(57)【要約】【課題】移動物体の操縦を直感的な体系により操作可能とする。【解決手段】操縦者の操作に応じて姿勢が変化するコントローラ３で生じた傾きを傾きセンサ１１により検出し、演算処理部１２により、この傾きから算出したコントローラ３の姿勢変化量に基づき、移動物体９の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより前記移動物体を操縦する移動物体操縦装置であって、
操縦者の操作に応じて姿勢の傾きが変化するコントローラに設けられて、前記操作に応じて前記コントローラで生じた傾きを検出する傾きセンサと、
前記傾きセンサで検出された傾きから算出した前記コントローラの姿勢変化量に基づき前記移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する演算処理部と
を備えることを特徴とする移動物体操縦装置。
【請求項２】
操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより前記移動物体を操縦する移動物体操縦装置であって、
前記操作に応じて変化する明るさ、温度、風力、圧力、または加速度の少なくともいずれか１つの物理量を検出する物理量検出部と、
前記物理量の変化に基づき前記移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する演算処理部と
を備えることを特徴とする移動物体操縦装置。
【請求項３】
操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより前記移動物体を操縦する移動物体操縦方法であって、
前記操作に応じて姿勢の傾きが変化するコントローラに設けた傾きセンサにより、前記操作に応じて前記コントローラで生じた傾きを検出するステップと、
前記傾きセンサで検出された傾きから算出した前記コントローラの姿勢変化量に基づき前記移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を演算処理部により算出するステップと
を備えることを特徴とする移動物体操縦方法。
【請求項４】
操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより前記移動物体を操縦する移動物体操縦方法であって、
前記操作に応じて変化する明るさ、温度、風力、圧力、または加速度の少なくともいずれか１つの物理量を物理量検出部により検出するステップと、
前記物理量の変化に基づき前記移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を演算処理部により算出するステップと
を備えることを特徴とする移動物体操縦方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動物体操縦技術に関し、特に人間の操作入力に応じて移動物体を操縦する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上面を走行する移動物体には、人間が実際に乗車して操作する自動車から離れた場所から無線で操縦するラジコンカーまで多様なサイズのものが存在する。車輪やキャタピラーなど、移動物体が装備する移動手段に制約を受けるが、基本的には、移動物体の重心の前後左右への移動に回転を組み合わせた動きを指示することにより、移動物体の移動方向および移動速度を制御する。
このような移動物体を操縦する際の操作入力方法は多岐にわたり、同じ自動車のような移動物体を操縦する場合においても、ハンドルとアクセルとブレーキの組み合わせにより操作する場合もあれば、ジョイスティックにより操作する場合もある（例えば、特許文献１など参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２０３３０１号公報
【特許文献２】特開平１１−０４２５８０号公報
【非特許文献１】大澤幸生,中川裕志,土屋俊,高間康史,松原仁,中島秀之／編、「ＡＩ事典」、第２版、共立出版、2003
【非特許文献２】平松薫,服部正嗣,山田辰美,岡留剛、「Pervasive Association：ユビキタス環境における意味統合(2)−センサネットワークを利用した実世界の関係情報の収集−」、マルチメディア，分散，協調とモバイル（DICOMO2005）シンポジウム論文集、pp.169-172、2005
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来技術では、移動物体を操縦する際の操作入力方法を会得するためにある程度の訓練が必要であり、会得するのに相当の期間が必要となるという問題点があった。
【０００５】
一般的に、移動物体を操縦する際の操作入力方法を人間が会得に要する期間は、移動物体の移動方向・速度の変化とその変化を発生させるために人間が行う動作の対応が自然であるかどうか、また直感的であるかどうかに依存すると考えられる。
例えば、移動物体の中に操縦者が位置して操作を行う乗用自動車では、進みたい方向へハンドルを切り、加速したい分だけアクセルの踏み、減速したい分だけブレーキを踏めば、その移動方向と移動速度を制御できる。この場合、操縦者の視点方向と移動方向がほぼ一致し、自動車が移動してもその関係は一定であるので、ハンドルの切り角と進行方向の変化の関係とアクセルとブレーキの踏み具合と加減速の関係を学習すれば、基本的な操作が可能になったといえるだろう。
【０００６】
しかし、同じ自動車でもラジコンカーなどのように、それを無線で離れた場所から操縦する場合には、加減速の操作がスティックでの操作となり、ハンドルの操作も自動車の進行方向に対しての操作となるため、操縦者の視点方向と一致しない場合も発生する。特に操縦者に向かって自動車が移動している場合には、ハンドル操作とは逆の方向へ移動方向が変化することを理解しなくてはならない。これは、心理学におけるメンタルローテーション現象にも関係すると考えられ、操縦者の視点方向と自動車の進行方向の角度差によって、操作を意図してから実際に正しい操作を実施するまでのタイムラグが発生すると予想される（例えば、非特許文献１など参照）。
【０００７】
したがって、地上面を走行する移動物体の移動方向や移動速度の操作方法をより習熟しやすい方法にする必要があるのと同時に、操縦者が行う操作に関する動作と実際の操作対象である移動物体の移動方向および移動速度の変化が直感的で理解しやすい対応関係にある必要がある。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、移動物体の操縦を直感的な体系により操作可能とする移動物体操縦装置および方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的を達成するために、本発明にかかる移動物体操縦装置は、操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより移動物体を操縦する移動物体操縦装置であって、操縦者の操作に応じて姿勢の傾きが変化するコントローラに設けられて、操作に応じてコントローラで生じた傾きを検出する傾きセンサと、傾きセンサで検出された傾きから算出したコントローラの姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する演算処理部とを備えている。
【０００９】
また、本発明にかかる他の移動物体操縦装置は、操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより移動物体を操縦する移動物体操縦装置であって、操作に応じて変化する明るさ、温度、風力、圧力、または加速度の少なくともいずれか１つの物理量を検出する物理量検出部と、物理量から算出した当該移動物体操縦装置の姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する演算処理部とを備えている。
【００１０】
また、本発明にかかる移動物体操縦方法は、操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより移動物体を操縦する移動物体操縦方法であって、操作に応じて姿勢の傾きが変化するコントローラに設けた傾きセンサにより、操作に応じてコントローラで生じた傾きを検出するステップと、傾きセンサで検出された傾きから算出したコントローラの姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を演算処理部により算出するステップとを備えている。
【００１１】
また、本発明にかかる他の移動物体操縦方法は、操縦者の操作に応じた操作量を移動物体に指示することにより移動物体を操縦する移動物体操縦方法であって、操作に応じて変化する明るさ、温度、風力、圧力、または加速度の少なくともいずれか１つの物理量を物理量検出部により検出するステップと、物理量の変化に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を演算処理部により算出するステップとを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、操縦者の操作に応じてコントローラで生じた傾きが傾きセンサにより検出されて、この傾きから算出したコントローラの姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量が算出されるため、コントローラの傾き方向と移動物体の移動方向および移動速度の操作とを対応付けることにより、コントローラの傾き方向によって移動物体が滑り落ちる方向へ移動物体を移動させることができるとともに、コントローラの傾きの大きさによって移動物体の移動速度を制御でき、より直感的な操作体系を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置の構成を示すブロック図である。
【００１４】
この移動物体操縦装置１は、操縦者の操作に応じた操作量（操作情報）を移動物体に指示することにより、その移動物体を操縦する電子機器である。
本実施の形態は、操縦者の操作に応じてコントローラで生じた傾きを傾きセンサにより検出し、この傾きから算出した当該コントローラの姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出するようにしたものである。
【００１５】
以下、図１を参照して、本実施の形態にかかる移動物体操縦装置の構成について詳細に説明する。移動物体操縦装置１には、傾きセンサ１１、演算処理部１２、および操作量指示部１３が設けられている。
【００１６】
傾きセンサ１１は、傾きを検出するセンサからなり、操縦者の操作に応じてコントローラ３で生じた傾きを検出する機能を有している。なお、傾きセンサ１１では、加速度センサを用いてコントローラ３の姿勢変化量（傾き角度）を検出してもよく、コントローラ３の傾きの有無だけを検出してもよい。本実施の形態では、傾きセンサ１１として加速度センサを用いてコントローラ３で生じた加速度を加速度データとして検出し、その加速度データに対応する姿勢変化量に基づき移動物体の操作量を算出する場合について説明する。
コントローラ３は、ビデオゲーム機器の操作入力に用いられるリモートコントローラと同様に、操縦者の操作を検出する操作検出装置である。以下では、演算処理部１２および操作量指示部１３が設けられた移動物体操縦装置１の本体２とは別個に設けたコントローラ３に傾きセンサ１１を実装し、操縦者がコントローラ３のみの傾きを操作する場合について説明する。なお、傾きセンサ１１が実装されているコントローラ３内に、演算処理部１２および操作量指示部１３を一体として設ける構成としてもよい。
【００１７】
演算処理部１２は、所定の情報処理回路やＣＰＵからなり、機能手段として姿勢変化量算出手段１２Ａおよび操作量算出手段１２Ｂを有している。ＣＰＵを用いる場合、その内部や周辺回路のメモリからプログラムをＣＰＵに読み込んで実行することにより、これらハードウェアとプログラムとを協働させて上記機能手段を実現すればよい。
姿勢変化量算出手段１２Ａは、傾きセンサ１１で得られた傾きから当該移動物体操縦装置の姿勢変化量を算出する機能を有している。操作量算出手段１２Ｂは、姿勢変化量算出手段１２Ａで算出した姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する機能を有している。
【００１８】
操作量指示部１３は、無線または有線でデータ通信を行うインターフェース回路からなり、演算処理部１２で算出された操作量を示す指示信号を移動物体９へ出力する機能を有している。
【００１９】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置の動作について説明する。図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置のコントローラを示す外観図である。図３は、本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置の操縦処理を示すフローチャートである。
【００２０】
本実施の形態にかかる移動物体操縦装置１のコントローラ３は、図２示すように、箱状の直方体からなり、その構成面として、移動物体９の進行方向に対応する正面３Ｆ、移動物体の進行方向右側に対応する右側面３Ｒ、および移動物体の進行方向左側に対応する左側面３Ｌを有している。操縦者は、このコントローラ３の側面を両手または片手で把持して前後左右に傾けることにより、移動物体を操縦する。
【００２１】
なお、図２では、理解を容易とするためコントローラ３が直方体をなす場合を例として説明したが、これに限定されるものではなく、移動物体９の移動方向や操縦者の操作方向に応じた任意の立体形状を用いればよい。
また、コントローラ３は、ビデオゲーム機器のリモートコントローラと同様に、操縦者の把持により空中に持ち上げられるものであってもよく、前後左右に傾きが変化するよう回動自在に任意の支持部により空中に支持されていてもよい。
【００２２】
演算処理部１２は、移動物体を操縦する際、図３に示す操縦処理を実行する。
演算処理部１２は、まず傾きセンサ１１により、操縦者の操作に応じてコントローラ３で生じた加速度を加速度データとして検出する（ステップ１００）。操縦者のコントローラ３に対する操作としては、コントローラ３を前後左右に傾けるという操作があり、傾きセンサ１１は、これら操作に応じて生じた加速度を検出する。
【００２３】
次に、演算処理部１２は、姿勢変化量算出手段１２Ａにより、傾きセンサ１１で得られた加速度データからコントローラ３の姿勢変化量を算出する。この姿勢変化量としては、水平状態から前後左右に傾いた角度が用いられる。具体的には、加速度データから重力方向を示す静加速度成分を抽出し（ステップ１０１）、水平状態での基準静加速度成分との前後左右方向における角度差を算出する（ステップ１０２）。
【００２４】
続いて、演算処理部１２は、操作量算出手段１２Ｂにより、姿勢変化量算出手段１２Ａで算出した姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出して（ステップ１０３）、この操作量を示す指示信号を操作量指示部１３を介して移動物体９へ出力し（ステップ１０４）、ステップ１００へ戻って以上のステップを繰り返し実行する。
【００２５】
次に、図４〜図６を参照して、自動車９を左右に旋回操縦させる場合について説明する。図４は、コントローラの傾きと移動物体の移動方向（直進）との対応関係を示す説明図である。図５は、コントローラの傾きと移動物体の移動方向（右旋回）との対応関係を示す説明図である。図６は、コントローラの傾きと移動物体の移動方向（左旋回）との対応関係を示す説明図である。
【００２６】
自動車９の左右への旋回を指示する旋回操作は、コントローラ３の左右への傾け操作に対応している。まず、図４に示すように、自動車９を直進させたい場合、コントローラ３をその左右方向５において水平となるよう操作する。この状態では、コントローラ３の左右方向５において重力方向４を示す静加速度成分が変化せず姿勢変化量はゼロであるため、左右方向５における自動車９の移動方向および移動速度はゼロとなる。
【００２７】
ここで、自動車９を右旋回させたい場合、コントローラ３を右へ傾ける。この操作に応じてコントローラ３の左右方向５において静加速度成分が変化し、姿勢変化量として右下がりに角度θが生じるため、自動車９に対して角度θに応じた量の右旋回が指示される。
一方、自動車９を左旋回させたい場合、コントローラ３を左へ傾ける。この操作に応じてコントローラ３の左右方向５において静加速度成分が変化し、姿勢変化量として左下がりに角度θが生じるため、自動車９に対して角度θに応じた量の左旋回が指示される。
【００２８】
次に、図７〜図９を参照して、自動車を前後に走行させる場合について説明する。図７は、コントローラの傾きと移動物体の移動速度（停止）との対応関係を示す説明図である。図８は、コントローラの傾きと移動物体の移動速度（前進）との対応関係を示す説明図である。図９は、コントローラの傾きと移動物体の移動速度（後退）との対応関係を示す説明図である。
【００２９】
自動車９の前進／後退を指示する走行操作は、コントローラ３の前後への傾け操作に対応している。まず、図７に示すように、自動車９を停止させたい場合、コントローラ３をその前後方向６において水平となるよう操作する。この状態では、コントローラ３の前後方向６において静加速度成分が変化せず姿勢変化量はゼロであるため、前後方向６における自動車９の移動速度はゼロとなる。
【００３０】
ここで、自動車９を前進させたい場合、コントローラ３を前へ傾ける。この操作に応じてコントローラ３の前後方向６において静加速度成分が変化し、姿勢変化量として前下がりに角度θが生じるため、自動車９に対して角度θに応じた正の量からなる前進速度が指示される。
一方、自動車９を後退させたい場合、コントローラ３を後ろへ傾ける。この操作に応じてコントローラ３の前後方向６において静加速度成分が変化し、姿勢変化量として後ろ下がりに角度θが生じるため、自動車９に対して角度θに応じた負の量からなる後退速度が指示される。
【００３１】
このように、本実施の形態は、操縦者の操作に応じてコントローラで生じた傾きを傾きセンサにより検出し、この傾きから算出したコントローラの姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出するようにしたので、コントローラの傾き方向と移動物体の移動方向および移動速度の操作とを対応付けることにより、コントローラの傾き方向によって移動物体が滑り落ちる方向へ移動物体を移動させ、コントローラの傾きの大きさによって移動物体の移動速度を制御でき、より直感的な操作体系を実現することが可能となる。
【００３２】
なお、本実施の形態では、操作量算出手段１２Ｂにより操作量を算出する際、姿勢変化量にしきい値を設け、このしきい値を超えた時点で操作ありと判定して、対応する操作量を算出するようにしてもよい。図１０は、コントローラの姿勢変化量と操作量との関係を示す説明図である。この例では、姿勢変化量がしきい値−ｔｈ〜＋ｔｈの間は操作量として一定値（ゼロ）が得られ、−ｔｈ以下では−Ｖへ向けて小さくなる操作量が得られ、＋ｔｈ以上では＋Ｖへ向けて大きくなる操作量が得られる。これにより、操縦者の操作ぶれによる不要な指示信号の出力を回避でき、安定した操縦性が得られる。また、中立状態における傾きの遊び、例えば−ｔｈ〜＋ｔｈとして２０゜〜３０゜程度の遊びを設定することにより、より確実に直進もしくは停止させることが可能となる。
【００３３】
また、図１０では、加速度センサからなる傾きセンサ１１により姿勢変化量が傾き角度として得られる例であり、姿勢変化量に応じて線形に操作量を決定できる。なお、傾きセンサ１１でコントローラ３の傾き有無だけを検出する場合には、傾きセンサ１１によりコントローラ３の左右または前後への傾き有無が姿勢変化量として得られる。このような場合は、例えば図１１に示すように、左または後ろへの傾きありを姿勢変化量−ｔｈに対応させて操作量を−Ｖとし、右または前への傾きありを姿勢変化量＋ｔｈに対応させて操作量を＋Ｖとし、いずれにも傾きがない場合を姿勢変化量−ｔｈ〜＋ｔｈに対応させて操作量をゼロとすればよい。このように傾きの有無に応じて操作量を決定すれば、比較的安価な傾きセンサを用いることができ、移動物体操縦装置のコストダウンを実現できる。
【００３４】
また、加速度データからコントローラの姿勢変化量を算出する場合、あるいは姿勢変化量に基づき移動物体の移動方向および移動速度を含む操作量を算出する場合、予め算出した変換式を用いてそれぞれ算出してもよいが、これら値の対応関係を組（テーブル）として記憶部に記憶しておき、この組を参照して姿勢変化量や操作量を算出してもよい。
また、これら算出方式を用いることにより、操作変化量を算出せず、加速度データから操作量を直接算出してもよい。
【００３５】
また、本実施例では操作対象である移動物体への指示を無線や有線のデータ通信により行う場合を例として説明したが、移動物体操縦装置１が操作対象である移動物体に固定されていても構わない。
【００３６】
また、特許文献２で開示されているロボットアームの操作のように、コントローラの位置とロボットの位置関係に応じて操作系の座標を回転させることによって、ロボットアームの先端を操作するコントローラの位置から見た前後左右上下の指示によりロボットアームを操作可能にすることが可能になる。このような手法を本実施の形態に適用すれば、地図上を走行する移動物体と操縦者の位置関係に関わらず、操縦者から見た前後左右の指示により移動物体を操縦することが可能となる。
【００３７】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる移動物体操縦装置について説明する。
第１の実施の形態では、コントローラ３に傾きセンサ１１を設けて、その傾きに応じて移動物体に対する操作量を算出する場合について説明した。本実施の形態では、操縦者の操作に応じて変化する任意の物理量を検出し、その物理量に応じて移動物体に対する操作量を算出する場合について説明する。
【００３８】
操縦者の操作に応じて変化する物理量としては、明るさ、温度、風力、圧力、または加速度の少なくともいずれか１つの物理量、あるいは複数の物理量の組み合わせを用いればよい。
非特許文献２に記載されたようなセンサノードを利用すれば、傾きセンサ以外のセンサデータも利用可能となり、これらのセンサ出力値と操作対象である移動物体の移動方向および移動速度の間の対応表を作れば、コントローラ３の傾き以外に基づいた操作方法を実現することができる。なお、第１の実施の形態で説明した加速度センサを用いる例も本実施の形態の一例として捉えることができる。
【００３９】
例えば、照度計が検知する明るさを移動速度に対応付け、ある閾値を超えたら前進し、下回ったら後退するよう設定すれば、光源方向にコントローラ３を向けたとき前進し、それを手で覆ったときに後退するような操作体系を実現できる。
この他、温度計の加熱と冷却、風力計が検出する風力、コントローラ３表面の圧力などを操作対象である移動物体の移動方向や移動速度の操作に対応付けることが考えられるが、コントローラ３に装備可能なセンサの出力に、このセンサデータと移動物体の操作の対応付けができれば、利用するセンサの種類は問わない。
【００４０】
また、操作対象である移動物体が移動だけでなく、その他の動作ができるときには、既存センサのうち操作に割り当てていない特徴や新たに装備したセンサの出力値をその第３の操作に割り当てることにより、その操作を行うことができる。
例えば、操作対象である移動物体が移動方向および移動速度の操作以外に、掃除の開始と停止という操作を受け付けるならば、コントローラの加速度センサが検出する振動状態もしくはその他のセンサの出力をその操作に割り当てればよい。
【００４１】
［実施の形態の拡張］
以上の各実施の形態では、コントローラで検出された加速度やその他の物量をそれぞれ別個に利用する場合について説明したが、これらを組み合わせて用いることにより、さらに複雑な機能を持つ移動物体を操縦できる。この際、直感的な動きをしないような対応付けを故意に行ったり、傾きセンサ以外のセンサを利用した移動方向および移動速度の操作方法を作ることにより、エンターテインメント的な性格を持つ操作体系の実現も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置のコントローラを示す外観図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態にかかる移動物体操縦装置の操縦処理を示すフローチャートである。
【図４】コントローラの傾きと移動物体の移動方向（直進）との対応関係を示す説明図である。
【図５】コントローラの傾きと移動物体の移動方向（右旋回）との対応関係を示す説明図である。
【図６】コントローラの傾きと移動物体の移動方向（左旋回）との対応関係を示す説明図である。
【図７】コントローラの傾きと移動物体の移動速度（停止）との対応関係を示す説明図である。
【図８】コントローラの傾きと移動物体の移動速度（前進）との対応関係を示す説明図である。
【図９】コントローラの傾きと移動物体の移動速度（後退）との対応関係を示す説明図である。
【図１０】コントローラの姿勢変化量（傾き角度）と操作量との関係を示す説明図である。
【図１１】コントローラの姿勢変化量（傾き有無）と操作量との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１…移動物体操縦装置、１１…加速度センサ、１２…演算処理部、１２Ａ…姿勢変化量算出手段、１２Ｂ…操作量算出手段、１３…操作量指示部、２…本体、３…コントローラ、３Ｒ…右側面、３Ｌ…左側面、３Ｆ…正面、４，４Ｌ，４Ｒ，４Ｆ，４Ｂ…重力方向、５…左右方向、６…前後方向、９…移動物体（自動車）。
【図１】
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【図２】
2007188309.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2007188309.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007188309.tif 000011
【図１０】
2007188309.tif 000012
【図１１】
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