方向提示システム、及びこれを適用した電動車椅子、杖、ゲーム用コントローラ
【課題】簡易な構造でユーザの触覚を刺激して、方向指示情報に基づいた方向提示を確実に実行できる方向提示システムを提案する。
【解決手段】前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する電磁駆動アクチュエータＡＴと、外部から提供される方向指示情報ＧＰＳに基づいて、前記移動部のスライド方向を制御する駆動制御手段ＤＣ−Ｐとを備えている方向提示システムである。本発明によると、駆動制御手段が外部から提供される方向指示情報に基づいて電磁駆動アクチュエータの移動部をスライド制御するので、この移動部によってユーザの指、手、肘などを一定の長さを持って触角刺激することができる。よって、視覚や聴覚でなく、ユーザの触覚刺激により方向を提示できるので、仮にユーザが視覚や聴覚に障害のある者であっても提示したい方向を確実に伝達できる。
【解決手段】前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する電磁駆動アクチュエータＡＴと、外部から提供される方向指示情報ＧＰＳに基づいて、前記移動部のスライド方向を制御する駆動制御手段ＤＣ−Ｐとを備えている方向提示システムである。本発明によると、駆動制御手段が外部から提供される方向指示情報に基づいて電磁駆動アクチュエータの移動部をスライド制御するので、この移動部によってユーザの指、手、肘などを一定の長さを持って触角刺激することができる。よって、視覚や聴覚でなく、ユーザの触覚刺激により方向を提示できるので、仮にユーザが視覚や聴覚に障害のある者であっても提示したい方向を確実に伝達できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータを用いて方向の提示を行う方向提示システムに関する。より詳細には、種々の構造体に組込まれ、ユーザ（操作者や使用者）の触覚を刺激することにより適切な方向提示を行う方向提示システムに関し、また、この方向提示システムを適用した電動車椅子などの装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１はナビゲーションを利用するユーザを支援するシステムについて提案している。特に、特許文献１は感覚方向指示装置を介してユーザに方向を提示するナビゲーション支援システムを提案している。このシステムに含まれる触覚方向指示装置は、ユーザに随伴して必要な触覚キューイングを決定して可動ペグを引込ませたり、起立させたり、また振動させたりする。可動ペグによって、ユーザの触覚を刺激して進行方向を示唆する。よって、ユーザは触覚刺激によって進行方向を認識できるので、ディスプレイへの注意を払う割合を軽減することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５２５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、特許文献１で開示する技術は、従来にあっては視覚或いは聴覚を介して伝達されていたナビゲーション情報を、ユーザの触覚にも働き掛けて補足するようにしている。これによって、ナビゲーション情報を取得するために、ユーザがディスプレイや音声に注意するように求められる環境（状況）を軽減できる。
【０００５】
触覚方向指示装置は上記のように可動ペグを移動させて方向を提示する。ここでの可動ペグは釘（くぎ）ある杭（くい）状の棒状体であり、これを引込ませたり、起立させたり、また振動させたりして方向を示唆する。すなわち、特許文献１の触覚方向指示装置では複数の可動ペグを配備しておき、これを提示する情報に対応して出没（引込・起立）させることでユーザの触覚を刺激する。
【０００６】
しかしながら、複数の可動ペグを位置情報に応じて選択的に出没させる駆動機構や論理回路を必要とするので可動ペグ周辺の構成が複雑化してしまう。また、可動ペグを出没させてユーザの指を押すような触覚刺激を与えて情報を示唆する構成である。可動ペグが細い針状であって、強い力で押上げると危険なデバイスとなってしまう。その一方、押上げ力を弱くするとユーザが触覚刺激を認識できないという事態が想定される。また、可動ペグをある程度の太さの棒状体にすると、これを駆動させる構造も大型化してしまう。また、特許文献１で開示する触覚方向指示装置は、ユーザの視覚や聴覚を介してナビゲーションの位置情報を伝達するときの補足装置として採用が可能である。しかし、この触覚方向指示装置単独では、進行方向を確実に伝達することが困難である。よって、ユーザが視覚障害者や聴覚障害者である場合には、特許文献１で開示する技術を適用することには困難がある。
【０００７】
したがって、本発明の主な目的は、簡易な構造でユーザの触覚を刺激して、方向指示情報に基づいた方向提示を確実に実行できる方向提示システムを提案することであり、更にはこのシステムを採用することで、提示した方向をユーザに確実に伝達できる電動車椅子、杖やゲーム用コントローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する電磁駆動アクチュエータと、外部から提供される方向指示情報に基づいて、前記移動部のスライド方向を制御する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする方向提示システムによって達成できる。
【０００９】
本発明によると、駆動制御手段が外部から提供される方向指示情報に基づいて電磁駆動アクチュエータの移動部をスライド制御するので、この移動部によってユーザの指、手、肘などを一定の長さ（距離）を持って触角刺激することができる。よって、視覚や聴覚でなく、ユーザの触覚刺激により方向を提示できるので、仮にユーザが視覚や聴覚に障害のある者であっても提示したい方向を確実に伝達できる。
【００１０】
そして、外部の位置情報提供設備から現在位置情報を取得すると共に、地図情報を用いて事前に設定した目的地へ向かう経路を特定するナビゲーション部を更に含み、前記駆動制御手段は、前記ナビゲーション部が前記方向指示情報として提示する経路情報に基づいて、前記電磁駆動アクチュエータを制御するものでもよい。
【００１１】
また、進行方向の周囲に存在する障害物を検出する障害物検知センサを更に備え、前記駆動制御手段は、前記障害物検知センサからの障害物情報に応じて前記電磁駆動アクチュエータの制御を変更するようにしてもよい。
【００１２】
そして、上記方向提示システムを備えている電動車椅子によっても上記目的を達成できる。このような電動車椅子は、操作者が触覚刺激によって進行すべき方向を確認できる。
【００１３】
また、前記電磁駆動アクチュエータは運転操作するための操作部又はアームレストに設置することができる。また、前記電磁駆動アクチュエータは、前記操作部又はアームレストに対して位置変更可能または着脱可能に設定してもよい。
【００１４】
そして、上記方向提示システムを備えている杖によっても上記目的を達成できる。このような杖は、使用者が触覚刺激によって進行すべき方向を確認できる。
【００１５】
そして、前記電磁駆動アクチュエータは、掌握部の上部または側部に設置されていてもよい。また、前記電磁駆動アクチュエータは、前記掌握部に対して位置変更可能または着脱自在に設定されていてもよい。また、掌握部に握り位置が特定されるように凹部が形成してあることがより好ましい。
【００１６】
そして、上記方向提示システムを備えているゲーム用コントローラであって、前記駆動制御手段は、ゲーム装置本体から供給される前記方向指示情報に基づいて前記電磁駆動アクチュエータを制御することを特徴とするゲーム用コントローラによっても上記目的を達成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構造でユーザの触覚を刺激して、方向指示情報に基づいた方向提示を確実に実行できる方向提示システムを提供できる。そして、このシステムを採用する電動車椅子、杖、ゲーム用コントローラは提示した方向をユーザに確実に伝達できるので、使い勝手の良い装置或いはデバイスとして提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る方向提示システムでは、前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する平面型の電磁駆動アクチュエータが採用されている。以下では、図面に基づいて、先ずこの電磁駆動アクチュエータについて説明し、更にこの電磁駆動アクチュエータを採用して方向提示する装置例について説明する。
【００１９】
電磁駆動アクチュエータは、操作者（ユーザ）の手指など触覚刺激する後述する移動部（以下、キートップと称する）が前後左右方向及び斜め方向にスライド可能に設定してある。図を参照して、電磁駆動アクチュエータの構造について説明する。この電磁駆動アクチュエータは所謂、フレミングの左手の法則を応用して構成されている。より詳細には、フレミングの左手の法則に基づいて発生する電磁力を利用してキートップが平面移動する（スライドする）ように構成されている。
【００２０】
図１は電磁駆動アクチュエータの主要構成と位置関係を模式的に示した図であり、（Ａ）は４個の磁石１（１−１〜１−４）と４個のコイル２（２−１〜２−４）との関係を示した斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。４個の磁石１−１〜１−４がヨークとして作用する基板３上に固定配置されている。この磁石１に対して、４個のコイル２−１〜２−４が対面するように配置されている。このコイル２に供給する電流を制御すると磁石１に対向した状態で相対移動して、２次元（面内）移動させることができる。すなわち、コイル２を磁石１に対してスライドさせる構造を実現できる。磁石１は所謂、永久磁石であっても電磁石であってもよい。永久磁石を採用する場合には、単体の磁石を複数、組合せてもよいし、１つの磁性体に着磁処理で複数の磁極を形成するようにしてもよい。例えば図１（Ｂ）で示した磁石１の場合、単体２個の磁石を用いて形成してもよいし、１つの磁性体に４磁極を着磁処理して形成してもよい。また、図１ではコイル２を固定側とし、磁石１を移動するように構成することも可能である。以下で示す実施例は、磁石１を固定側とし、コイル２を移動させる形態例である。
【００２１】
図２及び図３は、より具体的な形状とした電磁駆動アクチュエータ（以下、アクチュエータＡＴ）について示している図である。なお、これらの図２、図３では、図１で示す部位と対応する部位に同じ符号を使用している。図２は組立状態にあるアクチュエータＡＴの外観斜視図、図３はアクチュエータＡＴの分解斜視図である。なお、本アクチュエータＡＴは、後述するように電動車椅子、杖、ゲームコントローラなどの装置やデバイスに組込まれ、外部から提供される方向指示情報に基づいてスライドする駆動部品の形態に形成されている。
【００２２】
アクチュエータＡＴは基板として機能する下ヨーク３上に形成されている。下ヨーク３上には、図１で説明したと同様の磁石（マグネット）１が配置されている。下ヨーク３上にフレーム４が配備され、このフレーム４の４隅にはスペーサ及び支持部材として機能する支持柱５が立設されている。この支持柱５により、下ヨーク３の上方に所定空間を形成して上ヨーク６が配設されている。上下のヨーク３、６の間に形成される空間内には、コイル２が固定されたスライダ１０が移動可能な状態で収納される。スライダ１０は、コイル２に電流を供給したときに磁石１との間で生じた推力を受けて２次元内をスライド可能に形成してある。上ヨーク６上にはスライダ１０を２次元内の所定領域を移動（ＸＹ面移動）させるためのガイド機構が形成されている。
【００２３】
スライダ１０は下面にコイル２を保持している。このコイル２はスライダ１０の上方に配置されるコイルホルダ１１を介して、スライダ１０の下面に固定されている。コイルホルダ１１はスライダ１０と一体に移動する。また、コイルホルダ１１の上面側には突起部１２が形成されている。この突起部１２上にキートップ１３が嵌合されている。このキートップ１３は上ヨーク６の中央に形成した開口６ＨＬ内に収納される。本アクチュエータＡＴが組上げられたときには、図２で示すように、キートップ１３は上ヨーク６の上部に頭を出した状態となる。キートップ１３が配置される位置は、スライダ１０の下面に固定したコイル２の中央位置２ＣＴ（図１参照）である。また、スライダ１０の下面には、コイル２との間に介在するように回路基板が嵌め込まれている。この回路基板には電気部品ＥＰなどが配置され、所定の回路パターンが形成されている。
【００２４】
スライダ１０を２次元の所定領域で移動させる機構が上ヨーク６に形成されている。この移動機構について説明する。本実施例のアクチュエータＡＴでは、スライダ１０と一体に移動するキートップ１３がガイド部材に係合することで２次元の所定領域を移動するようになっている。
【００２５】
本アクチュエータＡＴは、キートップ１３をＸ軸方向及びＹ軸方向に案内するため、第１ガイド部材１６と第２ガイド部材１７とを備えている。図３を参照すると、第１ガイド部材１６はＹ軸方向の所定範囲で上記キートップ１３をガイドする。第１ガイド部材１６は中央に長方形の開口１６ＨＬを有し、この開口１６ＨＬ内にキートップ１３を収納してＹ軸方向へガイドする。
【００２６】
さらに、上記第１ガイド部材１６は第２ガイド部材１７によって、Ｙ軸方向とは直角なＸ軸方向へガイドされるようになっている。第２ガイド部材１７は、開口１７ＨＬ内で第１ガイド部材１６をＸ軸方向へ案内するように配置されている。
【００２７】
上記のような構成では、キートップ１３が第１ガイド部材１６によってＹ軸方向にガイドされ、さらに第１ガイド部材１６が第２ガイド部材１７によってＹ軸方向とは直角なＸ軸方向にガイドされる。よって、本アクチュエータではコイル２を有するスライダ１０が所定の推力を受けたときに、キートップ１３が２次元領域（ＸＹ平面）をスライドする構造を実現できることになる。より具体的には、４個のコイル２（２−１〜２−４）に供給する電流を制御することにより、Ｙ軸方向（前後方向）及びこれと垂直なＸ軸方向（左右方向）、並びにこれら方向を合成して得られる斜め方向へキートップ１３をスライドさせることができる。
【００２８】
上記構成のアクチュエータＡＴは、コイル２へ供給する電気信号を制御することでキートップ１３を前後方向、左右方向、更には斜め方向にスライドできる。よって、アクチュエータＡＴを種々の装置やデバイスなどに組込むことで、キートップ１３により操作者の手、指などを触覚刺激して指示したい方向を提示できる方向提示システムとなる。すなわち、コイル２へ供給する電流を制御しキートップ１３を提示したい方向にスライドさせることで、操作者に提示したい方向を認識させることができる。更に、スライド動作を繰返すようにすれば、提示したい方向を操作者により確実に認識させることができる。
以下では、実施例として上記アクチュエータＡＴを含む方向提示システムを適用した、経路ガイド機能を備え電動車椅子、杖、及び、障害者の補助機能を備えたゲーム用コントローラを順に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図４は、アクチュエータＡＴを適用した実施例１に係る電動車椅子ＭＷについて示している図である。この電動車椅子ＭＷの操作部ＷＲにアクチュエータＡＴが適用されている。ここでは楕円内に操作部ＷＲを拡大して示している。操作部ＷＲは棒形状であり、例えばこの操作部ＷＲを進みたい方向へ傾倒させることによって電動車椅子ＭＷを進めることができる。この操作部ＷＲの上端部に、アクチュエータＡＴが埋め込まれている。操作者が操作部ＷＲを掌握したときに、親指がアクチュエータＡＴのキートップ１３に触れる状態となるように設定してある。よって、キートップ１３が所定の方向へスライドすると、操作者はその方向を触覚刺激で確認できる。
【００３０】
図５は、電動車椅子ＭＷの進行方向を提示するアクチュエータＡＴを制御するための構成を示したブロック図である。電動車椅子ＭＷは、経路を検索して進行方向を特定するナビゲーション部となる位置情報処理部ＰＦ−Ｐと、この位置情報処理部ＰＦ−Ｐから供給される信号に基づいてアクチュエータＡＴを制御する駆動制御部ＤＣ−Ｐとを備えている。
【００３１】
この電動車椅子ＭＷは、ナビゲーション装置を搭載する車両の場合と同様に、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信して自己位置を確認して経路を特定する機能を備えている。図５における位置情報処理部ＰＦ−Ｐは、外部の位置情報提供設備から現在位置情報を取得すると共に、地図情報を用いて事前に設定した目的地へ向かう経路をガイドするナビゲーション装置として機能する。位置情報処理部ＰＦ−Ｐは外部情報処理部及び演算ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。外部情報処理部はＧＰＳ信号を受信して自己位置を確認し、演算ＣＰＵは内蔵している地図情報を用いて自己の現在位置の確認及び目的地までの経路を検索して決定して、これに応じた信号を出力する。
【００３２】
駆動制御部ＤＣ−Ｐは、上記位置情報処理部ＰＦ−Ｐからの信号に基づいて、アクチュエータＡＴを制御する駆動制御手段として機能する。駆動制御部ＤＣ−Ｐは、演算ＣＰＵから供給される信号に基づいて、電動車椅子ＭＷが進行すべき方向にアクチュエータＡＴのキートップ１３をスライドさせる。駆動制御部ＤＣ−Ｐは、電源回路、電圧調整回路及び発信回路を含んでいる。
【００３３】
なお、上記位置情報処理部ＰＦ−Ｐ及び駆動制御部ＤＣ−Ｐは、図示のように、車椅子駆動モータを駆動させるために配置してある搭載バッテリを活用して駆動すればよい。
【００３４】
図６は、位置情報処理部ＰＦ−Ｐからの信号に応じて、駆動制御部ＤＣ−ＰがアクチュエータＡＴの駆動を制御するときの電圧波形の一例を示した図である。（Ａ）は、例えばＸ軸方向（例えば電動車椅子の横方向）にアクチュエータＡＴのキートップ１３を短時間に往復スライドさせる場合、（Ｂ）は時間的にインターバルを持ってキートップ１３を往復スライドさせる場合、更に（Ｃ）はキートップ１３を例えば一定時間右側へスライドさせて戻す場合である。これらの動作を提示したい方向情報と予めリンクしておくことで、操作者の触覚を刺激してその提示方向を伝達できる。Ｙ軸方向についても駆動制御する電圧波形を同様に形成してキートップ１３をスライド動作させることで、操作者の触覚を刺激して方向を伝達できる。
【００３５】
図７は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを組合わせた場合のアクチュエータＡＴのスライド動作の一例を示した図である。（Ａ）はＹ軸方向だけに正電圧を印加して、進行方向と平行な前方へアクチュエータＡＴのキートップ１３をスライドさせる場合を示している。図７（Ａ）は、キートップ１３が進行方向と平行にスライドして、一定時間前端に留まって中央位置に戻る様子を示している。このスライド動作をしたときに、例えば真っ直ぐに進むことの提示であることを予め定めておくことで、操作者の親指を刺激して進行方向を伝達できる。同様に、（Ｂ）はＸ軸方向及びＹ軸方向に正電圧を印加した場合を示している。アクチュエータＡＴのキートップ１３が進行方向に対して右斜め前へスライドして、一定時間前端に留まる。このスライド動作をしたときには、例えば右斜めに進むことの提示であることを予め定めておけばよい。
【００３６】
図８は、図５で示した位置情報処理部ＰＦ−Ｐ及び駆動制御部ＤＣ−Ｐが協働して実行する進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。なお、図５で示すブロック図では、発明の理解を容易とするため、位置情報処理部ＰＦ−Ｐの演算ＣＰＵと駆動制御部ＤＣ−Ｐとを個別に図示しているが、１つのＣＰＵでこれらを実現するようにしてもよい。
【００３７】
前述したように位置情報処理部ＰＦ−Ｐは、ナビゲーション装置と同様の機能を備えている。図示を省略しているが電動車椅子には目的地を入力するための入力装置が配備されており、目的地が入力されると（Ｓ１）、位置情報処理部ＰＦ−Ｐの外部情報受信部が外部より位置情報（ＧＰＳ信号など）を受信する（Ｓ２）。そして、演算ＣＰＵが、内蔵したマップデータ（地図情報）で現在地点の照合（Ｓ３）、目的地点の照合（Ｓ４）、現在地点から目的地までのルート情報検索などを実行する（Ｓ５）。
【００３８】
上記のようにして電動車椅子ＭＷの現在地と目的地への経路が特定されると、曲がり角地点（交差点）に到達したときに（Ｓ６）、演算ＣＰＵが進行方向情報をＸ、Ｙ軸の電圧波形データに変換する（Ｓ７）。この電圧波形データが駆動制御部ＤＣ−Ｐに伝達され（Ｓ８）、駆動制御部ＤＣ−ＰがアクチュエータＡＴに所定の電圧を印加する（Ｓ９）。これにより、キートップ１３が進行方向と平行にスライドするなどの動作を実行する（Ｓ１０）。このスライド動作は電動車椅子ＭＷの操作部を掌握する操作者の指を刺激するので、触覚を介して提示方向を操作者へ確実に伝達できる。
【００３９】
以上で説明した、ナビゲーション機能付きの電動車椅子ＭＷはアクチュエータを用いることにより、操作者の触覚を刺激して進行方向を提示する。よって、操作者の視覚、聴覚以外の感覚である触覚を介して方向提示を行える。特に触覚刺激のデバイスとして、キートップ１３（移動部）が平面をスライドする電磁駆動アクチュエータＡＴを採用するので、移動距離を一定以上に長く設定して操作者の手指などを触覚刺激できる。よって、操作者に提示したい方向を、触角刺激だけでも確実に伝達できる。
【００４０】
（変形例１）
以下、更に実施例１に関連した変形例を説明する。図９は、実施例１の第１の変形例について示したブロック図である。このブロック図は、先に説明した図５と対応して示している。この図９で示すように、変形例１では障害物検知センサＢＳが新たに付加されており、その検出信号が演算ＣＰＵへ供給されている。なお、このような障害物検知センサＢＳとしては、周囲の障害物を検出する超音波センサ、光学センサ、ミリ波レーダなどを採用して、電動車椅子ＭＷに適宜に設置すればよい。
【００４１】
図１０は、障害物検知センサを採用して進行方向に存在する障害物を回避できるように改善した変形例１の進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。ただし、図１０における前半の処理は、図８で示した進行方向ガイドのフローチャートの前半（Ｓ１〜Ｓ６）と同様であるので、これ以後をステップＳ２１以下として説明する。
【００４２】
曲がり角地点に到達したとき（Ｓ６）、障害物検知センサＢＳが障害物を検知すると（Ｓ２１）、その検出信号を演算ＣＰＵが受信する（Ｓ２２）。演算ＣＰＵは障害物情報を加味してＸ、Ｙ軸の電圧波形データに変換する（Ｓ２３）。この電圧波形データが駆動制御部ＤＣ−Ｐに伝達され（Ｓ２４）、駆動制御部ＤＣ−ＰがアクチュエータＡＴに所定の電圧を印加する（Ｓ２５）。この場合には、アクチュエータＡＴが振動する、クリック感などを感じさせる動作を実行する。これにより障害物の存在を提示する（Ｓ２６）。障害物が存在するが注意することで通行可能である場合には、その後に通常のスライド動作を実行して変更後の進行方向を提示してもよい。また、障害物により、進行することが不可能である場合は、所定の警告を発するようにするのが好ましい。
【００４３】
（変形例２）
実施例１に関連した第２の変形例を説明する。図１１は、操作部ＷＲとは反対のアームレスト（肘掛）ＡＲにアクチュエータＡＴを配置した変形例２に係る電動車椅子ＭＷについて示している。前述した実施例では操作部ＷＲのレバーにアクチュエータＡＴを組込む場合を例示している。この場合には、アクチュエータＡＴの設置位置が限定され、小型化を促進する必要がある。これに対し図１１で示すように反対側のアームレストＡＲにアクチュエータＡＴを設置すれば、自由度をもってアクチュエータＡＴを設計し、配置することができる。図１１で示す変形例２の場合には、指を触覚刺激する場合に限らす、操作者の手の平部分、腕や肘部分に触覚刺激を与えて方向を提示することもできる。
【００４４】
（変形例３）
実施例１に関連した第３の変形例を説明する。図１２はアクチュエータＡＴを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。変形例３では、アクチュエータＡＴに第１の電気接点ＣＴ−１が形成されている。一方、操作部ＷＲの上端には、第１接点ＣＴ−１に対する第２接点ＣＴ−２及びアクチュエータＡＴを支持する構造が設けられている。同様に、アームレストＡＲ側にも第１接点ＣＴ−１に対する第３接点ＣＴ−３及びアクチュエータＡＴを支持する構造が設けられている。
【００４５】
図１２で示す変形例３の構造を採用すれば、電動車椅子ＭＷを使用する操作者の要求に応じてアクチュエータＡＴを着脱することができる。このようにアクチュエータＡＴを着脱自在にしておくと、操作者が特定の箇所に障害がある場合に対処できる。左腕を失った身障者が操作者である場合には、操作部ＷＲにアクチュエータＡＴを設置する。右手の指先に不自由がある操作者である場合にはアームレストＡＲにアクチュエータＡＴを設置する。この変形例３による電動車椅子ＭＷは、操作者の状態や要求に応じて、アクチュエータＡＴを配備する箇所を変更できるので１台を複数の人で共有できる。なお、図１２で例示したアクチュエータＡＴの設置箇所は単なる例示である。例えば足を置くステップＳＴにアクチュエータＡＴを設置するようにしてもよい。変形例３は、アクチュエータＡＴを着脱可能に構成して設置位置の変更を可能とする構造を提案するものであるが、アクチュエータＡＴをスライド可能に配置して所定範囲内で位置変更可能とする構造を採用してもよい。
【実施例２】
【００４６】
実施例１の電動車椅子ＭＷに適用したのと同様の構成を杖に適用した場合を実施例２として説明する。なお、実施例２の説明では、実施例１と同じ部位に同一の符号を付すことで重複する説明を省略する。図１３は、方向提示の機能を備えた実施例２に係る視覚障害者用の白杖ＷＳについて示した図である。この白杖ＷＳも実施例１の電動車椅子の場合と同様にナビゲーション機能を備え、アクチュエータＡＴのスライド動作で視覚障害者の手を触覚刺激して進行方向などを提示する。より具体的には、白杖ＷＳの上部の掌握部ＧＰの上端にアクチュエータＡＴがセットされている。よって、前述した実施例１の場合と同様に、キートップ１３が使用者の親指を触覚刺激して方向を提示できる。なお、白杖の掌握部ＧＰには、使用者の指で握る位置を特定されるように凹部ＣＳが形成してある。よって、使用するときには、杖ＷＳの向きは常に同じになるのでキートップ１３のスライド動作で方向を提示できる。
【００４７】
図１４は、白杖ＷＳにセットしたアクチュエータＡＴを駆動制御するための構成を示したブロック図である。実施例１で説明した電動車椅子の場合には、駆動バッテリ、ナビゲーション機能を果す位置情報処理部ＰＦ−Ｐ、アクチュエータＡＴのスライド動作を制御する駆動制御部ＤＣ−Ｐなど全てを搭載することが可能である。これに対して、実施例２の白杖ＷＳの場合にはスペースに限界がある。そこで、アクチュエータＡＴ及びこの駆動を制御する駆動制御部ＤＣ−Ｐ及び受信機を杖側にコンパクトに設定する。残る位置情報処理部ＰＦ−Ｐは別体に形成して、アクチュエータＡＴの駆動信号を送信するように構成する。別体に形成する位置情報処理部ＰＦ−Ｐは、単独の装置として構成してもよいが、例えば携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）の一部機能として構成するのが好ましい。このように構成した位置情報処理部ＰＦ−Ｐを、使用者自身或いは同伴者が保持することで白杖ＷＳを電動車椅子ＭＷの場合と同様に使用できる。
【００４８】
（変形例１）
以下、更に実施例２に関連した変形例を説明する。図１５は、アクチュエータＡＴの設置位置を掌握部ＧＰの側部に変更した実施例２の変形例１について示した図である。図１５で示すように、指で握る凹部ＣＳと反対側にアクチュエータＡＴを設定すると使用者の親指、若しくは手の平で触覚刺激を受けることができる。ただし、このようにアクチュエータＡＴを横向きで使用する場合には、上側が前方、下側が後方などと予め設定することが必要である。
【００４９】
（変形例２）
実施例２に関連した第２の変形例を説明する。図１６は、掌握部ＧＰに対してアクチュエータＡＴを移動できる構造を設けた変形例２について示している図である。掌握部ＧＰに移動用のガイド部３０と任意位置でアクチュエータＡＴを固定するためのネジ部３１を備えている。この変形例の白杖ＷＳを採用すれば、使用者の身体の状態や好みに応じてアクチュエータＡＴの位置を変更できる。白杖ＷＳは、このように使用者の状態や要求に応じてアクチュエータＡＴの位置を変更できるので複数の人で共有できる。
【００５０】
（変形例３）
実施例２に関連した第３の変形例を説明する。図１７はアクチュエータＡＴを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。変形例３では、アクチュエータＡＴに第１の電気接点ＣＴ−１が形成されている。一方、白杖ＷＳの掌握部ＧＰの上端には、第１接点ＣＴ−１を着脱自在とする第２接点ＣＴ−２、また側部にも第１接点ＣＴ−１を着脱自在とする第３接点ＣＴ−３が設けられている。この変形例３による白杖ＷＳは使用者の状態や要求に応じてアクチュエータＡＴを配備する箇所を変更できる。白杖ＷＳも使用者の状態や要求に応じてアクチュエータＡＴの位置を変更できるので複数の人で共有できる。
【実施例３】
【００５１】
更に図を参照して、本発明の第３の実施例について説明する。この実施例３はゲーム用コントローラに係るものである。図１８は、実施例に係るゲーム用コントローラＧＣを示しており、（Ａ）は使用状態にあるゲーム用コントローラＧＣの外観斜視図、（Ｂ）はゲーム用コントローラＧＣの側部断面である。このゲーム用コントローラＧＣは、図１８（Ａ）で示すように、ゲーム装置本体４０に接続され、ディスプレイ装置４５に表示されるゲームなどをコントロールするときに使用される。
【００５２】
ゲームの遊戯者（プレーヤ）は、通常、ゲーム装置本体４０にセットされたアプリケーションソフトに応じてゲーム用コントローラＧＣのジョイスティックＪＳや入力ボタンＢＴを操作する。図１８（Ｂ）で示すように、ゲーム用コントローラＧＣのジョイスティックＪＳの基幹部には前述したアクチュエータＡＴが採用されている。また、ゲーム装置本体４０内にはアプリケーションソフトの内容に応じた方向指示情報を確認し、この方向指示情報に基づいてＸ、Ｙ軸の電圧波形データを生成する回路が内蔵してある。よって、ゲーム装置本体４０から供給する出力信号を駆動指示情報として、ゲーム用コントローラＧＣ内のアクチュエータＡＴのキートップ１３をスライド動作させることができる。
【００５３】
例えば、アプリケーションソフトとして車両が道路を走行するサーキットゲームを実行しているときに、ゲーム用コントローラＧＣのジョイスティックＪＳを左右にスライドさせてプレーヤの手の平などに触覚刺激を与えることができる。このようなゲーム用コントローラＧＣは、視覚障害のあるプレーヤがゲームするときの補助として、また、幼い子供にゲームを体感させる場合など、補助機能をを備えたものとして提案できる。
【００５４】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】電磁駆動アクチュエータの主要構成と位置関係を模式的に示した図であり、（Ａ）は４個の磁石と４個のコイルとの関係を示した斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。
【図２】組立状態にあるアクチュエータの外観斜視図である。
【図３】アクチュエータの分解斜視図である。
【図４】アクチュエータを適用した実施例１に係る電動車椅子について示している図である。
【図５】電動車椅子の進行方向を提示するアクチュエータを制御するための構成を示したブロック図である。
【図６】駆動制御部がアクチュエータの駆動を制御するときの電圧波形の一例を示した図である。
【図７】Ｘ軸方向とＹ軸方向とを組合わせた場合のアクチュエータのスライド動作の一例を示した図である。
【図８】位置情報処理部及び駆動制御部が協働して実行する進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。
【図９】実施例１の第１の変形例について示しているブロック図である。
【図１０】障害物を回避できるように改善した変形例１の進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。
【図１１】操作部とは反対のアームレストにアクチュエータを配置した変形例２に係る電動車椅子について示してる図である。
【図１２】アクチュエータを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。
【図１３】方向提示の機能を備えた実施例２に係る視覚障害者用の白杖について示した図である。
【図１４】実施例２の白杖にセットしたアクチュエータを駆動制御するための構成を示したブロック図である。
【図１５】アクチュエータの設置位置を掌握部の側部に変更した実施例２の変形例１について示した図である。
【図１６】掌握部に対してアクチュエータを移動できる構造を設けた変形例２について示している図である。
【図１７】アクチュエータを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。
【図１８】実施例に係るゲーム用コントローラを示しており、（Ａ）は使用状態にあるゲーム用コントローラＧＣの外観斜視図、（Ｂ）はゲーム用コントローラＧＣの側部断面である。
【符号の説明】
【００５６】
１（１−１〜１−４） 磁石
２（２−１〜２−４） コイル
１０ スライダ
１３ キートップ（移動部）
ＡＴ 電磁駆動アクチュエータ
ＭＷ 電動車椅子
ＷＲ 操作部
ＡＲ アームレスト
ＢＳ 障害物検知センサ
ＷＳ 白杖（杖）
ＧＰ 掌握部
ＧＣ ゲーム用コントローラ
駆動制御部ＤＣ−Ｐ 駆動制御手段
位置情報処理部ＰＦ−Ｐ ナビゲーション部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータを用いて方向の提示を行う方向提示システムに関する。より詳細には、種々の構造体に組込まれ、ユーザ（操作者や使用者）の触覚を刺激することにより適切な方向提示を行う方向提示システムに関し、また、この方向提示システムを適用した電動車椅子などの装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１はナビゲーションを利用するユーザを支援するシステムについて提案している。特に、特許文献１は感覚方向指示装置を介してユーザに方向を提示するナビゲーション支援システムを提案している。このシステムに含まれる触覚方向指示装置は、ユーザに随伴して必要な触覚キューイングを決定して可動ペグを引込ませたり、起立させたり、また振動させたりする。可動ペグによって、ユーザの触覚を刺激して進行方向を示唆する。よって、ユーザは触覚刺激によって進行方向を認識できるので、ディスプレイへの注意を払う割合を軽減することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３５２５２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、特許文献１で開示する技術は、従来にあっては視覚或いは聴覚を介して伝達されていたナビゲーション情報を、ユーザの触覚にも働き掛けて補足するようにしている。これによって、ナビゲーション情報を取得するために、ユーザがディスプレイや音声に注意するように求められる環境（状況）を軽減できる。
【０００５】
触覚方向指示装置は上記のように可動ペグを移動させて方向を提示する。ここでの可動ペグは釘（くぎ）ある杭（くい）状の棒状体であり、これを引込ませたり、起立させたり、また振動させたりして方向を示唆する。すなわち、特許文献１の触覚方向指示装置では複数の可動ペグを配備しておき、これを提示する情報に対応して出没（引込・起立）させることでユーザの触覚を刺激する。
【０００６】
しかしながら、複数の可動ペグを位置情報に応じて選択的に出没させる駆動機構や論理回路を必要とするので可動ペグ周辺の構成が複雑化してしまう。また、可動ペグを出没させてユーザの指を押すような触覚刺激を与えて情報を示唆する構成である。可動ペグが細い針状であって、強い力で押上げると危険なデバイスとなってしまう。その一方、押上げ力を弱くするとユーザが触覚刺激を認識できないという事態が想定される。また、可動ペグをある程度の太さの棒状体にすると、これを駆動させる構造も大型化してしまう。また、特許文献１で開示する触覚方向指示装置は、ユーザの視覚や聴覚を介してナビゲーションの位置情報を伝達するときの補足装置として採用が可能である。しかし、この触覚方向指示装置単独では、進行方向を確実に伝達することが困難である。よって、ユーザが視覚障害者や聴覚障害者である場合には、特許文献１で開示する技術を適用することには困難がある。
【０００７】
したがって、本発明の主な目的は、簡易な構造でユーザの触覚を刺激して、方向指示情報に基づいた方向提示を確実に実行できる方向提示システムを提案することであり、更にはこのシステムを採用することで、提示した方向をユーザに確実に伝達できる電動車椅子、杖やゲーム用コントローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する電磁駆動アクチュエータと、外部から提供される方向指示情報に基づいて、前記移動部のスライド方向を制御する駆動制御手段とを備えていることを特徴とする方向提示システムによって達成できる。
【０００９】
本発明によると、駆動制御手段が外部から提供される方向指示情報に基づいて電磁駆動アクチュエータの移動部をスライド制御するので、この移動部によってユーザの指、手、肘などを一定の長さ（距離）を持って触角刺激することができる。よって、視覚や聴覚でなく、ユーザの触覚刺激により方向を提示できるので、仮にユーザが視覚や聴覚に障害のある者であっても提示したい方向を確実に伝達できる。
【００１０】
そして、外部の位置情報提供設備から現在位置情報を取得すると共に、地図情報を用いて事前に設定した目的地へ向かう経路を特定するナビゲーション部を更に含み、前記駆動制御手段は、前記ナビゲーション部が前記方向指示情報として提示する経路情報に基づいて、前記電磁駆動アクチュエータを制御するものでもよい。
【００１１】
また、進行方向の周囲に存在する障害物を検出する障害物検知センサを更に備え、前記駆動制御手段は、前記障害物検知センサからの障害物情報に応じて前記電磁駆動アクチュエータの制御を変更するようにしてもよい。
【００１２】
そして、上記方向提示システムを備えている電動車椅子によっても上記目的を達成できる。このような電動車椅子は、操作者が触覚刺激によって進行すべき方向を確認できる。
【００１３】
また、前記電磁駆動アクチュエータは運転操作するための操作部又はアームレストに設置することができる。また、前記電磁駆動アクチュエータは、前記操作部又はアームレストに対して位置変更可能または着脱可能に設定してもよい。
【００１４】
そして、上記方向提示システムを備えている杖によっても上記目的を達成できる。このような杖は、使用者が触覚刺激によって進行すべき方向を確認できる。
【００１５】
そして、前記電磁駆動アクチュエータは、掌握部の上部または側部に設置されていてもよい。また、前記電磁駆動アクチュエータは、前記掌握部に対して位置変更可能または着脱自在に設定されていてもよい。また、掌握部に握り位置が特定されるように凹部が形成してあることがより好ましい。
【００１６】
そして、上記方向提示システムを備えているゲーム用コントローラであって、前記駆動制御手段は、ゲーム装置本体から供給される前記方向指示情報に基づいて前記電磁駆動アクチュエータを制御することを特徴とするゲーム用コントローラによっても上記目的を達成できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡易な構造でユーザの触覚を刺激して、方向指示情報に基づいた方向提示を確実に実行できる方向提示システムを提供できる。そして、このシステムを採用する電動車椅子、杖、ゲーム用コントローラは提示した方向をユーザに確実に伝達できるので、使い勝手の良い装置或いはデバイスとして提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る方向提示システムでは、前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する平面型の電磁駆動アクチュエータが採用されている。以下では、図面に基づいて、先ずこの電磁駆動アクチュエータについて説明し、更にこの電磁駆動アクチュエータを採用して方向提示する装置例について説明する。
【００１９】
電磁駆動アクチュエータは、操作者（ユーザ）の手指など触覚刺激する後述する移動部（以下、キートップと称する）が前後左右方向及び斜め方向にスライド可能に設定してある。図を参照して、電磁駆動アクチュエータの構造について説明する。この電磁駆動アクチュエータは所謂、フレミングの左手の法則を応用して構成されている。より詳細には、フレミングの左手の法則に基づいて発生する電磁力を利用してキートップが平面移動する（スライドする）ように構成されている。
【００２０】
図１は電磁駆動アクチュエータの主要構成と位置関係を模式的に示した図であり、（Ａ）は４個の磁石１（１−１〜１−４）と４個のコイル２（２−１〜２−４）との関係を示した斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。４個の磁石１−１〜１−４がヨークとして作用する基板３上に固定配置されている。この磁石１に対して、４個のコイル２−１〜２−４が対面するように配置されている。このコイル２に供給する電流を制御すると磁石１に対向した状態で相対移動して、２次元（面内）移動させることができる。すなわち、コイル２を磁石１に対してスライドさせる構造を実現できる。磁石１は所謂、永久磁石であっても電磁石であってもよい。永久磁石を採用する場合には、単体の磁石を複数、組合せてもよいし、１つの磁性体に着磁処理で複数の磁極を形成するようにしてもよい。例えば図１（Ｂ）で示した磁石１の場合、単体２個の磁石を用いて形成してもよいし、１つの磁性体に４磁極を着磁処理して形成してもよい。また、図１ではコイル２を固定側とし、磁石１を移動するように構成することも可能である。以下で示す実施例は、磁石１を固定側とし、コイル２を移動させる形態例である。
【００２１】
図２及び図３は、より具体的な形状とした電磁駆動アクチュエータ（以下、アクチュエータＡＴ）について示している図である。なお、これらの図２、図３では、図１で示す部位と対応する部位に同じ符号を使用している。図２は組立状態にあるアクチュエータＡＴの外観斜視図、図３はアクチュエータＡＴの分解斜視図である。なお、本アクチュエータＡＴは、後述するように電動車椅子、杖、ゲームコントローラなどの装置やデバイスに組込まれ、外部から提供される方向指示情報に基づいてスライドする駆動部品の形態に形成されている。
【００２２】
アクチュエータＡＴは基板として機能する下ヨーク３上に形成されている。下ヨーク３上には、図１で説明したと同様の磁石（マグネット）１が配置されている。下ヨーク３上にフレーム４が配備され、このフレーム４の４隅にはスペーサ及び支持部材として機能する支持柱５が立設されている。この支持柱５により、下ヨーク３の上方に所定空間を形成して上ヨーク６が配設されている。上下のヨーク３、６の間に形成される空間内には、コイル２が固定されたスライダ１０が移動可能な状態で収納される。スライダ１０は、コイル２に電流を供給したときに磁石１との間で生じた推力を受けて２次元内をスライド可能に形成してある。上ヨーク６上にはスライダ１０を２次元内の所定領域を移動（ＸＹ面移動）させるためのガイド機構が形成されている。
【００２３】
スライダ１０は下面にコイル２を保持している。このコイル２はスライダ１０の上方に配置されるコイルホルダ１１を介して、スライダ１０の下面に固定されている。コイルホルダ１１はスライダ１０と一体に移動する。また、コイルホルダ１１の上面側には突起部１２が形成されている。この突起部１２上にキートップ１３が嵌合されている。このキートップ１３は上ヨーク６の中央に形成した開口６ＨＬ内に収納される。本アクチュエータＡＴが組上げられたときには、図２で示すように、キートップ１３は上ヨーク６の上部に頭を出した状態となる。キートップ１３が配置される位置は、スライダ１０の下面に固定したコイル２の中央位置２ＣＴ（図１参照）である。また、スライダ１０の下面には、コイル２との間に介在するように回路基板が嵌め込まれている。この回路基板には電気部品ＥＰなどが配置され、所定の回路パターンが形成されている。
【００２４】
スライダ１０を２次元の所定領域で移動させる機構が上ヨーク６に形成されている。この移動機構について説明する。本実施例のアクチュエータＡＴでは、スライダ１０と一体に移動するキートップ１３がガイド部材に係合することで２次元の所定領域を移動するようになっている。
【００２５】
本アクチュエータＡＴは、キートップ１３をＸ軸方向及びＹ軸方向に案内するため、第１ガイド部材１６と第２ガイド部材１７とを備えている。図３を参照すると、第１ガイド部材１６はＹ軸方向の所定範囲で上記キートップ１３をガイドする。第１ガイド部材１６は中央に長方形の開口１６ＨＬを有し、この開口１６ＨＬ内にキートップ１３を収納してＹ軸方向へガイドする。
【００２６】
さらに、上記第１ガイド部材１６は第２ガイド部材１７によって、Ｙ軸方向とは直角なＸ軸方向へガイドされるようになっている。第２ガイド部材１７は、開口１７ＨＬ内で第１ガイド部材１６をＸ軸方向へ案内するように配置されている。
【００２７】
上記のような構成では、キートップ１３が第１ガイド部材１６によってＹ軸方向にガイドされ、さらに第１ガイド部材１６が第２ガイド部材１７によってＹ軸方向とは直角なＸ軸方向にガイドされる。よって、本アクチュエータではコイル２を有するスライダ１０が所定の推力を受けたときに、キートップ１３が２次元領域（ＸＹ平面）をスライドする構造を実現できることになる。より具体的には、４個のコイル２（２−１〜２−４）に供給する電流を制御することにより、Ｙ軸方向（前後方向）及びこれと垂直なＸ軸方向（左右方向）、並びにこれら方向を合成して得られる斜め方向へキートップ１３をスライドさせることができる。
【００２８】
上記構成のアクチュエータＡＴは、コイル２へ供給する電気信号を制御することでキートップ１３を前後方向、左右方向、更には斜め方向にスライドできる。よって、アクチュエータＡＴを種々の装置やデバイスなどに組込むことで、キートップ１３により操作者の手、指などを触覚刺激して指示したい方向を提示できる方向提示システムとなる。すなわち、コイル２へ供給する電流を制御しキートップ１３を提示したい方向にスライドさせることで、操作者に提示したい方向を認識させることができる。更に、スライド動作を繰返すようにすれば、提示したい方向を操作者により確実に認識させることができる。
以下では、実施例として上記アクチュエータＡＴを含む方向提示システムを適用した、経路ガイド機能を備え電動車椅子、杖、及び、障害者の補助機能を備えたゲーム用コントローラを順に説明する。
【実施例１】
【００２９】
図４は、アクチュエータＡＴを適用した実施例１に係る電動車椅子ＭＷについて示している図である。この電動車椅子ＭＷの操作部ＷＲにアクチュエータＡＴが適用されている。ここでは楕円内に操作部ＷＲを拡大して示している。操作部ＷＲは棒形状であり、例えばこの操作部ＷＲを進みたい方向へ傾倒させることによって電動車椅子ＭＷを進めることができる。この操作部ＷＲの上端部に、アクチュエータＡＴが埋め込まれている。操作者が操作部ＷＲを掌握したときに、親指がアクチュエータＡＴのキートップ１３に触れる状態となるように設定してある。よって、キートップ１３が所定の方向へスライドすると、操作者はその方向を触覚刺激で確認できる。
【００３０】
図５は、電動車椅子ＭＷの進行方向を提示するアクチュエータＡＴを制御するための構成を示したブロック図である。電動車椅子ＭＷは、経路を検索して進行方向を特定するナビゲーション部となる位置情報処理部ＰＦ−Ｐと、この位置情報処理部ＰＦ−Ｐから供給される信号に基づいてアクチュエータＡＴを制御する駆動制御部ＤＣ−Ｐとを備えている。
【００３１】
この電動車椅子ＭＷは、ナビゲーション装置を搭載する車両の場合と同様に、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号を受信して自己位置を確認して経路を特定する機能を備えている。図５における位置情報処理部ＰＦ−Ｐは、外部の位置情報提供設備から現在位置情報を取得すると共に、地図情報を用いて事前に設定した目的地へ向かう経路をガイドするナビゲーション装置として機能する。位置情報処理部ＰＦ−Ｐは外部情報処理部及び演算ＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えている。外部情報処理部はＧＰＳ信号を受信して自己位置を確認し、演算ＣＰＵは内蔵している地図情報を用いて自己の現在位置の確認及び目的地までの経路を検索して決定して、これに応じた信号を出力する。
【００３２】
駆動制御部ＤＣ−Ｐは、上記位置情報処理部ＰＦ−Ｐからの信号に基づいて、アクチュエータＡＴを制御する駆動制御手段として機能する。駆動制御部ＤＣ−Ｐは、演算ＣＰＵから供給される信号に基づいて、電動車椅子ＭＷが進行すべき方向にアクチュエータＡＴのキートップ１３をスライドさせる。駆動制御部ＤＣ−Ｐは、電源回路、電圧調整回路及び発信回路を含んでいる。
【００３３】
なお、上記位置情報処理部ＰＦ−Ｐ及び駆動制御部ＤＣ−Ｐは、図示のように、車椅子駆動モータを駆動させるために配置してある搭載バッテリを活用して駆動すればよい。
【００３４】
図６は、位置情報処理部ＰＦ−Ｐからの信号に応じて、駆動制御部ＤＣ−ＰがアクチュエータＡＴの駆動を制御するときの電圧波形の一例を示した図である。（Ａ）は、例えばＸ軸方向（例えば電動車椅子の横方向）にアクチュエータＡＴのキートップ１３を短時間に往復スライドさせる場合、（Ｂ）は時間的にインターバルを持ってキートップ１３を往復スライドさせる場合、更に（Ｃ）はキートップ１３を例えば一定時間右側へスライドさせて戻す場合である。これらの動作を提示したい方向情報と予めリンクしておくことで、操作者の触覚を刺激してその提示方向を伝達できる。Ｙ軸方向についても駆動制御する電圧波形を同様に形成してキートップ１３をスライド動作させることで、操作者の触覚を刺激して方向を伝達できる。
【００３５】
図７は、Ｘ軸方向とＹ軸方向とを組合わせた場合のアクチュエータＡＴのスライド動作の一例を示した図である。（Ａ）はＹ軸方向だけに正電圧を印加して、進行方向と平行な前方へアクチュエータＡＴのキートップ１３をスライドさせる場合を示している。図７（Ａ）は、キートップ１３が進行方向と平行にスライドして、一定時間前端に留まって中央位置に戻る様子を示している。このスライド動作をしたときに、例えば真っ直ぐに進むことの提示であることを予め定めておくことで、操作者の親指を刺激して進行方向を伝達できる。同様に、（Ｂ）はＸ軸方向及びＹ軸方向に正電圧を印加した場合を示している。アクチュエータＡＴのキートップ１３が進行方向に対して右斜め前へスライドして、一定時間前端に留まる。このスライド動作をしたときには、例えば右斜めに進むことの提示であることを予め定めておけばよい。
【００３６】
図８は、図５で示した位置情報処理部ＰＦ−Ｐ及び駆動制御部ＤＣ−Ｐが協働して実行する進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。なお、図５で示すブロック図では、発明の理解を容易とするため、位置情報処理部ＰＦ−Ｐの演算ＣＰＵと駆動制御部ＤＣ−Ｐとを個別に図示しているが、１つのＣＰＵでこれらを実現するようにしてもよい。
【００３７】
前述したように位置情報処理部ＰＦ−Ｐは、ナビゲーション装置と同様の機能を備えている。図示を省略しているが電動車椅子には目的地を入力するための入力装置が配備されており、目的地が入力されると（Ｓ１）、位置情報処理部ＰＦ−Ｐの外部情報受信部が外部より位置情報（ＧＰＳ信号など）を受信する（Ｓ２）。そして、演算ＣＰＵが、内蔵したマップデータ（地図情報）で現在地点の照合（Ｓ３）、目的地点の照合（Ｓ４）、現在地点から目的地までのルート情報検索などを実行する（Ｓ５）。
【００３８】
上記のようにして電動車椅子ＭＷの現在地と目的地への経路が特定されると、曲がり角地点（交差点）に到達したときに（Ｓ６）、演算ＣＰＵが進行方向情報をＸ、Ｙ軸の電圧波形データに変換する（Ｓ７）。この電圧波形データが駆動制御部ＤＣ−Ｐに伝達され（Ｓ８）、駆動制御部ＤＣ−ＰがアクチュエータＡＴに所定の電圧を印加する（Ｓ９）。これにより、キートップ１３が進行方向と平行にスライドするなどの動作を実行する（Ｓ１０）。このスライド動作は電動車椅子ＭＷの操作部を掌握する操作者の指を刺激するので、触覚を介して提示方向を操作者へ確実に伝達できる。
【００３９】
以上で説明した、ナビゲーション機能付きの電動車椅子ＭＷはアクチュエータを用いることにより、操作者の触覚を刺激して進行方向を提示する。よって、操作者の視覚、聴覚以外の感覚である触覚を介して方向提示を行える。特に触覚刺激のデバイスとして、キートップ１３（移動部）が平面をスライドする電磁駆動アクチュエータＡＴを採用するので、移動距離を一定以上に長く設定して操作者の手指などを触覚刺激できる。よって、操作者に提示したい方向を、触角刺激だけでも確実に伝達できる。
【００４０】
（変形例１）
以下、更に実施例１に関連した変形例を説明する。図９は、実施例１の第１の変形例について示したブロック図である。このブロック図は、先に説明した図５と対応して示している。この図９で示すように、変形例１では障害物検知センサＢＳが新たに付加されており、その検出信号が演算ＣＰＵへ供給されている。なお、このような障害物検知センサＢＳとしては、周囲の障害物を検出する超音波センサ、光学センサ、ミリ波レーダなどを採用して、電動車椅子ＭＷに適宜に設置すればよい。
【００４１】
図１０は、障害物検知センサを採用して進行方向に存在する障害物を回避できるように改善した変形例１の進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。ただし、図１０における前半の処理は、図８で示した進行方向ガイドのフローチャートの前半（Ｓ１〜Ｓ６）と同様であるので、これ以後をステップＳ２１以下として説明する。
【００４２】
曲がり角地点に到達したとき（Ｓ６）、障害物検知センサＢＳが障害物を検知すると（Ｓ２１）、その検出信号を演算ＣＰＵが受信する（Ｓ２２）。演算ＣＰＵは障害物情報を加味してＸ、Ｙ軸の電圧波形データに変換する（Ｓ２３）。この電圧波形データが駆動制御部ＤＣ−Ｐに伝達され（Ｓ２４）、駆動制御部ＤＣ−ＰがアクチュエータＡＴに所定の電圧を印加する（Ｓ２５）。この場合には、アクチュエータＡＴが振動する、クリック感などを感じさせる動作を実行する。これにより障害物の存在を提示する（Ｓ２６）。障害物が存在するが注意することで通行可能である場合には、その後に通常のスライド動作を実行して変更後の進行方向を提示してもよい。また、障害物により、進行することが不可能である場合は、所定の警告を発するようにするのが好ましい。
【００４３】
（変形例２）
実施例１に関連した第２の変形例を説明する。図１１は、操作部ＷＲとは反対のアームレスト（肘掛）ＡＲにアクチュエータＡＴを配置した変形例２に係る電動車椅子ＭＷについて示している。前述した実施例では操作部ＷＲのレバーにアクチュエータＡＴを組込む場合を例示している。この場合には、アクチュエータＡＴの設置位置が限定され、小型化を促進する必要がある。これに対し図１１で示すように反対側のアームレストＡＲにアクチュエータＡＴを設置すれば、自由度をもってアクチュエータＡＴを設計し、配置することができる。図１１で示す変形例２の場合には、指を触覚刺激する場合に限らす、操作者の手の平部分、腕や肘部分に触覚刺激を与えて方向を提示することもできる。
【００４４】
（変形例３）
実施例１に関連した第３の変形例を説明する。図１２はアクチュエータＡＴを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。変形例３では、アクチュエータＡＴに第１の電気接点ＣＴ−１が形成されている。一方、操作部ＷＲの上端には、第１接点ＣＴ−１に対する第２接点ＣＴ−２及びアクチュエータＡＴを支持する構造が設けられている。同様に、アームレストＡＲ側にも第１接点ＣＴ−１に対する第３接点ＣＴ−３及びアクチュエータＡＴを支持する構造が設けられている。
【００４５】
図１２で示す変形例３の構造を採用すれば、電動車椅子ＭＷを使用する操作者の要求に応じてアクチュエータＡＴを着脱することができる。このようにアクチュエータＡＴを着脱自在にしておくと、操作者が特定の箇所に障害がある場合に対処できる。左腕を失った身障者が操作者である場合には、操作部ＷＲにアクチュエータＡＴを設置する。右手の指先に不自由がある操作者である場合にはアームレストＡＲにアクチュエータＡＴを設置する。この変形例３による電動車椅子ＭＷは、操作者の状態や要求に応じて、アクチュエータＡＴを配備する箇所を変更できるので１台を複数の人で共有できる。なお、図１２で例示したアクチュエータＡＴの設置箇所は単なる例示である。例えば足を置くステップＳＴにアクチュエータＡＴを設置するようにしてもよい。変形例３は、アクチュエータＡＴを着脱可能に構成して設置位置の変更を可能とする構造を提案するものであるが、アクチュエータＡＴをスライド可能に配置して所定範囲内で位置変更可能とする構造を採用してもよい。
【実施例２】
【００４６】
実施例１の電動車椅子ＭＷに適用したのと同様の構成を杖に適用した場合を実施例２として説明する。なお、実施例２の説明では、実施例１と同じ部位に同一の符号を付すことで重複する説明を省略する。図１３は、方向提示の機能を備えた実施例２に係る視覚障害者用の白杖ＷＳについて示した図である。この白杖ＷＳも実施例１の電動車椅子の場合と同様にナビゲーション機能を備え、アクチュエータＡＴのスライド動作で視覚障害者の手を触覚刺激して進行方向などを提示する。より具体的には、白杖ＷＳの上部の掌握部ＧＰの上端にアクチュエータＡＴがセットされている。よって、前述した実施例１の場合と同様に、キートップ１３が使用者の親指を触覚刺激して方向を提示できる。なお、白杖の掌握部ＧＰには、使用者の指で握る位置を特定されるように凹部ＣＳが形成してある。よって、使用するときには、杖ＷＳの向きは常に同じになるのでキートップ１３のスライド動作で方向を提示できる。
【００４７】
図１４は、白杖ＷＳにセットしたアクチュエータＡＴを駆動制御するための構成を示したブロック図である。実施例１で説明した電動車椅子の場合には、駆動バッテリ、ナビゲーション機能を果す位置情報処理部ＰＦ−Ｐ、アクチュエータＡＴのスライド動作を制御する駆動制御部ＤＣ−Ｐなど全てを搭載することが可能である。これに対して、実施例２の白杖ＷＳの場合にはスペースに限界がある。そこで、アクチュエータＡＴ及びこの駆動を制御する駆動制御部ＤＣ−Ｐ及び受信機を杖側にコンパクトに設定する。残る位置情報処理部ＰＦ−Ｐは別体に形成して、アクチュエータＡＴの駆動信号を送信するように構成する。別体に形成する位置情報処理部ＰＦ−Ｐは、単独の装置として構成してもよいが、例えば携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistance）の一部機能として構成するのが好ましい。このように構成した位置情報処理部ＰＦ−Ｐを、使用者自身或いは同伴者が保持することで白杖ＷＳを電動車椅子ＭＷの場合と同様に使用できる。
【００４８】
（変形例１）
以下、更に実施例２に関連した変形例を説明する。図１５は、アクチュエータＡＴの設置位置を掌握部ＧＰの側部に変更した実施例２の変形例１について示した図である。図１５で示すように、指で握る凹部ＣＳと反対側にアクチュエータＡＴを設定すると使用者の親指、若しくは手の平で触覚刺激を受けることができる。ただし、このようにアクチュエータＡＴを横向きで使用する場合には、上側が前方、下側が後方などと予め設定することが必要である。
【００４９】
（変形例２）
実施例２に関連した第２の変形例を説明する。図１６は、掌握部ＧＰに対してアクチュエータＡＴを移動できる構造を設けた変形例２について示している図である。掌握部ＧＰに移動用のガイド部３０と任意位置でアクチュエータＡＴを固定するためのネジ部３１を備えている。この変形例の白杖ＷＳを採用すれば、使用者の身体の状態や好みに応じてアクチュエータＡＴの位置を変更できる。白杖ＷＳは、このように使用者の状態や要求に応じてアクチュエータＡＴの位置を変更できるので複数の人で共有できる。
【００５０】
（変形例３）
実施例２に関連した第３の変形例を説明する。図１７はアクチュエータＡＴを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。変形例３では、アクチュエータＡＴに第１の電気接点ＣＴ−１が形成されている。一方、白杖ＷＳの掌握部ＧＰの上端には、第１接点ＣＴ−１を着脱自在とする第２接点ＣＴ−２、また側部にも第１接点ＣＴ−１を着脱自在とする第３接点ＣＴ−３が設けられている。この変形例３による白杖ＷＳは使用者の状態や要求に応じてアクチュエータＡＴを配備する箇所を変更できる。白杖ＷＳも使用者の状態や要求に応じてアクチュエータＡＴの位置を変更できるので複数の人で共有できる。
【実施例３】
【００５１】
更に図を参照して、本発明の第３の実施例について説明する。この実施例３はゲーム用コントローラに係るものである。図１８は、実施例に係るゲーム用コントローラＧＣを示しており、（Ａ）は使用状態にあるゲーム用コントローラＧＣの外観斜視図、（Ｂ）はゲーム用コントローラＧＣの側部断面である。このゲーム用コントローラＧＣは、図１８（Ａ）で示すように、ゲーム装置本体４０に接続され、ディスプレイ装置４５に表示されるゲームなどをコントロールするときに使用される。
【００５２】
ゲームの遊戯者（プレーヤ）は、通常、ゲーム装置本体４０にセットされたアプリケーションソフトに応じてゲーム用コントローラＧＣのジョイスティックＪＳや入力ボタンＢＴを操作する。図１８（Ｂ）で示すように、ゲーム用コントローラＧＣのジョイスティックＪＳの基幹部には前述したアクチュエータＡＴが採用されている。また、ゲーム装置本体４０内にはアプリケーションソフトの内容に応じた方向指示情報を確認し、この方向指示情報に基づいてＸ、Ｙ軸の電圧波形データを生成する回路が内蔵してある。よって、ゲーム装置本体４０から供給する出力信号を駆動指示情報として、ゲーム用コントローラＧＣ内のアクチュエータＡＴのキートップ１３をスライド動作させることができる。
【００５３】
例えば、アプリケーションソフトとして車両が道路を走行するサーキットゲームを実行しているときに、ゲーム用コントローラＧＣのジョイスティックＪＳを左右にスライドさせてプレーヤの手の平などに触覚刺激を与えることができる。このようなゲーム用コントローラＧＣは、視覚障害のあるプレーヤがゲームするときの補助として、また、幼い子供にゲームを体感させる場合など、補助機能をを備えたものとして提案できる。
【００５４】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】電磁駆動アクチュエータの主要構成と位置関係を模式的に示した図であり、（Ａ）は４個の磁石と４個のコイルとの関係を示した斜視図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図である。
【図２】組立状態にあるアクチュエータの外観斜視図である。
【図３】アクチュエータの分解斜視図である。
【図４】アクチュエータを適用した実施例１に係る電動車椅子について示している図である。
【図５】電動車椅子の進行方向を提示するアクチュエータを制御するための構成を示したブロック図である。
【図６】駆動制御部がアクチュエータの駆動を制御するときの電圧波形の一例を示した図である。
【図７】Ｘ軸方向とＹ軸方向とを組合わせた場合のアクチュエータのスライド動作の一例を示した図である。
【図８】位置情報処理部及び駆動制御部が協働して実行する進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。
【図９】実施例１の第１の変形例について示しているブロック図である。
【図１０】障害物を回避できるように改善した変形例１の進行方向ガイドの処理をまとめて示した図である。
【図１１】操作部とは反対のアームレストにアクチュエータを配置した変形例２に係る電動車椅子について示してる図である。
【図１２】アクチュエータを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。
【図１３】方向提示の機能を備えた実施例２に係る視覚障害者用の白杖について示した図である。
【図１４】実施例２の白杖にセットしたアクチュエータを駆動制御するための構成を示したブロック図である。
【図１５】アクチュエータの設置位置を掌握部の側部に変更した実施例２の変形例１について示した図である。
【図１６】掌握部に対してアクチュエータを移動できる構造を設けた変形例２について示している図である。
【図１７】アクチュエータを着脱可能に形成した場合の変形例３について示している図である。
【図１８】実施例に係るゲーム用コントローラを示しており、（Ａ）は使用状態にあるゲーム用コントローラＧＣの外観斜視図、（Ｂ）はゲーム用コントローラＧＣの側部断面である。
【符号の説明】
【００５６】
１（１−１〜１−４） 磁石
２（２−１〜２−４） コイル
１０ スライダ
１３ キートップ（移動部）
ＡＴ 電磁駆動アクチュエータ
ＭＷ 電動車椅子
ＷＲ 操作部
ＡＲ アームレスト
ＢＳ 障害物検知センサ
ＷＳ 白杖（杖）
ＧＰ 掌握部
ＧＣ ゲーム用コントローラ
駆動制御部ＤＣ−Ｐ 駆動制御手段
位置情報処理部ＰＦ−Ｐ ナビゲーション部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する電磁駆動アクチュエータと、
外部から提供される方向指示情報に基づいて、前記移動部のスライド方向を制御する駆動制御手段とを備えている、ことを特徴とする方向提示システム。
【請求項２】
外部の位置情報提供設備から現在位置情報を取得すると共に、地図情報を用いて事前に設定した目的地へ向かう経路を特定するナビゲーション部を更に含み、
前記駆動制御手段は、前記ナビゲーション部が前記方向指示情報として提示する経路情報に基づいて、前記電磁駆動アクチュエータを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の方向提示システム。
【請求項３】
進行方向の周囲に存在する障害物を検出する障害物検知センサを更に備え、
前記駆動制御手段は、前記障害物検知センサからの障害物情報に応じて前記電磁駆動アクチュエータの制御を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の方向提示システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方向提示システムを備えている、ことを特徴とする電動車椅子。
【請求項５】
前記電磁駆動アクチュエータは、運転操作するための操作部又はアームレストに設置されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電動車椅子。
【請求項６】
前記電磁駆動アクチュエータは、前記操作部又はアームレストに対して位置変更可能または着脱可能に設定されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電動車椅子。
【請求項７】
請求項２または３に記載の方向提示システムを備えている、ことを特徴とする杖。
【請求項８】
前記電磁駆動アクチュエータは、掌握部の上部または側部に設置されている、ことを特徴とする請求項７に記載の杖。
【請求項９】
前記電磁駆動アクチュエータは、前記掌握部に対して位置変更可能または着脱自在に設定されている、ことを特徴とする請求項７に記載の杖。
【請求項１０】
掌握部に握り位置が特定されるように凹部が形成してある、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の杖。
【請求項１１】
請求項１に記載の方向提示システムを備えているゲーム用コントローラであって、
前記駆動制御手段は、ゲーム装置本体から供給される前記方向指示情報に基づいて前記電磁駆動アクチュエータを制御する、ことを特徴とするゲーム用コントローラ。
【請求項１】
前後左右方向及び斜め方向にスライド可能な移動部を有する電磁駆動アクチュエータと、
外部から提供される方向指示情報に基づいて、前記移動部のスライド方向を制御する駆動制御手段とを備えている、ことを特徴とする方向提示システム。
【請求項２】
外部の位置情報提供設備から現在位置情報を取得すると共に、地図情報を用いて事前に設定した目的地へ向かう経路を特定するナビゲーション部を更に含み、
前記駆動制御手段は、前記ナビゲーション部が前記方向指示情報として提示する経路情報に基づいて、前記電磁駆動アクチュエータを制御する、ことを特徴とする請求項１に記載の方向提示システム。
【請求項３】
進行方向の周囲に存在する障害物を検出する障害物検知センサを更に備え、
前記駆動制御手段は、前記障害物検知センサからの障害物情報に応じて前記電磁駆動アクチュエータの制御を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の方向提示システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方向提示システムを備えている、ことを特徴とする電動車椅子。
【請求項５】
前記電磁駆動アクチュエータは、運転操作するための操作部又はアームレストに設置されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電動車椅子。
【請求項６】
前記電磁駆動アクチュエータは、前記操作部又はアームレストに対して位置変更可能または着脱可能に設定されている、ことを特徴とする請求項４に記載の電動車椅子。
【請求項７】
請求項２または３に記載の方向提示システムを備えている、ことを特徴とする杖。
【請求項８】
前記電磁駆動アクチュエータは、掌握部の上部または側部に設置されている、ことを特徴とする請求項７に記載の杖。
【請求項９】
前記電磁駆動アクチュエータは、前記掌握部に対して位置変更可能または着脱自在に設定されている、ことを特徴とする請求項７に記載の杖。
【請求項１０】
掌握部に握り位置が特定されるように凹部が形成してある、ことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の杖。
【請求項１１】
請求項１に記載の方向提示システムを備えているゲーム用コントローラであって、
前記駆動制御手段は、ゲーム装置本体から供給される前記方向指示情報に基づいて前記電磁駆動アクチュエータを制御する、ことを特徴とするゲーム用コントローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００８−１８０６５２（Ｐ２００８−１８０６５２Ａ）
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５４２１（Ｐ２００７−１５４２１）
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月７日（２００８．８．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【出願人】（５０１３９８６０６）富士通コンポーネント株式会社 (848)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]