JP7120568B2 - 情報処理装置 - Google Patents
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Description
f12 =-k×(∥p2-p1∥-L0)×(p2-p1)/∥p2-p1∥-c×(v2-v1) (1)
と表わされる。ただし、
pi:格子点piの位置ベクトル
vi:格子点piの速度ベクトル
k:バネの弾性係数、
c:ダンパの粘性係数、
L0:平衡状態のバネの長さ
質量m1の格子点p1が周囲の格子点p2~格子点p4から受けた力の合力をf1とすると、格子点p1の運動方程式は
m1×d2p1/dt2=f1=f12+f13+f14 (2)
と表わされる。
-f=(f12+f13+f14)-m1×d2p’1/dt2 (3)
と表わされる。接触を判定するための指先533の動きは、位置センサ111、加速度センサ108によってセンシングされる。
速度ベクトル:v’1=v1+(f1/m1)×Δt (4)
位置ベクトル:p’1=p1+v1×Δt (5)
同様に質量m2のp2の位置、速度が計算される。
位置ベクトル:p’2=p2+v2×Δt (7)
最後に、格子点p1及び格子点p2の間に働く力ベクトル
f’12=-k×(∥p’2-p’1∥-L0)×(p’2-p’1)/∥p’2-p’1∥-c×(v’2-v’1) (8)
が算出される。
従来の触力覚インタフェース装置では、触力覚に関する物理現象を物理的に再現した力・運動を指先や掌に提示・知覚されるものであったが、本発明では、物理的に与えた力・運動とは異なる、もしくは存在しない力・運動が知覚・認識される現象である。例えば、インタフェースが現実には(物理的には)浮き上がらないのにも関わらず、浮き上がるような感覚が知覚される。
上記錯触力覚・等感レベル曲線及びユーザ個人の錯触力覚・等感レベル曲線から求められた補正データ1714がユーザ特性データベース1711に保存されており、これを用いて補正器1702で読み出して個人差が補正される。また、錯触力覚は、指先と錯触力覚インタフェース装置101との接触圧力CP、姿勢による重力の影響PG、及び装置を移動させた時の加速度による慣性力FIによって、感度S(S=S(CP,PG,FI))が異なる。この感度Sは事前の被験者実験によって求められて錯触力覚データ1710に保存されており、感度S及び補正データ1714が錯触力覚・等感レベル曲線の閾値上昇として足されることにより補正が行われ、その結果、補正された錯触力覚誘起関数が求められる。
図29-1(f)は、並行型に配置した錯触力覚デバイスの基本ユニットを示している。
u1=Fou1/∥Fou1∥-Pu1
と求められる。その他の測定点piにおいても同様に計算される。
ω1= 2π/f1、ω2= 2π/ f2 ただし、f1= f+Δf/2、f2= f-Δf/2
位相パターンθ(t)は、図12(b)により、初期位相θi、角速度ω1及びω2を用いて表わされる。
f12 =-k×(∥p2-p1∥- L12)×(p2-p1)/∥p2-p1∥-c×(v2-v1) (9)
と表わされる。ただし、
pi:格子点piの位置ベクトル
vi:格子点piの速度ベクトル
k:バネの弾性係数、
c:ダンパの粘性係数、
Lij:格子点iと格子点jの間のバネの自然長
質量m1の格子点1が周囲の格子点2~格子点4から受けた力の合力をf1とすると、格子点1の運動方程式は
m1×d2p1/dt2=f1=f12+f13+f14 (10)
と表わされる。
-f=(f12+f13+f14)-m1×d2p’1/dt2 (11)
と表わされる。接触を判定するための指先の動きは、位置センサ、加速度センサによってセンシングされる。
速度ベクトル:v’1=v1+(f1/m1)×Δt (12)
位置ベクトル:p’1=p1+v1×Δt (13)
速度ベクトル:v’2=v2+(f2/m2)×Δt (14)
位置ベクトル:p’2=p2+v2×Δt (15)
最後に、格子点1及び格子点2の間に働く力は図5(b)とは異なり
f’12=0 (16)
と算出される。
102 コンテンツ作成装置
103 錯触力覚誘起装置
104 コンテンツデータ
105 視聴覚ディスプレイ
106 触力覚データ及び錯触力覚データ
107 錯触力覚デバイス
107a 錯触力覚デバイス
107b 錯触力覚デバイス
108 加速度センサ
109 圧力センサ
110 筋電センサ
111 位置センサ
112 制御器
113 物理シミュレータ
114 コンピュータグラフィックス
115 錯触力覚誘起関数生成器
116 学習器
117 補正器
118 周辺機器
119 音源シミュレータ
205 通信器
520 バーチャル物体(物理モデル)
528 バネ・ダンパ物理モデル
531 バーチャル物体
533 指
535 バーチャル物体から働く応力
814 偏心錘
815 偏心モータ
901 物理現象
902 非線形感覚特性
903 心理現象
904 左右の振動
905 錯触力覚
908 動作点Aの継続時間Taにおける力感覚の積分量
909 動作点Bの継続時間Tbにおける力感覚の積分量
1002a 高速回転数ω1
1002b 低速回転数ω2
1100 仮想平板
1101 仮想物体の動き
1102 移動に対する抗力
1103 仮想平板からの抗力
1104 摩擦力
1105 粘性抗力
1106 仮想平板を表面内に押し戻す抗力
1107 仮想平板の誤差厚
1108 抵抗感・粘性感
1109 摩擦感
1110 滑らか感・加速感
1111 粗さ感覚
1112 振動的抗力
1113 加速力(負の抗力)
1201 初期位相θi
1202 錯触力覚による浮上感覚
1203 錯触力覚による浮上感覚
1204 錯触力覚による重力感覚
1301 接着テープ
1302 ハウジング
1303 指挿入部
1403 形状変形材
1404 粘弾性材料
1405 耐震材料
1406 ディスプレイ
1702 補正器
1703 モータ制御器
1704 モータ
1705 エンコーダ
1706 粘弾性特性制御器
1707 粘弾性材料
1713 錯触力覚誘起関数
1714 補正データ
1725 物理強度15dB
1901 モータFB特性制御器
1902 制御信号生成器
2206 閾値
2302 錘
2303 伸縮材
2400 定速度回転
2403 粘弾性材料A
2404 粘弾性材料B
2601 ヒステリシス材料A
2602 ヒステリシス材料B
3001 錯触力覚インタフェース装置の形状
3002 形状変形用モータ
3003 柔軟変形材料
3101 バーチャル・コントローラ
3102 バーチャル・ボタン
3202 重心変位(位相差0°)
3203 重心変位(位相差180°)
Claims (40)
- 錯触力覚デバイス、及びCPUを備える錯触力覚インターフェース装置であって、
(1)前記錯触力覚デバイスにより提示される運動量を含む物理量と、刺激と人間の感覚との間の関係を示す特性と、取得されたコンテンツの情報とのうちの少なくとも1つを備えるデータ、及び/又は
(2)前記錯触力覚デバイスへの操作情報を備えるデータ、
に応じて前記CPUを制御して非線形感覚を備える錯触力覚を誘起し、
ここで、前記錯触力覚インターフェース装置の少なくとも一部の要素の形状、方向、位相、位置、速度、角度、角速度、角加速度、配列、配置の少なくとも1つが変化することによって、前記非線形感覚を備える錯触力覚が誘起され、
前記錯触力覚インターフェース装置は、誘起される前記錯触力覚に含まれる断続的な力の方向とは反対方向の力の感覚を提示し、
前記反対方向の力の感覚の提示は、バーチャル物体の形状、摩擦感覚、及び粗さ感覚を提示することを含む、錯触力覚インターフェース装置。 - CPUを備える錯触力覚インターフェース装置であって、
(1)実物体、バーチャル物体、表示される物体の少なくとも一つの情報を備えるデータ、及び/又は
(2)実物体、バーチャル物体、表示される物体への少なくとも一つへの操作情報を備えるデータ
に応じて前記CPUを制御して非線形感覚を備える錯触力覚を誘起し、
ここで、前記錯触力覚インターフェース装置の少なくとも一部の要素の形状、方向、位相、位置、速度、角度、角速度、角加速度、配列、配置の少なくとも1つが変化することによって、前記非線形感覚を備える錯触力覚が誘起され、
前記錯触力覚インターフェース装置は、誘起される前記錯触力覚に含まれる断続的な力の方向とは反対方向の力の感覚を提示し、
前記反対方向の力の感覚の提示は、前記バーチャル物体の形状、摩擦感覚、及び粗さ感覚を提示することを含む、錯触力覚インターフェース装置。 - 前記誘起は、錯触力覚誘起関数を生成する錯触力覚誘起関数生成装置を駆動して生成されることを特徴とする請求項1又は2記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 前記誘起は、錯触力覚誘起関数及び/又は補正された錯触力覚誘起関数を生成する錯触力覚誘起関数生成装置を駆動して生成されることを特徴とする請求項1又は2記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 前記誘起は、前記錯触力覚デバイスの駆動により得られ、及び/又は非線形感覚特性に従って運動量を変化及び/又は加速度パターンを変化させることにより得られ、及び/又は、前記データに基づいて運動量の変化及び/又は加速度パターンを変化させることにより得られることを特徴とする請求項1記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 前記錯触力覚インターフェース装置は、
駆動装置、視聴覚ディスプレイ、シミュレータ、ゲーム機、パネル、ボタン、ペン、トレーニング装置、体感装置、筆記用具、日用雑貨品、玩具のいずれか1つに設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の錯触力覚インターフェース装置。 - インターフェースを持った腕が持ち上げる感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- バーチャル物体の存在を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- バーチャル物体の押し込みを提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 体感及び/又は加速感を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 力が働く感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 個人の掌に合わせたコントローラの形状やボタンの配置を自在にデザインして感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- コンテンツを自在に変形・変化させて感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 仮想空間及び実空間が融合されたバーチャルリアリテイ環境を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 通信によってコンテンツ及びセンシング情報を共有することにより、複数のユーザと同一VR環境において共存及び情報共有を行い、バーチャル物体の操作及び/又は感触を共有して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 外部から押された感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 連続的な並進力感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 加減速や振動で発生する力の積分が物理的にゼロであるにも関わらず、感覚的には相殺されないばかりか、正の方向の力は知覚されずに、目的の方向である負の方向に並進力的な力覚やトルク感を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 刺激の強度及び/又は周期や方向に揺らぎ感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 前記錯触力覚インターフェース装置は、錯触力覚を提示したときの力の質感を変えて提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 仮想平板の質感である摩擦感覚や粗さ感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 浮上感覚の減少及び/又は阻害を抑制して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 実物体との触感に錯触力覚の感覚を付加して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 実物体を把持及び/又は触れながらもバーチャルな感触が付加された複合感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 実物体の把持及び/又は接触感触を編集して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 離れた物体に手をかざすことで物体の形状を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 重力感覚及び/又は質量感を一定の方向に連続的に力を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 指先及び/又は掌の中にバーチャルな物体の存在や感触を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- バーチャル物体の存在感、形状、触感を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- ジェスチャーによる入力又は操作で駆動することを特徴とする請求項1又は2に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 実空間と仮想空間とが融合されたVR空間を生成することを特徴とする請求項1又は2に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 前記錯触力覚インターフェース装置の位置、姿勢、加速度、インターフェースと皮膚間の圧力、及び/又は筋電の測定に基づいて感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 視聴覚ディスプレイで立体音像化及び/又は立体映像化されたバーチャル物体の感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 実物体の感触をバーチャル物体の感触に置換して提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 測定された応力及び/又はせん断力及び表面形状の感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- ディスプレイで表示された表面形状の感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 作成されたCGに基づいて感覚を提示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- バーチャル物体やゲームのキャラクタに触れられる感覚を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- 前記錯触力覚インターフェース装置上のディスプレイにボタンを表示する、及び/又はボタンのコマンド内容を提示する装置であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
- コンテンツをコンピュータグラフィックス及び音源シュミレータで映像化及び/又は音像化して視聴覚ディスプレイで表示することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の錯触力覚インターフェース装置。
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