WO2021059495A1 - 方向計算装置、方向計算方法、プログラム - Google Patents

方向計算装置、方向計算方法、プログラム Download PDF

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force sense
vector
geomagnetic
presentation device
coordinate system
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五味　裕章
諒真 棚瀬
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日本電信電話株式会社
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    • G01C21/3626—Details of the output of route guidance instructions
    • G01C21/3652—Guidance using non-audiovisual output, e.g. tactile, haptic or electric stimuli

Definitions

  • the present invention relates to a technique for presenting a direction to a guided person using a force sense presentation device.
  • the force sensation presenting device is a device that gives a stimulus (for example, a stimulus by vibration) that causes a person holding the device to perceive the force sensation itself or the force sensation in a pseudo manner.
  • this orientation detection method there is a method using geomagnetism.
  • the geomagnetism may be significantly distorted due to the influence of the steel frame used in the building, and as a result, the orientation detected using the geomagnetism changes significantly from the correct orientation. Therefore, there is a problem that the guided person is navigated in a direction different from the desired direction.
  • an object of the present invention is to provide a technique for more accurately calculating the direction to be presented to the guided person by using the force sense presentation device grasped by the guided person in consideration of the geomagnetic strain. ..
  • One aspect of the present invention is a direction calculation device that calculates a direction (hereinafter referred to as a presentation direction) to be presented to the guided person by using a force sense presenting device gripped by the guided person, and is in a predetermined range.
  • a presentation direction a direction to be presented to the guided person by using a force sense presenting device gripped by the guided person.
  • a first matrix acquisition unit that acquires a matrix (hereinafter referred to as a first matrix) composed of a geomagnetic vector, a gravity acceleration vector, and an outer product vector of these vectors in the reference posture of the force sense presentation device in the system, and a position at the position.
  • a second matrix acquisition unit that acquires a matrix (hereinafter referred to as a second matrix) composed of a geomagnetic vector, a gravity acceleration vector, and an outer product vector of these vectors in the current posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system, and the above.
  • the first instruction force sense vector in the reference coordinate system representing the direction instructing the force sense presentation device to the force sense presentation device. It includes a presentation direction calculation unit that calculates an instruction force sense vector (hereinafter, referred to as a second instruction force sense vector) in the force sense presentation device coordinate system representing the instruction direction as the presentation direction.
  • One aspect of the present invention is a direction calculation device that calculates a direction (hereinafter referred to as a presentation direction) to be presented to the guided person by using a force sense presenting device gripped by the guided person, and is in a predetermined range.
  • a bias acquisition unit that acquires the directional angle bias due to geomagnetic distortion at the position from the current position of the force sense presentation device using a geomagnetic map that includes the directional angle bias due to geomagnetic distortion at the position included in.
  • a first azimuth angle acquisition unit that acquires an azimuth angle (hereinafter, referred to as a first azimuth angle) indicating the direction of the force sense presentation device without considering the influence of geomagnetic strain in the reference coordinate system at the position, and the above.
  • the instruction force sense vector (hereinafter, referred to as the first instruction force sense vector) in the reference coordinate system representing the direction instructing the force sense presentation device is instructed to the force sense presentation device. It includes a presentation direction calculation unit that calculates an instruction force sense vector (hereinafter, referred to as a second instruction force sense vector) in the force sense presentation device coordinate system representing the direction to be presented as the presentation direction.
  • a presentation direction calculation unit that calculates an instruction force sense vector (hereinafter, referred to as a second instruction force sense vector) in the force sense presentation device coordinate system representing the direction to be presented as the presentation direction.
  • the present invention it is possible to more accurately calculate the direction presented to the guided person by using the force sense presenting device gripped by the guided person in consideration of the geomagnetic strain.
  • the guided person grasps the force sense presentation device and walks in a predetermined range such as in a designated building.
  • the force sensation device guides the guided person in a predetermined walking direction by a stimulus that simulates the force sensation or the force sensation given to the guided person.
  • it is necessary to determine the direction to be perceived by the guided person using the force sense presentation device in consideration of the influence of the geomagnetic strain. Therefore, in the embodiment of the present invention, a geomagnetic map showing the influence of geomagnetic strain at a position included in a range in which the direction is presented to the guided person and guidance is desired, such as in a designated building, is provided. Use.
  • the direction calculation device 100 is a device that calculates the direction to be presented to the guided person (hereinafter referred to as the presentation direction) in real time by using the force sense presentation device, and is a device that constitutes a walking navigation system. That is, the walking navigation system is realized by using the direction calculation device 100 and the force sense presentation device.
  • the force sense presentation device is gripped by the guided person, and for example, the guided person may grip the device.
  • the direction presented to the guided person is typically the direction in which the guided person wants to guide the walking, but may be the direction in which the guided person wants to pay attention.
  • the direction calculation device 100 is not only used for the configuration of the walking navigation system, but can also be used when the guided person holds the force sense presentation device and moves by a method other than walking. For example, it can also be used when the guided person moves by bicycle.
  • the force sense presentation device since the force sense presentation device is gripped by the guided person, the posture of the force sense presentation device does not always maintain a constant state. Therefore, the force sense presentation device is not always gripped while maintaining the horizontal direction, and the force sense presentation device may be gripped in an inverted state or may be gripped at an angle. In addition, the height of the arm holding the force sensation device and the posture of the body may change during movement.
  • the position of the force sense presentation device in the range for guiding the guided person (predetermined range) and the geomagnetic vector and gravitational acceleration vector at the position can be measured.
  • a positioning device using UWB (Ultra Wide Band) as a module for measuring the position of a force sense presentation device, a 3-axis geomagnetic sensor as a module for measuring a geomagnetic vector, and a 3-axis acceleration sensor as a module for measuring a gravitational acceleration vector. can be used.
  • UWB Ultra Wide Band
  • a 3-axis geomagnetic sensor as a module for measuring a geomagnetic vector
  • a 3-axis acceleration sensor as a module for measuring a gravitational acceleration vector.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the direction calculation device 100.
  • FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the direction calculation device 100.
  • the direction calculation device 100 includes a first matrix acquisition unit 110, a second matrix acquisition unit 120, a presentation direction calculation unit 130, and a recording unit 190.
  • the recording unit 190 is a component unit that appropriately records information necessary for processing of the direction calculation device 100.
  • the recording unit 190 records, for example, a geomagnetic map including a geomagnetic vector and a gravitational acceleration vector in a reference posture of a force sense presentation device in a reference coordinate system at a position included in a predetermined range.
  • the reference coordinate system is a coordinate system for expressing a position in a predetermined range, and may be, for example, an arbitrary three-dimensional coordinate system whose z-axis is the direction of gravity.
  • the reference posture of the force sense presentation device is the posture of the force sense presentation device that serves as a reference when measuring the geomagnetic vector and the gravitational acceleration vector, and is, for example, horizontal (parallel to the xy plane). The posture of the force sense presentation device held by the guided person.
  • the first matrix acquisition unit 110 uses the geomagnetic map recorded in the recording unit 190 to change the current position of the force sense presentation device to the reference posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system at that position.
  • a matrix (hereinafter referred to as a first matrix) composed of the geomagnetic vector, the gravitational acceleration vector, and the outer product vector of these vectors is acquired and output.
  • the position of the force sense presentation device is, for example, data measured by a module (not shown) for measuring the position of the force sense presentation device, and the direction calculation device 100 located at a place away from the force sense presentation device ,
  • the data measured via the communication unit (not shown) is received from the module and input to the first matrix acquisition unit 110.
  • the second matrix acquisition unit 120 includes a geomagnetic vector, a gravity acceleration vector, and an outer product vector of these vectors in the current posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system at the current position of the force sense presentation device. Acquires a matrix (hereinafter referred to as a second matrix) and outputs it.
  • the geomagnetic vector in the current posture of the force sense presentation device is, for example, data measured by a module (not shown) for measuring the geomagnetic vector, and the direction calculation device 100 uses a communication unit (not shown). The data measured through the module is received from the module and input to the second matrix acquisition unit 120.
  • the gravitational acceleration vector in the current posture of the force sense presentation device is, for example, data measured by a module (not shown) for measuring the gravitational acceleration vector
  • the direction calculation device 100 is a communication unit (not shown). The data measured via the above is received from the module and input to the second matrix acquisition unit 120.
  • the presentation direction calculation unit 130 uses the first matrix acquired in S110 and the second matrix acquired in S120 to indicate the instruction force sense vector in the reference coordinate system indicating the direction instructing the force sense presentation device (hereinafter, hereinafter, From the first instruction force sense vector), the instruction force sense vector (hereinafter referred to as the second instruction force sense vector) in the force sense presentation device coordinate system indicating the direction instructing the force sense presentation device is calculated and output as the presentation direction.
  • the first instruction force sense vector is input to the direction calculation device 100 by, for example, a guide or a program, and corresponds to a direction in which the guided person wants to guide walking or a direction in which the guided person wants to call attention. Is what you do.
  • the force sense presentation device coordinate system is a coordinate system fixed to the force sense presentation device.
  • m p # is the geomagnetic vector in the reference posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system
  • g p # is the gravitational acceleration vector in the reference posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system
  • ⁇ is two vectors. Represents the outer product of.
  • m p is the geomagnetic vector in the current posture of the force sense presenting device in the reference coordinate system
  • g p is the gravitational acceleration vector in the current posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system.
  • the first matrix r c (x p , y p , z p ) and the second matrix r s (x p , y p , z p ) will be expressed as r c and r s , respectively.
  • the azimuth angle ⁇ b indicating the orientation of the force sense presenting device in consideration of the influence of the geomagnetic strain in the reference coordinate system at the position (x p , y p , z p ) can be obtained by the following.
  • Atan2 (y, x) represents the angle between the vector (x, y) and the vector (1, 0).
  • the presentation direction calculation unit 130 calculates the azimuth angle ⁇ b from the first matrix r c and the second matrix r s . Specifically, the calculation may be performed using the equations (1) and (2).
  • FIG. 5A shows an example of the first instruction force sense vector f d c.
  • FIG. 5B shows an example of the actual rotation angle of the force sense presentation device (that is, the rotation angle of the force sense presentation device excluding the influence of the azimuth angle ⁇ b ) ⁇ d ⁇ ⁇ b .
  • the direction computing device 100 via the communication unit (not shown) the second instruction force vector f d b a force feedback device, force feedback device presents the direction guided occupant by stimulation to perceive the haptic or tactile artificially on the basis of the second instruction force vector f d b received.
  • the azimuth angle ⁇ b corresponding to the error due to the influence of the geomagnetic strain can be obtained by using the geomagnetic map, and the direction in which the error is corrected can be instructed to the force sense presentation device.
  • the navigation system it is possible to prevent the guided person from navigating in a direction different from the desired direction.
  • the direction calculation device 200 is a device that calculates the direction to be presented to the guided person (hereinafter referred to as the presentation direction) in real time by using the force sense presentation device.
  • the position of the force sense presenting device in a predetermined range, the geomagnetic vector at the position, and the gravitational acceleration vector can be measured by the same method as that of the direction calculation device 100.
  • FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the direction calculation device 200.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the direction calculation device 200.
  • the direction calculation device 200 includes a bias acquisition unit 210, a first azimuth angle acquisition unit 220, a presentation direction calculation unit 230, and a recording unit 190.
  • the recording unit 190 is a component unit that appropriately records information necessary for processing of the direction calculation device 200.
  • the recording unit 190 records, for example, a geomagnetic map including an azimuth angle bias due to geomagnetic distortion at a position included in a predetermined range.
  • the bias acquisition unit 210 acquires and outputs the azimuth angle bias due to the geomagnetic strain at the current position of the force sense presenting device by using the geomagnetic map recorded in the recording unit 190.
  • the position of the force sense presentation device is, for example, data measured by a module (not shown) that measures the position of the force sense presentation device, and the direction calculation device 200 located at a location away from the force sense presentation device , The data measured via the communication unit (not shown) is received from the module and input to the bias acquisition unit 210.
  • the first azimuth angle acquisition unit 220 uses the geomagnetic vector in the current posture of the force sense presentation device in the reference coordinate system at the current position of the force sense presentation device in the reference coordinate system at the position.
  • An azimuth (hereinafter referred to as a first azimuth) indicating the azimuth of the force sense presentation device that does not consider the influence of geomagnetic strain is acquired and output.
  • the geomagnetic vector in the current posture of the force sense presentation device is, for example, data measured by a module (not shown) for measuring the geomagnetic vector, and the direction calculation device 200 uses a communication unit (not shown). The data measured through the module is received from the module and input to the first azimuth angle acquisition unit 220.
  • the presentation direction calculation unit 230 uses the bias acquired in S210 and the first azimuth angle acquired in S220 to indicate the instruction force sense vector in the reference coordinate system indicating the direction instructing the force sense presentation device (hereinafter, the first). From (1) the instruction force sense vector), the instruction force sense vector (hereinafter referred to as the second instruction force sense vector) in the force sense presentation device coordinate system indicating the direction instructing the force sense presentation device is calculated and output as the presentation direction. ..
  • the first instruction force sense vector is input to the direction calculation device 200 by, for example, a guide or a program, and corresponds to a direction in which the guided person wants to guide walking or a direction in which the guided person wants to call attention. Is what you do.
  • (x p, y p , z p ) be the position coordinates in the reference coordinate system representing the current position of the force sense presentation device.
  • the presentation direction calculation unit 230 considers the influence of geomagnetic strain in the reference coordinate system at the position (x p , y p , z p ) from the bias and the first azimuth angle ⁇ b', and indicates the direction of the force sense presentation device.
  • the azimuth ⁇ b (hereinafter referred to as the second azimuth) indicating Specifically, the second azimuth angle ⁇ b is calculated so that the difference between the first azimuth angle ⁇ b'and the second azimuth angle ⁇ b is equal to the bias.
  • Figure 5C shows an example of a rotation angle ⁇ d - ⁇ b 'false force feedback device.
  • Geomagnetic distortion effect directly used, theta d - [theta] b' azimuth angle theta b not consider the when the instructing direction force display device as a rotation angle, is induced guided occupant in the wrong direction It will be. Therefore, it is correct to use the azimuth angle ⁇ b that considers the influence of geomagnetic strain and to indicate the direction to the force sense presentation device with ⁇ d - ⁇ b (or ⁇ d'- ⁇ b') as the angle of rotation. The guided person will be guided in the direction.
  • the direction calculation device 200 transmits the second instruction force vector f d 'b' to the force display device via the communication unit (not shown), force feedback
  • the device presents the direction to the guided person by a stimulus that simulates the force sense or the force sense based on the received second instruction force sense vector f d' b'.
  • the geomagnetic map used to calculate the presentation direction differs between the first embodiment and the second embodiment. Due to this difference, the second embodiment has the following advantages and disadvantages as compared with the first embodiment. (Advantage) In the second embodiment, since the geomagnetic map including the bias of the azimuth angle due to the influence of the geomagnetic strain is used, the data size can be smaller than that of the geomagnetic map used in the first embodiment. As a result, it is possible to execute in less time calculation of the second instruction force vector f d 'b'.
  • the force sense presentation device is expected to be held horizontally by the guided person, and this posture is not maintained. In this case, there is a problem that the accuracy of the calculation of the presentation direction is lowered. Another problem is that it is not possible to respond to changes in the posture of the force sense presentation device other than the orientation.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a functional configuration of a computer that realizes each of the above-mentioned devices.
  • the processing in each of the above-mentioned devices can be carried out by causing the recording unit 2020 to read a program for causing the computer to function as each of the above-mentioned devices, and operating the control unit 2010, the input unit 2030, the output unit 2040, and the like.
  • the device of the present invention is, for example, as a single hardware entity, an input unit to which a keyboard or the like can be connected, an output unit to which a liquid crystal display or the like can be connected, and a communication device (for example, a communication cable) capable of communicating outside the hardware entity.
  • Communication unit CPU (Central Processing Unit, cache memory, registers, etc.) to which can be connected, RAM and ROM as memory, external storage device as hard hardware, and input, output, and communication units of these.
  • CPU, RAM, ROM has a connecting bus so that data can be exchanged between external storage devices.
  • a device (drive) or the like capable of reading and writing a recording medium such as a CD-ROM may be provided in the hardware entity.
  • a physical entity equipped with such hardware resources includes a general-purpose computer and the like.
  • the external storage device of the hardware entity stores the program required to realize the above-mentioned functions and the data required for processing this program (not limited to the external storage device, for example, reading a program). It may be stored in a ROM, which is a dedicated storage device). Further, the data obtained by the processing of these programs is appropriately stored in a RAM, an external storage device, or the like.
  • each program stored in the external storage device (or ROM, etc.) and the data necessary for processing each program are read into the memory as needed, and are appropriately interpreted, executed, and processed by the CPU. ..
  • the CPU realizes a predetermined function (each component represented by the above, ..., ... means, etc.).
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified without departing from the spirit of the present invention. Further, the processes described in the above-described embodiment are not only executed in chronological order according to the order described, but may also be executed in parallel or individually as required by the processing capacity of the device that executes the processes. ..
  • the processing function in the hardware entity (device of the present invention) described in the above embodiment is realized by a computer
  • the processing content of the function that the hardware entity should have is described by a program.
  • the processing function in the above hardware entity is realized on the computer.
  • the program that describes this processing content can be recorded on a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may be, for example, a magnetic recording device, an optical disk, a photomagnetic recording medium, a semiconductor memory, or the like.
  • a hard disk device, a flexible disk, a magnetic tape, or the like as a magnetic recording device is used as an optical disk
  • a DVD (Digital Versatile Disc), a DVD-RAM (Random Access Memory), or a CD-ROM (Compact Disc Read Only) is used as an optical disk.
  • Memory CD-R (Recordable) / RW (ReWritable), etc.
  • MO Magnetto-Optical disc
  • EP-ROM Electroically Erasable and Programmable-Read Only Memory
  • semiconductor memory can be used.
  • the distribution of this program is carried out, for example, by selling, transferring, renting, etc., a portable recording medium such as a DVD or CD-ROM on which the program is recorded. Further, the program may be stored in the storage device of the server computer, and the program may be distributed by transferring the program from the server computer to another computer via a network.
  • a computer that executes such a program first stores, for example, a program recorded on a portable recording medium or a program transferred from a server computer in its own storage device. Then, when the process is executed, the computer reads the program stored in its own storage device and executes the process according to the read program. Further, as another execution form of this program, a computer may read the program directly from a portable recording medium and execute processing according to the program, and further, the program is transferred from the server computer to this computer. Each time, the processing according to the received program may be executed sequentially. In addition, the above processing is executed by a so-called ASP (Application Service Provider) type service that realizes the processing function only by the execution instruction and result acquisition without transferring the program from the server computer to this computer. May be.
  • the program in this embodiment includes information to be used for processing by a computer and equivalent to the program (data that is not a direct command to the computer but has a property of defining the processing of the computer, etc.).
  • the hardware entity is configured by executing a predetermined program on the computer, but at least a part of these processing contents may be realized in terms of hardware.

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Abstract

被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算する技術を提供する。所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらの外積からなる第１マトリックスと、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらの外積からなる第２マトリックスとを用いて、力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトルから、力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトルを計算する提示方向計算部を含む。

Description

方向計算装置、方向計算方法、プログラム
　本発明は、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に方向を提示する技術に関する。
　例えば、言語の異なる人や眼の不自由な人（以下、被誘導者という）の歩行ナビゲーションにおいて、力覚提示デバイスを用いた直感的な歩行方向の提示は有効であると考えられている（非特許文献１参照）。ここで、力覚提示デバイスとは、当該デバイスを把持する者に力覚そのものまたは力覚を擬似的に知覚させる刺激（例えば、振動による刺激）を与えるデバイスである。
　この歩行ナビゲーションにおいて正確な歩行方向が被誘導者に対して提示できるためには、方位を正確に検出する必要がある。この方位検出方法の一例として、地磁気を用いる方法がある。
五味裕章, 雨宮智浩, 高椋慎也, 伊藤翔, "力覚呈示ガジェットの研究開発:指でつまむと引っ張られる装置「ぶるなび3」", 画像ラボ 26(7), pp.41-44, 2015.
　しかし、例えば、建物内で歩行ナビゲーションを行う場合、建物に使用されている鉄骨などの影響により地磁気が大きく歪むことがあり、その結果、地磁気を用いて検出した方位が正しい方位から大きく変化してしまい、被誘導者を誘導したい方向とは異なる方向へナビゲーションしてしまうという問題があった。
　そこで本発明では、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算する技術を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得する第１マトリックス取得部と、前記位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得する第２マトリックス取得部と、前記第１マトリックスと前記第２マトリックスを用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、を含む。
　本発明の一態様は、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得するバイアス取得部と、前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得する第１方位角度取得部と、前記バイアスと前記第１方位角度を用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、を含む。
　本発明によれば、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算することが可能となる。
方向計算装置１００の構成の一例を示すブロック図である。 方向計算装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。 方向計算装置２００の構成の一例を示すブロック図である。 方向計算装置２００の動作の一例を示すフローチャートである。 第１指示力覚ベクトルfd cの一例を示す図である。 実際の力覚提示デバイスの回転角θd-θbの一例を示す図である。 誤った力覚提示デバイスの回転角θd-θb’の一例を示す図である。 本発明の実施形態における各装置を実現するコンピュータの機能構成の一例を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
　歩行ナビゲーションシステムの一例について説明する。被誘導者は、力覚提示デバイスを把持し、指定された建物内などの所定の範囲を歩行する。力覚提示デバイスが被誘導者に与える力覚または力覚を擬似的に知覚させる刺激により、力覚提示デバイスは被誘導者を所定の歩行方向に誘導する。歩行ナビゲーションシステムが歩行方向に関する指示を正確に出せるためには、地磁気歪の影響を考慮したうえで、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に感得させる方向は決定される必要がある。このため、本発明の実施形態では、指定された建物内などの、被誘導者に対して方向を提示し誘導を行いたい範囲に含まれる位置での地磁気歪の影響の様子を示す地磁気マップを用いる。
＜第１実施形態＞
　方向計算装置１００は、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）をリアルタイムに計算する装置であり、歩行ナビゲーションシステムを構成する装置である。つまり、歩行ナビゲーションシステムは方向計算装置１００と力覚提示デバイスを用いて実現される。ここで、力覚提示デバイスは、被誘導者が把持するものであり、例えば、被誘導者が当該デバイスを把持するのでよい。また、被誘導者に対して提示する方向とは、典型的には、被誘導者の歩行を誘導したい方向であるが、被誘導者の注意を向けたい方向であってもよい。
　なお、方向計算装置１００は、歩行ナビゲーションシステムの構成にのみ用いられるものではなく、被誘導者が力覚提示デバイスを把持して歩行以外の方法で移動する場合にも用いることができる。例えば、被誘導者が自転車で移動する場合にも用いることができる。
　また、力覚提示デバイスは被誘導者が把持するものであるため、力覚提示デバイスの姿勢が常に一定の状態を保つとは限らない。したがって、力覚提示デバイスが常に水平方向を保ちつつ把持されるとは限らないし、力覚提示デバイスがひっくり返した状態で把持されたり、斜めに把持されたりすることもある。また、移動中に力覚提示デバイスを把持する腕の高さや体の姿勢が変わることもある。
　被誘導者を誘導する範囲（所定の範囲）における力覚提示デバイスの位置や当該位置での地磁気ベクトルや重力加速度ベクトルは、計測できるものとする。例えば、力覚提示デバイスの位置を計測するモジュールとしてUWB(Ultra Wide Band)を用いた測位装置、地磁気ベクトルを計測するモジュールとして３軸地磁気センサ、重力加速度ベクトルを計測するモジュールとして３軸加速度センサを用いることができる。また、これらのモジュールが例えば力覚提示デバイス内に組み込まれるなどすることにより、力覚提示デバイスの位置や力覚提示デバイスがある位置での地磁気ベクトルや重力加速度ベクトルを計測できるように構成されているものとする。
　以下、図１～図２を参照して、方向計算装置１００を説明する。図１は、方向計算装置１００の構成を示すブロック図である。図２は、方向計算装置１００の動作を示すフローチャートである。図１に示すように方向計算装置１００は、第１マトリックス取得部１１０と、第２マトリックス取得部１２０と、提示方向計算部１３０と、記録部１９０を含む。記録部１９０は、方向計算装置１００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。記録部１９０は、例えば、所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを記録しておく。ここで、基準座標系とは、所定の範囲での位置を表現するための座標系であり、例えば重力方向をz軸とする任意の３次元座標系でよい。また、力覚提示デバイスの基準姿勢とは、地磁気ベクトル及び重力加速度ベクトルの計測に際して基準となる力覚提示デバイスの姿勢のことであり、例えば、水平になるように（xy平面と平行になるように）被誘導者により把持されている力覚提示デバイスの姿勢である。
　以下、図２を参照し、方向計算装置１００の動作について説明する。Ｓ１１０において、第１マトリックス取得部１１０は、記録部１９０に記録された地磁気マップを用いて、力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの位置は、例えば、力覚提示デバイスの位置を計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、力覚提示デバイスから離れた場所にある方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第１マトリックス取得部１１０に入力する。
　Ｓ１２０において、第２マトリックス取得部１２０は、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルは、例えば、地磁気ベクトルを計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第２マトリックス取得部１２０に入力する。また、力覚提示デバイスの現在の姿勢での重力加速度ベクトルは、例えば、重力加速度ベクトルを計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第２マトリックス取得部１２０に入力する。
　Ｓ１３０において、提示方向計算部１３０は、Ｓ１１０で取得した第１マトリックスとＳ１２０で取得した第２マトリックスを用いて、力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を提示方向として計算し、出力する。ここで、第１指示力覚ベクトルは、例えば誘導者やプログラムにより方向計算装置１００に入力されるものであり、被誘導者の歩行を誘導したい方向や被誘導者の注意を喚起したい方向に対応するものである。また、力覚提示デバイス座標系とは、力覚提示デバイスに固定された座標系である。
　提示方向計算部１３０における第２指示力覚ベクトルの計算手順について説明する前に、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θbを求める方法について説明する。力覚提示デバイスの現在の位置を表す基準座標系における位置座標を(xp,yp,zp)とすると、位置(xp,yp,zp)での第１マトリックスrc(xp,yp,zp)は、次式により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ただし、mp #は基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトル、gp #は基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での重力加速度ベクトルであり、×は２つのベクトルの外積を表す。
　また、位置(xp,yp,zp)での第２マトリックスrs(xp,yp,zp)は、次式により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ただし、mpは基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトル、gpは基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での重力加速度ベクトルである。
　以下、第１マトリックスrc(xp,yp,zp)、第２マトリックスrs(xp,yp,zp)をそれぞれrc、rsと表すことにする。
　ここで、cRsを力覚提示デバイスの現在の姿勢に対応する第２マトリックスrsが力覚提示デバイスの基準姿勢に対応する第１マトリックスrcに一致するように回転させる行列（回転変換行列）とすると、次式が成り立つ。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　したがって、次式が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　このことから、位置(xp,yp,zp)での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θbは、以下により得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　ただし、atan2(y, x)は、ベクトル(x, y)とベクトル(1, 0)のなす角を表す。
　以下、提示方向計算部１３０における第２指示力覚ベクトルの計算手順を説明する。まず、提示方向計算部１３０は、第１マトリックスrcと第２マトリックスrsとから、方位角度θbを計算する。具体的には、式(1)、式(2)を用いて計算すればよい。次に、提示方向計算部１３０は、方位角度θbを用いて、第１指示力覚ベクトルfd c=|fd c|[cosθd, sinθd]T（ただし、θdはベクトル[1, 0]Tと第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）から、第２指示力覚ベクトルfd bを計算する。具体的には、次式により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　図５Ａは、第１指示力覚ベクトルfd cの一例を示す。また、図５Ｂは、実際の力覚提示デバイスの回転角（つまり、方位角度θbの影響を取り除いた力覚提示デバイスの回転角）θd-θbの一例を示す。
　図２に図示していないが、最後に、方向計算装置１００は、通信部（図示しない）を介して第２指示力覚ベクトルfd bを力覚提示デバイスに送信し、力覚提示デバイスは、受信した第２指示力覚ベクトルfd bに基づいて力覚または力覚を擬似的に知覚させる刺激により被誘導者に方向を提示する。
　本実施形態の発明によれば、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算することが可能となる。本実施形態の発明では、地磁気マップを用いて地磁気歪の影響による誤差に相当する方位角度θbを求め、当該誤差を補正した方向を力覚提示デバイスに指示することが可能となるため、歩行ナビゲーションシステムにおいて被誘導者を誘導したい方向とは異なる方向にナビゲーションすることを防ぐことが可能となる。
＜第２実施形態＞
　方向計算装置２００は、方向計算装置１００と同様、力覚提示デバイスを用いて被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）をリアルタイムに計算する装置である。なお、所定の範囲における力覚提示デバイスの位置や当該位置での地磁気ベクトルや重力加速度ベクトルは、方向計算装置１００と同様の方法で計測できるものとする。
　以下、図３～図４を参照して、方向計算装置２００を説明する。図３は、方向計算装置２００の構成を示すブロック図である。図４は、方向計算装置２００の動作を示すフローチャートである。図３に示すように方向計算装置２００は、バイアス取得部２１０と、第１方位角度取得部２２０と、提示方向計算部２３０と、記録部１９０を含む。記録部１９０は、方向計算装置２００の処理に必要な情報を適宜記録する構成部である。記録部１９０は、例えば、所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを記録しておく。
　以下、図４を参照し、方向計算装置２００の動作について説明する。Ｓ２１０において、バイアス取得部２１０は、記録部１９０に記録された地磁気マップを用いて、力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの位置は、例えば、力覚提示デバイスの位置を計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、力覚提示デバイスから離れた場所にある方向計算装置２００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、バイアス取得部２１０に入力する。
　Ｓ２２０において、第１方位角度取得部２２０は、力覚提示デバイスの現在の位置での基準座標系における力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルを用いて、当該位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得し、出力する。ここで、力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルは、例えば、地磁気ベクトルを計測するモジュール（図示しない）により計測されたデータであり、方向計算装置２００は、通信部（図示しない）を介して計測されたデータを当該モジュールから受信し、第１方位角度取得部２２０に入力する。
　Ｓ２３０において、提示方向計算部２３０は、Ｓ２１０で取得したバイアスとＳ２２０で取得した第１方位角度を用いて、力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を提示方向として計算し、出力する。ここで、第１指示力覚ベクトルは、例えば誘導者やプログラムにより方向計算装置２００に入力されるものであり、被誘導者の歩行を誘導したい方向や被誘導者の注意を喚起したい方向に対応するものである。
　以下、提示方向計算部２３０における第２指示力覚ベクトルの計算手順について説明する。力覚提示デバイスの現在の位置を表す基準座標系における位置座標を(xp,yp,zp)とする。まず、提示方向計算部２３０は、バイアスと第１方位角度θb’とから位置(xp,yp,zp)での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θb（以下、第２方位角度という）を計算する。具体的には、第１方位角度θb’と第２方位角度θbとの差がバイアスと等しくなるように、第２方位角度θbを計算する。次に、提示方向計算部２３０は、第２方位角度θbを用いて、第１指示力覚ベクトルfd c=|fd c|[cosθd, sinθd]T（ただし、θdはベクトル[1, 0]Tと第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）から、第２指示力覚ベクトルfd’ b’を計算する。具体的には、次式により計算する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図５Ｃは、誤った力覚提示デバイスの回転角θd-θb’の一例を示す。地磁気歪の影響を考慮していない方位角度θb’をそのまま用いて、θd-θb’を回転角として力覚提示デバイスに方向を指示すると、誤った方向に被誘導者が誘導されることになる。そこで、地磁気歪の影響を考慮した方位角度θbを用いて、θd-θb(あるいはθd’-θb’)を回転角として力覚提示デバイスに方向を指示するようにすると、正しい方向に被誘導者が誘導されることになる。
　図４に図示していないが、最後に、方向計算装置２００は、通信部（図示しない）を介して第２指示力覚ベクトルfd’ b’を力覚提示デバイスに送信し、力覚提示デバイスは、受信した第２指示力覚ベクトルfd’ b’に基づいて力覚または力覚を擬似的に知覚させる刺激により被誘導者に方向を提示する。
　提示方向の計算に用いる地磁気マップは第１実施形態と第２実施形態とで異なる。この相違により、第２実施形態は第１実施形態との比較において以下の長所と短所がある。
（長所）第２実施形態では、地磁気歪の影響による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いるため、第１実施形態で用いる地磁気マップよりもデータサイズが小さくて済む。その結果、第２指示力覚ベクトルfd’ b’の計算をより少ない時間で実行することができる。
（短所）その一方で、第２実施形態の地磁気マップは方位角度のバイアスしか含まないため、力覚提示デバイスは被誘導者により水平に保持されることが期待されており、この姿勢が維持されない場合、提示方向の計算の精度が落ちてしまうという問題がある。また、方位以外の力覚提示デバイスの姿勢の変化に対応することはできないという問題もある。
　本実施形態の発明によれば、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向を、地磁気歪を考慮してより正確に計算することが可能となる。
＜補記＞
　図６は、上述の各装置を実現するコンピュータの機能構成の一例を示す図である。上述の各装置における処理は、記録部２０２０に、コンピュータを上述の各装置として機能させるためのプログラムを読み込ませ、制御部２０１０、入力部２０３０、出力部２０４０などに動作させることで実施できる。
　本発明の装置は、例えば単一のハードウェアエンティティとして、キーボードなどが接続可能な入力部、液晶ディスプレイなどが接続可能な出力部、ハードウェアエンティティの外部に通信可能な通信装置（例えば通信ケーブル）が接続可能な通信部、ＣＰＵ（Central Processing Unit、キャッシュメモリやレジスタなどを備えていてもよい）、メモリであるＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクである外部記憶装置並びにこれらの入力部、出力部、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部記憶装置の間のデータのやり取りが可能なように接続するバスを有している。また必要に応じて、ハードウェアエンティティに、ＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体を読み書きできる装置（ドライブ）などを設けることとしてもよい。このようなハードウェア資源を備えた物理的実体としては、汎用コンピュータなどがある。
　ハードウェアエンティティの外部記憶装置には、上述の機能を実現するために必要となるプログラムおよびこのプログラムの処理において必要となるデータなどが記憶されている（外部記憶装置に限らず、例えばプログラムを読み出し専用記憶装置であるＲＯＭに記憶させておくこととしてもよい）。また、これらのプログラムの処理によって得られるデータなどは、ＲＡＭや外部記憶装置などに適宜に記憶される。
　ハードウェアエンティティでは、外部記憶装置（あるいはＲＯＭなど）に記憶された各プログラムとこの各プログラムの処理に必要なデータが必要に応じてメモリに読み込まれて、適宜にＣＰＵで解釈実行・処理される。その結果、ＣＰＵが所定の機能（上記、…部、…手段などと表した各構成部）を実現する。
　本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。また、上記実施形態において説明した処理は、記載の順に従って時系列に実行されるのみならず、処理を実行する装置の処理能力あるいは必要に応じて並列的にあるいは個別に実行されるとしてもよい。
　既述のように、上記実施形態において説明したハードウェアエンティティ（本発明の装置）における処理機能をコンピュータによって実現する場合、ハードウェアエンティティが有すべき機能の処理内容はプログラムによって記述される。そして、このプログラムをコンピュータで実行することにより、上記ハードウェアエンティティにおける処理機能がコンピュータ上で実現される。
　この処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、例えば、磁気記録装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等どのようなものでもよい。具体的には、例えば、磁気記録装置として、ハードディスク装置、フレキシブルディスク、磁気テープ等を、光ディスクとして、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＤＶＤ－ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ（Recordable）／ＲＷ（ReWritable）等を、光磁気記録媒体として、ＭＯ（Magneto-Optical disc）等を、半導体メモリとしてＥＥＰ－ＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable-Read Only Memory）等を用いることができる。
　また、このプログラムの流通は、例えば、そのプログラムを記録したＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体を販売、譲渡、貸与等することによって行う。さらに、このプログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することにより、このプログラムを流通させる構成としてもよい。
　このようなプログラムを実行するコンピュータは、例えば、まず、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、一旦、自己の記憶装置に格納する。そして、処理の実行時、このコンピュータは、自己の記憶装置に格納されたプログラムを読み取り、読み取ったプログラムに従った処理を実行する。また、このプログラムの別の実行形態として、コンピュータが可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することとしてもよく、さらに、このコンピュータにサーバコンピュータからプログラムが転送されるたびに、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することとしてもよい。また、サーバコンピュータから、このコンピュータへのプログラムの転送は行わず、その実行指示と結果取得のみによって処理機能を実現する、いわゆるＡＳＰ（Application Service Provider）型のサービスによって、上述の処理を実行する構成としてもよい。なお、本形態におけるプログラムには、電子計算機による処理の用に供する情報であってプログラムに準ずるもの（コンピュータに対する直接の指令ではないがコンピュータの処理を規定する性質を有するデータ等）を含むものとする。
　また、この形態では、コンピュータ上で所定のプログラムを実行させることにより、ハードウェアエンティティを構成することとしたが、これらの処理内容の少なくとも一部をハードウェア的に実現することとしてもよい。
　上述の本発明の実施形態の記載は、例証と記載の目的で提示されたものである。網羅的であるという意思はなく、開示された厳密な形式に発明を限定する意思もない。変形やバリエーションは上述の教示から可能である。実施形態は、本発明の原理の最も良い例証を提供するために、そして、この分野の当業者が、熟考された実際の使用に適するように本発明を色々な実施形態で、また、色々な変形を付加して利用できるようにするために、選ばれて表現されたものである。すべてのそのような変形やバリエーションは、公正に合法的に公平に与えられる幅にしたがって解釈された添付の請求項によって定められた本発明のスコープ内である。

Claims (7)

  1. 　被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、
    　所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得する第１マトリックス取得部と、
    　前記位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得する第２マトリックス取得部と、
    　前記第１マトリックスと前記第２マトリックスを用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、
    　を含む方向計算装置。
  2. 　請求項１に記載の方向計算装置であって、
    　fd c=|fd c|[cosθd, sinθd]T（ただし、θdはベクトル[1, 0]Tと前記第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）を前記第１指示力覚ベクトルとし、
    　前記提示方向計算部は、前記第１マトリックスrcと前記第２マトリックスrsとから次式により前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θbを計算し、
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    次式により前記第２指示力覚ベクトルfd bを計算する
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    　ことを特徴とする方向計算装置。
  3. 　被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算装置であって、
    　所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得するバイアス取得部と、
    　前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得する第１方位角度取得部と、
    　前記バイアスと前記第１方位角度を用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算部と、
    　を含む方向計算装置。
  4. 　請求項３に記載の方向計算装置であって、
    　fd c=|fd c|[cosθd, sinθd]T（ただし、θdはベクトル[1, 0]Tと前記第１指示力覚ベクトルがなす角を表す）を前記第１指示力覚ベクトルとし、
    　前記提示方向計算部は、前記バイアスと前記第１方位角度θb’とから前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮した前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度θbを計算し、次式により前記第２指示力覚ベクトルfd’ b’を計算する
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    　ことを特徴とする方向計算装置。
  5. 　方向計算装置が、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算方法であって、
    　前記方向計算装置が、所定の範囲に含まれる位置での基準座標系における力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの基準姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第１マトリックスという）を取得する第１マトリックス取得ステップと、
    　前記方向計算装置が、前記位置での基準座標系における前記力覚提示デバイスの現在の姿勢での地磁気ベクトルと重力加速度ベクトルとこれらのベクトルの外積ベクトルからなるマトリックス（以下、第２マトリックスという）を取得する第２マトリックス取得ステップと、
    　前記方向計算装置が、前記第１マトリックスと前記第２マトリックスを用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算ステップと、
    　を含む方向計算方法。
  6. 　方向計算装置が、被誘導者が把持する力覚提示デバイスを用いて当該被誘導者に対して提示する方向（以下、提示方向という）を計算する方向計算方法であって、
    　前記方向計算装置が、所定の範囲に含まれる位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを含む地磁気マップを用いて、前記力覚提示デバイスの現在の位置から、当該位置での地磁気歪による方位角度のバイアスを取得するバイアス取得ステップと、
    　前記方向計算装置が、前記位置での基準座標系における地磁気歪の影響を考慮していない前記力覚提示デバイスの方位を示す方位角度（以下、第１方位角度という）を取得する第１方位角度取得ステップと、
    　前記方向計算装置が、前記バイアスと前記第１方位角度を用いて、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す基準座標系における指示力覚ベクトル（以下、第１指示力覚ベクトルという）から、前記力覚提示デバイスに指示する方向を表す力覚提示デバイス座標系における指示力覚ベクトル（以下、第２指示力覚ベクトルという）を前記提示方向として計算する提示方向計算ステップと、
    　を含む方向計算方法。
  7. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載の方向計算装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012172741A1 (ja) * 2011-06-13 2012-12-20 パナソニック株式会社 ノイズパターン取得装置、および、それを備える位置検知装置
WO2016031118A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 ソニー株式会社 力覚提示デバイス、力覚提示システム、および力覚提示方法
US20170343361A1 (en) * 2016-05-26 2017-11-30 Apple Inc. Correcting Compass View Using Map Data
WO2019081747A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Sony Semiconductor Solutions Corporation CAP DETERMINATION DEVICE AND METHOD, DEVICE, AND RENDERING METHOD
JP2019148543A (ja) * 2018-02-28 2019-09-05 セイコーエプソン株式会社 電子時計および指針制御方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130218456A1 (en) * 2006-02-16 2013-08-22 John S. Zelek Wearable tactile navigation system
US20190212152A1 (en) 2016-05-10 2019-07-11 Indooratlas Oy Measurement data processing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012172741A1 (ja) * 2011-06-13 2012-12-20 パナソニック株式会社 ノイズパターン取得装置、および、それを備える位置検知装置
WO2016031118A1 (ja) * 2014-08-29 2016-03-03 ソニー株式会社 力覚提示デバイス、力覚提示システム、および力覚提示方法
US20170343361A1 (en) * 2016-05-26 2017-11-30 Apple Inc. Correcting Compass View Using Map Data
WO2019081747A1 (en) * 2017-10-26 2019-05-02 Sony Semiconductor Solutions Corporation CAP DETERMINATION DEVICE AND METHOD, DEVICE, AND RENDERING METHOD
JP2019148543A (ja) * 2018-02-28 2019-09-05 セイコーエプソン株式会社 電子時計および指針制御方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GOMI, H.AMEMIYA, T.TAKAMUKU, S.ITO, S.: "Research and Development of Force Sensation Presentation Gadget: 'Buru-Navi3' Pinch-held Mobile Gadget Creating a Sensation of Being Pulled", IMAGE LABORATORY, vol. 26, no. 7, 2015, pages 41 - 44
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