JPH0428108B2 - - Google Patents
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- JPH0428108B2 JPH0428108B2 JP58015780A JP1578083A JPH0428108B2 JP H0428108 B2 JPH0428108 B2 JP H0428108B2 JP 58015780 A JP58015780 A JP 58015780A JP 1578083 A JP1578083 A JP 1578083A JP H0428108 B2 JPH0428108 B2 JP H0428108B2
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- Japan
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- environment
- subject
- work
- dimensional
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- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は立体的な形状を対象者の皮膚感覚を
利用して表現する三次元環境呈示装置に関するも
のである。
利用して表現する三次元環境呈示装置に関するも
のである。
この三次元環境呈示装置は、作業装置を遠隔操
作する場合の作業環境の把握など、産業に利用さ
れるばかりでなく、盲人に三次元形状に関する情
報を送るなど福祉用機器としても利用することが
できる。
作する場合の作業環境の把握など、産業に利用さ
れるばかりでなく、盲人に三次元形状に関する情
報を送るなど福祉用機器としても利用することが
できる。
［従来の技術］
従来、三次元環境を呈示する装置としては
CRT画面に表示する画像表示装置が一般に用い
られている。
CRT画面に表示する画像表示装置が一般に用い
られている。
例えば、宇宙や海洋等における作業のように、
実際の作業をすべき環境（作業環境）に作業者が
立入ることが出来ない場合には、作業環境にスレ
ーブマニピユレータを設置し、これを地上の操作
環境に設置したマスターマニピユレータを使用し
て遠隔操作する方法が通常取られている。
実際の作業をすべき環境（作業環境）に作業者が
立入ることが出来ない場合には、作業環境にスレ
ーブマニピユレータを設置し、これを地上の操作
環境に設置したマスターマニピユレータを使用し
て遠隔操作する方法が通常取られている。
こうした遠隔操作におけるマニピユレーシヨン
では、作業環境の状況の情報をテレビカメラ等を
利用して操作環境に伝達し、そうして伝達された
作業環境の情報にもとずいて操作環境で操作者が
マスターマニピユレータを操作し、そのマスター
マニピユレータの動きと同じ動作をスレーブマニ
ピユレータにさせることによつて実際の作業をす
るものである。
では、作業環境の状況の情報をテレビカメラ等を
利用して操作環境に伝達し、そうして伝達された
作業環境の情報にもとずいて操作環境で操作者が
マスターマニピユレータを操作し、そのマスター
マニピユレータの動きと同じ動作をスレーブマニ
ピユレータにさせることによつて実際の作業をす
るものである。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、この様な方法によつても作業環境の把
握は容易ではない。
握は容易ではない。
そこでより望ましい方法として、作業環境と同
じ状況を操作環境にも形成する方法が考えられ
る。例えば作業環境に立体的な障害物があれば、
操作環境にも同じ立体的な障害物を設け、マニピ
ユレータをそこで操作する方法である。しかし、
作業環境と同じ障害物を操作環境に設けることは
ハードウエアーの点で極めて困難である。
じ状況を操作環境にも形成する方法が考えられ
る。例えば作業環境に立体的な障害物があれば、
操作環境にも同じ立体的な障害物を設け、マニピ
ユレータをそこで操作する方法である。しかし、
作業環境と同じ障害物を操作環境に設けることは
ハードウエアーの点で極めて困難である。
また、画像表示を認識できない盲人には、三次
元環境を呈示することはできないので、歩行訓練
等を行う際には実際の障害物に触れながら体験す
るしかないので、歩行訓練等に危険が伴つた。
元環境を呈示することはできないので、歩行訓練
等を行う際には実際の障害物に触れながら体験す
るしかないので、歩行訓練等に危険が伴つた。
この発明は上記のごとき事情に鑑みてなされた
ものであつて、操作者や訓練者の皮膚感覚を利用
してその様な操作環境や訓練環境に作業環境や実
際の環境と同じハードウエアーを設けなくても、
同じ効果を得ることができる三次元環境呈示装置
を提供することを目的とするものである。
ものであつて、操作者や訓練者の皮膚感覚を利用
してその様な操作環境や訓練環境に作業環境や実
際の環境と同じハードウエアーを設けなくても、
同じ効果を得ることができる三次元環境呈示装置
を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の三次元環境呈
示装置は、対象とする三次元空間にある物体の各
面を計測して物体の各面の位置を所定の座標系の
座標によつて表わして記憶する三次元空間モデル
化装置と、対象者の身体を計測して対象者の身体
の位置を座標系の座標によつて表わし記憶する対
象者モデル化装置と、座標系によつて座標として
表現された物体の各面と対象者の身体との交差を
検出して信号を発する交差検出部と、交差検出部
の出力信号により対象者の皮膚感覚で感知し得る
信号を発する刺激信号発生装置とを備えたことを
特徴としている。
示装置は、対象とする三次元空間にある物体の各
面を計測して物体の各面の位置を所定の座標系の
座標によつて表わして記憶する三次元空間モデル
化装置と、対象者の身体を計測して対象者の身体
の位置を座標系の座標によつて表わし記憶する対
象者モデル化装置と、座標系によつて座標として
表現された物体の各面と対象者の身体との交差を
検出して信号を発する交差検出部と、交差検出部
の出力信号により対象者の皮膚感覚で感知し得る
信号を発する刺激信号発生装置とを備えたことを
特徴としている。
［作用］
三次元空間モデル化装置によつて作業環境を計
測して座標であらわしたモデルを形成する。一
方、対象者モデル化装置によつて対象者を計測し
て座標であらわしたモデルを形成する。モデル化
された三次元空間内の物体とモデル化された対象
者とが交差すると、その交差を皮膚刺激信号で現
実の対象者に知らせる。これによつて、現実の対
象者は三次元空間を認識する。
測して座標であらわしたモデルを形成する。一
方、対象者モデル化装置によつて対象者を計測し
て座標であらわしたモデルを形成する。モデル化
された三次元空間内の物体とモデル化された対象
者とが交差すると、その交差を皮膚刺激信号で現
実の対象者に知らせる。これによつて、現実の対
象者は三次元空間を認識する。
［実施例］
以下、この発明の詳細をマスター・スレーブマ
ニピユレータによる作業に適用した実施例を示す
図面について説明する。
ニピユレータによる作業に適用した実施例を示す
図面について説明する。
第１図及び第２図に示すように、三次元環境呈
示装置１は三次元空間モデル化装置２と、対象者
モデル化装置３と及び刺激信号発生装置４を備え
ている。
示装置１は三次元空間モデル化装置２と、対象者
モデル化装置３と及び刺激信号発生装置４を備え
ている。
三次元空間モデル化装置２は公知の三次元形状
認識装置を使用することができ、この様な三次元
形状認識装置では、例えば２台のテレビカメラ６
等を使用して作業環境５の画像を得て三角測量の
原理により作業環境の立体的状況、すなわち作業
対象物８、障害物９等の形状、寸法、位置及び姿
勢等を計測する。この作業環境の情報は後述する
刺激信号発生装置４の交差状態検出部７に入力さ
れ、ここに座標情報として記憶される。
認識装置を使用することができ、この様な三次元
形状認識装置では、例えば２台のテレビカメラ６
等を使用して作業環境５の画像を得て三角測量の
原理により作業環境の立体的状況、すなわち作業
対象物８、障害物９等の形状、寸法、位置及び姿
勢等を計測する。この作業環境の情報は後述する
刺激信号発生装置４の交差状態検出部７に入力さ
れ、ここに座標情報として記憶される。
対象者モデル化装置３は位置姿勢センサー１２
と位置姿勢計測部１３とを備えていて、操作者２
１の手先あるいは指先の位置、姿勢を検出する。
位置姿勢センサー１２としては、手先または指先
の求めたい位置に発光ダイオードの様な発光素子
を取付け、半導体位置検出素子（PSD）を内蔵
した複数台のカメラで検出し、三角測量の原理で
求めるように構成するか、あるいは姿勢について
は小型の姿勢センサーを構成して手先または指先
につけてもよい。
と位置姿勢計測部１３とを備えていて、操作者２
１の手先あるいは指先の位置、姿勢を検出する。
位置姿勢センサー１２としては、手先または指先
の求めたい位置に発光ダイオードの様な発光素子
を取付け、半導体位置検出素子（PSD）を内蔵
した複数台のカメラで検出し、三角測量の原理で
求めるように構成するか、あるいは姿勢について
は小型の姿勢センサーを構成して手先または指先
につけてもよい。
位置姿勢センサー１２からの信号は位置姿勢計
測部１３に入力される。位置姿勢計測部１３は入
力信号にもとずいて、操作者の手先または指先の
位置、姿勢を計測し、かつ計測結果を座標情報と
して刺激信号発生装置４の交差状態検出部７に出
力する。
測部１３に入力される。位置姿勢計測部１３は入
力信号にもとずいて、操作者の手先または指先の
位置、姿勢を計測し、かつ計測結果を座標情報と
して刺激信号発生装置４の交差状態検出部７に出
力する。
刺激信号発生装置４は、交差状態検出部７と刺
激感覚信号発生部１５と表面電極や振動子のごと
き刺激発生素子１６とを備えている。交差状態検
出部７では、コンピユータ等を使用して、作業環
境５内の物体に関する環境を座標で表わし得る座
標系（「作業環境座標系」と称する）と操作環境
２３内の環境を座標で表わし得る座標系（「操作
環境座標系」と称する）とを一定の倍率で画定す
る。この倍率はマスタマニピユレータ２２とスレ
ーブマニピユレータ１８の移動量の倍率によつて
決定される。
激感覚信号発生部１５と表面電極や振動子のごと
き刺激発生素子１６とを備えている。交差状態検
出部７では、コンピユータ等を使用して、作業環
境５内の物体に関する環境を座標で表わし得る座
標系（「作業環境座標系」と称する）と操作環境
２３内の環境を座標で表わし得る座標系（「操作
環境座標系」と称する）とを一定の倍率で画定す
る。この倍率はマスタマニピユレータ２２とスレ
ーブマニピユレータ１８の移動量の倍率によつて
決定される。
次に作業環境座標系の原点（例えばスレーブマ
ニピユレータ）と操作環境座標系の原点（例えば
マスタマニピユレータ）を一致させて作業環境座
標系と操作環境座標系とを一致させる。
ニピユレータ）と操作環境座標系の原点（例えば
マスタマニピユレータ）を一致させて作業環境座
標系と操作環境座標系とを一致させる。
こうすることによつて、作業環境座標系に座標
情報として認識される作業対象物８や障害物９は
操作環境座標系の座標情報で表わされているマス
タマニピユレータ等との交差を容易に判定するこ
とができる。交差状態検出部７は三次元空間モデ
ル化装置２と位置姿勢計測部１３からの入力信号
にもとずいて座標で現わされている作業環境５に
相当する画定された立体空間と操作者の座標で現
わされた手先、指先に相当する画定された空間と
が予め定められた所定の交差状態にあるときに信
号を出力する。刺激感覚信号発生部１５はこの出
力信号が入力することによつて所定の感覚を生じ
るような駆動信号を表面電極や振動子のごとき刺
激発生素子１６に送り、刺激発生素子１６を動作
させる。刺激発生素子１６の出力の有無若しくは
その変調は操作者の皮膚感覚で感知される。
情報として認識される作業対象物８や障害物９は
操作環境座標系の座標情報で表わされているマス
タマニピユレータ等との交差を容易に判定するこ
とができる。交差状態検出部７は三次元空間モデ
ル化装置２と位置姿勢計測部１３からの入力信号
にもとずいて座標で現わされている作業環境５に
相当する画定された立体空間と操作者の座標で現
わされた手先、指先に相当する画定された空間と
が予め定められた所定の交差状態にあるときに信
号を出力する。刺激感覚信号発生部１５はこの出
力信号が入力することによつて所定の感覚を生じ
るような駆動信号を表面電極や振動子のごとき刺
激発生素子１６に送り、刺激発生素子１６を動作
させる。刺激発生素子１６の出力の有無若しくは
その変調は操作者の皮膚感覚で感知される。
次にこのように構成された三次元環境呈示装置
の作用を、遠隔操作に利用した場合を例にとつて
説明する。
の作用を、遠隔操作に利用した場合を例にとつて
説明する。
第２図に示すごとく、作業環境５内には作業対
象物８と障害物９とが有り、作業対象物８に対す
る作業を障害物９を避けながらスレーブマニピユ
レータ１８で行なおうとする。
象物８と障害物９とが有り、作業対象物８に対す
る作業を障害物９を避けながらスレーブマニピユ
レータ１８で行なおうとする。
作業環境５から遠隔の地点の操作環境２３には
操作者２１がマスターマニピユレータ２２を使用
して操作し、マスターマニピユレータ２２の動き
がスレーブマニピユレータ１８に伝達されて、作
業対象物８に対する実際の作業が行なわれる。
操作者２１がマスターマニピユレータ２２を使用
して操作し、マスターマニピユレータ２２の動き
がスレーブマニピユレータ１８に伝達されて、作
業対象物８に対する実際の作業が行なわれる。
作業環境５内には半導体テレビカメラ６が２個
以上設けられ、三角測量の原理によつて作業対象
物８、障害物９の形状、寸法、位置、姿勢等が測
定され、その情報が交差状態検出部７に入力さ
れ、作業対象物８及び障害物９に相当する空間が
座標として画定され、記憶される。
以上設けられ、三角測量の原理によつて作業対象
物８、障害物９の形状、寸法、位置、姿勢等が測
定され、その情報が交差状態検出部７に入力さ
れ、作業対象物８及び障害物９に相当する空間が
座標として画定され、記憶される。
一方、操作環境２３においては、操作者の手
先、指先に取付けたりした位置姿勢センサー１２
及び位置姿勢計測部１３によつて三角測量の原理
によつて操作者２１の手先または指先の形状、寸
法、位置、姿勢等が操作期間中、常時計測され、
その手先または指先の占める空間に相当する空間
が座標情報として画定され、交差状態検出部７に
入力される。交差状態検出部７では作業対象物８
や障害物９の占める空間に相当して画定された空
間と操作者２１の手先、指先が占める空間に相当
するとして画定された空間とを比較して、両者が
一定の交差関係にあるとき、刺激感覚信号発生部
１５が信号を発生し、表面電極や振動子等の刺激
発生素子１６が操作者２１の皮膚を刺激してそれ
を操作者に感知させる。たとえば障害物９の占め
る空間に相当するとして画定された空間と操作者
２１の手先、指先の占める空間に相当するとして
画定された空間が一定の交差関係に有るときは、
スレーブマニピユレータ１８が障害物９と衝突す
る位置に操作者の手先または指先が位置している
ことを意味するから、操作者は皮膚が刺激された
ことによつてそれを知覚し、障害物９を避けて作
業するように操作することになる。
先、指先に取付けたりした位置姿勢センサー１２
及び位置姿勢計測部１３によつて三角測量の原理
によつて操作者２１の手先または指先の形状、寸
法、位置、姿勢等が操作期間中、常時計測され、
その手先または指先の占める空間に相当する空間
が座標情報として画定され、交差状態検出部７に
入力される。交差状態検出部７では作業対象物８
や障害物９の占める空間に相当して画定された空
間と操作者２１の手先、指先が占める空間に相当
するとして画定された空間とを比較して、両者が
一定の交差関係にあるとき、刺激感覚信号発生部
１５が信号を発生し、表面電極や振動子等の刺激
発生素子１６が操作者２１の皮膚を刺激してそれ
を操作者に感知させる。たとえば障害物９の占め
る空間に相当するとして画定された空間と操作者
２１の手先、指先の占める空間に相当するとして
画定された空間が一定の交差関係に有るときは、
スレーブマニピユレータ１８が障害物９と衝突す
る位置に操作者の手先または指先が位置している
ことを意味するから、操作者は皮膚が刺激された
ことによつてそれを知覚し、障害物９を避けて作
業するように操作することになる。
このようにこの発明によれば、操作者の皮膚感
覚を利用して操作環境に作業環境と同じハードウ
エアーを設けなくても、同じ効果を得ることがで
きる三次元環境呈示装置を得ることができる。
覚を利用して操作環境に作業環境と同じハードウ
エアーを設けなくても、同じ効果を得ることがで
きる三次元環境呈示装置を得ることができる。
なお、この発明を盲人の歩行訓練等に適用する
際には実際の歩行をする歩行環境を半導体テレビ
カメラ等で撮影し道路面、障害物の形状、寸法、
位置、姿勢等を測定して、道路面及び障害物に相
当する空間を座標として画定し、一方、前記歩行
環境と異なる場所に設定された訓練環境におい
て、訓練者の身体に取付けた位置姿勢センサーを
位置姿勢計測部によつて判連期間中、常時計測し
て、その身体の占める空間に相当する空間を座標
情報として画定し、両者の情報を交差状態検出部
で処理して訓練者の身体の座標情報と訓練環境の
座標情報とが交差した際に訓練者に刺激を与える
ようにすればよい。
際には実際の歩行をする歩行環境を半導体テレビ
カメラ等で撮影し道路面、障害物の形状、寸法、
位置、姿勢等を測定して、道路面及び障害物に相
当する空間を座標として画定し、一方、前記歩行
環境と異なる場所に設定された訓練環境におい
て、訓練者の身体に取付けた位置姿勢センサーを
位置姿勢計測部によつて判連期間中、常時計測し
て、その身体の占める空間に相当する空間を座標
情報として画定し、両者の情報を交差状態検出部
で処理して訓練者の身体の座標情報と訓練環境の
座標情報とが交差した際に訓練者に刺激を与える
ようにすればよい。
［発明の効果］
この発明ではモデル化された三次元空間内の物
体とモデル化された対象者との交差を皮膚刺激信
号によつて現実の対象者に知らせ、これによつて
現実の対象者が三次元空間を認識するので、操作
環境と作業環境とに同じハードウエアーを設けな
くとも、同じ効果を得ることができる。
体とモデル化された対象者との交差を皮膚刺激信
号によつて現実の対象者に知らせ、これによつて
現実の対象者が三次元空間を認識するので、操作
環境と作業環境とに同じハードウエアーを設けな
くとも、同じ効果を得ることができる。
第１図はこの発明の一実施例に係わる三次元環
境呈示装置の構成を示すブロツク図、及び第２図
はこの発明の一実施例に係わる三次元環境呈示装
置を示す斜視説明図である。 １……三次元環境呈示装置、２……三次元空間
モデル化装置、３……対象者モデル化装置、４…
…刺激信号発生装置、７……交差状態検出部、１
２……位置姿勢センサー、１３……位置姿勢計測
部、１５……刺激感覚信号発生部、１６……刺激
発生素子、１８……スレーブマニピユレータ、２
２……マスターマニピユレータ。
境呈示装置の構成を示すブロツク図、及び第２図
はこの発明の一実施例に係わる三次元環境呈示装
置を示す斜視説明図である。 １……三次元環境呈示装置、２……三次元空間
モデル化装置、３……対象者モデル化装置、４…
…刺激信号発生装置、７……交差状態検出部、１
２……位置姿勢センサー、１３……位置姿勢計測
部、１５……刺激感覚信号発生部、１６……刺激
発生素子、１８……スレーブマニピユレータ、２
２……マスターマニピユレータ。
Claims (1)
- １ 対象とする三次元空間にある物体の各面を計
測して前記物体の各面の位置を所定の座標系の座
標によつて表わして記憶する三次元空間モデル化
装置と、対象者の身体を計測して前記対象者の身
体の位置を前記座標系の座標によつて表わし記憶
する対象者モデル化装置と、前記座標系によつて
座標として表現された前記物体の各面と前記対象
者の身体との交差を検出して信号を発する交差検
出部と、前記交差検出部の出力信号により前記対
象者の皮膚感覚で感知し得る信号を発する刺激信
号発生装置とを備えたことを特徴とする三次元環
境呈示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1578083A JPS59142094A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 三次元環境呈示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1578083A JPS59142094A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 三次元環境呈示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59142094A JPS59142094A (ja) | 1984-08-15 |
| JPH0428108B2 true JPH0428108B2 (ja) | 1992-05-13 |
Family
ID=11898326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1578083A Granted JPS59142094A (ja) | 1983-02-02 | 1983-02-02 | 三次元環境呈示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59142094A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4094052A1 (de) * | 2020-01-24 | 2022-11-30 | bdtronic GmbH | Dosiervorrichtung sowie verfahren zur dosierten abgabe eines mediums |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61196317A (ja) * | 1985-02-27 | 1986-08-30 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 情報入力方式 |
| JPH0217433A (ja) * | 1988-07-06 | 1990-01-22 | Toshiba Corp | Ｌｅｄランプの外観検査方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5946753B2 (ja) * | 1979-03-02 | 1984-11-14 | 株式会社明電舎 | マスタ・スレ−プ形サ−ボ・マニピユレ−タ |
| JPS5810475A (ja) * | 1981-07-03 | 1983-01-21 | 中小企業事業団 | サ−ボマニプレ−タの力伝達装置 |
-
1983
- 1983-02-02 JP JP1578083A patent/JPS59142094A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4094052A1 (de) * | 2020-01-24 | 2022-11-30 | bdtronic GmbH | Dosiervorrichtung sowie verfahren zur dosierten abgabe eines mediums |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59142094A (ja) | 1984-08-15 |
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