(57)【要約】【課題】ユーザに与える違和感を軽減することが可能な情報処理装置を提供する。【解決手段】スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、を備える、情報処理装置。【選択図】図２
2019130602.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、
前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、
前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、
を備える、情報処理装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記接触部と前記対象物との接触判定を行い、判定結果に基づき前記重みを決定する、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記接触部と前記対象物が接触していると判定した場合、前記出力信号を出力する、請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記接触部と前記対象物が接触していないと判定した場合、前記出力信号を遮断する、請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記接触部と前記対象物との距離に応じて前記重みを連続的に変化させる、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記制御部は、フィルタを用いて、人の触覚に対応する周波数成分以外の周波数成分またはあらかじめ記憶している所定の周波数成分を前記振動信号から除去する、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記スレーブ装置は、生体情報を計測する生体センサをさらに備え、
前記制御部は、前記生体情報に基づき前記接触部と前記対象物との接触判定を行う、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記スレーブ装置は、前記接触部に印加される力を計測する力センサをさらに備え、
前記第２の取得部は、前記力センサが計測した前記力を前記計測結果として取得する、請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記力センサが計測した前記力を逆動力学演算により補正した上で、前記接触判定を行う、請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記第２の取得部は、前記対象物と前記接触部との距離を取得する、請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得することと、
前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得することと、
前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力することと、
を含む、プロセッサにより実行される、情報処理方法。
【請求項１２】
コンピュータを、
スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、
前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、
前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、
として機能させるための、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡外科手術を施す際に用いられる外科手術システムとして、患者の体を大きく切開することなく患部へのアプローチを可能とするマスタースレーブ方式のシステムが知られている。かかるシステムでは、医師等の術者（ユーザ）が入力インタフェースを備えたマスター装置を操作し、鉗子又は攝子等の医療用術具を備えたスレーブ装置が術者の操作にしたがって遠隔操作される。スレーブ装置は、例えば、先端に術具が保持されるアーム装置として構成され、腹腔内において術具の位置又は姿勢を変化させることができる。
【０００３】
かかるシステムでは、術具が患者に接触した時の触覚が術者に伝達されない場合、術者は、術具が患者に接触していることに気付かず、患者の生体組織に損傷を与える恐れがある。そのため、術具が患者に接触した時の触覚が術者に伝達されることが望ましい。術具が患者に接触した時の触覚を術者に伝達する手法には、例えば、スレーブ装置に触覚を計測するセンサを設け、当該センサが計測した触覚に関する情報をマスター装置側に送信し、振動等により術者へ触覚を伝達する手法がある。しかし、上述の手法では、触覚に関する振動以外に、スレーブ装置のモータの振動、設置場所の振動、雑音による振動等の、接触とは無関係な振動（以下では、振動ノイズとも称される）も術者に伝達されてしまう。これに関連し、下記の特許文献１には、術者に伝達する触覚に含まれる振動ノイズをフィルタリングにより低減する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２１４７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述の特許文献１の手法では、術具と患者（例えば体腔内や頭蓋内の生体組織）との位置関係を問わず、センサが計測した振動をマスター装置へ送信する構成となっている。その結果、マスター装置は、例えば術具と患者とが接触しているときも接触していないときも、同様の振動ノイズに基づく振動を術者に提示することとなり、術者に違和感を与える可能性がある。
【０００６】
そこで、本開示では、ユーザに与える違和感を軽減することが可能な、新規かつ改良された情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、を備える、情報処理装置が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得することと、前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得することと、前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力することと、を含む、プロセッサにより実行される、情報処理方法が提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、コンピュータを、スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、として機能させるための、プログラム。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、ユーザに与える違和感を軽減することが可能である。
【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の実施形態に係る情報処理システムの概要を示す説明図である。
【図２】本開示の実施形態に係るスレーブ装置の内部構成例を示すブロック図である。
【図３】本開示の第１の実施形態に係る出力制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】本開示の第１の実施形態に係る重みの時間変化を示す説明図である。
【図５】本開示の第１の実施形態に係る入力信号と出力信号の波形を示す説明図である。
【図６】本開示の第１の実施形態に係る情報処理装置の動作例を示すフローチャートである。
【図７】本開示の第２の実施形態に係る出力制御部の構成例を示すブロック図である。
【図８】本開示の第２の実施形態に係る距離と重みの時間変化を示す説明図である。
【図９】本開示の第２の実施形態に係る入力信号と出力信号の波形を示す説明図である。
【図１０】本開示の第２の実施形態に係る情報処理装置の動作例を示すフローチャートを示す説明図である。
【図１１】本開示の第３の実施形態に係る出力制御部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本開示の実施形態に係るスレーブ装置のハードウェア構成例を示すブロック図である
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．情報処理システムの概要
２．本実施形態のスレーブ装置 
３．第１の実施形態
４．第２の実施形態
５．第３の実施形態
６．変形例
７．ハードウェア構成
８．まとめ
【００１５】
＜＜１．情報処理システムの概要 ＞＞
以下では、図１を参照しながら、本開示の実施形態に係る情報処理システムの概要を説明する。なお、マスタースレーブ方式の医療ロボットシステムを例に、本開示の実施形態に係る情報処理システムの概要について説明する。
【００１６】
図１は、本開示の実施形態に係る情報処理システムの概要を示す説明図である。図１に示すように、当該情報処理システムは、スレーブ装置１０とマスター装置３０で構成されている。スレーブ装置１０は、マスター装置３０における術者（以下では、ユーザとも称される）の操作に応じて遠隔操作される鉗子又は攝子等の医療用術具を備えた装置である。また、マスター装置３０は、医師等の術者が操作する入力インタフェースを備えた装置である。
【００１７】
当該情報処理システムには、一例としてバイラテラル制御が採用されている。バイラテラル制御とは、マスター装置とスレーブ装置との間で、入力インタフェースと術具の位置、及び力の状態を一致させるフィードバック制御である。例えば、術者が入力インタフェースを操作すると、当該操作に応じて術具は位置を移動する。術具が位置を移動して患者に接触すると、接触した時の力が入力インタフェースにフィードバックされる。
【００１８】
なお、スレーブ装置１０とマスター装置３０は、任意の通信方式で接続されている。例えば、スレーブ装置１０とマスター装置３０は、有線通信または無線通信によって接続されている。また、例えば、スレーブ装置１０とマスター装置３０は、直接的に通信を行う構成であってもよいし、ネットワーク（または他の装置）を介して通信を行う構成であってもよい。
【００１９】
（１）スレーブ装置１０
スレーブ装置１０は、手術における患者の患部（以下では、対象物とも称される）と、対象物と接触するスレーブ装置１０の部位（以下では、接触部とも称する）が接触した際の力及び振動をマスター装置３０へ提示する力覚提示装置である。なお、本開示の実施形態に係る情報処理装置は、スレーブ装置１０に適用される。
【００２０】
スレーブ装置１０は、例えば、マスター装置３０の動きに対応して動くための、１または２以上の能動関節と、能動関節に接続されるリンクとを有する装置（能動関節を含むリンク機構を有する装置）である。スレーブ装置１０は、例えば、能動関節の動きを計測するための動きセンサを、能動関節それぞれに対応する位置に備える。上記動きセンサとしては、例えば、エンコーダなどが挙げられる。
【００２１】
また、スレーブ装置１０は、例えば、能動関節を駆動させるための駆動機構を、能動関節それぞれに対応する位置に備える。上記駆動機構としては、例えば、モータとドライバとが挙げられる。
【００２２】
図１に示すスレーブ装置１０のアームの先端部分である先端部１４０は、術具が患者と接触する接触部１４２を含む。先端部１４０には、各種センサが設けられる。各種センサとは、例えば、原点センサ、Ｌｉｍｉｔセンサ、エンコーダ、力センサ、振動センサ、測距センサ等である。例えば、先端部１４０には力センサが備えられ、力センサは、接触部１４２が患者と接触した際に接触部１４２に印加される力（以下、先端力とも称される）を計測する。
【００２３】
ただし、本実施形態のスレーブ装置の場合、力センサは、先端力以外にも、アームの重力と、アームの運動に伴う慣性力も計測してしまう。したがって、力センサが計測した力には、先端力と重力、慣性力が含まれる。なお、以下では、力センサが計測した先端力と重力、慣性力を含む力は、外力とも称される。
【００２４】
なお、先端部１４０における上述した各種センサが備えられる場所は特に限定されず、各種センサは先端部１４０の任意の場所に備えられてもよい。例えば、振動センサ、及び測距センサは、先端部１４０の接触部１４２に備えられてもよいし、先端部１４０の接触部１４２以外の場所に備えられてもよい。
【００２５】
（２）マスター装置３０
マスター装置３０は、スレーブ装置１０の駆動制御、スレーブ装置１０のセンサが計測した振動信号をユーザへ提示する機能を有する力覚提示装置である。マスター装置３０は、例えば、受動関節を含む１または２以上の関節と、関節に接続されるリンクとを有する装置（受動関節を含むリンク機構を有する装置）である。マスター装置３０は、例えば、受動関節に接続されるリンクに設けられる操作体３３０と、操作体３３０に印加される力を計測する力センサ３４０とを含む。また、操作体３３０にはスレーブ装置からフィードバックされた振動を触覚として術者に伝達するための振動源が備えられている。
【００２６】
ここで、本実施形態に係る力センサ３４０としては、例えば、“歪ゲージを用いる方式等の任意の方式の力覚センサ”や、“圧電素子やマイクロフォン等で振動を計測することにより触覚を得る方式等の任意の方式の触覚センサ”等の、操作体３３０に印加される力を計測することが可能な任意のセンサが、挙げられる。マスター装置３０は、バッテリなどの内部電源（図示せず）から供給される電力、またはマスター装置３０の外部電源から供給される電力によって駆動する。
【００２７】
また、マスター装置３０は、例えば、関節の動きを計測するための動きセンサを、関節それぞれに対応する位置に備える。上記動きセンサとしては、例えばエンコーダなどが挙げられる。
【００２８】
さらに、マスター装置３０は、例えば、能動関節を駆動させるための駆動機構を、関節それぞれに対応する位置に備える。上記駆動機構としては、例えば、モータとドライバとが挙げられる。
【００２９】
図１に示すマスター装置３０は、並進３軸がモータによって駆動する能動関節部３１０で実現され、姿勢３軸が受動関節部３２０で実現される装置の一例として示されている。また、受動関節部３２０に接続されるリンクに、操作体３３０が設けられる。また、操作体３３０に印加される力を計測する力センサ３４０が操作体３３０の根本部分に設けられる。
【００３０】
ここで、図１では、マスター装置３０に設けられる操作体３３０が、スタイラス型の操作デバイスである例を示しているが、本実施形態に係る操作体３３０は、図１に示す例に限られない。本実施形態に係る操作体３３０としては、例えば、グローブ型の操作デバイスなどの、任意の形状の操作デバイスが挙げられる。また、本実施形態に係る操作体３３０は、ハプティックデバイスに適用することが可能な、任意の操作デバイスであってもよい。また、マスター装置３０は、操作体３３０を交換することが可能な構造を有していてもよい。なお、本実施形態に係るマスター装置３０の構成は、図１に示す例に限定されず、任意の構成であってよい。
【００３１】
（３）振動ノイズの低減
上記説明したように、スレーブ装置１０に設けられた振動センサにより計測された振動は、マスター装置３０に設けられた振動源により出力される。例えば、スレーブ装置１０の接触部１４２（即ち、医療用術具）が対象物（即ち、患者）に接触した場合、マスター装置３０を操作するユーザに、当該接触に基づく力及び振動がフィードバックされる。これにより、ユーザは、接触部１４２が対象物に接触したことを感知することができるので、より慎重な操作体３３０の操作が促される。その結果、対象物に損傷を与えるおそれを軽減することができる。
【００３２】
ただし、スレーブ装置１０に設けられた振動センサは、スレーブ装置１０に設けられたモータの振動、スレーブ装置１０の設置場所の振動、スレーブ装置１０の周辺に雑音による振動等の、接触とは無関係な振動（即ち、振動ノイズ）も計測する。振動ノイズは、スレーブ装置１０の接触部１４２が対象物に接触しているか否かを問わず発生する。そのため、スレーブ装置１０の接触部１４２が対象物に接触していなくても、振動ノイズが計測されて、ユーザにフィードバックされてしまい、ユーザに違和感を与えてしまう。
【００３３】
さらに言えば、常に振動ノイズがフィードバックされることで、ユーザは、スレーブ装置１０の接触部１４２が対象物に接触したことを感知し辛くなる。このことは、対象物に損傷を与えるおそれを増大させ得る。
【００３４】
そこで、本実施形態に係る情報処理システムは、スレーブ装置１０に設けられた振動センサにより計測された振動信号に、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物との距離に応じた重みを適用して、マスター装置３０から出力させる。これにより、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物とが接触していない間、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物との距離に応じて重み付けされた振動ノイズが、ユーザにフィードバックされることとなる。よって、振動ノイズに関する上述した違和感を軽減することが可能となると共に、対象物に損傷を与えるおそれを軽減することが可能となる。
【００３５】
以上、図１を参照しながら、本開示の実施形態に係る情報処理システムの概要を説明した。続いて、本実施形態のスレーブ装置について説明する。
【００３６】
＜＜２．本実施形態のスレーブ装置＞＞
以下では、本開示の実施形態に係る情報処理装置が適用されるスレーブ装置１０についてより詳細に説明する。
【００３７】
＜２．１．スレーブ装置の内部構成例＞
以下では、図２を参照しながら、本開示の実施形態に係るスレーブ装置の内部構成例について説明する。図２は、本開示の実施形態に係るスレーブ装置の内部構成例を示すブロック図である。図２に示すように、スレーブ装置１０は、センサ部１１０、制御部１２０、記憶部１３０、で構成されている。なお、制御部１２０が情報処理装置としての機能を有する。
【００３８】
（１）センサ部１１０
センサ部１１０は、スレーブ装置１０の周囲をセンシングするためのセンサを有する。例えば、センサ部１１０は、振動を計測するための振動センサを備える。振動センサとは、例えば、加速度センサ、マイクロフォン等である。また、センサ部１１０は、対象物と接触部１４２の距離に関する情報を計測するためのセンサも備える。距離に関する情報を計測するセンサとは、例えば、力センサ、接触センサ、近接センサ、距離センサ、生体センサ（例えば温度センサ）等である。
【００３９】
センサ部１１０は、上述したセンサを用いて、距離に関する情報を計測し、計測した情報を距離に関する計測結果として、第１の取得部１２１、または第２の取得部１２２へ送信する。
【００４０】
なお、センサ部１１０が備えるセンサの数は限定されず、任意の数のセンサが備えられてもよい。また、センサ部１１０が備えるセンサの種類は限定されず、任意の種類のセンサが備えられてもよい。
【００４１】
（２）制御部１２０
制御部１２０は、スレーブ装置１０の動作を制御する機能を有する。例えば、制御部１２０は、センサ部１１０が計測した情報の取得処理を制御する。具体的には、制御部１２０は、センサ部１１０が計測した情報から、振動信号と距離に関する情報を区別して取得する。
【００４２】
また、制御部１２０は、取得した振動信号を出力する処理を制御する機能を有する。例えば、制御部１２０は、距離に関する情報に基づき重みを決定し、当該重みを振動信号に適用することで、振動信号の振幅の大きさを制御して出力する。
【００４３】
上述の機能を実現するために、本開示の実施形態に係る制御部１２０は、図２に示すように、第１の取得部１２１、第２の取得部１２２、出力制御部１２３を備える。
【００４４】
（第１の取得部１２１）
第１の取得部１２１は、振動信号を取得する機能を有する。例えば、第１の取得部１２１は、センサ部１１０が備える振動センサが計測した振動信号を取得する。より具体的には、例えば、センサ部１１０が加速度センサを備える場合、第１の取得部１２１は、加速度センサが計測した加速度に基づき振動信号を取得する。また、例えば、センサ部１１０がマイクロフォンを備える場合、第１の取得部１２１は、マイクロフォンが計測した音に基づき振動信号を取得する。そして、第１の取得部１２１は、振動信号を入力信号として出力制御部１２３に送信する。
【００４５】
（第２の取得部１２２）
第２の取得部１２２は、距離に関する情報を取得する機能を有する。例えば、第２の取得部１２２は、センサ部１１０が備えるセンサを用いて、対象物と接触部１４２との距離に関する計測結果を取得する。
【００４６】
より具体的には、第２の取得部１２２は、センサ部１１０が備える力センサが計測したスレーブ装置１０の接触部１４２に印加される力（先端力）を取得する。ただし、この時第２の取得部１２２が取得する力は、先端力だけでなく慣性力も取得する。即ち、第２の取得部１２２は、外力を取得する。そして、第２の取得部１２２は、外力を距離に関する計測結果として取得する。そして、第２の取得部１２２は、計測結果を入力信号として出力制御部１２３に送信する。
【００４７】
なお、第２の取得部１２２が取得した上述の計測結果は、対象物と接触部１４２との距離を直接的に示す情報ではない。しかし、当該情報は、対象物と接触部１４２との距離の推定に用いられる。例えば、出力制御部１２３は、後述する接触判定にて当該情報を用いて対象物と接触部１４２が接触しているか否かを判定する。対象物と接触部１４２が接触していると判定された場合、対象物と接触部１４２の距離は０であると推定される。また、対象物と接触部１４２が接触していないと判定された場合、対象物と接触部１４２の距離は０でないと推定される。したがって、出力制御部１２３は、当該情報が直接的に対象物と接触部１４２との距離を示す情報でなくても、当該距離を推定することができる。
【００４８】
よって、第２の取得部１２２は、センサ部１１０が計測した情報が直接的に距離を示す情報でなくても、距離を推定するための情報として使用可能であれば、センサ部１１０が計測した情報を距離に関する計測結果として取得してもよい。
【００４９】
また、第２の取得部１２２は、センサ部１１０が備えるセンサ（例えば距離センサ）が計測した対象物と接触部１４２との距離を、距離に関する計測結果として取得してもよい。
【００５０】
（出力制御部１２３）
出力制御部１２３は、センサ部１１０が計測した振動信号をマスター装置３０へ出力する処理を制御する機能を有する。振動信号の出力処理の制御にあたり、出力制御部１２３は、例えば、対象物と接触部１４２の接触判定を行う。より具体的には、出力制御部１２３は、第２の取得部１２２が取得した距離に関する計測結果に基づき、対象物と接触部１４２が接触しているか否かを判定する。
【００５１】
また、出力制御部１２３は、上述の接触判定の結果に基づき重みを決定する。例えば、対象物と接触部１４２が接触していると判定された場合、出力制御部１２３は、振動信号を出力するように重みを決定する。対象物と接触部１４２が接触していないと判定された場合、出力制御部１２３は、振動信号を遮断するように重みを決定する。なお、出力制御部の１２３は、その構成に応じて上述の接触判定を行わず、第２の取得部１２２が取得した距離に関する計測結果に基づき、重みを決定してもよい。
【００５２】
また、出力制御部１２３は、上述の重みを入力信号に適用した上で、出力信号をマスター装置３０へ出力する。例えば、出力制御部１２３は、入力信号に重みを乗算した信号を出力信号として出力する。出力制御部１２３が入力信号に重みを適用すると、出力信号の振幅が重みの大きさに応じた大きさとなる。
【００５３】
なお、上述した、出力制御部１２３による出力信号の出力を制御する処理は、入力信号に対してリアルタイムに行われてもよいし、入力信号を一旦記憶した後で行われてもよい。
【００５４】
なお、上述の機能を実現するための出力制御部１２３の構成は、後述する複数の実施形態の各々によって異なるため、その詳細は各実施形態にて説明する。
【００５５】
（３）記憶部１３０
記憶部１３０は、スレーブ装置１０に関する情報を記憶するための装置である。例えば、記憶部１３０は、制御部１２０の処理において出力されるデータや、各種アプリケーション等のデータを記憶する。
【００５６】
以上、図２を参照しながら、本開示の実施形態に係るスレーブ装置の内部構成例を説明した。続いて、本開示の第１の実施形態に係る情報処理システムについて説明する。
【００５７】
＜＜３．第１の実施形態＞＞
第１の実施形態に係る情報処理装置では、制御部１２０の出力制御部１２３−１が接触判定に基づき重みを決定し、重みを適用した出力信号をマスター装置３０へ出力する。
【００５８】
＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞
以下では、図３〜５を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る出力制御部の構成例について説明する。図３は、本開示の第１の実施形態に係る出力制御部の構成例を示す説明図である。図３に示すように、出力制御部１２３−１は、Ａ／Ｄ１２４、ノイズ低減部１２５、逆動力学演算部１２６、重み決定部１２７−１、Ｄ／Ａ１２８で構成されている。
【００５９】
（１）Ａ／Ｄ１２４
Ａ／Ｄ１２４は、アナログ−デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）であり、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。例えば、Ａ／Ｄ１２４は、第１の取得部１２１から振動信号を入力信号として受信し、アナログ信号からデジタル信号に変換する。そして、Ａ／Ｄ１２４は、変換したデジタル信号をノイズ低減部１２５へ出力する。
【００６０】
（２）ノイズ低減部１２５
ノイズ低減部１２５は、入力信号から一部の振動ノイズを除去する機能を有する。例えばノイズ低減部１２５は、フィルタを用いて、ユーザが触覚として感知しない音などの振動に対応する周波数成分、またはあらかじめ記憶している所定の周波数成分を振動信号から除去する。より具体的には、ノイズ低減部１２５は、入力信号をフィルタに通すことで、所定の周波数帯域のノイズを除去する。より具体的には、例えば、ノイズ低減部１２５は、高域の信号を遮断して低域の信号のみを通すローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、所定の周波数以上の振動信号を遮断することで、入力信号からノイズを除去する。ここでの所定の周波数とは、ユーザが触覚として感知可能な周波数の上限値である。例えば、所定の周波数は、７００Ｈｚ程度であってもよい。また、所定の周波数は、ユーザの年齢、性別、皮膚の状態、及び手袋を装着しているか否か等に応じて制御されてもよい。なお、上記の所定の周波数は、記憶部１３０にあらかじめ登録されてもよい。
【００６１】
また、ノイズ低減部１２５は、例えば、低域の信号を遮断して高域の信号のみを通すハイパスフィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ−Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、所定の周波数以下の振動信号を遮断することで、入力信号からノイズを除去する。ここでの所定の周波数とは、ユーザが触覚として感知可能な周波数の下限値である。例えば、所定の周波数は、３０Ｈｚ程度であってもよい。また、所定の周波数は、ユーザの年齢、性別、皮膚の状態、及び手袋を装着しているか否か等に応じて制御されてもよい。
【００６２】
また、ノイズ低減部１２５は、例えば、あらかじめ記憶している所定の周波数成分を振動信号から除去する。より具体的に、記憶部１３０があらかじめ所定の周波数成分に対応する周波数を記憶しておき、ノイズ低減部１２５は、当該周波数に対応する周波数成分が入力された場合、入力信号から当該周波数成分を除去する。そして、ノイズ低減部１２５は、ノイズを除去した入力信号をＤ／Ａ１２８に出力する。
【００６３】
このように、ノイズ低減部１２５がノイズを低減することで、触覚に対応しない周波数領域の振動やあらかじめ周波数がわかっているノイズ源による振動を、マスター装置３０に設けられた振動源から出力されることが防止される。
【００６４】
なお、ノイズ低減部１２５が用いるフィルタは、ＬＰＦ又はＨＰＦに限定されず、任意のフィルタであってもよい。また、ノイズ低減部１２５がノイズを低減する方法は、フィルタを用いる方法に限定されず、任意の方法であってもよい。
【００６５】
（３）逆動力学演算部１２６
逆動力学演算部１２６は、スレーブ装置１０の動作情報に対して逆動力学演算を行う機能を有する。ここで、動作情報とは、スレーブ装置１０が備える動きセンサの計測結果のことである。例えば、逆動力学演算部１２６は、センサ部１１０の力センサが計測した外力を第２の取得部１２２から取得し、当該外力を逆動力学演算により補正する。センサ部１１０の力センサは、先端部１４０に印加される力（先端力）の計測を試みる。しかし、力センサが計測する力は、先端力以外に重力と慣性力が含まれる外力である。したがって、力センサが計測した力は、正確な先端力を示すとは言い難い。そこで、逆動力学演算部１２６は、逆動力学演算の結果を用いることで、力センサが計測した外力から、より正確な先端力を算出することができる。なぜならば、逆動力学演算は、当該重力、当該慣性力を求めることができるためである。
【００６６】
ここで、逆動力学演算について説明する。逆動力学演算部１２６は、スレーブ装置１０に備えられた動きセンサの計測結果（即ち、動作情報）である（θ，θ’，θ’’）に対して、逆動力学演算を行う。ここで、（θ，θ’，θ’’）は、（関節の角度，関節の角速度，関節の角加速度）を示している。一般的に、本実施形態のスレーブ装置１０のようなロボットの動力学は、下記の数式１で示される。
【００６７】
【数１】
2019130602.tif 000003
【００６８】
ここで、上記数式１の左辺は、ロボットにおける各関節のトルク値を示している。また、上記数式１の右辺の第一項、第二項、および第三項は、慣性項、遠心力・コリオリ力項、および重力項をそれぞれ示している。
【００６９】
逆動力学演算部１２６は、逆動力学演算を利用した手法により、力センサ部に仮想関節を設けることで力センサ部にかかる重力・慣性力を計算し、外力から減算することで、先端力を算出する。
【００７０】
（４）重み決定部１２７−１
重み決定部１２７−１は、振動信号に適用される重みを決定する機能を有する。本実施形態では、重み決定部１２７−１は、接触判定処理を行い、接触判定処理の結果に基づく重み決定処理を行うことで、重みを決定する。
【００７１】
（接触判定処理）
重み決定部１２７−１は、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物とが接触したか否かを判定する。例えば、重み決定部１２７−１は、第２の取得部１２２が取得した外力に基づき、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物との接触判定を行う。より具体的には、重み決定部１２７−１は、逆動力学演算部１２６が逆動力学演算により外力を補正して得られる先端力に基づき接触判定を行う。重み決定部１２７−１は、例えば、当該先端力が所定の閾値以上であるか否かに基づき、接触判定を行う。接触判定の結果、重み決定部１２７−１は、先端力が所定の閾値以上であれば、接触部１４２と対象部が接触していると判定する。また、重み決定部１２７−１は、先端力が所定の閾値未満であれば、接触部１４２と対象部が接触していないと判定する。
【００７２】
上述のように、重み決定部１２７−１は、逆動力学演算により外力を補正して得られる先端力を接触判定に用いることで、第２の取得部１２２から取得した外力をそのまま接触判定に用いる場合と比べ、より正確な接触判定結果を得ることができる。
【００７３】
以下では、接触判定に、力センサ以外のセンサの計測結果を用いる例について説明する。
【００７４】
例えば、センサ部１１０が接触センサを備える場合、重み決定部１２７−１は、接触センサが対象物との接触を計測した場合は接触と判定してもよい。また、重み決定部１２７−１は、接触センサが対象物との接触を計測しなかった場合は非接触と判定してもよい。
【００７５】
また、例えば、センサ部１１０が近接センサを備える場合、重み決定部１２７−１は、近接センサが計測した近接度合いを示す値が所定の閾値以上である場合は接触と判定してもよい。また、重み決定部１２７−１は、近接センサが計測した近接度合いを示す値が所定の閾値未満である場合は非接触と判定してもよい。
【００７６】
また、例えば、センサ部１１０が距離センサを備える場合、重み決定部１２７−１は、距離センサが計測した距離が所定の閾値未満である場合は接触と判定してもよい。また、重み決定部１２７−１は、距離センサが計測した距離が所定の閾値以上である場合は非接触と判定してもよい。
【００７７】
また、例えば、センサ部１１０が生体センサを備える場合、重み決定部１２７−１は、生体センサが計測した対象物の生体情報に基づき、接触部１４２と対象物との接触判定を行ってもよい。より具体的に、例えば、センサ部１１０が生体センサとして温度センサを用いる場合、重み決定部１２７−１は、温度センサが計測した温度が所定の閾値以上である場合は接触と判定してもよい。また、重み決定部１２７−１は、温度センサが計測した温度が所定の閾値未満である場合は非接触と判定してもよい。
【００７８】
（重み決定処理）
接触判定後、重み決定部１２７−１は、接触判定の結果に基づき重みを決定する。重み決定部１２７−１は、接触部１４２と対象物とが接触している場合に大きい重みを決定し、接触部１４２と対象物とが接触していない場合に小さい重みを決定する。具体的には、接触判定により接触部１４２と対象物が接触していると判定した場合、出力信号を出力するように重みを決定する。例えば、重み決定部１２７−１は、重みを１と決定する。また、重み決定部１２７−１は、接触判定により接触部１４２と対象物が接触していないと判定した場合、出力信号を遮断するように重みを決定する。例えば、重み決定部１２７−１は、重みを０と決定する。なお、接触部１４２と対象物が接触している時の重み１に限定されず、０以外の任意の値が重みとして決定されてもよい。
【００７９】
上述のように、重み決定部１２７−１が接触判定の結果に基づき重みを決定することで、出力制御部１２３−１は、接触部１４２が対象物と接触している場合には出力信号を出力する。また、出力制御部１２３−１は、接触部１４２が対象物と接触していない場合には出力信号を出力しない。その結果、マスター装置３０は、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物が接触している場合にユーザに振動を提示する一方で、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物が接触していない場合にユーザに振動を提示しない。よって、ユーザに与える違和感を軽減することが可能となると共に、対象物に損傷を与えるおそれを軽減することが可能となる。
【００８０】
ここで、図４を参照しながら、第１の実施形態に係る重みの決定処理について具体的に説明する。図４は、第１の実施形態に係る重みの時間変化を示す説明図である。図４に示すグラフの縦軸は重みを、横軸は時間を示している。
【００８１】
図４に示すように、例えば、重み決定部１２７−１の接触判定による結果が、時刻Ｔ１〜Ｔ２では非接触、時刻Ｔ２〜Ｔ３では接触、時刻Ｔ３〜Ｔ４では非接触であったとする。重み決定部１２７−１は、上述の判定結果に従い、時刻Ｔ１〜Ｔ２では重み＝０、時刻Ｔ２〜Ｔ３では重み＝１、時刻Ｔ３〜Ｔ４では重み＝０と決定する。
【００８２】
（重み適用処理）
重み決定後、重み決定部１２７−１は、重みを振動信号（入力信号）に適用する。以下では、上述の重み決定処理にて決定した重みを、ノイズ低減部１２５によるノイズ低減処理後の入力信号に適用する処理の具体例について、図５を参照しながら説明する。図５は、本開示の第１の実施形態に係る出力信号の波形を示す説明図である。図５には、第１の取得部１２１が取得した入力信号の波形１と、当該入力信号に重みが適用された出力信号の波形１の各々がグラフで示されている。図５に示す各々のグラフの縦軸は振幅を、横軸は時間を示している。
【００８３】
図５の入力信号の波形１が示すように、時刻Ｔ１〜Ｔ２、時刻Ｔ２〜Ｔ３、時刻Ｔ３〜Ｔ４の各々の時間において、入力信号が計測されている。時刻Ｔ１〜Ｔ２の入力信号は、振動ノイズに相当する。時刻Ｔ２〜Ｔ３の入力信号は、対象物の振動及び振動ノイズに相当する。時刻Ｔ３〜Ｔ４の入力信号は、振動ノイズに相当する。この入力信号に対して、重み決定部１２７−１は、上述の重み決定処理にて決定した重みを適用する。例えば、時刻Ｔ１〜Ｔ２では重み＝０のため、重み決定部１２７−１が入力信号に重みを適用すると、入力信号は遮断され、出力信号は０として出力される。また、時刻Ｔ２〜Ｔ３では重み＝１のため、重み決定部１２７−１が入力信号に重みを適用すると、入力信号は遮断されず、そのままの状態で出力信号として出力される。時刻Ｔ３〜Ｔ４では重み＝０のため、重み決定部１２７−１が入力信号に重みを適用すると、入力信号は再度遮断され、出力信号は０として出力される。
【００８４】
なお、重み適用処理が実施される入力信号は、ノイズ低減部１２５によるノイズ低減処理後の入力信号に限定されず、ノイズ低減処理前の入力信号であってもよい。
【００８５】
（５）Ｄ／Ａ１２８
Ｄ／Ａ１２８は、デジタル−アナログ変換回路（Ｄ／Ａ変換回路）であり、デジタル信号をアナログ信号に変換する機能を有する。例えば、Ｄ／Ａ１２８は、ノイズ低減部１２５から送信され、重みが適用されたデジタル信号を受信し、デジタル信号からアナログ信号に変換する。そして、Ｄ／Ａ１２８は、変換したアナログ信号を出力信号として出力する。
【００８６】
なお、Ｄ／Ａ１２８による変換処理のタイミングは、上述の例に示すタイミングに限定されず、任意のタイミングであってもよい。例えば、Ｄ／Ａ１２８は、ノイズ低減部１２５から送信されたデジタル信号に対して、重みが適用される前に変換処理を行ってもよい。
【００８７】
以上、図３〜５を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係る出力制御部１２３−１の構成例について説明した。続いて、本開示の第１の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明する。
【００８８】
＜３．２．スレーブ装置１０の動作例＞
以下では、図６を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明する。図６は、本開示の第１の実施形態にかかるスレーブ装置１０の制御部１２０の動作例を示すフローチャートである。
【００８９】
まず、スレーブ装置１０は、マスター装置３０におけるユーザの操作に応じて動作する。その際に、制御部１２０の第１の取得部１２１は、センサ部１１０が計測した振動信号を取得し（ステップＳ１０００）、当該振動信号を出力制御部１２３−１へ送信する。出力制御部１２３−１のＡ／Ｄ１２４は、振動信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し（ステップＳ１００４）、ノイズ低減部１２５へ送信する。ノイズ低減部１２５は、デジタル信号に変換された振動信号からフィルタリングによりノイズを除去する（ステップＳ１００８）。
【００９０】
また、上述のステップＳ１０００、１００４、１００８の処理と並列して、制御部１２０の第２の取得部１２２は、センサ部１１０が計測した外力、及びスレーブ装置１０の動作情報を取得する（ステップＳ１０１２）。そして、第２の取得部１２２は、取得した外力、及び動作情報を出力制御部１２３−１に送信する。出力制御部１２３−１が当該外力と動作情報を受信すると、出力制御部１２３−１の逆動力学演算部１２６は、動作情報に基づき外力に含まれる重力と慣性力を逆動力学演算により算出する（ステップＳ１０１６）。そして、出力制御部１２３−１は、外力から重力と慣性力を除去し、先端力を取得する（ステップＳ１０２０）。
【００９１】
並列処理の終了後、重み決定部１２７−１は、ステップＳ１０２０にて取得した先端力が所定の条件（先端力＞閾値ε）を満たすか否かを確認して接触判定を行う（ステップＳ１０２４）。先端力が所定の条件を満たす場合（ステップＳ１０２４／ＹＥＳ）、重み決定部１２７−１は、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物が接触していると判定する（ステップＳ１０２８）。そして、重み決定部１２７−１は、重みを１と決定する（ステップＳ１０３２）。また、先端力が所定の条件を満たさなかった場合（ステップＳ１０２４／ＮＯ）、重み決定部１２７−１は、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物が接触していないと判定する（ステップＳ１０３６）。そして、重み決定部１２７−１は、重みを０と決定する（ステップＳ１０４０）。重みの決定後、出力制御部１２３−１は、重み決定部１２７−１が重みを乗算し、Ｄ／Ａ１２８がデジタル信号からアナログ信号に変換した振動信号を、出力信号としてマスター装置３０へ出力する（ステップＳ１０４４）。
【００９２】
以上、図６を参照しながら、本開示の第１の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明した。
【００９３】
以上、図３〜６を参照しながら、本開示の第１の実施形態について説明した、続いて、本開示の第２の実施形態について説明する。
【００９４】
＜＜４．第２の実施形態＞＞
第１の実施形態に係る情報処理装置は、接触部１４２と対象物とが接触しているか否かに応じた離散値で重みを決定し、振動信号に適用する。これに対し、第２の実施形態に係る情報処理装置は、接触部１４２と対象物との距離そのものに応じた連続値で重みを決定し、振動信号に適用する。
【００９５】
＜４．１．出力制御部１２３−２の構成例＞
以下では、図７〜９を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係る出力制御部の構成例について説明する。図７は、本開示の第２の実施形態に係る出力制御部の構成例を示す説明図である。図７に示すように、出力制御部１２３−２は、Ａ／Ｄ１２４、ノイズ低減部１２５、重み決定部１２７−２、Ｄ／Ａ１２８で構成されている。なお、第２の実施形態では、出力制御部１２３−２が先端力に基づく接触判定を行わないため、出力制御部１２３−２の構成は、逆動力学演算部１２６を外した構成となっている。
【００９６】
（１）Ａ／Ｄ１２４
Ａ／Ｄ１２４の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【００９７】
（２）ノイズ低減部１２５
ノイズ低減部１２５の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【００９８】
（３）重み決定部１２７−２
重み決定部１２７−２は、第１の実施形態の重み決定部１２７−１とは異なり、接触判定を行わずに距離情報に基づき重みを決定する。距離情報とは、接触部１４２と対象物との距離そのものを示す情報である。
【００９９】
（重み決定処理）
重み決定部１２７−２は、距離情報に基づき重みを決定する機能を有する。例えば、重み決定部１２７−２は、第２の取得部１２２が取得したスレーブ装置１０の接触部１４２と対象物との距離に関する計測結果として、接触物と対象物との距離を取得し、当該距離に応じて重みを連続的に変化させる。より具体的には、例えば、重み決定部１２７−２は、距離が小さいほど対象物と接触部１４２が互いに近くに位置するため、センサ部１１０の振動センサが計測した振動信号を出力する優先度は高いと判定し、重みを大きく決定する。また、例えば、重み決定部１２７−２は、距離が大きいほど対象物と接触部１４２が互いに遠くに位置するため、センサ部１１０の振動センサが計測した振動信号を提示する優先度は低いと判定し、重みを小さく決定する。
【０１００】
なお、重み決定部１２７−２は、接触部１４２と対象物との距離に基づく判定だけではなく、人の振動振幅の検知限界に基づく判定も行い、重みを決定してもよい。例えば、人が検知可能な振動振幅の範囲において、振動振幅の大きさが検知限界値から遠い振動は、ユーザが検知できる可能性が高い振動である。よって、重み決定部１２７−２は、当該振動をユーザに提示する優先度は高いと判定し、重みを大きく決定する。また、例えば、振動振幅の大きさが検知限界値に近い振動は、ユーザが検知できる可能性が低い振動である。よって、重み決定部１２７−２は、当該振動をユーザに提示する優先度は低いと判定し、重みを小さく決定する。
【０１０１】
上述のように、重み決定部１２７−２が接触部１４２と対象物との距離に基づき重みを決定することで、出力制御部１２３−１は、接触部１４２が対象物と接触していない場合でも出力信号を出力することができる。これにより、スレーブ装置１０は、接触部１４２と対象物が接触していない時の情報、即ち、対象物の周辺で生じた音や振動をマスター装置３０に振動として提示することができる。
【０１０２】
ここで、図８を参照しながら、第２の実施形態に係る重みの決定処理について具体的に説明する。図８は、第２の実施形態に係る距離と重みの時間変化を示す説明図である。図８に示す距離の時間変化を示すグラフの縦軸は距離を、横軸は時間を示している。また、距離に応じた重みの時間変化を示すグラフの縦軸は重みを、横軸は時間を示している。
【０１０３】
図８に示すように、例えば、第２の取得部が取得した対象物と接触部１４２との距離が、時刻Ｔ５〜Ｔ６では時間経過に伴い小さくなり、時刻Ｔ６〜Ｔ７では０であり、時刻Ｔ７〜Ｔ８では時間経過に伴い大きくなったとする。重み決定部１２７−２は、上述の距離の時間変化に従い、時刻Ｔ５〜Ｔ６では時間経過に伴い大きくなるように重みを決定する。また、重み決定部１２７−２は、時刻Ｔ６〜Ｔ７では距離が一定して０、即ち、対象物と接触部１４２が接触しているため、重みを１と決定する。また、重み決定部１２７−２は、上述の距離の時間変化に従い、時刻Ｔ７〜Ｔ８では時間経過に伴い小さくなるように重みを決定する。
【０１０４】
（重み適用処理）
重み決定後、重み決定部１２７−２は、重みを振動信号（入力信号）に適用する。以下では、上述の重み決定処理にて決定した重みを、入力信号に適用する処理の具体例について、図９を参照しながら説明する。図９は、本開示の第２の実施形態に係る出力信号の波形を示す説明図である。図９には、第１の取得部１２１が取得した入力信号の波形２と、当該入力信号に重みが適用された出力信号の波形２の各々がグラフで示されている。図９に示す各々のグラフの縦軸は振幅を、横軸は時間を示している。
【０１０５】
図９の入力信号の波形２が示すように、時刻Ｔ５〜Ｔ６、時刻Ｔ６〜Ｔ７、時刻Ｔ７〜Ｔ８の各々の時間において、一定の振幅の入力信号が計測されている。時刻Ｔ５〜Ｔ８の入力信号は、対象物の周辺で生じた振動に相当する。時刻Ｔ５〜Ｔ６の入力信号は、振動ノイズに相当する。時刻Ｔ６〜Ｔ７の入力信号は、対象物の振動及び振動ノイズに相当する。時刻Ｔ７〜Ｔ８の入力信号は、振動ノイズに相当する。この入力信号に対して、重み決定部１２７−２は、上述の重み決定処理にて決定した重みを適用する。例えば、時刻Ｔ５〜Ｔ６では、時間経過に伴い重みが大きくなるため、重みを適用後の出力信号の波形２の振幅は、時間経過に伴い大きくなる。また、時刻Ｔ６〜Ｔ７では、重みは一定して１のため、重みを適用後の出力信号の波形２の振幅は、入力信号の波形２の振幅と同じ大きさである。また、時刻Ｔ７〜Ｔ８では、時間経過に伴い重みが小さくなるため、重みを適用後の出力信号の波形２の振幅は、時間経過に伴い小さくなる。
【０１０６】
（４）Ｄ／Ａ１２８
Ｄ／Ａ１２８の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【０１０７】
以上、図７〜９を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係る出力制御部１２３−２の構成例について説明した。続いて、本開示の第２の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明する。
【０１０８】
＜４．２．スレーブ装置１０の動作例＞
以下では、図１０を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明する。図１０は、本開示の第２の実施形態にかかるスレーブ装置１０の制御部１２０の動作例を示すフローチャートである。
【０１０９】
まず、スレーブ装置１０は、マスター装置３０におけるユーザの操作に応じて動作する。その際に、制御部１２０の第１の取得部１２１は、センサ部１１０が計測した振動信号を取得し（ステップＳ２０００）、当該振動信号を出力制御部１２３−２へ送信する。出力制御部１２３−２のＡ／Ｄ１２４は、振動信号をアナログ信号からデジタル信号に変換し（ステップＳ２００４）、ノイズ低減部１２５へ送信する。ノイズ低減部１２５は、デジタル信号に変換された振動信号からフィルタリングによりノイズを除去する（ステップＳ２００８）。
【０１１０】
また、上述のステップＳ２０００、２００４、２００８の処理と並列して、制御部１２０の第２の取得部１２２は、センサ部１１０が計測した接触部１４２と対象物との距離を取得する（ステップＳ２０１２）。
【０１１１】
並列処理の終了後、重み決定部１２７−２は、ステップＳ２０１２にて取得した距離に応じた重みを決定する（ステップＳ２０１６）。重みの決定後、出力制御部１２３−２は、重み決定部１２７−２が重みを乗算し、Ｄ／Ａ１２８がデジタル信号からアナログ信号に変換した振動信号を、出力信号としてマスター装置３０へ出力する（ステップＳ２０２０）。
【０１１２】
以上、図１０を参照しながら、本開示の第２の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明した。
【０１１３】
以上、図７〜１０を参照しながら、本開示の第２の実施形態について説明した。
【０１１４】
これまでに説明したように、第１の実施形態の情報処理装置は、接触部１４２と対象物が接触していない場合、出力信号を遮断することができる。よって、ユーザは、接触時の触覚のみを取得したい場合、第１の実施形態の情報処理装置を用いるとよい。また、第２の実施形態の情報処理装置は、接触部１４２と対象物が接触していない場合でも、出力信号を出力することができる。よって、ユーザは、対象物の周辺の音や振動を計測したい場合、第２の実施形態の情報処理装置を用いるとよい。
【０１１５】
続いて、本開示の第３の実施形態について説明する。
【０１１６】
＜＜５．第３の実施形態＞＞
第３の実施形態に係る情報処理装置では、制御部１２０の出力制御部１２３−３は、第１の実施形態のように接触判定を行い、さらに第２の実施形態のように接触部１４２と対象物との距離に応じて重みを決定する。
【０１１７】
＜５．１．出力制御部１２３−３の構成例＞
以下では、図１１を参照しながら、本開示の第３の実施形態に係る出力制御部の構成例について説明する。図１１は、本開示の第３の実施形態に係る出力制御部の構成例を示す説明図である。図１１に示すように、出力制御部１２３−３は、Ａ／Ｄ１２４、ノイズ低減部１２５、逆動力学演算部１２６、重み決定部１２７−３、Ｄ／Ａ１２８で構成されている。
【０１１８】
（１）Ａ／Ｄ１２４
Ａ／Ｄ１２４の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【０１１９】
（２）ノイズ低減部１２５
ノイズ低減部１２５の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【０１２０】
（３）逆動力学演算部１２６
逆動力学演算部１２６の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【０１２１】
（４）重み決定部１２７−３
重み決定部１２７−３の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した接触判定に応じて重みを決定する機能に加え、＜４．１．出力制御部１２３−２の構成例＞にて説明した距離に応じて重みを決定する機能を有する。なお、各機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞、及び＜４．１．出力制御部１２３−２の構成例＞にて説明した機能と同一であるため、本章での説明を省略する。ただし、第３の実施形態における重み決定部１２７−３は、上述の２つの機能を組み合わせて用いることができる点が、第１の実施形態、及び第２の実施形態の重み決定部１２７−３とは異なる。また、重み決定部１２７−３は、上述の２つの機能を組み合わせて用いるために、入力情報として、先端力と距離情報を受信する点も異なる。
【０１２２】
上述のように、第３の実施形態の重み決定部１２７−３は、上述の２つの機能を組み合わせて用いることができるため、第１の実施形態と第２の実施形態と比較して、重み決定の精度を向上することができる。
【０１２３】
（５）Ｄ／Ａ１２８
Ｄ／Ａ１２８の機能は、＜３．１．出力制御部１２３−１の構成例＞にて説明した内容と同一の機能であるため、本章での説明を省略する。
【０１２４】
以上、図１１を参照しながら、本開示の第３の実施形態に係る出力制御部１２３−３の構成例について説明した。続いて、本開示の第３の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明する。
【０１２５】
＜５．２．スレーブ装置１０の動作例＞
以下では、本開示の第３の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明する。第３の実施形態におけるスレーブ装置１０の動作は、第１の実施形態と第２の実施形態のスレーブ装置１０の動作を組み合わせたものとなる。例えば、第２の取得部１２２は、図６に示すステップＳ１０１２〜ステップＳ１０２０の処理と並列して、対象物と接触部１４２との距離も取得しておく。そして、接触判定により、対象物と接触部１４２が接触していないと判定された場合（ステップＳ１０３６）、重み決定部１２７−３は、ステップＳ１０４０のように重みを０と決定するのではなく、図１０に示すステップＳ２０１６のように、距離に応じた重みを決定する。
【０１２６】
以上、本開示の第３の実施形態に係るスレーブ装置１０の動作例について説明した。
【０１２７】
以上、図１１を参照しながら、本開示の第３の実施形態について説明した。続いて、本開示の実施形態に係る変形例について説明する。
【０１２８】
＜＜６．変形例＞＞
以下では、本開示の実施形態の変形例を説明する。なお、以下に説明する変形例は、単独で本開示の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで本開示の実施形態に適用されてもよい。また、変形例は、本開示の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、本開示の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。
【０１２９】
上述の実施形態では、重み決定部１２７がセンサ部１１０により計測された情報に基づき接触判定を行う方法について説明したが、重み決定部１２７は、スレーブ装置１０が予め備えるセンサに関する情報に基づき、接触判定を行ってもよい。
【０１３０】
例えば、重み決定部１２７は、スレーブ装置１０が予め備えるセンサが取得した情報に基づき、接触判定を行ってもよい。具体的には、例えば、重み決定部１２７は、スレーブ装置１０が予め備えるカメラが取得したカメラ画像の情報に基づき接触判定を行ってもよい。また、例えば、重み決定部１２７は、スレーブ装置１０が予め備えるセンサが取得した情報に対する機械学習の結果に基づき接触判定を行ってもよい。
【０１３１】
また、例えば、重み決定部１２７は、スレーブ装置１０が予め備えるセンサを制御するための制御情報に基づき、接触判定を行ってもよい。具体的には、例えば、重み決定部１２７は、モータの外乱・加速・ジャーク等の制御情報に基づき接触判定を行ってもよい。
【０１３２】
また、重み決定部１２７は、スレーブ装置１０に予め備えられた複数のセンサが取得した情報に対する情報処理の結果を組み合わせ、当該結果に基づき接触判定を行ってもよい。
【０１３３】
上述のように、スレーブ装置１０が予め備えるセンサに関する情報に基づき、重み決定部１２７が接触判定を行うことで、スレーブ装置１０は、新しいセンサを追加することなく、上述の処理を実現することができる。
【０１３４】
以上、本開示の実施形態に係る変形例について説明した。続いて、本開示の実施形態にかかるハードウェア構成について説明する。
【０１３５】
＜＜７．ハードウェア構成＞＞
最後に、図１２を参照して、本実施形態に係るスレーブ装置１０のハードウェア構成について説明する。図１２は、本実施形態に係るスレーブ装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。本実施形態に係るスレーブ装置１０による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現される。
【０１３６】
スレーブ装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）１０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）１０５を備える。また、スレーブ装置１０は、入力装置１０７と、ストレージ装置１０９と、通信装置１１１とを備える。
【０１３７】
ＣＰＵ１０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、各種プログラムに従ってスレーブ装置１０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ１０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ１０５は、ＣＰＵ１０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０３及びＲＡＭ１０５は、例えば、図２を参照して説明した制御部１２０の機能を実現し得る。
【０１３８】
入力装置１０７は、タッチパネル、ボタン、カメラ、マイクロフォン、センサ、スイッチ及びレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ１０１に出力する入力制御回路などから構成されている。スレーブ装置１０のユーザは、例えば、マスター装置３０を操作してスレーブ装置１０を動作させることで、該入力装置１０７がデータを取得することにより、スレーブ装置１０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。入力装置１０７は、例えば、図２を参照して説明したセンサ部１１０の機能を実現し得る。
【０１３９】
ストレージ装置１０９は、データ格納用の装置である。ストレージ装置１０９は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置及び記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置１０９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔｒａｇｅ  Ｄｒｉｖｅ）、あるいは同等の機能を有するメモリ等で構成される。このストレージ装置１０９は、ストレージを駆動し、ＣＰＵ１０１が実行するプログラムや各種データを格納する。ストレージ装置１０９は、例えば、図２を参照して説明した記憶部１３０の機能を実現し得る。
【０１４０】
通信装置１１１は、例えば、スレーブ装置１０とマスター装置３０を接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。かかる通信インタフェースは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の近距離無線通信インタフェースや、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、または携帯通信網（ＬＴＥ、３Ｇ）等の通信インタフェースである。また、通信装置１１１は、有線による通信を行う有線通信装置であってもよい。
【０１４１】
以上、図１２を参照しながら、スレーブ装置１０のハードウェア構成について説明した。
【０１４２】
＜＜８．まとめ＞＞
以上説明したように、本開示に係る情報処理装置は、スレーブ装置１０が備えるセンサが計測した情報から、振動センサが計測した振動信号を取得する。また、情報処理装置は、振動センサのセンシングの対象物と、対象物と接触するスレーブ装置１０の接触部１４２との距離に関する計測結果を取得する。そして、情報処理装置は、取得した計測結果に基づき重みを決定し、当該重みを振動信号に適用することで、マスター装置３０へ出力する出力信号の大きさを制御することができる。
【０１４３】
その結果、マスター装置３０から出力されユーザに提示される振動は、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物との距離に応じて変化することとなり、ユーザに与える違和感を軽減することが可能となる。とりわけ、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物との接触判定結果に応じて振動信号に適用される重みが決定されることが望ましい。その場合、スレーブ装置１０の接触部１４２と対象物が接触していない時に出力信号を遮断して、ユーザに振動を提示しないようにすることができる。その結果、ユーザに与える違和感をさらに軽減することが可能となる。よって、ユーザに与える違和感を軽減することが可能な、新規かつ改良された情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムを提供することが可能である。
【０１４４】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１４５】
また、本明細書において説明した各装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。ソフトウェアを構成するプログラムは、例えば、各装置の内部又は外部に設けられる記録媒体（非一時的な媒体：ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｍｅｄｉａ）に予め格納される。そして、各プログラムは、例えば、コンピュータによる実行時にＲＡＭに読み込まれ、ＣＰＵなどのプロセッサにより実行される。
【０１４６】
また、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
【０１４７】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１４８】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、
前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、
前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、
を備える、情報処理装置。
（２）
前記制御部は、前記接触部と前記対象物との接触判定を行い、判定結果に基づき前記重みを決定する、前記（１）に記載の情報処理装置。
（３）
前記制御部は、前記接触部と前記対象物が接触していると判定した場合、前記出力信号を出力する、前記（２）に記載の情報処理装置。
（４）
前記制御部は、前記接触部と前記対象物が接触していないと判定した場合、前記出力信号を遮断する、前記（２）〜（３）のいずれか一項に記載の情報処理装置。
（５）
前記制御部は、前記接触部と前記対象物との距離に応じて前記重みを連続的に変化させる、前記（１）〜（４）のいずれか一項に記載の情報処理装置。
（６）
前記制御部は、フィルタを用いて、人の触覚に対応する周波数成分以外の周波数成分またはあらかじめ記憶している所定の周波数成分を前記振動信号から除去する、前記（１）に記載の情報処理装置。
（７）
前記スレーブ装置は、生体情報を計測する生体センサをさらに備え、
前記制御部は、前記生体情報に基づき前記接触部と前記対象物との接触判定を行う、前記（１）に記載の情報処理装置。
（８）
前記スレーブ装置は、前記接触部に印加される力を計測する力センサをさらに備え、
前記第２の取得部は、前記力センサが計測した前記力を前記計測結果として取得する、前記（２）に記載の情報処理装置。
（９）
前記制御部は、前記力センサが計測した前記力を逆動力学演算により補正した上で、前記接触判定を行う、前記（８）に記載の情報処理装置。
（１０）
前記第２の取得部は、前記対象物と前記接触部との距離を取得する、前記（１）に記載の情報処理装置。
（１１）
スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得することと、
前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得することと、
前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力することと、
を含む、プロセッサにより実行される、情報処理方法。
（１２）
コンピュータを、
スレーブ装置が備える振動センサが計測した振動信号を取得する第１の取得部と、
前記振動センサのセンシングの対象物と、前記対象物と接触する前記スレーブ装置の接触部との距離に関する計測結果を取得する第２の取得部と、
前記計測結果に応じた重みを前記振動信号に適用することで得られる出力信号をマスター装置へ出力する制御部と、
として機能させるための、プログラム。
【符号の説明】
【０１４９】
１０    スレーブ装置
３０    マスター装置
１１０  センサ部
１２０  制御部
１２１  第１の取得部
１２２  第２の取得部
１２３  出力制御部
１２４  Ａ／Ｄ
１２５  ノイズ低減部
１２６  逆動力学演算部
１２７  重み決定部
１２８  Ｄ／Ａ
１３０  記憶部
１４０  先端部
１４２  接触部
３１０  能動関節部
３２０  受動関節部
３３０  操作体
３４０  力センサ
【図１】
2019130602.tif 000004
【図２】
2019130602.tif 000005
【図３】
2019130602.tif 000006
【図４】
2019130602.tif 000007
【図５】
2019130602.tif 000008
【図６】
2019130602.tif 000009
【図７】
2019130602.tif 000010
【図８】
2019130602.tif 000011
【図９】
2019130602.tif 000012
【図１０】
2019130602.tif 000013
【図１１】
2019130602.tif 000014
【図１２】
2019130602.tif 000015