CN109070138B - 模拟力觉发生装置 - Google Patents

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Abstract

高效地呈现模拟的力觉。模拟力觉发生装置具有底座机构和相对于底座机构进行周期性的非对称运动、将基于非对称运动的力施加于直接或间接接触的皮肤或粘膜的接触机构,接触机构的质量比底座机构的质量小,或者,接触机构的质量比底座机构的质量和安装于底座机构的机构的质量的总和小。

Description

模拟力觉发生装置
技术领域
本发明涉及使使用者感知到模拟力觉的技术。
背景技术
提出了一种基于控制信号对执行机构(例如,线性执行机构)进行控制,使牵引力错觉等模拟力觉能够被感知到的模拟力觉发生装置(例如,参照非专利文献1等)。在以往的方法中,在框体外壳内设有执行机构。通过在使用者握住框体外壳(外侧)的状态使执行机构的可动子(内侧)非对称地振动,能够将在框体外壳侧产生的应力(反作用力)传递到该使用者的皮肤,使使用者感知到模拟的力觉。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1:雨宫智浩、高椋慎也、伊藤翔、五味裕章,“指でつまむと引っ張られる感覚を生み出す装置「ぶるなび3”(Buru-Navi3:Adevice t hat creates a sense ofbeing pulled when pinched by fingers)”,2014年,NTT技术期刊,Vol.26,No.9,pp.23-26.
发明内容
发明所要解决的技术问题
在现有方法中执行机构的振动经由框体外壳传递到皮肤。因此,如果在智能手机终端装置等质量的大的物体的框体外壳内设置执行机构,则不能向皮肤传递足够的振动而不能使充足的力觉被感知到,或者需要行程大且耗电量大的执行机构。
本发明的课题在于与以往相比更高效地呈现模拟的力觉。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的模拟力觉发生装置具有:底座机构;接触机构,其相对于该底座机构进行周期性的非对称运动,将基于该非对称运动的力施加于直接或间接接触的皮肤或粘膜。其中,接触机构的质量比底座机构的质量小、或者接触机构的质量比底座机构的质量和安装于底座机构的机构的质量的总和小。
发明的效果
由此,与以往相比能够更高效地呈现模拟的力觉。
附图说明
图1A和图1B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的示意图。图1B是实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图,图1A是图1B的1A-1A概略剖面图。
图1C是图1B的1A-1A剖面放大图。
图1D是用于对实施方式的模拟力觉发生装置的使用状态进行说明的示意图。
图2A和图2B是例示实施方式的振动子的结构的示意图。图2A和图2B表示实施方式的振动子的1A-1A概略剖面。
图3A至图3D是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图4A至图4F是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图5A至图5D是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图6A至图6D是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图7A和图7B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的示意图。图7B的实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图,图7A是图7B是7A-7A概略剖面图。
图7C是图7B的7A-7A剖面放大图。
图8A至图8C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的示意图。图8B是实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图,图8A是图8B的8A-8A概略剖面图,图8C的图8B的8C-8C概略剖面图。
图8D的图8B的8A-8A剖面放大图。
图9A至图9C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的示意图。图9B是实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图,图9A是图9B的9A-9A概略剖面图,图9C是图9B的9C-9C概略剖面图。
图9D的图9B的9A-9A剖面放大图。
图9E是图9B的9C-9C剖面放大图。
图10A和图10B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的概念平面图。
图11A至图11B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的示意图。图11B是实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图,图11A是图11B的11A-11A概略剖面图。
图11C是图11B的11A-11A剖面放大图。
图11D是表示变形例的概略剖面图,由图11C的11A-11A剖面放大图置换而来。
图12A至图12D是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图13A至图13F是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图14A至图14D是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图15A至图15D是例示实施方式的中间部件的结构的示意图。
图16A和图16B是实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图。
图17A至图17C是例示实施方式的结构的示意图。
图18A是例示实施方式的结构的概念平面图。
图18B是例示实施方式的结构的示意图。
图19A和图19B是例示实施方式的结构的部分放大图。
图20A和图20B是例示实施方式的结构的示意图。
图21A至图21C用于例示实施方式的动作的示意图。
图22A至图22C用于例示实施方式的动作的示意图。
图23A和图23B是例示实施方式的结构的示意图。
图24A和图24B是例示实施方式的结构的示意图。
图25A和图25B是例示实施方式的结构的示意图。图25B是实施方式的模拟力觉发生装置的概略平面图,图25A是图25B的25A-25A概略剖面图。
图26是用于对模拟力觉发生装置的力学特性模型和皮肤的力学特性模型进行说明的示意图。
图27A至图27C是例示现有的模拟力觉发生装置的特性的数据,图27D至图27F是例示实施方式的模拟力觉发生装置的特性的数据。图27A和图27D例示的是模拟力觉发生装置的驱动控制信号的输入波形[V]的时序数据,图27B和图27E例示的是从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力[N]的时序数据,图27C和图27F例示的是模拟力觉发生装置的位置[m]的时序数据。
图28A至图28C是例示现有的模拟力觉发生装置的特性的数据,图28D至图28F是例示实施方式的模拟力觉发生装置的特性的数据。图28A和图28D例示的是模拟力觉发生装置的驱动控制信号的输入波形[V]的时序数据,图28B和图28E例示的是从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力[N]的时序数据,图28C和图28F例示的是模拟力觉发生装置的位置[m]的时序数据。
图29A至图29C是例示现有的模拟力觉发生装置的特性的数据,图29D至图29F是例示实施方式的模拟力觉发生装置的特性的数据。图29A和图29D例示的是模拟力觉发生装置的驱动控制信号的输入波形[V]的时序数据,图29B和图29E例示的是从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力[N]的时序数据,图29C和图29F例示的是模拟力觉发生装置的位置[m]的时序数据。
图30A至图30F是按质量m1,m2的分组来表示模拟力觉发生装置的驱动控制信号的输入波形为正的期间T1、为负的期间T2、从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的非对称性的关系的一个例子的茎叶图。
图31A至图31F是按质量m1,m2的分组来表示模拟力觉发生装置的驱动控制信号的输入波形为正的期间T1、为负的期间T2、从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的非对称性的关系的一个例子的折线图。
图32A是例示非线性最优化的驱动控制信号的输入波形的时序数据的图,图32B是例示从通过非线性最优化的驱动控制信号控制的模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的时序数据(最优化波形图案)的图,图32C是例示通过非线性最优化的驱动控制信号控制的模拟力觉发生装置的位置波形的时序数据的图。
图33A是例示非线性最优化的驱动控制信号的输入波形的时序数据的图,图33B是例示从通过非线性最优化的驱动控制信号控制的模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的时序数据(最优化波形图案)的图,图33C是例示通过非线性最优化的驱动控制信号控制的模拟力觉发生装置的位置波形的时序数据的图。
图34A是例示非线性最优化的驱动控制信号的输入波形的时序数据的图,图34B是例示从通过非线性最优化的驱动控制信号控制的模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的时序数据(最优化波形图案)的图,图34C是例示通过非线性最优化的驱动控制信号控制的模拟力觉发生装置的位置波形的时序数据的图。
图35A至图35D是按质量m1,m2的分组来表示驱动控制信号的输入波形为正的期间T1、为负的期间T2、从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的非对称性的关系的一个例子的茎叶图。其中,在图35A和图35C中使用时间非对称矩形波即驱动控制信号,在图35B和图35D中使用非线性最优化的驱动控制信号。
图36A至图36D是按质量m1,m2的分组来表示驱动控制信号的输入波形为正的期间T1、为负的期间T2、从模拟力觉发生装置施加于皮肤的力的非对称性的关系的一个例子的折线图。其中,在图36A和图36C中使用时间非对称矩形波即驱动控制信号,在图36B和图36D中使用非线性最优化的驱动控制信号。
图37A是实施方式的模拟力觉发生装置的立体图。图37B是实施方式的模拟力觉发生装置的底面图。
图38A是图38B的38A-38A剖面图。图38B是实施方式的模拟力觉发生装置的平面图。
图39是图38A的放大图。
图40是用于对模拟力觉发生装置的使用状态进行说明的示意图。
图41A和图41B是例示实施方式的振动子的结构的示意图。图41A和图41B表示的是实施方式的振动子的38A-38A概略剖面。
图42A和图42B是用于对实施方式的模拟力觉发生装置的动作进行说明的图。
图43A是图43B的43A-43A剖面图。图43B是实施方式的模拟力觉发生装置的平面图。
图44A是图44B的44A-44A剖面图。图44B是实施方式的模拟力觉发生装置的平面图。图44C是图44B的44C-44C剖面图。
图45是图44A的放大图。
图46是图44C是放大图。
图47A和图47B是实施方式的变形例的模拟力觉发生装置的底面图。
图48是表示实施方式的模拟力觉发生装置的图38B的38A-38A剖面放大图。
图49A是实施方式的模拟力觉发生装置的立体图。图49B是实施方式的模拟力觉发生装置的平面图。
图50A和图50B是实施方式的变形例的模拟力觉发生装置的立体图。
图51是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的立体透视图。
图52是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的分解图。
图53是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的平面透视图。
图54A是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的正面透视图(XZ平面图),图54B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的右侧透视图(YZ平面图)。
图55A和图55B是例示实施方式的振动子的结构的示意图。
图56A和图56B是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图57A和图57B是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图58是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的立体透视图。
图59是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的分解图。
图60A是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的平面透视图。图60B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的正面透视图。图60C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的左侧透视图。
图61A是例示实施方式的模拟力觉发生装置的内部构成的平面透视图。图61B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的内部构成的正面透视图。图61C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的内部构成的左侧透视图。
图62A和图62B是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图63A和图63B是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图64A是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的平面透视图。图64B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的正面透视图。图64C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的左侧透视图。
图65A和图65B是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图66A和图66B是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图67是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的立体透视图。
图68是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的分解图。
图69A是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的平面透视图。图69B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的正面透视图。图69C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的左侧透视图。
图70是用于例示实施方式的模拟力觉发生装置的动作的图。
图71A是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的平面透视图。图71B是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的正面透视图。图71C是例示实施方式的模拟力觉发生装置的结构的左侧透视图。
图72是用于对实施方式的模拟力觉发生装置的使用状态进行说明的示意图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式进行说明。
[第1至9实施方式的概要]
第1至9实施方式的模拟力觉发生装置具有“底座机构”和相对于“底座机构”进行周期性的“非对称运动”、将基于该“非对称运动”的力施加于直接或间接接触的皮肤或粘膜的“接触机构”。其中“接触机构”的质量比“底座机构”的质量小,或者,“接触机构”的质量比“底座机构”的质量和“安装于底座机构的机构”的质量的总和小。在这样的结构中,即使在系统整体的质量大的情况下,与“接触部”一起振动的系统即“接触机构”的质量小,因此足够大的力从“接触机构”传递到皮肤或粘膜。由此,即使采用与现有方法行程和输出相同的执行机构,也能够更明显的呈现力觉。或者,即使是与以往相比行程和输出小的执行机构,也能够呈现与现有方法相同程度的力觉。即,在本形态中与以往相比能够更高效地呈现力觉。
周期性的“非对称运动”是基于该运动从“接触机构”施加于皮肤或粘膜的力使模拟的力觉能够被感知到的周期运动,是“规定方向”的运动的时序波形和与该“规定方向”为相反方向的运动的时序波形非对称的周期运动。“非对称运动”可以是用于在平移方向上呈现模拟的力觉的周期性的平移运动,也可以是用于在旋转方向上呈现模拟的力觉的周期性的旋转运动。周期性的“非对称运动”的例子为非对称振动。优选“接触机构”基于“非对称运动”施加于皮肤或粘膜的力的“波形图案”在“第1时间区间”表示方向为规定方向且绝对值在“第1阈值”以上的力,在与“第1时间区间”不同的“第2时间区间”表示方向为该“规定方向”的相反方向且绝对值在比“第1阈值”小的“第2阈值”以内的力,优选为“第1时间区间”比“第2时间区间”短的“非对称运动”。换句话说,优选成为该“波形图案”为矩形图案或近似于矩形图案的图案那样的“非对称运动”。由此,能够更明显地呈现模拟的力觉。
例如,(1)“底座机构”包含“底座机构侧部件”,(2)“接触机构”包含:“接触机构侧部件”,其进行相对于“底座机构侧部件”的“非对称振动”;“接触部”,其施加有基于该“非对称振动”的力,并且向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于“非对称振动”的力。“接触部”的至少一部分配置在“接触机构侧部件”的外侧,“接触部”进行基于“接触机构侧部件”的“非对称振动”的“非对称运动”。即,并不是“接触部”整体配置在“接触机构侧部件”的内部,而是“接触部”的至少一部配置在“接触机构侧部件”的外部。与“接触部”一起振动的系统即“接触机构”的质量比对与该“接触部”一起振动的系统进行支承的系统的质量(“底座机构”的质量、或者“底座机构”的质量和安装于“底座机构的机构”的质量的总和)小。“非对称振动”是用于通过从“接触机构”向皮肤或粘膜施加的力来使模拟的力觉被感知到的振动,表示的是“规定方向”的振动的时序波形和与该“规定方向”相反方向的振动的时序波形非对称的振动。“非对称振动”例如是“接触机构侧部件”的“规定方向”的“物理量”的时序波形和该“接触机构侧部件”的与该“规定方向”向相反方向的“物理量”的时序波形非对称的“接触机构侧部件”的振动。“物理量”的例子为施加于对“接触机构侧部件”进行支承的“底座机构侧部件”的力,施加于该“底座机构侧部件”的加速度、速度或位置,“接触机构侧部件”施加于“底座机构侧部件”的力,“接触机构侧部件”的加速度、速度或位置,从“接触机构侧部件”施加于皮肤或粘膜的力,或者“接触机构侧部件”的加速度、速度或位置等。
“底座机构”可以成为能够安装于其他物体即“基部”的形状(被支承的形状),也可以不成为能够安装于其他物体的形状(被支承的形状)。通过将前者的“底座机构”安装于“基部”,“底座机构”被“基部”支承。“α支承于β”表示的是α直接或间接地支承于β。换句话说,“α支承于β”是α的运动的一部分或全部被β限制,例如,α的运动的自由度的一部分或全部被β限制。不仅是α固定于β的情况,在α能够相对于β相对移动或旋转、但α的某一动作被β限制的情况下也能够称为“α支承于β”。“α正支承于β”以及“α被β支承”表示的是处于“α支承于β”的状态。
“接触机构”“直接或间接接触的皮肤或粘膜”表示的是不经由中间物而与“接触机构”接触的皮肤或粘膜、或者经由中间物与“接触机构”接触的皮肤或粘膜中的任一个。“α经由β与γ接触”表示的是从α经由β对γ施力的状态。“α经由β与γ接触”表示的是例如α与β直接接触、β与γ直接接触,从α经由β对γ施力的状态。该中间物可以是刚体、弹性体、塑性体、流体或具有将它们的至少一部分特性组合而成的物体,但需要能够将来自“接触机构”的力传递给皮肤或粘膜。
例如“接触机构”是支承“模拟力觉发生装置”的重量(基于重力的力、即重量)的机构。换句话说,例如“模拟力觉发生装置”的重量的反作用力仅施加于“接触机构”。也就是说“接触机构”是支承“模拟力觉发生装置”的重量的反作用力的机构。“模拟力觉发生装置”经由“接触机构”被使用者直接或间接地把持或安装。优选只有“接触机构”(例如,仅“接触部”)是皮肤或粘膜直接或间接接触的部位。即,实施方式的模拟力觉发生装置通过“接触机构”的部位与使用者的皮肤或粘膜直接或间接地接触,但优选“底座机构”“安装于底座机构的机构”等的“接触机构”之外的部位不与使用者的皮肤或粘膜直接或间接地接触。换句话说,优选在“接触机构”之外的部位不施加有反作用力等外力。由此,用于使模拟的力觉被感知到的力能够高效地传导到使用者的皮肤或粘膜。例如,优选“接触部”成为配置在支承“底座机构侧部件”的“基部”的外侧的形状。例如,优选“接触部”为覆盖对“底座机构侧部件”进行支承的“基部”的外侧的至少一部分区域的形状。例如,“接触部”可以成为覆盖该“基部”的外侧的区域的50%以上的形状,“接触部”也可以成为覆盖该“基部”的外侧的全部区域的形状。“接触部”可以是模拟力觉发生装置的“把持部”,也可以是向使用者安装的“安装部”。“基部”可以如上所述地为安装于“底座机构”的机构(其他物体),也可以是“底座机构”所包含的机构。“基部”的例子为智能手机终端装置、平板电脑终端装置、电子书阅读器装置、移动电话终端装置、笔记本电脑、便携式游戏机等移动终端装置。键盘、鼠标、控制器等其他电子设备也可以是“基部”,电子设备之外的部件也可以是“基部”。“基部”可以包含移动电话终端装置等移动终端装置和其他部件。模拟力觉发生装置可以作为“基部”的一部分而预先装入。“基部”可以包含“移动体终端装置”,“接触部”可以是覆盖“移动体终端装置”的外侧的至少一部分区域(例如,包含外侧的至少一个面的区域)的壳体。
如上所述,如果与“接触部”一起振动的系统即“接触机构”的质量比对与该“接触部”一起振动的系统进行支承的系统的质量(“底座机构”的质量、或“底座机构”的质量与安装于“底座机构的机构”的质量的总和)小,则能够呈现明显的力觉。然而,更优选的是,与该“接触部”一起振动的系统的质量比零大且在对与该“接触部”一起振动的系统进行支承的系统的质量的三分之一以下。换句话说,相对于“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的质量的、“与接触部一起振动的系统”的质量的比例比零大且为三分之一以下。由此,能够更高效地使模拟的力觉被感知到。
“接触部”例如安装于“接触机构侧部件”,或者与“接触机构侧部件”为一体,并且能够相对于“底座机构侧部件”振动。例如,“接触机构侧部件”在支承于“底座机构侧部件”的状态下进行“非对称振动”,由此与“接触机构侧部件”连接或成为一体的“接触部”也相对于“底座机构侧部件”振动。需要说明的是,“α安装于β”表示的是α固定于β、α与β连接、α能够拆装地保持于β或者α以具有“空隙(余量)”或“晃动”的状态下保持于β中的任一种。并且“α安装于β”是不仅包含α直接安装于β、也包含α经由中间物间接安装于β的概念。
如上所述,“与接触部一起振动的系统”的质量比该“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的质量小。在这种情况下,“与接触部一起振动的系统”的振动的平均振幅(“接触机构”的振动的平均振幅)比“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的振动的平均振幅(“底座机构”的振动的平均振幅,或者,“底座机构”和“安装于底座机构”的机构的振动的平均振幅)大。“与接触部一起振动的系统的振动的平均振幅”表示的是构成“与接触部一起振动的系统(接触机构)”的各部件的振幅(绝对值)的平均的时间平均(绝对值)。同样“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统的振动的平均振幅”表示的是构成“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统(“底座机构”,或者,“底座机构”和“安装于底座机构的机构”)”的各部件的振幅(绝对值)的平均的时间平均(绝对值)。换句话说,“与接触部一起振动的系统”的振动的大小比“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的振动的大小大。例如,“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”不与“与接触部一起振动的系统”一起振动,或者以比“与接触部一起振动的系统”小的平均振幅振动。
“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的全部可以包含于“模拟力觉发生装置”,也可以是仅“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的一部分包含于“模拟力觉发生装置”。
“底座机构”可以进一步包含“第2底座机构侧部件”,“接触机构”可以进一步包含进行相对于“第2底座机构侧部件”的“第2非对称振动”的“第2接触机构侧部件”。前述“接触机构侧部件”沿着“第1轴”进行相对于“底座机构侧部件”的非对称振动,“第2接触机构侧部件”沿着“第2轴”进行相对于“第2底座机构侧部件”的“第2非对称振动”。“第1轴”与“第2轴”可以互相平行、也可以互不平行。“第1轴”与“第2轴”可以位于同轴上,它们也可以不位于同轴上。在“接触部”施加有基于“非对称振动”和“第2非对称振动”中的至少一方的力(传递有振动)。“接触部”进行基于“非对称振动”和“第2非对称振动”中的至少一方的“非对称运动”。由此,“接触部”将基于“非对称振动”和“第2非对称振动”中的至少一方的力施加给皮肤或粘膜。由此,能够实现多样的力觉的呈现。“第2非对称振动”的定义与“非对称振动”的定义相同,“第2非对称振动”的振动方向和时序波形可以与“非对称振动”的振动方向和时序波形相同,也可以不同。
这样,在“接触机构侧部件”之外还设有“第2接触机构侧部件”的情况下,“非对称振动”和“第2非对称振动”中的任一振动都能够高效地传递到“接触部”,并且,优选“非对称振动”和“第2非对称振动”的振动以及“非对称振动”和“第2非对称振动”的合成运动(例如,振动)也不受“接触部”妨碍(大幅妨碍)。作为其实现方式,可以设置“中间部件”和“第2中间部件”。“中间部件”配置在对“底座机构侧部件”和“第2底座机构侧部件”进行支承的“基部”与“接触部”之间。“中间部件”将基于“非对称振动”的沿着“第1轴”的方向成分的力施加给“接触部”(将振动传递给“接触部”),并且能够实现向沿着与“第1轴”不同方向的轴的方向的“接触部”的移动(“接触部”相对于“基部”的移动)。“第2中间部件”将基于“第2非对称振动”的沿着“第2轴”的方向成分的力施加给“接触部”(将振动传递给“接触部”),并且能够实现向沿着与“第2轴”不同方向的轴的方向的“接触部”的移动(“接触部”相对于“基部”的移动)。需要说明的是,“沿着α的β”的例子包含与α并排的β、与α平行的β、与α大致平行的β。并且“与α轴不同方向的轴”的例子为“与α轴正交的轴”“与α轴大致正交的轴”“与α轴所成的角度比0°大且比180°小的轴”等。并且“沿着轴的方向”的例子为“与轴平行的方向”“与轴大致平行的方向”“轴上的方向”“与轴所成的角度为规定范围内的方向”等。
具有这样的功能的“中间部件”和“第2中间部件”例如能够利用刚性的各向异性来实现。例如,可以将沿着“第1轴”的方向的刚性比沿着与“第1轴”不同方向的轴的方向的刚性高的部件作为“中间部件”,也可以将沿着“第2轴”的方向的刚性比沿着与“第2轴”不同方向的轴的方向的刚性高的部件作为“第2中间部件”。
利用了刚性的各向异性的“中间部件”的配置存在各种各样的版本。
例11-1:“中间部件”可以配置在“底座机构侧部件”与“基部”之间。例如,“中间部件”的一方侧可以安装于“底座机构侧部件”侧,“中间部件”的另一方侧可以安装于“基部”侧。在这种情况下,“基部”经由“中间部件”对“底座机构侧部件”进行支承。
例11-2:“中间部件”可以配置在“接触机构侧部件”与“接触部”之间。例如,“中间部件”的一方侧可以安装于“接触机构侧部件”侧,“中间部件”的另一方侧可以安装于“接触部”侧。
同样,利用了刚性的各向异性的“第2中间部件”的配置也存在各种各样的版本。
例12-1:“第2中间部件”可以配置在“第2底座机构侧部件”与“基部”之间。例如,“第2中间部件”的一方侧可以安装于“第2底座机构侧部件”侧,“第2中间部件”的另一方侧可以安装于“基部”侧。在这种情况下,“基部”经由“第2中间部件”对“第2底座机构侧部件”进行支承。
例12-2:“第2中间部件”可以配置在“第2接触机构侧部件”与“接触部”之间。例如,“第2中间部件”的一方侧可以安装于“第2接触机构侧部件”侧,“第2中间部件”的另一方侧可以安装于“接触部”侧。
优选为例11-1且例12-1、或者例11-2且例12-2,但也可以以其他组合配置。
“中间部件”和“第2中间部件”可以是铰链(合叶)。例如,“中间部件”可以是包含“第1安装部”和相对于该“第1安装部”能够绕铰链轴相对旋转的“第2安装部”的“铰链”。可以通过使由柔性素材构成的“第1安装部”和“第2安装部”成为一体的结构或连结来实现这样的结构,“第1安装部”与“第2安装部”可以通过铰链结合。其中,该“铰链”的铰链轴在沿着“第1轴”的方向上配置。“第2中间部件”可以是包含“第3安装部”和相对于该“第3安装部”能够绕铰链轴相对旋转的“第4安装部”的“第2铰链”。可以通过使由柔性素材构成的“第3安装部”和“第4安装部”成为一体的结构或连结来实现这样的结构,“第3安装部”与“第4安装部”可以通过铰链结合。其中,该“第2铰链”的铰链轴在沿着“第2轴”的方向上配置。需要说明的是,“沿着α轴的方向”的例子包含“与α轴平行的方向”“与α轴大致平行的方向”“α轴上的方向”“与α轴所成的角度为规定范围内的方向”等。
“铰链”即“中间部件”的配置也存在各种变形。
例21-1:“第1安装部”可以安装于“底座机构侧部件”侧,“第2安装部”可以安装于“基部”侧。在这种情况下,“基部”经由“中间部件”对“底座机构侧部件”进行支承。
例21-2:“第1安装部”可以安装于“接触机构侧部件”侧,“第2安装部”可以安装于“接触部”侧。
“第2铰链”即“第2中间部件”的配置也存在各种变形。
例22-1:“第3安装部”可以安装于“第2底座机构侧部件”侧,“第4安装部”可以安装于“基部”侧。在这种情况下,“基部”经由“第2中间部件”对“第2底座机构侧部件”进行支承。
例22-2:“第3安装部”可以安装于“第2接触机构侧部件”侧,“第4安装部”可以安装于“接触部”侧。
优选为例21-1且例22-1、或者例21-2且例22-2,也可以以其他组合配置。
“中间部件”和“第2中间部件”可以是滑动机构。例如,“中间部件”可以是包含“导轨部”和能够滑动地支承于该“导轨部”的“滑动部”的“滑动机构”,“导轨部”在沿着与“第1轴”不同方向的“滑动轴”的方向上配置,“滑动部”能够沿着“滑动轴”滑动。“第2中间部件”可以是包含“第2导轨部”和能够滑动地支承于该“第2导轨部”的“第2滑动部”的“第2滑动机构”,“第2导轨部”在沿着与“第2轴”不同方向的“第2滑动轴”的方向上配置,“第2滑动部”能够沿着“第2滑动轴”滑动。
“滑动机构”即“中间部件”的配置也存在各种变形。
例31-1:“导轨部”可以安装于“底座机构侧部件”侧,“滑动部”可以安装于“基部”侧。在这种情况下,“基部”经由“中间部件”对“底座机构侧部件”进行支承。
例31-2:“导轨部”可以安装于“接触机构侧部件”侧,“滑动部”可以安装于“接触部”侧。
“第2滑动机构”即“第2中间部件”的配置也存在各种变形。
例32-1:“第2导轨部”可以安装于“第2底座机构侧部件”侧,“第2滑动部”可以安装于“基部”侧。在这种情况下,“基部”经由“第2中间部件”对“第2底座机构侧部件”进行支承。
例32-2:“第2导轨部”可以安装在“第2接触机构侧部件”侧,“第2滑动部”可以安装在“接触部”侧。
优选为例31-1且例32-1、或者例31-2且例32-2.但也可以以其他组合配置。
也可以不设置“中间部件”和“第2中间部件”而是通过所谓的XY平台构造来实现同样的功能。在这种情况下,“基部”可以安装于“底座机构侧部件”或者与“底座机构侧部件”成为一体,并且“接触机构侧部件”能够沿着“第1轴”相对于“底座机构侧部件”振动,“接触部”可以安装于“第2接触机构侧部件”或者与“第2接触机构侧部件”成为一体,并且沿着“第2轴”相对于“第2底座机构侧部件”振动。其中,“第1轴”与“第2轴”的方向不同,相对于“第1轴”的“第2轴”的相对位置是固定的或受制约。例如,“接触机构侧部件”可以安装于“第2底座机构侧部件”,“接触机构侧部件”可以与“第2底座机构侧部件”成为一体。并且“第1轴”可以与“第2轴”大致正交或正交。“第1轴”与“第2轴”所成的角度可以比0°大且比180°小。
还可以设置“第n底座机构侧部件”和进行相对于该“第n底座机构侧部件”的“第n非对称振动”的“第n接触机构侧部件”。其中,n为3以上的整数,“第n接触机构侧部件”沿着“第n轴”进行相对于“第n底座机构侧部件”的非对称振动。优选“非对称振动”“第2非对称振动”以及“第n非对称振动”中的任一力(振动)都能够高效地传递到“接触部”,并且“非对称振动”“第2非对称振动”以及“第n非对称振动”中的任一振动都不被“接触部”妨碍(大幅妨碍)。为了将其实现,可以设置与“中间部件”“第2中间部件”同样的“第n中间部件”,成为上述那样的XY平台构造。
[第1实施方式]
以下,参照附图对各实施方式进行说明。
<构成>
如图1A至图1D、图2A和图2B所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置1具有基部101、包含支承部1026-1和进行相对于支承部1026-1的非对称振动的可动部1025-1的振动子102-1、包含支承部1026-2和进行相对于支承部1026-2的非对称振动的可动部1025-2的振动子102-2、接触部103以及中间部件104-1,104-2。在本形态中,支承部1026-i(其中,i=1,2)相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-i(其中,i=1,2)相当于“接触机构侧部件”。并且接触部103是支承模拟力觉发生装置1的重量的部件。本形态的可动部1025-i(其中,i=1,2)基于驱动控制装置100的驱动控制信号DCS,在支承于支承部1026-i的状态下,进行沿着D-i轴(第i轴)的非对称振动。这些非对称振动是用于使模拟的力觉被感知到的振动。这样的非对称振动的细节例如在非专利文献1、参考文献1(特许第4551448号公报)、参考文献2(特开2015-223563)等中公开。基于各非对称振动的振动传递到接触部103。由此,接触部103进行周期性的非对称运动,将基于该非对称运动的力施加于直接或间接接触的皮肤或粘膜。在这里,与接触部103一起振动的系统的质量m1比支承与该接触部103一起振动的系统的系统的质量m2小。在这样的结构中,即使在系统整体的质量m1+m2大的情况下,由于与接触部103一起振动的系统的质量m1小,因此足够大的力从接触部103传递到皮肤或粘膜。其结果是,通过具有相同行程和输出的振动子102-i能够将与现有方法相比更大的变形施加于皮肤或粘膜。并且,能够减小可动部1025-i与支承部1026-i的相对位移,因此能够使用行程更小的振动子102-i。通过使用这样的机构使振动子102-i非对称振动,能够高效地使牵引感觉等模拟的力觉被感知到。
<基部101>
如图1A至图1D所例示的那样,本形态的基部101为板状的部件,在其底面101b侧设有分别配置振动子102-i和中间部件104-i的凹部101d-i。如上所述,基部101可以是任意的,例如,可以以包含智能手机终端装置等移动终端装置的部位作为基部101。
<中间部件104-i>
在凹部101d-i的底面101ba-i安装有中间部件104-i的一方侧。中间部件104-i是用于将沿着各可动部1025-i的D-i轴(第i轴)的非对称振动高效地传递给接触部103并且使各可动部1025-i的非对称振动和由可动部1025-1,1025-2的非对称振动的合成构成的振动不被接触部103大幅妨碍的部件。换句话说,中间部件104-i是将基于可动部1025-i的非对称振动的沿着D-i轴的方向成分的振动传递给接触部103并且能够实现向沿着与D-i轴不同方向的E-i轴的方向的接触部103的移动(相对于基部101的接触部103的移动、即“释放”)的部件。在本形态中,D-i轴与E-i轴在同一平面上,并且D-i轴与E-i轴彼此正交。例如,在以向彼此相反的方向呈现模拟的力觉的方式驱动(例如,以相反相驱动)振动子102-1和振动子102-2的情况下,接触部103相对于基部101进行旋转运动。中间部件104-i能够实现向沿着E-i轴的方向的“释放”,由此能够释放应变,实现该旋转运动。后文将对中间部件104-i的细节进行说明。
<振动子102-i>
在中间部件104-i的另一方侧安装有振动子102-i的支承部1026-i。由此振动子102-i经由中间部件104-i支承于基部101(即,支承部1026-i成为能够由基部101进行支承的结构),振动子102-i的一部分配置在凹部101d-i的内部。振动子102-i的可动部1025-i在支承于支承部1026-i的状态下,能够沿着D-i轴进行相对于支承部1026-i的非对称振动。以下,例示的是振动子102-i的具体构成。
如图2A和图2B所例示的那样,振动子102-i例如是具有包含壳体1027-i和引导件1021-i的支承部1026-i、弹簧1022-i,1023-i(弹性体)、线圈1024-i、作为永磁体的可动部1025-i以及连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i的线性执行机构。本形态的壳体1027-i和引导件1021-i均为由将筒(例如,圆筒或多边形筒)的双方的开放端的一部分封闭的形状构成的中空的部件。其中,引导件1021-i为比壳体1027-i小且能够收纳在壳体1027-i的内部的大小。壳体1027-i、引导件1021-i以及连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i例如由ABS树脂等合成树脂构成。弹簧1022-i,1023-i例如是由金属等构成的螺旋弹簧、板弹簧等。优选弹簧1022-i,1023-i的弹性系数(弹簧常数)相同,但也可以彼此不同。可动部1025-i例如是圆柱形状的永磁体,长度方向的一方的端部1025a-i侧为N极,另一方的端部1025b-i侧为S极。线圈1024-i例如为一连串漆包线,具有第1卷绕部1024a-i和第2卷绕部1024b-i。
可动部1025-i收纳在引导件1021-i的内部,在那里能够在长度方向上滑动地被支承。这样的支承机构的细节没有图示,但例如,在引导件1021-i的内壁面设有沿着长度方向的笔直的导轨,在可动部1025-i的侧面设有能够在该导轨上滑动地进行支承的导轨支承部。在引导件1021-i的长度方向的一端侧的内壁面1021a-i固定有弹簧1022-i的一端(即,在引导件1021-i支承有弹簧1022-i的一端),弹簧1022-i的另一端固定于可动部1025-i的端部1025a-i(即,可动部1025-i的端部1025a-i支承在弹簧1022-i的另一端)。并且,在引导件1021-i的长度方向的另一端侧的内壁面1021b-i固定有弹簧1023-i的一端(即,在引导件1021-i支承有弹簧1023-i的一端),弹簧1023-i的另一端固定于可动部1025-i的端部1025b-i(即,可动部1025-i的端部1025b-i支承于弹簧1023-i的另一端)。
在引导件1021-i的外周侧卷绕有线圈1024-i。其中,在可动部1025-i的端部1025a-i侧(N极侧),第1卷绕部1024a-i沿A1方向(从里向近前的方向)被卷绕,在端部1025b-i侧(S极侧),第2卷绕部1024b-i沿与A1方向相反方向的B1方向(从近前向里的方向)被卷绕。即,在从可动部1025-i的端部1025a-i侧(N极侧)观察的情况下,第1卷绕部1024a-i顺时针地被卷绕,第2卷绕部1024b-i逆时针地被卷绕。并且,优选在可动部1025-i停止、来自弹簧1022-i,1023-i的弹性力均衡的状态下,可动部1025-i的端部1025a-i侧(N极侧)配置在第1卷绕部1024a-i的区域,端部1025b-i侧(S极侧)配置在第2卷绕部1024b-i的区域。
通过以上方式配置结构的引导件1021-i、弹簧1022-i,1023-i、线圈1024-i以及可动部1025-i收纳在壳体1027-i内,引导件1021-i固定在壳体1027-i的内部。即,壳体1027-i与引导件1021-i的相对位置是固定的。其中,壳体1027-i的长度方向与引导件1021-i的长度方向和可动部1025-i的长度方向一致。
在壳体1027-i和引导件1021-i的内壁面1021a-i侧设有贯通孔1028a-i,在内壁面1021b-i侧设有贯通孔1028b-i。在贯通孔1028a-i插入有棒状的连结部102ea-i,在贯通孔1028b-i插入有棒状的连结部102eb-i。连结部102ea-i的一端侧与可动部1025-i的端部1025a-i侧接触,连结部102ea-i的另一端侧能够旋转地(绕连结部102ea-i的轴能够旋转地)支承于在壳体1027-i的外部配置的连结部102da-i的一端侧。连结部102eb-i的一端侧与可动部1025-i的端部1025b-i侧接触,连结部102eb-i的另一端侧能够旋转地(绕连结部102eb-i的轴能够旋转地)支承于在壳体1027-i的外部配置的连结部102db-i的一端侧。连结部102ea-i的一端侧可以与可动部1025-i的端部1025a-i侧连接、也可以不连接。连结部102eb-i的一端侧可以与可动部1025-i的端部1025b-i侧连接、也可以不连接。例如,可动部1025-i的端部1025a-i,1025b-i可以被连结部102ea-i的一端侧和连结部102db-i的一端侧夹在中间。其中,连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i需要伴随着可动部1025-i的运动而移动。即,连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i必须与可动部1025-i一起移动。除此之外,连结部102ea-i的一端侧可以与可动部1025-i的端部1025a-i侧为一体,连结部102eb-i的一端侧可以与可动部1025-i的端部1025b-i侧为一体。
线圈1024-i将与所流通的电流相应的力施加于可动部1025-i,由此,可动部1025-i相对于引导件1021-i进行周期性的非对称振动(以引导件1021-i为基准的在轴向上呈非对称性的周期性平移往复运动)。即,在线圈1024-i中向A1方向(B1方向)流通电流时,通过弗莱明左手定则说明的洛伦兹力的反作用力,在可动部1025-i施加有C1方向(从可动部1025-i的N极向S极的方向:右方)的力(图2A)。相反,在线圈1024-i中向A2方向(B2方向)流通电流时,在可动部1025-i施加有C2方向(从可动部1025-i的S极向N极的方向:左方)的力(图2B)。其中,A2方向是A1方向的相反方向。通过这些动作,在由可动部1025-i和弹簧1022-i,1023-i构成的系统中施加动能。由此,使以壳体1027-i为基准的可动部1025-i的位置和加速度(以引导件1021-i为基准的轴向的位置进而加速度)变化,伴随于此也能够使连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i的位置和加速度变化。即可动部1025-i在支承于支承部1026-i的状态下,基于所施加的驱动控制信号DCS沿着D-i轴进行相对于支承部1026-i的非对称振动,与此同时连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i也沿着D-i轴进行非对称振动。
需要说明的是,振动子102-i的结构不限于图2A和图2B。例如,也可以是在可动部1025-i的端部1025a-i侧沿A1方向卷绕有线圈1024-i的第1卷绕部1024a-i、在端部1025b-i侧不卷绕线圈1024-i的结构。相反,也可以是在端部1025b-i侧沿B1方向卷绕有线圈1024-i的第2卷绕部1024b-i,在可动部1025-i的端部1025a-i侧不卷绕线圈1024-i的结构。或者,第1卷绕部1024a-i与第2卷绕部1024b-i可以是互不相同的线圈。即,第1卷绕部1024a-i与第2卷绕部1024b-i可以是不电连接、施加有彼此不同的电信号的结构。
<接触部103>
在各振动子102-i的可动部1025-i安装有接触部103,由此接触部103被各振动子102-i支承。即,接触部103安装于可动部1025-i,并且能够相对于支承部1026-i振动。如图1A至图1D所例示的那样,本形态的接触部103是如上所述地能够收纳经由中间部件104-i对振动子102-i进行支承的基部101的箱状部件。即,接触部103构成为覆盖对支承部1026-i进行支承的基部101的外侧的至少一部分区域的形状。例如,接触部103是覆盖对支承部1026-i进行支承的移动体终端装置即基部101的外侧的至少一部分区域(例如,一部分的面)的壳体。优选接触部103具有能够传到基于可动部1025-i的非对称振动的振动的硬度、具有作为把持部发挥作用的强度并且以尽可能轻量的材质构成。作为这样的材质,例如,能够例示出ABS树脂等合成树脂。
在接触部103的内侧底面103b设有用于安装振动子102-i的可动部1025-i的凹部103ba-i。如上所述,支承振动子102-i的基部101收纳在接触部103的内侧,振动子102-i的可动部1025-i经由前述连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装在凹部103ba-i的底面侧。即,连结部102da-i,102db-i的另一端侧(对连结部102ea-i,102eb-i进行支承的部分的另一端侧)安装于凹部103ba-i的底面侧,由此可动部1025-i安装于接触部103。并且,基部101的底面101b与接触部103的内侧底面103b相对配置,基部101的侧面101a与接触部103的内壁面103a相对配置。其中,在底面101b与内侧底面103b之间存在间隙,它们互不接触。同样,在侧面101a与内壁面103a之间存在间隙,它们也互不固定。因此接触部103能够相对于基部101、中间部件104-i以及支承部1026-i振动。另外,在前述中间部件104-i的功能的基础上,接触部103能够实现沿着D-i轴的振动和沿着D-1轴和D-2轴所在的平面的旋转振动。
<系统质量>
与本形态的接触部103一起振动的系统即“接触机构”的振动的平均振幅比对与接触部103一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”的振动的平均振幅大。其中,“与接触部103一起振动的系统”和“对与接触部103一起振动的系统进行支承的系统”是包含于模拟力觉发生装置1的系统。在上述结构的情况下,与接触部103一起振动的系统即“接触机构”包含接触部103和可动部1025-i。该“接触机构”可以进一步包含连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i。对与接触部103一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”包含支承部1026-i。该“底座机构”可以进一步包含基部101、中间部件104-i、弹簧1022-i,1023-i以及线圈1024-i的至少任一种。
与接触部103一起振动的系统即“接触机构”的质量m1比对与该接触部103一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”的质量m2小。由此能够高效地(明显地及/或以行程更小的振动子102-i)呈现模拟的力觉。优选“接触机构”的质量m1比零大且为“底座机构”的质量m2的三分之一以下。换句话说,0<m1/m2≤1/3。由此,能够更高效地呈现模拟的力觉(该实验数据如后所述)。
<驱动控制装置100>
驱动控制装置100例如是通过使具备CPU(central processing unit)等处理器(硬件处理器)以及RAM(random-access memory)、ROM(read-only memory)等存储器等的通用或专用计算机执行规定的程序而构成的装置。该计算机可以具备1个处理器、存储器,也可以具备多个处理器、存储器。该程序可以安装于计算机,也可以预先存储于ROM等。并且,可以不是CPU那样通过读取程序来实现功能结构的电子回路(circuitry),而是通过不使用程序地实现处理功能的电子回路来构成一部分或所有的处理部。并且,构成1个装置的电子回路可以包含多个CPU。
<动作>
在使用模拟力觉发生装置1时,只有模拟力觉发生装置1的接触部103的外侧被手掌1000把持(图1D)。基部101等其他部位不被把持。由此,只有接触部103作为与皮肤直接接触的部位发挥作用。并且,接触部103可以不被手掌1000直接把持,而是经由手套等部件被把持。即,接触部103可以间接地被手掌1000把持。或者,可以使手之外的人体的皮肤或粘膜与接触部103接触。其中,在该情况下基部101等其他部位不与人体接触。也就是说,只有接触部103作为与皮肤或粘膜直接或间接接触的部位发挥作用。换句话说,使用时的模拟力觉发生装置1的重量由接触部103支承。
驱动控制装置100将用于驱动振动子102-i的驱动控制信号DCS向振动子102-i供给。驱动控制信号DCS可以是电压控制的信号,也可以是电流控制的信号。通过该驱动控制信号DCS,向可动部1025-i施加所期望的方向(图2A和图2B:C1方向或C2方向)的加速度的方向的电流在向线圈1024-i流通电流的期间T1和除此之外的期间T2周期性地反复。此时,使向规定的方向流通电流期间(时间)与除此之外的期间(时间)的比(反转比)偏向任一方的期间。换句话说,使一个周期所占据的期间T1的比例与该周期所占据的期间T2的比例不同的周期性的电流在线圈1024-i中流通。由此,至少任一可动部1025-i相对于支承部1026-i沿着D-i轴非对称振动。可动部1025-i所进行的非对称振动经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i传递到接触部103。换句话说,基于可动部1025-i所进行的非对称振动的力经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i施加于接触部103。由此,接触部103相对于基部101和支承部1026-i进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤施加基于该非对称运动的力。由此,能够呈现所期望的平移方向或旋转方向的模拟的力觉。例如,在可动部1025-1和可动部1025-2通过同一相位的非对称振动而在同一方向(沿着D-1轴和D-2轴的同一方向)上呈现模拟的力觉的情况下,使用者感知到平移力觉。例如,在可动部1025-1和可动部1025-2通过相反相位的非对称振动而在彼此相反的方向(沿着D-1轴和D-2轴彼此相反的方向)呈现模拟的力觉的情况下,使用者感知到旋转方向的模拟的力觉。
需要说明的是,优选接触部103对皮肤或粘膜施加的力的波形图案(时序波形图案)在时间区间τ1(第1时间区间)表示方向为规定方向DIR1且绝对值为阈值TH1(第1阈值)以上的力,在时间区间τ2(与第1时间区间不同的第2时间区间)表示方向为规定方向的相反方向DIR2且绝对值在阈值TH2(TH2<TH1)以内的力。其中,τ1<τ2,时间区间τ1与时间区间τ2周期性地反复。将这样的波形图案称为“最优化波形图案”。由此,能够使模拟的力觉更明显地被感知到。更优选的是,该力的波形图案为矩形图案或近似于矩形图案的图案。
<中间部件104-i的具体例>
在可动部1025-1和可动部1025-2进行相反相位的非对称振动的情况下,接触部103相对于基部101旋转(转动)。这样的动作通过前述中间部件104-i的动作实现。以下对中间部件104-i的构成例进行说明。
《利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子》
能够以沿着D-i轴(第i轴)的方向的刚性比沿着E-i轴(与D-i轴不同方向的轴)的方向的刚性高的部件作为中间部件104-i。本形态的中间部件104-i均配置在支承部1026-i与基部101之间。
《例1-1》
在图3A和图3B中表示利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子1-1即中间部件1041-i。图3A是中间部件1041-i的左视图,图3B是中间部件1041-i的正面图。中间部件1041-i为长方体的柔性部件(例如,合成树脂或橡胶等弹性体)。例如,可以以带海绵的双面胶等作为中间部件1041-i。振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于接触部103,振动子102-i的支承部1026-i安装于中间部件1041-i的一侧面。中间部件1041-i的该一侧面的相反面安装于基部101。中间部件1041-i的长度方向(沿着D-i轴的方向)的刚性比短边方向(沿着E-i轴的方向)的刚性高。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动高效地传导到接触部103。并且,振动子102-i向E-15方向旋转,因此相对于接触部103的基部101的沿着E-i轴的方向的移动不被大幅妨碍(接触部103能够相对于基部101在沿着E-i轴的方向上微小振动)。
《例1-2》
图3C和图3D表示的是利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子1-2即中间部件1042-i。图3C是中间部件1042-i的左视图,图3D是中间部件1042-i的正面图。中间部件1042-i由将彼此大致平行(例如,平行)配置的长方形的2片板状部1042a-i,1042b-i以及板状部1042a-i,1042b-i之间连结的、彼此大致平行(例如,平行)配置的长方形的2片板状部1042c-i,1042d-i构成。板状部1042a-i,1042b-i与板状部1042c-i,1042d-i彼此大致正交(例如,直交)。中间部件1042-i由柔性部件构成,例如一体地构成。振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于接触部103,振动子102-i的支承部1026-i安装于中间部件1042-i的板状部1042b-i。中间部件1042-i的板状部1042a-i安装于基部101。中间部件1042-i的长度方向(沿着D-i轴的方向)的刚性比沿着短边方向(沿着E-i轴的方向)的刚性高。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动能够高效地传递到接触部103。并且,振动子102-i向E-16方向旋转,因此相对于接触部103的基部101的沿着E-i轴的方向的移动不被大幅妨碍。
《例1-3》
图4A和图4B表示的是利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子1-3即中间部件1043-i。图4A是中间部件1043-i的左视图,图4B是中间部件1043-i的正面图。中间部件1043-i是由彼此大致平行配置的长方形的2片板状部和将其倾斜相连的1片长方形的板状部构成的右侧面呈Z型的部件。中间部件1043-i由柔性部件构成,例如一体地构成。振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于接触部103,振动子102-i的支承部1026-i安装于中间部件1043-i的一端,中间部件1043-i的另一端安装于基部101。中间部件1043-i的长度方向(沿着D-i轴的方向)的刚性比沿着短边方向(沿着E-i轴的方向)的刚性高。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动高效地传递到接触部103。并且,振动子102-i在E-13方向上移动,因此相对于接触部103的基部101的沿着E-i轴的方向的移动不被大幅地妨碍。另外振动子102-i也能够在E-12方向上移动,相对于接触部103的基部101的E-12方向的移动也不被大幅地妨碍。
《例1-4》
在图4C和图4D中表示的是利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子1-4即中间部件1044-i。图4C是中间部件1044-i的左视图,图4D是中间部件1044-i的正面图。中间部件1044-i由彼此大致平行地配置的长方形的2片板状部1044c-i,1044d-i和将板状部1044c-i,1044d-i之间连结的、2片蛇腹状部1044a-i,1044b-i构成。中间部件1044-i由柔性部件构成,例如一体地构成。振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于接触部103,振动子102-i的支承部1026-i安装于中间部件1044-i的板状部1044d-i。中间部件1044-i的板状部1044c-i安装于基部101。中间部件1044-i的长度方向(沿着D-i轴的方向)的刚性比短边方向(沿着E-i轴的方向)的刚性高。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动能够高效地传递到接触部103。并且,相对于接触部103的基部101的沿着E-i轴的方向的移动不被大幅地妨碍。另外振动子102-i也能够在E-12方向上移动,接触部103相对于基部101的E-12方向的移动也不被大幅地妨碍。
《例1-5》
在图4E和图4F中表示的是利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子1-5即中间部件1045-i。图4C是中间部件1045-i的左视图,图4D是中间部件1045-i的正面图。中间部件1045-i将上述中间部件1044-i的2片蛇腹状部1044a-i,1044b-i置换为弯曲部1045a-i,1045b-i。中间部件1045-i由柔性部件构成,例如一体地构成。在该结构中能够实现与例1-4同样的功能。
《例1-6》
在图6A和图6B中表示的是利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子1-6即中间部件1049-i。图6A表示中间部件1049-i的左视图,图6B表示中间部件1049-i的正面图。中间部件1049-i是由彼此大致正交的长方形的2片板状部1048a-i,1048c-i和将它们连结的1片长方形的板状部1048b-i构成的部件。板状部1048b-i可以连结板状部1048a-i,1048c-i的任意位置。中间部件1049-i由柔性部件构成,例如一体地构成。振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于接触部103,振动子102-i的支承部1026-i的侧面安装于中间部件1049-i的板状部1048a-i。位于中间部件1049-i的另一端的板状部1048c-i安装于基部101。中间部件1049-i的长度方向(沿着D-i轴的方向)的刚性比短边方向(沿着E-i轴的方向)的刚性高。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动能够高效地传递给接触部103。并且,振动子102-i在E-14方向上移动,因此接触部103相对于基部101的沿着E-i轴的方向的移动不被大幅地妨碍。另外振动子102-i也能够在E-12方向上移动,接触部103相对于基部101的E-12方向的移动也不被大幅地妨碍。
《基于铰链的中间部件104-i的例子》
可以将铰链机构作为中间部件104-i。
《例2-1》
在图5A和图5B中表示的是基于铰链机构的中间部件104-i的例子2-1即中间部件1046-i。图5A是中间部件1046-i的左视图,图5B是中间部件1046-i的正面图。中间部件1046-i是包含安装部1046a-i和相对于安装部1046a-i能够绕铰链轴1046c-i相对旋转的安装部1046b-i的铰链。中间部件1046-i可以通过聚丙烯等柔性部件一体构成,也可以连接有由柔性部件构成的分体的安装部1046a-i,1046b-i。其中,铰链轴1046c-i必须配置在沿着D-i轴(第i轴)的方向上。安装部1046a-i安装于支承部1026-i侧,安装部1046b-i安装于基部101侧。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动能够高效地传递到接触部103。并且,由于振动子102-i的E-17方向的旋转和沿着连结部102eb-i的绕轴的旋转,接触部103相对于基部101的沿着E-i轴的方向的移动不被大幅地妨碍。
《例2-2》
在图5C和图5D中表示的是基于铰链机构的中间部件104-i的例子2-2即中间部件1047-i。图5C是中间部件1047-i的左视图,图5D是中间部件1047-i的正面图。中间部件1047-i是包含安装部1047a-i和相对于安装部1047a-i绕铰链轴1047c-i能够相对旋转的安装部1047b-i的铰链。与例2-1的不同点在于,安装部1047a-i,1047b-i由铰链轴1047c-i机械地铰链结合。中间部件1047-i例如通过合成树脂等构成。铰链轴1047c-i必须配置在沿着D-i轴(第i轴)的方向上。安装部1047a-i安装于支承部1026-i侧,安装部1047b-i安装于基部101侧。在该结构中能够实现与例2-1同样的功能。
《基于滑动机构的中间部件104-i的例子》
可以通过滑动机构构成中间部件104-i。
在图6C和图6D中表示的是基于滑动机构的中间部件104-i的例子即中间部件1049-i。图6C是中间部件1049-i的左视图,图6D是中间部件1049-i的正面图。中间部件1049-i是包含导轨部1049b-i和能够滑动地支承于导轨部1049b-i的滑动部1049a-i的滑动机构。导轨部1049b-i配置在沿着E-i轴(与第i轴不同方向的滑动轴)的方向上。滑动部1049a-i在支承于导轨部1049b-i的状态下能够沿着E-i轴(滑动轴)滑动。导轨部1049b-i安装于支承部1026-i侧,滑动部1049a-i安装于基部101侧。由此,可动部1025-i所进行的沿着D-i轴的方向的振动能够高效地传递到接触部103。并且,滑动部1049a-i能够沿着E-i轴滑动,因此接触部103相对于基部101的沿着E-i轴方向的移动不被大幅地妨碍。
[第1实施方式的变形例1]
可以从第1实施方式的模拟力觉发生装置1中省略中间部件104-i而将支承部1026-i直接安装于基部101的凹部101d-i的底面101ba-i。在该情况下不能呈现旋转方向的模拟的力觉,但可动部1025-1和可动部1025-2进行同一相位的非对称振动而能够呈现平移力觉。
[第1实施方式的变形例2]
在本形态中,接触部103经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于可动部1025-i。然而,接触部103可以与可动部1025-i为一体。
[第2实施方式]
在第1实施方式中,只有基部101的底面101b和侧面101a被接触部103覆盖,但基部101的外部可以全部被接触部覆盖。需要说明的是,以下以与此前说明的事项的不同点为中心进行,对于已经说明的事项适用相同的附图标记而省略说明。
如图7A至图7C所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置2具有基部101、振动子102-1,102-2、接触部203以及中间部件104-1,104-2。在本形态中,振动子102-i(其中,i=1,2)的支承部1026-i相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-i相当于“接触机构侧部件”。并且接触部203是支承模拟力觉发生装置2的重量的部件。与第1实施方式的不同点在于,接触部203是完全覆盖基部101的外部的箱状部件,在接触部203内收纳的基部101的底面101b与接触部203的内侧底面203b相对配置,基部101的侧面101a与接触部203的内壁面203a相对配置,基部101的上表面101c与接触部203的内侧上面203c相对配置。在底面101b与内侧底面203b之间、侧面101a与内壁面203a之间、上表面101c与内侧上面203c之间分别存在间隙,基部101与接触部203不接触。除此之外,除了将接触部103置换为接触部203之外,可以与第1实施方式及其变形例相同。
[第3实施方式]
在第1、2实施方式中,模拟力觉发生装置1,2具备2个振动子102-1,102-2,它们经由中间部件104-1,104-2安装于基部101。然而,模拟力觉发生装置可以仅具备1个振动子102-1。在该情况下不需要中间部件104-1。
如图8A至图8D所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置3具有基部101、振动子102-1、接触部103以及由柔软的素材构成的支承部件305。在本形态中,振动子102-1的支承部1026-1相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-1相当于“接触机构侧部件”。与第1实施方式的不同点在于,在基部101的凹部101D-1的底面101ba-1直接安装有振动子102-1的支承部1026-1,代替振动子102-2而安装有支承部件305。支承部件305的一端安装于基部101的底面101b侧,支承部件305的另一端安装于接触部103的内侧底面103b侧。除此之外可以与第1实施方式及其变形例相同。支承部件305位于基部101与接触部103之间,由此在基部101与接触部103之间产生间隙,并且接触部103通过柔软的部件构成,由此能够防止接触部103的D-1轴方向的振动被大幅妨碍。需要说明的是,可以代替柔软的支承部件305而设置不大幅翻盖D-1轴方向的振动的机构(例如,导轨机构和铰链)等。或者,支承部件305可以通过柔性小的部件构成,接触部103可以通过柔性高的素材构成。在该情况下,通过接触部103的柔性(应变变形),能够防止接触部103的D-1轴方向的振动被大幅妨碍。除此之外,在第2实施方式的结构中,在基部101的凹部101d-i的底面101ba-i可以直接安装有振动子102-1的支承部1026-1,也可以代替振动子102-2而安装有支承部件305。或者,可以省略中间部件104-1而使支承部1026-i经由中间部件104-1安装于基部101。
[第4实施方式]
模拟力觉发生装置所具备的振动子102-i的配置、个数不限于第1至3实施方式。例如,如图9A至图9E所例示的那样,也可以是具有包含进行相对于基部101、支承部1026-i(其中,i=1,2,3)以及支承部1026-i的非对称振动的可动部1025-i的振动子102-i,接触部103以及中间部件104-i的模拟力觉发生装置4。在本形态中,振动子102-i(其中,i=1,2,3)的支承部1026-i相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-i相当于“接触机构侧部件”。与第1实施方式的不同点在于,在第1实施方式中i=1,2,在模拟力觉发生装置4中i=1,2,3,D-3轴与D-1两轴大致正交,E-3轴与E-1和E-2轴大致正交,在振动子102-1与振动子102-2之间的区域配置有振动子102-3。或者,可以如图10A的模拟力觉发生装置4’那样,i=1,2,3,4,D-3轴和D-4轴与D-1和D-2轴大致正交,E-3和E-4轴与E-1轴和E-2轴大致正交,在未配置有振动子102-1或振动子102-2的基部101的边缘部配置有振动子102-3102-4。或者,可以如图10B的模拟力觉发生装置4”那样,i=1,2,D-1轴与D-2轴大致正交,E-1轴与E-2轴大致正交。除此之外可以与第1实施方式及其变形例相同。
[第5实施方式]
在第1至4实施方式中,振动子102-i的支承部1026-i经由中间部件104-i安装于基部101,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于接触部103。然而,基部101与接触部103的位置可以相反。即,可以如图11A至图11C、图2A和图2B所例示的模拟力觉发生装置5那样,支承部1026-i经由中间部件104-i安装于接触部103,可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于基部101的凹部101d-i的底面101ba-i。即,在支承部1026-i与接触部103之间可以配置有中间部件104-i,接触部103经由中间部件104-i安装于支承部1026-i并且能够相对于可动部1025-i振动。在本形态中,振动子102-i(其中,i=1,2)的可动部1025-i相当于“底座机构侧部件”,支承部1026-i相当于“接触机构侧部件”。
在该结构中,与接触部103一起振动的系统即“接触机构”包含接触部103和支承部1026-i。该“接触机构”还可以包含中间部件104-i、弹簧1022-i,1023-i以及线圈1024-i中的至少任一种。对与接触部103一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”包含基部101。对该“底座机构”进行支承的系统还包含连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i以及可动部1025-i中的至少任一种。需要说明的是,在该情况下,“接触机构”的振动的平均振幅比“底座机构”的振动的平均振幅大。并且,“接触机构”的质量m1比“底座机构”的质量m2小。优选“接触机构”的质量m1是“底座机构”的质量m2的质量的三分之一以下。
中间部件104-i的具体例可以与第1实施方式相同。其中,在支承部1026-i与接触部103之间配置有中间部件104-i。即,如图12至图15所例示的那样,成为第1实施方式的图3至图6的基部101与接触部103交替的配置结构即可。例如,在《利用了刚性的各向异性的中间部件104-i的例子》的情况下,振动子102-i的支承部1026-i经由中间部件1041-i,1242-i,1048-i安装于接触部103侧,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于基部101即可(图12、图13、图15A和图15B)。例如,在《基于铰链的中间部件104-i的例子》的情况下,安装部1046a-i,1047a-i安装于支承部1026-i侧,安装部1046b-i,1047b-i安装于接触部103侧,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于基部101即可(图14)。在《基于滑动机构的中间部件104-i的例子》的情况下,导轨部1049b-i安装于支承部1026-i侧,滑动部1049a-i安装于接触部103侧,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i安装于基部101即可(图15C和图15D)。
[第5实施方式的变形例1]
可以如图11D所例示的模拟力觉发生装置5’那样,振动子102-i的支承部1026-i直接安装于基部101的凹部101d-i的底面101ba-i,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i和中间部件104-i安装于接触部103。即,中间部件104-i可以配置在可动部1025-i与接触部103之间。在这种情况下,振动子102-i的支承部1026-i相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-i相当于“接触机构侧部件”。在该结构的情况下,与接触部103一起振动的系统即“接触机构”包含接触部103和可动部1025-i。该“接触机构”还可以包含中间部件104-i和连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i中的至少任一种。对与接触部103一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”包含支承部1026-i。该“底座机构”还可以包含基部101、弹簧1022-i,1023-i以及线圈1024-i中的至少任一种。在该情况下,“接触机构”的振动的平均振幅比“底座机构”的振动的平均振幅大。并且,“接触机构”的质量m1比“底座机构”的质量m2小。优选“接触机构”的质量m1为“底座机构”的质量m2的质量的三分之一以下。
[第5实施方式的变形例2]
在本形态中,接触部103经由中间部件104-i安装于支承部1026-i。然而,接触部103可以不经由中间部件104-i而与支承部1026-i为一体。或者,接触部103、中间部件104-i以及支承部1026-i可以为一体。
[第5实施方式的变形例3]
可以成为不使用中间部件104-i而振动方向不同的多个振动子的支承部彼此被安装或固定,由此接触部103相对于基部101能够向任意的二维方向振动的结构。在图16A、图17A和图17B所例示的模拟力觉发生装置5”中,基部101经由连结部102da-2,102db-2,102ea-2,102eb-2安装于振动子102-2的可动部1025-2,或者与可动部1025-2为一体。并且接触部103经由连结部102da-1,102db-1,102ea-1,102eb-1安装于振动子102-1的可动部1025-1,或者与可动部1025-1为一体。振动子102-i能够沿着D-i轴(第i轴)相对于支承部1026-i振动。其中,D-1轴与D-2轴方向不同,相对于D-1轴的D-2轴的相对位置被固定或受制约。在图16A、图17A和图17B的例子中,D-1轴与D-2轴大致正交,支承部1026-1的外表面安装于支承部1026-2的外表面、或者支承部1026-1,1026-2成为一体。利用这样的结构,在接触部103传递有基于可动部1025-1的非对称振动和可动部1025-2的非对称振动中的至少一方的振动,接触部103将基于该非对称振动的至少一方施加于皮肤或粘膜。
如上所述,支承部彼此可以被安装或存在多组固定的振动子的组。例如,如图16B所例示的模拟力觉发生装置5””’那样,基部101经由连结部102da-i2,102db-i2,102ea-i2,102eb-i2安装于振动子102-i2的可动部1025-i2或者与可动部1025-i2为一体。并且接触部103经由连结部102da-i1,102db-i1,102ea-i1,102eb-i1安装于振动子102-i1的可动部1025-1,或者与可动部1025-i1为一体。其中,i1为奇数,i2为偶数i2=i1+1。在图16B的例子中,(i1,i2)=(1,2)、(3,4),但可以设置更多振动子的组。振动子102-i能够沿着D-i轴相对于支承部1026-i振动。其中,D-i1轴与D-i2轴的方向不同,相对于D-i1轴的D-i2轴的相对位置被固定或受制约。在图16B的例子中,D-1轴与D-2轴大致正交,D-3轴与D-4轴大致正交,D-1轴与D-3轴大致平行。其中,上述内容并非用于限定本发明,D-i1轴与D-(i1+1)轴可以不同。
除此之外,振动方向不同的多个振动子的支承部可以彼此不直接连接,而是经由某一部件彼此连接。例如,如图17C所例示的那样,振动子102-1的支承部1026-1与振动子102-2的支承部1026-2可以经由由彼此大致平行的板状部504aa,504ab以及将它们连结的、与板状部504aa,504ab大致正交的板状部504ac构成的阶梯状部件504a连接。在该例子中,基部101经由连结部102da-2,102db-2,102ea-2,102eb-2安装于振动子102-2的可动部1025-2或者与可动部1025-2为一体。接触部103可以经由连结部102da-1,102db-1,102ea-1,102eb-1安装于振动子102-1的可动部1025-1或者与可动部1025-1为一体。支承部1026-1与阶梯状部件504a的板状部504ab连接,支承部1026-2可以与板状部504aa连接。支承部1026-1与板状部504ab的接触面和支承部1026-2与板状部504aa的接触面不在同一平面上。包含支承部1026-2与板状部504aa的接触面的平面配置在包含支承部1026-1与板状部504ab的接触面的平面和接触部103之间。包含支承部1026-1与板状部504ab的接触面的平面配置在包含支承部1026-2与板状部504aa的接触面的平面和基部101之间。由此,与必须使基部101与接触部103之的间隔比支承部1026-1,1026-2的总厚度大的结构(例如,图17A和图17B)相比,能够使厚度变薄。
[第6实施方式]
接触部、基部、支承部以及可动部的配置结构存在各种变形。例如,可以如图18A所例示的模拟力觉发生装置6那样,平面形状为大致四边形的板状的基部601的侧面的外方被框体的接触部603包围,在基部601的4个侧面601a-i(其中,i=1,2,3,4)与接触部603的4个内壁面603a-i之间分别配置有振动子102-i。在该例子中,振动子102-i的支承部1026-i安装于基部601的侧面601a-i,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部1029-i(连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i)安装于棒状支承部6021-i的一端侧。在接触部603的4个内壁面603a-i分别设有贯通孔6031-i,在贯通孔6031-i插入且贯穿有棒状支承部6021-i的另一端侧。贯通孔6031-i的内径比棒状支承部6021-i的外径略大,棒状支承部6021-i能够沿着与贯通孔6031-i同轴的H-i轴(沿着内壁面603a-i的贯通方向的轴)移动。也可以是通过滚珠轴承等机构使棒状支承部6021-i能够沿着贯通孔6031-i自如移动的结构。振动子102-i的可动部1025-i相对于支承部1026-i在沿着G-i轴的方向上进行非对称振动。在侧面601a-i与内壁面603a-i之间存在间隙,并且沿着G-i轴的方向的非对称振动经由连结部1029-i和棒状支承部6021-i传递给接触部603。另一方面,接触部603能够相对于棒状支承部6021-i在沿着H-i轴的方向上自如移动。因此,接触部603的沿着H-i轴的方向的振动不会被棒状支承部6021-i和安装于棒状支承部6021-i的振动子102-i大幅限制。在本形态中,振动子102-i(其中,i=1,2,3,4)的支承部1026-i相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-i相当于“接触机构侧部件”。并且接触部603是支承模拟力觉发生装置6的重量的部件。在接触部603传递有基于至少任一可动部1025-i的非对称振动的振动,接触部603向与其直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于该非对称振动中的至少一个的力。由此,能够呈现模拟的力觉。
[第7实施方式]
可以沿着三维的各轴配置振动子。例如,可以如图18B所例示的模拟力觉发生装置7那样,大致6面体(例如,大致立方体)的基部701收纳在箱状的接触部703的内部,在基部701的各面701a-i(其中,i=1,2,3,4,5,6)与接触部703的6个内壁面703a-i之间分别配置有振动子102-i。其中,面701a-1,701a-2,701a-3彼此大致正交,面701a-4,701a-5,701a-6(未图示)彼此大致正交。面701a-1与面701a-4大致平行,面701a-2与面701a-5大致平行,面701a-3与面701a-6大致平行。并且接触部703是支承模拟力觉发生装置7的重量的部件。在该例子中,振动子102-i的支承部1026-i安装于基部701的面701a-i,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部1029-i安装于棒状支承部7021-i的一端侧。各振动子102-i的可动部1025-i相对于支承部1026-i在沿着J-i轴的方向上进行非对称振动。J-1轴、J-2轴、J-3轴彼此大致正交。J-4轴、J-5轴、J-6轴(未图示)彼此大致正交。J-1轴与J-4轴大致平行,J-2轴与J-5轴大致平行,J-3轴与J-6轴大致平行。在接触部703的6个内壁面703a-i,设有能够滑动地将棒状支承部7021-i的另一端侧保持在K-i-2轴(与J-i轴大致正交的轴)的槽703aa-i。如图19A所例示的那样,在槽703aa-i的底面与棒状支承部7021-i的前端之间存在间隙(空隙),接触部703能够相对于基部701在K-i-1轴方向(与面701a-i大致正交的方向)上移动。在面701a-i与内壁面703a-i之间存在间隙,并且,沿着J-i轴的方向的非对称振动经由棒状支承部7021-i传递到接触部703。并且,如图19A的左视图图19B所例示的那样,接触部703能够相对于棒状支承部7021-i在沿着K-i-2轴(与J-i轴大致正交的轴)的方向上移动。因此,接触部703的沿着K-i-1轴和K-i-2轴的方向的振动不被棒状支承部7021-i和安装于该棒状支承部7021-i的振动子102-i大幅限制。在接触部703传递有基于至少任一振动子102-i的非对称振动的振动,接触部703将该非对称振动中的至少一个的力施加于与其直接或间接接触的皮肤或粘膜。由此,能够呈现6个自由度(参照第8实施方式)的模拟的力觉。
[第8实施方式]
作为第7实施方式的变形例,可以代替棒状支承部7021-i和槽703aa-i而使用在第1实施方式中说明的中间部件104-i。例如,可以如图20A和图20B所例示的模拟力觉发生装置8那样,大致6面体(例如,大致立方体)的基部701收纳在箱状的接触部703的内部,在基部701的各面701a-i(其中,i=1,2,3,4,5,6)与接触部703的6个内壁面703a-i之间分别配置有振动子102-i和中间部件104-i。本形态的接触部703是支承模拟力觉发生装置8的重量的部件。在该例子中,振动子102-i的支承部1026-i安装于基部701的面701a-i,振动子102-i的可动部1025-i经由连结部1029-i安装于中间部件104-i的一方侧。中间部件104-i的另一方侧安装于接触部703的内壁面703a-i。作为中间部件104-i,例如优选为中间部件1044-i和中间部件1045-i。各振动子102-i的可动部1025-i相对于支承部1026-i(参照图2A和图2B等)在沿着J-i轴的方向上进行非对称振动。基于该非对称振动的振动经由中间部件104-i高效地传递到接触部703。另一方面,通过中间部件104-i的动作,接触部703的沿着K-i-1轴和K-i-2轴的方向的振动不被棒状支承部7021-i和安装于该棒状支承部7021-i的振动子102-i大幅限制。在接触部703传递有基于至少任一振动子102-i的非对称振动的振动,接触部703将基于该非对称振动中的至少任一个的力施加于与其直接或间接接触的皮肤或粘膜。由此,能够如下所述地呈现6个自由度的模拟的力觉。
如图21A所例示的那样,振动子102-3和振动子102-6在以在相同的xa方向上呈现模拟的力觉的方式进行非对称振动的情况下,与接触部703接触的使用者感知到xa方向的平移力觉。如图21B所例示的那样,在振动子102-1和振动子102-4以在相同的ya方向上呈现模拟的力觉的方式进行非对称振动的情况下,与接触部703接触的使用者感知到ya方向的平移力觉。如图21C所例示的那样,振动子102-2和振动子102-5以在相同的za方向呈现模拟的力觉的方式进行非对称振动的情况下,与接触部703接触的使用者感知到za方向的平移力觉。
如图22A所例示的那样,在振动子102-3和振动子102-6以在彼此方向相反的xb方向和xa方向上分别呈现模拟的力觉的方式进行非对称振动的情况下,与接触部703接触的使用者感知到绕z轴的模拟的旋转力觉。如图22B所例示的那样,在振动子102-1和振动子102-5以在彼此方向相反的yb方向和ya方向上分别呈现模拟的力觉的方式进行非对称振动的情况下,与接触部703接触的使用者感知到绕x轴的模拟的旋转力觉。如图22C所例示的那样,在振动子102-2和振动子102-4以在向彼此相反方向的zb方向和za方向上分别呈现模拟的力觉的方式进行非对称振动的情况下,与接触部703接触的使用者感知到绕y轴的模拟的旋转力觉。
[第9实施方式]
振动子的支承部可以不支承于基部。例如,图23A和图23B所例示的模拟力觉发生装置9具有振动子102-1、板状的接触部903和带状的接触部904。接触部903由合成树脂等构成,接触部904由合成树脂、皮革等构成。振动子102-1的可动部1025-1经由连结部102da-1,102db-1,102ea-1,102eb-1安装于接触部903的板面903c。另外在接触部903的边缘部903a,903b安装有接触部904的两端。需要说明的是,振动子102-1的可动部1025-1沿着L-1轴进行非对称振动,边缘部903a,903b是沿着该L-1轴的(与L-1轴大致平行的)边缘部。如图23B所例示的那样,模拟力觉发生装置9例如以接触部903,904与使用者的腕部900的皮肤接触的方式安装。在本形态中,振动子102-1的支承部1026-1相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-1相当于“接触机构侧部件”。
在该结构的情况下,与接触部903,904一起振动的系统即“接触机构”包含接触部903,904和可动部1025-1。该“接触机构”还可以包含连结部102da-1,102db-1,102ea-1,102eb-1。对与接触部903,904一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”包含支承部1026-i。该“底座机构”还可以包含弹簧1022-i,1023-i以及线圈1024-i的至少一种。“接触机构”的质量m1比“底座机构”的质量m2小。由此能够高效地呈现模拟的力觉。优选与接触部903,904一起振动的系统即“接触机构”的质量m1为对与该接触部903,904一起振动的系统的系统即“底座机构”的质量m2的质量的三分之一以下。由此,能够更高效地呈现模拟的力觉。
如图24A所例示的模拟力觉发生装置10那样,在与L-1轴大致正交的边缘部903d,903e安装有接触部904的两端。
并且如图24B所例示的模拟力觉发生装置11那样,包含进行沿着L-i轴的非对称振动的可动部的多个振动子可以安装于接触部903。图24B的L-1轴与L-2轴大致正交。
通过带状的接触部而安装于腕部等的模拟力觉发生装置可以包含基部。例如,如图25A和图25B所例示的模拟力觉发生装置12那样,可以如第1实施方式中所例示的那样在具有接触部103以及包含基部101、可动部1025-1和支承部1026-1的振动子102-1的模拟力觉发生装置上安装带状的接触部904。需要说明的是,图25A是图25B的25A-25A概略剖面图。在该例子中,振动子102-1的支承部1026-1相当于“底座机构侧部件”,可动部1025-1相当于“接触机构侧部件”。
[基于振动系统的动态解析的驱动控制信号DCS的设定]
例示用于向使用者的皮肤施加所期望的波形图案的力的驱动控制信号DCS的设定方法。在这里通过振动系统的动态解析来设定驱动控制信号DCS。如图1D所例示的那样,设想模拟力觉发生装置1的接触部103的外侧被使用者的手掌1000把持的状态。该状态通过模拟力觉发生装置1的力学特性模型Md和与接触部103接触的手掌1000的皮肤的力学特性模型Ms表现。该例子的模拟力觉发生装置1的力学特性模型Md表示的是由各个质量为m1,m2的质点M1,M2、将它们连接的弹性系数k2的弹簧、粘性系数(衰减系数)b2的阻尼器以及与驱动电压Vout相应地作用于质点M1,M2的周期性的洛伦兹力f构成的力学系的特性。在如图2A和图2B所例示的结构的情况下,洛伦兹力f表示为f=ι2BL。其中,ι2[A]为在线圈1024-i中流通的电流,B为线圈1024-i的磁束密度,L[m]是与在长度方向上贯穿支承部1026-i的与磁束方向垂直的线圈1024-i的长度。相对于基准原点O1的质点M1的位置以x1表示,相对于基准原点O2的质点M2的位置以x2表示。其中,基准原点O1,O2是相对于掌1000的重心的相对位置固定的点。并且,x1,x2均以从手掌1000的重心向图1D中的右方为正、从手掌1000的重心向图1D中的左方为负。在这里,认为手掌1000的重心相对于外界不同。x1,x2的时间微分值、即速度以
[计算式1]
Figure GDA0002407408800000351
表示。其中,受记载描述上的制约,在本说明书中存在将它们表示为x· 1,x· 2的情况。图26所例示的皮肤的力学特性模型Ms表示由质点M1与手掌1000的重心之间的弹性系数k1的弹簧和粘性系数b1的阻尼器构成的力学系的特性。在这里施加于与把持部126接触的手掌1000的皮肤的力(相对于该力在皮肤上产生的应力)以fs表示。
模拟力觉发生装置1的力学特性模型Md和皮肤的力学特性模型Ms的计算式表示例如如下所示。
《力学特性模型Md的例子》
[计算式2]
Figure GDA0002407408800000352
力学特性模型Md的力学系统参数m1,m2,k2,b2可以通过模拟力觉发生装置1的设计值或计测值得到,也可以通过系统识别等方法得到。
《力学特性模型Ms的例子》
fs=k1·x1+b1·x· 1 (2)
力学特性模型Ms的力学系统参数k1,b1可以通过系统识别等方法得到,也可以设定为典型的值。
《控制对象的逆向动态模型Mc的例子》
上述式(1)(2)的未知的时序参数为f,x1,x· 1,x2,x· 2,fs,使用上述式(1)(2)消去x1,x· 1,x2,x· 2而能够得到f与fs的关系式fs=F(f)。在这里在图2A和图2B的例子中表示为f=ι2BL。B和L能够通过模拟力觉发生装置1的设计值和系统识别等方法得到。根据fs=F(ι2BL)=F22),能够得到关系式
fs=F22) (3A)
。可以将该关系式(3A)的反函数或近似反函数即
ι2=Inv(fs) (3B)
作为控制对象的逆向动态模型Mc。
以线圈1024-i的电阻值为R、以施加于线圈1024-i的电压为Vout则在由磁石与线圈的相对动作引发的逆电动势充分小的情况下,ι2=Vout/R,因此fs=F2(Vout/R)=FR(Vout)。该关系式
fs=FR(Vout) (4A)的反函数或近似反函数即
Vout=InvR(fs) (4B)
可以作为控制对象的逆向动态模型Mc。
通过在这样的逆动态模型Mc中适用所要施加于手掌1000皮肤的力的波形图案,能够得到用于得到该力的波形图案的驱动控制信号DCS。例如,能够以将要施加于手掌1000的皮肤的力fs的波形图案(时序的波形图案)导入式(3B)而得到的ι2的时序的波形图案作为驱动控制信号DCS。或者,可以以将要施加于手掌1000的皮肤的力fs的波形图案代入式(4B)而得到的Vout的时序的波形图案作为驱动控制信号DCS。所要施加于手掌1000的皮肤的力fs的波形图案的例子为前述“最优化波形图案”或“用于得到最优化波形图案的矩形波形图案”。并且,将与“最优化波形图案”对应的驱动控制信号DCS称为“非线性最优化的驱动控制信号DCS”。
[比较模拟结果]
接着,表示将现有型号的模拟力觉发生装置(在本体内置振动子)与第5实施方式的模拟力觉发生装置5(图11A、图11C)进行比较的比较模拟结果。
<正弦波的驱动控制信号DCS下的比较>
使用图27A至图27F表示作为驱动控制信号DCS输入正弦波的情况下的比较模拟结果。图27A至图27C表示现有型号的模拟力觉发生装置中的模拟结果,图27D至图27F表示模拟力觉发生装置5中的模拟结果。图27A和图27D表示输入到现有型号的模拟力觉发生装置和模拟力觉发生装置5中的驱动控制信号DCS的输入波形。纵轴表示输入波形的电压值[V],横轴表示时间[sec]。图27B和图27E表示在现有型号的模拟力觉发生装置和模拟力觉发生装置5中施加图27A和图27D的输入波形的驱动控制信号DCS时的、从接触部施加于皮肤的力。纵轴表示施加于皮肤的力[N],横轴表示时间[sec]。图27C和图27F表示在现有型号的模拟力觉发生装置和模拟力觉发生装置5中施加图27A和图27D的输入波形的驱动控制信号DCS时的、接触部的振动波形(位置波形)。纵轴表示接触部的位置[m],横轴表示时间[sec]。其中,在图27A至图27C中,在现有型号的模拟力觉发生装置中,由质量135g的基部(例如,智能手机终端装置)、质量10g的接触部(例如,智能手机壳体)、质量10g的支承部(例如,执行机构壳体)构成的系统质量为m1=155g,由质量5g的可动部(例如,执行机构可动子)构成的系统质量为m2=5g。另一方面,在图27D至图27F中,由质量10g的接触部103(例如,智能手机壳体)和质量10g的支承部1026-i(例如,执行机构壳体)构成的系统质量为m1=20g,由质量5g的可动部1025-i(例如,执行机构可动子)和质量135g的基部101(例如,智能手机终端装置)构成对系统质量为m2=140g。由图27A至图27F可知,本形态与现有型号相比能够相对于质量m1增大质量m2,其结果是,接触部的振动变大,施加于皮肤的力也变强。
<时间非对称矩形波的驱动控制信号DCS下的比较1>
使用图28A至图28F表示作为驱动控制信号DCS施加时间非对称矩形波的情况下的比较模拟结果。其中,该时间非对称矩形波在驱动控制信号DCS的输入波形为正的期间T1和为负的期间T2为[T1,T2]=[8,16][ms]。图28A至图28C表示现有型号的模拟力觉发生装置中的模拟结果,图28D至图28F表示模拟力觉发生装置5中的模拟结果。图28A和图28D表示输入到现有型号的模拟力觉发生装置和模拟力觉发生装置5中的驱动控制信号DCS的输入波形。纵轴表示输入波形的电压值[V],横轴表示时间[sec]。图28B和图28E表示向现有型号的模拟力觉发生装置和模拟力觉发生装置5施加图28A和图28D的输入波形的驱动控制信号DCS时的、从接触部施加于皮肤的力。纵轴表示施加于皮肤的力[N],横轴表示时间[sec]。图28C和图28F表示向现有型号的模拟力觉发生装置和模拟力觉发生装置5中施加图28A和图28D的输入波形的驱动控制信号DCS时的、接触部的振动波形(位置波形)。纵轴表示接触部的位置[m],横轴表示时间[sec]。其中,在图28A至图28C中,在现有型号的模拟力觉发生装置中,由质量135g的基部(例如,智能手机终端装置)、质量10g的接触部(例如,智能手机壳体)、质量10g的支承部(例如,执行机构壳体)构成的系统质量为m1=155g,由质量5g的可动部(例如,执行机构可动子)构成的系统质量为m2=5g。另一方面,在图28D至图28F中,由质量10g的接触部103(例如,智能手机壳体)和质量10g的支承部1026-i(例如,执行机构壳体)构成的系统质量为m1=20g,由质量5g的可动部1025-i(例如,执行机构可动子)和质量135g的基部101(例如,智能手机终端装置)构成的系统质量为m2=140g。由图28A至图28F可知,本形态与现有型号相比能够相对于质量m1增大质量m2,也能够使施加于接触部的振动的非对称性和施加于皮肤的力的非对称性增大。其结果是,在本形态的结构中能够与以往相比更明显地呈现模拟的力觉。
<时间非对称矩形波的驱动控制信号DCS下的比较2>
图29A至图29F表示作为驱动控制信号DCS施加[T1,T2]=[5,14][ms]的时间非对称矩形波的情况下的比较模拟结果。在该情况下,本形态与现有型号相比能够相对于质量m1增大质量m2,能够使从接触部施加于皮肤的力的非对称性增大。其结果是,在本形态的结构中能够与以往相比更明显地呈现模拟的力觉。
<时间非对称矩形波的驱动控制信号DCS下的比较3>
图30A至图30F按[m1,m2][g]表示将[T1,T2][ms]的时间非对称矩形波即驱动控制信号DCS输入到模拟力觉发生装置5(图11A、图11C)时,从接触部103施加于皮肤的力的非对称性的一个例子的茎叶图。各图的底面的两轴分别表示期间T1和T2,纵轴表示施加于皮肤的力的非对称性。需要说明的是,将施加于皮肤的第1方向(正方向)的力的绝对值的最大值与第1方向的相反向(负方向)的力的绝对值的最大值之差作为“力的非对称性”的值。图31A至图31F是通过折线图表示与图30A至图30F相同的数据的图。各图与以下[m1,m2]对应。
图30A、图31A:[m1,m2]=[10,150][g]
图30B、图31B:[m1,m2]=[20,140][g]
图30C、图31C:[m1,m2]=[40,120][g]
图30D、图31D:[m1,m2]=[60,100][g]
图30E、图31E:[m1,m2]=[80,80][g]
图30F、图31F:[m1,m2]=[120,40][g]
由这些图可知,质量m1相对于质量m2越小,从接触部103施加于皮肤的力的非对称性越大,能够使皮肤感知到更明显的力觉。尤其是在图30A至图30C中从接触部103施加于皮肤的力的非对称性大,能够使皮肤感知到更明显的力觉,因此优选。即,优选满足0<m1/m2≤1/3的关系,由此,能够更明显地呈现模拟的力觉。
<力的最优化波形图案的例子>
图32A至34A是例示非线性最优化的驱动控制信号DCS的输入波形的时序数据的图,图32B至34B是例示通过这样的驱动控制信号DCS控制的模拟力觉发生装置5的从接触部103施加于皮肤的力的时序数据(最优化波形图案)的图,图32C至34C是例示该情况下的接触部103的位置波形的时序数据的图。[m1,m2]=[20,140][g]。驱动控制信号DCS是将图32B的虚线所示的矩形波形图案(用于得到最优化波形图案的矩形波形图案)适用于前述逆动态模型Mc而计算的。各图的[T1,T2]如下所述。
图32A至32C:[T1,T2]=[2,16][ms]
图33A至33C:[T1,T2]=[5,18][ms]
图34A至34C:[T1,T2]=[8,18][ms]
由这些图可知,在最优化波形图案中从接触部103施加于皮肤的力的非对称性越大,接触部103的位置波形的非对称性越大,能够使皮肤更明显地感知到力觉。
<时间非对称矩形波即驱动控制信号DCS与非线性最优化的驱动控制信号DCS的比较>
图35A至图35D是按[m1,m2][g]表示将[T1,T2][ms]的驱动控制信号DCS输入到模拟力觉发生装置5(图11A、图11C)时,从接触部103施加于皮肤的力的非对称性的一个例子的茎叶图。其中,在图35A和图35C中使用时间非对称矩形波即驱动控制信号DCS,在图35B和图35D中使用非线性最优化的驱动控制信号DCS。各图的底面的两轴分别表示期间T1和T2,纵轴表示施加于皮肤的力的非对称性。需要说明的是,将施加于皮肤的第1方向(正方向)的力的绝对值的最大值与第1方向的相反方向(负方向)的力的绝对值的最大值之差作为“力的非对称性”的值。图36A至图36D是通过折线图表示与图35A至图35D相同的数据的图。各图与以下的[m1,m2]对应。
图35A、35B、36A、36B:[m1,m2]=[20,140][g]
图35C、35D、36C、36D:[m1,m2]=[60,100][g]
由这些图可知,通过使用非线性最优化的驱动控制信号DCS,与使用时间非对称矩形波即驱动控制信号DCS的情况相比,从接触部103施加于皮肤的力的非对称性变大。另外,通过使用非线性最优化的驱动控制信号DCS能够处于相对于[T1,T2]的变化具有鲁棒性的倾向。即,由图35C、35D、36C、36D可知,通过使用非线性最优化的驱动控制信号DCS,即使在m1与m2的质量差小的情况下,也能够实现某种程度的力的非对称性。
[第10至15实施方式的概要]
第10至15实施方式的模拟力觉发生装置具有“底座机构”和相对于“底座机构”进行周期性的“非对称运动”,向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于该“非对称运动”的力的多个“接触机构”。换句话说,该模拟力觉发生装置至少具有“底座机构”、相对于“底座机构”进行周期性的”非对称运动”并且向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于该“非对称运动”的力的一个“接触机构”、相对于“底座机构”进行周期性的“非对称运动(第3非对称运动)”并且向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于“非对称运动(第3非对称运动)”的力的另一个“接触机构(第3接触机构)”。其中各个“接触机构”的质量比“底座机构”的质量小,或者,各个“接触机构”的质量比“底座机构”的质量和“安装于底座机构的机构”的质量的总和小。在该结构中,即使在系统整体的质量大的情况下,与皮肤或粘膜直接或间接地接触且振动的系统即多个“接触机构”各自的质量小,因此足够大的力从多个“接触机构”施加于皮肤或粘膜。由此,即使是与现有方法行程和输出相同的执行机构,也能够更明显地呈现力觉。或者,即使是与以往相比行程和输出小的执行机构,也能够呈现与现有方法相同程度的力觉。即,在本形态中与以往相比能够更高效地呈现力觉。
另外,“接触机构”存在多个,分别将基于“非对称运动”的力施加到皮肤或粘膜,因此能够从这多个“接触机构”分别呈现模拟的力觉。通过从多个“接触机构”呈现的模拟的力觉的组合,能够呈现旋转方向的力觉或向所期望的方向的力觉。优选多个“接触机构”分别相对于“底座机构”彼此独立地进行周期性的“非对称运动”。换句话说,例如,某一“接触机构”的“非对称运动”和另一“接触机构(第3接触机构)”的“非对称运动(第3非对称运动)”相对于“底座机构”彼此独立。即,多个“接触机构”各自的“非对称运动”互不干涉,分别独立地向皮肤或粘膜施加基于“非对称运动”的力。例如,多个“接触机构”彼此分离,彼此不限制振动。多个“接触机构”可以互不接触,也可以通过不限制彼此的振动的方式经由滑动机构和柔软物(弹性体)连结。通过这样的机构,能够多个“接触机构”各自的基于“非对称运动”的力相互减弱,能够高效地呈现力觉。并且,在多个“接触机构”各自的“非对称运动”在彼此不同的方向上呈现模拟的力觉的情况下,通过它们的组合来呈现旋转方向的力觉或所期望的方向的力觉。
周期性的“非对称运动”是基于该“非对称运动”使从“接触机构”施加于皮肤或粘膜的力能够使模拟的力觉被感知到的周期运动,是“规定方向”的运动的时序波形与该“规定方向”的相反方向的运动的时序波形非对称的周期运动。“非对称运动”可以是用于在平移方向呈现模拟的力觉的周期性的平移运动,也可以是用于在旋转方向上呈现模拟的力觉的周期性的旋转运动。周期性的“非对称运动”的例子是相对于“底座机构侧部件”的“非对称振动”(周期性的非对称振动)。优选“接触机构”基于“非对称运动”施加于皮肤或粘膜的力的“波形图案”在“第1时间区间”表示方向为规定方向且绝对值为“第1阈值”以上的力,在与“第1时间区间”不同的“第2时间区间”,表示方向是该“规定方向”的相反方向且绝对值在比“第1阈值”小的“第2阈值”以内的力,是“第1时间区间”比“第2时间区间”短的“非对称运动”。换句话说,优选该“波形图案”成为矩形图案或与矩形图案近似的图案的“非对称运动”。由此,能够更明显地呈现模拟的力觉。在“周期性的非对称运动”是相对于“底座机构侧部件”的“非对称振动”的情况下,多个“接触机构”所进行的“非对称振动”可以是沿着彼此平行或大致平行的轴的振动,也可以是沿着彼此不平行的轴、即方向彼此不同的轴(例如,彼此正交的轴或彼此大致正交的轴)的振动。多个“接触机构”所进行的“非对称振动”可以是沿着相同轴的振动(沿着相同的轴的方向的振动),也可以是沿着彼此不同的轴的非对称振动(沿着不同的轴的方向的非对称振动)。在多个“接触机构”所进行的“非对称振动”为沿着彼此不同的轴的振动的情况下,能够如上所述地呈现旋转方向的力觉或所期望的方向的力觉。“沿着α的β”的例子为与α并排的β、与α平行的β、与α大致平行的β、α上的β。“沿着轴的方向”的例子为“与轴平行的方向”为“与轴大致平行的方向”“轴上的方向”“与轴所成的角度为规定范围内的方向”等。
(1)“底座机构”包含“底座机构侧部件”,(2)“接触机构”分别包含进行相对于“底座机构侧部件”的“非对称振动”的“接触机构侧部件”和施加有基于该“非对称振动”的力并且向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于“非对称振动”的力的“接触部”。相对于“接触机构侧部件”的“接触部”的相对位置可以是固定的,也可以不是固定的。为更高效地呈现力觉,优选相对于“接触机构侧部件”的“接触部”的相对位置是固定的,例如,优选“接触部”固定于“接触机构侧部件”或“接触部”与“接触机构侧部件”为一体。与“接触部”一起振动的系统即“接触机构”各自的质量比对与该“接触部”一起振动的系统进行支承的系统质量(“底座机构”的质量、或“底座机构”的质量和“安装于底座机构的机构”的质量的总和)小。“非对称振动”是用于通过从“接触机构”分别施加于皮肤或粘膜的力使模拟的力觉被感知到的振动,表示的是“规定方向”的振动的时序波形与该“规定方向”的相反方向的振动的时序波形非对称的振动。“非对称振动”例如是“接触机构侧部件”的“规定方向”的“物理量”的时序波形和与该“接触机构侧部件”的该“规定方向”为相反方向的“物理量”的时序波形非对称的“接触机构侧部件”的振动。“物理量”的例子为施加于对“接触机构侧部件”进行支承的“底座机构侧部件”的力、该“底座机构侧部件”的加速度、速度或位置,“接触机构侧部件”施加于“底座机构侧部件”的力、“接触机构侧部件”的加速度、速度或位置,从“接触机构侧部件”施加于皮肤或粘膜的力、或者“接触机构侧部件”的加速度、速度或位置等。
“底座机构”可以构成为能够安装于其他物体即“基部”的形状(被支承的形状),也可以不构成为能够安装于其他物体的形状(被支承的形状)。通过将前者的“底座机构”安装于“基部”,使“底座机构”被“基部”支承。“α支承于β”表示的是α直接或间接地支承于β。换句话说,“α支承于β”是α的运动的一部分或全部被β限制,例如,α的运动的自由度的一部分或全部被β限制。不仅是α固定于β的情况,在α相对于β能够相对移动或旋转、但α的某一动作被β限制的情况下也能够称为“α支承于β”。“α正支承于β”和“α被β支承”表示处于“α支承于β”的状态。
“接触机构”“直接或间接接触的皮肤或粘膜”表示的是不经由中间物而与“接触机构”接触的皮肤或粘膜、或者经由中间物与“接触机构”接触的皮肤或粘膜中的任一个。“α经由β与γ接触”表示的是从α经由β向γ施力的状态。“α经由β与γ接触”表示的是例如α与β直接接触、β与γ直接接触、从α经由β对γ施力的状态。该中间物可以是刚体、弹性体、塑性体、流体或具有将它们的至少一部分特性组合而成的物体,但需要能够将来自“接触机构”的力传递给皮肤或粘膜。
“接触机构”是支承“模拟力觉发生装置”的重量(基于重力的力、即重量)的机构。换句话说,被使用者把持或安装于使用者的“模拟力觉发生装置”的重量的反作用力仅施加于“接触机构”。也就是说“接触机构”也称为对“模拟力觉发生装置”的重量的反作用力进行支承的机构。“模拟力觉发生装置”经由“接触机构”被使用者直接或间接地把持或安装。优选只有“接触机构”(例如,只有“接触部”)作为皮肤或粘膜直接或间接地接触的部位发挥作用。即,优选实施方式的模拟力觉发生装置通过“接触机构”的部位与使用者的皮肤或粘膜直接或间接接触,“底座机构”、安装于“底座机构”的机构等“接触机构”之外的部位不与使用者的皮肤或粘膜直接或间接地接触。换句话说,优选在“接触机构”之外的部位不施加有反作用力等外力。由此,用于使模拟的力觉被感知到的力能够高效地传导到使用者的皮肤或粘膜。例如,优选“接触部”成为在对“底座机构侧部件”进行支承的“基部”的外侧配置的形状。例如,优选“接触部”成为覆盖对“底座机构侧部件”进行支承的“基部”的外侧的至少一部分区域的形状。例如,“接触部”可以成为覆盖该“基部”的外侧的区域的50%以上的形状,也可以成为“接触部”覆盖该“基部”的外侧的全部的形状。“接触部”可以是模拟力觉发生装置的“把持部”,也可以是向使用者安装的“安装部”。“基部”可以是如上所述地安装于“底座机构”的机构(其他物体),也可以是包含于“底座机构”的机构。基部”的例子为智能手机终端装置、平板电脑终端装置、电子书阅读器装置、移动电话终端装置、笔记本电脑、便携式游戏机等移动终端装置。键盘、鼠标、控制器等其他电子设备也可以是“基部”,电子设备之外的部件也可以是“基部”。“基部”可以包含移动电话终端装置等移动终端装置和其他部件。模拟力觉发生装置可以作为“基部”的一部分而预先装入。“基部”可以包含“移动体终端装置”,“接触部”可以是覆盖“移动体终端装置”的外侧的至少一部分区域(例如,包含外侧的至少一个面的区域)的壳体。
如上所述,如果与“接触部”一起振动的系统即“接触机构”的质量比对与该“接触部”一起振动的系统进行支承的系统的质量(“底座机构”的质量,或者,底座机构”的质量与安装于“底座机构的机构”的质量的总和)小,则能够呈现明显的力觉。然而,更优选的是,与该“接触部”一起振动的系统的质量比零大且在对与该“接触部”一起振动的系统进行支承的系统的质量的三分之一以下。换句话说,相对于“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”的质量的、“与接触部一起振动的系统”的质量的比例比零大且为三分之一以下。即,优选各个“接触机构”的质量比零大且为“底座机构”的质量的三分之一以下,或者,“接触机构”各自的质量比零大且为“底座机构”的质量和安装于“底座机构”的机构的质量的总和的三分之一以下。由此,能够更高效地使模拟的力觉被感知到。
“接触部”例如安装于“接触机构侧部件”,或者与“接触机构侧部件”为一体,并且能够相对于“底座机构侧部件”振动。例如,“接触机构侧部件”在支承于“底座机构侧部件”的状态下进行“非对称振动”,由此与“接触机构侧部件”连接或成为一体的“接触部”也相对于“底座机构侧部件”振动。需要说明的是,“α安装于β”表示的是α固定于β、α与β连接、α能够拆装地保持于β或者α以具有“空隙(余量)”或“晃动”的状态下保持于β中的任一种。并且“α安装于β”是不仅包含α直接安装于β、也包含α经由中间物间接安装于β的概念。
如上所述,各个“接触机构”的质量(与“接触部”一起振动的系统的质量)比“底座机构”的质量、或“底座机构”和安装于“底座机构”的机构的质量的总和(对与“接触部”一起振动的系统进行支承的系统质量)小。在这种情况下,各个“接触机构”的振动的平均振幅比“底座机构”的振动的平均振幅、或“底座机构”和安装于“底座机构”的机构的振动的平均振幅大。“各个接触机构的振动的平均振幅”表示的是构成各个“接触机构”的各部件的振幅(绝对值)的平均的时间平均(绝对值)。同样“底座机构的振动的平均振幅、或底座机构和安装于底座机构的机构的振动的平均振幅”表示的是构成“底座机构”和“安装于底座机构的机构”的各部件的振幅(绝对值)的平均的时间平均(绝对值)。换句话说,“各个接触机构”的振动的大小比“底座机构、或底座机构和安装于底座机构的机构”的振动的大小大。例如,“底座机构、或底座机构和安装于底座机构的机构”不与“各个接触机构”一起振动,或以比“各个接触机构”小的平均振幅振动。
“安装于底座机构的机构”的全部可以包含于“模拟力觉发生装置”,也可以是仅“安装于底座机构的机构”的一部分包含于“模拟力觉发生装置”,“安装于底座机构的机构”可以不包含于“模拟力觉发生装置”。
[第10实施方式]
以下,参照附图对各实施方式进行说明。
<结构>
如图37A至图41B所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置2001具有:振动子20102-1,其包含基部20101、支承部201026-1以及进行相对于支承部201026-1的非对称振动的可动部201025-1;振动子20102-2,其包含支承部201026-2以及进行相对于支承部201026-2的非对称振动的可动部201025-2;接触部20103-1和接触部20103-2;。在本形态中,支承部201026-i(其中,i=1,2)相当于“底座机构侧部件”,可动部201025-i(其中,i=1,2)相当于“接触机构侧部件”。并且接触部20103-i(其中,i=1,2)是支承模拟力觉发生装置2001的重量的部件。本形态的可动部201025-i(其中,i=1,2)在支承于支承部201026-i的状态下基于驱动控制装置20100的驱动控制信号DCS进行沿着D20-i轴(第i轴)的非对称振动。这些非对称振动是用于在所期望的方向上使模拟的力觉被感知到的振动。这样的非对称振动的细节例如公开在非专利文献1、参考文献1、参考文献2等中。通过各可动部201025-i的非对称振动,各接触部20103-i也非对称振动。即,通过可动部201025-1的非对称振动而使接触部20103-1非对称振动,通过可动部201025-2的非对称振动而使接触部20103-2非对称振动。由此,各个接触部20103-i向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于该非对称运动的力。即,接触部20103-1将基于可动部201025-1的非对称振动的力施加给皮肤或粘膜,接触部20103-2将基于可动部201025-2的非对称振动的力施加给皮肤或粘膜。接触部20103-1和接触部20103-2例如互不接触,各自的运动彼此独立。在这里,与各个接触部20103-i一起振动的系统统质量m1-i比对与各个该接触部20103-i一起振动的系统进行支承的系统质量m2小(各个接触机构的质量m1-i比底座机构的质量m2小)。在这样的结构中,即使在系统整体的质量(m1-1)+(m1-2)+m2大的情况下,只要与接触部20103-i一起振动的系统统质量m1-i充分小,就从能从接触部20103-i向皮肤或粘膜传递足够大的力。其结果是,能够通过具有相同行程和输出的振动子20102-i对皮肤或粘膜施加比现有方法大的变形。并且,能够减小可动部201025-i与支承部201026-i的相对位移,因此能够使用行程更小的振动子20102-i。通过使用这样的机构使振动子20102-i非对称振动,能够高效地使牵引感觉等模拟的力觉被感知到。并且由于使接触部20103-1和接触部20103-2彼此独立地振动,因此不会妨碍接触部20103-1和接触部20103-2彼此的振动。另外,通过使接触部20103-1和接触部20103-2彼此独立地振动,能够呈现多样的力觉。
<基部20101>
图37A至图40所例示的那样,本形态的基部20101为板状的部件,在其底面20101b侧设有分别配置有振动子20102-i的凹部20101d-i。如上所述基部20101可以是任意的,例如,可以将包含智能手机终端装置等移动体终端装置的部位作为基部20101。
<振动子20102-i>
在凹部20101d-i的底面20101ba-i安装有振动子20102-i的支承部201026-i。由此振动子20102-i支承于基部20101,振动子20102-i的一部分配置在凹部20101d-i的内部。振动子20102-i的可动部201025-i在支承于支承部201026-i的状态下能够沿着D20-i轴进行相对于支承部201026-i的非对称振动。本形态的D20-1轴和D20-2轴是彼此平行或大致平行的彼此不同的轴。以下,例示的是振动子20102-i的具体结构。
如图41A和图41B所例示的那样,振动子20102-i例如是具有包含壳体201027-i和引导件201021-i的支承部201026-i、弹簧201022-i,201023-i(弹性体)、线圈201024-i、永磁体即可动部201025-i以及连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i的线性执行机构。本形态的壳体201027-i和引导件201021-i均为由将筒(例如,圆筒或多边形筒)的双方的开放端的一部分粉笔的形状构成的中空部件。其中,引导件201021-i比壳体201027-i小且为能够收纳在壳体201027-i的内部的大小。壳体201027-i,引导件201021-i以及连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i例如由ABS树脂等合成树脂构成。弹簧201022-i,201023-i是例如由金属等构成的螺旋弹簧或板弹簧等。弹簧201022-i,201023-i的弹性系数(弹簧定数)可以相同或彼此不同。可动部201025-i例如为圆柱形状的永磁体,长度方向的一方的端部201025a-i侧为N极,另一方的端部201025b-i侧为S极。线圈201024-i例如为一连串的漆包线,具有第1卷绕部201024a-i和第2卷绕部201024b-i。
可动部201025-i收纳在引导件201021-i的内部,在那里能够在长度方向上滑动地被支承。这样的支承机构的细节没有图示,但例如在引导件201021-i的内壁面设有沿着长度方向笔直的导轨,在可动部201025-i的侧面设有能够在该导轨上滑动地进行支承的导轨支承部。在引导件201021-i的长度方向的一端侧的内壁面201021a-i固定有弹簧201022-i的一端(即,在引导件201021-i支承有弹簧201022-i的一端),弹簧201022-i的另一端固定在可动部201025-i的端部201025a-i(即,可动部201025-i的端部201025a-i支承于弹簧201022-i的另一端)。并且,在引导件201021-i的长度方向的另一端侧的内壁面201021b-i固定有弹簧201023-i的一端(即,在引导件201021-i支承有弹簧201023-i的一端),弹簧201023-i的另一端固定在可动部201025-i的端部201025b-i(即,可动部201025-i的端部201025b-i支承于弹簧201023-i的另一端)。
在引导件201021-i的外周侧卷绕有线圈201024-i。其中,在可动部201025-i的端部201025a-i侧(N极侧),第1卷绕部201024a-i沿A1方向(从里向近前的方向)被卷绕,在端部201025b-i侧(S极侧),第2卷绕部201024b-i沿与A1方向相反方向的B1方向(从近前向里的方向)被卷绕。即,在从可动部201025-i的端部201025a-i侧(N极侧)观察的情况下,第1卷绕部201024a-i顺时针地被卷绕,第2卷绕部201024b-i逆时针地被卷绕。并且,在可动部201025-i停止、来自弹簧201022-i,201023-i的弹性力均衡的状态下,优选可动部201025-i的端部201025a-i侧(N极侧)配置在第1卷绕部201024a-i的区域,端部201025b-i侧(S极侧)配置在第2卷绕部201024b-i的区域。
通过以上方式配置结构的引导件201021-i、弹簧201022-i,201023-i、线圈201024-i以及可动部201025-i收纳在壳体201027-i内,引导件201021-i固定在壳体201027-i的内部。即,壳体201027-i的相对于引导件201021-i的相对位置是固定的。其中,壳体201027-i的长度方向与引导件201021-i的长度方向和可动部201025-i的长度方向一致。
在壳体201027-i和引导件201021-i的内壁面201021a-i侧设有贯通孔201028a-i,在内壁面201021b-i侧设有贯通孔201028b-i。在贯通孔201028a-i插入有棒状的连结部20102ea-i,在贯通孔201028b-i插入有棒状的连结部20102eb-i。连结部20102ea-i的一端侧与可动部201025-i的端部201025a-i侧接触,连结部20102ea-i的另一端侧能够旋转地(绕连结部20102ea-i的轴能够旋转地)支承于在壳体201027-i的外部配置的连结部20102da-i的一端侧。连结部20102eb-i的一端侧与可动部201025-i的端部201025b-i侧接触,连结部20102eb-i的另一端侧能够旋转地(绕连结部20102eb-i的轴能够旋转地)支承于在壳体201027-i的外部配置的连结部20102db-i的一端侧。连结部20102ea-i的一端侧可以与可动部201025-i的端部201025a-i侧连接,也可以不连接。连结部20102eb-i的一端侧可以与可动部201025-i的端部201025b-i侧连接,也可以不连接。例如,可动部201025-i的端部201025a-i,201025b-i可以被连结部20102ea-i的一端侧和连结部20102db-i的一端侧夹在中间。其中,连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i需要伴随着可动部201025-i的运动移动。即,连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i必须与可动部201025-i一起移动。除此之外,连结部20102ea-i的一端侧可以与可动部201025-i的端部201025a-i侧成为一体,连结部20102eb-i的一端侧可以与可动部201025-i的端部201025b-i侧成为一体。
线圈201024-i将与所流通的电流相应的力施加于可动部201025-i,由此,可动部201025-i相对于引导件201021-i进行周期性的非对称振动(在以引导件201021-i为基准的轴向上具有非对称性的周期性的平移往复运动)。即,在线圈201024-i中向A1方向(B1方向)流通电流时,通过弗莱明左手定则说明的洛伦兹力的反作用力,在可动部201025-i施加有C1方向(从可动部201025-i的N极向S极的方向:右方)的力(图41A)。相反,在线圈201024-i中向A2方向(B2方向)流通电流时,在可动部201025-i施加有C2方向(从可动部201025-i的S极向N极的方向:左方)的力(图41B)。其中,A2方向是A1方向的相反方向。通过这些动作,对由可动部201025-i和弹簧201022-i,201023-i构成的系统施加动能。由此,使以壳体201027-i为基准的可动部201025-i的位置和加速度(以引导件201021-i为基准的轴向的位置和加速度)变化,伴随于此也能够使连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i的位置和加速度变化。即可动部201025-i在支承于支承部201026-i的状态下,基于所施加的驱动控制信号DCS沿着D20-i轴进行相对于支承部201026-i的非对称振动,与此同时连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i也沿着D20-i轴进行非对称振动。
需要说明的是,振动子20102-i的结构不限于图41A和图41B的结构。例如,可以是在可动部201025-i的端部201025a-i侧沿A1方向卷绕线圈201024-i的第1卷绕部201024a-i,在端部201025b-i侧不卷绕线圈201024-i的结构。相反,也可以是在端部201025b-i侧沿B1方向卷绕线圈201024-i的第2卷绕部201024b-i,在可动部201025-i的端部201025a-i侧不卷绕线圈201024-i的结构。或者,第1卷绕部201024a-i和第2卷绕部201024b-i可以是彼此不同的线圈。即,可以是第1卷绕部201024a-i与第2卷绕部201024b-i电连接而施加有彼此不同的电信号的结构。
<接触部20103-i>
在各振动子20102-i的可动部201025-i安装有各接触部20103-i,由此各接触部20103-i被各振动子20102-i支承。即,各接触部20103-i安装于各可动部201025-i,并且能够相对于各支承部201026-i振动。接触部20103-1与接触部20103-2彼此分离而不接触。如图37A、图37B和图38B所例示的那样,本形态的接触部20103-i是如上所述地覆盖对振动子20102-i进行支承的基部20101的壳体状部件。接触部20103-1成为覆盖对支承部201026-1进行支承的基部20101的外侧的一部分区域的形状,接触部20103-2成为覆盖对支承部201026-2进行支承的基部20101的外侧的其他部分区域的形状。例如,接触部20103-1和接触部20103-2是覆盖对支承部201026-1 201026-2进行支承的移动体终端装置即基部20101的外侧的至少一部分区域(例如,一部分的面)的壳体。优选接触部20103-i具有能够传到基于可动部201025-i的非对称振动的振动的硬度,具有作为把持部发挥作用的强度,并且通过尽可能轻量的材质构成。作为这样的材质,例如能够例示出ABS树脂等合成树脂。
在接触部20103-i的内侧底面20103b-i设有用于安装振动子20102-i的可动部201025-i的凹部20103ba-i(图38A、图39)。对振动子20102-i进行支承的基部20101收纳在接触部20103-i的内侧,振动子20102-i的可动部201025-i经由前述连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i安装在凹部20103ba-i的底面侧。即,连结部20102da-i,20102db-i的另一端侧(对连结部20102ea-i,20102eb-i进行支承的部分的另一端侧)安装于凹部20103ba-i的底面侧,由此可动部201025-i安装于接触部20103-i。并且,基部20101的底面20101b与接触部20103-i的内侧底面20103b-i相对配置,基部20101的侧面20101a与接触部20103-i的内壁面20103a-i相对配置。其中,在底面20101b与内侧底面20103b-i之间存在间隙,它们互不接触。同样,在侧面20101a与内壁面20103a-i之间存在间隙,它们也互不固定。因此接触部20103-i能够进行相对于基部20101和支承部201026-i的振动(沿着D20-i轴的非对称振动)。如上所述接触部20103-1和接触部20103-2互不接触,因此各个接触部20103-1和接触部20103-2的振动不会妨碍彼此的振动。并且,接触部20103-1和接触部20103-2分别进行沿着D20-1轴和D20-2轴的非对称振动。
<系统质量>
本形态的接触部20103-i一起振动的系统即各个“接触机构”的振动的平均振幅比对与接触部20103-i一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”的振动的平均振幅大。其中,“与接触部20103-i一起振动的系统”和“对与接触部20103-i一起振动的系统进行支承的系统”是包含于模拟力觉发生装置2001的系统。在上述结构的情况下,与接触部20103-i一起振动的系统即“接触机构”分别包含接触部20103-i和可动部201025-i。各“接触机构”还可以包含连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i。对于接触部20103-i一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”包含支承部201026-i。该“底座机构”还包含基部20101、弹簧201022-i,201023-i以及线圈201024-i中的至少任一种。
与接触部20103-i一起振动的系统即“接触机构”的质量m1-i比对与该接触部20103-i一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”的质量m2小。由此能够高效地(明显地及/或以行程更小的振动子20102-i)呈现模拟的力觉。优选“接触机构”的质量m1-i比零大且为“底座机构”的质量m2的三分之一以下。换句话说,0<(m1-i)/m2≤1/3。由此,能够更高效地呈现模拟的力觉。
<驱动控制装置20100>
驱动控制装置20100例如是通过使具备CPU(central processing unit)等处理器(硬件处理器)以及RAM(random-access memory)、ROM(read-only memory)等存储器等的通用或专用计算机执行规定的程序而构成的装置。该计算机可以具备1个处理器、存储器,也可以具备多个处理器、存储器。该程序可以安装于计算机,也可以预先存储于ROM等。并且,可以不是CPU那样通过读取程序来实现功能结构的电子回路(circuitry),而是通过不使用程序地实现处理功能的电子回路来构成一部分或所有的处理部。并且,构成1个装置的电子回路可以包含多个CPU。
<动作>
在使用模拟力觉发生装置2001时,只有模拟力觉发生装置2001的接触部20103-i的外侧被手掌2000把持(图40)。基部20101等其他部位不被把持。由此,只有接触部20103-i作为与皮肤直接接触的部位发挥作用。并且,接触部20103-i可以不由手掌2000直接把持而使经由手套等部件把持。即,接触部20103-i可以间接地被手掌2000把持。或者,可以使接触部20103-i与手之外的人体的皮肤或粘膜接触。其中,在该情况下基部20101等其他部位不与人体接触。也就是说,只有接触部20103-i作为与皮肤或粘膜直接或间接地接触的部位发挥作用。换句话说,使用时的模拟力觉发生装置2001的重量由接触部20103-i支承。
驱动控制装置20100将用于驱动振动子20102-i的驱动控制信号DCS向振动子20102-i供给。驱动控制信号DCS可以是电压控制的信号,也可以是电流控制的信号。通过该驱动控制信号DCS,向可动部201025-i施加所期望的方向(图41A和图41B:C1方向或C2方向)的加速度的方向的电流在向线圈201024-i流通的期间T1和除此之外的期间T2周期性地反复。向此时,使向规定的方向流通电流的期间(时间)和除此之外的期间(时间)的比(反转比)偏向任一方的期间。换句话说,使一个周期所占据的期间T1的比例与该周期所占据的期间T2的比例不同的周期性的电流在线圈201024-i中流通。由此,至少任一可动部201025-i相对于支承部201026-i沿着D20-i轴进行非对称振动。可动部201025-i所进行的非对称振动经由连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i传递到接触部20103-i。换句话说,基于可动部201025-i所进行的非对称振动的力经由连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i施加于接触部20103-i。由此,接触部20103-i相对于基部20101和支承部201026-i进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤施加基于该非对称运动的力。这样接触部20103-1和接触部20103-2中的任一方或接触部20103-1和接触部20103-2的双方向皮肤施加基于该非对称运动的力,由此能够呈现所期望的平移方向或旋转方向的模拟的力觉。例如,在通过使可动部201025-1和可动部201025-2进行同一相位的非对称振动,而使接触部20103-1和接触部20103-2在同一方向(沿着D20-1轴和D20-2轴的同一方向)上呈现模拟的力觉的情况下,使用者作为整体感知到平移力觉。即,如图42A所例示的那样,在接触部20103-1和接触部20103-2均在E201方向上呈现模拟的力觉的情况下,使用者在E201方向上感知到平移力觉。相反,在接触部20103-1和接触部20103-2均在E202方向上呈现模拟的力觉的情况下,使用者作为整体在E202方向上感知平移力觉。并且,在可动部201025-1和可动部201025-2通过相反相位的非对称振动而在彼此相反的方向(沿着D20-1轴和D20-2轴的彼此相反的方向)上呈现模拟的力觉的情况下,使用者作为整体感知到旋转方向的模拟的力觉(旋转力觉)。即,如图42B所例示的那样,接触部20103-1在D20-12方向上呈现模拟的力觉,在接触部20103-2在D20-21方向上呈现模拟的力觉的情况下,使用者作为整体在F201方向上感知到旋转力觉。相反,在接触部20103-1在D20-11方向上呈现模拟的力觉、接触部20103-2在D20-22方向上呈现模拟的力觉的情况下,使用者作为整体在F202方向上感知到旋转力觉。
需要说明的是,优选接触部20103-i施加于皮肤或粘膜的力的波形图案(时序波形图案)在时间区间τ1(第1时间区间)表示方向为规定方向DIR1-i且绝对值为阈值TH1(第1阈值)以上的力,在时间区间τ2(与第1时间区间不同的第2时间区间)表示方向为规定方向的相反方向DIR2-i且绝对值为阈值TH2(TH2<TH1)以内的力。其中,τ1<τ2,时间区间τ1与时间区间τ2周期性地反复。将这样的波形图案称为“最优化波形图案”。由此,能够更明显地感知到模拟的力觉。更优选的是该力的波形图案为矩形图案或与矩形图案近似的图案。
[第10实施方式的变形例1]
在本形态中,接触部20103-i经由连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i安装于可动部201025-i。然而,接触部20103-i可以与可动部201025-i为一体。
[第11实施方式]
在第10实施方式中,只有基部20101的底面20101b和侧面20101a被接触部20103-i覆盖,但不仅是基部20101的底面和侧面,上表面也可以被接触部覆盖。需要说明的是,以下以与此前说明的事项的不同点为中心进行说明,对于已经说明的事项标注相同的附图标记而简化说明。
如图43A和图43B所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置2002具有基部20101、振动子20102-1,20102-2以及接触部20203-1,20203-2。在本形态中,振动子20102-i(其中,i=1,2)的支承部201026-i相当于“底座机构侧部件”,可动部201025-i相当于“接触机构侧部件”。并且接触部20203-i是支承模拟力觉发生装置2002的重量的部件。与第10实施方式的不同点在于,接触部20203-i覆盖基部20101的外方。在接触部20203-i(其中,i=1,2)内收纳的基部20101的底面20101b与接触部20203-i的内侧底面20203b-i相对配置,基部20101的侧面20101a与接触部20203-i的内壁面20203a-i相对配置,基部20101的上表面20101c与接触部20203-i的内侧上面20203c-i相对配置。在底面20101b与内侧底面20203b-i之间、侧面20101a与内壁面20203a-i之间、上表面20101c与内侧上表面20203c-i之间分别存在间隙,基部20101与接触部20203-i不接触。并且接触部20203-1和接触部20203-2互不接触,各自的运动彼此独立。除此之外,除了将接触部20103-i置换为接触部20203-i之外,可以与第10实施方式及其变形例相同。
[第12实施方式]
模拟力觉发生装置所具备的振动子20102-i的配置和个数不限于第10、11实施方式。如图44A至图46所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置2003可以具有基部20101、支承部201026-i(其中,i=1,2,3)、包含进行相对于支承部201026-i的非对称振动的可动部201025-i的振动子20102-i以及接触部20303-i。在本形态中,振动子20102-i(其中,i=1,2,3)的支承部201026-i相当于“底座机构侧部件”,可动部201025-i相当于“接触机构侧部件”。与第10实施方式的不同点在于,在第10实施方式中i=1,2,而在模拟力觉发生装置2004中i=1,2,3,D20-3轴与D20-1轴和D20-2轴大致正交,在振动子20102-1与振动子20102-2之间的区域配置有振动子20102-3,在接触部20303-1与接触部20303-2之间配置有接触部20303-3。在接触部20303-i的内侧底面20303b-i设有用于安装振动子20102-i的可动部201025-i的凹部20303ba-i。对振动子20102-i进行支承的基部20101收纳在接触部20303-i的内侧,振动子20102-i的可动部201025-i经由前述连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i安装在凹部20303ba-i的底面侧。并且,基部20101的底面20101b与接触部20303-i的内侧底面20303b-i相对配置,基部20101的侧面20101a与接触部20303-i的内壁面20303a-i相对配置。其中,在底面20101b与内侧底面20303b-i之间存在间隙,它们互不接触。同样,在侧面20101a与内壁面20303a-i之间存在间隙,它们互不固定。因此接触部20303-i能够进行相对于基部20101和支承部201026-i的振动(沿着D20-i轴的非对称振动)。接触部20303-1,20303-2,20303-3互不接触,各自的运动彼此独立。接触部20303-1,20303-2,20303-3的非对称振动以互不接触的状态进行。接触部20303-i(其中,i=1,2,3)相对于基部20101和支承部201026-i进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤施加基于该非对称运动的力。接触部20303-1,20303-2,20303-3中的任一个或接触部20303-1,20303-2,20303-3的全部向皮肤施加基于该非对称运动的力,由此能够呈现所期望的平移方向或旋转方向的模拟的力觉。例如,在只有接触部20303-1和接触部20303-2在同一方向(沿着D20-1轴和D20-2轴的同一方向)上进行呈现模拟的力觉的相同相位的非对称振动的情况下,把持接触部20303-i的使用者感知到平移力觉。在只有接触部20303-1和接触部20303-2在相反方向(沿着D20-1轴和D20-2轴的相反方向)上进行呈现模拟的力觉的相同相位的非对称振动的情况下,把持接触部20303-i的使用者感知到旋转力觉。在接触部20303-1,20303-3进行非对称振动的情况下,接触部20303-2,20303-3进行非对称振动的情况下,或接触部20303-1,20303-2,20303-3进行非对称振动的情况下,把持接触部20303-i的使用者感知到沿着D20-1~D20-3轴的任意的二维方向的平移力觉及/或旋转力觉。除此之外与第10实施方式及其变形例相同。
除此之外,可以如图47A的模拟力觉发生装置2003’那样,i=1,2,3,4,D20-3轴和D20-4轴分别相对于D20-1和D20-2轴大致正交,在未配置有振动子20102-1和振动子20102-2中的任一个的基部20101的边缘部配置有振动子20102-3,20102-4,在接触部20303-1与接触部20303-2之间配置有接触部20303’-3和接触部20303’-4。接触部20303-1,20303-2和接触部20303’-3,20303’-4互不接触,各自的运动彼此独立。接触部20303-1,20303-2和接触部20303’-3,20303’-4的非对称振动以互不接触的状态进行。或者,可以如图47B的模拟力觉发生装置2003”那样,i=1,2,D20-1轴与D20-2轴大致正交。在该情况下,也能够使把持接触部20303-i的使用者感知到任意的二维方向的平移力觉及/或旋转力觉。
[第13实施方式]
在第10至12实施方式中,振动子20102-i的支承部201026-i安装于基部20101,振动子20102-i的可动部201025-i经由连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i安装于接触部20103-i。然而,基部20101与接触部20103-i的位置关系可以是相反的。例如,可以如图37A、图37B、图38B、图48、图41A和图41B所例示的模拟力觉发生装置2004那样,支承部201026-i安装于接触部20103-i,可动部201025-i经由连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i安装于基部20101的凹部20101d-i的底面20101ba-i。即,接触部20103-i可以安装于支承部201026-i并且能够相对于可动部201025-i振动。在本形态中,振动子20102-i(其中,i=1,2)的可动部201025-i相当于“底座机构侧部件”,支承部201026-i相当于“接触机构侧部件”。
在该结构中,与接触部20103-i一起振动的系统即“接触机构”包含接触部20103-i和支承部201026-i。该“接触机构”还可以包含弹簧201022-i,201023-i以及线圈201024-i中的至少任一种。对与接触部20103-i一起振动的系统进行支承的系统即“底座机构”包含基部20101。对该“底座机构”进行支承的系统还可以包含连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i和可动部201025-i中的至少任一种。在该情况下,“接触机构”的振动的平均振幅比“底座机构”的振动的平均振幅大。并且,各个“接触机构”的质量m1-i比“底座机构”的质量m2小。优选各个“接触机构”的质量m1-i是“底座机构”的质量m2的三分之一以下。
[第14实施方式]
在第10至13实施方式或者它们的变形例中,接触部20103-i彼此可以以不限制彼此的振动的方式经由滑动机构或柔软物连结。例如,如图49A和图49B所例示的模拟力觉发生装置2005那样,接触部20103-1和接触部20103-2可以经由中间部20404a和20404b连结。中间部20404a和20404b可以是氨基甲酸酯、橡胶、弹簧等柔软物,也可以具有能够使接触部20103-1,20103-2以某种程度独立地进行动作的柔软的刚性,接触部20103-1可以是能够相对于接触部20103-2在D20-1方向上滑动的滑动机构,并且,接触部20103-2可以是能够相对于接触部20103-1在D20-2方向上滑动的滑动机构。
[第15实施方式]
接触部、基部、支承部以及可动部的配置结构存在各种各样的变形。例如,如图50A所示,第10实施方式的模拟力觉发生装置2001的接触部20103-1,20103-2可以是置换为接触部20603-1,20603-2的模拟力觉发生装置2006。第10实施方式的接触部20103-1,20103-2可以覆盖基部20101的长度方向的端部的外方,本形态的接触部20603-1,20603-2不覆盖基部20101的长度方向的端部的外方。仅这一点是与第10实施方式的不同点。并且,如图50B所示的那样,可以是模拟力觉发生装置2006的接触部20103-1与接触部20103-2经由中间部20404a和20404b连结的模拟力觉发生装置2007。除此之外,多个接触部可以不在彼此平行的方向或正交的方向上进行非对称振动,多个接触部各自的非对称振动的方向可以是其他角度θ(0°<θ<90°)。并且,在基部的底面侧和侧面侧设有独立的接触部,它们可以彼此独立地非对称振动,也可以在基部的侧面侧设置独立的接触部,它们可以彼此独立地非对称振动,还可以在基部的底面侧和上表面侧设有独立的接触部,它们可以彼此独立地非对称振动。
[第16至20实施方式的概要]
第16至20实施方式的模拟力觉发生装置具有“底座机构”和相对于“底座机构”进行周期性的“非对称运动”,向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于该“非对称运动”的力的“接触机构”。“接触机构”具有相对于“底座机构”进行沿着“第1轴”的非对称振动的“第1可动机构”、与“第1可动机构”一起进行非对称振动的“第1板弹簧机构”、至少一部分配置在“第1板弹簧机构”的外侧并且进行基于“第1板弹簧机构”的“非对称振动”的“非对称运动”的“接触部”。“第1可动机构”以能够进行相对于“底座机构”的非对称振动的状态支承于“底座机构”。“第1板弹簧机构”在施加有沿着与“第1轴”方向不同的“第2轴”的方向的力时在沿着“第2轴”的方向上弹性变形,在从“第1可动机构”施加有沿着“第1轴”的方向的力时将沿着“第1轴”的方向的力施加于“接触部”。在该结构中,从与“第1可动机构”一起振动的“接触机构”的“接触部”向皮肤或粘膜传递有足够大的力。由此,即使是与现有方法行程和输出相同的执行机构,也能够更明显地呈现力觉。或者,即使是与现有的相比行程和输出小的执行机构,也能够呈现与现有方法相同程度的力觉。即,与以往相比能够更高效地呈现力觉。并且,“第1板弹簧机构”在施加有沿着与“第1轴”方向不同的“第2轴”的方向的力时在沿着“第2轴”的方向上弹性变形。由此,能够抑制所支架的沿着“第2轴”的方向的非对称振动被“第1可动机构”妨碍,能够将沿着“第2轴”的方向的力高效地施加于“接触部”。一般来说,在执行机构的轴承施加有径向荷载的情况下摩擦增加,妨碍执行机构的驱动的,但通过“第2板弹簧机构”来释放沿着“第2轴”的方向的动作,能够减少该径向荷载。也就是说,能够抑制沿着“第2轴”的方向的力妨碍“第1可动机构”的非对称振动,能够高效地将从“第1可动机构”施加的沿着“第1轴”的方向的力施加于“接触部”。即,能够通过“第1板弹簧机构”来释放沿着“第2轴”的方向的力,并且将从“第1可动机构”施加的沿着“第1轴”的方向的力高效地施加于“接触部”。其结果是,能够在任意的方向上高效地呈现力觉。并且,能够通过ABS树脂等合成树脂一体形成“第1板弹簧机构”,进一步通过相同材料形成全部“底座机构”和“接触机构”。能够通过3D打印来形成“底座机构”和“接触机构”。这样,本形态的结构在小型化、价格低廉、成型容易方面具有优点。并且,在铰链或滑动机构中释放沿着“第2轴”的方向的力的结构中,产生由滑动等造成的摩擦和由此引发的杂音等,但在使用“第1板弹簧机构”的结构中不会发生这样的问题。
需要说明的是,沿着“第2轴”的方向的例子是与沿着“第1轴”的方向大致正交的方向。然而,沿着“第2轴”的方向与沿着“第1轴”的方向不同即可,沿着“第2轴”的方向可以与沿着“第1轴”的方向大致正交。“沿着α的方向”的例子是α的方向、与α并排的方向、与α大致平行的方向。“大致α”表示的是α或近似于α。
优选“第1板弹簧机构”具有在沿着“第1轴”的方向上排列的“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”。例如,“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”配置在大致同一直线上。“第1可动机构”的一端对“第1板弹簧部”的一端进行支承,“第1板弹簧部”的另一端对“接触部”进行支承。“第1可动机构”的另一端对“第2板弹簧部”的一端进行支承,“第2板弹簧部”的另一端对“接触部”进行支承。例如,“第1可动机构”的一端固定于“第1板弹簧部”的一端或与“第1板弹簧部”的一端一体地构成,“第1板弹簧部”的另一端固定于“接触部”或与“接触部”一体地构成。例如,“第1可动机构”的另一端固定于“第2板弹簧部”的一端或与“第2板弹簧部”的一端一体地构成,“第2板弹簧部”的另一端固定于“接触部”或者与“接触部”一体地构成。例如,“第1可动机构”的一端、“第1板弹簧部”的一端、“第1板弹簧部”的另一端、“第1可动机构”的另一端、“第2板弹簧部”的一端、“第2板弹簧部”的另一端配置在大致同一直线上。“第1板弹簧部”的另一端和“第2板弹簧部”的另一端配置在“第1板弹簧部”的一端与“第2板弹簧部”的一端之间。在这样的结构中,在“第1可动机构”在从其一端向另一端的方向上移动时“第2板弹簧部”在该方向上拉“接触部”。相反在“第1可动机构”在从其另一端向一端的方向上移动时“第1板弹簧部”在该方向上拉“接触部”。也就是说,通过从“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”交替地拉“接触部”而使“接触部”能够在沿着“第1轴”的方向上非对称振动。在“接触部”被“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”交替地拉的结构的情况下,即使“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”的厚度薄,也能够将来自“第1可动机构”的力充分地传递至“接触部”,能够使“接触部”高效地非对称振动。即,在“接触部”被从“第1板弹簧部”及“第2板弹簧部”交替地拉的结构的情况下,不发生“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”屈曲而力不能高效地传递的问题。因此,能够使“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”的厚度薄到极限。并且,通过使“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”的厚度薄,能够减小用于使“第1板弹簧机构”在沿着“第2轴”的方向上弹性变形的力。也就是说,能够几乎不抑制沿着“第2轴”的方向的振动地通过“第1板弹簧机构”释放力,并且将从“第1可动机构”施加的沿着“第1轴”的方向的力高效地施加于“接触部”。
沿着“第2轴”的方向的力例如是从与“第1可动机构”不同的“第2可动机构”施加的力。例如,“接触机构”还具有相对于“底座机构”进行沿着“第2轴”的非对称振动的“第2可动机构”和与“第2可动机构”一起进行非对称振动的“第2板弹簧机构”。“第2可动机构”在能够进行相对于“底座机构”的非对称振动的状态下支承于“底座机构”。“接触部”进一步进行基于“第2板弹簧机构”的“非对称振动(第2非对称振动)”的非对称运动。“第2板弹簧机构”在施加有沿着“第1轴”的方向的力时在沿着“第1轴”的方向上弹性变形,在从“第2可动机构”施加有沿着“第2轴”的方向的力时将沿着“第2轴”的方向的力施加于“接触部”。在该结构的情况下,“接触部”基于“第1可动机构”的沿着“第1轴”的非对称振动和“第2可动机构”的沿着“第2轴”的非对称振动进行非对称运动。
与“第1板弹簧机构”相同,优选“第2板弹簧机构”具有在沿着“第2轴”的方向上排列的“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”。例如,“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”配置在大致同一直线上。“第2可动机构”的一端对“第3板弹簧部”的一端进行支承,“第3板弹簧部”的另一端对“接触部”进行支承。“第2可动机构”的另一端对“第4板弹簧部”的一端进行支承,“第4板弹簧部”的另一端对“接触部”进行支承。例如,“第2可动机构”的一端固定于“第3板弹簧部”的一端或与“第3板弹簧部”的一端一体地构成,“第2板弹簧部”的另一端固定于“接触部”或者与“接触部”一体地构成。例如,“第2可动机构”的另一端固定于“第4板弹簧部”的一端或者与“第4板弹簧部”的一端一体地构成,“第4板弹簧部”的另一端固定于“接触部”或者与“接触部”一体地构成。例如,“第2可动机构”的一端、“第3板弹簧部”的一端、“第3板弹簧部”的另一端、“第2可动机构”的另一端、“第4板弹簧部”的一端、“第4板弹簧部”的另一端配置在大致同一直线上。“第3板弹簧部”的另一端和“第4板弹簧部”的另一端配置在“第3板弹簧部”的一端与“第4板弹簧部”的一端之间。在这样的结构中,在“第2可动机构”在从其一端向另一端的方向移动时“第4板弹簧部”在该方向上拉“接触部”。相反,在“第2可动机构”在从其另一端向一端的方向移动时“第3板弹簧部”在该方向上拉“接触部”。也就是说,通过从“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”交替地拉“接触部”而使该“接触部”在沿着“第2轴”的方向上非对称振动。在“接触部”被“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”交替地拉的结构的情况下,即使“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”的厚度薄,也能够将来自“第2可动机构”的力充分地施加于“接触部”,能够使“接触部”高效地非对称振动。即,在“接触部”交替地被“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”拉的结构的情况下,不发生“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”屈曲而力不能高效地传递的问题。因此,能够使“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”的厚度薄到极限。并且,通过使“第3板弹簧部”和“第4板弹簧部”的厚度薄,能够减小用于使“第2板弹簧机构”在沿着“第1轴”的方向上弹性变形的力。也就是说,能够几乎不抑制沿着“第1轴”的方向的振动地通过“第2板弹簧机构”释放力,并且将从“第2可动机构”施加的沿着“第2轴”的方向的力高效地施加于“接触部”。
“接触机构”还可以具有相对于“底座机构”进行沿着“第2轴”的非对称振动的“第3可动机构”。“接触部”可以与“第3可动机构”一起进行非对称振动,”接触部”能够旋转地支承于“第3可动机构”的一部分。“接触部”能够进行以与“第1轴”大致正交“旋转轴”为中心的旋转。例如,“接触部”能够进行以与“第1轴”和“第2轴”大致正交的“旋转轴”为中心的旋转。由此,能够通过以“旋转轴”为中心的“接触部”的旋转来释放从“第1可动机构”施加于“接触部”的沿着“第1轴”的方向的力。由此,能够通过从“第1可动机构”施加的力使“接触部”非对称振动、通过从“第2可动机构”施加的力使“接触部”非对称振动并且通过从“第1可动机构”和“第2可动机构”的双方或一方施加的力使“接触部”非对称运动。即,“接触部”能够进行基于“第1板弹簧机构”的非对称振动和基于“第3可动机构”的非对称振动中的至少一方的非对称运动。
模拟力觉发生装置还可以具有相对于“底座机构”进行沿着“第2轴”的“第3非对称振动”的“第3可动机构”和一端能够旋转地支承于“第3可动机构”的一部分的“连接部”。“接触部”支承于“连接部”的另一端,能够进行以与“第1轴”和“第2轴”大致正交的旋转轴为中心的旋转,进行基于“第1板弹簧机构”的非对称振动和“第3可动机构”的“第3非对称振动”中的至少一方的非对称运动。在该结构中,优选“连接部”的另一端和“接触部”安装于“第1板弹簧机构”的一部分。例如,“第1板弹簧机构”具有在沿着“第1轴”的方向上排列的“第1板弹簧部”和“第2板弹簧部”,“第1可动机构”的一端对“第1板弹簧部”的一端进行支承,“第1板弹簧部”的另一端安装于“连接部”的另一端和“接触部”,“第1可动机构”的另一端对“第2板弹簧部”的一端进行支承,“第2板弹簧部”的另一端安装于“连接部”的另一端和“接触部”。更优选的是,“接触部”在与“第2轴”大致正交且包含“第1轴”的假想的平面上的任一位置安装于“第1板弹簧机构”的一部分。由此,能够将沿着“第1轴”的方向的非对称振动高效地传递到“接触部”,能够将沿着“第1轴”的方向的力觉成分高效地施加于皮肤等。
优选“接触部”包含在“底座机构”的一方的面侧配置的“第1区域”、支承于“第1区域”的一端的“第2区域”、支承于“第2区域”的另一端并且配置在“底座机构”的另一方的面侧的“第3区域”,“第1区域”支承于“第1板弹簧机构”的一部分,在“第1区域”与“第3区域”之间配置有“底座机构”的至少一部分、“第1可动机构”的至少一部分以及“第1板弹簧机构”的至少一部。优选“第1区域”和“第3区域”具有大致板形状部分,“第1区域”的大致板形状部分与“第3区域”的大致板形状部分彼此大致平行地配置,优选“第1区域”和“第3区域”的端部被“第2区域”支承。“第1区域”“第2区域”以及“第3区域”可以为一体,也可以在“第1区域”的一端固定有“第2区域”,在“第2区域”的另一端固定有“第3区域”。使用者通过手掌来支承“底座机构”侧,并且以夹住“接触部”的“第1区域”和“第3区域”的方式把持,感知基于“接触部”的非对称运动的力觉。在使用者以夹住“第1区域”和“第3区域”的方式进行把持的情况下,从使用者施加于“第1区域”的力(例如,从使用者的拇指施加的力)的至少一部分经由“第2区域”施加于“第3区域”,“第3区域”由使用者(使用者的食指)支承。由此,能够抑制由使用者施加于“第1区域”的力作用于“第1可动机构”,能够减轻“第1可动机构”的负担。其结果是,能够降低“第1可动机构”的磨损,抑制“第1可动机构”的动作被妨碍,并且能够使故障率降低,高效地向皮肤等施加力觉。
优选“接触机构”的质量比“底座机构”的质量小、或者“接触机构”的质量比“底座机构”的质量与“安装于底座机构的机构”的质量的总和小。在这样的结构中,即使在系统整体的质量大的情况下,由于“接触机构”的系统质量小,因此足够大小的力能够从“接触机构”的“接触部”传递至皮肤或粘膜。其结果是,能够更高效地呈现力觉。更优选的是,相对于“接触机构”的质量的“底座机构”的质量的比例比零大并且为三分之一以下,相对于“接触机构”的质量的、“底座机构”的质量与“安装于底座机构的机构”的质量的总和的比例比零大且为三分之一以下。由此,能够更高效地使模拟的力觉被感知到。
周期性的“非对称运动”是基于该“非对称运动”从“接触机构”的“接触部”施加于皮肤或粘膜的力能够使模拟的力觉被感知到的周期运动,是“规定方向”的运动的时序波形和与该“规定方向”为相反方向的运动的时序波形非对称的周期运动。“非对称运动”可以是用于在平移方向上呈现模拟的力觉的周期性的平移运动,也可以是用于在旋转方向上呈现模拟的力觉的周期性的旋转运动(非对称旋转运动)。周期性的“非对称运动”的例子为非对称振动。优选“接触机构”基于“非对称运动”施加于皮肤或粘膜的力的“波形图案”在“第1时间区间”表示方向为规定方向且绝对值为“第1阈值”以上的力,在与“第1时间区间”不同的“第2时间区间”表示的是方向为该“规定方向”的相反方向且绝对值为比“第1阈值”小的“第2阈值”以内的力,“第1时间区间”比“第2时间区间”短。换句话说,优选为该“波形图案”成为矩形图案或近似于矩形图案的图案的“非对称运动”。由此,能够更明显地呈现模拟的力觉。
“非对称振动”是用于通过从“接触部”施加于皮肤或粘膜的力使模拟的力觉被感知到的振动,表示的是“规定方向”的振动的时序波形和与该「规定方向”位于相反方向的振动的时序波形非对称的振动。例如,“第1可动机构的非对称振动”是“第1可动机构”的“规定方向”的“物理量”的时序波形和该“第1可动机构”的与该“规定方向”向相反方向的“物理量”的时序波形非对称的“第1可动机构”的振动。该“物理量”的例子为施加于对“第1可动机构”进行支承的“底座机构”的力、施加于该“底座机构”的加速度、速度或位置,“接触机构”施加于“第1可动机构”的力、“第1可动机构”的加速度、速度或位置等。
“底座机构”可以成为能够安装于其他物体的形状(被支承的形状),也可以不成为能够安装于其他物体的形状(被支承的形状)。前者的“底座机构”安装于“其他物体”,“底座机构”被“其他物体”支承。“α支承于β”表示的是α直接或间接地支承于β。换句话说,“α支承于β”是α的运动的一部分或全部被β限制,例如,α的运动的自由度的一部分或全部被β限制。不仅是α相对于β被固定的情况或α与β一体构成的情况,在α能够相对于β移动或旋转、但α的某一动作被β限制的情况下也能够称为“α支承于β”。
“接触机构”“直接或间接接触的皮肤或粘膜”是不经由中间物而与“接触机构”接触的皮肤或粘膜、或者经由中间物与“接触机构”接触的皮肤或粘膜中的任一个。“α经由β与γ接触”表示的是从α经由β对γ施力的状态。“α经由β与γ接触”表示的是例如α与β直接接触、β与γ直接接触、从α经由β对γ施力的状态。该中间物可以是刚体、弹性体、塑性体、流体或具有将它们的至少一部分特性组合而成的物体,但需要能够将来自“接触机构”的力传递给皮肤或粘膜。
[第16实施方式]
对第16实施方式进行说明。
<结构>
使用图51至图53、图54A、图54B、图55A和图55B对本形态的模拟力觉发生装置3001的结构进行说明。需要说明的是,在图54A和图54B中省略壳体30105。如图51至图53、图54A和图54B所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置3001具有基部30101、固定部301011-1,301011-2,301012-2、振动子30102-1,30102-2、连结部301041-1,301042-1,301041-2,301042-2、板弹簧部301043-1,301044-1,301043-2,301044-2、固定部301045、壳体30105以及接触部30103。振动子30102-i(其中,i=1,2)具有支承部301026-i、可动部301025-i、连结部30102ea-i、连结部30102eb-i。
包含基部30101、壳体30105、支承部301026-1,301026-2以及固定部301011-1,301011-2,301012-2的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“底座机构”。包含可动部301025-i、连结部30102ea-i,30102eb-i,301041-i,301042-i、板弹簧部301043-i,301044-i(其中,i=1,2)、固定部301045以及接触部30103的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“接触机构”。“接触机构”相对于“底座机构”进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于非对称运动的力,由此呈现模拟的力觉。“接触机构”的质量比“底座机构”的质量小。优选相对于“接触机构”的质量的“底座机构”的质量的比例比零大且为三分之一以下。包含可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1可动机构”。包含可动部301025-2和连结部30102ea-2,30102eb-2,301041-2,301042-2的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第2可动机构”。包含板弹簧部301043-1,301044-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1板弹簧机构”,包含板弹簧部301043-2,301044-2的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第2板弹簧机构”。板弹簧部301043-1相当于“第1板弹簧部”,板弹簧部301044-1相当于“第2板弹簧部”,板弹簧部301043-2相当于“第3板弹簧部”,板弹簧部301044-2相当于“第4板弹簧部”。
<基部30101和固定部301011-1,301011-2,301012-2>
基部30101是圆盘形状的刚体或能够视为刚体的部件。例如,基部30101由ABS树脂等合成树脂构成。基部30101可以是模拟力觉发生装置3001专用的部件,也可以是智能手机终端装置等电子设备的一部分部位。在基部30101的一方的板面30101b侧固定或一体形成有固定部301011-1,301011-2,301012-2。固定部301011-1是匹配振动子30102-1的底面和底面附近的4个侧面的外形的矩形的框。在固定部301011-1的框内嵌入有振动子30102-1的底面侧,由此振动子30102-1的底面侧(支承部301026-1的底面侧)固定于基部30101的板面30101b。固定部301011-2是匹配振动子30102-2的长度方向的一端侧的底面和该底面附近的3个侧面的外形的框。固定部301012-2是配置振动子30102-2中的长度方向的另一端侧的底面和该底面附近的3个侧面的外形的框。固定部301011-2如上所述地配置于在基部30101上固定的振动子30102-1的短边方向的一方的侧面侧,固定部301012-2配置于振动子30102-1的短边方向的另一方的侧面侧。固定部301011-2,301012-2的厚度比振动子30102-1的厚度厚,在固定部301011-2和固定部301012-2的框内分别嵌入有振动子30102-2的两端的底面侧(支承部301026-2的两端的底面侧),由此振动子30102-2的两端的底面侧固定于基部30101的板面30101b。以这种方式固定的振动子30102-1的长度方向和振动子30102-2的长度方向所成的角度为大致90°,在振动子30102-2的中央部与基部30101的板面30101b之间配置有振动子30102-1的中央部。
<振动子30102-i>
振动子30102-i(其中,i=1,2)具有支承部301026-i、进行相对于支承部301026-i的非对称振动的可动部301025-i、与可动部301025-i的长度方向的一端连接或一体构成并且在该长度方向上延伸的棒状的连结部30102eb-i、与可动部301025-i的长度方向的另一端连接或一体地构成并且具有在该长度方向上延伸的连结部30102ea-i。可动部301025-i在支承于支承部301026-i的状态下能够沿着通过连结部30102ea-i,30102eb-i的L1-i轴(第i轴)进行相对于支承部301026-i的非对称振动。这些非对称振动的振动方向(L1-i轴的轴心方向)均与基部30101的板面30101b大致平行,L1-1轴与L1-2轴所成的角度为大致90°。以下表示振动子30102-i的结构例。
如图55A和图55B所例示的那样,振动子30102-i例如是具有包含壳体301027-i和引导件301021-i的支承部301026-i、弹簧301022-i,301023-i(弹性体)、线圈301024-i、永磁体即可动部301025-i以及连结部30102ea-i,30102eb-i的线性执行机构。本形态的壳体301027-i和引导件301021-i均为由将筒(例如,圆筒或多边形筒)的双方的开放端的一部分封闭的形状构成的中空部件。其中,引导件301021-i具有比壳体301027-i小且能够收纳在壳体301027-i的内部的大小。壳体301027-i、引导件301021-i以及连结部30102ea-i,30102eb-i例如由ABS树脂等合成树脂构成。弹簧301022-i,301023-i例如是由金属等构成的螺旋弹簧或板弹簧等。优选弹簧301022-i,301023-i的弹性系数(弹簧定数)相同,但也可以使它们彼此不同。可动部301025-i例如为圆柱形状的永磁体,长度方向的一方的端部301025a-i侧为N极,另一方的端部301025b-i侧为S极。线圈301024-i例如是一连串的漆包线,具有第1卷绕部301024a-i和第2卷绕部301024b-i。
可动部301025-i收纳在引导件301021-i的内部,在那里能够在长度方向上滑动地被支承。这样的支承机构的细节没有图示,但例如,可以在引导件301021-i的内壁面设置沿着长度方向的笔直的导轨,可动部301025-i的侧面设有能够在该导轨上滑动地进行支承的导轨支承部。在引导件301021-i的长度方向的一端侧的内壁面301021a-i固定有弹簧301022-i的一端(即,在引导件301021-i支承有弹簧301022-i的一端),弹簧301022-i的另一端固定于可动部301025-i的端部301025a-i(即,可动部301025-i的端部301025a-i支承于弹簧301022-i的另一端)。并且,在引导件301021-i的长度方向的另一端侧的内壁面301021b-i固定有弹簧301023-i的一端(即,在引导件301021-i支承有弹簧301023-i的一端),弹簧301023-i的另一端固定于可动部301025-i的端部301025b-i(即,可动部301025-i的端部301025b-i支承于弹簧301023-i的另一端)。
在引导件301021-i的外周侧卷绕有线圈301024-i。其中,在可动部301025-i的端部301025a-i侧(N极侧),第1卷绕部301024a-i沿着A1方向(从里向近前的方向)被卷绕,在端部301025b-i侧(S极侧),第2卷绕部301024b-i沿着与A1方向相反方向的B1方向(从近前向里的方向)被卷绕。即,在从可动部301025-i的端部301025a-i侧(N极侧)观察的情况下,第1卷绕部301024a-i顺时针地被卷绕,第2卷绕部301024b-i逆时针地被卷绕。并且,在可动部301025-i停止、来自弹簧301022-i,301023-i的弹性力均衡的状态下,优选可动部301025-i的端部301025a-i侧(N极侧)配置于第1卷绕部301024a-i的区域,端部301025b-i侧(S极侧)配置于第2卷绕部301024b-i的区域。
通过以上方式配置构成的引导件301021-i、弹簧301022-i,301023-i、线圈301024-i以及可动部301025-i收纳在壳体301027-i内,引导件301021-i固定在壳体301027-i的内部。即,壳体301027-i相对于引导件301021-i的相对位置是固定的。其中,壳体301027-i的长度方向与引导件301021-i的长度方向和可动部301025-i的长度方向一致。
在壳体301027-i和引导件301021-i的内壁面301021a-i侧设有贯通孔301028a-i,在内壁面301021b-i侧设有贯通孔301028b-i。在贯通孔301028a-i插入有棒状的连结部30102ea-i,在贯通孔301028b-i插入有棒状的连结部30102eb-i。连结部30102ea-i的一端侧与可动部301025-i的端部301025a-i侧接触,连结部30102ea-i的另一端侧配置在壳体301027-i的外部。连结部30102eb-i的一端侧与可动部301025-i的端部301025b-i侧接触,连结部30102eb-i的另一端侧配置在壳体301027-i的外部。连结部30102ea-i的一端侧可以与可动部301025-i的端部301025a-i侧连接,也可以不连接。连结部30102eb-i的一端侧可以与可动部301025-i的端部301025b-i侧连接,也可以不连接。其中,连结部30102ea-i,30102eb-i需要伴随着可动部301025-i的运动而移动。即,连结部30102ea-i,30102eb-i必须与可动部301025-i一起移动。除此之外,连结部30102ea-i的一端侧可以与可动部301025-i的端部301025a-i侧成为一体,连结部30102eb-i的一端侧可以与可动部301025-i的端部301025b-i侧成为一体。
线圈301024-i将与所流通的电流相应的力施加于可动部301025-i,由此,可动部301025-i相对于引导件301021-i进行周期性的非对称振动(在以引导件301021-i为基准的轴向上具有非对称性的周期性的平移往复运动)。即,在线圈301024-i中向A1方向(B1方向)流通电流时,通过弗莱明左手定则说明的洛伦兹力的反作用力,在可动部301025-i施加有C1方向(从可动部301025-i的N极向S极的方向:右方)的力(图55A)。相反,在线圈301024-i中向A2方向(B2方向)流通电流时,在可动部301025-i施加有C2方向(从可动部301025-i的S极向N极的方向:左方)的力(图55B)。其中,A2方向为A1方向的相反方向。通过这些动作,在由可动部301025-i和弹簧301022-i,301023-i构成的系统中施加有动能。由此,使以壳体301027-i为基准的可动部301025-i的位置和加速度(以引导件301021-i为基准的轴向的位置和加速度)变化,伴随于此也能够使连结部30102ea-i,30102eb-i的位置和加速度变化。即可动部301025-i在支承于支承部301026-i的状态下基于所施加的驱动控制信号DCS沿着L1-i轴进行相对于支承部301026-i的非对称振动,与此同时连结部30102ea-i,30102eb-i也沿着L1-i轴进行非对称振动。
需要说明的是,振动子30102-i的结构不限于图55A和图55B。例如,可以是在可动部301025-i的端部301025a-i侧沿着A1方向卷绕线圈301024-i的第1卷绕部301024a-i、在端部301025b-i侧不卷绕线圈301024-i的结构。相反,也可以是在端部301025b-i侧沿着B1方向卷绕线圈301024-i的第2卷绕部301024b-i、在可动部301025-i的端部301025a-i侧不卷绕线圈301024-i的结构。或者,第1卷绕部301024a-i与第2卷绕部301024b-i可以是彼此不同的线圈。即,可以是第1卷绕部301024a-i与第2卷绕部301024b-i不电连接,施加有彼此不同的电信号的结构。
<连结部301041-i,301042-i>
连结部301041-i,301042-i(其中,i=1,2)是柱状的刚体或能够视为刚体的部件。连结部301041-i,301042-i例如由ABS树脂等合成树脂构成。在支承部301026-i的外部配置的连结部30102ea-i的另一端侧对连结部301042-i的一端侧的侧面进行支承。在支承部301026-i的外部配置的连结部30102eb-i的另一端侧对连结部301041-i的一端侧的侧面进行支承。例如,连结部30102ea-i的另一端侧固定于连结部301042-i的一端侧的侧面或与其成为一体,连结部30102eb-i的另一端侧固定于连结部301041-i的一端侧的侧面或与其成为一体。连结部301041-i配置在振动子30102-i的长度方向的一端侧的外方,连结部301042-i配置在振动子30102-i的长度方向的另一端侧的外方。连结部301041-i,301042-i与L1-i轴大致正交,连结部301041-i与连结部301042-i彼此大致平行地配置。在本形态中,L1-i轴相对于基部30101的板面30101b大致平行,连结部301041-1,301041-2,301042-1,301042-2彼此大致平行,连结部301041-1,301041-2,301042-1,301042-2相对于板面30101b大致垂直。
<板弹簧部301043-i,301044-i和固定部301045>
板弹簧部301043-i和板弹簧部301044-i是发生弹性变形的板状的弹簧部件。例如,可以将ABS树脂等合成树脂成形为薄的板状的部件作为板弹簧部301043-i和板弹簧部301044-i。固定部301045是具备插入孔301045e的筒状(例如,圆筒状)的部件。固定部301045例如能够由ABS树脂等合成树脂构成。可以对板弹簧部301043-i、板弹簧部301044-i以及固定部301045一体成型。板弹簧部301043-i和板弹簧部301044-i(其中,i=1,2)在沿着L1-i轴(第i轴)的方向上排列,在板弹簧部301043-i与板弹簧部301044-i之间配置有固定部301045。例如,板弹簧部301043-i和板弹簧部301044-i沿着包含L1-i轴的平面配置,它们沿着与L1-i轴大致平行的直线配置。包含该L1-1轴的平面和包含L1-2轴的平面彼此大致正交,在这些平面交叉位置配置有固定部301045。连结部301041-1的另一端侧的侧面(第1可动机构的一端)对板弹簧部301043-1(第1板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301043-1的另一端对固定部301045进行支承。连结部301042-1的另一端侧的侧面(第1可动机构的另一端)对板弹簧部301044-1(第2板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301044-1的另一端对固定部301045进行支承。连结部301041-2的另一端侧的侧面(第2可动机构的一端)对板弹簧部301043-2(第3板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301043-2的另一端对固定部301045进行支承。连结部301042-2的另一端侧的侧面(第2可动机构的另一端)对板弹簧部301044-2(第4板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301044-2的另一端对固定部301045进行支承。例如,连结部301041-1的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301043-1的一端或与其成为一体,板弹簧部301043-1的另一端固定于固定部301045或与其成为一体。例如,连结部301042-1的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301044-1的一端或与其成为一体,板弹簧部301044-1的另一端固定于固定部301045或与其成为一体。例如,连结部301041-2的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301043-2的一端或与其成为一体,板弹簧部301043-2的另一端与固定部301045成为一体。例如,连结部301042-2的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301044-2的一端或与其成为一体,板弹簧部301044-2的另一端固定于固定部301045或与其成为一体。板弹簧部301043-i,301044-i的另一端配置在板弹簧部301043-i的一端与板弹簧部301044-i的一端之间。如后所述,在支承于板弹簧部301043-i,301044-i的另一端的固定部301045固定有接触部30103。由此,板弹簧部301043-i,301044-i的另一端经由固定部301045对接触部30103进行支承。
<接触部30103和壳体30105>
接触部30103和壳体30105是刚体或能够视为刚体的部件,例如由ABS树脂等合成树脂构成。接触部30103具有大致圆盘状的部件即圆盘部30103a,在圆盘部30103a的一方的板面侧具有突部301031。壳体30105是设有贯通孔301051的杯形状的部件。壳体30105收纳包含如上所述地构成的固定部301011-1,301011-2,301012-2、振动子30102-1,30102-2、连结部301041-1,301042-1,301041-2,301042-2、板弹簧部301043-1,301044-1,301043-2,301044-2以及固定部301045的机构,并且固定于基部30101。接触部30103的圆盘部30103a配置在壳体30105的外侧,突部301031插入壳体30105的贯通孔301051,并且插入在壳体30105的内部配置的固定部301045的插入孔301045e。由此,接触部30103固定于固定部301045。
<动作>
使用图56A至图57B对模拟力觉发生装置3001的动作进行说明。需要说明的是,在图56A至图57B中,为了明示伴随着动作的内部的动作而省略了壳体30105和接触部30103,接触部30103的位置以双点划线表示。实际上安装有壳体30105和接触部30103的模拟力觉发生装置3001(图51至图53)进行以下的动作。
使用者在使自己的皮肤或粘膜与接触部30103接触的状态、或者在皮肤或粘膜与接触部30103之间使布等位于中间的状态下把持模拟力觉发生装置3001。
在振动子30102-1驱动时,可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1(第1可动机构)沿着L1-1轴在XA1-XB1方向上进行非对称振动(图56A和图56B)。伴随于此,在支承于连结部301041-1,301042-1的板弹簧部301043-1,301044-1(第1板弹簧机构)上施加有沿着L1-1轴的方向的力。由此,板弹簧部301043-1,301044-1与可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1一起沿着L1-1轴在XA1-XB1方向上进行非对称振动。从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L1-1轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1将沿着L1-1轴的方向的力施加于固定部301045和接触部30103。由此固定部301045和接触部30103在XA1-XB1方向上非对称振动,对与接触部30103直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于非对称振动的力。另一方面,在板弹簧部301043-2,301044-2(第2板弹簧机构)上也通过固定部301045施加有沿着L1-1轴的方向的力,板弹簧部301043-2,301044-2在沿着L1-1轴的方向上发生弹性变形(挠曲)。即,在从连结部301042-1向连结部301041-1的沿着L1-1轴的XB1方向的力施加于板弹簧部301043-2,301044-2时,板弹簧部301043-2,301044-2在该XB1方向上弹性变形(图56A)。相反,在从连结部301041-1向连结部301042-1的沿着L1-1轴的XA1方向的力施加于板弹簧部301043-2,301044-2时,板弹簧部301043-2,301044-2在该XA1方向上弹性变形(图56B)。由此,能够抑制沿着L1-1轴的接触部30103的非对称振动被振动子30102-2妨碍,能够高效地显现模拟的力觉。
另一方面,在振动子30102-2驱动时,可动部301025-2和连结部30102ea-2,30102eb-2,301041-2,301042-2(第2可动机构)沿着L1-2轴在YA1-YB1方向上非对称振动(图57A和图57B)。伴随于此,在支承于连结部301041-2,301042-2的板弹簧部301043-2,301044-2(第2板弹簧机构)施加有沿着L1-2轴的方向的力。由此,板弹簧部301043-2,301044-2与可动部301025-2和连结部30102ea-2,30102eb-2,301041-2,301042-2一起沿着L1-2轴在YA1-YB1方向上非对称振动。从连结部301041-2,301042-2施加有沿着L1-2轴的方向的力的板弹簧部301043-2,301044-2将沿着L1-2轴的方向的力施加于固定部301045和接触部30103。由此固定部301045和接触部30103在YA1-YB1方向上非对称振动,向与接触部30103直接或间接地接触的皮肤或粘膜施加基于非对称振动的力。另一方面,在板弹簧部301043-1,301044-1(第1板弹簧机构)也通过固定部301045施加有沿着L1-2轴的方向的力,板弹簧部301043-1,301044-1在沿着L1-2轴的方向上弹性变形(挠曲)。即,在从连结部301042-2向连结部301041-2的沿着L1-2轴的YA1方向的力施加于板弹簧部301043-1,301044-1时,板弹簧部301043-1,301044-1在该YA1方向上弹性变形(图57A)。相反,在从连结部301041-2向连结部301042-2的沿着L1-2轴的YB1方向的力施加于板弹簧部301043-1,301044-1时,板弹簧部301043-1,301044-1在该YB1方向上弹性变形(图57B)。由此,能够抑制沿着L1-2轴的接触部30103的非对称振动被振动子30102-1妨碍,能够高效地显现模拟的力觉。
同时驱动振动子30102-1和振动子30102-2的情况也是同样的。在这种情况下,从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L1-1轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1将沿着L1-1轴的方向的力施加于固定部301045和接触部30103,从连结部301041-2,301042-2施加有沿着L1-2轴的方向的力的板弹簧部301043-2,301044-2将沿着L1-2轴的方向的力施加于固定部301045和接触部30103。由此,接触部30103进行非对称振动,向与接触部30103直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于非对称振动的力。另一方面,从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L1-1轴的方向的力的板弹簧部301043-2,301044-2在沿着L1-1轴的方向上弹性变形,从连结部301041-2,301042-2施加有沿着L1-2轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1在沿着L1-2轴的方向上弹性变形。由此,能够抑制沿着L1-1轴的接触部30103的非对称振动被振动子30102-2妨碍、沿着L1-2轴的接触部30103的非对称振动被振动子30102-1妨碍,能够在任意的方向上高效地呈现模拟的力觉。
[第17实施方式]
对第17实施方式进行说明。以下对已经说明的事项标注相同的附图标记而省略说明。
<结构>
使用图58、图59、图60A至图60C和图61A至图61C对本形态的模拟力觉发生装置3002的结构进行说明。需要说明的是,在图61A至图61C中省略接触部30203。如图58、图59、图60A至图60C和图61A至图61C所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置3002具有基部30201、电子装置302011、振动子30102-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、连结部301041-1,301042-1、固定部302045-1、连结部302045-3以及接触部30203。振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、可动部301025-i、连结部30102ea-i、连结部30102eb-i。
包含基部30201、电子装置302011、支承部301026-1,301026-3的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“底座机构”。包含可动部301025-i、连结部30102ea-i,30102eb-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、固定部302045-1、连结部302045-3以及接触部30203的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“接触机构”。“接触机构”相对于“底座机构”进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于非对称运动的力,由此呈现模拟的力觉。包含可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1可动机构”。包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第3可动机构”。包含板弹簧部301043-1,301044-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1板弹簧机构”。板弹簧部301043-1相当于“第1板弹簧部”,板弹簧部301044-1相当于“第2板弹簧部”。
<基部30201和电子装置302011>
基部30201是板状的刚体或能够视为刚体的部件。例如,基部30201由合成树脂等构成。基部30201的例子是安装有电子部件的电子回路基板(例如,智能手机终端装置的电路基板)。在基部30201的一方的板面30201a侧固定有电子装置302011。电子装置302011的例子是包含电池的电源装置等。在基部30201的另一方的板面30201b侧固定有振动子30102-1的底面侧(支承部301026-1的底面侧)和振动子30102-3的底面侧(支承部301026-3的底面侧)。固定的振动子30102-1的长度方向与振动子30102-3的长度方向所成的角度为大致90°。振动子30102-1的长度方向沿着基部30201的一边配置,振动子30102-3的长度方向与该一边大致正交,振动子30102-1的中央部分配置于将振动子30102-3在长度方向延长的位置。
<振动子30102-i>
振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、进行相对于支承部301026-i的非对称振动的可动部301025-i、与可动部301025-i的长度方向的一端连接或一体地构成并且在该长度方向上延伸的棒状的连结部30102eb-i、与可动部301025-i的长度方向的另一端连接或一体地构成并且在该长度方向上延伸的连结部30102ea-i。可动部301025-i在支承于支承部301026-i的状态下,能够沿着通过连结部30102ea-i,30102eb-i的L2-i轴(第i轴)进行相对于支承部301026-i的非对称振动。这些非对称振动的振动方向(L2-i轴的轴心方向)均与基部30201的板面30201b大致平行,L2-1轴与L2-2轴所成的角度为大致90°。振动子30102-i的结构例同在第16实施方式中所说明的那样。
<连结部301041-1,301042-1>
连结部301041-1,301042-1的结构与第16实施方式相同。
<板弹簧部301043-1,301044-1和固定部302045-1>
板弹簧部301043-1,301044-1的结构与第16实施方式相同。其中,板弹簧部301043-1和301044-1的另一端不对固定部301045进行支承而是对固定部302045-1进行支承。固定部302045-1是具备插入孔302045a-1,302045b-1的板状的部件。固定部302045-1例如能够由ABS树脂等合成树脂构成。可以将板弹簧部301043-i、板弹簧部301044-i以及固定部302045-1一体成型。板弹簧部301043-1和板弹簧部301044-1在沿着L2-1轴(第1轴)的方向上排列,在板弹簧部301043-1与板弹簧部301044-1之间配置有固定部302045-1。例如,板弹簧部301043-1和板弹簧部301044-1与L2-2轴大致正交,沿着包含L2-1轴的平面配置,它们沿着与L2-1轴大致平行的直线配置。连结部301041-1的另一端侧的侧面(第1可动机构的一端)对板弹簧部301043-1(第1板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301043-1的另一端对固定部302045-1进行支承。连结部301042-1的另一端侧的侧面(第1可动机构的另一端)对板弹簧部301044-1(第2板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301044-1的另一端对固定部302045-1进行支承。例如,连结部301041-1的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301043-1的一端或与其成为一体,板弹簧部301043-1的另一端固定于固定部302045-1或与其成为一体。例如,连结部301042-1的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301044-1的一端或与其成为一体,板弹簧部301044-1的另一端固定于固定部302045-1或与其成为一体。板弹簧部301043-1,301044-1的另一端配置在板弹簧部301043-1的一端与板弹簧部301044-1的一端之间。如后所述,在支承于板弹簧部301043-1,301044-1的另一端的固定部302045-1固定有接触部30203。由此,板弹簧部301043-1,301044-1的另一端经由固定部302045-1对接触部30203进行支承。
<连结部302045-3>
连结部302045-3的大致G型的刚体或能够视为刚体的部件。例如,连结部302045-3由ABS树脂等合成树脂构成。在振动子30102-3的支承部301026-3的外部配置的连结部30102ea-3的另一端侧对连结部302045-3的一端302045b-3进行支承。在支承部301026-3的外部配置的连结部30102eb-3的另一端侧对连结部302045-3的另一端302045c-3进行支承。例如,连结部30102ea-3的另一端侧固定于连结部302045-3的一端302045b-3或与其成为一体,连结部30102eb-3的另一端侧固定于连结部302045-3的另一端302045c-3或与其成为一体。在本形态中,在振动子30102-1与连结部302045-3的另一端302045c-3之间配置有连结部302045-3的一端302045b-3。连结部302045-3的一端302045b-3、另一端302045c-3以及连结部30102ea-3,30102eb-3的轴心沿着L2-2轴(第2轴)配置。在连结部302045-3的另一端302045c-3侧设有具备插入孔302045aa-3的支承部302045a-3。插入孔302045aa-3的中心轴的轴心与L2-1轴所成的角度、以及插入孔302045aa-3的中心轴的轴心与L2-2轴所成的角度均为大致90°。在驱动振动子30102-3时,连结部302045-3相对于基部30201进行沿着L2-2轴(第2轴)的非对称振动。
<接触部30203>
接触部30203是板状的刚体或能够视为刚体的部件。例如,接触部30203由ABS树脂等合成树脂构成。在接触部30203的一方的板面30203a侧设有突部302032,302033以及圆柱状的旋转轴302031。接触部30203使其板面30203a侧朝向基部30201的板面30201b侧配置,突部302032,302033插入固定部302045-1的插入孔302045a-1,302045b-1,旋转轴302031插入支承部302045a-3的插入孔302045aa-3。突部302032,302033固定于插入孔302045a-1,302045b-1,旋转轴302031能够旋转地支承于插入孔302045aa-3。由此,接触部30203能够旋转地支承于连结部302045-3的支承部302045a-3(第3可动机构的一部分),并且能够进行以与L2-1轴(第1轴)大致正交的旋转轴302031为中心的旋转。另外接触部30203能够与包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(第3可动机构)一起进行非对称振动。
<动作>
使用图62A至图63B对模拟力觉发生装置3002的动作进行说明。需要说明的是,在图62A至图63B中,为了明示伴随着动作的内部的动作而省略接触部30203,将接触部30203的位置以双点划线表示。实际上具备接触部30203的模拟力觉发生装置3002进行以下的动作(图59、图60A至图60C)。
使用者在使自己的皮肤或粘膜与接触部30203接触的状态、或者在皮肤或粘膜与接触部30203之间使布等位于中间的状态下把持模拟力觉发生装置3002。
在振动子30102-3驱动时,可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3(第3可动机构)沿着L2-2轴(第2轴)在XA2-XB2方向上非对称振动(图62A和图62B)。伴随于此,在支承于连结部302045-3的接触部30203上施加有沿着L2-2轴的方向的力。由此,接触部30203与可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3(第3可动机构)一起进行非对称振动。其结果是,向与接触部30203直接或间接地接触的皮肤或粘膜施加基于非对称振动的力。施加于接触部30203的沿着L2-2轴的方向的力也施加于在接触部30203的突部302032,302033上固定的固定部302045-1,进一步施加于板弹簧部301043-1,301044-1(第1板弹簧机构)。由此,板弹簧部301043-1,301044-1在沿着L2-2轴的方向上弹性变形(挠曲)。即,在从振动子30102-3向振动子30102-1的沿着L2-2轴的XA2方向的力施加于板弹簧部301043-1,301044-1时,板弹簧部301043-1,301044-1在该XA2方向上弹性变形(图62A)。相反,在从振动子30102-1向振动子30102-3的沿着L2-2轴的XB2方向的力施加于板弹簧部301043-1,301044-1时,板弹簧部301043-1,301044-1在该XB2方向上弹性变形(图62B)。由此,能够抑制沿着L2-2轴的接触部30203的非对称振动被振动子30102-1妨碍,能够高效地呈现模拟的力觉。
另一方面,在振动子30102-1驱动时,可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1(第1可动机构)沿着L2-1轴(第1轴)在YA2-YB2方向上非对称振动(图63A和图63B)。伴随于此,在支承于连结部301041-1,301042-1的板弹簧部301043-1,301044-1(第1板弹簧机构)也施加有沿着L2-1轴的方向的力。由此,板弹簧部301043-1,301044-1与可动部301025-1及连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1一起沿着L2-1轴在YA2-YB2方向上非对称振动。从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L2-1轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1将沿着L2-1轴的方向的力施加于固定部302045-1和接触部30203。由此,接触部30203进行以连结部302045-3的支承部302045a-3的插入孔302045aa-3为中心的周期性的非对称旋转运动(以与L2-1轴和L2-2轴大致正交的旋转轴302031为中心的非对称旋转运动)。即,在固定部302045-1在从连结部301042-1向连结部301041-1的YA2方向上移动的情况下,接触部30203以为旋转轴302031中心在RA2方向上旋转。相反,在固定部302045-1在从连结部301041-1向连结部301042-1的YB2方向上移动的情况下,接触部30203以旋转轴302031为中心向RB2方向旋转。由此,向与接触部30203直接或间接地接触的皮肤或粘膜施加基于非对称旋转运动的力。并且,能够抑制沿着L2-1轴的接触部30203的非对称振动被振动子30102-3妨碍,能够在与接触部30203直接或间接地接触的皮肤或粘膜上高效地显现模拟的力觉。
在使振动子30102-1和振动子30102-3同时驱动的情况下也是同样的。即,通过振动子30102-3的驱动,可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3沿着L2-2轴在XA2-XB2方向上非对称振动。伴随于此,在支承于连结部302045-3的接触部30203上施加有沿着L2-2轴的方向的力。施加于接触部302036的沿着L2-2轴的方向的力也施加于在接触部30203的突部302032,302033上固定的固定部302045-1,进一步施加于板弹簧部301043-1,301044-1。由此,板弹簧部301043-1,301044-1在沿着L2-2轴的方向上弹性变形。并且,通过振动子30102-1的驱动,可动部301025-1以及连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1(第1可动机构)沿着L2-1轴(第1轴)在YA2-YB2方向上非对称振动。伴随于此,在支承于连结部301041-1,301042-1的板弹簧部301043-1,301044-1上施加有沿着L2-1轴的方向的力。由此,板弹簧部301043-1,301044-1与可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1一起沿着L2-1轴在YA2-YB2方向上非对称振动。从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L2-1轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1将沿着L2-1轴的方向的力施加于固定部302045-1和接触部30203。根据以上说明可知,接触部30203进行具有沿着L2-2轴的方向(XA2-XB2方向)的非对称振动成分和以连结部302045-3的支承部302045a-3的插入孔302045aa-3为中心的旋转方向(RA2-RB2方向)的非对称旋转运动成分的、周期性的非对称运动。由此,能够在与接触部30203直接或间接地接触的皮肤或粘膜上高效地呈现模拟的力觉。
[第18实施方式]
对第18实施方式进行说明。
<结构>
使用图64A至图64C对本形态的模拟力觉发生装置3003的结构进行说明。如图64A至图64C所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置3003具有基部30301、振动子30102-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、连结部301041-1,301042-1、固定部303045-1、连结部302045-3以及接触部30303。振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、可动部301025-i、连结部30102ea-i、连结部30102eb-i。
包含基部30301、支承部301026-1,301026-3的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“底座机构”。包含可动部301025-i、连结部30102ea-i,30102eb-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、固定部303045-1、连结部302045-3以及接触部30303的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“接触机构”。“接触机构”相对于“底座机构”进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于非对称运动的力,由此呈现模拟的力觉。包含可动部301025-1以及连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1可动机构”。包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第3可动机构”。包含板弹簧部301043-1,301044-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1板弹簧机构”。板弹簧部301043-1相当于“第1板弹簧部”,板弹簧部301044-1相当于“第2板弹簧部”。
<基部30301>
基部30301是板状或棒状的刚体或能够视为刚体的部件。例如,基部30301由合成树脂等构成。基部30301的例子是游戏机等的控制器的一部分。在基部30301的一方的板面30301b侧固定有振动子30102-1的底面侧(支承部301026-1的底面侧)和振动子30102-3的底面侧(支承部301026-3的底面侧)。固定的振动子30102-1的长度方向与振动子30102-3的长度方向所成的角度为大致90°。振动子30102-1的长度方向与基部30301的一边大致平行地配置,振动子30102-3的长度方向与该一边大致正交,在将振动子30102-3向长度方向延长的位置配置有振动子30102-1的中央部分。
<振动子30102-i>
振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、进行相对于支承部301026-i的非对称振动的可动部301025-i、与可动部301025-i的长度方向的一端连接或成为一体并且在该长度方向上延伸的棒状的连结部30102eb-i、与可动部301025-i的长度方向的另一端连接或成为一体并且在该长度方向上延伸的连结部30102ea-i。可动部301025-i在支承于支承部301026-i的状态下,能够沿着通过连结部30102ea-i,30102eb-i的L3-i轴(第i轴)进行相对于支承部301026-i的非对称振动。它们的非对称振动的振动方向(L3-i轴的轴心方向)均与基部30301的板面30301a,30301b大致平行,L3-1轴与L3-2轴所成的角度为大致90°。振动子30102-i的结构例同在第16实施方式中说明的那样。
<连结部301041-1,301042-1>
连结部301041-1,301042-1的结构与第16实施方式相同。
<板弹簧部301043-1,301044-1及固定部303045-1>
板弹簧部301043-1,301044-1的结构与第16实施方式相同。其中,板弹簧部301043-1及301044-1的另一端不是对固定部301045进行支承,而是对固定部303045-1进行支承。固定部303045-1是具备插入孔303045a-1的板状的部件。固定部303045-1例如能够由ABS树脂等合成树脂构成。可以将板弹簧部301043-i、板弹簧部301044-i以及固定部303045-1一体成型。
<连结部302045-3>
连结部302045-3的结构与第17实施方式相同。其中,在本形态中,以与第17实施方式的结构相反的方向被安装,在振动子30102-1与连结部302045-3的一端302045b-3之间配置有具备插入孔302045aa-3的支承部302045a-3。
<接触部30303>
接触部30303是鞘状的刚体或能够视为刚体的部件。例如,接触部30303由ABS树脂等合成树脂构成。在接触部30303的一个内壁面30303a侧设有突部303032和圆柱状的旋转轴303031。接触部30303使其内壁面30303a侧朝向基部30301的板面30301b侧配置,突部303032插入固定部303045-1的插入孔303045a-1,旋转轴303031插入支承部302045a-3的插入孔302045aa-3。突部303032固定于插入孔303045a-1,旋转轴303031能够旋转地支承于插入孔302045aa-3。由此,接触部30303能够旋转地支承于连结部302045-3的支承部302045a-3(第3可动机构的一部分),能够进行以与L3-1轴(第1轴)大致正交的旋转轴303031为中心的旋转,并且能够与包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(第3可动机构)一起进行非对称振动。
<动作>
使用图65A至图66B对模拟力觉发生装置3003的动作进行说明。需要说明的是,在图65A至图66B中,为了明示伴随着动作的内部的动作而省略接触部30303,接触部30303的位置以双点划线表示。实际上具备接触部30303的模拟力觉发生装置3003进行以下动作(图64A至图64C)。
使用者在使自己的皮肤或粘膜与接触部30303接触的状态、或者在皮肤或粘膜与接触部30303之间使布等位于中间的状态下把持模拟力觉发生装置300。优选使用者把持接触部30303自身。
在振动子30102-3驱动时,可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3(第3可动机构)沿着L3-2轴(第2轴)在XA3-XB3方向上非对称振动(图65A和图65B)。伴随于此,在支承于连结部302045-3的接触部30303施加有沿着L3-2轴的方向的力。由此,接触部30303与可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3(第3可动机构)一起进行非对称振动。其结果是,在与接触部30303直接或间接地接触的皮肤或粘膜施加有基于非对称振动的力。施加于接触部30303的沿着L3-2轴的方向的力也作用于在接触部30303的突部303032上固定的固定部303045-1,进一步作用于板弹簧部301043-1,301044-1(第1板弹簧机构)。由此,板弹簧部301043-1,301044-1在沿着L3-2轴的方向上弹性变形。即,在从振动子30102-3向振动子30102-1的沿着L3-2轴的XA3方向的力作用于板弹簧部301043-1,301044-1时,板弹簧部301043-1,301044-1在该XA3方向上弹性变形(图65A)。相反,在从振动子30102-1向振动子30102-3的沿着L3-2轴的XB3方向的力施加于板弹簧部301043-1,301044-1时,板弹簧部301043-1,301044-1在该XB3方向上弹性变形(图65B)。由此,能够抑制沿着L3-2轴的接触部30303的非对称振动被振动子30102-1妨碍,能够向皮肤等高效地施加模拟的力觉。
另一方面,在振动子30102-1驱动时,可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1(第1可动机构)沿着L3-1轴(第1轴)在YA3-YB3方向上非对称振动(图66A和图66B)。伴随于此,在支承于连结部301041-1,301042-1的板弹簧部301043-1,301044-1(第1板弹簧机构)施加有沿着L3-1轴的方向的力。由此,板弹簧部301043-1,301044-1与可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1一起沿着L3-1轴在YA3-YB3方向上非对称振动。从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L3-1轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1将沿着L3-1轴的方向的力施加于固定部303045-1和接触部30303。由此,接触部30303进行以连结部302045-3的支承部302045a-3的插入孔302045aa-3为中心的周期性的非对称旋转运动(以与L3-1轴和L3-2轴大致正交的旋转轴303031为中心的非对称旋转运动)。即,在固定部303045-1在从连结部301042-1向连结部301041-1的YA3方向上移动的情况下,接触部30303以旋转轴303031为中心向RA3方向旋转。相反,在固定部303045-1在从连结部301041-1向连结部301042-1的YB3方向上移动的情况下,接触部30303以旋转轴303031为中心在RB3方向上旋转。由此,向与接触部30303直接或间接地接触的皮肤或粘膜施加基于非对称旋转运动的力。并且,能够抑制沿着L3-1轴的接触部30303的非对称振动被振动子30102-3妨碍,并且能够在与接触部30303直接或间接地接触的皮肤或粘膜上高效地施加模拟的力觉。其中,在本形态中,在振动子30102-1与连结部302045-3的一端302045b-3之间配置有具备插入孔302045aa-3的支承部302045a-3。即,接触部30303以在振动子30102-1与振动子30102-3之间配置的旋转轴303031为中心旋转。因此,与第17实施方式那样在旋转轴302031与振动子30102-1之间配置振动子30102-3的结构相比,旋转幅度小,并且角加速度的时间变化大。由此,能够呈现与第17实施方式的结构不同的模拟力感。
同时驱动振动子30102-1和振动子30102-3的情况也是同样的,与第17实施方式相同,接触部30303进行具有沿着L3-2轴的方向(XA3-XB3方向)的非对称振动成分和以连结部302045-3的支承部302045a-3的插入孔302045aa-3为中心的旋转方向(RA3-RB3方向)的非对称旋转运动成分的、周期性的非对称运动。由此,能够在与接触部30303直接或间接地接触的皮肤或粘膜上高效地呈现模拟的力觉。
[第19实施方式]
对第19实施方式进行说明。以下,对于已经说明的事项使用相同的附图标记而简化说明。
<构成>
使用图67、图68、图69A至图69C和图70对本形态的模拟力觉发生装置3004的结构进行说明。如图67、图68、图69A至图69C和图70所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置3004具有基部30401、振动子30102-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、连结部301041-1,301042-1、固定部304045-1、连结部302045-3、台座30409、连接部30403以及接触部30408。振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、可动部301025-i、连结部30102ea-i、连结部30102eb-i。
包含基部30401、台座30409、支承部301026-1,301026-3的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“底座机构”。包含可动部301025-i、连结部30102ea-i,30102eb-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、固定部304045-1、连结部302045-3、连接部30403以及接触部30408的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“接触机构”。“接触机构”相对于“底座机构”进行周期性的非对称运动,向直接或间接接触的皮肤或粘膜施加基于非对称运动的力,由此呈现模拟的力觉。包含可动部301025-1以及连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1可动机构”。包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第3可动机构”。包含板弹簧部301043-1,301044-1以及固定部304045-1的机构(例如,由它们构成的机构)相当于“第1板弹簧机构”。板弹簧部301043-1相当于“第1板弹簧部”,板弹簧部301044-1相当于“第2板弹簧部”。
<基部30401>
基部30401是板状的刚体或能够视为刚体的部件。例如,基部30401由合成树脂等构成。基部30401的例子是安装有电子部件的电子回路基板(例如,智能手机终端装置的电路基板)。在基部30401的一方的板面30401b侧固定有振动子30102-1的底面侧(支承部301026-1的底面侧)和板状的台座30409的一方的板面30409a。在台座30409的另一方的板面30409b固定有振动子30102-3的底面侧(支承部301026-3的底面侧)。固定的振动子30102-1的长度方向与振动子30102-3的长度方向所成的角度为大致90°。振动子30102-1的长度方向沿着基部30401的一边配置,振动子30102-3的长度方向与该一边大致正交,在将振动子30102-3在长度方向上延长的位置配置有振动子30102-1的中央部分。
<振动子30102-i>
振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、进行相对于支承部301026-i的非对称振动的可动部301025-i、与可动部301025-i的长度方向的一端连接或一体地构成并且在该长度方向上延伸的棒状的连结部30102eb-i、与可动部301025-i的长度方向的另一端连接或一体地构成并且在该长度方向上延伸的连结部30102ea-i。可动部301025-i在支承于支承部301026-i的状态下,能够沿着通过连结部30102ea-i,30102eb-i的L4-i轴(第i轴)进行相对于支承部301026-i的非对称振动。这些非对称振动的振动方向(L4-i轴的轴心方向)均与基部30401的板面30401b大致平行,L4-1轴与L4-2轴所成的角度为大致90°。振动子30102-i的结构例同在第16实施方式中所说明的那样。
<连结部301041-1,301042-1>
连结部301041-1,301042-1的结构与第16实施方式相同。
<板弹簧部301043-1,301044-1和固定部304045-1>
板弹簧部301043-1,301044-1的结构与第16实施方式相同。其中,板弹簧部301043-1和301044-1的另一端并不对固定部301045进行支承,而是对固定部304045-1进行支承。固定部304045-1是具备圆柱状的突部304045a-1的板状的部件。固定部304045-1例如能够由ABS树脂等合成树脂构成。可以将板弹簧部301043-i、板弹簧部301044-i以及固定部304045-1一体成型。板弹簧部301043-1和板弹簧部301044-1在沿着L4-1轴(第1轴)的方向上排列,在板弹簧部301043-1与板弹簧部301044-1之间配置有固定部304045-1。例如,板弹簧部301043-1和板弹簧部301044-1沿着与L4-2轴大致正交并且包含L4-1轴的平面配置,它们沿着与L4-1轴大致平行的直线配置。连结部301041-1的另一端侧的侧面(第1可动机构的一端)对板弹簧部301043-1(第1板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301043-1的另一端对固定部304045-1进行支承。连结部301042-1的另一端侧的侧面(第1可动机构的另一端)对板弹簧部301044-1(第2板弹簧部)的一端进行支承,板弹簧部301044-1的另一端对固定部304045-1进行支承。例如,连结部301041-1的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301043-1的一端或与其成为一体,板弹簧部301043-1的另一端固定于固定部304045-1或与其成为一体。例如,连结部301042-1的另一端侧的侧面固定于板弹簧部301044-1的一端或与其成为一体,板弹簧部301044-1的另一端固定于固定部304045-1或与其成为一体。板弹簧部301043-1,301044-1的另一端配置在板弹簧部301043-1的一端与板弹簧部301044-1的一端之间。如后所述,在支承于板弹簧部301043-1,301044-1的另一端的固定部304045-1固定有接触部30408。由此,板弹簧部301043-1,301044-1的另一端经由固定部304045-1对接触部30408进行支承。突部304045a-1设置在固定部304045-1的外方侧(振动子30102-1侧的相反侧)。
<连结部302045-3>
连结部302045-3的结构与第17实施方式相同。在振动子30102-3的支承部301026-3的外部配置的连结部30102ea-3的另一端侧对连结部302045-3的一端302045b-3进行支承。在支承部301026-3的外部配置的连结部30102eb-3的另一端侧对连结部302045-3的另一端302045c-3进行支承。连结部302045-3的一端302045b-3、另一端302045c-3以及连结部30102ea-3,30102eb-3的轴心沿着L4-2轴(第2轴)配置。在连结部302045-3的另一端302045c-3侧设有具备插入孔302045aa-3的支承部302045a-3。插入孔302045aa-3的中心轴的轴心与L4-1轴所成的角度以及插入孔302045aa-3的中心轴的轴心与L4-2轴所成的角度均为大致90°。在驱动振动子30102-3时,连结部302045-3相对于基部30401进行沿着L4-2轴(第2轴)的非对称振动。
<连接部30403和接触部30408>
连接部30403是板状是刚体或能够视为刚体的部件,接触部30408为圆盘状的刚体或能够视为刚体的部件。它们例如由ABS树脂等合成树脂构成。在连接部30403的一端的一方的板面304033侧设有圆柱状的旋转轴304031。在连接部30403的另一端设有贯穿板面304033及其背面即板面304032之间的贯通孔304034。贯通孔304034的开口端为圆形状,贯通孔304034的内径比突部304045a-1的端面的外径大。在接触部30408的一方的板面30408b侧的中央设有前端部开放的圆筒状的筒状突起部304081。筒状突起部304081的轴心方向与板面30408b大致正交。筒状突起部304081的外径比贯通孔304034的内径略小,筒状突起部304081的内径与突部304045a-1的端面的外径大致相同。
连接部30403使板面304033侧朝向台座30409的板面30409b侧(基部30401的板面30401b侧)配置。连接部30403的旋转轴304031能够旋转地支承于插入孔302045aa-3。由此,连接部30403能够旋转地支承于连结部302045-3的支承部302045a-3(第3可动机构的一部分),并且能够进行以与L4-1轴(第1轴)和L4-2轴(第2轴)大致正交的旋转轴304031为中心的旋转。固定部304045-1的突部304045a-1从板面304033侧插入连接部30403的贯通孔304034。接触部30408的筒状突起部304081从板面304032侧插入连接部30403的贯通孔304034。并且,在筒状突起部304081的内壁面侧插入且固定有贯穿贯通孔304034的突部304045a-1。由此,连接部30403的另一端和接触部30408安装于固定部304045-1。需要说明的是,接触部30408的筒状突起部304081可以固定于贯通孔304034的内壁面,也可以不固定。在前者的情况下,接触部30408能够进行以贯通孔304034的轴心为中心的旋转(相对于连接部30403的旋转)。在后者的情况下,板弹簧部301043-1,301044-1挠曲,连接部30403能够以旋转轴304031为中心旋转,因此可动部301025-1的动作不会被连接部30403妨碍。并且,如果在筒状突起部304081与贯通孔304034的内壁面之间存在间隙则会成为振动噪声的原因,因此为了降低噪音,将它们固定为好。根据以上内容,接触部30408支承于连接部30403的另一端,能够进行以与L4-1轴(第1轴)和L4-2轴(第2轴)大致正交的旋转轴304031为中心的旋转。另外,接触部30408能够与包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(第3可动机构)一起进行非对称振动。
<动作>
使用图70对模拟力觉发生装置3004的动作进行说明。使用者在使自己的皮肤或粘膜与接触部30408接触的状态、或者在皮肤或粘膜与接触部30408之间使布等位于中间的状态下把持模拟力觉发生装置3004。
在振动子30102-3驱动时,可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3(第3可动机构)沿着L4-2轴(第2轴)在XA4-XB4方向上非对称振动。伴随于此,在支承于连结部302045-3的连接部30403施加有沿着L4-2轴的方向的力,在支承于连接部30403的接触部30408也施加有沿着L4-2轴的方向的力。由此,接触部30408与可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3(第3可动机构)一起进行非对称振动。其结果是,在与接触部30408直接或间接地接触的皮肤或粘膜上施加有基于非对称振动的力。施加于连接部30408的沿着L4-2轴的方向的力304045-施加于板弹簧部301043-1,301044-1和固定部304045-1(第1板弹簧机构)。由此,板弹簧部301043-1,301044-1在沿着L4-2轴的方向上弹性变形(挠曲)。由此,能够抑制沿着L4-2轴的接触部30408的非对称振动被振动子30102-1妨碍,能够从支承于连接部30403的接触部30408高效地呈现模拟的力觉。
另一方面,在振动子30102-1驱动时,可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1(第1可动机构)沿着L4-1轴(第1轴)在YA4-YB4方向上非对称振动。伴随于此,在支承于连结部301041-1,301042-1的板弹簧部301043-1,301044-1和固定部304045-1(第1板弹簧机构)施加有沿着L4-1轴的方向的力。由此,板弹簧部301043-1,301044-1与可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1一起沿着L4-1轴在YA4-YB4方向上非对称振动。从连结部301041-1,301042-1施加有沿着L4-1轴的方向的力的板弹簧部301043-1,301044-1将沿着L4-1轴的方向的力施加于固定部304045-1。固定部304045-1将该方向的力施加于连接部30403和接触部30408。由此,连接部30403和接触部30408进行以连结部302045-3的支承部302045a-3的插入孔302045aa-3为中心的周期性的非对称旋转运动(以与L4-1轴和L4-2轴大致正交的旋转轴304031为中心的非对称旋转运动)。由此,向与接触部30408直接或间接地接触的皮肤或粘膜施加基于非对称旋转运动的力。并且,能够抑制沿着L4-1轴的接触部30408的非对称振动被振动子30102-3妨碍,能够在与接触部30408直接或间接地接触的皮肤或粘膜上高效地施加模拟的力觉。
同时驱动振动子30102-1和振动子30102-3的情况也是同样的。
即,能够抑制振动子30102-1和振动子30102-3妨碍彼此的动作,并且接触部30408进行基于包含板弹簧部301043-1,301044-1和固定部304045-1的机构(第1板弹簧机构)的非对称振动和包含可动部301025-3、连结部30102ea-3,30102eb-3以及连结部302045-3的机构(第3可动机构)的非对称振动中的至少一方的非对称运动。由此,能够高效地提示模拟的力觉。
并且接触部30408安装于固定部304045-1(第1板弹簧机构的一部分)。具体地说,在与L4-2轴(第2轴)大致正交且包含L4-1轴(第1轴)的假想的平面上的任一的位置安装于固定部304045-1。由此,通过振动子30102-1的驱动而进行的沿着L4-1轴(第1轴)的YA4-YB4方向的非对称振动能够高效地施加于接触部30408,能够高效地提示模拟的力觉。
[第20实施方式]
对第20实施方式进行说明。本形态是第19实施方式的变形例。第20实施方式与第19实施方式的不同点在于接触部的构造。
使用图71A至图71C和图72,对本形态的模拟力觉发生装置3005的结构进行说明。如图71A至图71C和图72所例示的那样,本形态的模拟力觉发生装置3005具有基部30401、振动子30102-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、连结部301041-1,301042-1、固定部304045-1、连结部302045-3、台座30409、连接部30403以及接触部30508。振动子30102-i(其中,i=1,3)具有支承部301026-i、可动部301025-i、连结部30102ea-i、连结部30102eb-i。
接触部30508是刚体或能够视为刚体的部件。接触部30508包含在基部30401的一方的面30401b侧(底座机构的一方的面侧)配置的第1区域305081、支承于第1区域305081的一端的第2区域305082、支承于第2区域305082的另一端并且在基部30401的另一方的面30401a侧(底座机构的另一方的面侧)配置的第3区域305083。第1区域305081、第2区域305082以及第3区域305083可以为一体,也可以不为一体。第1区域305081、第2区域305082以及第3区域305083分别具备大致板形状。在本形态中,第1区域305081的大致板形状部分与第3区域305083的大致板形状部分大致平行地配置,第2区域305082的大致板形状部分与它们大致正交。然而,第1区域305081的大致板形状部分与第3区域305083的大致板形状部分可以不大致平行。并且,第1区域305081的大致板形状部分和第3区域305083的大致板形状部分可以不与第2区域305082的大致板形状部分大致正交。第1区域305081、第2区域305082以及第3区域305083的至少任一区域可以包含弯曲的大致板形状部分。在第1区域305081的一方的板面305081b侧的中央设有在第19实施方式中说明的筒状突起部304081。如上所述,连接部30403可以使板面304033侧朝向台座30409的板面30409b侧配置。连接部30403的旋转轴304031能够旋转地支承于插入孔302045aa-3。固定部304045-1的突部304045a-1从板面304033侧插入连接部30403的贯通孔304034。接触部30508的筒状突起部304081从板面304032侧插入连接部30403的贯通孔304034。并且,在筒状突起部304081的内壁面侧插入且固定有贯穿贯通孔304034的突部304045a-1。由此,第1区域305081支承于固定部304045-1(第1板弹簧机构的一部分)。并且,在第1区域305081与第3区域305083之间配置有包含台座30409、支承部301026-1,301026-3的机构(底座机构)的至少一部分、包含可动部301025-1和连结部30102ea-1,30102eb-1,301041-1,301042-1的机构(第1可动机构)的至少一部分以及包含板弹簧部301043-1,301044-1和固定部304045-1的机构(第1板弹簧机构)的至少一部分。
如图72所例示的那样,使用者通过手掌3000来支承包含台座30409、支承部301026-1,301026-3的机构(底座机构)侧,并且以夹住接触部30508的第1区域305081的外方的板面305081a和第3区域305083的外方的板面305083a的方式进行把持。在该状态下驱动模拟力觉发生装置3005而使接触部30508非对称运动,使用者感知基于该非对称运动的力觉。如本形态那样,使用者以夹住第1区域305081和第3区域305083的方式把持接触部30508的情况下,从使用者的拇指施加于第1区域305081的力的至少一部经由第2区域305082施加于第3区域305083,该第3区域305083被使用者的食指支承。由此,能够抑制由使用者施加于第1区域305081的力作用于振动子30102-1,3,能够减轻振动子30102-1,3的负担。其结果是,能够减小振动子30102-1,3的磨损,抑制振动子30102-1,3的动作被妨碍,使故障率降低,高效地向使用者施加力觉。
[其他变形例等]
需要说明的是,本发明不限于上述实施方式。例如,在第1~5实施方式及其变形例中,模拟力觉发生装置的基部(例如,智能手机终端装置)能够拆装。在这种情况下,由模拟力觉发生装置1~5及其变形例的结构中除了基部101之外的部分构成的装置可以作为模拟力觉发生装置流通。这样的基部101相当于“安装于底座机构的机构”。在这种情况下,“接触机构”的质量m1比“底座机构”的质量与“安装于底座机构的机构”即基部101的质量的总和m2小即可。更优选的是0<m1/m2≤1/3。并且,连结部102ea-i可以固定于连结部102da-i,连结部102eb-i可以固定于连结部102db-i。除此之外,连结部102da-i,102db-i,102ea-i,102eb-i可以成为一体,也可以进一步与可动部、接触部等的部位成为一体。
同样,在第10至15实施方式及其变形例中,模拟力觉发生装置的基部(例如,智能手机终端装置)能够拆装。在这种情况下,由模拟力觉发生装置2001至2006及其变形例的结构中除了基部20101之外的部分构成的装置可以作为模拟力觉发生装置流通。这样的基部20101相当于“安装于底座机构的机构”。在这种情况下,各个“接触机构”的质量m1-i比“底座机构”的质量和“安装于底座机构的机构”即基部20101的质量的总和m2小即可。更优选的是0<(m1-i)/m2≤1/3。并且,连结部20102ea-i可以固定于连结部20102da-i,连结部20102eb-i可以固定于连结部20102db-i。除此之外,连结部20102da-i,20102db-i,20102ea-i,20102eb-i可以成为一体,也可以进一步与可动部、接触部等部位成为一体。
需要说明的是,在上述实施方式中,可以预先确定模拟力觉发生装置所包含的各部分包含于“与接触部一起振动的系统”即“接触机构”和“对与接触部一起振动的系统进行支承的系统”所包含的“底座机构”中的哪一个。
作为其他方法,在振动子具有可动部和支承部的情况下,着眼于可动部与支承部时常适于不同的机构的这一点,根据各部分的动作(位置的时间变化、振幅)与可动部和支承部中的哪一个相似来判定所属的系统(例如,在与可动部相似的情况下判定该部分属于可动部所属的系统)。具体地说,可以使用固定于可动部和支承部中任一方的相对坐标中的各部分的位置的时间变化和振幅来判定各部分属于“底座机构”和“接触机构”中的哪一个。在坐标系固定于支承部的情况下,支承部的位置不变化,因此位置的时间变化为零。另一方面,该坐标系中的可动部的位置与非对象振动相应地周期性地变化。因此,在想要判定所属系统的部位的、该坐标系中的位置的时间变化与“位置的时间变化为零的情况”“位置周期性地变化”中的哪一个相似进行判断,判断为属于相似的一方的系统即可。是否相似的判断例如可以求出想要判定所述的系统的部分的“位置的时间变化的振幅”,在该振幅为规定的阈值以下的情况下判断为“位置的时间变化为零的情况”。可以相对于“位置周期性地变化”时的位置变化的振幅值乘以0以上1以下的规定的数值(例:0.5)的值作为规定的阈值。
需要说明的是,在坐标系固定于可动部的情况下,从该坐标系看,以与可动部相同的图案动作的部位表示“位置的时间变化接近零”的位置变化,以与可动部相对地进行周期性的非对称运动的对象即支承部和支承部相同的图案动作的部位的“位置周期性变化”,能够与坐标系固定于支承部的情况同样判定所属的系统。
需要说明的是,在模拟力觉发生装置具有多个振动子(具备可动部和支承部)的情况下,可以相对于各振动子,以与振动子为一个的情况同样的方法来判定底座机构和接触机构。此时,在求出固定于任一部位的相对坐标中的各部位的位置的时间变化和振幅时,使用沿着所着眼的振动子进行运动的轴的方向的位置的时间变化和振幅即可。
除此之外,可以将运动的振幅为预先确定的阈值以上的部位判定为属于“接触机构”,将运动的振幅为预先确定的阈值以下的部位判定为属于“底座机构”。另外,取决于模拟力觉发生装置的“底座机构”以何种程度的强度被支承,从外部坐标系看到的各部位的位置的时间变化的振幅的大小不同。因此,例如,也可以求出规定的多个支承强度中各部位的位置的时间变化的振幅的大小,使用振幅大小最大的支承强度下的振幅来进行上述判定。
并且,在第16至20实施方式中,模拟力觉发生装置具备2个振动子,进行沿着第1轴的非对称振动的一方的振动子对第1板弹簧机构施加沿着第1轴的方向的力,进行沿着第2轴的非对称振动的另一方的振动子对第1板弹簧机构施加沿着第2轴的方向的力。然而,进行沿着第1轴的非对称振动的一方的振动子可以对第1板弹簧机构施加沿着第1轴的方向的力,振动子之外的机构可以对第1板弹簧机构施加沿着第2轴的方向的力。在该情况下,第1板弹簧机构在施加沿着第2轴的方向的力时在沿着第2轴的方向上弹性变形,在从第1可动机构施加有沿着第1轴的方向的力时将沿着第1轴的方向的力施加于接触部。并且,只要2个振动子的振动方向不大致相同,对振动子向基部的固定位置也没有限制。并且,不仅在基部的一方的板面,在基部的另一方的面也可以设置同样的机构。例如,在第16实施方式中说明的包含固定部301011-1,301011-2,301012-2、振动子30102-1,30102-2、连结部301041-1,301042-1,301041-2,301042-2、板弹簧部301043-1,301044-1,301043-2,301044-2、固定部301045以及接触部30103的机构可以分别设置在基部30101的正反面。同样,在第17实施方式中说明的包含电子装置302011、振动子30102-i(其中,i=1,3)、板弹簧部301043-1,301044-1、固定部302045-1、连结部302045-3和接触部30203的机构也可以分别设置在基部30201的正反面。由此,能够以各种方向和形态呈现力觉。除此之外,这样的机构可以设置于立体的多个面。例如,可以在立方体的6个面分别设置包含在第16实施方式中说明的固定部301011-1,301011-2,301012-2、振动子30102-1,30102-2、连结部301041-1,301042-1,301041-2,301042-2、板弹簧部301043-1,301044-1,301043-2,301044-2、固定部301045以及接触部30103的机构。
作为本技术的其他应用,能够例示出玩偶或其他玩具。在该情况下通过增大在玩具等的内部等配置的基部的质量,使使用者直接或间接接触的接触部的质量比基部小,能够向使用者呈现牵引感觉那样的模拟的力觉。
在通过计算机来实现驱动控制装置100,20100的结构的情况下,该装置所应具有的功能的处理内容由程序描述。通过在计算机中执行该程序,能够在计算机中实现上述处理功能。描述该处理内容的程序能够预先存储于计算机能够读取的记录介质中。计算机能够读取的记录介质的例子包括非暂时性(non-transitory)记录介质。这样的记录介质的例子为磁记录装置、光盘、光磁记录介质、半导体存储器等。
该程序的流通例如能够通过对存储该程序的DVD、CD-ROM等可携带记录介质进行销售、转让、出借等而进行。另外,也可以将该程序存储于服务器的存储装置,经由网络,将该程序从服务器传输至其他计算机,由此来使该程序流通。
执行这样的程序的计算机例如,首先将在可携带记录介质中存储的程序或从服务器传输的程序暂且存储于自己的存储装置。在处理的执行时,该计算机读取在自己的存储装置中存储的程序,执行按照所读取的程序的处理。作为该程序的另一执行形态,也可以是计算机从可携带记录介质直接读取程序,执行按照该程序的处理,另外,也可以是每当该计算机从服务器传输有程序时,依次执行按照所接收的程序的处理。也可以不从服务器向该计算机传输程序、而仅通过其执行指示和结果获取来实现处理功能的、所谓的ASP(ApplicationServiceProvider)服务来执行上述处理。
在上述实施方式中,通过在计算机上执行预定的程序来实现本装置的处理功能,但这些处理功能的至少一部分也可以通过硬件来实现。
附图标记说明
1-12,2001-2007,3001-3005模拟力觉发生装置。

Claims (25)

1.一种模拟力觉发生装置,其特征在于,具有:
底座机构;
接触机构,其相对于所述底座机构进行周期性的非对称运动,将基于所述非对称运动的力施加于直接或间接接触的皮肤或粘膜;
所述接触机构的质量比所述底座机构的质量小,或者,所述接触机构的质量比所述底座机构的质量和安装于所述底座机构的机构的质量的总和小。
2.根据权利要求1所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构是支承所述模拟力觉发生装置的重量的机构。
3.根据权利要求1所述的模拟力觉发生装置,
只有所述接触机构是与所述皮肤或粘膜直接或间接接触的部位。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构的质量比零大且为所述底座机构的质量的三分之一以下,或者,所述接触机构的质量比零大且为所述底座机构的质量和安装于所述底座机构的机构的质量的总和的三分之一以下。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构的振动的平均振幅比所述底座机构的振动的平均振幅、或所述底座机构和安装于所述底座机构的机构的振动的平均振幅大。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟力觉发生装置,
所述底座机构包含底座机构侧部件,
所述接触机构包含:接触机构侧部件,其进行相对于所述底座机构侧部件的非对称振动;接触部,其至少一部分配置在所述接触机构侧部件的外侧,并且进行基于所述接触机构侧部件的所述非对称振动的非对称运动。
7.根据权利要求6所述的模拟力觉发生装置,
所述接触部配置在对所述底座机构侧部件进行支承的基部的外侧,
所述基部是包含于所述底座机构的机构或安装于所述底座机构的机构。
8.根据权利要求6所述的模拟力觉发生装置,
所述接触部是覆盖对所述底座机构侧部件进行支承的基部所包含的移动体终端装置的外侧的至少一部分区域的壳体,
所述基部是包含于所述底座机构的机构或安装于所述底座机构的机构。
9.根据权利要求6所述的模拟力觉发生装置,
还具有中间部件和第2中间部件,
所述底座机构还包含第2底座机构侧部件,
所述接触机构还包含进行相对于所述第2底座机构侧部件的第2非对称振动的第2接触机构侧部件,
所述接触机构侧部件是沿着第1轴进行相对于所述底座机构侧部件的所述非对称振动的部件,
所述第2接触机构侧部件是沿着第2轴进行相对于所述第2底座机构侧部件的所述第2非对称振动的部件,
所述中间部件配置在对所述底座机构侧部件和所述第2底座机构侧部件进行支承的基部与所述接触部之间,
所述第2中间部件配置在所述基部与所述接触部之间,
所述基部是包含于所述底座机构的机构或安装于所述底座机构的机构,
所述中间部件是将基于所述非对称振动的沿着所述第1轴的方向成分的力施加于所述接触部、并且能够使所述接触部相对于所述基部向沿着与所述第1轴不同方向的轴的方向移动的部件,
所述第2中间部件是将基于所述第2非对称振动的沿着所述第2轴的方向成分的力施加于所述接触部,并且能够使所述接触部相对于所述基部向沿着与所述第2轴不同方向的轴的方向移动的部件,
所述接触部是施加有基于所述非对称振动和所述第2非对称振动中的至少一方的力、并且进行基于所述非对称振动和所述第2非对称振动中的至少一方的非对称运动的部件。
10.根据权利要求9所述的模拟力觉发生装置,
所述中间部件是沿着所述第1轴的方向的刚性比沿着与所述第1轴不同的方向的轴的方向的刚性高的部件,安装在所述底座机构侧部件与所述基部之间、或者所述接触机构侧部件与所述接触部之间,
所述第2中间部件是沿着所述第2轴的方向的刚性比沿着与所述第2轴不同方向的轴的方向的刚性高的部件,安装在所述第2底座机构侧部件与所述基部之间、或者所述第2接触机构侧部件与所述接触部之间。
11.根据权利要求9所述的模拟力觉发生装置,
所述中间部件是包含第1安装部和相对于所述第1安装部能够绕铰链轴相对旋转的第2安装部的铰链,所述铰链的铰链轴在沿着所述第1轴的方向上配置,所述第1安装部安装于所述底座机构侧部件侧、所述第2安装部安装于所述基部侧,或者所述第1安装部安装于所述接触机构侧部件侧、所述第2安装部安装于所述接触部侧,
所述第2中间部件是包含第3安装部和相对于所述第3安装部能够绕铰链轴相对旋转的第4安装部的第2铰链,所述第2铰链的铰链轴在沿着所述第2轴的方向上配置,所述第3安装部安装于所述第2底座机构侧部件侧、所述第4安装部安装于所述基部侧,或者所述第3安装部安装于所述第2接触机构侧部件侧,所述第4安装部安装于所述接触部侧。
12.根据权利要求9所述的模拟力觉发生装置,
所述中间部件是包含导轨部和能够滑动地支承于所述导轨部的滑动部的滑动机构,所述导轨部在沿着与所述第1轴不同方向的滑动轴的方向上配置,所述滑动部能够沿着所述滑动轴滑动,所述导轨部安装于所述底座机构侧部件侧、所述滑动部安装于所述基部侧,或者所述导轨部安装于所述接触机构侧部件侧、所述滑动部安装于所述接触部侧,
所述第2中间部件是包含第2导轨部和能够滑动地支承于所述第2导轨部的第2滑动部的第2滑动机构,所述第2导轨部在沿着与所述第2轴不同方向的第2滑动轴的方向上配置,所述第2滑动部能够沿着所述第2滑动轴滑动,所述第2导轨部安装于所述第2底座机构侧部件侧、所述第2滑动部安装于所述基部侧,或者所述第2导轨部安装于所述第2接触机构侧部件侧、所述第2滑动部安装于所述接触部侧。
13.根据权利要求7或8所述的模拟力觉发生装置,
所述底座机构还包含第2底座机构侧部件,
所述接触机构还包含进行相对于所述第2底座机构侧部件的第2非对称振动的第2接触机构侧部件,
所述接触机构侧部件是沿着第1轴进行相对于所述底座机构侧部件的所述非对称振动的部件,
所述第2接触机构侧部件是沿着第2轴进行相对于所述第2底座机构侧部件的所述第2非对称振动的部件,
所述基部安装于所述底座机构侧部件、或者与所述底座机构侧部件为一体,并且所述接触机构侧部件能够沿着所述第1轴相对于所述底座机构侧部件振动,
所述接触部安装于所述第2接触机构侧部件或者与所述第2接触机构侧部件为一体,并且能够沿着所述第2轴相对于所述第2底座机构侧部件振动,
所述第1轴与所述第2轴方向不同,所述第2轴相对于所述第1轴的相对位置是固定的或受制约,
所述接触部是施加有基于所述非对称振动和所述第2非对称振动中的至少一方的力,进行基于所述非对称振动和所述第2非对称振动中的至少一方的非对称运动的部件。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构具有相对于所述底座机构进行沿着第1轴的非对称振动的第1可动机构、与所述第1可动机构一起进行所述非对称振动的第1板弹簧机构、至少一部分配置在所述第1板弹簧机构的外侧并且进行基于所述第1板弹簧机构的所述非对称振动的非对称运动的接触部,
所述第1板弹簧机构在施加有沿着方向与所述第1轴不同的第2轴的方向的力时在沿着所述第2轴的方向上弹性变形,在从所述第1可动机构施加有沿着所述第1轴的方向的力时将沿着所述第1轴的方向的力施加于所述接触部。
15.根据权利要求14所述的模拟力觉发生装置,
所述第1板弹簧机构具有在沿着所述第1轴的方向上排列的第1板弹簧部和第2板弹簧部,
所述第1可动机构的一端支承所述第1板弹簧部的一端,所述第1板弹簧部的另一端支承所述接触部,
所述第1可动机构的另一端支承所述第2板弹簧部的一端,所述第2板弹簧部的另一端支承所述接触部,
所述第1板弹簧部的另一端和所述第2板弹簧部的另一端配置在所述第1板弹簧部的一端与所述第2板弹簧部的一端之间。
16.根据权利要求14所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构还具有:
相对于所述底座机构进行沿着所述第2轴的第2非对称振动的第2可动机构;
与所述第2可动机构一起进行所述第2非对称振动的第2板弹簧机构;
所述接触部进行基于所述第2板弹簧机构的所述第2非对称振动的非对称振动,
所述第2板弹簧机构在施加有沿着所述第1轴的方向的力时在沿着所述第1轴的方向上弹性变形,在从所述第2可动机构施加有沿着所述第2轴的方向的力时将沿着所述第2轴的方向的力施加于所述接触部。
17.根据权利要求16所述的模拟力觉发生装置,
所述第2板弹簧机构具有在沿着所述第2轴的方向上排列的第3板弹簧部和第4板弹簧部,
所述第2可动机构的一端对所述第3板弹簧部的一端进行支承,所述第3板弹簧部的另一端对所述接触部进行支承,
所述第2可动机构的另一端对所述第4板弹簧部的一端进行支承,所述第4板弹簧部的另一端对所述接触部进行支承,
所述第3板弹簧部的另一端和所述第4板弹簧部的另一端配置在所述第3板弹簧部的一端与所述第4板弹簧部的一端之间。
18.根据权利要求14所述的模拟力觉发生装置,
还具有相对于所述底座机构进行沿着所述第2轴的第3非对称振动的第3可动机构,
所述接触部能够旋转地支承于所述第3可动机构的一部分,能够以与所述第1轴和所述第2轴大致正交的旋转轴为中心旋转,进行基于所述第1板弹簧机构的所述非对称振动和所述第3可动机构的所述第3非对称振动中的至少一方的非对称运动。
19.根据权利要求14所述的模拟力觉发生装置,
还具有:相对于所述底座机构进行沿着所述第2轴的第3非对称振动的第3可动机构;
一端能够旋转地支承于所述第3可动机构的一部分的连接部;
所述接触部支承于所述连接部的另一端,能够进行以与所述第1轴和所述第2轴大致正交的旋转轴为中心的旋转,进行基于所述第1板弹簧机构的所述非对称振动和所述第3可动机构的所述第3非对称振动中的至少一方的非对称运动。
20.根据权利要求19所述的模拟力觉发生装置,
所述连接部的另一端和所述接触部安装于所述第1板弹簧机构的一部分。
21.根据权利要求19所述的模拟力觉发生装置,
所述接触部包含在所述底座机构的一方的面侧配置的第1区域、支承于所述第1区域的一端的第2区域、支承于所述第2区域的另一端且在所述底座机构的另一方的面侧配置的第3区域,
所述第1区域支承于所述第1板弹簧机构的所述一部分,
在所述第1区域与所述第3区域之间配置有所述底座机构的至少一部分、所述第1可动机构的至少一部分以及所述第1板弹簧机构的至少一部分。
22.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟力觉发生装置,
还具有相对于所述底座机构进行周期性的第3非对称运动、将基于所述第3非对称运动的力施加于直接或间接接触的皮肤或粘膜的第3接触机构,
所述第3接触机构的质量比所述底座机构的质量小、或者所述第3接触机构的质量比所述底座机构的质量和安装于所述底座机构的机构的质量的总和小。
23.根据权利要求22所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构的所述非对称运动和所述第3接触机构的所述第3非对称运动相对于所述底座机构彼此独立。
24.根据权利要求22所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构的所述非对称运动和所述第3接触机构的所述第3非对称运动是相对于所述底座机构侧部件的、沿着彼此不同的轴的非对称振动。
25.根据权利要求1所述的模拟力觉发生装置,
所述接触机构施加于所述皮肤或粘膜的力的波形图案,
在第1时间区间,表示方向为规定方向且绝对值为第1阈值以上的力,
在与所述第1时间区间不同的第2时间区间,表示方向为所述规定方向的相反方向且绝对值在比所述第1阈值小的第2阈值以内的力,
所述第1时间区间比所述第2时间区间短。
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