(57)【要約】【課題】触覚により各種の体験を提供できる技術を提供すること。【解決手段】振動により伝達する情報である振動情報を指又は手のひらなどの身体に提示する触覚提供装置は、第１の面を構成する第１の部材、及び前記第１の面とは異なる第２の面を構成する第２の部材と、前記第１の部材、及び前記第２の部材の振動を個別に制御する情報処理装置と通信を行う通信部と、前記情報処理装置と当該触覚提供装置との前記通信により取得した前記振動情報に応じて、前記第１の部材を振動させる振動子と、を有し、前記第１の部材、及び前記第２の部材は、それぞれ、所定の固有振動数を備え、弾性を有する支持部材により支持され、前記振動子の振動により前記第１の部材が振動した際に、前記第１の部材の振動が前記第２の部材に伝わりにくいように、前記第１の部材と前記第２の部材とが分離された位置に取り付けられている。【選択図】図８
2019012252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動により伝達する情報である振動情報を指又は手のひらなどの身体に提示する触覚提供装置であって、
第１の面を構成する第１の部材、及び前記第１の面とは異なる第２の面を構成する第２の部材と、
前記第１の部材、及び前記第２の部材の振動を個別に制御する情報処理装置と通信を行う通信部と、
前記情報処理装置と当該触覚提供装置との前記通信により取得した前記振動情報に応じて、前記第１の部材を振動させる振動子と、を有し、
前記第１の部材、及び前記第２の部材は、それぞれ、弾性を有する支持部材により支持され、前記振動子の振動により前記第１の部材が振動した際に、前記第１の部材の振動が前記第２の部材に伝わりにくいように、前記第１の部材と前記第２の部材とが分離された位置に取り付けられている、
触覚提供装置。
【請求項２】
前記触覚提供装置は、前記支持部材の一端を支持する内側筐体を有し、
前記支持部材の一端は、前記内側筐体に設けられた軸受けにより、前記内側筐体に支持される、請求項１に記載の触覚提供装置。
【請求項３】
前記第１の部材、及び前記第２の部材は、それぞれ異なる固有振動数を有し、
前記振動子は、前記第１の部材の固有振動数に応じた振動数で振動することにより、前記第１の部材を固有振動させる、
請求項１または２に記載の触覚提供装置。
【請求項４】
前記第１の面における接触を検知する接触センサと、
当該触覚提供装置における加速度を検知する加速度センサと、
を有し、
前記通信部は、前記第１の部材が前記振動子により振動された後、前記接触センサにより前記第１の面における接触が検知された場合、前記加速度センサにより検知された加速度のデータを、前記情報処理装置に送信する、
請求項１から３のいずれかに記載の触覚提供装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の触覚提供装置である第１の触覚提供装置、及び第２の触覚提供装置の状態を取得する取得部と、
前記第１の触覚提供装置の第１の面を構成する第１の部材、及び前記第２の触覚提供装置の第２の面を構成する第２の部材を振動させた後、前記取得部により前記第１の面と前記第２の面とが互いに結合された状態が取得された場合、前記第１の部材、及び前記第２の部材の振動を停止させ、
前記第１の部材、及び前記第２の部材を振動させた後、前記取得部により前記第１の面と前記第２の面以外の面とが互いに結合された状態が取得された場合、前記第１の触覚提供装置の複数の面をそれぞれ構成する部材、及び前記第２の触覚提供装置の複数の面をそれぞれ構成する部材を振動させる制御部と、
を有する情報処理装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記第１の面と前記第２の面とが互いに結合された場合、前記第１の触覚提供装置、及び前記第２の触覚提供装置が結合されている向きを取得し、
前記制御部は、前記取得部により取得された前記向きに応じて、前記第１の触覚提供装置、及び前記第２の触覚提供装置の少なくとも一方における、第３の触覚提供装置の所定の面を結合させる面を判定し、当該判定した面を構成する部材、及び前記第３の触覚提供装置の前記所定の面を構成する部材を振動させる、
請求項５に記載の情報処理装置。
【請求項７】
コンピュータを、
請求項５または６に記載の情報処理装置として動作させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚提供装置、触覚提供システム、情報処理装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、触覚を用いて情報を提示する技術が知られている（例えば、特許文献１、２を参照）。
【０００３】
また、従来、ジョイスティックコントローラにより力覚提示器を構成し手や指に振動を提示して擬似的に力を感じさせる方法や、モータなどのアクチュエータを用いて力覚提示器を構成し物理的に反力を提示する方法なども知られている（例えば、非特許文献１、２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４０１０６号公報
【特許文献２】特開２０１６−２１３６６７号公報
【非特許文献１】"CyberGrasp," CyberGlove Systems Inc. ,［online］，［平成29年4月3日検索］、インターネット<URL: http://www.cyberglovesystems.com/cybergrasp/>
【非特許文献２】M.Hirose, K.Hirota, T.Ogi, H.Yano, N.Kakehi, M.Saito and M.Nakashige, "HapticGEAR: the development of a wearable force display system for immersive projection displays,"In Proceedings of the IEEE Virtual Reality 2001 Conference, pp.123-129, 2001.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの従来技術は、例えば、視覚障害者や聴覚障害者の方、健常者、幼児、子供の区別なく触覚による各種の同様な体験を提供可能とするものではない。
【０００６】
そこで、触覚により各種の体験を提供できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
振動により伝達する情報である振動情報を指又は手のひらなどの身体に提示する触覚提供装置は、第１の面を構成する第１の部材、及び前記第１の面とは異なる第２の面を構成する第２の部材と、前記第１の部材、及び前記第２の部材の振動を個別に制御する情報処理装置と通信を行う通信部と、前記情報処理装置と当該触覚提供装置との前記通信により取得した前記振動情報に応じて、前記第１の部材を振動させる振動子と、を有し、前記第１の部材、及び前記第２の部材は、それぞれ、所定の固有振動数を備え、弾性を有する支持部材により支持され、前記振動子の振動により前記第１の部材が振動した際に、前記第１の部材の振動が前記第２の部材に伝わりにくいように、前記第１の部材と前記第２の部材とが分離された位置に取り付けられている。
【発明の効果】
【０００８】
開示の技術によれば、触覚により各種の体験を提供できる技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る触覚提供システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態に係る触覚提供装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る触覚提供装置の構造の一例について説明する図である。
【図４】触覚提供装置の外形の例について説明する図である。
【図５】実施形態に係る触覚提供装置の構造の一例について説明する図である。
【図６】実施形態に係る触覚提供装置の構造の一例について説明する図である。
【図７】実施形態に係る情報処理装置の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図８】触覚提供システムの処理の一例を示すシーケンス図である。
【図９】組み立ての際の制御部による制御処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
＜システム構成＞
図１は、実施形態に係る触覚提供システム１の構成例を示す図である。図１において、触覚提供システム１は、複数の触覚提供装置１０−１、１０−２、１０−３、１０−４、・・・（以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「触覚提供装置１０」と称する。）、及び情報処理装置２０を備える。
【００１２】
触覚提供システム１の触覚提供装置１０は、振動により伝達する情報である振動情報を指又は手のひらなどの身体に提示する触覚提供装置は、第１の面を構成する第１の部材、及び前記第１の面とは異なる第２の面を構成する第２の部材と、前記第１の部材、及び前記第２の部材の振動を個別に制御する情報処理装置と通信を行う通信部と、前記情報処理装置と当該触覚提供装置との前記通信により取得した前記振動情報に応じて、前記第１の部材を振動させる振動子と、を有し、前記第１の部材、及び前記第２の部材は、それぞれ、所定の固有振動数を備え、弾性を有する支持部材により支持され、前記振動子の振動により前記第１の部材が振動した際に、前記第１の部材の振動が前記第２の部材に伝わりにくいように、前記第１の部材と前記第２の部材とが分離された位置に取り付けられている。
【００１３】
本発明の触覚提供システム１は、例えば立方体のような多面体の任意の面に選択的に振動情報を提示することで、その振動情報を頼りに、例えば、振動している面同士を接続させることにより、複数の多面体を積み木をするように組み上げて遊んだり、その形が何かを答えるクイズに参加したり、出来あがった形をヒントに、何かの謎を解いたり、といった様々なコンテンツを提供可能にする。これにより、視覚障害者も聴覚障害者も晴眼者・健聴者と同じ体験が可能となる。
【００１４】
触覚提供装置１０と情報処理装置２０は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）やZigBee等の近距離無線通信や、携帯電話網等のネットワークを介して通信できるように接続されている。
【００１５】
触覚提供装置１０は、振動により伝達する情報である振動情報をユーザの指又は手のひらなどの身体に提示する装置である。触覚提供装置１０は、各種のセンサにより、当該触覚提供装置１０の状態を示す状態情報を取得し、取得した状態情報を情報処理装置２０に通知する。また、触覚提供装置１０は、情報処理装置２０からの指示に従い、発光装置、スピーカ、及び当該触覚提供装置１０の各面に設けられた振動子を動作させる。
【００１６】
触覚提供装置１０の外形は、例えば、正多面体（正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体等）の形状でもよいし、多面体の形状でもよい。多面体の場合、例えば、正六面体を複数並べた形状としてもよい。また、各触覚提供装置１０の外形は、同じ多面体の形状であっても、大きさが異なるようにしてもよい。この場合、例えば、所定の長さ（例えば、２．５ｃｍ、または５ｃｍ）を基準の長さとし、触覚提供装置１０の各面における各辺の長さを、当該基準の長さの整数倍としてもよい。
【００１７】
触覚提供装置１０は、例えば、弾性を有する支持部材等により内側筐体（内箱）の外部に支持された複数の面部材を有する。
【００１８】
情報処理装置２０は、例えば、サーバ用のＰＣ（Personal Computer）、タブレット型ＰＣ、スマートフォン、ノート型ＰＣ等の装置である。情報処理装置２０は、各触覚提供装置１０から、各触覚提供装置１０の状態を示す状態情報を取得し、当該状態情報に基づいて、触覚提供装置１０の制御を行う。
【００１９】
また、情報処理装置２０は、振動により伝達する情報である振動情報を、触覚提供装置１０に接触している指又は手のひらなどの身体に提示させる。
【００２０】
＜ハードウェア構成＞
次に、図２を参照し、実施形態に係る触覚提供装置１０のハードウェア構成について説明する。図２は、実施形態に係る触覚提供装置１０のハードウェア構成を示すブロック図である。
【００２１】
以下では、触覚提供装置１０の外形が、６つの面を有する正六面体等の形状である場合を例に説明する。
【００２２】
触覚提供装置１０は、振動子１０１Ａ、乃至１０１Ｆ（以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「振動子１０１」と称する。）、接触センサ１０２Ａ、乃至１０２Ｆ（以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「接触センサ１０２」と称する。）、加速度センサ１０３、発光装置１０４、スピーカ１０５、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６（「通信部」の一例）、電源１０７、及び制御回路１０８を有する。
【００２３】
なお、各振動子１０１は、例えば、触覚提供装置１０の各面の内側に取り付けられる。また、各接触センサ１０２は、例えば、触覚提供装置１０の各面の外側に取り付けられる。そのため、触覚提供装置１０の外形が例えば正四面体の形状である場合は、振動子１０１Ａ、乃至１０１Ｄと、接触センサ１０２Ａ、乃至１０２Ｄを有する。なお、触覚提供装置１０の各面に、複数の振動子や接触センサを取り付けてもよい。
【００２４】
振動子１０１は、制御回路１０８からの指示に従い、振動を開始、及び停止する。振動子１０１は、例えば、軸の所定の位置に重りが取り付けられ、軸が回転することにより振動を発生させる振動モータである、
接触センサ１０２は、接触センサ１０２に物体が接触したことを検知し、接触しているか否かを示すデータを制御回路１０８に通知する。
【００２５】
加速度センサ１０３は、３軸の加速度を検出し、検出したデータを制御回路１０８に通知する。加速度センサ１０３により、触覚提供装置１０がユーザにより持ち上げられたことや、触覚提供装置１０の姿勢（どの面が鉛直上向きか等）を検出できる。
【００２６】
発光装置１０４は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）であり、制御回路１０８からの指示に従い、発光を開始、及び停止する。
【００２７】
スピーカ１０５は、制御回路１０８からの指示に従い、所定の音の出力を開始、及び停止する。
【００２８】
通信Ｉ／Ｆ１０６は、例えば、無線ＬＡＮ等の近距離無線通信や、携帯電話網等のネットワークを介して、情報処理装置２０等の外部装置との通信を行う。
【００２９】
電源１０７は、例えば、ボタン電池や充電式電池であり、触覚提供装置１０の各ハードウェアに電力を供給する。
【００３０】
制御回路１０８は、情報処理装置２０からの指示に従い、触覚提供装置１０の各ハードウェアを制御する。また、制御回路１０８は、接触センサ１０２、及び加速度センサ１０３により検出されたデータを、情報処理装置２０に送信する。
【００３１】
なお、振動子１０１、または接触センサ１０２は、触覚提供装置１０の一つ面に対して複数設けられてもよい。また、振動子１０１、または接触センサ１０２は、触覚提供装置１０の所定の面に対しては設けないようにしてもよい。
【００３２】
＜触覚提供装置の構造＞
次に、図３を参照し、実施形態に係る触覚提供装置１０の構造について説明する。図３は、実施形態に係る触覚提供装置１０の構造の一例について説明する図である。
【００３３】
図３（Ａ）は、触覚提供装置１０の外観の一例を示す図である。図３（Ａ）は、触覚提供装置１０の外形が、正六面体の形状である場合の一例を示している。図３（Ａ）に示される触覚提供装置１０の各面１０Ａ（「第１の面」の一例）、１０Ｂ（「第２の面」の一例）、及び１０Ｃの中央部には、接触センサ１０２Ａ乃至１０２Ｃが設けられている。なお、図３（Ａ）に示されていない触覚提供装置１０の他の面においても、同様に接触センサ１０２がそれぞれ設けられている。
【００３４】
触覚提供装置１０の各面１０Ａ乃至１０Ｃを構成する部材には、図示しない結合機構が設けられており、触覚提供装置１０の面と、他の触覚提供装置１０の面とを結合することができる。当該結合機能は、例えば、磁石、マジックテープ（登録商標）、凸凹の嵌合、所定の治具等により、結合する際の位置合わせ、及び結合した状態での固定ができるようにする。
【００３５】
図３（Ａ）の例では、触覚提供装置１０の各面の間には、隙間５０１乃至５０３が形成されている。なお、図３（Ａ）に示されていない触覚提供装置１０の他の各面の間においても、同様に隙間がそれぞれ形成されている。これらの隙間により、触覚提供装置１０の一の面が振動した際、当該振動が他の面に比較的伝わりにくくなっている。これにより、ユーザは触覚提供装置１０のどの面が振動しているかを、比較的容易に判断できる。
【００３６】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の触覚提供装置１０の透過図の一例を示す図である。図３（Ｂ）の例では、触覚提供装置１０の各面に、振動子１０１Ａ乃至１０１Ｆがそれぞれ設けられている。各振動子１０１は、ケーブル等により、触覚提供装置１０の内部に設けられた内箱１１０の内部の制御回路１０８に接続されている。触覚提供装置１０の各面は、内箱１１０の各面に設けられた支持部材１１１Ａ乃至１１１Ｆ（以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「支持部材１１１」と称する。）により支持されている。
【００３７】
図３（Ｃ）は、図３（Ａ）の触覚提供装置１０の内箱１１０の外観の一例を示す図である。図３（Ｃ）の例では、内箱１１０の面１１０Ａ乃至１１０Ｃに、支持部材１１１Ａ乃至１１１Ｃがそれぞれ設けられている。なお、図３（Ｃ）に示されていない内箱１１０の他の面においても、同様に支持部材１１１がそれぞれ設けられている。図３（Ｃ）の例では、支持部材１１１は、円筒の形状である。なお、支持部材１１１は、内箱１１０に対して触覚提供装置１０の各面を構成する部材を支持できればよく、棒状やその他の形状でもよい。支持部材１１１は、触覚提供装置１０の面が振動しやすく、内箱に振動が伝達しにくいよう、ゴムやばね等の弾性を有するものを用いてもよい。
【００３８】
図３（Ｄ）は、図３（Ｃ）の触覚提供装置１０の内箱１１０透過図の一例を示す図である。図３（Ｄ）の例では、内箱１１０の面１１０Ａが取り外し可能であり、内箱１１０の内部に、加速度センサ１０３、発光装置１０４、スピーカ１０５、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０６、電源１０７、及び制御回路１０８等を収容できるようになっている。なお、発光装置１０４やスピーカ１０５から出される光や音が外部に伝わり易くするよう、内箱１１０の各面等に孔を設けてもよい。
【００３９】
次に、図４を参照し、実施形態に係る触覚提供装置１０の外形の例について説明する。図４は、触覚提供装置１０の外形の例について説明する図である。図４（Ａ）は、触覚提供装置１０の外形が正四面体の場合の例を示す図である。図４（Ｂ）は、触覚提供装置１０の外形が直方体の場合の例を示す図である。この場合、各触覚提供装置１０の各面における各辺の長さを、基準となる所定の長さの整数倍にすると、ユーザは比較的容易に組み立てることができる。
【００４０】
＜触覚提供装置の構造の変形例その１＞
次に、図５を参照し、実施形態に係る触覚提供装置１０の構造の他の例について説明する。図５は、実施形態に係る触覚提供装置１０の構造の一例について説明する図である。
【００４１】
図５（Ａ）は、触覚提供装置１０の外観の一例を示す図である。図５（Ａ）は、触覚提供装置１０の外形が、正六面体の形状である場合の一例を示している。
【００４２】
図５の例では、触覚提供装置１０は、外枠１２０と、内箱１１０の各面にそれぞれ支持された円形の面部材１３０Ａ乃至１３０Ｆ（以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「面部材１３０」と称する。）で構成されている。また、図５の例では、内箱１１０の各角と、外枠１２０の各角とを棒状等の部材で固定している。振動子１０１、接触センサ１０２、支持部材１１１等については、図３の例と同様に設けてもよい。
【００４３】
図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の触覚提供装置１０の正面図の一例を示す図である。図５（Ｂ）の例では、円形の面部材１３０Ａと、外枠１２０との間に十分な隙間６０１が形成されているため、触覚提供装置１０の一の面が振動した際、当該振動が他の面に比較的伝わりにくくなっている。また、触覚提供装置１０同士を結合する際に、結合機構を振動面自体でなく、外枠に設けることが出来るため、結合が安定する。
【００４４】
＜触覚提供装置の構造の変形例その２＞
次に、図６を参照し、実施形態に係る触覚提供装置１０の構造の他の例について説明する。図６は、実施形態に係る触覚提供装置１０の構造の一例について説明する図である。
【００４５】
図６（Ａ）に示すように、図６の例では、図５と同様に、触覚提供装置１０は、外枠１２０と、内箱１１０の各面にそれぞれ支持された円形の面部材１４０Ａ乃至１４０Ｆ（以下で、それぞれを区別する必要がない場合は、単に「面部材１４０」と称する。）で構成されている。ここで、面部材１４０、及び外枠１２０は、樹脂等により形成されてもよい。
【００４６】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の触覚提供装置１０の内箱１１０、及び外枠１２０のみの一例を示す図である。図６（Ｂ）の例では、内箱１１０、及び外枠１２０は、一体の部品として構成されている。
【００４７】
また、図６（Ｃ）に示すように、図６の例では、面部材１４０から内箱１１０への振動伝播の影響をさらに軽減するため、面部材１４０が回転方向により動き易くすることで、内箱１１０に伝わる振動によるエネルギーを少なくするよう、支持部材１１１が内箱１１０からベアリング等の軸受け１１９を介して面部材１４０を支持している。
【００４８】
ここで、軸受け１１９として、例えば、ボールベアリング等の、軸受の可動部品間を球を介して分離する玉軸受け、回転体を磁気浮上によって支持する磁気軸受け、薄い液体、または気体の膜によって支持される流体軸受け等を用いてもよい。図６の例では、支持部材１１１の下端が、内箱１１０の各面に設けられた玉軸受けにより支持されている。
【００４９】
なお、振動子１０１、接触センサ１０２、支持部材１１１等については、図３の例と同様に設けてもよい。
【００５０】
＜触覚提供装置の構造の変形例その３＞
図３乃至図６では、触覚提供装置１０の各面が接触しにくいようにすることで、一の面の振動が、他の面に比較的伝わりにくくする例について説明した。これに代えて、またはこれに加えて、例えば、以下のようにしてもよい。
【００５１】
触覚提供装置１０の各面の材質や各面の固定の仕方等を変えることにより、触覚提供装置１０の各面の固有振動数がそれぞれ異なるようにする。固有振動数は、各面の材質の密度、弾性係数、及び固定の仕方等により異なるためである。そして、制御回路１０８は、各面に設けられた振動子１０１、あるいは内箱１１０に設けられた１つの振動子を、各面の固有振動数と等しい振動数（周波数）で振動させることにより、各面を共振させ、固有振動させる。これにより、各面の固有振動数が異なるため、上述の例と同様に、一の面の振動が、他の面に比較的伝わりにくくすることができる。具体的には、外枠１２０が手のひらサイズのスケールの場合には、１次の固有振動数をスマートフォンのバイブレータで使用されている数百Ｈｚ程度としてもよい。なお、この場合、図３乃至図６に示した例のように、各面の間に隙間が形成されていれば、比較的固有振動をさせやすくなる。一方、各面の間に隙間が形成されていない場合であっても、一定程度の固有振動をさせることは可能である。各面の間に隙間が形成されていない場合は、内箱１１０や支持部材１１１等が不要となるため、比較的製造が容易になる。
【００５２】
＜情報処理装置の機能構成＞
次に、図７を参照し、実施形態に係る情報処理装置２０の機能構成について説明する。図７は、実施形態に係る情報処理装置２０の機能構成を示す機能ブロック図である。
【００５３】
≪触覚提供装置≫
情報処理装置２０は、生成部２１、取得部２２、制御部２３、及び通信部２４を有する。
【００５４】
生成部２１は、各触覚提供装置１０を組み立てるためのデータを生成する。
【００５５】
取得部２２は、触覚提供装置１０から、触覚提供装置１０の有する接触センサ１０２や加速度センサ１０３等の各種センサで取得された状態を示すデータを取得する。
【００５６】
制御部２３は、生成部２１により生成されたデータ、及び取得部２２により取得されたデータに基づいて、各触覚提供装置１０を制御する。
【００５７】
通信部２４は、触覚提供装置１０との各種の通信を行う。
【００５８】
＜処理＞
次に、図８を参照し、触覚提供システム１の処理について説明する。図８は、触覚提供システム１の処理の一例を示すシーケンス図である。
【００５９】
ステップＳ１において、情報処理装置２０の生成部２１は、組み立て対象の３次元形状を判定する。ここで、情報処理装置２０の生成部２１は、組み立てる３次元形状の輪郭を示す座標データを取得する。当該座標データは、例えば、複数のカメラの位置（視点）から撮影された画像データに基づいて、情報処理装置２０により抽出されてもよい。または、ユーザの操作に応じて、ＣＡＤ（Computer-Aided Design）等のツールを用いて作成されてもよい
続いて、ステップＳ２において、情報処理装置２０の取得部２２は、各触覚提供装置１０のＩＤ、外形（形状）、及び大きさを取得する。ここで、情報処理装置２０は、例えば、近距離無線通信により所定の範囲内に存在する各触覚提供装置１０と接続し、各触覚提供装置１０から、各触覚提供装置の識別情報（ＩＤ）、及び３次元形状を示すデータを取得する。なお、触覚提供装置１０のＩＤとして、例えば、触覚提供装置１０のＭＡＣアドレス等の通信用のアドレスを用いてもよい。触覚提供装置１０の３次元形状を示すデータは、例えば、３次元形状の輪郭を示す座標データでもよいし、３次元形状及び大きさを示す識別情報でもよい。
【００６０】
続いて、ステップＳ３において、情報処理装置２０の生成部２１は、ステップＳ１で判定した組み立て対象の３次元形状、ステップＳ２で取得した各触覚提供装置１０の形状、及び大きさに基づいて、各触覚提供装置１０を用いて組み立てる３次元形状を判定する。ここで、情報処理装置２０は、例えば、各触覚提供装置１０の外形が、同じ大きさの正六面体の形状である場合、３次元空間を８つの空間に再帰的に分割する、いわゆる八分木（Octree）と称される手法を用いて、各触覚提供装置１０を用いて組み立てる３次元形状を判定してもよい。
【００６１】
また、各触覚提供装置１０の外形や大きさが同一でない場合、例えば、以下のような手順により、各触覚提供装置１０を用いて組み立てる３次元形状を判定してもよい。まず、情報処理装置２０の生成部２１は、ステップＳ１で判定した３次元形状を、各辺が所定の長さである正六面体を組み合わせた３次元形状で近似する。そして、情報処理装置２０の生成部２１は、ステップＳ２において識別した各触覚提供装置１０のうち、大きさが大きい順に、上記の近似された３次元形状の内部空間に配置する。
【００６２】
続いて、ステップＳ４において、情報処理装置２０の生成部２１は、ステップＳ３で判定した、各触覚提供装置１０を用いて組み立てる３次元形状に基づいて、各触覚提供装置１０の組み立て順、結合させる面、及び結合させる向き（姿勢）を判定する。ここで、情報処理装置２０は、例えば、組み立てる３次元形状において下部に配置される触覚提供装置１０から順に組み立てるように、各触覚提供装置１０の組み立て順を判定する。これにより、各触覚提供装置１０を組み立てるためのデータが生成される。
【００６３】
続いて、ステップＳ５−１、５−２において、情報処理装置２０の制御部２３は、全ての面を振動させる要求を、ステップＳ４で判定した組み立て順における最初の触覚提供装置１０−１と、次の触覚提供装置１０−２に送信する。
【００６４】
続いて、ステップＳ６−１、６−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の制御回路１０８は、全ての面の振動子１０１を振動させる。
【００６５】
続いて、ステップＳ７−１、７−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２は、加速度センサ１０３からの出力が所定の閾値以上の変化したことを検出すると、加速度センサ１０３により検出された加速度データを情報処理装置２０に送信する。
【００６６】
続いて、ステップＳ８において、情報処理装置２０の制御部２３は、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の各々から受信した加速度データにより、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の各々がユーザにより持ち上げられたことを検知する。
【００６７】
続いて、ステップＳ９−１、９−２において、情報処理装置２０の制御部２３は、ステップＳ４で判定した結合させる面に基づいて、触覚提供装置１０−１と、触覚提供装置１０−２との各面のうち、結合させる面を振動させる要求を、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２に送信する。
【００６８】
続いて、ステップＳ１０−１、１０−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の制御回路１０８は、情報処理装置２０から要求された、結合させる一つの面の振動子１０１のみを振動させる。なお、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の制御回路１０８は、情報処理装置２０から振動の停止を要求されるまで、当該振動子１０１の振動を継続させてもよい。
【００６９】
続いて、ステップＳ１１−１、１１−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の制御回路１０８は、当該結合させる面にて、他の物体と接触したこと（結合したこと）を接触センサ１０２により検出する。
【００７０】
続いて、ステップＳ１２−１、１２−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の制御回路１０８は、当該結合させる面にて他の物体と接触したことの通知と、加速度センサ１０３により検出された加速度データとを通信Ｉ／Ｆ１０６により情報処理装置２０に送信する。
【００７１】
続いて、ステップＳ１３において、情報処理装置２０の制御部２３は、受信した加速度データにより、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の姿勢を検知する。
【００７２】
続いて、ステップＳ１４において、情報処理装置２０の制御部２３は、全ての面を振動させる要求を、ステップＳ４で判定した組み立て順における次の組み立て対象である触覚提供装置１０−３に送信する。
【００７３】
続いて、ステップＳ１５において、触覚提供装置１０−３の制御回路１０８は、全部の面の振動子１０１を振動させる。
【００７４】
続いて、ステップＳ１６において、触覚提供装置１０−３の制御回路１０８は、加速度センサ１０３からの出力が所定の閾値以上の変化したことを検出すると、加速度センサ１０３により検出された加速度データを通信Ｉ／Ｆ１０６により情報処理装置２０に送信する。
【００７５】
続いて、ステップＳ１７において、情報処理装置２０の制御部２３は、触覚提供装置１０−３から受信した加速度データにより、ユーザにより持ち上げられたことを検知する。
【００７６】
続いて、ステップＳ１８において、情報処理装置２０の制御部２３は、ステップＳ４で判定した結合させる面に基づいて、結合させる面を振動させる要求を、既に結合されている触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の少なくとも一方と、触覚提供装置１０−３とに送信する。
【００７７】
続いて、ステップＳ１９−１、１９−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の少なくとも一方と、触覚提供装置１０−３は、情報処理装置２０から要求された、結合させる一つの面の振動子１０１のみを振動させる。
【００７８】
続いて、ステップＳ２０−１、２０−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の少なくとも一方と、触覚提供装置１０−３の制御回路１０８は、当該結合させる面にて、他の物体と接触したことを接触センサ１０２により検出する。
【００７９】
続いて、ステップＳ２１−１、２１−２において、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の少なくとも一方と、触覚提供装置１０−３の制御回路１０８は、加速度センサ１０３により検出された加速度データを情報処理装置２０に送信する。
【００８０】
続いて、ステップＳ２２において、情報処理装置２０の制御部２３は、受信した加速度データにより、触覚提供装置１０−１、及び触覚提供装置１０−２の少なくとも一方と、触覚提供装置１０−３の姿勢を検知する。
【００８１】
以降、情報処理装置２０の制御部２３は、ステップＳ４で判定した組み立て順における次の組み立て対象である触覚提供装置１０−４、・・・に、ステップＳ１４乃至ステップＳ１８の処理を繰り返し、全ての触覚提供装置１０の結合が終了すると、処理を終了する。
【００８２】
≪組み立ての際の制御処理≫
次に、図９を参照し、図８のステップＳ５−１、５−２乃至ステップＳ２２における、情報処理装置２０の制御部２３が、各触覚提供装置１０をユーザに組み立てさせる際の処理について、より詳細に説明する。
【００８３】
図９は、組み立ての際の制御部による制御処理の一例を示すフローチャートである。
【００８４】
ステップＳ１０１において、制御部２３は、ステップＳ４で判定した組み立て順における最初の触覚提供装置１０と、次の触覚提供装置１０とを制御対象として選択する。
【００８５】
続いて、ステップＳ１０２において、制御部２３は、ユーザへの報知要求を、制御対象として選択した複数の触覚提供装置１０（以下で、「制御対象の各触覚提供装置１０」と称する。）に送信する。ここで、例えば、触覚提供装置１０が有する、複数の振動子１０１を振動させる要求、発光装置１０４を発光させる要求、スピーカ１０５から所定の音を出力させる要求を送信する。
【００８６】
続いて、ステップＳ１０３において、制御部２３は、制御対象の各触覚提供装置１０から、加速度データを受信する。ここで、例えば、複数のタイミングにおける加速度データを受信してもよいし、所定期間における加速度の変化を示すデータを受信してもよい。
【００８７】
続いて、ステップＳ１０４において、制御部２３は、制御対象の各触覚提供装置１０が持ち上げられたことを検知する。ここで、受信した加速度データの変化が所定の閾値以上の場合、制御対象の各触覚提供装置１０が持ち上げられたと判定する。
【００８８】
続いて、ステップＳ１０５において、制御部２３は、ステップＳ４で判定した結合させる面に基づいて、結合させる面を振動させる要求を、制御対象の各触覚提供装置１０に送信する。ここで、例えば、触覚提供装置１０が有する、当該結合させる面の振動子１０１を振動させる要求を送信する。
【００８９】
続いて、ステップＳ１０６において、制御部２３は、結合が検知された面の識別情報と、加速度データとを、制御対象の各触覚提供装置１０から受信する。
【００９０】
続いて、ステップＳ１０７において、制御部２３は、結合を検知した面と、振動させた結合させる面が一致するか否かを判定する。
【００９１】
ステップＳ１０８において、制御部２３は、面が一致しない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）、ユーザへの報知要求を、制御対象の各触覚提供装置１０に送信し、一定時間経過後、ユーザへの報知の停止要求を、制御対象の各触覚提供装置１０に送信し、ステップＳ１０５の処理に進む。ここで、例えば、触覚提供装置１０が有する、複数の振動子１０１を振動させる要求、発光装置１０４を発光させる要求、スピーカ１０５から所定の音を出力させる要求を送信する。これにより、間違った面で結合したことをユーザに報知することができる。
【００９２】
一方、ステップＳ１０９において、制御部２３は、面が一致した場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）、受信した加速度データに基づき、制御対象の各触覚提供装置１０の姿勢を判定する。
【００９３】
続いて、ステップＳ１１０において、制御部２３は、制御対象の各触覚提供装置１０の姿勢に基づき、制御対象の各触覚提供装置１０がユーザに結合された向きが、ステップＳ４で判定した結合させる向きと一致する（結合された向きが正しい）か否かを判定する。
【００９４】
続いて、制御部２３は、向きが一致しない場合（ステップＳ１１０：ＮＯ）、ステップＳ１０８の処理に進む。
【００９５】
続いて、ステップＳ１１１において、制御部２３は、向きが合致した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、当該結合させる面の振動を停止させる要求を、制御対象の各触覚提供装置１０に送信する。ここで、例えば、触覚提供装置１０が有する、当該結合させる面の振動子１０１の振動を停止させる要求を送信する。
【００９６】
続いて、ステップＳ１１２において、制御部２３は、ステップＳ４で判定した組み立て順において、次に組み立てる触覚提供装置１０が存在するか否かを判定する。
【００９７】
ステップＳ１１３において、制御部２３は、次に組み立てる触覚提供装置１０が存在する場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、ユーザへの報知要求を、当該次に組み立てる触覚提供装置１０に送信する。
【００９８】
続いて、ステップＳ１１４において、制御部２３は、加速度データを、当該次に組み立てる触覚提供装置１０から受信する。
【００９９】
続いて、ステップＳ１１５において、制御部２３は、当該次に組み立てる触覚提供装置１０が持ち上げられたことを検知する。ここで、受信した加速度データの変化が所定の閾値以上の場合、当該次に組み立てる触覚提供装置１０が持ち上げられたと判定する。
【０１００】
続いて、ステップＳ１１６において、制御部２３は、ステップＳ４で判定した結合させる面に基づいて、既に組み立てられている複数の触覚提供装置１０のうち、当該次に組み立てる触覚提供装置１０と結合する触覚提供装置１０を選択する。
【０１０１】
続いて、ステップＳ１１７において、制御部２３は、当該次に組み立てる触覚提供装置１０と、当該選択した触覚提供装置１０とを、制御対象として選択し、ステップＳ１０５の処理に進む。
【０１０２】
一方、制御部２３は、次に組み立てる触覚提供装置１０が存在する場合（ステップＳ１１２：ＮＯ）、全ての触覚提供装置１０の結合が完了したため、処理を終了する。
【０１０３】
≪組み立ての際の制御処理の変形例≫
次に組み立てる触覚提供装置１０が正多面体である場合は、どのような向きに結合させても同じ形状となるため、制御部２３は、ステップＳ１０８の結合させる向きが正しいかの処理は省略してもよい。この場合、制御部２３は、ステップＳ１０５において、制御対象の各触覚提供装置１０がユーザに結合された向きと、ステップＳ３で判定した各触覚提供装置１０を用いて組み立てる３次元形状に基づいて、次に組み立てる触覚提供装置１０を結合させる面を判定すればよい。例えば、３以上の各触覚提供装置１０が結合された際、どのような姿勢で各触覚提供装置１０が結合されているか判定することにより、当該結合されている３以上の各触覚提供装置１０におけるどの面に、次に組み立てる触覚提供装置１０を結合させるかを判定すればよい。
【０１０４】
＜変形例１＞
上述した触覚提供システム１は、各触覚提供装置１０を組み立てるのみに限らず、例えば、以下のような処理を行うようにしてもよい。
【０１０５】
例えば、各触覚提供装置１０を組み立て、剣や銃等の形状とし、各触覚提供装置１０ユーザが振り回す等の操作をした際の加速度データを、情報処理装置２０に送信する。これにより、例えば、触覚提供装置１０を、バーチャルリアリティ（ＶＲ、Virtual Reality）ゲーム用のコントローラとして利用することができる。また、図５、または図６のような形態の際に、各面の振動子に加え、内箱に各面の振動とは別の振動が可能な振動子（例えば、（株）アルプス電気のハプティック（登録商標）リアクタ等）を有する構成にすると、各面の振動情報とは別の振動情報を外枠により提示させることが可能となり、剣が物に当たる感触や銃を撃った感触など、コンテンツに合った多様な触覚情報の提示が可能である。
【０１０６】
また、ユーザに、触覚提供装置１０の所定の面の振動に応じて、当該所定の面、または当該所定の面以外の面に、他の触覚提供装置１０を結合する、または触覚提供装置１０を所定の方向に回転させる。そして、その際の加速度や結合された面のデータを情報処理装置２０に送信することにより、テレビ等の機器のリモコンとして利用することができる。
【０１０７】
また、スマートフォン等である情報処理装置２０が、ＧＰＳ（Global Positioning System）により取得した現在位置情報に応じて、触覚提供装置１０の所定の面を振動させる。例えば、ユーザがエレベータやエスカレータに乗る際、鉛直下向きの面のみを振動させることにより、下に進むことの道案内をすることができる。
【０１０８】
＜変形例２＞
上述した触覚提供システム１は、各触覚提供装置１０を組み立てるのみならず、例えば、１以上の触覚提供装置１０を用いて、映像情報の変化や動きを、触覚を介して直感的にユーザに伝えられるようにしてもよい。この場合、例えば、各種のスポーツ競技の球の方向や技の種類などの情報を伝えるようにしてもよい。
【０１０９】
例えば、卓球やテニスのテレビ放送に同期させて、激しい打ち合いが続いている、どちらの選手のスマッシュが決まったか等を振動により伝えてもよい。
【０１１０】
また、例えば、野球のテレビ放送に同期させて、投球のコースが内角高め、時速が１５０ｋｍ／ｈ等の投球のコースや球威等の情報、及びライトフライ、サードゴロ、ピッチャーライナー等の打球の方向や弾道等の情報を、振動により伝えてもよい。この場合、例えば、投球が右バッターに対する内角高めであれば、触覚提供装置１０の鉛直上向きの面、及び右側の面を振動させてもよい。また、打球がフライであれば、触覚提供装置１０の鉛直上向きの面を振動させてもよい。これにより、情報を手軽にかつ少ない学習で済むレベルで直感的に伝えることができる。
【０１１１】
＜情報処理装置のハードウェア構成＞
上述した情報処理装置２０の各部は、情報処理装置２０にインストールした１以上のプログラムが、情報処理装置２０のＣＰＵに実行させることより実現することができる。
【０１１２】
情報処理装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶媒体、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記憶媒体、マウスやキーボード、ポインティングデバイス等の入力装置、画像、データを表示する表示部、並びに外部と通信するためのインターフェースを備えたコンピュータによって構成することができる。
【０１１３】
したがって、情報処理装置２０が有する各機能は、これらの機能を記述したプログラムをＣＰＵに実行させることによりそれぞれ実現可能となる。また、これらのプログラムは、磁気ディスク（フロッピィーディスク、ハードディスク等）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、半導体メモリ等の記録媒体に格納して頒布することもできる。
【０１１４】
つまり、上述した各構成における処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを生成し、例えば、汎用のパーソナルコンピュータやサーバ、タブレット端末等にそのプログラムをインストールすることにより、ハードウェア資源とソフトウェアとが協働して本実施形態における制御処理等を実現することができる。
【０１１５】
＜まとめ＞
上述した実施形態によれば、第１の面を振動させる振動子の振動により当該第１の面が振動した際に、当該第１の面の振動が他の面に伝わりにくいように、当該第１の面と当該他の面が分離されている触覚提供装置が提供される。これにより、触覚による各種の体験を提供できる。
【０１１６】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。また、上述した各実施例の一部又は全部を組み合わせることも可能である。
【０１１７】
例えば、情報処理装置２０の各機能部は、例えば複数のコンピュータにより構成されるクラウドコンピューティングにより実現されていてもよい。
【０１１８】
また、一の触覚提供装置１０と、情報処理装置２０とを一体に構成してもよい。この場合、例えば、当該一の触覚提供装置１０の制御回路１０８にて、情報処理装置２０の各機能を実現してもよい。または、例えば、触覚提供装置１０を、スマートフォン等である情報処理装置２０の筐体とし、情報処理装置２０のＣＰＵにより、触覚提供装置１０の制御回路１０８を実現してもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１  触覚提供システム
１０  触覚提供装置
１０１  振動子
１０２  接触センサ
１０３  加速度センサ
１０４  発光装置
１０５  スピーカ
１０６  通信Ｉ／Ｆ
１０７  電源
１０８  制御回路
１１０  内箱
１１１  支持部材
１２０  外枠
１３０  面部材
２０  情報処理装置
２１  生成部
２２  取得部
２３  制御部
２４  通信部
【図１】
2019012252.tif 000003
【図２】
2019012252.tif 000004
【図３】
2019012252.tif 000005
【図４】
2019012252.tif 000006
【図５】
2019012252.tif 000007
【図６】
2019012252.tif 000008
【図７】
2019012252.tif 000009
【図８】
2019012252.tif 000010
【図９】
2019012252.tif 000011