JP2001133300A - Apparatus and method for recognizing action, and apparatus of presenting inner force sensor, and its control method - Google Patents

Apparatus and method for recognizing action, and apparatus of presenting inner force sensor, and its control method

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JP2001133300A
JP2001133300A JP31398899A JP31398899A JP2001133300A JP 2001133300 A JP2001133300 A JP 2001133300A JP 31398899 A JP31398899 A JP 31398899A JP 31398899 A JP31398899 A JP 31398899A JP 2001133300 A JP2001133300 A JP 2001133300A
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Takeshi Hayakawa
健 早川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make light in the weight of an action-recognizing apparatus for recognizing an object action and an apparatus including the apparatus for presenting the inner force, and prevent the allowable range of the object action from being restricted. SOLUTION: A pair or a plurality of pairs of coating members S1 and S2 are set as outfits in the vicinity of a joint part constituting the skeleton structure of an object. A position-detecting means for detecting the relative positional relationship of the coating members optically, magnetically or from a length of a wire member is attached to each of the pairing coating members S1 and S2 or set to cover the coating members. Relative positional information related to a posture of each coating member can thus be obtained. Parts to be outfitted to the object can be only the coating members and the position-detecting means attached to the coating members.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、人間や動物、これ
らの関節構造を模倣したロボット等に装着してその動作
認識を行うための動作認識装置及びその制御方法、そし
て力触覚提示装置及びその制御方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a motion recognition device and a control method thereof, which are mounted on a human or an animal, a robot imitating a joint structure of these humans or the like, and recognizes the motion, a force tactile presentation device, and a force tactile presentation device. It relates to a control method.

【0002】[0002]

【従来の技術】CG(コンピュータ・グラフィックス)
や仮想現実(バーチャルリアリティ)、遠隔現実(テレ
リアリティ)等の分野では、人体や対象物の動きを認識
してコンピュータへのデータ入力を行うための動作認識
装置(所謂モーションキャプチャー)が使用されてお
り、下記に示す構成例が知られている。
2. Description of the Related Art CG (Computer Graphics)
In the fields such as virtual reality (virtual reality) and remote reality (tele reality), a motion recognition device (so-called motion capture) for recognizing the movement of a human body or an object and inputting data to a computer is used. Therefore, the following configuration examples are known.

【0003】(1)対象の動きを機械的な手段で検知す
るようにした装置 (2)被写体に多数のマーカー(目印)を付けて撮影し
た映像を処理する装置 (3)対象の各所にソレノイドを付設して、これらによ
り発生される磁界全体を一箇所において磁気検出する装
置。
(1) Apparatus for detecting the movement of an object by mechanical means (2) Apparatus for processing an image photographed by attaching a large number of markers (marks) to an object (3) Solenoids at various points of the object And an apparatus for magnetically detecting the entire magnetic field generated by these at one place.

【0004】先ず、(1)については、例えば、シャフ
トアームを使った機械式のモーションキャプチャー装置
や力覚提示装置を例にすると、シャフトアームに対して
指や手を設置・固定して、当該シャフトアームの変位を
位置検出器(ポテンシオメータ等)によって検出するこ
とで人体の各部位の動きを認識し、これをデータ化した
り、あるいは逆にシャフトアームからの反力を利用して
力覚を対象者に与えることができるようにしたものが挙
げられる。また、力覚提示用のデータグローブ等では、
アクチュエータや小型エアシリンダ等によって駆動され
る骨格構造(人体の内骨格とは別の部材として外部から
人体に付設されるという意味で「外骨格」と称され
る。)を指や手等に付設し、外骨格からの反力によって
力覚が得られるようにした装置が知られており、動作認
識のための手段が骨格構造とは不可分の関係になってい
る。
[0004] First, regarding (1), for example, when a mechanical motion capture device or a force sense presentation device using a shaft arm is taken as an example, a finger or a hand is placed and fixed on the shaft arm, and By detecting the displacement of the shaft arm with a position detector (potentiometer, etc.), the movement of each part of the human body is recognized, and this is converted into data, or conversely, a force sensation is made using the reaction force from the shaft arm. One that can be given to the subject is given. In data gloves for haptic presentation,
A skeletal structure driven by an actuator, a small air cylinder, or the like (referred to as an “exoskeleton” in the sense that it is externally attached to the human body as a member separate from the internal skeleton of the human body) is attached to a finger, a hand, or the like. A device is known in which a force sense can be obtained by a reaction force from an exoskeleton, and a means for recognizing a motion is inseparable from a skeleton structure.

【0005】(2)や(3)については、要するに対象
からの光学的又は磁気的な情報を総括的に取得するため
の手段(撮像装置や磁気検出装置)を使用して、要所の
動きを把握することができるようにしたものである。
[0005] As for (2) and (3), in short, the movement of a key point is performed by using a means (an imaging device or a magnetic detection device) for comprehensively acquiring optical or magnetic information from an object. Is to be able to grasp.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た装置にあっては、下記に示す問題がある。
However, the above-described apparatus has the following problems.

【0007】即ち、上記(1)の装置では、人体に対し
て外付けされる機構部品を使用していることに起因し
て、その重量が嵩む結果、装置全体としての重さが問題
となる。即ち、重量が大きい程、装置の装着者が意図す
る動作を容易にはとれなくなってしまい、また、体力の
消耗も著しくなるという問題が顕著に現れて来る。
That is, in the above-mentioned device (1), the use of mechanical parts external to the human body increases the weight of the device, resulting in a problem of the weight of the entire device. . That is, as the weight increases, the operation intended by the wearer of the apparatus cannot be easily performed, and the problem that the physical strength is significantly consumed becomes more conspicuous.

【0008】また、(2)や(3)の装置では、一般に
マーカーやソレノイドの数が多くなる傾向があり、その
ために準備作業に手間取ったり、時間がかかってしまう
という問題や、撮像装置や磁気検出装置について、その
設定位置や環境等に細心の注意を払う必要がある。例え
ば、(2)の装置では、対象者の全体像が撮像範囲内に
常に収まるように、動作毎にカメラワークを考慮する必
要があるし、また、(3)の装置では、磁気検出装置に
係る感度の問題によって対象者の動作範囲が制限される
ため、対象者が移動して検出上の許容範囲外に出た場合
に正確な動作認識が保証されなくなってしまう(換言す
れば、動作の許容範囲を拡げるためには、磁界強度の増
強に大きな出力を要することになる。)。
Further, in the devices (2) and (3), the number of markers and solenoids generally tends to be large, which leads to a problem that the preparation work takes time and takes much time, an image pickup device and a magnetic device. It is necessary to pay close attention to the setting position, environment and the like of the detection device. For example, in the device (2), it is necessary to consider camera work for each operation so that the entire image of the subject always falls within the imaging range. In the device (3), the magnetic detection device Since the range of motion of the subject is limited by the sensitivity problem, accurate recognition of the motion cannot be guaranteed when the subject moves out of the allowable range for detection (in other words, the motion of the subject). In order to increase the allowable range, a large output is required to increase the magnetic field strength.)

【0009】そこで、本発明は、動作認識装置や、当該
装置を含む力覚提示装置の軽量化を図るとともに、対象
の動作許容範囲が制限されないようにすることを課題と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the weight of a motion recognition device and a force sense presentation device including the motion recognition device and not to limit the allowable motion range of a target.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は上記した課題を
解決するために、対象の骨格構造を構成する関節部の近
辺にそれぞれ装着される一対又は複数対の被覆部材と、
該被覆部材同士の相対的な位置関係を検出するために、
対をなす被覆部材のそれぞれに付設され又は両被覆部材
に亘って付設された位置検出手段とを備え、該位置検出
手段が、ある被覆部材の位置を基準として、当該被覆部
材に関して対をなす他の被覆部材の姿勢に係る相対位置
情報を出力するように構成したものである。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a pair or a plurality of pairs of covering members respectively attached near joints constituting a target skeletal structure,
In order to detect the relative positional relationship between the covering members,
Position detecting means attached to each of the covering members forming a pair or extending over both covering members, wherein the position detecting means forms a pair with respect to the covering member based on the position of the covering member. The relative position information relating to the posture of the covering member is output.

【0011】従って、本発明によれば、対象に装着した
被覆部材のうち、対をなす被覆部材の姿勢に係る相対位
置情報を得ることができ、対象に外付けして使用する部
品は、被覆部材とこれに付設された位置検出手段だけで
済むので、装置の軽量化に適しており、動作の悪化や体
力の消耗等への影響が少ない。また、被覆部材を対象に
装着するのに要する作業時間程度で済むので、準備作業
に手間取ることはなくなり、対象の動作許容範囲につい
て制約を受けることもなくなる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain relative position information relating to the posture of a pair of covering members among the covering members mounted on the object, and to use a part externally attached to the object. Since only the member and the position detecting means attached to the member are required, it is suitable for reducing the weight of the apparatus, and there is little influence on deterioration of operation, consumption of physical strength, and the like. In addition, since the work time required to mount the covering member on the target is sufficient, the preparation work is not troublesome, and the operation allowable range of the target is not restricted.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明に係る動作認識装置は、対
象の動作を認識して当該動作に対応したデータを出力す
るための装置であり、被覆部材と位置検出手段とを有す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An action recognition apparatus according to the present invention is an apparatus for recognizing a target action and outputting data corresponding to the action, and has a covering member and position detecting means.

【0013】被覆部材は、対象の骨格構造を構成する関
節部の近辺にそれぞれ装着されるものであり、一対又は
複数対の部材から構成される。尚、本発明に係る対象に
は、人間や動物、これらの骨格構造を模倣したロボット
等が挙げられるが、要は骨格や関節構造を有することが
前提となる。
[0013] The covering members are respectively mounted near the joints constituting the target skeletal structure, and are composed of one or more pairs of members. The objects according to the present invention include humans and animals, robots that imitate these skeletal structures, and the like, but it is premised that they have skeletons and joint structures.

【0014】図1は、人体を例にして、その前腕及び上
腕の骨格構造を主に示したものであり、手部のMP関節
(中手指節関節、つまり、第2乃至第5指の付け根の関
節)、手首における前腕の橈骨側突起や尺骨側突起、肘
部における尺骨肘突起、上腕骨中腹が示されており、こ
れらに対応する部分に被覆部材がそれぞれ取り付けられ
る。
FIG. 1 mainly shows the skeletal structure of the forearm and upper arm of a human body as an example, and shows the MP joint of the hand (metacarpal joint, that is, the base of the second to fifth fingers). ), The radial projection and ulnar projection of the forearm on the wrist, the ulnar elbow projection on the elbow, and the mid-humeral abdomen. Covering members are respectively attached to the corresponding portions.

【0015】図2及び図3は被覆部材の一例を概略的に
示したものであり、図2は前腕の回外時において掌面側
から見た被覆部材の取り付け状態を示し、図3は過度の
回内時に肘側から見た被覆部材の取り付け状態を示して
いる。
FIGS. 2 and 3 schematically show an example of the covering member. FIG. 2 shows an attached state of the covering member viewed from the palm side when the forearm is supination, and FIG. 2 shows the state of attachment of the covering member viewed from the elbow side during pronation.

【0016】これらの図から分かるように、手首に取り
付けられる被覆部材(手首サポーターあるいはパット)
S1は、尺骨及び橈骨の突起部分に対して固定されてい
る。
As can be seen from these figures, a covering member (wrist supporter or pad) attached to the wrist
S1 is fixed to the projections of the ulna and radius.

【0017】また、肘部に取り付けられる被覆部材(肘
部サポーターあるいはパット)S2は尺骨肘突起に対し
て下から覆うように固定されており、当該被覆部材の作
成にあたっては、基本的立位姿勢(手を下げて掌を体側
面に向けた、所謂「気をつけ」の姿勢)における腕の形
状を基本形状とすることが好ましい。
A covering member (elbow supporter or pad) S2 attached to the elbow is fixed so as to cover the ulnar elbow projection from below, and in preparing the covering member, a basic standing posture is required. It is preferable that the shape of the arm in (a so-called “careful” posture in which the hand is lowered and the palm is directed to the side of the body) is used as the basic shape.

【0018】MP関節に対して取り付けられるサポータ
ーS3については、図2及び図3に示すように関節部を
周囲から覆う状態で手部に固定される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the supporter S3 attached to the MP joint is fixed to the hand while covering the joint from the periphery.

【0019】位置検出手段は、これらの被覆部材同士の
相対的な位置関係を検出するために、対をなす被覆部材
のそれぞれに付設され又は両被覆部材に亘って付設され
ており、該位置検出手段は、ある被覆部材の位置を基準
として、当該被覆部材に関して対をなす他の被覆部材の
姿勢に係る相対位置情報を出力する。
The position detecting means is provided on each of the paired covering members or on both covering members in order to detect a relative positional relationship between these covering members. The means outputs, based on the position of a certain covering member, relative position information relating to the posture of another covering member forming a pair with the covering member.

【0020】位置検出法には、大別すると下記の2通り
の方法が挙げられる。
The position detection method can be roughly classified into the following two methods.

【0021】(I)非接触型の位置検出手段を用いた無
線式の検出方法(光学的検出法や磁気的検出法等) (II)ワイヤー等を使った有線式の検出方法。
(I) Wireless detection method using non-contact type position detection means (optical detection method, magnetic detection method, etc.) (II) Wired detection method using a wire or the like.

【0022】図4及び図5は、方法(I)のうち光学的
検出方法について説明するための図であり、人体の前腕
の回内・回外動作の認識を行う場合を例にしている。
FIGS. 4 and 5 are diagrams for explaining the optical detection method of the method (I), and exemplifies a case of recognizing a pronation / supination operation of a forearm of a human body.

【0023】図4に示す例では、対をなす被覆部材が、
手首に巻き付けられた被覆部材(手首サポーター)S1
と肘部付近に取り付けられた被覆部材(肘部サポータ
ー)S2とされており、これらの被覆部材の一方、例え
ば、手首サポーターに複数の光源(発光ダイオードや電
球等)又は目印(光反射性の部材、2次元バーコード等
の画像パターンを付与した部材等)L、L、・・・が付
設されている。そして、他方の被覆部材、肘部サポータ
ーS2には、該光源又は目印からの光を検出するための
光検出手段(光センサーや撮像用カメラ等)DTが付設
されている。即ち、この場合の位置検出手段は、対をな
す被覆部材のうち、第1の被覆部材に付設された複数の
光源又は目印と、該光源又は目印からの光を検出するた
めに第2の被覆部材に付設された光検出手段とから構成
されているので、第1の被覆部材の光源による発光又は
目印からの反射光を、第2の被覆部材側の光検出手段で
検出することによって、第2の被覆部材を基準とした第
1の被覆部材の姿勢に係る相対位置情報を検出すること
ができる。
In the example shown in FIG. 4, the pair of covering members are
Covering member (wrist supporter) S1 wrapped around the wrist
And a covering member (elbow supporter) S2 attached near the elbow. One of these covering members, for example, a wrist supporter is provided with a plurality of light sources (light-emitting diodes, light bulbs, etc.) or markers (light-reflective , L, L,... Are attached. The other covering member, the elbow supporter S2, is provided with a light detecting means (optical sensor, imaging camera, etc.) DT for detecting light from the light source or the mark. That is, the position detecting means in this case includes a plurality of light sources or marks attached to the first covering member among the pair of covering members, and a second covering member for detecting light from the light source or the mark. And the light detection means attached to the member, the light emission of the first covering member by the light source or the reflected light from the mark is detected by the light detection means on the second covering member side, so that the second The relative position information relating to the posture of the first covering member with reference to the second covering member can be detected.

【0024】例えば、回内時や回外時に、手首サポータ
ーの光源又は目印の位置が光検出手段から見て手首関節
と肘関節を結ぶ軸回りにどれだけの角度をもって回転し
ているかを光学的に検出することによって回内や回外の
角度変化の情報を取得できる。
For example, at the time of pronation or supination, the angle of the light source or the mark of the wrist supporter around the axis connecting the wrist joint and the elbow joint as viewed from the light detecting means is determined optically. , The information on the angle change during pronation and supination can be obtained.

【0025】この場合に、光源又は目印を点として認識
して各点の位置情報から前腕の回内や回外の角度情報を
得る方法と、複数の光源又は目印を含む面を認識して、
その姿勢変化を検出することによって前腕の回内や回外
の角度情報を得る方法とが挙げられ、後者の方法には、
例えば、本願出願人が特願平10−273974号にて
提案した面認識方法を用いることができる。
In this case, a method of recognizing a light source or a mark as a point and obtaining angle information of pronation or supination of the forearm from position information of each point, and a method of recognizing a surface including a plurality of light sources or marks,
A method of obtaining angle information of the pronation and supination of the forearm by detecting the change in posture, and the latter method includes,
For example, a surface recognition method proposed by the present applicant in Japanese Patent Application No. 10-273974 can be used.

【0026】この方法では、第1の被覆部材に付設され
た4つ以上の光源又は目印の位置を検出することによ
り、当該4点を結んでできる図形を含む平面を認識する
撮像手段、例えば、CCD型撮像素子を用いて流し撮り
を行うことのできる撮像装置が上記光検出手段として使
用され、これが第2の被覆部材(本例では肘部サポータ
ー)に付設される。
In this method, by detecting the positions of four or more light sources or landmarks attached to the first covering member, an imaging means for recognizing a plane including a figure formed by connecting the four points, for example, An imaging device capable of performing a panning shot using a CCD type imaging device is used as the light detection means, and is attached to the second covering member (elbow supporter in this example).

【0027】尚、ここで、「流し撮り」とは、同一フィ
ールド期間中に複数回に亘って光電変換素子(フォトダ
イオード等)からの信号電荷の読み出しを行う撮影モー
ドをいい、例えば、垂直転送部を有するインターライン
転送方式の2次元撮像素子を使用した撮像装置の場合に
は、同一フィールド期間中において複数回、光電変換素
子から垂直転送部に信号電荷が読み出される。
Here, "panning shot" refers to a shooting mode in which signal charges are read out from a photoelectric conversion element (such as a photodiode) a plurality of times during the same field period. In the case of an image pickup apparatus using an interline transfer type two-dimensional image pickup device having a section, signal charges are read from the photoelectric conversion element to the vertical transfer section a plurality of times during the same field period.

【0028】図5は横軸に時間tをとり、縦軸に位置座
標Xをとって、1つの光源について流し撮りでの撮影を
行った様子を概念的に示したものであり、図中の丸印
c、c、・・・が光源の撮影像(輝点)を示している。
FIG. 5 conceptually shows a state in which the time t is plotted on the horizontal axis and the position coordinate X is plotted on the vertical axis, and panning photography is performed for one light source. The circles c, c,... Indicate the captured images (bright spots) of the light source.

【0029】本例では、光源が同じ場所で、ある短い時
間間隔ΔTをもって点滅しており、これを流し撮りによ
る撮影を行った場合には、光源が点灯しているときだ
け、撮影像が得られることになる。つまり、この点滅パ
ターンをコード情報(時間軸方向に延びる一種のバーコ
ード情報と考えることができる。)として利用すると、
各光源の識別や位置の認識が可能となる。例えば、各光
源について点滅周期又は点滅パターンがそれぞれ異なる
ように設定すれば、光源の違いを容易に区別することが
できるし、また、撮影像に係る輝度レベルの積算演算に
よって位置情報を各フィールド画像について得ることが
できる(光源の撮影像に係る点滅パターンについて輝度
信号のレベル値「yn」を、ある走査方向(図の矢印Y
参照。)に沿って積算していった時に積算値「Σyn」
が最大になる方向と位置座標軸Xとの交点が求める値
(Xa)である。)。
In this example, the light source blinks at a certain short time interval ΔT at the same place, and when this is shot by panning, a captured image can be obtained only when the light source is on. Will be done. That is, if this blinking pattern is used as code information (which can be considered as a kind of barcode information extending in the time axis direction),
It is possible to identify each light source and recognize its position. For example, if the blinking cycle or the blinking pattern is set to be different for each light source, the difference between the light sources can be easily distinguished. (The level value “yn” of the luminance signal for the blinking pattern related to the captured image of the light source can be obtained in a certain scanning direction (arrow Y in the drawing).
reference. ), The integrated value "Σyn"
Is the value (Xa) to be obtained at the intersection of the direction in which is the maximum and the position coordinate axis X. ).

【0030】尚、光源の波長域については可視光や、赤
外線(近赤外線)が挙げられるが、外光の影響を受けに
区という観点からは赤外線の方が好ましい。
The wavelength range of the light source includes visible light and infrared light (near infrared light). Infrared light is more preferable from the viewpoint of being affected by external light.

【0031】また、目印を使用する場合には、光源を点
滅させる代わりに、例えば、n行n列の白黒模様をマト
リックス状に配置した2次元バーコード等、空間的なパ
ターン配置を用いることによって面を区別できる。つま
り、バーコード部分が白地に黒で印刷されている場合に
は、これに対して閾値を設定して輝度レベルを比較する
ことで2値化された情報を容易に取得することができ、
しかも背景画像との分離がし易いので、目印の区別やそ
の位置を安定して認識することができる。
When a mark is used, instead of blinking a light source, a spatial pattern arrangement such as a two-dimensional bar code in which black and white patterns of n rows and n columns are arranged in a matrix is used. The faces can be distinguished. In other words, when the barcode portion is printed in black on a white background, binarized information can be easily obtained by setting a threshold value and comparing the luminance levels,
In addition, since it is easy to separate from the background image, it is possible to stably recognize the mark and its position.

【0032】このように、第1の被覆部材に付設された
4つ以上の光源又は目印の位置を検出することによっ
て、これらの4点を結んでできる図形(平面図形)を含
む平面を認識することができるので、当該平面が光検出
手段(撮像手段)からみて、どのような姿勢や形状をし
ているかによってそのときの動作を知ることができる。
例えば、手首サポーターの表面に所定の間隔をもって取
り付けられた4つの光源や目印を、肘部サポーター側の
撮像手段で捉えたときの映像は各光源や目印の位置を頂
点とする四角形として認識されるが、その傾動姿勢と回
内、回外角度との関係を事前に調べた上でデータテーブ
ルやデータベースとして取得しておけば良い。
As described above, by detecting the positions of four or more light sources or landmarks attached to the first covering member, a plane including a figure (plane figure) formed by connecting these four points is recognized. Since the plane can be viewed from the light detecting means (imaging means), the operation at that time can be known from the posture and shape of the plane.
For example, when four light sources and marks attached to the surface of the wrist supporter at predetermined intervals are captured by the imaging means on the elbow supporter side, an image is recognized as a square having the positions of the light sources and marks as vertices. However, the relationship between the tilting posture and the pronation and supination angles may be checked in advance and acquired as a data table or a database.

【0033】尚、光源や目印の数を4つ以上とする理由
は、座標変換上の8個の未知パラメータを決定するのに
8つの方程式が必要であることに依る。つまり、光源や
目印に対して設定される実空間の平面上の点について、
その座標値を、並進や回転操作、透視変換によって画像
座標系上の点に変換する際に使用される変換式は、8個
のパラメータを含む有理関数式で表されることが知られ
ており、これらのパラメータの値を求めるためには、実
空間上で既知の4点の座標(2次元であるの4組の位置
座標)と、画像座標系においてこれらに対応する4点の
座標との間を結びつける関係式から得られる8元連立一
次方程式を解く必要がある。尚、実空間における光源や
目印の位置座標を示す位置ベクトルと、カメラ座標系上
の位置ベクトルとの間は、周知のように、撮像装置の回
転行列や並進ベクトルを用いた変換式(アフィン変換)
で関係付けられており、実空間上での計量をコンピュー
タ上の仮想空間での計量に対応付けるための計算は線形
代数演算の程度で済む。
The reason why the number of light sources and marks is four or more is that eight equations are required to determine eight unknown parameters on the coordinate transformation. In other words, for points on the plane of real space that are set for light sources and landmarks,
It is known that a conversion formula used when converting the coordinate value into a point on an image coordinate system by translation, rotation operation, or perspective transformation is represented by a rational function expression including eight parameters. In order to determine the values of these parameters, the coordinates of four known points in real space (four sets of two-dimensional position coordinates) and the coordinates of four corresponding points in the image coordinate system are used. It is necessary to solve an eight-way simultaneous linear equation obtained from a relational expression that connects between them. As is well known, a conversion equation (affine transformation) using a rotation matrix or a translation vector of an imaging device is provided between a position vector indicating a position coordinate of a light source or a landmark in a real space and a position vector on a camera coordinate system. )
The calculation for associating the metric in the real space with the metric in the virtual space on the computer is only a linear algebra operation.

【0034】このように、光学的検出方法では、手首サ
ポーターS1に付設された4つ以上の光源や目印を点と
して、これらによって規定される面の形状を、予め記憶
手段に格納しておき、その後に4つの光源や目印の位置
検出を行った際に得られる各点の位置情報と、事前に取
得しておいた形状と比較・対照することでマッチング処
理を行い、撮像装置からみた対象面の傾斜姿勢や距離を
認識することができる。尚、図4に示す例では、手首サ
ポーター側に光源又は目印を付設し、肘部サポーター側
に光検出手段を付設したが、この関係を逆転しても良い
(但し、その際には動き易さを優先的に考えるべきであ
り、被覆部材に付設する部材の重量が、対象の動きに悪
影響を及ぼさないように配慮することが望ましい。)。
As described above, in the optical detection method, the shape of the surface defined by the four or more light sources and the marks attached to the wrist supporter S1 is previously stored in the storage means, After that, the position information of each point obtained when the positions of the four light sources and the landmarks are detected is compared with the previously acquired shape to perform matching processing, and the target surface viewed from the imaging device Can be recognized. In the example shown in FIG. 4, a light source or a mark is provided on the wrist supporter side, and a light detection means is provided on the elbow supporter side. However, the relationship may be reversed (however, in this case, the movement is easy). Therefore, it is desirable to give consideration to the weight of the member attached to the covering member so that the movement of the object is not adversely affected.)

【0035】次に、方法(I)のうちの磁気的検出方法
について説明する。
Next, the magnetic detection method of the method (I) will be described.

【0036】図6は、前腕の回内・回外、手指の動作認
識のための構成例を示しており、対をなす被覆部材には
磁界発生源(ソレノイド等)や磁気検出手段(磁気セン
サー等)がそれぞれ設けられている。
FIG. 6 shows an example of a configuration for recognizing pronation / supination of a forearm and movement of a finger. A pair of covering members includes a magnetic field generating source (such as a solenoid) and a magnetic detecting means (magnetic sensor). Etc.) are provided.

【0037】対をなす被覆部材として、手首サポーター
と肘部サポーターを例にした場合には、第1の被覆部材
である手首サポーターS1に磁界発生源SLaが付設さ
れ、第2の被覆部材である肘部サポーターS2には、磁
界発生源SLaによる磁界を検出するための磁気検出手
段MDaが付設されており、これらによって、位置検出
手段が構成されている。つまり、この場合の位置検出手
段は、第2の被覆部材を基準とした第1の被覆部材の姿
勢に係る相対位置情報を磁気的に検出するものであり、
前腕の回内・回外動作に伴う磁界発生源の位置変化に応
じて磁界強度の検出値が変化することを利用している。
従って、第1の被覆部材の姿勢と回内、回外角度との関
係及びその時々の磁界検出値を事前に調べた上でデータ
テーブルやデータベースとして取得しておけば良い。
When a wrist supporter and an elbow supporter are taken as an example of a pair of covering members, a magnetic field generating source SLa is attached to a wrist supporter S1 as a first covering member and a second covering member. The elbow supporter S2 is provided with magnetic detecting means MDa for detecting a magnetic field generated by the magnetic field source SLa, and these constitute a position detecting means. That is, the position detecting means in this case magnetically detects relative position information relating to the attitude of the first covering member with respect to the second covering member,
The fact that the detected value of the magnetic field intensity changes according to the change in the position of the magnetic field generation source accompanying the pronation / supination operation of the forearm is utilized.
Therefore, the relationship between the posture of the first covering member and the pronation and supination angles and the magnetic field detection value at that time may be obtained in advance and acquired as a data table or a database.

【0038】また、手指の動作認識の場合には、例え
ば、各指の末節部に取り付けられる指サポーターSf、
Sf、・・・に対して磁界発生源SLb、SLb、・・
・をそれぞれ設け、これらによる発生磁界を手首サポー
ターS1に付設された1つの磁気検出手段MDbによっ
て検出する。つまり、この場合に対をなす被覆部材と
は、各指サポーターSfと手首サポーターS1である。
In the case of recognizing the movement of a finger, for example, a finger supporter Sf attached to the terminal segment of each finger,
Sf,... With respect to the magnetic field sources SLb, SLb,.
Are provided, and the magnetic field generated by them is detected by one magnetic detecting means MDb attached to the wrist supporter S1. That is, the covering members forming a pair in this case are the finger supporters Sf and the wrist supporters S1.

【0039】尚、各指サポーターSfに付設された磁界
発生源SLbについて同時に磁界を発生させたのでは、
各指先について場所の特定が容易でなく、誤検出の問題
が生じるので、複数の磁界発生源に対して1つの磁気検
出手段で検出を行う場合には、各磁気検出が同時に行わ
れないように時分割処理によって個々の磁界発生源につ
いて順次に磁気検出を行うことが好ましい。例えば、第
1指乃至第5指に亘って順番に各指先の磁界発生源に給
電してこれを働かせて、個々の磁気検出を行えば、磁界
発生源の間で電磁的な干渉を被ることがなくなる。
If the magnetic field is generated simultaneously from the magnetic field generating source SLb attached to each finger supporter Sf,
Since it is not easy to specify the location of each fingertip and a problem of erroneous detection occurs, when detecting a plurality of magnetic field sources with one magnetic detecting means, make sure that each magnetic detection is not performed simultaneously. It is preferable to sequentially perform magnetic detection on each magnetic field generation source by time division processing. For example, if power is supplied to the magnetic field generation sources at the fingertips in order from the first finger to the fifth finger and operated to perform individual magnetic detection, electromagnetic interference between the magnetic field generation sources may occur. Disappears.

【0040】これと同様に、磁界発生源とこれに対応す
る磁気検出手段とを一組にして複数組について磁気検出
を行う際には、それぞれの磁気検出が同時に行われない
ように時分割処理によって個々の磁界発生源について順
次に磁気検出を行うことが好ましい。例えば、前腕の回
内・回外動作の認識を行う際には、手指の動作認識を行
わず、逆に、手指の動作認識を行う際には、前腕の回内
・回外動作の認識を行わないように、時間軸を所定の時
間間隔に区切った上で持ち時間を各動作認識に割り当て
れば良い。
Similarly, when a plurality of magnetic field generation sources and corresponding magnetic detection means are paired to perform magnetic detection, time-division processing is performed so that the respective magnetic detections are not performed simultaneously. It is preferable to sequentially perform magnetic detection for each magnetic field source. For example, when recognizing the pronation / supination of the forearm, the operation of the finger is not recognized.On the other hand, when the operation of the finger is recognized, the recognition of the pronation / supination of the forearm is performed. In order not to perform this operation, the time axis may be divided into predetermined time intervals, and the remaining time may be assigned to each motion recognition.

【0041】このような磁気的検出方法では、従来法の
ように、多数の磁界発生源に対する全体的な磁気検出の
ための装置が不要であり、また、動作範囲が制限される
ことがない。そして、磁気検出にあたっては対をなす被
覆部材の間で磁気検出を行うに足る磁界強度で済むた
め、その分、磁界発生源や磁気検出手段を小型化するこ
とができるので、これらを被覆部材に付設した場合にそ
の重量が対象の動作に悪影響を及ぼす虞がほとんどな
い。
In such a magnetic detection method, unlike the conventional method, a device for detecting the entire magnetic field for a large number of magnetic field sources is unnecessary, and the operating range is not limited. Since the magnetic field detection requires only a magnetic field strength sufficient to perform magnetic detection between the pair of covering members, the magnetic field generating source and the magnetic detecting means can be reduced in size accordingly. When attached, there is almost no risk that its weight will adversely affect the operation of the target.

【0042】次に、上記方法(II)について図7乃至
図17に従って説明する。
Next, the method (II) will be described with reference to FIGS.

【0043】本方法では、対をなす被覆部材に亘って架
け渡された複数対のワイヤー部材と、該ワイヤー部材の
長さを検出するための検出手段とによって、位置検出手
段が構成されており、対象の動作に伴うワイヤー部材の
長さ変化を検出することで、対をなす被覆部材のうち、
一方の被覆部材を基準とした他方の被覆部材の姿勢に係
る相対位置情報を検出することができる。
In this method, the position detecting means is constituted by a plurality of pairs of wire members spanned over the pair of covering members and detecting means for detecting the length of the wire members. By detecting a change in the length of the wire member due to the operation of the target, of the pair of covering members,
It is possible to detect relative position information relating to the posture of the other covering member with reference to the one covering member.

【0044】尚、前記の方法(I)では、対をなす被覆
部材の相対的な位置関係の情報を非接触式に検出できる
のに対して、方法(II)では対をなす被覆部材に亘っ
てワイヤー部材を架け渡す必要があるが、ワイヤー部材
を使った力触覚提示装置への適用においては、当該ワイ
ヤー部材を動作認識及び力触覚提示に兼用できるという
利点がある(つまり、方法(I)を力触覚提示装置に適
用する場合には、力触覚の提示機構を動作認識装置とは
独立して新たに設ける必要がある。)。
In the above method (I), information on the relative positional relationship of the pair of covering members can be detected in a non-contact manner, whereas in the method (II), the information over the covering members in the pair can be detected. However, when applied to a haptic presentation device using a wire member, there is an advantage that the wire member can be used for both motion recognition and haptic presentation (that is, the method (I)). Is applied to a haptic presentation device, a haptic presentation mechanism needs to be newly provided independently of the motion recognition device.)

【0045】図7乃至図12は、方法(II)を前腕
(右手)の回内・回外動作の認識に適用した例を示した
ものであり、前腕の肘部付近に第1の被覆部材(肘部サ
ポーター)が装着され、手首における尺骨及び橈骨の突
起部分には第2の被覆部材(手首サポーター)が装着さ
れている。
FIGS. 7 to 12 show an example in which the method (II) is applied to recognition of the pronation / supination operation of the forearm (right hand). The first covering member is provided near the elbow of the forearm. (Elbow supporter) is mounted, and a second covering member (wrist supporter) is mounted on the projections of the ulna and radius on the wrist.

【0046】そして、一対のワイヤー部材WA、WB
が、第1の被覆部材から第2の被覆部材に亘って架け渡
されている。尚、ここで「ワイヤー部材」には、紐状部
材あるいはこれを管に通したもの等が含まれ、例えば、
可撓性を有する材料で形成した管状部材にワイヤー線材
を通した構造が皮膚への損傷を防止する点から好ましい
が、この他に、やや幅のある帯状部材等も含まれる。
Then, a pair of wire members WA, WB
Are extended from the first covering member to the second covering member. Here, the “wire member” includes a string-like member or a member obtained by passing the same through a pipe, for example,
Although a structure in which a wire member is passed through a tubular member formed of a flexible material is preferable from the viewpoint of preventing damage to the skin, a band member having a relatively wide width is also included.

【0047】図7乃至図12において、図7及び図8は
前腕の回外状態を、図9及び図10は前腕の立位状態
を、図11及び図12は前腕の回内状態をそれぞれ示し
ており、これらの図では、一対のワイヤー部材につい
て、理解の容易さを考慮してそれぞれ別図として図示し
ているが、これらのワイヤー部材は、肘部サポーターと
手首サポーターとに亘って前腕上を引き廻されている。
7 and 12, FIGS. 7 and 8 show the supination state of the forearm, FIGS. 9 and 10 show the standing state of the forearm, and FIGS. 11 and 12 show the pronation state of the forearm, respectively. In these figures, the pair of wire members are shown as separate drawings for ease of understanding, but these wire members are placed on the forearm over the elbow supporter and the wrist supporter. Is being circulated.

【0048】図7及び図8に示す回外状態では、手の掌
面や前腕の内側面が示されており、図7に示すように、
ワイヤー部材WAについては、その端部が手首サポータ
ー(S1)の背面側において橈骨側突起に対応した位置
付近に設けられた取付部M(破線で示す。)に固定され
ており、ここから前腕の背面を通って引き廻された後
に、肘寄りのところで前腕の側面(尺骨側)に位置して
いる。そして、ワイヤー部材WAの他端部は、肘部サポ
ーターに付設された図示しない駆動機構(後述する)に
接続されており、該駆動機構に設けられた検出手段によ
ってワイヤー部材WAの長さが検出されるように構成さ
れている。
In the supination state shown in FIGS. 7 and 8, the palm surface of the hand and the inner surface of the forearm are shown. As shown in FIG.
The end of the wire member WA is fixed to a mounting portion M (indicated by a broken line) provided near the position corresponding to the radial side protrusion on the back side of the wrist supporter (S1), and the forearm from here. After being routed through the back, it is located on the side of the forearm (ulnar side) near the elbow. The other end of the wire member WA is connected to a not-shown drive mechanism (described later) attached to the elbow supporter, and the length of the wire member WA is detected by detection means provided in the drive mechanism. It is configured to be.

【0049】尚、図には、2点鎖線上に示す位置で前腕
及びワイヤー部材を切断したと仮定した場合の、前腕に
対するワイヤー部材の位置(丸印で囲んで示す3箇所)
を概略的に示しており、これについては、図8乃至図1
2でも同様である。また、これらの図では、理解を容易
にするためにワイヤー部材の断面形状を実際より誇張し
て示している。
In the figure, the position of the wire member with respect to the forearm when the forearm and the wire member are cut at the position shown on the two-dot chain line (three positions shown by circles)
Is schematically shown in FIGS. 8 to 1.
The same applies to 2. Also, in these figures, the cross-sectional shape of the wire member is exaggerated from the actual one for easy understanding.

【0050】図8は回外状態におけるワイヤー部材WB
の配置を示しており、その端部が手首サポーター(S
1)の背面側において尺骨側突起に対応した位置寄りの
ところに設けられた取付部N(破線で示す。)に固定さ
れており、ここから少し前腕の背面側(橈骨寄りの背
面)を通って引き廻された後に、前腕の表側に出てから
ほぼ直線的に延びている。そして、肘寄りのところで前
腕の側面(尺骨側)に位置している。尚、ワイヤー部材
WBの他端部は、肘部サポーターに付設された図示しな
い駆動機構(後述する)に接続されており(ワイヤー部
材WAの駆動機構とは独立している。)、該駆動機構に
設けられた検出手段によってワイヤー部材WBの長さが
検出されるように構成されている。
FIG. 8 shows the wire member WB in the supination state.
The end of the wrist supporter (S
On the back side of 1), it is fixed to an attachment portion N (indicated by a broken line) provided near the position corresponding to the ulnar-side projection, and slightly passes through the back side of the forearm (the back side near the radius). After being pulled around, it extends almost linearly from the front side of the forearm. And it is located on the side of the forearm (ulnar side) near the elbow. The other end of the wire member WB is connected to a drive mechanism (not shown) attached to the elbow supporter (to be described later) (independent of the drive mechanism of the wire member WA). Is configured such that the length of the wire member WB is detected by the detection means provided in the first position.

【0051】尚、これらのワイヤー部材の端部を、手首
サポーターの取付部M、Nに固定する方法としては、例
えば、ワイヤー部材の端部寄りの部分をプーリ等の部材
に巻き付けた上で端部が外れないように固定してこれを
手首サポーターに埋め込んだり、ネジ止め等で固定する
方法が挙げられるが、その詳細については後述する。
As a method of fixing the ends of these wire members to the mounting portions M and N of the wrist supporter, for example, a portion near the end of the wire member is wound around a member such as a pulley, A method of fixing the portion so as not to come off and embedding it in the wrist supporter, or fixing it with a screw or the like can be mentioned, and the details will be described later.

【0052】図9は、立位状態におけるワイヤー部材W
Aの配置を拇指側から示しており、該ワイヤー部材は、
破線で示すように取付部Mから尺骨側の表面上を引き廻
された後に、肘寄りの位置で前腕の内側面に位置してい
る。
FIG. 9 shows the wire member W in the upright state.
The arrangement of A is shown from the thumb side, and the wire member is
As shown by the broken line, after being drawn around the surface on the ulna side from the attachment portion M, it is located on the inner surface of the forearm at a position close to the elbow.

【0053】図10は、立位状態におけるワイヤー部材
WBの配置を拇指側から示しており、該ワイヤー部材
は、実線で示すように取付部Nから腕の橈骨側の表面上
を引き廻された後に、肘寄りの位置で前腕の内側面に位
置している。
FIG. 10 shows the arrangement of the wire member WB in the upright position from the thumb side, and the wire member is routed from the attachment portion N on the surface on the radial side of the arm as shown by the solid line. Later, it is located on the inner surface of the forearm at a position close to the elbow.

【0054】従って、ワイヤー部材WA、WBに一定の
張力を付与した状態で、図9及び図10に示す立位状態
から図7及び図8に示す回外状態へと前腕を動かした場
合には、ワイヤー部材WBの長さが長くなり、ワイヤー
部材WAの長さが短くなることが分かる(これとは逆
に、ワイヤー部材WA、WBを使って力覚を提示するた
めに立位状態から回外状態へと前腕を動かすには、ワイ
ヤー部材WAを引張り、ワイヤー部材WBを緩め
る。)。
Therefore, when the forearm is moved from the standing state shown in FIGS. 9 and 10 to the supination state shown in FIGS. 7 and 8 in a state where a constant tension is applied to the wire members WA and WB, It can be seen that the length of the wire member WB becomes longer and the length of the wire member WA becomes shorter (contrary to this, since the force sense is presented using the wire members WA and WB, the turn from the standing state is performed. To move the forearm to the outside state, pull the wire member WA and loosen the wire member WB.)

【0055】図11は回内状態におけるワイヤー部材W
Aの配置を手の甲側から示しており、該ワイヤー部材
は、取付部Mから尺骨側の表面上を引き廻された後に、
中程から図の裏側を廻って(破線参照。)、肘寄りの位
置で前腕の側面(橈骨側)に位置している。
FIG. 11 shows the wire member W in the pronation state.
The arrangement of A is shown from the back side of the hand, and the wire member is routed from the mounting portion M on the surface on the ulna side,
From around the middle of the figure (see the broken line), it is located on the side of the forearm (radial side) near the elbow.

【0056】図12は回内状態におけるワイヤー部材W
Bの配置を手の甲側から示しており、該ワイヤー部材
は、取付部Nから橈骨側の表面上を引き廻された後に、
肘寄りの位置で前腕の側面(橈骨側)に位置している。
FIG. 12 shows the wire member W in the pronation state.
The arrangement of B is shown from the back side of the hand, and after the wire member is routed on the radial surface from the attachment portion N,
It is located on the side (radial side) of the forearm at a position close to the elbow.

【0057】従って、ワイヤー部材WA、WBに一定の
張力を付与した状態で、図9及び図10に示す立位状態
から図11及び図12に示す回内状態へと前腕を動かし
た場合には、ワイヤー部材WAの長さが長くなり、ワイ
ヤー部材WBの長さが短くなることが分かる(これとは
逆に、ワイヤー部材WA、WBを使って力覚を提示する
ために立位状態から回内状態へと前腕を動かすには、ワ
イヤー部材WBを引張り、ワイヤー部材WAを緩め
る。)。
Therefore, when the forearm is moved from the standing state shown in FIGS. 9 and 10 to the pronation state shown in FIGS. 11 and 12 in a state where a constant tension is applied to the wire members WA and WB, It can be seen that the length of the wire member WA becomes longer and the length of the wire member WB becomes shorter (contrary to this, since the force sense is presented using the wire members WA and WB, the turn from the standing state is performed. To move the forearm to the inner state, pull the wire member WB and loosen the wire member WA.)

【0058】図13は肘部サポーター(S2)における
ワイヤー部材の駆動機構部の配置例を回外状態について
概略的に示したものであり、駆動機構部DAがワイヤー
部材WAの駆動制御に関与し、駆動機構部DBがワイヤ
ー部材WBの駆動制御に関与している(図では肘部サポ
ーターに外付けされているが、実際には当該サポーター
内に埋設された状態とされている。)。
FIG. 13 schematically shows an example of the arrangement of the drive mechanism of the wire member in the elbow supporter (S2) in the supination state. The drive mechanism DA is involved in the drive control of the wire member WA. The drive mechanism DB is involved in the drive control of the wire member WB (in the figure, the drive mechanism DB is externally attached to the elbow supporter, but is actually embedded in the supporter).

【0059】図示するように、2つのワイヤー部材W
A、WBが、駆動機構部DA、DBにそれぞれ接続され
る手前の位置で互いに交差する角度「θ」については、
90度又はこれに極力近いことが重要であり、この角度
が小さ過ぎると前腕の動きに支障が出たり、あるいはワ
イヤー部材の駆動時における皮膚への圧迫等が問題とな
る。
As shown, two wire members W
Regarding the angle “θ” at which A and WB cross each other at a position before being connected to the drive mechanism units DA and DB, respectively,
It is important that the angle is 90 degrees or as close to this as possible. If the angle is too small, the movement of the forearm is hindered, or the skin is pressed when the wire member is driven.

【0060】また、肘部サポーターにおける駆動機構部
の取付位置については、他の部材(例えば、後述する手
指部を駆動するための駆動ベースサポーター等)に干渉
しない場所を選択することが望ましいため、場合によっ
ては、図13に示す配置を採れないことがあるが、その
ような場合にはプーリ等の中継部材を用いることによ
り、ある程度対処できる。
As for the mounting position of the drive mechanism in the elbow supporter, it is desirable to select a place that does not interfere with other members (for example, a drive base supporter for driving a finger unit to be described later). Depending on the case, the arrangement shown in FIG. 13 may not be adopted, but in such a case, it can be dealt with to some extent by using a relay member such as a pulley.

【0061】例えば、図14に示すように、肘部サポー
ターS2の側面部に駆動機構部DA、DBを取り付ける
場合において、一方のワイヤー部材WBに対してプーリ
PLを設け、これによって引き廻しの方向をほぼ90度
変更した上で当該ワイヤー部材を駆動機構部DBに接続
すれば良い。つまり、この場合には、ワイヤー部材WB
がプーリPLに巻回される際の巻き始め位置での接線方
向に該ワイヤー部材を仮想的に延ばしたと想定した延長
線と、ワイヤー部材WAとの間になす角度が90度又は
これに近い値となるように設定される。
For example, as shown in FIG. 14, when the drive mechanisms DA and DB are attached to the side surface of the elbow supporter S2, a pulley PL is provided for one of the wire members WB, and the pulling direction is thereby changed. May be changed by approximately 90 degrees and the wire member may be connected to the drive mechanism DB. That is, in this case, the wire member WB
The angle formed between the wire member WA and an extension line assumed to virtually extend the wire member in the tangential direction at the winding start position when the wire member is wound around the pulley PL, and a value close to 90 degrees. Is set to be

【0062】また、図15(A)、(B)に示すよう
に、肘部サポーターS2の底部(肘受け部分)S2Bに
駆動機構部DA、DBを取り付ける場合には、例えば、
一方のワイヤー部材WBに対してプーリPLbを設け、
これによって引き廻しの方向を変更した上で当該ワイヤ
ー部材を駆動機構部DBに接続するとともに、ワイヤー
部材WAについては、2つのプーリPLa1、PLa2
を設け、初段のプーリPLa1で引き廻し方向をほぼ9
0度変更した後、次段のプーリPLa2によってさらに
引き廻し方向を90度程度変更してから当該ワイヤー部
材を駆動機構部DAに接続すれば良い。
Further, as shown in FIGS. 15A and 15B, when the drive mechanisms DA and DB are attached to the bottom (elbow receiving portion) S2B of the elbow supporter S2, for example,
A pulley PLb is provided for one wire member WB,
With this, the direction of the wire is changed and the wire member is connected to the drive mechanism DB, and the wire member WA is connected to the two pulleys PLa1 and PLa2.
And the pulling direction of the pulley PLa1 of the first stage is substantially 9
After the angle is changed by 0 degrees, the wire direction may be further changed by about 90 degrees by the next-stage pulley PLa2, and then the wire member may be connected to the drive mechanism unit DA.

【0063】以上のように、前腕の肘部付近に第1の被
覆部材を装着するとともに、手首部における尺骨及び橈
骨の突起部分に第2の被覆部材を装着し、第1の被覆部
材から第2の被覆部材に亘って一対のワイヤー部材を架
け渡してこれらのワイヤーの長さを検出することによっ
て前腕の回内又は回外動作の状態を認識することができ
る。即ち、前腕の回内・回外動作の角度と、一対のワイ
ヤー部材の長さとの関係を事前に調べた上でデータテー
ブルやデータベースとして取得しておけば良い。
As described above, the first covering member is attached to the vicinity of the elbow of the forearm, and the second covering member is attached to the projections of the ulna and radius at the wrist. By detecting a length of these wires by bridging a pair of wire members over the covering member of 2, the state of the pronation or supination operation of the forearm can be recognized. That is, the relationship between the angle of the pronation / supination operation of the forearm and the length of the pair of wire members may be obtained in advance as a data table or a database after being checked.

【0064】尚、本方法において使用するワイヤー部材
の駆動機構については後述する例を含めて如何なる構成
であっても構わないが、動作への影響を考慮して小型・
軽量化に適したものが望ましい。そして、ワイヤー部材
の位置検出手段については、例えば、駆動源を構成する
モータの回転状態やスライド軸の変位量を検出するエン
コーダ等が挙げられるが、要はワイヤー長の変化を検出
することで対象の動作や被覆部材間の相対的な位置を検
出できればどのようなもので良い。また、ワイヤーの張
力を検出する張力検出手段については、張力の変化を抵
抗値により検出できる歪みゲージや、ロボットハンド等
の力制御に使用される各種の力センサー等が挙げられ
る。
The driving mechanism of the wire member used in the present method may have any configuration including an example described later.
Those suitable for weight reduction are desirable. As the position detecting means of the wire member, for example, an encoder for detecting the rotation state of the motor constituting the drive source and the displacement of the slide shaft can be cited. Any operation can be used as long as it can detect the above operation and the relative position between the covering members. Examples of the tension detecting means for detecting the tension of the wire include a strain gauge capable of detecting a change in the tension based on a resistance value, and various force sensors used for force control of a robot hand or the like.

【0065】次に、ワイヤー部材を用いた手指の動作認
識や力覚提示について説明する。
Next, recognition of finger motion and presentation of force sense using the wire member will be described.

【0066】上記した回内・内外動作では1対のワイヤ
ー部材の長さが互いに相反した関係をもって伸縮又は駆
動されることを説明したが、これは筋のもつ役割をワイ
ヤーの駆動によって代用していることと等価な関係にあ
る(つまり、各ワイヤー部材が屈筋と伸筋に対応してい
る。)。
In the above-described pronation / inside-out operation, the length of a pair of wire members has been described to be expanded or contracted or driven in a relationship opposite to each other, but this is achieved by substituting the role of the muscle by driving the wire. (Ie, each wire member corresponds to a flexor and an extensor).

【0067】人体の筋については、1自由度の関節に対
して最低2本の筋を協調動作させることによって屈曲や
伸展を行っていることは周知の通りであり、例えば、指
部における筋配置を図16に概略的に示す(「○」印は
関節を示している。)。
It is well known that at least two muscles of a human body are flexed or extended by cooperatively operating at least two muscles with respect to a joint having one degree of freedom. Is schematically shown in FIG. 16 (the mark “○” indicates a joint).

【0068】指の背面には指伸筋が配置され、掌面側に
は深指屈筋と浅指屈筋が配置されている。
A finger extensor is arranged on the back of the finger, and a deep flexor and a shallow flexor are arranged on the palm side.

【0069】筋の代わりにワイヤー部材を使って関節の
屈曲動作や伸展動作を行うためには、屈筋に相当するワ
イヤー(又はワイヤー群)と伸筋に相当するワイヤー
(又はワイヤー群)を用意して、それらのうちの一方の
ワイヤーを緊張させたときに他方のワイヤーを弛緩させ
る制御を行えば良い。
In order to perform a bending operation or an extension operation of a joint using a wire member instead of a muscle, a wire (or a group of wires) corresponding to a flexor and a wire (or a group of wires) corresponding to an extensor are prepared. Then, when one of the wires is tensioned, the other wire may be controlled to relax.

【0070】但し、手指のように自由度の多い関節構造
においてワイヤー群とその駆動系を屈筋及び伸筋毎に用
意すると、構成が複雑化し、多くの駆動源が必要になる
ので、装備の小型化・軽量化にとって好ましくない。
However, if a wire group and its drive system are prepared for each flexor and extensor in a joint structure having many degrees of freedom such as fingers, the configuration becomes complicated and many drive sources are required. It is not preferable for weight reduction.

【0071】そこで、このような関節に対応する場所に
は、各種の弾性部材(後述する渦巻バネや、コイルバ
ネ、蝶番バネ等。)を付設することで駆動部や動力部の
削減及び省スペース化、軽量化を図ることが好ましい。
即ち、手や指の背面に装着される装具については、これ
を複数の被覆部材から構成し、被覆部材にそれぞれ複数
対のワイヤー部材を付設するとともに、被覆部材のうち
の隣り合う部材同士を弾性部材によって連結して、手指
の屈曲位又は伸展位の方向に力を付勢する構成を採用す
ると、ワイヤー部材の数を減らすことができる。
Therefore, various elastic members (a spiral spring, a coil spring, a hinge spring, etc., which will be described later) are attached to a place corresponding to such a joint, so that the driving unit and the power unit can be reduced and the space can be saved. It is preferable to reduce the weight.
That is, the brace attached to the back of the hand or finger is composed of a plurality of covering members, and a plurality of pairs of wire members are respectively attached to the covering members. If a configuration in which the force is applied in the direction of the bending position or the extension position of the finger by connecting the members is adopted, the number of wire members can be reduced.

【0072】その際、下記に示す2形態が挙げられる。At this time, the following two modes are exemplified.

【0073】(I)弾性部材の初期状態として関節の屈
曲位を基準とし、この状態からワイヤー駆動により伸展
位となる方向に装具の状態を変化させていく形態 (II)弾性部材の初期状態として関節の伸展位を基準
とし、この状態からワイヤー駆動により屈曲位となる方
向に装具の状態を変化させていく形態。
(I) The initial state of the elastic member is based on the flexion position of the joint, and the state of the brace is changed from this state to the extension position by driving the wire. (II) The initial state of the elastic member Based on the extension position of the joint, the state of the brace is changed from this state to the bending position by driving the wire.

【0074】つまり、形態(I)では、バネ部材等の弾
性部材によって常に屈曲位となる方向への付勢力が常に
作用しているので、装具の装着時にはワイヤーを駆動し
て装具を伸展位の状態にした上で対象者に装着する。
That is, in the form (I), since the urging force in the direction of the bending position is always applied by the elastic member such as the spring member, the wire is driven at the time of mounting the brace to extend the brace. After putting it in the state, attach it to the subject.

【0075】また、形態(II)では、バネ部材等の弾
性部材によって常に伸展位となる方向への付勢力が常に
作用しているので、装具の装着時にはワイヤーを駆動す
る必要がない分、対象者への装具の装着は容易になる
が、装具の状態を屈曲位の状態へと変化させるための機
構や制御が形態(I)に比べて難しくなる。
Further, in the form (II), since the urging force in the direction of the extension position is always applied by the elastic member such as the spring member, it is not necessary to drive the wire when the brace is mounted, so that the object is not required. Although the attachment of the brace to the person becomes easy, the mechanism and control for changing the state of the brace to the state of the bending position are more difficult than in the form (I).

【0076】次に、ワイヤー部材を用いて対象者の動作
認識を行ったり、あるいは力触覚を提示するための装置
1について説明する。
Next, an apparatus 1 for recognizing a motion of a subject using a wire member or presenting a force / tactile sensation will be described.

【0077】図17は装置の基本構成を示したものであ
り、対象者に装着して使用する複数の装具については、
装具を構成する被覆部材のうち、対をなす被覆部材2、
2、例えば、上記したように手首サポーターと肘部サポ
ーターに亘って複数対のワイヤー部材3、3が架け渡さ
れている。
FIG. 17 shows the basic structure of the apparatus.
Of the covering members constituting the brace, a pair of covering members 2,
2. For example, as described above, a plurality of pairs of wire members 3, 3 are bridged between the wrist supporter and the elbow supporter.

【0078】そして、これらのワイヤー部材を駆動する
駆動手段については、各ワイヤー部材をそれぞれ駆動す
るための駆動機構4、4と、そのサーボ制御や後述する
電磁クラッチ機構の制御を行うワイヤー駆動部5とを有
する構成とされ、中枢制御部6からの制御信号を受けて
ワイヤー部材3、3の駆動制御を行う。
The driving means for driving these wire members include drive mechanisms 4 and 4 for driving the respective wire members, and a wire drive unit 5 for performing servo control of the drive mechanisms and an electromagnetic clutch mechanism described later. The driving control of the wire members 3 is performed by receiving a control signal from the central control unit 6.

【0079】中枢制御部6は力触覚提示処理部7からの
指令を受け取ってその内容を解釈し、これに従って各ワ
イヤー部材を制御するための信号を生成するものであ
り、また、対象の動作認識を行う場合や力覚提示制御中
において、各ワイヤー部材の長さを検出するためのワイ
ヤー長検出手段や、各ワイヤー部材の張力を検出するた
めワイヤー張力検出手段(これらは駆動機構4内に設け
られている)によって必要な情報を取得する。
The central control section 6 receives a command from the haptic presentation processing section 7, interprets the content thereof, and generates a signal for controlling each wire member in accordance with the command. Is performed, or during force sense presentation control, a wire length detecting means for detecting the length of each wire member, and a wire tension detecting means for detecting the tension of each wire member (these are provided in the drive mechanism 4). To obtain the necessary information.

【0080】力触覚提示処理部7は対象に付与する力触
覚について指示内容を決める部分であり、例えば、ゲー
ム機器の場合には、コンピュータ・グラフィックスを駆
使して視覚提示される仮想空間内で展開されるストーリ
ーに合わせて力触覚の提示信号を所定の記録媒体から読
み出し、提示のタイミングを制御する。また、医療用機
器として利用する場合には、治療や診断時において対象
者に付与する力触覚の指示内容を手動又は半自動で選択
して決定するための制御を行う。
The haptic sense presentation processing unit 7 is a part for determining the contents of the haptic sense to be given to the target. For example, in the case of a game machine, the haptic sense sensation presentation processing unit 7 is provided within a virtual space visually presented using computer graphics. A haptic presentation signal is read from a predetermined recording medium in accordance with the story to be developed, and the presentation timing is controlled. When used as a medical device, control is performed to manually or semi-automatically select and determine the instruction of the force / tactile sensation to be given to the subject during treatment or diagnosis.

【0081】尚、この力触覚提示処理部7や中枢制御部
6はコンピュータ等の計算手段を使って構成されるが、
ワイヤー駆動部5をソフトウェアサーボで実現する場合
にその一部又は全部をコンピュータ上でのプログラム制
御に委ねることができる。
The haptic presentation processing unit 7 and the central control unit 6 are configured using calculation means such as a computer.
When the wire drive unit 5 is realized by software servo, a part or all of the wire drive unit 5 can be left to program control on a computer.

【0082】図では、前腕の肘部付近に装着される第1
の被覆部材として肘部サポーターを示し、手首部におけ
る尺骨及び橈骨の突起部分に対して装着される第2の被
覆部材として手首サポーターを示しており、これらの両
部材に亘って一対のワイヤー部材3、3が架け渡されて
いる。そして、中枢制御部6からワイヤー駆動部5に送
出される制御信号により、一方のワイヤー部材を引っ張
り、かつ他方のワイヤー部材を緩めることで、前腕の回
内又は回外動作に係る力覚を提示することができる。ま
た、各ワイヤー部材に一定の張力をかけた状態でワイヤ
ー長の検出を行うことにより回内・回外の状態を把握す
ることができる。
In the figure, the first arm attached near the elbow of the forearm is shown.
The elbow supporter is shown as a covering member, and the wrist supporter is shown as a second covering member to be attached to the ulnar and radial projections in the wrist, and a pair of wire members 3 extends over these two members. , 3 are spanned. The control signal sent from the central control unit 6 to the wire driving unit 5 pulls one wire member and loosens the other wire member, thereby presenting a force sense related to the pronation or supination operation of the forearm. can do. Further, by detecting the wire length in a state where a constant tension is applied to each wire member, the state of pronation / supination can be grasped.

【0083】手指の駆動については、上記したように、
手や指の背面に複数の被覆部材を装着して、これらの被
覆部材のうちの隣り合う部材同士を弾性部材で連結する
ことによって、手指の屈曲位又は伸展位の方向に力を付
勢し、被覆部材にそれぞれ付設された複数対のワイヤー
部材を駆動して、手指の屈曲又は伸展を行う時には、駆
動手段により、複数対のワイヤー部材を、弾性部材によ
る付勢力に抗して引っ張るように制御を行う。尚、弾性
部材として渦巻バネ、コイルバネ等を用いた具体的な構
造については、後で詳述する。
As for the driving of the fingers, as described above,
A plurality of covering members are attached to the back of a hand or finger, and adjacent members of these covering members are connected to each other by an elastic member, thereby urging a force in the bending or extension direction of the finger. When driving a plurality of pairs of wire members respectively attached to the covering member and bending or extending a finger, the driving means pulls the plurality of pairs of wire members against the urging force of the elastic member. Perform control. A specific structure using a spiral spring, a coil spring, or the like as the elastic member will be described later in detail.

【0084】また、ワイヤー部材の端部を駆動機構に接
続するに際して、両者の結合を強固にし過ぎると、対象
に無理な力が働いたときに問題が起きる虞があるので、
ワイヤー部材の端部を、電磁クラッチ機構を介して駆動
手段に結合し、ワイヤーの張力が閾値を超えた場合に、
ワイヤー部材と駆動手段との結合が解除されるように安
全対策を講じることが望ましい。例えば、後述するよう
に、ワイヤー部材に対して固定された永久磁石又は磁性
体と、駆動手段のうちワイヤー部材との結合部分に設け
られた電磁石とによって、電磁クラッチ機構を構成する
ことができる。
When connecting the ends of the wire members to the drive mechanism, if the connection between them is too strong, a problem may occur when an excessive force is applied to the object.
The end of the wire member is coupled to the driving means via an electromagnetic clutch mechanism, and when the wire tension exceeds a threshold,
It is desirable to take safety measures so that the connection between the wire member and the driving means is released. For example, as described later, an electromagnetic clutch mechanism can be configured by a permanent magnet or a magnetic body fixed to the wire member and an electromagnet provided at a portion of the driving unit that is connected to the wire member.

【0085】しかして、上記した方法(I)や(II)
を用いて対象の動作を認識することにより当該動作に対
応したデータを取得する動作認識方法では、対象の骨格
構造を構成する関節部に一対の又は複数対の被覆部材を
付設した後、位置の基準となる被覆覆部材に関して対を
なす他の被覆部材の姿勢に係る相対位置情報を、光学
的、磁気的に又はワイヤー部材の長さから検出し、これ
らの相対位置情報を総合して対象又は対象部位の動作全
体を認識することができる。
Thus, the above methods (I) and (II)
In the motion recognition method of acquiring data corresponding to the motion by recognizing the motion of the target by using a pair of or a plurality of pairs of covering members at the joints constituting the target skeletal structure, The relative position information relating to the posture of the other covering member forming a pair with respect to the reference covering member is detected optically, magnetically, or from the length of the wire member, and the relative position information is integrated into the target or The entire operation of the target part can be recognized.

【0086】上肢の動作認識を例にすると、例えば、肩
関節を基準とした場合に、肩関節と肘関節の相対的な位
置関係から上腕部の姿勢が分かり、上腕部と前腕部との
相対的な位置関係から肘関節の屈曲・伸展状態が分か
る。そして、肘関節と手首関節との間の相対的な位置関
係(回内・回外動作)から手首の姿勢が分かるといった
具合に、これらの相対的な情報を積み上げていって総括
的に処理することによって、肩関節から手首までの部分
についての動作を把握することができる(このことは多
関節構造において各関節の姿勢や状態が分かれば、手先
位置や末端位置が分かることからも容易に理解され
る。)。
Taking the upper limb motion recognition as an example, for example, when the shoulder joint is used as a reference, the posture of the upper arm can be determined from the relative positional relationship between the shoulder joint and the elbow joint. The flexion and extension of the elbow joint can be understood from the typical positional relationship. Then, such relative information is accumulated and processed as a whole, for example, such that the posture of the wrist can be determined from the relative positional relationship (pronation / supination operation) between the elbow joint and the wrist joint. This makes it possible to grasp the movements from the shoulder joint to the wrist. (This is easily understood from the fact that if the posture and state of each joint in a multi-joint structure is known, the hand position and the end position can be understood. Is done.)

【0087】尚、本発明は、上肢に限らず下肢や他の部
位に関する動作認識や力覚提示等にも同様に適用できる
ことは勿論であり、この事は対をなす被覆部材の間で相
対的な位置検出を行うという本発明の趣旨から容易に理
解される。
The present invention is naturally applicable not only to the upper limb but also to the recognition of motion and the presentation of haptics for the lower limb and other parts. It can be easily understood from the gist of the present invention that an accurate position detection is performed.

【0088】[0088]

【実施例】図18乃至図74は、本発明を映像や音声情
報の提示とともに力触覚提示を行う装置に適用した例を
示すものである。
FIGS. 18 to 74 show an example in which the present invention is applied to an apparatus for presenting haptic feedback together with the presentation of video and audio information.

【0089】尚、力触覚提示の前提となる世界は2つあ
り、その1つは「仮想現実」の世界、もう1つは「仮想
イリュージョン」の世界である。
There are two worlds on which the haptic presentation is premised, one of which is a “virtual reality” world and the other is a “virtual illusion” world.

【0090】図18は両者の相違点を比較して説明する
ための概念図であり、「仮想現実」の世界では、人が現
実に体験している現象を、映像や音声、力触覚の提示等
を駆使することで仮想的に模倣し、当該現象によって人
が受ける効果を同じ感覚でもって現出させることが目的
となる。例えば、図示するように、「人が現実世界で本
を手にとって読み始める。」という状況を考えた場合
に、人は本からの視覚情報の他、本の重量感や本に触っ
たときの質感を感じとることができる。仮想現実の世界
では、この状況と等価な環境を現出させるために、例え
ば、実体のない仮想の本VBを映像情報として対象者に
供与するために対象者に視覚表示装置VD(ヘッドマウ
ントディスプレイ等。)を装着してもらうことによって
視覚情報を提供するとともに、力触覚提示装置を用いて
本にかかる重力によって引き起こされる力覚や、本の表
紙や紙面から受ける触覚の情報を提供する。つまり、こ
の世界での仮想的体験は常に現実世界での体験と比較し
たり、対比することができる性質のものである。
FIG. 18 is a conceptual diagram for comparing and explaining the differences between the two. In the “virtual reality” world, the phenomena that a person actually experiences are presented by video, audio, and force / tactile sensation. The objective is to imitate virtually by making full use of the like, and to bring out the effect received by a person by the phenomenon with the same feeling. For example, as shown in the figure, when considering a situation in which "a person starts to read a book in the real world." You can feel the texture. In the virtual reality world, a visual display device VD (head-mounted display) is provided to the subject in order to present an environment equivalent to this situation, for example, to provide the subject with a virtual book VB having no substance as video information. Etc.) to provide visual information, and to provide information on force sense caused by gravity applied to the book and tactile information received from the book cover or paper surface using the force tactile sense presentation device. In other words, virtual experiences in this world are always of a nature that can be compared and contrasted with real world experiences.

【0091】これに対して仮想イリュージョンの世界で
は、人が現実世界において実際に体験することが不可能
な現象を、映像や音声、力触覚提示等を駆使することに
よって未体験の感覚として提示する。例えば、図示する
ように、「人が仮想世界で本を手にとって読み始め
る。」という動作を行うと、「本が砕けてその中から出
た来た雪だるまが本の内容を人に語りかける。」といっ
た非現実的な状況を仮想的かつ視覚的に現出させたり、
力触覚提示装置を用いて雪だるまの重量から受ける腕の
力覚や、手触り等の触覚情報、温度情報を提供すること
ができる。つまり、この世界での体験は現実世界におい
て起こり得ないものであり、現実世界の体験と比較され
ることがない。
On the other hand, in the world of virtual illusion, a phenomenon that a person cannot actually experience in the real world is presented as an unexperienced sensation by making full use of video, audio, haptic presentation, and the like. . For example, as shown in the figure, when an operation of “a person starts to read a book in a virtual world” is performed, “a snowman coming out of the crushed book speaks to the person about the contents of the book.” Virtual and visual appearance of unrealistic situations such as
Using the force-tactile presentation device, it is possible to provide force sense of the arm received from the weight of the snowman, tactile information such as touch, and temperature information. That is, experiences in this world cannot occur in the real world and are not compared to real world experiences.

【0092】力触覚の提示にあたっては、このような2
つの世界を充分に考慮した上で力触覚提示装置の構成及
びその制御を行う必要がある。
In presenting the haptic sense, such a 2
It is necessary to perform the configuration and control of the haptic presentation device with due consideration of the two worlds.

【0093】図19は装置全体のハードウェア構成例を
示したものであり、対象者に装着して使用する装具類8
と、その制御を司る中央制御部9、そして、これらの間
に介在されて検出情報や出力情報の伝達を中継する入出
力インターフェイス部10を具備している。
FIG. 19 shows an example of the hardware configuration of the entire apparatus.
And a central control section 9 for controlling the control section, and an input / output interface section 10 interposed therebetween for relaying transmission of detection information and output information.

【0094】先ず、装具類8には、例えば、下記に示す
ものが含まれる。
First, the equipments 8 include, for example, the following.

【0095】(i)頭部に付設できる視覚表示及び音声
出力装置(ヘッドマウントディスプレイ等) (ii)両手に装着される力触覚提示及びモーションキ
ャプチャー用の装具 (iii)胸部や腰に装着される装具
(I) Visual display and audio output device (head-mounted display, etc.) that can be attached to the head (ii) Force-tactile presentation and motion capture equipment worn on both hands (iii) Wearable on chest and waist Orthosis

【0096】尚、本例では左右の手、前腕、上腕に対す
る触覚や力覚の提示や動作認識のための装具を使用して
いるが、脚等にも専用の装具を装着して力触覚の提示及
び対偶の動作認識を行っても良いことは勿論である。ま
た、装具全体を一体的に形成してこれを統括的に制御す
るよりは、各装具について各別に制御できる構成を採用
すると、例えば、下記に示す利点が得られる。
In this example, the brace for presenting the tactile and force senses to the left and right hands, the forearm, and the upper arm and for recognizing the motion is used. Obviously, presentation and even-numbered motion recognition may be performed. Rather than integrally forming the entire device and integrally controlling the same, adopting a configuration in which each device can be individually controlled provides the following advantages, for example.

【0097】・装具をニーズに応じて変更したり、装具
の追加が容易である ・配線の削減や配線変更に対して柔軟に対処できる。
It is easy to change the equipment according to needs and to add equipment. Flexible to reduce wiring and change wiring.

【0098】上記(i)の視覚表示及び音声出力装置1
1は、中央制御部9から入出力インターフェイス部10
を通して送られて来る映像情報を対象者の眼前に映し出
すものであり、中央制御部9から入出力インターフェイ
ス部10を通して送られて来る音声情報(音楽や声
等。)を出力する音声出力手段(ヘッドホンやスピーカ
ー等)が内蔵されている。これによって映像と音声の情
報を装置に対して同時的に受け渡すことができる。尚、
本装置には磁気センサあるいはポヒマス・センサ(polh
e-mus sensar)等が付設されており、対象者の頭部の
位置や姿勢(傾き等)に関する検出情報を得ることがで
きるようになっており、該検出情報は入出力インターフ
ェイス部10を通して中央制御部9に送出される。
The visual display and audio output device 1 of (i) above
1 is an input / output interface unit 10 from the central control unit 9.
Means for projecting video information sent through the input / output interface unit 10 from the central control unit 9 to output video information sent through the input / output interface unit 10 (headphones). And speakers). This allows video and audio information to be transferred to the device simultaneously. still,
This device is equipped with a magnetic sensor or a pohimous sensor (polh
e-mus sensar) and the like, so that detection information regarding the position and posture (such as inclination) of the head of the subject can be obtained. It is sent to the control unit 9.

【0099】上記(ii)の装具は手や腕に対する力触
覚の提示及びこれらの動作認識のための機能を有してお
り、前記した方法(II)、つまりワイヤーを使用した
方法を採用している。尚、本装具と入出力インターフェ
イス部10との間でやりとりされる情報は多岐に渡るの
で、装具の機構説明の後に詳述する。
The orthosis (ii) has a function of presenting a force / tactile sensation to a hand or an arm and recognizing the motion thereof. The above-mentioned method (II), that is, a method using a wire is adopted. I have. Since the information exchanged between the brace and the input / output interface unit 10 is diversified, it will be described in detail after the description of the mechanism of the brace.

【0100】上記(iii)の装具は胸椎や腰椎等に対
する装具であり、これにはジャイロセンサが付設されて
いる。つまり、ジャイロセンサは当該装具の位置や姿勢
(傾き等)に関する検出情報を得るものであり、該検出
情報は入出力インターフェイス部10を通して中央制御
部9に送出される。
The orthosis (iii) is an orthosis for the thoracic spine, the lumbar spine and the like, and is provided with a gyro sensor. That is, the gyro sensor obtains detection information on the position and posture (inclination, etc.) of the device, and the detection information is sent to the central control unit 9 through the input / output interface unit 10.

【0101】このように、装具類8は、複数の部分によ
って構成されるが、以下では、(ii)の装具について
説明する。
As described above, the brace 8 is composed of a plurality of parts. The brace (ii) will be described below.

【0102】図20乃至図22は装具の構成例を概略的
に示したものであり、装具12は、手及び手首に装着さ
れる装具部分12H(以下、「手部サポーター」とい
う。)と、前腕の肘寄りの部分に装着される装具部分1
2A(以下、「前腕部サポーター」という。)と、肘部
での結合のために必要とされる装具部分12B(以下、
「肘部結合用サポーター」という。)と、上腕部に装着
される装具部分12U(以下、「上腕部サポーター」と
いう。)とからなっている。
FIGS. 20 to 22 schematically show an example of the structure of the brace. The brace 12 includes a brace portion 12H (hereinafter, referred to as a "hand supporter") to be attached to a hand and a wrist. Orthotics 1 to be attached to the forearm near the elbow
2A (hereinafter, referred to as “forearm supporter”) and an orthosis portion 12B (hereinafter, referred to as “forearm supporter”) required for connection at the elbow.
It is called "supporter for elbow connection". ) And a brace part 12U (hereinafter, referred to as “upper arm supporter”) attached to the upper arm.

【0103】これらのサポーターの装着にあたっては、
例えば、図20に示すように、手を水平方向に伸ばして
掌を上向きにした状態において、手部サポーター12H
を手の甲側、つまり、下側から装着し、前腕部サポータ
ー12Aについても同様に前腕の下側から装着する。そ
して、肘部結合用サポーター12B及び上腕部サポータ
ー12Uについては上方から肘部や上腕部に装着する。
尚、肘部結合用サポーター12Bは前腕部サポーター1
2Aに結合される(図の2点鎖線を参照。)。また、上
腕部サポーター12Uは上腕に巻き付けて使用できる形
状を有している。例えば、1対のリング状部分12Ur
と12Urとが連結部12Uc、12Uc(図にはその
一方だけを示す。)によって結合されており、各リング
状部分については帯状部材を上腕に巻き付けた上で、そ
の端部同士(上腕三頭筋に対応する部分であり、その割
り位置を図に破線の円で示す。)を面状ファスナー等を
用いて結合することでリング状部分12Urが環状とな
って上腕に巻着された状態になる。
In mounting these supporters,
For example, as shown in FIG. 20, in a state where the hand is extended in the horizontal direction and the palm is turned upward, the hand supporter 12H
Is worn from the back side of the hand, that is, from below, and the forearm supporter 12A is similarly worn from below the forearm. Then, the elbow supporter 12B and the upper arm supporter 12U are attached to the elbow and the upper arm from above.
In addition, the supporter 12B for elbow connection is the forearm supporter 1
2A (see dashed line in the figure). The upper arm supporter 12U has a shape that can be used by being wound around the upper arm. For example, a pair of ring-shaped portions 12Ur
And 12Ur are connected by connecting portions 12Uc and 12Uc (only one of them is shown in the figure). For each ring-shaped portion, a band-shaped member is wound around the upper arm, and the ends thereof are connected to each other (three upper arms). The portions corresponding to the streaks are indicated by broken-line circles in the figure), and the ring-shaped portion 12Ur is formed into an annular shape and wound around the upper arm by using a planar fastener or the like. Become.

【0104】尚、装着の容易性を考慮した場合には、各
サポーターを手や腕に対して同じ方向から装着できるよ
うにすることが好ましい。例えば、図21に示すよう
に、肘部結合用サポーター12Bを前腕部サポーター1
2Aに結合した状態(両サポーターをボタン止めによっ
て結合する等。)にして肘部の下側から装着できるよう
にするとともに、上腕部サポーター12Uについては、
各リング状部分12Urを構成する帯状部材を上腕に巻
き付けた上で、その端部同士(上腕二頭筋に対応する部
分であり、その割り位置を図に破線の円で示す。)を面
状ファスナー等で結合して上腕に巻着できるようにす
る。これによって、全サポーターを予め組み立てて結合
させた状態にしておいてから、これを同じ方向(図の下
方から上方に向かう方向)から手及び腕に容易に装着す
ることができるようになる。また、肘部結合用サポータ
ー12Bを前腕部サポーター12Aに結合した状態では
肘部結合用サポーター12Bの形状如何によって装着し
難くなる場合があるので、そのときには肘部結合用サポ
ーター12Bの中央部において腕の長さ方向に延びるス
リットや切れ目等を形成すると良い。
In consideration of the ease of mounting, it is preferable that each supporter can be mounted on the hand or arm from the same direction. For example, as shown in FIG. 21, the supporter 12B for connecting the elbow portion is connected to the supporter 1 for the forearm portion.
2A (for example, both supporters are connected by button fastening) so that they can be worn from below the elbow, and for the upper arm supporter 12U,
After the belt-shaped member constituting each ring-shaped portion 12Ur is wound around the upper arm, the ends thereof are portions (corresponding to the biceps of the upper arm, and the split positions are indicated by broken-line circles in the figure). It is connected with a fastener so that it can be wound around the upper arm. Thus, after all the supporters are assembled and connected in advance, the supporters can be easily attached to the hand and the arm from the same direction (the direction from the bottom to the top in the figure). Further, in a state where the elbow supporter 12B is connected to the forearm supporter 12A, it may be difficult to mount the supporter 12B depending on the shape of the elbow supporter 12B. It is preferable to form slits, cuts, and the like extending in the length direction of the substrate.

【0105】図22は全サポーターの上肢への装着を完
了した状態を示している。
FIG. 22 shows a state where all the supporters have been mounted on the upper limbs.

【0106】次に、各サポーターの構成について順を追
って説明する。
Next, the structure of each supporter will be described step by step.

【0107】図23乃至図25は左手用の手部サポータ
ーの構成例について説明するための図である。
FIGS. 23 to 25 are views for explaining an example of the structure of a hand supporter for the left hand.

【0108】図23は手部サポーター12Hの斜視図、
図24は平面図、図25は側面図をそれぞれ概略的に示
しており、これらの図において人間の手や腕に相当する
部分は二点鎖線で示している。
FIG. 23 is a perspective view of the hand supporter 12H.
FIG. 24 schematically shows a plan view, and FIG. 25 schematically shows a side view. In these figures, portions corresponding to human hands and arms are indicated by two-dot chain lines.

【0109】手部サポーター12Hは、下記に示す部分
を有する構成とされている。
The hand supporter 12H has the following parts.

【0110】・第1乃至第5指に対して背面側からそれ
ぞれ装着されるサポーター12HA(以下、「手指サポ
ーター」という。) ・手の甲に装着されるサポーター12HB(以下、「甲
面サポーター」という。) ・手首に巻き付けるためのサポーター12HC(以下、
「手首サポーター」という。) ・ワイヤーの駆動部(図23では図示を省略している
が、この構成については後述する。)を搭載するために
ヒレ状に設けられたサポーター12HD(以下、「駆動
ベースサポーター」という。)
A supporter 12HA attached to the first to fifth fingers from the back side (hereinafter referred to as a "finger supporter"). A supporter 12HB attached to the back of the hand (hereinafter referred to as an "upper supporter").・ Supporter 12HC for wrapping around the wrist
"Wrist supporter". A support 12HD (hereinafter, referred to as a "drive base supporter") provided in a fin shape for mounting a wire drive unit (not shown in FIG. 23, but this configuration will be described later).

【0111】尚、これらのサポーターに使用する材料に
ついては、例えば、スプリント材(熱可塑性プラスチッ
ク)等が挙げられるが、できるだけ薄くて軽い材料が好
ましい。
[0111] Examples of the material used for these supporters include a splint material (thermoplastic), but a material that is as thin and light as possible is preferable.

【0112】各手指サポーター12HAは、基本的には
医療用指サックの形状を模して形成されており、伸展位
の指背面を全体的に覆うことができるように、各指の骨
に対応した被覆部を、バネ部材を使って指の側面で連結
した構成を有する。つまり、第2乃至第5指について
は、各指の基節骨、中節骨、末節骨のそれぞれに対応し
た被覆部12HA1、12HA2、12HA3がそれぞ
れ各別に設けられており、拇指については末節骨と基節
骨とにそれぞれ対応した被覆部12HA1、12HA2
が各別に設けられている。そして、これらの被覆部は面
状ファスナー等を使って指に固定される。
Each of the finger supporters 12HA is basically formed in the shape of a medical finger cot, and corresponds to the bone of each finger so as to cover the entire back of the finger in the extended position. The covering portion is connected by the side of the finger using a spring member. That is, for the second to fifth fingers, the covering portions 12HA1, 12HA2, and 12HA3 corresponding to the base phalanx, the middle phalanx, and the distal phalanx of each finger are separately provided, and the distal phalanx for the thumb. And the covering portions 12HA1 and 12HA2 respectively corresponding to
Are provided separately. These covering portions are fixed to the finger using a planar fastener or the like.

【0113】図23乃至図25において多重円で示す部
材は、隣り合う被覆部を指の側面において連結するため
の渦巻バネを表している。尚、自由度の多い指において
関節に対応する場所には各種のバネ部材を付設した構造
を採用すると、動力部の削減や省スペース化、軽量化を
図るのに効果的である。つまり、人体の関節は単純な軸
運動ではなく曲面同士の結合により瞬間中心(瞬間的な
軸の中心となる位置)が変動しているので、この影響を
除去するためには関節に対応する位置に適切なバネを使
用する必要がある。
The members indicated by multiple circles in FIGS. 23 to 25 represent spiral springs for connecting the adjacent covering portions on the side surfaces of the finger. It should be noted that adopting a structure in which various spring members are attached to places corresponding to the joints in a finger having a high degree of freedom is effective in reducing the number of power units, saving space, and reducing the weight. In other words, the joint of the human body is not a simple axial movement, but the instantaneous center (the instantaneous center of the axis) fluctuates due to the coupling of the curved surfaces. To eliminate this effect, the position corresponding to the joint is removed. It is necessary to use an appropriate spring.

【0114】図26は渦巻バネ13の形状例を示したも
のであり、渦の中心部13aを起点として外側にいくに
従って次第に半径を増して最終的には互いに反対側に突
出して延びる2つの端部13b、13bが形成されてお
り、これらの端部が端部が隣り合う被覆部にそれぞれ固
定されることで両被覆部に渦巻バネが架け渡されること
になる。尚、この渦巻バネの材質としては、SWPB
(ピアノ線の棒)等が挙げられる。
FIG. 26 shows an example of the shape of the spiral spring 13. Starting from the center 13a of the spiral, the radius gradually increases toward the outside, and finally the two ends projecting to the opposite sides extend from each other. The portions 13b, 13b are formed, and the ends are fixed to the adjacent covering portions, respectively, so that the spiral spring is bridged over both the covering portions. The material of the spiral spring is SWPB
(Piano wire rod) and the like.

【0115】渦巻バネ13は、各指の関節に対応する指
の両側面の位置に配置されるようになっており、例え
ば、第2指乃至第5指の場合には、DIP関節(遠位指
節間関節)やPIP関節(近位指節間関節)に対応する
指側面にそれぞれ渦巻バネが配置された構成になる。
The spiral springs 13 are arranged at the positions on both sides of the finger corresponding to the joints of the fingers. For example, in the case of the second to fifth fingers, the DIP joint (distal Spiral springs are arranged on the finger side surfaces corresponding to the interphalangeal joint) and the PIP joint (proximal interphalangeal joint).

【0116】尚、渦巻バネについては、図27の大円内
に拡大して示すように、2連にした構造や、3角形の各
頂点位置に渦巻バネをそれぞれ配置して連結して3連の
構造等を用いることができ、これらによって各渦巻バネ
の巻き径が小さくても指の長手方向に沿ってバネが充分
にたわむようになり、また、線材同士の接触に起因する
曲げ角度の制限を緩和することができる。図に示す例で
は、指の末節に対して背面から付設された被覆部12H
A1と、中節に対して背面から付設された被覆部12H
A2との間に、2連構造の渦巻バネ13、13が指の側
面において架け渡されており、該被覆部12HA2と、
基節に対して付設された被覆部12HA3との間には、
3連構造の渦巻バネ13、13、13が指の側面におい
て架け渡されている。
As shown in the enlarged circle in FIG. 27, the spiral spring has a double structure, or a spiral spring is arranged at each vertex position of a triangle and connected to form a triple spring. These allow the spiral springs to bend sufficiently along the length of the finger even if the spiral diameter of each spiral spring is small, and also limit the bending angle caused by contact between the wires. Can be alleviated. In the example shown in the figure, the covering portion 12H attached from the back to the terminal segment of the finger
A1 and a covering portion 12H attached to the middle section from the back.
A2, a spiral spring 13 having a double structure is bridged on the side surface of the finger, and the cover portion 12HA2 and
Between the covering portion 12HA3 attached to the base joint,
Spiral springs 13, 13, 13 having a triple structure are bridged on the side surfaces of the fingers.

【0117】このような渦巻バネの採用は、サポーター
の位置ずれ等に起因する動作時の違和感を軽減するのに
有効である。尚、渦巻バネにおいて線材同士の接触が生
じないようにするためには渦巻の形状を円形状でなく扇
状にする等、干渉が起きないようにするための工夫を要
する。
The use of such a spiral spring is effective in reducing a sense of discomfort during operation due to a displacement of the supporter or the like. In order to prevent the wire springs from coming into contact with each other in the spiral spring, it is necessary to take measures to prevent interference, such as making the spiral not a circular shape but a fan shape.

【0118】また、各渦巻バネの反力に関するバラツキ
を低減するためには、反力を微調整するための機構を設
けることが望ましい。
In order to reduce variations in the reaction force of each spiral spring, it is desirable to provide a mechanism for finely adjusting the reaction force.

【0119】図28乃至図30はバネ強度の調節機構に
ついて引張バネを使った構成例を示したものである。
FIGS. 28 to 30 show an example of a structure using a tension spring for a spring strength adjusting mechanism.

【0120】図28に示すように、調節機構14は、指
の末節に対する被覆部12HA1と中節に対する被覆部
12HA2とに跨る状態で両部材に取り付けられてい
る。
As shown in FIG. 28, the adjusting mechanism 14 is attached to both members so as to straddle the covering portion 12HA1 for the terminal segment of the finger and the covering portion 12HA2 for the middle segment.

【0121】図29は、巻き上げタイプの機構例14A
を示するものである。尚、同図の(A)、(B)に示す
図は、異なる状態での平面図をそれぞれ示し、(C)に
示す図が(A)のC−C線に沿う断面図、(D)に示す
図が(A)のD−D線に沿う断面図を示している。
FIG. 29 shows a winding type mechanism example 14A.
It shows. The figures shown in (A) and (B) of the same figure show plan views in different states, respectively, and the figure shown in (C) is a sectional view taken along line CC of (A), and (D) Is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.

【0122】図示するように、2つの部材15、16と
の間で2本の引張バネ(あるいは引張コイルバネ)1
7、17が張設された状態となっている。尚、一方の部
材15が被覆部12HA1に固定され、他方の部材16
が被覆部12HA2に固定される。
As shown, two tension springs (or tension coil springs) 1 are provided between the two members 15 and 16.
7 and 17 are in a stretched state. Note that one member 15 is fixed to the covering portion 12HA1, and the other member 16
Is fixed to the covering portion 12HA2.

【0123】部材16を構成する筐体16aの内部に
は、2本の引張バネ17、17が部分的に挿通される案
内用の通路18、18が形成されており、各引張バネ1
7の一端部がワイヤー19、19の一端にそれぞれ接続
されており、各ワイヤーの他端部19aが巻き上げ軸2
0(円柱軸)に巻着された状態で固定されている。そし
て、各引張バネ17の他端部は上記の部材15に固定さ
れており、当該部材と巻き上げ軸20との間で引張バネ
17の長さが調節できる構成となっている(図に示す
「ΔL」を参照。)。
Inside the housing 16a constituting the member 16, there are formed guide passages 18, 18 through which two tension springs 17, 17 are partially inserted.
7 is connected to one end of each of the wires 19, 19, and the other end 19a of each wire is connected to the winding shaft 2.
0 (cylindrical axis) and fixed. The other end of each tension spring 17 is fixed to the above-mentioned member 15 so that the length of the tension spring 17 can be adjusted between the member and the hoisting shaft 20 (refer to FIG. ΔL ”).

【0124】巻き上げ軸20は、その両端部が筐体16
aの側面に形成された支持孔21、21にそれぞれ挿通
されることで回転可能な状態で支持されており、(A)
図、(B)図に示すように、その中程の部分には巻き上
げ軸20の回転中心軸と同軸であってこれより大径とさ
れた2つの円板部22、22が一体的に形成されてい
る。そして、円板部22、22の間には、両円板部22
よりは小径の歯状部23が形成されており、上記通路1
8、18の間に位置するように形成された凹部24内に
は、ストッパー25と、該ストッパー25の爪部(先端
部)25aを歯状部23の歯の間に当接させて押しつけ
るための付勢力を得る圧縮コイルバネ26が収容されて
いる。尚、ストッパー25の爪部25aと歯状部23と
は、両者の係合関係においてラチェット機構を構成して
おり、円板部22、22を(D)図の時計回り方向に回
転させて引張バネ17を伸張させること(バネの巻き上
げ動作)はできても、その逆、つまり、円板部22、2
2を(D)図の反時計回り方向に回転させて引張バネ1
7を緩めることはできない構造になっている(尚、スト
ッパー25の爪部25aの解除機構については説明を省
略する。)。
The winding shaft 20 has both ends at the housing 16.
(A) is rotatably supported by being inserted into the support holes 21 formed on the side surface of a.
As shown in the figures and (B), two disk portions 22, 22 which are coaxial with the rotation center axis of the winding shaft 20 and have a larger diameter than this are integrally formed in the middle part thereof. Have been. And, between the disk portions 22, 22, both disk portions 22 are provided.
A tooth 23 having a smaller diameter than that of the passage 1 is formed.
A stopper 25 and a claw (tip) 25 a of the stopper 25 are pressed into the recess 24 formed between the teeth 8 and 18 by abutting between the teeth of the teeth 23. The compression coil spring 26 that obtains the urging force is accommodated. The claw portion 25a of the stopper 25 and the toothed portion 23 constitute a ratchet mechanism in an engagement relationship between the two, and the disk portions 22, 22 are rotated clockwise in FIG. Although the spring 17 can be extended (spring winding operation), the reverse is true, that is, the disk portions 22, 2
2 is rotated in the counterclockwise direction in FIG.
7 cannot be loosened (the description of the release mechanism of the claw portion 25a of the stopper 25 is omitted).

【0125】しかして、本構成では、円板部22、22
を操作してこれを回転させることによって引張バネ1
7、17の長さを調整することができるので、渦巻バネ
13と調節機構14Aとを組み合わせることで反力の微
調整を行ってそのバラツキを小さくすることができる。
In this configuration, however, the disk portions 22, 22
By operating this to rotate it, the tension spring 1
Since the lengths 7 and 17 can be adjusted, the reaction force can be finely adjusted by combining the spiral spring 13 and the adjusting mechanism 14A to reduce the variation.

【0126】図30はスライドタイプの機構例14Bを
示しており、(A)に示す図は平面図、(B)に示す図
は、(A)図のB−B線に沿う断面図を示している。
FIG. 30 shows a slide type mechanism example 14B. FIG. 30A is a plan view, and FIG. 30B is a sectional view taken along line BB in FIG. I have.

【0127】被覆部12HA2に固定される部材16B
の筐体16Ba内には、スライダー27が摺動可能な状
態で収容されており、各引張バネ17の一端部がこのス
ライダー27に固定されている。即ち、各引張バネ17
のうち、部材15に固定された端部とは反対側の部分
が、筐体16Baに形成された2つの挿通孔28、28
を通してそれぞれ筐体16Ba内に導入された上でスラ
イダー27に固定されている。
The member 16B fixed to the covering portion 12HA2
A slider 27 is slidably accommodated in the housing 16Ba of the first embodiment, and one end of each tension spring 17 is fixed to the slider 27. That is, each tension spring 17
Of these, the portion opposite to the end fixed to the member 15 has two insertion holes 28, 28 formed in the housing 16Ba.
Are respectively introduced into the housing 16Ba and are fixed to the slider 27.

【0128】スライダー27には、これを引張バネ17
の長手方向に沿って移動させる際に操作するための操作
部27aが形成されるとともに、その位置を保持するた
めに(B)図の上方を向いて突設した三角爪27bが形
成されており、該三角爪27bは、図示するように、筐
体16Baの上面部において横に突き出した突起部2
9、29(図には簡単化のため2対だけを示す。)に係
合される。つまり、当該突起部29、29に対する三角
爪27bの係合位置によってスライダー27の位置が決
まることになる。尚、(B)図に示すように、三角爪2
7bのやや下方の位置にはスリット27cが形成されて
おり、突起部29、29に対する三角爪27bの係合を
解除する際に、三角爪27bの形成部分が容易に歪むよ
うに配慮されている。
The slider 27 is provided with the tension spring 17.
An operation part 27a for operating when moving along the longitudinal direction is formed, and a triangular claw 27b projecting upward in the figure (B) is formed to hold the operation part 27a. As shown, the triangular claw 27b has a protrusion 2 protruding sideways on the upper surface of the housing 16Ba.
9, 29 (only two pairs are shown in the figure for simplicity). That is, the position of the slider 27 is determined by the engagement position of the triangular claw 27b with the projections 29, 29. In addition, as shown in FIG.
A slit 27c is formed at a position slightly below 7b, so that when the engagement of the triangular claw 27b with the projections 29, 29 is released, the portion where the triangular claw 27b is formed is easily distorted.

【0129】しかして、本構成では、スライダー27を
操作して、その三角爪27bと突起部29との間の係合
時の位置関係を規定することにより当該スライダー27
の位置決めを行うことで、スライダー27と部材15と
の間に張設された引張バネ17、17の長さを調整する
ことができる。これにより、渦巻バネ13とこの調節機
構14Bとを組み合わせることで反力の微調整を行い、
そのバラツキを小さくすることができる。
In this configuration, however, the slider 27 is operated to regulate the positional relationship between the triangular claw 27b and the projection 29 when the slider 27 is engaged.
By performing the positioning, the lengths of the tension springs 17, 17 stretched between the slider 27 and the member 15 can be adjusted. Thus, by finely adjusting the reaction force by combining the spiral spring 13 and the adjusting mechanism 14B,
The variation can be reduced.

【0130】図31は、渦巻バネ13のバネ強度を調節
するための調節機構30を渦巻バネの付け根に設けるよ
うにした構成例を示したものである。
FIG. 31 shows a configuration example in which an adjusting mechanism 30 for adjusting the spring strength of the spiral spring 13 is provided at the base of the spiral spring.

【0131】この場合には、渦巻バネ13の一端部13
bがスライド機構31を構成するスライダー32に固定
されており、該スライダー32の位置を規定することで
バネ強度の調節が可能である。
In this case, one end 13 of the spiral spring 13
b is fixed to a slider 32 constituting the slide mechanism 31, and the spring strength can be adjusted by defining the position of the slider 32.

【0132】即ち、収容部33内に摺動可能な状態で受
け入れられたスライダー32において、スリット32a
が形成された部分の断面形状が略コ字状をなしており、
その一方の先端部に係止爪32bが形成されている。そ
して、該係合爪32bは収容部33に形成された複数の
係止孔33a、33a、・・・のうちのどれかに係合さ
れるようになっており、この状態で別の係止孔33bに
固定ピン34を通してスライダー32を螺止め等で固定
することで当該スライダー32の移動を阻止して、その
位置規定を指の長さ方向において行うことができる。
尚、渦巻バネ13の他方の端部13bについてはこれを
被覆部に直接固定しても良いし、又は調節機構30と同
様の調節機構を介して被覆部に固定しても良い。
That is, in the slider 32 slidably received in the housing portion 33, the slit 32a
The cross-sectional shape of the part where is formed is substantially U-shaped,
A locking claw 32b is formed at one end thereof. The engaging claw 32b is adapted to be engaged with any one of a plurality of locking holes 33a, 33a,... Formed in the accommodation portion 33. By fixing the slider 32 to the hole 33b through the fixing pin 34 with a screw or the like, the movement of the slider 32 is prevented, and the position of the slider 32 can be defined in the length direction of the finger.
The other end 13b of the spiral spring 13 may be fixed directly to the covering portion, or may be fixed to the covering portion via an adjusting mechanism similar to the adjusting mechanism 30.

【0133】図32は指の大きさ(幅)に合わせた被覆
部の調整機構の一例を概略的に示したものであり、
(A)図が小さい指への付設状態、(B)図が大きい指
への付設状態をそれぞれ示しておいる。
FIG. 32 schematically shows an example of a mechanism for adjusting the covering portion according to the size (width) of the finger.
(A) shows the state of attachment to a small finger, and (B) shows the state of attachment to a large finger.

【0134】この例では被覆部12HAが3つの部分1
2HA_α、12HA_β、12HA_γから構成され
ており、これらが蝶番バネ等で形成された回動軸35、
35によって連結されている。尚、3つの部分のうち両
端に位置する部分の末端には上記調節機構30、30が
回動軸35、35を介してそれぞれ結合されている。
In this example, the covering portion 12HA has three portions 1
2HA_α, 12HA_β, and 12HA_γ, which are pivot shafts 35 formed by hinge springs or the like.
35. The adjusting mechanisms 30, 30 are connected to the ends of the three portions located at both ends via rotating shafts 35, 35, respectively.

【0135】上記した例では、関節に対応する指の側面
に渦巻バネを配置する構成としたが、渦巻バネの代わり
に、被覆部の背面に蝶番式コイルバネを用いた構成を採
用しても良く、その構成例を図33に示す。
In the above example, the spiral spring is arranged on the side of the finger corresponding to the joint. However, instead of the spiral spring, a structure using a hinged coil spring on the back surface of the covering portion may be adopted. FIG. 33 shows an example of the configuration.

【0136】各被覆部の背面において、12HA1と1
2HA2との間、12HA2と12HA3との間にはこ
れらの部材を連結するための背面バネ36、36が取り
付けられており、該背面バネ36は横断面形状が四角形
状(正方形や長方形等)をなしたコイルバネの部分36
a、36aと当該部分を連結する蝶番部36bとから構
成されている。
At the back of each coating, 12HA1 and 1HA
Back springs 36, 36 for connecting these members are attached between 2HA2 and between 12HA2 and 12HA3. The back spring 36 has a rectangular cross section (square, rectangle, etc.). New coil spring part 36
a, 36a and a hinge portion 36b connecting the portions.

【0137】これらの背面バネ36は、図33(B)に
示すように、その初期状態において屈曲位となるように
設置され、後述するワイヤー部材(被覆部の背面に沿っ
て配置される。)の引張力により、図33(A)に示す
ように、伸展位となるよう動作させることができる。そ
の際、コイルバネの干渉によって指の屈曲、伸展に支障
を来さないので、動作がぎこちなくなることはない。
尚、バネの初期状態として指の伸展位の状態(つまり、
(A)図の状態)としても構わないが、その場合にはワ
イヤー部材の引き廻しを掌面側にする必要がある。
As shown in FIG. 33 (B), these back springs 36 are installed so as to be in a bent position in their initial state, and a wire member described later (disposed along the back surface of the covering portion). By the tensile force of, as shown in FIG. At this time, since the interference of the coil spring does not hinder the bending and extension of the finger, the operation does not become awkward.
Note that the initial state of the spring is the state of extension of the finger (that is,
(A) (state in the figure), but in that case, it is necessary to route the wire member on the palm side.

【0138】図34や図35に示すように、各指の指サ
ポーター12HAには、2本のワイヤー部材37、37
(シリコーンチューブにタングステン製ワイヤーを通し
たもの。)がそれぞれれ設けられており、これらは各被
覆部の背面において指の長さ方向に沿って延び、甲面サ
ポーター12HB、手首サポーター12HCを経て駆動
ベースサポーター12HD上にまで及んでいる(これら
のワイヤーの伸張は駆動ベースサポーター12HDに取
り付られた図示しない駆動機構部により制御されるが、
その詳細は後述する。)。
As shown in FIG. 34 and FIG. 35, two wire members 37, 37 are attached to the finger supporter 12HA of each finger.
(Tungsten wires passed through a silicone tube.) These extend along the length direction of the finger on the back of each covering portion, and are driven through the back support 12HB and the wrist support 12HC. The extension of these wires is controlled by a drive mechanism (not shown) attached to the drive base supporter 12HD.
The details will be described later. ).

【0139】図36は被覆部におけるワイヤー端部の固
定方法について説明するためのものであり、ワイヤー3
7の端部は、小径のフランジ付プーリ38(あるいは糸
巻)に数回に亘って巻き付けられた後で、その先端部3
7aと、ワイヤー37のうちプーリ38への巻着部の手
前側の部分37bとが固定用の止め金具39を用いて加
締止めされている。この部分をサポーターの被覆部に埋
設するか、あるいはネジ止め等で被覆部に固定すること
によりワイヤーの一方の端がサポーターに取り付けられ
る。
FIG. 36 is a view for explaining a method of fixing the end of the wire in the covering portion.
7 is wound several times around a small-diameter flanged pulley 38 (or a bobbin), and then its end 3
7a and a portion 37b of the wire 37 on the near side of the portion to be wound around the pulley 38 are caulked by using a fixing metal fitting 39 for fixing. One end of the wire is attached to the supporter by embedding this portion in the cover portion of the supporter or by fixing the portion to the cover portion with screws or the like.

【0140】各指の付け根の部分にそれぞれ装着される
被覆部材の間には、V字状バネを配置してそのバネ掛け
部を隣り合う被覆部材にそれぞれ固定した構成が用いら
れ、例えば、図37に示すように、第2指乃至第5指の
各指サポーターの間においてMP関節(中手指節関節)
の近辺にV字状バネ40、40、40が付設されてい
る。つまり、これらのV字状バネは第2指と第3指との
間、第3指と第4指との間、第4指と第5指との間にお
いて、基節に対する被覆部の側面にそれぞれ取り付けら
れており、当該バネの初期状態は手指部の外転位であっ
て手の甲を平にした状態を基準としている。これは外転
位を初期状態として内転動作を行うため及び手部の対立
動作を行うため、そして、各指サポーターを連結するこ
とによる強度向上のためであるが、V字状バネに内転、
外転の機能を付与しない場合にはバネの内転位を初期状
態とすれば良い。また、後述する対立動作のための機構
を採用する場合にはV字状バネを不要にすることもでき
る。
A configuration is used in which V-shaped springs are arranged between the covering members respectively attached to the bases of the fingers, and the spring hook portions are respectively fixed to the adjacent covering members. As shown in 37, an MP joint (metacarpophalangeal joint) between the respective finger supporters of the second to fifth fingers
, V-shaped springs 40, 40, 40 are attached. That is, these V-shaped springs are provided between the second and third fingers, between the third and fourth fingers, and between the fourth and fifth fingers, and the side surfaces of the covering portion with respect to the base. The initial state of the spring is an abduction of the finger part and is based on a state in which the back of the hand is flat. This is to perform the adduction operation with the abduction dislocation as the initial state and to perform the opposing operation of the hand, and to improve the strength by connecting the finger supporters.
When the abduction function is not provided, the inward dislocation of the spring may be set to the initial state. Further, when a mechanism for the opposing operation described later is adopted, the V-shaped spring can be eliminated.

【0141】図38はV字状バネ40の形状例を示した
ものであり、(A)が側面図、(B)が(A)において
矢印B方向から見た図である。
FIGS. 38A and 38B show an example of the shape of the V-shaped spring 40. FIG. 38A is a side view, and FIG. 38B is a view of FIG.

【0142】V字状バネ40は、その断面形状が円形状
をしたコイル部40aと、該コイル部から突設された2
本のバネ掛け部から構成されており、バネ掛け部につい
ては、コイル部40aから延長された直線部40b、4
0bが側方からみてハ字状に延びている。つまり、その
端部40c、40cがバネ掛け片としてコ字状に屈曲さ
れた形状になっており、これらが被覆部に取り付けられ
る。
The V-shaped spring 40 has a circular coil portion 40a having a circular cross section, and two V-shaped springs 40 projecting from the coil portion.
And a straight portion 40b, 4 extending from the coil portion 40a.
0b extends in a C-shape when viewed from the side. That is, the end portions 40c, 40c are bent in a U-shape as spring hook pieces, and these are attached to the covering portion.

【0143】手の甲の背面に装着される被覆部材として
の甲面サポーター12HBについては、これを複数の構
成部材から構成し、各構成部材を蝶番部材で連結されて
おり、かつ、連結された部材同士の間隔を自在に変化さ
せるためのスライド機構を蝶番部材に対してそれぞれ設
けた構造が望ましく、例えば、図39に示すように、第
3指と第4指との間を通って紙面に垂直に延びる平面に
よって2つに分断された被覆部12HBa、12HBa
を有しており、両被覆部は、同図に1点鎖線で示す軸
「R−R」(これが対立動作の中心軸となる。)の回り
に回動可能な状態で連結されている。
The back support 12HB as a covering member mounted on the back of the back of the hand is composed of a plurality of constituent members, each constituent member is connected by a hinge member, and the connected members are connected to each other. It is desirable to have a structure in which a slide mechanism for freely changing the interval between the hinge members is provided for each of the hinge members. For example, as shown in FIG. Covering portions 12HBa, 12HBa divided into two by an extending plane
The two covering portions are connected so as to be rotatable around an axis “RR” (which is a central axis of the opposing operation) indicated by a dashed line in FIG.

【0144】尚、図示する例では、被覆部12HBa、
12HBaを連結する部材が、3つの蝶番バネ41、4
1、41と、これらの各蝶番バネを軸R−Rに直交する
方向にスライド可能な状態で支持するための支持機構4
2、42、42を備えている。つまり、被覆部同士を単
に蝶番バネ41で接合しただけの構造において、外転位
の状態では、掌面を平らにした状態(掌面をほぼ平面状
にした状態であり、以下、この状態を「平坦位」とい
う。)でしか被覆部12HBa、12HBaを手の表面
に密着させることができず、手をつぼめて湾曲させた状
態(掌面を凹面状に湾曲させた状態であり、以下、この
状態を「湾曲位」という。)において、手の甲の表面に
被覆部12HBa、12HBaを充分に密着させること
が難しいからである。
In the example shown, the covering portion 12HBa,
The members connecting 12HBa are three hinge springs 41, 4
1, 41, and a support mechanism 4 for supporting each of these hinge springs so as to be slidable in a direction perpendicular to the axis RR.
2, 42, 42. In other words, in a structure in which the covering portions are simply joined by the hinge spring 41, in the state of abduction, the palm surface is flattened (the palm surface is substantially flat). The covering portions 12HBa and 12HBa can be brought into close contact with the surface of the hand only by the "flat position"), and the hands are bent and curved (the palm surface is curved in a concave shape). This is because it is difficult to sufficiently bring the covering portions 12HBa, 12HBa into close contact with the surface of the back of the hand in the state of “curved position”.

【0145】図40は蝶番バネ41の形状例を示すもの
であり、(A)に示す図はコイル部41aの軸方向から
見た側面図、(B)は矢印B方向から見た図、(C)は
矢印C方向から見た図である。
FIGS. 40A and 40B show an example of the shape of the hinge spring 41. FIG. 40A is a side view of the coil portion 41a viewed from the axial direction, FIG. (C) is a diagram viewed from the direction of arrow C.

【0146】コイル部41aの両端部からそれぞれ突出
してコ字状に屈曲された一対の屈曲片41b、41b
は、(A)の図に示す状態では、角度「φ」をなしてい
る。尚、蝶番バネ41の自然状態(無負荷状態)では、
この角度φが180度より稍小さい値とされ、よって、
コイル部41aの軸方向から見た蝶番バネ41の状態が
ヘ字状になっている(これは平坦位における手の甲の背
面が全くの平坦面でないことに依る。)。
A pair of bent pieces 41b, 41b projecting from both ends of the coil portion 41a and bent in a U-shape, respectively.
Forms an angle “φ” in the state shown in FIG. In the natural state of the hinge spring 41 (no load state),
This angle φ is set to a value slightly smaller than 180 degrees,
The state of the hinge spring 41 as viewed from the axial direction of the coil portion 41a is in a V shape (this is because the back of the back of the hand in a flat position is not a flat surface at all).

【0147】図41は蝶番バネ41の支持機構42の一
例についてその要部のみを示したものであり、(A)は
バネの収容状態を示し、(B)はコイル部41aの軸方
向から見た状態の変化を示している。
FIGS. 41A and 41B show only an essential part of an example of a support mechanism 42 of the hinge spring 41. FIG. 41A shows a state in which the spring is housed, and FIG. This shows the change in the state of the closed state.

【0148】収容部(あるいはハウジング)43、43
は、蝶番バネの屈曲片41b、41bをそれぞれ収容す
るものであり(図には、一方の屈曲片41bとのその収
容部43だけを示す。)、開口44、44が形成されて
いる。つまり、コイル部41aの一端部から出た屈曲片
41bの一部分が一方の開口44を通して収容部43内
に受け入れられた状態になっており、開口44と44と
の間には、屈曲片41bの抜け止め用にストッパー突部
45が形成されている。そして、蝶番バネ41は、
(B)図に示すように、屈曲片41bが収容部43内に
殆んど収まった状態と、屈曲片41bの大半部が収容部
43から出た状態との間に亘って摺動が可能である(図
の「Δx」を参照。)。
Housing (or housing) 43, 43
Are for accommodating the bent pieces 41b, 41b of the hinge spring, respectively (only the accommodating portion 43 with one bent piece 41b is shown in the figure), and openings 44, 44 are formed. In other words, a part of the bent piece 41b protruding from one end of the coil part 41a is in a state of being received in the accommodation part 43 through one opening 44, and between the openings 44 and 44, the bent piece 41b is A stopper projection 45 is formed to prevent the stopper from coming off. And the hinge spring 41
(B) As shown in the drawing, sliding is possible between a state in which the bent piece 41b is almost completely accommodated in the storage section 43 and a state in which most of the bent piece 41b comes out of the storage section 43. (See “Δx” in the figure).

【0149】尚、図41では便宜上、一方の屈曲片41
bについてのみ図示しているが、他方の屈曲片41bに
ついても同様にして収容部43内において摺動可能な状
態で受け入れられている。
In FIG. 41, for the sake of convenience, one bent piece 41
Although only b is illustrated, the other bent piece 41b is also received in the housing 43 in a slidable manner.

【0150】また、蝶番バネ41の摺動時において、そ
の移動方向をより確実に規定するためには、蝶番バネを
案内するためのガイド手段(ガイド溝等)を収容部43
内に設け、これに対応した被ガイド部を蝶番バネの屈曲
部に形成する等の構成を用いることが好ましいが、図4
1には基本的な構成だけを示し、それ以上の詳細な機構
等の説明は割愛する。
In order to more surely define the direction of movement of the hinge spring 41 when sliding, the guide means (guide groove or the like) for guiding the hinge spring is provided in the housing 43.
It is preferable to use a configuration in which a guided portion corresponding to this is formed in the bent portion of the hinge spring.
1 shows only the basic configuration, and further detailed description of the mechanism and the like is omitted.

【0151】上記した軸R−Rについて、ゴム等の弾性
部材で形成した1つの円柱軸46により被覆部12HB
a、12HBaを連結する場合には、図42に示すよう
に、円柱軸46の側面に対して支持機構42、42、・
・・を付設すれば良い(図では円柱軸46の両端寄り部
分及び中央部に嵌合された部材を各支持機構42によっ
てそれぞれスライド可能な状態で支持している。)。
With respect to the axis RR, the covering portion 12HB is formed by one cylindrical shaft 46 formed of an elastic member such as rubber.
When connecting a and 12HBa, as shown in FIG. 42, support mechanisms 42, 42,.
(In the figure, the members fitted to the both ends and the center of the cylindrical shaft 46 are slidably supported by the respective support mechanisms 42).

【0152】また、図39や図42に示す構成では、甲
面サポーター12HBを2つの部分に分断したが、これ
に限らず、第2指と第3指との間、第4指と第5指との
間についても同様に被覆部を分断して、これらを回動可
能であってかつ回動軸に直交する方向にスライド可能な
状態とすることが望ましい。
In the constructions shown in FIGS. 39 and 42, the upper support 12HB is divided into two parts. However, the present invention is not limited to this. It is desirable that the covering portions are similarly divided between the fingers and the covering portions are rotatable and slidable in a direction perpendicular to the rotation axis.

【0153】甲面サポーター12HBを構成する被覆部
12HBa、12HBaと各指サポーター12HAとの
連結構造については、例えば、各被覆部の背面に図41
で示したスライド機構42を付設することにより、蝶番
バネ41で被覆部12HBa、12HBaと指サポータ
ーの被覆部12HA3とを連結する方法が挙げられる
が、図39や図42に示すように、手の甲の背面に装着
される被覆部材には、指毎に内転・外転のための動作機
構(あるいは回動機構)47、47、・・・をそれぞれ
付設するとともに(図にはそれらのうちの2つだけの部
分だけを示す。)、当該機構を構成する回動部材の先端
部に渦巻バネ(13、13、13)を付設してこれを指
サポーター(12HA3)に連結することが好ましい。
The connection structure between the covering portions 12HBa, 12HBa constituting the back support 12HB and each finger support 12HA is, for example, shown in FIG.
By attaching the slide mechanism 42 shown in FIG. 4, a method of connecting the covering portions 12HBa, 12HBa and the covering portion 12HA3 of the finger supporter with the hinge spring 41 can be mentioned. As shown in FIG. 39 and FIG. An operating mechanism (or a rotating mechanism) 47, 47,... For inward and outward abduction is attached to each of the covering members attached to the back of the finger (two of them are shown in the figure). Only one part is shown.), It is preferable that a spiral spring (13, 13, 13) is attached to the tip of the rotating member constituting the mechanism, and this is connected to the finger supporter (12HA3).

【0154】各動作機構47は、各指に対して設けられ
る一対のワイヤー部材を各別に駆動する際の軸運動によ
って内転・外転方向への動作を可能にするために指毎に
付設されるものであり、内転・外転に係る向きの違いを
除いていずれも同様の構成を有しているので、以下で
は、その一つだけを取り出して説明する。
Each of the operation mechanisms 47 is provided for each finger so that the pair of wire members provided for each finger can be operated in the abduction and abduction directions by axial movement when individually driven. Since they have the same configuration except for the difference in the direction of adduction and abduction, only one of them will be described below.

【0155】図43において、動作機構47を構成する
回動部材47aは被覆部12HBaに形成された収容部
48内にその大半部が受け入れられた状態とされ、図に
示す点「RC」を回動中心として、矢印「R」の方向に
回動し得る構成となっている。尚、回動部材47aのう
ち点RCとは反対側の端部には渦巻バネ(13、13、
13)が固定されているが、その構成については後で詳
述する。
In FIG. 43, most of the rotating member 47a constituting the operating mechanism 47 is received in the accommodating portion 48 formed in the covering portion 12HBa. It is configured to be able to rotate in the direction of arrow “R” as a center of movement. Note that a spiral spring (13, 13,...) Is provided at an end of the rotating member 47a opposite to the point RC.
13) is fixed, and its configuration will be described later in detail.

【0156】収容部48内の空間については、回動部材
47aのうち回動中心点RCの付近では回動部材47a
との隙間が少なくなっているが、回動中心点RCから遠
ざかるにつれて次第に隙間が大きくなっていき、図示す
る例では、収容部48の開口付近に板バネ49が付設さ
れている。この板バネ49は、その一端部が収容部48
の側壁に回動可能な状態で取り付けられており、回動部
材47aに対して一定方向(図の時計回り方向)への付
勢力を与えるものである。
Regarding the space inside the housing portion 48, the rotation member 47a is located near the rotation center point RC of the rotation member 47a.
Is smaller, but the gap gradually increases as the distance from the rotation center point RC increases. In the illustrated example, a leaf spring 49 is provided near the opening of the housing portion 48. One end of the leaf spring 49 is
And a biasing force in a fixed direction (clockwise direction in the figure) to the rotating member 47a.

【0157】つまり、その初期状態においては、(A)
図に示すように、板バネ49の付勢力によって、当該板
バネ49とは反対側に位置する収容部48の側壁に回動
部材47aが押しつけられた状態となっているが、外転
時には、(B)図に示すように、回動部材47aが板バ
ネ49の力に抗する方向に回動していき、最終的には回
動部材47aがそれ以上回動できない状態となる(内転
時にはこれとは逆に(B)の状態から(A)の状態へと
変化する。)。
That is, in the initial state, (A)
As shown in the figure, the urging force of the leaf spring 49 keeps the rotating member 47a pressed against the side wall of the housing portion 48 located on the opposite side to the leaf spring 49. (B) As shown in the figure, the rotating member 47a rotates in a direction against the force of the leaf spring 49, and finally the rotating member 47a cannot rotate further (inward rotation). Sometimes, on the contrary, the state of (B) changes to the state of (A).)

【0158】尚、図44の動作機構47Aに示す例で
は、板バネ49の代わりに2つの磁石(永久磁石又は電
磁石)50、51が使用され、その一方の磁石50が収
容部48の開口付近の内壁に固定され、他方の磁石51
がこれに対向した回動部材47aの側面に固定されてい
る。よって、本構成では、初期状態においては、磁石5
0と51との間に働く斥力により回動部材47aが収容
部48の側壁(図の上方に位置する側壁)に押しつけら
れた状態となっているが、外転時には回動部材47aが
磁石同士の反発力に抗して図の反時計回りに回動してい
くことになる。
In the example shown in the operation mechanism 47A of FIG. 44, two magnets (permanent magnets or electromagnets) 50 and 51 are used in place of the leaf spring 49, and one of the magnets 50 is located near the opening of the housing portion 48. Of the other magnet 51
Are fixed to the side surface of the turning member 47a facing the same. Therefore, in this configuration, in the initial state, the magnet 5
The rotating member 47a is pressed against the side wall (the side wall located in the upper part of the drawing) of the accommodating portion 48 due to the repulsive force acting between 0 and 51. Will rotate counterclockwise in the figure against the repulsive force of.

【0159】また、図43に示した例では、回動部材4
7aと収容部48との隙間が回動中心RC近辺で狭くな
っているが、これに限らず、図45の動作機構47Bに
示すように、回動中心RCを収容部48Bの開口近辺に
設定するとともに、当該回動中心RCから遠ざかって収
容部48Bの奥に入るにつれて回動部材47aとの隙間
が次第に大きくなるようにし、回動部材47aの端部と
収容部43の側壁との間に板バネ52を配置した構成を
用いても構わない。
Further, in the example shown in FIG.
The gap between 7a and the accommodating portion 48 is narrowed near the center of rotation RC, but is not limited thereto. As shown in the operation mechanism 47B of FIG. 45, the rotational center RC is set near the opening of the accommodating portion 48B. At the same time, the gap between the rotating member 47a and the side wall of the housing 43 is gradually increased as the distance from the center of rotation RC increases and the depth of the housing 48B increases. A configuration in which the leaf springs 52 are arranged may be used.

【0160】要するに、第2指及び第3指については第
1指に近付く方向に回動部材47aが回動できるように
し、また、第4指及び第5指については第3指から遠ざ
かる方向に回動部材47aが回動できるように、各収容
部内に回動部材の可動範囲をそれぞれ確保すれば良い。
In short, the turning member 47a can turn in the direction approaching the first finger for the second finger and the third finger, and in the direction moving away from the third finger for the fourth finger and the fifth finger. What is necessary is just to secure the movable range of the rotating member in each of the housing portions so that the rotating member 47a can rotate.

【0161】回動部材47aのうち、収容部48から突
出した端部には、渦巻バネを使った連結部が設けられて
おり、指サポーターに固定される。
A connecting portion using a spiral spring is provided at an end of the rotating member 47a protruding from the housing portion 48, and is fixed to a finger supporter.

【0162】図46はその構成例の要部を部分的に示し
たものであり、図26に示した渦巻バネを3つ用意し、
これらを横一列に並べた上でそれぞれの中心部を軸部材
53で結合し(例えば、図の大円内に拡大して示すよう
に2つの半円柱状部材53a、53aで各渦巻バネの中
心部を挟み込んだ上で、半円柱状部材53aの両端部に
円環状部材54、54を装着(環装)する等。)、各渦
巻バネ13の一端部を回動部材47aに固定し、他端部
を上記した指サポーターの被覆部12HA3に固定す
る。尚、複数の渦巻バネを並設する理由は、内転・外転
運動時におけるバネのたわみを減少させるためであり、
軸部材53を付設することによってさらにたわみを少な
くすることができる。
FIG. 46 is a partial view of a main part of the configuration example, and three spiral springs shown in FIG. 26 are prepared.
After arranging these in a horizontal line, the respective central portions are joined by a shaft member 53 (for example, as shown in an enlarged manner in a large circle in the figure, the center of each spiral spring is formed by two semi-cylindrical members 53a, 53a). After that, the annular members 54, 54 are attached (ringed) to both ends of the semi-cylindrical member 53a, etc.), and one end of each spiral spring 13 is fixed to the rotating member 47a. The end is fixed to the covering portion 12HA3 of the finger supporter described above. The reason why a plurality of spiral springs are arranged side by side is to reduce the deflection of the springs during the adduction and abduction movements.
By providing the shaft member 53, the deflection can be further reduced.

【0163】これらの渦巻バネの初期状態としてはMP
関節の屈曲位を基準としているが、MP関節の屈曲・伸
展をスムーズに行うためには、スライド式の反力調整機
構を付設することが好ましい。
The initial state of these spiral springs is MP
Although the bending position of the joint is used as a reference, it is preferable to add a slide-type reaction force adjusting mechanism in order to smoothly bend and extend the MP joint.

【0164】図47はスライド式反力調整機構の構成例
55を示すものであり、(A)図は平面図、(B)図は
(A)におけるB−B線に沿う断面図を示している。
尚、一対のスライド機構55a、55bのうちの一方5
5aが指サポーター側の被覆部に取り付けられ、他方5
5bが甲面サポーター12HB側の被覆部に取り付けら
れる。
FIG. 47 shows a structural example 55 of a slide type reaction force adjusting mechanism. FIG. 47 (A) is a plan view, and FIG. 47 (B) is a sectional view taken along line BB in FIG. I have.
In addition, one of the pair of slide mechanisms 55a and 55b 5
5a is attached to the cover on the finger supporter side,
5b is attached to the cover on the side of the upper supporter 12HB.

【0165】各渦巻バネ13はスライド機構55aと5
5bとの間に挟まれた状態で、その両端部が各スライド
機構のスライド部材56a、56bにそれぞれ固定され
ている。つまり、スライド機構55aを構成するスライ
ド部材56aの一端部には各渦巻バネ13の端部が固定
され、他端部が収容部材57a内に受け入れられた状態
で2つのコイルバネ58a、58aが固定されている。
Each of the spiral springs 13 has a slide mechanism 55a and 5
5b, both ends thereof are fixed to the slide members 56a and 56b of each slide mechanism. That is, one end of each spiral spring 13 is fixed to one end of the slide member 56a constituting the slide mechanism 55a, and the two coil springs 58a, 58a are fixed with the other end received in the housing member 57a. ing.

【0166】これらのコイルバネ58a、58aは、互
いに平行な位置関係をもって収容部材57a内に配置さ
れており、各コイルバネのうち、スライド部材56aに
固定された方とは反対側の端部が操作部材59aに固定
されており、該操作部材59aの位置を規定することに
よってスライド方向におけるコイルバネの反力を調整す
ることができるように構成されている。尚、操作部材5
9aに形成された係合部60aは、収容部材57aに形
成された図示しない複数のストッパ溝の一つに係合され
ることで操作部材59aのスライド方向における位置決
めがなされる。また、収容部材57aに形成されて渦巻
バネの付近まで張り出した部分61はMP関節に対応し
た突起部(これがないとワイヤー部材が皮膚に接触する
虞がある。)である。
These coil springs 58a, 58a are arranged in a housing member 57a in a positional relationship parallel to each other, and of the respective coil springs, the end opposite to the side fixed to the slide member 56a is an operating member. It is fixed to 59a, and is configured so that the reaction force of the coil spring in the sliding direction can be adjusted by defining the position of the operation member 59a. The operation member 5
The engaging portion 60a formed on the holding member 9a is engaged with one of a plurality of stopper grooves (not shown) formed on the housing member 57a, thereby positioning the operating member 59a in the sliding direction. A portion 61 formed on the housing member 57a and protruding to the vicinity of the spiral spring is a projection corresponding to the MP joint (there is a possibility that the wire member may come into contact with the skin without this).

【0167】他方のスライド機構55bについても上記
スライド機構55aと同様の構成を有しており、スライ
ド部材56bの一端部に各渦巻バネ13の端部が固定さ
れ、他端部が収容部材57b内に受け入れられた状態で
2つのコイルバネ58b、58bが固定されている。つ
まり、互いに平行な位置関係をもって収容部材57b内
に配置されたコイルバネ58b、58bのうち、スライ
ド部材56bに固定された方とは反対側の端部に操作部
材59bが固定されており、該操作部材59aに形成さ
れた係合部60bを、収容部材に形成された図示しない
複数のストッパ溝の一つに係合させることで操作部材5
9bのスライド方向における位置決めを行い、これによ
ってスライド方向におけるコイルバネの反力を調整する
ことができる構成となっている。
The other slide mechanism 55b has the same structure as the above slide mechanism 55a. One end of each of the spiral springs 13 is fixed to one end of the slide member 56b, and the other end is in the housing member 57b. The two coil springs 58b, 58b are fixed in the state of being received. That is, the operation member 59b is fixed to the end of the coil springs 58b, 58b arranged in the housing member 57b in a position parallel to each other and opposite to the end fixed to the slide member 56b. The engaging member 60b formed on the member 59a is engaged with one of a plurality of stopper grooves (not shown) formed on the housing member to thereby operate the operating member 5.
9b is positioned in the sliding direction, whereby the reaction force of the coil spring in the sliding direction can be adjusted.

【0168】尚、渦巻バネ自身の調整機構については、
例えば、前記した機構14(図29、図30参照。)を
用いることができ、図示するように、その収容部(1
6、16B)が一方のスライド部材56bの上に固定さ
れるとともに、部材(15)が渦巻バネ13の中心より
ややスライド部材56b側にずれた位置に取り付けられ
ており、当該部材がワイヤー62を介して他方のスライ
ド部材56a上に固定用部材63を介して取り付けられ
ている。この調整機構の設置場所としては、渦巻バネ1
3を結合している軸部材53より背面側に選定すること
が、当該機構と指との接触の問題を回避するために好ま
しい。
The adjusting mechanism of the spiral spring itself is as follows.
For example, the above-described mechanism 14 (see FIGS. 29 and 30) can be used, and as shown in FIG.
6, 16B) are fixed on one of the slide members 56b, and the member (15) is mounted at a position slightly shifted from the center of the spiral spring 13 toward the slide member 56b. It is mounted on the other slide member 56 a via a fixing member 63. As the installation place of this adjustment mechanism, the spiral spring 1
It is preferable to select the rear side from the shaft member 53 connecting the third member 3 in order to avoid the problem of contact between the mechanism and the finger.

【0169】このように、コイルバネ(58a、58
b)のスライド方向における反力の調整と、渦巻バネ
(13)の回転方向における反力の調整とを独立して行
えるように構成すると、MP関節の動作をさらに滑らか
にすることができる点で有効である。
As described above, the coil springs (58a, 58a)
When the adjustment of the reaction force in the sliding direction and the adjustment of the reaction force in the rotation direction of the spiral spring (13) can be performed independently, the operation of the MP joint can be further smoothed. It is valid.

【0170】尚、図47に示す機構において渦巻バネ1
3を使用せずに、一対のスライド部材56aと56bと
を蝶番や回動機構等で連結した場合には、この機構を全
ての指関節について被覆部の背面に配置することがで
き、この場合には図33で示した背面バネ36を使った
機構の別の実施例となっていることが分かる。
Note that the spiral spring 1 in the mechanism shown in FIG.
In the case where the pair of slide members 56a and 56b are connected by a hinge or a rotation mechanism or the like without using 3, the mechanism can be arranged on the back surface of the covering portion for all the finger joints. 33 shows another embodiment of the mechanism using the back spring 36 shown in FIG.

【0171】拇指のCM関節における対立動作について
は、図48や図49に示すように、甲面サポーター12
HBに対して回動機構64を付設する。つまり、この回
動機構64は、前記した外転・内転の動作機構(図43
乃至図45を参照。)を応用したものであり、当該機構
を構成する回動部材64aは、蝶番バネを用いた回動軸
65を介して甲面サポーター12HBの被覆部12HB
aの側面に連結されている。尚、蝶番バネについては、
手をつぼめて湾曲させたときの状態を初期状態とする
(図49の破線参照。)。
Regarding the opposing movement of the thumb at the CM joint, as shown in FIGS.
A rotation mechanism 64 is attached to the HB. In other words, the rotation mechanism 64 is provided with the above-described abduction / inversion operation mechanism (FIG. 43).
45 to FIG. ) Is applied, and the rotating member 64a constituting the mechanism is provided with a covering portion 12HB of the upper supporter 12HB via a rotating shaft 65 using a hinge spring.
a. In addition, about the hinge spring,
The state in which the hand is bent and bent is referred to as an initial state (see the broken line in FIG. 49).

【0172】回動部材64aは、図に点「RC」で示す
回動中心の回りに所定の角度範囲をもって回動できるよ
うに支持されており、本例では、2つの磁石66、67
を使って回動部材47aに図の時計回り方向への付勢力
を付与している。つまり、回動軸65寄りに位置に付設
された磁石66と、これに対応した回動部材64aの側
面位置に付設された磁石67との間に作用する斥力によ
り生じる反発力が回動部材64aを回動軸65から遠ざ
けるように働く。尚、これらの磁石の代替として板バネ
等を使用しても良いことは勿論である(図43、図45
を参照。)。
The turning member 64a is supported so as to be able to turn around a turning center indicated by a point "RC" in the drawing within a predetermined angle range. In this example, the two magnets 66 and 67 are provided.
Is used to apply a biasing force in the clockwise direction in the drawing to the rotating member 47a. In other words, the repulsive force generated by the repulsive force acting between the magnet 66 attached to the position near the rotating shaft 65 and the magnet 67 attached to the side surface of the corresponding rotating member 64a generates the repulsive force generated by the rotating member 64a. Works to keep it away from the rotating shaft 65. It is needless to say that a leaf spring or the like may be used instead of these magnets (FIGS. 43 and 45).
See ).

【0173】回動部材64aの端部と、拇指の基節の被
覆部との間には、図40、41に示したスライドバネ、
あるいは図46に示した渦巻バネ等を使った機構が配置
されるが、バネの初期状態はこの場合も屈曲位とする。
The slide spring shown in FIGS. 40 and 41 is provided between the end of the rotating member 64a and the covering portion of the base of the thumb.
Alternatively, a mechanism using a spiral spring or the like shown in FIG. 46 is provided, but the initial state of the spring is also in the bent position in this case.

【0174】尚、甲面サポーター12HBでは、MP関
節の屈曲・伸展動作や、対立動作に関する機構が必要と
なるが、各機構の動作に関与するワイヤーの配置や駆動
制御については、後述するワイヤーの駆動部との関連に
おいて併せて詳述する。
It should be noted that the back supporter 12HB requires mechanisms related to the bending / extending operation and opposing operation of the MP joint. The arrangement and drive control of the wires involved in the operation of each mechanism will be described later. It will be described in detail in connection with the driving unit.

【0175】次に、手首サポーター12HCについて説
明する。
Next, the wrist supporter 12HC will be described.

【0176】手首サポーター12HCは時計ハンドのよ
うに手首に巻き付けてから面状ファスナー等を用いて固
定されるが、ワイヤー駆動時における局部的な圧迫を手
首に与えないように注意すべきである。
The wrist supporter 12HC is wound around the wrist like a watch hand and then fixed using a planar fastener or the like, but care must be taken not to apply local compression to the wrist when driving the wire.

【0177】そのためには、手首サポーター12HCの
うち手首と接触する面に緩衝部材を設置するか、あるい
は、図50の(A)図に示すように手首に緩衝部材68
を巻き付けてから、(B)図のように手首サポーター1
2HCを装着することが望ましい。つまり、緩衝部材6
8は、ワイヤー駆動に伴う表皮の巻き込みを防止する役
割を果たす。尚、図では手首サポーター12HCにおい
て2つのヒンジ部分が形成されており、巻き込み防止用
の緩衝部材69、69が中間部材としてサポーターと緩
衝部材68との間に介挿された構成となっている。
For this purpose, a cushioning member is provided on the surface of the wrist supporter 12HC which comes into contact with the wrist, or the cushioning member 68 is attached to the wrist as shown in FIG.
And then wrist supporter 1 as shown in (B)
It is desirable to wear 2HC. That is, the buffer member 6
Reference numeral 8 plays a role in preventing the skin from being involved in driving the wire. In the figure, two hinge portions are formed in the wrist supporter 12HC, and the buffer members 69 for preventing entanglement are interposed between the supporter and the buffer member 68 as intermediate members.

【0178】駆動ベースサポーター12HDについて
も、その一部(又は手首サポーターと一体の場合には当
該手首サポーター)を手首に巻き付けてから面状ファス
ナー等を用いて固定されるが、本サポーターではワイヤ
ーの駆動機構を搭載するために平坦状をした領域がある
程度必要となり、また、駆動機構が回内・回外時におい
て前腕部サポーター12Aと接触しないようにすべきで
ある。尚、手首サポーター12HCと駆動ベースサポー
ター12HDとを別個に設けた構成と、両者を一体的に
作成した構成とが挙げられるが、装着の容易さの観点か
らは後者の方が好ましい。
The drive base supporter 12HD is also fixed using a planar fastener or the like after a part of the drive base supporter (or the wrist supporter when integrated with the wrist supporter) is wound around the wrist. A certain flat area is required for mounting the drive mechanism, and the drive mechanism should not contact the forearm supporter 12A during pronation / supination. In addition, there are a configuration in which the wrist supporter 12HC and the drive base supporter 12HD are separately provided, and a configuration in which both are integrally formed, but the latter is preferable from the viewpoint of ease of mounting.

【0179】駆動機構としては、例えば、下記に示す構
成が挙げられるが、小型化・薄型化に適した構成が好ま
しい。
As the driving mechanism, for example, the following configuration can be cited, but a configuration suitable for miniaturization and thinning is preferable.

【0180】・モータを駆動源とするワイヤー巻取式の
機構 ・電磁クラッチ手段とスライド式駆動部を用いた機構 ・ワイヤーが接続されたフィルムをスライドさせる機
構。
A mechanism of a wire winding type using a motor as a driving source. A mechanism using an electromagnetic clutch means and a slide type driving unit. A mechanism for sliding a film to which a wire is connected.

【0181】図51はワイヤー巻取式機構の構成例70
を概略的に示したものであり、回転式モータ71のモー
タ軸71aには減速機72が連結されており、当該減速
機72において直交変換された回転出力が、ワイヤー7
3の巻取部74(リール部)に伝達される。つまり、減
速機72内にはベベルギヤあるいはウォーム等を使った
動力伝達機構が設けられており、減速機72の出力軸7
2aに巻取部74が直結されることで巻取部74が直に
回転されるので、ワイヤーの巻き取り状態を制御するこ
とでワイヤーにかかかる張力を変化させることができ
る。尚、回転式モータの代わりにスライド式のリニアモ
ータ等を用いて巻取機構を構成しても良いことは勿論で
ある。
FIG. 51 shows a configuration example 70 of a wire winding mechanism.
A reduction gear 72 is connected to a motor shaft 71 a of the rotary motor 71, and the rotation output orthogonally transformed by the reduction gear 72 is output by a wire 7.
3 to the take-up section 74 (reel section). That is, a power transmission mechanism using a bevel gear, a worm, or the like is provided in the reduction gear 72, and the output shaft 7 of the reduction gear 72 is provided.
Since the winding unit 74 is directly rotated by directly connecting the winding unit 74 to 2a, the tension applied to the wire can be changed by controlling the winding state of the wire. It is needless to say that the winding mechanism may be constituted by using a slide-type linear motor or the like instead of the rotary motor.

【0182】図52はワイヤーをモータに直接的には接
続せずに、両者の間に電磁クラッチ機構を介在させた構
成例75を示すものである。本機構は、ワイヤー部材に
かかる張力が閾値を超えた場合にワイヤー部材とその駆
動手段との連結を解除することで、対象にそれ以上の大
きな力がかからないように制御するために必要とされ
る。
FIG. 52 shows a configuration example 75 in which an electromagnetic clutch mechanism is interposed between the wires without directly connecting the wires to the motor. This mechanism is required to release the connection between the wire member and its driving means when the tension applied to the wire member exceeds the threshold value, so as to control the object so that no further large force is applied. .

【0183】シリコーンチューブ等の可撓性に富む管状
部材76内に通されたワイヤー73の末端には永久磁石
77(あるいは鉄等の磁性体)が固定されており、該永
久磁石77のうち、ワイヤー73とは反対側の位置に接
触検知用センサ78が付設されている。また、この永久
磁石77と対をなす電磁石79が設けられており、これ
にはセンサ78に対向した接触検知用センサ78′が付
設されている。そして、該電磁石79は張力センサ80
を介してスライド式駆動部81の出力軸に結合されたワ
イヤー部81aに固定されている。尚、スライド式駆動
部81にはリニアモーターが使用され、その内部には出
力軸やワイヤー部81aの位置を検出するための検出手
段(エンコーダ等)が設けられている。また、永久磁石
77や電磁石79、張力センサ80、ワイヤー部81a
は管状部材76内に配置されている。
A permanent magnet 77 (or a magnetic material such as iron) is fixed to the end of a wire 73 passed through a flexible tubular member 76 such as a silicone tube. A contact detection sensor 78 is provided at a position opposite to the wire 73. In addition, an electromagnet 79 which is paired with the permanent magnet 77 is provided. The electromagnet 79 is provided with a contact detection sensor 78 'facing the sensor 78. The electromagnet 79 is connected to a tension sensor 80.
And is fixed to a wire portion 81a connected to the output shaft of the slide-type driving portion 81 through the wire. Note that a linear motor is used for the slide drive unit 81, and a detection unit (encoder or the like) for detecting the position of the output shaft and the wire unit 81a is provided inside the linear drive unit. Also, a permanent magnet 77, an electromagnet 79, a tension sensor 80, a wire portion 81a
Is disposed within the tubular member 76.

【0184】本構成では、永久磁石77と電磁石79が
電磁クラッチ機構を構成しており、電磁石79の励磁に
よって該電磁石79と永久磁石77との間に引力が発生
するために両者が吸引された状態となり、これが接触検
知用センサ78、78′によって検出される。そして、
この状態でスライド式駆動部81によりワイヤー部81
aを駆動すると、図の右方(スライド式駆動部81に近
づく方向)に作用する力が張力センサ80、さらには電
磁石79及び永久磁石77を介してワイヤー73の末端
に働く(張力センサ80はこの時のワイヤーの張力を検
出する。)。その後、ワイヤー73への駆動力を増加さ
せていくと、ある範囲まではワイヤーの張力が次第に増
して行くことになるが、当該張力がある閾値(電磁石7
9と永久磁石77との吸引力によって決まる値)を越え
ると、電磁石79と永久磁石77とが離れてしまう(こ
の分離状態は接触検知用センサ78、78′によって検
出される。)ので、それ以上の力がワイヤーにかからな
いように制限される。つまり、ワイヤーに過度の力が作
用して当該ワイヤーが引っ張られた場合には、ワイヤー
の先に接続された部材(サポーター)に対して許容範囲
外の好ましくない力がかかってしまう虞があるが、上記
構成では電磁石79と永久磁石77との分離が、ワイヤ
ーに必要以上の力がかからないように保証してくれる。
尚、張力センサ80によって検出されたワイヤーの張力
が予め決めておいた基準値以上となった場合に、電磁石
79の励磁状態を変更して磁極を反転させることで、該
電磁石79と永久磁石77とが反発するように制御して
両者を積極的に分離する方法を採用しても良い。
In this configuration, the permanent magnet 77 and the electromagnet 79 constitute an electromagnetic clutch mechanism. Since the attractive force is generated between the electromagnet 79 and the permanent magnet 77 by the excitation of the electromagnet 79, both are attracted. State, which is detected by the contact detection sensors 78, 78 '. And
In this state, the wire section 81 is
When a is driven, a force acting on the right side of the drawing (in a direction approaching the slide-type driving unit 81) acts on the end of the wire 73 via the tension sensor 80, furthermore, the electromagnet 79 and the permanent magnet 77 (the tension sensor 80 Detect the wire tension at this time.) Thereafter, when the driving force to the wire 73 is increased, the tension of the wire gradually increases to a certain range.
If the value exceeds the value determined by the attractive force between the magnet 9 and the permanent magnet 77), the electromagnet 79 and the permanent magnet 77 are separated (this separated state is detected by the contact detection sensors 78 and 78 '). The above force is restricted so as not to be applied to the wire. That is, when an excessive force acts on the wire and the wire is pulled, an undesired undesired force may be applied to a member (supporter) connected to the end of the wire. In the above configuration, the separation between the electromagnet 79 and the permanent magnet 77 ensures that no excessive force is applied to the wire.
When the tension of the wire detected by the tension sensor 80 is equal to or greater than a predetermined reference value, the excitation state of the electromagnet 79 is changed to reverse the magnetic pole, thereby making the electromagnet 79 and the permanent magnet 77 permanent. And a method of positively separating the two by controlling them to repel each other.

【0185】図53は電磁クラッチ機構の別例82につ
いて、ワイヤー端との連結部分だけを部分的に取り出し
て概略的に示したものであり、(A)図が要部の断面
図、(B)図が駆動側の部材を示し、(C)図がワイヤ
ー取付側の部材を示しており、(D)図はこれらの部材
を摺動自在な状態で支持している側壁部をそれぞれ示し
ている。
FIG. 53 schematically shows another example 82 of the electromagnetic clutch mechanism, in which only a portion connected to the wire end is partially taken out, and FIG. 53 (A) is a sectional view of a main part, and FIG. ) Shows the members on the driving side, (C) shows the members on the wire mounting side, and (D) shows the side walls that support these members in a slidable manner. I have.

【0186】収容部83内には、2つの部材84、85
がスライド可能な状態で支持されており、その一方の部
材85がワイヤー73との連結部材であって、これにワ
イヤー73の端部が収容部83の孔83aを挿通された
後で固定され、また、他方の部材84は、連結部材85
と係合された状態において当該部材を所定の方向にスラ
イドさせるためのスライド部材として機能する。つま
り、磁性体で形成された連結部材85は、(A)図に示
すように、横から見た形状がほぼL字状をしており、ま
た、(C)図に示すように、その両側面にそれぞれ突設
された2つの軸端部85a、85aが、収容部83の側
壁に形成されたガイド長孔83c、83c(図にはその
一方だけを示す)に挿通されている。つまり、連結部材
85は、ガイド長孔83c、83cに沿ってスライド自
在な状態であって、かつ軸端部85a、85aの回りに
回動可能な状態で収容部83の側壁に支持されている。
The housing 83 has two members 84 and 85
Are slidably supported, one of the members 85 is a connecting member to the wire 73, and the end of the wire 73 is fixed after the end of the wire 73 is inserted through the hole 83a of the accommodation portion 83, The other member 84 is connected to a connecting member 85.
And functions as a slide member for sliding the member in a predetermined direction in a state where the member is engaged. In other words, the connecting member 85 made of a magnetic material has a substantially L-shape when viewed from the side as shown in FIG. Two shaft ends 85a, 85a projecting from the surfaces are inserted into guide elongated holes 83c, 83c (only one of them is shown in the figure) formed on the side wall of the housing 83. That is, the connecting member 85 is supported by the side wall of the housing portion 83 in a state where the connecting member 85 is slidable along the guide elongated holes 83c and 83c and is rotatable around the shaft ends 85a and 85a. .

【0187】また、スライド部材84の先端部にはほぼ
直方体状をした電磁石86が付設されており、当該先端
部の両側面にそれぞれ形成された突部84a、84a
((B)図を参照。)は、収容部83の側壁において上
記ガイド長孔83c、83cと平行して延びるように形
成されたガイド長孔83b、83b(図にはその一方だ
けを示す。)に挿通されている。尚、スライド部材84
は図示しない駆動機構(例えば、リニアモータを使った
スライド式の駆動機構等)により、ガイド長孔83b、
83bに案内されて直線的に移動される。
An electromagnet 86 having a substantially rectangular parallelepiped shape is attached to the tip of the slide member 84, and the projections 84a, 84a formed on both side surfaces of the tip, respectively.
(See FIG. (B)). Guide long holes 83b, 83b formed in the side wall of the accommodating part 83 so as to extend in parallel with the long guide holes 83c, 83c (only one of them is shown in the figure). ). The slide member 84
Are driven by a drive mechanism (not shown) (for example, a slide-type drive mechanism using a linear motor), so that the guide elongated holes 83b,
It is guided by 83b and moved linearly.

【0188】本機構82では、連結部材85を強磁性材
料で形成するか、または、連結部材85のうち、スライ
ド部材84の電磁石86に対応した位置に永久磁石を付
設することによって、電磁クラッチ機構を構成する。即
ち、図53(A)に2点鎖線で示すように、連結部材8
5と、スライド部材84の端部との係合が外れた状態か
ら、スライド部材84の電磁石86を励磁すると、両者
が係合した状態になるので、スライド部材84を同図に
矢印Sで示す方向に動かすと、これによってスライド部
材84の端部が連結部材85に係合されるので連結部材
85及びワイヤー73が引っ張られることになる。そし
て、ワイヤー73の張力が大きくなり、連結部材85に
対する電磁石86の吸着力を超えた場合には、両者の係
合が解除される。よって、電磁石86の励磁時に必要な
エネルギーは電磁石86と連結部材85との係合に必要
な程度で済み、このときの吸引力によってワイヤー73
にかかる張力の許容上限値を決定できる。
In this mechanism 82, the coupling member 85 is formed of a ferromagnetic material, or a permanent magnet is provided at a position of the coupling member 85 corresponding to the electromagnet 86 of the slide member 84, thereby providing an electromagnetic clutch mechanism. Is configured. That is, as shown by a two-dot chain line in FIG.
When the electromagnet 86 of the slide member 84 is excited from the state in which the end of the slide member 84 is disengaged from the end of the slide member 84, the two are brought into the engaged state. When moved in the direction, the end of the slide member 84 is engaged with the connection member 85, so that the connection member 85 and the wire 73 are pulled. When the tension of the wire 73 increases and exceeds the attraction force of the electromagnet 86 to the connecting member 85, the engagement between the two is released. Therefore, the energy required for exciting the electromagnet 86 is only required to engage the electromagnet 86 and the connecting member 85, and the wire 73 is attracted by the attractive force.
Can be determined.

【0189】尚、連結部材85とスライド部材84の端
部とが係合状態にあるか否かの検出には、例えば、検知
用端子を両部材に付設して両端子の接触又は非接触の状
態検出として行う方法や、フォトカプラー等の光検出手
段によって両部材の接触や近接状態の如何を検出する方
法(例えば、連結部材85側に光センサやフォトカプラ
ー等を付設し、スライド部材84には光を遮断する遮光
部を形成しておき、当該遮光部によって光センサの光が
遮られた場合に連結部材85とスライド部材84とが係
合していると判断し、光が遮られない場合に両部材が係
合していないと判断する。)等、部材間の相対的な位置
検出法には各種の形態が挙げられる。
In order to detect whether the connecting member 85 and the end of the slide member 84 are in the engaged state, for example, a detection terminal is attached to both members so that contact or non-contact between the two terminals can be performed. A method for detecting the state or a method for detecting whether the two members are in contact or in proximity to each other by light detecting means such as a photocoupler (for example, an optical sensor or a photocoupler is provided on the connecting member 85 side, and Is formed with a light-blocking portion for blocking light, and when the light of the optical sensor is blocked by the light-blocking portion, it is determined that the connecting member 85 and the slide member 84 are engaged, and the light is not blocked. In this case, it is determined that the two members are not engaged.) There are various methods for detecting the relative position between the members.

【0190】上記したフィルムをスライドさせる機構例
としては、例えば、モータによって回転駆動される駆動
ローラーと、所定の圧着力を付勢するための圧着ローラ
ーを設け、両ローラーの間にフィルムを挟み込んで該フ
ィルムをスライドさせることでワイヤーを駆動する構成
が挙げられる。
As an example of the mechanism for sliding the film described above, for example, a drive roller rotated by a motor and a pressure roller for urging a predetermined pressure force are provided, and the film is sandwiched between both rollers. A configuration in which a wire is driven by sliding the film is used.

【0191】尚、この他、ワイヤーの駆動源と駆動機構
を分離する方法がある。例えば、駆動源については大容
量のものを使って複数のワイヤーの間で共用して、これ
を、例えば、腰椎への装具に付設して人が背負えるよう
に構成するとともに、電磁クラッチやER流体(電気粘
性流体)等を使った軽量な駆動機構だけを駆動ベースサ
ポーター12HD上に設置すれば良い。また、駆動源と
してはモータに限らず、空圧源を用いてシリンダ部を駆
動ベースサポーター12HD上に設置する等、各種の形
態を採用できることは勿論である。
In addition, there is a method of separating the driving source of the wire from the driving mechanism. For example, a large-capacity drive source is shared among a plurality of wires, and this is attached to, for example, an orthosis to the lumbar spine so that a person can carry it. Only a light drive mechanism using (an electrorheological fluid) or the like may be installed on the drive base supporter 12HD. Further, the drive source is not limited to the motor, and it is needless to say that various forms can be adopted, such as installing the cylinder unit on the drive base supporter 12HD using an air pressure source.

【0192】次に、駆動ベースサポーター12HD上に
配置された駆動機構によって制御される各ワイヤーの配
置について説明する。
Next, the arrangement of each wire controlled by the drive mechanism arranged on the drive base supporter 12HD will be described.

【0193】尚、ワイヤーは動力を伝達する媒介手段と
して人体の筋の働きを模写したものであるが、その材質
については、タングステンワイヤーや、装具を縫合する
ための糸の表面に耐摩耗性のポリマーを塗布したもの等
が挙げられる。また、ワイヤーが皮膚に直接接触した場
合における皮膚の損傷を防止するために、ワイヤーをシ
リコーンチューブ等の管状部材の中に挿通した状態で使
用する(管状部材をサポーター内に埋設した状態で配線
する等。)ことが安全上の観点から好ましい。例えば、
シリコーンチューブの場合には、これにワイヤーを通し
た場合の初期状態においてその形状が管状を保っている
が、ワイヤーが引っ張られたときにシリコーンチューブ
が収縮するので、皮膚表面を傷つける危険性がない。
The wire replicates the function of the muscles of the human body as an intermediary for transmitting power. The material of the wire is abrasion-resistant on the surface of a tungsten wire or a thread for sewing an appliance. Those coated with a polymer may, for example, be mentioned. In addition, in order to prevent damage to the skin when the wire comes into direct contact with the skin, the wire is used in a state of being inserted through a tubular member such as a silicone tube (wiring is performed with the tubular member embedded in the supporter). Etc.) are preferable from the viewpoint of safety. For example,
In the case of a silicone tube, its shape remains tubular in the initial state when a wire is passed through it, but since the silicone tube shrinks when the wire is pulled, there is no danger of damaging the skin surface .

【0194】先ず、手指サポーター12HAに付設され
たワイヤーについては、図34に示すように、各指の末
節の被覆部を起点として、各被覆部の背面にそれぞれ取
り付けられた2本ずつのワイヤー37、37が、甲面サ
ポーター12HBの被覆部12HBa、さらには手首サ
ポーター12HCを経由して駆動ベースサポーター12
HD上の図示しないワイヤー駆動機構に接続されてい
る。
First, as shown in FIG. 34, the two wires 37 attached to the back of each covering portion are respectively attached to the finger supporters 12HA, starting from the covering portion at the terminal segment of each finger. , 37 are provided on the drive base supporter 12 via the covering portion 12HBa of the upper support 12HB and the wrist supporter 12HC.
It is connected to a wire drive mechanism (not shown) on the HD.

【0195】図54及び図55は第2乃至第5指の指サ
ポーターにワイヤー部材を付設した状態を例示したもの
であり、各被覆部の背面に沿ってワイヤー対37、37
がそれぞれ取り付けられている。
FIGS. 54 and 55 show a state in which a wire member is attached to the finger supporters of the second to fifth fingers. Wire pairs 37, 37 are provided along the back surface of each covering portion.
Are attached.

【0196】尚、隣り合う被覆部の間や、被覆部のエッ
ジ部等に位置するワイヤー部分について応力が集中し易
い場合には、図56に示すように被覆部の所定箇所に小
型の支持部材87、87、・・・(玉軸受や滑車等。)
を付設して、これらにワイヤー部材37を通して配線す
ることが耐久性の向上にとって好ましい。また、その際
には、糸や合成繊維等で形成したワイヤーを使用するこ
とで支持部材87の内径を小さくすることが望ましい。
When stress is likely to be concentrated between adjacent covering portions or at a wire portion located at an edge portion of the covering portion, a small supporting member is provided at a predetermined portion of the covering portion as shown in FIG. 87, 87, ... (ball bearings, pulleys, etc.)
It is preferable to add wires and wire them through the wire member 37 for improving durability. In this case, it is desirable to reduce the inner diameter of the support member 87 by using a wire formed of a thread, a synthetic fiber, or the like.

【0197】手指サポーター12HAにおける第2指乃
至第5指の動作について、図54、図55に示した各ワ
イヤーの働きは下記に示す通りである。
Regarding the operation of the second to fifth fingers in the finger supporter 12HA, the operation of each wire shown in FIGS. 54 and 55 is as follows.

【0198】・屈曲位から伸展位への移行時には、各指
の背面に配置されたワイヤー対を上記駆動機構によって
同時に引っ張る ・伸展位から屈曲位への移行時には、各指の背面に配置
されたワイヤー対を上記駆動機構によって同時に緩める ・内転から外転への移行時には、第3指と第4指との間
を通る対立動作の中心軸に関して、これより遠い方のワ
イヤー部材(第2指、第3指については第1指に近い方
のワイヤー部材37A、また、第4指と第5指について
は第1指から遠い方のワイヤー部材37B)を同時に引
っ張り、他方のワイヤーについては同時に緩める ・外転から内転への移行時には、上記と逆になる。即
ち、第3指と第4指との間を通る対立動作の基準軸に関
して、これに近い方のワイヤーを同時に引っ張り、他方
のワイヤーを同時に緩める。
At the time of transition from the flexion position to the extension position, the wire pair arranged on the back of each finger is simultaneously pulled by the driving mechanism. At the time of transition from the extension position to the flexion position, it is arranged on the back of each finger. The wire pair is simultaneously loosened by the drive mechanism. At the time of the transition from the adduction to the abduction, the wire member (the second finger) farther from the center axis of the opposing motion passing between the third and fourth fingers. For the third finger, the wire member 37A closer to the first finger is pulled simultaneously, and for the fourth and fifth fingers, the wire member 37B farther from the first finger is pulled simultaneously, and the other wire is simultaneously loosened. -When shifting from eversion to adduction, the procedure is reversed. That is, with respect to the reference axis of the opposing motion passing between the third finger and the fourth finger, the wire closer to this is simultaneously pulled, and the other wire is simultaneously loosened.

【0199】拇指の動作については、図48に示すよう
にワイヤー部材が配置されており、指の被覆部の背面に
沿って付設された2本のワイヤー部材37、37(図に
はその一方だけを示す。)が、上記した回動機構64を
構成する部材、さらに手首サポーター12HCを経由し
て駆動ベースサポーター12HD上のワイヤー駆動機構
に接続される。また、回動機構64を構成する回動部材
64aに端を発する2本のワイヤー部材37C、37C
が、甲面サポーター12HBの被覆部12HBa及び手
首サポーター12HCを経由して駆動ベースサポーター
12HD上のワイヤー駆動機構に接続される。
Regarding the operation of the thumb, a wire member is arranged as shown in FIG. 48, and two wire members 37, 37 attached along the back surface of the covering portion of the finger (only one of them are shown in FIG. 48). Is connected to a member constituting the above-mentioned rotating mechanism 64, and further to a wire drive mechanism on the drive base supporter 12HD via the wrist supporter 12HC. Also, two wire members 37C, 37C originating from a rotating member 64a constituting the rotating mechanism 64
Is connected to the wire drive mechanism on the drive base supporter 12HD via the covering portion 12HBa of the back support 12HB and the wrist supporter 12HC.

【0200】よって、手指サポーター12HAにおける
拇指の動作についての各ワイヤーの働きは下記に示す通
りである。
Therefore, the operation of each wire regarding the operation of the thumb in the finger supporter 12HA is as follows.

【0201】・屈曲位から伸展位への移行時には、拇指
の背面に配置されたワイヤー対(37、37)を同時に
引っ張る ・伸展位から屈曲位への移行時には、拇指の背面に配置
されたワイヤー対(37、37)を同時に緩める ・湾曲位から平坦位への移行時には、甲面サポーターを
経由するワイヤー対(37C、37C)を同時に引っ張
る ・平坦位から湾曲位への移行時には、甲面サポーターを
経由するワイヤー対(37C、37C)を同時に緩め
る。
At the time of transition from the flexion position to the extension position, simultaneously pull the wire pair (37, 37) arranged on the back of the thumb. At the time of transition from the extension position to the flexion position, the wire arranged on the back of the thumb. Simultaneously loosen the pair (37, 37) ・ At the time of transition from the curved position to the flat position, simultaneously pull the wire pair (37C, 37C) via the upper supporter ・ At the time of the transition from the flat position to the curved position, the upper supporter Simultaneously loosen the wire pairs (37C, 37C) passing through.

【0202】対立動作とともに内転・外転動作を実現す
るためには、図57に示すように、第2乃至第5指の掌
面側(MP関節の前面側)に2本のワイヤーを配置す
る。尚、(A)図は初期状態(外転・平坦位)を示し、
(B)図はV字状バネ40の反力に抗した内転・湾曲位
の状態をそれぞれ示している。
In order to realize the adduction / abduction operation together with the opposition operation, as shown in FIG. 57, two wires are arranged on the palm side (the front side of the MP joint) of the second to fifth fingers. I do. (A) shows the initial state (abduction / flat position),
(B) shows the state of the adduction / bent position against the reaction force of the V-shaped spring 40, respectively.

【0203】図57に示すように、第2乃至第5指の基
節部を覆う被覆部12HA3、12HA3、・・・につ
いては、指の掌面を覆う部材88、88、・・・がそれ
ぞれ設けられ、これら部材に跨るように各ワイヤー部材
37D1、37D2を付設する。例えば、一方のワイヤ
ー部材37D1については、第5指を起点として、第4
指、第3指、第2指を経由した上で、図58に示すよう
に、甲面サポーター12HBの被覆部12HBa′の背
面に沿って引き廻された後、被覆部12HBaの内面
(皮膚側の面)を通ってから該被覆部の背面から抜け出
て手首サポーター12HCを経由して駆動ベースサポー
ター12HD上のワイヤー駆動機構(図示せず。)に接
続される。また、他方のワイヤー37D2については、
図57に示すように、第2指を起点として、第3指、第
4指、第5指を経由した上で、図58に示すように、甲
面サポーター12HBの被覆部12HBaの背面に沿っ
て引き廻された後、被覆部12HBa′の内面(皮膚側
の面)を通ってから該被覆部の背面から抜け出て手首サ
ポーター12HCを経由して駆動ベースサポーター12
HD上のワイヤー駆動機構(図示せず。)に接続され
る。尚、2本のワイヤーが甲面サポーター12HBにお
いて部分的にその内面側で交差した配置となっている理
由は、甲面サポーター12HBの被覆部12HBa、1
2HBa′を駆動して対立動作を補助するためである。
また、各ワイヤーが第2乃至第5指の掌面側で跨るよう
に配置するにあたっては、掌面からみた場合に、これら
がなるべくV字状バネ40のコイル部40aの中心付近
を通るようにすることが好ましい。
As shown in FIG. 57, with respect to the covering portions 12HA3, 12HA3,... Covering the bases of the second to fifth fingers, members 88, 88,. The wire members 37D1 and 37D2 are provided so as to straddle these members. For example, with respect to one wire member 37D1, the fourth finger starts from the fifth finger.
After passing through the finger, the third finger, and the second finger and along the back surface of the covering portion 12HBa ′ of the back supporter 12HB as shown in FIG. 58, the inner surface of the covering portion 12HBa (skin side) ), Exits from the back surface of the covering portion, and is connected to a wire drive mechanism (not shown) on the drive base supporter 12HD via the wrist supporter 12HC. Also, for the other wire 37D2,
As shown in FIG. 57, after passing through the third finger, the fourth finger, and the fifth finger starting from the second finger, as shown in FIG. 58, along the back surface of the covering portion 12HBa of the upper supporter 12HB. After passing through the inner surface (skin-side surface) of the covering portion 12HBa ', it comes out of the back surface of the covering portion and passes through the wrist supporter 12HC to drive base supporter 12H.
It is connected to a wire drive mechanism (not shown) on the HD. The reason why the two wires are arranged so as to partially cross each other on the inner surface side of the upper surface supporter 12HB is that the covering portion 12HBa, 1
This is for driving 2HBa 'to assist the opposing operation.
In arranging each wire so as to straddle the palm surface side of the second to fifth fingers, when viewed from the palm surface, these wires should pass near the center of the coil portion 40a of the V-shaped spring 40 as much as possible. Is preferred.

【0204】対立動作におけるワイヤーの働きは下記に
示す通りである。
The operation of the wire in the opposing operation is as follows.

【0205】・平坦位から湾曲位への移行時には、ワイ
ヤー37D1、37D2を同時に引っ張る ・湾曲位から平坦位への移行時には、ワイヤー37D
1、37D2を同時に緩める。
At the time of the transition from the flat position to the curved position, the wires 37D1 and 37D2 are simultaneously pulled. At the time of the transition from the curved position to the flat position, the wires 37D and 37D are pulled.
1. Simultaneously loosen 37D2.

【0206】手関節の動作については、図59にワイヤ
ー配置を示す。尚、(A)図は背面からみた図、(B)
図は橈骨側からみた図、(C)図は掌面からみた図であ
る。
FIG. 59 shows the arrangement of wires for the operation of the wrist joint. (A) is a view from the back, (B)
The figure is a view from the radial side, and the figure (C) is a view from the palm surface.

【0207】図57(A)に示すように、甲面サポータ
ー12HBの被覆部12HBa、12HBa′の背面に
おいて、これらの周縁寄りの位置を起点とするワイヤー
部材37E1、37E1′は手首サポーター12HCの
背面を経由した後、駆動ベースサポーター12HD上の
図示しないワイヤー駆動機構にそれぞれ接続されてい
る。尚、ワイヤー部材37E1の端部が被覆部12HB
aに固定され、ワイヤー部材37E1′の端部が被覆部
12HBa′に固定されている。
As shown in FIG. 57 (A), wire members 37E1 and 37E1 'starting from positions near the periphery of the covering portions 12HBa and 12HBa' of the back support 12HB are connected to the back of the wrist supporter 12HC. , And connected to a wire drive mechanism (not shown) on the drive base supporter 12HD. Note that the end of the wire member 37E1 is covered with the covering portion 12HB.
a, and the end of the wire member 37E1 'is fixed to the covering portion 12HBa'.

【0208】また、図57(C)に示すように、甲面サ
ポーター12HBにおけるMP関節寄りであって周縁部
の内側の場所(拇指と第2指との間及び第5指の脇)を
起点するワイヤー37E2(拇指と甲面サポーターとの
間を通って引き廻される。)、37E2′は手首サポー
ター12HCの掌面側をそれぞれ経由した後、駆動ベー
スサポーター12HD上の図示しないワイヤー駆動機構
にそれぞれ接続されている。そして、第3指及び第4指
の基節部の掌面側に取り付けられる被覆部12HA3、
12HA3をそれぞれ起点として掌面上で交差した配置
のワイヤー部材37E3、37E3′については、手首
サポーター12HCの掌面側を経由した後、駆動ベース
サポーター12HD上の図示しないワイヤー駆動機構に
それぞれ接続されている。尚、一方のワイヤー部材37
E3はその端部が第4指の被覆部に固定され、掌面上を
拇指に対して次第に近付くように引き廻されており、ま
た、他方のワイヤー37E3′は、その端部が第3指の
被覆部に固定され、掌面上を拇指に対して次第に遠ざか
るように引き廻されている。
As shown in FIG. 57 (C), the starting point is located near the MP joint in the upper supporter 12HB and inside the periphery (between the thumb and the second finger and the side of the fifth finger). The wires 37E2 (which are routed between the thumb and the back support) and 37E2 'respectively pass through the palm side of the wrist supporter 12HC, and are respectively connected to wire drive mechanisms (not shown) on the drive base supporter 12HD. It is connected. And the covering part 12HA3 attached to the palm side of the base part of the third finger and the fourth finger,
The wire members 37E3, 37E3 ', which are arranged on the palm surface with the 12HA3 as starting points, respectively, pass through the palm surface side of the wrist supporter 12HC and are then connected to wire drive mechanisms (not shown) on the drive base supporter 12HD. I have. The one wire member 37
E3 has its end fixed to the covering part of the fourth finger, and is routed so as to gradually approach the thumb on the palm surface. The other wire 37E3 'has its end fixed to the third finger. , And is laid around the palm surface so as to gradually move away from the thumb.

【0209】手関節の動作における各ワイヤー部材の役
割は下記の通りである。
The role of each wire member in the operation of the wrist joint is as follows.

【0210】・背屈から掌屈への移行時には、甲面サポ
ーターの掌面側に配置された2本のワイヤー部材37E
2、37E2′を同時に引っ張る(又は、第3指及び第
4指に対する2本のワイヤー部材37E3、37E3′
を同時に引っ張る)とともに、甲面サポーターの背面側
に配置された2本のワイヤー部材37E1、37E1′
を同時に緩める。
At the time of transition from dorsiflexion to palmar flexion, the two wire members 37E arranged on the palm side of the back supporter
2 and 37E2 'simultaneously (or two wire members 37E3 and 37E3' for the third and fourth fingers).
At the same time) and two wire members 37E1, 37E1 'arranged on the back side of the upper supporter.
At the same time.

【0211】・掌屈から背屈への移行時には、甲面サポ
ーターの背面側に配置された2本のワイヤー部材37E
1、37E1′を同時に引っ張るとともに、甲面サポー
ターの掌面側に配置された2本のワイヤー部材37E
2、37E2′を同時に緩める(又は、第3指及び第4
指に対する2本のワイヤー37E3、37E3′を同時
に緩める)。
At the time of transition from palm flexion to dorsiflexion, the two wire members 37E arranged on the back side of the back supporter
1, 37E1 'at the same time, and two wire members 37E arranged on the palm side of the back supporter.
2, 37E2 'at the same time (or 3rd finger and 4th finger)
Loosen the two wires 37E3, 37E3 'for the fingers simultaneously).

【0212】・尺屈から橈屈への移行時には、甲面サポ
ーターの背面側に配置されたワイヤー部材37E1′
と、掌面側のワイヤー部材37E2、37E3を同時に
引っ張るとともに、甲面サポーターの背面側に配置され
たワイヤー部材37E1と、掌面側のワイヤー部材37
E2′、37E3′を同時に緩める。
At the time of transition from shakuflex to radius flexion, a wire member 37E1 'disposed on the back side of the upper supporter
And the wire members 37E2 and 37E3 on the palm side are simultaneously pulled, and the wire member 37E1 disposed on the back side of the instep supporter and the wire member 37 on the palm side are pulled.
Simultaneously loosen E2 'and 37E3'.

【0213】・橈屈から尺屈への移行時には、甲面サポ
ーターの背面側に配置されたワイヤー37E1と、掌面
側のワイヤー部材37E2′、37E3′を同時に引っ
張るとともに、甲面サポーターの背面側に配置されたワ
イヤー部材37E1′と、掌面側のワイヤー部材37E
2、37E3を同時に緩める。
At the time of transition from radius flexion to ulnar flexion, the wire 37E1 disposed on the back side of the upper support and the wire members 37E2 ', 37E3' on the palm side are simultaneously pulled and the rear side of the upper support is simultaneously pulled. And a wire member 37E on the palm side.
2. Simultaneously loosen 37E3.

【0214】尚、手関節のワイヤー駆動のための駆動機
構やその駆動源(モータ等)の取付位置としては、駆動
ベースサポーターにおいて尺側手根屈筋と橈側手根屈筋
の始点位置に相当する場所が理想的であるが、この要請
を厳密にし過ぎると、駆動源についての配置の自由度が
なくなってしまう虞があるので、駆動ベースサポーター
上における駆動機構等の配置については注意が必要であ
る。
The driving mechanism for driving the wire of the wrist joint and the mounting position of the driving source (motor, etc.) are the positions corresponding to the starting positions of the ulnar carpal flexors and the radial carpal flexors in the drive base supporter. However, if this requirement is too strict, there is a possibility that the degree of freedom in the arrangement of the drive source may be lost, so that attention must be paid to the arrangement of the drive mechanism and the like on the drive base supporter.

【0215】また、手指サポーター12HAや甲面サポ
ーター12HBについて、指の屈曲位を初期状態として
バネ部材の付勢力を設定している場合には、サポーター
の装着時にワイヤー部材を引っ張ることで伸展位の状態
とする必要があるが、その際、手首サポーター12HC
に状態保持のための機構を付設することが好ましい。即
ち、装具の着脱を容易にするためには、着脱時において
対偶の状態を一時的に保持・固定するための保持機構を
設けると良い。
When the biasing force of the spring member is set for the finger supporter 12HA and the back supporter 12HB with the bending position of the finger as an initial state, the extension position is set by pulling the wire member when the supporter is attached. It is necessary to be in a state, at that time, wrist supporter 12HC
It is preferable to provide a mechanism for maintaining the state. That is, in order to facilitate the attachment / detachment of the brace, it is preferable to provide a holding mechanism for temporarily holding / fixing the mating state at the time of attachment / detachment.

【0216】図60及び図61はそのような機構例を示
したものである。
FIGS. 60 and 61 show examples of such a mechanism.

【0217】手首サポーター12HCの背面に付設され
たスライダー機構89は、スライド部材90とその収容
部91を有しており、甲面サポーター12HBのうちス
ライダー機構89に対向した場所には、スライド部材9
0の端部形状に対応した形状をした凹部92が形成され
ている。
A slider mechanism 89 attached to the back of the wrist supporter 12HC has a slide member 90 and a housing portion 91. The slide member 9 is provided at a position facing the slider mechanism 89 in the back supporter 12HB.
A concave portion 92 having a shape corresponding to the shape of the end portion 0 is formed.

【0218】よって、手部サポーター12Hの装着にあ
たっては、先ず、図60に示すように、スライド部材9
0を引き出して、これを凹部92内に収容した状態とす
ることで、手首が固定されて曲がらないように規制され
る。その後、図61に示すように、指の駆動ワイヤー群
を引っ張ることにより各サポーターを伸展位の状態にし
てから装具に手を装着すると作業がし易くなる。尚、サ
ポーターの使用時には、スライド部材90を収容部91
内に戻しておけば、以後の動作に支障を来すことはな
い。
Therefore, when mounting the hand supporter 12H, first, as shown in FIG.
By pulling out the 0 and storing it in the recess 92, the wrist is fixed so as not to bend. Thereafter, as shown in FIG. 61, when the support wires are put into the extended position by pulling the group of drive wires of the fingers, and then the hand is attached to the brace, the work becomes easier. When the supporter is used, the slide member 90 is attached to the accommodation portion 91.
If it is returned inside, there is no hindrance to the subsequent operations.

【0219】次に前腕部サポーター12Aについて説明
する。
Next, the forearm supporter 12A will be described.

【0220】本サポーターは肘部近辺を被覆する役割を
もち、回内・回外動作時に手指サポーター12HA及び
駆動ベースサポーター12HDの基底部となる。そし
て、これは前腕の背面側から面状ファスナー等を使って
取り付けられ、前腕の回内・回外動作に係るワイヤーの
配置及びその駆動機構の取付にとって必要なものであ
る。尚、回内・回外動作による尺骨の回動に対して干渉
しないように装着時には肘部からほぼ3分の1程度の範
囲内に本サポーターが配置されるようにする。また、サ
ポーターのうち肘関節寄りの側面には2つの突起部が互
いに反対方向を向いて突設されているが、これらには後
述するように肘関節動作のワイヤーが取り付けられるよ
うになっている。
The present supporter has a role of covering the vicinity of the elbow, and serves as the base of the finger supporter 12HA and the drive base supporter 12HD during the pronation / supination operation. This is attached from the back side of the forearm using a planar fastener or the like, and is necessary for the arrangement of the wires related to the pronation / supination operation of the forearm and the attachment of its drive mechanism. In addition, the supporter is arranged within a range of about one-third from the elbow at the time of mounting so as not to interfere with the rotation of the ulna due to the pronation / supination operation. Two side projections are provided on the side of the supporter near the elbow joint so as to project in opposite directions. Wires for elbow joint operation are attached to these, as described later. .

【0221】図62は回内状態におけるワイヤー配置に
ついて背面側から示したものであり、2本のワイヤー部
材93、93′は、それらの一端が手首サポーター12
HCに固定されて、他端が前腕部サポーター12Aに付
設されたワイヤー駆動機構94に接続されている。尚、
ワイヤー部材93が前記したワイヤー部材WAに相当
し、ワイヤー部材93′が前記したワイヤー部材WBに
相当しており、それらの役割は既述の通りである。
FIG. 62 shows the arrangement of the wires in the pronation state from the back side. The two wire members 93 and 93 ′ have one ends thereof connected to the wrist supporter 12.
The other end is fixed to the HC, and is connected to a wire drive mechanism 94 attached to the forearm supporter 12A. still,
The wire member 93 corresponds to the above-described wire member WA, and the wire member 93 ′ corresponds to the above-described wire member WB, and their roles are as described above.

【0222】図63は前腕の動作を示しており、(A)
が回内状態、(B)が立位状態、(C)が回外状態をそ
れぞれ示している。
FIG. 63 shows the operation of the forearm, and FIG.
Shows a pronation state, (B) shows a standing state, and (C) shows a supination state.

【0223】一対のワイヤー部材93、93′について
は、一方のワイヤー部材を緊張させて引っ張る際に、他
方のワイヤー部材を弛緩させることで関節の回内・回外
動作が行われ、その動きは下記の通りである。
With respect to the pair of wire members 93 and 93 ', when one of the wire members is tensioned and pulled, the other wire member is relaxed to perform the pronation / supination operation of the joint. It is as follows.

【0224】・回内から回外への移行時には、ワイヤー
部材93を引っ張り、ワイヤー部材93′を緩める。
At the time of transition from pronation to supination, the wire member 93 is pulled and the wire member 93 'is loosened.

【0225】・回外から回内への移行時には、上記とは
逆にワイヤー部材93′を引っ張り、ワイヤー部材93
を緩める。
At the time of transition from supination to pronation, the wire member 93 'is pulled in the reverse
Loosen.

【0226】尚、図64に示すようなC字状のガイド部
材95を前腕部サポーター12Aの側面に付設するとと
もに、当該部材95と前腕部サポーター12Aの間に形
成される間隙に駆動ベースサポーター12HDの後端部
を挟み込んだ状態で、回内・回外動作の確認ができるよ
うに構成しても良い。つまり、この場合には、回内・回
外動作時に駆動ベースサポーター12HDがガイド部材
95の湾曲面(内面)に案内されて前腕の長さ方向の軸
回りに回動することになる。
A C-shaped guide member 95 as shown in FIG. 64 is attached to the side surface of the forearm supporter 12A, and a drive base supporter 12HD is provided in a gap formed between the member 95 and the forearm supporter 12A. The pronation / supination operation may be confirmed in a state where the rear end is sandwiched. That is, in this case, the drive base supporter 12HD is guided by the curved surface (inner surface) of the guide member 95 during the pronation / supination operation and rotates around the longitudinal axis of the forearm.

【0227】図65は肘部結合用サポーター12Bの構
成例を示すものである。
FIG. 65 shows an example of the structure of the supporter 12B for connecting elbows.

【0228】このサポータは、前腕部サポーター12A
と上腕部サポーター12Uとに亘って設けられているワ
イヤーの着脱を可能にするために、前腕部サポーター1
2Aに対して肘部において結合するために設けられてい
る。つまり、(A)図に示すように、装着状態では、肘
部結合用サポーター12Bはほぼ三日月形状をしてお
り、前腕部サポーター12Aの肘寄りの部分を被覆して
いる。尚、前腕部サポーター12Aへの取り付け方法に
関しては、(B)図に示すように、肘部結合用サポータ
ー12Bと前腕部サポーター12Aに金属製ボタン等の
点状ファスナー96、96、・・・を付設して容易に着
脱できるようにする。また、上腕部サポーター12Uの
装着に手間取ることがないように、肘部結合用サポータ
ー12Bの中央部には、腕の長さ方向に沿うスリット9
7(図に1点鎖線で示す。)を予め形成しておくことが
望ましい。
The supporter is a forearm supporter 12A.
In order to enable the attachment and detachment of a wire provided between the upper arm supporter 12U and the upper arm supporter 12U,
It is provided for coupling to 2A at the elbow. That is, as shown in FIG. 7A, in the mounted state, the elbow-joining supporter 12B has a substantially crescent shape, and covers the part of the forearm supporter 12A closer to the elbow. As for the method of attachment to the forearm supporter 12A, as shown in FIG. 13B, the elbow supporters 12B and the forearm supporters 12A are provided with point fasteners 96, 96, such as metal buttons. Attached so that it can be easily attached and detached. In addition, a slit 9 along the arm length direction is provided at the center of the supporter 12B for connecting the elbow so as not to take time to mount the upper arm supporter 12U.
7 (indicated by a dashed line in the figure) is preferably formed in advance.

【0229】図66は上腕部サポーター12Uの構成例
を概略的に示すものであり、上腕二頭筋と上腕三頭筋の
領域に対する被覆が予定される部分をカットした形状と
なっている。これは、前腕の屈曲・伸展動作時に上腕二
頭筋や上腕三頭筋の形状変化が顕著に認められるため、
これらの筋肉によるサポーターとの干渉を極力回避する
必要があることに依る。尚、上腕二頭筋の中央には正中
神経が配置されており、当該神経への過度の圧迫は、第
1乃至第4指の背面感覚領域や第1指、第2指の運動領
域について麻痺を誘発する危険があるため、上腕二頭筋
を皮膚表面から被覆しない構成は、正中神経への圧迫を
防止するという目的にも適っている。
FIG. 66 schematically shows an example of the structure of the upper arm supporter 12U, which has a shape in which a portion to be covered for the biceps and triceps regions is cut. This is because the change in the shape of the biceps and triceps during the flexion and extension of the forearm is noticeable,
It is necessary to avoid interference of these muscles with supporters as much as possible. The median nerve is located at the center of the biceps of the biceps. Excessive pressure on the nerve is paralyzed in the back sensory region of the first to fourth fingers and the movement region of the first and second fingers. Therefore, a configuration in which the biceps is not covered from the skin surface is also suitable for the purpose of preventing compression on the median nerve.

【0230】上腕のうち前腕寄りの位置に巻着されたリ
ング状部分(基本的立位姿勢において下側の支持部)1
2Ur1と、肩関節寄りの位置に巻着されたリング状部
分(基本的立位姿勢において上側の支持部)12Ur2
とを連結する連結部12Uc、12Ucは、上腕側面に
おいて長手方向に延びており、この部分は肘関節の屈曲
動作時に湾曲し、上腕二頭筋の形状変化に対応してリン
グ状部分12Ur1、12Ur2を上腕二頭筋の収縮方
向へと変位させる。
A ring-shaped portion (a lower supporting portion in a basic standing position) wound around a position closer to the forearm of the upper arm 1
2Ur1 and a ring-shaped portion (upper support in a basic standing posture) 12Ur2 wound around a position near the shoulder joint
12Uc, 12Uc extending in the longitudinal direction on the side of the upper arm, this part is curved during the bending operation of the elbow joint, ring-shaped parts 12Ur1, 12Ur2 corresponding to the shape change of the biceps biceps. Is displaced in the contraction direction of the biceps brachii.

【0231】また、上腕二頭筋の経路がリング状部分1
2Ur1、12Ur2と交差する場所については当該部
分を皮膚表面からやや浮かした状態としている。これは
屈曲動作時に起こる筋変形による圧迫を回避するためで
ある。
The path of the biceps of the biceps is the ring-shaped portion 1
In the place where 2Ur1 and 12Ur2 intersect, the part concerned is in a state of slightly floating from the skin surface. This is to avoid compression due to muscle deformation occurring during the bending operation.

【0232】尚、これらリング状部分については、面状
ファスナーを使って上腕部に巻き付けているだけである
ため、着脱は容易である。
Note that these ring-shaped portions are simply wound around the upper arm using a planar fastener, so that attachment and detachment are easy.

【0233】肘関節における屈曲・伸展動作をワイヤー
駆動によって実現するためには、上腕二頭筋と上腕三頭
筋を模倣したワイヤー配置が必要である。
In order to realize the flexion / extension operation at the elbow joint by driving a wire, it is necessary to arrange the wires imitating the biceps brachii and the triceps brachii.

【0234】即ち、図示するように、前腕部サポーター
12Aの側面に突設された突起部98、98をそれぞれ
起点とする2本ずつ、合計4本のワイヤー部材が付設さ
れており、そのうちのワイヤー部材99a、99aが突
起部98、98の付け根の上部から上腕の側面にかけて
それぞれ引き廻された後、連結部12Uc、12Ucに
それぞれ付設されたワイヤー部材の駆動機構100a、
100aに接続されている。また、ワイヤー部材99
b、99bは、突起部98、98の先端の下側部分から
上腕の側面にかけてそれぞれ引き廻された後、やはり連
結部12Uc、12Ucにそれぞれ付設されたワイヤー
の駆動機構100b、100bに接続されている。尚、
ワイヤーの駆動機構を連結部12Uc、12Ucに付設
しない場合には、例えば、肩関節や胸椎等に付設するサ
ポーターに取り付ける等、各種の実施形態が挙げられ
る。
That is, as shown in the figure, a total of four wire members are provided, two each starting from the protrusions 98, 98 projecting from the side surface of the forearm supporter 12A. After the members 99a, 99a are routed from the upper part of the base of the protrusions 98, 98 to the side of the upper arm, respectively, the wire member drive mechanisms 100a attached to the connecting parts 12Uc, 12Uc, respectively.
100a. Also, the wire member 99
After b and 99b are respectively routed from the lower part of the tip of the projections 98 and 98 to the side surface of the upper arm, they are also connected to the wire driving mechanisms 100b and 100b respectively attached to the connecting parts 12Uc and 12Uc. I have. still,
When the wire drive mechanism is not attached to the connecting portions 12Uc, 12Uc, various embodiments can be mentioned, for example, attachment to a supporter attached to a shoulder joint, a thoracic spine, or the like.

【0235】肘関節の動作においては、一対のワイヤー
部材のうち、一方のワイヤー部材を緊張させて引っ張る
際に、他方のワイヤー部材を弛緩させることで関節の屈
曲又は伸展動作が制御され、各ワイヤー部材の動きは下
記のとおりである。
In the operation of the elbow joint, when one of the pair of wire members is tensioned and pulled, the other wire member is relaxed to control the bending or extension operation of the joint. The movement of the members is as follows.

【0236】・伸展から屈曲への移行時には、ワイヤー
部材99a、99aを引っ張るとともに、ワイヤー99
b、99bを緩める。
At the time of transition from extension to bending, the wire members 99a, 99a are pulled
b, 99b are loosened.

【0237】・屈曲から伸展への移行時には、ワイヤー
部材99b、99bを引っ張るとともに、ワイヤー部材
99a、99aを緩める。
At the time of transition from bending to extension, the wire members 99b, 99b are pulled and the wire members 99a, 99a are loosened.

【0238】しかして、各サポーターとワイヤーの配置
等が明らかになったところで、図19に戻って力覚提示
に必要な制御要素をまとめてみると、下記のようにな
る。
When the supporters and the arrangement of the wires have been clarified, the control elements necessary for the presentation of force sense are returned to FIG. 19 as follows.

【0239】A)検出のための要素 ・ワイヤー長あるいは位置検出用のセンサ ・ワイヤーの張力検出用のセンサ B)駆動制御のための要素 ・ワイヤーの駆動源及び駆動機構 ・電磁クラッチ等、安全のための保護機構 ・対偶の状態保持のための機構A) Element for detection • Sensor for detecting wire length or position • Sensor for detecting wire tension B) Element for drive control • Wire drive source and drive mechanism • Safety such as electromagnetic clutch・ Mechanism for maintaining the state of the pair

【0240】先ず、A)に示す検出手段のうち、ワイヤ
ー長あるいは位置検出用のセンサについては、例えば、
図52に示す駆動機構を採用した場合にワイヤーを引っ
張るスライド式駆動部81内に設けられた位置検出用セ
ンサが挙げられる。
First, of the detection means shown in A), for the sensor for detecting the wire length or position, for example,
When the drive mechanism shown in FIG. 52 is adopted, a position detection sensor provided in a slide-type drive unit 81 that pulls a wire is exemplified.

【0241】また、ワイヤーの張力検出用のセンサにつ
いては、例えば、図52に示す駆動機構における張力セ
ンサ80が挙げられ、ワイヤーとスライド式駆動部81
との間の引張荷重を検出することができる。
As a sensor for detecting the tension of the wire, for example, a tension sensor 80 in the drive mechanism shown in FIG.
Can be detected.

【0242】尚、これらのセンサによって取得される検
出情報は入出力インターフェイス部10を介して中央制
御部9に送出される。
The detection information obtained by these sensors is sent to the central control unit 9 via the input / output interface unit 10.

【0243】次に、B)におけるワイヤーの駆動源及び
駆動機構については、中央制御部9から入出力インター
フェイス部10を介して送られて来る制御信号によって
各ワイヤーの駆動制御が行われる。例えば、図51や図
52に示す構成においてモータやスライド式駆動部の駆
動制御がなされる。
Next, with respect to the drive source and drive mechanism of the wire in B), drive control of each wire is performed by a control signal sent from the central control unit 9 via the input / output interface unit 10. For example, in the configuration shown in FIGS. 51 and 52, drive control of the motor and the slide drive unit is performed.

【0244】また、電磁クラッチを使った保護機構につ
いては、ワイヤーに過度の力が加わる前にワイヤーと駆
動機構(又は駆動源)とを切り離すものであり、例え
ば、図52、53のように永久磁石と電磁石を組み合わ
せた構成が挙げられる。
The protection mechanism using the electromagnetic clutch separates the wire and the drive mechanism (or drive source) before an excessive force is applied to the wire. For example, as shown in FIGS. There is a configuration in which a magnet and an electromagnet are combined.

【0245】対偶の状態保持のための機構は装具の着脱
時に必要とされ、例えば、図60、61に示したように
スライダー機構89を使って対偶の姿勢を一時的に保持
するものである。尚、本機構を手動で操作する方法もあ
るが、中央制御部9から入出力インターフェイス部10
を介して送られて来る制御信号によってスライダー機構
89の駆動源を制御することが好ましい。
A mechanism for holding the mating state is required when attaching or detaching the brace. For example, as shown in FIGS. 60 and 61, a pair mechanism is temporarily held by using a slider mechanism 89. Note that there is a method of manually operating this mechanism.
It is preferable that the drive source of the slider mechanism 89 is controlled by a control signal sent via the controller.

【0246】尚、力覚に加えて触覚や温覚(あるいは熱
覚)を提示する場合には、手指サポーター12HAに触
覚提示機構と発熱・吸熱装置を付設する。
When presenting a tactile sensation or a warm sensation (or a thermal sensation) in addition to a force sensation, a tactile sensation presentation mechanism and a heat / heat absorbing device are attached to the finger supporter 12HA.

【0247】図67は指先にクリック感を提示するため
の構成例を示すものである。
FIG. 67 shows a configuration example for presenting a click feeling to a fingertip.

【0248】指先の背面部を覆う被覆部12HA1の先
端には、回動軸101を介して触覚提示板102が設け
られており、駆動手段103によって触覚提示板102
が回動軸101の回りに駆動される構成となっている。
つまり、同図に矢印Rで示すように、触覚提示板102
は指先の掌面側に回り込むようにして指先部分に接触さ
れ、そのときの押圧力(触覚に係る強弱)又は接触の有
無が駆動手段103によって規定される。尚、この駆動
手段103については、被覆部の背面に取り付けられた
モータ及び減速機等の動力伝達機構や電磁式プランジャ
ー等により触覚提示板102を回動させる構成、あるい
は、触覚提示板102を指側に付勢するための付勢手段
をその回動軸に付設するとともに被覆部の背面を通って
から触覚提示板102に固定されたワイヤー等の力伝達
部材を、遠隔位置(駆動ベースサポーター上等)に設け
られた機構によって駆動する構成等が挙げられるが、要
は触覚提示板を指先の掌面側に接触させるための機構で
あればその如何は問わない。また、触覚提示板によって
指先に加わる押圧力の程度を検出するためには、触覚提
示板の状態を検出するセンサ、あるいは触覚提示板のう
ち指との接触場所に圧力センサを配置する等、各種の方
法が挙げられる。
At the tip of the covering portion 12HA1 covering the back of the fingertip, a tactile presentation plate 102 is provided via a rotating shaft 101.
Are driven around the rotation shaft 101.
That is, as shown by an arrow R in FIG.
Is brought into contact with the fingertip so as to wrap around the palm surface of the fingertip, and the pressing force (strength related to tactile sensation) at that time or the presence or absence of the contact is defined by the driving means 103. The driving means 103 is configured such that the tactile presentation plate 102 is rotated by a power transmission mechanism such as a motor and a reduction gear attached to the back surface of the covering portion, an electromagnetic plunger, or the like, or the tactile presentation plate 102 is A biasing means for biasing the finger side is attached to the rotation shaft, and a force transmitting member such as a wire fixed to the tactile presentation plate 102 after passing through the back surface of the covering portion is moved to a remote position (drive base supporter). There is a configuration in which the mechanism is driven by a mechanism provided in (above), but the point is that any mechanism can be used as long as it is a mechanism for bringing the tactile presentation plate into contact with the palm side of the fingertip. Further, in order to detect the degree of the pressing force applied to the fingertip by the tactile presentation board, various sensors such as a sensor for detecting the state of the tactile presentation board or a pressure sensor at a place where the tactile presentation board is in contact with the finger are used. Method.

【0249】そして、指先に温覚を提示するには、例え
ば、ペルチェ素子等を使った発熱/吸熱装置104を、
触覚提示板102のうち指との接触場所に配置するとと
もに、その場所での温度を検出する温度検出用のセンサ
を設け、当該センサで得られた検出値が指令値となるよ
うに発熱/吸熱装置104についてフィードバック制御
を行えば良い。
To present a sense of warmth to the fingertip, for example, a heat / heat absorbing device 104 using a Peltier element or the like is used.
The tactile presentation plate 102 is disposed at a place where the finger comes into contact with the finger, and a temperature detection sensor for detecting the temperature at the place is provided. What is necessary is just to perform feedback control about the apparatus 104.

【0250】図68は指先に素材の感触を提示するため
の構成例を示すものである。
FIG. 68 shows an example of a configuration for presenting the feel of a material to a fingertip.

【0251】本例では触覚提示板105のうち、その回
動軸101に近い場所に駆動ローラー106を設けると
ともに、回動軸101から遠い方の端部には従動ローラ
ー107を設け(駆動ローラーと従動ローラーとの位置
関係は逆でも良い。)、両ローラーに亘って無端の帯状
部材108(例えば、絹、麻、木綿、毛糸、化学繊維等
で形成した布)が張架されている。つまり、駆動ローラ
ー106の回転によって、同図に矢印Kに示す方向(又
はその逆方向)に帯状部材108が搬送駆動される構成
となっている。その際には、駆動ローラー106又は従
動ローラー107の回転検出用のセンサ等を付設して、
帯状部材108の送り速度が速くなり過ぎないように監
視すること(帯状部材と指との過度の摩擦熱が発生しな
いようにすること)が好ましい。
In the present example, a driving roller 106 is provided at a position near the rotation axis 101 of the tactile presentation plate 105, and a driven roller 107 is provided at an end remote from the rotation axis 101 (the driving roller and the driving roller 107). An endless belt-like member 108 (for example, a cloth formed of silk, hemp, cotton, wool, chemical fiber, or the like) is stretched over both rollers. That is, the belt-shaped member 108 is transported and driven in the direction indicated by the arrow K in FIG. At that time, a sensor or the like for detecting the rotation of the driving roller 106 or the driven roller 107 is attached,
It is preferable to monitor the feeding speed of the band member 108 so as not to be too fast (to prevent excessive frictional heat between the band member and the finger from being generated).

【0252】また、帯状部材108の駆動時において、
当該帯状部材108に接触することで摩擦熱を発生させ
るための摩擦熱発生用部材109(ゴム材料等の摩擦係
数の高い材料で形成されている。)は、例えば、触覚提
示板105の回動軸101に付設されており、帯状部材
108のうち駆動ローラー106の近辺に接触される。
つまり、ローラー106、107による帯状部材108
の駆動機構と、摩擦熱発生用部材109とによって発熱
装置が構成されている。尚、駆動ローラー106が回転
している間、摩擦熱発生用部材109が帯状部材108
に対して常に接触されていると摩擦熱が常に発生するこ
とになるので、熱の提示が不要なときには摩擦熱発生用
部材109の帯状部材108への接触を解除するための
機構を設けることが好ましい(本機構は摩擦熱発生用部
材109と帯状部材108との接触状態を加減して発熱
量を制御する場合にも使用できる。)。
In driving the belt-like member 108,
The frictional heat generating member 109 (made of a material having a high friction coefficient such as a rubber material) for generating frictional heat by contacting the belt-shaped member 108 is, for example, rotated of the tactile sense presentation plate 105. It is attached to the shaft 101 and comes into contact with the belt member 108 near the drive roller 106.
That is, the belt-shaped member 108 by the rollers 106 and 107
And a frictional heat generating member 109 constitute a heat generating device. While the driving roller 106 is rotating, the frictional heat generating member 109 is
Frictional heat is always generated when the contact is always in contact with the belt member. Therefore, it is necessary to provide a mechanism for releasing the contact of the frictional heat generating member 109 with the belt-shaped member 108 when the presentation of heat is unnecessary. This mechanism is preferable (this mechanism can also be used when the amount of heat generation is controlled by adjusting the contact state between the frictional heat generating member 109 and the belt-shaped member 108).

【0253】しかして、上記の構成では、触覚提示板1
05を回動させ、帯状部材108を指の掌面に接触させ
た状態にすることで指に素材の感触を提示できることは
勿論、この状態で駆動ローラー106を回転させて帯状
部材108の送り制御を行うことにより、指先に対して
物体の移動を伴う触覚を提示することができる。さらに
は、摩擦熱発生用部材109を帯状部材108に接触さ
せたときに発生される摩擦熱を帯状部材108から指先
に伝達することで温覚を提示できる。
However, in the above configuration, the tactile display board 1
By rotating the 05 and bringing the band-shaped member 108 into contact with the palm surface of the finger, it is possible to present the feel of the material to the finger. Of course, in this state, the drive roller 106 is rotated to control the feed of the band-shaped member 108. Is performed, the tactile sensation accompanying the movement of the object can be presented to the fingertip. Further, a sense of warmth can be presented by transmitting the frictional heat generated when the frictional heat generating member 109 is brought into contact with the belt-shaped member 108 from the belt-shaped member 108 to the fingertip.

【0254】以上に説明した触覚や温覚の提示に必要な
制御要素をまとめると、下記のようになる。
The control elements necessary for presenting the tactile sensation and the warm sensation described above are summarized as follows.

【0255】C)検出のための要素 ・触覚提示に必要なセンサ(圧力センサやローラーの回
転検出用センサ等) ・温覚提示に必要な熱や温度検出用のセンサ D)駆動制御のための要素 ・指先へのクリック感の提示機構 ・指先への素材感の提示機構 ・発熱/吸熱装置
C) Elements for detection ・ Sensors necessary for tactile presentation (pressure sensor, sensor for detecting rotation of roller, etc.) ・ Sensors for heat and temperature detection necessary for warmth presentation D) Drive control Elements-Mechanism for presenting click feeling to fingertips-Mechanism for presenting material feeling to fingertips-Heat generation / heat absorption device

【0256】先ず、上記C)の触覚提示に必要なセンサ
については、例えば、前記した触覚提示板102が指先
に予定した押圧力でもって接触されるように制御した
り、あるいは、帯状部材108の送り速度を制御するた
めに使用される。そして、熱や温度検出用のセンサは、
温覚提示を行う場合の温度制御に使用されることは勿
論、過度の熱提示が行われないようにするためにも必要
である。尚、これらのセンサによって得られる検出信号
は全て入出力インターフェイス部10(図19参照。)
を介して中央制御部9に送られる。
First, as for the sensor necessary for the tactile presentation in the above C), for example, the tactile presentation plate 102 is controlled so as to be brought into contact with the fingertip with a predetermined pressing force, or Used to control the feed rate. And the sensor for heat and temperature detection,
It is necessary not only to use it for temperature control when giving a warm sensation, but also to prevent excessive presentation of heat. The detection signals obtained by these sensors are all input / output interface units 10 (see FIG. 19).
Is sent to the central control unit 9 via

【0257】上記D)の提示機構については、触覚提示
板102、105の駆動機構や帯状部材108の送り機
構が挙げられ、また、発熱/吸熱装置については、前記
したように触覚提示板102に温熱・冷却素子(10
4)を付設した構成や、帯状部材108との接触により
摩擦熱を発生させる機構が挙げられるが、これらに対す
る制御信号は中央制御部9から入出力インターフェイス
部10を介してそれぞれの機構に対して送出される。
As for the presentation mechanism of the above D), a drive mechanism of the tactile presentation plates 102 and 105 and a feed mechanism of the belt-shaped member 108 are mentioned. As for the heat generation / heat absorption device, as described above, the tactile presentation plates 102 are provided. Heating / cooling element (10
4) and a mechanism for generating frictional heat by contact with the belt-shaped member 108. Control signals for these are transmitted from the central control unit 9 to the respective mechanisms via the input / output interface unit 10. Sent out.

【0258】尚、上記した装具類8と入出力インターフ
ェイス部10との間の情報伝達については、これを有線
式通信で行っても無線通信で行っても構わないが、対象
者の動作や移動の自由度を制限しないという観点からは
無線通信の方が好ましい(例えば、IEEE1934の
規格に準拠した赤外線又は無線を使った入出力インター
フェイス等。)。
[0258] The information transmission between the brace 8 and the input / output interface unit 10 may be performed by wired communication or wireless communication. From the viewpoint of not restricting the degree of freedom, wireless communication is more preferable (for example, an input / output interface using infrared rays or radio waves conforming to the IEEE 1934 standard).

【0259】次に中央制御部9の構成について説明す
る。
Next, the configuration of the central control section 9 will be described.

【0260】図69は中央制御部9において視覚・聴覚
情報に関する情報処理部分の構成例を主として示したも
のであり、映像・音声合成部110と統括制御部111
を備えている。
FIG. 69 mainly shows an example of the configuration of an information processing section relating to visual / auditory information in the central control section 9. The video / audio synthesizing section 110 and the general control section 111 are shown.
It has.

【0261】映像・音声合成部110は、統括制御部1
11により仮想空間について規定される規則に従ってポ
リゴンデータ等の形状データやテクスチャーデータに基
づいて映像(ステレオ映像等。)信号や音声信号を生成
して、これらをヘッドマウントディスプレイ等の視覚表
示及び音声装置に出力したり、あるいはテクスチャーデ
ータに含まれる重量、力覚や触覚、温覚等の情報を統合
して後述する位置及び力覚制御部に提供する役割をもっ
ている。尚、重量、力覚や触覚、温覚等の情報を、材質
の質感等を表現するテクスチャーデータに包含させる理
由は、その方がデータ量を削減できるからである。
The video / audio synthesizing section 110 includes the general control section 1
11 generates a video (stereo video or the like) signal or an audio signal based on shape data such as polygon data or texture data in accordance with the rules specified for the virtual space by 11 and visualizes them with a visual display such as a head-mounted display and an audio device. Or a unit that integrates information such as weight, force, tactile, and thermal sensations included in the texture data and provides the information to a position and force sensation control unit described later. The reason why information such as weight, force, tactile sensation, and temperature sensation is included in the texture data expressing the texture of the material is that the data amount can be reduced.

【0262】前記したように力触覚提示では仮想現実と
仮想イリュージョンとを区別する必要があり、そのため
に、本例では仮想現実データベース部110aと仮想イ
リュージョンデータベース部110bとを独立して設け
ている。
As described above, in the haptic presentation, it is necessary to distinguish between virtual reality and virtual illusion. Therefore, in this example, the virtual reality database unit 110a and the virtual illusion database unit 110b are provided independently.

【0263】仮想現実データベース部110aを構成す
る構築されたデータベースは下記の通りである(括弧内
は符号を示す)。
The constructed databases constituting the virtual reality database section 110a are as follows (in parentheses, symbols are shown).

【0264】a)環境データベース(110a_1) b)人体データベース(110a_2) c)衣服データベース(110a_3) d)道具データベース(110a_4)。A) Environment database (110a_1) b) Human body database (110a_2) c) Clothing database (110a_3) d) Tool database (110a_4).

【0265】先ず、環境データベース110a_1は、
仮想現実世界を体験する被験者(の疑似映像)が、仮想
現実空間において存在するための環境を提供するデータ
群であり、例えば、無限平面や部屋等の映像データであ
る。但し、被験者が触ったり、動かす等して仮想的に影
響を及ぼすことのできる物体(仮想物体)、例えば、
襖、椅子、窓、武器等のデータは道具データベース11
0a_4に含まれるので、壁や天井、景色等のように動
かせないものが環境データベースのデータとなる。
First, the environment database 110a_1 is
This is a data group that provides an environment in which (a pseudo image of) a subject who experiences the virtual reality world exists in the virtual reality space, and is, for example, image data of an infinite plane or a room. However, an object (virtual object) that the subject can virtually influence by touching or moving, for example,
Data on sliding doors, chairs, windows, weapons, etc. are in the tool database 11
Since it is included in 0a_4, data that cannot be moved, such as walls, ceilings, and scenery, is data in the environment database.

【0266】人体データベース110a_2は仮想世界
を体験する被験者自身、あるいは登場人物(仮想人物)
の映像や音声データを含むデータベースである。
[0266] The human body database 110a_2 stores the subject who experiences the virtual world or a character (virtual person).
This is a database including video and audio data.

【0267】衣服データベース110a_3は被験者の
着衣や登場人物の衣類を構成するためのデータベースで
あり、例えば、甲冑やドレス等の構成データが含まれ
る。
The clothing database 110a_3 is a database for configuring the clothing of the subject and the clothing of the characters, and includes, for example, configuration data such as armor and dress.

【0268】道具データベース110a_4は、被験者
が力学的作用を及ぼして動かすことのできる物体(仮想
物体)を構成するためのデータベースであり、例えば、
コップや椅子等の構成データが含まれる。
The tool database 110a_4 is a database for configuring an object (virtual object) that can be moved by a subject by exerting a mechanical action.
Configuration data such as cups and chairs are included.

【0269】仮想イリュージョンデータベース部110
bについては、人間が実際に体験できない現象を仮想的
に作成して構成するためのデータベースが使用され、例
えば、触ると融けて軟らかくなる壁や、握手すると融け
出す人間、火や水でできた甲冑、触ると砕け散って雪だ
るまが出て話出す本等、幻想の世界を仮想的に生成する
ための一切のデータが含まれる。尚、このデータベース
についても、上記した仮想現実データベースの場合と同
様に、a)乃至d)のデータベースに対応するデータベ
ースによって構成されるが、各データベースの区分けに
ついて、仮想現実データベースの場合ほどの厳密さは要
求されない。例えば、仮想現実データベースの場合に
は、環境データベースと道具データベースとの区別に関
して、被験者が触って動かせるか否かが判断の基準とな
っているが、仮想イリュージョンデータベースの場合に
は、被験者が触らなくても動かせる仮想物体があり得る
ので、これを道具データベースに包含させても問題はな
いし、壁が衣服に変化する場合にはこれを衣服データベ
ースに包含させても良いからである。
Virtual Illusion Database Unit 110
For b, a database is used to virtually create and configure phenomena that humans cannot actually experience, such as walls that melt and soften when touched, humans that melt when shaking hands, and fire and water It includes all the data for virtually creating a fantasy world, such as a book of armor, a book that breaks when touched and a snowman comes out. Note that this database is also constituted by databases corresponding to the databases a) to d) as in the case of the virtual reality database described above, but the division of each database is as strict as that of the virtual reality database. Is not required. For example, in the case of a virtual reality database, the distinction between the environment database and the tool database is based on whether or not the subject can touch and move, whereas in the case of the virtual illusion database, the subject does not touch Since there can be a virtual object that can be moved even if it is moved, there is no problem if this is included in the tool database, and if the wall changes to clothing, this may be included in the clothing database.

【0270】これらのデータベースはいずれも映像情報
に基づく視覚的な提示に利用するためのものであり、こ
れらはポリゴン(データ)生成部110cにより参照さ
れる。このポリゴン生成部110cは上記した各種のデ
ータベースに基づいて各種のポリゴンデータを生成する
ために必要とされ、各データベースにそれぞれ対応した
生成部(環境データベース110a_1に対する環境ポ
リゴン生成部110c_1、人体データベース110a
_2に対する人体ポリゴン生成部110c_2、衣服デ
ータベース110a_3に対する衣服ポリゴン生成部1
10c_3、道具データベース110a_4に対する道
具ポリゴン生成部110c_4)が設けられている。
尚、人体ポリゴン生成部110c_2では、後述する現
状モーション生成部からのデータに基づいて被験者のポ
リゴンデータを生成する。
Each of these databases is used for visual presentation based on video information, and is referred to by the polygon (data) generation unit 110c. The polygon generation unit 110c is required to generate various polygon data based on the various databases described above, and the generation units (the environment polygon generation unit 110c_1 for the environment database 110a_1, the human body database 110a) corresponding to each database are required.
_2 for human body polygons, and clothing polygon generator 1 for clothing database 110a_3
10c_3, a tool polygon generator 110c_4) for the tool database 110a_4 is provided.
The human polygon generation unit 110c_2 generates the subject's polygon data based on data from the current motion generation unit described later.

【0271】また、仮想イリュージョンデータベース部
110bについても仮想現実データベースの場合と同様
にポリゴン(データ)生成部110dが設けられてい
る。
Also, the virtual illusion database 110b is provided with a polygon (data) generator 110d as in the case of the virtual reality database.

【0272】仮想ポリゴン合成部110eは、上記した
ポリゴン生成部110c、110dによって生成された
データを合成して出力する部分であり、画像合成された
情報(ステレオ映像等)は視覚表示及び音声出力装置1
1(ヘッドマウントディスプレイ等)の(ステレオ)映
像出力装置112に送出される情報統合部(110f乃
至110h)は、各ポリゴン生成部から得たテクスチャ
ーデータから重力、力覚、触覚、温覚のデータを取り出
してまとめた上で、各データ群を後述する位置及び力覚
制御部に送出する。つまり、重力についての情報は重力
情報統合部110fで抽出された後に後述の重力認識部
に送られ、力覚についての情報は力覚情報統合部110
gで抽出された後に後述の力覚認識部に送られる。ま
た、触覚と温覚についての情報は触覚及び熱情報統合部
110hにおいて抽出された後に、両者が後述の触覚及
び熱認識部に送られる。
The virtual polygon synthesizing section 110e is a section for synthesizing the data generated by the polygon generating sections 110c and 110d and outputting the synthesized data. 1
The information integration unit (110f to 110h) transmitted to the (stereo) video output device 112 of the 1 (head-mounted display or the like) converts gravity, force, tactile, and warmth data from texture data obtained from each polygon generating unit. , And sends the data groups to a position and force sense control unit described later. That is, the information about gravity is extracted by the gravity information integrating unit 110f after being extracted by the gravity information integrating unit 110f.
After being extracted by g, it is sent to a force sense recognition unit described later. After the information on the tactile sense and the warm sense is extracted by the tactile and thermal information integration unit 110h, both are sent to the tactile and thermal recognition unit described later.

【0273】干渉比較部110iは、各ポリゴン生成部
によって得られた全てのデータに基づいて、例えば、被
験者と仮想物体との間に干渉が起きているか否かを判別
するために設けられており、干渉がある場合、即ち、仮
想物体との接触や仮想物体から受ける力覚や温覚の提示
を要する可能性があると判断した場合に、下記に示す割
り込み(INT)を発生させる。
The interference comparing section 110i is provided to determine, for example, whether or not interference has occurred between the subject and the virtual object, based on all data obtained by each polygon generating section. When there is interference, that is, when it is determined that there is a possibility that contact with the virtual object or presentation of a sense of force or warmth received from the virtual object is required, an interrupt (INT) shown below is generated.

【0274】・位置又は力覚制御に対するINT(例え
ば、値「0」のとき「位置制御」を示し、値「1」のと
き「力覚制御」を示す。) ・触覚制御に対するINT(例えば、値「0」のとき
「制御なし」を示し、値「1」のとき「制御あり」を示
す。) ・温覚制御に対するINT(例えば、値「0」のとき
「制御なし」を示し、値「1」のとき「制御あり」を示
す。)。
INT for position or force control (for example, a value "0" indicates "position control" and a value of "1" indicates "force control") INT for tactile control (for example, A value “0” indicates “no control”, and a value “1” indicates “with control”.) INT for warmth control (eg, a value “0” indicates “no control” and a value "1" indicates "with control".)

【0275】尚、これらによる制御内容については後述
する。
[0275] The control contents of these will be described later.

【0276】映像・音声合成処理部110への入力情報
は、前記した磁気センサやジャイロセンサによって得ら
れる検出情報であり、磁気センサ(図の「MGS」)の
検出情報は音声信号処理部110jや仮想ポリゴン合成
部110eに送出され、ジャイロセンサ(図の「JY
S」)の検出情報はポリゴン生成部110cに送出され
る。
The input information to the video / audio synthesizing section 110 is detection information obtained by the magnetic sensor or the gyro sensor, and the detection information of the magnetic sensor (“MGS” in FIG. The gyro sensor (“JY” in FIG.
S ") is sent to the polygon generation unit 110c.

【0277】音声信号処理部110jは仮想現実世界や
仮想イリュージョンの世界における音源のデータベース
に基づいて音声情報を生成し、これを視覚表示及び音声
出力装置11の音声出力部113に送出する。尚、この
音声信号処理部110jは、仮想現実と仮想イリュージ
ョンとの間で共用できる。
The audio signal processing unit 110j generates audio information based on a database of sound sources in the virtual real world or virtual illusion world, and sends this to the audio output unit 113 of the visual display and audio output device 11. Note that the audio signal processing unit 110j can be shared between virtual reality and virtual illusion.

【0278】統括制御部111は、仮想現実又は仮想イ
リュージョンの世界を視覚表示・音声出力装置11や力
触覚・温覚提示用の装具を通して現出させるか否かの選
択や、前記保護機構(危険回避の機構)の作動後におけ
る復旧の判断を行ったり、仮想現実や仮想イリュージョ
ンの世界での閉じた規則を司っている中枢部分である。
尚、この統括制御部111は、装具の着脱性を向上させ
るため、対偶の状態を一時的に保持するのに使用する対
偶保持機構114の制御も行っている(図60、61の
スライダー機構89において、装具を着る時や脱ぐとき
に、スライド部材90を移動させる。)。
The general control unit 111 selects whether or not to make the world of virtual reality or virtual illusion appear through the visual display / sound output device 11 or the device for presenting haptics / warning, and the protection mechanism (dangerous). It is the central part in making recovery decisions after the activation of the evasion mechanism) and governing closed rules in the world of virtual reality and virtual illusion.
The general control unit 111 also controls a pair holding mechanism 114 used to temporarily hold a paired state in order to improve the detachability of the brace (the slider mechanism 89 in FIGS. 60 and 61). In, the slide member 90 is moved when wearing or taking off the brace.)

【0279】次に、位置や力覚、触覚及び温覚の制御に
ついて説明する。
Next, control of the position, the force sense, the touch sense, and the warm sense will be described.

【0280】図70は中央制御部9を構成する位置及び
力覚制御部115と、触覚及び温覚制御部116の構成
例を示したものである。
FIG. 70 shows an example of the configuration of the position and force sensation control unit 115 and the tactile and warm sensation control unit 116 constituting the central control unit 9.

【0281】位置及び力覚制御部115は下記に示す構
成要素を備えている(括弧内は符号を示す。)。
The position and force sensation control unit 115 has the following components (the numbers in parentheses indicate the symbols).

【0282】・位置認識部(115a) 初期のキャリブレーション(後述する)によって取得し
たデータ等をもとにして各ワイヤー長から関節の角度を
求める処理を行う。そのために、ワイヤー長を検出する
センサ(図の「WLS」)から検出情報を受け取り、認
識結果についてはこれを後段の実重力認識部に送出す
る。
Position Recognition Unit (115a) Based on the data and the like acquired by the initial calibration (to be described later), a process for calculating the joint angle from each wire length is performed. For this purpose, detection information is received from a sensor ("WLS" in the figure) that detects the wire length, and the recognition result is sent to the subsequent real gravity recognition unit.

【0283】・実重力認識部(115b) 上記重力情報統合部110fから得られる被験者の重量
データに、装具の総重量を示すデータを加算するととも
に、位置認識部115aによって得られた情報に対して
実際の重量データを付加する。つまり、これによって装
具を纏った被験者の重量が決定される。
Real gravity recognition unit (115b) Data indicating the total weight of the brace is added to the subject's weight data obtained from the gravity information integration unit 110f, and the information obtained by the position recognition unit 115a is added. Add actual weight data. That is, this determines the weight of the subject wearing the brace.

【0284】・仮想重力認識部(115c) 上記重力情報統合部110fからの仮想物体に重量を付
与し、実重力認識部115bで得たデータに対して仮想
重量データが付加される。例えば、被験者が仮想物体で
ある本を手にもった場合には、本に付与された仮想重量
(仮想物体に対して想定した重量)を加味する必要があ
る。
Virtual gravity recognition unit (115c) Weight is added to the virtual object from the gravity information integration unit 110f, and virtual weight data is added to the data obtained by the real gravity recognition unit 115b. For example, when the subject holds a book which is a virtual object, it is necessary to take into account the virtual weight (weight assumed for the virtual object) given to the book.

【0285】・力覚認識部(115d) 張力センサ(図の「TTS」)からの情報を取得した
り、力覚情報統合部110gからの仮想物体による力覚
の情報及び仮想重力認識部115cからの仮想重量とに
基づいてどの程度の力覚を被験者が受けるかを算定す
る。例えば、被験者が仮想物体を手にもっている状況を
想定した場合には、当該仮想物体が現実の物体であった
としたときに手や腕が受けるであろう力を計算により認
識する。但し、上記した干渉比較部110iからの位置
又は力覚制御に対する割り込み(INT)が発生して、
その時の値が「0」のときには動作しない。
Force sense recognition unit (115d) Acquires information from the tension sensor ("TTS" in the figure), and senses the force sense of the virtual object from the force sense information integration unit 110g and the virtual gravity recognition unit 115c. Based on the virtual weight of the subject, it is calculated how much force sense the subject receives. For example, assuming a situation where the subject holds a virtual object in his hand, the force that his or her hand or arm will receive when the virtual object is a real object is recognized by calculation. However, an interruption (INT) to the position or force sense control from the interference comparison unit 110i occurs, and
If the value at that time is "0", no operation is performed.

【0286】・現状モーション生成部(115e) 後述の予測モーション生成部とともにモーション生成部
を構成する部分であり、上記実重力認識部115bから
のデータ及び人体データベース110a_2のワイヤー
フレームデータに基づいて、被験者の現時点におけるモ
ーションをワイヤーフレームデータとして取得し、これ
を人体ポリゴン生成部110c_2や後述の危険回避制
御部に送出する。但し、上記した干渉比較部110iか
らの位置又は力覚制御に対する割り込み(INT)が発
生して、その時の値が「1」のときには動作しない。
Current motion generation unit (115e) This unit constitutes a motion generation unit together with a predicted motion generation unit described later. Based on the data from the actual gravity recognition unit 115b and the wire frame data in the human body database 110a_2, the subject Is obtained as wire frame data and sent to the human body polygon generation unit 110c_2 and the danger avoidance control unit described later. However, when an interruption (INT) to the position or force sense control from the interference comparison unit 110i occurs and the value at that time is “1”, the operation is not performed.

【0287】・予測モーション生成部(115f) 力覚認識からのデータ及び人体データベース110a_
2のワイヤーフレームデータに基づいて、被験者につい
て予測されるモーションをワイヤーフレームデータとし
て取得し、これを後述のワイヤー長制御部に送出する。
但し、上記した干渉比較部110iからの位置又は力覚
制御に対する割り込み(INT)が発生して、その時の
値が「0」のときには動作しない。
Predictive motion generator (115f) Data from haptic recognition and human body database 110a_
A motion predicted for the subject is obtained as wire frame data based on the wire frame data of No. 2 and sent to a wire length control unit described later.
However, when the interruption (INT) to the position or force sense control from the interference comparison unit 110i occurs and the value at that time is “0”, the operation is not performed.

【0288】・危険回避制御部(115g) 現状モーション生成部115eによって得られるワイヤ
ーフレームに基づいて人体によって危険な体位を取ろう
とする時や、関節の許容角度を逸脱するような体位が予
測される場合に、ワイヤーとその駆動源とを切り離して
防止するものである。例えば、永久磁石と電磁石を使っ
た電磁クラッチ機構117において両者を分離すること
で、ワイヤーの駆動を禁止する。
Danger avoidance control unit (115g) Based on the wire frame obtained by the current motion generation unit 115e, when a human body tries to take a dangerous position, or a position that deviates from the allowable angle of the joint is predicted. In this case, the wire and its driving source are separated and prevented. For example, the electromagnetic clutch mechanism 117 using a permanent magnet and an electromagnet separates the two, thereby prohibiting the driving of the wire.

【0289】図71は電磁クラッチ機構を用いたときの
制御動作の一例を示したフローチャート図である。
FIG. 71 is a flow chart showing an example of the control operation when the electromagnetic clutch mechanism is used.

【0290】先ず、ステップS1において接触検知用セ
ンサからの検出信号を取得した後、次ステップS2にお
いて、電磁クラッチ機構が結合状態にあるか否かを判断
する。例えば、図52に示す例では、ワイヤー73に固
定された永久磁石77と、スライド式駆動部81のワイ
ヤー部81aに対して固定された電磁石79とが結合し
ているか否かを、接触検知用センサ78、78′からの
検出信号に基づいて判断し、両者の結合によってワイヤ
ー73をスライド式駆動部81で引っ張ることができる
状態である場合には、ステップS4に進むが、そうでな
いときはステップS3に進んでスライド式駆動部81を
制御してワイヤー部81aがワイヤー73に近付くよう
に移動させた後、ステップS1に戻る。
First, after obtaining a detection signal from the contact detection sensor in step S1, it is determined in next step S2 whether or not the electromagnetic clutch mechanism is in a connected state. For example, in the example shown in FIG. 52, it is determined whether or not the permanent magnet 77 fixed to the wire 73 and the electromagnet 79 fixed to the wire portion 81a of the slide drive unit 81 are connected. Judgment is made based on the detection signals from the sensors 78 and 78 ', and if the wire 73 can be pulled by the slide drive unit 81 by the combination of the two, the process proceeds to step S4. Proceeding to S3, the slide driving unit 81 is controlled to move the wire portion 81a so as to approach the wire 73, and then the process returns to step S1.

【0291】ステップS4において張力センサ(TT
S)からの検出信号を取得した後、次ステップS5では
ワイヤーの牽引力が危険な状態にあるか否かが問われ、
これが安全圏内にある場合には、ステップS4に戻る
が、そうでない場合には次ステップS6に進み、電磁ク
ラッチ機構が非結合状態となる(例えば、永久磁石と電
磁石とが分離する。)。
At step S4, a tension sensor (TT)
After acquiring the detection signal from S), in the next step S5, it is asked whether or not the pulling force of the wire is in a dangerous state.
If it is within the safe area, the process returns to step S4, but if not, the process proceeds to next step S6, where the electromagnetic clutch mechanism is disengaged (for example, the permanent magnet and the electromagnet are separated).

【0292】尚、ステップS7における機構的な割り込
みの発生時、例えば、ワイヤーへの牽引力が急上昇して
危険状態が発生し、これに対して緊急に対処する必要が
ある場合には、次ステップS8に進んで、ワイヤーの牽
引力が永久磁石の吸着力を越えたときにステップS6に
進む。また、ワイヤーの牽引力が永久磁石の吸着力以下
の場合にはステップS4に進む。
When a mechanical interruption occurs in step S7, for example, when the traction force on the wire suddenly increases and a danger condition occurs and urgent measures need to be taken, the next step S8 When the pulling force of the wire exceeds the attraction force of the permanent magnet, the process proceeds to step S6. If the pulling force of the wire is equal to or less than the attraction force of the permanent magnet, the process proceeds to step S4.

【0293】・ワイヤー長制御部(115b) 予測モーション生成部115fからのデータに基づいて
各ワイヤーの長さを制御するものであり、ワイヤー駆動
部118に対して制御信号を送出する。尚、上記した干
渉比較部110iからの位置又は力覚制御に対する割り
込み(INT)が発生して、その時の値が「0」のとき
には、ワイヤーの張力が一定となるように、現状モーシ
ョン生成部115eによる体位を基準として、予測モー
ション生成部115fからの体位へと移行するようにワ
イヤー長を制御する。また、値が「1」のときには、現
状モーション生成部115eによる体位を保持したまま
で、予測モーション生成部115fから得られる力覚だ
けを提示するようにワイヤー長を制御する。
A wire length control unit (115b) controls the length of each wire based on data from the predicted motion generation unit 115f, and sends a control signal to the wire drive unit 118. When an interruption (INT) to the position or force sense control from the interference comparison unit 110i occurs and the value at that time is “0”, the current motion generation unit 115e is controlled so that the wire tension is constant. The wire length is controlled so as to shift to the posture from the predicted motion generation unit 115f based on the posture based on. When the value is “1”, the wire length is controlled so as to present only the force sense obtained from the predicted motion generation unit 115f while maintaining the posture by the current motion generation unit 115e.

【0294】触覚及び温覚制御部116は、下記に示す
構成要素を備えている(括弧内に符号を示す。)。
[0294] The tactile and thermal sensation control unit 116 has the following components (the symbols are shown in parentheses).

【0295】・熱認識部(116a) 被験者の指先の温度情報を、熱又は温度検出用のセンサ
(図の「THS」)により取得して監視するものであ
る。尚、当該情報が許容範囲から逸脱している場合、例
えば、上限温度を越えて危険な温度に達している場合に
は、発熱・吸熱装置119への電力供給を停止するか、
又は制御を反転させる(発熱から吸熱への移行あるいは
その逆の移行)ための信号を発生させ、後述の熱制御部
に送出する。
Heat Recognition Unit (116a) Obtains and monitors the temperature information of the fingertip of the subject by a sensor for detecting heat or temperature ("THS" in the figure). When the information deviates from the allowable range, for example, when the temperature exceeds the upper limit temperature and reaches a dangerous temperature, the power supply to the heat / heat absorbing device 119 is stopped or
Alternatively, a signal for inverting the control (transition from heat generation to heat absorption or vice versa) is generated and sent to a heat control unit described later.

【0296】・触覚認識部(116b) 圧力センサ(図の「PSS」)によって指先の圧力の状
態を検出したり、あるいはローラー(図68の106、
107を参照。)の回転数を回転検出センサ(図の「R
LS」)によって検出して監視するものである。尚、検
出した圧力が許容範囲内から逸脱したと判断したとき、
あるいはローラーの回転数が速すぎると判断した場合に
は、その旨を後述の触覚制御部に送出して、過度の圧力
等が指に加わらないように防止する。
Tactile Recognition Unit (116b) A pressure sensor (“PSS” in the figure) detects the pressure state of the fingertip or a roller (106 in FIG. 68).
See 107. ) Is detected by a rotation detection sensor (“R” in the figure).
LS ”). When it is determined that the detected pressure has deviated from the allowable range,
Alternatively, when it is determined that the number of rotations of the roller is too fast, the fact is transmitted to a tactile control section described later to prevent an excessive pressure or the like from being applied to the finger.

【0297】・熱パターン生成部(116c) 後述の触覚パターン生成部とともにパターン生成部を構
成しており、上記モーション生成部や触覚及び熱情報統
合部110hからの情報、そして熱認識部116aから
の情報に基づいて指先に提示したい温度感覚の提示パタ
ーンを生成する。尚、上記した位置及び力覚に対する割
り込み(INT)が発生して、その時の値が「1」とさ
れ、かつ、温覚制御に対する割り込み発生時の値が
「1」のときにのみ動作する。
Heat pattern generation unit (116c) A pattern generation unit is configured together with a tactile pattern generation unit described later, and information from the motion generation unit, the tactile and heat information integration unit 110h, and the heat recognition unit 116a. A presentation pattern of a temperature sensation to be presented to the fingertip is generated based on the information. Note that the operation is performed only when the interruption (INT) to the position and the force sense described above is generated, the value at that time is set to “1”, and the value at the time of the occurrence of the interrupt to the temperature sense control is “1”.

【0298】・触覚パターン生成部(116d) 上記モーション生成部や触覚及び熱情報統合部110h
からの情報、そして触覚認識部116bからの情報に基
づいて指先に提示したい触覚の提示パターンを生成す
る。尚、上記した位置及び力覚に対する割り込み(IN
T)が発生して、その時の値が「1」とされ、かつ、触
覚制御に対する割り込み発生時の値が「1」のときにの
み動作する。
Tactile pattern generation unit (116d) The motion generation unit, tactile and thermal information integration unit 110h
And a tactile presentation pattern to be presented to the fingertip based on the information from the tactile recognition unit 116b. In addition, the interruption (IN
T) occurs, the operation is performed only when the value at that time is set to “1” and the value at the time of occurrence of the interrupt for the tactile control is “1”.

【0299】・熱制御部(116e) 熱パターン生成部116cからの指令を受けて発熱・吸
熱装置(ペルチェ素子等。)119に制御信号を送出す
る部分である。
Heat control section (116e) This section receives a command from the heat pattern generating section 116c and sends a control signal to a heat / heat absorbing device (Peltier device, etc.) 119.

【0300】・触覚制御部(116f) 触覚パターン生成部116dからの指令を受けて触覚提
示板の駆動機構120やローラー駆動部121に対して
制御信号を送出して制御を行う部分である。
Tactile Control Unit (116f) This is a unit that receives a command from the tactile pattern generation unit 116d and sends control signals to the drive mechanism 120 and roller drive unit 121 of the tactile presentation board for control.

【0301】尚、触覚制御については、指の圧力を加え
るタイミングを予め設定しておき、当該タイミングにな
ったときに仮想映像による入力装置(キーボードやマウ
ス、ジョグダイヤル、トラックボール等)を視覚表示装
置上に表示して、仮想の入力装置への打鍵や釦操作によ
ってコマンドによる指示やデータ入力等を行うことがで
きる。
[0301] For tactile control, the timing of applying finger pressure is set in advance, and when this timing is reached, an input device (keyboard, mouse, jog dial, trackball, etc.) using a virtual image is displayed on a visual display device. Displayed on the upper side, an instruction by command, data input, and the like can be performed by keying and button operation on a virtual input device.

【0302】次に、装具に関する初期設定時に行うキャ
リブレーション処理について図72乃至図74に従って
説明する。
Next, the calibration process performed at the time of initial setting of the brace will be described with reference to FIGS.

【0303】図72は、関節可動域(関節が動作する範
囲)やワイヤー長の時間的変化や、位置制御速度の最大
値を取得するための処理例を示すフローチャート図であ
る。
FIG. 72 is a flow chart showing an example of a process for acquiring the temporal range of the movable range of the joint (the range in which the joint operates), the wire length, and the maximum value of the position control speed.

【0304】先ず、ステップS1では、対象者に装具を
装着してから、各ワイヤーの張力が一定の状態となるよ
うにワイヤー駆動部118を制御した上で、次ステップ
S2では、被験者(対象者)に対して動作の模倣を促す
ために音声情報(視覚表示及び音声出力装置11内の音
声出力装置113を通した音声ガイド)を伝える。
First, in step S1, after attaching the brace to the subject, the wire driving unit 118 is controlled so that the tension of each wire is constant, and in the next step S2, the subject (subject) ), Voice information (a visual guide and a voice guide through the voice output device 113 in the voice output device 11) is transmitted to simulate the operation.

【0305】被験者に模倣してもらう動作については、
例えば、下記に示す例が挙げられる。
Regarding the operation of imitating the subject,
For example, the following examples are given.

【0306】・手を前に出して拳をつくった状態での、
肘伸展、回内、第2乃至第5指のDIP、PIP、MP
屈曲、第1指のIP、MP屈曲 ・手で鉄アレイを把持して、これを上げてからの回外、
肘屈曲、指屈曲時の手首の掌屈 ・手を前に出して掌面を平らにした状態における、対立
の平坦位、第2乃至5指のMP外転、第1指のCM橈屈
外転 ・手首を下に曲げた状態からの指伸展時の手首の掌屈 ・手首を上に曲げた状態からの手首の背屈 ・手刀状態での、第2乃至第5指のDIP、PIP、M
P伸展とMP内転 ・親指を小指の付け根につけた状態での、対立の湾曲
位、第1指のCM尺屈内転。
[0306] With the hand raised and the fist made,
Elbow extension, pronation, DIP, PIP, MP of second to fifth fingers
Bending, IP, MP bending of the first finger ・ Grip the iron array with your hand and raise it, then supination,
Elbow flexion, flexion of the wrist during flexion of the fingers • Flattened confrontation, MP abduction of the 2nd to 5th fingers, CM flexion of the 1st finger outside, with the hand extended forward and the palm surface flattened Rolling ・ Bending of the wrist when the finger is extended from a state in which the wrist is bent downward ・ Bending of the wrist from a state in which the wrist is bent upward ・ DIP, PIP of the second to fifth fingers in the state of a sword M
P extension and MP adduction ・ Confrontational bending position, CM scale flexion adduction of first finger with thumb attached to base of little finger.

【0307】次ステップS3では、模倣すべき動作を映
像情報として被験者に提供するために当該情報を視覚表
示及び音声出力装置11に送出する。そして、この装置
に映し出された手や腕の動作(模範動作)を示す映像
と、被験者の手や腕を撮影して得られる映像とがほぼ重
なるように被験者に動作を模倣してもらう。尚、模範動
作の映像と、被験者の映像を合成して視覚表示及び音声
出力装置11の映像出力装置112上に映し出すには、
例えば、ヘッドマウントディスプレイ等の視覚表示及び
音声出力装置11に撮像手段(CCD型やMOS型のエ
リアイメージセンサ等の固体撮像素子等。)を付設して
撮影した被験者の映像信号を入出力インターフェイス部
10を介して中央制御部9に一旦取り込んだ後、画像座
標系での位置補正及び模範動作を示す映像との画像合成
処理を施してから出力信号を視覚表示及び音声出力装置
11に送出すれば良い。
In the next step S 3, the information to be imitated is transmitted to the visual display and audio output device 11 in order to provide the subject with the image to be imitated as video information. Then, the subject imitates the motion so that the video showing the motion of the hand or arm (exemplary motion) projected on this device and the video obtained by photographing the hand or arm of the subject substantially overlap. In addition, in order to combine the image of the exemplary operation and the image of the subject and display the image on the image output device 112 of the visual display and audio output device 11,
For example, a visual display and sound output device 11 such as a head-mounted display is provided with an image pickup means (a solid-state image pickup device such as a CCD type or MOS type area image sensor or the like). After the image data is once taken into the central control unit 9 via the central processing unit 10, the position is corrected in the image coordinate system and the image is synthesized with the image indicating the exemplary operation, and the output signal is sent to the visual display and audio output device 11. good.

【0308】次ステップS4において、各ワイヤー長の
検出を行い、長さ変動が予め決められた基準範囲内であ
るか否かを位置認識部115aで判断する。そして、変
動が基準値以上の場合にはステップS3に戻って動作の
模倣を再実行してもらうが、そうでない場合には次ステ
ップS5に進む。
In the next step S4, the length of each wire is detected, and it is determined by the position recognition unit 115a whether or not the length variation is within a predetermined reference range. If the fluctuation is equal to or larger than the reference value, the process returns to step S3 to have the operation imitated again. If not, the process proceeds to the next step S5.

【0309】ステップS5では、予め決めておいた一定
の時間間隔(サンプリング周期)に従って計時を行うと
ともに、時間経過に伴う各ワイヤー長の変位量(動作開
始時におけるワイヤー長を基準としてサンプリング時刻
毎に検出したワイヤーの長さ変位)を示すデータを取得
した後で、ステップS6に進む。
In step S5, the time is measured in accordance with a predetermined time interval (sampling cycle) determined in advance, and the displacement amount of each wire length with the lapse of time (for each sampling time based on the wire length at the start of operation). After acquiring data indicating the detected wire length displacement), the process proceeds to step S6.

【0310】例えば、図73のグラフ図に示すように、
横軸に時間「t」をとり、縦軸には、あるワイヤー長
「L」をとって、グラフ曲線gy(若者の場合)とグラ
フ曲線go(高齢者の場合)を概略的に示したものであ
る。尚、図中の「t0」は動作開始時点を示しており、
「ΔTs」はサンプリング(時間)間隔を示している。
また、「LO」は被験者の動作直前のワイヤー長、「L
1」は被験者の動作終了時のワイヤー長をそれぞれ示し
ている。つまり、ワイヤー長の変位量は「ΔL=L−L
0」で表され、その最大値(関節可動域)が「ΔLmax
=L1−L0」である。
For example, as shown in the graph of FIG.
The horizontal axis indicates time “t”, and the vertical axis indicates a certain wire length “L”, schematically showing a graph curve gy (for a young person) and a graph curve go (for an elderly person). It is. Note that “t0” in the figure indicates the operation start time,
“ΔTs” indicates a sampling (time) interval.
“LO” is the wire length immediately before the subject's movement, “L”
"1" indicates the wire length at the end of the subject's movement. That is, the displacement amount of the wire length is “ΔL = L−L
0 ”, and the maximum value (joint movable range) is“ ΔLmax
= L1-L0 ".

【0311】図から分かるように、若者の場合には動作
開始直後からΔLが直ぐに立ち上がってL=L1に漸近
して飽和する様子が認められ、高齢者の場合には動作開
始直後からΔLがゆっくりと立ち上がって最終的にはL
=L1に飽和する様子が認められる。
[0311] As can be seen from the figure, in the case of young people, ΔL rises immediately after the start of operation, and asymptotically approaches L = L1. In the case of elderly people, ΔL slowly increases immediately after the start of operation. And finally L
= L1.

【0312】よって、ある時刻t(=t0+n・ΔT
s、nは自然数。)におけるワイヤー長Lからその変位
量ΔL(関節角度や回内・回外角度等に対応する。)を
求めることができるので、このデータを時間情報ととも
に記憶手段に格納しておくことにより被験者の動作をワ
イヤー長の時間変化として取得することができる(この
処理が図72のステップS6である。)。尚、その際、
被験者の人体構造モデル(人体に関する力学的構造を示
す数値モデルであり、例えば、特願平10−266号
(特開平11−192214号)を参照。)を予めデー
タベース化したものを利用できる場合には、当該モデル
から得られる各関節の可動範囲や動作時間等を上記の検
出データと比較・対照をすることによって、例えば、被
験者の筋肉等に無理な力がかかっているか否か等を判断
することができる。
Therefore, a certain time t (= t0 + n · ΔT
s and n are natural numbers. ), The displacement amount ΔL (corresponding to the joint angle, the pronation / supination angle, etc.) can be obtained from the wire length L, and by storing this data together with time information in the storage means, The operation can be acquired as a time change of the wire length (this processing is step S6 in FIG. 72). At that time,
When a human body structural model of a subject (a numerical model showing a mechanical structure related to the human body, for example, see Japanese Patent Application No. 10-266 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-192214)) can be used. By comparing and contrasting the movable range and operation time of each joint obtained from the model with the above-described detection data, for example, it is determined whether or not an excessive force is applied to a subject's muscle or the like. be able to.

【0313】続くステップS7(図72参照。)では全
ての動作についてステップS6でのデータ取得が終了し
たか否かを判断し、終了時にはステップS8に進むが、
未終了時にはステップS2に戻る。
In the following step S7 (see FIG. 72), it is determined whether or not the data acquisition in step S6 has been completed for all the operations.
If not, the process returns to step S2.

【0314】ステップS8では各ワイヤーの位置制御
(あるいはワイヤー長の制御)における最大速度(Vma
x)を算出する。
In step S8, the maximum speed (Vma) in the position control of each wire (or the control of the wire length) is performed.
x) is calculated.

【0315】つまり、図73に示したグラフ曲線におけ
る勾配(あるいは傾き)を計算したとき、その中での最
大値がVmaxであり、これはワイヤー長の制御において
Vmaxを超える速度でワイヤーが引っ張られるのを禁止
するために必要である。尚、「Vmax=max(ΔLi/
ΔTs)である。但し、「ΔLi」は、整数変数を
「i」としたとき、時刻t=t0+i・ΔTsでのワイ
ヤー長L(i)と、時刻t=t0+(i+1)・ΔTs
でのワイヤー長L(i+1)との差、「L(i+1)−
L(i)」であり、また、max(X)は変数Xの変域
内での最大値を示す関数である。
That is, when the gradient (or gradient) in the graph curve shown in FIG. 73 is calculated, the maximum value in the gradient is Vmax, and the wire is pulled at a speed exceeding Vmax in controlling the wire length. Is necessary to ban. Note that “Vmax = max (ΔLi /
ΔTs). Here, “ΔLi” is the wire length L (i) at time t = t0 + i · ΔTs and the time t = t0 + (i + 1) · ΔTs when the integer variable is “i”.
, The difference from the wire length L (i + 1), “L (i + 1) −
L (i) ", and max (X) is a function indicating the maximum value of the variable X in the domain.

【0316】このように、対象の動作変化に伴うワイヤ
ー長の時間的変化を示すt(時間)−L(ワイヤー長又
は位置変位)特性を取得するとともに、当該変化におけ
る勾配を算出することでワイヤー部材の駆動制御につい
て許容される制御速度の最大値又はこれに安全率を加味
した上限値を求めることができる。
As described above, the t (time) -L (wire length or position displacement) characteristic indicating the temporal change of the wire length due to the change in the movement of the object is obtained, and the gradient in the change is calculated. The maximum value of the control speed allowed for the drive control of the member or the upper limit value in consideration of the safety factor can be obtained.

【0317】図74は、力触覚提示量の最大値や、力覚
提示速度の最大値を取得するための処理例を示すフロー
チャート図である。
FIG. 74 is a flowchart showing a processing example for acquiring the maximum value of the haptic presentation amount and the maximum value of the haptic presentation speed.

【0318】先ず、ステップS1では、装具の装着後に
おいて、ワイヤー駆動部118の制御によりワイヤー部
材の長さが一定となるように、ワイヤー長を一定値に保
った状態とし、また、指先への触覚提示については上記
触覚提示板(図67、68参照。)を指に接触させて、
この状態を保持した後、次ステップS2に進む。
First, in step S1, after the brace is mounted, the wire length is maintained at a constant value so that the length of the wire member is constant under the control of the wire driving unit 118. For the tactile presentation, the tactile presentation plate (see FIGS. 67 and 68) is brought into contact with a finger,
After maintaining this state, the process proceeds to the next step S2.

【0319】ステップS2や次ステップS3について
は、図72のステップS2やS3と同様であり、被験者
に対して音声ガイドによる動作説明を行い、視覚表示及
び音声出力装置11に映し出される動作を模倣してもら
う。
Steps S2 and S3 are the same as steps S2 and S3 in FIG. 72. The operation is explained to the subject by voice guidance, and the operation displayed on the visual display and voice output device 11 is imitated. I will have it.

【0320】続くステップS4では各ワイヤーの張力を
張力センサで検出して、その変動率が予め決められた基
準値以下であるか否かを力覚認識部115dが判断し、
そうであれば次ステップS5に進むが、そうでなければ
ステップS3に戻って動作を再実行してもらう。
In the following step S4, the tension of each wire is detected by the tension sensor, and the force sense recognizing unit 115d determines whether or not the rate of change is equal to or less than a predetermined reference value.
If so, the process proceeds to the next step S5, but if not, the process returns to step S3 to have the operation executed again.

【0321】ステップS5では、予め決めておいた一定
の時間間隔(サンプリング周期)に従って計時を行うと
ともに、時間経過に伴う各ワイヤーの張力変化(動作開
始時における張力値を基準としてサンプリング時刻毎に
検出したワイヤー張力の変化量)を示すデータを取得及
し、かつ、各時刻で指にかかる圧力値を圧力センサで検
出した後、ステップS6に進む。つまり、横軸を時間軸
とし、縦軸をワイヤーの張力又は指への圧力としたグラ
フ図において、図73での説明と同様の手順でサンプリ
ング時刻毎の検出データを得て、これを時間情報ととも
に記憶手段に格納しておくことにより、被験者の動作に
基づくワイヤー張力の変化(手や腕の動作に対応して被
験者に付与される力覚の度合を示す。)及び指への圧力
変化(指の動作に対応して被験者に付与される触覚の度
合を示す。)を取得することができる。
In step S5, the time is measured according to a predetermined time interval (sampling cycle) determined in advance, and the tension of each wire changes with time (detected at each sampling time based on the tension value at the start of operation). After obtaining data indicating the change in the wire tension) and detecting the pressure value applied to the finger at each time by the pressure sensor, the process proceeds to step S6. That is, in a graph in which the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the wire tension or the pressure on the finger, detection data at each sampling time is obtained in the same procedure as described with reference to FIG. Along with the change in wire tension based on the motion of the subject (indicating the degree of force sense given to the subject in response to the motion of the hand or arm) and the change in pressure on the finger ( Indicating the degree of tactile sensation given to the subject in response to the movement of the finger.).

【0322】ステップS7では全ての動作についてのデ
ータ取得が終了したか否かを判断し、終了時にはステッ
プS8に進むが、未終了時にはステップS2に戻る。
At step S7, it is determined whether or not data acquisition for all operations has been completed. At the end, the process proceeds to step S8, but when not completed, the process returns to step S2.

【0323】ステップS8では各ワイヤーの張力制御に
おける最大速度及び触覚提示制御における最大印加圧
(最大提示圧)を算出する。つまり、前者の最大速度に
ついては、対象の動作変化に伴うワイヤー張力の時間的
変化を示すt(時間)−TS(ワイヤー張力)特性を取
得するとともに、当該変化における勾配を算出すること
で対象について許容される力覚提示速度の最大値又はこ
れに安全率を加味した上限値を求めることができ、この
値を超える張力に対応した力覚が被験者に提示されるの
を禁止するために必要である。また、後者の最大印加圧
は、検出された圧力値の最大値であり、これの値を超え
る圧力が指にかからないように規制するために必要であ
る。
In step S8, the maximum speed in tension control of each wire and the maximum applied pressure (maximum presentation pressure) in tactile presentation control are calculated. In other words, for the former maximum speed, the t (time) -TS (wire tension) characteristic indicating the temporal change of the wire tension due to the change in the motion of the target is obtained, and the gradient in the change is calculated for the target. It is possible to determine the maximum value of the permissible force sense presentation speed or the upper limit value taking into account the safety factor, and it is necessary to prohibit the force sense corresponding to the tension exceeding this value from being presented to the subject. is there. Further, the latter maximum applied pressure is the maximum value of the detected pressure value, and is necessary to regulate a pressure exceeding this value from being applied to the finger.

【0324】以上に説明した力触覚提示装置の適用例と
しては、下記に示す分野が挙げられる。
Examples of application of the haptic device described above include the following fields.

【0325】・仮想現実を利用した各種のシミュレータ
ーや、テレリアリティ分野における遠隔操作時の力触覚
提示装置 ・仮想イリュージョンを利用したゲーム機器 ・医療分野における対偶の駆動補助や動力補助のための
装置 ・人体の関節自由度をそのままに模倣したマニピュレー
タやロボットアーム等。
・ Various simulators using virtual reality and force-tactile presentation device at the time of remote control in the field of tele-reality ・ Game equipment using virtual illusion ・ Devices for driving assistance and power assistance in the medical field ・Manipulators and robot arms that imitate the degrees of freedom of human joints.

【0326】最後の例については、人体の手や腕の関節
構造を模写して作成した骨格構造物に対して、上記した
装具やワイヤーを取り付けるとともに、ワイヤーの駆動
機構や駆動源等を骨格構造物に内蔵した構成のマニピュ
レータやハンドを作成することができる。そして、これ
らのマニピュレータに付設したのと全く同等の装具やワ
イヤー等を被験者の手腕に装着すれば、マニピュレータ
で物に触ったり持ち上げたりしたときの力触覚を、被験
者の手や腕にそのまま写して提示することができるよう
になる。
In the last example, the above-mentioned brace and wire are attached to a skeletal structure created by copying the joint structure of the human body's hands and arms, and a wire driving mechanism and a driving source are connected to the skeletal structure. Manipulators and hands with a built-in structure can be created. Then, by equipping the subject's hands and arms with exactly the same equipment and wires as those attached to these manipulators, the force and tactile sensation when touching or lifting an object with the manipulator is directly copied to the subject's hands and arms. Will be able to present it.

【0327】しかして、本実施例に係る力触覚提示装置
によれば、下記に示す利点を得ることができる。
According to the haptic presentation device according to the present embodiment, the following advantages can be obtained.

【0328】・人体の関節だけを使用しているので、関
節構造や軸構造をもった外骨格機構部を人体に付設する
必要がない。よって、機構部の軽量化や薄型化に適して
おり、装着が容易であって、かつ動き易い。
Since only joints of the human body are used, there is no need to attach an exoskeleton mechanism having a joint structure or a shaft structure to the human body. Therefore, it is suitable for reducing the weight and thickness of the mechanism, and is easy to mount and move.

【0329】・人体の筋配置を模倣したワイヤーの駆動
制御を実現し、当該ワイヤーの駆動部を効率的に装具に
配置することで省スペース化が可能である。また、ワイ
ヤー及びその駆動機構と、バネ部材を使った機構とを組
み合わせることで動力源やワイヤー駆動機構を削減でき
る。
The drive control of the wire imitating the muscle arrangement of the human body is realized, and the space can be saved by efficiently arranging the drive unit of the wire in the brace. Further, by combining a wire and its driving mechanism with a mechanism using a spring member, the number of power sources and wire driving mechanisms can be reduced.

【0330】・基本的には手部の背面にサポーターを付
設するだけで済むので、温度や触覚の提示機構を掌面に
設ける際に支障を来さない。
Basically, it is only necessary to attach a supporter to the back of the hand, so that there is no hindrance when the temperature and tactile sense presentation mechanism is provided on the palm surface.

【0331】・サポーターによる圧迫やワイヤーによる
損傷等に対して安全対策を講じている。
Safety measures are taken against compression by supporters and damage by wires.

【0332】・キーや釦等を触った瞬間の感触のよう
に、硬いものに触れたときの触覚提示が可能である。
It is possible to present a tactile sensation when a hard object is touched, such as a touch at the moment of touching a key or a button.

【0333】・指先で素材を触った感触や、該素材が1
方向に流れて行くかの如き触覚提示が可能である。
[0333] Feeling of touching the material with the fingertip,
Tactile presentation as if flowing in a direction is possible.

【0334】・指先に温覚を提示できる。[0334] A sense of warmth can be presented at the fingertip.

【0335】・力覚提示用のワイヤー部材を動作認識の
ための検出手段として使用することでモーションキャプ
チャーの機能を実現できる。
The function of motion capture can be realized by using a wire member for presenting force sense as a detecting means for recognizing a motion.

【0336】[0336]

【発明の効果】以上に記載したところから明らかなよう
に、請求項1や請求項2に係る発明によれば、対象に装
着した被覆部材のうち、対をなす被覆部材の姿勢に係る
相対位置情報を得ることができ、対象に外付けして使用
する大掛かりな機構部品が必要ないので、装置の軽量化
に適しており、動作の悪化や体力の消耗等への影響が少
ない。また、被覆部材を対象に装着するのに要する作業
時間程度で済むので、準備作業に手間取ることはなくな
り、対象の動作許容範囲について制約を受けることもな
い。
As is apparent from the above description, according to the first and second aspects of the present invention, the relative position of the pair of covering members among the covering members mounted on the object is determined. Since information can be obtained and a large-scale mechanical component externally used for the object is not required, it is suitable for reducing the weight of the device, and there is little influence on deterioration of operation, wasting of physical strength, and the like. Further, since the work time required for mounting the covering member on the object is sufficient, the preparation work is not troublesome, and the operation allowable range of the object is not restricted.

【0337】請求項3や請求項4に係る発明によれば、
第1の被覆部材に付設された光源や目印の光学的検出に
よって第1、第2の被覆部材に関する相対的な位置関係
を容易に取得することができる。
According to the third and fourth aspects of the present invention,
The relative positional relationship between the first and second covering members can be easily obtained by optical detection of a light source and a mark attached to the first covering member.

【0338】請求項5や請求項6に係る発明によれば、
4点以上の光源や目印の位置を結んでできる平面図形を
認識することで、これらの位置関係の把握が容易にな
る。
According to the invention of claim 5 or claim 6,
By recognizing a planar figure formed by connecting the positions of four or more light sources and landmarks, it is easy to grasp the positional relationship between them.

【0339】請求項7乃至10に係る発明によれば、光
源の点滅周期や点滅パターンによって各光源を簡単に区
別できる。
According to the seventh to tenth aspects of the present invention, each light source can be easily distinguished by the blinking cycle and blinking pattern of the light source.

【0340】請求項11や請求項12に係る発明によれ
ば、第1の被覆部材に付設された磁界発生源の磁気的検
出によって第1、第2の被覆部材に関する相対的な位置
関係を容易に取得することができる。
According to the eleventh and twelfth aspects of the present invention, the relative positional relationship between the first and second covering members can be easily determined by magnetic detection of a magnetic field generation source attached to the first covering member. Can be obtained.

【0341】請求項13や請求項14に係る発明によれ
ば、複数の磁界発生源についての磁気検出が競合しない
ように時分割処理によって各磁気検出を行うことができ
るので、誤検出の発生を防止できる。
According to the thirteenth and fourteenth aspects of the present invention, each magnetic detection can be performed by time division processing so that the magnetic detection of a plurality of magnetic field sources does not conflict, so that the occurrence of erroneous detection can be prevented. Can be prevented.

【0342】請求項15や請求項16に係る発明によれ
ば、ワイヤー部材を使ってその長さ変位を検出すること
で動作認識が可能となるので、例えば、ワイヤー部材を
用いた力触覚提示装置では、力覚提示のためのワイヤー
部材と動作認識用のワイヤー部材とを兼用することがで
きる。
According to the fifteenth and sixteenth aspects of the present invention, since the movement can be recognized by detecting the length displacement of the wire member, for example, a haptic presentation device using the wire member Thus, the wire member for presenting the force sense and the wire member for recognizing the motion can be used in combination.

【0343】請求項17や請求項18に係る発明によれ
ば、一対のワイヤー部位を使って腕の回内・回外動作の
認識が可能となり、簡単な構成で済む。
According to the seventeenth and eighteenth aspects of the present invention, it is possible to recognize the pronation / supination operation of the arm by using a pair of wire parts, so that a simple configuration is sufficient.

【0344】請求項19に係る発明によれば、手指の屈
曲位又は伸展位の方向への付勢力を得るための弾性部材
を用いることで、被覆部材に対して付設するワイヤー部
材の数を低減することができるので、機構を簡素化でき
る。
According to the nineteenth aspect, the number of wire members attached to the covering member can be reduced by using an elastic member for obtaining an urging force in the direction of the bending or extension position of the finger. Therefore, the mechanism can be simplified.

【0345】請求項20や請求項26に係る発明によれ
ば、可撓性を有する管状部材にワイヤー線材を通した構
成を用いることによってワイヤー駆動時における対象へ
の損傷を防止することができ、かつワイヤー部材の強度
を増強することができる。
According to the twentieth and twenty-sixth aspects of the present invention, by using a structure in which a wire member is passed through a flexible tubular member, it is possible to prevent damage to an object at the time of driving the wire. In addition, the strength of the wire member can be increased.

【0346】請求項21や請求項33に係る発明によれ
ば、対象に重量の嵩む機構部品を装着することなくワイ
ヤー部材の駆動制御だけで力触覚を提示することができ
る。
According to the twenty-first and thirty-third aspects of the present invention, a tactile sensation can be presented only by controlling the driving of the wire member without mounting a heavy mechanical component on the object.

【0347】請求項22に係る発明によれば、駆動手段
によって、一方のワイヤー部材の緊張と他方のワイヤー
部材の弛緩の状態を制御することで容易に回内・回外動
作に係る力覚を提示できる。
According to the twenty-second aspect of the present invention, the driving means controls the tension of one wire member and the relaxed state of the other wire member, so that the force sense relating to the pronation / supination operation can be easily obtained. Can be presented.

【0348】請求項23に係る発明によれば、駆動手段
によってワイヤー部材を弾性部材による付勢力に抗して
引っ張ることによって、手や指の屈曲・伸展動作に係る
力覚を提示できる。
According to the twenty-third aspect of the present invention, the force sense relating to the bending / extending operation of the hand or finger can be presented by pulling the wire member against the urging force of the elastic member by the driving means.

【0349】請求項24に係る発明によれば、弾性部材
として渦巻バネを用いて被覆部材をその側面で連結する
ことによって、関節部の瞬間的な中心移動や被覆部材の
ずれ等に起因する動作時の違和感を軽減することができ
る。
According to the twenty-fourth aspect of the present invention, by using a spiral spring as an elastic member and connecting the covering member on the side surface thereof, an operation caused by an instantaneous center movement of the joint, a displacement of the covering member, or the like. The discomfort at the time can be reduced.

【0350】請求項25に係る発明によれば、弾性部材
としてコイルバネを用いてこれを被覆部材の背面に取り
付けるによって屈曲動作時におけるバネの干渉を防止す
ることができる。
According to the twenty-fifth aspect, by using a coil spring as the elastic member and attaching it to the back surface of the covering member, it is possible to prevent interference of the spring during the bending operation.

【0351】請求項27や請求項34に係る発明によれ
ば、ワイヤー部材を介して対象に過度の力が加わらない
ように危険防止対策を講じることができる。
According to the twenty-seventh and thirty-fourth aspects, it is possible to take measures to prevent danger so that excessive force is not applied to the object via the wire member.

【0352】請求項28に係る発明によれば、ワイヤー
部材に固定した永久磁石又は磁性体と、駆動手段側の電
磁石とによって電磁クラッチ機構を簡単に構成できる。
According to the twenty-eighth aspect, the electromagnetic clutch mechanism can be easily constituted by the permanent magnet or the magnetic material fixed to the wire member and the electromagnet on the driving means side.

【0353】請求項29に係る発明によれば、内転・外
転のための回動機構を各指に付設することによって、指
の動作への追従性を向上させることができる。
According to the twenty-ninth aspect of the present invention, the ability to follow the movement of the finger can be improved by providing a rotation mechanism for inward and outward rotation to each finger.

【0354】請求項30に係る発明によれば、手の平坦
位や湾曲位に対して被覆部材の形状変形がし易くなり、
手の甲の形状に対する追従性が向上する。
According to the thirtieth aspect of the present invention, the shape of the covering member is easily deformed with respect to the flat or curved position of the hand,
Followability to the shape of the back of the hand is improved.

【0355】請求項31に係る発明によれば、手部の対
立動作が容易になり、また、各指の被覆部材同士をV字
状バネで連結することによって強度を向上させることが
できる。
According to the thirty-first aspect of the present invention, the opposing movement of the hand portion is facilitated, and the strength can be improved by connecting the covering members of the fingers with V-shaped springs.

【0356】請求項32に係る発明によれば、装具の着
脱がし易くなり、装着時間等を短縮できる。
According to the thirty-second aspect, the brace can be easily attached and detached, and the wearing time and the like can be shortened.

【0357】請求項35に係る発明によれば、ワイヤー
部材の張力を一定に保った状態で、対象の動作時におけ
るワイヤー長の時間的変化を示す情報を取得すること
で、ワイヤー長に対応する関節可動域がどれくらいであ
るか及びワイヤー駆動の制御速度の許容上限値を取得す
ることができるので、対象にとって危険のない範囲でワ
イヤー部材の駆動制御を行うことができる。
[0357] According to the thirty-fifth aspect of the present invention, information indicating a temporal change of the wire length during the operation of the object is acquired in a state where the tension of the wire member is kept constant, so that it is possible to cope with the wire length. Since it is possible to obtain the range of the movable range of the joint and the allowable upper limit value of the control speed of the wire drive, the drive control of the wire member can be performed within a range that is not dangerous for the target.

【0358】請求項36に係る発明によれば、ワイヤー
部材の長さを一定に保った状態で、対象の動作時におけ
るワイヤー張力の時間的変化を示す情報を取得すること
で、ワイヤー張力変化の範囲がどれくらいであるか及び
力覚提示量の許容上限値を取得することができるので、
対象にとって危険のない範囲で力覚提示を行うことがで
きる。
[0358] According to the thirty-sixth aspect, by acquiring information indicating a temporal change of the wire tension during the operation of the object while keeping the length of the wire member constant, the change of the wire tension change is obtained. Since it is possible to obtain the extent of the range and the allowable upper limit of the haptic presentation amount,
Force sensation can be presented within a range that is not dangerous for the subject.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】前腕及び上腕の骨格構造を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view showing a skeletal structure of a forearm and an upper arm.

【図2】図3とともに被覆部材の一例を概略的に示ず図
であり、本図は前腕の回外時において掌面側から見た被
覆部材の取り付け状態を示す。
FIG. 2 is a view schematically showing an example of a covering member together with FIG. 3, and this figure shows an attached state of the covering member viewed from the palm surface side when the forearm is supination.

【図3】過度の回内時に肘側から見た被覆部材の取り付
け状態を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an attached state of a covering member viewed from an elbow side during excessive pronation.

【図4】図5とともに光学的検出方法について説明する
ための図であり、本図は前腕の回内・回外動作の認識を
行う場合の説明図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining an optical detection method together with FIG. 5, and this diagram is an explanatory diagram in the case of recognizing a pronation / supination operation of a forearm.

【図5】流し撮りによる検出方法について説明するため
のグラフ図である。
FIG. 5 is a graph for explaining a detection method by panning.

【図6】磁気的検出方法を用いて前腕の回内・回外動作
の認識を行う場合の説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram in the case of recognizing a pronation / supination operation of a forearm using a magnetic detection method.

【図7】図8乃至図12とともに、一対のワイヤー部材
を使った認識方法について説明するための図であり、本
図は前腕の回外状態における一方のワイヤー部材WAの
配置を示す。
7 is a diagram for explaining a recognition method using a pair of wire members together with FIGS. 8 to 12. FIG. 7 shows an arrangement of one wire member WA in a supination state of a forearm.

【図8】回外状態における他方のワイヤー部材WBの配
置を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing an arrangement of the other wire member WB in a supination state.

【図9】図10とともに前腕の立位状態におけるワイヤ
ー部材の配置を示す図であり、本図は一方のワイヤー部
材WAの配置を示す。
9 is a diagram showing the arrangement of the wire members in the upright position of the forearm together with FIG. 10, and FIG. 9 shows the arrangement of one of the wire members WA.

【図10】立位状態における他方のワイヤー部材WBの
配置を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating an arrangement of the other wire member WB in a standing state.

【図11】図12とともに前腕の回内状態におけるワイ
ヤー部材の配置を示す図であり、本図は一方のワイヤー
部材WAの配置を示す。
11 is a diagram showing the arrangement of the wire members in the pronation state of the forearm together with FIG. 12, and FIG. 11 shows the arrangement of one wire member WA.

【図12】回内状態における他方のワイヤー部材WBの
配置を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an arrangement of the other wire member WB in a pronation state.

【図13】肘部サポーターにおけるワイヤー部材の駆動
機構部の配置例を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing an example of arrangement of a drive mechanism of a wire member in an elbow supporter.

【図14】プーリーを経由してワイヤー部材を駆動機構
部に接続するように構成した例を示す図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which a wire member is connected to a driving mechanism via a pulley.

【図15】肘部サポーターの底部にワイヤー部材の駆動
機構部を配置した例を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing an example in which a drive mechanism of a wire member is arranged at the bottom of the elbow supporter.

【図16】指部における筋配置を概略的に示す側面図で
ある。
FIG. 16 is a side view schematically showing a streak arrangement in a finger portion.

【図17】装置の基本構成例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a basic configuration of an apparatus.

【図18】図19乃至図74とともに、本発明の実施の
一例を示すものであり、本図は仮想現実と仮想イリュー
ジョンの概念に関する説明図である。
18 shows an embodiment of the present invention together with FIGS. 19 to 74, and is an explanatory diagram relating to the concept of virtual reality and virtual illusion. FIG.

【図19】装置構成の概要を示す図である。FIG. 19 is a diagram showing an outline of a device configuration.

【図20】図21及び図22とともに対象者への装具の
装着について説明するための図であり、本図は手指サポ
ーターや前腕部サポーターの人体への装着方向に対し
て、上腕部サポーターの人体への装着方向が反対方向に
なっている例を示す。
FIG. 20 is a view for explaining the wearing of the brace to the subject together with FIG. 21 and FIG. 22. This figure shows the human body of the upper arm supporter with respect to the mounting direction of the finger supporter and the forearm supporter on the human body. An example is shown in which the mounting direction to the camera is opposite.

【図21】各サポーターの人体への装着方向が統一され
ている例を示す図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example in which mounting directions of supporters to a human body are unified.

【図22】各サポーターを人体に装着した状態を示す図
である。
FIG. 22 is a diagram showing a state where each supporter is worn on a human body.

【図23】手部サポーターの全体を概略的に示す図であ
る。
FIG. 23 is a diagram schematically showing the entire hand supporter.

【図24】甲側からみた手部サポーターを概略的に示す
図である。
FIG. 24 is a view schematically showing a hand supporter as viewed from the instep side.

【図25】側面からみた手部サポーターを概略的に示す
図である。
FIG. 25 is a view schematically showing a hand supporter as viewed from the side.

【図26】渦巻バネの形状例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing a shape example of a spiral spring.

【図27】多連構造の渦巻バネ群と、その使用例を示す
図である。
FIG. 27 is a diagram showing a spiral spring group having a multiple structure and an example of its use.

【図28】バネ強度の調節機構を被覆部に付設した状態
を示す指部の側面図である。
FIG. 28 is a side view of the finger portion showing a state in which a spring strength adjusting mechanism is attached to the covering portion.

【図29】バネ強度の調節機構について構成例を示す図
である。
FIG. 29 is a diagram illustrating a configuration example of a spring strength adjustment mechanism.

【図30】バネ強度の調節機構について別例を示す図で
ある。
FIG. 30 is a view showing another example of a spring strength adjusting mechanism.

【図31】調節機構を渦巻バネの付け根に設けた構成例
を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing a configuration example in which an adjustment mechanism is provided at the base of a spiral spring.

【図32】指の大きさに合わせた被覆部の調整機構例を
概略的に示す図である。
FIG. 32 is a diagram schematically illustrating an example of an adjusting mechanism of a covering unit according to the size of a finger.

【図33】被覆部の背面に蝶番式コイルバネを用いた構
成例を示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing a configuration example using a hinged coil spring on the back surface of a covering portion.

【図34】手部サポーターにおけるワイヤー配置につい
て甲側からみた図である。
FIG. 34 is a diagram showing the wire arrangement in the hand supporter as viewed from the instep side.

【図35】手部サポーターにおけるワイヤー配置につい
て拇指側からみた図である。
FIG. 35 is a diagram showing the wire arrangement in the hand supporter as viewed from the thumb side.

【図36】ワイヤー端の処理例を示す説明図である。FIG. 36 is an explanatory diagram illustrating a processing example of a wire end;

【図37】MP関節付近の被覆部に設けられたV字状バ
ネの配置を示す図である。
FIG. 37 is a diagram showing an arrangement of a V-shaped spring provided on a covering portion near the MP joint.

【図38】V字状バネの形状例を示す図である。FIG. 38 is a diagram illustrating an example of the shape of a V-shaped spring.

【図39】甲面サポーターの構成例を示す図である。FIG. 39 is a diagram showing a configuration example of a back supporter.

【図40】蝶番バネの形状例を示す図である。FIG. 40 is a diagram showing an example of the shape of a hinge spring.

【図41】蝶番バネの支持機構の要部を示す図である。FIG. 41 is a view showing a main part of a hinge spring support mechanism.

【図42】甲面サポーターの別例を示す図である。FIG. 42 is a view showing another example of the back supporter.

【図43】内転・外転のための動作機構の一例を示す図
である。
FIG. 43 is a diagram illustrating an example of an operation mechanism for adduction / abduction.

【図44】内転・外転のための動作機構に磁石を使った
例を示す図である。
FIG. 44 is a diagram showing an example in which a magnet is used as an operation mechanism for adduction and abduction.

【図45】内転・外転のための動作機構の別例を示す図
である。
FIG. 45 is a diagram showing another example of an operation mechanism for adduction and abduction.

【図46】3つの渦巻バネを並設した連結構造の要部を
示す図である。
FIG. 46 is a diagram showing a main part of a connection structure in which three spiral springs are juxtaposed.

【図47】スライド式反力調整機構の構成例を示す図で
ある。
FIG. 47 is a diagram showing a configuration example of a slide reaction force adjusting mechanism.

【図48】図49とともに拇指のCM関節における対立
動作機構について説明するための図であり、本図は甲側
からみた図である。
48 is a diagram for explaining the opposing mechanism in the CM joint of the thumb together with FIG. 49; FIG. 48 is a diagram viewed from the instep side;

【図49】拇指の動作軸に直交する方向からみた図であ
る。
FIG. 49 is a diagram viewed from a direction orthogonal to the operation axis of the thumb.

【図50】手首サポーターの装着についての説明図であ
る。
FIG. 50 is an explanatory diagram of attaching a wrist supporter.

【図51】ワイヤー駆動機構の一例を示す図である。FIG. 51 is a diagram illustrating an example of a wire driving mechanism.

【図52】ワイヤー駆動機構の別例を示す図である。FIG. 52 is a diagram showing another example of the wire drive mechanism.

【図53】電磁クラッチ機構例を示す図である。FIG. 53 is a diagram illustrating an example of an electromagnetic clutch mechanism.

【図54】図55とともに手部サポーターを示す図であ
り、本図は甲側からみた図である。
54 is a view showing the hand supporter together with FIG. 55, and this figure is a view as seen from the instep side.

【図55】ワイヤー部材だけを抽出してそれらの配置を
示した図である。
FIG. 55 is a diagram showing only the wire members extracted and their arrangement.

【図56】手指サポーターにおけるワイヤーの支持例を
示す図である。
FIG. 56 is a diagram illustrating an example of supporting a wire in a finger supporter.

【図57】指部について初期状態(外転・平坦位)と、
内転・湾曲位の状態をそれぞれ示した図である。
FIG. 57 shows an initial state (abduction / flat position) of the finger portion,
It is the figure which showed the state of the adduction and bending position, respectively.

【図58】甲面サポーターにおけるワイヤー部材の配置
を示す図である。
FIG. 58 is a view showing the arrangement of wire members in the back supporter.

【図59】手関節の動作に関するワイヤー部材の配置に
ついて説明するための図である。
FIG. 59 is a diagram for explaining the arrangement of the wire members related to the operation of the wrist joint.

【図60】図61とともに、手首サポーターの状態保持
機構の一例を示す図であり、本図は指関節の屈曲状態を
示す。
60 is a diagram showing an example of a wrist supporter state holding mechanism together with FIG. 61, and this figure shows a bending state of a finger joint.

【図61】指関節の伸展状態を示す図である。FIG. 61 is a diagram showing an extended state of a finger joint.

【図62】回内・回外動作にかかるワイヤー部材の配置
を示す図である。
FIG. 62 is a view showing the arrangement of the wire members involved in the pronation / supination operation.

【図63】回外、立位、回内状態を示す説明図である。FIG. 63 is an explanatory view showing the supination, standing and pronation states.

【図64】C字状のガイド部材を前腕部サポーターの側
面に付設した構成例を示す図である。
FIG. 64 is a view showing a configuration example in which a C-shaped guide member is attached to a side surface of a forearm supporter.

【図65】肘部結合用サポーターの構成例を示す図であ
る。
FIG. 65 is a diagram showing a configuration example of a supporter for connecting elbows.

【図66】前腕部サポーターと上腕部サポーターの構成
例を示す図である。
FIG. 66 is a diagram illustrating a configuration example of a forearm supporter and an upper arm supporter.

【図67】触覚呈示機構の一例を示す図である。FIG. 67 is a diagram illustrating an example of a tactile sense presentation mechanism.

【図68】触覚呈示機構の別例を示す図である。FIG. 68 is a diagram showing another example of the tactile sense presentation mechanism.

【図69】視覚・聴覚情報に関する情報処理部分の構成
例を示す図である。
FIG. 69 is a diagram illustrating a configuration example of an information processing portion relating to visual / auditory information.

【図70】位置及び力覚制御部と、触覚及び温覚制御部
の構成例を示す図である。
FIG. 70 is a diagram illustrating a configuration example of a position and force sense control unit and a tactile sense and warm sense control unit.

【図71】電磁クラッチ機構を用いた制御動作の一例を
示したフローチャート図である。
FIG. 71 is a flowchart illustrating an example of a control operation using an electromagnetic clutch mechanism.

【図72】関節可動域やワイヤー長の時間的変化、位置
制御速度の最大値を取得するための処理例を示すフロー
チャート図である。
FIG. 72 is a flowchart illustrating an example of a process for acquiring a temporal change in a movable range of a joint and a wire length, and a maximum value of a position control speed.

【図73】ワイヤー長さの時間的変化を示すグラフ図で
ある。
FIG. 73 is a graph showing a temporal change of a wire length.

【図74】力触覚提示量の最大値や力覚提示速度の最大
値を取得するための処理例を示すフローチャート図であ
る。
FIG. 74 is a flowchart illustrating an example of a process for acquiring the maximum value of the haptic presentation amount and the maximum value of the haptic presentation speed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…動作認識装置(又は力触覚提示装置)、2…被覆部
材、3…ワイヤー部材、4…駆動手段、8、12…装
具、13…渦巻バネ、36…コイルバネ、40…V字状
バネ、41…蝶番部材、42…支持機構、47…回動機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Motion recognition device (or force-tactile presentation device), 2 ... Coating member, 3 ... Wire member, 4 ... Driving means, 8, 12 ... Equipment, 13 ... Spiral spring, 36 ... Coil spring, 40 ... V-shaped spring, 41: hinge member, 42: support mechanism, 47: rotating mechanism

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 対象の動作を認識して当該動作に対応し
たデータを出力するための動作認識装置において、 対象の骨格構造を構成する関節部の近辺にそれぞれ装着
される一対又は複数対の被覆部材と、 上記被覆部材同士の相対的な位置関係を検出するため
に、対をなす被覆部材のそれぞれに付設され又は両被覆
部材に亘って付設された位置検出手段とを備え、 上記位置検出手段が、ある被覆部材の位置を基準とし
て、当該被覆部材に関して対をなす他の被覆部材の姿勢
に係る相対位置情報を出力することを特徴とする動作認
識装置。
1. A motion recognition device for recognizing a motion of a target and outputting data corresponding to the motion, wherein a pair or a plurality of pairs of coverings are respectively mounted near joints constituting a skeleton structure of the target. A member, and a position detecting means attached to each of the paired covering members or to cover both covering members to detect a relative positional relationship between the covering members. However, based on the position of a certain covering member, relative position information relating to the posture of another covering member forming a pair with the covering member is output.
【請求項2】 対象の動作を認識して当該動作に対応し
たデータを取得する動作認識方法において、 対象の骨格構造を構成する関節部に一対の又は複数対の
被覆部材を付設した後、 ある被覆部材の位置を基準として、当該被覆部材に関し
て対をなす他の被覆部材の姿勢に係る相対位置情報を検
出し、 上記相対位置情報を総合して対象又は対象部位の動作全
体を認識することを特徴とする動作認識方法。
2. A motion recognition method for recognizing a motion of a target and acquiring data corresponding to the motion, comprising: attaching a pair or a plurality of pairs of covering members to joints constituting a skeleton structure of the target. Based on the position of the covering member, relative position information relating to the posture of the other covering member forming a pair with respect to the covering member is detected, and the entire operation of the target or the target portion is recognized by integrating the relative position information. Characterized motion recognition method.
【請求項3】 請求項1に記載した動作認識装置におい
て、 対をなす被覆部材のうち、第1の被覆部材に付設された
複数の光源又は目印と、該光源又は目印からの光を検出
するために第2の被覆部材に付設された光検出手段とに
よって、位置検出手段が構成されていることを特徴とす
る動作認識装置。
3. The motion recognition device according to claim 1, wherein a plurality of light sources or marks attached to the first covering member among the pair of covering members and light from the light source or the mark are detected. An operation recognizing device characterized in that the position detecting means is constituted by light detecting means attached to the second covering member.
【請求項4】 請求項2に記載した動作認識方法におい
て、 対をなす被覆部材のうち、第1の被覆部材に複数の光源
又は目印を付設し、これらによる発光又は反射光を第2
の被覆部材に付設した光検出手段で検出することによっ
て、第2の被覆部材を基準とした上記第1の被覆部材の
姿勢に係る相対位置情報を検出することを特徴とする動
作認識方法。
4. The motion recognition method according to claim 2, wherein a plurality of light sources or marks are provided on the first covering member of the pair of covering members, and light emitted or reflected by these is covered by the second covering member.
And detecting relative position information relating to the attitude of the first covering member with respect to the second covering member by detecting the light with light detecting means attached to the covering member.
【請求項5】 請求項3に記載した動作認識装置におい
て、 第1の被覆部材に付設された4つ以上の光源又は目印の
位置を検出することにより、当該4点を結んでできる図
形を含む平面を認識する撮像手段が第2の被覆部材に付
設されていることを特徴とする動作認識装置。
5. The motion recognition device according to claim 3, wherein a figure formed by connecting the four points by detecting the positions of four or more light sources or landmarks attached to the first covering member. An operation recognition device, wherein imaging means for recognizing a plane is provided on the second covering member.
【請求項6】 請求項4に記載した動作認識方法におい
て、 第1の被覆部材に付設された4つ以上の光源又は目印の
位置を検出して、当該4点を結んでできる図形を含む平
面を認識することを特徴とする動作認識方法。
6. The motion recognition method according to claim 4, wherein the position of four or more light sources or markers attached to the first covering member is detected, and a plane including a graphic formed by connecting the four points is detected. A motion recognition method characterized by recognizing a motion.
【請求項7】 請求項3に記載した動作認識装置におい
て、 点滅周期又は点滅パターンがそれぞれ異なる光源が第1
の被覆部材に付設されていることを特徴とする動作認識
装置。
7. The motion recognition apparatus according to claim 3, wherein the light sources having different blinking periods or blinking patterns are the first light sources.
A motion recognition device, wherein the motion recognition device is attached to the covering member.
【請求項8】 請求項4に記載した動作認識方法におい
て、 複数の光源について、それらが異なる点滅周期又は点滅
パターンで発光するように設定することで各光源を区別
することを特徴とする動作認識方法。
8. The motion recognition method according to claim 4, wherein the plurality of light sources are set so as to emit light at different blinking periods or blinking patterns to distinguish each light source. Method.
【請求項9】 請求項5に記載した動作認識装置におい
て、 点滅周期又は点滅パターンがそれぞれ異なる光源が第1
の被覆部材に付設されていることを特徴とする動作認識
装置。
9. The motion recognition device according to claim 5, wherein the light sources having different blinking periods or blinking patterns are the first light sources.
A motion recognition device, wherein the motion recognition device is attached to the covering member.
【請求項10】 請求項6に記載した動作認識方法にお
いて、 複数の光源について、それらが異なる点滅周期又は点滅
パターンで発光するように設定することで各光源を区別
することを特徴とする動作認識方法。
10. The motion recognition method according to claim 6, wherein the plurality of light sources are set so as to emit light at different blinking periods or blinking patterns to distinguish each light source. Method.
【請求項11】 請求項1に記載した動作認識装置にお
いて、 対をなす被覆部材のうち、第1の被覆部材に付設された
磁界発生源と、該磁界発生源による磁界を検出するため
に第2の被覆部材に付設された磁気検出手段とによっ
て、位置検出手段が構成されていることを特徴とする動
作認識装置。
11. The motion recognition apparatus according to claim 1, wherein a magnetic field generation source attached to the first coating member among the pair of coating members and a magnetic field generated by the magnetic field generation source are detected. 2. A motion recognition device, wherein the position detecting means is constituted by the magnetic detecting means attached to the covering member of No. 2.
【請求項12】 請求項2に記載した動作認識方法にお
いて、 対をなす被覆部材のうち、第1の被覆部材に磁界発生源
を付設し、これらによる磁界を第2の被覆部材に付設し
た磁気検出手段で検出することによって、第2の被覆部
材を基準とした上記第1の被覆部材の姿勢に係る相対位
置情報を検出することを特徴とする動作認識方法。
12. The method according to claim 2, wherein a magnetic field generation source is attached to the first covering member of the pair of covering members, and the magnetic field generated by these is attached to the second covering member. A motion recognition method, wherein relative position information relating to the attitude of the first covering member with respect to the second covering member is detected by detecting with a detecting means.
【請求項13】 請求項12に記載した動作認識方法に
おいて、 複数の磁界発生源に対して1つの磁気検出手段により検
出を行う場合には、各磁気検出が同時に行われないよう
に時分割処理によって個々の磁界発生源について順次に
磁気検出を行うことを特徴とする動作認識方法。
13. A motion-recognition method according to claim 12, wherein when a plurality of magnetic field sources are detected by one magnetic detection means, time-division processing is performed so that each magnetic detection is not performed simultaneously. A magnetic field detection method for sequentially performing magnetic detection for each magnetic field generation source.
【請求項14】 請求項12に記載した動作認識方法に
おいて、 磁界発生源とこれに対応する磁気検出手段とを一組にし
て複数組について磁気検出を行う際には、それぞれの磁
気検出が同時に行われないように時分割処理によって個
々の磁界発生源について順次に磁気検出を行うことを特
徴とする動作認識方法。
14. The motion recognition method according to claim 12, wherein when the magnetic field is detected for a plurality of sets by combining the magnetic field generation source and the corresponding magnetic detection means, the respective magnetic detections are performed simultaneously. A motion recognition method characterized by sequentially performing magnetic detection on individual magnetic field generation sources by time division processing so as not to be performed.
【請求項15】 請求項1に記載した動作認識装置にお
いて、 対をなす被覆部材に亘って架け渡された複数対のワイヤ
ー部材と、該ワイヤー部材の長さを検出するための検出
手段とによって、位置検出手段が構成されていることを
特徴とする動作認識装置。
15. The motion recognition device according to claim 1, wherein the plurality of pairs of wire members spanned over the pair of covering members, and detection means for detecting the length of the wire members. And a position detecting means.
【請求項16】 請求項2に記載した動作認識方法にお
いて、 対をなす被覆部材に亘って複数対のワイヤー部材を架け
渡して、該ワイヤー部材の長さを検出することによっ
て、一方の被覆部材を基準とした他方の被覆部材の姿勢
に係る相対位置情報を検出することを特徴とする動作認
識方法。
16. The motion recognition method according to claim 2, wherein a plurality of pairs of wire members are laid over the pair of cover members, and the length of the wire members is detected, whereby one of the cover members is detected. A motion recognition method characterized by detecting relative position information relating to the posture of the other covering member with reference to the following.
【請求項17】 請求項15に記載した動作認識装置に
おいて、 前腕の肘部付近に装着される第1の被覆部材と、手首に
おける尺骨及び橈骨の突起部分に装着される第2の被覆
部材を備え、 上記第1の被覆部材から第2の被覆部材に亘って一対の
ワイヤー部材が架け渡されていることを特徴とする動作
認識装置。
17. The motion recognition apparatus according to claim 15, wherein the first covering member attached to the vicinity of the elbow of the forearm and the second covering member attached to the ulnar and radial projections on the wrist. A motion recognition device comprising: a pair of wire members spanning from the first covering member to the second covering member.
【請求項18】 請求項16に記載した動作認識方法に
おいて、 前腕の肘部付近に第1の被覆部材を装着するとともに、
手首における尺骨及び橈骨の突起部分に第2の被覆部材
を装着し、 上記第1の被覆部材から第2の被覆部材に亘って一対の
ワイヤー部材を架け渡してこれらのワイヤーの長さを検
出することにより前腕の回内又は回外動作の状態を認識
することを特徴とする動作認識方法。
18. The motion recognition method according to claim 16, wherein the first covering member is mounted near the elbow of the forearm.
A second covering member is attached to the projections of the ulna and radius on the wrist, and a pair of wire members is spanned from the first covering member to the second covering member to detect the lengths of these wires. A motion recognition method characterized by recognizing a state of a pronation or a supination of the forearm by performing the operation.
【請求項19】 請求項15に記載した動作認識装置に
おいて、 手や指の背面に装着される複数の被覆部材と、 上記被覆部材のうちの隣り合う部材同士を連結するとと
もに、手指の屈曲位又は伸展位の方向に力を付勢するた
めの弾性部材と、 上記被覆部材にそれぞれ付設された複数対のワイヤー部
材とを有することを特徴とする動作認識装置。
19. The motion recognition apparatus according to claim 15, wherein a plurality of covering members mounted on the back of a hand or a finger are connected to adjacent members among the covering members, and the bending position of the finger is set. Alternatively, a motion recognition device comprising: an elastic member for urging a force in the direction of the extension position; and a plurality of pairs of wire members respectively attached to the covering member.
【請求項20】 請求項15に記載した動作認識装置に
おいて、 可撓性を有する管状部材にワイヤー線材を通すことによ
ってワイヤー部材が構成されていることを特徴とする動
作認識装置。
20. The motion recognition device according to claim 15, wherein the wire member is formed by passing a wire wire through a flexible tubular member.
【請求項21】 ワイヤー部材を用いて対象者に力触覚
を提示する力触覚提示装置であって、 対象者に装着して使用する複数の装具と、 上記装具を構成する被覆部材のうち、対をなす被覆部材
に亘って架け渡された複数対のワイヤー部材と、 上記ワイヤー部材を駆動する駆動手段と、 上記ワイヤー部材の長さを検出するためのワイヤー長検
出手段と、 上記ワイヤー部材の張力を検出するためワイヤー張力検
出手段とを備えていることを特徴とする力触覚提示装
置。
21. A force-tactile presentation device for presenting a force-tactile sensation to a subject using a wire member, comprising: a plurality of bracelets to be worn on the subject; A plurality of pairs of wire members bridged over the covering member, a driving unit for driving the wire members, a wire length detection unit for detecting a length of the wire members, and a tension of the wire members A force tactile sensation providing device, comprising: a wire tension detecting unit for detecting a force.
【請求項22】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 前腕の肘部付近に装着される第1の被覆部材と、手首に
おける尺骨及び橈骨の突起部分に装着される第2の被覆
部材とを備え、 上記第1の被覆部材と第2の被覆部材とに亘って一対の
ワイヤー部材が架け渡されており、駆動手段によって一
方のワイヤー部材を引っ張り、かつ他方のワイヤーを緩
めることで前腕の回内又は回外動作を提示することを特
徴とする力触覚提示装置。
22. The force-tactile presentation device according to claim 21, wherein the first covering member is attached to the vicinity of the elbow of the forearm, and the second covering member is attached to the ulna and radius projections of the wrist. A pair of wire members are bridged between the first covering member and the second covering member, and one of the wire members is pulled by the driving means and the other wire is loosened to forearm. A force tactile presentation device characterized by presenting a pronation or supination operation of a subject.
【請求項23】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 手や指の背面に装着される複数の被覆部材と、 上記被覆部材のうちの隣り合う部材同士を連結するとと
もに、手指の屈曲位又は伸展位の方向に力を付勢するた
めの弾性部材と、 上記被覆部材にそれぞれ付設された複数対のワイヤー部
材とを有し、 手指の屈曲又は伸展時には、駆動手段が、複数対のワイ
ヤー部材を上記弾性部材による付勢力に抗して引っ張る
ことを特徴とする力触覚提示装置。
23. The force-tactile presentation device according to claim 21, wherein a plurality of covering members attached to the back of a hand or a finger are connected to adjacent members among the covering members, and the finger is bent. And a plurality of pairs of wire members respectively attached to the covering member, and when the finger is bent or extended, the driving means includes a plurality of pairs. A force-tactile presentation device characterized in that a wire member is pulled against a biasing force of the elastic member.
【請求項24】 請求項23に記載した力触覚提示装置
において、 弾性部材が渦巻バネを用いて構成され、隣り合う被覆部
材同士がそれらの側面において一対の渦巻バネで連結さ
れていることを特徴とする力触覚提示装置。
24. The force-tactile presentation device according to claim 23, wherein the elastic member is formed using a spiral spring, and adjacent covering members are connected on their side surfaces by a pair of spiral springs. Force tactile presentation device.
【請求項25】 請求項23に記載した力触覚提示装置
において、 弾性部材がコイルバネを用いて構成され、隣り合う被覆
部材同士がそれらの背面においてコイルバネで連結され
ていることを特徴とする力触覚提示装置。
25. The force-tactile sensation display device according to claim 23, wherein the elastic member is formed using a coil spring, and adjacent covering members are connected to each other on a back surface thereof by a coil spring. Presentation device.
【請求項26】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 可撓性を有する管状部材にワイヤー線材を通すことによ
ってワイヤー部材が構成されていることを特徴とする力
触覚提示装置。
26. The force-tactile presentation device according to claim 21, wherein the wire member is formed by passing a wire material through a flexible tubular member.
【請求項27】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 ワイヤー部材の端部が、電磁クラッチ機構を介して駆動
手段に結合されており、ワイヤーの張力が閾値を超えた
場合に、ワイヤー部材と駆動手段との結合が解除される
ことを特徴とする力触覚提示装置。
27. The force-tactile presentation device according to claim 21, wherein an end of the wire member is coupled to a driving unit via an electromagnetic clutch mechanism, and the wire is connected when a tension of the wire exceeds a threshold value. A force / tactile sense presentation device wherein the connection between the member and the driving means is released.
【請求項28】 請求項27に記載した力触覚提示装置
において、 ワイヤー部材に対して固定された永久磁石又は磁性体
と、駆動手段のうちワイヤー部材との結合部分に設けら
れた電磁石とによって、電磁クラッチ機構が構成されて
いることを特徴とする力触覚提示装置。
28. The haptic presentation device according to claim 27, wherein: a permanent magnet or a magnetic material fixed to the wire member; and an electromagnet provided at a portion of the driving unit connected to the wire member. A force-tactile presentation device characterized by comprising an electromagnetic clutch mechanism.
【請求項29】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 手の甲の背面に装着される被覆部材には、内転及び外転
のための回動機構が指毎に付設されており、各指の被覆
部材に対してそれぞれ設けられた一対のワイヤー部材を
各別に駆動することで内転及び外転動作を制御するよう
にしたことを特徴とする力触覚提示装置。
29. The force-tactile presentation device according to claim 21, wherein a rotation mechanism for adduction and abduction is provided for each finger on the covering member attached to the back of the back of the hand. A force-tactile presentation device, wherein a pair of wire members provided for a finger covering member are individually driven to control the adduction and abduction operations.
【請求項30】 請求項29に記載した力触覚提示装置
において、 手の甲の背面に装着される被覆部材が複数の構成部材か
らなるとともに、各構成部材が蝶番部材で連結されてお
り、かつ、連結された部材同士の間隔を自在に変化させ
るためのスライド型支持機構が蝶番部材に対して設けら
れていることを特徴とする力触覚提示装置。
30. The haptic presentation device according to claim 29, wherein the covering member attached to the back of the back of the hand comprises a plurality of components, and each of the components is connected by a hinge member. A haptic presentation device characterized in that a slide-type support mechanism for freely changing the interval between the provided members is provided for the hinge member.
【請求項31】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 各指の付け根の部分にそれぞれ装着される被覆部材の間
には、コイル部と該コイル部から突設された2本のバネ
掛け部から構成されるV字状バネを配置して各バネ掛け
部を隣り合う被覆部材にそれぞれ固定したことを特徴と
する力触覚提示装置。
31. The force-tactile presentation device according to claim 21, wherein a coil portion and two springs protruding from the coil portion are provided between the covering members attached to the bases of the respective fingers. A force-tactile sense presentation device, wherein a V-shaped spring constituted by a hook portion is arranged and each spring hook portion is fixed to an adjacent covering member.
【請求項32】 請求項21に記載した力触覚提示装置
において、 装具の着脱時に対偶の状態を一時的に保持するための保
持機構を設けたことを特徴とする力触覚提示装置。
32. The haptic presentation device according to claim 21, further comprising a holding mechanism for temporarily holding a paired state when the brace is attached or detached.
【請求項33】 請求項21に記載した力触覚提示装置
の制御方法において、 一対のワイヤー部材のうち、一方のワイヤー部材を緊張
させて引っ張る際には、他方のワイヤー部材を緩めるこ
とで関節の屈曲・伸展動作又は回内・回外動作を制御す
ることを特徴とする力触覚提示装置の制御方法。
33. The control method for a haptic presentation device according to claim 21, wherein when one of the pair of wire members is tensioned and pulled, the other wire member is loosened so that the joint is loosened. A method for controlling a force / tactile presentation device, comprising controlling a bending / extending operation or a pronation / supination operation.
【請求項34】 請求項33に記載した力触覚提示装置
の制御方法において、 ワイヤー部材にかかる張力が閾値を超えた場合にワイヤ
ー部材とその駆動手段との連結を解除することで、対象
にそれ以上の大きな力がかからないように制御すること
を特徴とする力触覚提示装置の制御方法。
34. The control method for a haptic presentation device according to claim 33, wherein when the tension applied to the wire member exceeds a threshold value, the connection between the wire member and the driving means thereof is released, so that the object can be controlled. A control method for a force-tactile presentation device, characterized in that control is performed so that a large force as described above is not applied.
【請求項35】 請求項33に記載した力触覚提示装置
の制御方法において、 対象に装具を装着してから、ワイヤー部材にかかる張力
が一定となるように制御した後、 対象の動作変化に伴うワイヤー長の時間的変化を示すt
(時間)−L(ワイヤー長又は位置変位)特性を取得す
るとともに、当該変化における勾配を算出することでワ
イヤー部材の駆動制御について許容される制御速度の最
大値又はこれに安全率を加味した上限値を求めることを
特徴とする力触覚提示装置の制御方法。
35. The method for controlling a haptic presentation device according to claim 33, wherein after the brace is attached to the object, the tension applied to the wire member is controlled to be constant, and then the movement of the object is changed. T indicating the temporal change of the wire length
The maximum value of the control speed allowed for the drive control of the wire member by calculating the (time) -L (wire length or position displacement) characteristic and calculating the gradient in the change or the upper limit in consideration of the safety factor. A method for controlling a haptic presentation device, characterized by obtaining a value.
【請求項36】 請求項33に記載した力触覚提示装置
の制御方法において、 対象に装具を装着してから、ワイヤー部材の長さが一定
となるように制御した後、 対象の動作変化に伴うワイヤー張力の時間的変化を示す
t(時間)−TS(ワイヤー張力)特性を取得するとと
もに、当該変化における勾配を算出することで対象につ
いて許容される力覚提示速度の最大値又はこれに安全率
を加味した上限値を求めることを特徴とする力触覚提示
装置の制御方法。
36. The control method for a haptic presentation device according to claim 33, wherein after the brace is mounted on the object, the length of the wire member is controlled to be constant, and then the movement of the object is changed. The t (time) -TS (wire tension) characteristic indicating the temporal change of the wire tension is obtained, and the gradient of the change is calculated to calculate the maximum value of the haptic presentation speed allowed for the object or the safety factor. A control method for a force-tactile presentation device, wherein an upper limit value is calculated in consideration of the following.
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