JP6711445B2 - 携帯型デバイス、およびシステム - Google Patents
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Description
前記アクチュエータ部は、前記可動体に接続されている。
前記姿勢検出部は、力覚提示デバイスの姿勢を検出するように構成される。
前記信号生成部は、異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を、前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成される。
前記制御部は、前記検出された姿勢に応じて、前記信号生成部による前記駆動信号の生成を制御するように構成される。
信号生成部の駆動信号によるこのようなアクチュエータ部の振動で可動体が振動することにより、可動体と身体との間に所定方向の力覚を提示することができる。
これにより、力覚提示デバイスは任意の姿勢を取る状態で、グローバル座標系での特定方向の力覚をユーザを提示することができる。
これにより、信号生成部による力覚提示によりナビゲーションを実現することができる。
前記制御部は、前記グローバル座標系内の設定された角度の範囲内に、前記力覚提示デバイスの姿勢角度があるか否かを判定するように構成された判定部を有してもよい。そして、前記制御部は、前記姿勢角度が設定された姿勢角度の範囲内にある場合、前記信号生成部に前記駆動信号を生成させるように構成されてもよい。
これにより、力覚提示デバイスが3次元空間内の所定の姿勢角度の範囲内にある場合にのみ、力覚提示デバイスは、力覚をユーザに提示することができる。これにより、自身の進行方向が正しいか否かの区別が容易になる。
前記信号生成部は、前記アクチュエータ部が、第1の周波数で第1の方向に沿って移動し、かつ、前記第1の周波数と異なる第2の周波数で前記第1の方向の反対の第2の方向に沿って移動するような駆動信号を生成するように構成されてもよい。
これらの力覚提示デバイスによれば、第1の方向とその反対方向の第2の方向に応じて、可変に制御された摩擦力等、力覚の多彩な触覚をユーザに提示することができる。
力覚提示デバイスは、触覚受容器の検知閾値を設計値として採用することにより、触覚領域および不覚領域に対応する振幅や周波数を用いることができ、摩擦力等、力覚の多彩な触覚をユーザに提示することができる。
前記力覚提示デバイスは、上記可動体、上記アクチュエータ部、上記姿勢検出部を有する。
前記信号生成部は、異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成される。
前記制御部は、前記検出された姿勢に応じて、前記信号生成部による前記駆動信号の生成を制御するように構成される。
異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号が生成される。
前記検出された姿勢に応じて、前記駆動信号の生成が制御される。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
図1は、本技術の一実施形態に係る力覚提示デバイスの内部構造の要部を概略的に示す図である。この力覚提示デバイス100は、携帯可能なデバイスであり、例えばウェアラブルなデバイスである。
1)触覚受容器の検知閾値
図4は、例えば振動に対する人の複数タイプの触覚受容器の検知閾値を示すグラフである。横軸が周波数(Hz)、縦軸(μm)が振幅である。人の触覚受容器として、例えばSA I、FA I、FA II等の複数のタイプがある。すなわち、触覚受容器のタイプごとに、人が検知できる、または検知できない振幅域および周波数域が存在することが一般的に知られている。
図5は、この触覚受容器に基づき求められた振幅および周波数域を持つ振動波形の例を示す表である。これらの例1〜4は、2種類の振動の波形1および2が一周期内に含まれることをそれぞれ示す。図5に示された周波数f0,f1,f2、振幅A,B,Cは、図4に示した触覚受容器の検知閾値を示すグラフ内に示されたものに対応する。以下、表の内容を記載する。
波形1(触覚領域):振幅A、周波数f1<f<f2
波形2(不覚領域):振幅A、周波数f<f1、もしくはf2<f
[例2]:
波形1(触覚領域):振幅B、周波数f0<f
波形2(不覚領域):振幅B、周波数f<f0
[例3]:
波形1(触覚領域):振幅A、周波数f1<f<f2
波形2(不覚領域):振幅C、周波数f1<f<f2
[例4]:
波形1(触覚領域):振幅A、周波数f1<f<f2
波形2(不覚領域):振幅C、周波数f<f1
図6A、Bは、上記例1に対応する振動波形を示す。縦軸(振幅)および横軸(時間)の値はノーマライズされている。図6Aは、波形2について周波数f<f1に対応し、図6Bは、波形2について周波数f2<fに対応する。一例として、例えば、A≒5um、波形1としてf≒200Hzと設定することができる。各波形1、2のうち、実線部分でそれぞれ合成され、「合成波形」に示すような振動波形が得られる。
次の技術は、上記のように図5に示したように触覚受容器の検知閾値を利用するだけでなく、放物線(サイン波ではなく)の振動波形を用いてさらに明確な力覚を提示しようとするものである。図8、9、10は、放物線の振動波形の例をそれぞれ示す。波形の半周期分が放物線となっている。横軸が時間であり、縦軸が振幅(左側)、速度、加速度(右側)である。それぞれの値はノーマライズされている。
1)使用例および動作例1
図11は、ユーザによる力覚提示デバイス100の使用例1を示す。制御部50は、姿勢検出部58で検出された力覚提示デバイス100の姿勢(刻々と変わる姿勢)に応じて、グローバル座標系内の特定方向、すなわち、現在地から目的地へ指す方向の力覚を提示するように、信号生成部60に駆動信号を生成する。つまり、ユーザが、力覚提示デバイス100を含むウェアラブルデバイスを装着した場合、力覚提示デバイス100が任意の姿勢を取っている状態であっても、目的地へ向かう特定方向の力覚をユーザに提示することができる。
図15は、力覚提示デバイス100の使用例2を示す。例えば、図15の左に示すように、ユーザが自身の腕を前に突き出し、ローカル座標系のx'軸を概ね目的地方向(直進方向)に合わせながら力覚提示デバイス100からの力覚の提示を受けるようにしてもよい。
図16は、動作例3に係る力覚提示デバイス100の処理を示すフローチャートである。この処理において、図13に示す処理と異なる処理は、ステップ301および302である。ステップ301では、位置演算部56は、力覚提示デバイス100を装着したユーザが、目的地に近づいているか否かを判定する。あるいは、ユーザが経路から外れたか否かが判定されてもよい。ユーザが目的地から遠ざかっている場合(ステップ301のNO)、制御部50は、アラーム用の振動を可動体10に発生させる。アラーム用の振動パターンは、特定の一方向を示す振動パターンとは異なる振動パターンである。ユーザが目的地に近づいている場合(ステップ301のYES)、制御部50は、ステップ106以降の処理を実行する。
次に、本技術の他の実施形態に係る力覚提示デバイスについて説明する。これ以降の説明では、上記実施形態に係る力覚提示デバイス100が含む部材や機能等について実質的に同様の要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。
図19は、本技術の一実施形態に係る力覚提示システムの構成を示す。この力覚提示システムは、外部装置500と、力覚提示デバイス300とが、物理的に離れて設けられる。典型的には、これら外部装置500と力覚提示デバイス300とは無線通信により接続される。これら外部装置500および力覚提示デバイス300が持つ通信部としては、上述した広域通信モジュールや狭域通信モジュールが挙げられる。
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。
(1)
可動体と、
前記可動体に接続されたアクチュエータ部と、
力覚提示デバイスの姿勢を検出するように構成された姿勢検出部と、
異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を、前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成された信号生成部と、
前記検出された姿勢に応じて、前記信号生成部による前記駆動信号の生成を制御するように構成された制御部と
を具備する力覚提示デバイス。
(2)
(1)に記載の力覚提示デバイスであって、
前記制御部は、この力覚提示デバイスが使用される3次元空間の座標系であるグローバル座標系での特定方向の力覚を提示するように、前記検出された姿勢に応じて前記信号生成部に前記駆動信号を生成させるように構成される
力覚提示デバイス。
(3)
(2)に記載の力覚提示デバイスであって、
地図上の前記力覚提示デバイスの現在地の情報を取得し、前記地図上の目的地および前記現在地から前記目的地までの経路を演算するように構成された位置演算部をさらに具備し、
前記制御部は、前記現在地および前記経路の情報に基づき、前記力覚として提示すべき前記経路上の方向を演算するように構成される
力覚提示デバイス。
(4)
(2)に記載の力覚提示デバイスであって、
前記制御部は、前記グローバル座標系内の設定された角度の範囲内に、前記力覚提示デバイスの姿勢角度があるか否かを判定するように構成された判定部を有し、前記姿勢角度が設定された姿勢角度の範囲内にある場合、前記信号生成部に前記駆動信号を生成させるように構成される
力覚提示デバイス。
(5)
(1)から(4)のうちいずれか1つに記載の力覚提示デバイスであって、
前記信号生成部は、前記アクチュエータ部が、第1の周波数で第1の方向に沿って移動し、かつ、前記第1の周波数と異なる第2の周波数で前記第1の方向の反対の第2の方向に沿って移動するような駆動信号を生成するように構成される
力覚提示デバイス。
(6)
(1)から(4)のうちいずれか1つに記載の力覚提示デバイスであって、
前記信号生成部は、前記アクチュエータ部が、第1の振幅で第1の方向に沿って移動し、かつ、前記第1の振幅とは異なる第2の振幅で前記第1の方向の反対の第2の方向に沿って移動するような駆動信号を生成するように構成される
力覚提示デバイス。
(7)
(1)から(6)のうちいずれか1つに記載の力覚提示デバイスであって、
前記信号生成部は、触覚受容器の検知閾値に基づき求められた振幅および周波数を持つ振動を前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成される
力覚提示デバイス。
(8)
可動体と、前記可動体に接続されたアクチュエータ部と、力覚提示デバイスの姿勢を検出するように構成された姿勢検出部とを有する力覚提示デバイスと、
異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成された信号生成部と、
前記検出された姿勢に応じて、前記信号生成部による前記駆動信号の生成を制御するように構成された制御部と
を具備する力覚提示システム。
(9)
可動体およびこの可動体に接続されたアクチュエータ部を有する力覚提示デバイスの姿勢を検出し、
異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成し、
前記検出された姿勢に応じて、前記駆動信号の生成を制御する
力覚提示方法。
20…アクチュエータ部
20x…Xアクチュエータ
20y…Yアクチュエータ
50…制御部
52…入力部
54…通信部
56…位置演算部
58…姿勢検出部
60…信号生成部
60x…Xドライバ
60y…Yドライバ
100、200、300…力覚提示デバイス
500…外部装置
Claims (15)
- 可動体と、
前記可動体に接続されたアクチュエータ部と、
加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサのうち少なくとも一つを有する検出部と、
異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を、前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成された信号生成部と、
前記検出部により検出された情報に応じて、前記信号生成部による前記駆動信号の生成を制御するように構成された制御部と
を具備する携帯型デバイス。 - 請求項1に記載の携帯型デバイスであって、
前記制御部は、この携帯型デバイスが使用される3次元空間の座標系であるグローバル座標系での特定方向の力覚を提示するように、前記検出された情報に応じて前記信号生成部に前記駆動信号を生成させるように構成される
携帯型デバイス。 - 請求項2に記載の携帯型デバイスであって、
前記検出部は、地図上の前記携帯型デバイスの現在地の情報を取得し、前記地図上の目的地および前記現在地から前記目的地までの経路を演算するように構成され、
前記制御部は、前記現在地および前記経路の情報に基づき、前記力覚として提示すべき前記経路上の方向を演算するように構成される
携帯型デバイス。 - 請求項1から3のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、
前記制御部は、前記検出部により検出された情報が設定された値の範囲内にあるか否かを判定するように構成された判定部を有し、前記検出部により検出された情報が設定された値の範囲内にある場合、前記信号生成部に前記駆動信号を生成させるように構成される
携帯型デバイス。 - 請求項1から4のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、
前記信号生成部は、前記アクチュエータ部が、第1の周波数で第1の方向に沿って移動し、かつ、前記第1の周波数と異なる第2の周波数で前記第1の方向の反対の第2の方向に沿って移動するような駆動信号を生成するように構成される
携帯型デバイス。 - 請求項1から4のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、
前記信号生成部は、前記アクチュエータ部が、第1の振幅で第1の方向に沿って移動し、かつ、前記第1の振幅とは異なる第2の振幅で前記第1の方向の反対の第2の方向に沿って移動するような駆動信号を生成するように構成される
携帯型デバイス。 - 請求項1から6のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、
前記信号生成部は、触覚受容器の検知閾値に基づき求められた振幅および周波数を持つ振動を前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成される
携帯型デバイス。 - 請求項1から7のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、さらに、
入力部を具備する
携帯型デバイス。 - 請求項8に記載の携帯型デバイスであって、
前記入力部は、タッチパネルである
携帯型デバイス。 - 請求項1から9のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、さらに、
通信部を具備する
携帯型デバイス。 - 請求項1から10のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、さらに、
筐体を具備し、
前記可動体が前記筐体の一部を構成する
携帯型デバイス。 - 請求項1から10のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、さらに、
筐体を具備し、
前記可動体が支持部材により前記筐体に接続される
携帯型デバイス。 - 請求項1から12のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、
前記アクチュエータ部は、圧電デバイスを含む
携帯型デバイス。 - 請求項1から13のうちいずれか1項に記載の携帯型デバイスであって、
前記検出部は、前記携帯型デバイスの姿勢を計算するように構成される
携帯型デバイス。 - 無線通信により互いに接続される携帯型デバイスと外部装置とを具備するシステムであって、
前記携帯型デバイスは、
通信部と、
可動体と、
前記可動体に接続されたアクチュエータ部と、
加速度センサ、角速度センサ、地磁気センサのうち少なくとも一つを有する検出部と、
異なる複数の振幅および異なる複数の周波数のうち少なくとも一方を一周期内に含む振動を、前記アクチュエータ部に発生させるための駆動信号を生成するように構成された信号生成部と、
前記検出部により検出された情報に応じて、前記信号生成部による前記駆動信号の生成を制御するように構成された制御部と
を有するシステム。
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