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DHC_D
触覚ハッカソン「Shock-a-thon 2014」
触覚マウスの使い方
Shock-a-thon !!
2014年7月6日(日)
Zzz...
○△×
101001
マーケティング部／竹内 伸
DHC_D
© 2014 Fuji Xerox Co., Ltd. All rights reserved.
触覚マウスの構成①
試作品全体像
磁石およびコイル配置
X
S
N
Fx
Y
Ix
S
N
二次元Actuator
CPU
：136×73×41mm
： 180g
： X,Y各方向で±5mm
： 0.85N
コイル（裏）
ステーター部
可動部
外形寸法
重量（ｹｰﾌﾞﾙ除く）
呈示部可動範囲
最大推力（400mA時）
スライダ
（表）
ドライバ＆
センサ（裏）
マグネット
（表）
触覚マウスの構成②
出力命令
USB制御装置
USB光学マウス
2次元リニア
アクチュエータ アクチュエータ
座標
USBハブ
マウス移動量
アクチュエータ座標
&マウス移動量
ホスト
PC
出力命令
・触覚マウスは通常の光学マウスの上に
触覚マウスは通常の光学マウスの上に
2次元平面状に自由に動かすことのできる
リニアアクチュエータを搭載した構造になっています。
・マウスカーソルの動きに合わせて
アクチュエータを動作させることによって
画面上のオブジェクトを触っている感触を
操作者に伝えることができます。
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触覚マウスの構成③
USBコネクタ
（PC本体）
PC本体）
サンプルアプリケーション
右クリックボタン
触覚マウス
デバイスドライバ
触覚API
触覚API /
ActiveXコントローラ
ActiveXコントローラ
ActiveXコント
ローラの組み込
み＆スクリプト
言語による記述
Webブラウザ
Web
ブラウザ
DeviceIoControl()
OpenTM() CloseTM()
SetDF(k0,k1)
SetPID(kp,ki,kd)
GetPos(),SetPos(x,y)
SetF(fx,fy)
Windows）
PC（Windows）
触覚呈示部
２次元リニア
アクチュエータ
ファームウェア
・測定系の設定
・制御系の設定
・停止
・フォース出力
・ 位置制御
・ 位置移動制御
（マウス本体）
左クリックボタン
動作アルゴリズム①
ステップ状凹凸の乗り越え感
A
Y
触覚アルゴリズム
素材によって動作モード
（A-B間）
ステップ状昇降
B
X or Fx
X
t
側面断面
A
上から見た面
スロープ状凹凸の乗り越え感
Y
A
B
B
勾配状昇降
C
X or Fx
X
t
側面断面
A
上から見た面
B
C
動作アルゴリズム②
触覚アルゴリズム
地形状凹凸のなぞり感
z
ポインタ（指先）
の軌跡
Z方向エネルギー高さ
y
濃度パターン
x
x
dz/dx
x方向の勾配：dz/dx
Fig.1 濃淡部拡大図
t
dz/dy Y方向の勾配：dz/dy
z
t
x
Z方向エネルギー高さ
変換例
・X方向移動量：X=-dz/dx
・Y方向移動量：Y=-dz/dy
動作アルゴリズム③
文字・記号の入力と呈示 ＜二段階座標入出力技術を用いて：その２＞
文字の入力：
例えばドラッグ・モードにおいて、カーソルの座標を
時系列的に連続入力し、(x,y,t)の「文字データ列」として
所定エリアに記憶する。ドラッグ･モードから開放されて
いる期間はデータを記憶しない。
文字の出力：
予め、記憶エリアに格納してある「文字データ列」の
数値をアクチュエータを位置制御することによって再現
する。
筆記上、書くところが不連続に跳ぶ場合は、跳ぶとき
のアクチュエータ移動速度を変更できる。
動作アルゴリズム④
粘弾性表現
触覚呈示部へ
発生させる力 F
ダンパーμ
バネｋ
質量M
触覚呈示部の位置
触覚アルゴリズム
χ
運動方程式
・・
・
Mχ ＋μχ ＋ｋχ -M g ＝
F
について F を逐次計算すればよい。
χ
・・ ・
が測定位置であるためχ 、χ の精度が出ない。
→触覚呈示部に加わる力等を計測し、
F の精度を補正する。
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動作アルゴリズム⑤
粘弾性表現
触覚呈示部へ
発生させる力 F
触覚呈示部の位置 χ1
バネｋ2
ダンパーμ
バネｋ1
質量M
触覚アルゴリズム
仮想質量の位置
運動方程式は次式のようになる
・・
・
Mχ2 ＋μχ2＋ｋ1χ2 ＋ｋ2（χ2 - χ1 ）-M g ＝0
χ2
ｋ2（χ1-
χ2 ）-M g ＝ F
について F を逐次計算すればよい。
χ2
は計算値であるため
・・
・
χ2 、χ2 は十分な精度で計算可能。
計測値であるχ1 についてはバネ係数しかかからない。
→十分な精度の F を計算可能。
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動作アルゴリズム⑥
粘弾性表現
デモ画面
DHC_D
触覚呈示技術は“プレゼン”に向かない技術ですので是非、体感していってください。
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