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JP7442778B2 - Haptic presentation system, tactile presentation device, controller, and method for presenting tactile sensations in a virtual world to a user in the real world - Google Patents
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JP7442778B2 - Haptic presentation system, tactile presentation device, controller, and method for presenting tactile sensations in a virtual world to a user in the real world - Google Patents

Haptic presentation system, tactile presentation device, controller, and method for presenting tactile sensations in a virtual world to a user in the real world Download PDF

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特許法第30条第2項適用 公開の事実1:平成31年2月8日、立命館大学大学院2018年度メディア情報学科系 修士論文公聴会 公開の事実2-1:平成31年2月27日、http://www.interaction-ipsj.org/proceedings/2019/data/interactive.html http://www.interaction-ipsj.org/proceedings/2019/data/pdf/1B-48.pdf http://www.interaction-ipsj.org/proceedings/2019/data/bib/1B-48.html (情報処理学会インタラクション2019論文集) 公開の事実2-2:平成31年3月6日、情報処理学会インタラクション2019 公開の事実3-1:平成31年3月23日、IEEE VR 2019 On-Site Temporally Proceedings 公開の事実3-2:平成31年3月25日-27日、IEEE VR 2019: the 26th IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User InterfacesApplication of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act Disclosure fact 1: February 8, 2019, Ritsumeikan University Graduate School 2018 Master's thesis public hearing, Department of Media and Information Science Disclosure fact 2-1: February 27, 2019, http://www. interaction-ipsj. org/proceedings/2019/data/interactive. html http://www. interaction-ipsj. org/proceedings/2019/data/pdf/1B-48. pdf http://www. interaction-ipsj. org/proceedings/2019/data/bib/1B-48. html (Information Processing Society of Japan Interaction 2019 Paper Collection) Publication Facts 2-2: March 6, 2019, Information Processing Society of Japan Interaction 2019 Publication Facts 3-1: March 23, 2019, IEEE VR 2019 On- Site Temporally Proceedings Publication Facts 3-2: March 25-27, 2019, IEEE VR 2019: the 26th IEEE Conference on Virtual Reality and 3D User Int erfaces

本開示は、触覚提示システム、触覚提示装置、コントローラ、及び仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法に関する。 The present disclosure relates to a tactile presentation system, a tactile presentation device, a controller, and a method for presenting a tactile sensation in a virtual world to a user in the real world.

触覚の提示は、例えば特許文献1に示すように、実世界において位置固定的に設置された装置によって行われる場合がある。また、触覚の提示は、例えば特許文献2に示すように、実世界においてユーザによって保持されて位置移動自在である装置によって行われる場合もある。 As shown in Patent Document 1, for example, a tactile sensation may be presented by a device installed in a fixed position in the real world. Furthermore, as shown in Patent Document 2, for example, the tactile sensation may be presented by a device that is held by a user and is movable in the real world.

特開平6-59803号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-59803 特開2008-123061号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-123061

前者の装置は、位置固定的に設置されているため仮想物体への接触感を提示するのが容易である一方、位置固定的に設置されているためユーザの動きが制約される。後者の装置は、ユーザによって保持されるためユーザの動きの制約が前者の装置に比べて少ない一方、仮想物体への接触感を、実物体からの反力によって提示することが困難である。 The former device is installed in a fixed position, so it is easy to present a feeling of contact with a virtual object, but the former device is installed in a fixed position, so the movement of the user is restricted. The latter device is held by the user, so there are fewer restrictions on the user's movement than the former device, but it is difficult to present the feeling of contact with the virtual object by the reaction force from the real object.

ユーザの動きの制約を少なくしつつも、仮想物体への接触感を、実物体からの反力を利用して提示することが望まれる。 It is desirable to present the sensation of contact with a virtual object by using the reaction force from the real object while reducing restrictions on the user's movement.

本開示のある側面は、触覚提示システムである。実施形態に係る触覚提示システムは、ユーザによって保持される本体部、及び、前記本体部に対する相対位置が変更自在になるように前記本体部に設けられた接触子を有する触覚提示装置と、仮想世界において第1仮想物体への接触が生じると前記接触子が実物体に接触するように前記本体部に対する前記接触子の相対位置を変化させるコントローラと、を備える。 One aspect of the present disclosure is a tactile presentation system. A tactile presentation system according to an embodiment includes a tactile presentation device having a main body held by a user, a contact provided on the main body so that a relative position with respect to the main body can be changed, and a virtual world. a controller that changes the relative position of the contact with respect to the main body so that when contact with the first virtual object occurs, the contact comes into contact with the real object.

本開示の他の側面は、前記コントローラによって制御される触覚提示装置である。本開示の更に他の側面は、前記触覚提示装置を制御するコントローラである。本開示の更に他の側面は、仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法である。 Another aspect of the present disclosure is a tactile presentation device controlled by the controller. Yet another aspect of the present disclosure is a controller that controls the tactile presentation device. Yet another aspect of the present disclosure is a method of presenting tactile sensations in a virtual world to a user in the real world.

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。 Further details are described in the embodiments below.

図1は、触覚提示システムの構成図である。FIG. 1 is a block diagram of a tactile presentation system. 図2は、VR空間及び実世界における接触を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing contact in the VR space and the real world. 図3は、第1変形例を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a first modification. 図4は、第1変形例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing a first modification. 図5は、第2変形例を示す側面図である。FIG. 5 is a side view showing a second modification. 図6は、第4変形例を示す側面図である。FIG. 6 is a side view showing a fourth modification. 図7は、第5変形例を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing a fifth modification. 図8は、第6変形例を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a sixth modification.

<1.触覚提示システム、触覚提示装置、コントローラ、及び仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法の概要> <1. Overview of tactile presentation system, tactile presentation device, controller, and method for presenting tactile sensations in the virtual world to users in the real world>

(1)実施形態に係る触覚提示システムは、ユーザによって保持される本体部、及び、前記本体部に対する相対位置が変更自在になるように前記本体部に設けられた接触子を有する触覚提示装置を備える。ユーザによる保持は、例えば、ユーザの手による把持である。実施形態に係る触覚提示システムは、仮想世界において第1仮想物体への接触が生じると前記接触子が実物体に接触するように前記本体部に対する前記接触子の相対位置を変化させるコントローラを備える。接触子が実物体に接触することにより、ユーザは、実物体からの反力を知覚することができる。接触子は、本体部に対する相対位置を変化させることができるため、接触子が接触する実物体は、本体部に非連結でもよい。反力を生じさせる実物体と本体部とが非連結であることにより、ユーザの動きの制約は少なくなる。 (1) A tactile presentation system according to an embodiment includes a tactile presentation device having a main body held by a user and a contact provided on the main body so that the relative position with respect to the main body can be changed. Be prepared. The holding by the user is, for example, grasping by the user's hand. The tactile presentation system according to the embodiment includes a controller that changes the relative position of the contact with respect to the main body so that when contact with a first virtual object occurs in the virtual world, the contact comes into contact with a real object. When the contactor contacts the real object, the user can perceive a reaction force from the real object. Since the contact can change its relative position with respect to the main body, the real object that the contact comes into contact with may not be connected to the main body. Since the real object that generates the reaction force and the main body are not connected, there are fewer restrictions on the user's movement.

(2)前記コントローラは、前記実物体において前記接触子が接触する被接触面の向きを制御するよう構成されているのが好ましい。 (2) Preferably, the controller is configured to control the direction of a contacted surface of the real object that the contactor contacts.

(3)前記被接触面の向きを制御することは、前記接触子と前記実物体との接触角の調整のためであるのが好ましい。 (3) Preferably, controlling the direction of the contacted surface is for adjusting the contact angle between the contactor and the real object.

(4)前記被接触面の向きを制御することは、変形可能に構成された前記実物体の変形制御を含むことができる。 (4) Controlling the orientation of the contacted surface may include controlling the deformation of the real object that is configured to be deformable.

(5)前記触覚提示装置は、前記第1仮想物体の硬軟感を前記ユーザに提示する硬軟感提示部を更に備えることができる。 (5) The tactile presentation device may further include a hardness/softness presentation unit that presents the user with a hardness/softness sensation of the first virtual object.

(6)前記触覚提示装置は、前記第1仮想物体の表面粗さを前記ユーザに提示する粗さ提示部を更に備えることができる。 (6) The tactile presentation device may further include a roughness presentation section that presents the surface roughness of the first virtual object to the user.

(7)前記実物体は、前記第1仮想物体の表面粗さを前記ユーザに提示する粗さ提示部を備えることができる。 (7) The real object may include a roughness presenting unit that presents the user with the surface roughness of the first virtual object.

(8)前記コントローラは、前記仮想世界において、前記本体部に対する前記接触子の相対位置の変化を前記ユーザに提示することなく、前記触覚提示装置に対応する第2仮想物体をユーザに提示するよう構成されているのが好ましい。 (8) The controller is configured to present a second virtual object corresponding to the tactile presentation device to the user in the virtual world without presenting the user with a change in the relative position of the contact with respect to the main body. Preferably, it is configured.

(9)前記コントローラは、前記第1仮想物体へ非接触であるときには、前記接触子が前記実物体に非接触になるよう前記接触子を位置させることができる。 (9) When the controller is not in contact with the first virtual object, the controller may position the contact so that the contact is not in contact with the real object.

(10)前記触覚提示装置は、前記ユーザから離れて存在する前記実物体に前記接触子が接触することで生じる反力を、前記第1仮想物体への接触感として、前記本体部を保持するユーザに提示することができる。 (10) The tactile presentation device holds the main body using a reaction force generated when the contactor contacts the real object that is located away from the user as a feeling of contact with the first virtual object. can be presented to the user.

(11)実施形態に係る触覚提示装置は、ユーザによって保持される本体部と、前記本体部に対する相対位置が変更自在になるように前記本体部に設けられ、仮想世界において第1仮想物体への接触が生じると実物体に接触するように前記本体部に対する相対位置が制御される接触子と、を備える。 (11) The tactile presentation device according to the embodiment includes a main body held by a user, and a tactile presentation device provided on the main body so that a relative position with respect to the main body can be changed, and a tactile presentation device that provides a tactile sensation to a first virtual object in a virtual world. and a contact whose relative position with respect to the main body is controlled so that it comes into contact with the real object when contact occurs.

(12)実施形態に係るコントローラは、仮想世界における第1仮想物体への接触が生じると、実世界においてユーザに保持される本体部に設けられた接触子が実物体に接触するように、前記本体部に対する前記接触子の相対位置を制御するよう構成されている。 (12) The controller according to the embodiment may control the first virtual object in the virtual world so that when the first virtual object comes into contact with the first virtual object, the contact provided on the main body held by the user comes into contact with the real object in the real world. The contactor is configured to control the relative position of the contact with respect to the main body.

(13)実施形態に係る方法は、仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法である。方法は、前記仮想世界における第1仮想物体への接触が生じると、前記実世界においてユーザに保持される本体部に設けられた接触子が実物体に接触するように、前記接触子が前記本体部に対して移動することを含む。 (13) The method according to the embodiment is a method of presenting a tactile sensation in a virtual world to a user in the real world. The method is such that when a contact with a first virtual object in the virtual world occurs, a contact provided on a main body held by a user in the real world comes into contact with the real object. Including moving relative to the part.

<2.触覚提示システム、触覚提示装置、コントローラ、及び仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法の詳細> <2. Details of the tactile presentation system, tactile presentation device, controller, and method for presenting the tactile sensation in the virtual world to the user in the real world>

図1は、実施形態に係る触覚提示システム100を示している。触覚提示システム100は、触覚提示装置200を備える。実施形態の触覚提示装置200によって提示される触覚は、力覚を含む。実施形態の触覚提示装置200は、ペンを模擬した細長い棒状の部材として構成されており、ユーザの手によって保持される。触覚提示装置200は伸縮自在に構成されている。触覚提示装置200は、伸縮によって、実物体300への接触/非接触を切替可能である。 FIG. 1 shows a haptic presentation system 100 according to an embodiment. The tactile presentation system 100 includes a tactile presentation device 200. The tactile sense presented by the tactile sense presentation device 200 of the embodiment includes a force sense. The tactile presentation device 200 of the embodiment is configured as an elongated rod-shaped member simulating a pen, and is held by a user's hand. The tactile presentation device 200 is configured to be expandable and contractible. The tactile presentation device 200 can switch between contacting and non-contacting the real object 300 by expanding and contracting.

実施形態の触覚提示装置200は、仮想空間(VR空間)において、仮想デバイス(後述の第2仮想物体420)が、仮想物体(後述の第1仮想物体410)に接触した際に、実世界において伸長又は収縮することで、実物体300へ接触する。ユーザは、触覚提示装置200が実物体300に接触することで生じる反力を、仮想物体への接触感として知覚することができる。ユーザは、触覚提示装置200とユーザとの接触位置である手だけでなく、腕全体で反力を知覚することができる。 The tactile presentation device 200 of the embodiment is configured such that when a virtual device (a second virtual object 420 to be described later) contacts a virtual object (a first virtual object 410 to be described later) in a virtual space (VR space), a By expanding or contracting, it comes into contact with the real object 300. The user can perceive the reaction force generated when the tactile presentation device 200 contacts the real object 300 as a feeling of contact with the virtual object. The user can perceive the reaction force not only with the hand, which is the contact position between the tactile presentation device 200 and the user, but also with the entire arm.

仮想空間(VR空間)において、仮想デバイス(後述の第2仮想物体420)が、仮想物体(後述の第1仮想物体410)に接触していないときには、触覚提示装置200が実物体300へ接触しないように、伸縮量が調整される。触覚提示装置200が実物体300へ非接触となることで、ユーザは、仮想物体への非接触感が得られる。触覚提示装置200についての詳細は、後述する。 In the virtual space (VR space), when the virtual device (second virtual object 420 described later) is not in contact with the virtual object (first virtual object 410 described later), the tactile presentation device 200 does not contact the real object 300. The amount of expansion and contraction is adjusted as follows. By making the tactile presentation device 200 non-contact with the real object 300, the user can obtain a feeling of non-contact with the virtual object. Details of the tactile presentation device 200 will be described later.

触覚提示システム100は、コントローラ10と、表示装置50と、を備える。触覚提示システム100は、更に、触覚提示装置200が接触するための実物体300を含むことができる。コントローラ10は、触覚提示装置200による触覚提示を制御する。また、コントローラ10は、ユーザに提示されるVR空間を管理する。VR空間は、表示装置50によって視覚的にユーザに提示される。 The tactile presentation system 100 includes a controller 10 and a display device 50. The tactile presentation system 100 may further include a real object 300 for the tactile presentation device 200 to contact. The controller 10 controls tactile presentation by the tactile presentation device 200. Further, the controller 10 manages the VR space presented to the user. The VR space is visually presented to the user by the display device 50.

実施形態の表示装置50は、一例として、ヘッドマウントディスプレイである。コントローラ10は、実世界における表示装置50の位置及び姿勢を、例えば図示しない赤外線センサによって、トラッキングする。位置及び姿勢を検出するセンサは、磁気センサ、超音波センサ、慣性センサ、光学式センサ等であってもよい。コントローラ10は、表示装置50の位置及び姿勢に応じて、ユーザに提示される仮想世界を変化させる。 The display device 50 of the embodiment is, for example, a head-mounted display. The controller 10 tracks the position and orientation of the display device 50 in the real world using, for example, an infrared sensor (not shown). The sensor that detects the position and orientation may be a magnetic sensor, an ultrasonic sensor, an inertial sensor, an optical sensor, or the like. The controller 10 changes the virtual world presented to the user according to the position and orientation of the display device 50.

コントローラ10は、触覚提示装置200の位置及び姿勢のトラッキングも行う。触覚提示装置200の位置及び姿勢を検出するセンサは、前述の赤外線センサであってもよいし、磁気センサ、超音波センサ、慣性センサ、光学式センサ等であってもよい。触覚提示装置200の位置及び姿勢を検出するセンサの種類は、表示装置50を検出するセンサの種類とは異なっていてもよい。コントローラ10は、触覚提示装置200に対応した仮想デバイス(後述の第2仮想物体420)を仮想世界において表示させる。コントローラ10は、触覚提示装置200の位置及び姿勢に応じて、仮想世界における仮想デバイスの位置及び姿勢を変化させる。なお、コントローラ10は、トラッキングにより、現実世界における絶対座標系における、表示装置50及び触覚提示装置200の位置及び姿勢を把握する。ただし、コントローラ10は、表示装置50及び触覚提示装置200の相対位置及び姿勢を把握するだけもよい。 The controller 10 also tracks the position and orientation of the tactile presentation device 200. The sensor that detects the position and orientation of the tactile presentation device 200 may be the above-mentioned infrared sensor, a magnetic sensor, an ultrasonic sensor, an inertial sensor, an optical sensor, or the like. The type of sensor that detects the position and orientation of the tactile presentation device 200 may be different from the type of sensor that detects the display device 50. The controller 10 displays a virtual device (second virtual object 420 described below) corresponding to the tactile presentation device 200 in the virtual world. The controller 10 changes the position and orientation of the virtual device in the virtual world according to the position and orientation of the tactile presentation device 200. Note that the controller 10 grasps the position and orientation of the display device 50 and the tactile presentation device 200 in the absolute coordinate system in the real world through tracking. However, the controller 10 may only grasp the relative positions and orientations of the display device 50 and the tactile presentation device 200.

実施形態のコントローラ10は、コンピュータを備える。図1に示すように、コンピュータは、プロセッサ20及びプロセッサ20に接続されたメモリ30を備える。メモリ30には、コンピュータをコントローラ10として機能させるコンピュータプログラム35が格納されている。プロセッサ20は、メモリ30に格納されたコンピュータプログラム35を読み出して実行する。コンピュータプログラム35は、プロセッサ20に、VR空間管理処理25を実行させる。VR空間管理処理25は、触覚提示装置200の制御処理を含む。触覚提示装置200の制御処理は、触覚提示装置200の伸縮制御を含む。なお、実施形態のメモリ30は、一次記憶装置及び二次記憶装置を含むことができる。 The controller 10 of the embodiment includes a computer. As shown in FIG. 1, the computer includes a processor 20 and a memory 30 connected to the processor 20. A computer program 35 that causes the computer to function as the controller 10 is stored in the memory 30 . Processor 20 reads and executes computer program 35 stored in memory 30. The computer program 35 causes the processor 20 to execute the VR space management process 25. The VR space management processing 25 includes control processing of the tactile presentation device 200. The control processing of the tactile presentation device 200 includes expansion and contraction control of the tactile presentation device 200. Note that the memory 30 in the embodiment can include a primary storage device and a secondary storage device.

コントローラ10は、触覚提示装置200及び表示装置50との間で通信を行うインタフェース40を備える。通信は、無線でもよいし、有線でもよい。 The controller 10 includes an interface 40 that communicates with the tactile presentation device 200 and the display device 50. Communication may be wireless or wired.

図1に示す触覚提示装置200は、本体部210を備える。本体部210は、ユーザによって保持される。より具体的には、本体部210は、ユーザの手によって保持される。本体部210は、位置固定的に設置された器具による拘束がない手持ち式である。このため、ユーザは、実世界において、本体部210を手にもって、触覚提示装置200を自由に移動させることができる。 The tactile presentation device 200 shown in FIG. 1 includes a main body section 210. Main body portion 210 is held by the user. More specifically, main body portion 210 is held by the user's hand. The main body 210 is hand-held and is not constrained by fixedly installed instruments. Therefore, the user can freely move the tactile presentation device 200 by holding the main body 210 in the real world.

実施形態において、本体部210は、筒状に形成されている。なお、本体部の形状は筒状に限られない。例えば、本体部210は、筒状部材に対して、手によって保持されるグリップが取り付けられたものであってもよい。また、本体部210は、全体としてT字状又はL字状であってもよい。触覚提示装置200を、杖を模擬した形状にする場合、T字状又はL字状の本体部210は、杖のグリップとして機能するため好適である。 In the embodiment, the main body portion 210 is formed in a cylindrical shape. Note that the shape of the main body portion is not limited to a cylindrical shape. For example, the main body portion 210 may be a cylindrical member with a grip attached thereto to be held by hand. Further, the main body portion 210 may have a T-shape or an L-shape as a whole. When the tactile presentation device 200 is shaped to simulate a cane, the T-shaped or L-shaped main body portion 210 is suitable because it functions as a grip of the cane.

触覚提示装置200は、本体部210に設けられた接触子220を備える。接触子220は、実世界における実物体300に接触する役割を持つ。接触子220が実物体300に接触することで、本体部210を保持するユーザの手は、ユーザから離れて存在する実物体300からの反力を受けることができる。 The tactile presentation device 200 includes a contact 220 provided on the main body 210. The contactor 220 has the role of contacting the real object 300 in the real world. When the contactor 220 comes into contact with the real object 300, the user's hand holding the main body 210 can receive a reaction force from the real object 300 that is located away from the user.

触覚提示装置200は、接触子220の移動により、全体が伸縮するよう構成されている。このため、接触子220は、本体部210の長手方向Lへ移動可能に、本体部210内に設けられている。より詳細には、接触子220は、本体部210の長手方向一端に形成された開口部210Aからの突出量が変更自在となるように本体部210内に挿入されている。接触子220が、長手方向Lへ移動することで、本体部210に対する接触子220の相対位置が変化する。 The tactile presentation device 200 is configured to expand and contract as a whole as the contactor 220 moves. Therefore, the contactor 220 is provided within the main body 210 so as to be movable in the longitudinal direction L of the main body 210. More specifically, the contact 220 is inserted into the main body 210 so that the amount of protrusion from the opening 210A formed at one longitudinal end of the main body 210 can be changed. As the contactor 220 moves in the longitudinal direction L, the relative position of the contactor 220 with respect to the main body portion 210 changes.

本体部210から実物体300までの距離が大きい場合には、接触子220が本体部210から大きく突出することで、接触子220の先端220Aが実物体300に接触する。本体部210から実物体300までの距離が小さい場合には、接触子220が本体部210からわずかに突出することで先端220Aが実物体300に接触する。また、実物体300からの反力が不要な場合には、接触子220の突出量は、先端220Aが実物体300に接触しない程度になる。 When the distance from the main body 210 to the real object 300 is long, the contact 220 protrudes largely from the main body 210, so that the tip 220A of the contact 220 comes into contact with the real object 300. When the distance from the main body 210 to the real object 300 is small, the contact 220 slightly protrudes from the main body 210 so that the tip 220A comes into contact with the real object 300. Further, when the reaction force from the real object 300 is not required, the amount of protrusion of the contactor 220 is such that the tip 220A does not come into contact with the real object 300.

触覚提示装置200は、接触子220を移動させるためのアクチュエータ230を備える。実施形態のアクチュエータ230は、接触子220を直線移動させるリニアアクチュエータである。アクチュエータは、例えば、モータにより駆動される。アクチュエータは、空気又は油圧などの流体圧により駆動されてもよい。アクチュエータ230は、接触子220を長手方向Lに移動させるよう、本体部210内に設けられている。なお、接触子220の移動は、直線移動に限られない。 Tactile presentation device 200 includes an actuator 230 for moving contactor 220. The actuator 230 of the embodiment is a linear actuator that moves the contactor 220 in a straight line. The actuator is driven by a motor, for example. The actuator may be driven by fluid pressure, such as air or oil pressure. The actuator 230 is provided within the main body 210 to move the contactor 220 in the longitudinal direction L. Note that the movement of the contactor 220 is not limited to linear movement.

アクチュエータ230は、コントローラ10から、位置指令の信号を受けて、接触子220を長手方向Lに移動させるよう動作する。位置指令は、接触子220の突出量を規定する指令である。また、コントローラ10は、アクチュエータ230から、接触子220の先端220Aの現在の位置情報を取得する。コントローラ10は、取得した位置情報に基づいて、先端220Aが目標とする位置へ移動するように位置指令の信号を生成する。なお、コントローラ10は、接触子220の移動速度を制御することもできる。 The actuator 230 receives a position command signal from the controller 10 and operates to move the contact 220 in the longitudinal direction L. The position command is a command that defines the amount of protrusion of the contactor 220. The controller 10 also acquires current position information of the tip 220A of the contact 220 from the actuator 230. Based on the acquired position information, the controller 10 generates a position command signal so that the tip 220A moves to a target position. Note that the controller 10 can also control the moving speed of the contactor 220.

触覚提示装置200は、コントローラ10との通信のため、インタフェース240を有する。インタフェース240は、コントローラ10から位置指令を受信して、アクチュエータ230に与える。また、インタフェース240は、先端220Aの位置情報を、アクチュエータ230から取得して、コントローラ10へ送信する。 The tactile presentation device 200 has an interface 240 for communicating with the controller 10. Interface 240 receives position commands from controller 10 and provides them to actuator 230. Additionally, the interface 240 acquires position information of the tip 220A from the actuator 230 and transmits it to the controller 10.

図2に示すように、コントローラ10は、複数の仮想物体410,420を表示装置50に表示させる。ユーザに提示される複数の仮想物体は、仮想空間においてユーザによって接触される第1仮想物体410と、触覚提示装置200に似た形状の仮想デバイスである第2仮想物体420と、を含む。図2において、第1仮想物体410は、半球状の物体として描かれ、第2仮想物体420は、ペン状の物体として描かれている。実世界において、第2仮想物体420に対応する実物体は存在しない。ただし、実世界においては、触覚提示装置200が接触可能な実物体300が存在する。ここでは、実物体300の位置は、固定であり、コントローラ10に予め設定されている。実物体300は、例えば、机である。 As shown in FIG. 2, the controller 10 causes the display device 50 to display a plurality of virtual objects 410, 420. The plurality of virtual objects presented to the user include a first virtual object 410 that is touched by the user in the virtual space, and a second virtual object 420 that is a virtual device having a shape similar to the haptic presentation device 200. In FIG. 2, the first virtual object 410 is depicted as a hemispherical object, and the second virtual object 420 is depicted as a pen-shaped object. In the real world, there is no real object corresponding to the second virtual object 420. However, in the real world, there is a real object 300 that the tactile presentation device 200 can touch. Here, the position of the real object 300 is fixed and set in the controller 10 in advance. The real object 300 is, for example, a desk.

図1及び図2に示す実物体300は、触覚提示装置200によって接触される面(被接触面)を有する。被接触面は、図示のように水平面であってもよいし、垂直面であってもよいし、傾斜面であってもよい。被接触面は、平面であってもよいし、曲面であってもよい。 The real object 300 shown in FIGS. 1 and 2 has a surface (contacted surface) that is contacted by the tactile presentation device 200. The surface to be contacted may be a horizontal surface as shown in the figure, a vertical surface, or an inclined surface. The contacted surface may be a flat surface or a curved surface.

実世界において、ユーザが触覚提示装置200の位置又は姿勢を変化させると、その変化に同期して、仮想世界における第2仮想物体420の位置又は姿勢が変化する。図2に示すように、仮想世界において、第2仮想物体420は、第1仮想物体410に接触することができる。ただし、第2仮想物体420は、実世界に存在しないため、触覚提示装置200の位置又は姿勢が変化するだけでは、実世界においては接触が生じないことがある。そこで、仮想世界において発生した接触に同期して実世界においても接触を生じさせるため、コントローラ10は、触覚提示装置200が実物体300に接触するように、触覚提示装置200の伸縮制御をする。なお、仮想世界において接触が発生していない場合には、コントローラ10は、実世界において、触覚提示装置200が実物体300に非接触である状態を保つ。 When the user changes the position or orientation of the tactile presentation device 200 in the real world, the position or orientation of the second virtual object 420 in the virtual world changes in synchronization with the change. As shown in FIG. 2, the second virtual object 420 can touch the first virtual object 410 in the virtual world. However, since the second virtual object 420 does not exist in the real world, simply changing the position or posture of the tactile presentation device 200 may not cause contact in the real world. Therefore, in order to cause contact in the real world in synchronization with the contact that occurs in the virtual world, the controller 10 controls the expansion and contraction of the tactile presentation device 200 so that the tactile presentation device 200 comes into contact with the real object 300. Note that when no contact occurs in the virtual world, the controller 10 maintains a state in which the tactile presentation device 200 is not in contact with the real object 300 in the real world.

伸縮制御の手順は次のとおりである。まず、コントローラ10は、仮想世界において、第2仮想物体420の先端Ptipが、第1仮想物体410に接触したことを検出すると、先端Ptipと第1仮想物体410との第1接触点Pvirtualの位置を算出する。ここでは、第2仮想物体420の後端Pendから先端Ptipを通る方向ベクトルVと、第1仮想物体410と、の交点の位置座標が、第1接触点Pvirtualの位置として算出される。 The expansion/contraction control procedure is as follows. First, when the controller 10 detects that the tip P tip of the second virtual object 420 has contacted the first virtual object 410 in the virtual world, the controller 10 detects a first contact point P between the tip P tip and the first virtual object 410. Calculate the virtual position. Here, the position coordinates of the intersection of the first virtual object 410 and the direction vector V passing from the rear end P end to the front end P tip of the second virtual object 420 are calculated as the position of the first contact point P virtual . .

次に、コントローラ10は、第3仮想物体430と方向ベクトルVとの交点の位置座標を、第2接触点Prealとして算出する。第3仮想物体430は、仮想世界において、実世界における実物体300と同じ位置に配置されている。なお、第3仮想物体430は、仮想世界において表示されていてもよいし、表示されていなくてもよい。 Next, the controller 10 calculates the positional coordinates of the intersection of the third virtual object 430 and the direction vector V as the second contact point P real . The third virtual object 430 is placed in the same position in the virtual world as the real object 300 in the real world. Note that the third virtual object 430 may or may not be displayed in the virtual world.

このとき、第3仮想物体430と方向ベクトルVとの交点がなければ、コントローラ10は、接触感提示不能と判定する。接触感提示不能と判定された場合、触覚提示装置200の伸縮は行われない。なお、接触感提示不能と判定されたことを、触覚提示装置200に設けられたバイブレータ又は音などの適宜の報知手段によって、ユーザに報知してもよい。 At this time, if there is no intersection between the third virtual object 430 and the direction vector V, the controller 10 determines that the touch sensation cannot be presented. If it is determined that the tactile sensation cannot be presented, the tactile presentation device 200 is not expanded or contracted. Note that the fact that it has been determined that the touch sensation cannot be presented may be notified to the user by an appropriate notification means such as a vibrator or sound provided in the tactile presentation device 200.

第3仮想物体430と方向ベクトルVとの交点が存在する場合、コントローラ10は、第1接触点Pvirtualと第2接触点Prealとの間の距離dを算出する。距離dは、仮想世界における距離であるため、コントローラ10は、距離dを、実世界のスケールに応じた距離Dに変換する。なお、第1接触点Pvirtualと第2接触点Prealとの間の距離が、触覚提示装置200の伸縮可能範囲(接触子220の可動域)を超える場合には、コントローラ10は、接触感提示不能と判断する。接触感提示不能と判定された場合、触覚提示装置200の伸縮は行われない。なお、接触感提示不能と判定されたことを、触覚提示装置200に設けられたバイブレータ又は音などの適宜の報知手段によって、ユーザに報知してもよい。 If there is an intersection between the third virtual object 430 and the direction vector V, the controller 10 calculates the distance d between the first contact point P virtual and the second contact point P real . Since the distance d is a distance in the virtual world, the controller 10 converts the distance d into a distance D according to the scale of the real world. Note that if the distance between the first contact point P virtual and the second contact point P real exceeds the extendable range of the tactile sense presentation device 200 (the range of motion of the contact 220), the controller 10 It is judged that it cannot be presented. If it is determined that the tactile sensation cannot be presented, the tactile presentation device 200 is not expanded or contracted. Note that the fact that it has been determined that the touch sensation cannot be presented may be notified to the user by an appropriate notification means such as a vibrator or sound provided in the tactile presentation device 200.

接触感提示可能である場合、コントローラ10は、接触子220の先端220Aを距離Dほど移動させる位置指令の信号を、触覚提示装置200へ送信する。位置指令を受けた触覚提示装置200は、接触子220を移動させ、先端220Aが実物体300の被接触面に接触する。ユーザは、実物体300への接触により生じる反力を、仮想物体への接触感として知覚することができる。 If the touch sensation can be presented, the controller 10 transmits a position command signal for moving the tip 220A of the contactor 220 by a distance D to the tactile sensation presentation device 200. Upon receiving the position command, the tactile presentation device 200 moves the contactor 220 so that the tip 220A contacts the contact surface of the real object 300. The user can perceive the reaction force generated by touching the real object 300 as the feeling of touching the virtual object.

なお、コントローラ10は、距離dに応じて、触覚提示装置200の伸縮速度を変化させてもよい。例えば、距離dが大きい場合には、伸縮速度を大きくし、距離dが小さい場合には伸縮速度を小さくすることで、距離dに応じた適切な伸縮速度が得られる。 Note that the controller 10 may change the expansion/contraction speed of the tactile presentation device 200 depending on the distance d. For example, when the distance d is large, the expansion/contraction speed is increased, and when the distance d is small, the expansion/contraction speed is decreased, thereby obtaining an appropriate expansion/contraction speed according to the distance d.

実世界においては、触覚提示装置200は、伸縮により長手方向長さが変化するが、仮想世界においては、触覚提示装置200の長手方向長さが変化しても第2仮想物体420の長手方向長さは変化しない。このため、ユーザは、触覚提示装置200の長手方向長さの変化を意識しなくてもよい。 In the real world, the longitudinal length of the tactile presentation device 200 changes due to expansion and contraction, but in the virtual world, even if the longitudinal length of the tactile presentation device 200 changes, the longitudinal length of the second virtual object 420 changes. Sa doesn't change. Therefore, the user does not need to be aware of changes in the length of the tactile presentation device 200 in the longitudinal direction.

<第1変形例:実物体の向き変化> <First modification: Change in orientation of real object>

図3及び図4は、実物体300の第1変形例を示している。図1及び図2に示す実物体300の位置及び姿勢は、固定であったが、実物体300の位置又は姿勢は可変であってもよい。図3及び図4に示す実物体300は、被接触面310Aの向きが変化するように姿勢が変化する。なお、図3及び図4においては、水平面をXY平面とし、垂直方向をZ方向とする。 3 and 4 show a first modification of the real object 300. Although the position and orientation of the real object 300 shown in FIGS. 1 and 2 are fixed, the position or orientation of the real object 300 may be variable. The posture of the real object 300 shown in FIGS. 3 and 4 changes so that the direction of the contacted surface 310A changes. Note that in FIGS. 3 and 4, the horizontal plane is the XY plane, and the vertical direction is the Z direction.

被接触面310Aの向きが可変であることで、被接触面310Aの向きを適切に調整できる。被接触面310Aの向きが可変であることで、触覚提示装置200の姿勢が変化しても、被接触面310Aに対する触覚提示装置200の接触角を所定の角度(例えば、直角)に調整することができる。被接触面310Aに対して触覚提示装置200が直角であると、反力を知覚しやすい。また、被接触面310Aの向きが可変であることで、仮想世界における第1仮想物体410の接触点における被接触面の向きを再現することもできる。 Since the orientation of the contacted surface 310A is variable, the orientation of the contacted surface 310A can be adjusted appropriately. Since the direction of the contacted surface 310A is variable, even if the posture of the tactile presentation device 200 changes, the contact angle of the tactile presentation device 200 with respect to the contacted surface 310A can be adjusted to a predetermined angle (for example, right angle). I can do it. When the tactile presentation device 200 is perpendicular to the contacted surface 310A, the reaction force is easily perceived. Furthermore, since the orientation of the contacted surface 310A is variable, it is also possible to reproduce the orientation of the contacted surface at the contact point of the first virtual object 410 in the virtual world.

図3及び図4に示す実物体300は、傾斜した被接触面300Aを有する可動板310と、可動板310を互いに直交する2軸周りに回転可能にする回転機構320と、回転機構320の支持部330と、を備える。 The real object 300 shown in FIGS. 3 and 4 includes a movable plate 310 having an inclined contact surface 300A, a rotation mechanism 320 that allows the movable plate 310 to rotate around two mutually orthogonal axes, and a support for the rotation mechanism 320. 330.

回転機構320は、可動板310をX方向軸回りに回転させる駆動部(図示省略)と、可動板310をZ軸方向回りに回転させる駆動部(図示省略)と、を有する。駆動部は、例えば、モータである。可動板310の回転量は、コントローラ10により制御される。コントローラ10は、可動板310の角度(姿勢)のトラッキングも行う。 The rotation mechanism 320 includes a drive unit (not shown) that rotates the movable plate 310 around the X-direction axis, and a drive unit (not shown) that rotates the movable plate 310 around the Z-axis direction. The drive unit is, for example, a motor. The amount of rotation of the movable plate 310 is controlled by the controller 10. The controller 10 also tracks the angle (posture) of the movable plate 310.

可動板310の制御のため、コントローラ10は、触覚提示装置200の姿勢を検出し、方向ベクトルVを求める。コントローラ10は、被接触面310Aが、方向ベクトルVに直交するように、可動板310を回転させる。可動板310の回転により、被接触面310Aに対して触覚提示装置200を直角に保つことができる。なお、接触子220の伸縮量は、回転後の可動板310(被接触面)の位置(角度情報)に基づいて算出される。 In order to control the movable plate 310, the controller 10 detects the attitude of the tactile presentation device 200 and determines the direction vector V. The controller 10 rotates the movable plate 310 so that the contacted surface 310A is perpendicular to the direction vector V. By rotating the movable plate 310, the tactile presentation device 200 can be kept perpendicular to the contacted surface 310A. Note that the amount of expansion and contraction of the contactor 220 is calculated based on the position (angle information) of the movable plate 310 (contacted surface) after rotation.

<第2変形例:実物体の変形> <Second modification example: Transformation of real object>

図5は、実物体300の第2変形例を示している。第1変形例では、回転により被接触面の向きを変更していたが、第2変形例では、変形により被接触面の向きを変更する。 FIG. 5 shows a second modification of the real object 300. In the first modification, the orientation of the contact surface was changed by rotation, but in the second modification, the orientation of the contact surface was changed by deformation.

図5に示す実物体300は、球面を有する変形部350を備える。変形部350は、表面形状を変化させる機構を有する。変形部350の変形により、変形部350の表面(被接触面)350Aの曲率が変化する。曲率の変更により、被接触面350Aに対する触覚提示装置200の角度を調整できる。なお、変形部350は、変形だけでなく、移動してもよい。 The real object 300 shown in FIG. 5 includes a deformable portion 350 having a spherical surface. The deforming section 350 has a mechanism that changes the surface shape. Due to the deformation of the deformable portion 350, the curvature of the surface (contacted surface) 350A of the deformed portion 350 changes. By changing the curvature, the angle of the tactile presentation device 200 with respect to the contacted surface 350A can be adjusted. Note that the deforming section 350 may not only deform but also move.

変形部350の変形及び移動は、コントローラ10によって制御される。コントローラ10は、変形部350の表面形状のトラッキングも行う。 The deformation and movement of the deforming section 350 are controlled by the controller 10. The controller 10 also tracks the surface shape of the deformable portion 350.

変形部350の制御のため、コントローラ10は、触覚提示装置200の姿勢を検出し、方向ベクトルVを求める。コントローラ10は、被接触面350Aが、方向ベクトルVに直交するように、形状変化量の指令を触覚提示装置200へ送信し、変形部350を変形させる。 In order to control the deformation unit 350, the controller 10 detects the orientation of the tactile presentation device 200 and determines the direction vector V. The controller 10 transmits a shape change amount command to the tactile presentation device 200 and deforms the deforming unit 350 so that the contacted surface 350A is orthogonal to the direction vector V.

変形部350の変形により、被接触面350Aに対して触覚提示装置200を直角に保つことができる。なお、接触子220の伸縮量は、変形後の被接触面350Aの位置に基づいて算出される。 By deforming the deforming portion 350, the tactile presentation device 200 can be kept perpendicular to the contacted surface 350A. Note that the amount of expansion and contraction of the contactor 220 is calculated based on the position of the contact surface 350A after deformation.

<第3変形例:硬柔度提示(方式1)> <Third modification: hardness/softness presentation (method 1)>

触覚提示装置200は、硬軟度提示部を備えてもよい。硬軟度提示部は、接触による反力を調整することにより仮想物体410の硬軟度を提示する。硬軟度提示部は、例えば、接触子220を実物体300へ接触させるために接触子220を移動させるアクチュエータ230とは別に設けられたアクチュエータによって構成される。 The tactile presentation device 200 may include a hardness/softness presentation section. The hardness/softness presentation unit presents the hardness/softness of the virtual object 410 by adjusting the reaction force caused by contact. The hardness/softness presentation unit is configured by, for example, an actuator provided separately from the actuator 230 that moves the contact 220 to bring the contact 220 into contact with the real object 300.

コントローラ10は、仮想物体410の硬軟度を、仮想物体410の表面属性値として有する。コントローラ10は、接触が生じた仮想物体410の硬軟度に応じて、硬軟度を提示するためのアクチュエータを動作させ、接触感とともに硬軟度をユーザに提示する。例えば、接触が生じた仮想物体410が柔らかい場合、アクチュエータ230によって接触子220を実物体300へ接触させつつも、硬軟度を提示するためのアクチュエータを動作させて、実物体300からの反力が弱まる方向に接触子220を移動させる。これにより、反力が弱まって、柔らかさがユーザに提示される。一方、接触が生じた仮想物体が硬い場合、アクチュエータ230によって接触子220を実物体300へ接触させたときの反力を、ほぼそのままユーザに提示することで、硬さがユーザに提示される。 The controller 10 has the hardness and softness of the virtual object 410 as a surface attribute value of the virtual object 410. The controller 10 operates an actuator for presenting the hardness and softness according to the hardness and softness of the virtual object 410 with which contact has occurred, and presents the hardness and softness together with the feeling of contact to the user. For example, if the virtual object 410 with which contact has occurred is soft, the actuator 230 brings the contactor 220 into contact with the real object 300 while operating the actuator to present hardness and softness to reduce the reaction force from the real object 300. The contactor 220 is moved in the direction of weakening. This weakens the reaction force and presents softness to the user. On the other hand, if the virtual object with which the contact has occurred is hard, the hardness is presented to the user by presenting to the user almost the same reaction force when the contactor 220 is brought into contact with the real object 300 by the actuator 230.

<第4変形例:硬柔度提示(方式2)> <Fourth variation: hardness/softness presentation (method 2)>

図6は、硬軟度提示部250として流体ダンパを備えた触覚提示装置200を示している。硬軟度提示部250は、例えば、接触子220に設けられる。硬軟度提示部250は本体部210に設けられてもよいし、本体部210と接触子220との接合部に設けられてもよい。 FIG. 6 shows a tactile presentation device 200 including a fluid damper as the hardness/softness presentation section 250. The hardness/softness presentation section 250 is provided on the contact 220, for example. The hardness/softness presentation section 250 may be provided on the main body section 210 or may be provided at the joint between the main body section 210 and the contactor 220.

流体ダンパは、内部に圧縮空気、油性液体、磁性流体などの作動流体が充填されて構成されている。流体ダンパによって、反力を減衰させることで、仮想物体410にめり込むような柔らかさをユーザに提示することができる。反力の減衰量が少なければ、仮想物体410の硬さをユーザに提示することができる。流体ダンパの減衰特性は、コントローラ10によって調整される。コントローラ10は、接触が生じた仮想物体410の硬軟度に応じて、減衰特性の調整値を決定する。減衰特性の調整値は、コントローラ10から硬軟度提示部250に与えられる。 The fluid damper is configured such that the inside thereof is filled with a working fluid such as compressed air, oil-based liquid, or magnetic fluid. By attenuating the reaction force using the fluid damper, it is possible to present the user with a softness that makes the user sink into the virtual object 410. If the amount of attenuation of the reaction force is small, the hardness of the virtual object 410 can be presented to the user. The damping characteristics of the fluid damper are adjusted by the controller 10. The controller 10 determines the adjustment value of the damping characteristic depending on the hardness or softness of the virtual object 410 with which contact has occurred. The adjustment value of the damping characteristic is given from the controller 10 to the hardness/softness presentation section 250.

なお、硬軟度提示に際しては、硬軟度提示に関する方式1及び方式2を組み合わせてもよい。 Note that when presenting the hardness/softness, methods 1 and 2 regarding hardness/softness presentation may be combined.

<第5変形例:表面粗さ提示(方式1)> <Fifth modification: Surface roughness presentation (method 1)>

図7に示すように、触覚提示装置200は、粗さ提示部260を備えてもよい。粗さ提示部260は、仮想物体410の表面の粗さ(ざらざら感)を提示する。図7に示す粗さ提示部260は、振動を発生する。振動は、例えば、機械式のバイブレータ又は低周波音源により発生させることができる。粗さ提示部260は、接触子220に設けてもよいし、本体部210に設けてもよい。 As shown in FIG. 7, the tactile presentation device 200 may include a roughness presentation section 260. The roughness presenting unit 260 presents the roughness (roughness) of the surface of the virtual object 410. The roughness presentation section 260 shown in FIG. 7 generates vibrations. The vibrations can be generated, for example, by a mechanical vibrator or a low frequency sound source. The roughness presenting section 260 may be provided on the contactor 220 or on the main body section 210.

コントローラ10は、仮想物体410の表面の粗さを、仮想物体410の表面属性値として有する。コントローラ10は、接触が生じた仮想物体410の粗さに応じて、粗さ提示部260により発生する振動の強度及び周波数の少なくとも一方を調整する。 The controller 10 has the surface roughness of the virtual object 410 as a surface attribute value of the virtual object 410. The controller 10 adjusts at least one of the intensity and frequency of the vibration generated by the roughness presentation unit 260, depending on the roughness of the virtual object 410 with which contact has occurred.

<第6変形例:表面粗さ提示(方式2)> <Sixth variation: Surface roughness presentation (method 2)>

図8に示すように、粗さ提示部は、実物体300が備えていてもよい。図8に示す実物体300は、異なる粗さをユーザに提示するため、表面の粗さが異なる複数の可動板370A,370B,370C,370D,370E,370Fを備える。コントローラ10は、仮想世界において接触が生じた第1仮想物体410の表面粗さに応じて、実世界において触覚提示装置200が接触する可動板を切り替える。 As shown in FIG. 8, the real object 300 may include the roughness presenting section. The real object 300 shown in FIG. 8 includes a plurality of movable plates 370A, 370B, 370C, 370D, 370E, and 370F with different surface roughnesses in order to present different roughnesses to the user. The controller 10 switches the movable plate that the tactile presentation device 200 contacts in the real world, depending on the surface roughness of the first virtual object 410 with which contact occurs in the virtual world.

図8に示す複数の可動板370A,370B,370C,370D,370E,370Fは、回転盤380の周縁に設けられている。回転盤380は、図示しない駆動部により回転駆動される。回転盤380の回転は、コントローラ10により制御される。コントローラ10は、仮想物体410の表面の粗さを、仮想物体410の表面属性値として有する。コントローラ10は、接触が生じた仮想物体410の粗さに応じて、触覚提示装置200が接触するための一の可動板を選択する。選択される可動板は、仮想世界において接触が生じた仮想物体410の粗さと同じ又は近似する粗さを持つ。 A plurality of movable plates 370A, 370B, 370C, 370D, 370E, and 370F shown in FIG. 8 are provided at the periphery of a rotary disk 380. The rotary disk 380 is rotationally driven by a drive section (not shown). Rotation of the rotary disk 380 is controlled by the controller 10. The controller 10 has the surface roughness of the virtual object 410 as a surface attribute value of the virtual object 410. The controller 10 selects one movable plate for the tactile presentation device 200 to contact, depending on the roughness of the virtual object 410 with which the contact occurs. The selected movable plate has a roughness that is the same as or approximates the roughness of the virtual object 410 with which contact occurred in the virtual world.

例えば、可動板370Cが選択されると、コントローラ10は、可動板370Cが、触覚提示装置200に対向する位置へ移動するように回転盤380を回転させる。これにより、触覚提示装置200の接触子220は、選択された可動板370Cに接触することができる。触覚提示装置200が可動板370Cに接触することで、可動板370Cの表面粗さを、仮想物体410の表面粗さとしてユーザに提示することができる。 For example, when the movable plate 370C is selected, the controller 10 rotates the rotary plate 380 so that the movable plate 370C moves to a position facing the tactile presentation device 200. Thereby, the contactor 220 of the tactile presentation device 200 can contact the selected movable plate 370C. By bringing the tactile presentation device 200 into contact with the movable plate 370C, the surface roughness of the movable plate 370C can be presented to the user as the surface roughness of the virtual object 410.

なお、表面粗さ提示に際しては、表面粗さ提示に関する方式1及び方式2を組み合わせてもよい。方式2の可動板と、方式1の振動と、を組み合わせることで、有限数の可動板では提示しきれない多様な粗さ感をユーザに提示することができる。また、粗さ提示の補助として、仮想世界における仮想物体の表面表現を、視覚的に粗さを示すものとすることにより、粗さの視覚的誘導が可能となる。視覚的誘導により、ユーザに対して粗さに関する錯覚を与えて、ユーザが知覚する粗さを補正することができる。 Note that when presenting the surface roughness, method 1 and method 2 regarding surface roughness presentation may be combined. By combining the movable plate of method 2 and the vibration of method 1, it is possible to present a variety of roughness sensations to the user that cannot be presented with a finite number of movable plates. Furthermore, as an aid to presentation of roughness, visual guidance of roughness becomes possible by making the surface representation of a virtual object in the virtual world visually indicate roughness. Visual guidance can provide the user with an illusion of roughness to compensate for the roughness that the user perceives.

粗さ提示の補助として、聴覚誘導を用いてもよい。聴覚誘導は、仮想世界における仮想物体の表面の粗さを、聴覚的に示す。例えば、第2仮想物体420が第1仮想物体410の表面上を移動した場合、第1仮想物体410の表面粗さが大きい場合には、強い摩擦音(ガリガリ音等を)をユーザに提示し、第1仮想物体410の表面粗さが小さい場合には、弱い摩擦音をユーザに提示することができる。ユーザに提示される音の出力装置(スピーカ等)は、触覚提示装置200に設けられていてもよいし、触覚提示装置200が接触する実物体300(可動板310,370A,370B,370C,370D,370E,370F等)に設けられてもよいし、実物体300の付近に設置されてもよい。聴覚誘導は、前述の視覚誘導と併用してもよい。 Auditory guidance may be used to aid in roughness presentation. Auditory guidance auditorily indicates the roughness of the surface of a virtual object in the virtual world. For example, when the second virtual object 420 moves on the surface of the first virtual object 410 and the surface roughness of the first virtual object 410 is large, a strong fricative sound (such as a rasping sound) is presented to the user, When the surface roughness of the first virtual object 410 is small, a weak fricative sound can be presented to the user. A sound output device (speaker, etc.) presented to the user may be provided in the tactile presentation device 200, or may be provided in the real object 300 (movable plates 310, 370A, 370B, 370C, 370D) that the tactile presentation device 200 contacts. , 370E, 370F, etc.), or may be installed near the actual object 300. Auditory guidance may be used in conjunction with the visual guidance described above.

<3.付記>
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
<3. Additional notes>
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible.

10 :コントローラ
20 :プロセッサ
25 :VR空間管理処理
30 :メモリ
35 :コンピュータプログラム
40 :インタフェース
50 :表示装置
100 :触覚提示システム
200 :触覚提示装置
210 :本体部
210A :開口部
220 :接触子
220A :先端
230 :アクチュエータ
240 :インタフェース
250 :硬軟度提示部
260 :粗さ提示部
300 :実物体
300A :被接触面
310 :可動板
310A :被接触面
320 :回転機構
330 :支持部
350 :変形部
350A :被接触面
370A :可動板
370B :可動板
370C :可動板
370D :可動板
370E :可動板
370F :可動板
380 :回転盤
410 :第1仮想物体
420 :第2仮想物体
430 :第3仮想物体
D :距離
d :距離
L :長手方向
virtual :第1接触点
end :後端
real :第2接触点
tip :先端
V :方向ベクトル
10: Controller 20: Processor 25: VR space management processing 30: Memory 35: Computer program 40: Interface 50: Display device 100: Tactile presentation system 200: Tactile presentation device 210: Main body 210A: Opening 220: Contact 220A: Tip 230: Actuator 240: Interface 250: Hardness/softness presentation section 260: Roughness presentation section 300: Real object 300A: Contacted surface 310: Movable plate 310A: Contacted surface 320: Rotation mechanism 330: Support section 350: Deformation section 350A : Contacted surface 370A : Movable plate 370B : Movable plate 370C : Movable plate 370D : Movable plate 370E : Movable plate 370F : Movable plate 380 : Rotating plate 410 : First virtual object 420 : Second virtual object 430 : Third virtual object D: Distance d: Distance L: Longitudinal direction P virtual : First contact point P end : Rear end P real : Second contact point P tip : Tip V: Direction vector

Claims (13)

ユーザによって保持される本体部、及び、前記本体部に対する相対位置が変更自在になるように前記本体部に設けられた接触子を有する触覚提示装置と、
前記触覚提示装置とは別であって、前記本体部とは非連結に設けられた実物体と、
仮想世界において第1仮想物体への接触が生じると前記接触子が前記実物体に接触するように前記本体部に対する前記接触子の相対位置を変化させるコントローラと、
を備える触覚提示システム。
a tactile presentation device having a main body held by a user; and a contact provided on the main body so that a relative position with respect to the main body can be changed;
a real object that is separate from the tactile presentation device and that is not connected to the main body ;
a controller that changes the relative position of the contact with respect to the main body so that when contact with a first virtual object occurs in the virtual world, the contact comes into contact with the real object;
A tactile presentation system equipped with
ユーザによって保持される本体部、及び、前記本体部に対する相対位置が変更自在になるように前記本体部に設けられた接触子を有する触覚提示装置と、
仮想世界において第1仮想物体への接触が生じると前記接触子が実物体に接触するように前記本体部に対する前記接触子の相対位置を変化させるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記実物体において前記接触子が接触する被接触面の向きを制御するよう構成されている
触覚提示システム。
a tactile presentation device having a main body held by a user; and a contact provided on the main body so that a relative position with respect to the main body can be changed;
a controller that changes the relative position of the contact with respect to the main body so that the contact comes into contact with a real object when contact with a first virtual object occurs in the virtual world;
Equipped with
The controller is configured to control the direction of a touched surface of the real object that the contactor contacts. The tactile presentation system.
前記被接触面の向きを制御することは、前記接触子と前記実物体との接触角の調整のためである
請求項2に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation system according to claim 2, wherein controlling the direction of the contacted surface is for adjusting the contact angle between the contactor and the real object.
前記被接触面の向きを制御することは、変形可能に構成された前記実物体の変形制御を含む
請求項2又は3に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation system according to claim 2 or 3, wherein controlling the orientation of the contacted surface includes controlling the deformation of the real object configured to be deformable.
前記触覚提示装置は、前記第1仮想物体の硬軟感を前記ユーザに提示する硬軟感提示部を更に備える
請求項1から4のいずれか1項に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the tactile presentation device further includes a hard/soft sensation presentation unit that presents the user with a hard/soft sensation of the first virtual object.
前記触覚提示装置は、前記第1仮想物体の表面粗さを前記ユーザに提示する粗さ提示部を更に備える
請求項1から5のいずれか1項に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation system according to any one of claims 1 to 5, wherein the tactile presentation device further includes a roughness presentation section that presents the surface roughness of the first virtual object to the user.
前記実物体は、前記第1仮想物体の表面粗さを前記ユーザに提示する粗さ提示部を備える
請求項1から6のいずれか1項に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation system according to any one of claims 1 to 6, wherein the real object includes a roughness presenting section that presents the surface roughness of the first virtual object to the user.
前記コントローラは、前記仮想世界において、前記本体部に対する前記接触子の相対位置の変化を前記ユーザに提示することなく、前記触覚提示装置に対応する第2仮想物体をユーザに提示するよう構成されている
請求項1から7のいずれか1項に記載の触覚提示システム。
The controller is configured to present a second virtual object corresponding to the tactile presentation device to the user in the virtual world without presenting to the user a change in the relative position of the contact with respect to the main body. The tactile presentation system according to any one of claims 1 to 7.
前記コントローラは、前記第1仮想物体へ非接触であるときには、前記接触子が前記実物体に非接触になるよう前記接触子を位置させる
請求項1から8のいずれか1項に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation according to any one of claims 1 to 8, wherein the controller positions the contactor so that the contactor is not in contact with the real object when the first virtual object is not in contact with the first virtual object. system.
前記触覚提示装置は、前記ユーザから離れて存在する前記実物体に前記接触子が接触することで生じる反力を、前記第1仮想物体への接触感として、前記本体部を保持するユーザに提示する
請求項1から9のいずれか1項に記載の触覚提示システム。
The tactile presentation device presents a reaction force generated when the contact comes into contact with the real object that is located away from the user as a feeling of contact with the first virtual object to the user holding the main body. The tactile presentation system according to any one of claims 1 to 9.
触覚提示装置であって、
ユーザによって保持される本体部と、
前記本体部に対する相対位置が変更自在になるように前記本体部に設けられ、仮想世界において第1仮想物体への接触が生じると、前記触覚提示装置とは別であって、前記本体部とは非連結に設けられた実物体に接触するように前記本体部に対する相対位置が制御される接触子と、
を備える触覚提示装置。
A tactile presentation device,
a main body held by a user;
The tactile sense presentation device is provided in the main body so that its relative position with respect to the main body can be changed freely, and when a contact with the first virtual object occurs in the virtual world, the tactile sense presentation device is separate from the main body. a contact whose relative position with respect to the main body is controlled so as to contact an unconnected real object;
A tactile presentation device comprising:
本体部と接触子とを備える触覚提示装置のコントローラであって、
仮想世界における第1仮想物体への接触が生じると、実世界においてユーザに保持される前記本体部に設けられた前記接触子が前記触覚提示装置とは別であって、前記本体部とは非連結に設けられた実物体に接触するように、前記本体部に対する前記接触子の相対位置を制御するよう構成されているコントローラ。
A controller for a tactile presentation device comprising a main body and a contact,
When a contact occurs with the first virtual object in the virtual world, the contact provided on the main body held by the user in the real world is separate from the tactile presentation device and non-contact with the main body. A controller configured to control the relative position of the contact with respect to the main body so as to contact a real object provided at the connection .
本体部と接触子とを備える触覚提示装置によって、仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法であって、
前記仮想世界における第1仮想物体への接触が生じると、前記実世界においてユーザに保持される前記本体部に設けられた前記接触子が前記触覚提示装置とは別であって、前記本体部とは非連結に設けられた実物体に接触するように、前記接触子が前記本体部に対して移動することを含む、
仮想世界における触覚を実世界においてユーザに提示する方法。
A method for presenting a tactile sensation in a virtual world to a user in the real world using a tactile sensation presentation device including a main body and a contact, the method comprising:
When a contact occurs with the first virtual object in the virtual world, the contact provided on the main body held by the user in the real world is different from the tactile presentation device and contacts the main body. includes moving the contact with respect to the main body so as to come into contact with a real object provided in an uncoupled manner ;
A method for presenting tactile sensations in a virtual world to a user in the real world.
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