WO2023218669A1 - コントローラ装置、及び、コントローラ装置の制御方法 - Google Patents

コントローラ装置、及び、コントローラ装置の制御方法 Download PDF

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operating member
tilt angle
information processing
control signal
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瑟基 洪
隆行 勝間
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株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/25—Output arrangements for video game devices
    • A63F13/28—Output arrangements for video game devices responding to control signals received from the game device for affecting ambient conditions, e.g. for vibrating players' seats, activating scent dispensers or affecting temperature or light
    • A63F13/285—Generating tactile feedback signals via the game input device, e.g. force feedback
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0338—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of limited linear or angular displacement of an operating part of the device from a neutral position, e.g. isotonic or isometric joysticks
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    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/038—Control and interface arrangements therefor, e.g. drivers or device-embedded control circuitry

Definitions

  • the present invention relates to a controller device and a method of controlling the controller device.
  • Controller devices equipped with operating members that can be tilted are used as input devices for many information processing devices, such as home game machines.
  • the tilting angle and tilting direction of the operating member are controlled by an actuator to present a force sensation to the user of the controller device.
  • a controller device detects the tilting angle of an operating member, an information processing device receives information about the detected tilting angle from the controller device, and then sets the detected angle to a target.
  • the control current etc. were to be instructed so that the tilt angle would be as follows.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its objects is to provide a controller device and a control method for the controller device that can stably drive and control an operating member.
  • One aspect of the present invention for solving the problems of the conventional example described above is a controller device connected to an information processing device, which includes an operation member that can be tilted, a drive unit that drives the operation member, and a controller device that is connected to an information processing device.
  • an acceptance circuit that receives input from the information processing device of instruction information instructing the drive direction and drive angle of the operating member by the drive unit; and a control circuit that controls the drive unit based on the instruction information accepted by the acceptance circuit.
  • the control circuit acquires information representing the tilt angle of the operating member, calculates a differential value thereof, and based on the instruction information based on the calculated differential value of the tilt angle of the operating member.
  • the control signal is corrected and the drive section is controlled based on the corrected control signal.
  • the operation member can be stably driven and controlled.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a controller device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a tilting operation member included in a controller device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a drive unit of a controller device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a schematic diagram illustrating a functional configuration example of an information processing device connected to a controller device according to an embodiment of the present invention. It is a flow chart showing an example of operation of a controller device concerning an embodiment of the present invention.
  • a controller device 1 includes a control section 11, a storage section 12, an operation section 13, a communication section 14, and a drive section 15, as illustrated in FIG. ing. Further, this controller device 1 is communicably connected to an information processing device 2.
  • the information processing device 2 is a home game machine, a personal computer, etc., and receives information representing a user's operation performed on the controller device 1, and executes predetermined information processing such as game processing. . Further, in this embodiment, the information processing device 2 sends a control instruction for controlling the drive unit 15 to the controller device 1 in the process of processing a game. The content of the control instruction sent here will be described later.
  • the control unit 11 of the controller device 1 is a program-controlled device such as a microcomputer, and operates according to a program stored in the storage unit 12. In the example of this embodiment, the control unit 11 sends information representing the user's operation performed on the operation unit 13 to the information processing device 2 via the communication unit 14.
  • the storage unit 12 is a memory device or the like, and holds programs executed by the control unit 11. Further, this storage section 12 also operates as a work memory for the control section 11.
  • the operation unit 13 includes a tilting operation member 131 such as a joystick that can be tilted. Further, the operation section 13 may include other operation members such as a push button and a locking button.
  • the operation unit 13 outputs information representing the contents of operations performed on these operation members to the control unit 11. For example, the tilting operation member 131 outputs information on predetermined tilting angles in the X-axis and Y-axis directions that are orthogonal to each other to the control unit 11. Further, the tilting operation member 131 may be able to be pushed in, and in that case, information on the amount of pushing is also output to the control unit 11.
  • the tilting operation member 131 includes a columnar body 21 to be tilted, a guide 22, a first actuator 23, and a second actuator 24, as shown in FIG. , and a pedestal 25.
  • the guide 22 and the pedestal 25 are supported rotatably around the shafts 22A and 25A, respectively, within at least a predetermined angular range, and the direction of the shaft 22A is the X axis, and the direction of the shaft 25A is the Y axis. do.
  • the direction perpendicular to both the X-axis and the Y-axis is defined as the Z-axis. That is, the guide 22 rotates in the YZ plane around the axis 22A. Moreover, the pedestal 25 rotates in the XZ plane around the axis 25A.
  • the guide 22 restricts the movement of the columnar body 21 in one direction (X-axis direction). As described above, this guide 22 is rotatably supported within a predetermined angular range in the YZ plane around the axis 22A. Further, this angular range includes an angular range in which the columnar bodies 21 are parallel to the Z-axis direction.
  • the first actuator 23 includes a motor 231 and a sensor 232.
  • the motor 231 is, for example, a three-phase brushless DC motor (having 3n stators (n is a natural number)), and supplies current input from the drive unit 15, which will be described later, to the stator coils of each phase. Controls the amount, speed, and direction of rotation of the rotor.
  • the rotating shaft of the rotor of this motor 231 is connected to the shaft 22A of the guide 22, and the motor 231 rotates the guide 22 around the shaft 22A within the YZ plane.
  • the sensor 232 is, for example, a rotary encoder, a potentiometer, or another angle sensor, and adjusts the tilt angle ⁇ c of the shaft 22A of the guide 22 in a predetermined reference direction (for example, in a state in which the columnar body 21 can be oriented in the positive direction of the Z axis). direction) of the guide 22 is set to 0 degrees, and outputs the detection results to the drive unit 15.
  • the second actuator 24 includes a motor 241 and a sensor 242.
  • the motor 241 is, for example, a three-phase brushless DC motor, and supplies current input from the drive section 15, which will be described later, to the stator coils of each phase to control the rotation amount and the rotation amount of the rotor. Controls rotation speed and rotation direction.
  • the rotating shaft of the rotor of this motor 241 is connected to the shaft 25A of the pedestal 25, and the motor 241 rotates the pedestal 25 in the XZ plane around the shaft 25A.
  • the sensor 242 is, for example, a rotary encoder, a potentiometer, or another angle sensor, and adjusts the tilt angle ⁇ c of the shaft 25A of the pedestal 25 in a predetermined reference direction (for example, in a state in which the columnar body 21 can be oriented in the positive direction of the Z axis). direction) of the base 25 is set to 0 degrees, and outputs the detection results to the drive unit 15.
  • a predetermined reference direction for example, in a state in which the columnar body 21 can be oriented in the positive direction of the Z axis). direction
  • direction of the base 25 is set to 0 degrees, and outputs the detection results to the drive unit 15.
  • These first and second actuators 23 and 24 correspond to the drive section of the present invention.
  • the pedestal 25 is rotatably supported around its axis 25A within at least a predetermined angular range. Further, this pedestal 25 supports the base 21B of the columnar body 21 so that the columnar body 21 faces in the positive direction of the Z-axis when the rotation angle around the axis 25A is 0 degrees.
  • the communication unit 14 is, for example, a wired interface such as a USB or a wireless interface such as Bluetooth (registered trademark), and is connected to the information processing device 2 so as to be communicable by wire or wirelessly.
  • the communication unit 14 receives a control instruction for controlling the drive unit 15 from the information processing device 2 and outputs the control instruction to the drive unit 15.
  • the communication unit 14 also receives the detection result ⁇ c of the tilt angle of the shaft 22A of the guide 22 by the sensor 232 of the first actuator 23 from the drive unit 15, and also receives the detection result ⁇ c of the tilt angle of the shaft 22A of the guide 22 by the sensor 242 of the second actuator 24.
  • the detection result ⁇ c of the inclination angle of the shaft 25A is received, and information on these detection results is sent to the information processing device 2.
  • the communication unit 14 sends information representing the user's operation performed on the operation unit 13 to the information processing device 2 via the communication unit 14 in accordance with instructions input from the control unit 11 .
  • the drive section 15 is a motor driver, and is configured to include an interface section 151 and a current control section 152, as illustrated in FIG.
  • the interface section 151 realizes the acceptance circuit of the present invention.
  • This interface section 151 outputs the control instruction input from the communication section 14 to the current control section 152.
  • the motors 231 and 241 provided in the first actuator 23 and the second actuator 24, respectively are brushless DC motors.
  • the control instructions output by the information processing device 2 are current amounts Idref and Iqref at the rotational coordinates of the motors 231 and 241, respectively.
  • position control is performed using Iqref, and Idref is fixed to "0".
  • the interface unit 151 also receives the detection result ⁇ c of the tilt angle of the shaft 22A of the guide 22 by the sensor 232 of the first actuator 23, and outputs it to the communication unit 14.
  • the interface unit 151 further receives the detection result ⁇ c of the tilt angle of the shaft 25A of the pedestal 25 by the sensor 242 of the second actuator 24, and outputs it to the communication unit 14.
  • the current control section 152 realizes the control circuit of the present invention.
  • This current control section 152 is an individual controller that controls individual actuators, and is provided for each of the first and second actuators 23 and 24, respectively.
  • Each of the current control sections 152 is configured to include an adder 1521, a vector control section 1522, a differentiator 1523, and a multiplier 1524, as illustrated in FIG.
  • the adder 1521, the differentiator 1523, and the multiplier 1524 function as a damper.
  • One of the features of the present invention is that the structure that functions as this damper is placed immediately before a vector control section or the like that controls an actuator that includes a motor or the like.
  • the adder 1521 subtracts the corresponding output value Iqmp of the multiplier 1524, which will be described later, from the value Iqref of the amount of current supplied to the motor of the corresponding actuator, which is represented by the control instruction input from the interface unit 151. to correct.
  • Idref is set to "0" here, so no correction is made to Idmp.
  • Idmp is also subtracted from Idref. Correct it.
  • the vector control unit 1522 converts the corrected current amount value Iqref ⁇ Iqmp output by the adder 1521 into voltage values Vu, Vv, and Vw input to the U, V, and W phases, and calculates the corresponding values. Output to the actuator (so-called vector control). Also, at this time, the vector control unit 1522 separately measures the current values Iu, Iv, and Iw of each phase and inversely converts them into current values, Iq, and Id in the q-axis and d-axis directions, and provides them for feedback control.
  • each of Idref - Idmp and Iqref - Iqmp must be converted into voltage values Vu, Vv, and Vw input to the U, V, and W phases, and output to the corresponding actuators. Become.
  • the multiplier 1524 multiplies the output value of the differentiator 1523 by a predetermined coefficient (damping factor) and outputs a value Iqmp (also Idmp if Idref is used).
  • This damping factor is one example of a parameter for control according to the present invention. In this embodiment, by subtracting the amount of current corresponding to the output value of multiplier 1524, unintended fluctuations are suppressed. This damping factor may be determined experimentally, or may be set from the information processing device 2 as described above.
  • the information processing device 2 through processing of a program such as a game, has a target angle receiving section 31, a current value receiving section 32, an adding section 33, and a rigidity A configuration that functionally includes a control section 34 and a sending section 35 is realized. Further, in the present embodiment, the information processing device 2 may functionally further include a damping factor setting section 36.
  • the target angle receiving unit 31 receives an input of a set value of the tilting angle of the columnar body 21 of the tilting operation member 131 of the controller device 1, which is determined in the processing of a program such as a game.
  • the set value of this tilting angle is specified by the tilting angle ⁇ target of the shaft 22A of the guide 22 and the tilting angle ⁇ target of the shaft 25A of the pedestal 25.
  • the current value receiving unit 32 receives the detection result ⁇ c of the tilt angle of the shaft 22A of the guide 22 by the sensor 232 of the first actuator 23 and the sensor 242 of the second actuator 24 sent by the communication unit 14 of the controller device 1.
  • the detection result ⁇ c of the inclination angle of the shaft 25A of the pedestal 25 is accepted.
  • These detection results ⁇ c and ⁇ c are accepted after a period of time has elapsed from when they were detected until they are accepted by the information processing device 2 through communication.
  • information on each detection result accepted by the current value receiving unit 32 will be expressed as ⁇ c_delay and ⁇ c_delay.
  • the stiffness control unit 34 multiplies the output of the adding unit 33 by a predetermined stiffness coefficient (stiffness factor) to generate a control instruction Iqref.
  • the sending unit 35 sends the control instruction Iqref generated by the rigidity control unit 34 to the controller device 1.
  • Idref is set to 0 here, if Idref is also used, the stiffness control section 34 multiplies the output of the addition section 33 by a predetermined stiffness coefficient (stiffness factor).
  • control instructions Idref and Iqref are generated and sent to the controller device 1 by the sending unit 35.
  • this damping factor setting section 36 sets a damping factor value determined in the processing of a program such as a game, or a predetermined damping factor value. , is sent to the controller device 1 via the sending unit 35.
  • the controller device 1 of this embodiment basically has the above configuration and operates as follows.
  • the information processing device 2 sets the tilting angle of the shaft 22A of the guide 22 of the target controller device 1 and the tilting angle of the shaft 25A of the pedestal 25 to 0 degrees (that is, the columnar body 21 of the tilting operation member 131
  • the angle is the angle at which the angle returns to the origin position.
  • Idref shall be fixed to "0".
  • the sensor 232 of the first actuator 23 of the controller device 1 sequentially detects the tilt angle ⁇ c of the shaft 22A of the guide 22, and The sensor 242 sequentially detects the tilt angle ⁇ c of the shaft 25A of the pedestal 25 (S11). Then, the controller device 1 sends the information ⁇ c and ⁇ c of these tilt angles to the information processing device 2 with a predetermined delay (S12).
  • the information processing device 2 receives the tilt angle ⁇ c_delay of the shaft 22A of the guide 22 and the tilt angle ⁇ c_delay of the shaft 25A of the pedestal 25, which were last detected by the controller device 1, from the controller device 1 (step S12),
  • the information processing device 2 further multiplies these values by a predetermined rigidity factor to obtain a control instruction I1qref for tilting the shaft 22A of the guide 22 and a control instruction I2qref for tilting the shaft 25A of the pedestal 25. It is generated (S13) and sent to the controller device 1 (S14).
  • the controller device 1 while the information processing device 2 is performing the processing from steps S12 to S14, for each of the tilt angle information ⁇ c and ⁇ c acquired in step S11, the corresponding tilt angle detected last time is A difference (differential value) with the information is calculated, and the differential value is further multiplied by a predetermined damping factor value to obtain an output value (correction value) Iqmp (S15).
  • I1qmp the correction value obtained by the drive unit 15 provided corresponding to the first actuator 23 of this controller device 1
  • I1qmp the correction value obtained by the drive unit 15 provided corresponding to the second actuator 24
  • I2qmp the correction value obtained by the drive unit 15 provided corresponding to the second actuator 24
  • the controller device 1 corrects the control instructions I1dref and I1qref finally received from the information processing device 2 using these correction values (S16).
  • the controller device 1 receives the control instruction I1qref, I1qref ⁇ I1q and also correct the control instruction I2qref as I2qref - I2q and correct it.
  • the controller device 1 converts the corrected current amount values I1qref ⁇ I1q into voltage values V1u, V1v, and V1w to be input to the U, V, and W phases of the motor 231 of the first actuator 23, respectively.
  • the converted voltage is applied to the stator coil of each phase of the motor 231 (S17).
  • the controller device 1 converts the current amount value I2qref-I2q obtained in step S16 into voltage values V2u, V2v, and V2w input to the U, V, and W phases of the motor 241 of the second actuator 24. Then, the converted voltage is applied to the stator coil of each phase of the motor 241.
  • the control of the motors 231 and 241 through this operation is a control method widely known as vector control, so a detailed explanation will be omitted here.
  • controller device 1 receives control instructions I1qref and I2qref from the information processing device 2 (step S14), and provides them for subsequent processing.
  • the controller device 1 and the information processing device 2 repeatedly execute the above-described process.
  • the drive unit 15 of the controller device 1 calculates the differential values of the detection results of the sensors 232 and 242, and uses the differential values to drive the stator of each phase of the motors 231 and 241. We are looking for the amount of current supplied to the coil. In other words, the drive unit 15 uses the detection results of the sensors 232 and 242 with a relatively small delay to control the motors 231 and 241, respectively, without waiting for a control instruction based on the same detection results from the previous time. The control instructions are corrected. This realizes stable drive control of the operating member.
  • the amount of current varies depending on the time change (differential value) of the respective tilting angles. is calculated with a relatively small delay, thereby controlling the motors 231 and 241 to maintain the respective tilt angles at the target tilt angles.
  • the vibration is suppressed relatively quickly.
  • a brushless DC motor is used as the actuator for controlling the tilt angle of the tiltable member, but this is just one example, and the rotation direction, rotation speed, or rotation amount can be controlled. Other types of motors may also be used.
  • the time derivative of the current rotation angle of the motor is calculated immediately before supplying the current input to the motor, and the amount of current supplied to the motor is corrected according to the magnitude of the time derivative. , suppressing unintended fluctuations with relatively small delays.

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Abstract

傾倒操作可能な操作部材と、この操作部材を駆動する駆動部とを有し、駆動部による操作部材の駆動方向及び駆動角度を指示する指示情報の入力を、情報処理装置から受け入れる。そして操作部材の傾倒角度を表す情報を取得し、その微分値を演算し、当該演算した操作部材の傾倒角度の微分値に基づいて指示情報に基づく制御信号を補正して、当該補正された制御信号に基づいて駆動部を制御するコントローラ装置である。

Description

コントローラ装置、及び、コントローラ装置の制御方法
　本発明は、コントローラ装置、及び、コントローラ装置の制御方法に関する。
　傾倒操作可能な操作部材を備えたコントローラ装置は、家庭用ゲーム機器など、多くの情報処理装置の入力デバイスとして利用されている。ここで当該操作部材に対してアクチュエータでその傾倒角度及び傾倒方向を制御して、コントローラ装置のユーザに対して力覚を提示する等の例がある。
　従来、このような例でのアクチュエータの制御では、例えばコントローラ装置において操作部材の傾倒角度を検出し、情報処理装置がコントローラ装置から当該検出した傾倒角度の情報を受けて、この検出した角度が目標の傾倒角度となるよう制御電流等の指示を行うこととしていた。
　しかしながら、制御電流等の指示を決定する情報処理装置に対して、コントローラ装置で検出した傾倒角度の情報を送信する従来の構成では、当該情報の送信に遅延が生じることが避け得ないため、制御電流等の指示を決定する時点では、実際の傾倒角度が検出した傾倒角度と異なっており、このために傾倒角度が目標角を超えてしまうことが生じ得るなど、操作部材の安定した駆動制御が難しいという問題点があった。
　本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、操作部材を安定的に駆動制御できる、コントローラ装置、及び、コントローラ装置の制御方法を提供することを、その目的の一つとする。
　上記従来例の問題点を解決するための本発明の一態様は、情報処理装置に接続されるコントローラ装置であって、傾倒操作可能な操作部材と、前記操作部材を駆動する駆動部と、前記駆動部による操作部材の駆動方向及び駆動角度を指示する指示情報の入力を、前記情報処理装置から受け入れる受入回路と、前記受入回路が受け入れた指示情報に基づいて前記駆動部を制御する制御回路と、を含み、前記制御回路が、前記操作部材の傾倒角度を表す情報を取得して、その微分値を演算し、当該演算した前記操作部材の傾倒角度の微分値に基づいて前記指示情報に基づく制御信号を補正して、当該補正された制御信号に基づいて前記駆動部を制御することとしたものである。
　本発明によると、操作部材を安定的に駆動制御できる。
本発明の実施の形態に係るコントローラ装置の構成例を表すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るコントローラ装置が備える傾倒操作部材の例を表す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るコントローラ装置の駆動部の概略構成を表す模式図である。 本発明の実施の形態に係るコントローラ装置に接続される情報処理装置の機能的構成例を表す概略模式図である。 本発明の実施の形態に係るコントローラ装置の動作例を表す流れ図である。
　本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお以下の説明において各部の大きさ、比率等は例示であり、これと異なっていても構わない。本発明の実施の形態に係るコントローラ装置１は、図１に例示するように、制御部１１と、記憶部１２と、操作部１３と、通信部１４と、駆動部１５とを含んで構成されている。またこのコントローラ装置１は、情報処理装置２との間で通信可能に接続されている。
　ここで情報処理装置２は、家庭用ゲーム機や、パーソナルコンピュータ等であり、コントローラ装置１において行われたユーザの操作を表す情報を受信して、ゲームの処理など、所定の情報処理を実行する。また本実施の形態では、この情報処理装置２は、ゲームの処理の過程などにおいて、コントローラ装置１に対して駆動部１５を制御するための制御指示を送出する。ここで送出する制御指示の内容については後述する。
　コントローラ装置１の制御部１１は、マイクロコンピュータ等のプログラム制御デバイスであり、記憶部１２に格納されたプログラムに従って動作する。本実施の形態の例では、この制御部１１は、操作部１３において行われたユーザの操作を表す情報を、通信部１４を介して情報処理装置２へ送出する。
　記憶部１２は、メモリデバイス等であり、制御部１１によって実行されるプログラムを保持する。また、この記憶部１２は制御部１１のワークメモリとしても動作する。
　操作部１３は、傾倒操作可能なジョイスティック等の傾倒操作部材１３１を備える。またこの操作部１３は、押し込みボタンや、ロッキングボタン等、他の操作部材を含んでもよい。操作部１３は、これらの操作部材に対して行われた操作の内容を表す情報を、制御部１１に出力する。例えば、傾倒操作部材１３１は、予め定められた、互いに直交するＸ軸，Ｙ軸方向への傾倒角度の情報を、制御部１１に出力する。またこの傾倒操作部材１３１は、押し込み可能となっていてもよく、その場合は、押し込み量の情報も、制御部１１に出力することとなる。
　本実施の形態の例では、この傾倒操作部材１３１は、図２にその概要を例示するように、傾倒操作される柱状体２１と、ガイド２２と、第１アクチュエータ２３と、第２アクチュエータ２４と、台座２５と、を含んで構成される。なお、ここではガイド２２及び台座２５は、それぞれ軸２２Ａ，２５Ａまわりに、少なくとも所定の角度範囲内で回転可能に支持されているものとし、軸２２Ａ方向をＸ軸、軸２５Ａ方向をＹ軸とする。またＸ軸とＹ軸との双方に直交する方向をＺ軸とする。つまり、ガイド２２は、軸２２ＡまわりにＹＺ面内で回転する。また、台座２５は、軸２５ＡまわりにＸＺ面内で回転する。
　ガイド２２は、柱状体２１の動きを一方向（Ｘ軸方向）に規制する。上述のように、このガイド２２は、軸２２ＡまわりにＹＺ面内で所定の角度範囲で回転可能に支持されている。またこの角度範囲には、柱状体２１がＺ軸方向に平行となる角度範囲を含むものとする。
　第１アクチュエータ２３は、モータ２３１と、センサ２３２とを含んで構成される。モータ２３１は、例えば３相の（ステータが３ｎ（ｎは自然数）個ある）ブラシレスＤＣモータであり、各相のステータコイルに、後に説明する駆動部１５から入力される電流をそれぞれ供給して、ロータの回転量・回転速度・回転方向を制御する。このモータ２３１のロータの回転軸は、ガイド２２の軸２２Ａに連結され、モータ２３１はガイド２２を軸２２ＡまわりにＹＺ面内で回転させることとなる。
　センサ２３２は、例えばロータリエンコーダやポテンショメータ、その他の角度センサであり、ガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度θcを所定の基準方向（例えば柱状体２１がＺ軸正の向きとなることが可能な状態のガイド２２の方向）を０度として逐次的に検出し、当該検出結果を駆動部１５に出力する。
　第２アクチュエータ２４は、モータ２４１と、センサ２４２とを含んで構成される。モータ２４１は、モータ２３１と同様に、例えば３相のブラシレスＤＣモータであり、各相のステータコイルに、後に説明する駆動部１５から入力される電流をそれぞれ供給して、そのロータの回転量・回転速度・回転方向を制御する。このモータ２４１のロータの回転軸は、台座２５の軸２５Ａに連結され、モータ２４１は台座２５を軸２５ＡまわりにＸＺ面内で回転させることとなる。
　センサ２４２は、例えばロータリエンコーダやポテンショメータ、その他の角度センサであり、台座２５の軸２５Ａの傾倒角度φcを所定の基準方向（例えば柱状体２１がＺ軸正の向きとなることが可能な状態の台座２５の方向）を０度として逐次的に検出し、当該検出結果を駆動部１５に出力する。これら第１，第２のアクチュエータ２３，２４が本発明の駆動部に相当する。
　台座２５は、その軸２５Ａ周りに少なくとも所定角度範囲で回転可能に支持される。またこの台座２５は、その軸２５Ａ周りの回転角度が０度であるときに、柱状体２１がＺ軸正の方向を向く状態となるよう、柱状体２１の基部２１Ｂを支持している。
　通信部１４は、例えばＵＳＢ等の有線インタフェースや、ブルートゥース（登録商標）等の無線インタフェースなどであり、情報処理装置２との間で有線または無線にて通信可能に接続される。この通信部１４は、情報処理装置２から駆動部１５を制御するための制御指示を受け入れて当該制御指示を駆動部１５に出力する。またこの通信部１４は、駆動部１５から、第１のアクチュエータ２３のセンサ２３２でのガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度の検出結果θcを受け入れるとともに、第２のアクチュエータ２４のセンサ２４２での台座２５の軸２５Ａの傾倒角度の検出結果φcを受け入れて、これらの検出結果の情報を、情報処理装置２へ送出する。
　さらに通信部１４は、制御部１１から入力される指示に従い、操作部１３において行われたユーザの操作を表す情報等を、通信部１４を介して情報処理装置２へ送出する。
　駆動部１５は、モータドライバであり、図３に例示されるように、インタフェース部１５１と、電流制御部１５２とを含んで構成される。
　インタフェース部１５１は、本発明の受入回路を実現する。このインタフェース部１５１は、通信部１４から入力された制御指示を、電流制御部１５２に出力する。本実施の形態のここでの例では、第１のアクチュエータ２３及び第２のアクチュエータ２４がそれぞれ備えるモータ２３１，２４１はいずれもブラシレスＤＣモータであるものとする。この例では、情報処理装置２が出力する制御指示は、モータ２３１，２４１のそれぞれの回転座標における電流量Ｉｄref，Ｉｑrefであるものとする。なお、本実施の形態の例では、位置制御をＩｑrefで行うものとし、Ｉｄrefは「０」に固定しておくこととする。
　またこのインタフェース部１５１は、第１のアクチュエータ２３のセンサ２３２でのガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度の検出結果θcを受け入れて、通信部１４に出力する。インタフェース部１５１はさらに、第２のアクチュエータ２４のセンサ２４２での台座２５の軸２５Ａの傾倒角度の検出結果φcを受け入れて、通信部１４に出力する。
　電流制御部１５２は、本発明の制御回路を実現する。この電流制御部１５２は、個別のアクチュエータを制御する個別制御器であり、第１、第２のアクチュエータ２３、２４ごとにそれぞれ設けられる。この電流制御部１５２のそれぞれは、図３に例示するように、加算器１５２１と、ベクトル制御部１５２２と、微分器１５２３と、乗算器１５２４とを含んで構成される。ここで、加算器１５２１，微分器１５２３及び乗算器１５２４は、ダンパーとして機能する。本発明において特徴的なことの一つは、このダンパーとして機能する構成が、モータ等を備えたアクチュエータを制御するベクトル制御部等の直前段に配されていることである。
　加算器１５２１は、インタフェース部１５１から入力される制御指示が表す、対応するアクチュエータのモータに対して供給する電流量の値Ｉｑrefについて、後に説明する乗算器１５２４の対応する出力値Ｉｑmpを減算して補正する。なお、すでに説明したようにここではＩｄrefを「０」としており、従ってＩｄmpについては補正を行うことはしないが、Ｉｄrefを「０」としない制御を行う場合には、ＩｄrefについてもＩｄmpを減算して補正する。
　ベクトル制御部１５２２は、加算器１５２１が出力する、補正された電流量の値Ｉｑref－Ｉｑmpを、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相に入力する電圧の値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して、対応するアクチュエータに出力する（いわゆるベクトル制御）。またこのとき、ベクトル制御部１５２２は、各相の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを別途測定してｑ軸、ｄ軸方向の電流値、Ｉｑ，Ｉｄに逆変換してフィードバック制御に供する。なお、Ｉｄrefを用いる場合は、Ｉｄref－Ｉｄmp，Ｉｑref－Ｉｑmpのそれぞれを、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相に入力する電圧の値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換して、対応するアクチュエータに出力することとなる。
　微分器１５２３は、対応するセンサ２３２または２４２の出力値（現在の傾倒角度）を時間微分する。具体的にこの微分器１５２３は、前回までに最後に入力されたセンサ２３２または２４２の出力の出力値θc（ｔ－１），φc（ｔ－１）を記憶し、当該前回入力されたセンサ２３２または２４２の出力の出力値θc（ｔ－１），φc（ｔ－１）と、今回入力されたセンサ２３２または２４２の出力の出力値θc（ｔ），φc（ｔ）の対応する差分Δθ＝θc（ｔ）－θc（ｔ－１），Δφ＝φc（ｔ）－φc（ｔ－１）を求めて出力する。
　乗算器１５２４は、微分器１５２３の出力値に対して、予め定められた係数（ダンピングファクタ）を乗じた値Ｉｑmp（Ｉｄrefを用いる場合はＩｄmpも）を出力する。このダンピングファクタが、本発明の制御のためのパラメータの一つの例となる。本実施の形態では、この乗算器１５２４の出力値に相当する電流量を減算することで、意図しない変動が抑制される。このダンピングファクタは、実験的に定められてもよいし、既に述べたように、情報処理装置２から設定されてもよい。
　次に、情報処理装置２による制御指示の生成処理の例について説明する。本実施の形態の一例では、情報処理装置２は、ゲーム等のプログラムの処理により、図４に例示するように、目標角度受入部３１と、現在値受入部３２と、加算部３３と、剛性制御部３４と、送出部３５とを機能的に含む構成を実現する。また本実施の形態では、この情報処理装置２は、機能的に、ダンピングファクタ設定部３６をさらに含んでもよい。
　目標角度受入部３１は、ゲーム等のプログラムの処理において決定された、コントローラ装置１の傾倒操作部材１３１の柱状体２１の傾倒角度の設定値の入力を受け入れる。この傾倒角度の設定値は、ガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度θtargetと、台座２５の軸２５Ａの傾倒角度φtargetとにより指定される。
　現在値受入部３２は、コントローラ装置１の通信部１４が送出した、第１のアクチュエータ２３のセンサ２３２でのガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度の検出結果θcと、第２のアクチュエータ２４のセンサ２４２での台座２５の軸２５Ａの傾倒角度の検出結果φcとを受け入れる。これらの検出結果θc，φcは、検出した時点から、通信により情報処理装置２が受け入れるまでの時間が経過した状態で受け入れられる。以下、このことを示すため、この現在値受入部３２が受け入れた各検出結果の情報を、θc_delay，φc_delayと表記する。
　加算部３３は、目標角度受入部３１が受け入れた傾倒角度の情報θtarget，φtargetから、現在値受入部３２が受け入れた、対応する検出結果の情報を差引きして、θ′target＝θtarget－θc_delay，φ′target＝φtarget－φc_delayを求めて出力する。
　剛性制御部３４は、予め定められた剛性に係る係数（剛性ファクタ）を、加算部３３の出力に乗じて、制御指示Ｉｑrefを生成する。送出部３５は、剛性制御部３４が生成した制御指示Ｉｑrefを、コントローラ装置１に対して送出する。なお、ここではＩｄref＝０としたものとしたが、Ｉｄrefも用いる場合には、剛性制御部３４が、予め定められた剛性に係る係数（剛性ファクタ）を、加算部３３の出力にそれぞれ乗じて、制御指示Ｉｄref，Ｉｑrefを生成し、送出部３５によりコントローラ装置１に対して送出する。
　また、情報処理装置２がダンピングファクタ設定部３６をさらに含む場合、このダンピングファクタ設定部３６は、ゲーム等のプログラムの処理において決定されたダンピングファクタの値、または予め定められたダンピングファクタの値を、送出部３５を介して、コントローラ装置１に対して送出する。
［動作］
　本実施の形態のコントローラ装置１は、以上の構成を基本的に備えており、次のように動作する。以下では、情報処理装置２が、目標となるコントローラ装置１のガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度、及び台座２５の軸２５Ａの傾倒角度をいずれも０度（つまり、傾倒操作部材１３１の柱状体２１を原点の位置に復帰させる角度）とする場合を例として説明する。なお、以下の説明ではＩｄrefは「０」に固定するものとする。
　この例では、図５に例示するように、コントローラ装置１の第１アクチュエータ２３のセンサ２３２が、ガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度θcを逐次的に検出しており、また、第２アクチュエータ２４のセンサ２４２が、台座２５の軸２５Ａの傾倒角度φcを逐次的に検出している（Ｓ１１）。そしてコントローラ装置１は、所定の遅延をもって、これらの傾倒角度の情報θc，φcを、情報処理装置２へ送出している（Ｓ１２）。
　情報処理装置２は、コントローラ装置１から、コントローラ装置１で最後に検出された、ガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度θc_delay、及び台座２５の軸２５Ａの傾倒角度φc_delayを受信する（ステップＳ１２）と、設定する傾倒角度（ここでの例の場合はθtarget＝０，φtarget＝０）と、コントローラ装置１から受信した、ガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度θc_delay、及び台座２５の軸２５Ａの傾倒角度φc_delayとを用いて、θ′target＝－θc_delay，φ′target＝－φc_delayを求める。情報処理装置２は、さらに、これらの値に所定の剛性ファクタを乗じて、ガイド２２の軸２２Ａを傾倒させるための制御指示Ｉ1ｑrefと、台座２５の軸２５Ａを傾倒させるための制御指示Ｉ2ｑrefとを生成し（Ｓ１３）、コントローラ装置１へ送出する（Ｓ１４）。
　一方、コントローラ装置１では、情報処理装置２が上記ステップＳ１２からＳ１４の処理を行っている間に、ステップＳ１１で取得した傾倒角度の情報θc，φcのそれぞれについて、前回の検出した対応する傾倒角度の情報との差分（微分値）を演算し、さらに当該微分値に所定のダンピングファクタの値を乗じて出力値（補正値）Ｉｑmpを得る（Ｓ１５）。
　以下では、このコントローラ装置１の、第１アクチュエータ２３に対応して設けられた駆動部１５が求める補正値をＩ1ｑmpとし、第２アクチュエータ２４に対応して設けられた駆動部１５が求める補正値をＩ2ｑmpとする。
　コントローラ装置１は、最後に情報処理装置２から受け入れた制御指示Ｉ1ｄref，Ｉ1ｑrefを、これらの補正値により補正する（Ｓ１６）。
　すなわちコントローラ装置１は、制御指示Ｉ1ｑrefを、
Ｉ1ｑref－Ｉ1ｑ
と補正し、また、制御指示Ｉ2ｑrefを、
Ｉ2ｑref－Ｉ2ｑ
と補正する。
　そして、コントローラ装置１は、当該補正して得た電流量の値Ｉ1ｑref－Ｉ1ｑのそれぞれを、第１アクチュエータ２３のモータ２３１のＵ，Ｖ，Ｗ各相に入力する電圧の値Ｖ1ｕ，Ｖ1ｖ，Ｖ1ｗに変換して、モータ２３１の各相のステータのコイルに対して当該変換後の電圧を印加する（Ｓ１７）。またこのときコントローラ装置１は、ステップＳ１６で得た電流量の値Ｉ2ｑref－Ｉ2ｑを、第２アクチュエータ２４のモータ２４１のＵ，Ｖ，Ｗ各相に入力する電圧の値Ｖ2ｕ，Ｖ2ｖ，Ｖ2ｗに変換して、モータ２４１の各相のステータのコイルに対して当該変換後の電圧を印加する。
　この動作によるモータ２３１，２４１の制御は、ベクトル制御として広く知られた制御方式であるので、ここでの詳しい説明は省略する。
　さらにコントローラ装置１は、情報処理装置２から制御指示Ｉ1ｑref，Ｉ2ｑrefを受信して（ステップＳ１４）、その後の処理に供する。コントローラ装置１と情報処理装置２とは、上述の処理を繰り返して実行する。
　この例のように本実施の形態では、コントローラ装置１の駆動部１５が、センサ２３２，２４２の検出結果の微分値を演算し、当該微分値を用いてモータ２３１，２４１の各相のステータのコイルに供給する電流量を求めている。つまり、駆動部１５は、センサ２３２，２４２の検出結果を、比較的小さい遅延で利用して、モータ２３１，２４１の制御にそれぞれ供しており、同じ検出結果に基づく制御指示を待つことなく、前回の制御指示を補正している。これにより操作部材の安定した駆動制御が実現される。
　また、ガイド２２の軸２２Ａの傾倒角度と、台座２５の軸２５Ａの傾倒角度とがそれぞれ目標とした傾倒角度に達した後も、それぞれの傾倒角度の時間変化（微分値）に応じた電流量が比較的小さい遅延で演算され、それによりモータ２３１，２４１が制御され、それぞれの傾倒角度を目標とした傾倒角度に維持する。これにより、例えばユーザが柱状体２１を指で弾くなどして柱状体２１が振動しても、比較的迅速に当該振動が抑制されることとなる。
［変形例］
　なお、ここまでの説明では、傾倒操作可能な部材の傾倒角度を制御するアクチュエータは、ブラシレスＤＣモータを用いるものとしたが、これは一例であり、回転方向及び回転速度、あるいは回転量を制御できるものであれば、他の種類のモータが用いられてもよい。この場合も、モータに入力する電流を供給する直前の段階で、現在のモータの回転角度の時間微分を演算し、当該時間微分の大きさに応じてモータに供給する電流量を補正することで、比較的小さい遅延で意図しない変動を抑制する。
　１　コントローラ装置、２　情報処理装置、１１　制御部、１２　記憶部、１３　操作部、１４　通信部、１５　駆動部、２１　柱状体、２２　ガイド、２３　第１アクチュエータ、２４　第２アクチュエータ、２５　台座、３１　目標角度受入部、３２　現在値受入部、３３　加算部、３４　剛性制御部、３５　送出部、３６　ダンピングファクタ設定部、１３１　傾倒操作部材、１５１　インタフェース部、１５２　電流制御部、２３１，２４１　モータ、２３２，２４２　センサ、１５２１　加算器、１５２２　ベクトル制御部、１５２３　微分器、１５２４　乗算器。

 

Claims (4)

  1. 　情報処理装置に接続されるコントローラ装置であって、
    　傾倒操作可能な操作部材と、
    　この操作部材を駆動する駆動部と、
    　前記駆動部による操作部材の駆動方向及び駆動角度を指示する指示情報の入力を、前記情報処理装置から受け入れる受入回路と、
    　前記受入回路が受け入れた指示情報に基づいて前記駆動部を制御する制御回路と、を含み、
    　前記制御回路は、前記操作部材の傾倒角度を表す情報を取得して、その微分値を演算し、当該演算した前記操作部材の傾倒角度の微分値に基づいて前記指示情報に基づく制御信号を補正して、当該補正された制御信号に基づいて前記駆動部を制御するコントローラ装置。
  2. 　請求項１に記載のコントローラ装置であって、
    　前記制御回路は、制御に係るパラメータの設定を、前記情報処理装置から受け入れて、当該パラメータと前記操作部材の傾倒角度の微分値とを用いて、前記指示情報に基づく制御信号を補正するコントローラ装置。
  3. 　請求項１に記載のコントローラ装置であって、
    　前記制御回路は、前記操作部材の傾倒角度を表す情報を取得して、その微分値を演算し、当該微分値に所定のパラメータを乗じて補正信号を生成し、前記指示情報に基づく制御信号を、当該補正信号を減算することで補正して、当該補正された制御信号により前記駆動部を制御するコントローラ装置。
  4. 　情報処理装置に接続され、傾倒操作可能な操作部材を備えたコントローラ装置の制御方法であって、
    　受入回路が、操作部材の駆動方向及び駆動角度を指示する指示情報の入力を、前記情報処理装置から受け入れ、
    　制御回路が、前記操作部材の傾倒角度を表す情報を取得して、その微分値を演算し、当該演算した前記操作部材の傾倒角度の微分値に基づいて前記指示情報に基づく制御信号を補正して、当該補正された制御信号を出力し、
    　駆動部が、当該出力された制御信号により、傾倒操作可能な操作部材が駆動する、
    　コントローラ装置の制御方法。

     
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