JP7029521B2 - Force-tactile transmission system, force-tactile transmission device, force-tactile transmission method and program - Google Patents

Force-tactile transmission system, force-tactile transmission device, force-tactile transmission method and program Download PDF

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Description

本発明は、力触覚伝達システム、力触覚伝達装置、力触覚伝達方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a force-tactile transmission system, a force-tactile transmission device, a force-tactile transmission method and a program.

近年、ユーザを代理して行動するアバターと呼ばれるロボットが開発されている。
アバターを用いることにより、ユーザが遠隔にいる場合であっても、アバターが収集した視覚情報あるいは聴覚情報等をユーザにフィードバックすることで、ユーザはアバターを介して種々の体験を行うことができる。
なお、アバターに関する技術は、例えば特許文献１に記載されている。In recent years, robots called avatars that act on behalf of users have been developed.
By using the avatar, even when the user is remote, the user can experience various experiences through the avatar by feeding back the visual information or the auditory information collected by the avatar to the user.
The technique related to the avatar is described in, for example, Patent Document 1.

特開２０１７－１６９８３９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-169839

しかしながら、アバターを用いてユーザが体験できることは、視覚情報あるいは聴覚情報を中心とする内容に限られており、リアリティが十分に高いものではなかった。なお、触覚等を伝達する技術をアバターに実装する提案も行われているが、アバターを用いてリアリティの高い体験を実現できるまでには至っていない。
即ち、従来の技術においては、アバター等のロボットを介してリアリティの高い体験を実現可能な技術が提供されていなかった。
本発明の課題は、ロボットを介してよりリアリティの高い体験を実現可能とする技術を提供することである。However, what the user can experience using the avatar is limited to the content centered on visual information or auditory information, and the reality is not sufficiently high. Although proposals have been made to implement a technology for transmitting tactile sensations in avatars, it has not yet been possible to realize a highly realistic experience using avatars.
That is, in the conventional technology, a technology capable of realizing a highly realistic experience through a robot such as an avatar has not been provided.
An object of the present invention is to provide a technique that enables a more realistic experience to be realized via a robot.

上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る力触覚伝達システムは、
釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと、前記釣りロボット及び前記釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された制御装置とを含む力触覚伝達システムであって、
前記制御装置は、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させることを特徴とする。In order to solve the above problems, the force-tactile transmission system according to one aspect of the present invention is
It is a force-tactile transmission system including a fishing robot capable of performing a fishing operation, a fishing rod type manipulator installed away from the fishing robot, and a control device configured to be able to communicate with the fishing robot and the fishing rod type manipulator. hand,
The control device is
It is characterized in that the fishing rod type manipulator outputs a force tactile sensation due to an external force input to the fishing rod based on information indicating a current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot.

本発明によれば、ロボットを介してよりリアリティの高い体験を実現可能な技術を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a technique capable of realizing a more realistic experience via a robot.

本発明に係る基本的原理の概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the concept of the basic principle which concerns on this invention. 機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおいて力触覚伝達機能が定義された場合の制御の概念を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the concept of control when the force-tactile transmission function is defined in the force-speed allocation conversion block FT by function. 本発明に係る力触覚伝達システムのシステム構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the system structure of the force-tactile transmission system which concerns on this invention. マスタ側制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the control device on a master side. 力触覚伝達システムにおいて用いられるアクチュエータの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the actuator used in the force-tactile transmission system. 力触覚伝達システムが実行する力触覚伝達処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the force-tactile transmission process executed by the force-tactile transmission system. 力触覚伝達システムが実行する遠隔釣り体験制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the remote fishing experience control processing executed by a force-tactile transmission system. 力触覚伝達システムにおいて用いられるアクチュエータの他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of the actuator used in the force-tactile transmission system. 力触覚伝達システムにおいて用いられるアクチュエータの他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of the actuator used in the force-tactile transmission system. 力触覚伝達システムにおいて用いられるアクチュエータの他の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other structural example of the actuator used in the force-tactile transmission system. 多軸の機構として構成された釣り竿型マニピュレータの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the fishing rod type manipulator configured as a multi-axis mechanism. 多軸の機構として構成された釣りロボットの構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the configuration example of the fishing robot configured as a multi-axis mechanism.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
初めに、本発明に係る力触覚伝達システム、力触覚伝達装置、力触覚伝達方法及びプログラムに適用される基本的原理について説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the basic principles applied to the force-tactile transmission system, the force-tactile transmission device, the force-tactile transmission method, and the program according to the present invention will be described.

なお、人間の身体的行為は、１つの関節等の個別の「機能」が単独で、あるいは組み合わされて構成されるものである。
したがって、以下、本実施形態において、「行為」とは、人間の身体における部位の個別の「機能」を構成要素として実現される統合的な機能を表すものとする。例えば、中指の曲げ伸ばしを伴う行為（ねじを回す行為等）は、中指の各関節の機能を構成要素とする統合的な機能である。It should be noted that a human physical action is composed of individual "functions" such as one joint alone or in combination.
Therefore, hereinafter, in the present embodiment, the "action" refers to an integrated function realized by using individual "functions" of parts in the human body as components. For example, an act involving bending and stretching of the middle finger (act of turning a screw, etc.) is an integrated function in which the function of each joint of the middle finger is a component.

（基本的原理）
本発明における基本的原理は、どのような行為も力源と速度（位置）源および行為を表す変換の三要素で数理的に表現できることから、変換及び逆変換により定義される変数群に対し、双対関係にある理想力源および理想速度（位置）源より制御エネルギーを制御対象のシステムに供給することで、抽出した身体的行為を構造化し、再構築あるいは拡張増幅し身体的行為を可逆的に自動実現（再現）する、というものである。(Basic principle)
The basic principle in the present invention is that any action can be mathematically expressed by the three elements of power source, velocity (position) source, and transformation representing action, so that the variables defined by transformation and inverse transformation can be expressed mathematically. By supplying control energy from the dual ideal force source and ideal speed (position) source to the controlled system, the extracted physical action is structured, reconstructed or expanded and amplified, and the physical action is reversibly performed. It is to be realized (reproduced) automatically.

図１は、本発明に係る基本的原理の概念を示す模式図である。
図１に示す基本的原理は、人間の身体的行為を実現するために利用可能なアクチュエータの制御則を表しており、アクチュエータの現在位置を入力として、位置（または速度）あるいは力の少なくとも一方の領域における演算を行うことにより、アクチュエータの動作を決定するものである。
即ち、本発明の基本的原理は、制御対象システムＳと、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴと、理想力源ブロックＦＣあるいは理想速度（位置）源ブロックＰＣの少なくとも１つと、逆変換ブロックＩＦＴとを含む制御則として表される。FIG. 1 is a schematic diagram showing the concept of the basic principle according to the present invention.
The basic principle shown in FIG. 1 represents the control rules of an actuator that can be used to achieve human physical activity, taking the current position of the actuator as an input and at least one of the position (or velocity) or force. The operation of the actuator is determined by performing an operation in the area.
That is, the basic principle of the present invention is that the controlled object system S, the force / velocity allocation conversion block FT for each function, at least one of the ideal force source block FC or the ideal speed (position) source block PC, and the inverse conversion block IFT. It is expressed as a control rule including and.

制御対象システムＳは、アクチュエータによって作動するロボット（例えば、ユーザから遠隔的な場所に設置されたアバター等）であり、加速度等に基づいてアクチュエータの制御を行う。ここで、制御対象システムＳは、人間の身体における１つまたは複数の部位の機能を実現するものであるが、その機能を実現するための制御則が適用されていれば、具体的な構成は必ずしも人間の身体を模した形態でなくてもよい。例えば、制御対象システムＳは、ユーザが用いる器具（釣り竿等）をアクチュエータによって制御するロボットとすることができる。 The controlled target system S is a robot operated by an actuator (for example, an avatar installed at a place remote from the user), and controls the actuator based on acceleration or the like. Here, the controlled target system S realizes the function of one or a plurality of parts in the human body, but if the control rule for realizing the function is applied, the specific configuration is It does not necessarily have to be a form that imitates the human body. For example, the control target system S can be a robot that controls an instrument (fishing rod or the like) used by the user by an actuator.

機能別力・速度割当変換ブロックＦＴは、制御対象システムＳの機能に応じて設定される速度（位置）及び力の領域への制御エネルギーの変換を定義するブロックである。具体的には、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴでは、制御対象システムＳの機能の基準となる値（基準値）と、アクチュエータの現在位置とを入力とする座標変換が定義されている。この座標変換は、一般に、基準値及び現在速度（位置）を要素とする入力ベクトルを速度（位置）の制御目標値を算出するための速度（位置）からなる出力ベクトルに変換すると共に、基準値及び現在の力を要素とする入力ベクトルを力の制御目標値を算出するための力からなる出力ベクトルに変換するものである。具体的には、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおける座標変換は、次式（１）及び（２）のように一般化して表される。 The function-specific force / velocity allocation conversion block FT is a block that defines the conversion of control energy into a region of speed (position) and force set according to the function of the controlled target system S. Specifically, in the function-specific force / velocity allocation conversion block FT, coordinate conversion is defined in which a reference value (reference value) of the function of the controlled target system S and the current position of the actuator are input. In general, this coordinate conversion converts an input vector having a reference value and a current velocity (position) as elements into an output vector consisting of a velocity (position) for calculating a control target value of the velocity (position), and also converts the reference value. And the input vector whose element is the current force is converted into the output vector consisting of the force for calculating the control target value of the force. Specifically, the coordinate transformation in the functional force / velocity allocation conversion block FT is expressed by generalizing as the following equations (1) and (2).

Figure 0007029521000001
Figure 0007029521000001

ただし、式（１）において、ｘ’1～ｘ’n（ｎは１以上の整数）は速度の状態値を導出するための速度ベクトルであり、ｘ’a～ｘ’m（ｍは１以上の整数）は、基準値及びアクチュエータの作用に基づく速度（アクチュエータの移動子の速度またはアクチュエータが移動させる対象物の速度）を要素とするベクトル、ｈ1a～ｈnmは機能を表す変換行列の要素である。また、式（２）において、ｆ’’1～ｆ’’n（ｎは１以上の整数）は力の状態値を導出するための力ベクトルであり、ｆ’’a～ｆ’’m（ｍは１以上の整数）は、基準値及びアクチュエータの作用に基づく力（アクチュエータの移動子の力またはアクチュエータが移動させる対象物の力）を要素とするベクトルである。
機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおける座標変換を、実現する機能に応じて設定することにより、各種行為を実現したり、スケーリングを伴う行為の再現を行ったりすることができる。
即ち、本発明の基本的原理では、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおいて、アクチュエータ単体の変数（実空間上の変数）を、実現する機能を表現するシステム全体の変数群（仮想空間上の変数）に“変換”し、速度（位置）の制御エネルギーと力の制御エネルギーとに制御エネルギーを割り当てる。そのため、アクチュエータ単体の変数（実空間上の変数）のまま制御を行う場合と比較して、速度（位置）の制御エネルギーと力の制御エネルギーとを独立に与えることが可能となっている。However, in the equation ( 1 ), x'1 to x'n ( n is an integer of 1 or more) is a velocity vector for deriving the state value of the velocity, and x'a to x'm ( m is 1 or more). (Integer) is a vector whose elements are the reference value and the velocity based on the action of the actuator (velocity of the mover of the actuator or the velocity of the object moved by the actuator), and h 1a to h nm are elements of the transformation matrix representing the function. Is. Further, in the equation (2), f''1 to f''n ( n is an integer of 1 or more) is a force vector for deriving the state value of the force, and f''a to f''m (n). m is an integer of 1 or more) is a vector whose elements are the reference value and the force based on the action of the actuator (the force of the mover of the actuator or the force of the object moved by the actuator).
By setting the coordinate conversion in the function-specific force / speed allocation conversion block FT according to the function to be realized, it is possible to realize various actions or reproduce an action accompanied by scaling.
That is, in the basic principle of the present invention, in the force / velocity allocation conversion block FT for each function, the variable of the entire system (on the virtual space) expressing the function to realize the variable (variable in the real space) of the actuator alone. It "converts" to a variable) and assigns the control energy to the control energy of velocity (position) and the control energy of force. Therefore, it is possible to independently give the control energy of the velocity (position) and the control energy of the force as compared with the case where the control is performed with the variable (variable in the real space) of the actuator alone.

理想力源ブロックＦＣは、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義された座標変換に従って、力の領域における演算を行うブロックである。理想力源ブロックＦＣにおいては、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義された座標変換に基づく演算を行う際の力に関する目標値が設定されている。この目標値は、実現される機能に応じて固定値または可変値として設定される。例えば、基準値が示す機能と同様の機能を実現する場合には、目標値としてゼロを設定したり、スケーリングを行う場合には、再現する機能を示す情報を拡大・縮小した値を設定したりできる。 The ideal force source block FC is a block that performs operations in the force region according to the coordinate transformation defined by the functional force / velocity allocation conversion block FT. In the ideal force source block FC, a target value related to the force when performing an operation based on the coordinate conversion defined by the function-specific force / velocity allocation conversion conversion block FT is set. This target value is set as a fixed value or a variable value depending on the function to be realized. For example, when realizing the same function as the reference value, set zero as the target value, and when scaling, set the enlarged / reduced value of the information indicating the function to be reproduced. can.

理想速度（位置）源ブロックＰＣは、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義された座標変換に従って、速度（位置）の領域における演算を行うブロックである。理想速度（位置）源ブロックＰＣにおいては、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義された座標変換に基づく演算を行う際の速度（位置）に関する目標値が設定されている。この目標値は、実現される機能に応じて固定値または可変値として設定される。例えば、基準値が示す機能と同様の機能を実現する場合には、目標値としてゼロを設定したり、スケーリングを行う場合には、再現する機能を示す情報を拡大・縮小した値を設定したりできる。 The ideal velocity (position) source block PC is a block that performs an operation in the area of velocity (position) according to the coordinate transformation defined by the functional force / velocity allocation conversion block FT. In the ideal speed (position) source block PC, a target value related to the speed (position) when performing a calculation based on the coordinate conversion defined by the function-specific force / speed allocation conversion block FT is set. This target value is set as a fixed value or a variable value depending on the function to be realized. For example, when realizing the same function as the reference value, set zero as the target value, and when scaling, set the enlarged / reduced value of the information indicating the function to be reproduced. can.

逆変換ブロックＩＦＴは、速度（位置）及び力の領域の値を制御対象システムＳへの入力の領域の値（例えば電圧値または電流値等）に変換するブロックである。
このような基本的原理により、制御対象システムＳのアクチュエータにおける位置の情報が機能別力・速度割当変換ブロックＦＴに入力されると、位置の情報に基づいて得られる速度（位置）及び力の情報を用いて、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおいて、機能に応じた位置及び力の領域それぞれの制御則が適用される。そして、理想力源ブロックＦＣにおいて、機能に応じた力の演算が行われ、理想速度（位置）源ブロックＰＣにおいて、機能に応じた速度（位置）の演算が行われ、力及び速度（位置）それぞれに制御エネルギーが分配される。The inverse conversion block IFT is a block that converts the values in the region of velocity (position) and force into the values in the region of input to the controlled system S (for example, voltage value or current value).
Based on such a basic principle, when the position information in the actuator of the controlled target system S is input to the function-specific force / speed allocation conversion block FT, the speed (position) and force information obtained based on the position information is obtained. In the function-specific force / velocity allocation conversion block FT, the control rules for each of the position and force regions according to the function are applied. Then, in the ideal power source block FC, the force is calculated according to the function, and in the ideal speed (position) source block PC, the speed (position) is calculated according to the function, and the force and the speed (position) are calculated. Control energy is distributed to each.

理想力源ブロックＦＣ及び理想速度（位置）源ブロックＰＣにおける演算結果は、制御対象システムＳの制御目標を示す情報となり、これらの演算結果が逆変換ブロックＩＦＴにおいてアクチュエータの入力値とされて、制御対象システムＳに入力される。
その結果、制御対象システムＳのアクチュエータは、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義された機能に従う動作を実行し、目的とするロボットの動作が実現される。
即ち、本発明においては、ロボットによって人間の身体的行為をより適切に実現することが可能となる。The calculation results in the ideal force source block FC and the ideal speed (position) source block PC are information indicating the control target of the controlled target system S, and these calculation results are used as input values of the actuator in the inverse conversion block IFT for control. It is input to the target system S.
As a result, the actuator of the controlled target system S executes an operation according to the function defined by the function-specific force / speed allocation conversion block FT, and the desired robot operation is realized.
That is, in the present invention, it is possible to more appropriately realize a human physical action by a robot.

（定義される機能例）
次に、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義される機能の具体例について説明する。
機能別力・速度割当変換ブロックＦＴでは、入力されたアクチュエータの現在位置に基づいて得られる速度（位置）及び力を対象とした座標変換（実現する機能に対応した実空間から仮想空間への変換）が定義されている。
機能別力・速度割当変換ブロックＦＴでは、このような現在位置から速度（位置）及び力と、機能の基準値としての速度（位置）及び力とを入力として、速度（位置）及び力それぞれについての制御則が加速度次元において適用される。
即ち、アクチュエータにおける力は質量と加速度との積で表され、アクチュエータにおける速度（位置）は加速度の積分によって表される。そのため、加速度の領域を介して、速度（位置）及び力を制御することで、アクチュエータの現在位置を取得して、目的とする機能を実現することができる。(Example of defined function)
Next, a specific example of the function defined by the force / speed allocation conversion block FT for each function will be described.
In the function-specific force / speed allocation conversion block FT, the speed (position) obtained based on the current position of the input actuator and the coordinate conversion targeting the force (conversion from real space to virtual space corresponding to the realized function). ) Is defined.
In the function-specific force / velocity allocation conversion block FT, the velocity (position) and force from the current position and the velocity (position) and force as the reference value of the function are input, and the velocity (position) and force are respectively. The control law of is applied in the acceleration dimension.
That is, the force in the actuator is represented by the product of mass and acceleration, and the velocity (position) in the actuator is represented by the integral of acceleration. Therefore, by controlling the velocity (position) and the force through the region of acceleration, the current position of the actuator can be acquired and the desired function can be realized.

以下、本発明で用いる機能の具体例を説明する。
（力触覚伝達機能）
図２は、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおいて力触覚伝達機能が定義された場合の制御の概念を示す模式図である。
図２に示すように、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴによって定義される機能として、マスタ装置の動作をスレーブ装置に伝達すると共に、スレーブ装置に対する物体からの反力の入力をマスタ装置にフィードバックする機能（バイラテラル制御機能）を実現することができる。
この場合、機能別力・速度割当変換ブロックＦＴにおける座標変換は、次式（３）及び（４）として表される。Hereinafter, specific examples of the functions used in the present invention will be described.
(Force and tactile transmission function)
FIG. 2 is a schematic diagram showing the concept of control when the force-tactile transmission function is defined in the function-specific force / velocity allocation conversion block FT.
As shown in FIG. 2, as a function defined by the function-specific force / velocity allocation conversion block FT, the operation of the master device is transmitted to the slave device, and the input of the reaction force from the object to the slave device is fed back to the master device. Function (bilateral control function) can be realized.
In this case, the coordinate transformation in the functional force / velocity allocation conversion block FT is expressed by the following equations (3) and (4).

Figure 0007029521000002
Figure 0007029521000002

ただし、式（３）において、ｘ’pは速度（位置）の状態値を導出するための速度、ｘ’fは力の状態値に関する速度である。また、ｘ’mは基準値（マスタ装置からの入力）の速度（マスタ装置の現在位置の微分値）、ｘ’sはスレーブ装置の現在の速度（現在位置の微分値）である。また、式（４）において、ｆpは速度（位置）の状態値に関する力、ｆfは力の状態値を導出するための力である。また、ｆmは基準値（マスタ装置からの入力）の力、ｆsはスレーブ装置の現在の力である。However, in the equation (3), x'p is the velocity for deriving the state value of the velocity (position), and x'f is the velocity related to the state value of the force. Further, x'm is the speed of the reference value (input from the master device) (differential value of the current position of the master device), and x's is the current speed of the slave device (differential value of the current position). Further, in the equation (4), f p is a force related to the state value of the velocity (position), and f f is a force for deriving the state value of the force. Further, f m is the force of the reference value (input from the master device), and f s is the current force of the slave device.

（システム構成）
図３は、本発明に係る力触覚伝達システム１のシステム構成を示す模式図である。
図３に示すように、力触覚伝達システム１は、マスタ装置としての釣り竿型マニピュレータ１０と、ヘッドマウントディスプレイ２０と、マスタ側制御装置３０と、スレーブ側制御装置４０と、スレーブ装置としての釣りロボット５０とを含んで構成され、マスタ側制御装置３０とスレーブ側制御装置４０とは、インターネット等のネットワーク６０を介して接続されている。また、釣り竿型マニピュレータ１０及びヘッドマウントディスプレイ２０はマスタ側制御装置３０と無線通信ネットワークあるいは通信ケーブル等によって通信可能に構成され、スレーブ側制御装置４０は釣りロボット５０と無線通信ネットワークあるいは通信ケーブル等によって通信可能に構成されている。なお、マスタ側制御装置３０とスレーブ側制御装置４０とを通信ケーブル等の有線通信で接続し、ローカルシステムとして力触覚伝達システム1を構成することも可能である。(System configuration)
FIG. 3 is a schematic diagram showing a system configuration of the force-tactile transmission system 1 according to the present invention.
As shown in FIG. 3, the force-tactile transmission system 1 includes a fishing rod type manipulator 10 as a master device, a head-mounted display 20, a master-side control device 30, a slave-side control device 40, and a fishing robot as a slave device. The master side control device 30 and the slave side control device 40 are connected to each other via a network 60 such as the Internet. Further, the fishing rod type manipulator 10 and the head-mounted display 20 are configured to be able to communicate with the master side control device 30 by a wireless communication network or a communication cable, and the slave side control device 40 is configured to communicate with the fishing robot 50 by a wireless communication network or a communication cable or the like. It is configured to be communicable. It is also possible to connect the master side control device 30 and the slave side control device 40 by wire communication such as a communication cable to configure the force-tactile transmission system 1 as a local system.

図３に示す力触覚伝達システム１は、アバターとしての釣りロボット５０を遠隔地にいるユーザが釣り竿型マニピュレータ１０で操作することにより、遠隔的に釣りを体験することが可能なシステムである。また、力触覚伝達システム１では、釣りロボット５０が備える釣り竿に入力した外力による力触覚を釣り竿型マニピュレータ１０に伝達すると共に、釣り竿型マニピュレータ１０に対してユーザが行った操作による力触覚を釣りロボット５０に伝達する。 The force-tactile transmission system 1 shown in FIG. 3 is a system that allows a user at a remote location to remotely experience fishing by operating the fishing robot 50 as an avatar with a fishing rod type manipulator 10. Further, in the force-tactile transmission system 1, the force-tactile sensation due to the external force input to the fishing rod included in the fishing robot 50 is transmitted to the fishing rod-type manipulator 10, and the force-tactile sensation due to the operation performed by the user on the fishing rod-type manipulator 10 is transmitted to the fishing robot. Communicate to 50.

そのため、ユーザは、実際に釣り竿を触っている感覚で、遠隔的に釣りを体験することができる。
このように、力触覚伝達システム１によれば、ロボットを介してよりリアリティの高い体験を実現可能な技術を提供することができる。
また、力触覚伝達システム１においては、単に力触覚を伝達することに加え、設定に応じて、力触覚を拡大または縮小して伝達したり、特定の周波数の力触覚のみを拡大・縮小して伝えたり、仮想的な力触覚を加えて伝達したりすることが可能である。
なお、本実施形態の力触覚伝達システム１においては、ユーザが釣りを体験するためのモードとして、リアルハプティクスモードと、疑似体験モードとが設定可能となっている。リアルハプティクスモードとは、釣り竿型マニピュレータ１０と釣りロボット５０との間でリアルタイムに力触覚の伝達を行い、釣りロボット５０が釣り竿型マニピュレータ１０を使用するユーザのアバターとなるモードである。また、疑似体験モードとは、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、ユーザに釣り上げ時の力触覚を疑似体験させるモードである。
以下、力触覚伝達システム１の構成について具体的に説明する。Therefore, the user can experience fishing remotely as if he / she is actually touching the fishing rod.
As described above, according to the force-tactile transmission system 1, it is possible to provide a technique capable of realizing a more realistic experience via a robot.
Further, in the force-tactile transmission system 1, in addition to simply transmitting the force-tactile sensation, the force-tactile sensation is expanded or reduced depending on the setting, or only the force-tactile sensation of a specific frequency is enlarged or reduced. It is possible to convey or add a virtual force and tactile sensation.
In the force-tactile transmission system 1 of the present embodiment, a real haptics mode and a simulated experience mode can be set as modes for the user to experience fishing. The real haptics mode is a mode in which force and tactile sensations are transmitted in real time between the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50, and the fishing robot 50 becomes an avatar of a user who uses the fishing rod type manipulator 10. Further, the simulated experience mode is a mode in which the user is allowed to experience the force and tactile sensation at the time of fishing by reproducing the data when the fish was caught in the past.
Hereinafter, the configuration of the force-tactile transmission system 1 will be specifically described.

釣り竿型マニピュレータ１０は、釣り竿の全体または手元側を模した操作装置であり、ヒンジ１１を介して、手元側の端部を鉛直方向に回転自在に支持台に連結されている。ヒンジ１１には、回転トルクを付与するアクチュエータ１２と、ヒンジ１１の回転角度を検出するエンコーダ１３とが備えられている。エンコーダ１３の検出信号はマスタ側制御装置３０に出力され、アクチュエータ１２が出力する回転トルク及びアクチュエータの回転位置はマスタ側制御装置３０によって制御される。 The fishing rod type manipulator 10 is an operating device that imitates the entire fishing rod or the hand side, and the end portion on the hand side is rotatably connected to the support base via a hinge 11. The hinge 11 is provided with an actuator 12 that applies rotational torque and an encoder 13 that detects the rotational angle of the hinge 11. The detection signal of the encoder 13 is output to the master side control device 30, and the rotational torque output by the actuator 12 and the rotational position of the actuator are controlled by the master side control device 30.

また、釣り竿型マニピュレータ１０は、手元側の端部（即ち、ヒンジ１１の位置）から所定距離の位置に、リール１４を備えている。本実施形態において、リール１４は、釣り竿型マニピュレータ１０の手元側の端部から、人間の肘と手の距離に相当する位置（以下、「位置Ｒ」と称する。）に設置されている。通常、釣りをする際に釣り竿を取り扱う場合、釣り竿の手元側の端部を肘の位置に合わせ、リールの設置部分を手で持つ姿勢が取られる。そのため、釣り竿型マニピュレータ１０のリール１４を位置Ｒに設置することで、釣り竿型マニピュレータ１０を操作するユーザは、実際の釣りの際に釣り竿を持つのと同様の感覚で、釣り竿型マニピュレータ１０を操作することができる。なお、後述するように、釣りロボット５０においても、釣り竿の手元側の端部がヒンジに連結され、釣り竿の手元側の端部を回転中心とする釣り竿の動きが検出される。なお、リールが用いられない釣りの形態も存在することから、釣り竿型マニピュレータ１０にリール１４を備えない構成とすることも可能である。また、リール１４にも、ヒンジ１１と同様に、回転トルクを付与するアクチュエータ及び回転角度を検出するエンコーダを備えることとしてもよい。この場合、釣りロボット５０が保持する釣り竿のリールにもアクチュエータ及びエンコーダを備えることで、リール１４と釣り竿のリールとの間で力触覚伝達を行うことができる。 Further, the fishing rod type manipulator 10 is provided with a reel 14 at a position at a predetermined distance from the end portion on the hand side (that is, the position of the hinge 11). In the present embodiment, the reel 14 is installed at a position corresponding to the distance between the human elbow and the hand (hereinafter referred to as "position R") from the end of the fishing rod type manipulator 10 on the hand side. Normally, when handling a fishing rod when fishing, the posture is taken in which the end of the fishing rod on the hand side is aligned with the position of the elbow and the reel installation portion is held by hand. Therefore, by installing the reel 14 of the fishing rod type manipulator 10 at the position R, the user who operates the fishing rod type manipulator 10 operates the fishing rod type manipulator 10 with the same feeling as holding a fishing rod during actual fishing. can do. As will be described later, also in the fishing robot 50, the end of the fishing rod on the hand side is connected to the hinge, and the movement of the fishing rod with the end on the hand side of the fishing rod as the center of rotation is detected. Since there are some forms of fishing in which a reel is not used, it is possible to configure the fishing rod type manipulator 10 without the reel 14. Further, the reel 14 may be provided with an actuator for applying a rotational torque and an encoder for detecting a rotational angle, similarly to the hinge 11. In this case, by equipping the reel of the fishing rod held by the fishing robot 50 with an actuator and an encoder, it is possible to transmit force and tactile sensation between the reel 14 and the reel of the fishing rod.

ヘッドマウントディスプレイ２０は、ユーザの視界を覆うように頭部に装着して用いるディスプレイであり、釣りロボット５０に設置されたカメラによって撮影された画像を表示する。なお、ヘッドマウントディスプレイ２０に表示される画像は、釣りロボット５０が現在撮影している画像の他、過去に撮影された画像等を表示することも可能である。例えば、過去に釣りロボット５０において魚が釣れた際の力触覚を釣り竿型マニピュレータ１０で再生することに合わせて、その時に撮影された画像をヘッドマウントディスプレイ２０に表示することも可能である。また、ヘッドマウントディスプレイ２０に代えて、据え置き型のディスプレイや、プロジェクタとスクリーン等、各種表示装置を用いることが可能である。 The head-mounted display 20 is a display that is attached to the head so as to cover the user's field of view, and displays an image taken by a camera installed in the fishing robot 50. As the image displayed on the head-mounted display 20, it is possible to display an image or the like taken in the past in addition to the image currently taken by the fishing robot 50. For example, it is possible to display the image taken at that time on the head-mounted display 20 in accordance with the reproduction of the force and tactile sensation when the fishing robot 50 catches the fish in the past by the fishing rod type manipulator 10. Further, instead of the head-mounted display 20, various display devices such as a stationary display, a projector and a screen can be used.

マスタ側制御装置３０は、力触覚伝達システム１全体を制御するものであり、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）あるいは組み込み型のマイコン等の情報処理装置によって構成される。
図４は、マスタ側制御装置３０の構成を示すブロック図である。
本実施形態において、マスタ側制御装置３０は、ＰＣによって構成され、図４に示すように、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）３１と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２と、記憶装置３３と、通信インターフェース（通信Ｉ／Ｆ）３４と、を備えている。なお、マスタ側制御装置３０には、アクチュエータ１２を駆動するためのドライバ、電力を供給するためのバッテリ、各種情報を入力するための入力装置（例えば、キーボードやマウス）等、力触覚伝達システム１で必要となる各種装置が適宜実装される。
記憶装置３３の一領域には、力触覚伝達処理において取り扱われる時系列のパラメータを記憶するパラメータ記憶部３３ａが形成される。パラメータ記憶部３３ａに記憶されたパラメータを時系列に読み出して再生することで、過去に釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０において伝達された力触覚を再現することができる。また、記憶装置３３には、力触覚伝達システム１で用いられる各種データ（魚の画像や音声のデータ等）が適宜記憶される。The master-side control device 30 controls the entire force-tactile transmission system 1 and is composed of an information processing device such as a PC (Personal Computer) or an embedded microcomputer.
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the master side control device 30.
In the present embodiment, the master-side control device 30 is configured by a PC, and as shown in FIG. 4, a CPU (Central Processing Unit) 31, a RAM (Random Access Memory) 32, a storage device 33, and a communication interface ( Communication I / F) 34 and. The master-side control device 30 includes a driver for driving the actuator 12, a battery for supplying power, an input device for inputting various information (for example, a keyboard and a mouse), and the like, and a force-tactile transmission system 1. Various devices required in the above are appropriately mounted.
In one area of the storage device 33, a parameter storage unit 33a for storing time-series parameters handled in the force-tactile transmission process is formed. By reading out and reproducing the parameters stored in the parameter storage unit 33a in chronological order, it is possible to reproduce the force-tactile sensation transmitted in the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50 in the past. Further, various data (fish image, voice data, etc.) used in the force-tactile transmission system 1 are appropriately stored in the storage device 33.

ＣＰＵ３１は、マスタ側制御装置３０の制御のための各種プログラムを実行することにより、基本的な力触覚伝達機能及び付加的な機能等、目的とする種々の機能を実現する。
具体的には、ＣＰＵ３１が各種プログラムを実行することにより、ＣＰＵ３１には、機能的構成として、位置取得部３１ａと、力触覚伝達部３１ｂと、管理部３１ｃと、データ記録部３１ｄとが実現される。
位置取得部３１ａは、釣り竿型マニピュレータ１０のエンコーダ１３によって検出された時系列の検出値と、釣りロボット５０のエンコーダ５３によって検出された時系列の検出値とを取得する。The CPU 31 realizes various desired functions such as a basic force-tactile transmission function and an additional function by executing various programs for controlling the master-side control device 30.
Specifically, when the CPU 31 executes various programs, the CPU 31 is provided with a position acquisition unit 31a, a force-tactile transmission unit 31b, a management unit 31c, and a data recording unit 31d as functional configurations. To.
The position acquisition unit 31a acquires the time-series detection value detected by the encoder 13 of the fishing rod type manipulator 10 and the time-series detection value detected by the encoder 53 of the fishing robot 50.

力触覚伝達部３１ｂは、図１における機能別力・速度割当変換ブロックＦＴと、理想力源ブロックＦＣと、理想速度（位置）源ブロックＰＣと、逆変換ブロックＩＦＴとの機能を備えている。なお、力触覚伝達部３１ｂにおいては、力触覚伝達機能を実現するための座標変換が定義されている。
即ち、力触覚伝達部３１ｂには、リアルハプティクスモードにおいては、位置検出部３１ａから、釣り竿型マニピュレータ１０のエンコーダ１３によって検出された時系列の検出値と、釣りロボット５０のエンコーダ５３によって検出された時系列の検出値（基準値）とが入力される。また、力触覚伝達部３１ｂには、疑似体験モードにおいては、位置検出部３１ａから、釣り竿型マニピュレータ１０のエンコーダ１３によって検出された時系列の検出値と、パラメータ記憶部３３ａから読み出された過去のパラメータ（釣りロボット５０のエンコーダ５３によって過去に検出された時系列の検出値）（基準値）とが入力される。これら時系列の検出値は、釣り竿型マニピュレータ１０に対するユーザの操作（釣りを行う際の釣り竿の操作）と、釣りロボット５０に対する現在または過去の外力（魚等による釣り竿への外力）を表すものであり、力触覚伝達部３１ｂは、入力された検出値（位置）から導出された速度（位置）及び力の情報に対して、力触覚伝達機能を実現するための座標変換を適用する。The force-tactile transmission unit 31b has functions of the force / velocity allocation conversion block FT for each function in FIG. 1, the ideal force source block FC, the ideal speed (position) source block PC, and the inverse conversion block IFT. In the force-tactile transmission unit 31b, coordinate transformation for realizing the force-tactile transmission function is defined.
That is, in the real haptics mode, the force-tactile transmission unit 31b is detected by the position detection unit 31a, the time-series detection value detected by the encoder 13 of the fishing rod type manipulator 10, and the encoder 53 of the fishing robot 50. The time-series detection value (reference value) is input. Further, in the simulated experience mode, the force-tactile transmission unit 31b has a time-series detection value detected by the encoder 13 of the fishing rod type manipulator 10 from the position detection unit 31a and a past read from the parameter storage unit 33a. (Detected value in time series detected in the past by the encoder 53 of the fishing robot 50) (reference value) and the parameter of (reference value) are input. These time-series detection values represent the user's operation on the fishing rod type manipulator 10 (operation of the fishing rod when fishing) and the current or past external force on the fishing robot 50 (external force on the fishing rod by a fish or the like). Yes, the force-tactile transmission unit 31b applies coordinate conversion for realizing the force-tactile transmission function to the velocity (position) and force information derived from the input detection value (position).

そして、力触覚伝達部３１ｂは、座標変換によって得られた速度（位置）の状態値を導出するための速度（位置）に対し、速度（位置）の領域における演算を行う。同様に、力触覚伝達部３１ｂは、座標変換によって得られた力の状態値を導出するための力に対し、力の領域における演算を行う。さらに、力触覚伝達部３１ｂは、算出した速度（位置）の領域における演算結果及び力の領域における演算結果に対して、加速度等への次元統一の処理を施し、また、力触覚伝達機能を実現するための座標変換の逆変換を適用する。これにより、力触覚伝達部３１ｂは、算出した速度（位置）の領域における演算結果及び力の領域における演算結果をアクチュエータ１２及び後述する釣りロボット５０のアクチュエータ５２への入力の領域の値（電流値等）に変換する。そして、力触覚伝達部３１ｂは、アクチュエータ１２への入力の値を、アクチュエータ１２に出力する。さらに、力触覚伝達部３１ｂは、釣りロボット５０のアクチュエータ５２への入力の領域の値を、ネットワーク６０を介してスレーブ側制御装置４０に送信する。なお、釣りロボット５０のアクチュエータ５２への入力の領域の値は、リアルハプティクスモードにおいてスレーブ側制御装置４０に送信され、疑似体験モードにおいては送信されない。 Then, the force-tactile transmission unit 31b performs an operation in the region of the velocity (position) with respect to the velocity (position) for deriving the state value of the velocity (position) obtained by the coordinate transformation. Similarly, the force-tactile transmission unit 31b performs an operation in the force region with respect to the force for deriving the state value of the force obtained by the coordinate transformation. Further, the force-tactile transmission unit 31b performs dimensional unification processing for acceleration and the like on the calculation result in the calculated velocity (position) region and the calculation result in the force region, and realizes the force-tactile transmission function. Apply the inverse transformation of the coordinate transformation to do. As a result, the force-tactile transmission unit 31b inputs the calculation result in the calculated speed (position) region and the calculation result in the force region to the actuator 12 and the actuator 52 of the fishing robot 50 described later (current value). Etc.). Then, the force-tactile transmission unit 31b outputs the value of the input to the actuator 12 to the actuator 12. Further, the force-tactile transmission unit 31b transmits the value of the input region of the fishing robot 50 to the actuator 52 to the slave side control device 40 via the network 60. The value in the region of the input to the actuator 52 of the fishing robot 50 is transmitted to the slave side control device 40 in the real haptics mode, and is not transmitted in the simulated experience mode.

管理部３１ｃは、遠隔釣り体験制御処理における各種設定を行ったり、処理の進捗を管理したりする。具体的には、管理部３１ｃは、遠隔釣り体験制御処理において、予め設定された条件に応じて、リアルハプティクスモードまたは疑似体験モードのいずれかに設定したり、魚の釣り上げに成功したか否かの判定を行ったり、魚がヒットした場合等の演出表示及び音声出力を行ったりする。なお、本実施形態において、遠隔釣り体験制御処理が行われる場合、処理の開始直後はリアルハプティクスモードに設定され、予め設定された条件が充足された場合、疑似体験モードに設定される。ただし、遠隔釣り体験制御処理において、リアルハプティクスモードまたは疑似体験モードのいずれかのみに設定することとしてもよい。
データ記録部３１ｄは、リアルハプティクスモードにおいて力触覚伝達処理が行われている場合のパラメータを時系列にパラメータ記憶部３３ａに記録する。The management unit 31c makes various settings in the remote fishing experience control process and manages the progress of the process. Specifically, in the remote fishing experience control process, the management unit 31c sets either the real haptics mode or the simulated experience mode according to the preset conditions, and whether or not the fish is successfully caught. Judgment is made, and the effect display and voice output such as when a fish hits are performed. In the present embodiment, when the remote fishing experience control process is performed, the real haptics mode is set immediately after the start of the process, and when the preset conditions are satisfied, the pseudo experience mode is set. However, in the remote fishing experience control process, it may be set to either the real haptics mode or the simulated experience mode.
The data recording unit 31d records the parameters when the force-tactile transmission process is performed in the real haptics mode in the parameter storage unit 33a in chronological order.

図３に戻り、スレーブ側制御装置４０は、ＰＣあるいは組み込み型のマイコン等の情報処理装置によって構成される。本実施形態において、スレーブ側制御装置４０は、組み込み型のマイコンとして構成され、釣りロボット５０に内蔵された装置として構成される。スレーブ側制御装置４０は、釣りロボット５０のエンコーダ５３によって検出された時系列の検出値を、ネットワーク６０を介してマスタ側制御装置３０に送信する。また、スレーブ側制御装置４０は、マスタ側制御装置３０から送信されたアクチュエータ５２への入力の値を釣りロボット５０のアクチュエータ５２に出力する。なお、スレーブ側制御装置４０には、アクチュエータ５２を駆動するためのドライバ、電力を供給するためのバッテリ、音声を出力するためのスピーカ等、力触覚伝達システム１で必要となる各種装置が適宜実装される。 Returning to FIG. 3, the slave side control device 40 is configured by an information processing device such as a PC or an embedded microcomputer. In the present embodiment, the slave side control device 40 is configured as a built-in microcomputer, and is configured as a device built in the fishing robot 50. The slave-side control device 40 transmits the time-series detection values detected by the encoder 53 of the fishing robot 50 to the master-side control device 30 via the network 60. Further, the slave side control device 40 outputs the value of the input to the actuator 52 transmitted from the master side control device 30 to the actuator 52 of the fishing robot 50. The slave-side control device 40 is appropriately equipped with various devices required for the force-tactile transmission system 1, such as a driver for driving the actuator 52, a battery for supplying electric power, and a speaker for outputting voice. Will be done.

釣りロボット５０は、釣り竿を保持可能なロボットであり、釣り竿型マニピュレータ１０を操作するユーザのアバターとして動作する。したがって、釣りロボット５０は、釣り堀、磯や岸壁等の海岸、釣り船、川岸、湖沼等の釣りが行われる場所に設置される。
具体的には、釣りロボット５０は、釣り針及び釣り糸を有する釣り竿を保持するアーム５０Ａを備え、ヒンジ５１を介して、アーム５０Ａの肘に相当する部分を鉛直方向に回転自在に支持台に連結されている。ヒンジ５１には、回転トルクを付与するアクチュエータ５２と、ヒンジ５１の回転角度を検出するエンコーダ５３とが備えられている。エンコーダ５３の検出信号はスレーブ側制御装置４０に出力され、アクチュエータ５２が出力する回転トルク及びアクチュエータの回転位置はスレーブ側制御装置４０によって制御される。また、釣り竿に備えられたリールは、釣り竿の手元側の端部から、人間の肘と手の距離に相当する位置に設置されている。即ち、釣り竿のリールは、釣り竿の手元型の端部に対して。釣り竿型マニピュレータ１０のリール１４と同様の位置に設置されている。なお、釣りロボット５０には、釣り場（釣り糸付近の水面等）を撮影するカメラが設置されている。また、上述したように、釣り竿のリールにも、ヒンジ５１と同様に、回転トルクを付与するアクチュエータ及び回転角度を検出するエンコーダを備えることとしてもよい。この場合、釣り竿型マニピュレータ１０のリール１４にもアクチュエータ及びエンコーダを備えることで、リール１４と釣り竿のリールとの間で力触覚伝達を行うことができる。The fishing robot 50 is a robot capable of holding a fishing rod, and operates as an avatar of a user who operates the fishing rod type manipulator 10. Therefore, the fishing robot 50 is installed in a fishing pond, a shore such as a rocky shore or a quay, a fishing boat, a riverbank, a lake or a lake where fishing is performed.
Specifically, the fishing robot 50 includes an arm 50A for holding a fishing rod having a fishing hook and a fishing line, and a portion corresponding to the elbow of the arm 50A is rotatably connected to a support base in a vertical direction via a hinge 51. ing. The hinge 51 includes an actuator 52 that applies rotational torque and an encoder 53 that detects the rotational angle of the hinge 51. The detection signal of the encoder 53 is output to the slave side control device 40, and the rotational torque output by the actuator 52 and the rotational position of the actuator are controlled by the slave side control device 40. Further, the reel provided on the fishing rod is installed at a position corresponding to the distance between the human elbow and the hand from the end of the fishing rod on the hand side. That is, the reel of the fishing rod is relative to the end of the hand mold of the fishing rod. It is installed at the same position as the reel 14 of the fishing rod type manipulator 10. The fishing robot 50 is equipped with a camera that photographs a fishing spot (water surface near the fishing line, etc.). Further, as described above, the reel of the fishing rod may be provided with an actuator for applying rotational torque and an encoder for detecting the rotational angle, similarly to the hinge 51. In this case, by equipping the reel 14 of the fishing rod type manipulator 10 with an actuator and an encoder, it is possible to transmit force and tactile sensation between the reel 14 and the reel of the fishing rod.

［アクチュエータの構成例］
図５は、力触覚伝達システム１において用いられるアクチュエータ１００の構成例を示す模式図である。
図５に示すアクチュエータ１００は、アクチュエータ１２またはアクチュエータ５２として用いることが可能であり、釣り竿型マニピュレータ１０の釣り竿状の部材あるいは釣りロボット５０が保持する釣り竿を設置可能となっている。
具体的には、アクチュエータ１００は、モータ１０１と、ギア１０２と、取り付け部材１０３とを備えている。[Actuator configuration example]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of the actuator 100 used in the force-tactile transmission system 1.
The actuator 100 shown in FIG. 5 can be used as an actuator 12 or an actuator 52, and a fishing rod-shaped member of a fishing rod type manipulator 10 or a fishing rod held by a fishing robot 50 can be installed.
Specifically, the actuator 100 includes a motor 101, a gear 102, and a mounting member 103.

モータ１０１は、例えば、ＤＣモータ等の電動モータによって構成され、ギア１０２に対して回転トルクを出力する。
ギア１０２は、モータ１０１から入力された回転トルクを増幅し、増幅した回転トルクにより支持部材１０３を回転させる。
支持部材１０３は、ギア１０２の出力軸に固定され、ギア１０２が出力する回転トルクによって、ギア１０２の出力軸周りに回転する。また、支持部材１０３に入力された外力は、ギア１０２に入力される。アクチュエータ１００が釣り竿型マニピュレータ１０のアクチュエータ１２として用いられる場合、支持部材１０３には、釣り竿型マニピュレータ１０の釣り竿状の部材が固定され、支持部材１０３の後端部分（ギア１０２の回転軸付近）にはユーザの肘が当接される。また、アクチュエータ１００が釣りロボット５０のアクチュエータ５２として用いられる場合、支持部材１０３には、釣りロボット５０が保持する釣り竿が固定される。The motor 101 is composed of, for example, an electric motor such as a DC motor, and outputs rotational torque to the gear 102.
The gear 102 amplifies the rotational torque input from the motor 101, and rotates the support member 103 by the amplified rotational torque.
The support member 103 is fixed to the output shaft of the gear 102, and rotates around the output shaft of the gear 102 by the rotational torque output by the gear 102. Further, the external force input to the support member 103 is input to the gear 102. When the actuator 100 is used as the actuator 12 of the fishing rod type manipulator 10, the fishing rod-shaped member of the fishing rod type manipulator 10 is fixed to the support member 103, and the rear end portion of the support member 103 (near the rotation axis of the gear 102) is fixed. The user's elbow is abutted. When the actuator 100 is used as the actuator 52 of the fishing robot 50, the fishing rod held by the fishing robot 50 is fixed to the support member 103.

（実装される機能例）
上記力触覚伝達システム１においては、以下の機能を実装することができる。
（１）釣り竿型マニピュレータ１０を使用するユーザの肘の位置が、アクチュエータ１２の回転中心と合う構成とする。
（２）過去に魚を釣り上げた際の力と位置のデータを保存し、任意のタイミングで再生する（データに基づいて釣り竿型マニピュレータ１０のアクチュエータ１２を駆動する）ことで、釣りの感覚を疑似的に体験できる。(Example of implemented function)
In the force-tactile transmission system 1, the following functions can be implemented.
(1) The position of the elbow of the user who uses the fishing rod type manipulator 10 is configured to match the rotation center of the actuator 12.
(2) By saving the force and position data when catching a fish in the past and playing it back at an arbitrary timing (driving the actuator 12 of the fishing rod type manipulator 10 based on the data), the feeling of fishing is simulated. You can experience it.

（３）魚の引きの方向、力加減から、魚の種類または魚の大きさを判別する。魚の引きの方向及び力加減は、釣り竿の先端に、釣り糸に加わる力の方向及び大きさを検出するセンサを備えることによって検出することができる。なお、力の方向については、釣りロボット５０に設置されたカメラによって検出することとしてもよい。
（４）（３）により魚を判別すると共に、ビジョンシステムあるいはオーディオシステムを統合して、ディスプレイに魚の種類または魚の大きさを表示し、音声でも魚の種類または魚の大きさを表現する。
（５）リール１４から繰り出されている釣り糸の長さ及び竿の角度から、釣り針（あるいはえさ）の深さやかかっている魚のいる深さを同定する。
（６）竿の素早い動きに対応可能なライブストリーミングシステムを備える。(3) The type of fish or the size of the fish is determined from the direction of pulling the fish and the amount of force. The direction and force of pulling the fish can be detected by equipping the tip of the fishing rod with a sensor for detecting the direction and magnitude of the force applied to the fishing line. The direction of the force may be detected by a camera installed in the fishing robot 50.
(4) The fish is identified according to (3), the vision system or the audio system is integrated, the type or size of the fish is displayed on the display, and the type or size of the fish is also expressed by voice.
(5) The depth of the fishing hook (or bait) and the depth of the hanging fish are identified from the length of the fishing line drawn from the reel 14 and the angle of the rod.
(6) Equipped with a live streaming system that can respond to the quick movement of the rod.

（７）過去に魚を釣り上げた際のデータから、竿に入力する力のパターンを抽出し、釣り竿型マニピュレータ１０において、パターン毎に力触覚を再生する。抽出するパターンは、例えば、魚がいる水深で分類すると共に、動きの小さいタイミングで区切った区間毎の記録データとすることができる。過去の釣り上げ時の力触覚を体験する疑似体験モードでは、このパターンを選択して、釣り竿型マニピュレータ１０において力触覚を再生する。なお、パターンを抽出する場合、魚がいる水深は、リール１４から繰り出されている釣り糸の長さ及び竿の角度から同定できる。 (7) The force pattern to be input to the rod is extracted from the data when the fish is caught in the past, and the force tactile sensation is reproduced for each pattern in the fishing rod type manipulator 10. The pattern to be extracted can be, for example, classified according to the water depth in which the fish are present, and can be recorded data for each section divided at a timing when the movement is small. In the pseudo-experience mode in which the force-tactile sensation during past fishing is experienced, this pattern is selected to reproduce the force-tactile sensation in the fishing rod type manipulator 10. When extracting the pattern, the water depth where the fish is located can be identified from the length of the fishing line drawn from the reel 14 and the angle of the rod.

（８）力触覚伝達システム１においては、釣り竿型マニピュレータ１０を、例えば、空港のロビー等に設置することができ、釣りロボット５０を有名な釣りスポットに設置することができる。この場合、ユーザとしては、飛行機の出発を待つ搭乗予定者が想定される。そのため、ユーザが釣りロボット５０を介して、遠隔的な釣りの体験を開始した後、予め定めたタイミングとなった場合には、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、ユーザに釣り上げ時の力触覚を疑似体験させるよう制御することができる。これにより、ユーザは、釣りロボット５０を介して実際に遠隔的な釣りを体験できると共に、仮に魚がヒットしなかった場合でも、確実に、魚を釣り上げた際の力触覚を体験することができる。なお、上記予め定めたタイミングとしては、ユーザの搭乗時間の所定時間前（例えば、１時間前等）となったタイミングや、ユーザが力触覚伝達システム１において遠隔的な釣りの体験を開始した後、所定時間（例えば、３０分等）が経過したタイミング等を設定することができる。なお、釣りロボット５０を介した遠隔的な釣りの体験（リアルハプティクスモード）または過去に魚を釣り上げた際のデータを用いた擬似的な釣りの体験（疑似体験モード）のいずれかを予め選択して、力触覚伝達システム１を動作させることとしてもよい。 (8) In the force-tactile transmission system 1, the fishing rod type manipulator 10 can be installed in, for example, an airport lobby, and the fishing robot 50 can be installed in a famous fishing spot. In this case, the user is assumed to be a boarding person waiting for the departure of the airplane. Therefore, when the user starts the remote fishing experience via the fishing robot 50 and then the predetermined timing is reached, the user is notified by playing back the data when the fish was caught in the past. It can be controlled so that the force and tactile sensation during fishing can be simulated. As a result, the user can actually experience remote fishing through the fishing robot 50, and even if the fish does not hit, the user can surely experience the force and tactile sensation when the fish is caught. .. The predetermined timings include the timing before the user's boarding time (for example, one hour before) and after the user starts the remote fishing experience in the force-tactile transmission system 1. , The timing at which a predetermined time (for example, 30 minutes or the like) has elapsed can be set. In addition, either a remote fishing experience via the fishing robot 50 (real haptics mode) or a pseudo fishing experience using data from past fishing (pseudo experience mode) is selected in advance. Then, the force-tactile transmission system 1 may be operated.

（９）力触覚伝達システム１において、釣り竿型マニピュレータ１０は、空港等、交通機関の施設の他、ゲームセンター、水族館等の娯楽施設、釣りの技術を学ぶための訓練施設等、釣りの体験が活用可能な種々の場所に設置することができる。 (9) In the force-tactile transmission system 1, the fishing rod type manipulator 10 has a fishing experience such as an airport, transportation facilities, amusement facilities such as a game center, an aquarium, and a training facility for learning fishing techniques. It can be installed in various places where it can be used.

（動作）
次に、力触覚伝達システム１が実行する処理について説明する。
上述の機能を備えた力触覚伝達システム１は、種々の動作を行うことが可能であるが、釣りロボット５０を用いた遠隔的な釣り体験を実現するための処理として、力触覚伝達処理と、遠隔釣り体験制御処理とを実行する。(motion)
Next, the process executed by the force-tactile transmission system 1 will be described.
The force-tactile transmission system 1 having the above-mentioned functions can perform various operations, but as a process for realizing a remote fishing experience using the fishing robot 50, a force-tactile transmission process and a force-tactile transmission process are used. Perform remote fishing experience control processing.

（力触覚伝達処理）
図６は、力触覚伝達システム１が実行する力触覚伝達処理の流れを示すフローチャートである。
力触覚伝達処理は、マスタ側制御装置３０において、力触覚の伝達を行う機能が起動されることに対応して開始される。
ステップＳ１において、マスタ側制御装置３０の位置取得部３１ａは、釣り竿型マニピュレータ１０のエンコーダ１３及び釣りロボット５０のエンコーダ５３からヒンジ１１，５１の位置（回転角度）を示す情報を取得する。このとき、マスタ側制御装置３０の位置取得部３１ａは、釣りロボット５０のエンコーダ５３によって検出されるヒンジ５１の位置（回転角度）を、スレーブ側制御装置４０を介して取得する。
ステップＳ２において、マスタ側制御装置３０の力触覚伝達部３１ｂは、力触覚伝達のための座標変換（図２参照）を実行する。このとき、マスタ側制御装置３０の力触覚伝達部３１ｂは、ヒンジ１１，５１の位置（回転角度）を示す情報から加速度を示す情報を取得し、速度あるいは力等の次元に適宜変換して座標変換に用いる。(Force and tactile transmission processing)
FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the force-tactile transmission process executed by the force-tactile transmission system 1.
The force-tactile transmission process is started in response to the activation of the function of transmitting the force-tactile sensation in the master-side control device 30.
In step S1, the position acquisition unit 31a of the master-side control device 30 acquires information indicating the positions (rotation angles) of the hinges 11 and 51 from the encoder 13 of the fishing rod type manipulator 10 and the encoder 53 of the fishing robot 50. At this time, the position acquisition unit 31a of the master side control device 30 acquires the position (rotation angle) of the hinge 51 detected by the encoder 53 of the fishing robot 50 via the slave side control device 40.
In step S2, the force-tactile transmission unit 31b of the master-side control device 30 executes coordinate conversion (see FIG. 2) for force-tactile transmission. At this time, the force-tactile transmission unit 31b of the master-side control device 30 acquires information indicating acceleration from the information indicating the positions (rotation angles) of the hinges 11 and 51, appropriately converts them into dimensions such as velocity or force, and coordinates. Used for conversion.

ステップＳ３において、マスタ側制御装置３０の力触覚伝達部３１ｂは、座標変換の結果に基づいて、速度（位置）の制御量及び力の制御量からアクチュエータ１２，５２への入力の値を算出する。
ステップＳ４において、マスタ側制御装置３０の力触覚伝達部３１ｂは、釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０にアクチュエータ１２，５２への入力の値をそれぞれ送信する。
ステップＳ５において、釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０（スレーブ側制御装置４０）は、マスタ側制御装置３０から送信された入力の値に基づいてアクチュエータ１２，５２を駆動すると共に、エンコーダ１３，５３によってヒンジ１１，５１の位置（回転角度）を検出する。In step S3, the force-tactile transmission unit 31b of the master-side control device 30 calculates the input value to the actuators 12 and 52 from the speed (position) control amount and the force control amount based on the result of the coordinate conversion. ..
In step S4, the force-tactile transmission unit 31b of the master-side control device 30 transmits the input values to the actuators 12 and 52 to the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50, respectively.
In step S5, the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50 (slave side control device 40) drive the actuators 12 and 52 based on the input value transmitted from the master side control device 30, and the encoders 13 and 53 drive the actuators 12 and 52. The positions (rotation angles) of the hinges 11 and 51 are detected.

ステップＳ６において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、力触覚伝達処理の終了が指示されたか否かの判定を行う。力触覚伝達処理の終了は、マスタ側制御装置３０において、力触覚の伝達を行う機能が全て停止されることに対応して自動的に指示される。なお、マスタ側制御装置３０を管理するオペレータによって、力触覚伝達処理の終了を指示することも可能である。
力触覚伝達処理の終了が指示されていない場合、ステップＳ６においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ１に移行する。
一方、力触覚伝達処理の終了が指示された場合、ステップＳ６においてＹＥＳと判定されて、力触覚伝達処理は終了となる。In step S6, the management unit 31c of the master-side control device 30 determines whether or not the end of the force-tactile transmission process is instructed. The end of the force-tactile transmission process is automatically instructed in the master-side control device 30 in response to the suspension of all the functions for transmitting the force-tactile sensation. It is also possible to instruct the end of the force-tactile transmission process by the operator who manages the master-side control device 30.
If the end of the force-tactile transmission process is not instructed, NO is determined in step S6, and the process proceeds to step S1.
On the other hand, when the end of the force-tactile transmission process is instructed, YES is determined in step S6, and the force-tactile transmission process ends.

（遠隔釣り体験制御処理）
次に、遠隔釣り体験制御処理について説明する。
図７は、力触覚伝達システム１が実行する遠隔釣り体験制御処理の流れを示すフローチャートである。
遠隔釣り体験制御処理は、マスタ側制御装置３０において、遠隔釣り体験制御処理の実行が指示されることに対応して開始される。(Remote fishing experience control processing)
Next, the remote fishing experience control process will be described.
FIG. 7 is a flowchart showing the flow of the remote fishing experience control process executed by the force-tactile transmission system 1.
The remote fishing experience control process is started in response to an instruction to execute the remote fishing experience control process in the master side control device 30.

ステップＳ２１において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、力触覚伝達システム１をリアルハプティクスモードに設定する。リアルハプティクスモードにおいては、上述したように、釣り竿型マニピュレータ１０と釣りロボット５０との間でリアルタイムに力触覚の伝達が行われ、釣りロボット５０が釣り竿型マニピュレータ１０を使用するユーザのアバターとなる。
ステップＳ２２において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、力触覚伝達処理を開始する。In step S21, the management unit 31c of the master-side control device 30 sets the force-tactile transmission system 1 to the real haptics mode. In the real haptics mode, as described above, the force and tactile sensation is transmitted in real time between the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50, and the fishing robot 50 becomes the avatar of the user who uses the fishing rod type manipulator 10. ..
In step S22, the management unit 31c of the master-side control device 30 starts the force-tactile transmission process.

ステップＳ２３において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、釣りロボット５０において魚がヒットしたか否かの判定を行う。なお、魚がヒットしたか否かについては、例えば、釣りロボット５０に入力される外力の大きさ、加速度、周波数等の情報を、実験値あるいは経験値に基づいて設定された基準となる閾値と比較することにより検出することができる。
釣りロボット５０において魚がヒットしていない場合、ステップＳ２３においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２４に移行する。
一方、釣りロボット５０において魚がヒットした場合、ステップＳ２３においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３２に移行する。In step S23, the management unit 31c of the master-side control device 30 determines whether or not the fish has hit the fishing robot 50. Regarding whether or not the fish has hit, for example, information such as the magnitude, acceleration, and frequency of the external force input to the fishing robot 50 is used as a reference threshold value set based on an experimental value or an empirical value. It can be detected by comparison.
If the fish has not hit in the fishing robot 50, it is determined as NO in step S23, and the process proceeds to step S24.
On the other hand, when the fish hits in the fishing robot 50, it is determined as YES in step S23, and the process proceeds to step S32.

ステップＳ２４において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、遠隔釣り体験制御処理の開始後、予め定めたタイミングとなっているか否かの判定を行う。なお、予め定めたタイミングとしては、上述したように、ユーザの搭乗時間の所定時間前（例えば、１時間前等）となったタイミングや、ユーザが力触覚伝達システム１において遠隔的な釣りの体験を開始した後、所定時間（例えば、３０分等）が経過したタイミング等を設定することができる。
遠隔釣り体験制御処理の開始後、予め定めたタイミングとなっていない場合、ステップＳ２４においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２３に移行する。
一方、遠隔釣り体験制御処理の開始後、予め定めたタイミングとなっている場合、ステップＳ２４においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２５において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、力触覚伝達システム１を疑似体験モードに設定する。疑似体験モードにおいては、上述したように、過去に魚を釣り上げた際のデータが再生されることにより、ユーザは釣り上げ時の力触覚を疑似体験することができる。In step S24, the management unit 31c of the master-side control device 30 determines whether or not the timing is predetermined after the start of the remote fishing experience control process. As described above, the predetermined timing includes the timing before the user's boarding time (for example, one hour before) and the user's experience of remote fishing in the force-tactile transmission system 1. It is possible to set the timing and the like when a predetermined time (for example, 30 minutes or the like) has elapsed after the start of.
After the start of the remote fishing experience control process, if the timing is not predetermined, NO is determined in step S24, and the process proceeds to step S23.
On the other hand, if the timing is predetermined after the start of the remote fishing experience control process, YES is determined in step S24, and the process proceeds to step S25.
In step S25, the management unit 31c of the master-side control device 30 sets the force-tactile transmission system 1 to the simulated experience mode. In the simulated experience mode, as described above, the user can experience the force and tactile sensation at the time of fishing by reproducing the data when the fish was caught in the past.

ステップＳ２６において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、力触覚伝達のパターンを選択する。力触覚伝達のパターンは、例えば、過去に魚を釣り上げた際のデータを、魚がいる水深で分類すると共に、動きの小さいタイミングで区切った区間毎の記録データである。
ステップＳ２７において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、選択したパターンのデータを記憶装置から読み出す。
ステップＳ２８において、マスタ側制御装置３０の力触覚伝達部３１ｂは、読み出したパターンのデータを基準値として座標変換を行うことにより（図１参照）、釣り竿型マニピュレータ１０において力触覚を再生する。In step S26, the management unit 31c of the master-side control device 30 selects a force-tactile transmission pattern. The pattern of force-tactile transmission is, for example, data obtained when a fish is caught in the past, classified according to the depth of the water in which the fish is present, and recorded data for each section divided at a timing when the movement is small.
In step S27, the management unit 31c of the master-side control device 30 reads the data of the selected pattern from the storage device.
In step S28, the force-tactile transmission unit 31b of the master-side control device 30 reproduces the force-tactile sensation in the fishing rod type manipulator 10 by performing coordinate conversion using the read pattern data as a reference value (see FIG. 1).

ステップＳ２９において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、ヘッドマウントディスプレイ２０に魚の種類または魚の大きさを演出表示すると共に、ヘッドマウントディスプレイ２０に備えられたスピーカから魚の種類または魚の大きさを出力する。
ステップＳ３０において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、ユーザが釣り竿型マニピュレータ１０を操作することにより、魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられているか否かの判定を行う。なお、ここでは、魚が釣り上げられたか否かの基準として、魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられたか否かを判定するものとする。水深５０ｃｍ以内に魚が引き上げられた場合、通常、「たも」ですくうことにより、魚は釣り上げることができる。なお、「水深５０ｃｍ」は例示であり、釣りの状況（釣り場や狙う魚の種類等）に応じて適宜変更することができる。
魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられていない場合、ステップＳ３０においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２６に移行する。
一方、魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられている場合、ステップＳ３０においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３１に移行する。In step S29, the management unit 31c of the master-side control device 30 displays the fish type or fish size on the head-mounted display 20 and outputs the fish type or fish size from the speaker provided on the head-mounted display 20. do.
In step S30, the management unit 31c of the master-side control device 30 determines whether or not the fish has been pulled up to a depth of 50 cm by operating the fishing rod type manipulator 10. Here, as a criterion for whether or not the fish has been caught, it is determined whether or not the fish has been pulled up within a depth of 50 cm. When a fish is pulled up to a depth of 50 cm, it can usually be caught by scooping it with a "tamo". In addition, "water depth 50 cm" is an example, and can be appropriately changed according to the fishing situation (fishing place, type of target fish, etc.).
If the fish has not been pulled up to a depth of 50 cm, NO is determined in step S30 and the process proceeds to step S26.
On the other hand, when the fish is pulled up to a depth of 50 cm or less, YES is determined in step S30, and the process proceeds to step S31.

ステップＳ３１において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、ヒットした魚の釣り上げに成功したものとして、ヘッドマウントディスプレイ２０に釣り上げに成功した旨の表示を行う。
ステップＳ３１の後、遠隔釣り体験制御処理は終了となる。
ステップＳ３２において、マスタ側制御装置３０のデータ記録部３１ｄは、釣りロボット５０に入力される外力のデータの記録を開始する。このとき記録されるデータは、エンコーダ５３によって検出された位置（回転角度）のデータ、あるいは、座標変換の結果算出される制御のためのパラメータ等、力触覚の状態を再現できるものであれば、種々の形式とすることができる。
ステップＳ３３において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、ヘッドマウントディスプレイ２０に魚の種類または魚の大きさを演出表示すると共に、ヘッドマウントディスプレイ２０に備えられたスピーカから魚の種類または魚の大きさを出力する。In step S31, the management unit 31c of the master-side control device 30 displays on the head-mounted display 20 that the hit fish has been successfully caught.
After step S31, the remote fishing experience control process ends.
In step S32, the data recording unit 31d of the master side control device 30 starts recording the data of the external force input to the fishing robot 50. The data recorded at this time is as long as it can reproduce the state of force and tactile sensation, such as the position (rotation angle) data detected by the encoder 53 or the control parameters calculated as a result of the coordinate conversion. It can be in various formats.
In step S33, the management unit 31c of the master-side control device 30 displays the fish type or fish size on the head-mounted display 20 and outputs the fish type or fish size from the speaker provided in the head-mounted display 20. do.

ステップＳ３４において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、ユーザが釣り竿型マニピュレータ１０を操作することにより、魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられているか否かの判定を行う。
魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられていない場合、ステップＳ３４においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２６に移行する。
一方、魚が水深５０ｃｍ以内に引き上げられている場合、ステップＳ３４においてＹＥＳと判定されて、処理はステップＳ３３に移行する。In step S34, the management unit 31c of the master-side control device 30 determines whether or not the fish has been pulled up to a depth of 50 cm by operating the fishing rod type manipulator 10.
If the fish has not been pulled up to a depth of 50 cm, NO is determined in step S34 and the process proceeds to step S26.
On the other hand, when the fish is pulled up to a depth of 50 cm or less, YES is determined in step S34, and the process proceeds to step S33.

ステップＳ３５において、マスタ側制御装置３０の管理部３１ｃは、ヒットした魚の釣り上げに成功したものとして、ヘッドマウントディスプレイ２０に釣り上げに成功した旨の表示を行う。
ステップＳ３６において、マスタ側制御装置３０のデータ記録部３１ｄは、釣りロボット５０に入力される外力のデータの記録を終了する。
ステップＳ３６の後、遠隔釣り制御体験制御処理は終了となる。In step S35, the management unit 31c of the master-side control device 30 displays on the head-mounted display 20 that the hit fish has been successfully caught.
In step S36, the data recording unit 31d of the master side control device 30 ends the recording of the external force data input to the fishing robot 50.
After step S36, the remote fishing control experience control process ends.

以上のように、本実施形態に係る力触覚伝達システム１によれば、ユーザは、実際に釣り竿を触っている感覚で、遠隔的に釣りを体験することができる。
このように、力触覚伝達システム１によれば、ロボットを介してよりリアリティの高い体験を実現可能な技術を提供することができる。As described above, according to the force-tactile transmission system 1 according to the present embodiment, the user can experience fishing remotely as if he / she is actually touching a fishing rod.
As described above, according to the force-tactile transmission system 1, it is possible to provide a technique capable of realizing a more realistic experience via a robot.

［変形例１］
上述の実施形態において、アクチュエータ１２またはアクチュエータ５２として用いられるアクチュエータ１００として、図５に示す構成例を示したが、これに限られない。
例えば、アクチュエータ１００の出力をより高める構成とすることができる。
図８は、力触覚伝達システム１において用いられるアクチュエータ１００の他の構成例を示す模式図である。
図８に示すように、本変形例のアクチュエータ１００では、図５に示す構成例に対し、モータ１０１を２台接続した構成となっている。
これにより、図５に示す構成例に比べ、アクチュエータ１００の出力トルクを２倍に増加させることができる。
なお、ギア１０２の減速比を２倍とすることで出力トルクを２倍とすることも可能であるが、ギア１０２の減速比を２倍とすると。摩擦の影響が増加すると共に、人間がアクチュエータ１００に外力を入力する際に感じる慣性が減速比の２乗で増加することとなる。そのため、ギア１０２の減速比を２倍とするよりも、モータ１０１を２台接続する方が慣性の観点で有利となる。[Modification 1]
In the above-described embodiment, the configuration example shown in FIG. 5 is shown as the actuator 100 used as the actuator 12 or the actuator 52, but the present invention is not limited to this.
For example, the output of the actuator 100 can be further increased.
FIG. 8 is a schematic diagram showing another configuration example of the actuator 100 used in the force-tactile transmission system 1.
As shown in FIG. 8, the actuator 100 of this modification has a configuration in which two motors 101 are connected to the configuration example shown in FIG.
As a result, the output torque of the actuator 100 can be doubled as compared with the configuration example shown in FIG.
It is possible to double the output torque by doubling the reduction ratio of the gear 102, but if the reduction ratio of the gear 102 is doubled. As the influence of friction increases, the inertia felt by a human when an external force is input to the actuator 100 increases with the square of the reduction ratio. Therefore, it is more advantageous from the viewpoint of inertia to connect two motors 101 than to double the reduction ratio of the gear 102.

［変形例２］
上述の実施形態及び変形例１において、モータ１０１により摩擦及び重力を補償する制御を行うことが可能である。
図９は、力触覚伝達システム１において用いられるアクチュエータ１００の他の構成例を示す模式図である。
アクチュエータ１００は、ギア１０２を備えることから、摩擦の発生は不可避となる。そのため、図９に示すように、摩擦力をキャンセルするための電流をモータ１０１に入力し、摩擦力を補償する制御（補償用トルクの付与）を行うことができる。このとき、２台接続されたモータ１０１に対し、均等に電流が入力される。これにより、一方のモータ１０１に電流が偏ることにより、最終的な出力トルクが減少する事態を避けることができる。
同様に、釣り竿型マニピュレータ１０あるいは釣りロボット５０が保持する釣り竿に設置されたリール等の重さを補償するための電流をモータ１０１に入力し、重力を補償する制御を行うことができる。この場合にも、２台接続されたモータ１０１に対し、均等に電流が入力される。[Modification 2]
In the above-described embodiment and modification 1, it is possible to control the friction and gravity by the motor 101.
FIG. 9 is a schematic diagram showing another configuration example of the actuator 100 used in the force-tactile transmission system 1.
Since the actuator 100 includes the gear 102, the generation of friction is unavoidable. Therefore, as shown in FIG. 9, a current for canceling the frictional force can be input to the motor 101 to perform control (giving compensation torque) to compensate for the frictional force. At this time, the current is evenly input to the two motors 101 connected. As a result, it is possible to avoid a situation in which the final output torque is reduced due to the current being biased toward one of the motors 101.
Similarly, a current for compensating the weight of the reel installed on the fishing rod held by the fishing rod type manipulator 10 or the fishing robot 50 can be input to the motor 101 to perform control for compensating for gravity. Also in this case, the current is evenly input to the two connected motors 101.

［変形例３］
上述の実施形態及び変形例１，２において、アクチュエータ１００の出力軸にトルクセンサを備える構成とすることができる。
図１０は、力触覚伝達システム１において用いられるアクチュエータ１００の他の構成例を示す模式図である。
図１０に示すように、アクチュエータ１００の出力軸にトルクセンサ１０４を備えることが可能であり、これにより、アクチュエータ１００に入力する外力を測定することができる。
例えば、アクチュエータ１００を釣りロボット５０のアクチュエータ５２として用いた場合、魚を釣り上げる際のトルクを直接的に測定することができる。２台接続されたモータ１０１が出力するトルクをギア１０２のギア比倍した値と、トルクセンサ１０４によって測定された値との差分が摩擦に相当するため、より高精度に反力（トルク）を測定することが可能となり、鋭敏な力触覚伝達が可能となる。[Modification 3]
In the above-described embodiments and modifications 1 and 2, the output shaft of the actuator 100 may be provided with a torque sensor.
FIG. 10 is a schematic diagram showing another configuration example of the actuator 100 used in the force-tactile transmission system 1.
As shown in FIG. 10, a torque sensor 104 can be provided on the output shaft of the actuator 100, whereby an external force input to the actuator 100 can be measured.
For example, when the actuator 100 is used as the actuator 52 of the fishing robot 50, the torque when catching a fish can be directly measured. Since the difference between the value obtained by multiplying the torque output by the two connected motors 101 by the gear ratio of the gear 102 and the value measured by the torque sensor 104 corresponds to friction, the reaction force (torque) can be obtained with higher accuracy. It becomes possible to measure, and sensitive force and tactile transmission becomes possible.

［変形例４］
上述の実施形態において、釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０をヒンジ１１またはヒンジ５１を備える１軸の機構として構成する例について説明した。
これに対し、釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０を動きの自由度がより高い多軸の機構として構成することができる。
図１１は、多軸の機構として構成された釣り竿型マニピュレータ１０の構成例を示す模式図である。
また、図１２は、多軸の機構として構成された釣りロボット５０の構成例を示す模式図である。[Modification 4]
In the above-described embodiment, an example in which the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50 are configured as a uniaxial mechanism including a hinge 11 or a hinge 51 has been described.
On the other hand, the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50 can be configured as a multi-axis mechanism having a higher degree of freedom of movement.
FIG. 11 is a schematic diagram showing a configuration example of a fishing rod type manipulator 10 configured as a multi-axis mechanism.
Further, FIG. 12 is a schematic diagram showing a configuration example of the fishing robot 50 configured as a multi-axis mechanism.

図１１に示す釣り竿型マニピュレータ１０及び図１２に示す釣りロボット５０は、同一の関節機構を備え、マスタ側制御装置３０の力触覚伝達部３１ｂは、対応する関節に備えられたアクチュエータ１００同士で力触覚の伝達が実行される。
具体的には、図１１に示すように、釣り竿型マニピュレータ１０は、回転軸Ｒ１周りに回転する第１関節Ｊ１と、回転軸Ｒ２周りに回転する第２関節Ｊ２と、回転軸Ｒ３周りに回転する第３関節Ｊ３とを備えている。回転軸Ｒ１、Ｒ３は、略鉛直方向に設定され、回転軸Ｒ２は、略水平方向に設定されている。これら第１関節Ｊ１～第３関節Ｊ３には、関節を駆動するためのアクチュエータ１００がそれぞれ備えられている。
本実施形態において、第１関節Ｊ１は、人間の肩に相当する関節として設置され、第３関節Ｊ３は、人間の肘に相当する関節として設置されている。The fishing rod type manipulator 10 shown in FIG. 11 and the fishing robot 50 shown in FIG. 12 have the same joint mechanism, and the force-tactile transmission unit 31b of the master-side control device 30 has forces between the actuators 100 provided in the corresponding joints. Tactile transmission is performed.
Specifically, as shown in FIG. 11, the fishing rod type manipulator 10 rotates around the rotation axis R3, the first joint J1 rotating around the rotation axis R1, the second joint J2 rotating around the rotation axis R2, and the rotation axis R3. It is equipped with a third joint J3. The rotation axes R1 and R3 are set in the substantially vertical direction, and the rotation axes R2 are set in the substantially horizontal direction. Each of the first joint J1 to the third joint J3 is provided with an actuator 100 for driving the joint.
In the present embodiment, the first joint J1 is installed as a joint corresponding to a human shoulder, and the third joint J3 is installed as a joint corresponding to a human elbow.

また、図１２に示すように、釣りロボット５０は、釣り竿型マニピュレータ１０と同様に、第１関節Ｊ１～第３関節Ｊ３を備え、これらの関節には、アクチュエータ１００がそれぞれ備えられている。さらに、釣りロボット５０には、釣り場を撮影するカメラＣが設置されている。カメラＣは、第１関節に対して、人間の視点に対応する位置に設置されている。 Further, as shown in FIG. 12, the fishing robot 50 includes the first joint J1 to the third joint J3, like the fishing rod type manipulator 10, and each of these joints is provided with an actuator 100. Further, the fishing robot 50 is equipped with a camera C for photographing a fishing spot. The camera C is installed at a position corresponding to the human viewpoint with respect to the first joint.

このような構成の釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０を用いることにより、力触覚伝達システム１においては、リアルハプティクスモードにより、人間の視点に相当する位置から釣り場を撮影しながら、人間の肩及び肘の動きに相当する動きによって釣りを行う釣りロボット５０をアバターとして、釣りロボット５０に入力する外力を釣り竿型マニピュレータ１０に力触覚伝達すると共に、釣り竿型マニピュレータ１０に人間が入力した操作を釣りロボット１０において正確に再現しながら、遠隔的な釣りの体験を行うことができる。
また、力触覚伝達システム１においては、疑似体験モードにより、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、ユーザに釣り上げ時の力触覚を疑似体験させることができる。
このとき、釣り竿型マニピュレータ１０及び釣りロボット５０を用いることで、人間の視点に相当する位置から釣り場を撮影しながら、人間の肩及び肘の動きに相当する動きによって釣りを行うことができるため、ユーザは、より自然な感覚で遠隔的な釣りの体験あるいは擬似的な釣りの体験を行うことができる。By using the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50 having such a configuration, in the force-tactile transmission system 1, the human shoulder and the human shoulder and the fishing spot are photographed from a position corresponding to the human viewpoint by the real haptics mode. Using the fishing robot 50 that fishes by the movement corresponding to the movement of the elbow as an avatar, the external force input to the fishing robot 50 is transmitted to the fishing rod type manipulator 10 by tactile sensation, and the operation input by the human to the fishing rod type manipulator 10 is transmitted to the fishing robot. You can experience remote fishing while accurately reproducing at 10.
Further, in the force-tactile transmission system 1, the user can be made to experience the force-tactile sensation at the time of fishing by reproducing the data when the fish was caught in the past by the simulated experience mode.
At this time, by using the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50, it is possible to perform fishing by the movement corresponding to the movement of the human shoulder and elbow while photographing the fishing spot from the position corresponding to the human viewpoint. The user can have a remote fishing experience or a simulated fishing experience with a more natural feeling.

以上のように構成される力触覚伝達システム１は、釣り竿型マニピュレータ１０と、マスタ側制御装置３０と、釣りロボット５０とを備える。
釣りロボット５０は、釣り上げる動作を実行可能であり、釣り竿型マニピュレータ１０は、釣りロボット５０から離間して設置される。また、マスタ側制御装置３０は、釣りロボット５０及び釣り竿型マニピュレータ１０と通信可能に構成される。
マスタ側制御装置３０は、釣りロボット５０に備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力を示す情報に基づいて、釣り竿型マニピュレータ１０に釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させる。
これにより、釣りロボット５０が備える釣り竿に入力された外力を釣り竿型マニピュレータ１０に伝達することができる。
したがって、ロボットを介してよりリアリティの高い体験を実現可能な技術を提供することができる。The force-tactile transmission system 1 configured as described above includes a fishing rod type manipulator 10, a master side control device 30, and a fishing robot 50.
The fishing robot 50 can perform a fishing operation, and the fishing rod type manipulator 10 is installed away from the fishing robot 50. Further, the master side control device 30 is configured to be able to communicate with the fishing robot 50 and the fishing rod type manipulator 10.
The master side control device 30 causes the fishing rod type manipulator 10 to output the force tactile sensation due to the external force input to the fishing rod based on the information indicating the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot 50.
As a result, the external force input to the fishing rod included in the fishing robot 50 can be transmitted to the fishing rod type manipulator 10.
Therefore, it is possible to provide a technology that can realize a more realistic experience through a robot.

マスタ側制御装置３０は、釣り竿型マニピュレータ１０が操作されることにより入力する外力を示す情報に基づいて、釣りロボット５０に釣り竿型マニピュレータ１０に入力した外力による力触覚を出力させる。
これにより、ユーザが釣り竿型マニピュレータ１０に対して行った操作を釣りロボット５０において正確に再現して、釣り場から離間した位置において釣りを体験することができる。The master side control device 30 causes the fishing robot 50 to output a force tactile sensation due to the external force input to the fishing rod type manipulator 10 based on the information indicating the external force input by operating the fishing rod type manipulator 10.
As a result, the operation performed by the user on the fishing rod type manipulator 10 can be accurately reproduced by the fishing robot 50, and the fishing can be experienced at a position away from the fishing spot.

マスタ制御装置３０は、釣り竿型マニピュレータ１０と釣りロボット５０との間でリアルタイムに力触覚の伝達を行う第１のモード（リアルハプティクスモード）による動作と、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、釣り竿型マニピュレータ１０において釣り上げ時の力触覚を疑似的に出力する第２のモード（疑似体験モード）による動作とを実行可能である。
これにより、釣り場から離間した位置でリアルタイムに釣りを体験すること、及び、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生して擬似的に釣りを体験することが可能となる。The master control device 30 outputs the operation in the first mode (real haptics mode) in which the force and tactile sensation is transmitted in real time between the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50, and the data when the fish is caught in the past. By reproducing the fishing rod type manipulator 10, it is possible to perform an operation in a second mode (pseudo-experience mode) in which the force and tactile sensation at the time of fishing is pseudo-output.
This makes it possible to experience fishing in real time at a position away from the fishing spot, and to reproduce the data obtained when fishing in the past to experience fishing in a simulated manner.

マスタ側制御装置３０は、予め設定された条件に応じて、第１のモード及び第２のモードを切り替えて実行する。
これにより、状況に応じて、釣り場から離間した位置でリアルタイムに釣りを体験すること、及び、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生して擬似的に釣りを体験することを選択することが可能となる。The master-side control device 30 switches between the first mode and the second mode according to preset conditions.
As a result, depending on the situation, you can choose to experience fishing in real time at a position away from the fishing spot, or to reproduce the data from past fishing and experience fishing in a simulated manner. It will be possible.

予め設定された条件には、交通機関の出発時刻までの時間が含まれる。
これにより、交通機関の待ち時間等に合わせて、適切な内容の釣りの体験をユーザに提供することができる。The preset conditions include the time to the departure time of transportation.
As a result, it is possible to provide the user with an appropriate fishing experience according to the waiting time of transportation.

なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態及び変形例に限定されない。
例えば、本発明は、上述の実施形態における力触覚伝達システム１、マスタ側制御装置３０あるいはスレーブ側制御装置４０（力触覚伝達装置）として実現することの他、力触覚伝達システム１において実行される各ステップによって構成される力触覚伝達方法、あるいは、力触覚伝達システム１の機能を実現するためにプロセッサによって実行されるプログラムとして実現することができる。
また、上述の実施形態では、マスタ側制御装置３０とスレーブ側制御装置４０とを異なる装置として構成する例について説明したが、これらを一体の制御装置として構成することも可能である。The present invention can be appropriately modified, improved, and the like within the range in which the effects of the present invention are exhibited, and is not limited to the above-described embodiments and modifications.
For example, the present invention is realized as the force-tactile transmission system 1, the master-side control device 30, or the slave-side control device 40 (force-tactile-sensation transmission device) in the above-described embodiment, and is also executed in the force-tactile-sensation transmission system 1. It can be realized as a force-tactile transmission method composed of each step, or as a program executed by a processor to realize the function of the force-tactile transmission system 1.
Further, in the above-described embodiment, an example in which the master side control device 30 and the slave side control device 40 are configured as different devices has been described, but it is also possible to configure these as an integrated control device.

また、上述の実施形態において、魚の水深を判定する場合、釣りロボット５０が保持する釣り竿のリールにおける釣り糸の巻き取り量によって魚の水深を判定したり、釣りロボットに設置されたカメラによって魚の水深を判定したりすることができる。また、魚が水中から釣り上げられたか否かを判定する場合には、魚が水中から釣り上げられた際に浮力がなくなり釣り糸に加わる重量が急激に増すことによって判定することができる。 Further, in the above-described embodiment, when determining the water depth of the fish, the water depth of the fish is determined by the winding amount of the fishing line on the reel of the fishing rod held by the fishing robot 50, or the water depth of the fish is determined by the camera installed in the fishing robot. Can be done. Further, when determining whether or not the fish has been caught from the water, it can be determined by the fact that when the fish is caught from the water, the buoyancy is lost and the weight applied to the fishing line increases sharply.

また、上述の実施形態において、釣り竿型マニピュレータ１０と釣りロボット５０との間で双方向に力触覚を伝達する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、釣り竿型マニピュレータ１０を保持するユーザに魚が釣れた場合の釣り竿の感覚を体験させる場合であれば、釣りロボット５０に入力した外力による力触覚を釣り竿型マニピュレータ１０において出力し、釣り竿型マニピュレータ１０に入力された操作による力触覚を釣りロボット５０に伝達しない（あるいは、動作を丸めて伝達する）こととしてもよい。釣り竿型マニピュレータ１０に入力された操作による動作を丸めて釣りロボット５０に伝達する場合、例えば、釣り竿を引き上げる、リール１４を巻き上げるといった大きな動作のみを釣りロボット５０に伝達し、正確な力触覚は伝達を省略することができる。この場、魚を釣り上げるための制御を釣りロボット５０が自動的に行うこととしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the force and tactile sensation is transmitted in both directions between the fishing rod type manipulator 10 and the fishing robot 50 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, if the user holding the fishing rod type manipulator 10 is to experience the feeling of a fishing rod when a fish is caught, the force tactile sensation due to an external force input to the fishing robot 50 is output by the fishing rod type manipulator 10 and the fishing rod type manipulator 10 is used. The force and tactile sensation due to the operation input to 10 may not be transmitted to the fishing robot 50 (or the movement may be rounded and transmitted). When the movement by the operation input to the fishing rod type manipulator 10 is rounded and transmitted to the fishing robot 50, for example, only a large movement such as pulling up the fishing rod or winding up the reel 14 is transmitted to the fishing robot 50, and accurate force and tactile sensation is transmitted. Can be omitted. At this time, the fishing robot 50 may automatically perform control for catching a fish.

上述の実施形態等における処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が力触覚伝達システム１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。The processing in the above-described embodiment or the like can be executed by either hardware or software.
That is, it is sufficient that the force-tactile transmission system 1 is provided with a function capable of executing the above-mentioned processing, and what kind of functional configuration and hardware configuration are used to realize this function is not limited to the above-mentioned example.
When the above-mentioned processing is executed by software, the programs constituting the software are installed in the computer from a network or a storage medium.

プログラムを記憶する記憶媒体は、装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディア、あるいは、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ等）、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ），Ｂｌｕ－ｒａｙ Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ－Ｄｉｓｃ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。 The storage medium for storing the program is composed of a removable medium distributed separately from the main body of the device, a storage medium preliminarily incorporated in the main body of the device, or the like. The removable media is composed of, for example, a semiconductor memory (flash memory or the like), a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, or the like. The optical disc is composed of, for example, a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory), a DVD (Digital Versaille Disc), a Blu-ray Disc (registered trademark), or the like. The magneto-optical disk is composed of MD (Mini-Disc) or the like. Further, the storage medium preliminarily incorporated in the main body of the apparatus is composed of, for example, a ROM or a hard disk in which a program is stored.

なお、上記実施形態は、本発明を適用した一例を示しており、本発明の技術的範囲を限定するものではない。即ち、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができ、上記実施形態以外の各種実施形態を取ることが可能である。本発明が取ることができる各種実施形態及びその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 The above embodiment shows an example to which the present invention is applied, and does not limit the technical scope of the present invention. That is, the present invention can be modified in various ways such as omission and substitution without departing from the gist of the present invention, and various embodiments other than the above-described embodiment can be taken. Various embodiments and variations thereof that can be taken by the present invention are included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.

Ｓ 制御対象システム、ＦＴ 機能別力・速度割当変換ブロック、ＦＣ 理想力源ブロック、ＰＣ 理想速度（位置）源ブロック、ＩＦＴ 逆変換ブロック、１ 力触覚伝達システム、１０ 釣り竿型マニピュレータ、１１，５１ ヒンジ、１２，５２，１００ アクチュエータ、１３，５３ エンコーダ、１４ リール、２０ ヘッドマウントディスプレイ、３０ マスタ側制御装置、３１ ＣＰＵ、３１ａ 位置取得部、３１ｂ 力触覚伝達部、３１ｃ 管理部、３１ｄ データ記録部、３２ ＲＡＭ、３３ 記憶装置、３３ａ パラメータ記憶部、３４ 通信インターフェース、４０ スレーブ側制御装置、５０ 釣りロボット、５０Ａ アーム、６０ ネットワーク、１０１ モータ、１０２ ギア、１０３ 取り付け部材、１０４ トルクセンサ、Ｒ１～Ｒ３ 回転軸、Ｊ１～Ｊ３ 第１関節～第３関節、Ｃ カメラ S Control target system, FT function-specific force / speed allocation conversion block, FC ideal power source block, PC ideal speed (position) source block, IFT inverse conversion block, 1 force tactile transmission system, 10 fishing rod type manipulator, 11,51 hinges , 12, 52,100 actuator, 13,53 encoder, 14 reels, 20 head mount display, 30 master side control device, 31 CPU, 31a position acquisition unit, 31b force tactile transmission unit, 31c management unit, 31d data recording unit, 32 RAM, 33 storage device, 33a parameter storage unit, 34 communication interface, 40 slave side control device, 50 fishing robot, 50A arm, 60 network, 101 motor, 102 gear, 103 mounting member, 104 torque sensor, R1 to R3 rotation Axis, J1 to J3 1st to 3rd joints, C camera

Claims (20)

釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと、前記釣りロボット及び前記釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された制御装置とを含む力触覚伝達システムであって、
前記制御装置は、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力に応じて定まる前記釣りロボットの可動部における位置を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させることを特徴とする力触覚伝達システム。 It is a force-tactile transmission system including a fishing robot capable of performing a fishing operation, a fishing rod type manipulator installed away from the fishing robot, and a control device configured to be able to communicate with the fishing robot and the fishing rod type manipulator. hand,
The control device is
The force, speed, and power output by the moving part of the fishing rod type manipulator based on the information indicating the position of the moving part of the fishing robot, which is determined according to the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing rod. By calculating at least one of the accelerations and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the force due to the external force input to the fishing rod type manipulator to the fishing rod type manipulator. A force-tactile transmission system characterized by outputting tactile sensation. 前記制御装置は、前記釣り竿型マニピュレータが操作されることにより入力する外力を示す情報に基づいて、前記釣りロボットに前記釣り竿型マニピュレータに入力した外力による力触覚を出力させることを特徴とする請求項１に記載の力触覚伝達システム。 The control device is characterized in that the fishing robot outputs a force tactile sensation due to an external force input to the fishing rod type manipulator based on information indicating an external force input by operating the fishing rod type manipulator. The force-tactile transmission system according to 1. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと、前記釣りロボット及び前記釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された制御装置とを含む力触覚伝達システムであって、
前記制御装置は、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させ、
前記制御装置は、前記釣り竿型マニピュレータと前記釣りロボットとの間でリアルタイムに力触覚の伝達を行う第１のモードによる動作と、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、前記釣り竿型マニピュレータにおいて釣り上げ時の力触覚を疑似的に出力する第２のモードによる動作とを実行可能であることを特徴とする力触覚伝達システム。 It is a force-tactile transmission system including a fishing robot capable of performing a fishing operation, a fishing rod type manipulator installed away from the fishing robot, and a control device configured to be able to communicate with the fishing robot and the fishing rod type manipulator. hand,
The control device is
Based on the information indicating the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot, the fishing rod type manipulator is made to output the force tactile sensation due to the external force input to the fishing rod.
The control device operates by the first mode in which force and tactile sensation is transmitted in real time between the fishing rod type manipulator and the fishing robot, and reproduces data when a fish has been caught in the past. A force-tactile transmission system characterized in that it is possible to perform an operation in a second mode that pseudo-outputs a force-tactile sensation during fishing in a type manipulator. 前記制御装置は、予め設定された条件に応じて、前記第１のモード及び前記第２のモードを切り替えて実行することを特徴とする請求項３に記載の力触覚伝達システム。 The force-tactile transmission system according to claim 3, wherein the control device switches between the first mode and the second mode according to preset conditions. 前記予め設定された条件には、交通機関の出発時刻までの時間が含まれることを特徴とする請求項４に記載の力触覚伝達システム。 The force-tactile transmission system according to claim 4, wherein the preset conditions include a time until the departure time of transportation. 前記釣り竿型マニピュレータと、前記釣りロボットとは、同一の関節機構及び当該関節機構に設置されたアクチュエータを備え、
前記制御装置は、対応する前記関節機構に備えられた前記アクチュエータ同士において、力触覚の伝達を行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の力触覚伝達システム。 The fishing rod type manipulator and the fishing robot are provided with the same joint mechanism and an actuator installed in the joint mechanism .
The force-tactile transmission system according to any one of claims 1 to 5, wherein the control device transmits force-tactile sensation between the actuators provided in the corresponding joint mechanism . 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと、前記釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された制御装置とを含む力触覚伝達システムであって、
前記制御装置は、
前記釣り竿型マニピュレータの可動部で検出された位置と、実物の釣り竿において魚を釣り上げた際に釣り竿を保持する機構の可動部で検出された位置とに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記実物の釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行可能であることを特徴とする力触覚伝達システム。 A force-tactile transmission system including a fishing rod-type manipulator into which an operation for executing a fishing operation in a virtual space is input, and a control device configured to be communicable with the fishing rod-type manipulator.
The control device is
Based on the position detected by the movable part of the fishing rod type manipulator and the position detected by the movable part of the mechanism that holds the fishing rod when the fish is caught on the actual fishing rod, the movable part of the fishing rod type manipulator By calculating the output force and at least one of the speed and the acceleration, and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the fishing rod type manipulator is described as described above. A force-tactile transmission system characterized by being able to perform operations in a virtual mode that pseudo-outputs the force-tactile sensation caused by an external force input to a real fishing rod . 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと、前記釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された制御装置とを含む力触覚伝達システムであって、A force-tactile transmission system including a fishing rod-type manipulator into which an operation for executing a fishing operation in a virtual space is input, and a control device configured to be communicable with the fishing rod-type manipulator.
前記制御装置は、The control device is
実物の釣り竿において魚を釣り上げた際のデータに基づいて抽出された前記釣り竿に入力する力の複数のパターンの中から、いずれかのパターンを選択し、選択された前記パターンに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに、前記釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行可能であることを特徴とする力触覚伝達システム。One of the patterns is selected from a plurality of patterns of the force input to the fishing rod extracted based on the data when the fish is caught on the actual fishing rod, and the fishing rod is based on the selected pattern. A force-tactile transmission system characterized in that it is possible to perform an operation in a virtual mode in which a type manipulator is made to pseudo-output a force-tactile sensation due to an external force input to the fishing rod. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置であって、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力に応じて定まる前記釣りロボットの可動部における位置を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させることを特徴とする力触覚伝達装置。 A force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing robot capable of performing fishing operations and a fishing rod-type manipulator installed away from the fishing robot.
The force, speed, and power output by the moving part of the fishing rod type manipulator based on the information indicating the position of the moving part of the fishing robot, which is determined according to the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing rod. By calculating at least one of the accelerations and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the force due to the external force input to the fishing rod type manipulator to the fishing rod type manipulator. A force-tactile transmission device characterized by outputting a tactile sensation. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置であって、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させ、
前記釣り竿型マニピュレータと前記釣りロボットとの間でリアルタイムに力触覚の伝達を行う第１のモードによる動作と、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、前記釣り竿型マニピュレータにおいて釣り上げ時の力触覚を疑似的に出力する第２のモードによる動作とを実行可能であることを特徴とする力触覚伝達装置。 A force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing robot capable of performing fishing operations and a fishing rod-type manipulator installed away from the fishing robot.
Based on the information indicating the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot, the fishing rod type manipulator is made to output the force tactile sensation due to the external force input to the fishing rod.
At the time of fishing in the fishing rod type manipulator by reproducing the operation by the first mode in which the force and tactile sensation is transmitted in real time between the fishing rod type manipulator and the fishing robot and the data when the fish was caught in the past. A force-tactile transmission device characterized by being capable of performing an operation in a second mode that pseudo-outputs the force-tactile sensation of. 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置であって、
前記釣り竿型マニピュレータの可動部で検出された位置と、実物の釣り竿において魚を釣り上げた際に釣り竿を保持する機構の可動部で検出された位置とに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記実物の釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行可能であることを特徴とする力触覚伝達装置。 It is a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing rod type manipulator to which an operation for executing a fishing operation in a virtual space is input.
Based on the position detected by the movable part of the fishing rod type manipulator and the position detected by the movable part of the mechanism that holds the fishing rod when the fish is caught on the actual fishing rod, the movable part of the fishing rod type manipulator By calculating the output force and at least one of the speed and the acceleration, and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the fishing rod type manipulator is described. A force-tactile transmission device characterized by being able to perform operations in a virtual mode that pseudo-outputs the force-tactile sensation caused by an external force input to a real fishing rod . 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置であって、It is a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing rod type manipulator to which an operation for executing a fishing operation in a virtual space is input.
実物の釣り竿において魚を釣り上げた際のデータに基づいて抽出された前記釣り竿に入力する力の複数のパターンの中から、いずれかのパターンを選択し、選択された前記パターンに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに、前記釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行可能であることを特徴とする力触覚伝達装置。One of the patterns is selected from a plurality of patterns of the force input to the fishing rod extracted based on the data when the fish is caught on the actual fishing rod, and the fishing rod is based on the selected pattern. A force-tactile transmission device characterized in that it is possible to execute an operation in a virtual mode in which a type manipulator is made to pseudo-output a force-tactile sensation due to an external force input to the fishing rod. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置が実行する力触覚伝達方法であって、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力に応じて定まる前記釣りロボットの可動部における位置を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させるステップを含むことを特徴とする力触覚伝達方法。 It is a force-tactile transmission method executed by a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing robot capable of performing a fishing operation and a fishing rod-type manipulator installed away from the fishing robot.
The force, speed, and power output by the movable part of the fishing rod type manipulator based on the information indicating the position of the moving part of the fishing robot, which is determined according to the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing rod. By calculating at least one of the accelerations and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the force due to the external force input to the fishing rod type manipulator to the fishing rod type manipulator. A force-tactile transmission method comprising a step of outputting a tactile sensation. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置が実行する力触覚伝達方法であって、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させるステップを含み、
前記釣り竿型マニピュレータと前記釣りロボットとの間でリアルタイムに力触覚の伝達を行う第１のモードによる動作と、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、前記釣り竿型マニピュレータにおいて釣り上げ時の力触覚を疑似的に出力する第２のモードによる動作とを実行することを特徴とする力触覚伝達方法。 It is a force-tactile transmission method executed by a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing robot capable of performing a fishing operation and a fishing rod-type manipulator installed away from the fishing robot.
Including a step of causing the fishing rod type manipulator to output a force tactile sensation due to an external force input to the fishing rod based on information indicating current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot.
At the time of fishing in the fishing rod type manipulator by reproducing the operation by the first mode in which the force and tactile sensation is transmitted in real time between the fishing rod type manipulator and the fishing robot and the data when the fish was caught in the past. A force-tactile transmission method comprising performing an operation according to a second mode that pseudo-outputs the force-tactile sensation of. 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置が実行する力触覚伝達方法であって、
前記釣り竿型マニピュレータの可動部で検出された位置と、実物の釣り竿において魚を釣り上げた際に釣り竿を保持する機構の可動部で検出された位置とに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記実物の釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行するステップを含むことを特徴とする力触覚伝達方法。 It is a force-tactile transmission method executed by a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing rod-type manipulator in which an operation for executing a fishing operation in a virtual space is input.
Based on the position detected by the movable part of the fishing rod type manipulator and the position detected by the movable part of the mechanism that holds the fishing rod when the fish is caught on the actual fishing rod, the movable part of the fishing rod type manipulator By calculating the output force and at least one of the speed and the acceleration, and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the fishing rod type manipulator is described. A force-tactile transmission method comprising a step of executing an operation in a virtual mode in which a force-tactile sensation due to an external force input to a real fishing rod is simulated. 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置が実行する力触覚伝達方法であって、It is a force-tactile transmission method executed by a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing rod-type manipulator in which an operation for executing a fishing operation in a virtual space is input.
実物の釣り竿において魚を釣り上げた際のデータに基づいて抽出された前記釣り竿に入力する力の複数のパターンの中から、いずれかのパターンを選択し、選択された前記パターンに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに、前記釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行するステップを含むことを特徴とする力触覚伝達方法。One of the patterns is selected from a plurality of patterns of the force input to the fishing rod extracted based on the data when the fish is caught on the actual fishing rod, and the fishing rod is based on the selected pattern. A force-tactile transmission method comprising a step of executing an operation in a virtual mode in which a type manipulator is simulated to output a force-tactile sensation due to an external force input to the fishing rod. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置を制御するコンピュータに、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力に応じて定まる前記釣りロボットの可動部における位置を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させることを特徴とするプログラム。 A computer that controls a fishing robot capable of performing fishing operations and a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing rod-type manipulator installed away from the fishing robot.
The force and speed output by the moving part of the fishing rod type manipulator based on the information indicating the position of the moving part of the fishing robot, which is determined according to the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot. And at least one of the accelerations, and by controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the external force input to the fishing rod to the fishing rod type manipulator is used. A program characterized by outputting force and tactile sensation. 釣り上げる動作を実行可能な釣りロボット及び当該釣りロボットから離間して設置された釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置を制御するコンピュータに、
前記釣りロボットに備えられた釣り竿に入力する現在または過去の外力を示す情報に基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに前記釣り竿に入力した外力による力触覚を出力させる機能を実現させ、
前記釣り竿型マニピュレータと前記釣りロボットとの間でリアルタイムに力触覚の伝達を行う第１のモードによる動作と、過去に魚を釣り上げた際のデータを再生することにより、前記釣り竿型マニピュレータにおいて釣り上げ時の力触覚を疑似的に出力する第２のモードによる動作とを実行させることが可能であることを特徴とするプログラム。 A computer that controls a fishing robot capable of performing fishing operations and a force-tactile transmission device configured to be able to communicate with a fishing rod-type manipulator installed away from the fishing robot.
Based on the information indicating the current or past external force input to the fishing rod provided in the fishing robot, the function of causing the fishing rod type manipulator to output the force tactile sensation due to the external force input to the fishing rod is realized.
At the time of fishing in the fishing rod type manipulator by reproducing the operation by the first mode in which the force and tactile sensation is transmitted in real time between the fishing rod type manipulator and the fishing robot and the data when the fish was caught in the past. A program characterized in that it is possible to execute an operation in a second mode that pseudo-outputs the force and tactile sensation of. 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置を制御するコンピュータに、
前記釣り竿型マニピュレータの可動部で検出された位置と、実物の釣り竿において魚を釣り上げた際に釣り竿を保持する機構の可動部で検出された位置とに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータの可動部で出力する力と、速度及び加速度の少なくともいずれかとを算出し、前記算出した力と、前記速度及び加速度の少なくともいずれかとに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータを制御することにより、前記釣り竿型マニピュレータに前記実物の釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行させることを特徴とするプログラム。 To the computer that controls the force-tactile transmission device configured to communicate with the fishing rod type manipulator to which the operation to execute the fishing operation in the virtual space is input.
Based on the position detected by the movable part of the fishing rod type manipulator and the position detected by the movable part of the mechanism that holds the fishing rod when the fish is caught on the actual fishing rod, the movable part of the fishing rod type manipulator By calculating the output force and at least one of the speed and the acceleration, and controlling the fishing rod type manipulator based on the calculated force and at least one of the speed and the acceleration, the fishing rod type manipulator is described as described above. A program characterized by executing an operation in a virtual mode that pseudo-outputs the force and tactile sensation due to the external force input to the actual fishing rod . 仮想空間において釣り上げる動作を実行させるための操作が入力される釣り竿型マニピュレータと通信可能に構成された力触覚伝達装置を制御するコンピュータに、To the computer that controls the force-tactile transmission device configured to communicate with the fishing rod type manipulator to which the operation to execute the fishing operation in the virtual space is input.
実物の釣り竿において魚を釣り上げた際のデータに基づいて抽出された前記釣り竿に入力する力の複数のパターンの中から、いずれかのパターンを選択し、選択された前記パターンに基づいて、前記釣り竿型マニピュレータに、前記釣り竿に入力した外力による力触覚を疑似的に出力させる仮想モードによる動作を実行させることを特徴とするプログラム。One of the patterns is selected from a plurality of patterns of the force input to the fishing rod extracted based on the data when the fish is caught on the actual fishing rod, and the fishing rod is based on the selected pattern. A program characterized by causing a type manipulator to execute an operation in a virtual mode in which a force-tactile sensation due to an external force input to the fishing rod is simulated.
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