(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位することが可能な可動部を各々有するＮ（Ｎは３以上の整数）個の操作部と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが有する前記可動部に対する変位入力を受け付ける入力手段と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが有する前記可動部を変位させて触覚を呈示させる呈示手段と、
前記Ｎ個の操作部のうちの特定の操作部が有する前記可動部を前記呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、前記Ｎ個の操作部のうちの前記特定の操作部を除く他の操作部それぞれが有する前記可動部について前記入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成し、その変位指令値を前記呈示手段に与える変位指示手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。
【請求項２】
変位することが可能な可動部を各々有するＮ（Ｎは３以上の整数）個の操作部と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが有する前記可動部に対する変位入力を受け付ける入力手段と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが有する前記可動部を変位させて触覚を呈示させる呈示手段と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが、能動側及び受動側のどちらであるかを選択する選択手段と、
前記Ｎ個の操作部のうち前記選択手段によって受動側を選択された受動側操作部が有する前記可動部を前記呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、前記Ｎ個の操作部のうち前記選択手段によって能動側を選択された能動側操作部が有する前記可動部について前記入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成し、その変位指令値を前記呈示手段に指示する変位指示手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。
【請求項３】
変位することが可能な可動部を各々有するＮ（Ｎは３以上の整数）個の操作部と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが有する前記可動部に対する変位入力を受け付ける入力手段と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが有する前記可動部を変位させて触覚を呈示させる呈示手段と、
前記Ｎ個の操作部それぞれが、能動側及び受動側のどちらであるかを選択する選択手段と、
前記Ｎ個の操作部のうち前記選択手段によって受動側を選択された受動側操作部が有する前記可動部を前記呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、前記Ｎ個の操作部のうち前記選択手段によって能動側を選択された能動側操作部が有する前記可動部について前記入力手段が受け付けた変位入力に基づいて生成し、その変位指令値を前記呈示手段に指示する変位指示手段と
を備え、
前記変位指示手段は、前記能動側操作部のうち特定の能動側操作部が有する前記可動部を前記呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、前記特定の能動側操作部を除く他の能動側操作部それぞれが有する前記可動部について前記入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成することを特徴とする情報処理システム。
【請求項４】
前記選択手段は、前記操作部に設けられる力センサ、押スイッチ、接触検知センサのいずれかであることを特徴とする請求項２または３記載の情報処理システム。
【請求項５】
前記選択手段は、前記変位入力の大きさ及び速さの双方またはいずれか一方に基づいて前記Ｎ個の操作部それぞれが能動側及び受動側のどちらであるかを選択することを特徴とする請求項２または３記載の情報処理システム。
【請求項６】
前記選択手段は、キー入力、マウス操作、音声入力のいずれかに基づいて前記Ｎ個の操作部それぞれが受動側及び能動側のどちらであるかを選択することを特徴とする請求項２または３記載の情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、触覚を呈示することによりコミュニケーションを行う情報処理システム及び情報処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、インターネット等の双方向通信手段の普及により、互いに離れた場所にいる人々の間で、画像や音声などによるコミュニケーションが盛んに行われている。現在はこのように視覚や聴覚を利用するコミュニケーションのみであるが、触覚呈示機器の発展及び普及により、将来的には触覚を利用する触覚コミュニケーションが行われることが予想される。
【０００３】
このような、触覚コミュニケーションに使われる触覚呈示機器としては、例えば、文献１：Scott Brave, Hiroshi Ishii, Andrew Dahley, “Tangible Interfaces for Remote Collaboration and Communication”（Published in the Proceedings of CSCW'98, p1-10, November 14-18(1998) ）に開示されているものがある。これは、掌で操作するローラー状の装置を用い、これに対称型バイラテラルサーボ系による制御を行って、掌の触覚を利用する触覚コミュニケーションを２人で行うものである。なお、対称型バイラテラルサーボ系とは、２つの制御対象に対して互いの位置誤差を測定し、これを修正する方向の力を双方に与える制御系である。
【０００４】
文献１では、さらに３人でコミュニケーションを行う際の、触覚呈示機器の制御方法が示唆されている。すなわち、ローラー状の装置を３人で操作する場合に、３つある各ローラーの回転目標値を全てのローラーの回転位置を平均することにより求め、この回転目標値に応じて３つのローラー状の装置を制御するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
３人以上の操作者による触覚コミュニケーションにおいては、一の操作者に対する触覚の呈示は、他の複数の操作者による触覚呈示機器の操作に即応することが求められる。他の複数の操作者が触覚呈示機器を操作してから一の操作者へ触覚を呈示するまでに間があくと、一の操作者と他の操作者とが上記したような触覚呈示機器を操作することによる「一体感」が弱まってしまう。
【０００６】
この点において、文献１に示されている触覚呈示機器は、３つあるローラー状の各装置のいずれかを操作したときに、他の各装置がこれに応じて制御される際の即応性が低い。このため、３人の操作者間の「一体感」が乏しい。
【０００７】
本発明は、この問題点を解決するためになされたものであり、３人以上の人同士が触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による触覚呈示機器の操作に即応して、他の操作者へ触覚を呈示することができる情報処理システム、及び情報処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明による情報処理システムは、変位することが可能な可動部を各々有するＮ（Ｎは３以上の整数）個の操作部と、Ｎ個の操作部それぞれが有する可動部に対する変位入力を受け付ける入力手段と、Ｎ個の操作部それぞれが有する可動部を変位させて触覚を呈示させる呈示手段と、Ｎ個の操作部のうちの特定の操作部が有する可動部を呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、N個の操作部のうちの特定の操作部を除く他の操作部それぞれが有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成し、その変位指令値を呈示手段に与える変位指示手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
この情報処理システムにおいては、Ｎ個の操作部のうちの特定の操作部が有する可動部を呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、Ｎ個の操作部のうちの特定の操作部を除く他の操作部それぞれが有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力に基づいて生成している。このように変位指令値を生成することによって、３人以上の操作者同士が触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部への変位入力に即応して、他の操作者へ触覚を呈示することができる。
【００１１】
また、変位指示手段は、変位指令値を、Ｎ個の操作部のうち特定の操作部を除く他の操作部それぞれが有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成している。これによって、各操作者それぞれの変位入力が触覚の呈示に対して略等しく関与することができる。
【００１２】
また、情報処理システムは、変位することが可能な可動部を各々有するＮ（Ｎは３以上の整数）個の操作部と、Ｎ個の操作部それぞれが有する可動部に対する変位入力を受け付ける入力手段と、Ｎ個の操作部それぞれが有する可動部を変位させて触覚を呈示させる呈示手段と、Ｎ個の操作部それぞれが、能動側及び受動側のどちらであるかを選択する選択手段と、Ｎ個の操作部のうち選択手段によって受動側を選択された受動側操作部が有する可動部を呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、Ｎ個の操作部のうち選択手段によって能動側を選択された能動側操作部が有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成し、その変位指令値を呈示手段に指示する変位指示手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
情報処理システムが選択手段を備え、能動側及び受動側を定めて上記のように変位指令値を生成することによって、３人以上の操作者同士が触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部の操作に即応して、他の操作者へ触覚を呈示することができる。
【００１５】
また、情報処理システムは、変位指示手段が、受動側操作部が有する可動部を呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、能動側操作部が有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成している。これにより、能動側操作部が複数の場合に、能動側操作部を操作する各操作者それぞれの変位入力が、受動側操作部での触覚の呈示に対して略等しく関与することができる。
【００１６】
また、情報処理システムは、変位することが可能な可動部を各々有するＮ（Ｎは３以上の整数）個の操作部と、Ｎ個の操作部それぞれが有する可動部に対する変位入力を受け付ける入力手段と、Ｎ個の操作部それぞれが有する可動部を変位させて触覚を呈示させる呈示手段と、Ｎ個の操作部それぞれが、能動側及び受動側のどちらであるかを選択する選択手段と、Ｎ個の操作部のうち選択手段によって受動側を選択された受動側操作部が有する可動部を呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、Ｎ個の操作部のうち選択手段によって能動側を選択された能動側操作部が有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力に基づいて生成し、その変位指令値を呈示手段に指示する変位指示手段とを備え、変位指示手段が、能動側操作部のうち特定の能動側操作部が有する可動部を呈示手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、特定の能動側操作部を除く他の能動側操作部それぞれが有する可動部について入力手段が受け付けた変位入力の平均値に基づいて生成することを特徴とする。これにより、能動側操作部が複数の場合に、能動側操作部を操作する各操作者それぞれの変位入力が、能動側操作部での触覚の呈示に対して略等しく関与することができる。
【００１７】
また、情報処理システムは、選択手段が、操作部に設けられる力センサ、押スイッチ、接触検知センサのいずれかであることを特徴としてもよい。また、情報処理システムは、選択手段が、変位入力の大きさ及び速さの双方またはいずれか一方に基づいてＮ個の操作部それぞれが能動側及び受動側のどちらであるかを選択することを特徴としてもよい。また、情報処理システムは、選択手段が、キー入力、マウス操作、音声入力のいずれかに基づいてＮ個の操作部それぞれが受動側及び能動側のどちらであるかを選択することを特徴することを特徴としてもよい。これらのうちいずれかの選択手段によって、各操作者もしくはシステム管理者は各操作部が能動側及び受動側のどちらであるかを好適に選択することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明による情報処理システム及び情報処理方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００１９】
図１は、本発明による情報処理システムの第１実施形態を示す外観図である。また、図２は、図１に示した情報処理システム１の内部構成を示すブロック図である。この情報処理システム１は、第１情報処理装置１０ａ、第２情報処理装置１０ｂ、第３情報処理装置１０ｃ、及びサーバ５０によって構成されている。また、第１情報処理装置１０ａないし第３情報処理装置１０ｃ及びサーバ５０はネットワーク９０を介して互いに接続されている。以下に、第１情報処理装置１０ａ及びサーバ５０の内部構成について説明する。第２情報処理装置１０ｂ及び第３情報処理装置１０ｃの内部構成は第１情報処理装置１０ａの内部構成と同様であるため、説明及び図示を省略する。
【００２０】
第１情報処理装置１０ａは、通信部１１、本体部１３、操作部１４から構成されている。通信部１１は、ネットワーク９０を介してサーバ５０に接続されている。そして、サーバ５０の通信部５１と所定の周期で通信を行っている。
【００２１】
操作部１４は、入出力部１５を有している。入出力部１５は、第１情報処理装置１０ａを操作する第１操作者の指先等に対し、可動部１５２を変位させることにより触覚を呈示する。また、入出力部１５は、第１操作者の指先による、可動部１５２に対する変位の入力を受ける。そして、可動部１５２の変位は変位検出センサ１５１によって検出され、第１情報処理装置１０ａの可動部１５２の変位を示す第１変位情報が本体部１３へ送られる。この操作部１４の構成については、後に詳細に説明する。
【００２２】
本体部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びハードディスク等を含み、通信部１１及び操作部１４による各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部１３は、呈示手段１３２及び入力手段１３３を有している。これらの手段は、本体部１３が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００２３】
入力手段１３３は、第１変位情報を操作部１４より入力する。そして、入力手段１３３は、第１変位情報を通信部１１へ出力する。通信部１１は、第１変位情報をネットワーク９０を介してサーバ５０へ送信する。
【００２４】
サーバ５０は、通信部５１及び本体部５２から構成されている。通信部５１は、第１情報処理装置１０ａから第１変位情報を受け取る。同様に、通信部５１は第２情報処理装置１０ｂから第２変位情報を受け取り、第３情報処理装置１０ｃから第３変位情報を受け取る。そして、これらの変位情報を本体部５２へ送る。
【００２５】
本体部５２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等を含み、通信部１１による各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部５２は、変位情報受信手段５２１及び変位指示手段５２２を有している。これらの手段は、本体部５２が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００２６】
変位情報受信手段５２１は、第１変位情報ないし第３変位情報をネットワーク９０及び通信部５１を介して入力する。そして、すべての変位情報が揃った後に、これらの情報を変位指示手段５２２へ出力する。
【００２７】
変位指示手段５２２は、第１変位情報ないし第３変位情報を変位情報受信手段５２１より入力する。そして、変位指示手段５２２は、第２変位情報及び第３変位情報に基づいて第１変位指令値を生成する。また、変位指示手段５２２は、第３変位情報及び第１変位情報に基づいて第２変位指令値を生成し、第１変位情報及び第２変位情報に基づいて第３変位指令値を生成する。変位指示手段５２２は、このようにして生成した第１変位指令値ないし第３変位指令値を、通信部５１へ送る。そして、通信部５１は、第１変位指令値を第１情報処理装置１０ａへ送信する。同様に、通信部５１は、第２変位指令値を第２情報処理装置１０ｂへ、第３変位指令値を第３情報処理装置１０ｃへそれぞれ送信する。
【００２８】
ここで、第１変位指令値ないし第３変位指令値の生成方法の一例について説明する。いま、第１変位指令値である、第１情報処理装置１０ａの可動部１５２の目標位置をＸｒ１とする。例えば、目標位置Ｘｒ１は、以下の数式（１）により求める。
Ｘｒ１＝（Ｘ２＋Ｘ３）／２  ・・・（１）
（Ｘ２：第２変位情報、Ｘ３：第３変位情報）
同様に、第２変位指令値である目標位置Ｘｒ２、及び第３変位指令値である目標位置Ｘｒ３は、それぞれ以下の数式（２）、（３）により求める。
Ｘｒ２＝（Ｘ３＋Ｘ１）／２  ・・・（２）
Ｘｒ３＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・（３）
（Ｘ１：第１変位情報）
第１情報処理装置１０ａの通信部１１は、サーバ５０より第１変位指令値を入力する。そして、通信部１１は、第１変位指令値を呈示手段１３２へ出力する。
【００２９】
呈示手段１３２は、通信部１１より第１変位指令値を入力する。そして、この第１変位指令値に応じた変位を呈示させるために、可動部１５２を制御する。すなわち、呈示手段１３２は、可動部１５２の変位を検出する変位検出センサ１５１より可動部１５２の変位を受け取り、これが変位指令値に追従するように可動部１５２に対してフィードバック制御を行う。具体的には、第１情報処置装置１０ａの呈示手段１３２は以下の数式（４）
Ｆ１＝K（Ｘｒ１−Ｘ１）  ・・・（４）
（Ｋ：所定の比例ゲイン）
による復元力Ｆ１を可動部１５２に与えるような制御を行う。なお、第２情報処置装置１０ｂ及び第３情報処置装置１０ｃの呈示手段（図示せず）も同様に、以下の数式（５）、（６）
Ｆ２＝K（Ｘｒ２−Ｘ２）  ・・・（５）
Ｆ３＝K（Ｘｒ３−Ｘ３）  ・・・（６）
による復元力Ｆ２もしくはＦ３を、それぞれの可動部１５２に与えるような制御を行う。
【００３０】
ここで、図３は、操作部１４の構成を示す断面図である。この操作部１４は、従来のマウスと略同様の形態を有している。操作部１４は、入出力部１５として可動部１５２、固定部材１５３、及び支持部材１５４を有している。固定部材１５３は、弾性撓みが可能な支持部材１５４を介して、本体１４１の上部に固定されている。可動部１５２は、固定部材１５３に対して平行に変位可能である。そして、この可動部材が能動的に変位することによって、可動部１５２に触れる第１操作者の指先等に対し触覚を呈示する。
【００３１】
また、操作部１４は、スイッチ１６３及び信号処理回路１６４を有している。操作部１４を操作する第１操作者の指などが可動部１５２を押下すると、固定部材１５３はスイッチ１６３を押圧する。そして、信号処理回路１６４は、その押下されたか否かを示す信号を出力する。
【００３２】
さらに、操作部１４は、ボール１６１及び回転量検出手段１６２を有している。ボール１６１は、本体１４１の底部にあって回転が可能であり、基準面（例えば机上面やマウスパッド）上を本体１４１が移動することによりボール１６１は回転する。また、回転量検出手段１６２は、例えばエンコーダ等の回転角測定デバイスからなり、ボール１６１の回転方向及び回転量を検出する。
【００３３】
なお、上記したスイッチ１６３、信号処理回路１６４、ボール１６１、及び回転量検出手段１６２は、本実施形態では用いられない。これらは、後述する第５実施形態において好適に用いられる。
【００３４】
図４は、入出力部１５の構成を示すブロック図である。変位検出手段１５５は、変位検出センサ１５１とともに、固定部材１５３に対する可動部１５２の変位（移動方向及び移動量）を検出し、検出結果を位置指定手段１５６へ出力する。
【００３５】
位置指定手段１５６は、変位検出手段１５５より連続的に得られる検出結果を積算して、固定部材１５３に対する可動部１５２の相対位置を求めて第１変位情報を生成する。そして、位置指定手段１５６は、第１変位情報を本体部１３に含まれる呈示手段１３２及び入力手段１３３へ出力する。
【００３６】
呈示手段１３２は、前述した数式（４）を用いて可動部１５２を制御する。呈示手段１３２は、可動部１５２に復元力Ｆ１を与える信号である変位信号を変位制御手段１５７へ出力する。変位制御手段１５７は、固定部材１５３に対して可動部１５２をこの変位信号に基づいて移動させることにより、この可動部１５２に触れている第１操作者の指先等に変位を呈示する。
【００３７】
図５は、入出力部１５の固定部材１５３及び可動部１５２のより詳細な構成図である。同図（ａ）は平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ矢印断面図である。入出力部１５は、側縁部が上方に突出した略板状の固定部材１５３と、この固定部材１５３に対して所定平面に平行な方向に移動可能な可動部１５２と、固定部材１５３の側縁部と可動部１５２との間に両者を連結する弾性部材１５３ａ〜１５３ｄとを有する。弾性部材１５３ａ〜１５３ｄそれぞれは、弾性を有する樹脂やバネなどであり、可動部１５２の周囲の４箇所に設けられている。そして、弾性部材１５３ａ〜１５３ｄそれぞれは、一端が可動部１５２に接合され、他端が固定部材１５２の側縁部に接合されている。
【００３８】
また、可動部１５２には４つのコイル１５２ａ〜１５２ｄが固定されている。同図（ａ）において、中心を原点とし、右方向をＸ軸方向とし、上方向をＹ軸方向とすると、コイル１５２ａはＸ座標値が正の領域にＹ軸をまたいで設けられている。また、コイル１５３ｂはＸ座標値が負の領域にＹ軸をまたいで設けられている。また、コイル１５３ｃはＹ座標値が正の領域にＸ軸をまたいで設けられている。また、コイル１５３ｄはＹ座標値が負の領域にＸ軸をまたいで設けられている。
【００３９】
図６は、入出力部１５の触覚呈示機構を説明する平面図である。固定部材１５３には４つの磁石１５８ａ〜１５８ｄが固定されている。磁石１５８ａは、Ｘ座標値が正であってＹ座標値も正である領域に、その磁束がコイル１５２ａ及び１５２ｃの双方を貫くように設けられている。磁石１５８ｂは、Ｘ座標値が負であってＹ座標値が正である領域に、その磁束がコイル１５２ｂ及び１５２ｃの双方を貫くように設けられている。磁石１５８ｃは、Ｘ座標値が負であってＹ座標値も負である領域に、その磁束がコイル１５２ｂ及び１５２ｄの双方を貫くように設けられている。磁石１５８ｄは、Ｘ座標値が正であってＹ座標値が負である領域に、その磁束がコイル１５２ａ及び１５２ｄの双方を貫くように設けられている。これらのうち磁石１５８ａ及び１５８ｃそれぞれは、可動部１５２に対向する側がＳ極となるように配置され、磁石１５８ｂ及び１５８ｄそれぞれは、可動部１５２に対向する側がＮ極となるように配置されている。
【００４０】
コイル１５２ａ〜１５２ｄと磁石１５８ａ〜１５８ｄとの間の相対的な位置関係について換言すれば以下のとおりである。コイル１５２ａは、磁石１５８ａおよび１５８ｄそれぞれが作る磁界に対して、Ｘ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。コイル１５２ｂは、磁石１５８ｂおよび１５８ｃそれぞれが作る磁界に対して、Ｘ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。コイル１５２ｃは、磁石１５８ａおよび１５８ｂそれぞれが作る磁界に対して、Ｙ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。また、コイル１５２ｄは、磁石１５８ｃおよび１５８ｄそれぞれが作る磁界に対して、Ｙ軸と平行な方向に電流が横切るように設けられている。
【００４１】
変位制御手段１５７はコイル１５２ａ〜１５２ｄそれぞれに対して独立に変位信号としての電流を流すことができる。そして、コイル１５２ａ〜１５２ｄそれぞれに流れる電流の大きさ及び方向と、磁石１５８ａ〜１５８ｄそれぞれが作る磁界との間で、フレミングの左手の法則に応じた相互作用が生じる。これにより、コイル１５２ａ〜１５２ｄそれぞれに推力が生じて、これらの推力と弾性部材１５３ａ〜１５３ｄそれぞれの応力とに応じて、固定部材１５３に対して可動部１５２が移動する。そして、この可動部１５２により、可動部１５２上に触れている第１操作者の指先等に変位が呈示される。
【００４２】
図７は、入出力部１５の固定部材１５３と可動部１５２との摺動機構を説明する断面図である。磁石１５８ａ〜１５８ｄが固定された固定部材１５３の下面、および、コイル１５２ａ〜１５２ｄが固定された可動部１５２の上面それぞれに、両者が互いに摺動可能なように、摺動部材１５９ａおよび１５９ｂが設けられている。摺動部材１５９ａおよび１５９ｂそれぞれは、摩擦係数が小さいフッ素樹脂、潤滑油が含浸された樹脂および金属などが好適に用いられる。
【００４３】
なお、図７には、摺動機構だけでなく、可動部１５２の上面にある表面層１７１、および、この表面層１７１の中央付近に設けられた感圧部１７０も示されている。図８は、操作部１４の感圧部１７０を説明する断面図である。表面層１７１は、人の指や掌などが接離し易いように平坦に仕上げられている。感圧部１７０は、表面層１７１に人の指などが触れたことを検出するものである。感圧部１７０は、シリコーンゴムおよび導電性粉末を混合した材料を用いた感圧導電性ゴム１７０ａを導電性プラスティック層１７０ｂおよび１７０ｃで挟んだ構成となっている。そして、導電性プラスティック層１７０ｂと導電性プラスティック層１７０ｃとの間に電圧を印加し、感圧部１７０に人の指などが触れたときの接触圧による電気抵抗値の変化を検出して、これにより接触の強さを検出する。この感圧部１７０は、本実施形態では用いられず、後述する第５実施形態において好適に用いられる。
【００４４】
図９は、入出力部１５に含まれる変位検出センサ１５１を説明する断面図である。変位検出センサ１５１は、固定部材１５３に固定された発光素子（例えば発光ダイオード）１５１ａ、受光素子（例えばフォトダイオード）１５１ｂ、及び可動部１５２の下面に描かれた光学模様（例えば、等間隔の濃淡模様、市松模様、など）１５１ｃを含む。発光素子１５１ａから出射された光は光学模様１５１ｃ上に照射され、光学模様１５１ｃで反射された光は受光素子１５１ｂにより受光される。受光素子１５１ｂによる受光量は、発光素子１５１ａから出射された光が光学模様１５１ｃ上に入射する位置における反射率に応じたものである。
【００４５】
したがって、受光量に応じて受光素子１５１ｂから出力される電気信号の変化に基づいて、固定部材１５３に対する可動部１５２の変位量を検出することができる。また、このような変位検出センサ１５１をＸ軸方向およびＹ軸方向それぞれについて設けることにより、固定部材１５３に対する可動部１５２の変位量及び変位方向を検出することができる。この変位検出センサ１５１からの出力信号は第１の変位検出手段１５５に送られ、第１の変位検出手段１５５において積算されて第１変位情報が生成される。
【００４６】
ここで、入出力部１５の触覚呈示動作について説明する。変位制御手段１５７によりコイル１５２ａ〜１５２ｄそれぞれに変位信号である電流が流れると、フレミングの左手の法則に従って、コイル１５２ａ〜１５２ｄそれぞれに推力が働き、これにより可動部１５２が移動する。
【００４７】
まず、コイル１５２ａおよび１５２ｂそれぞれについて考えると、固定部材１５３に垂直な方向であるＺ軸方向に磁界が生じており、この磁界中にＸ軸方向に電流が流れると、Ｙ軸方向への推力が生じる。コイル１５２ａに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１５２ａにはＹ軸の正の向きの推力が働く。また、コイル１５２ｂに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１５２ｂにはＹ軸の正の向きの推力が働く。電流が流れる方向を変えることで推力が働く方向を変えることができ、また、電流値を変えることで推力の大きさを変えることができる。
【００４８】
同様に、コイル１５２ｃおよび１５２ｄそれぞれについて考えると、固定部材１５３に垂直な方向であるＺ軸方向に磁界が生じており、この磁界中にＹ軸方向に電流が流れると、Ｘ軸方向への推力が生じる。コイル１５２ｃに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１５２ｃにはＸ軸の正の向きの推力が働く。また、コイル１５２ｄに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１５２ｄにはＸ軸の正の向きの推力が働く。電流が流れる方向を変えることで推力が働く方向を変えることができ、また、電流値を変えることで推力の大きさを変えることができる。
【００４９】
固定部材１５３に対して可動部１５２を平行移動させるだけでよい場合には、コイル１５２ａおよび１５２ｂそれぞれを互いに結線して、コイル１５２ａおよび１５２ｂそれぞれに同一方向の推力を与え、また、コイル１５２ｃおよび１５２ｄそれぞれを互いに結線して、コイル１５２ｃおよび１５２ｄそれぞれに同一方向の推力を与えればよい。
【００５０】
また、Ｚ軸をほぼ中心として固定部材１５３に対して可動部１５２を回転させる方向に推力を生じさせることもできる。すなわち、コイル１５２ａおよびコイル１５２ｂそれぞれに時計回りの方向に電流を流すと、コイル１５２ａにはＹ軸の正の向きの推力が働き、コイル１５２ｂにはＹ軸の負の向きの推力が働くので、固定部材１５３に対して可動部１５２を反時計回りの方向へ回転させる回転モーメントが生じる。コイル１５２ａおよびコイル１５２ｂそれぞれに反時計回りの方向に電流を流すと、コイル１５２ａにはＹ軸の負の向きの推力が働き、コイル１５２ｂにはＹ軸の正の向きの推力が働くので、固定部材１５３に対して可動部１５２を時計回りの方向へ回転させる回転モーメントが生じる。また、コイル１５２ａおよびコイル１５２ｂそれぞれに流れる電流の値の比を変えることで、回転中心を変えることができる。コイル１５２ｃおよびコイル１５２ｄそれぞれについても同様である。
【００５１】
図１０は、本実施形態による情報処理システムの動作を示すフローチャートである。図１０を用いて、本実施形態による情報処理方法について説明する。なお、本情報処理システムでは各情報処理装置の動作はほぼ同じなので、図１０では１個の情報処理装置の動作についてのみ示している。
【００５２】
まず、第１情報処理装置１０ａの可動部１５２に対して、第１操作者が変位を入力する。第１情報処理装置１０ａを操作する第２操作者、及び第３情報処理装置１０ｃを操作する第３操作者も同様に、第２情報処理装置１０ｂ、第３情報処理装置１０ｃそれぞれの可動部１５２に対して変位を入力する。そして、第１情報処理装置１０ａないし第３情報処理装置１０ｃそれぞれの入出力部１５において、可動部１５２の変位を示す第１変位情報ないし第３変位情報それぞれが生成される（入力ステップ、Ｓ１０１）。
【００５３】
そして、各個の情報処理装置１０ａ〜１０ｃそれぞれは、サーバ５０へ通信部１１より第１変位情報ないし第３変位情報それぞれを送信する（Ｓ１０２）。送信された第１変位情報ないし第３変位情報は、サーバ５０の通信部５１において受信される（Ｓ１０３）。
【００５４】
サーバ５０の通信部５１は、第１変位情報ないし第３変位情報を変位情報受信手段５２１へ送る。変位情報受信手段５２１は、第１変位情報ないし第３変位情報が全て揃うと、これらの変位情報を変位指示手段５２２へ送る。変位指示手段５２２は、第１変位情報ないし第３変位情報に基づいて、第１変位指令値ないし第３変位指令値を生成する。このとき、変位指示手段５２２は、該情報処理装置を除く他の情報処理装置からの変位情報に基づいて、これらの変位指令値を生成する。例えば、変位指示手段５２２は、上述した数式（１）〜（３）のような計算方法を用いてこれらの変位指令値を生成する（変位指示ステップ、Ｓ１０４）。そして、変位指示手段５２２は、生成された第１変位指令値ないし第３変位指令値を、通信部５１へ送る。通信部５１は、第１変位指令値を第１情報処理装置１０ａへ、第２変位指令値を第２情報処理装置１０ｂへ、第３変位指令値を第３情報処理装置１０ｃへそれぞれ送信する（Ｓ１０５）。
【００５５】
第１情報処理装置１０ａの通信部１１は、第１変位指令値を受信する。同様に、第２情報処理装置１０ｂ及び第３情報処理装置１０ｃそれぞれの通信部１１は、第２変位指令値及び第３変位指令値それぞれを受信する（Ｓ１０６）。各情報処理装置の通信部１１は、これらの変位指令値それぞれを呈示手段１３２へ出力する。そして、呈示手段１３２は、入力した変位指令値に従い、入出力部１５の変位制御手段１５７へ変位信号を送る。変位制御手段１５７は可動部１５２を変位させ、操作者に対して触覚を呈示する（呈示ステップ、Ｓ１０７）。以降、Ｓ１０１に戻って上記の処理を繰り返す。
【００５６】
以上の構成を有し、動作を行う本実施形態による情報処理システム及び情報処理方法は、以下に述べる効果を有する。すなわち、各個の情報処理装置１０ａ〜１０ｃは、３個の操作部のうちの１個の操作部が有する可動部を呈示手段（呈示ステップ）が変位させるよう指示するための変位指令値を、当該操作部を除く他の２個の操作部の可動部について入力手段（入力ステップ）が受け付けた変位入力を示す変位情報（第１変位情報、第２変位情報または第３変位情報）に基づいて生成している。このように、変位を呈示させる操作部を除く他の操作部の可動部に対する変位入力に基づいて変位指令値を生成することによって、第１操作者ないし第３操作者が互いに触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部に対する変位入力に即応して、可動部を変位させることによる触覚を他の操作者へ呈示することができる。
【００５７】
図１１は、第１実施形態における、上記した効果を説明するグラフである。図１１の各グラフの縦軸は可動部１５２の変位量を表し、横軸は経過時間を表している。黒丸Ａは第１情報処理装置の可動部１５２の位置、及び第３情報処理装置の可動部１５２の位置を示し、時刻ｔ＝０の初期位置はＸａである。また、白丸Ｂはこれらの可動部１５２の目標位置（つまり、変位指令値）を示しており、目標位置の更新周期はΔｔである。また、四角Ｃは第２情報処理装置の可動部１５２の位置を示しており、この可動部１５２は操作者によって位置Ｘｂに変位入力されている。そして、第１情報処理装置及び第３情報処理装置の可動部１５２は、この第２情報処理装置の可動部１５２に追従するように制御されて変位する。
【００５８】
ここで、図１１（ａ）は、文献１において示唆されている方法を用いて、各情報処理装置の変位情報を全て平均した値に基づいて変位指令値を生成した場合のグラフである。また、図１１（ｂ）は、上記した第１実施形態のように当該情報処理装置を除く他の情報処理装置の変位情報を平均した値に基づいて当該情報処理装置における変位指令値を生成した場合のグラフである。
【００５９】
図１１（ａ）に示すグラフでは、第１変位情報ないし第３変位情報の平均値に占める、第２変位情報の割合が小さいために、白丸Ｂの変化が遅く、これに伴って黒丸Ａの変化も遅い。これに対し、図１１（ｂ）に示すグラフでは、第１変位情報ないし第３変位情報の平均値に占める、第２変位情報の割合が大きいために、白丸Ｂの変化が早い。これにより、黒丸Ａは素早く四角Ｃの位置へ追従することができる。つまり、図１１（ｂ）は、３個の情報処理装置の可動部１５２のうちの１つに対して操作者が変位を入力したときに、他の２個の情報処理装置の可動部１５２はこれに即応して変位することを示している。
【００６０】
なお、本実施形態は、情報処理システム及び情報処理方法において３個の操作部を用いた場合の実施形態である。本実施形態による情報処理システムは、上記した構成を有する操作部をＮ（Ｎは３以上の整数）個用いて構成することができる。その場合、一の操作者に対する変位の呈示を、他の（Ｎ−１）人の操作者のうち２人以上の操作者が可動部に対して入力した各変位情報に基づいて行うと良い。
【００６１】
また、本実施形態のように、変位指示手段（変位指示ステップ）は、可動部の変位を指示する変位指令値を、当該可動部を有する操作部を除く他のＮ−１個の操作部のうち少なくとも２つの操作部の可動部に対する変位入力の平均値に基づいて生成するとよい。これによって、各操作者それぞれの変位入力が触覚の呈示に対して略等しく関与することができる。
【００６２】
図１２は、本発明による情報処理システムの第２実施形態の内部構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１実施形態のサーバ５０の構成を、３つの情報処理装置のうちの１つの情報処理装置が有し、サーバ５０を無くした形態である。
【００６３】
この情報処理システム２は、第１情報処理装置２０ａ、第２情報処理装置１０ｂ、及び第３情報処理装置１０ｃによって構成されている。また、第１情報処理装置２０ａ、第２情報処理装置１０ｂ、及び第３情報処理装置１０ｃはネットワーク９０を介して互いに接続されている。本実施形態の第２情報処理装置１０ｂ及び第３情報処理装置１０ｃは、第１実施形態の第２情報処理装置１０ｂ及び第３情報処理装置１０ｃと同様の構成を有しているので、説明を適宜省略する。
【００６４】
第１情報処理装置２０ａは、通信部２１、本体部２３、操作部１４から構成されている。このうち、操作部１４は第１実施形態のものと同様の構成を有しているので、説明を省略する。
【００６５】
第１情報処理装置２０ａの通信部２１は、ネットワーク９０を介して第２情報処理装置１０ｂ及び第３情報処理装置１０ｃに接続されている。そして、第１情報処理装置２０ａの通信部２１は、これらの情報処理装置の通信部と所定の周期で通信を行っている。
【００６６】
本体部２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等を含み、通信部２１及び操作部１４による各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部２３は、呈示手段２３２、入力手段２３３、変位指示手段２３４、及び変位情報受信手段２３５を有している。これらの手段は、本体部２３が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００６７】
入力手段２３３は、第１変位情報を操作部１４より入力する。そして、入力手段２３３は、第１変位情報を変位情報受信手段２３５へ出力する。
【００６８】
変位情報受信手段２３５は、第１変位情報を入力手段２３３より入力するとともに、第２変位情報をネットワーク９０及び通信部２１を介して第２情報処理装置１０ｂより入力する。同様に、第３変位情報をネットワーク９０及び通信部２１を介して第３情報処理装置１０ｃより入力する。そして、第１変位情報ないし第３変位情報が全て揃った後に、これらの情報を変位指示手段２３４へ出力する。
【００６９】
変位指示手段２３４は、第１変位情報ないし第３変位情報を変位情報受信手段２３５より入力する。そして、変位指示手段２３４は、第２変位情報及び第３変位情報に基づいて第１変位指令値を生成する。また、変位指示手段２３４は、第３変位情報及び第１変位情報に基づいて第２変位指令値を生成し、第１変位情報及び第２変位情報に基づいて第３変位指令値を生成する。なお、第１変位指令値ないし第３変位指令値の生成方法は、第１実施形態における生成方法と同様である。変位指示手段２３４は、このようにして生成した第１変位指令値を呈示手段２３２へ送る。また、変位指示手段２３４は、第２変位指令値及び第３変位指令値を通信部２１へ送る。そして、通信部２１は、第２変位指令値を第２情報処理装置１０ｂへ、第３変位指令値を第３情報処理装置１０ｃへそれぞれ送信する。
【００７０】
呈示手段２３２は、通信部２１より第１変位指令値を入力する。そして、この第１変位指令値に応じた変位を呈示させるために、可動部１５２を制御する。すなわち、呈示手段２３２は、可動部１５２の変位を検出する変位検出センサ１５１より可動部１５２の変位を受け取り、これが変位指令値に追従するように可動部１５２に対してフィードバック制御を行う。なお、この制御方法は、第１実施形態における制御方法と同様である。
【００７１】
本実施形態による情報処理システムは、第１実施形態と同様に、以下の効果を奏する。すなわち、第１操作者ないし第３操作者が互いに触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による可動部に対する変位入力に即応して、可動部を変位させることによる触覚を他の操作者へ呈示することができる。
【００７２】
本実施形態においては、第１実施形態のサーバ５０の構成及び作用を、第１情報処理装置２０ａが担っている。情報処理システムをこのような構成にすることで、サーバを無くし、システムを簡素化することができる。
【００７３】
図１３は、本発明による情報処理システムの第３実施形態の内部構成を示すブロック図である。本実施形態は、第１実施形態のサーバ５０の変位指示手段５２２を、３つの情報処理装置それぞれが有している形態である。
【００７４】
この情報処理システム３は、第１情報処理装置３０ａ、第２情報処理装置３０ｂ、及び第３情報処理装置３０ｃによって構成されている。また、第１情報処理装置３０ａと第２情報処理装置３０ｂとは通信ケーブル９１ａを介して互いに接続されている。同様に、第２情報処理装置３０ｂと第３情報処理装置３０ｃとは通信ケーブル９１ｂを介して互いに接続されている。第３情報処理装置３０ｂと第１情報処理装置３０ａとは通信ケーブル９１ｃを介して互いに接続されている。本実施形態の第２情報処理装置３０ｂ及び第３情報処理装置３０ｃは、第１情報処理装置３０ａと同様の構成を有しているので、説明及び図示を省略する。
【００７５】
第１情報処理装置３０ａは、通信部３１、本体部３３、操作部１４から構成されている。このうち、操作部１４は第１実施形態のものと同様の構成を有している。
【００７６】
第１情報処理装置３０ａの通信部３１は、通信ケーブル９１ａを介して第２情報処理装置３０ｂに、通信ケーブル９１ｃを介して第３情報処理装置３０ｃに、それぞれ接続されている。そして、第１情報処理装置３０ａの通信部３１は、これらの情報処理装置の通信部３１と所定の周期で通信を行っている。
【００７７】
本体部３３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等を含み、通信部３１及び操作部１４による各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部３３は、呈示手段３３２、入力手段３３３、及び変位指示手段３３４を有している。これらの手段は、本体部３３が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００７８】
入力手段３３３は、第１変位情報を操作部１４より入力する。そして、入力手段３３３は、第１変位情報を通信部３１へ出力する。そして、通信部３１は、第１変位情報を第２情報処理装置３０ｂ及び第３情報処理装置３０ｃへ送信するとともに、第２情報処理装置３０ｂから送信される第２変位情報と、第３情報処理装置３０ｃから送信される第３変位情報とを受信する。
【００７９】
変位指示手段３３４は、第２変位情報及び第３変位情報を通信部３１より入力する。そして、変位指示手段３３４は、第２変位情報及び第３変位情報に基づいて第１変位指令値を生成する。なお、第２情報処理装置３０ｂの変位指示手段（図示せず）は、第１変位情報及び第３変位情報に基づいて第２変位指令値を生成する。また、第３情報処理装置３０ｃの変位指示手段（図示せず）は、第１変位情報及び第２変位情報に基づいて第３変位指令値を生成する。第１変位指令値ないし第３変位指令値の生成方法は、第１実施形態における生成方法と同様である。変位指示手段３３４は、このようにして生成した第１変位指令値を呈示手段３３２へ送る。
【００８０】
呈示手段３３２は、変位指示手段３３４より第１変位指令値を入力する。そして、この第１変位指令値に応じた変位を呈示させるために、可動部１５２を制御する。すなわち、呈示手段３３２は、可動部１５２の変位を検出する変位検出センサ１５１より可動部１５２の変位を受け取り、これが変位指令値に追従するように可動部１５２に対してフィードバック制御を行う。なお、この制御方法は、第１実施形態における制御方法と同様である。
【００８１】
本実施形態による情報処理システムは、第１実施形態と同様に、以下の効果を奏する。すなわち、第１操作者ないし第３操作者が互いに触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部に対する変位入力に即応して、可動部を変位させることによる触覚を他の操作者へ呈示することができる。
【００８２】
図１４は、本発明による情報処理システムの第４実施形態の内部構成を示すブロック図である。本実施形態は、３つの操作部１４が、１つの情報処理装置に含まれている形態である。
【００８３】
この情報処理システム４は、情報処理装置４０によって構成されている。情報処理装置４０は、本体部４３と、３つの操作部１４ａ〜１４ｃから構成されている。このうち、操作部１４ａ〜１４ｃは第１実施形態の操作部１４と同様の構成を有している。
【００８４】
本体部４３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等を含み、操作部１４ａ〜１４ｃによる各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部４３は、呈示手段４３２ａ〜４３２ｃ、入力手段４３３ａ〜４３３ｃ、及び変位指示手段４３４を有している。これらの手段は、本体部４３が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００８５】
入力手段４３３ａは、第４変位情報を操作部１４ａより入力する。また、入力手段４３３ｂは、第５変位情報を操作部１４ｂより入力する。また、入力手段４３３ｃは、第６変位情報を操作部１４ｃより入力する。ここで、第４変位情報とは、操作部１４ａの可動部１５２の変位を示す情報である。また、第５変位情報とは、操作部１４ｂの可動部１５２の変位を示す情報であり、第６変位情報とは、操作部１４ｃの可動部１５２の変位を示す情報である。そして、入力手段４３３ａは、第４変位情報を変位指示手段４３４へ出力する。同様に、入力手段４３３ｂは、第５変位情報を変位指示手段４３４へ出力する。入力手段４３３ｃは、第６変位情報を変位指示手段４３４へ出力する。
【００８６】
変位指示手段４３４は、第４変位情報ないし第６変位情報それぞれを入力手段４３３ａないし入力手段４３３ｃより入力する。そして、変位指示手段４３４は、第５変位情報及び第６変位情報に基づいて第４変位指令値を生成し、第４変位情報及び第６変位情報に基づいて第５変位指令値を生成し、第４変位情報及び第５変位情報に基づいて第６変位指令値を生成する。ここで、第４変位指令値は、操作部１４ａの可動部１５２が呈示する変位を指示する値である。同様に、第５変位指令値は、操作部１４ｂの可動部１５２が呈示する変位を指示する値であり、第６変位指令値は、操作部１４ｃの可動部１５２が呈示する変位を指示する値である。
【００８７】
第４変位指令値ないし第６変位指令値の生成方法は、第１実施形態における第１変位指令値ないし第３変位指令値の生成方法と同様である。変位指示手段４３４は、このようにして生成した第４変位指令値を呈示手段４３２ａへ、第５変位指令値を呈示手段４３２ｂへ、第６変位指令値を呈示手段４３２ｃへ、それぞれ送る。
【００８８】
呈示手段４３２ａは、変位指示手段４３４より第４変位指令値を入力する。そして、この第４変位指令値に応じた変位を呈示させるために、操作部１４ａの可動部１５２を制御する。すなわち、呈示手段４３２は、操作部１４ａの可動部１５２の変位を検出する変位検出センサ１５１より可動部１５２の変位を受け取り、これが変位指令値に追従するように可動部１５２に対してフィードバック制御を行う。また、呈示手段４３２ｂも同様に、第５位指令値に応じた変位を呈示させるために、操作部１４ｂの可動部１５２を制御する。呈示手段４３２ｃも同様に、第６位指令値に応じた変位を呈示させるために、操作部１４ｃの可動部１５２を制御する。なお、これらの制御方法は、第１実施形態における可動部１５２の制御方法と同様である。
【００８９】
本実施形態による情報処理システムは、第１実施形態と同様に、以下の効果を奏する。すなわち、第１操作者ないし第３操作者が互いに触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部に対する変位入力に即応して、可動部１５２を変位させることによる触覚を他の操作者へ呈示することができる。
【００９０】
また、本実施形態においては、情報処理システムの構成及び動作を、１個の情報処理装置４０が担っている。情報処理システムをこのような構成にすることで、システムをさらに簡素化することができる。
【００９１】
図１５は、本発明による情報処理システムの第５実施形態の内部構成を示すブロック図である。この情報処理システム５は、第１情報処理装置６０ａ、第２情報処理装置６０ｂ、第３情報処理装置６０ｃ、及びサーバ７０によって構成されている。また、第１情報処理装置６０ａないし第３情報処理装置６０ｃ及びサーバ７０はネットワーク９０を介して互いに接続されている。以下に、第１情報処理装置６０ａ及びサーバ７０の内部構成について説明する。第２情報処理装置６０ｂ及び第３情報処理装置６０ｃの内部構成は第１情報処理装置６０ａの内部構成と同様であるため、説明及び図示を省略する。
【００９２】
第１情報処理装置６０ａは、通信部６１、本体部６３、操作部１４から構成されている。第１情報処理装置６０ａの通信部６１は、ネットワーク９０を介してサーバ７０に接続されている。そして、サーバ７０の通信部７１と所定の周期で通信を行っている。
【００９３】
操作部１４は、入出力部１５及び選択手段１６を有している。このうち、入出力部１５は第１実施形態のものと同様であるので、説明を省略する。選択手段１６は、操作者が能動側と受動側のどちらかを選択する手段である。選択手段１６としては、例えば図３に示したボール１６１及び回転量検出手段１６２を用いて、操作者による操作部１４の移動（マウス操作）を検出することにより能動側と受動側のどちらかを選択すると良い。あるいは、図３に示したスイッチ１６３といった押スイッチ及び信号処理回路１６４を用いて、操作者がスイッチ１６３を押下している間は能動側というように、能動側と受動側のどちらかを選択しても良い。あるいは、図７及び図８に示した感圧部１７０といった接触検知センサを用いて、操作者の指先等が可動部１５２に接触している間は能動側を選択するといった選択方法でも良い。または、感圧部１７０を、ある所定の圧力以上の圧力を操作者の指先等から検知すると能動側を選択するといった圧力センサとして選択手段に用いても良い。そして、選択手段１６は、第１情報処理装置６０ａの操作部１４が能動側と受動側のどちらかを示す信号である第１選択信号を生成する。
【００９４】
本体部６３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等を含み、通信部６１及び操作部１４による各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部６３は、呈示手段６３２、第１の入力手段６３３、及び第２の入力手段６３６を有している。これらの手段は、本体部６３が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００９５】
第１の入力手段６３３は、第１変位情報を操作部１４より入力する。そして、第１の入力手段６３３は、第１変位情報を通信部６１へ出力する。また、第２の入力手段６３６は、第１選択信号を選択手段１６より入力する。そして、第２の選択手段６３６は、第１選択信号を通信部６１へ出力する。通信部６１は、第１変位情報及び第１選択信号をネットワーク９０を介してサーバ７０へ送信する。
【００９６】
サーバ７０は、通信部７１及び本体部７２から構成されている。通信部７１は、第１情報処理装置６０ａから第１変位情報及び第１選択信号を受け取る。同様に、通信部７１は第２情報処理装置６０ｂから第２変位情報及び第２選択信号を受け取り、第３情報処理装置６０ｃから第３変位情報及び第３選択信号を受け取る。そして、これらの変位情報及び選択信号を本体部７２へ送る。
【００９７】
本体部７２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びハードディスク等を含み、通信部７１による各種の情報の入出力を制御し、この情報をもとに演算する。このために、本体部７２は、変位情報受信手段７２１及び変位指示手段７２２を有している。これらの手段は、本体部７２が有するハードディスクまたはＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが読み出し、実行することによって実現される。
【００９８】
変位情報受信手段７２１は、第１変位情報ないし第３変位情報、並びに第１選択信号ないし第３選択信号をネットワーク９０及び通信部７１を介して入力する。そして、すべての変位情報及び選択信号が揃った後に、これらの情報を変位指示手段７２２へ出力する。
【００９９】
変位指示手段７２２は、第１変位情報ないし第３変位情報、並びに第１選択信号ないし第３選択信号を変位情報受信手段７２１より入力する。そして、変位指示手段７２２は、第１変位情報ないし第３変位情報のうち、対応する選択信号が能動側を示す変位情報に基づいて、第１変位指令値ないし第３変位指令値を生成し、通信部７１へ出力する。そして、通信部７１は、第１変位指令値を第１情報処理装置６０ａへ、第２変位指令値を第２情報処理装置６０ｂへ、第３変位指令値を第３情報処理装置６０ｃへ、それぞれ送信する。
【０１００】
ここで、第１変位指令値ないし第３変位指令値の生成方法の一例について説明する。いま、例えば第２情報処理装置６０ｂの操作部１４が能動側であって、第１情報処理装置６０ａ及び第３情報処理装置６０ｃの操作部１４が受動側であるときは、第１変位指令値である目標位置Ｘｒ１は、以下の数式（７）により求めるとよい。
Ｘｒ１＝Ｘ２  ・・・（７）
（Ｘ２：第２変位情報）
同様に、第２変位指令値である目標位置Ｘｒ２、及び第３変位指令値である目標位置Ｘｒ３は、それぞれ以下の数式（８）、（９）により求めるとよい。
Ｘｒ２＝Ｘ２  ・・・（８）
Ｘｒ３＝Ｘ２  ・・・（９）
数式（７）〜（９）では、能動側を選択された第２情報処理装置６０ｂの操作部１４の可動部１５２に対する変位入力を示す第２変位情報Ｘ２に基づいて、第１変位指令値ないし第３変位指令値が生成されている。
【０１０１】
また、例えば第１情報処理装置６０ａの操作部１４と、第２情報処理装置６０ｂの操作部１４とが能動側であって、第３情報処理装置６０ｃの操作部１４が受動側であるときは、目標位置Ｘｒ１ないし目標位置Ｘｒ３は、以下の数式（１０）〜（１２）により求めるとよい。
Ｘｒ１＝Ｘ２  ・・・（１０）
Ｘｒ２＝Ｘ１  ・・・（１１）
Ｘｒ３＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・（１２）
数式（１０）〜（１２）では、能動側を選択された第１情報処理装置６０ａ及び第２情報処理装置６０ｂの操作部１４の可動部１５２に対する変位入力を示す第１変位情報Ｘ１及び第２変位情報Ｘ２の平均に基づいて、第３変位指令値が生成されている。
【０１０２】
また、例えば第１情報処理装置６０ａないし第３情報処理装置６０ｃの操作部１４が、全て能動側であるときは、目標位置Ｘｒ１ないし目標位置Ｘｒ３は、以下の数式（１３）〜（１５）により求めるとよい。
Ｘｒ１＝（Ｘ２＋Ｘ３）／２  ・・・（１３）
Ｘｒ２＝（Ｘ１＋Ｘ３）／２  ・・・（１４）
Ｘｒ３＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・（１５）
数式（１３）〜（１５）では、能動側を選択された第１情報処理装置１０ａないし第３情報処理装置１０ｃの各変位指令値を、当該情報処置装置を除く他の２つの能動側の情報処理装置における変位情報の平均値に基づいて生成している。
【０１０３】
第１情報処理装置６０ａの通信部６１は、サーバ７０より第１変位指令値を入力する。そして、通信部６１は、第１変位指令値を呈示手段６３２へ出力する。
【０１０４】
呈示手段６３２は、通信部６１より第１変位指令値を入力する。そして、この第１変位指令値に応じた変位を呈示させるために、可動部１５２を制御する。このときの制御方法は、第１実施形態と同様なので、説明を省略する。
【０１０５】
図１６は、本実施形態による情報処理システムの動作を示すフローチャートである。図１６を用いて、本実施形態による情報処理方法について説明する。なお、本情報処理システムでは各情報処理装置の動作はほぼ同じなので、図１６では１個の情報処理装置の動作についてのみ示している。
【０１０６】
まず、第１情報処理装置６０ａの可動部１５２に対して、第１操作者が変位を入力する。第２操作者、第３操作者も同様に、第２情報処理装置６０ｂ、第３情報処理装置６０ｃそれぞれの可動部１５２に対して変位を入力する。そして、第１情報処理装置６０ａないし第３情報処理装置６０ｃそれぞれの入出力部１５において、可動部１５２の変位を示す第１変位情報ないし第３変位情報それぞれが生成される（入力ステップ、Ｓ２０１）。
【０１０７】
次に、第１情報処理装置６０ａの選択手段１６に対して、第１操作者が能動側及び受動側のどちらかを選択する。第２操作者及び第３操作者も同様に、第２情報処理装置６０ｂ及び第３情報処理装置６０ｃそれぞれの選択手段１６に対して能動側及び受動側のどちらかを選択する。そして、第１情報処理装置６０ａないし第３情報処理装置６０ｃそれぞれの選択手段１６において、能動側／受動側を示す第１選択信号ないし第３選択信号が生成される（選択ステップ、Ｓ２０２）。
【０１０８】
そして、各個の情報処理装置６０ａ〜６０ｃそれぞれは、サーバ７０へ通信部６１より第１変位情報ないし第３変位情報、並びに第１選択信号ないし第３選択信号を送信する（Ｓ２０３）。送信された第１変位情報ないし第３変位情報、並びに第１選択信号ないし第３選択信号は、サーバ７０の通信部６１において受信される（Ｓ２０４）。
【０１０９】
サーバ７０の通信部６１は、第１変位情報ないし第３変位情報、並びに第１選択信号ないし第３選択信号を変位情報受信手段７２１へ送る。変位情報受信手段７２１は、第１変位情報ないし第３変位情報、並びに第１選択信号ないし第３選択信号が全て揃うと、これらの変位情報並びに選択信号を変位指示手段７２２へ送る。変位指示手段７２２は、これらの変位情報並びに選択信号に基づいて、第１変位指令値ないし第３変位指令値を生成する。このとき、変位指示手段７２２は、受動側の操作部１４の可動部１５２の変位を指示する変位指令値を、能動側の操作部１４の可動部１５２に対する変位入力を示す変位情報の平均値に基づいて生成する。また、変位指示手段７２２は、能動側の操作部１４の可動部１５２の変位を指示する変位指令値を、該操作部１４を除く他の能動側の操作部１４の可動部１５２に対する変位入力を示す変位情報の平均値に基づいて生成する。例えば、変位指示手段７２２は、上述した数式（７）〜（９）、あるいは数式（１０）〜（１２）のような計算方法を用いてこれらの変位指令値を生成する（変位指示ステップ、Ｓ２０５）。
【０１１０】
変位指示手段７２２は、第１変位指令値ないし第３変位指令値を通信部７１へ送る。そして、通信部７１は、第１変位指令値を第１情報処理装置６０ａへ、第２変位指令値を第２情報処理装置６０ｂへ、第３変位指令値を第３情報処理装置６０ｃへ、それぞれ送信する（Ｓ２０６）。
【０１１１】
第１情報処理装置６０ａの通信部６１は、第１変位指令値を受信する。同様に、第２情報処理装置６０ｂ及び第３情報処理装置６０ｃそれぞれの通信部６１は、第２変位指令値及び第３変位指令値それぞれを受信する（Ｓ２０７）。
【０１１２】
各情報処理装置の通信部６１は、これらの変位指令値それぞれを呈示手段６３２へ出力する。そして、呈示手段６３２は、入力した変位指令値に従い、入出力部１５の変位制御手段１５７へ変位信号を送る。変位制御手段１５７は可動部１５２を変位させ、操作者に対して触覚を呈示する（呈示ステップ、Ｓ２０８）。以降、Ｓ２０１に戻って上記の処理を繰り返す。
【０１１３】
以上の構成を有し、動作を行う本実施形態による情報処理システム及び情報処理方法は、以下に述べる効果を有する。すなわち、情報処理システム（情報処理方法）が上記した選択手段（選択ステップ）を備え、能動側及び受動側を定めて上記のように変位指令値を生成することによって、３人以上の操作者同士が触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部の操作に即応して、他の操作者へ触覚を呈示することができる。
【０１１４】
図１７は、第５実施形態における、上記した効果を説明するグラフである。図１７の縦軸、横軸、黒丸Ａ、白丸Ｂ、及び四角Ｃの意味はすべて図１１と同様である。
【０１１５】
ここで、図１７（ａ）は、文献１において示唆されている方法を用いて、各情報処理装置の変位情報を全て平均した値に基づいて変位指令値を生成した場合のグラフである。また、図１７（ｂ）は、上記した第５実施形態のように能動側／受動側を選択し、能動側（第２情報処理装置６０ｂ）の操作部１４に対する変位入力に基づいて受動側（第１情報処理装置６０ａ及び第３情報処理装置６０ｃ）の変位指令値を生成した場合のグラフである。
【０１１６】
図１７（ａ）に示すグラフでは、第１変位情報ないし第３変位情報の平均値に占める、第２変位情報の割合が小さいために、白丸Ｂの変化が遅く、これに伴って黒丸Ａの変化も遅い。これに対し、図１７（ｂ）に示すグラフでは、第２変位情報が第１変位指令値及び第３変位指令値となっている（四角Ｃの位置が、白丸Ｂの位置となっている）ため、白丸Ｂの変化が早い。これにより、黒丸Ａは素早く四角Ｃの位置へ追従することができる。つまり、図１７（ｂ）は、３個の操作部１４のうちの１つが能動側を選択され、この能動側の操作部１４に対して操作者が変位を入力したときに、他の受動側の操作部１４の可動部１５２はこれに即応して変位することを示している。
【０１１７】
なお、本実施形態は、情報処理システム及び情報処理方法において３個の操作部を用いた場合の実施形態である。本実施形態による情報処理システムは、上記した構成を有する操作部をＮ（Ｎは３以上の整数）個用いて構成することができる。その場合、受動側を選択した操作者に対する変位の呈示を、能動側を選択した操作者が可動部１５２に対して入力した変位情報（複数の場合は、平均値などを用いると良い）に基づいて行うと良い。また、能動側を選択した操作者に対する変位の呈示を、該操作者を除く、能動側を選択した操作者が可動部に対して入力した変位情報（複数の場合は、平均値などを用いると良い）に基づいて行うと良い。
【０１１８】
また、受動側の操作部が複数の場合には、本実施形態のように、変位指示手段（変位指示ステップ）は、受動側の操作部の可動部の変位を指示する変位指令値を能動側操作部の可動部に対する変位入力の平均値に基づいて生成すると良い。また、変位指示手段（変位指示ステップ）は、能動側操作部の可動部の変位を指示する変位指令値を当該能動側操作部を除く他の能動側操作部の可動部に対する変位入力の平均値に基づいて生成すると良い。例えば、情報処理システムが５個の操作部を備え、そのうち３個が能動側、２個が受動側を選択されているときは、能動側の操作部に対する変位指令値Ｘｒ１ないしＸｒ３、及び受動側の操作部に対する変位指令値Ｘｒ４及びＸｒ５は、以下のように計算するとよい。
Ｘｒ１＝（Ｘ２＋Ｘ３）／２  ・・・（１６）
Ｘｒ２＝（Ｘ１＋Ｘ３）／２  ・・・（１７）
Ｘｒ３＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・（１８）
Ｘｒ４＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）／３  ・・・（１９）
Ｘｒ５＝（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）／３  ・・・（２０）
（Ｘ１〜Ｘ３：能動側の操作部の変位情報）
このように変位指令値を生成することによって、能動側操作部を操作する各操作者それぞれの変位入力が、受動側操作部及び能動側操作部での触覚の呈示に対して略等しく関与することができる。
【０１１９】
また、本実施形態のように、選択手段（選択ステップ）は、操作部に設けられる押スイッチまたは接触検知センサ、またはマウス操作によれば、操作者は能動側及び受動側のいずれかを好適に選択することができる。また、選択手段（選択ステップ）はこれらに限るものではなく、例えば操作者による、可動部に対する変位入力の大きさ及び速さの双方またはいずれか一方に基づいて、能動側及び受動側のどちらかを選択してもよい。また、可動部１５２に対する変位入力時の力を力センサによって測定し、所定の値を境に能動側及び受動側のどちらかを選択するのも好適である。また、情報処理装置にさらにキーボードなどのキー入力装置を備えて、操作者によるキー入力によって能動側及び受動側のどちらかを選択してもよい。あるいは、情報処理装置にさらにマイクなどの音声入力装置を備えて、操作者による音声入力によって能動側及び受動側のどちらかを選択してもよい。
【０１２０】
また、上記した選択手段（選択ステップ）は、いずれも操作部を操作する操作者が能動側及び受動側のいずれかを選択している。選択手段（選択ステップ）はこれに限らず、例えば選択手段がサーバに備えられるとともに、サーバを操作するシステム管理者等が各操作者に対し能動側／受動側を選択してもよい。情報処理システム（情報処理方法）がこれらの選択手段（選択ステップ）のいずれかを備えることによって、操作者は能動側及び受動側のいずれかを好適に選択することができる。
【０１２１】
また、例えば数式（８）では、能動側の操作部１４に対する変位指令値が当該操作部１４の可動部１５２の現在位置となっている。このように能動側の操作部１４を制御すると、操作者は無負荷状態で可動部１５２を動かしているように感じる。こういった無負荷状態を避けたい場合には、能動側の操作部１４へ与える変位指令値を、例えば受動側の操作部１４における変位入力に基づいて生成してもよい。また、受動側の操作部１４が複数の場合には、これらの変位入力の平均値に基づいて生成してもよい。
【０１２２】
本発明による情報処理システム及び情報処理方法は、上記した各実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、操作部１４としては、上記した構成のもの以外にも、次に示すような操作部を好適に使用できる。
【０１２３】
図１８は、操作部８０の構成を示す側面断面図である。この操作部８０は、可動部８１、接続ケーブル８２、アクチュエータ８３、変位センサ８４、コントローラ８５、及び押スイッチ８６から構成されている。
【０１２４】
可動部８１は、円盤状の上部と円筒状の下部からなる。これらが、円の中心軸が一致するように接合されており、操作部８０において軸方向に変位可能なように設けられている。そして、可動部８１はアクチュエータ８３によって軸方向に変位する力を加えられる。また、可動部８１の上下方向の変位は変位センサ８４によって測定され、変位データがコントローラ８５へ送られる（矢印８４ａ）。コントローラ８５は、接続ケーブル８２を介して本体部（図示せず）から変位指令値を入力するとともに、この変位指令値に変位データが追従するように、可動部８１に対して力を加える。こうして、可動部８１が変位することにより、操作者に対して触覚を呈示する。
【０１２５】
また、可動部８１は操作者によって軸方向に動作されることにより変位入力される。この変位入力は、変位センサ８４における変位データといった変位情報に変換され、接続ケーブル８２を介して本体部へ出力される。また、押スイッチ８６は、選択手段として用いることができ、押下されることにより選択信号をコントローラ８５へ送る（矢印８６ａ）。コントローラ８５は、選択信号を接続ケーブル８２を介して本体部へ出力する。
【０１２６】
図３〜９に示した操作部１４だけでなく、このような操作部８０によっても、上記した各実施形態の情報処理システム（情報処理方法）を好適に実施することができる。
【０１２７】
また、上記した各実施形態において、呈示手段は、数式（４）〜（６）により計算されるＦ１ないしＦ３を用いて可動部を制御している。呈示手段はこれらの数式以外に、速度に比例する緩衝項を加えた下記の数式（２１）〜（２３）
Ｆ１＝K（Ｘｒ１−Ｘ１）＋Ｂ（Ｘｒ１’−Ｘ１’）  ・・・（２１）
Ｆ２＝K（Ｘｒ２−Ｘ２）＋Ｂ（Ｘｒ２’−Ｘ２’）  ・・・（２２）
Ｆ３＝K（Ｘｒ３−Ｘ３）＋Ｂ（Ｘｒ３’−Ｘ３’）  ・・・（２３）
（Ｋ：所定の比例ゲイン、Ｂ：所定の微分ゲイン、Ｘｒ１’：Ｘｒ１の時間微分、Ｘｒ２’：Ｘｒ２の時間微分、Ｘｒ３’：Ｘｒ３の時間微分、Ｘ１’：Ｘ１の時間微分、Ｘ２’：Ｘ２の時間微分、Ｘ３’：Ｘ３の時間微分）
によっても好適に可動部１４を制御することができる。また、数式（２１）〜（２３）のようにＦ１ないしＦ３を計算する場合、各情報処理装置においてＸｒ１’ないしＸｒ３’を計算しても良いし、サーバにおいてＸｒ１’ないしＸｒ３’を計算し、各情報処理装置へ送信してもよい。
【０１２８】
また、上記した各実施形態においてサーバより各情報処理装置へ送信される変位指令値は、数式（１）〜（３）、数式（７）〜（９）、数式（１０）〜（１２）、または数式（１３）〜（１５）により求められる値そのものである必要はなく、この値の比例値であっても良いし、１つ前の周期における変位指令値からの変化量であっても良い。こういった変位指令値を用いる場合、情報処理装置側において可動部の制御に際し好適な値に変換するとよい。
【０１２９】
また、上記した各実施形態において、変位情報受信手段は、第１変位情報ないし第３変位情報（並びに、第１選択信号ないし第３選択信号）をまとめて変位指示手段へ送っている。変位情報受信手段は、各情報処理装置へ送信する変位指令値を更新する更新周期の間であれば、各変位情報（並びに選択信号）を個別に変位指示手段へ送ってもよい。
【０１３０】
また、各情報処理装置からサーバへそれぞれの変位情報を送信し、サーバが各情報処理装置へそれぞれが必要な変位情報を送信してもよい。この場合、例えば以下の数式（２４）〜（２６）
Ｆ１＝Ｋ（Ｘ２−Ｘ１）＋Ｋ（Ｘ３−Ｘ１）  ・・・（２４）
Ｆ２＝Ｋ（Ｘ１−Ｘ２）＋Ｋ（Ｘ３−Ｘ２）  ・・・（２５）
Ｆ３＝Ｋ（Ｘ１−Ｘ３）＋Ｋ（Ｘ２−Ｘ３）  ・・・（２６）
によるＦ１ないしＦ３を各情報処理装置において用いることにより、各情報処理装置は可動部を変位させ、触覚を呈示することができる。
【０１３１】
【発明の効果】
本発明による情報処理システム（情報処理方法）は、Ｎ個の操作部のうちの特定の操作部が有する可動部を呈示手段（呈示ステップ）が変位させるよう指示するための変位指令値を、Ｎ個の操作部のうちの特定の操作部を除く他の操作部それぞれが有する可動部について入力手段（入力ステップ）が受け付けた変位入力に基づいて生成している。これによって、３人以上の操作者同士が触覚コミュニケーションを行う際に、一の操作者による操作部への変位入力に即応して、他の操作者へ触覚を呈示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による情報処理システムの第１実施形態を示す外観図である。
【図２】第１実施形態による情報処理システムの内部構成を示すブロック図である。
【図３】操作部の構成を示す断面図である。
【図４】入出力部の構成を示すブロック図である。
【図５】入出力部の固定部材及び可動部のより詳細な構成図である。
【図６】入出力部の変位呈示機構を説明する平面図である。
【図７】入出力部の固定部材と可動部との摺動機構を説明する断面図である。
【図８】操作部の感圧部を説明する断面図である。
【図９】入出力部に含まれる変位検出センサを説明する断面図である。
【図１０】第１実施形態による情報処理システムの動作を示すフローチャートである。
【図１１】第１実施形態による情報処理システム及び情報処理方法の効果を説明するグラフである。
【図１２】本発明による情報処理システムの第２実施形態の内部構成を示すブロック図である。
【図１３】本発明による情報処理システムの第３実施形態の内部構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明による情報処理システムの第４実施形態の内部構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明による情報処理システムの第５実施形態の内部構成を示すブロック図である。
【図１６】第５実施形態による情報処理システムの動作を示すフローチャートである。
【図１７】第５実施形態による情報処理システム及び情報処理方法の効果を説明するグラフである。
【図１８】他の操作部の構成を示す側面断面図である。
【符号の説明】
１…情報処理システム、１０ａ…第１情報処理装置、１０ｂ…第２情報処理装置、１０ｃ…第３情報処理装置、１１…通信部、１３…本体部、１３２…呈示手段、１３３…入力手段、１４…操作部、１５…入出力部、１５１…変位検出センサ、１５２…可動部、５０…サーバ、５１…通信部、５２…本体部、５２１…変位情報受信手段、５２２…変位指示手段、９０…ネットワーク。
【図１】
0003937925.tif 000002
【図２】
0003937925.tif 000003
【図３】
0003937925.tif 000004
【図４】
0003937925.tif 000005
【図５】
0003937925.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003937925.tif 000008
【図８】
0003937925.tif 000009
【図９】
0003937925.tif 000010
【図１０】
0003937925.tif 000011
【図１１】
0003937925.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003937925.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0003937925.tif 000017
【図１７】
0003937925.tif 000018
【図１８】
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