JP2804033B2 - マンマシンインターフェース - Google Patents
マンマシンインターフェースInfo
- Publication number
- JP2804033B2 JP2804033B2 JP25962387A JP25962387A JP2804033B2 JP 2804033 B2 JP2804033 B2 JP 2804033B2 JP 25962387 A JP25962387 A JP 25962387A JP 25962387 A JP25962387 A JP 25962387A JP 2804033 B2 JP2804033 B2 JP 2804033B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pressure
- electric conversion
- conversion element
- information
- man
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、ロボットなどの操縦に使用するコンピュ
ータの２次元的な信号入力装置に係るマンマシンインタ
ーフェースに関するものである。 （従来の技術） 現在、ロボットなどコンピュータで制御される機械を
人間がリアルタイムで操縦するには、いくつかの方法が
あり、一つは、スイッチなどを操作して必要な情報を入
力することがある。これは、操作対象が目的の位置に達
したり、目的の動作が完了したことを目視などによって
確認してスイッチを操作する。この方法は、いわゆるON
−OFF信号で情報の入力を行なうものであり目的の操作
が複雑であるほど繁雑で操作時間がかかるうえ、微妙な
制御を行うためには分離検出能力が不十分であった。 一方、ON−OFFに対してアナログ量の情報を入力でき
るインターフェースには、第５図に示すような可変抵抗
素子を使ったジョイスティック９あるいはスライド形の
ボリウムが使われることがある。これらの操作は、操縦
者が手や指でレバーやつまみを動かすことで行う。一例
として、ジョイスティック９の場合はレバーを倒す方向
と倒す角度でx,yそれぞれの位置情報10が変わるので操
縦する意思の方向とその強さをベクトル的に表すことに
なる。しかし、手首を曲げたりひねったりする動きや、
レバーやつまみを操作する動きが大きくなり、やはり目
的の操作が複雑であるほど繁雑になるうえ操作速度を速
くすることが困難である。また、位置などを指し示すた
めのインターフェースとしては、マウスやトラックボー
ルがポインンティングデバイスとして用いられることが
ある。しかし、これらも操縦するための手や指の動きが
比較的大きく、上述したような、手や指の動きが大きく
なって操作速度が低下することの欠点は避けられない。 （発明が解決しようとする問題点） この発明は、ロボットの操縦に使用するコンピュータ
の信号入力装置のうち、人間からの信号入力に際して
の、上述した手や指の動きが大きくなって操作速度が低
下するといった不都合な点を改善し、操縦者の意思が速
く効率よく入力できるマンマシンインターフェースを提
供することを目的とする。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） この発明のマンマシンインターフェースは、第１図に
示すように、少なくとも３個以上の複数個の、圧力に応
じて電気的特性が変化する圧力−電気変換素子１の感圧
部をこれら３個以上の圧力−電機変換素子１を操縦者が
指で触ることのでき平面（インターフェース面）に沿っ
て一体的に配置した多点の触覚センサ２とこの触覚セン
サ２を操縦者が任意の１本の指の指先で押せるように配
置することと、この触覚センサの出力信号８を受けてア
ナログ−デジタル変換するためのADコンバータ３と、こ
のADコンバータの出力する圧力情報４を受けて圧力を算
出し圧力分布の状況を２次元的にベクトル演算して、制
御方向情報と制御量情報を求める演算処理部部５とから
構成される。 （作 用） この発明のマンマシンインターフェースの作用を第１
図を用いて説明する。触覚センサ２は少なくとも３個以
上の圧力−電機変換素子１から構成されている。この圧
力−電気変換素子１の感圧面は相互に数ミリメートル間
隔で平面上に配列され操縦者の任意の１本の指で押され
るよう構成されている。触覚センサ２の出力８はＡ−Ｄ
コンバータ３によって各圧力−電気変換素子１の出力ご
とにＡ−Ｄ変換され各出力−電気信号変換素子１ごとの
圧力情報４を得る。この圧力情報４は演算処理部部５に
よって圧力−電気信号変換素子１ごとの特性をリニアラ
イズしたり、複数個の分布点ごとのデータの差分の演算
などをデジタル信号処理されて方向情報６と制御量情報
７とを得る。 例えば、触覚センサ２が、第１の圧力−電気変換素子
11と第２の圧力−電気変換素子12と第３の圧力−電気変
換素子13とから構成されて、その配列が第２図のように
正三角形になっているとする。もし、操縦者の指先によ
って第１の圧力−電気変換素子11だけが押されていれ
ば、方向情報６は第２図（１）のように、正三角形の重
心を中心として第１の圧力−電気変換素子11の方向を示
すベクトルとして表され、制御量情報７は第１の圧力−
電気変換素子11からの圧力情報４を絶対値をとったもの
になる。 また、第１の圧力−電気変換素子11と第２の圧力−電
気変換素子12が押されているとすると方向情報６は第２
図（２）に示すように第１の圧力−電気変換素子11と第
２の圧力−電気変換素子12へ向かう２つのベクトルを合
成した方向になり、制御量情報７は第１の圧力−電気変
換素子11と第２の圧力−電気変換素子12からの圧力情報
４の絶対値を加算するように演算処理部５は作用する。 これらの方向情報６と制御量情報７とは第５図の従来
のジョイスティック９のレバーの倒れる方向とその倒れ
る角度に相当することになる。このため、この発明のマ
ンマシンインターフェースはジョイスティックの置き換
えとしても使用できる。 （実施例） 第１図に、この発明の第１の実施例を示す。触覚セン
サ２は、３つの圧力−電気変換素子で構成される多点の
平面型で、その３つの圧力−電気変換素子の圧力検出部
は数ミリメートル間隔で正三角形状で同一平面に配列し
てあり、人間の指先で任意の圧力配分で押さるようなイ
ンターフェース形状にする。圧力−電気変換素子１は、
半導体膜厚をダイヤフラム上に構成したものから成って
いる。そして、基準電圧を印加しておいて、圧力に応じ
て抵抗値など電気的特性が変化することを出力とする。
触覚センサ２の出力信号８は、ADコンバータで、３つの
圧力−電気変換素子ごとに個々にＡ−Ｄ変換されたデジ
タル信号になる。演算処理部５はこの個々の圧力信号
を、必要に応じてリニアライズなどセンサの特性上の補
正などを施して、比較・絶対値検出などの演算をデジタ
ル信号で処理して、操縦者が触覚センサを押した状態を
平面上における圧力分布として求め、圧力の方向ベクト
ルと全体を押す圧力の絶対値を出力する。ｘ−ｙ座標系
を適用するならば第２図に示すように正三角形の重心を
中心としてｘ−ｙ平面を当てはめ、圧力−電気変換素子
11〜13の圧力信号をベクトルP11〜P13とすると圧力のx,
y成分PX,PYは次式で求める。 さらに、圧力の絶対値PABSは次式のように各圧力−電
気変換素子11〜13の圧力信号ベクトルP11〜P13の大きさ
の和として求める。 これらより、方向ベクトル（PX,PY）と全体を押す圧
力の総和の絶対値PABSを求めることができる。 つぎに、この発明の第２の実施例を第３図に示す。こ
の例は、触覚センサに、２×２のマトリックス構成にし
た圧力−電気変換素子１を用いている。第４図に示すよ
うにマトリックスの重心を中心としてｘ−ｙ平面を当て
はめ、圧力−電気変換素子11〜14の圧力信号をベクトル
P11〜P14とすると圧力のx,y成分PX,PYは次式で求める。 さらに、圧力の絶対値値PABSは次式のように各圧力−
電気変換素子11〜14の圧力信号ベクトルP11〜P14の大き
さの和として求める。 これらより、方向ベクトル（PX,PY）と全体を押す圧
力の絶対値PABSを求めることができる。 また、これ以上の多点の触覚センサであってもセンサ
の重心からどの方向に２次元的な圧力分布が広がってい
るのか演算可能なので、この発明の請求範囲では触覚セ
ンサの圧力検出点の数とその分布構成は問わない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、半導体からなる圧力−電気変換素子
を、インターフェース面に沿って少なくとも３個以上を
一体的に配置してなる触覚センサを用いたことにより、
複雑な操縦でも容易にコンピュータに入力することがで
きる。
ータの２次元的な信号入力装置に係るマンマシンインタ
ーフェースに関するものである。 （従来の技術） 現在、ロボットなどコンピュータで制御される機械を
人間がリアルタイムで操縦するには、いくつかの方法が
あり、一つは、スイッチなどを操作して必要な情報を入
力することがある。これは、操作対象が目的の位置に達
したり、目的の動作が完了したことを目視などによって
確認してスイッチを操作する。この方法は、いわゆるON
−OFF信号で情報の入力を行なうものであり目的の操作
が複雑であるほど繁雑で操作時間がかかるうえ、微妙な
制御を行うためには分離検出能力が不十分であった。 一方、ON−OFFに対してアナログ量の情報を入力でき
るインターフェースには、第５図に示すような可変抵抗
素子を使ったジョイスティック９あるいはスライド形の
ボリウムが使われることがある。これらの操作は、操縦
者が手や指でレバーやつまみを動かすことで行う。一例
として、ジョイスティック９の場合はレバーを倒す方向
と倒す角度でx,yそれぞれの位置情報10が変わるので操
縦する意思の方向とその強さをベクトル的に表すことに
なる。しかし、手首を曲げたりひねったりする動きや、
レバーやつまみを操作する動きが大きくなり、やはり目
的の操作が複雑であるほど繁雑になるうえ操作速度を速
くすることが困難である。また、位置などを指し示すた
めのインターフェースとしては、マウスやトラックボー
ルがポインンティングデバイスとして用いられることが
ある。しかし、これらも操縦するための手や指の動きが
比較的大きく、上述したような、手や指の動きが大きく
なって操作速度が低下することの欠点は避けられない。 （発明が解決しようとする問題点） この発明は、ロボットの操縦に使用するコンピュータ
の信号入力装置のうち、人間からの信号入力に際して
の、上述した手や指の動きが大きくなって操作速度が低
下するといった不都合な点を改善し、操縦者の意思が速
く効率よく入力できるマンマシンインターフェースを提
供することを目的とする。 〔発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） この発明のマンマシンインターフェースは、第１図に
示すように、少なくとも３個以上の複数個の、圧力に応
じて電気的特性が変化する圧力−電気変換素子１の感圧
部をこれら３個以上の圧力−電機変換素子１を操縦者が
指で触ることのでき平面（インターフェース面）に沿っ
て一体的に配置した多点の触覚センサ２とこの触覚セン
サ２を操縦者が任意の１本の指の指先で押せるように配
置することと、この触覚センサの出力信号８を受けてア
ナログ−デジタル変換するためのADコンバータ３と、こ
のADコンバータの出力する圧力情報４を受けて圧力を算
出し圧力分布の状況を２次元的にベクトル演算して、制
御方向情報と制御量情報を求める演算処理部部５とから
構成される。 （作 用） この発明のマンマシンインターフェースの作用を第１
図を用いて説明する。触覚センサ２は少なくとも３個以
上の圧力−電機変換素子１から構成されている。この圧
力−電気変換素子１の感圧面は相互に数ミリメートル間
隔で平面上に配列され操縦者の任意の１本の指で押され
るよう構成されている。触覚センサ２の出力８はＡ−Ｄ
コンバータ３によって各圧力−電気変換素子１の出力ご
とにＡ−Ｄ変換され各出力−電気信号変換素子１ごとの
圧力情報４を得る。この圧力情報４は演算処理部部５に
よって圧力−電気信号変換素子１ごとの特性をリニアラ
イズしたり、複数個の分布点ごとのデータの差分の演算
などをデジタル信号処理されて方向情報６と制御量情報
７とを得る。 例えば、触覚センサ２が、第１の圧力−電気変換素子
11と第２の圧力−電気変換素子12と第３の圧力−電気変
換素子13とから構成されて、その配列が第２図のように
正三角形になっているとする。もし、操縦者の指先によ
って第１の圧力−電気変換素子11だけが押されていれ
ば、方向情報６は第２図（１）のように、正三角形の重
心を中心として第１の圧力−電気変換素子11の方向を示
すベクトルとして表され、制御量情報７は第１の圧力−
電気変換素子11からの圧力情報４を絶対値をとったもの
になる。 また、第１の圧力−電気変換素子11と第２の圧力−電
気変換素子12が押されているとすると方向情報６は第２
図（２）に示すように第１の圧力−電気変換素子11と第
２の圧力−電気変換素子12へ向かう２つのベクトルを合
成した方向になり、制御量情報７は第１の圧力−電気変
換素子11と第２の圧力−電気変換素子12からの圧力情報
４の絶対値を加算するように演算処理部５は作用する。 これらの方向情報６と制御量情報７とは第５図の従来
のジョイスティック９のレバーの倒れる方向とその倒れ
る角度に相当することになる。このため、この発明のマ
ンマシンインターフェースはジョイスティックの置き換
えとしても使用できる。 （実施例） 第１図に、この発明の第１の実施例を示す。触覚セン
サ２は、３つの圧力−電気変換素子で構成される多点の
平面型で、その３つの圧力−電気変換素子の圧力検出部
は数ミリメートル間隔で正三角形状で同一平面に配列し
てあり、人間の指先で任意の圧力配分で押さるようなイ
ンターフェース形状にする。圧力−電気変換素子１は、
半導体膜厚をダイヤフラム上に構成したものから成って
いる。そして、基準電圧を印加しておいて、圧力に応じ
て抵抗値など電気的特性が変化することを出力とする。
触覚センサ２の出力信号８は、ADコンバータで、３つの
圧力−電気変換素子ごとに個々にＡ−Ｄ変換されたデジ
タル信号になる。演算処理部５はこの個々の圧力信号
を、必要に応じてリニアライズなどセンサの特性上の補
正などを施して、比較・絶対値検出などの演算をデジタ
ル信号で処理して、操縦者が触覚センサを押した状態を
平面上における圧力分布として求め、圧力の方向ベクト
ルと全体を押す圧力の絶対値を出力する。ｘ−ｙ座標系
を適用するならば第２図に示すように正三角形の重心を
中心としてｘ−ｙ平面を当てはめ、圧力−電気変換素子
11〜13の圧力信号をベクトルP11〜P13とすると圧力のx,
y成分PX,PYは次式で求める。 さらに、圧力の絶対値PABSは次式のように各圧力−電
気変換素子11〜13の圧力信号ベクトルP11〜P13の大きさ
の和として求める。 これらより、方向ベクトル（PX,PY）と全体を押す圧
力の総和の絶対値PABSを求めることができる。 つぎに、この発明の第２の実施例を第３図に示す。こ
の例は、触覚センサに、２×２のマトリックス構成にし
た圧力−電気変換素子１を用いている。第４図に示すよ
うにマトリックスの重心を中心としてｘ−ｙ平面を当て
はめ、圧力−電気変換素子11〜14の圧力信号をベクトル
P11〜P14とすると圧力のx,y成分PX,PYは次式で求める。 さらに、圧力の絶対値値PABSは次式のように各圧力−
電気変換素子11〜14の圧力信号ベクトルP11〜P14の大き
さの和として求める。 これらより、方向ベクトル（PX,PY）と全体を押す圧
力の絶対値PABSを求めることができる。 また、これ以上の多点の触覚センサであってもセンサ
の重心からどの方向に２次元的な圧力分布が広がってい
るのか演算可能なので、この発明の請求範囲では触覚セ
ンサの圧力検出点の数とその分布構成は問わない。 〔発明の効果〕 本発明によれば、半導体からなる圧力−電気変換素子
を、インターフェース面に沿って少なくとも３個以上を
一体的に配置してなる触覚センサを用いたことにより、
複雑な操縦でも容易にコンピュータに入力することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の構成を説明するブロック図、第２図
は触覚センサの圧力検出の方法を説明する概念図、第３
図はこの発明の第２の実施例を示すブロック図、第４図
は第２の実施例の触覚センサの圧力検出の方法を説明す
る概念図、第５図は従来の可変抵抗素子を使ったジョイ
スティックの場合のブロック図である。 １……圧力−電気変換素子 ２……触覚センサ ３……Ａ−Ｄコンバータ ４……圧力情報 ５……演算処理部分 ６……方向情報 ７……制御量情報 ８……触覚センサ出力信号 ９……ジョイスティック 10……x,y位置情報 11,12,13,14……圧力−電気変換素子
は触覚センサの圧力検出の方法を説明する概念図、第３
図はこの発明の第２の実施例を示すブロック図、第４図
は第２の実施例の触覚センサの圧力検出の方法を説明す
る概念図、第５図は従来の可変抵抗素子を使ったジョイ
スティックの場合のブロック図である。 １……圧力−電気変換素子 ２……触覚センサ ３……Ａ−Ｄコンバータ ４……圧力情報 ５……演算処理部分 ６……方向情報 ７……制御量情報 ８……触覚センサ出力信号 ９……ジョイスティック 10……x,y位置情報 11,12,13,14……圧力−電気変換素子
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．半導体からなる圧力−電気変換素子を、インターフ
ェース面に沿って少なくとも３個以上を一体的に配置し
てなる触覚センサと、 前記触覚センサの前記インターフェース面に作用する圧
力状態の変化をベクトル演算して制御方向情報と制御量
情報を求める信号処理装置とを備え、 前記信号処理装置からの出力を操作者の入力情報として
処理することを特徴とするマンマシンインターフェー
ス。 ２．前記圧力−電気変換素子は前記インターフェース面
にマトリックス配置してなることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のマンマシンインターフェース。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25962387A JP2804033B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | マンマシンインターフェース |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25962387A JP2804033B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | マンマシンインターフェース |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01103280A JPH01103280A (ja) | 1989-04-20 |
| JP2804033B2 true JP2804033B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=17336648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25962387A Expired - Fee Related JP2804033B2 (ja) | 1987-10-16 | 1987-10-16 | マンマシンインターフェース |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804033B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07114438A (ja) * | 1993-10-18 | 1995-05-02 | Nec Corp | 感圧型ポインティング・デバイス |
| JP4684157B2 (ja) * | 2006-04-17 | 2011-05-18 | 日本電信電話株式会社 | 入力装置およびコミュニケーションシステム |
| TWI349870B (en) * | 2006-11-22 | 2011-10-01 | Ind Tech Res Inst | Device and method of tactile sensing for human robot interaction |
| CN116690563A (zh) * | 2023-06-06 | 2023-09-05 | 深圳优地科技有限公司 | 机器人的行进方法、电子设备和存储介质 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55103188U (ja) * | 1979-01-16 | 1980-07-18 | ||
| JPS60168829A (ja) * | 1984-02-09 | 1985-09-02 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | マニピユレ−タ用制御装置 |
| JPS61288991A (ja) * | 1985-06-12 | 1986-12-19 | 三菱電機株式会社 | 触覚センサ |
-
1987
- 1987-10-16 JP JP25962387A patent/JP2804033B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01103280A (ja) | 1989-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4709342A (en) | Tactile sensing apparatus | |
| US7508377B2 (en) | Control and a control arrangement | |
| US6388655B1 (en) | Method of touch control of an input device and such a device | |
| US5508719A (en) | Pressure-actuated pointing device | |
| WO1992011594A1 (fr) | Appareil d'introduction d'informations multidimensionnelles | |
| WO2005015342A2 (en) | Hand-held pointing device | |
| KR20180028968A (ko) | 플렉시블 전자 디바이스들에 대한 보상된 햅틱 렌더링 | |
| US4983787A (en) | Coordinate input unit | |
| JP2804033B2 (ja) | マンマシンインターフェース | |
| RU2275674C2 (ru) | Способ управления курсором и устройство для его осуществления | |
| JP5166836B2 (ja) | ロボット用マニピュレータ | |
| EP1723499B1 (en) | Control and a control arrangement | |
| JP3406259B2 (ja) | ジョイスティック型コントローラ | |
| CN113544631B (zh) | 触摸检测设备及方法 | |
| JPH0962437A (ja) | コンピュータ入力装置 | |
| JPH096525A (ja) | 位置入力装置およびこれと接続される画像表示装置 | |
| JPH04291289A (ja) | ３次元物体接触体感方式 | |
| JP2836577B2 (ja) | マニピュレータ操作装置 | |
| JPS63307523A (ja) | 操作入力装置 | |
| JP2006031732A (ja) | 信号入力装置及び力電気変換装置 | |
| JPH08150578A (ja) | マスタアーム装置 | |
| JP2658851B2 (ja) | 入力装置 | |
| JPS62206423A (ja) | 分布型触覚センサの触覚検出方法及びその回路 | |
| JPS6034294A (ja) | 皮膚感覚センサ | |
| JPH06781A (ja) | マスタスレーブマニピュレータ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |