(57)【要約】【課題】  航空機の操縦者の視覚的負荷が異常に増加するような状況下において計器として利用することができる皮膚感覚操縦支援装置を提供する。【解決手段】  作用ピン１のピンアレイで構成される情報呈示面２が操縦桿Ｓの近傍に配設され操縦者の親指の皮膚感覚を介して情報が操縦者に伝えられる。作用ピン制御装置３によってピンアレイの作用領域、作用時間または作用周波数等が好適に制御されて情報呈示面２に飛行情報および操作情報に対応する作用領域の流れ又は淀みの動作が生成され、その動作が皮膚感覚を介して操縦者に伝わる。また、作用ピン１の作用周波数は、触覚の受容器の感度特性を考慮して通常３０［Ｈｚ］近傍に制御されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膚に対し機械的作用または電磁的作用を与える作用媒体と、該作用媒体の動作を制御する作用媒体制御手段とを具備し、前記作用媒体は突起物の集合体から成り且つ操縦桿近傍に配設され、情報が操縦者の手の全体または一部の皮膚感覚として操縦者に呈示されることを特徴とする皮膚感覚操縦支援装置。
【請求項２】
前記作用媒体制御手段は前記作用媒体の作用領域、作用周波数および作用時間を制御する請求項１に記載の皮膚感覚操縦支援装置。
【請求項３】
前記作用媒体制御手段は、前記作用媒体の作用周波数を３０Ｈｚ近傍に制御する請求項２に記載の皮膚感覚操縦支援装置。
【請求項４】
前記作用媒体による作用領域の流れの動作又は淀みの動作を航空機の飛行情報および操縦者の操作情報に対応させ皮膚感覚として操縦者に呈示する手段を備えている請求項１から３のいずれかに記載の皮膚感覚操縦支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皮膚感覚操縦支援装置、特に航空機の操縦者の視覚的負荷が異常に増加するような状況下において計器として利用することができる皮膚感覚操縦支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
航空機を操縦する際、高度や速度など飛行に必要な情報も、周辺空域の監視など安全に関わる情報も全て視覚により取得されているため、操縦者における視覚的な負荷は高くなっている。そのため、航空機が通常と異なる状態に陥るなどした場合、例えばホバリングなど特定のタスクを行う場合、悪天候や機体の故障に遭遇した場合、あるいはそれらの条件が重ね合わさるような状況においては、それらの情報を視覚により取得することが難しくなり、安全な飛行を遂行することが困難となる場合が考えられる。
従来、そのような問題に対し、音声や振動感覚などにより必要な情報を操縦者に伝える手段が考えられてきた。しかし、音声を介した情報呈示に関し、現在も管制塔等の無線交信は音声で行われており、それらの交信を円滑に行うためには、音声を通じた情報呈示は最小限にとどめる事が望ましいと考えられる。
また、振動を介した情報呈示に関し、衣服の中に配置した多数のバイブレータを利用して、振動のパターンという形で伝達する手法も考案され開示されているが（例えば、非特許文献１を参照。）、多数のバイブレータを身体に密着させることに起因する拘束感や圧迫感が、却って航空機の操縦を妨げる虞がある。
ところで、振動感覚のような人間の皮膚感覚に対する情報呈示手段は、従来から情報呈示手段として利用されてきた視覚あるいは聴覚といった感覚とは全く異なる感覚であることから、視覚的な負荷を高めることが無く、前述の問題に対する有効な解決策となりうると考えられる。
近年の感覚呈示技術の発展に伴い、人に対する人工感覚の呈示手法は飛躍的に進歩している。特に、最近は、物体に接触したときに得られる感覚である触覚への呈示技術の進歩がめざましい。触覚は一般に、物体の概形や重さなどに関する力覚と、物体表面の凸凹や振動などに関する皮膚感覚に分けて考えることができる。皮膚感覚への呈示装置としては、上述したように振動感覚に特化し、多数のバイブレータを利用して情報を提示するものや、特に指先に着目し、指先の感覚受容器を電気刺激により直接刺激するもの、多数のピンの凸凹を制御することで任意の形状を作り出し呈示する手法、指先皮膚表面に特定の物理振動を生成させることで、物体表面の素材感(つるつるしている,ざらざらしている)を呈示する手法などが研究されている。
【０００３】
また、上記皮膚感覚等の触覚の形成に関与する人間の受容器は皮膚（上皮、真皮）および皮下組織に分布し、皮膚面に物体が触れ、例えば機械的な刺激が加わると、皮膚および皮下組織が歪み、あるいは変形し、これに対して数種類の受容器が刺激される。そして、これらの受容器により機械的刺激の強さ及び動きの速さが検出され符号化された感覚情報が中枢に送られる。人間は、それらの複合した感覚情報に基づいて物体の大きさ、形状、テキスチャーや動きを認識することができる。ところで、人間の受容器としては主としてマイスナー小体、メルケル細胞、パチニ小体及びルフィニー終末が知られている。これらの受容器を、刺激と応答の対応関係の観点から分類すると、触受容は主としてマイスナー小体、圧受容と低周波域の振動受容はメルケル細胞、振動受容はパチニ小体、温冷受容はルフィニー終末に分類される。更に、これらの受容器を、速順応（Rapidly Adapting;ＲＡ型）または遅順応型（Slowly Adapting;ＳＡ型）並びに狭い受容野（Ｉ型）または広い受容野（II型）の観点から分類すると、順応が速く且つ受容野の狭いもの（ＲＡＩ）、順応が速く且つ受容野の広いもの（ＲＡII）、順応が遅く且つ受容野の狭いもの（ＳＡＩ）および順応が遅く且つ受容野の広いもの（ＳＡII）に分類され、マイスナー小体はＲＡＩに、パチニ小体はＲＡIIに、メルケル細胞はＳＡＩに、ルフィニー終末はＳＡIIに属する。また、これらの受容器の分布密度は指先が、腹部や背中に比べ高いことが知られている。従って、指先の皮膚感覚が腹部や背中の皮膚感覚に比べ情報の解像度が高くなる。このような皮膚感覚の特性を利用して、ピンを突出させて指先で点字列を任意の速度でなぞりながら点字を読み取る場合と同様な触覚で点字を呈示可能な点字表示装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８４６９１号公報
【非特許文献１】McGrath,B.J.;Estrade,A.;Braithwaite,M.G.;A.K.;Rupert,A.H.;Tactile Situation Awareness System Flight Demonstration,USAARL Report No.2004-10
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した衣服の中に配置された多数のバイブレータを利用して、振動のパターンという形で情報を伝達する手法では、背中や腹部と言った上半身の皮膚に振動負荷を与えることにより操縦者に情報を提示している。
しかし、背中や腹部の受容器の分布密度は低く、情報の解像度が悪い上に、多数のバイブレータを身体に密着させることから起因する拘束感や圧迫感が、却って航空機の操縦環境を阻害する問題点がある。
他方、上述した点字表示装置では、ピンをなぞった時の指先の触覚によって利用者に対し情報が呈示される。すなわち、なぞった瞬間にピンの動きに対し指先の受容器が反応し触覚情報が利用者に呈示される。すなわち、ピンと指先が短時間接触している間に触覚情報が伝達されて利用者の側でその触覚情報に基づいて対象とする情報が解像される。
しかし、上記点字表示装置は、ピンの突出量、振動振幅あるいは振動強度等を変化させて皮膚感覚として情報が伝達され、ピンの作用時間あるいは作用周波数等は考慮されていない。そのため、上記点字表示装置は、ピンと指先が短時間接触している場合には有効であるが、操縦桿を握っていてピンと指先が長時間固定される状況が考えられる航空機の操縦環境においては計器として利用され、操縦者の視覚的負荷を軽減するまでには至っていないのが現実である。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたものであって、航空機の操縦者の視覚的負荷が異常に増加するような状況下において計器として利用することができる皮膚感覚操縦支援装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的を達成するため第１の発明では、皮膚に対し機械的作用または電磁的作用を与える作用媒体と、該作用媒体の動作を制御する作用媒体制御手段とを具備し、前記作用媒体は突起物の集合体から成り且つ操縦桿近傍に配設され、情報が操縦者の手の全体または一部の皮膚感覚として操縦者に呈示されることを特徴とする。
上記第１の発明の皮膚感覚操縦支援装置では、作用媒体は突起物の集合体から成り作用媒体制御手段によって制御されるため、操縦者が皮膚感覚として認識しやすい様々な作用媒体の動きを形成することが可能になる。さらに、突起物の集合体は操縦桿近傍に配設されているので、操縦者は操縦環境を乱されることなく皮膚感覚を介して飛行情報を好適に得ることができる。特に、手を操縦桿から分離することが難しく且つ視覚的負荷が極端に上昇する状況下においても操縦者に飛行情報を正確に伝えることが可能となると共に操縦桿の操作方向、操作量または飛行情報を作用媒体の動きに対応させることが容易となり、操縦者は操縦に即反映することができる。また、人間の身体において触覚の受容器の分布密度が高い手の全部または一部、例えば指先の皮膚感覚を介して情報は操縦者に伝えられるため、情報の解像度は腹部や背中に比べ高くなる。その結果、操縦者は視覚的負荷を軽減されると共にバイブレータ等のアクチュエータを身につける必要がないため拘束感や圧迫感から解放される。また、本装置は小型且つ軽量とすることができ、利用に対しても簡便となる。
【０００７】
第２の発明では、前記作用媒体制御手段は前記作用媒体の作用領域、作用周波数および作用時間を制御することとした。
上記第２の発明の皮膚感覚操縦支援装置では、作用媒体の作用領域、作用周波数および作用時間を制御することによって、触覚の受容器の感度特性に適合した作用媒体の動きを実現することができる。これにより、操縦者に対し皮膚感覚を介して情報が好適に伝達され操縦者の視覚的負荷を軽減することができる。
【０００８】
第３の発明では、前記作用媒体制御手段は、前記作用媒体の作用周波数を３０Ｈｚ近傍に制御することとした。
上述した皮膚感覚の受容器であるパチニ小体およびマイスナー小体は、何かに接触した瞬間に素早く反応するが、すぐに感覚情報を生成しなくなる、すなわち持続的に刺激を受けていると閾値が上昇する特性を有し、特にパチニ小体は、２００［Ｈｚ］程度の振動に最も敏感に反応する一方、マイスナー小体は、３０［Ｈｚ］程度の振動に最も敏感に反応する。感覚の閾値自体はパチニ小体の方が低く敏感に反応する。しかし、これらを航空機の計器として利用する場合、指先が操縦桿に接触したままの状態が長時間維持される場合であっても、接触しているあいだ閾値の上昇がゆるやかな受容器の特性も考慮する必要がある。ところで、上述したメルケル細胞は、閾値の上昇がゆるやかで持続的に反応を起こす特性を有し、特に高周波の振動よりは低周波（１０−３０［Ｈｚ］程度）の振動に敏感に反応する特性を有する。
そこで、上記第３の発明の皮膚感覚操縦支援装置では、作用媒体が指先に短時間作用する又は長時間作用する、いずれの場合であっても皮膚感覚を操縦者が明確に識別できるように、作用媒体の作用周波数が作用媒体制御手段によってマイスナー小体が敏感に反応する周波数である３０［Ｈｚ］近傍の周波数に制御されている。同時に、この周波数帯域は、メルケル細胞が敏感に反応する周波数であることから、作用媒体が指先の皮膚に接触する瞬間だけでなく、接触している間の皮膚感覚も比較的長時間生成され続けることとなり、その結果、作用媒体が皮膚に長時間接触し続けていても操縦者の皮膚感覚は鈍くならずに操縦者は情報を読み取ることが可能になると考えられる。これにより、本発明の皮膚感覚操縦支援装置は航空機の操縦環境において計器として利用されて操縦者の視覚的負荷を軽減することが可能となる。
【０００９】
第４の発明では、前記作用媒体による作用領域の流れの動作又は淀みの動作を航空機の飛行情報および操縦者の操作情報に対応させ皮膚感覚として操縦者に呈示する手段を備えていることとした。
上記第４の発明の皮膚感覚操縦支援装置では、例えば現在の飛行経路が目標とする経路よりも上方であり操縦桿を前に倒して機首を下げる必要がある場合には、操縦者に対して作用媒体による作用領域の流れが手前から奥に流れる方向の皮膚感覚を呈示する。これにより、操縦者は操縦桿を前に倒して航空機の飛行経路を修正することができる。他方、現在の飛行経路が目標とする経路より下方であり操縦桿を後に倒して機首を上げる必要がある場合には、操縦者に対して作用媒体による作用領域が手前の方で淀む皮膚感覚を呈示する。これにより、操縦者は操縦桿を後に倒して航空機の飛行経路を修正することができる。このように、作用媒体による作用領域の流れ又は淀みの動作を航空機の飛行情報および操縦者の操作情報に対応させることによって、操縦者に対し安全な飛行をする上で重要な飛行情報とその誤差を解消するための操作の方向を好適に指示することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の皮膚感覚操縦支援装置によれば、作用媒体は突起物の集合体から成り作用媒体制御手段によって制御されるため、操縦者が皮膚感覚として認識しやすい様々な作用媒体の動きを形成することが可能になる。さらに、突起物の集合体は操縦桿近傍に配設されているので、操縦者は操縦環境を乱されることなく皮膚感覚を介して飛行情報を好適に得ることができる。特に、操縦桿の操作方向、操作量あるいは飛行情報を作用媒体の動きに対応させることが容易となり、操縦者は操縦に即反映することができ、航空機の安全な航行に寄与することができる。また、人間の身体において触覚の受容器の分布密度が高い手の全部または一部、例えば指先の皮膚感覚を介して情報は操縦者に伝えられるため、情報の解像度は腹部や背中に比べ高くなり操縦者は視覚的負荷から軽減される。また、作用媒体の動きは、作用媒体制御手段によって触覚の受容器の感度特性に適合するように制御されるために操縦者は皮膚感覚を介して情報を好適に認識することができる。特に、作用媒体の作用周波数は皮膚の受容器の中で順応性が高いマイスナー小体および反応持続性の高いメルケル細胞が敏感に反応する３０Ｈｚ近傍に維持設定されている。その結果、作用媒体が皮膚に長時間接触し続けていても操縦者の皮膚感覚は鈍くならずに操縦者は情報を読み取ることが可能になる。さらに、本発明の皮膚感覚操縦支援装置は小型且つ軽量であり、操縦桿への取り付けに対して容易であると共に利用に対しても簡便となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の皮膚感覚操縦支援装置の航空機に対する適用例である皮膚感覚ディスプレイ装置１００を示す構成説明図である。
この皮膚感覚ディスプレイ装置１００は、親指Ｔの皮膚に機械的刺激、例えば凹凸および振動等を与える作用媒体としての作用ピン１と、作用ピン１がピンアレイに配設され且つ各作用ピン１が面外に突出または面内に突入するといった振動を行って皮膚感覚を操縦者にディスプレイする情報呈示面２と、作用ピン１の作用領域、作用周波数および作用時間を制御する作用媒体制御手段としての作用ピン制御装置３と、現在の航空機の速度ベクトルと航空機の現在位置と未来における航空機の予定位置とを結んで形成される基準ベクトルとのなす角である誤差角またはその誤差角の時間変化率を算出する飛行経路誤差計算装置４とを具備して構成されている。なお、説明の都合上、作用ピン制御装置３または飛行経路誤差計算装置４は、皮膚感覚ディスプレイ装置１００に対して分離されて描かれているが、装置内部に組み込まれていても良い。
【００１３】
なお、作用ピン１の作用領域とは、図２に示すように、振動を行って操縦者の皮膚に刺激を与えるピンアレイの全部または一部分の矩形領域のことである。また、作用ピン１の作用周波数とは単位時間当たりの作用ピン１が操縦者の皮膚に作用する回数のことである。また、作用時間とは、作用ピン１の駆動装置（図示せず）の作動時間のことであり、上述した通り作用ピン１は振動を行っているので、作用ピン１は作用時間のあいだ間欠的に操縦者の皮膚に作用している。また、作用方向とは、作用領域を移動させることによって生じる流れの方向である。図２では親指の根元側から指先側への流れの方向を示している。
【００１４】
作用ピン１は、例えば先端が半球形であり且つ胴部が円筒形のピンであり、情報呈示面２から突出して操縦者の親指Ｔの皮膚面を押し、その押すことによって生じた皮膚の変形または弾性振動によって生じた応力が皮膚面の下部にある受容器を刺激して、これらの受容器により作用ピン１の作用領域および作用ピン１の周波数等に特徴づけられた感覚情報が中枢に送られ、操縦者は、予め感覚情報と飛行情報を対応させておくことによってそれらの感覚情報に基づいて様々な飛行情報を認識することができる。また、作用ピン１の駆動装置は、図示されてはいないが、例えばピエゾアクチュエータ等である。なお、作用ピン１は、操縦者の皮膚に作用しない時は情報呈示面２の内部に下降されている。
【００１５】
作用ピン１の作用周波数は、作用ピン制御装置３によって３０［Ｈｚ］近傍に制御されている。この周波数帯域は、皮膚の受容器の中で順応性が高く且つ反応持続性が低い感度特性を有する、いわゆるＲＡＩのマイスナー小体、ならびに順応性が低く且つ反応持続性が高い感度特性を有する、いわゆるＳＡＩのメルケル細胞が敏感に反応する周波数である。その結果、作用ピン１が操縦者の皮膚に短時間作用する場合あるいは作用ピン１が皮膚に長時間作用する場合においても、操縦者の皮膚感覚は鈍くならずに操縦者は皮膚感覚を介して情報を好適に認識することが可能になる。これにより、離着陸やホバリングなど特定のタスクを行う場合、悪天候や機体の故障などの飛行条件あるいはそれらの条件が重ね合わさるような操縦者が操縦に集中して計器や周辺状況から飛行情報を得ることが困難な場合であっても操縦者は飛行情報を好適に得ることができるようになる。
【００１６】
情報呈示面２には、図２に示すように、２（縦）×４（横）＝８個のセルが縦方向に３個結合されることによって６（縦）×４（横）＝２４個の作用ピン１のピンアレイが形成されている。寸法例を挙げると、作用ピン１の外径は１.３ｍｍであり、セル内の作用ピン間のピッチは２.４ｍｍであり、セル間のピッチは４.０ｍｍである。従って、このピンアレイは縦１７ｍｍ（＝１.７ｃｍ）×横８ｍｍ（＝０.８ｃｍ）の矩形面積によって包絡され、この矩形面積は大人の親指の先端部より小さい面積である。これにより、操縦者は操縦桿Ｓを握りながら情報呈示面２に触れることができ、操縦環境を乱されることがなくなる。また、本実施例では操縦桿Ｓの胴部に取り付けられているが、操縦桿Ｓの頭部であっても良い。このように、情報呈示面２は小型かつ軽量のため操縦桿Ｓに取り付ける際の自由度が増す利点を有している。また、小型かつ軽量のため拘束感や利用の手間も存在しない。
【００１７】
図２は、作用領域の流れと飛行情報との対応例を示す示す説明図である。なお、黒丸となっている作用ピン１は突出して操縦者に作用している状態を示し、白丸となっている作用ピン１は情報呈示面２の内部に下降して操縦者に作用していない状態を示している。また、作用ピン１の作用周波数は３０［Ｈｚ］とする。
先ず、下右２×２の作用領域１１を２００［ｍｓ］の間突出させる。因みに、この間、作用ピン１は、操縦者の皮膚に対し６（＝作用時間２００［ｍｓ］×作用周波数３０［１/ｓ］÷１０００）回にわたり作用したことになる。その後、作用領域１１を２６０［ｍｓ］の間休止させる。
その後、再度同じ作用領域１１を１６０［ｍｓ］の間突出させる。因みに、この間、作用ピン１は、操縦者に対し５（≒作用時間１６０［ｍｓ］×作用周波数３０［１/ｓ］÷１０００）回にわたり作用したことになる。その後、１３０［ｍｓ］の間休止させる。
次いで、中右１×２の作用領域１２を１５０［ｍｓ］の間突出させる。因みに、この間、作用ピン１は、操縦者に対し５（≒作用時間１５０［ｍｓ］×作用周波数３０［１/ｓ］÷１０００）回にわたり作用したことになる。その後、１３０［ｍｓ］の間休止させる。このように、作用領域１２を縦方向に１つ移動させた作用領域１３を１５０［ｍｓ］の間突出させた後１３０［ｍｓ］の間休止させるといった操作を情報呈示面２の上端に達するまで繰り返す。上端に達した後は上右１×２の作用領域１５を１５０［ｍｓ］の間突出させる。そして、２００［ｍｓ］の間休止させた後、初期状態に戻り、再び作用ピン１に対する上記操作を繰り返す。このような操作を行うことにより、情報呈示面２に仮想運動と呼ばれる作用領域の流れを表現することがで可能となる。この場合は、親指の根元側から親指の指先側に作用領域の流れを表現しているが、逆の動作を行うことにより、親指の指先側から根元側に作用領域の流れを表現することができる。そして、現在の飛行経路が目標とする経路よりも上方であり操縦桿を前に倒して機首を下げる必要がある場合には、操縦者に対して、上述した手前から奥に流れる方向の皮膚感覚が呈示され、操縦者はその皮膚感覚を基に操縦桿を前に倒して航空機の飛行経路を修正する。このように、作用領域の流れ方向と飛行情報および操作情報を対応付けることによって飛行経路の修正が容易となるため、操縦者は計器等を見ることなく皮膚感覚を介して飛行情報および操作情報を得て飛行経路を修正することが可能になる。
【００１８】
また、この場合の作用領域の移動速度、すなわち流速を求めると、作用ピン１の移動した距離は、２.４×３＋４.０×２＝１５.２ｍｍであり、作用領域が上端までに達するのに要した時間は、２００＋２６０＋１６０＋１５０×３＋１３０×４＝１５９０ｍｓであるから、流れの速さは１５.２ｍｍ÷１５９０ｍｓ＝９.６［ｍｍ／ｓ］となる。このように、この流れの速さと飛行情報および操作情報を対応させることによって、操縦者は皮膚感覚を介して飛行情報および操作情報を認識することも可能となる。
【００１９】
図３は、皮膚感覚ディスプレイ装置１００を利用して飛行経路の修正方法を説明する構成説明図である。
【００２０】
先ず、図４に示すように、飛行経路誤差計算装置４は、機上電子システムＫの現在位置Ｐに関する情報および目標位置ＰＴに関する情報から、現在位置と目標位置を結ぶ目標経路ＲＴを作成する。
次に、飛行経路誤差計算装置４は、機上電子システムＫのエアデータセンサの速度情報から現在の飛行経路Ｒを取得する。
次に、目標経路ＲＴおよび現在の飛行経路Ｒのなす角度を誤差角Δθとして算出する。
【００２１】
そして、この誤差角情報が作用ピン制御装置３に転送され、作用ピン制御装置３は誤差角Δθが一定角度の範囲内、例えば±１.３°内であれば、作用ピン１を情報呈示面２の内部に下降させたままで操縦者に作用することはないが、逆に誤差角Δθが±１.３°を越えた場合は、作用ピン制御装置３は上述したように情報呈示面２に作用領域の流れを皮膚感覚として操縦者の親指Ｔに呈示する。この場合、流れの方向が親指Ｔの根元側から指先側の場合は、飛行経路が目標とする経路、例えば目標高度ｈより上方であること呈示していると共に操縦桿Ｓを前に倒して機首を下げる必要があることを呈示している。他方、流れの方向が親指の指先側から根元側の場合は、飛行経路が目標とする経路、例えば目標高度ｈより下方であること呈示していると共に操縦桿Ｓを後に倒して機首を上げる必要があることを呈示している。これにより、操縦者は計器を見ることなく飛行経路の誤差を解消するための操作をすることができるようになる。
【００２２】
また、作用ピン制御装置３は、作用領域の流れの速さを変化させることによって、例えば±１.３°,±２.６°,±６.５°の各誤差角に対する流れの速さを情報呈示面２に皮膚感覚として操縦者の親指Ｔに呈示することもできる。このように、操縦者に対して目標経路に対する上か下かの２値化情報および操縦桿Ｓの操作の方向に関する情報以外に誤差角Δθの大きさに関する情報を皮膚感覚として呈示することが可能となる。
【００２３】
他方、作用ピン制御装置３は、作用領域の流れの皮膚感覚に代えて、作用領域の淀み位置を皮膚感覚として操縦者の親指Ｔに呈示し、操縦者は飛行経路の誤差角を修正することも可能である。この場合、淀みの方向が親指の根元側の場合は、飛行経路が目標とする経路より下方であること呈示していると共に操縦桿Ｓを後に倒して機首を上げる必要があることを呈示している。他方、淀みの方向が親指の指先側の場合は、飛行経路が目標とする経路より上方であること呈示していると共に操縦桿Ｓを前に倒して機首を下げる必要があることを呈示している。
【００２４】
また、作用領域の淀みの周波数を変化させることによって、一定時間内で誤差角Δθを修正すべく誤差角Δθの時間変化率の差を呈示することも可能である。例えば、飛行経路誤差計算装置４は、経路角誤差から基準となる誤差の基準時間変化率を算出する。次に、飛行経路誤差計算装置４は、この基準時間変化率に対する現在の誤差角の時間変化率の差分を算出する。そして、この基準時間変化率に対する現在の誤差角の時間変化率の差分が作用ピン制御装置３に転送されて、作用ピン制御装置３はその誤差角の時間変化率の差分を作用領域の淀みの周波数に対応させることによって、操縦者にその誤差角の時間変化率の差分を皮膚感覚として呈示することができる。なお、この場合、作用ピン１の周波数は３０［Ｈｚ］近傍に限定せずに、例えば１０〜３０［Ｈｚ]または２００［Ｈｚ］近傍の周波数帯域が使用される。また、基準となる誤差角の時間変化率に対する現在の誤差角の時間変化率の差が存在しない場合は、作用ピン制御装置３は、作用領域の淀みを全く振動させないが、差が発生する場合は、作用ピン制御装置３は、差の増加に対応させて作用領域の淀みの振動周波数を徐々に増加させる。
【００２５】
以上のように、作用領域の淀みの位置および周波数を変化させることによって、操縦者に対し経路角の他に誤差角の時間変化率の差を皮膚感覚として呈示することができる。操縦者はこの皮膚感覚を基にして計器を見ることなく一定時間内で飛行経路の誤差を解消するための操作をすることができる。
【００２６】
上記皮膚感覚ディスプレイ装置１００によれば、情報呈示面２は作用ピン１のピンアレイから成っているため、操縦者は作用領域の動きを皮膚感覚として認識しやすくなると共に作用ピン制御装置３によって操縦者が認識しやすい様々な、作用周波数および作用時間等に特徴づけられた作用領域の動きが生成される。さらに、情報呈示面２は操縦桿近傍に配設されているので、操縦者は操縦環境を乱されることなく皮膚感覚を介して飛行情報を好適に得ることができる。特に、手を操縦桿から分離することが難しく且つ視覚的負荷が極端に上昇する状況下においても操縦者に飛行情報を正確に伝えることが可能となると共に操縦桿の操作方向または操作量を作用領域の動き、例えば作用領域の流れの方向および速さならびに作用領域の淀みの位置および振動周波数に対応させることが容易となり、操縦者は操縦に即反映することができ、航空機の安全な航行に寄与することができる。また、人間の身体において触覚の受容器の分布密度が高い指先の皮膚感覚を介して情報は操縦者に伝えられるため、情報の解像度は腹部や背中に比べ高くなり操縦者は視覚的負荷から好適に軽減される。また、作用ピン１の動きは、作用ピン制御装置３によって触覚の受容器の感度特性に適合するように制御されるために操縦者は皮膚感覚を介して情報を好適に認識することができる。特に、作用領域の作用周波数は皮膚の受容器の中で順応性が高いマイスナー小体および反応持続性の高いメルケル細胞が敏感に反応する３０Ｈｚ近傍に維持設定されている。その結果、作用領域が皮膚に長時間接触し続けていても操縦者の皮膚感覚は鈍くならずに操縦者は情報を読み取ることが可能になる。さらに、本発明の皮膚感覚ディスプレイ装置１００は小型且つ軽量であり、操縦桿への取り付けに対して容易であると共に利用に対しても簡便となる。
【実施例２】
【００２７】
実施例１の皮膚感覚ディスプレイ装置１００では、情報呈示面２は操縦桿の近傍に配設されている構成であるが、グローブの内側または外側ならびに全部または一部に情報呈示面が配設され且つ情報が指先だけでなく手全体の皮膚感覚を介して呈示される構成としても良い。
【実施例３】
【００２８】
また、実施例１の皮膚感覚ディスプレイ装置１００では、作用ピン１は振動することにより操縦者の皮膚に機械的刺激を与える構成であるが、電気的刺激、例えばインパルス電圧が作用ピン１によって操縦者に印加される構成としても良い。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の皮膚感覚操縦支援装置は、航空機、船舶、鉄道車両および自動者等の乗り物の操縦者に対して情報を呈示する計器又はこれらの操縦者の操作を支援する装置として好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明である皮膚感覚操縦支援装置の航空機に対する適用例である皮膚感覚ディスプレイ装置を示す説明図である。
【図２】作用領域の流れと飛行情報との対応例を示す示す説明図である。
【図３】皮膚感覚ディスプレイ装置を利用して飛行経路の修正方法を説明する構成説明図である。
【図４】航空機の飛行経路の誤差を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      作用ピン
２      情報呈示面
３      作用ピン制御装置
４      経路角誤差計算装置
１００  皮膚感覚ディスプレイ装置
【図１】
2006224691.tif 000003
【図２】
2006224691.tif 000004
【図３】
2006224691.tif 000005
【図４】
2006224691.tif 000006