(57)【要約】【課題】筐体の把持の仕方がより容易に誘導できるようにする。【解決手段】触覚装置１００および制御装置２００を備える。触覚装置１００のセンサ１０２は、筐体１０１を把持する利用者の手指の接触を検出し、制御装置２００の判定部２０１は、触覚装置１００のセンサ１０２が検出した手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定し、指示部２０２は、センサ情報と基準位置情報とが一致しない場合、センサ情報と基準位置情報とが一致する場合の少なくとも一方の場合に、通知指示を通知部１０３に送信する。触覚装置１００の通知部１０３は、通知指示を受け付けて手指の接触位置がずれている旨、または手指の接触位置が基準位置と一致している旨を利用者に通知する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚装置および制御装置を備え、
前記触覚装置は、
把持可能とされた筐体と、
前記筐体に収容されて前記筐体を把持する利用者の手指の接触を検出するセンサと、
通知指示を受け付けて前記手指の接触位置が基準位置からずれている旨、前記手指の接触位置が前記基準位置と一致している旨の少なくとも一方を通知する通知部と、
前記筐体を把持する前記利用者に触覚刺激を与える触覚刺激生成部と
を備え、
前記制御装置は、
前記センサが検出した前記手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定する判定部と、
前記センサ情報と前記基準位置情報とが一致しない場合、前記センサ情報と前記基準位置情報とが一致する場合の少なくとも一方の場合に、前記通知指示を前記通知部に送信する指示部と
を備えることを特徴とする触覚システム。
【請求項２】
請求項１記載の触覚システムにおいて、
複数の前記触覚装置を備え、
前記判定部は、前記触覚装置の各々について、前記センサが検出した前記手指の接触位置に関する前記センサ情報と、あらかじめ設定されている前記基準位置情報とが一致するか否かを判定し、
前記指示部は、前記触覚装置の各々について、前記通知指示を前記通知部に送信する
ことを特徴とする触覚システム。
【請求項３】
請求項１または２記載の触覚システムにおいて、
複数の前記センサが前記筐体に設けられ、
前記判定部は、複数の前記センサによる前記手指の接触の検出結果の組み合わせ、または複数の前記センサによる前記手指の接触の検出結果から特定の関係式より導き出される値を前記センサ情報とする
ことを特徴とする触覚システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の触覚システムにおいて、
前記センサは、静電容量型であることを特徴とする触覚システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の触覚システムにおいて、
前記触覚刺激生成部は、機械的振動を発生させるアクチュエータから構成されていることを特徴とする触覚システム。
【請求項６】
請求項５記載の触覚システムにおいて、
前記アクチュエータは、非対称な振動により前記触覚刺激を与えることを特徴とする触覚システム。
【請求項７】
請求項５または６記載の触覚システムにおいて、
前記センサを構成する電極の少なくとも１つは、前記アクチュエータの外挿部と共通、または電気的に等電位となるように接続されていることを特徴とする触覚システム。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の触覚システムにおいて、
前記触覚刺激生成部は、前記手指に電気刺激を与える電極から構成されていることを特徴とする触覚システム。
【請求項９】
請求項８記載の触覚システムにおいて、
前記センサを構成する電極の少なくとも１つは、前記触覚刺激生成部を構成する電極と共通、または電気的に等電位となるように接続されていることを特徴とする触覚システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚刺激を利用者に与える触覚システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動、電気刺激、機構的変形、圧電素子などを用いた触覚デバイスを利用した端末機器や、この端末装置を用いたサービス開発が行われている。触覚デバイスは、性能の効果的な発現のために、アクチュエータや電極などの位置関係、機構的な効率などを考慮し、特定の把持形状を基準とした想定をして設計がなされている。例えば、筐体の一端および他端の各々に振動子を設け、一端側に左手の親指を配置し、他端側に右手の親指を配置して筐体を把持することで、利用者に回転の触力覚を与える装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
上述した技術では、筐体の左右端付近を指先で軽く把持することで、最も効果的に触力覚を発生させる構成となっている。しかしながら、上述した技術では、把持の自由度が高いため、必ずしも設計者の意図通りには、把持されない場合が多い。把持する箇所が異なれば、利用者における触力覚は低下することになる。このため、筐体の外部形状等により把持の仕方を誘導するなどの工夫がなされてきた（図１１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１７／１１５７２９号
【特許文献２】意匠登録第１５７１０５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、人間の手は、多様な形状の物体に適応して把持することが可能であり、上述した技術のように誘導する外形形状としていても、設計者が意図しない箇所で把持を行うことがしばしばあった。また、把持部の状況が掌の中に隠れがちであるため、操作者が正しい把持方法を把握するため、他の操作者の実技や記録映像などを確認することが容易ではなく、また、指導者等が指導を行うにあたっても、操作者の把持状況を確認することが容易ではない。このため、従来では、例えば、触覚装置の特性を熟知した指導者が個々の操作者の手指に接触して指導することが必要となるなど、触覚装置の筐体の把持の仕方を誘導することが容易ではないという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、筐体の把持の仕方がより容易に誘導できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る触覚システムは、触覚装置および制御装置を備え、触覚装置は、把持可能とされた筐体と、筐体に収容されて筐体を把持する利用者の手指の接触を検出するセンサと、通知指示を受け付けて手指の接触位置が基準位置からずれている旨、手指の接触位置が基準位置と一致している旨の少なくとも一方を通知する通知部と、筐体を把持する利用者に触覚刺激を与える触覚刺激生成部とを備え、制御装置は、センサが検出した手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定する判定部と、センサ情報と基準位置情報とが一致しない場合、センサ情報と基準位置情報とが一致する場合の少なくとも一方の場合に、通知指示を通知部に送信する指示部とを備える。
【０００８】
上記触覚システムにおいて、複数の触覚装置を備え、判定部は、触覚装置の各々について、センサが検出した手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定し、指示部は、触覚装置の各々について、上記通知指示を通知部に送信する。
【０００９】
上記触覚システムにおいて、複数のセンサが筐体に設けられ、判定部は、複数のセンサによる手指の接触の検出結果の組み合わせ、または複数のセンサによる手指の接触の検出結果から特定の関係式より導き出される値をセンサ情報とする。
【００１０】
上記触覚システムにおいて、センサは、静電容量型であればよい。
【００１１】
上記触覚システムにおいて、触覚刺激生成部は、機械的振動を発生させるアクチュエータから構成されていればよい。アクチュエータは、例えば非対称な振動により触覚刺激を与える。この場合、センサを構成する電極の少なくとも１つは、アクチュエータの外挿部と共通、または電気的に等電位となるように接続されているとよい。
【００１２】
上記触覚システムにおいて、触覚刺激生成部は、手指に電気刺激を与える電極から構成されていてもよい。この場合、センサを構成する電極の少なくとも１つは、触覚刺激生成部を構成する電極と共通、または電気的に等電位となるように接続されているとよい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したことにより、本発明によれば、筐体の把持の仕方がより容易に誘導できるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における触覚装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、触覚装置の例を示す写真である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態における触覚装置の他の構成を示す構成図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態における触覚装置の他の構成を示す構成図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態における触覚装置の一部構成を示す斜視図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態における触覚装置の一部構成を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の実施の形態における触覚装置の一部構成を示す斜視図（ａ）および断面図（ｂ）である。
【図６】図６は、触覚装置の例を示す写真である。
【図７】図７は、触覚装置の例を示す写真である。
【図８】図８は、触覚装置の例を示す写真である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態における触覚装置を用いた把持の仕方の誘導例を説明する説明図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施の形態における触覚装置の一部構成を示す構成図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施の形態における触覚装置を用いた把持の仕方の誘導例を説明する写真である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の実施の形態における触覚装置を用いた把持の仕方の誘導例を説明する写真である。
【図１０Ｄ】図１０Ｄは、本発明の実施の形態における触覚装置を用いた把持の仕方の誘導例を説明する写真である。
【図１１】図１１は、特許文献２に示された写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態おける触覚システムについて図１を参照して説明する。この触覚システムは、触覚装置１００および制御装置２００を備える。
【００１６】
触覚装置１００は、筐体１０１，センサ１０２，通知部１０３，触覚刺激生成部１０４を備える。また、触覚装置１００は、送受信部１０５を備える。
【００１７】
筐体１０１は、例えば、図２の写真に例示するように、利用者の手による把持が可能とされた外形とされている。センサ１０２は、筐体１０１を把持する利用者の手指の接触を検出する。センサ１０２が検出した手指の接触位置に関するセンサ情報は、送受信部１０５により制御装置２００に送信される。センサ１０２は、例えば、静電容量型である。センサ１０２は、筐体１０１に収容されている。
【００１８】
通知部１０３は、通知指示を受け付けて手指の接触位置が基準位置からずれている旨、手指の接触位置が基準位置と一致している旨の少なくとも一方を通知する。通知指示は、送受信部１０５で受信されて通知部１０３に受け付けられる。触覚刺激生成部１０４は、筐体１０１を把持する利用者に触覚刺激を与える。触覚刺激生成部１０４は、例えば、機械的振動を発生させるアクチュエータから構成されている。アクチュエータは、例えば非対称な振動により触覚刺激を与える。また、触覚刺激生成部１０４は、例えば、手指に電気刺激を与える電極から構成されている。通知部１０３および触覚刺激生成部１０４は、筐体１０１に収容されている。
【００１９】
制御装置２００は、判定部２０１および指示部２０２を備える。また、制御装置２００は、送受信部２０３を備える。
【００２０】
判定部２０１は、触覚装置１００のセンサ１０２が検出した手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定する。センサ情報と基準位置情報とが一致しない場合、把持位置がずれていると判断できる。センサ情報は、触覚装置１００の送受信部１０５から送信され、制御装置２００の送受信部２０３で受信され、判定部２０１で受け付けられる。
【００２１】
例えば、複数のセンサ１０２が筐体１０１に設けられ、判定部２０１は、複数のセンサ１０２による手指の接触の検出結果の組み合わせをセンサ情報として用いる。また、判定部２０１は、複数のセンサ１０２による手指の接触の検出結果から特定の関係式より導き出される値をセンサ情報とする。
【００２２】
指示部２０２は、センサ情報と基準位置情報とが一致しない場合、センサ情報と基準位置情報とが一致する場合の少なくとも一方の場合に、通知指示を通知部１０３に送信する。指示部２０２は、センサ情報と基準位置情報とが一致しない場合、一致しない旨の通知をするための通知指示を通知部１０３に送信する。また、指示部２０２は、センサ情報と基準位置情報とが一致する場合、一致する旨の通知をするための通知指示を通知部１０３に送信する。通知指示は、送受信部２０３により触覚装置１００に送信され、触覚装置１００の送受信部１０５で受信され、通知部１０３で受け付けられる。
【００２３】
指示通知を受け付けた通知部１０３は、受け付けた通知指示の内容に従い、手指の接触位置がずれている旨、または手指の接触位置が基準位置と一致している旨を利用者に通知する。手指の接触位置がずれている旨の通知指示は、前述したように、センサ情報と基準位置情報とが一致せず、把持位置がずれていると判断される場合に送信されるため、この通知指示を受け付けた通知部１０３による通知により、利用者は、筐体１０１を把持している手指の接触位置がずれていることが判断できる。
【００２４】
制御装置２００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）と主記憶装置と外部記憶装置とネットワーク接続装置（送受信部）となどを備えたコンピュータ機器であり、主記憶装置に展開されたプログラムによりＣＰＵが動作することで、上述した各機能が実現される。
【００２５】
ところで、図３Ａに示すように、複数の触覚装置１００におけるセンサ情報を、制御装置２００で受信する構成としてもよい。制御装置２００の判定部２０１は、複数の触覚装置１００の各々について、センサ１０２が検出した手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定する。また、制御装置２００の指示部２０２は、触覚装置１００の各々について、自動的にまたは管理者の判断に基づく操作により、前述した通知指示を対応する触覚装置１００の通知部１０３に対して送信する。
【００２６】
また、制御装置２００による判定結果などは、端末装置２２０に送信し、端末装置２２０において把持位置に関する統計をとり、この統計量を表示するようにしてもよい。また、端末装置２２０は、各触覚装置１００における把持位置に関する情報を、各触覚装置１００の位置情報あるいは固体識別符号と関連付けて管理するようにしてもよい。
【００２７】
なお、図３Ｂに示すように、複数の触覚装置１００におけるセンサ情報を、中継装置２２１で中継して制御装置２００に送信し、また、制御装置２００からの通知指示を、中継装置２２１で中継し、対応する触覚装置１００に送信するようにしてもよい。
【００２８】
センサ１０２は、例えば、図４に示すように、複数の電極（検出電極）１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７を備える。電極１２１，１２２，１２３，１２４は、筐体１０１の主面に配置されている。また、電極１２５，電極１２６は、筐体１０１の周面に隣接する１つの側面に配置されている。電極１２７，電極１２８は、電極１２５，１２６が配置された側面に対向する側面に配置されている。電極１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７が接触する部分の筐体１０１の材料は、プラスティック、硬質ビニールなどの絶縁材料から構成する。
【００２９】
また、電極１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６，１２７は、例えば、筐体１０１を把持する利用者の手指の接触により発生する静電容量を検出する。例えば、電極１２１は、図５Ａに示すように、筐体１０１の表面側に形成され、指１０６が接触可能とされている。また、図５Ｂに示すように、筐体１０１の裏面側に電極１２１ａを形成し、指１０６は、電極１２１ａには接触しない構成としてもよい。
【００３０】
なお、センサ１０２を構成する電極の少なくとも１つと、アクチュエータの外挿部とが共通または電気的に等電位となるように接続してもよい。アクチュエータの外挿部が金属製であり、これが電気的に浮いている場合、この部分における筐体１０１でも手指が配置されれば静電結合が発生する。この場合は、センサ１０２による静電容量の検出性能が低下する原因となる。ここで、アクチュエータの外挿部を、接地すると、筐体１０１で発生した静電気が、接地により減衰するので、接地することができない。これらに対し、センサ１０２を構成する電極の少なくとも１つを、アクチュエータの外挿部とが共通または電気的に等電位となるように接続することで、上述した問題が解消できる。
【００３１】
次に、判定結果の通知例について説明する。例えば、センサ情報と基準位置情報とが一致せず、把持位置がずれていると判断された場合、図６の（ａ）に示すように、赤色のランプの点灯により、手指の接触位置（把持位置）がずれている旨を利用者に通知する。一方、センサ情報と基準位置情報とが一致し、把持位置が正しいと判断された場合、図６の（ｂ）に示すように、青色のランプの点灯により、把持位置が正しい旨を利用者に通知する。なお、明暗、図形や文字の表示、表示位置などを変化させることで、把持位置の一致不一致を通知するようにしてもよい。
【００３２】
また、例えば、センサ情報と基準位置情報とが一致せず、把持位置がずれていると判断された場合、図７の（ａ）に示すように、スピーカからの連続した音響により、把持位置がずれている旨を利用者に通知する。一方、センサ情報と基準位置情報とが一致し、把持位置が正しいと判断された場合、図７の（ｂ）に示すように、スピーカからの不連続な音響により、把持位置が正しい旨を利用者に通知する。なお、音程、音量、旋律などを変化させることで、把持位置の一致不一致を通知するようにしてもよい。
【００３３】
また、例えば、センサ情報と基準位置情報とが一致せず、把持位置がずれていると判断された場合、図８の（ａ）に示すように、アクチュエータによる連続した振動により、把持位置がずれている旨を利用者に通知する。一方、センサ情報と基準位置情報とが一致し、把持位置が正しいと判断された場合、図８の（ｂ）に示すように、アクチュエータによる不連続な振動により、把持位置が正しい旨を利用者に通知する。なお、振動強度、振動の周波数、振動する位置などを変化させることで、把持位置の一致不一致を通知するようにしてもよい。
【００３４】
また、触覚刺激生成部１０４を、手指に電気刺激を与える電極から構成する場合、図９に示すように、複数の電極１１１を、触覚装置１００の筐体１０１に設ける。例えば、センサ情報と基準位置情報とが一致せず、把持位置がずれていると判断された場合、図９の（ａ）に示すように、電極１１１による電気刺激を、筐体１０１の下側の電極１１１から上側の電極１１１へと順に発生させる。これにより、利用者に対し、把持している手を筐体１０１の上側へ移動することを促す。図９の（ｂ）に示すように、把持位置が正しい状態となり、センサ情報と基準位置情報とが一致し、把持位置が正しいと判断されると、電極１１１による電気刺激を停止する。
【００３５】
例えば、隣り合う電極１１１の間に刺激回路により微弱電流を流し、これらの間の電流を検出回路で検出する。隣り合う電極１１１ごとに、上記回路を設ける。例えば、隣り合う電極１１１に、親指および人差し指が接触すると、これらの電極間には電流が流れ、接触が検出される。隣り合う電極１１１の両者に接触していない場合、電流が流れず、非接触と判断できる。なお、この構成において、センサ１０２を構成する電極の少なくとも１つは、触覚刺激生成部１０４を構成する電極と共通、または電気的に等電位となるように接続するとよい。このようにすることで、前述同様に、センサ１０２による静電容量の検出性能の低下が抑制できるようになる。
【００３６】
次に、実施例を用いてより詳細に説明する。例えば、図１０Ａに示すように、筐体１０１の裏面に、筐体１０１を把持する利用者の手指の接触を検出するための電極１２１ａおよび電極１２２ａを設ける。電極１２１ａが、筐体１０１への指の接触を検出し、電極１２２ａが、筐体１０１への指の接触を検出しない場合、正しい把持状態としこれ以外を誤った把持状態とする。
【００３７】
上述した構成において、図１０Ｂに示すように、親指の先端が、電極１２１ａの位置に配置されると、電極１２１ａが、親指の接触を検出し、電極１２２ａは、筐体１０１への指の接触を検出しない。この結果、図１０Ｂに示す状態では、把持位置が正しい旨が利用者に通知される。一方、図１０Ｃおよび図１０Ｄに示す状態では、電極１２１ａで指の接触が検出されないので、把持位置が誤っている旨が利用者に通知される。さらに、図１０Ｃに示す状態では、電極１２２ａにより指の接触が検知されるので、所定の位置より接触位置が下がっていること、もしくは所定の位置が接触位置より上方であることを、より具体的な指示として利用者へ送信（通知）することが可能となる。
【００３８】
以上に説明したように、本発明では、触覚装置のセンサで、筐体を把持する利用者の手指の接触を検出し、制御装置の判定部で、センサが検出した手指の接触位置に関するセンサ情報と、あらかじめ設定されている基準位置情報とが一致するか否かを判定し、センサ情報と基準位置情報とが一致しない場合に、手指の接触位置がずれている旨を利用者に通知するようにした。この結果、本発明によれば、筐体の把持の仕方がより容易に誘導できるようになる。
【００３９】
従来の技術では、設計者の意図と異なる把持を招きがちである結果、触覚効果が充分に得られず、最適な状態が得られないことがしばしばあった。また、操作指導を行う指導者がいたとしても、指導のために他人との直接的な接触が必要となり、また、把持の状況が掌や手指に隠れて充分に確認できない場合があった。操作者が遠隔地に存在する場合や多人数である場合は、個別に確認すること自体が困難である。これらにより、充分な触覚効果を発揮することが困難な場合があった。
【００４０】
本発明によれば、触覚効果が充分に得られ、最適な状態が得られる。また、指導のために他人との直接的な接触が不要であり、把持の状況が充分に確認できる。また、利用者（操作者）が遠隔地に存在する場合や多人数である場合であっても、個別に確認すること可能である。また、本発明で触覚装置に設けたセンサから得られる人の手の把持状況は、触覚機能へのフィードバック以外の用途、例えば、触覚装置が把持されているのかあるいは机上などに放置されているのかどうかなどの状態検出や、接触位置の有無や位置の変更により何らかの意思表示を伝達する用途などにも活用可能である。
【００４１】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００４２】
１００…触覚装置、１０１…筐体、１０２…センサ、１０３…通知部、１０４…触覚刺激生成部、１０５…送受信部、２００…制御装置、２０１…判定部、２０２…指示部、２０３…送受信部。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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