JP4956730B2 - 力覚情報作成装置、力覚情報作成プログラムおよび力覚作成プログラムが格納された記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、力覚情報を作成する技術に関する。

近年、人間の五感のうち、力触覚に関する技術の開発が盛んになってきている。ここで、力触覚とは、手にした物体の硬さや軟らかさなどの力覚と、触れた物体の表面の粗さやなめらかさなどの狭義の触覚の総称である。

力触覚に関する装置の１つに、特許文献１に記載のスイッチの特性試験装置のような力覚センサがある。このような装置（以下では、押しボタン測定ユニットと呼ぶ）を含む触感評価ユニットが、非特許文献１に開示されている。この触感ユニットの構成を図１に示す。

この触感評価ユニットを用いると、押しボタン測定ユニットの測定対象の力覚情報を得ることができる。力覚情報とは、物体の硬軟を表す情報であり、この触感評価ユニットの例では、力覚情報として、押しボタン測定ユニットが基準点から移動した距離である変位と、対象が押しボタン測定ユニットに返す反力である負荷とを用いる。これらは、押しボタン測定ユニットを用いて測定される。得られた測定データは、測定データ変換機を介してパソコンに転送される。パソコンは、得られた力覚情報を保存する。また、力覚情報を、横軸を変位、縦軸を負荷にとったグラフで表示する。

また、他の力触覚に関する装置として、力覚を外部に提示する力覚提示装置がある。力覚提示装置として代表的なものが、特許文献２に記載のＳｅｎｓＡｂｌｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＰＨＡＮＴｏＭである。この装置は、図２に示すように、ＤＣモータを用いたトルク制御による６自由度のフォースフィードバック機構を有するペン型の力覚提示部を備える。

フォースフィードバック機構とはユーザに力覚を提示する機構であり、その仕組みは次のとおりである。ユーザが力覚提示部を把持し移動させると、力覚提示装置は、その変位情報を読み取る。読み取られたデータは、力覚提示装置に接続されたコンピュータに送られる。コンピュータは予め用意された力覚情報に基づき、力覚提示装置のモータの動作を制御する。ユーザは、このモータからの力を感じる。

また、このような力覚提示装置などを使用し、ユーザに力触覚を提示する感触対応コンテンツを作成することも行なわれている。感触対応コンテンツの作成にあたっては、再現すべき力覚情報を扱う一般化された記述方法はなく、ｒｅａｃｈｉｎ社のＲｅａｃｈｉｎ ＡＰＩ（非特許文献２）などの低レベルライブラリを用い、Ｃ言語などのプログラム言語で提示装置の動作を記述するという手法が広く用いられている。
実用新案登録第３０９８１０９号広報 米国特許第５６２５５７６号明細書 ＭＲＴ社 ＳＷ測定ユニット・触感評価ユニットパンフレット、２００６年９月 Ｒｅａｃｈｉｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、[ｏｎｌｉｎｅ]、２００６年、[平成１９年７月４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.reachin.se/products/ReachinAPI/index.asp＞

上述のような方法による感触対応コンテンツの作成は、プログラミングを知らない一般の人が容易に行なえるものではない。また、作成にあたっては、物理公式やそれに対するパラメータを数値で入力することが一般的であって、やはり、一般の人が容易に行なえるものではない。

力覚センサで採取した物体の力覚情報を入力として用いることができるならば、上記のような数値入力は不要である。しかし、一般に力覚センサは高価であり、その使用に際してスキルを必要とし、誰もが容易に使えるわけではない。さらに、この方法では、採取した力覚データをそのまま再現できるものの、採取した力覚データの編集や加工は容易でない。そもそも、手元に所望の力覚情報を持つ物体がない場合には、この方法を用いることはできない。特に、この世に存在しないような触感をもつ物体を感触対応コンテンツ中に作成しようとする場合、この方法を用いることは不可能である。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ユーザが簡易な操作により所望する力覚情報を作成することのできる力覚情報作成装置を提供することを課題とする。

１つの局面に係る本願発明は、物体の硬軟を表すデータの集合である力覚情報を作成する力覚情報作成装置であって、ユーザからの指示を受付ける入力手段と、入力手段への指示に応じて力覚情報に対応するグラフを作成する作成手段と、作成手段により作成されたグラフを含む編集画面を表示する表示手段と、入力手段への指示に応じて、表示手段により表示された編集画面内の点を選択する選択手段と、入力手段への指示に応じて、選択手段により選択されたグラフ上の点を編集画面内の他の位置に移動させることで新たなグラフを作成する編集手段と、新たなグラフに基づき、編集された力覚情報を取得する取得手段とを備える。

好ましくは、力覚情報は、力覚センサを測定対象に接触させながら移動させる際に、力覚センサが基準点から移動した距離である変位と、測定対象が力覚センサに返す反力である負荷とから成るデータの組の集合である。

さらに好ましくは、作成手段は、データの組に対応する点をつなぐようなパラメトリック曲線をグラフとして作成する。

さらに好ましくは、作成手段は、データの組に対応する点を通るベジェ曲線をグラフとして作成する。

好ましくは、編集手段は、パラメトリック曲線を新たなグラフとして作成し、
取得手段は、複数のパラメータを指定し、該指定されたパラメータで示される新たなグラフ上の点に対応するデータの集合を新たな力覚情報として取得する。

好ましくは、編集された力覚情報に対応する力覚を提示する手段をさらに備える。
好ましくは、複数の力覚情報を特定するプロファイルと、該複数のプロファイルのそれぞれと対応する複数の対応情報とを記憶する記憶手段をさらに備え、表示手段は、記憶手段に記憶された複数の対応情報をさらに表示し、選択手段は、表示手段に表示された複数の対応情報から１つの対応情報を選択し、作成手段は、選択手段により選択された対応情報に対応するプロファイルを取得し、該取得されたプロファイルに基づきグラフを作成する。

さらに好ましくは、対応情報は、該対応情報に対応する力覚情報を有する物質を表す画像である。

さらに好ましくは、測定対象の物質の力覚情報を取得する力覚センサをさらに備え、記憶手段は、入力手段への指示に応じて、力覚センサにより取得された力覚情報と、該力覚情報に対応する対応情報とをさらに記憶する。

好ましくは、新たなグラフに基づきプロファイルを作成するプロファイル作成手段をさらに備え、記憶手段は、入力手段への指示に応じて、プロファイル作成手段により作成されたプロファイルと、該生成されたプロファイルに対応する対応情報とをさらに記憶する。

さらに好ましくは、記憶手段に記憶されている複数のプロファイルのそれぞれに対し、各プロファイルに対応するグラフで囲まれる第１の領域の面積と編集後のグラフで囲まれる第２の領域の面積との和に対する、第１の領域および第２の領域に共通する第３の領域の面積の比を算出する算出手段と、算出手段で算出された比が所定の値より大きいかどうかを判定する判定手段とをさらに備え、表示手段は、判定手段が比が所定の値より大きいと判定した場合には、記憶手段に記憶されている複数の力覚情報のうち比を算出したプロファイルと対応する対応情報を特定する情報を表示手段に表示させる。

好ましくは、表示手段は、新たなグラフを表示する際に、編集手段により編集される前のグラフを重ねて表示する。

他の局面に係る本願発明は、演算部と、ユーザからの指示を受付ける入力部と、モニタを有するコンピュータに、力覚情報を作成させるためのプログラムであって、演算部が、物体の硬軟を表すデータの集合である力覚情報を作成するステップと、演算部が、入力手段への指示に応じて力覚情報に対応するグラフを作成するステップと、演算部が、モニタにグラフを作成するステップで作成されたグラフを含む編集画面を表示させるステップと、演算部が、入力手段への指示に応じて、編集画面を表示させるステップで表示された編集画面内の点を選択するステップと、演算部が、入力手段への指示に応じて、選択するステップで選択されたグラフ上の点を編集画面内の他の位置に移動させることで新たなグラフを作成するステップと、演算部が、新たなグラフに基づき、編集された力覚情報を取得するステップとを備える。

さらに他の局面に係る本願発明は、上記プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供する。

本発明によれば、力覚情報に対応するグラフがモニタに表示される。このグラフは、ユーザの指示に応じて図形的に編集される。また、編集後のグラフに応じた力覚情報が作成される。その結果、ユーザは簡易な操作により所望する力覚情報を作成することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部分には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

（１．本発明のシステム構成）
図３は、本発明に係る力覚情報作成装置１００の構成をブロック図形式で示す図である。以下、図３を参照して、力覚情報作成装置１００の構成について説明する。

力覚情報作成装置１００は、コンピュータ本体１０２と、コンピュータ本体１０２とバス１０５を介して接続される、フレキシブルディスク（Flexible Disk、以下「ＦＤ」と呼ぶ）１４６に情報を読み書きするためのＦＤドライブ１３６と、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read-Only Memory）１４８等の光ディスク上の情報を読み込むための光ディスクドライブ１３８と、外部とデータの授受を行なうための通信インターフェイス１６０と、表示装置としてのモニタ１５２と、入力装置としてのキーボード１１２およびマウス１１４とを備える。コンピュータ本体１０２は、バス１０５に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）１２０と、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）を含むメモリ１３２と、直接アクセスメモリ装置、たとえば、ハードディスク１３４を含む。演算処理装置として機能するＣＰＵ１２０は、メモリ１３２をワーキングメモリとして、キーボード１１２、マウス１１４へのユーザの指示に応じた処理を実行する。

ハードディスク１３４は、ライブラリ２２１と、編集画面データ２２２と、グラフデータ２２３と、編集後力覚情報２２４とを記憶する。ライブラリ２２１は、複数の力覚情報２２１ａと、それぞれの力覚情報に対応する対応情報２２１ｂとから成る。力覚情報２２１ａおよび対応情報２２１ｂの内容については、後で詳述する。

この他に、力覚情報作成装置１００は、測定対象の物体の力覚情報を採取する力覚センサ１１６と、力覚情報２２１ａあるいは編集後力覚情報２２４に基づき、ユーザに力覚を提示する力覚提示装置１５４とを備える。力覚センサ１１６としては、例えば、非特許文献１に記載のセンサを用いることができる。また、力覚提示装置１５４としては、特許文献２に記載のものを用いることができる。

（２．ライブラリについて）
ここで、ライブラリ２２１について詳しく説明する。ライブラリ２２１に含まれるデータのうち、力覚情報２２１ａは、物体の硬軟を表すデータであり、物体の形状の変化と、形状が変化した時に物体が外部に与える力で表される。本実施例では、力覚センサを測定対象に接触させながら移動させる際に、力覚センサが基準点から移動した距離である変位と、測定対象が力覚センサに返す反力である負荷との組の集合を力覚情報とする。ただし、力覚情報を表す量は、この組に限られない。例えば、対象に外力を与えた時間と、変位から力覚情報を表すことも可能である。ニュートンの運動方程式などを用いれば、変位と負荷の関係は、時間と変位の関係に変換できるからである。

なお、本実施例では、力覚情報２２１ａがライブラリ２２１に含まれているとしているが、一般には、ライブラリ２２１には、各力覚情報を特定する複数のプロファイルが含まれていればよい。力覚情報２２１ａは、プロファイルの一例である。他の例として、後述するグラフ作成部２１２が作成する力覚情報に対応するグラフデータがプロファイルとしてライブラリ２２１に保存されていてもよい。

なお、本実施例では、変位と負荷で力覚情報を表すため、変位に対する負荷には、「行き値」と「戻り値」の２種類がある。「行き値」は、変位が増加、すなわち、物体の表面が沈み込んでいくときの反力であり、「戻り値」は、変位が減少、すなわち、物体の表面が、外力を与えていない時の状態に近づいていく時の反力である。この変位と行き値の負荷との組に、変位が小さいものから順に番号が付され、変位と戻り値の負荷との組に、変位が大きいものから引き続き順に番号が付されるものとする。ただし、番号の付け方は、これに限られず、各組の順序構造が分かるものであればよい。

対応情報２２１ｂは、上記のプロファイルで表される力覚情報を有する物体を特定するために、力覚情報それぞれに対応して与えられる情報である。例えば、その力覚情報を有する物体の名前あるいはその物体を表す画像などである。あるいは、ユーザの身体の特徴的な部位の力覚情報が記憶されている場合、その部位を示す画像を対応情報２２１ｂとすることができる。また、対応情報２２１ｂは、力覚情報を、力覚情報を有する物体の種類に応じて分類するためのカテゴリ情報を含んでいてもよい。例えば、みかん、りんご、なしの力覚情報に対し、カテゴリ情報「果物」が含まれる対応情報が与えられていてもよい。あるいは、ユーザの身体の部位の力覚情報に、カテゴリ情報「ユーザの身体」が与えられてもよい。このような対応情報を記憶することにより、ユーザはライブラリから、所望の力覚情報を容易に選択することができる。

上記のような力覚情報２２１ａおよび対応情報２２１ｂを含むライブラリ２２１については、ＦＤ１４６、またはＣＤ−ＲＯＭ１４８等の記憶媒体によって供給されてもよいし、通信インターフェイス１６０を介して、外部のデータベースから供給されてもよい。あるいは他の媒体、たとえば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭやメモリーカードなど読み取ることが可能なドライブ装置がコンピュータ本体１０２に設けられている場合、これらの媒体によって供給されてもよい。

また、ライブラリには、ユーザが、上記のような予め与えられたデータ以外の情報を追加することもできる。例えば、力覚センサ１１６を用いて採取した物体の力覚情報を追加できる。あるいは、３Ｄスキャナ、ＣＡＤ（computer-aided design）データなどから取得した構造データをもとにＦＥＭ（Finite Element Method、有限要素法）などによる変形のシミュレーションを行なって算出した力覚情報を追加することもできる。他にも、物体を鉄やステンレスなどの基本的な単一素材を組み合わせた単純構造で近似したモデルを立て、そのモデルに対してシミュレーションを行なって算出した力覚情報を追加することもできる。

ＣＰＵ１２０は、これらの力覚情報を追加する際に、ユーザの指示に応じて、対応情報２２１ｂの作成、追加も行なう。例えば、ユーザが所望するファイル名を対応情報として作成しライブラリに追加することができる。力覚センサ１１６で、まくらの力覚情報を採取した場合、ユーザは、力覚情報を特定するための情報として「まくら」という名前を付けることができる。また、カテゴリ情報を含む対応情報を作成し追加することもできる。ユーザＰのお腹、肘、頬の力覚情報を力覚センサ１１６で採取した場合、これらの部位を示す図と、「ユーザＰの身体」というカテゴリ情報を含んだ対応情報を作成し、ライブラリに追加する。

本発明に係る装置では、このようなライブラリ２２１に含まれる力覚情報２２１ａを編集することにより力覚情報を作成するため、力覚情報を容易に作成できる。また、対応情報２２１ｂを記憶しておくことで、ユーザは所望する力覚情報２２１ａの選択を容易に行なうことができる。特に、「必ずいつもある」自分の身体をライブラリ２２１に登録しておくことで、ユーザは、自分の身体や身近にある物体を触れ、その硬軟を確認しながら、力覚情報の選択が行なえる。従って、ユーザは、自分が作成しようとする力覚情報から大幅に逸脱することのない力覚情報を選択できる。

（３．本発明の機能的構成について）
図４は、ＣＰＵ１２０の機能的構成を示すブロック図である。以下、図４を参照して、ＣＰＵ１２０の機能的構成について説明する。図４に示すようにＣＰＵ１２０は、ライブラリ作成部２１１と、グラフ作成部２１２と、編集部２１３と、力覚情報作成部２１４と、表示制御部２１５とを含む。また、入力部１１０は、キーボード１１２、マウス１１４、力覚センサ１１６を含む。

ライブラリ作成部２１１は、ユーザによるキーボード１１２およびマウス１１４への指示に応じて、ライブラリ２２１を作成し、作成したライブラリ２２１をハードディスク１３４に記憶させる。ここで、ライブラリ２２１に含まれる力覚情報２２１ａについては、力覚センサ１１６を用いて採取した力覚情報を利用することができる。例えば、力覚センサを、ユーザ自身の身体の部位（腕、お腹、おでこなど）にあて、各部位の力覚情報を取得し、ライブラリ２２１に登録しておくことができる。

グラフ作成部２１２は、ユーザによるキーボード１１２およびマウス１１４への指示に応じて、ライブラリ２２１から力覚情報を取得し、取得した力覚情報に基づいてグラフデータ２２３を作成する。そして、作成したグラフデータ２２３をハードディスク１３４に記憶させる。

編集部２１３は、ユーザによるキーボード１１２およびマウス１１４への指示に応じて、グラフデータ２２３を編集する。また、力覚情報作成部２１４は、グラフデータ２２３から、グラフデータ２２３に対応する力覚情報である編集後力覚情報２２４を作成する。編集部２１３、力覚情報作成部２１４の行なう処理の詳細については、後述する。

表示制御部２１５は、編集画面データ２２２およびグラフデータ２２３を取得し、モニタ１５２に、これらのデータに対応する編集画面を表示させる。

（４．力覚情報の編集方法について）
力覚情報の編集にあたっては、図５に示すような編集画面が用いられる。図５は、本発明の実施例における編集画面の構成を示す図である。編集画面は、力覚情報に対応するグラフ５１０、ライブラリ２２１中の対応情報２２１ｂを表示するライブラリ表示画面５２０、グラフの編集を補助するための編集補助画面５３０、およびポインタ５４０から成る。ここでは、同じ画面内に、グラフ５１０、ライブラリ表示画面５２０、編集補助画面５３０が同時に示されている場合を示したが、これらは別々の画面に表示されていてもよい。また、必要に応じて各画面が独立に表示されるものであってもよい。

まず、ポインタ５４０について説明する。ポインタ５４０の位置は、ユーザによるキーボード１１２あるいはマウス１１４への指示に応じて変化する。具体的には、表示制御部２１５が、ユーザによるキーボード１１２あるいはマウス１１４への指示に応じて、モニタ１５２に、ポインタ５４０の位置を変化させた画像を出力させる。また、ＣＰＵ１２０は、マウス１１４のボタンがクリックされることに応じて、ポインタ５４０の示す点を選択する。

次にグラフ５１０について説明する。本実施例では、力覚情報を、変位と負荷によって表すことにしているので、グラフ５１０の横軸を変位にとり、縦軸を負荷にとる。ただし、横軸、縦軸のとり方はこれに限られず、力覚情報を表せるように選んだ２つの量を縦軸、横軸にとればよい。例えば、横軸を時間、縦軸を変位にとったグラフで力覚情報を表すこともできる。

グラフ５１０は、グラフ作成部２１２が、力覚情報から作成する。以下では、力覚情報を、（ｄｉ，ｆｉ）と表すことにする。ここで、ｄｉは変位、ｆｉは変位に対する負荷である。また、ｉは組の順番を示す番号１，２，３，…である。力覚情報から曲線データを作成する。

グラフ作成部２１２は、例えば、各ｉに対して（ｄｉ，ｆｉ）と、（ｄｉ＋１，ｆｉ＋１）を結ぶ線分を算出し、算出した線分の集合をグラフとしてもよい。

また、（ｄｉ，ｆｉ）の点集合を、パラメトリック曲線で滑らかにつないだものをグラフとしてもよい。

この場合、グラフ作成部２１２は、１つの媒介変数ｔで表されるパラメトリック曲線をグラフ５１０として作成してもよい。あるいは、パラメトリック曲線の集合を、グラフ５１０として作成してもよい。例えば、点群（ｄｉ，ｆｉ）を通過するベジェ、スプライン、ＮＵＲＢＵＳなどの曲線をつなぎあわせたものをグラフ５１０として作成する。

また、ライブラリ２２１に、予め力覚情報に対応するグラフデータが登録されている場合、上記のような処理は不要であり、ＣＰＵ１２０は、ライブラリ２２１からグラフデータを読み出し、グラフ５１０を作成する。

以下では、作成されるグラフ５１０が、媒介変数をｔとするパラメトリック曲線（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））であるとして、説明を行なうことにする。

次に、ライブラリ表示画面５２０について説明する。この中には、プルダウンリスト５２２がある。プルダウンリスト５２２には、対応情報に含まれるカテゴリが登録されており、ユーザのマウス１１４を介した指示に応じてカテゴリが選択される。そして、表示制御部２１５は、選択されたカテゴリに該当する対応情報をモニタ１５２に表示させる。

本実施例では、ライブラリ２２１に、ユーザの身体各部の力覚情報が含まれ、それらを示すカテゴリは、「あなたの身体」であるとする。また、ハードディスク１３４には、人間の身体を示す画面が記憶されており、「あなたの身体」というカテゴリの選択に応じて、表示制御部２１５は、モニタに人間の身体を示す画面５２４を表示させるものとする。この画面中に異なった色で表示されている身体の部位が、身体各部の力覚情報に対応する対応情報である。ＣＰＵ１２０は、ユーザによるマウス１１４への指示に応じて、身体の部位、すなわち対応情報を選択する。そして、選択した対応情報に対応する力覚情報を取得する。
ユーザは、ライブラリから自分が作成しようとする力覚情報に近いと思われる力覚情報を選択・取得し、取得した力覚情報を編集することで、所望の力覚情報を作成するができる。この作成方法は、一から力覚情報を作成するのに比べ、手間が少なくてすむ。また、装置使用時の際にユーザの手元に「必ずいつもある」自分の身体や身近にある物体の力覚情報をライブラリ２２１に登録しておくことで、ユーザは、自分の身体や身近にある物体を触れ、その硬軟を確認しながら、力覚情報の選択が行なえる。従って、ユーザは、自分が作成しようとする力覚情報から大幅に逸脱することのない力覚情報を選択できる。

なお、表示制御部２１５は、身体の部位の選択に応じて、選択された身体の部位の色を変化させた画像をモニタに表示させてもよい。これにより、ユーザは、選択した部位がどれであったかを、簡単に知ることができる。

編集補助画面５３０は、力覚情報に与える編集効果を示す目盛と、マウスを用いてドラッグすることで目盛上を移動させることのできるスライダからなる。編集補助画面による編集の詳細については後述する。

以上で、編集画面の説明を終わり、ここからは、グラフの編集法について説明する。編集法には、グラフの１点を編集する方法と、グラフ全体を編集する方法がある。

グラフの１点の編集は、ポインタ５４０によりグラフの１点を選択し、ドラッグすることで行なわれる。選択された点は、図６に示すようにドラッグが解除された位置に移動される。この移動に伴い、新たなグラフが作成される。

なお、ここでは、グラフ上の１点の位置を変化させた時、他のグラフの点の位置は変化しないとしているが、曲線が滑らかになるように、これらの点の位置を移動させるような処理が行なわれてもよい。

別の編集法として、グラフの点全体を編集する方法がある。これは、編集補助画面５３０を用いて行なわれる。まず、ＣＰＵ１２０は、ドラッグに応じて、スライダの表示位置を変化させるとともに、スライダの位置に応じて予め定められている拡大率ｋを取得する。拡大率ｋは、目盛０の位置でｋ＝１であり、「硬い」側に行くにつれその値は大きくなる。また、「軟らかい」側に行くにつれその値は小さくなる。ただし、ｋ＞０である。そして、取得したｋに基づき、（ｘ（ｔ），ｋｙ（ｔ））という新たなグラフを作成する。

この編集の様子を図７に示す。図７中、細い線で表されたグラフが編集前のグラフである。スライダのメモリを「硬い」側に移動させることにより、このグラフが編集され、図７中、太い線で表されたグラフになる。

硬い物体は、軟らかい物体に比べ、同じ変位に対する負荷は大きい。従って、スライダを「硬い」側に動かせば、より硬い物体の力覚情報に対応するグラフが得られ、「軟らかい」側に動かせば、より軟らかい物体の力覚情報に対応するグラフが得られる。ユーザが、編集中の力覚情報を有する物体を硬くした物体の力覚情報を作成したい場合などに、この編集方法は有益である。

また、複数のグラフを合成することも可能である。この合成は次のように行なわれる。まず、複数の力覚情報を選択し、それぞれに対応するグラフを作成する。このときこれらのグラフがモニタに表示されるようにしてもよい。そして、これらのグラフをユーザの指示に応じた比率で合成する。ユーザが、ライブラリの中にある複数の物質力覚情報を合成した力覚情報を作成したい場合、この方法は有益である。例えば、（ｘＡ（ｔ），ｙＡ（ｔ））で表される物質Ａの硬さと、（ｘＢ（ｔ），ｙＢ（ｔ））で表される物質Ｂの示す硬さの中間の硬さの物質の力覚情報を作成する場合、ＣＰＵ１２０は、ユーザによるキーボード１１２、マウス１１４への指示に応じて、２つのグラフを合成した（（ｘＡ（ｔ）＋ｘＢ（ｔ））／２，（ｙＡ（ｔ）＋ｙＢ（ｔ））／２）というグラフを作成する。ここでは、２つのグラフの合成を説明したが、３つ以上のグラフの合成も同様に行なえる。また、上記の例では、ＡとＢを同等の比率で合成する場合を示したが、合成の比率はこれに限られない。

これらに加えて、グラフィックソフトと同様のツール、例えば、回転、移動、複製、拡大／縮小、合成などのツールが備えられていてもよい。これらのツールを用いることにより、グラフの一部分を切り出して、別のグラフと連結させるなどの、複雑な処理が可能になる。これにより、ボタンをクリックする間や、沈み込む距離によって違う硬さに変化する合成素材の表現などの細かい部分の編集が容易にできる。

なお、ＣＰＵ１２０は、編集中のグラフ以外に、参照とするグラフをモニタに表示させてもよい。この参照表示を利用すると、ユーザは、グラフをどのように編集することで所望する力覚情報を得ることができるか視覚的に得ることができる。

また、ＣＰＵ１２０は、グラフの編集後も編集前のグラフデータをハードディスクから消去せず、編集後のグラフに重ねて編集前のグラフを参照表示してもよい。なお、ユーザの指示に応じて、この参照表示を行なってもよい。この参照表示によれば、ユーザは、編集前のグラフとどのように異なるグラフを現在制作しているのかを知ることができる。

上記のような方法で編集されたグラフに基づき、編集された力覚情報を得る。この処理は、グラフ上の点を複数指定し、指定された点に対応するデータの組（本実施例では変位と負荷）の集合を得ることで行なわれる。グラフがパラメトリック曲線の場合、複数のパラメータを指定し、指定されたパラメータで示されるグラフ上の点に対応するデータの組の集合を得ればよい。例えば、ｔ＝ｔ０，ｔ０＋ｔｄ，ｔ０＋２ｔｄ，…に対する（ｘ（ｔ），ｙ（ｔ））を力覚情報として取得する。ここで、ｔ０、ｔｄは、既定値であってもよいし、ユーザの入力に応じて定められるものであってもよい。グラフがベジェ曲線をつなぎ合わせたものである場合、端点（ｄｉ，ｆｉ）の集合を力覚情報として取得してよい。

（５．本発明に係る装置の行なう処理）
図８は、力覚情報作成装置１００が行なう処理を示したフローチャートである。以下、図８を参照して、力覚情報作成装置１００が行なう処理について説明する。

まず、ＣＰＵ１２０は、モニタ１５２に、編集画面を表示させる（ステップＳ１０２）。

次に、ＣＰＵ１２０は、ユーザによるマウス１１４、キーボード１１２への指示に応じてハードディスク１３４中のライブラリ２２１から力覚情報２２１ａを選択し、取得する（ステップＳ１０４）。

次に、力覚情報作成装置１００は、ステップＳ１０４で取得した力覚情報２２１ａに基づき、グラフデータを作成し、作成したグラフデータをハードディスク１３４に記憶させる（ステップＳ１０６）。

次に、力覚情報作成装置１００は、ステップＳ１０６でハードディスク１３４に記憶されたグラフデータを取得し、取得したグラフデータに基づき、グラフ５１０をモニタ１５２に表示させる（ステップＳ１０８）。

なお、本フローチャートでは、ライブラリ２２１から力覚情報を取得し、取得した力覚情報に基づきグラフデータを作成し、グラフを表示するという手順を踏んでいるが、ライブラリを利用せず、マウス１１４などの操作に応じて、編集画面上に直接グラフを作成してもよい。この場合、直接グラフを作成するため、グラフィックソフト同様のツール、例えば、ベジェ曲線の作成を行なえるツール、直線を作成するツール、手書きツールなどが備えられていてもよい。この方法は、想像上の力覚を製作するのに適している。想像上の力覚は、ライブラリに存在しないはずだからである。

次に、ＣＰＵ１２０は、グラフ５１０の編集を行なう（ステップＳ１１０）。また、ＣＰＵ１２０は、編集に伴い、編集後のグラフを表示する（ステップＳ１１２）。これらのステップで行なわれる処理の詳細については既に説明したとおりである。

また、ＣＰＵ１２０は、どのような物体が、編集後の力覚情報に近い力覚情報を有するかをモニタに表示させてもよい。ＣＰＵ１２０は、各ｉについて、編集後の力覚情報のｄｉとライブラリに登録されている力覚情報のｄｉとの差の２乗と、編集後の力覚情報のｆｉとライブラリに登録されている力覚情報のｆｉとの差の２乗とを計算し、それらの和が所定のしきい値以下である時に、両者が類似すると判断する。そして、類似すると判定された力覚情報を有する物体を特定する表示を、モニタに表示させる。

なお、類似するかどうかの判断は、別の方法でも行なえる。例えば、編集後のグラフで囲まれる第１の領域の面積Ｓ１と、ライブラリ中の力覚情報に対応するグラフで囲まれる第２の領域の面積Ｓ２と、第１の領域および第２の領域に共通する第３の領域の面積Ｓ３を算出し、さらに、第１の領域の面積と第２の領域の面積との和Ｓ１＋Ｓ２に対する、第３の領域の面積の比（Ｓ３／（Ｓ１＋Ｓ２））を算出する。そして、算出した比が、所定の値より大きいと判定した場合には、両者は類似すると判断するようにしてもよい。

具体的に、ユーザの身体の部位の力覚情報がライブラリに登録されており、身体の部位を示す画像が力覚情報に対応する情報として、モニタに表示される場合について説明する。編集後の力覚情報が、ユーザのひざの力覚情報と類似すると判定された場合、ＣＰＵ１２０は、モニタに、ひざの部位を異なった色で表示させる。あるいは、ひざの部位を明滅させる表示を行なわせる。このような表示により、ユーザは、編集後のグラフに対応する力覚情報は、ひざの力覚情報に近いことが分かる。従って、ユーザは、編集後の力覚情報がどのようなものであるかを、実際にひざを触ることで確かめることができる。このように、実際にある物体を参考にすることができるので、作成中の力覚情報がどのようなものであるかを容易に知ることができる。

その後、編集後のグラフに対応する力覚情報を作成する（ステップＳ１１４）。このステップで行なわれる処理は既に説明したとおりである。

グラフおよび力覚情報の編集後、ＣＰＵは、ユーザが、編集後の力覚情報に基づいた力覚を力覚提示装置に提示させる指示を行なったかどうかを判断する（ステップＳ１１６）。ユーザが力覚を力覚提示装置に提示させるための指示を行なった場合には（ステップＳ１１６でＹｅｓ）、ＣＰＵは、力覚提示装置に編集後の力覚情報に基づいた力覚を提示させる。ユーザが力覚を力覚提示装置に提示させるための指示を行わない場合には（ステップＳ１１６でＮｏ）、ＣＰＵは、力覚提示装置に力覚を提示させない。

この力覚提示により、ユーザは、自分がどのような力覚情報を作成しているのか具体的に知ることができる。また、ユーザは、編集前の力覚情報に基づく力覚の提示と編集後の力覚情報に基づく力覚の提示を受け、それらを比較することで、グラフの変化と力覚情報の変化の関係を知ることができる。よって、自分が得たい力覚情報を得るには、どのようにグラフを編集させればよいかを知ることができる。

次に、力覚情報作成装置１００は、ユーザが、編集後の力覚情報をハードディスク１３４に記憶させる指示を行なったかどうかを判断する（ステップＳ１２０）。ユーザがその指示を行なった場合には（ステップＳ１２０でＹｅｓ）、ＣＰＵ１２０は、ハードディスク１３４に編集後の力覚情報を記憶させる（ステップＳ１２２）。ユーザがその指示を行わない場合には（ステップＳ１２０でＮｏ）、ＣＰＵ１２０は、ハードディスク１３４に力覚情報を記憶させない。なお、ＣＰＵ１２０は、編集後のグラフデータを記憶させてもよい。また、ＣＰＵ１２０は、編集後の力覚情報、グラフデータをライブラリ２２１に追加してもよい。編集後の力覚情報、グラフデータがライブラリ２２１に追加されることで、ユーザは、作成した力覚情報あるいはグラフデータを基に新たな力覚情報を作成することができる。

次に、力覚情報作成装置１００は、ユーザが、編集を終了させる指示を行なったかどうかを判断する（ステップＳ１２４）。ユーザがその指示を行なった場合には（ステップＳ１２４でＹｅｓ）、ＣＰＵは、編集を終了する。ユーザがその指示を行わない場合には（ステップＳ１２４でＮｏ）、ステップＳ１１０からの処理を引き続き行なう。

以上のような構成および制御により、ユーザは、数値入力ではなく、グラフの編集という視覚的かつ直感的な操作で、力覚情報の編集、作成ができる。よって、容易に力覚情報の編集、作成ができる。また、本発明に係る力覚情報作成装置は、編集後の力覚情報に近い力覚情報を有する物体をモニタに表示することや、編集後の力覚情報に基づく力覚の提示を行なうこともできる。ユーザは、作成した力覚情報の確認を行ないながら、力覚情報の編集をすることができる。

また、力覚情報、対応情報からなるライブラリを有するので、ユーザは、ライブラリから自分が作成しようとする力覚情報に近いと思われる力覚情報をモニタに表示された対応情報から選択することで取得できる。そして、取得した力覚情報を編集することで、所望の力覚情報を作成することができる。この作成方法は、一から力覚情報を作成するのに比べ、手間が少なくてすむ。また、装置の使用時に、ユーザの身近に「必ずいつもある」自分の身体や、身近にある物体の力覚情報をライブラリ２２１に登録しておくことで、ユーザは、自分の身体や身近にある物体を触れ、その硬軟を確認しながら、力覚情報の選択が行なえる。従って、ユーザは、自分が作成しようとする力覚情報から大幅に逸脱することのない力覚情報を選択できるため、力覚情報の作成を容易に行なえる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示的なものであって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

触感評価ユニットの構成を示す図である。 力覚提示装置を示す図である。 本発明に係る力覚情報作成装置１００の構成をブロック図形式で示す図である。 ＣＰＵ１２０の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の実施例における編集画面の構成を示す図である。 グラフの１点を編集する際の編集画面の表示を示す図である。 グラフの点全体を編集する際の編集画面の表示を示す図である。 力覚情報作成装置１００が行なう処理を示したフローチャートである。

符号の説明

１００ 力覚情報作成装置、１０２ コンピュータ本体、１０５ バス、１１０ 入力部、１１２ キーボード、１１４ マウス、１１６ 力覚センサ、１２０ ＣＰＵ、１３２ メモリ、１３４ ハードディスク、１３６ ＦＤドライブ、１３８ 光ディスクドライブ、１４６ ＦＤ、１４８ ＣＤ−ＲＯＭ、１５２ モニタ、１５４ 力覚提示装置、１６０ 通信インターフェイス、２１１ ライブラリ作成部、２１２ グラフ作成部、２１３ 編集部、２１４ 力覚情報作成部、２１５ 表示制御部、２２１ ライブラリ、２２１ａ 力覚情報、２２１ｂ 対応情報、２２２ 編集画面データ、２２３ グラフデータ、２２４ 編集後力覚情報、５１０ グラフ、５２０ ライブラリ表示画面、５２２ プルダウンリスト、５２４ 人間の身体を示す画面、５３０ 編集補助画面、５４０ ポインタ。

Claims (13)

1. 物体の硬軟を表すデータの集合である力覚情報を作成する力覚情報作成装置であって、
   複数の力覚情報を特定するプロファイルと、該複数のプロファイルのそれぞれと対応する複数の対応情報とを記憶する記憶手段を備え、前記対応情報は、該対応情報に対応する力覚情報を有する物質を表す画像を含み、さらに
   ユーザからの指示を受付ける入力手段と、
   前記入力手段を介したいずれかの画像の選択に応じて、選択された画像に対応するプロファイルによって特定される力覚情報に対応するグラフを作成する作成手段と、
   前記作成手段により作成されたグラフを含む編集画面を表示する表示手段と、
   前記入力手段への指示に応じて、前記表示手段により表示された編集画面内の点を選択する選択手段と、
   前記入力手段への指示に応じて、前記選択手段により選択されたグラフ上の点を前記編集画面内の他の位置に移動させることで新たなグラフを作成する編集手段と、
   前記新たなグラフに基づき、編集された力覚情報を取得する取得手段とを備える、力覚情報作成装置。
2. 前記力覚情報は、力覚センサを測定対象に接触させながら移動させる際に、力覚センサが基準点から移動した距離である変位と、測定対象が力覚センサに返す反力である負荷とから成るデータの組の集合である、請求項１記載の力覚情報作成装置。
3. 前記作成手段は、前記データの組に対応する点をつなぐようなパラメトリック曲線を前記グラフとして作成する、請求項２に記載の力覚情報作成装置。
4. 前記作成手段は、前記データの組に対応する点を通るベジェ曲線を前記グラフとして作成する、請求項２に記載の力覚情報作成装置。
5. 前記編集手段は、パラメトリック曲線を前記新たなグラフとして作成し、
   前記取得手段は、複数のパラメータを指定し、該指定されたパラメータで示される前記新たなグラフ上の点に対応する前記データの集合を前記新たな力覚情報として取得する、請求項１から４のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
6. 前記編集された力覚情報に対応する力覚を提示する手段をさらに備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
7. 前記表示手段は、さらに、前記記憶手段に記憶された複数の画像を選択可能に表示する、請求項１から６のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
8. 測定対象の物質の力覚情報を取得する力覚センサをさらに備え、
   前記記憶手段は、前記入力手段への指示に応じて、前記力覚センサにより取得された力覚情報と、該力覚情報に対応する対応情報とをさらに記憶する、請求項１から７のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
9. 前記新たなグラフに基づきプロファイルを作成するプロファイル作成手段をさらに備え、
   前記記憶手段は、前記入力手段への指示に応じて、前記プロファイル作成手段により作成されたプロファイルと、該生成されたプロファイルに対応する対応情報とをさらに記憶する、請求項１から８のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
10. 前記記憶手段に記憶されている複数のプロファイルのそれぞれに対し、各プロファイルに対応するグラフで囲まれる第１の領域の面積と編集後のグラフで囲まれる第２の領域の面積との和に対する、前記第１の領域および前記第２の領域に共通する第３の領域の面積の比を算出する算出手段と、
    前記算出手段で算出された比が所定の値より大きいかどうかを判定する判定手段とをさらに備え、
    前記表示手段は、前記判定手段が前記比が前記所定の値より大きいと判定した場合には、前記記憶手段に記憶されている複数の力覚情報のうち前記比を算出したプロファイルと対応する対応情報を特定する情報を前記表示手段に表示させる、請求項１から９のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
11. 前記表示手段は、前記新たなグラフを表示する際に、前記編集手段により編集される前のグラフを重ねて表示する、請求項１から１０のいずれか１項に記載の力覚情報作成装置。
12. 演算部と、ユーザからの指示を受付ける入力部と、記憶部と、モニタを有するコンピュータに、力覚情報を作成させるためのプログラムであって、前記記憶部は、複数の力覚情報を特定するプロファイルと、該複数のプロファイルのそれぞれと対応する複数の対応情報とを記憶しており、前記対応情報は、該対応情報に対応する力覚情報を有する物質を表す画像を含み、
    前記演算部が、物体の硬軟を表すデータの集合である力覚情報を作成するステップと、
    前記演算部が、前記入力部を介したいずれかの画像の選択に応じて、選択された画像に対応するプロファイルによって特定される力覚情報に対応するグラフを作成するステップと、
    前記演算部が、前記モニタに前記グラフを作成するステップで作成されたグラフを含む編集画面を表示させるステップと、
    前記演算部が、前記入力手段への指示に応じて、前記編集画面を表示させるステップで表示された編集画面内の点を選択するステップと、
    前記演算部が、前記入力手段への指示に応じて、前記選択するステップで選択されたグラフ上の点を前記編集画面内の他の位置に移動させることで新たなグラフを作成するステップと、
    前記演算部が、前記新たなグラフに基づき、編集された力覚情報を取得するステップとを備える、プログラム。
13. 請求項１２記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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