CN107735750A - 触觉再现装置 - Google Patents

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CN107735750A CN201680039978.6A CN201680039978A CN107735750A CN 107735750 A CN107735750 A CN 107735750A CN 201680039978 A CN201680039978 A CN 201680039978A CN 107735750 A CN107735750 A CN 107735750A
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萩原康嗣
佐藤涉
川名让
高井大辅
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Abstract

本发明提供能够对手指给予模拟通过手指抓握物体的反作用力的触觉再现装置。该触觉再现装置具有输入装置(20)。输入装置(20)从壳体(21)突出有两个第一操作体(33、33)和一个第二操作体(43)。通过拇指保持第二操作体(43)，并通过食指和中指分别保持第一操作体(33)，从而进行与抓握物品相同的动作。从控制部向壳体(21)的内部的电动机给予控制信号，从而对手指给予第一操作体(33)和第二操作体(43)的反作用力。此时，能够对手指给予模拟物体的硬质感或软质感、弹力感的反作用力。

Description

触觉再现装置
技术领域
本发明涉及能够通过手在使手指触摸输入装置时受到模拟手指触摸规定的物体的反作用力的触觉再现装置。
背景技术
在专利文献1中记载了关于假想空间显示装置的发明。
该假想空间显示装置能够与终端通信部和服务器通信，在终端通信部装配有包括液晶显示器和输入部的触摸面板。
根据来自服务器的通信，在触摸面板的液晶显示器上显示购物中心的图像。当用户在触摸面板上拖动时，能够使所显示的购物中心内的情景移动，当用户点击购物中心的画面内的商品缩略图时，商品的详细信息显示于画面。用户能够将打算购入的商品暂时集中于存放区域，对存放商品进行结算处理，从而能够购入商品。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-234355号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在专利文献1所记载的假想空间显示装置中，能够确认在购物中心的店铺中显示的商品的价格、颜色，并且参考商品的详细信息来探寻想要购入的商品。
但是，无法实际上触摸商品，因此无法用手来感受该商品的大小、质感等。
本发明解决上述以往的课题，其目的在于提供能够机械性地生成模拟用手触摸规定的物体时的触觉的反作用力的触觉再现装置。
用于解决课题的方案
本发明的触觉再现装置的特征在于，具有输入装置和控制部，在所述输入装置中设置有能够通过手指进行按压操作从而进行进退移动的操作体、对所述操作体的移动位置进行检测的检测构件、以及对所述操作体给予力的电动机，在所述控制部中保持有与规定的被接触物的触觉相关的信息，由控制部控制所述电动机的输出，使得在根据来自所述检测构件的检测信号而检测到所述操作体被手指按压时，从所述操作体对手指给予模拟所述被接触物的触觉的反作用力。
另外，在本发明的触觉再现装置中，在所述控制部中保持有与所述被接触物的大小相关的信息，控制所述电动机的输出，使得在根据来自所述检测构件的检测信号，由所述控制部检测到所述操作体移动了相当于手指触摸到所述被接触物为止的移动量的距离时，在该检测位置处开始从所述操作体对手指产生反作用力。
在本发明的触觉再现装置中，优选在所述输入装置中设置有对所述输入装置的姿态进行检测的姿态检测部。
在本发明的触觉再现装置中，优选在所述显示面板中显示所述被接触物的示意图像及手的模擬图像，根据所述显示面板中显示的画面的状况而使所述显示面板中显示的手和手指的示意图像发生变化，在所述输入装置中，以与手和手指的示意图像的变化对应的方式使所述操作体自所述输入装置突出的突出位置或者从所述操作体对手指给予的反作用力发生变化。
例如，在所述显示面板中显示菜单图像和清单图像中的至少一方，并且手的示意图像以任一个手指指示所述菜单图像或者清单图像的方式发生变化，与之相应地在所述输入装置中，供指示所述菜单图像或者清单图像的手指触摸的所述操作体被设定在能够操作的位置。
在该情况下，当通过所述手指的示意图像选择菜单图像和清单图像中的任一方，并通过所述手指按压所述操作体时，成为决定动作。
在本发明的触觉再现装置中，可以构成为，在所述输入装置中设置有多组由所述操作体、检测构件以及电动机构成的触觉产生单元。
例如，在本发明的触觉再现装置中，所述输入装置具有壳体，在所述壳体设置有在第一方向上彼此朝向相反侧的第一面和第二面，在所述第一面和所述第二面中，设置于所述触觉产生单元的所述操作体的突出方向相反。
在该情况下，优选在所述第一面排列突出有多个第一操作体，在所述第二面突出有一个第二操作体，在将所述第一操作体的排列方向设为第二方向时，所述第二操作体的第二方向上的长度尺寸大于各个所述第一操作体的第二方向上的长度尺寸。
另外，优选一个所述第二操作体和多个所述第一操作体在第一方向上对置。
并且，在本发明的触觉再现装置中，优选能够从与所述第一方向和所述第二方向这双方交叉的方向即第三方向的任一侧通过拇指保持所述第二操作体，并通过拇指以外的多个手指保持所述第一操作体。
在上述中，可以构成为，在所述显示面板中显示物体的示意图像，所述输入装置以与通过手指抓握所述物体的示意图像的状态对应的方式，决定各个所述操作体的突出位置或者从各个所述操作体对手指给予的反作用力。
发明效果
对于本发明的触觉再现装置而言，当通过手指触摸操作体时，能够通过手指感受到与触摸规定的物体相同的触觉，能够感受到被接触物的硬度或柔软度、反弹力等。
本发明的触觉再现装置中所使用的输入装置能够采用从壳体突出有多个操作体的结构，能够进行与通过手指捏持物体、通过手抓握物体、或通过手指按压物体相同的操作，在进行该操作时能够感受到模拟物体的触觉的反作用力。
另外，通过以显示规定的物体的示意图像、并且相当于保持操作体的手指的手指的示意图像保持所述被接触物的方式进行显示，能够视觉性地感受物体的触觉。
附图说明
图1是示出使用本发明的实施方式的触觉再现装置的例子的说明图。
图2是示出图1所示的触觉再现装置中设置的输入装置的图，(A)是从上方观察时的立体图，(B)是从下方观察时的立体图。
图3是图2所示的输入装置的分解立体图。
图4是示出图2所示的输入装置中设置的触觉产生单元的立体图。
图5是示出本发明的实施方式的触觉再现装置的结构的框图。
图6示出实施方式的触觉再现装置的使用例，是示出通过一个手指指向显示画面的菜单显示时的显示图像的说明图。
图7示出实施方式的触觉再现装置的使用例，是示出再现通过两个手指捏持物体时的触觉的显示图像的说明图。
图8示出实施方式的触觉再现装置的使用例，是示出再现通过多个手指抓握物体时的触觉的显示图像的说明图。
图9示出实施方式的触觉再现装置的使用例，是示出再现通过一个手指按压物体时的触觉的显示图像的说明图。
图10是示出表示操作体的移动距离与反作用力之间的关系的反作用力作用线的一例的线图。
图11是示出表示操作体的移动距离与反作用力之间的关系的反作用力作用线的一例的线图。
图12的(A)是示出表示操作体的移动距离与反作用力之间的关系的反作用力作用线的一例的线图，(B)是示出用于再现(A)的对电动机通电的通电例的线图。
图13是示出表示操作体的移动距离与反作用力之间的关系的反作用力作用线的一例的线图。
具体实施方式
＜整体的结构＞
在图1中示出使用本发明的触觉再现装置1的状态。
触觉再现装置1包括装置主体10和输入装置20。在图1中，使用两个相同的输入装置20，一方的输入装置20由右手使用，另一方的输入装置20由左手使用。但是，作为触觉再现装置1的使用例，也可以仅使用一个输入装置20单手进行操作。
装置主体10具有佩戴在眼睛的前方的面罩型主体11、以及用于将该面罩型主体11佩戴于头部的绑带12。
如图5的框图所示，在装置主体10的面罩型主体11设置有显示面板13。显示面板13设置于操作者的眼睛的前方且能够目视观察。在面罩型主体11的内部设置有用于驱动显示面板13的显示面板驱动器14、以及控制显示面板驱动器14的显示方式的控制部15。控制部15以CPU和存储器作为主体而构成。另外，在面罩型主体11设置有用于在控制部15与各个输入装置20之间发送接收信号的接口16。
需要说明的是，所述显示面板13不限于设置于面罩型主体11，显示面板也可以设置于桌上等，例如作为个人计算机的显示画面、电视机的显示画面、或者游戏装置的显示画面而使用。
在图2的(A)中用立体图示出从上方观察输入装置20时的外观，在图2的(B)中用立体图示出从下方观察输入装置20时的外观。图3是输入装置20的分解立体图。在图4中示出内置于输入装置20的第一触觉产生单元30的结构。在图2的(A)和图3以及图4中示出以输入装置20为基准的X-Y-Z坐标。输入装置20的Z方向为第一方向，Y方向为第二方向，X方向为第三方向。
在图1所示的使用例中，输入装置20成为第二方向即Y方向朝向上下的姿态并由两手保持。
如图2所示，输入装置20具有合成树脂制的壳体21。壳体21为能够由单手保持的大小。壳体21通过将上部壳体22与下部壳体23组合而构成。如图3所示，上部壳体22与下部壳体23能够在第一方向即Z方向上分割。上部壳体22与下部壳体23通过螺纹紧固手段等而相互固定，在两个壳体22、23的内部形成有机构收纳空间。
上部壳体22的朝向Z方向的表面为第一面22a，下部壳体23的朝向Z方向的表面为第二面23a。如图3所示，在上部壳体22开设有沿Z方向贯通第一面22a的操作孔24、24。在下部壳体23开设有沿Z方向贯通第二面23a的操作孔25。操作孔24、24沿第二方向(Y方向)排列地形成，操作孔25的第二方向(Y方向)上的开口尺寸比各个操作孔24大。
在上部壳体22的朝向第二方向(Y方向)的端面开设有连接器安装孔26，在下部壳体23的朝向Y方向的端面开设有电源插头安装孔27。
如图3所示，在壳体21的内部的机构收纳空间收纳有机构架28。机构架28由金属板弯折而成，形成有与X-Y平面平行的安装板部28a和与Y-Z平面平行的区分板部28b。
在区分板部28b的第三方向(X方向)的一侧固定有多组第一触觉产生单元30。在实施方式的输入装置20中，第一触觉产生单元30沿第二方向(Y方向)配置有两组。在区分板部28b的X方向的另一侧配置有一组第二触觉产生单元40。
＜触觉产生单元的结构＞
在图4中示出第一触觉产生单元30的结构。
第一触觉产生单元30具有将金属板30弯折而成的框架31。该框架31安装于区分板部28b，从而将第一触觉产生单元30搭载于机构架28。
在框架31设置有移动构件32。移动构件32由合成树脂材料形成，在其顶部固定有第一操作体33。第一操作体33由合成树脂材料形成。如图2所示，第一操作体33从形成于上部壳体22的操作孔24向外部突出。
在框架31的一方的侧壁部31a形成有沿第一方向(Z方向)延伸的引导长孔31c，在移动构件32的侧部一体地形成有滑动突起部32a。滑动突起部32a在引导长孔31c的内部滑动，从而移动构件32在框架31上被支承为沿第一方向(Z方向)移动自如。移动构件32具有凹部32b。在该凹部32b的内部，夹设有移动构件32与框架31的下端部之间的压缩螺旋弹簧34。通过该压缩螺旋弹簧34的弹力，移动构件32朝向第一操作体33从上部壳体22突出的方向即Z方向的图示上方而被施力。
在框架31的一方的侧壁部31a固定有电动机35。在电动机35的输出轴固定有输出齿轮36a。在侧壁部31a的外表面旋转自如地支承有减速齿轮36b，输出齿轮36a与减速齿轮36b啮合。在框架31的侧壁部31a固定有齿轮箱37，在齿轮箱37的内部收纳有减速机构。所述减速齿轮36b的旋转力通过齿轮箱37内的减速机构而被减速。齿轮箱37内的减速机构由太阳齿轮和行星齿轮等构成。
在齿轮箱37的减速输出轴固定有小齿轮37a。在移动构件32的厚壁部的表面形成有齿条部32c，小齿轮37a与齿条部32c啮合。小齿轮38a的齿部与齿条部32c的齿部是相对于与移动构件32的移动方向正交的Y方向倾斜的斜齿。
通过设置所述压缩螺旋弹簧34，能够消除小齿轮38a与齿条部32c的齿隙。但是，也可以不设置压缩螺旋弹簧34。
在框架31的另一方的侧壁部31b固定有编码器38。编码器38是具有固定于侧壁部31b的定子部以及与定子部对置且旋转的转子部的检测构件。设置于转子部的转子轴与小齿轮37a一同旋转。编码器38是电阻变化式，在定子部设置有圆弧状的电阻体图案，在转子部设置有在所述电阻体图案滑动的滑动件。需要说明的是，编码器38可以是磁检测型的如下的检测构件：在转子部固定有旋转磁铁，在定子部设置有GMR元件等磁检测元件，通过磁检测元件来检测转子部的旋转角度。或者，编码器38也可以是光学式的编码器。
如图3所示，在机构架28的区分板部28b的另一侧设置有第二触觉产生单元40。
第二触觉产生单元40的基本结构与第一触觉产生单元30相同。第二触觉产生单元40在框架41上沿Z方向移动自如地支承有移动构件42，在移动构件42的顶部固定有第二操作体43。第二操作体43从下部壳体23的操作孔25向图示下方突出。移动构件42被压缩螺旋弹簧44向第二操作体43从操作孔25突出的方向施力。
在框架41固定有电动机45，固定于电动机45的输出轴的输出齿轮46a与减速齿轮46b啮合。所述减速齿轮46b的旋转力通过齿轮箱47内的减速机构而被减速，该减速输出从小齿轮向形成于移动构件42的齿条部传递。而且，通过编码器48来检测小齿轮的旋转。
如图3所示，在壳体21的内部内置有信号连接器17和电源插头29。信号连接器17在形成于上部壳体22的连接器安装孔26的内部露出，电源插头29在形成于下部壳体23的电源插头安装孔27的内部露出。
如图5的框图所示，在各个输入装置20的内部设置有电动机驱动器51。设置于第一触觉产生单元30的电动机35与设置于第二触觉产生单元40的电动机45被电动机驱动器35驱动而旋转。所述信号连接器17是USB接口，在图5中，对设置于输入装置20的接口标注与图3所示的信号连接器17相同的附图标记17。
如图1所示，装置主体10的接口16通过软线52与各个输入装置20的接口17连接。在该软线52中包含电源线，电源线与电源插头29连接。通过该电源线从装置主体10向输入装置20供给电力。
需要说明的是，装置主体10与各个输入装置20能够通过RF信号进行通信，在输入装置20中可以内置有电池。在该情况下，不需要使装置主体10与输入装置20相连的软线52。
另外，优选装置主体10还具有与服务器通信的通信功能。
接下来，对所述触觉再现装置1的操作方法和动作进行说明。
＜手对输入装置20的保持＞
如图2所示，输入装置20在壳体21的第一面22a突出有多个第一操作体33，在第二面22b突出有一个第二操作体43，第一操作体33与第二操作体43在第一方向(Z方向)上彼此向相反方向突出。由此，如图1所示，能够以利用拇指按压第二操作体43、并利用食指和中指分别按压第一操作体33、33的方式单手地保持输入装置20。
多个第一操作体33朝向第二方向(Y方向)地排列，第二操作体43的Y方向上的长度尺寸大于第一操作体33的Y方向上的长度尺寸。其结果是，两个第一操作体33、33均与第二操作体43在第一方向(Z方向)上对置。因此，在利用食指和中指按压第一操作体33、33的状态下，能够利用拇指在较大范围内保持第二操作体43。
另外，第一操作体33、33与第二操作体43位于壳体21中的X方向(第三方向)的中央部。输入装置20相对于X-Z面大致面对称，且相对于Y-Z面大致面对称。因此，无论从X方向的图示右侧还是从左侧均能够同样地保持输入装置20。由此，操作容易。
＜输入装置20的动作＞
在输入装置20中，从控制部15向电动机驱动器51给予控制指令，根据所述控制指令而使第一触觉产生单元30的电动机35和第二触觉产生单元40的电动机45工作。通过控制电动机35和电动机45的旋转，能够使移动构件32和移动构件42向任意的位置移动并在该位置处停止。例如，能够使操作体33和操作体43在从壳体21最大限度地突出的位置处停止，或者能够使操作体33和操作体33在向壳体21的内部最大限度地后退的位置处停止。另外，也能够使操作体33和操作体43在最大突出位置与最大后退位置的中途的任意的位置处停止。
而且，通过控制向电动机35和电动机45给予的电力，能够以较强的力保持电动机35、45的转子，使得即使通过手指按压从壳体21突出的操作体33或者操作体43也不会使它们移动。
在移动构件32和移动构件42处于能够移动的状态时，当按压操作体33或者操作体43而使移动构件32或者42向按入方向移动时，来自编码器38或者编码器48的检测输出被给予至控制部15，在控制部15中识别操作体33或者操作体43的移动位置。在控制部15中保持有表示移动距离与反作用力之间的关系的反作用力作用线(反作用力作用系数)，根据操作体43或者操作体43的移动位置，电动机35或者电动机45产生与所述反作用力作用线相应的转矩，从而从操作体33或者操作体43向手指给予反作用力。
＜由触觉再现装置1生成的触觉反作用力＞
在触觉再现装置1中，作为模擬地想要用手保持的对象的物体的形状和大小、其表面的硬质感或软质感以及弹性感等信息被保持于控制部15。
例如，与汇总了规定的商品组的商品目录内的多个商品相关的所述信息被保持于控制部15。这些信息通过互联网等从服务器下载至控制部15。或者，通过将存储了商品目录等的存储介质与装置主体10连接，从而将物体的信息保持于控制部15。
如图6所示，当起动触觉再现装置1时，显示用于使显示面板13进行显示动作的菜单图像Mv、商品目录的清单图像Lv。通过一边观察该显示内容一边移动输入装置20，能够进行菜单选择、清单选择，能够选择应当显示的任一个商品。
在触觉再现装置1中，根据显示于显示面板13的画面的状况，在输入装置20中，各操作体33、34自壳体21突出的突出位置或者从所述操作体33、34向手指给予的反作用力发生变化。
在显示面板13的显示图像为如图6那样的菜单显示时，对于在显示画面中出现的手H的示意图像，仅食指F2伸出，其他手指收回。与之对应地，从控制部15向输入装置20给予状态设定指令，在输入装置20中，仅由食指保持的一个第一操作体33能够操作或者能够动作，其他第一操作体33和第二动作体43后退为基本不从壳体21突出，或者由食指以外的手指保持的操作体33、43被设定为电动机35、45的负载变大而不移动。
如图5所示，在输入装置20设置有姿态检测部53。姿态检测部53例如是检测地磁传感器的磁传感器，或者是振动型陀螺仪装置，能够检测输入装置20在操作空间内的姿态、操作空间上的位置。
当一边观察显示于显示面板13的商品目录，一边移动输入装置20而进一步使其姿态发生变化时，显示画面内的手H的示意图像移动，用食指F2选择菜单图像Mv或者清单图像Lv的任一个，通过该选择操作来选择应当显示的商品。然后，当通过食指按压操作体33时，由编码器38检测到该动作，来自编码器38的检测信号被发送至控制部15。由此，由控制部15检测到第一操作体33被按压，从而决定商品的选择。
需要说明的是，选择并决定图6所示的菜单图像Mv或者清单图像Lv的操作也可以代替食指而通过中指、拇指的操作来进行。
在图6所示的显示方式中，菜单图像Mv或者清单图像Lv为被接触物。
在选择了商品后，该商品被确定为作为应当通过手触摸的被接触物的物体。如图7至图9所示，在确定了通过手触摸的物体后，在显示面板13中显示所确定的物体W1或W2或W3的图像、模拟操作者的手H的示意图像。
通过所述姿态检测部53来检测由手保持的输入装置20在空间内的位置、姿态，该检测信息被给予至控制部15。在控制部15中，与输入装置20的姿态对应地生成显示面板13中应当显示的示意图像，显示面板13中显示的手H的示意图像、手指的示意图像的位置和姿态与输入装置20的位置和姿态对应地发生变化
需要说明的是，也能够在显示面板13中显示各种商店的图像，通过手抓持输入装置20进行操作，选择所显示的商店中陈列的任一个商品而确定为通过手触摸的物体。
图7所示的物体W1具有能够由拇指F1和食指F2捏持的大小。在显示面板13中显示为通过拇指F1的示意图像和食指F2的示意图像抓握物体W1。
在图7的显示例中，仅通过拇指F1和食指F2捏持物体W1，因此在显示于显示面板13的手H的示意图像中，中指等其他手指收回。
在该情况下，从控制部15向输入装置20的电动机驱动器51给予状态设定指令，从而供拇指F1触摸的第二操作体43和供食指F2触摸的一方的第一操作体33变得能够操作。关于与中指对置的第一操作体33，使第一触觉产生单元30的电动机35工作，从而使与中指对置的第一操作体33后退以便不从壳体21的第一面22a突出。或者，对所述第一触觉产生单元30的电动机35给予较大的负载以使得转子不容易旋转，从而使供中指触摸的第一操作体33不移动。
即，根据所述显示面板13中显示的物体的种类，在所述输入装置20中，所述操作体33、43自所述壳体21突出的突出位置或者从所述操作体33、43对手指给予的反作用力发生变化。
在通过实际的手指按压第一操作体33和第二操作体43时，其位置信息从编码器38、48被给予至控制部15，在控制部15中以根据第一操作体33与第二操作体43的接近距离而使显示于显示面板13的拇指F1的示意图像与食指F2的示意图像相互接近的方式控制显示状态。
即，根据设置于所述输入装置20的所述操作体33、43的移动而使手与手指的示意图像的动作发生变化。
来自供食指F2触摸的第一触觉产生单元30的编码器38的检测信号与来自供拇指F1触摸的第二触觉产生单元40的编码器48的检测信号被给予至控制部15，在控制部15中，对物体W1的形状及大小的信息与来自编码器38、48的检测信号进行比较。设定为在通过拇指F1和食指F2开始按压第二操作体43和第一操作体33时，基本不产生电动机35、45的旋转负载，拇指F1和食指F2基本感觉不到负载，操作者感觉拇指F1和食指F2在空间上自由地移动。
根据来自编码器38、48的检测信号，在拇指F1与食指F2的间隔成为与物体W1的大小相符合的距离时，从控制部15向电动机驱动器51给予控制指令，对电动机35、45给予旋转负载，从而对拇指F1和食指F2给予如捏持物体W1那样的反作用力。
需要说明的是，也可以为，在通过拇指F1和食指F2开始按压第二操作体43和第一操作体33时，使电动机35、45产生较弱的驱动力，对第二操作体43和第一操作体33给予朝向使它们的距离接近的方向的移动力，在拇指F1与食指F2的间隔成为与物体W1的大小相符合的距离时，对电动机35、45给予负载。若像这样动作，则在开始操作拇指F1和食指F2时能够感觉手指完全没有阻力，另外，还能够抵消压缩螺旋弹簧34、44的弹力。由此，容易感觉使拇指F1和食指F2在空间内自由地移动并捏持物体W1。
或者，也可以为，按照显示面板13中显示的物体W1的示意图像的形状和大小，来决定供食指F2触摸的第一操作体33和供拇指F1触摸的第二操作体43从壳体21突出的突出位置。
接下来，图8所示的物体W2具有能够由单手保持的大小、即能够由拇指F1、食指F2以及中指F3保持的大小。
当选择物体W2作为被接触部并在显示面板13中显示物体W2的示意图像时，手H、手指的示意图像变化状态以保持物体W。从控制部15向输入部20给予状态设定指令，输入装置20根据物体W2的形状、大小或者按照手的示意图像而变化，在输入装置20中设定第一操作体33和第二操作体43的突出位置。由此，能够感觉通过实际的手来抓握画面中显示的物体W2。
在该情况下，来自设置于输入装置20的两个触觉产生单元30中设置的编码器38、38的检测输出、来自触觉产生单元40中设置的编码器48的检测输出被给予至控制部15，通过控制部15来控制三个电动机35、35、45。
另外，若通过拇指F1按压第二操作体43、并通过食指F2和中指F3按压两个第一操作体33、33，则在开始按压时，不对电动机35、35、45给予负载，或者使移动体32、32、42向操作体33、33与操作体34相互接近的方向移动，从而能够感觉手指F1、F2、F3在空间内移动。在手指F1、F2、F3的间隔与同物体W2的外形相符合的距离一致时，对电动机35、35、45给予负载。由此，能够控制为产生与通过手指F1、F2、F3抓握物体W2相同的感触的反作用力。
接下来，图9所示的物体W3能够由单手的食指F2触摸。
当在显示面板13中显示该物体W3的图像时，通过来自控制部15的状态设定指令，增大供中指F3触摸的第一触觉产生单元30的电动机35的旋转负载，并增大供拇指F1触摸的第二触觉产生单元40的电动机45的旋转负载，从而不使供中指F3触摸的第一操作体33和供拇指F1触摸的第二操作体43移动，仅使供食指F2触摸的第一操作体33移动。
像这样，输入装置20按照显示面板13中显示的物体(被接触物)W2的示意图像，另外按照手H的示意图像，来设定操作体33、43的状态。
在实际上通过食指F2触摸物体W2时的动作中，通过内置于输入装置20的姿态检测部53来检测手的姿态以及位置。如图9所示，一边观察显示面板13中显示的手H的图像，一边使保持输入装置20的手成为手背朝向上方的姿态，使手向前方移动以便接近物体W3的图像。在该时间点，不对供食指F2触摸的第一触觉产生单元30的电动机35给予负载，使操作者感觉在空间内自由地移动食指F2。然后，当在图像内食指F2触摸到物体W3的表面时，增大所述第一触觉产生单元30的电动机35的旋转负载，从第一操作体33对食指F2给予感觉食指F2与物体W3的表面抵接的反作用力。
在该情况下，在显示于显示面板18的手H的示意图像中，如图9所示，显示为食指F2以外的手指收回。
＜硬质感、软质感、反弹感等＞
在控制部15中，监视编码器38、48的检测信号，如图7至图9所示，当判断为手指的间隔成为恰好抓握物体W1、W2的距离，或者判断为手指移动至恰好触摸到物体W3的位置时，对电动机驱动器51给予用于感受质感的控制信号。然后，控制从第一操作体33和第二操作体43向各手指给予的反作用力的强度，对手指给予用于感受物体W1、W2、W3的硬质感或软质感以及弹力感的反作用力。
在图10中示出表示操作体33、43的按压行程与从操作体33、43向手指给予的反作用力之间的关系的反作用力作用线(反作用力作用系数)L1的一例。
在感受质感的控制中，当根据来自编码器38、48的检测输出来检测操作体33、43的位置时，根据反作用力作用线L1，通过与此时的按压行程之间的关系来决定反作用力。在图10所示的反作用力作用线L1中，随着用手指将操作体33、43按入而手指感受到的反作用力变大。
例如，当操作体33、43的按压行程达到6mm时，手指上作用有fa的反作用力。该反作用力fa可以为对拇指F1给予的反作用力与对食指F2给予的反作用力的合计，也可以对拇指f1和食指F2的双方给予相同的反作用力fa。上述情况在对拇指F1、食指F2、中指F3给予反作用力时也是同样的。另外，如图9所示，在仅通过食指F2按压物体W3时，对食指F2给予反作用力fa。
在图10所示的反作用力作用线L1中，当减弱按入至按压行程达到6mm的手指的力时，由于此时的反作用力fa而将移动体32、32、42向突出方向驱动，通过操作体33、43而将手指推回。之后，随着按压行程返回至5mm、4mm、3mm，手指感受到的反作用力减弱。
当设定有所述反作用力作用线L1时，能够感觉通过手指捏持的物体W1、通过手指抓握的物体W2或者通过食指按压的物体W3具有弹性。需要说明的是，通过改变图10所示的反作用力作用线，能够自由地设定硬质感或软质感以及弹力感。
在图11所示的反作用力的设定中，按压操作体33、43时对手指给予的反作用力作用线L2、以及操作体33、43返回时对手指给予的反作用力作用线L3被设定为不同的曲线。
在该反作用力的设定中，例如在通过手指按压操作体33、43并使其按压行程达到5mm左右之前，手指感受到的反作用力按照反作用力作用线L2而逐渐增大。若在按压行程达到5mm时减弱通过手指按压操作体的力，则以反作用力作用线L2中设定的反作用力使手指返回，当通过编码器38、48检测到操作体33、43与手指一起返回时，之后，根据反作用力作用线L3从操作体33、43对手指给予返回时的反作用力。
在图11所示的反作用力的设定中，能够产生具有弹力并且具有在被按压后返回变慢的粘性的弹力感。
接下来，在图12的(A)所示的反作用力作用线L4中，随着操作体33、43的按压行程的增加而反作用力逐渐增大，但该反作用力以按照较短的周期振动的方式小幅度地变化。即，随着按压行程变长而通向电动机35、45的电力增大，反作用力逐渐增大，此时，如图12的(B)所示，通向电动机电力被控制以规定的周期增减。通电周期例如为10msec以下。
这样，通过使电动机35、45的转矩小幅度地变化，能够将从操作体33、43对操作者的手指给予的反作用力设为胶粘的感触。即，能够得到与通过手指按压粘弹性体类似的反作用力。该胶粘感能够通过改变图12的(B)所示的通电周期的周期、占空比来设定。
在图13所示的反作用力作用线L5、L6中，模拟设定显示面板13中显示的物体是电子机构部件例如为按压开关的情况下的操作反作用力。
当通过食指F2按压第一操作体33，以便通过食指按压画面中出现的按压开关的操作按钮时，在按压时按照图13所示的反作用力作用线L5产生反作用力，当减弱手指的力时，按照反作用力作用线L6对手指给予反作用力。
由此，作为手指的感触，能够了解作为图像而选择的按压开关的操作感触如何。
需要说明的是，也可以为，作为能够由输入装置20的触觉产生单元30、40产生的对于手指的反作用力，例如在通过手指开始按压时反作用力发挥弹性，当按压至中途时，在该时间点反作用力变硬而无法通过手指继续按压。上述情况模拟了通过手指按压人的手的表面时的感触。
另外，通过使操作体33、43振动并使手指感受到该振动，能够得到如通过手指触摸小动物那样的反作用力。
附图标记说明
W1、W2、W3 物体；
1 触觉再现装置；
10 装置主体；
11 面罩型主体；
13 显示面板；
15 控制部；
20 输入装置；
21 壳体；
22a 第一面；
23a 第二面；
24、25 操作孔；
28 机构架；
30 第一触觉产生单元；
32 移动构件；
33 第一操作体；
35 电动机；
38 编码器(检测构件)；
40 第二触觉产生单元；
42 移动体；
43 第二操作体；
45 电动机；
48 编码器；
W1、W2、W3 物体；
L1、L2、L3、L4、L5、L6 反作用力作用线。

Claims (12)

1.一种触觉再现装置，其特征在于，
所述触觉再现装置具有输入装置和控制部，
在所述输入装置中设置有能够通过手指进行按压操作从而进行进退移动的操作体、对所述操作体的移动位置进行检测的检测构件、以及对所述操作体给予力的电动机，
在所述控制部中保持有与规定的被接触物的触觉相关的信息，
由控制部控制所述电动机的输出，使得在根据来自所述检测构件的检测信号而检测到所述操作体被手指按压时，从所述操作体对手指给予模拟所述被接触物的触觉的反作用力。
2.根据权利要求1所述的触觉再现装置，其中，
在所述控制部中保持有与所述被接触物的大小相关的信息，控制所述电动机的输出，使得在根据来自所述检测构件的检测信号，由所述控制部检测到所述操作体移动了相当于手指触摸到所述被接触物为止的移动量的距离时，在该检测位置处开始从所述操作体对手指产生反作用力。
3.根据权利要求1或2所述的触觉再现装置，其中，
在所述输入装置中设置有对所述输入装置的姿态进行检测的姿态检测部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的触觉再现装置，其中，
在所述显示面板中显示所述被接触物的示意图像及手的模擬图像，根据所述显示面板中显示的画面的状况而使所述显示面板中显示的手和手指的示意图像发生变化，在所述输入装置中，以与手和手指的示意图像的变化对应的方式使所述操作体自所述输入装置突出的突出位置或者从所述操作体对手指给予的反作用力发生变化。
5.根据权利要求4所述的触觉再现装置，其中，
在所述显示面板中显示菜单图像和清单图像中的至少一方，并且手的示意图像以任一个手指指示所述菜单图像或者清单图像的方式发生变化，与之相应地在所述输入装置中，供指示所述菜单图像或者清单图像的手指触摸的所述操作体被设定在能够操作的位置。
6.根据权利要求5所述的触觉再现装置，其中，
当通过所述手指的示意图像选择菜单图像和清单图像中的任一方，并通过所述手指按压所述操作体时，成为决定动作。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的触觉再现装置，其中，
在所述输入装置中设置有多组由所述操作体、检测构件以及电动机构成的触觉产生单元。
8.根据权利要求7所述的触觉再现装置，其中，
所述输入装置具有壳体，在所述壳体设置有在第一方向上彼此朝向相反侧的第一面和第二面，在所述第一面和所述第二面中，设置于所述触觉产生单元的所述操作体的突出方向相反。
9.根据权利要求8所述的触觉再现装置，其中，
在所述第一面排列突出有多个第一操作体，在所述第二面突出有一个第二操作体，在将所述第一操作体的排列方向设为第二方向时，所述第二操作体的第二方向上的长度尺寸大于各个所述第一操作体的第二方向上的长度尺寸。
10.根据权利要求9所述的触觉再现装置，其中，
一个所述第二操作体和多个所述第一操作体在第一方向上对置。
11.根据权利要求9或10所述的触觉再现装置，其中，
能够从与所述第一方向和所述第二方向这双方交叉的方向即第三方向的任一侧通过拇指保持所述第二操作体，并通过拇指以外的多个手指保持所述第一操作体。
12.根据权利要求4所述的触觉再现装置，其中，
在所述显示面板中显示物体的示意图像，所述输入装置以与通过手指抓握所述物体的示意图像的状态对应的方式，决定各个所述操作体的突出位置或者从各个所述操作体对手指给予的反作用力。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6595597B2 (ja) * 2015-07-29 2019-10-23 京セラ株式会社 ウェアラブル装置、制御方法及び制御プログラム
JP2020057030A (ja) * 2017-02-06 2020-04-09 アルプスアルパイン株式会社 触覚呈示装置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010102560A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 National Institute Of Information & Communication Technology 把持感覚提示装置
JP2011048651A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 National Institute Of Information & Communication Technology 把持感覚提示装置
CN202694260U (zh) * 2012-05-10 2013-01-23 孙晓颖 一种基于静电力触觉再现的装置
CN104395866A (zh) * 2012-11-30 2015-03-04 松下知识产权经营株式会社 触觉提示装置及触觉提示方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5344388B2 (ja) * 2008-07-10 2013-11-20 学校法人立命館 操作システム
JP5352813B2 (ja) * 2009-09-08 2013-11-27 独立行政法人情報通信研究機構 非接地型力覚提示装置
JP5849581B2 (ja) * 2011-10-03 2016-01-27 ソニー株式会社 力覚提示装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010102560A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 National Institute Of Information & Communication Technology 把持感覚提示装置
JP2011048651A (ja) * 2009-08-27 2011-03-10 National Institute Of Information & Communication Technology 把持感覚提示装置
CN202694260U (zh) * 2012-05-10 2013-01-23 孙晓颖 一种基于静电力触觉再现的装置
CN104395866A (zh) * 2012-11-30 2015-03-04 松下知识产权经营株式会社 触觉提示装置及触觉提示方法

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