(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の触覚呈示システムと、前記Ｎ個の触覚呈示システムにネットワークを介して接続されるサーバとを備える情報処理システムであって、
前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれは、
変位することが可能な可動部と、
前記可動部に対する変位入力に基づいて変位情報を生成する変位検出部と、
変位指令値に従って前記可動部を変位させて触覚を呈示させる制御手段と、
前記変位検出部において生成された前記変位情報を前記サーバへ送信するとともに、前記変位指令値を前記サーバより受信して前記制御手段へ送る第１通信部と
を備え、
前記サーバは、
前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれより前記変位情報を受信するとともに、前記変位指令値を前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれへ送信する第２通信部と、
前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの前記制御手段が前記可動部を変位させて触覚を呈示させるよう指示するための前記変位指令値のそれぞれを、対応する前記触覚呈示システムを除く他の全ての前記触覚呈示システムの前記変位検出部により生成されて前記第１通信部から前記ネットワークを介して前記第２通信部へ送られてきた前記変位情報に基づいて生成することにより、前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの前記可動部を互いに連動させる変位指令値生成手段と
を備えることを特徴とする情報処理システム。
【請求項２】
前記サーバは、
変位することが可能な可動部と、
前記可動部に対する変位入力に基づいて変位情報を生成する変位検出部と、
変位指令値に従って前記可動部を変位させて触覚を呈示させる制御手段と
をさらに備え、
前記変位指令値生成手段は、
前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの前記制御手段が前記可動部を変位させて触覚を呈示させるよう指示するための前記変位指令値のそれぞれを、前記サーバが備える前記変位検出部により生成された前記変位情報にさらに基づいて生成するとともに、前記サーバの前記制御手段が前記可動部を変位させて触覚を呈示させるよう指示するための前記変位指令値を、前記Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの前記変位検出部により生成され、前記第１通信部より前記ネットワークを介して前記第２通信部へ送られてきた前記変位情報に基づいて生成することを特徴とする請求項１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】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような触覚呈示機器を用いて複数の操作者による触覚コミュニケーションを行う場合には、各触覚呈示装置それぞれが、他の全ての触覚呈示装置から位置データを受け取る必要がある。このため、接続される触覚呈示機器が増えるに従って通信データ量が急増し、通信速度の低下などにより各触覚呈示機器における触覚の制御が不安定になることがある。
【０００５】
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、触覚呈示機器間で受け渡されるデータ量を抑えることにより、各触覚呈示機器における触覚の制御を安定して行う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。
【０００６】
【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、Ｎ（Ｎは２以上の整数）個の触覚呈示システムと、Ｎ個の触覚呈示システムにネットワークを介して接続されるサーバとを備える情報処理システムであって、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれは、変位することが可能な可動部と、可動部に対する変位入力に基づいて変位情報を生成する変位検出部と、変位指令値に従って可動部を変位させて触覚を呈示させる制御手段と、変位検出部において生成された変位情報をサーバへ送信するとともに、変位指令値をサーバより受信して制御手段へ送る第１通信部とを備え、サーバは、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれより変位情報を受信するとともに、変位指令値をＮ個の触覚呈示システムそれぞれへ送信する第２通信部と、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの制御手段が可動部を変位させて触覚を呈示させるよう指示するための変位指令値のそれぞれを、対応する触覚呈示システムを除く他の全ての触覚呈示システムの変位検出部により生成されて第１通信部からネットワークを介して第２通信部へ送られてきた変位情報に基づいて生成することにより、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの可動部を互いに連動させる変位指令値生成手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この情報処理システムにおいては、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの可動部を制御手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、ネットワークに接続されるサーバにおいて一括して生成し、各触覚呈示システムへ送っている。これによって、ネットワーク上を通信されるデータ量が抑えられ、各触覚呈示システムの可動部により呈示する触覚の制御を安定して行うことができる。
【０００９】
また、情報処理システムは、サーバが、変位することが可能な可動部と、可動部に対する変位入力に基づいて変位情報を生成する変位検出部と、変位指令値に従って可動部を変位させて触覚を呈示させる制御手段とをさらに備え、変位指令値生成手段が、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの制御手段が可動部を変位させて触覚を呈示させるよう指示するための変位指令値のそれぞれを、サーバが備える変位検出部により生成された変位情報にさらに基づいて生成するとともに、サーバの制御手段が可動部を変位させて触覚を呈示させるよう指示するための変位指令値を、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの変位検出部により生成され、第１通信部よりネットワークを介して第２通信部へ送られてきた変位情報に基づいて生成することを特徴としてもよい。
【００１１】
情報処理システムが、触覚呈示システムに加えてサーバにも可動部、変位検出部、及び制御手段を備えることによって、サーバにおいても操作者が触覚によるコミュニケーションに参加できる。
【００１２】
【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。
【００１３】
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触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ（Ｎは２以上の整数）触覚呈示システムＡｎ、及びサーバ２０によって構成されている。また、第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎ、及びサーバ２０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触覚呈示システムＡ１及びサーバ２０の内部構成について説明する。第２触覚呈示システムＡ２（図示せず）ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎの内部構成は第１触覚呈示システムＡ１の内部構成と同様であるため、説明及び図示を省略する。
【００１４】
第１触覚呈示システムＡ１は、第１通信部である通信部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２０に接続されている。そして、サーバ２０の通信部２１と所定の周期で通信を行っている。
【００１５】
操作部１４は、入出力部１５を有している。入出力部１５は、第１触覚呈示システムＡ１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の変位は変位検出部である変位検出センサ１５１によって検出され、第１触覚呈示システムＡ１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。
【００１６】
本体部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）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、制御手段１３１及び入力手段１３２を有している。これらの手段は、本体部１３が有するＲＯＭ等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。
【００１７】
入力手段１３２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１３２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２０へ送信する。
【００１８】
サーバ２０は、第２通信部である通信部２１と、本体部２２とを備えている。通信部２１は、第１触覚呈示システムＡ１から第１変位情報を受け取る。同様に、通信部２１は第２触覚呈示システムＡ２ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれから、第２変位情報ないし第Ｎ変位情報それぞれを受け取る。そして、これらの変位情報を本体部２２へ送る。
【００１９】
本体部２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み、通信部２１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２２は、変位情報受信手段２２１及び変位指令値生成手段２２２を有している。これらの手段は、本体部２２が有するＲＯＭ等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。
【００２０】
変位情報受信手段２２１は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報をネットワーク９０及び通信部２１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令値生成手段２２２へ出力する。
【００２１】
変位指令値生成手段２２２は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報を変位情報受信手段２２１より入力する。そして、変位指令値生成手段２２２は、第１触覚呈示システムに送る第１変位指令値、ないし第Ｎ触覚呈示システムに送る第Ｎ変位指令値を生成する。これらの変位指令値の生成方法としては、例えば、Ｎ＝２の場合においては第１変位指令値を第２変位情報に、第２変位指令値を第１変位情報にそれぞれ基づいて生成するとよい。例えば、以下の数式（１）、（２）
Ｘ１ｒ＝Ｘ２  ・・・（１）
Ｘ２ｒ＝Ｘ１  ・・・（２）
（Ｘ１ｒ、Ｘ２ｒ：可動部１５２のＸ軸に関する第１及び第２変位指令値、Ｘ１、Ｘ２：可動部１５２のＸ軸に関する第１及び第２変位情報）
【００２２】
といった計算により第１変位指令値及び第２変位指令値を生成するとよい。
【００２３】
また、Ｎ≧３の場合においては、第２変位情報ないし第Ｎ変位情報に基づいて第１変位指令値を生成するといったように、第Ｋ（Ｋ：１〜Ｎの範囲にある整数）変位情報を第Ｋ位置情報を除く他の位置情報に基づいて生成するとよい。例えば、Ｎ＝３の場合には、以下の数式（３）〜（５）
Ｘ１ｒ＝（Ｘ２＋Ｘ３）／２  ・・・（３）
Ｘ２ｒ＝（Ｘ１＋Ｘ３）／２  ・・・（４）
Ｘ３ｒ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２  ・・・（５）
（Ｘ１ｒ〜Ｘ３ｒ：可動部１５２のＸ軸に関する第１〜３変位指令値、Ｘ１〜３：可動部１５２のＸ軸に関する第１〜３変位情報）
といった計算により第１変位指令値ないし第３変位指令値を生成するとよい。なお、上記した数式（１）〜（５）は、可動部１５２のＹ軸に関する変位指令値についても同様の数式を用いるとよい。
【００２４】
変位指令値生成手段２２２は、このようにして生成した第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値を、通信部２１へ送る。そして、通信部２１は、第１変位指令値を第１触覚呈示システムＡ１へ送信する。同様に、通信部２１は、第２変位指令値ないし第Ｎ変位指令値それぞれを、第２触覚呈示システムＡ２ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎへそれぞれ送信する。
【００２５】
第１触覚呈示システムＡ１の通信部１１は、サーバ２０より第１変位指令値を入力する。そして、通信部１１は、第１変位指令値を制御手段１３１へ出力する。
【００２６】
制御手段１３１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、制御手段１３１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の変位情報を受け取り、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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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、入出力部１５による触覚コミュニケーションには直接作用しないので、他の様々な用途に用いることができる。
【００３１】
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。
【００３２】
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に含まれる制御手段１３１及び入力手段１３２へ出力する。
【００３３】
制御手段１３１は、可動部１５２を制御するための信号である変位信号を触覚呈示手段１５７へ出力する。触覚呈示手段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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
触覚呈示手段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操作者の指先等に触覚が呈示される。
【００３９】
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。
【００４０】
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、操作者の指先が触れているときに触覚を呈示するための接触検知部として用いる等、様々な用途に用いることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
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からの出力信号は変位検出手段１５５に送られ、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。
【００４３】
ここで、入出力部１５の触覚呈示動作について説明する。触覚呈示手段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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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触覚呈示システムの動作はほぼ同じなので、図１０では１個の触覚呈示システムの動作についてのみ示している。
【００４９】
まず、第１触覚呈示システムＡ１の可動部１５２に対して、第１操作者が変位を入力する。第１触覚呈示システムＡ２ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれを操作する第２操作者ないし第Ｎ操作者それぞれも同様に、第２触覚呈示システムＡ２ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎ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触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎ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Ｎ変位情報それぞれが生成される（変位検出ステップ、Ｓ１０１）。
【００５０】
そして、各個の触覚呈示システムＡ１〜Ａｎそれぞれは、サーバ２０へ通信部１１より第１変位情報ないし第Ｎ変位情報それぞれを送信する（第１通信ステップ、Ｓ１０２）。送信された第１変位情報ないし第Ｎ変位情報は、サーバ２０の通信部２１において受信される（Ｓ１０３）。
【００５１】
サーバ２０の通信部２１は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報を変位情報受信手段２２１へ送る。変位情報受信手段２２１は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報が全て揃うと、これらの変位情報を変位指令値生成手段２２２へ送る。変位指令値生成手段２２２は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報に基づいて、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値を生成する。このとき、変位指令値生成手段２２２は、第Ｋ変位指令値を、第Ｋ変位情報を除く他の変位情報に基づいて生成する。例えば、変位指令値生成手段２２２は、上述した数式（１）、（２）または（３）〜（５）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（変位指令値生成ステップ、Ｓ１０４）。そして、変位指令値生成手段２２２は、生成された第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値を、通信部２１へ送る。通信部２１は、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値それぞれを第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれへ送信する（第２通信ステップ、Ｓ１０５）。
【００５２】
第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれの通信部１１は、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値それぞれを受信する（Ｓ１０６）。各触覚呈示システムの通信部１１は、これらの変位指令値それぞれを制御手段１３１へ出力する。そして、制御手段１３１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（制御ステップ、Ｓ１０７）。以降、Ｓ１０１に戻って上記の処理を繰り返す。
【００５３】
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が有する効果について説明する。情報処理システム及び情報処理方法は、Ｎ個の触覚呈示システムＡ１〜Ａｎそれぞれの可動部を制御手段（制御ステップ）が変位させるよう指示するための変位指令値を、ネットワークに接続されるサーバにおいて一括して生成し、各触覚呈示システムＡ１〜Ａｎへ送っている。ここで、従来のように、各触覚呈示システムがそれぞれ個々に変位指令値を生成する場合、個々の触覚呈示システムから他の触覚呈示システムそれぞれへ変位情報を送受信する必要が生じる。このとき、触覚呈示システムの数が多いほど、ネットワーク上を通信される変位情報データが膨大となる。ひいては、通信速度の低下を招き、各触覚呈示システムにおける触覚の呈示を安定して制御することができなくなる。
【００５４】
例えば、図１３に示す情報処理システム３は、従来の情報処理システムの一例である。この情報処理システム３は、第１触覚呈示機器Ｂ１及び第２触覚呈示機器Ｂ２から構成されている。第１触覚呈示機器Ｂ１及び第２触覚呈示機器Ｂ２は、ネットワーク１９０を介して互いに接続されている。なお、第２触覚呈示機器Ｂ２の内部構成は、第１触覚呈示機器Ｂ１の内部構成と同様である。
【００５５】
第１触覚呈示機器Ｂ１は、通信装置１０１、位置制御器１０２、及び触覚呈示装置１０３を備えている。触覚呈示装置１０３は、触覚を呈示するためのアクチュエータ１０４、及び触覚の状態を検出する位置センサ１０５を有している。
【００５６】
操作者が触覚呈示装置１０３の可動部等に対して位置を入力すると、位置センサ１０５が第１変位情報Ｐ１を生成し、位置制御器１０２へ送る。そして、第１変位情報Ｐ１は、通信装置１０１及びネットワーク１９０を介して第２触覚呈示機器Ｂ２へ送られる。また、第２触覚呈示機器Ｂ２からも同様にして、第２変位情報Ｐ２が第１触覚呈示機器Ｂ１へ送られる。位置制御器１０２は、通信装置１０１を介して第２変位情報Ｐ２を受けとり、この第２変位情報Ｐ２に基づいてアクチュエータ１０４を制御する。こうして、触覚呈示装置１０３より操作者に対して触覚が呈示される。
【００５７】
また、他の例として、図１４に示す情報処理システム４がある。この情報処理システム４は、第１触覚呈示機器Ｃ１ないし第Ｎ触覚呈示機器Ｃｎ、並びにサーバ３００から構成されている。これらは、ネットワーク２９０を介して互いに接続されている。なお、第２触覚呈示機器Ｃ２ないし第Ｎ触覚呈示機器Ｃｎの内部構成は、第１触覚呈示機器Ｃ１の内部構成と同様である。
【００５８】
第１触覚呈示機器Ｃ１は、通信装置２０１、位置制御器２０２、及び触覚呈示装置２０３を備えている。触覚呈示装置２０３は、触覚を呈示するためのアクチュエータ２０４、及び触覚の状態を検出する位置センサ２０５を有している。
【００５９】
操作者が触覚呈示装置２０３の可動部等に対して位置を入力すると、位置センサ２０５が第１変位情報Ｐ１を生成し、位置制御器２０２へ送る。そして、第１変位情報Ｐ１は、通信装置２０１及びネットワーク２９０を介してサーバ３００へ送られる。また、第２触覚呈示機器Ｃ２ないし第Ｎ触覚呈示機器Ｃｎからも同様にして、第２変位情報Ｐ２ないし第Ｎ変位情報Ｐｎがサーバ３００へ送られる。
【００６０】
サーバ３００は、通信部３０１及び記憶手段３０２を備えている。各触覚呈示機器から受けた各位置情報は、通信部３０１を介して記憶手段３０２へ送られる。記憶手段３０２は、各位置情報が全て揃った後に、第Ｋ触覚呈示機器へ第Ｋ位置情報を除く他の位置情報を、通信部３０１及びネットワーク２９０を介して送る。
【００６１】
第１触覚呈示機器Ｃ１の位置制御器２０２は、通信装置２０１を介して第２変位情報Ｐ２ないし第Ｎ変位情報Ｐｎを受けとり、これらの変位情報に基づいてアクチュエータ２０４を制御する。こうして、触覚呈示装置２０３より操作者に対して触覚が呈示される。
【００６２】
上記した２つの従来例（図１３、図１４）は、いずれも個々の触覚呈示機器から他の触覚呈示機器へ変位情報を送り、各触覚呈示機器において変位情報に基づいて触覚呈示装置を制御している。なお、図１４に示したサーバ３００は、各触覚呈示装置間のデータの受け渡しを仲介するのみである。このため、触覚呈示機器の数が増すにつれ、ネットワーク上を通信されるデータ量が２次関数的に増加する。
【００６３】
上記したような従来例に対し、本実施形態による情報処理システム及び情報処理方法によれば、各触覚呈示システムが変位情報に関するデータを他の触覚呈示システムから受け取る必要が無く、ネットワーク上を通信されるデータ量が抑えられ、各触覚呈示システムの可動部１５２により呈示する触覚の制御を安定して行うことができる。
【００６４】
図１１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２０が、さらに操作部１４を有する形態である。
【００６５】
この情報処理システム２は、第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ（Ｎは２以上の整数）触覚呈示システムＡｎ、及びサーバ３０によって構成されている。また、第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎ、及びサーバ３０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、サーバ３０の内部構成について説明する。なお、第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎの構成は第１実施形態の情報処理システム１と同様なので、説明を省略する。
【００６６】
サーバ３０は、第２通信部である通信部３１、本体部３２、及び入出力部１４から構成されている。このうち、入出力部１４は第１実施形態の各触覚呈示システムＡ１〜Ａｎが備える入出力部１４と同様である。
【００６７】
通信部３１は、第１触覚呈示システムＡ１から第１変位情報を受け取る。同様に、通信部３１は第２触覚呈示システムＡ２ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれから、第２変位情報ないし第Ｎ変位情報それぞれを受け取る。そして、これらの変位情報を本体部３２へ送る。
【００６８】
本体部３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含み、通信部３１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３２は、制御手段３２１、変位指令値生成手段３２２、変位情報受信手段３２３、及び入力手段３２４を有している。これらの手段は、本体部３２が有するＲＯＭ等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。
【００６９】
入力手段３２４は、サーバ変位情報を操作部１４より入力する。ここで、サーバ変位情報は、サーバ３０が有する操作部１４の可動部１５２に関する変位情報である。そして、入力手段３２４は、サーバ変位情報を変位情報受信手段３２３へ送る。
【００７０】
変位情報受信手段３２３は、サーバ変位情報を入力手段３２４より受けるとともに、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報をネットワーク９０及び通信部３１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令値生成手段３２２へ出力する。
【００７１】
変位指令値生成手段３２２は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報、並びにサーバ変位情報を変位情報受信手段３２３より入力する。そして、変位指令値生成手段３２２は、第１触覚呈示システムに送る第１変位指令値、ないし第Ｎ触覚呈示システムに送る第Ｎ変位指令値、並びにサーバ３０の制御手段３２１に送るサーバ変位指令値を生成する。ここで、サーバ変位指令値は、サーバ３０の可動部１５２において呈示する触覚を指示するための値である。これらの変位指令値の生成方法としては、サーバ３０を１個の触覚呈示システムとして考え、第１実施形態における数式（１）〜（５）のように求めるとよい。
【００７２】
変位指令値生成手段３２２は、このようにして生成したサーバ変位指令値を制御手段３２１へ送る。また、変位指令値生成手段３２２は、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値を、通信部３１へ送る。そして、通信部３１は、第１変位指令値を第１触覚呈示システムＡ１へ送信する。同様に、通信部３１は、第２変位指令値ないし第Ｎ変位指令値それぞれを、第２触覚呈示システムＡ２ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎへそれぞれ送信する。
【００７３】
制御手段３２１は、変位指令値生成手段３２２よりサーバ変位指令値を入力する。そして、このサーバ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、制御手段３２１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の変位情報を受け取り、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。
【００７４】
図１２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１２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触覚呈示システムの動作はほぼ同じなので、図１２では１個の触覚呈示システムの動作についてのみ示している。
【００７５】
まず、第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎを操作する第１操作者ないし第Ｎ操作者それぞれは、第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎ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触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎ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Ｎ変位情報それぞれが生成される。（触覚呈示システムによる変位検出ステップ、Ｓ２０１ａ）。また、サーバを操作する操作者は、サーバ３０の可動部１５２に対して変位を入力する。そして、サーバ３０の入出力部１５において、可動部１５２の変位を示すサーバ変位情報が生成される。サーバ変位情報は、変位情報受信手段３２３へ送られる（サーバによる変位検出ステップ、Ｓ２０１ｂ）。
【００７６】
そして、各個の触覚呈示システムＡ１〜Ａｎそれぞれは、サーバ３０へ通信部１１より第１変位情報ないし第Ｎ変位情報それぞれを送信する（触覚呈示システムによる第１通信ステップ、Ｓ２０２ａ）。送信された第１変位情報ないし第Ｎ変位情報は、サーバ３０の通信部３１において受信される（サーバによる第１通信ステップ、Ｓ２０２ｂ）。
【００７７】
サーバ３０の通信部３１は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報を変位情報受信手段３２３へ送る。変位情報受信手段３２３は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報、並びにサーバ３０の入力手段３２４から受けるサーバ変位情報が全て揃うと、これらの変位情報を変位指令値生成手段３２２へ送る。変位指令値生成手段３２２は、第１変位情報ないし第Ｎ変位情報並びにサーバ変位情報に基づいて、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値並びにサーバ変位指令値を生成する。なお、このときの変位指令値の生成方法は、第１実施形態での方法と同様である（変位指令値生成ステップ、Ｓ２０３ｂ）。そして、変位指令値生成手段３２２は、生成されたサーバ変位指令値をサーバ３０の制御部３２１へ送る。また、変位指令値生成手段３２２は、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値を通信部３１へ送る。通信部３１は、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値それぞれを第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれへ送信する（サーバによる第２通信ステップ、Ｓ２０４ｂ）。
【００７８】
第１触覚呈示システムＡ１ないし第Ｎ触覚呈示システムＡｎそれぞれの通信部１１は、第１変位指令値ないし第Ｎ変位指令値それぞれを受信する（触覚呈示システムによる第２通信ステップ、Ｓ２０４ａ）。各触覚呈示システムの通信部１１は、これらの変位指令値それぞれを制御手段１３１へ出力する。そして、制御手段１３１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（触覚呈示システムによる制御ステップ、Ｓ２０５ａ）。また、サーバ３０において、制御部３２１はサーバ変位指令値に従い、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（サーバによる制御ステップ、Ｓ２０５ｂ）。以降、Ｓ２０１ａ及びＳ２０１ｂに戻って上記の処理を繰り返す。
【００７９】
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、第１実施形態と同様に、以下の効果を有する。すなわち、ネットワーク上を通信されるデータ量が抑えられ、各触覚呈示システムの可動部１５２により呈示する触覚の制御を安定して行うことができる。
【００８０】
また、本実施形態においては、各触覚呈示システムに加えてサーバ３０も、可動部１５２、変位検出部である変位検出センサ１５１、及び制御手段３２１を備えている。これによって、サーバにおいても操作者が触覚によるコミュニケーションに参加することができる。
【００８１】
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、変位情報は可動部１５２の位置データそのものである以外にも、各触覚呈示システムからサーバへ送られた後に、サーバにおいて位置データとして復元できる値であればよい。例えば、可動部の制御周期において、前回の周期における変位からの変化量などを変位情報として用いるとよい。また、変位指令値も同様に、サーバから各触覚呈示システムへ送られた後に、触覚呈示システムにおいて復元できる値であればよい。
【００８２】
また、各触覚呈示システムにおいて呈示する触覚は、上記した各実施形態のように他の触覚呈示システムにおける変位入力に応じて即時に呈示する以外にも、必要に応じて時間差をもたせて呈示してもよい。また、ある触覚呈示システムの可動部に対する変位入力に応じて、他の触覚呈示システムの可動部を変位入力の２倍の大きさで変位させるなど、触覚の大きさは任意に設定することができる。なお、触覚をこれらのように呈示する場合、必要な計算は制御手段において行うとよい。
【００８３】
【発明の効果】
本発明による情報処理システム及び情報処理方法は、以上詳細に説明したように、次のような効果を得る。すなわち、Ｎ個の触覚呈示システムそれぞれの可動部を制御手段が変位させるよう指示するための変位指令値を、ネットワークに接続されるサーバにおいて一括して生成し、各触覚呈示システムへ送っている。これによって、ネットワーク上を通信されるデータ量が抑えられ、各触覚呈示システムの可動部により呈示する触覚の制御を安定して行うことができる。
【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】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１２】第２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１３】従来の情報処理システムの一例を示すブロック図である。
【図１４】従来の情報処理システムの他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１…情報処理システム、Ａ１…第１触覚呈示システム、Ａｎ…第Ｎ触覚呈示システム、１１…通信部、１３…本体部、１３１…制御手段、１３２…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、２０…サーバ、２１…通信部、２２…本体部、２２１…変位情報受信手段、２２２…変位指令値生成手段、９０…ネットワーク。
【図１】
0003982328.tif 000002
【図２】
0003982328.tif 000003
【図３】
0003982328.tif 000004
【図４】
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【図５】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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