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図面 (7)

課題

操作者の操作性を向上させるとともに、ジェスチャ認識精度を向上させることが可能な操作入力装置を提供すること。

解決手段

手指末節骨指先)が動いた際の運動を検出する第1運動検出手段1と、手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第2運動検出手段5と、第1運動検出手段1を手指の末節骨上に、第2運動検出手段5を手指の中手骨上に固定する固定ベルト9とを有する。固定ベルト9は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第1運動検出手段1を指先に固定する指先固定部2と、第2運動検出手段5を、中手指節間関節手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部4と、指先固定部2と中手骨固定部4とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部3と、手首側接続部6を介して中手骨固定部4に接続され、手首に固定される手首装着部8と、からなる。

概要

背景

従来、この種の操作入力装置が適用されるコンピュータ入力装置として、従来の2次元マウスに対して、3次元マウス、空間操作マウス等が用いられていた。これに対して、特開2000−132305は、操作者の手のや指にセンサを装着して手の甲や指の動き姿勢を検出して対応するコマンドを生成する技術を開示している。

また、日本国特許第3397772号は、操作者の手の位置姿勢を検出するためのセンサが取り付けられ、操作者の手の甲と手のひらとを覆うように装着される第1のリング部と、スピーカが取り付けられ、操作者の手首を覆うように装着される第2のリング部と、第1のリング部と第2のリング部とを連結する帯状の連結部とを具備するセンサ取付装置を開示している。
特開2000−132305
日本国特許第3397772号

概要

操作者の操作性を向上させるとともに、ジェスチャ認識精度を向上させることが可能な操作入力装置を提供すること。手指末節骨指先)が動いた際の運動を検出する第1運動検出手段1と、手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第2運動検出手段5と、第1運動検出手段1を手指の末節骨上に、第2運動検出手段5を手指の中手骨上に固定する固定ベルト9とを有する。固定ベルト9は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第1運動検出手段1を指先に固定する指先固定部2と、第2運動検出手段5を、中手指節間関節と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部4と、指先固定部2と中手骨固定部4とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部3と、手首側接続部6を介して中手骨固定部4に接続され、手首に固定される手首装着部8と、からなる。

目的

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャの認識精度を向上させることが可能な操作入力装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

手指末節骨が動いた際の運動を検出する第1の検出手段と、手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段を手指の末節骨上に、前記第2の検出手段を手指の中手骨上に固定する固定ベルトと、を有し、前記固定ベルトは、少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、前記第1の検出手段を指先に固定する指先固定部と、前記第2の検出手段を中手指節間関節手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部と、前記指先固定部と前記中手骨固定部とを接続し、且つ少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部と、手首に固定される手首装着部と、前記中手骨固定部に一方の端が固定し、前記中手骨固定部の取付け位置からみて手首周囲の反対側部分で前記手首装着部に他方の端が固定するように延在する手首側接続部と、からなることを特徴とする操作入力装置

請求項2

前記指側接続部は、前記指先固定部と前記中手骨固定部とを2本の紐状体で接続し、前記2本の紐状体は指の腹側で交差していることを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。

請求項3

前記紐状体は導電経路を有し、前記第1の検出手段および/または前記第2の検出手段に電源を供給するおよび/または前記第1の検出手段および/または前記第2の検出手段から検出信号を読み出す経路となることを特徴とする請求項1記載の操作入力装置。

技術分野

0001

本発明は、例えばコンピュータマルチメディア、TVゲーム等で用いられる操作入力装置に関する。

背景技術

0002

従来、この種の操作入力装置が適用されるコンピュータ入力装置として、従来の2次元マウスに対して、3次元マウス、空間操作マウス等が用いられていた。これに対して、特開2000−132305は、操作者の手のや指にセンサを装着して手の甲や指の動き姿勢を検出して対応するコマンドを生成する技術を開示している。

0003

また、日本国特許第3397772号は、操作者の手の位置姿勢を検出するためのセンサが取り付けられ、操作者の手の甲と手のひらとを覆うように装着される第1のリング部と、スピーカが取り付けられ、操作者の手首を覆うように装着される第2のリング部と、第1のリング部と第2のリング部とを連結する帯状の連結部とを具備するセンサ取付装置を開示している。
特開2000−132305
日本国特許第3397772号

発明が解決しようとする課題

0004

上記した特開2000−132305に代表される手甲装着型の操作入力装置においては、手甲と指先配線に課題があった。すなわち、操作者の手の甲と指先の構成要素間を配線すると、手の指を曲げたときの配線長さが最長になるように設計される。そのために、手を広げたときには配線部材が緩んでこの緩んだ配線が操作時に邪魔になって操作性を損ねてしまう場合があった。

0005

また、日本国特許第3397772号においては、操作者の手のひらにセンサ等の装着部材を装着すると、手が何かを把持したりするような作業のときに装着部材が間に介在するので操作性が損なわれたり、手のひらのなどにより操作者が不快な感じ抱く場合があった。

0006

本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、その目的とするところは、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャ認識精度を向上させることが可能な操作入力装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0007

上記の目的を達成するために、本発明の第1の態様に係る操作入力装置は、手指末節骨が動いた際の運動を検出する第1の検出手段と、手指の中手骨が動いた際の運動を検出する第2の検出手段と、前記第1の検出手段を手指の末節骨上に、前記第2の検出手段を手指の中手骨上に固定する固定ベルトと、を有し、前記固定ベルトは、少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、前記第1の検出手段を指先に固定する指先固定部と、前記第2の検出手段を中手指節間関節と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部と、前記指先固定部と前記中手骨固定部とを接続し、且つ少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部と、手首に固定される手首装着部と、前記中手骨固定部に一方の端が固定し、前記中手骨固定部の取付け位置からみて手首周囲の反対側部分で前記手首装着部に他方の端が固定するように延在する手首側接続部と、からなる。

0008

また、本発明の第2の態様に係る操作入力装置は、第1の態様に係る操作入力装置において、前記指側接続部は、前記指先固定部と前記中手骨固定部とを2本の紐状体で接続し、 前記2本の紐状体は指の腹側で交差している。

0009

また、本発明の第3の態様に係る操作入力装置は、第1の態様に係る操作入力装置において、前記紐状体は導電経路を有し、前記第1の検出手段および/または前記第2の検出手段に電源を供給するおよび/または前記第1の検出手段および/または前記第2の検出手段から検出信号を読み出す経路となる。

発明の効果

0010

請求項1に記載の発明によれば、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャの認識精度を向上させることができる。特に、指の腹側、すなわち、指を曲げた時、曲がる内側に指側接続部が延在することによって、指を曲げる際に指側接続部が邪魔になりにくく、更に装着者にかける負担を減らすことができる。

0011

また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、2本の紐状体で構成した場合でも、交差することによって指を曲げた際に指の動きの妨げにならず、且つ紐状体の弛みを起こすことなくしっかりと固定することができる。

0012

また、請求項3に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効果に加えて、紐状体が導電経路を有することによって、電源を供給する経路や検出信号を読み出すための配線部材などの経路を個別に設ける必要がない。

発明を実施するための最良の形態

0013

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

0014

図1は、本発明の操作入力装置を装着する操作者の手指の骨格構造を示す図である。親指10は指の先端から順に、末節骨10A、基節骨10B、第1中手骨10Dを有し、末節骨10Aと基節骨10Bの間はIP(Inter-Phalangeal)関節10K、基節骨10Bと第1中手骨10Dの間はMP(Metacarpo-Phalangeal)関節10L、第1中手骨10Dの手もと大菱形骨10Mとなっている。

0015

また、人差し指11は、指の先端から順に、末節骨11A、中節骨11B、基節骨11C、第2中手骨11Dを有し、末節骨11Aと中節骨11Bの間はDIP(Distal Inter-Phalangeal)関節11K、中節骨11Bと基節骨11Cの間はPIP(Proximal Inter-Phalangeal)関節11L、基節骨11Cと第2中手骨11Dの間はMP(Metacarpo-Phalangeal)関節11Mとなっている。

0016

また、中指12は、指の先端から順に、末節骨12A、中節骨12B、基節骨12C、第3中手骨12Dを有し、末節骨12Aと中節骨12Bの間はDIP関節12K、中節骨12Bと基節骨12Cの間はPIP関節12L、基節骨12Cと第3中手骨12Dの間はMP関節12Mとなっている。

0017

また、薬指13は、指の先端から順に、末節骨13A、中節骨13B、基節骨13C、第4中手骨13Dを有し、末節骨13Aと中節骨13Bの間はDIP関節13K、中節骨13Bと基節骨13Cの間はPIP関節13L、基節骨13Cと第4中手骨13Dの間はMP関節13Mとなっている。

0018

また、小指14は、指の先端から順に、末節骨14A、中節骨14B、基節骨14C、第5中手骨14Dを有し、末節骨14Aと中節骨14Bの間はDIP関節14K、中節骨14Bと基節骨14Cの間はPIP関節14L、基節骨14Cと第5中手骨14Dの間はMP関節14Mとなっている。

0019

(第1実施形態)
図2(A)、(B)、(C)は、本発明の第1実施形態に係る操作入力装置の概略構成を示す図である。また、図3(A)、(B)は、操作者が手の親指を使った動作を検出するために操作入力装置を装着したときのようすを示す図であり、図3(A)は手の甲側から見たときの装着状態を示し、図3(B)は、手のひら側から見たときの装着状態を示している。

0020

第1実施形態の操作入力装置は、図2(A)に示すように、手指の末節骨(指先)(例えば図1において親指10の末節骨10A)が動いた際の運動を検出する第1の検出手段(第1運動検出手段1)と、手指の中手骨(例えば図1において親指10の第1中手骨10D)が動いた際の運動を検出する第2の検出手段(第2運動検出手段5)と、第1の検出手段(第1運動検出手段1)を手指の末節骨上(末節骨10A)に、第2の検出手段(第2運動検出手段5)を手指の中手骨(第1中手骨10D)上に固定する固定ベルト9とを有する。

0021

固定ベルト9は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第1の検出手段(第1運動検出手段1)を親指10の指先に固定する指先固定部2と、第2の検出手段(第2運動検出手段5)を、中手指節間関節(例えば親指のMP関節10L)と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部4と、指先固定部2と中手骨固定部4とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部3と、手首に固定される手首装着部8と、中手骨固定部4に一方の端が固定し、この中手骨固定部4の取付け位置からみて手首周囲の反対側(手首の小指側)部分で手首装着部8に他方の端が固定するように延在する手首側接続部6と、からなる。手首装着部8には各部に電源を供給するための電源部7が設けられている。

0022

ここで手首の関節周りの方向を手の位置との関係より次のように定義する。“手首の手甲側”とその反対側を“手首の手のひら側”、さらに“手首の親指側”とその反対側を“手首の小指側”と4方向の位置で定義して呼ぶことにする。

0023

上記した構成によれば、操作者の操作性を向上させるとともに、手の動作によるジェスチャの認識精度を向上させることができる。特に、指の腹側、すなわち、指を曲げた時、曲がる内側に指側接続部3が延在することによって、指を曲げる際に指側接続部3が邪魔になりにくく、手首側接続部6も手首の動きに関して同様の効果があり、装着者にかける負担を減らすことができる。

0024

さらに、図2(A)において、指側接続部3は、指先固定部2と中手骨固定部4とを2本の紐状体3−1,3−2で接続し、2本の紐状体3−1,3−2は、装着されたときに指の腹側で交差している(図3(B))。

0025

このような構成によれば、指側接続部3を2本の紐状体3−1,3−2で構成した場合でも、交差することによって指を曲げた際に指の動きを妨げることなく、且つ2本の紐状体3−1,3−2の弛みを起こすことがない。

0026

さらに、手首側接続部6は、2本の紐状体6−1,6−2からなり、中手骨固定部4の取り付け位置に対して手首の反対側(親指の取り付けの場合は手首の小指側)に一部延在して伸びて、手首装着部8に接続されている。このような2本の紐状体6−1,6−2の構成は、手首の小指側へ延在することによって手首を曲げた際に手首の動きを妨げることなく、且つ2本の紐状体6−1,6−2の弛みを起こすことがない。このようにすることで、指先固定部2と中手骨固定部4をそれぞれの箇所にしっかりと固定し続けることができる。
また、固定ベルト9を構成する紐状体(指側接続部3の紐状体3−1,3−2、手首側接続部6の紐状体6−1,6−2)は導電経路を有し、電源部7から第1運動検出手段1および/または第2運動検出手段5に電源を供給したり、第1運動検出手段1および/または第2運動検出手段5から検出信号を読み出す経路となる。すなわち、指側接続部3は、指先固定部2を指に固定するための働きと電源や信号線の配線の働きを兼ねている。

0027

このような構成によれば、紐状体3−1,3−2,6−1,6−2が導電経路を有することによって、電源部7からの電源を供給する経路や検出信号を読み出す経路を個別に設ける必要がない。

0028

以上の固定方法では、第1運動検出手段1を取り付け位置に対して指の反対側へ引っ張ることで固定することになる。一方、それぞれの紐状体3−1,3−2を交差させるのではなく、図2(B)に示すように指の腹側で束ねても同じ作用効果が生まれ、固定が可能である。

0029

同様に、2本の紐状体6−1,6−2についても、図2(A)のように交差させるのではなく、両者を束ねるようにしても良い(図2(C))。

0030

また指先固定部2の形状に関しても、指輪状や指貫状などの指の周りを取り囲むような形状にする必要がなく、円弧状の一部のような形状(図2参照)とし、指先の位置(例えばIP関節10Kと爪の間)に置けば、指側接続部3により指の腹側に、円弧状の両端より引っ張ることができる。このように円弧状の形状とすることで、指先の腹側を被うことなく指先に固定することができる。よって、装着した状態でも、指先による細かで繊細な作業を行うことが可能となる。さらに指の太さなどが違っても、その指に合わせた形状やサイズにする必要がなく、取付け可能な手のサイズの範囲が広い設計が可能となる。

0031

手首側接続部6についても同様であり、中手骨の手甲側の取り付け位置に対して反対側の位置である手首の小指側の位置から引っ張ることで固定している。つまり中手骨固定部4は指先接続部3−1,3−2と手首側接続部6−1,6−2の4本の紐状体により、取り付け位置に対して4方向より引っ張られて固定されることになる。ここで、手首側接続部6は、図のように手首の小指側へ延在し手首装着部8に接続しているが、指先と同様に手首の小指側で交差させて手首親指側の手首装着部8に接続し、固定しても良い。このようにすることで、中手骨固定部4に関しても、手のひら側に固定部材や配線部材などを着けることなく、固定することができる。よって装着した状態でも、手のひら側での操作性を損なうことがない。

0032

さらに固定ベルト9は指先固定部2と中手骨固定部4と手首装着部8のそれぞれを接続する接続部(指先接続部3と手首側接続部6)により連結された構成となっている。また第2運動検出手段5はその検出可能な位置の取り付け範囲(中手骨10D)が広くあるため、指先接続部3の長さ調整を中手骨固定部4の固定位置で調整を行うことができる。さらに手首装着部8は、各接続部(指先接続部3と手首側接続部6)の紐状体の長さを調整するように固定することができる。よって様々な手の大きさに装着することが可能な構造となり、装着サイズ範囲の広い設計が可能となる。

0033

各接続部(指先接続部3と手首側接続部6)の交差位置を関節の内側に持ってくることで、曲げたときに緩んだりすることなく、操作の邪魔にもならない。このような取り付け方は、手以外の身体の各関節に関しても同様の考えで取り付けることが可能である。

0034

(第2実施形態)
図4(A)、(B)は、操作者が手の人差し指と中指を使った動作を検出するために第2実施形態に係る操作入力装置を装着したときの様子を示す図であり、図4(A)は手の甲側から見たときの装着状態を示し、図4(B)は、手のひら側から見たときの装着状態を示している。

0035

第2実施形態の操作入力装置は、手指の末節骨(指先)(例えば図1において人差し指11や中指12の末節骨11A、12A)が動いた際の運動を検出する第1の検出手段(第1運動検出手段1)と、手指の中手骨(手の甲部)が動いた際の運動を検出する第2の検出手段(第2運動検出手段5)と、第1の検出手段(第1運動検出手段1)を手指の中節骨(中節骨11Bや12B)上に、第2の検出手段(第2運動検出手段5)を手指の中手骨(第2、第3中手骨11D、12Dなど)上の手甲部に固定する固定ベルト9と、を有する。

0036

本実施例では、指先の末節骨ではなく、中節骨に第1の検出手段(第1運動検出手段1)を装着している。親指以外の指の動きでは、自然な手の開閉動作における中節骨の動きは末節骨の動きにほぼ相関して変化する。したがって中節骨の動きを見ることで末節骨の動きを推定することが出来るので、この位置に第1の検出手段を取り付けている。次に第2の検出手段(第2運動検出手段5)は、人の手において親指以外の4つの中手骨は手のひらの中にあるため略一体化した動きとなる。そのため親指以外の各指の中手骨の動きは手の甲の動きと同じであるために、この一箇所を検出すればよいことになる。よって第2の検出手段はひとつで共有できる。

0037

固定ベルト9は少なくとも一部に伸縮性を有する紐状体で構成され、第1の検出手段(第1運動検出手段1)を人差し指11や中指12の中節骨(中節骨11Bや12B)に固定する指先固定部2と、第2の検出手段(第2運動検出手段5)を、中手指節間関節(MP間接例えば人差し指11や中指12のMP関節11M、12M)と手首との間で且つ手の甲側に固定する中手骨固定部4と、指先固定部2と中手骨固定部4とを接続し、且つ装着されたときに少なくとも一部が指の腹側で延在する指側接続部3と、手首側接続部6を介して中手骨固定部4に接続され、手首に固定される手首装着部8と、からなる。手首装着部8には各部に電源を供給するための電源部7が設けられている。また手首側接続部6も、中手骨固定部4を固定するために、中手骨固定部4が固定される位置に対して、手首の手のひら側へ向かって一方の端が延在している。

0038

さらに、図4(A)、(B)において、指側接続部3は、指先固定部2と中手骨固定部4とを4本の紐状体3−1,3−2,3−3,3−4で接続し、2本組の紐状体3−1,3−2と3−3,3−4は、装着されたときに指の腹側でそれぞれ交差している(図4(B))。また、手首側接続部6は、2本の紐状体6−1,6−2からなり、手首の手のひら側に延びて、手首装着部8に接続されている。このような構成によれば、2本の紐状体6−1,6−2で構成した場合でも、交差あるいは束ねることによって手首を曲げた際に手首の動きを妨げることなく、且つ2本の紐状体6−1,6−2の弛み起こすことがないので、中手骨固定4を手の甲にしっかりと固定し続けることができる。

0039

また、固定ベルト9を構成する紐状体(指側接続部3の紐状体3−1,3−2,3−3,3−4、手首側接続部6の紐状体6−1,6−2)は導電経路を有し、電源部7から第1運動検出手段1および/または第2運動検出手段5に電源を供給したり、第1運動検出手段1および/または第2運動検出手段5から検出信号を読み出す経路となる。

0040

上記した第2実施形態の構成によれば、第1実施形態と同等の効果が得られる。

0041

図6は、操作者の手の指先や甲部に装着された検出手段が手の指先や甲部の動きや姿勢を検出した後、対応するコマンドが外部に送出されるまでの流れを説明するためのブロック図である。ここでは操作者の親指に装置を装着した場合で説明するが、その他の指、例えば人差し指や中指に装着した場合についても同様である。また図5には、装着された各運動検出手段が検出する検出軸を示している。

0042

例えば、親指の指先には第1運動検出手段100(図2(A)の第1運動検出手段1に対応)が装着され、親指の中手骨には第2運動検出手段101(図2(A)の第2運動検出手段5に対応)が装着されている。

0043

親指中手骨に装着された第2運動検出手段101は、空間上の中手骨の回転3軸と並進3軸を検出するセンサ構成となっている。このときの親指中手骨を基準とする座標系{T}の定義を図5に示す。中手骨から指先に向く軸をXt軸、Xt軸に直交する鉛直軸をZt軸とし、それぞれに直交する軸をYt軸とする。

0044

またセンサ構成は3軸の加速度センサと3軸の角速度センサと3軸の地磁気センサの組み合わせで構成することができる。それぞれの3軸のセンサは前記中手骨座標系{T}のXt−Yt−Zt軸に対して検出されるように配置される。

0045

次に、第1運動検出手段100は、空間上の親指の曲げ方向の角度を検出するセンサで構成されている。この場合、少なくとも1軸の角速度センサにより構成することが出来る。この1軸は中手骨座標系{T}のYt軸と平行な軸の回転を検出するように配置される。(図5)
第2運動検出手段101では、前記構成のセンサで検出された位置・姿勢情報空間座標演算手段103に入力される。空間座標演算手段103では位置・姿勢情報に基づいて中手骨の空間上の位置・姿勢を演算する。

0046

まず、空間座標演算手段103では、図示されていない初期化指示手段により、初期化動作の指示があると、重力ベクトル軸をZw軸とし、Zw軸に直交し親指中手骨から指先に向かう方向をXw軸、そしてZw軸とXw軸に直交する軸をYw軸とした世界座標系{w}の設定をし(図5)、同時に角速度センサの時間積分演算により回転姿勢角度を求めるための内部演算データをゼロに初期化し、更に現在の場所の現在の姿勢での地球の地磁気ベクトルを3軸地磁気センサにより検出し、初期地磁気ベクトルとして内部に記憶する。

0047

初期化後座標演算の動作では、重力ベクトル軸からの傾きは3軸の加速度センサの静的な情報を抽出することで親指中手骨のZt軸の傾き(Xt、Yt軸に対する回転角度)を検出する。また地磁気センサにより初期地磁気ベクトルに対する現在地磁気ベクトル変移により、方位方向(Zt軸に対する回転角度)を求める。以上の加速度センサによる傾き情報と、地磁気センサによる方位情報から3軸の空間回転姿勢を求める。

0048

しかしこれらの情報を得るには、ローパス演算処理や静的な条件が必要で高速に情報を得ることができない。そこで角速度センサの時間積分による回転姿勢情報を求め、前記加速度センサと地磁気センサから求められた静的な回転姿勢情報とセンサ融合することで親指中手骨の回転姿勢角度を推定していく。例えば高速に動いているときは角速度センサ情報の重みを増やし、低速時には加速度センサと地磁気センサの情報の重みを増やすことで、低速から高速まで精度良く空間回転姿勢を推定することができる。

0049

更には静的な回転姿勢情報により角速度姿勢情報を補正していくなどの手法で精度を向上させることができる。以上で、世界座標系{w}Xw−Yw−Zw軸に対する中手骨座標系{T}Xt−Yt−Zt軸の回転姿勢角度[wRt]を推定する。

0050

次に並進情報に関しては加速度センサ情報を1回時間積分することで速度情報が求まり、更に時間積分することで位置情報が求まる。ただし角速度センサの角度演算と同様に、並進情報を求めるために、初期化時には積分情報をゼロに初期化しておく必要がある。

0051

次に、加速度センサの加速度情報には、地球上のあらゆる所で検出される1Gの重力加速度と、並進動作したときの並進加速度情報が加算されている。よって加速度センサから静的な重力加速度を除去する必要がある。これには前記角速度センサより推定する回転姿勢角度情報[wRt]より、重力ベクトル軸であるZwから推定重力ベクトル量を推定し、この推定重力ベクトル量を前記加速度情報から差し引くことで、並進加速度を求めることができる。この並進加速度を2度時間積分し並進位置を推定することができる。

0052

上より世界座標系{w}に対する親指中手骨{T}の位置・姿勢である回転姿勢角度と並進位置を推定する。

0053

また親指曲げ角度推定手段102は、空間座標演算手段103からの親指中手骨の空間上の姿勢情報と、第1運動検出手段100からの指先の姿勢情報とに基づいて、親指中手骨に対する曲げ角度を推定する。これには中手骨座標系{T}のYt軸と平行な軸に取り付けられ、この軸周りの回転を検知する角速度センサの時間積分により回転角度を求めることができる。角速度センサの時間積分演算により回転姿勢角度を求めるために、初期化時にはゼロに初期化する。

0054

親指の曲げ方向と中手骨のYt軸方向は平行に設置されているために、親指の曲げ角度が変わらずに手の姿勢が変化した場合、指先の角速度センサと中手骨のYt軸の角速度センサには同じ回転運動が加わる。しかし指が曲げられたときには指先の角速度センサに回転運動が加わるが、中手骨のYt軸の角速度センサには運動は加わらない。よってこの2つの角速度センサの差分を見ることで、手の姿勢が変わっても指先の曲げ角度だけを独立に検出することができる。

0055

親指ポーズ検出手段104は、親指曲げ角度推定手段102からの親指の曲げ角度と、空間座標演算手段103からの親指中手骨の空間上の位置・姿勢情報とに基づいて、親指全体の空間上での位置と姿勢・曲げ形状の親指のポーズを推定する。親指動作解析手段105は、親指ポーズ検出手段104からの、親指の空間上での位置と親指のポーズの時間的、空間的な動作の変化に基づいて、親指のジェスチャ動作解析する。親指動作解析手段105では、予め記憶されている複数のジェスチャ動作と比較を行い、動作が合致したときにその動作に対応して予め決められたコード情報を求める。

0056

コマンド送出手段106は、親指動作解析手段105でジェスチャ解析されて求められたコード情報を受けて、通常はコマンド情報として外部に送出されるが、操作入力装置内部の動作を制御するコードであった場合には内部コマンドとして実行される。

0057

以上の実施形態では、手首装着部8に電源部などを装着しているが、特にここに限定するものではない。また、図示していない信号制御回路や演算手段なども何処に装備しても構わない。

図面の簡単な説明

0058

図1は、本発明の操作入力装置を装着する操作者の手指の骨格構造を示す図である。
本発明の第1実施形態に係る操作入力装置の概略構成を示す図である。
図3(A)、(B)は、操作者が手の親指に第1実施形態に係る操作入力装置を装着したときのようすを示す図である。
図4(A)、(B)は、操作者が手の人差し指と中指に第2実施形態に係る操作入力装置を装着したときのようすを示す図である。
図5は、第1、第2運動検出手段により検出される操作者の手指の動きを示す図である。
図6は、検出手段が手の指先や甲部の動きや姿勢を検出した後、対応するコマンドが外部に送出されるまでの各種演算処理部の流れを説明するためのブロック図である。

0059

1 第1運動検出手段
2指先固定部
3指側接続部
3−1,3−2紐状体
4中手骨固定部
5 第2運動検出手段
6手首側接続部
6−1,6−2 紐状体
7電源部
8 手首装着部
9固定ベルト
100 第1運動検出手段
101 第2運動検出手段
102親指曲げ角度推定手段
103空間座標演算手段
104 親指ポーズ検出手段
105 親指動作解析手段
106コマンド送出手段

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