特許 7476916 触覚提示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-22

(45)【発行日】2024-05-01

(54)【発明の名称】触覚提示装置

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20240423BHJP

   G01C 21/26 20060101ALI20240423BHJP

   G08G 1/005 20060101ALI20240423BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 560

G01C21/26 P

G08G1/005

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022039912

(22)【出願日】2022-03-15

(65)【公開番号】P2023134955

(43)【公開日】2023-09-28

【審査請求日】2023-06-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 智祐

(72)【発明者】

【氏名】吉村 貴克

(72)【発明者】

【氏名】堺 浩之

【審査官】井上 香緒梨

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０２２０００５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－００８２５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０５１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５０８６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４４９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／０５３８３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】四方紘太郎,外5名，皮膚のせん断変形による前腕の回転反射制御，第19回日本バーチャルリアリティ学会大会論文集，2014年09月，p.84-85

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ３／０１

Ｇ０６Ｆ３／０４８－３／０４８９５

Ｇ０１Ｃ２１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ローラと、
前記第１ローラの回転軸と平行な回転軸を備える第２ローラと、
前記第１ローラと前記第２ローラとを接続しており、前記第１ローラと前記第２ローラとの距離を調整可能な接続部と、
前記第１ローラおよび前記第２ローラの回転を制御可能な制御部と、
を備える触覚提示装置であって、
前記第１ローラと前記第２ローラとによって、ユーザの身体の一部を挟み込むように前記触覚提示装置を装着することが可能に構成されており、
前記触覚提示装置は、前記触覚提示装置が向いている現在方位を検出可能な方位センサをさらに備えており、
前記制御部は、検出された前記現在方位と予め定められた所定方位との差分に基づいて、前記第１ローラおよび前記第２ローラを回転させる制御を行う、
触覚提示装置。

【請求項2】

前記制御部は、
重力方向を軸とする回転方向である所定回転方向であって、前記現在方位と前記所定方位との差分が縮まる方向の前記所定回転方向を算出し、
前記所定回転方向に対応した方向に、前記第１ローラおよび第２ローラを互いに同一回転方向に回転させる制御を行う、請求項１に記載の触覚提示装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記現在方位と前記所定方位との差分が予め定められたしきい値よりも小さくなることに応じて、前記第１ローラおよび第２ローラを互いに反対回転方向に回転させる制御を行う、請求項１または２に記載の触覚提示装置。

【請求項4】

前記制御部はトルク制御を可能に構成されており、
前記制御部は、前記現在方位と前記所定方位との差分が大きくなるほど、前記第１ローラおよび前記第２ローラの回転トルクを大きくする制御を行う、請求項１または２に記載の触覚提示装置。

【請求項5】

第１ローラと、
前記第１ローラの回転軸と平行な回転軸を備える第２ローラと、
第３ローラと、
前記第３ローラの回転軸と平行な回転軸を備える第４ローラと、
前記第１ローラと前記第２ローラとを接続しており、前記第１ローラと前記第２ローラとの距離を調整可能とされているとともに、前記第３ローラと前記第４ローラとを接続しており、前記第３ローラと前記第４ローラとの距離を調整可能とされている接続部と、
前記第１ローラおよび前記第２ローラの回転を制御可能に構成されているとともに、前記第３ローラおよび前記第４ローラの回転を制御可能に構成されている制御部と、
を備える触覚提示装置であって、
前記第１ローラと前記第２ローラとによって、ユーザの身体の一部を挟み込むように前記触覚提示装置を装着することが可能に構成されており、
前記第３ローラと前記第４ローラとによって、ユーザの身体の一部を挟み込むように前記触覚提示装置を装着することが可能に構成されており、
前記第１ローラおよび前記第２ローラの回転軸の方向と、前記第３ローラおよび前記第４ローラの回転軸の方向とが、略直交しており、
前記触覚提示装置は、前記触覚提示装置の姿勢を検出可能な姿勢センサをさらに備えており、
前記制御部は、前記姿勢センサで検知された前記触覚提示装置の姿勢に応じて、前記第１ローラおよび前記第２ローラを回転させる制御と、前記第３ローラおよび前記第４ローラを回転させる制御と、を切り替える、触覚提示装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記第１ローラおよび前記第２ローラの回転軸と、前記第３ローラおよび前記第４ローラの回転軸とのうち、重力方向との角度差が小さい方の回転軸を回転させる制御を行う、請求項５に記載の触覚提示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示する技術は、ユーザに感覚刺激を提供するための触覚提示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１には、モータの回転軸にフィルムを巻きつけ、フィルムの動作を制御する構成が記載されている。ユーザがフィルムに触れている部位に刺激を与えることで、ハンガー反射と呼ばれる不随意運動をユーザに誘発することができる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【文献】Nakamura, T., Yem, V., & Kajimoto, H. (2017). Hapbelt: haptic display for presenting vibrotactile and force sense using belt-winding mechanism. In SIGGRAPH Asia 2017 Emerging Technologies (pp. 1-2).

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１のフィルムでは、張力しか付与することができないため、不随意運動の誘発量が小さく、誘発可能な不随意運動の種類が少ない。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書に開示する触覚提示装置は、第１ローラを備える。第１ローラの回転軸と平行な回転軸を備える第２ローラを備える。第１ローラと第２ローラとを接続しており、第１ローラと第２ローラとの距離を調整可能な接続部を備える。第１ローラおよび第２ローラの回転を制御可能な制御部を備える。第１ローラと第２ローラとによって、ユーザの身体の一部を挟み込むように触覚提示装置を装着することが可能に構成されている。

【0006】

ユーザの身体の一部（例：手首、指、腰、頭部）を挟んで対向する位置に、第１ローラおよび第２ローラを配置している。第１ローラおよび第２ローラの相対的な回転方向や回転速度を変化させることにより、フィルムに比して、様々な種類の刺激（例：せん断刺激、引っ張り刺激、振動刺激、など）を与えることができる。ユーザへの不随意運動の誘発量を大きくすることや、様々な種類の不随意運動を誘発することが可能となる。

【0007】

触覚提示装置が向いている現在方位を検出可能な方位センサをさらに備えていてもよい。制御部は、検出された現在方位と予め定められた所定方位との差分に基づいて、第１ローラおよび第２ローラを回転させる制御を行ってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0008】

制御部は、重力方向を軸とする回転方向である所定回転方向であって、現在方位と所定方位との差分が縮まる方向の所定回転方向を算出してもよい。制御部は、所定回転方向に対応した方向に、第１ローラおよび第２ローラを互いに同一回転方向に回転させる制御を行ってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0009】

制御部は、現在方位と所定方位との差分が予め定められたしきい値よりも小さくなることに応じて、第１ローラおよび第２ローラを互いに反対回転方向に回転させる制御を行ってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0010】

制御部はトルク制御を可能に構成されていてもよい。制御部は、現在方位と所定方位との差分が大きくなるほど、第１ローラおよび第２ローラの回転トルクを大きくする制御を行ってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0011】

第３ローラをさらに備えていてもよい。第３ローラの回転軸と平行な回転軸を備える第４ローラをさらに備えていてもよい。接続部は第３ローラと第４ローラとを接続しているとともに、第３ローラと第４ローラとの距離を調整可能とされていてもよい。制御部は、第３ローラおよび第４ローラの回転を制御可能に構成されていてもよい。第３ローラと第４ローラとによって、ユーザの身体の一部を挟み込むように触覚提示装置を装着することが可能に構成されていてもよい。第１ローラおよび第２ローラの回転軸の方向と、第３ローラおよび第４ローラの回転軸の方向とが、略直交していてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0012】

触覚提示装置の姿勢を検出可能な姿勢センサをさらに備えていてもよい。制御部は、姿勢センサで検知された触覚提示装置の姿勢に応じて、第１ローラおよび第２ローラを回転させる制御と、第３ローラおよび第４ローラを回転させる制御と、を切り替えてもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【0013】

制御部は、第１ローラおよび第２ローラの回転軸と、第３ローラおよび第４ローラの回転軸とのうち、重力方向との角度差が小さい方の回転軸を回転させる制御を行ってもよい。効果の詳細は実施例で説明する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】触覚提示装置１の上面図である。

【図2】触覚提示装置１の側面図である。

【図3】図１のIII－III線における断面図である。

【図4】触覚提示装置１の概略構成を示すブロック図である。

【図5】左手を重力方向ＧＤに降ろしている場合のユーザの左側面図である。

【図6】図５のVI－VI線における断面図である。

【図7】左手で携帯端末等を操作している場合のユーザの左側面図である。

【図8】左手で携帯端末等を操作している場合のユーザを上方からみた上面図である。

【図9】不随意運動を誘発する場合のユーザを上方からみた上面図である。

【図10】ナビゲーションに触覚提示装置１を適用する場合の処理を説明するフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（触覚提示装置１の構成）
図１および図２に、触覚提示装置１の上面図および側面図を示す。図３に、図１のIII－III線における断面図を示す。触覚提示装置１は、腕輪のように手首に装着する装置である。図１～図３では、ユーザの身体を点線で記載している。肘から手へ向かう方向を＋ｘ方向としている。手の甲に対して垂直上方を＋ｚ方向としている。手の甲の小指から親指へ向かう方向を＋ｙ方向としている。

【0016】

触覚提示装置１は、制御部１０、第１ローラ３１～第４ローラ３４、接続部４０、を備えている。第１ローラ３１および第３ローラ３３は、左手首９０ｗの右側面側（＋ｙ方向側）に配置されている。第２ローラ３２および第４ローラ３４は、左手首９０ｗの左側面側（－ｙ方向側）に配置されている。第１ローラ３１の回転軸３１ａおよび第２ローラ３２の回転軸３２ａは、ｘ方向と平行である。第３ローラ３３の回転軸３３ａおよび第４ローラ３４の回転軸３４ａは、ｚ方向と平行である。すなわち、回転軸３１ａおよび３２ａの方向と、回転軸３３ａおよび３４ａの方向とは、略直交している。第１ローラ３１～第４ローラ３４の回転軸に垂直な断面形状は、円形である。第１ローラ３１～第４ローラ３４の材質は特に限定されず、プラスチックやゴムであってもよい。

【0017】

接続部４０は、第１ローラ３１と第２ローラ３２とを接続するとともに、第３ローラ３３と第４ローラ３４とを接続する部位である。第１ローラ３１と第２ローラ３２とによって、ユーザの左手首９０ｗを挟み込むように触覚提示装置１を装着することができる。第３ローラ３３と第４ローラ３４とによって、ユーザの左手首９０ｗを挟み込むように触覚提示装置１を装着することができる。また接続部４０は、第１ローラと第２ローラとの距離を調整可能であるとともに、第３ローラと第４ローラとの距離を調整可能な部位である。対向するローラ間の距離を小さくするほど、挟み込み力を高くすることができる。

【0018】

接続部４０は、様々な形態であってよい。例えば、変形しにくい素材で形成された腕輪型でもよいし、変形しやすい素材で形成されたバンド型であってもよい。また、第１ローラ３１～第４ローラ３４を接続部４０に回転可能に固定する機構は、特に限定されない。

【0019】

接続部４０の上面には、制御部１０が配置されている。制御部１０は、第１ローラ３１～第４ローラ３４の回転を制御可能な部位である。制御部１０の具体的な内容は後述する。

【0020】

（触覚提示装置１のブロック図）
図４に、第１実施例の触覚提示装置１の概略構成を示すブロック図を示す。制御部１０は、ＣＰＵ１１、メモリ１２、無線通信ＩＦ１５、方位センサ１６、姿勢センサ１７、ＧＰＳセンサ１８、モータドライバ１９、を備える。メモリ１２には、モータ制御プログラム１３およびナビゲーションプログラム１４が記憶されている。モータ制御プログラム１３がＣＰＵ１１で実行されることにより、第１モータ３１ｍ～第４モータ３４ｍの各々を制御することができる。またナビゲーションプログラム１４がＣＰＵ１１で実行されることにより、地図情報の取得、目的地までの経路生成、目的地までのユーザ誘導、などの各種のアルゴリズムを実行することができる。

【0021】

無線通信ＩＦ１５は、不図示の外部サーバとインターネットを介してアクセス可能である。これにより、自己位置を含んだ地図情報など、各種の情報を取得できる。方位センサ１６は、触覚提示装置１の基準面（例：制御部１０の上面）が向いている方位を検出可能なセンサである。方位センサ１６は、地磁気を検出するセンサであってもよい。姿勢センサ１７は、ジャイロセンサや加速度センサ等を備えたセンサである。姿勢センサ１７は、触覚提示装置１の基準面の水平面からの傾きを検出する。これにより、触覚提示装置１の姿勢（例：傾斜、角度、勾配）を検出することができる。ＧＰＳセンサ１８は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信して地理情報を計測するセンサである。

【0022】

モータドライバ１９は、ＣＰＵ１１からの指示を受けて、第１モータ３１ｍ～第４モータ３４ｍの各々を駆動および制御するための部位である。第１モータ３１ｍ～第４モータ３４ｍの各々には、第１ローラ３１～第４ローラ３４の各々が接続されている。第１モータ３１ｍ～第４モータ３４ｍの制御には、トルク制御を用いている。モータの特性曲線に基づいて電流を流すことにより、電流がトルクに比例するため、回転トルクの制御を行うことができる。

【0023】

（不随意運動の概要）
身体の円柱形状を有する部位（例：手首、指、足首、頭部、腰、など）に、円柱をねじるような刺激（せん断刺激）を与えると、そのせん断刺激の方向に身体の部位を旋回させたくなる不随意運動を誘発できることが知られている。この不随意運動は、ハンガー反射とも呼ばれている。

【0024】

ユーザの向いている方位（例：北、南東など）は、重力方向を軸とした回転方向によって決定される。よって上方からみたときに、重力方向軸まわりの右回転（時計回り）のせん断刺激をユーザに与えることで、右回転の不随意運動をユーザに誘発することができる。同様に、重力方向軸まわりの左回転（反時計回り）のせん断刺激をユーザに与えることで、左回転の不随意運動をユーザに誘発することができる。

【0025】

手首や指の長手方向軸の向きは、足首や腰などの他の部位に比して、ユーザの動作により変化する。例えば、手を真下に降ろしている場合には、手首や指の長手方向軸は、重力方向軸と略平行である。しかし、手で携帯端末等を操作している場合には、手首や指の長手方向軸は、重力方向軸と略垂直になる。従って、手首や指にせん断刺激を与える場合には、手の姿勢に合わせて適切な回転軸を選択する必要がある。以下に具体的に説明する。

【0026】

図５に示すように、左手を重力方向ＧＤに向けて降ろしている場合について説明する。重力方向軸ＧＡまわりの右回転の不随意運動を、ユーザに誘発する場合を説明する。図５は、ユーザの左側面図である。図６は、図５のVI－VI線における断面図である。なお図５および図６では、分かりやすさのために、第１ローラ３１～第４ローラ３４のみを示している。

【0027】

制御部１０は、姿勢センサ１７を用いて、触覚提示装置１の姿勢データを取得する。そして、回転軸３１ａおよび回転軸３２ａと、回転軸３３ａおよび回転軸３４ａとのうち、どちらの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいかを判断する。図５の例では、回転軸３１ａおよび回転軸３２ａの方が角度差が小さい。よって図６に示すように、第１ローラ３１および第２ローラ３２を、重力方向軸ＧＡまわりに右回転ＲＲ１（時計回り）させる。これにより、重力方向軸ＧＡまわりに右回転方向にねじるようなせん断刺激ＲＳ１を、ユーザに与えることができる。左手首９０ｗが右回転することに従って、体幹９０ｂに右回転するような不随意運動ＩＭ１をユーザに誘発することができる。

【0028】

なお、第１ローラ３１および第２ローラ３２を、重力方向軸ＧＡまわりに左回転（反時計回り）させれば、重力方向軸ＧＡまわりに左回転方向にねじるようなせん断刺激を与えることができる。体幹９０ｂに左回転するような不随意運動をユーザに誘発することができる。

【0029】

図５を用いて、重力方向ＧＤの下方側に引っ張られるような不随意運動をユーザに誘発する場合を説明する。この場合、第３ローラ３３および第４ローラ３４を互いに反対回転方向に回転させる。具体的には、ユーザの左側方からみて、第３ローラ３３を右回転ＲＲ３させるとともに、第４ローラ３４を左回転ＬＲ３させる。これにより、左手首９０ｗの両側を重力方向ＧＤの下方側に引き下げるような、引っ張り刺激ＰＳ１を与えることができる。従って、その場に停止するような不随意運動をユーザに誘発させることができる。

【0030】

次に、図７のユーザの左側面図に示すように、左手で携帯端末等を操作している場合について説明する。重力方向軸ＧＡまわりの右回転の不随意運動を、ユーザに誘発する場合を説明する。図８は、ユーザを上方からみた上面図である。

【0031】

制御部１０は、姿勢センサ１７を用いて、触覚提示装置１の姿勢データを取得する。そして、回転軸３３ａおよび回転軸３４ａの方が、回転軸３１ａおよび回転軸３２ａよりも、重力方向ＧＤとの角度差が小さいと判断する。よって図８に示すように、第３ローラ３３および第４ローラ３４を、重力方向軸ＧＡまわりに右回転ＲＲ２（時計回り）させる。これにより、重力方向軸ＧＡまわりに右回転方向にねじるようなせん断刺激ＲＳ２を、ユーザに与えることができる。体幹９０ｂに右回転するような不随意運動ＩＭ２をユーザに誘発することができる。

【0032】

なお、第３ローラ３３および第４ローラ３４を、重力方向軸ＧＡまわりに左回転（反時計回り）させれば、重力方向軸ＧＡまわりに左回転方向にねじるようなせん断刺激を与えることができる。体幹９０ｂに左回転するような不随意運動を誘発することができる。

【0033】

図９のユーザを上方からみた上面図を用いて、ユーザの正面方向の前方に引っ張られるような不随意運動をユーザに誘発する場合を説明する。この場合、第３ローラ３３および第４ローラ３４を互いに反対回転方向に回転させる。具体的には、ユーザの上方からみて、第３ローラ３３を左回転ＬＲ４させるとともに、第４ローラ３４を右回転ＲＲ４させる。これにより、左手首９０ｗの両側をユーザの正面方向の前方に引っ張るような、引っ張り刺激ＰＳ２を与えることができる。従って、前進するような不随意運動をユーザに誘発させることができる。

【0034】

（触覚提示装置１を用いたナビゲーション）
図１０のフローを用いて、目的地までの経路案内を行うナビゲーションに触覚提示装置１を適用する場合の例を説明する。ステップＳ１０において制御部１０は、目的地の入力を受け付ける。
また、ＧＰＳセンサ１８を用いて現在位置を取得する。そして目的地までのルートを生成する。

【0035】

ステップＳ３０において制御部１０は、所定方位を算出する。所定方位は、ルートをトレースするために、現在位置から進むべき正しい方位である。所定方位は、ユーザが移動することに応じて、絶えず変化する場合がある。また制御部１０は、方位センサ１６で得られた方位と、姿勢センサ１７で得られた触覚提示装置１の姿勢に基づいて、ユーザの正面が現在向いている方位であるユーザ現在方位を算出する。

【0036】

ステップＳ５０において制御部１０は、所定方位とユーザ現在方位との差分が予め定められたしきい値よりも小さいか否かを判断する。肯定判断される場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）にはユーザの向きが正しいと判断され、ステップＳ３０へ戻り、処理が続行される。否定判断される場合（Ｓ５０：ＮＯ）には、ステップＳ６０へ進む。

【0037】

ステップＳ６０において制御部１０は、ユーザ現在方位に対して所定方位が左右の何れに位置するか判断する。右側に位置すると判断される場合には、右回転の不随意運動を誘発する場合であると判断され、ステップＳ７０へ進む。ステップＳ７０において制御部１０は、回転軸３１ａおよび３２ａと、回転軸３３ａおよび３４ａとのうち、どちらの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいかを判断する。

【0038】

回転軸３１ａおよび３２ａの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいと判断される場合は、手が重力方向ＧＤに向けて降ろされている場合である(図５参照）。よってステップＳ８０へ進み、第１ローラ３１および第２ローラ３２を右回転ＲＲ１（時計回り）させる（図６参照）。これにより、ユーザの体幹に右回転するような不随意運動ＩＭ１を誘発することができる。

【0039】

一方、回転軸３３ａおよび３４ａの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいと判断される場合は、手で携帯端末等を操作している場合である(図７参照）。よってステップＳ９０へ進み、第３ローラ３３および第４ローラ３４を右回転ＲＲ２させる（図８参照）。これにより、ユーザの体幹に右回転するような不随意運動ＩＭ２を誘発することができる。

【0040】

一方、ステップＳ６０において、ユーザ現在方位に対して所定方位が左側に位置すると判断される場合には、左回転の不随意運動を誘発する場合であると判断され、ステップＳ１００へ進む。ステップＳ１００において制御部１０は、回転軸３１ａおよび３２ａと、回転軸３３ａおよび３４ａとのうち、どちらの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいかを判断する。

【0041】

回転軸３１ａおよび３２ａの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいと判断される場合は、ステップＳ１１０へ進み、第１ローラ３１および第２ローラ３２を左回転（反時計回り）させる（図６参照）。これにより、ユーザの体幹に左回転するような不随意運動を誘発することができる。一方、回転軸３３ａおよび３４ａの方が重力方向ＧＤとの角度差が小さいと判断される場合は、ステップＳ１２０へ進み、第３ローラ３３および第４ローラ３４を左回転させる（図８参照）。これにより、ユーザの体幹に左回転するような不随意運動を誘発することができる。

【0042】

なおステップＳ８０、Ｓ９０、Ｓ１１０、Ｓ１２０では、ユーザ現在方位と所定方位との角度差が大きくなるほど、第１ローラ３１および第２ローラ３２の回転トルクを大きくするトルク制御を行う。これにより、角度差が大きいほど強い不随意運動を誘発することが可能となる。

【0043】

ステップＳ１３０において制御部１０は、所定方位とユーザ現在方位との角度差が予め定められたしきい値よりも小さくなったか否かを判断する。否定判断される場合（Ｓ１３０：ＮＯ）にはステップＳ６０へ戻り、処理が続行される。一方、肯定判断される場合（Ｓ１３０：ＹＥＳ）には、ユーザ現在方位が所定方位と一致するように修正されたと判断され、ステップＳ１４０へ進む。

【0044】

ステップＳ１４０において制御部１０は、第３ローラ３３および第４ローラ３４を互いに反対回転方向に回転させる制御を行う（図５および図９参照）。これにより、手が重力方向ＧＤに向けて降ろされている場合（図５、ステップＳ８０およびＳ１１０）には、その場に停止するような不随意運動をユーザに誘発させることができるため、ユーザにこれ以上回転する必要がないことを報知することが可能となる。また手で携帯端末等を操作している場合（図９、ステップＳ９０およびＳ１２０）には、前進するような不随意運動をユーザに誘発させることができるため、ユーザにこれ以上回転する必要がないことを報知することが可能となる。

【0045】

ステップＳ１５０において制御部１０は、目的地に到着したか否かを判断する。到着していない場合（Ｓ１５０：ＮＯ）にはステップＳ３０へ戻り処理を続行し、到着した場合（Ｓ１５０：ＹＥＳ）にはナビゲーションを終了する。

【0046】

以上説明したフローにより、次のようなナビゲーションが可能となる。ユーザ現在方位と所定方位との角度差が大きくなるほど、回転トルクを大きくするトルク制御を行っている（ステップＳ８０、Ｓ９０、Ｓ１１０、Ｓ１２０）。これにより、ユーザ現在方位が所定方位からずれているほど、強いせん断刺激を提示することで、強い不随意運動を誘発することができる。そしてステップＳ６０～Ｓ１３０のループ処理により、ユーザが回転を始めてユーザ現在方位と所定方位との角度差が小さくなるにつれて、回転トルクを除々に小さくする（せん断刺激を除々に緩めていく）ことができる。よってユーザ現在方位が所定方位に近づくほど、不随意運動を弱めることができる。またユーザが回転しすぎてしまい、ユーザ現在方位が所定方位を通り過ぎてしまった場合には、せん断刺激の向きを逆にすることで、正しい所定方位をユーザに報知することができる。そして、ユーザが所定方位を向くと（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、せん断刺激に代えて引っ張り刺激を提示することで（ステップＳ１４０）、ユーザに正しい方向を向いていることを報知することができる。

【0047】

（効果）
ユーザの身体の一部（例：手首、指、腰、頭部）を挟んで対向する位置に配置された一対のローラを同一方向に回転させることで、せん断刺激をユーザに与えることができる（図６および図８参照）。これにより、体幹９０ｂを回転させるような不随意運動をユーザに誘発することができる。また一対のローラを互いに反対方向に回転させることで、引っ張り刺激をユーザに与えることができる（図５および図９参照）。これにより、その場に停止するような不随意運動や、前進するような不随意運動を、ユーザに誘発することができる。

【0048】

ユーザの向いている方位を不随意運動により変更させる場合には、重力方向軸ＧＡまわりを回転するせん断刺激を与える必要がある。本実施例の触覚提示装置１では、第１ローラ３１および第２ローラ３２のペアと、第３ローラ３３および第４ローラ３４のペアとのうち、回転軸がより重力方向ＧＤに近い方のペアを選択し、せん断刺激を与えることができる。（ステップＳ７０、Ｓ１００）。これにより、手の姿勢に関わらず、ユーザの向いている方位を不随意運動により変更することが可能となる。

【0049】

触覚提示装置１を用いることで、目的地までのナビゲーションの誘導を触覚刺激によって実現することができる。視覚や聴覚を阻害せずに誘導することができるため、周囲への注意が散漫になることが抑制され、交通安全性を高めることが可能となる。

【0050】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。上記の実施例の変形例を以下に列挙する。

【0051】

（変形例）
不随意運動の誘発の方法は、本明細書に記載されている方法に限られず、様々な形態とすることができる。例えば、ユーザが手で携帯端末等を操作しているとき（図７、８参照）に、第１ローラ３１および第２ローラ３２を用いて不随意運動を誘発してもよい。例えば、ユーザに右方向を向かせたい場合（ステップＳ９０）には、第１ローラ３１および第２ローラ３２を、ユーザ側からみて右回転ＲＲ１（時計回り）させてもよい。また例えば、ユーザに左方向を向かせたい場合（ステップＳ１２０）には、第１ローラ３１および第２ローラ３２を、ユーザ側からみて左回転（反時計回り）させてもよい。

【0052】

不随意運動を誘発するタイミングは、本明細書に記載されているタイミングに限られず、様々な形態とすることができる。例えば、歩行を停止している場合など、ユーザが移動していないときには、不随意運動を誘発しない形態としてもよい。ユーザの移動の有無は、姿勢センサ１７やＧＰＳセンサ１８の測定結果に基づいて判断してもよい。例えば、手が重力方向ＧＤに向けて降ろされている場合（図５、６参照）に、ユーザが移動していないことが検出された場合には、ステップＳ８０やＳ１１０において、第１ローラ３１および第２ローラ３２を回転させない制御としてもよい。

【0053】

ステップＳ３０において、ユーザの正面が現在向いている方位であるユーザ現在方位を算出する方法は、様々な形態とすることができる。例えば、ユーザの進行方向の方位を、ユーザ現在方位としてもよい。

【0054】

触覚提示装置１では、せん断刺激や引っ張り刺激に限らず、様々な刺激を提示可能である。例えば、回転方向を短時間で反転し続けることにより、振動刺激を与えることも可能である。

【0055】

本明細書では、触覚提示装置１が、手首に装着する腕輪型デバイスである場合を説明したが、この形態に限られない。例えば、指に装着する指輪型デバイス、腰に装着するベルト型デバイス、頭部に装着する帽子型デバイス、足首に装着するサポーター型デバイス、など、様々な形態であって良い。装着する部位に応じて、第１ローラ３１～第４ローラ３４の径や、接続部４０の形状および径を適宜に調整すればよい。

【0056】

第１ローラ３１～第４ローラ３４の回転軸に垂直な断面形状は、円形に限られず、様々であってよい。多角形や、表面に凹凸が形成された形状であってもよい。

【0057】

本実施例では、互いに直交する２方向の回転軸を有する場合を説明したが、この形態に限られない。ローラのペアを３つ以上備えることで、３方向以上の回転軸を有していてもよい。

【0058】

ローラの回転軸の方向を変更することが可能な形態であってもよい。例えば、全方向に回転可能な球体のローラであってもよい。この場合、ローラのペアは１つでよい。

【0059】

刺激を提供する手段はローラに限られず、様々な手段を用いてもよい。例えば、球体、キャタピラ、ピンアレイなどを用いてもよい。

【0060】

本実施例のナビゲーションにおける目的地は、様々であってよい。例えば、複数のユーザが本実施例のナビゲーションを用いて待ち合わせをする場合に、複数ユーザの中間地点を、移動する動的な目的地として設定可能である。また例えば、避難訓練の退避場所のような指定位置を、目的地として設定可能である。

【0061】

本実施例のナビゲーションは、徒歩移動に限られず、低速モビリティや車移動に対しても使用することができる。

【0062】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0063】

１：触覚提示装置 １０：制御部 １６：方位センサ １７：姿勢センサ １８：ＧＰＳセンサ ３１～３４：第１ローラ～第４ローラ ３１ａ～３４ａ：回転軸 ４０：接続部 ＧＤ：重力方向 ＧＡ：重力方向軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】