JP6495813B2 - Remote control system and remote control device - Google Patents
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Description
本発明は、遠隔制御技術に関し、特に、RCカーやドローン等(遠隔制御対象装置)と、これらを操縦するリモコン装置(遠隔制御装置)との技術に関する。 The present invention relates to a remote control technique, and more particularly, to a technique of an RC car, a drone, etc. (remote control target apparatus) and a remote control apparatus (remote control apparatus) for maneuvering them.
現在、遠隔制御対象装置を遠隔制御する遠隔制御装置が存在する。例えば、RCカー用の遠隔制御装置には、RCカーの進行を操作する走行用レバーと、RCカーの進行方向を操作するステアリング用レバーと、走行用レバー又はステアリング用レバーの操作に基づく制御信号を無線で送信する送信機と、が具備されている。一方、RCカーには、遠隔制御装置からの制御信号を無線で受信する受信機と、遠隔制御装置での走行用レバーの操作に基づきRCカーの速度、加速度、前後の進行方向を制御するスピードコントローラ及びモータと、遠隔制御装置でのステアリング用レバーの操作に基づきRCカーの左右の進行方向を制御するステアリングサーボと、が具備されている。 Currently, there exists a remote control device that remotely controls a remote control target device. For example, a remote control device for an RC car includes a travel lever for operating the RC car, a steering lever for operating the RC car, and a control signal based on the operation of the travel lever or the steering lever. And a transmitter for wirelessly transmitting. On the other hand, the RC car has a receiver that wirelessly receives a control signal from the remote control device, and a speed that controls the speed, acceleration, and forward / backward direction of the RC car based on the operation of the travel lever on the remote control device. A controller and a motor, and a steering servo for controlling the left and right traveling directions of the RC car based on the operation of the steering lever by the remote control device are provided.
しかしながら、従来の遠隔制御装置には、上述した走行用レバーやステアリング用レバー等、遠隔制御対象装置を操作する機能のみが具備されているため、遠隔制御対象装置で力学的にどのような力が発生しているか、遠隔制御対象装置が外部からどのような力を受けているかが分からないという課題があった。 However, since the conventional remote control device has only the function of operating the remote control target device such as the above-described traveling lever and steering lever, what kind of force is mechanically applied to the remote control target device. There has been a problem that it is not known what is occurring or what kind of force the remote control target device is receiving from the outside.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、遠隔制御対象装置に生じた慣性力をユーザが遠隔制御装置を通じて感じ取ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to allow a user to feel inertial force generated in a remote control target device through the remote control device.
以上の課題を解決するため、本発明の遠隔制御システムは、遠隔制御される遠隔制御対象装置と、前記遠隔制御対象装置を遠隔制御する遠隔制御装置と、を備えた遠隔制御システムにおいて、前記遠隔制御対象装置は、前記遠隔制御対象装置に生じた慣性力を測定する測定部と、測定した慣性力の値を送信する送信部と、を備え、前記遠隔制御装置は、前記遠隔制御対象装置から前記慣性力の値を受信する受信部と、受信した慣性力の値に応じた牽引力を前記遠隔制御装置に出力する出力部と、を備え、前記測定部は、測定した慣性力の値から前記遠隔制御対象装置の重力加速度を減算することを要旨とする。 In order to solve the above-described problems, a remote control system according to the present invention includes a remote control target device that is remotely controlled and a remote control device that remotely controls the remote control target device. The control target device includes a measurement unit that measures the inertial force generated in the remote control target device, and a transmission unit that transmits a value of the measured inertial force. The remote control device is connected to the remote control target device. A receiving unit that receives the value of the inertial force, and an output unit that outputs a traction force according to the value of the received inertial force to the remote control device, and the measurement unit is configured to calculate the inertial force from the measured value of the inertial force. The gist is to subtract the gravitational acceleration of the remote control target device .
又、本発明の遠隔制御システムは、請求項1に記載の遠隔制御システムにおいて、前記出力部は、正方向と負方向で加速度が非対称な非対称振動子で前記牽引力を出力することを要旨とする。 Further, the gist of the remote control system of the present invention is the remote control system according to claim 1, wherein the output unit outputs the traction force by an asymmetric vibrator having an asymmetric acceleration in a positive direction and a negative direction. .
又、本発明の遠隔制御システムは、請求項1又は2に記載の遠隔制御システムにおいて、前記測定部は、前記遠隔制御対象装置に生じた加速度又は角加速度を測定することを要旨とする。
The gist of the remote control system of the present invention is the remote control system according to
又、本発明の遠隔制御システムは、請求項1又は2に記載の遠隔制御システムにおいて、前記測定部は、前記遠隔制御対象装置で互いに直交する複数の軸において各軸方向の加速度又は各軸を中心とする角加速度をそれぞれ測定し、前記出力部は、前記遠隔制御対象装置で所定軸に生じた加速度又は角加速度に応じた牽引力を、前記所定軸に予め関連付けられた前記遠隔制御装置の所定軸で出力することを要旨とする。
The remote control system according to the present invention is the remote control system according to
又、本発明の遠隔制御システムは、請求項1乃至4のいずれかに記載の遠隔制御システムにおいて、前記測定部は、前記遠隔制御装置の遠隔制御により生じた慣性力を測定することを要旨とする。 Further, the remote control system of the present invention is the remote control system according to any one of claims 1 to 4 , wherein the measurement unit measures an inertial force generated by remote control of the remote control device. To do.
又、本発明の遠隔制御システムは、請求項1乃至5のいずれかに記載の遠隔制御システムにおいて、前記測定部は、前記遠隔制御装置の遠隔制御の有無に関わらず前記遠隔制御対象装置が外部から受けた慣性力を測定することを要旨とする。 The remote control system of the present invention is the remote control system according to any one of claims 1 to 5 , wherein the measuring unit is external to the remote control target device regardless of whether the remote control device is remotely controlled. The gist is to measure the inertial force received from.
又、本発明の遠隔制御装置は、遠隔制御対象装置を遠隔制御する遠隔制御装置において、前記遠隔制御対象装置に生じた慣性力の値であり、前記遠隔制御対象装置によって前記遠隔制御対象装置の重力加速度が減算された慣性力の値を受信する受信部と、受信した慣性力の値に応じた牽引力を前記遠隔制御装置に出力する出力部と、を備えることを要旨とする。 Further, the remote control device of the present invention is a value of an inertia force generated in the remote control target device in the remote control device for remotely controlling the remote control target device, and the remote control target device uses the value of the remote control target device. The gist of the invention is to include a receiving unit that receives the value of the inertial force obtained by subtracting the gravitational acceleration , and an output unit that outputs a traction force corresponding to the received value of the inertial force to the remote control device.
本発明によれば、遠隔制御対象装置に生じた慣性力をユーザが遠隔制御装置を通じて感じ取ることができる。 According to the present invention, the user can feel the inertial force generated in the remote control target device through the remote control device.
以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1の実施の形態>
図1は、第1の実施の形態に係る遠隔制御システム1の全体構成及び機能ブロック構成を示す図である。遠隔制御システム1は、遠隔制御される遠隔制御対象装置10と、遠隔制御対象装置10を遠隔制御する遠隔制御装置30と、を備えて構成される。遠隔制御対象装置10と遠隔制御装置30とは、無線又は有線を介して相互に通信可能である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration and a functional block configuration of a remote control system 1 according to the first embodiment. The remote control system 1 includes a remote
先ず、遠隔制御対象装置10について説明する。遠隔制御対象装置10は、例えば、RCカー、ドローン(無人航空機)、船、ロボット等である。RCカーを例とすると、図1に示すように、走行用モータ11と、ステアリング用モータ12と、加速度センサ13と、マイコン14と、無線回路15と、を備えて構成される。従来のRCカーに対し、RCカーの加速度をセンシングする加速度センサ13を更に備える。以下、各機能を説明する。
First, the remote
走行用モータ11は、遠隔制御装置30での走行用レバーの操作に基づき遠隔制御対象装置10の前後方向の走行を制御する。
The traveling
ステアリング用モータ12は、遠隔制御装置30でのステアリング用レバーの操作に基づき遠隔制御対象装置10の左右方向の走行を制御する。
The
加速度センサ13は、XYZ軸の3方向の加速度を測定可能な3軸加速度センサであり、遠隔制御対象装置10に生じた加速度を測定する。例えば、遠隔制御装置30での遠隔制御により生じた遠隔制御対象装置10の加速度や、遠隔制御装置30での遠隔制御の有無に関係なく遠隔制御対象装置10が任意に外部から受けた加速度を測定する。具体的には、例えば、加速度の値、加速度が生じた軸方向等を測定する。3軸加速度センサに代えて、1軸加速度センサを3つ用いてもよいし、1軸加速度センサと2軸加速度センサを組み合わせて用いてもよい。その他、2軸加速度センサのみを用いてもよい。
The
マイコン14は、遠隔制御装置30から送信された遠隔制御対象装置10を操作するための制御信号を走行用モータ11又はステアリング用モータ12に送信する。制御信号には、遠隔制御装置30で操作されたレバーの種類を識別する識別情報が含まれており、レバーの種類を判定し特定した後、走行用レバーの操作に基づく制御信号については走行用モータ11に送信し、ステアリング用レバーの操作に基づく制御信号についてはステアリング用モータ12に送信する。
The
又、マイコン14は、加速度センサ13による加速度情報を無線回路15を介して遠隔制御装置30に送信する。加速度情報には、例えば、加速度の値、加速度が生じた軸方向、加速度の測定単位等が含まれている。
Further, the
無線回路15は、遠隔制御装置30から送信された前述の制御信号を受信し、マイコン14に送信する。又、加速度センサ13で測定された加速度の値等が含まれる加速度情報を遠隔制御装置30に送信する。
The
続いて、遠隔制御装置30について説明する。遠隔制御装置30は、遠隔制御対象装置10を操作する操作者(ユーザ)が把持するリモコン装置である。遠隔制御対象装置10がRCカーの場合、図1に示すように、走行用レバー31と、ステアリング用レバー32と、加速度出力装置33と、マイコン34と、無線回路35と、を備えて構成される。従来の遠隔制御装置に対し、RCカーに生じた加速度に相当する加速度を出力する加速度出力装置33を更に備える。以下、各機能を説明する。
Next, the
走行用レバー31は、遠隔制御対象装置10の進行を操作する。
The
ステアリング用レバー32は、遠隔制御対象装置10の進行方向を操作する。
The steering
加速度出力装置33は、遠隔制御対象装置10に生じた加速度に応じた加速度を遠隔制御装置30に出力する。具体的には、遠隔制御対象装置10のX軸方向に生じた加速度に相当する加速度を遠隔制御装置30のX軸方向に出力する加速度出力装置(X軸)33aと、遠隔制御対象装置10のY軸方向に生じた加速度に相当する加速度を遠隔制御装置30のY軸方向に出力する加速度出力装置(Y軸)33bと、遠隔制御対象装置10のZ軸方向に生じた加速度に相当する加速度を遠隔制御装置30のZ軸方向に出力する加速度出力装置(Z軸)33cと、で構成され、遠隔制御装置30の筐体内部に固定される。遠隔制御対象装置10に生じた加速度に応じた加速度を遠隔制御装置30に出力することにより、遠隔制御対象装置10に生じた慣性力の値に応じた牽引力を遠隔制御装置30に発生させる。
The
マイコン34は、走行用レバー31又はステアリング用レバー32での操作に基づく制御信号を無線回路35を介して遠隔制御対象装置10に送信する。制御信号には、走行用レバー31又はステアリング用レバー32を識別する識別情報が含まれている。
The
又、マイコン34は、遠隔制御対象装置10から送信された加速度情報に基づき、加速度出力装置(X軸)33a〜加速度出力装置(Z軸)33cをそれぞれ制御する。具体的には、受信した加速度情報から加速度の値と加速度が生じた軸方向とを参照し、該加速度に相当する加速度が該軸方向の加速度出力装置33で出力されるように加速度出力装置(X軸)33a〜加速度出力装置(Z軸)33cを制御する。
The
無線回路35は、走行用レバー31又はステアリング用レバー32での操作に基づく制御信号を遠隔制御対象装置10に送信する。又、遠隔制御対象装置10から送信された加速度情報を受信し、マイコン34に送信する。
The
次に、遠隔制御対象装置10と遠隔制御装置30の軸を決定する方法について説明する。遠隔制御対象装置10と遠隔制御装置30の各装置を中心にした相対座標で考えると、遠隔制御対象装置10と遠隔制御装置30との各軸が必ずしも一致するとは限らない。この状態では、遠隔制御対象装置10の進行方向と遠隔制御装置30での加速度の出力方向とを一致させることができない。
Next, a method for determining the axes of the remote
そこで、本実施の形態では、図2に示すように、遠隔制御対象装置10の前方をX軸、側面方向をY軸、地面への垂直方向をZ軸とする。又、遠隔制御装置30は、一般的にアンテナの設置側面がユーザから最も離れた状態で把持されることから、遠隔制御装置30を成す筐体の中心部からアンテナの位置する方向をX軸、ユーザの両手により把持される対向側面の向かい合う方向をY軸、地面に対する垂直方向をZ軸とする。そして、遠隔制御対象装置10のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に生じた各加速度に相当するそれぞれの加速度を、遠隔制御装置30のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向でそれぞれ出力する。これにより、図3に示すように、例えば、遠隔制御対象装置10が前方に加速した場合、加速度出力装置(X軸)33aにより+X軸方向に加速度が出力され、遠隔制御装置30のアンテナの位置する方向に推進力(牽引力)が疑似的に発生する。その他、遠隔制御対象装置10に生じた加速度の方向に応じて、−X軸方向に衝撃力、+Y軸方向又は−Y軸方向に遠心力、+Z軸方向に上昇、−Z軸方向に下降等の牽引力を発生する。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the front of the remote
次に、加速度出力装置33の構成について説明する。本実施の形態では、所定の方向(正方向)とその反対方向(負方向)で加速度が非対称な非対称振動子(例えば、アクチュエータ等)を用いる。以下、非対称振動子の構成及び動作原理について概説する。
Next, the configuration of the
非対称振動子は、図3に模式したように直方状又は円筒状の筐体で外観が形成され、筐体の内部に、筐体の長手方向に沿ってスライドする1つの永久磁石と、永久磁石の両端を支持する2つのバネと、永久磁石のN極とS極に離間して巻き付けられた2つのコイルと、を備える。一方のコイルに電流が供給されると、該コイルは流された電流に応じた加速度を永久磁石に与え、永久磁石は筐体の長手方向に周期的な加速度運動を行う。これにより、非対称振動子は、正方向又は負方向に偏加速度をもった周期的な並進往復運動を行う。 As shown in FIG. 3, the asymmetric vibrator is formed in a rectangular or cylindrical casing, and has one permanent magnet that slides in the longitudinal direction of the casing inside the casing, and a permanent magnet Two springs that support both ends of the magnet and two coils wound around the N and S poles of the permanent magnet. When a current is supplied to one of the coils, the coil gives an acceleration corresponding to the passed current to the permanent magnet, and the permanent magnet performs a periodic acceleration motion in the longitudinal direction of the casing. As a result, the asymmetric vibrator performs a periodic translational reciprocating motion having a partial acceleration in the positive direction or the negative direction.
本実施の形態では、この非対称振動子を3つ用意し、図3に示したように、各非対称振動子が互いに直交し、かつ、各非対称振動子の長手方向が遠隔制御装置30のX軸、Y軸、Z軸に沿うように、遠隔制御装置30の内部中央に配置して固定する。これにより、加速度出力装置33は、軸毎に加速度を出力することが可能となる。又、加速度の出力を大きくするため、軸毎に並列配置した複数の非対称振動子を用いてもよい。尚、図3は、非対称振動子の配置例を示すにすぎない。その他、遠隔制御装置30の内部上端、内部右端、遠隔制御装置30の外表面に外付けするようにしてもよい。
In the present embodiment, three asymmetric vibrators are prepared. As shown in FIG. 3, the asymmetric vibrators are orthogonal to each other, and the longitudinal direction of each asymmetric vibrator is the X axis of the
次に、第1の実施の形態に係る遠隔制御システム1の動作について説明する。 Next, the operation of the remote control system 1 according to the first embodiment will be described.
まず、ステップS101では、遠隔制御対象装置10において、加速度センサ13が、遠隔制御対象装置10のXYZ軸の3方向に生じた加速度を測定し、無線回路15が、該加速度の値と、加速度が生じた軸方向と、加速度の測定単位とが含まれる加速度情報を遠隔制御装置30に送信する。
First, in step S101, in the remote
その後、ステップS102では、遠隔制御装置30において、無線回路35が、遠隔制御対象装置10から送信された加速度情報を受信し、マイコン34が、該加速度情報に含まれる加速度の値と加速度が生じた軸方向とに基づき、該加速度に相当する加速度が該軸方向の加速度出力装置33で出力されるように加速度出力装置(X軸)33a〜加速度出力装置(Z軸)33cをそれぞれ制御する。これにより、制御された加速度出力装置33から遠隔制御対象装置10に生じた加速度に相当する加速度が出力される。つまり、遠隔制御対象装置10に生じた慣性力に応じた牽引力が遠隔制御装置30で発生することになる。
Thereafter, in step S102, in the
例えば、遠隔制御対象装置10が前方に加速した場合、遠隔制御対象装置10では、図4(a)に示すような急峻に加速した後になだらかに減速する加速度が測定され、測定された加速度が遠隔制御装置30に送信される。遠隔制御装置30は、遠隔制御対象装置10から加速度を受信すると、図4(b)の右側に示すように非対称振動子で短周期の非対称振動を行うことにより、図4(a)の波形と同様の波形形状の加速度を出力する(図4(b))。これにより、遠隔制御対象装置10での進行に応じた推進力を疑似的に遠隔制御装置30で発生させることができる。
For example, when the remote
このとき、遠隔制御装置30のマイコン34が非対称振動子のコイルに流す電流の例を図5に示す。図5では、正方向の電流(正方向の加速度を永久磁石に与える電流)を流す第1の期間t1と負方向の電流(負方向の加速度を永久磁石に与える電流)を流す第2の期間t2とを周期的に繰り返す。この場合、第1の期間t1と第2の期間t2との比に応じ、例えば図3の上方向又は下方向に疑似的な牽引力を提示することが可能となる。例えば、図3の上方向に牽引力を提示する場合、t1>t2となる周期的な電流をコイルに流す。
FIG. 5 shows an example of the current that the
その他、遠隔制御対象装置10が障害物に衝突し、図6(a)に示すような加速度が測定された場合、遠隔制御装置30は、上述した前方への進行時と同様に非対称振動子で短周期の非対称振動を行うことにより、図6(b)に示すような加速度を出力する。図4(b)よりも加速度の出力時間を短くすることにより、加速度を衝撃力としてユーザに知覚させることができる。
In addition, when the remote
また、遠隔制御対象装置10が旋回し、図7(a)に示すような加速度が測定された場合、遠隔制御装置30は、やはり上述した前方への進行時と同様に非対称振動子で短周期の非対称振動を行うことにより、図7(b)に示すような加速度を出力する。図4(b)よりも加速度の出力時間を短くし、図6(b)よりも加速度の出力時間を長くすることにより、加速度を遠心力としてユーザに知覚させることができる。
Further, when the remote
引き続き、具体例を交えて説明する。図8〜図15は、加速度のセンシングと疑似牽引力との関係を示している。RCカーの場合、2次元空間のみを移動するので、加速度センサ13として2軸加速度センサを用いる。又、遠隔制御装置30では、加速度出力装置(非対称振動子)33の例としてリニアアクチュエータを2つ直交させてX軸とY軸に配置し、それぞれをリニアアクチュエータ(X軸)33aとリニアアクチュエータ(Y軸)33bとする。各軸のセンシング結果に相当する力を、各軸のリニアアクチュエータを非対称振動させることによりユーザに伝達する。これにより、推進力、遠心力、衝撃力をユーザに伝達することが可能となる。
A description will be given with a specific example. 8 to 15 show the relationship between acceleration sensing and pseudo traction force. In the case of an RC car, since it moves only in a two-dimensional space, a two-axis acceleration sensor is used as the
例えば、図8に示すように、RCカー10が前方に加速した場合、リニアアクチュエータ(X軸)33aは+X軸方向に並進往復振動を行う。これにより、アンテナの位置する方向に推進力が発生し、RCカー10の前方への進行を遠隔制御装置30で疑似的に知覚することができる。
For example, as shown in FIG. 8, when the
又、図9に示すように、RCカー10が右旋回した場合、リニアアクチュエータ(Y軸)33bは+Y軸方向に並進往復振動を行う。これにより、遠隔制御装置30を把持したユーザの左手方向に遠心力が発生し、RCカー10の右旋回を遠隔制御装置30で疑似的に知覚することができる。
As shown in FIG. 9, when the
又、図10に示すように、RCカー10が障害物に衝突した場合、リニアアクチュエータ(X軸)33aは−X軸方向に並進往復振動を行う。これにより、ユーザに対して衝撃力が発生し、RCカー10での衝突を遠隔制御装置30で疑似的に知覚することができる。
As shown in FIG. 10, when the
一方、ドローンの場合、3次元空間を移動するので、前述したように3軸加速度センサを用いる。又、リニアアクチュエータを3つ直交させてX軸とY軸とZ軸に配置し、それぞれをリニアアクチュエータ(X軸)33aとリニアアクチュエータ(Y軸)33bとリニアアクチュエータ(Z軸)33cする。各軸のセンシング結果に相当する力を、各軸のリニアアクチュエータを非対称振動させることによりユーザに伝達する。3軸加速度センサ及び3軸のリニアアクチュエータを用いるので、2軸加速度センサ及び2軸のリニアアクチュエータを用いた場合と比べて、上昇、下降、重力を更に伝達することが可能となる。 On the other hand, since a drone moves in a three-dimensional space, a three-axis acceleration sensor is used as described above. In addition, three linear actuators are orthogonally arranged on the X axis, the Y axis, and the Z axis, and are respectively set as a linear actuator (X axis) 33a, a linear actuator (Y axis) 33b, and a linear actuator (Z axis) 33c. A force corresponding to the sensing result of each axis is transmitted to the user by asymmetrically vibrating the linear actuator of each axis. Since a triaxial acceleration sensor and a triaxial linear actuator are used, it is possible to further transmit ascending, descending, and gravity as compared with the case of using a biaxial acceleration sensor and a biaxial linear actuator.
例えば、図11〜図13に示すように、ドローン10が前方に加速、右旋回、衝突した場合、図8〜図10の場合と同様に、推進力、遠心力、衝撃力を出力することができる。
For example, as shown in FIGS. 11 to 13, when the
又、図14に示すように、ドローン10が下降した場合、リニアアクチュエータ(Z軸)33cは−Z軸方向に並進往復振動を行う。これにより、遠隔制御装置30に重力が発生し、ドローン10の落下を遠隔制御装置30で疑似的に知覚することができる。
As shown in FIG. 14, when the
尚、ドローン10の場合、前述の通り3次元空間を移動するため、姿勢が不安定となり、特に地面に対してZ軸が傾斜する。それ故、ドローン10が下降した場合、ドローン10の加速度センサ13では、Z軸方向以外に、X軸方向及びY軸方向の加速度も併せて測定されることになる。すると、遠隔制御装置30では、XYZ軸の3つのリニアアクチュエータがそれぞれ振動することになる。しかし、それでは、ドローン10が下降しているのか、進行しているのか、旋回しているのかを正しく把握することができない。そこで、遠隔制御装置30は、ドローン10が下降又は上昇する場合、ドローン10の姿勢にかかわらず、常にドローン10の下降方向又は上昇方向と等しい方向に重力を発生させるようにしてもよい。例えば、遠隔制御装置30のマイコン34は、ドローン10から受信した各軸方向の加速度を比較し、Z軸方向の加速度が閾値よりも大きい場合、又は、Z軸方向の加速度と他方向の加速度との差が閾値よりも大きい場合、ドローン10は落下していると判定し、ドローン10の姿勢にかかわらず、常に下降方向と等しい重力方向(例えば、−Z軸方向)に重力を発生させる。
In the case of the
これまで、ユーザの操作により慣性力が遠隔制御対象装置10で発生する例を説明したが、遠隔制御対象装置10に対して外部から力が作用した場合でも、該力に相当する牽引力を遠隔制御装置30で発生させるようにしてもよい。特にドローン10は、空中に位置し、RCカーのように地面との接触がないため、環境外乱の影響を受けやすい。例えば、図15に示すように、ユーザがドローン10を操作していない場合であっても風の力を受けることがある。この場合でも、風の圧力によりドローン10に加速度が発生することから、加速度センサ13は、該加速度を測定することができる。これにより、例えば、リニアアクチュエータ(X軸)33aは+X軸方向に並進往復振動を行い、アンテナの位置する方向に推進力が発生することになる。ドローン10を操作していないにもかかわらず推進力が発生するため、ユーザはドローン10が風を受けていることを把握し、その風力を疑似的に知覚することができる。つまり、ドローン10が上空で受ける風の影響及び風の強さをユーザに伝達できるので、ユーザは上空の風力を感覚的に把握することができる。そのため、上空の風の状況を体感したい場合等の用途に応用することができる。
So far, the example in which the inertial force is generated in the remote
次に、加速度センサ13で測定された加速度の値から重力加速度を除去する方法について説明する。加速度センサ13で測定された加速度には、重力加速度が含まれている。そこで、遠隔制御対象装置10は、RCカー10の場合、図16(a)に示すように、Z軸方向の加速度から9.8m/s2を減算する。X軸方向及びY軸方向の加速度には重力加速度が含まれていないため、測定値をそのまま利用する。尚、減算処理については、加速度センサ13で行ってもよいし、遠隔制御対象装置10のマイコン14で行ってもよい。
Next, a method for removing the gravitational acceleration from the acceleration value measured by the
一方、ドローン10の場合、図16(b)に示すように、X軸方向の加速度から「9.8m/s2×sinα(α:ドローンのピッチ角)」を減算する。又、Y軸方向の加速度から「9.8m/s2×sinβ(β:ドローンのロール角)」を減算する。又、Z軸方向の加速度から「9.8m/s2×cosα×cosβ」を減算する。尚、ピッチ角αとロール角βについては、公知の慣性計測ユニットを用いて測定可能である。例えば、慣性運動計測機器<URL:http://www.xbow.jp/japandmuahrs.htm>を用いる。
On the other hand, in the case of the
以上より、本実施の形態によれば、遠隔制御対象装置10が、遠隔制御対象装置10に生じた加速度(慣性力)を測定し、測定した加速度を遠隔制御装置30に送信し、遠隔制御装置30は、遠隔制御対象装置10から加速度を受信し、受信した加速度に応じた牽引力を遠隔制御装置30に出力するので、遠隔制御装置30のユーザは、遠隔制御対象装置10に生じた慣性力を遠隔制御装置30を通じて感じ取ることができる。即ち、遠隔制御対象装置10の進行による推進力、衝突による衝撃力、旋回による遠心力、路面***による上昇力、路面陥没による落下力、上昇気流、下降気流、横風による推進力又は落下による重力等を遠隔制御装置30で体感できるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the remote
<第2の実施の形態>
図17は、第2の実施の形態に係る遠隔制御システム1の全体構成及び機能ブロック構成を示す図である。遠隔制御対象装置10は、加速度センサ13の代わりに角加速度センサ16を用いて構成される。又、遠隔制御装置30は、加速度出力装置33の代わりに角加速度出力装置36を用いて構成される。それ以外の構成は、第1の実施の形態で説明した構成と同じである。
<Second Embodiment>
FIG. 17 is a diagram illustrating an overall configuration and a functional block configuration of the remote control system 1 according to the second embodiment. The remote
角加速度センサ16は、XYZ軸の各軸を中心に回転する角加速度を測定可能な3軸角加速度センサであり、遠隔制御対象装置10に生じた角加速度を測定する。例えば、遠隔制御装置30での遠隔制御により生じた遠隔制御対象装置10の角加速度、遠隔制御装置30での遠隔制御の有無に関係なく遠隔制御対象装置10が任意に外部から受けた角加速度を測定する。3軸角加速度センサに代えて、1軸角加速度センサを3つ用いてもよいし、1軸角加速度センサと2角軸加速度センサを組み合わせて用いてもよい。その他、2軸角加速度センサのみを用いてもよい。
The
角加速度出力装置36は、遠隔制御対象装置10に生じた角加速度に応じた角加速度を遠隔制御装置30に出力する。具体的には、遠隔制御対象装置10のX軸回りに生じた角加速度に相当する角加速度を遠隔制御装置30のX軸回りに出力する角加速度出力装置(X軸回り)36aと、遠隔制御対象装置10のY軸回りに生じた角加速度に相当する角加速度を遠隔制御装置30のY軸回りに出力する角加速度出力装置(Y軸回り)36bと、遠隔制御対象装置10のZ軸回りに生じた角加速度に相当する角加速度を遠隔制御装置30のZ軸回りに出力する角加速度出力装置(Z軸回り)36cと、で構成され、遠隔制御装置30の内部に固定される。
The angular acceleration output device 36 outputs angular acceleration corresponding to the angular acceleration generated in the remote
次に、角加速度出力装置36の構成及び配置について説明する。第1の実施の形態の場合、遠隔制御装置30に加速度を出力するため、XYZ軸の3方向に対応付けられた少なくとも3つの非対称振動子を用いることで足りる。一方、本実施の形態の場合、遠隔制御装置30を軸毎に回転させるため、軸毎に2つの非対称振動子、合計6つの非対称振動子を用いる。例えば、図18に示すように、長手方向が遠隔制御装置30のZ軸に沿う2つの非対称振動子を遠隔制御装置30の内部左右両端にそれぞれ配置して固定し、角加速度出力装置(X軸回り)36aとする。又、長手方向が遠隔制御装置30のZ軸に沿う2つの非対称振動子を遠隔制御装置30の内部上下両端にそれぞれ配置して固定し、角加速度出力装置(Y軸回り)36bとする。又、長手方向が遠隔制御装置30のX軸に沿う2つの非対称振動子を遠隔制御装置30の内部左右両端にそれぞれ配置して固定し、角加速度出力装置(Z軸回り)36cとする。
Next, the configuration and arrangement of the angular acceleration output device 36 will be described. In the case of the first embodiment, in order to output the acceleration to the
次に、第2の実施の形態に係る遠隔制御システム1の動作について説明する。 Next, the operation of the remote control system 1 according to the second embodiment will be described.
まず、ステップS201では、遠隔制御対象装置10において、角加速度センサ16が、遠隔制御対象装置10のX軸回り、Y軸回り、Z軸回りに生じた角加速度を測定し、無線回路15が、該角加速度の値と、角加速度が生じた軸と、角加速度の測定単位とが含まれる角加速度情報を遠隔制御装置30に送信する。
First, in step S201, in the remote
その後、ステップS202では、遠隔制御装置30において、無線回路35が、遠隔制御対象装置10から送信された角加速度情報を受信し、マイコン34が、該角加速度情報に含まれる角加速度の値と角加速度が生じた軸とに基づき、該角加速度に相当する角加速度が該軸の角加速度出力装置36で出力されるよう角加速度出力装置(X軸回り)36a〜角加速度出力装置(Z軸回り)36cをそれぞれ制御する。
Thereafter, in step S202, in the
例えば、図19に示すように、RCカー10が進行方向に対して左右に回転した場合、角加速度センサ16は、RCカー10でZ軸回りの角加速度を測定する。この場合、遠隔制御装置30のマイコン34は、RCカー10で測定された角加速度で、遠隔制御装置30の内部左端に配置されたリニアアクチュエータ(Z軸回り)36c1を+X軸方向に並進往復運動させ、遠隔制御装置30の内部右端に配置されたリニアアクチュエータ(Z軸回り)36c2を−X軸方向に並進往復運動させる。
For example, as shown in FIG. 19, when the
又、図20に示すように、RCカー10が進行方向に対して前後に回転した場合、角加速度センサ16は、RCカー10でY軸回りの角加速度を測定する。この場合、遠隔制御装置30のマイコン34は、RCカー10で測定された角加速度で、遠隔制御装置30の内部上端に配置されたリニアアクチュエータ(Y軸回り)36b1を−Z軸方向に並進往復運動させ、遠隔制御装置30の内部下端に配置されたリニアアクチュエータ(Z軸回り)36b2を+Z軸方向に並進往復運動させる。
As shown in FIG. 20, when the
又、図21に示すように、RCカー10が進行軸に対して左右に回転した場合、角加速度センサ16は、RCカー10でX軸回りの角加速度を測定する。この場合、遠隔制御装置30のマイコン34は、RCカー10で測定された角加速度で、遠隔制御装置30の内部左端に配置されたリニアアクチュエータ(X軸回り)36a1を+Z軸方向に並進往復運動させ、遠隔制御装置30の内部右端に配置されたリニアアクチュエータ(X軸回り)36a2を−Z軸方向に並進往復運動させる。
As shown in FIG. 21, when the
即ち、各軸のセンシング結果に相当する力を、遠隔制御装置30のリニアアクチュエータを非対称振動させることによりユーザに伝達する。つまり、2つのリニアアクチュエータを互いに反対方向に並進往復運動させ、疑似牽引力を反対方向に出力することにより、遠隔制御対象装置10に生じた角加速度及び回転方向に相当する角加速度及び回転方向を遠隔制御装置30に伝達することが可能となる。
That is, the force corresponding to the sensing result of each axis is transmitted to the user by asymmetrically vibrating the linear actuator of the
以上より、本実施の形態によれば、遠隔制御対象装置10が、遠隔制御対象装置10に生じた角加速度(慣性力)を測定し、測定した角加速度を遠隔制御装置30に送信し、遠隔制御装置30は、遠隔制御対象装置10から角加速度を受信し、受信した角加速度に応じた牽引力を遠隔制御装置30に出力するので、遠隔制御装置30のユーザは、遠隔制御対象装置10に生じた慣性力を遠隔制御装置30を通じて感じ取ることができる。即ち、遠隔制御対象装置10に生じた回転を遠隔制御装置30で体感できるようになる。
As described above, according to the present embodiment, the remote
尚、各実施の形態で説明した構成を組み合わせてもよい。これにより、推進力、遠心力、衝撃力、重力、回転等、遠隔制御対象装置10に生じた様々な種類の慣性力に対応する牽引力を遠隔制御装置30で発生させることができる。
In addition, you may combine the structure demonstrated in each embodiment. Thereby, the traction force corresponding to various kinds of inertial forces generated in the remote
又、非対称振動子の構成及び動作原理(牽引力の発生方法)については、特願2007−516866、特願2014−110283に詳述されている。角加速度センサの実装方法、複数の牽引力を発生させて回転を通知する方法については、特願2014−110285に詳述されている。 Further, the configuration and operation principle of the asymmetric vibrator (the method for generating the traction force) are described in detail in Japanese Patent Application Nos. 2007-516866 and 2014-110283. A method for mounting the angular acceleration sensor and a method for notifying rotation by generating a plurality of traction forces are described in detail in Japanese Patent Application No. 2014-110285.
最後に、各実施の形態で説明した遠隔制御対象装置10及び遠隔制御装置30は、CPU等の演算機能やメモリ等の記憶機能を備えたコンピュータで実現できる。また、それら各装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムや該プログラムの記憶媒体を作成することも可能である。
Finally, the remote
1…遠隔制御システム
10…遠隔制御対象装置(RCカー、ドローン)
11…走行用モータ
12…ステアリング用モータ
13…加速度センサ(測定部)
14…マイコン(送信部)
15…無線回路(送信部)
16…角加速度センサ
30…遠隔制御装置
31…走行用レバー
32…ステアリング用レバー
33…加速度出力装置(非対称振動子、アクチュエータ、出力部)
33a…加速度出力装置(X軸)
33b…加速度出力装置(Y軸)
33c…加速度出力装置(Z軸)
34…マイコン
35…無線回路(受信部)
36…角加速度出力装置(出力部)
36a…角加速度出力装置(X軸回り)
36b…角加速度出力装置(Y軸回り)
36c…角加速度出力装置(Z軸回り)
S101〜S102、S201〜S202…ステップ
1 ...
DESCRIPTION OF
14 ... Microcomputer (transmitter)
15 ... Radio circuit (transmitter)
DESCRIPTION OF
33a ... Acceleration output device (X axis)
33b ... Acceleration output device (Y axis)
33c ... Acceleration output device (Z axis)
34 ...
36 ... Angular acceleration output device (output unit)
36a ... Angular acceleration output device (around X axis)
36b ... Angular acceleration output device (around Y axis)
36c ... Angular acceleration output device (around Z axis)
S101 to S102, S201 to S202 ... Step
Claims (7)
前記遠隔制御対象装置は、
前記遠隔制御対象装置に生じた慣性力を測定する測定部と、
測定した慣性力の値を送信する送信部と、を備え、
前記遠隔制御装置は、
前記遠隔制御対象装置から前記慣性力の値を受信する受信部と、
受信した慣性力の値に応じた牽引力を前記遠隔制御装置に出力する出力部と、を備え、
前記測定部は、
測定した慣性力の値から前記遠隔制御対象装置の重力加速度を減算することを特徴とする遠隔制御システム。 In a remote control system comprising: a remote control target device that is remotely controlled; and a remote control device that remotely controls the remote control target device.
The remote control target device is:
A measuring unit for measuring an inertial force generated in the remote control target device;
A transmitter for transmitting the measured inertial force value,
The remote control device is:
A receiver for receiving the value of the inertial force from the remote control target device;
An output unit that outputs a traction force according to the value of the received inertial force to the remote control device ;
The measuring unit is
A remote control system, wherein a gravitational acceleration of the device to be remotely controlled is subtracted from a measured inertial force value .
正方向と負方向で加速度が非対称な非対称振動子で前記牽引力を出力することを特徴とする請求項1に記載の遠隔制御システム。 The output unit is
The remote control system according to claim 1, wherein the traction force is output by an asymmetric vibrator having an asymmetric acceleration in a positive direction and a negative direction.
前記遠隔制御対象装置に生じた加速度又は角加速度を測定することを特徴とする請求項1又は2に記載の遠隔制御システム。The remote control system according to claim 1, wherein acceleration or angular acceleration generated in the remote control target device is measured.
前記出力部は、The output unit is
前記遠隔制御対象装置で所定軸に生じた加速度又は角加速度に応じた牽引力を、前記所定軸に予め関連付けられた前記遠隔制御装置の所定軸で出力することを特徴とする請求項1又は2に記載の遠隔制御システム。The traction force according to the acceleration or angular acceleration generated on the predetermined axis in the remote control target device is output on the predetermined axis of the remote control device associated in advance with the predetermined axis. The remote control system described.
前記遠隔制御装置の遠隔制御により生じた慣性力を測定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遠隔制御システム。The remote control system according to claim 1, wherein inertial force generated by remote control of the remote control device is measured.
前記遠隔制御装置の遠隔制御に関わらず前記遠隔制御対象装置が外部から受けた慣性力を測定することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の遠隔制御システム。6. The remote control system according to claim 1, wherein an inertial force received by the remote control target device from the outside is measured regardless of the remote control of the remote control device.
前記遠隔制御対象装置に生じた慣性力の値であり、前記遠隔制御対象装置によって前記遠隔制御対象装置の重力加速度が減算された慣性力の値を受信する受信部と、A receiving unit that receives a value of an inertial force generated in the remote control target device, and is obtained by subtracting a gravitational acceleration of the remote control target device by the remote control target device;
受信した慣性力の値に応じた牽引力を前記遠隔制御装置に出力する出力部と、An output unit for outputting a traction force according to the value of the received inertial force to the remote control device;
を備えることを特徴とする遠隔制御装置。A remote control device comprising:
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