CN102750017A - 操作设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种操作设备，其包括基体、感应单元、多个板以及驱动机构。基体具有表面。感应单元包括至少三个压力感应检测区域，压力感应检测区域设置在具有至少三个角的多边形的不同顶点位置，角分别设定在通过划分基体的表面的至少一部分而获得的多个区域内。多个板被设置以与多个区域对应，并且覆盖表面的至少一部分。驱动机构，其被构造以基于通过感应单元的检测而生成的信号来驱动多个板。

Description

操作设备
技术领域
本发明涉及可由用户操作并且能够根据用户操作来提供触摸感的操作设备。
背景技术
日本专利申请早期公开号Hei 7-219704了一种诸如电视游戏机或虚拟现实装置的虚拟世界表达装置，其能够更逼真地表达虚拟世界。该装置设置有可由游戏人握持并操作的手柄部分。由橡胶等形成的用于握持的衬垫被固定至手柄部分的表面。在衬垫对应于人手部的五指位置处设置有五个电磁螺线管。在各电磁螺线管内部，设置有对收缩膨胀的杆的运动所产生的压力进行检测的压力传感器，当游戏人握持衬垫时，由压力传感器检测握持力。因此，游戏人可对虚拟世界进行操作。
虚拟世界表达装置基于压力传感器的检测信号来驱动电磁螺线管，由此将游戏人反馈与虚拟世界表达装置的显示器上显示的角色相关的信息。游戏人通过触感来识别信息(例如，参见[0012]，[0015]及[0021]段，图3及7，以及日本专利申请早期公开号Hei 7-219704的说明书)。
日本专利申请早期公开号2005-267174揭示了一种球型触摸装置，其包括对操作装置的人握持装置的压力进行检测的压力传感器，以及使得球的表面根据压力而形变的线性驱动器(例如，参见[0016]，[0020]及[0029]段，图1，以及日本专利申请早期公开号2005-267174的说明书)。例如使用球型触摸装置作为用于遥控机器人手臂的装置。
发明内容
在上述操作装置中，需要改进对用户操作操作装置时产生的压力进行检测的准确度。
着眼于上述情况，希望提供一种操作设备，其能够改进对用户等施加压力的检测准确度。
根据本发明的实施例，提供了一种操作设备，其包括基体、感应单元、多个板以及驱动机构。
基体具有表面。
感应单元包括至少三个压力感应检测区域，压力感应检测区域设置在具有至少三个角的多边形的不同顶点位置，角分别设定在通过划分基体的表面的至少一部分而获得的多个区域内。
多个板被设置以与多个区域对应，并且覆盖表面的至少一部分。
驱动机构被构造以基于通过感应单元的检测而生成的信号来驱动多个板。
至少三个压力感应检测区域被设置在具有至少三个角的多边形的不同顶点位置处，由此能够检测施加至与多个区域对应设置的多个板的压力。因此，可以改进对用户施加的压力的检测准确度。
所述驱动机构可包括多个致动器，所述多个致动器分别设置在所述基体的所述表面与所述多个板每一者之间。通过这些致动器，可以驱动多个板。
驱动机构可包括驱动源，其设置在基体内并且使得多个致动器单独地产生驱动力。
所述多个致动器可以是被液压驱动的波纹管，或者是被电气驱动的电气致动器。
所述基体呈球状。因为基体呈球状，故用户可以不同方式握持基体。
所述多个板包括覆盖所述基体的整个表面的八个三角形板。因为多个板覆盖基体的整个表面，故能够从不同方向检测压力，并沿不同方向驱动板。
操作设备还可包括位置传感器，其被设置在所述基体内，并对所述基体的位置进行检测。因为位置传感器检测基体位置，故能够将该操作设备用作空间操作装置。
操作设备还可包括覆盖所述多个板的罩片。利用该结构，用户甚至在污染环境下也可使用该操作设备。
如上所述，根据本发明，能够在操作设备中改进对由用户等施加的压力进行检测的准确度。
如附图所示，着眼于以下对本发明的优选实施例的详细描述，本发明的这些及其他目的、特征以及优点将变的清楚。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的操作设备的外形视图；
图2是示出操作设备的横截面视图；
图3是示出操作设备的硬件的电气结构的框图；
图4A及图4B是用于示出通过感应单元对受压位置及压力的检测原理的平面图及侧视图；
图5是用于说明使用与正负压力对应的压力感应传感器的情况下的检测原理的视图；
图6是用于描述计算受压位置的方法的视图；
图7是用于描述在基体具有诸如球形的三维形状情况下计算受压位置的方法的视图；
图8是示出根据本发明的第二实施例的操作设备的视图。
具体实施方式
以下将参考附图来描述本发明的实施例。
[第一实施例]
(操作设备的结构)
图1是示出根据本发明的第一实施例的操作设备的外形视图，而图2是示出操作设备的横截面视图。
操作设备10大体具有球状外形，通常具有使得操作设备10可由人手握持的尺寸。
如图2所示，操作设备10包括呈球状的中空基体11。多个板12设置在基体11的表面11a上以覆盖表面11a。如图1所示，例如布置多个板12以与通过划分基体11的整个表面11a而获得多个区域对应。在本实施例中，例如，基体11的表面被划分为八个区域，每一个区域均具有大致相同的形状及面积，并且设置有多个板12以与八个区域一一对应。多个板12的形状为球形，由此以对应于基体11的表面11a的这些区域。
多个板12通常具有大致相同的结构及功能。因此，在以下描述中，除了需要说明多个板12的情况之外，将描述一个板12的结构及功能等。
板12包括上(外)板12a、下(内)板12b以及夹置在两者间的压力感应传感器7。
如图1所示，压力感应传感器7被设置在多个位置处，使得压力感应检测区域被布置在具有三个或更多角的多边形的不同顶点位置处，上述多个角被设定在基体11的表面11a的各区域内。在本实施例中，各区域的形状为三角形，并且三个压力感应传感器7被布置在三角形的这三个顶点位置处，由此三个压力感应传感器7构成感应单元。
分别形成压力感应传感器7以例如呈片状。作为压力感应传感器7，通常使用能够检测电阻的变化的传感器(例如，应变计)，但也可使用利用压电器件等的传感器。
合适地设定板12的材料以及厚度等，使得板12获得一定水平或更高的刚性，由此在一定范围内板12不会因人施加的压力而形变，或者由此通过与基体11的表面11a接触，板12不会抑制力向压力感应传感器7的传递。
操作设备10还包括基于这些感应单元检测到的压力来一体(全部一起)地驱动多个板12的驱动机构20。
驱动机构20包括波纹管26，作为设置在基体11的表面与板12之间的致动器。这些波纹管26例如被布置在与这些压力感应传感器7的位置对应的位置处。换言之，板12对应于压力感应传感器7的位置设置有三个波纹管26。对于基体11，多个板12被这些波纹管26弹性支撑。
驱动机构20包括设置在基体11内的驱动源23及中央波纹管24。驱动源23例如包括图中未示出的电动机以及将电动机的旋转运动转换为直线运动的转换机构。
例如使用伺服电动机作为电动机。例如使用滚珠轴承或齿条及齿轮机构等作为转换机构。
作为中央波纹管24，使用具有比其他波纹管26更大的流体(例如，空气)流率的波纹管，并且中央波纹管24的尺寸较大。中央波纹管24由设置在基体11内的支撑构件19支撑，由此不会在基体11中运动。驱动源23也被支撑构件(未示出)支撑，由此不会在基体11中运动。
中央波纹管24经由设置至支撑构件19的空气流路22而连接至多个管25。多个管25独立地连接至各个波纹管26。
根据上述驱动机构20的结构，驱动源23可使各个波纹管26产生驱动力。具体而言，驱动源23使中央波纹管24膨胀收缩，由此中央波纹管24的内部容积变化，基于该变化，中央波纹管24、各个管25以及各个波纹管26的内部压力也发生变化。因此，波纹管26膨胀收缩产生驱动力，并且板12大致在同一时间被相同的驱动力驱动。
多个板12的表面覆盖有罩片13。罩片13由诸如硅橡胶或硅树脂的橡胶或树脂形成。通过由此被罩片13覆盖，即使在污染环境下用户也可使用操作设备10。例如，可以防止尘埃、泥土以及用户的汗液等粘附至基体11的表面11a，或经由板12之间的间隙进入基体11。此外，通过避免尘埃等进入板12之间的间隙，可以确保板12的希望的机械运动。
具体而言，在基体11呈球状的情况下，因为形状较简单，故作业员可在制造操作设备10时方便地将罩片13放置在板12上。
图3是示出操作设备10的硬件的电气结构的框图。操作设备10包括加速度传感器5、角速度传感器6、压力感应传感器7、控制器15、通信装置9以及电源8等。
除了压力感应传感器7之外，传感器5及6以及控制器15等这些组件被安装在设置在基体11内的电路板(未示出)上。电路板被固定至基体11。
通信装置9具有基于由传感器5、6及7获得的检测信号而向其他装置(未示出)传输由控制器15计算得到的控制信号等的信息的功能。此外，通信装置9具有从其他装置接收信息的功能。
这里所述的“其他装置”例如指由操作设备10操作的操作目标装置。通信装置9以有线或无线的方式来发送并接收信号。例如可使用红外线及微波用于无线通信。
操作设备10例如包括具有彼此垂直的三条检测轴的加速度传感器5以及具有彼此垂直的三条检测轴的角速度传感器6，由此可以计算操作设备10在三维空间中的全部方向上的加速度及旋转速度。此外，还可利用这些传感器5及6来计算操作设备10在三维空间中的绝对(唯一)位置。
加速度传感器5及角速度传感器6用作对操作设备10的位置进行检测的位置传感器。因为传感器5及6检测基体11的位置，故可使用操作设备作为空间操作装置(例如，空间指点装置或空间鼠标)。具体而言，在基体11呈球状的情况下，用户能够以各种不同方式来握持操作设备10，并且无论握持操作设备10的方式如何，传感器5及6均可检测操作设备10的位置，这非常方便。
除了加速度传感器5及角速度传感器6之外，操作设备10还可包括地磁传感器。因此，可以减少加速度传感器5及角速度传感器6的检测轴的数量，或可提高对操作设备10的位置及运动的检测准确度。
尽管未示出，但控制器15包括CPU(中央处理单元)、RAM(随机访问存储器)以及ROM(只读存储器)等。
在ROM中存储程序，用于至少基于传感器5，6及7获得的加速度、角速度以及压力来执行预定的计算处理。此外，在ROM中存储程序，用于基于压力感应传感器7检测到的压力来产生输出至驱动源的控制信号(通过感应单元的检测而生成的信号)。
例如，如下所述，用于生成控制信号的程序是以下程序，其用于基于压力感应传感器7的检测信号来计算对应于相关区域(受压位置)，诸如用户的手指的接触物体碰撞板12所处的位置，以及压力。
控制器15并不限于CPU，还可使用包括诸如FPGA(现场可编程门阵列)的PLD(可编程逻辑器件)以及ASIC(特定用途集成电路)的器件。
(计算受压位置以及压力的方法)
以下将描述对于一个板12来检测受压位置及压力的方法。为了简化描述，假定板12为平板。
图4A及图4B是用于示出检测原理的平面图及侧视图。
假定设定了能够检测施加至板12的压力作为三部分压力的三个压力感应传感器7，以对应于三角形板状板12的各个角的位置。这里，假定力P被施加至作为板12上的受压位置的可选位置，该压力P在要被划分的板12上分散，并传递至三个压力感应传感器7，其被布置以对应于板12的三个角。具体而言，在施加至三个压力感应传感器7的力分别由P1，P2及P3来表示时，则满足关系式P＝P1+P2+P3。换言之，即使在力P被施加至板12的任何位置时，也要检测出力P，其为三个压力感应传感器7的输出值P1，P2及P3的总和。
例如，如图5所示，在板112的面积大于其区域21的面积并且板112的刚性相对较低的情况下，仅需使用支持正负压力的压力感应传感器7。在此情况下，例如即使当力P被施加至具有作为顶点的三个传感器位置的三角形区域21之外的受压位置时，也可以类似的方法计算得到施加至板112的力P。例如，当施加压力P时，存在压力P1及P3沿正方向(与压力P相同的方式)施加，而压力P2沿负方向施加的情况。但是，在板112的刚性足够高的情况下，当施加压力P时，存在三个压力感应传感器7的压力方向均为正方向(与压力P相同)的情况。
以下将参考图6来描述计算受压位置的方法。
因为已知压力感应传感器7的位置，故可绘制出图6所示的位置矢量P1、P2及P3。
这里，通过使三角形的边“a”除以压力感应传感器7的输出值的比率而获得的点的位置矢量P4可被表达如下。
P4＝(P1×[P3]+P3×[P1])/[P1]+[P3]    ...(1)
[P4]＝[P1]+[P3]
这里，受压位置P存在于连接点P4及点P2的线上，并且处于通过使该线除以在上述表达式中计算得到的[P4]与传感器输出[P2]的比率(即[P4]∶[P2])而获得的位置处。因此，类似于上述表达式，受压位置的位置矢量P表达如下。
P＝(P2×[P4]+P4×[P2])/[P2]+[P4]    ...(2)
[P]＝[P2]+[P4]＝[P1]+[P2]+[P3]
换言之，可利用来自三个压力感应传感器7的输出值而正确地计算得到施加至受压位置的力及其位置。
这里，压力感应传感器7的数量(即，三个)是用于在矢量计算中计算施加至一个平面的力的位置及大小所需的最小数量。即使在该数量增大至四个或更多时，也可使用相同的计算方法。
上述原理可应用至诸如球体的具有三维形状的任何物体的表面。在本实施例的球状板12的情况下，如使用图7所示的极坐标用于矢量计算。
如果在极坐标中描述上述矢量表达式(2)，则可获得以下表达式。
P＝(([P3]×ψ1+[P1]×ψ3)/([P1]+[P3])，([P3]×τ1+[P1]×τ3)/([P1]+[P3])，r)··(3)
[P]＝[P2]+[P4]＝[P1]+[P2]+[P3]
P＝(([P4]×ψ2+[P2]×ψ4)/([P2]+[P4])，([P4]×τ2+[P2]×τ4)/([P2]+[P4])，r)··(4)
[P]＝[P2]+[P4]＝[P1]+[P2]+[P3]
(其中r＝球体半径)
即使在物体具有诸如球面或圆柱面的任意形状的表面的情况下，如果表面被划分为一些区域，并且在对应于各区域的表面形状的坐标(例如平面坐标、极坐标以及圆柱坐标)上，这些区域的形状接近，由此上述技术使得能够相对于具有任意形状的物体的整个表面计算出受压位置及压力。
应当注意，在任意形状的表面上，需要根据坐标系的数量来设置划分区域以在表面上使区域的形状接近。
如上所述，利用根据本实施例的操作设备10，在具有三个或更多角的多边形的各顶点位置处设置的三个或更多压力感应检测区域允许对施加至设置在多个区域内的板12的压力进行检测。因此，即使在传感器的数量相对较少时，也能够改进对由用户等施加的压力进行检测的准确度。
此外，因为操作设备10呈球状，故用户能够以各种方式来握持操作设备10。
具体而言，根据本实施例的操作设备10可被施加至3D虚拟现实(例如，游戏)。在假定处于虚拟现实内的3D物体为操作目标的情况下，当用户触摸或握持3D物体时，该操作设备10可生成用户获得的感觉。
(操作设备的应用示例)
操作设备10可被广泛应用于工业使用应用以及通用消费使用应用。
在工业使用应用的情况下，操作设备10是主设备，而操作设备10的操作目标装置是诸如机器人的从设备。由该操作设备10遥控机器人。例如，作业员可操作操作设备10以移动机器人的手臂等。
此外，通过操作操作设备10作为主设备，医生可遥控作为从设备的医疗(外科手术)机器人。在此情况下，也可构思出以下应用示例作为使用压力感应传感器7的技术。例如，在医生进行触诊的情况下，当医生触摸操作设备10时，控制器15检测触摸的受压位置以及压力，并将由此获得的信息传输至机器人。具有压力感应传感器7等的机器人基于接收到的信息与病人接触，并由压力感应传感器7检测通过反作用而获得的压力。机器人向操作设备10传输由压力感应传感器7获得的压力信息。操作设备10的控制器15基于接收到的信息向驱动源23输出对应于机器人获得的压力的控制信号，由此驱动波纹管26。在此情况下，操作设备10可向医生反馈对患者的触觉。
在用于消费的通用应用中，如上所述使用操作设备10作为空间指点装置。操作设备10可具有用于PC(个人电脑)的鼠标的功能。
替代地，可使用操作设备10作为游戏控制台的控制器。例如，可以构思出以下应用，其中当用户握持操作设备10时，用户在虚拟现实中握持了在显示器上显示的软件上的物体(例如，诸如动物的角色)。在此情况下，操作设备10的控制器15利用感应单元来检测用户施加的受压位置以及压力，并且基于受压位置及压力信息来驱动驱动机构20。由驱动机构20产生的各种驱动力可表达角色的状态，例如角色挣扎时的震颤以及各种情绪，例如喜悦、愤怒、悲哀及愉快。
或者，用户可握持虚拟现实中诸如豆腐(大豆凝固物)的软体，并且通过其反馈，用户能够获得对物体的触觉。
[第二实施例]
图8是示出根据本发明的第二实施例的操作设备的视图。在以下描述中，简化或省略对与根据第一实施例的操作设备10相同的构件及功能等，并且将仅主要描述区别点。
操作设备110包括球状输入装置30以及连接至输入装置30并驱动波纹管26的驱动单元120。
输入装置30与上述图2中所示的操作设备10之间的差异在于输入装置30并未在基体11中结合有驱动源23及中央波纹管24等，并且驱动源23及中央波纹管24等被布置在输入装置30之外。
驱动单元120包括驱动源123、中央波纹管124以及控制器(控制板)115等。管27连接在中央波纹管124与基体11的管25之间，经由管27，空气从中央波纹管124被送至输入装置30内的各个波纹管26。
在本实施例中，作为驱动源123，设置有连接至其的伺服电动机125及滚珠丝杆128。压力感应传感器7与控制器115通过导电线29彼此相连。控制器115基于由压力感应传感器7检测出的压力来向伺服控制器116输出命令值。应当注意，与上述第一实施例的情况类似，作为控制器115的控制板可被设置在基体11内。
其上安装有加速度传感器5以及角速度传感器6等(未示出)的电路板(见图3)被设置在基体11中。
在本实施例中，排除了致动器(波纹管26)的驱动机构20的一部分被设置在输入装置30之外，使得可将输入装置30的尺寸形成的比上述操作设备10的尺寸更小。
[第三实施例]
在上述第一及第二实施例中，使用被液压驱动的波纹管26作为致动器。在第三实施例中，尽管图中未示出，但可以使用被电气驱动的电气致动器。例如可使用滚珠轴承机构、齿轮齿条机构或由电磁作用驱动的线性电动机机构(例如，电磁阀)来作为电气致动器。
操作设备10包括单独驱动这些电气致动器的驱动器。驱动器例如可存储在图3所示的控制器15的ROM中，或可独立于控制器15作为IC被安装在电路板上。
根据操作设备10，可基于使用者施加的受压位置及压力来单独驱动板12，由此可以提供各种反馈的表达。
操作设备10的应用示例包括与上述第一实施例的应用示例类似的示例。
[其他实施例]
本发明并不限于上述实施例，可以实现其他实施例。
在上述实施例中，基体11的形状为球形，但本发明并不限于此。基体11的形状可以是多面体、柱状体(圆柱体)、圆锥体、椭球体、半规则多面体、鼠标形或通过将上述至少两者进行结合而获得的形状。
基体的整个表面被划分以设定多个区域，但也可划分基体的表面的一部分以设定多个区域。在此情况下，基体或呈球状，或可具有不同的三维形状。
在上述实施例中，基体的表面的划分区域的数量为八个，但数量也可以为至少两个。例如，在基体呈球状的情况下，球状可被划分为两个球面。
通过划分基体的表面而获得的区域的形状为三角形，但其形状也可以是具有四个或更多角的多边形。此外，这些区域的面积可以大致相同，或者至少两个区域的面积可以不同。例如，在基体呈球状的情况下，其表面可以被诸如地球经线的划分线而划分为多个区域。或者，在基体呈球状的情况下，其表面可类似于英式足球被多个五边形及六边形划分为多个区域。
上述实施例中的波纹管26以及电气致动器被布置在与压力感应传感器7对应的位置(压力感应传感器7紧下方的位置)处。但是，在设置这些致动器时，一个致动器可被布置在板12的中央，或者一个或多个致动器可被布置在板12除了中央及其边缘部分之外的其他部分处。
在第一及第二实施例中，波纹管26被用作致动器。但是，可以使用被波纹管或气压驱动的汽缸机构。此外，可以使用诸如水的惰性气体或液体作为这些波纹管26、气球及汽缸机构的工作流体。
根据上述实施例的操作设备10及输入装置30分别包括加速度传感器5以及角速度传感器6。但是，这些设备也可包括压力感应传感器7，并且可不包括加速度传感器5及角速度传感器6中至少一者。
在上述实施例中，压力感应传感器7被布置在上板12a与下板12b之间。但是，例如，压力敏感传感器可被布置在基体表面与多个板(在此情况下板的数量并不限于两个，并且可以是一个)之间。在此情况下，致动器(波纹管、汽缸或电气致动器)的设置具有以下两种形式。
在第一种形式中，多个第二板被进而布置在之前多个板的外侧，由此覆盖并对应于之前的板。然后，将致动器设置在内板与外板(第二板)之间。
在第二种设置形式中，致动器被设置在基体的表面与多个板之间。
在这两种情况下，对于通过划分基体的表面的至少一部分而获得的多个区域中的一个区域(对应于一个板的区域)内的致动器数量及其位置而言，可以采用任何设置方式。
以上所述的“通过感应单元的检测而生成的信号”并不限于包含受压位置及压力的信息的信号。信号包括压力具有恒定值的信号以及其他信号。例如，在由一个感应单元检测到的压力超过阈值，或者多个感应单元的数量总和或矢量总和超过阈值的情况下，控制器可为驱动机构生成控制信号，以驱动致动器。
在此情况下，可使用感应单元作为接通/断开开关。此外，对于在此情况下驱动机构驱动致动器的方式，也可存在各种变化。
在上述实施例的特征组件中，至少其中两个可被彼此组合。
本发明还可采用以下构造。
(1)一种操作设备，包括：
具有表面的基体；
感应单元，包括至少三个压力感应检测区域，所述压力感应检测区域设置在具有至少三个角的多边形的不同顶点位置，所述角分别设定在通过划分所述基体的所述表面的至少一部分而获得的多个区域内；
多个板，其被设置以与所述多个区域对应，并且覆盖所述表面的所述至少一部分；以及
驱动机构，其被构造以基于通过所述感应单元的检测而生成的信号来驱动所述多个板。
(2)根据(1)所述的操作设备，其中
所述驱动机构包括多个致动器，所述多个致动器分别设置在所述基体的所述表面与所述多个板每一者之间。
(3)根据(2)所述的操作设备，其中
所述多个致动器是被液压驱动的波纹管。
(4)根据(2)所述的操作设备，其中
所述驱动机构包括驱动源，其被设置在所述基体内，并且使得所述多个致动器单独地生成驱动力。
(5)根据(2)或(4)所述的操作设备，其中
所述多个致动器是被电气驱动的电气致动器。
(6)根据(2)至(5)中任一项所述的操作设备，其中
所述基体呈球状。
(7)根据(6)项所述的操作设备，其中
所述多个板包括覆盖所述基体的整个表面的八个三角形板。
(8)根据(1)至(7)中任一项所述的操作设备，还包括位置传感器，其被设置在所述基体内，并对所述基体的位置进行检测。
(9)根据(1)至(8)中任一项所述的操作设备，还包括覆盖所述多个板的罩片。
在本申请包含于2011年4月6日向日本特许厅递交的日本在先专利申请JP 2011-084149涉及的主题，在此通过引用将其全部内容包含在本说明书中。
本领域的技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求的范围或其等同范围的前提下，可根据设计要求及其他因素来进行各种改变、组合、子组合以及替换。

Claims (9)

1.一种操作设备，包括：
具有表面的基体；
感应单元，包括至少三个压力感应检测区域，所述压力感应检测区域设置在具有至少三个角的多边形的不同顶点位置，所述角分别设定在通过划分所述基体的所述表面的至少一部分而获得的多个区域内；
多个板，其被设置以与所述多个区域对应，并且覆盖所述表面的所述至少一部分；以及
驱动机构，其被构造以基于通过所述感应单元的检测而生成的信号来驱动所述多个板。
2.根据权利要求1所述的操作设备，其中
所述驱动机构包括多个致动器，所述多个致动器分别设置在所述基体的所述表面与所述多个板每一者之间。
3.根据权利要求2所述的操作设备，其中
所述多个致动器是被液压驱动的波纹管。
4.根据权利要求2所述的操作设备，其中
所述驱动机构包括驱动源，其被设置在所述基体内，并且使得所述多个致动器单独地生成驱动力。
5.根据权利要求2所述的操作设备，其中
所述多个致动器是被电气驱动的电气致动器。
6.根据权利要求2所述的操作设备，其中
所述基体呈球状。
7.根据权利要求6所述的操作设备，其中
所述多个板包括覆盖所述基体的整个表面的八个三角形板。
8.根据权利要求1所述的操作设备，还包括位置传感器，其被设置在所述基体内，并对所述基体的位置进行检测。
9.根据权利要求1所述的操作设备，还包括覆盖所述多个板的罩片。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106371835A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 北京像素软件科技股份有限公司 一种在游戏场景中显示足球的方法和装置
CN107708595A (zh) * 2015-04-23 2018-02-16 Sri国际公司 超灵巧型手术系统用户接口装置

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012027541A (ja) * 2010-07-20 2012-02-09 Sony Corp 接触圧検知装置および入力装置
JP2013210906A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Sony Corp 制御方法、制御装置及びプログラム
JP2013222399A (ja) * 2012-04-18 2013-10-28 Sony Corp 操作方法、制御装置及びプログラム
EP3144780A1 (en) * 2013-06-11 2017-03-22 Immersion Corporation Systems and methods for pressure-based haptic effects
US9262064B2 (en) * 2013-07-09 2016-02-16 EZ as a Drink Productions, Inc. Handheld computing platform with integrated pressure sensor and associated methods of use
JP6182273B2 (ja) * 2013-10-24 2017-08-16 春生 朱 ハンドコントロール装置
GB2533389A (en) * 2014-12-19 2016-06-22 Gen Electric Device and method for controlling an ambience or a parameter of a compression device of a mammography imaging system
JP7283852B2 (ja) * 2020-02-17 2023-05-30 Kddi株式会社 マルチモーダル行動認識方法、装置およびプログラム

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5887675A (ja) * 1981-11-19 1983-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 座標入力装置
JP2008113719A (ja) * 2006-11-01 2008-05-22 Sony Computer Entertainment Inc コントローラ装置
CN101641665A (zh) * 2007-04-12 2010-02-03 诺基亚公司 键区
CN101650219A (zh) * 2009-05-26 2010-02-17 中国矿业大学 内球式矢量振动传感器
CN101681197A (zh) * 2007-03-28 2010-03-24 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 用于输入设备的力反馈

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07219704A (ja) 1994-02-02 1995-08-18 Namco Ltd 仮想世界表現装置及びゲーム機械
AU2400200A (en) * 1998-12-31 2000-07-31 Ball Semiconductor Inc. Miniature implanted orthopedic sensors
JP2005267174A (ja) 2004-03-18 2005-09-29 National Institute Of Advanced Industrial & Technology ボール型触覚デバイス
FR2892315B1 (fr) * 2005-10-21 2009-04-17 Xkpad Sa Dispositif interactif pour jeux video.
US7850535B2 (en) * 2006-06-26 2010-12-14 Noble Thomas J Tethered ball game having targets and indicators
US7791982B2 (en) * 2007-06-29 2010-09-07 Karr Lawrence J Impact energy powered golf ball transmitter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5887675A (ja) * 1981-11-19 1983-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 座標入力装置
JP2008113719A (ja) * 2006-11-01 2008-05-22 Sony Computer Entertainment Inc コントローラ装置
CN101681197A (zh) * 2007-03-28 2010-03-24 索尼爱立信移动通讯股份有限公司 用于输入设备的力反馈
CN101641665A (zh) * 2007-04-12 2010-02-03 诺基亚公司 键区
CN101650219A (zh) * 2009-05-26 2010-02-17 中国矿业大学 内球式矢量振动传感器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107708595A (zh) * 2015-04-23 2018-02-16 Sri国际公司 超灵巧型手术系统用户接口装置
US10617484B2 (en) 2015-04-23 2020-04-14 Sri International Hyperdexterous surgical system user interface devices
CN107708595B (zh) * 2015-04-23 2020-08-04 Sri国际公司 超灵巧型手术系统用户接口装置
CN106371835A (zh) * 2016-08-30 2017-02-01 北京像素软件科技股份有限公司 一种在游戏场景中显示足球的方法和装置

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US8957768B2 (en) 2015-02-17

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