to the individual electrode 41 calculated in step S5 is changed according to the hardness information of the ball 33, as shown in FIG. That is, for example, when the ball 33 is relatively soft, as shown in FIG.
As indicated by the line A at, its voltage value is changed.
That is, the output voltage is gradually increased in accordance with the change in the angle θ from the angle θ 1 at which the finger angle θ contacts the ball 33.
On the other hand, if the ball 33 is hard,
At 0, as indicated by line B, its output voltage rises sharply.

【0041】このように、線Aで示すように、電圧を徐
々に増加させていくと、抵抗感も徐々に大きくなるた
め、使用者は指を閉じるに従って次第に大きな抵抗を受
けることになる。これに対して、線Bで示す場合におい
ては、指をわずかに閉じた状態において、急に大きな抵
抗を受けるため、人はこれを硬い物として感知するので
ある。
Thus, as indicated by the line A, when the voltage is gradually increased, the feeling of resistance also gradually increases, so that the user gradually receives a larger resistance as the finger is closed. On the other hand, in the case indicated by the line B, a person suddenly receives a large resistance when the finger is slightly closed, and the person perceives this as a hard object.

【0042】このように、硬さ情報(弾性情報)に対応
して電圧値を制御することにより、使用者に物の硬さを
感知させることができる。
As described above, by controlling the voltage value corresponding to the hardness information (elasticity information), the user can sense the hardness of the object.

【0043】ステップS4において、手の指がボール3
3とまだ接触していない状態であると判定された場合に
おいては、ステップS5とS6の処理はスキップされ
る。そして、ステップS7において、処理の終了が指令
されたと判定されなければ、再びステップS1に戻り、
それ以降の処理が繰り返し実行される。
In step S4, the finger of the hand moves to the ball 3
In the case where it is determined that it is not in contact with No. 3, the processes of steps S5 and S6 are skipped. If it is not determined in step S7 that the end of processing has been instructed, the process returns to step S1 again,
The subsequent processing is repeatedly executed.

【0044】以上においては、手で物をつかむような場
合に、実際に物をつかんだ感覚を付与するため、手を閉
じる動作に対して抵抗となる手を開くための筋肉を収縮
させるようにしたのであるが、逆に、例えば、瓶の中に
手をいれて手を開いたとき、手が瓶の内壁に接触した感
覚を表現するような場合においては、電極41,42を
腕32の肘と手首の間の掌側に装着し、そちら側の神経
を刺激し、そちら側の筋肉を収縮させるようにすればよ
い。
In the above, in order to give a feeling of actually grasping an object when grasping the object by hand, the muscles for opening the hand, which is a resistance against the action of closing the hand, are contracted. However, conversely, for example, when expressing the feeling that the hand touches the inner wall of the bottle when the hand is put in the bottle and the hand is opened, the electrodes 41 and 42 of the arm 32 are not used. It may be attached to the palm side between the elbow and the wrist so as to stimulate the nerve on that side and contract the muscle on that side.

【0045】また、以上の実施例においては、手を閉じ
るか、または開く場合を例として説明したが、この他、
バンド11を取り付ける位置は、二の腕、足、その他の
所定の位置とすることができる。
In the above embodiments, the case where the hand is closed or opened has been described as an example.
The position where the band 11 is attached may be the upper arm, the leg, or any other predetermined position.

【0046】また、上記実施例においては、映像信号に
対応して、神経あるいは筋肉を刺激するようにしたが、
例えば遠隔地において作業をしているロボットが物をつ
かんだときの情報を、センサ8より3次元座標測定装置
6を介してCPU2に取り込んだ場合においては、この
データに対応してバンド11を制御することにより、実
際にロボットがつかんだ物を、あたかも自分でつかんだ
ような感覚を得ることができる。その結果、極めて効率
的にロボットに所定の作業を指令することが可能にな
る。
In the above embodiment, nerves or muscles are stimulated in accordance with the video signal.
For example, when the information obtained when a robot working at a remote place grabs an object is fetched from the sensor 8 to the CPU 2 via the three-dimensional coordinate measuring device 6, the band 11 is controlled according to this data. By doing so, it is possible to get the feeling that the robot actually grasped the object. As a result, it becomes possible to very efficiently command the robot to perform a predetermined work.

【0047】このようにして、例えば、ボールあるいは
ドアのノブなどをカタログとして仮想現実空間上に表示
させ、使用者に、あたかもこれを実際に手でつかんで、
その形状や硬さを確認することを、疑似体験させること
ができる。
In this way, for example, a ball or a door knob is displayed as a catalog in the virtual reality space, and the user can actually grasp it by hand,
You can give a simulated experience of confirming its shape and hardness.

【0048】あるいはまた、仮想現実空間において、射
撃ゲームなどを行う場合において、実際に引き金を引い
たような感覚を使用者に感じさせることができ、より高
度で自然なゲームを実現することができる。さらにま
た、例えば筋肉の強化トレーニングのために本装置を用
いることも考えられる。
Alternatively, when a shooting game or the like is performed in the virtual reality space, the user can feel as if he / she actually triggered, and a more advanced and natural game can be realized. . Furthermore, it is also conceivable to use the device, for example for muscle strengthening training.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の如く請求項1に記載の仮想体感装
置によれば、3次元位置情報に対応して、筋肉を収縮さ
せるようにしたので、簡単かつ安価な装置で、実際の操
作感を使用者に与えることができる。また、使用者の体
型に拘らず、同一の装置を用いることができる。
As described above, according to the virtual sensation apparatus according to the first aspect, the muscles are contracted in accordance with the three-dimensional position information. Can be given to the user. Further, the same device can be used regardless of the body type of the user.

【0050】請求項2に記載の仮想体感装置によれば、
映像情報に対応して筋肉を刺激するようにしたので、よ
り成熟した仮想体感を実感させることが可能となる。
According to the virtual sensation apparatus of claim 2,
Since the muscles are stimulated according to the image information, it is possible to realize a more mature virtual sensation.

【0051】請求項3に記載の仮想体感装置によれば、
硬さ情報に対応して筋肉を収縮させるようにしたので、
形状だけでなく、硬さも感知することができるようにな
り、カタログなどへの適用が可能となる。
According to the virtual sensation apparatus of claim 3,
Since I tried to contract the muscles according to the hardness information,
Not only the shape but also the hardness can be detected, and it can be applied to catalogs.

【0052】請求項4に記載の仮想体感装置によれば、
ロボットが検出した情報に対応して筋肉を収縮させるよ
うにしたので、より効率的に、ロボットに対して所定の
作業を実行させることが可能となる。
According to the virtual sensation apparatus of claim 4,
Since the muscles are made to contract in accordance with the information detected by the robot, it is possible to cause the robot to execute a predetermined work more efficiently.

【0053】請求項5に記載の仮想体感装置によれば、
所定の動作を抑制する筋肉を収縮させるようにしたの
で、簡単な装置で確実に操作感を与えることができる。
According to the virtual sensation apparatus of claim 5,
Since the muscle that suppresses a predetermined motion is contracted, it is possible to surely give a feeling of operation with a simple device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の仮想体感装置の一実施例の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a virtual sensation apparatus of the present invention.

【図2】図1のRAM1に記憶されているデータを説明
する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating data stored in a RAM 1 of FIG.

【図3】図1のディスプレイ4の外観構成を示す斜視図
である。
3 is a perspective view showing an external configuration of a display 4 of FIG.

【図4】図1のセンサ5と3次元座標測定装置6の構成
例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a sensor 5 and a three-dimensional coordinate measuring device 6 in FIG.

【図5】バンド11とデータグローブ31を取り付けた
状態を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which a band 11 and a data glove 31 are attached.

【図6】バンド11の電極41,42の構成を説明する
図である。
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of electrodes 41 and 42 of band 11.

【図7】電極41,42の腕に対する位置関係を説明す
る図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a positional relationship between electrodes 41 and 42 with respect to an arm.

【図8】筋肉に流れる電流を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a current flowing through a muscle.

【図9】図1の実施例の動作を説明するフローチャート
である。
9 is a flowchart illustrating the operation of the embodiment of FIG.

【図10】図9のステップS5における処理例を説明す
る図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a processing example in step S5 of FIG. 9.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 RAM 2 CPU 3 映像発生装置 4 ディスプレイ 5 センサ 6 3次元座標測定装置 7,8 センサ 9 信号発生回路 10 駆動回路 11 バンド 31 データグローブ 32 腕 41 個別電極 42 共通電極 1 RAM 2 CPU 3 image generator 4 display 5 sensor 6 three-dimensional coordinate measuring device 7, 8 sensor 9 signal generating circuit 10 drive circuit 11 band 31 data glove 32 arm 41 individual electrode 42 common electrode

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 3次元位置情報を発生する発生手段と、 筋肉が収縮するように刺激を与える刺激手段と、 前記発生手段が発生する3次元位置情報に対応して前記
刺激手段を制御する制御手段とを備えることを特徴とす
る仮想体感装置。
1. A generator for generating three-dimensional position information, a stimulator for stimulating muscles to contract, and a control for controlling the stimulator corresponding to the three-dimensional position information generated by the generator. And a virtual experience device.
【請求項2】 前記発生手段は、前記3次元位置情報と
して、映像情報を発生することを特徴とする請求項1に
記載の仮想体感装置。
2. The virtual sensation apparatus according to claim 1, wherein the generation unit generates image information as the three-dimensional position information.
【請求項3】 前記発生手段は、前記3次元位置情報と
して、硬さ情報を発生することを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の仮想体感装置。
3. The virtual sensation apparatus according to claim 1, wherein the generation unit generates hardness information as the three-dimensional position information.
【請求項4】 前記発生手段は、ロボットが検出した情
報から、前記3次元情報を発生することを特徴とする請
求項1,2または3に記載の仮想体感装置。
4. The virtual sensation apparatus according to claim 1, wherein the generating means generates the three-dimensional information from information detected by a robot.
【請求項5】 前記刺激手段は、前記筋肉のうち、所定
の動作を抑制する筋肉が収縮するように刺激することを
特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の仮想体感
装置。
5. The virtual sensation apparatus according to claim 1, wherein the stimulating means stimulates the muscle that suppresses a predetermined motion among the muscles to contract.
JP19168693A 1993-07-05 1993-07-05 Virtual reality device Pending JPH0720978A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19168693A JPH0720978A (en) 1993-07-05 1993-07-05 Virtual reality device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP19168693A JPH0720978A (en) 1993-07-05 1993-07-05 Virtual reality device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0720978A true JPH0720978A (en) 1995-01-24

Family

ID=16278776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP19168693A Pending JPH0720978A (en) 1993-07-05 1993-07-05 Virtual reality device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0720978A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001038958A1 (en) * 1999-11-24 2001-05-31 Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. Method and device for stimulating tactile sensation by electricity
KR20030024358A (en) * 2001-09-18 2003-03-26 장창익 A system for feeling virtual reality
JP2006513500A (en) * 2003-01-13 2006-04-20 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Manual simulation interface
JP2007520793A (en) * 2003-12-15 2007-07-26 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Manual interface with actuation block and connected segment sequence
JP2008020114A (en) * 2006-07-12 2008-01-31 Hitachi Kokusai Electric Inc Hit representing device for shooting simulation device
JP2008176779A (en) * 1995-11-30 2008-07-31 Immersion Corp Tactile feedback man-machine interface device
JP2010230996A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Systec:Kk Operator education system for preventing electrical accident
JP2010250750A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Sharp Corp Input device, control method of the same, control program of the same, computer readable recording medium, and touch panel input system
JP2012005596A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Osaka Univ Spatially transparent tactile sense presentation device and tool operation support system
KR101107182B1 (en) * 2009-10-01 2012-01-25 충남대학교산학협력단 Full-body Haptic Suit
JP2014519669A (en) * 2011-06-16 2014-08-14 フォンダツィオーネ・イスティトゥート・イタリアーノ・ディ・テクノロジャ Interface system for human-machine interaction
JP2015219910A (en) * 2014-05-19 2015-12-07 イマージョン コーポレーションImmersion Corporation Non-collocated haptic cues in immersive environments

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9690379B2 (en) 1995-11-30 2017-06-27 Immersion Corporation Tactile feedback interface device
JP2008176779A (en) * 1995-11-30 2008-07-31 Immersion Corp Tactile feedback man-machine interface device
WO2001038958A1 (en) * 1999-11-24 2001-05-31 Center For Advanced Science And Technology Incubation, Ltd. Method and device for stimulating tactile sensation by electricity
KR20030024358A (en) * 2001-09-18 2003-03-26 장창익 A system for feeling virtual reality
JP2006513500A (en) * 2003-01-13 2006-04-20 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Manual simulation interface
JP2007520793A (en) * 2003-12-15 2007-07-26 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Manual interface with actuation block and connected segment sequence
JP2008020114A (en) * 2006-07-12 2008-01-31 Hitachi Kokusai Electric Inc Hit representing device for shooting simulation device
JP2010230996A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Systec:Kk Operator education system for preventing electrical accident
JP2010250750A (en) * 2009-04-20 2010-11-04 Sharp Corp Input device, control method of the same, control program of the same, computer readable recording medium, and touch panel input system
KR101107182B1 (en) * 2009-10-01 2012-01-25 충남대학교산학협력단 Full-body Haptic Suit
JP2012005596A (en) * 2010-06-23 2012-01-12 Osaka Univ Spatially transparent tactile sense presentation device and tool operation support system
JP2014519669A (en) * 2011-06-16 2014-08-14 フォンダツィオーネ・イスティトゥート・イタリアーノ・ディ・テクノロジャ Interface system for human-machine interaction
JP2015219910A (en) * 2014-05-19 2015-12-07 イマージョン コーポレーションImmersion Corporation Non-collocated haptic cues in immersive environments
US10379614B2 (en) 2014-05-19 2019-08-13 Immersion Corporation Non-collocated haptic cues in immersive environments
US10564730B2 (en) 2014-05-19 2020-02-18 Immersion Corporation Non-collocated haptic cues in immersive environments

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10894204B2 (en) Exo-tendon motion capture glove device with haptic grip response
US20170131775A1 (en) System and method of haptic feedback by referral of sensation
Loureiro et al. Upper limb robot mediated stroke therapy—GENTLE/s approach
Biggar et al. Design and evaluation of a soft and wearable robotic glove for hand rehabilitation
Mohammadi et al. Flexo-glove: a 3D printed soft exoskeleton robotic glove for impaired hand rehabilitation and assistance
Luo et al. Integration of augmented reality and assistive devices for post-stroke hand opening rehabilitation
US10817056B2 (en) Hand exoskeleton force feedback system
Stanley et al. Design of body-grounded tactile actuators for playback of human physical contact
CN109907940B (en) Upper limb rehabilitation system and method based on wrist joints and rehabilitation gloves
Luces et al. A phantom-sensation based paradigm for continuous vibrotactile wrist guidance in two-dimensional space
US12001608B2 (en) System and method for representing virtual object information with haptic stimulation
JPH0720978A (en) Virtual reality device
Taheri et al. Robot-assisted Guitar Hero for finger rehabilitation after stroke
US11422624B2 (en) Hand interface device utilizing haptic force gradient generation via the alignment of fingertip haptic units
Pierce et al. A wearable device for controlling a robot gripper with fingertip contact, pressure, vibrotactile, and grip force feedback
Tsai et al. Airracket: Perceptual design of ungrounded, directional force feedback to improve virtual racket sports experiences
Chowdhury et al. Hand-exoskeleton assisted progressive neurorehabilitation using impedance adaptation based challenge level adjustment method
CA3170484A1 (en) System and method for determining user intention from limb or body motion or trajectory to control neuromuscular stimulation or prosthetic device operation
Tsai et al. Guideband: Intuitive 3d multilevel force guidance on a wristband in virtual reality
RU176318U1 (en) VIRTUAL REALITY GLOVE
Jin et al. VT-ware: A wearable tactile device for upper extremity motion guidance
Zhang et al. Using the motion of the head-neck as a joystick for orientation control
Mali et al. Application of haptic interface for finger exercise
Decker et al. A hand exoskeleton device for robot assisted sensory-motor training after stroke
Salazar et al. Motion guidance using haptic feedback based on vibrotactile illusions

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20031226