DE102022132101A1

DE102022132101A1 - Bedienungsvorrichtung und Bedienungssystem

Info

Publication number: DE102022132101A1
Application number: DE102022132101.0A
Authority: DE
Inventors: Takahiro KOKAWAJI; Miyuki Hayashi
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2022-12-02
Publication date: 2023-06-29
Also published as: KR20230096849A; JP2023094335A; US20230201710A1; CN116328288A; US11833412B2

Abstract

Es wird eine Technologie realisiert, die verschiedenere Bedienungen in Bezug auf ein Bedienungsziel gestattet. Eine Bedienungsvorrichtung (1, 1') umfasst: mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor (14); und einen Knopf (12). Der mindestens eine sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor (14) kann Folgendes detektieren: eine Kraft in einer Richtung einer ersten Achse, welche eine erste Hauptfläche (11S1, 11'S1) eines Gehäuses (11, 11') schneidet, ein Drehmoment um die erste Achse, eine Kraft in einer Richtung einer zweiten Achse, welche entlang der ersten Hauptfläche (11S1, 11'S1) verläuft, ein Drehmoment um die zweite Achse, eine Kraft in einer Richtung einer dritten Achse, welche entlang der ersten Hauptfläche (11S1, 11'S1) verläuft und welche die zweite Achse schneidet, und ein Drehmoment um die dritte Achse. Der Knopf (12) kann mindestens die Kraft in der Richtung der ersten Achse und die Drehmomente um die zweite und dritte Achse detektieren, und ist an der ersten Hauptfläche (11S1, 11'S1) bereitgestellt.

Description

Hintergrund
Das Dokument JP 2012-252378 offenbart eine Eingabevorrichtung, umfassend: einen mehrachsigen Kraftsensor, der sowohl Richtung als auch Stärke einer Kraft detektiert, die von einem Bediener ausgeübt wird; und einen Bedienungsteil, der in einer beliebigen Richtung bedient werden kann Die in JP 2012-252378 offenbarte Eingabevorrichtung ermöglicht eine Verbesserung des Bedienungsgefühls, indem sie eine Spiralfeder enthält, über die der Bedienungsteil und der mehrachsige Kraftsensor verbunden sind.
Zusammenfassung
Technisches Problem
Die in JP 2012-252378 offenbarte Eingabevorrichtung ist jedoch derart eingerichtet, dass der Bedienungsteil, der gebogen ist, in den Richtungen von insgesamt drei Achsen, d. h. der Richtung rechts und links (X Achse), der Richtung vorwärts und rückwärts (Y Achse) und der Richtung aufwärts und abwärts (Z Achse), in Bezug auf eine Fläche eines Hauptkörpers einer Spielemaschine bedient werden kann, und derart, dass die Richtungen und Stärken von Kräften, die von dem Bediener ausgeübt werden und die in die Richtungen der drei Achsen (X Achse, Y Achse und Z Achse) übersetzt werden, von dem mehrachsigen Kraftsensor detektiert werden.
Da die Richtungen von Kräften, welche Richtungen von dem mehrachsigen Kraftsensor detektiert werden können, auf die Richtungen der drei Achsen begrenzt sind, in welche Richtungen die Kräfte übersetzt werden, ist die in JP 2012-252378 offenbarte Eingabevorrichtung nicht ausreichend hinsichtlich der Vielfalt von Bedienungen, die in Bezug auf ein Bedienungsziel durchgeführt werden.
Die Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist, eine Bedienungsvorrichtung bereitzustellen, die es gestattet, vielfältigere Bedienungen in Bezug auf ein Bedienungsziel durchzuführen.
Lösung für das Problem
Um die Aufgabe im Vorstehenden zu erzielen, umfasst eine Bedienungsvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor; und einen Knopf, wobei der mindestens eine sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor in der Lage ist, Folgendes zu detektieren (i) eine Kraft in einer Richtung einer ersten Achse, welche eine erste Hauptfläche eines Gehäuses schneidet, (ii) ein Drehmoment um die erste Achse, (iii) eine Kraft in einer Richtung einer zweiten Achse, welche entlang der ersten Hauptfläche des Gehäuses verläuft, (iv) ein Drehmoment um die zweite Achse, (v) eine Kraft in einer Richtung einer dritten Achse, welche entlang der ersten Hauptfläche des Gehäuses verläuft und welche die zweite Achse schneidet, und (vi) ein Drehmoment um die dritte Achse, wobei der Knopf in der Lage ist, mindestens die Kraft in der Richtung der ersten Achse, das Drehmoment um die zweite Achse und das Drehmoment um die dritte Achse zu detektieren, und an der ersten Hauptfläche des Gehäuses bereitgestellt ist
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, eine Technologie zu realisieren, die es gestattet, vielfältigere Bedienungen in Bezug auf ein Bedienungsziel durchzuführen.
Figurenliste

1 ist eine Zeichnung zur Erläuterung eines Beispiels eines Bedienungsziels.
2 ist eine Zeichnung, die schematisch das Aussehen einer Bedienungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine Zeichnung, die schematisch das Aussehen der Bedienungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist eine Zeichnung, die schematisch das Aussehen einer Bedienungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine Ansicht teilweise im Schnitt, die eine Struktur veranschaulicht, in der ein Knopf und ein Dehnungselement, die in der Bedienungsvorrichtung enthalten sind, miteinander gekoppelt sind.
6 zeigt Schnittansichten, von denen jede der Erläuterung einer Bewegung des Knopfs dient, und von denen jede entlang einer Linie A-A' gezeigt ist, die in 5 veranschaulicht ist, und in der Richtung von in 5 veranschaulichten Pfeilen gesehen ist.
7 zeigt eine Seitenansicht und eine Unteransicht, die jeweils eine Struktur veranschaulichen, in der ein Hebel und das Dehnungselement, die in der Bedienungsvorrichtung enthalten sind, miteinander gekoppelt sind.
8 zeigt Unteransichten jeweils zur Erläuterung einer Bewegung des Hebels.
9 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung einer Abwandlung und einer Bewegung des Hebels.
10 ist ein Blockbild, das Einrichtungen von Hauptteilen der Bedienungsvorrichtung, des Bedienungsziels und dgl. gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
11 ist ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Prozedur eines Bewegungssteuerprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Abwandlung eines Bedienungssystems veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die folgende Beschreibung diskutiert eine Bedienungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf 1 bis 8. 1 ist eine Zeichnung, die der Erläuterung eines Beispiels eines Bedienungsziels 2 dient und die schematisch das Aussehen des Bedienungsziels 2 veranschaulicht. 2 ist eine Zeichnung, die schematisch das Aussehen einer Bedienungsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, gesehen von der Seite eines Knopfs 12a. 3 ist eine Zeichnung, die schematisch das Aussehen der Bedienungsvorrichtung 1 veranschaulicht, gesehen von einer Seite eines Kopfs 12b. 4 ist eine Zeichnung, die schematisch das Aussehen einer Bedienungsvorrichtung 1' gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Das Bedienungsziel 2 kann zum Beispiel ein Multicopter oder eine Vorrichtung wie ein persönlicher Computer, ein persönlicher Tabletcomputer oder ein Smartphone sein, die als herkömmlich bekannte Spielemaschinen wie eine mobile Spielevorrichtung oder eine Video-Spielevorrichtung verwendet werden können.
Auf einem Anzeigebildschirm 2D, der in dem Bedienungsziel 2 enthalten ist, wird ein Bewegungssteuerziel, z. B. eine Personenfigur 31 in diesem Fall, angezeigt, deren Bewegung von der Bedienungsvorrichtung 1, 1' gesteuert wird. Auf dem Anzeigebildschirm 2D kann ein Bewegungssteuerziel-Assistenzteil, z. B. ein Kraftmesser 32, angezeigt werden, der eine Bewegung in Zusammenwirken mit der Personenfigur 31 ausführt.
Die Bedienungsvorrichtung 1 ist ein Mittel, mit dessen Verwendung ein Bediener irgendein Bedienungsziel 2 bedient. Wie in 2 und 3 veranschaulicht, weist die Bedienungsvorrichtung 1 zwei Knöpfe 12a und 12b auf, die an einer ersten Hauptfläche 11S1 eines Gehäuses 11 bereitgestellt sind, und zwei Hebel 13a und 13b, die an einer Seitenfläche 11S3 des Gehäuses 11 bereitgestellt sind. Innerhalb des Gehäuses 11 der Bedienungsvorrichtung 1 sind zwei sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensoren (siehe ein sechsachsiger Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist) bereitgestellt. Es ist zu beachten, dass eine weitere Hauptfläche des Gehäuses 11 als zweite Hauptfläche 11S2 bezeichnet wird.
Der Knopf 12a und der Hebel 13a sind mit einem der beiden sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensoren (siehe der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist) gekoppelt. Der Knopf 12b und der Hebel 13b sind mit dem anderen der beiden sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensoren (siehe der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist) gekoppelt.
Die Bedienungsvorrichtung 1 detektiert, durch einen der beiden sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensoren (siehe der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist), die Richtung und die Stärke einer Kraft oder eines Drehmoments, die von dem Knopf 12a und dem Hebel 13a empfangen werden, und gibt, zum Beispiel durch eine Analog-Digital-Wandlung (AD-Wandlung), ein Signal aus, das in Abhängigkeit von einem detektierten Wert variiert.
Ähnlich detektiert die Bedienungsvorrichtung 1, durch den anderen der beiden sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensoren (siehe der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist), die Richtung und die Stärke einer Kraft oder eines Drehmoments, die von dem Knopf 12b und dem Hebel 13b empfangen werden, und gibt, zum Beispiel durch eine AD-Wandlung, ein Signal aus, das in Abhängigkeit von einem detektierten Wert variiert.
Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung die beiden sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensoren, die in der Bedienungsvorrichtung 1 enthalten sind, zur Unterscheidung als sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensoren 14a und 14b bezeichnet werden können oder einfach ohne Unterscheidung als sechsachsiger Kraft-Drehmoment-Sensor 14 bezeichnet werden können. Das Gleiche gilt für die Knöpfe 12a und 12b sowie die Hebel 13a und 13b. Das heißt, die Knöpfe 12a und 12b können jeweils einfach als Knopf 12 bezeichnet werden, und die Hebel 13a und 13 b können jeweils einfach als Hebel 13 bezeichnet werden.
Wie in 4 veranschaulicht, umfasst die Bedienungsvorrichtung 1' einen einzelnen Knopf 12, der an einer ersten Hauptfläche 11'S1 eines Gehäuses 11' bereitgestellt ist, und einen einzelnen Hebel 13, der an einer Seitenfläche 11'S3 des Gehäuses 11' bereitgestellt ist. Innerhalb des Gehäuses 11' der Bedienungsvorrichtung 1' ist ein einzelner sechsachsiger Kraft-Drehmoment-Sensor (siehe der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist) bereitgestellt. Der Knopf 12 und der Hebel 13 sind mit dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor (siehe der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in 5 veranschaulicht ist) gekoppelt. Es ist zu beachten, dass eine andere Hauptfläche des Gehäuses 11' als zweite Hauptfläche 11'S2 bezeichnet wird.
Eine Einrichtung jedes Teils, der in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' enthalten ist, wird im Nachstehenden beschrieben. 5 ist eine Ansicht teilweise im Schnitt, die eine Struktur veranschaulicht, in welcher der Knopf 12, der in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' enthalten ist, und ein Dehnungselement 141, das in dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 enthalten ist, der in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' enthalten ist, miteinander gekoppelt sind.
Der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 enthält das Dehnungselement 141. Das Dehnungselement 141 ist derart angeordnet, dass zwei Hauptflächen davon parallel zu der ersten Hauptfläche 11S1, 11'S1 des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' sind. Daher ist der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 in der Lage, eine Kraft (F_Z, F_X, F_Y) in der Richtung jeder Achse des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' und ein Drehmoment (M_Z, M_X, M_Y) um jede Achse des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' zu detektieren.
Es ist zu beachten, um genau zu sein, dass das Dehnungselement 141, das in dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 enthalten ist, in der Lage ist, eine Kraft F (F_Z, F_X, F_Y) in der Richtung jeder Achse des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' und ein Drehmoment (M_Z, M_X, M_Y) um jede Achse des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' zu detektieren. Die Kraft F (F_Z, F_X, F_Y) in der Richtung jeder Achse kann einfach als Kraft F bezeichnet werden. Das Drehmoment (M_Z, M_X, M_Y) um jede Achse kann einfach als Drehmoment M bezeichnet werden.
In Bezug auf die Kraft F in der Richtung jeder Achse wird die Richtung eines Pfeils, der in jeder Zeichnung veranschaulicht ist, als positive Richtung definiert, und die Richtung entgegengesetzt zu dem Pfeil wird als negative Richtung definiert. In Bezug auf das Drehmoment M um jede Achse wird die Richtung im Uhrzeigersinn, gesehen in der Richtung des Pfeils, der in jeder Zeichnung veranschaulicht ist, als positive Richtung definiert, und die Richtung im Gegenuhrzeigersinn, gesehen in der Richtung des Pfeils, der in jeder Zeichnung veranschaulicht ist, wird als negative Richtung definiert.
Es ist hier zu beachten, dass „jede Achse“ eine Z Achse (erste Achse), welche die erste Hauptfläche 11S1, 11'S1 schneidet, eine XAchse (zweite Achse), welche entlang der ersten Hauptfläche 11S1, 11'S1 verläuft, und eine Y Achse (dritte Achse), welche entlang der ersten Hauptfläche 11S1, 11'S1 verläuft und welche die X Achse schneidet, anzeigt.
Das Dehnungselement 141 ist eine Struktur, die aus einem Material mit Federeigenschaften besteht. Eine spezifische Einrichtung des Dehnungselements 141 soll die vorliegende Erfindung nicht einschränken, aber zum Beispiel kann ein Y förmiges Dehnungselement als Dehnungselement 141 verwendet werden.
Wie in 5 veranschaulicht, weist das Dehnungselement 141 mit einer Y Form einen Kernabschnitt 142, einen Rahmenabschnitt 143, der den Kernabschnitt 142 umgibt, und Armabschnitte 144a bis 144c (wovon nur ein Teil veranschaulicht ist) auf, über die der Kernabschnitt 142 und der Rahmenabschnitt 143 miteinander gekoppelt sind.
Dehnungsmesser (nicht veranschaulicht) sind an den jeweiligen Armabschnitten 144a bis 144c (wovon nur ein Teil veranschaulicht ist) montiert. Wenn eine externe Kraft, die eine Kraft ist, welche von der Außenseite der Bedienungsvorrichtung 1, 1' ausgeübt wird, auf den Kernabschnitt 142 in einem Zustand wirkt, wo der Rahmenabschnitt 143 fest ist, tritt eine Dehnung, die in Abhängigkeit von der externen Kraft variiert, in den Armabschnitten 144a bis 144c auf. Die Dehnungsmesser (nicht veranschaulicht) detektieren die externe Kraft. Der Kernabschnitt 142 kann als Kraftaufnahmeabschnitt bezeichnet werden, und der Rahmenabschnitt 143 kann als Befestigungsabschnitt bezeichnet werden.
Als Dehnungselement 141 kann zum Beispiel ein Dehnungselement vom Querträgertyp anstelle des Y förmigen Dehnungselements verwendet werden. Es ist zu beachten, dass das Y förmige Dehnungselement eine kleinere Anzahl von Armabschnitten aufweist als das Dehnungselement vom Querträgertyp und somit den Vorteil hat, dass eine kleine Anzahl von Dehnungsmessern an den Armabschnitten montiert werden muss.
Als Material des Dehnungselements 141 wird im Allgemeinen ein beliebiges von verschiedenen Materialien verwendet, wie Aluminiumlegierungen, legiertem Werkzeugstahl, rostfreiem Stahl und Keramik, das Material ist jedoch nicht darauf beschränkt. Das Dehnungselement 141 kann zum Beispiel aus einem Harz hergestellt sein.
In einem Fall, wo das Dehnungselement 141 aus einem Harz hergestellt ist, ist es möglich, den sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 zu niedrigeren Kosten herzustellen als in einem Fall, wo das Dehnungselement 141 aus einem Metallmaterial hergestellt wird. Durch Einbetten des Dehnungselements 141 in die Bedienungsvorrichtung 1, 1', so dass das Dehnungselement 141 mit einem Griff oder dgl. der Bedienungsvorrichtung 1, 1' integriert ist, ist es zusätzlich möglich, das Gewicht und die Größe der Bedienungsvorrichtung 1, 1' zu reduzieren. Daher kann als sechsachsiger Kraft-Drehmoment-Sensor 14, der in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' enthalten ist, die von der Hand eines Bedieners gehalten und bedient wird, geeignet ein sechsachsiger Kraft-Drehmoment-Sensor verwendet werden, der ein Dehnungselement enthält, das aus einem Harz hergestellt ist.
Der Typ des Harzes, das zur Herstellung des Dehnungselements 141 verwendet wird, ist nicht besonders eingeschränkt, und das Dehnungselement 141 kann unter Verwendung eines beliebigen Harzes hergestellt werden. Beispiele des Harzes, das zur Herstellung des Dehnungselements 141 verwendet wird, umfassen Harze auf der Basis von Polyamid. Das Dehnungselement, das unter Verwendung eines Harzes auf der Basis von Polyamid hergestellt wird, hat die Vorteile, dass es eine ausgezeichnete Steifigkeit, Biegefestigkeit und dgl. aufweist.
Eine Einrichtung des Knopfs 12 wird mit Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben. Wie in 6 veranschaulicht, weist der Knopf 12 einen Kopfabschnitt 121 und einen Halsabschnitt 122 auf, der einen kleineren Durchmesser hat als der Kopfabschnitt 121. Der Knopf 12 ist mit dem Dehnungselement 141 derart gekoppelt, dass mindestens die Kraft F_Z in der Richtung der Z Achse, das Drehmoment M_X um die X Achse und das Drehmoment M_Y um die Y Achse auf das Dehnungselement 141 wirken können.
Wie in 5 veranschaulicht, umfasst die Bedienungsvorrichtung 1, 1' spezifisch ferner eine erste Platte 15 und eine zweite Platte 16, über die der Knopf 12 und das Dehnungselement 141 miteinander gekoppelt sind, und der Knopf 12 ist mit dem Dehnungselement 141 Eins-zu-Eins-gekoppelt. Es ist zu beachten, dass der Knopf 12 und das Dehnungselement 141 über zwei Schichten von Platten miteinander gekoppelt sind, welche die erste Platte 15 und die zweite Platte 16 sind, die in dieser Reihenfolge von dem Dehnungselement 141 angeordnet sind.
Zwei Paare von ersten Federn (erste elastische Elemente) 17a bis 17d (wovon nur ein Teil veranschaulicht ist) sind zwischen der ersten Platte 15 und der zweiten Platte 16 bereitgestellt. Eine einzelne zweite Feder (zweites elastisches Element) 18 ist zwischen dem Knopf 12 und der zweiten Platte 16 bereitgestellt.
Eine Struktur (gekoppelte Struktur), in welcher der Knopf 12 mit dem Dehnungselement 141 gekoppelt ist, wird mit Bezugnahme auf 6 detaillierter beschrieben. 6 zeigt Schnittansichten, von denen jede der Erläuterung einer Bewegung des Knopfs 12 dient, und von denen jede entlang einer Linie A-A' verläuft, die in 5 veranschaulicht ist und in der Richtung der in 5 veranschaulichten Pfeile gesehen ist. Ein Zustand ST121, der in 6 veranschaulicht ist, ist ein Zustand der gekoppelten Struktur, während der Bediener keine Last auf den Knopf 12 ausübt.
Wie in der Zeichnung des Zustands ST121 in 6 veranschaulicht, ist in der gekoppelten Struktur eine zweite Hauptfläche 15S2 der ersten Platte 15 mit einer ersten Hauptfläche 141S1 des Kernabschnitts 142 des Dehnungselements 141 gekoppelt. Es ist zu beachten, dass in dieser Beschreibung von den beiden Hauptflächen jedes Teils, der die gekoppelte Struktur darstellt, eine Hauptfläche, die auf der Seite der positiven Richtung der Z Achse angeordnet ist, als erste Hauptfläche bezeichnet wird, und eine Hauptfläche, die auf der Seite der negativen Richtung der Z Achse angeordnet ist, als zweite Hauptfläche bezeichnet wird.
Die zweite Platte 16 ist mit einem zentralen Abschnitt der ersten Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15 über ein Kugelgelenk 19 derart verbunden, dass die zweite Platte 16 in einer beliebigen Richtung in Bezug auf die erste Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15 gekippt werden kann.
Das Kugelgelenk 19 besteht aus einem Kugelabschnitt 191, der in dem zentralen Abschnitt der ersten Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15 bereitgestellt ist, und einem Kugelaufnahmeabschnitt 192, der in einem zentralen Abschnitt einer zweiten Hauptfläche 16S2 der zweiten Platte 16 bereitgestellt ist.
Ein Gelenk, über das die erste Platte 15 und die zweite Platte 16 miteinander gekoppelt sind, ist nicht auf das Kugelgelenk 19 beschränkt, das eine sphärische Form aufweist. Ein beliebiges Gelenk, das es gestattet, dass die zweite Platte 16 kippbar mit der ersten Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15 gekoppelt ist, kann verwendet werden. Ein anderes Gelenk als das Kugelgelenk 19, das eine sphärische Form aufweist, kann zum Beispiel ein sphärischer Rollmechanismus sein.
Die zwei Paare der ersten Federn 17a bis 17d sind zwischen der ersten Platte 15 und der zweiten Platte 16 derart bereitgestellt, dass die beiden Paare der ersten Federn 17a bis 17d die erste Platte 15 und die zweite Platte 16 in eine Richtung vorspannen, in der die zweite Platte 16 von der ersten Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15 entfernt ist.
Die ersten Federn 17a und 17c sind gepaart, und die ersten Federn 17b und 17d sind gepaart. In 6 ist nur das Paar der ersten Federn 17a und 17c von den beiden Paaren der ersten Federn 17a bis 17d veranschaulicht. Die beiden Paare der ersten Federn 17a bis 17d können jeweils einfach ohne Unterscheidung als erste Feder 17 bezeichnet werden.
Es ist nur notwendig, dass ein oder mehr Paare von ersten Federn 17 bereitgestellt sind, und die Anzahl von Paaren der ersten Federn 17 ist nicht besonders eingeschränkt. Ferner ist der Typ einer Feder, die als erste Feder 17 verwendet wird, nicht besonders eingeschränkt, vorausgesetzt dass die Feder eine gewünschte Funktion des Vorspannens der ersten Platte 15 und der zweiten Platte 16 in der Richtung zeigen kann, in der die zweite Platte 16 von der ersten Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15 entfernt ist.
Beispiele der Feder, die für die Verwendung als erste Feder 17 geeignet ist, umfassen Druckschraubenfedern (z. B. zylindrische, gepufferte und konische Druckschraubenfedern) und Blattfedern. Vom Standpunkt der effizienten Übertragung einer Last, die auf den Knopf 12 ausgeübt wird, auf das Dehnungselement 141 wird vorzugsweise eine zylindrische Druckschraubenfeder verwendet. Als Beispiel werden Federn als erste elastische Elemente 17a bis 17d in der vorliegenden Ausführungsform verwendet. Es können jedoch andere elastische Körper als die Federn als die ersten elastischen Elemente 17a bis 17d verwendet werden.
Beispiele der anderen elastischen Körper als die Federn umfassen Kautschuke. Der Knopf 12 ist mit einem zentralen Abschnitt einer Hauptfläche 16S1 der zweiten Platte 16 über eine Schraube 21 derart gekoppelt, dass der Knopf 12 in einer Richtung rechtwinklig zu der ersten Hauptfläche 16S1 der zweiten Platte 16 bewegt werden kann.
Die zweite Feder 18 ist zwischen dem Knopf 12 und der zweiten Platte 16 derart bereitgestellt, dass die zweite Feder 18 den Knopf 12 und die zweite Platte 16 in einer Richtung vorspannt, in welcher der Knopf 12 von der ersten Hauptfläche 16S1 der zweiten Platte 16 entfernt ist. Der Typ einer Feder, die als zweite Feder 18 verwendet werden kann, ist wie im Vorstehenden für die erste Feder 17 beschrieben.
Die zweite Feder 18 ist vorzugsweise steifer (z. B. hat einen höheren Elastizitätsmodul) als die erste Feder 17. Der Grund dafür ist wie folgt. In einem Fall, wo die Steifigkeit (z. B. der Elastizitätsmodul) der ersten Feder 17 größer ist als jene(r) der zweiten Feder 18, expandiert und kontrahiert die zweite Feder 18 vor der ersten Feder 17, wenn das Drehmoment M_X um die X Achse oder das Drehmoment M_Y um die Y Achse auf den Knopf 12 ausgeübt wird. Daher wird ein Wert der Kraft F_X wahrscheinlicher detektiert als ein Wert des Drehmoments M_X um die X Achse oder des Drehmoments M_Y um die Y Achse.
In einem Fall hingegen, wo die Steifigkeit (z. B. der Elastizitätsmodul) der zweiten Feder 18 größer ist als jene(r) der ersten Feder 17, expandiert und kontrahiert die erste Feder 17 vor der zweiten Feder 18, wenn das Drehmoment M_X um die X Achse oder das Drehmoment M_Y um die Y Achse auf den Knopf 12 ausgeübt wird. Im Ergebnis wird der Wert der Kraft Fz unwahrscheinlich detektiert, und der Wert des Drehmoments M_X um die X Achse oder des Drehmoments M_Y um die Y Achse wird wahrscheinlich detektiert.
Die Steifigkeit (z. B. der Elastizitätsmodul) einer Feder kann durch ein bekanntes Verfahren gemessen werden. Es ist zu beachten, dass in jeder von 5 und 6 nur eine einzelne gekoppelte Struktur veranschaulicht ist. Die Bedienungsvorrichtung 1 weist jedoch eine weitere gekoppelte Struktur auf. Die weitere gekoppelte Struktur (in 5 nicht veranschaulicht) hat auch dieselbe Struktur wie die gekoppelte Struktur, die in jeder von 5 und 6 veranschaulicht ist.
Eine Bewegung des Knopfs, wenn der Bediener eine Last auf den Knopf 12 ausübt, wird mit Bezugnahme auf 6 beschrieben. Ein Zustand ST122, der in 6 veranschaulicht ist, ist ein Zustand der gekoppelten Struktur, während der Bediener eine Last nach unten (die Richtung eines in 6 veranschaulichten Pfeils) auf einen zentralen Abschnitt des Knopfs 12 ausübt.
Wie in dem Zustand ST122 veranschaulicht, wenn der Bediener eine Last nach unten (die Richtung des in 6 veranschaulichten Pfeils) auf einen zentralen Abschnitt des Knopfs 12 ausübt, wird der Knopf 12 nach unten in die Richtung rechtwinklig zu der ersten Hauptfläche 16S1 der zweiten Platte 16 gedrückt. Im Ergebnis wirkt eine Kraft Fz- in der negativen Richtung der Z Achse, wobei die Kraft Fz- eine externe Kraft ist, die in die negative Richtung der Z Achse gerichtet ist, auf das Dehnungselement 141, und der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert die Kraft F_Z- in der negativen Richtung der Z Achse.
Wenn der Bediener keine Last mehr auf den Knopf 12 ausübt, wird der Knopf 12, der nach unten gedrückt wird, durch die Wiederherstellungskraft der zweiten Feder 18, die zusammengedrückt wird, zu einer Position zurückgeführt, in welcher der Knopf 12 angeordnet war, bevor die Last auf den Knopf 12 ausgeübt wird (Position, die in dem Zustand ST121 veranschaulicht ist).
Ein Grad, in dem der Knopf 12 in der rechtwinkligen Richtung nach unten gedrückt wird, variiert in Abhängigkeit von der Last, die auf den Knopf 12 ausgeübt wird. Im Ergebnis variiert ein Wert der Kraft Fz- in der negativen Richtung der Z Achse, wobei die Kraft Fz- von dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert wird.
Ein Zustand ST123, der in 6 veranschaulicht ist, ist ein Zustand der gekoppelten Struktur, während der Bediener eine Last nach unten (die Richtung eines in 6 veranschaulichten Pfeils) auf einen linken Abschnitt des Knopfs 12 ausübt. Es ist zu beachten, dass in der folgenden Beschreibung vorne, hinten, rechts und links von dem Knopf 12 jeweilige Positionen auf einer ersten Hauptfläche 12S1 des Kopfabschnitts 121 des Knopfs 12 anzeigen.
Mit Bezugnahme auf Koordinatenachsen, die in jeder von 2 bis 4 veranschaulicht sind, wird spezifischer eine Position auf der -Y Seite, welche die Seite der negativen Richtung der Y Achse ist, gesehen vom Zentrum der ersten Hauptfläche 12S1 des Kopfabschnitts 121 des Knopfs 12, als vorderer Abschnitt des Knopfs 12 definiert, und eine Position auf der +Y Seite, welche die Seite der positiven Richtung der Y Achse ist, gesehen vom Zentrum der ersten Hauptfläche 12S1 des Kopfabschnitts 121 des Knopfs 12, wird als hinterer Abschnitt des Knopfs 12 definiert. Ähnlich wird eine Position auf der +X Seite, welche die Seite der positiven Richtung der X Achse ist, als linker Abschnitt des Knopfs 12 definiert, und eine Position auf der -X Seite, welche die Seite der negativen Richtung der X Achse ist, wird als rechter Abschnitt des Knopfs 12 definiert.
Wie in dem Zustand ST123 veranschaulicht, wenn der Bediener zum Beispiel eine Last nach unten (die Richtung des in 6 veranschaulichten Pfeils) auf den linken Abschnitt des Knopfs 12 ausübt, wird die zweite Platte 16 nach links um den Kugelabschnitt 191 des Kugelgelenks 19 gekippt.
Im Ergebnis wirkt ein Drehmoment M_Y+ um die Y Achse und in der positiven Richtung auf das Dehnungselement 141, und der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert das Drehmoment M_Y+ um die Y Achse und in der positiven Richtung. Wenn der Bediener die Last nicht mehr auf den Knopf 12 ausübt, wird die zweite Platte 16, durch die Wiederherstellungskraft der ersten Feder 17a, die zusammengedrückt wird, zu einer Position zurückgeführt, in der die zweite Platte 16 angeordnet war, bevor die Last auf den Knopf 12 ausgeübt wird (Position, die in dem Zustand ST121 veranschaulicht ist).
Wenn der Bediener eine Last nach unten (die Richtung des in 6 veranschaulichten Pfeils) auf den rechten Abschnitt, den vorderen Abschnitt oder den hinteren Abschnitt des Knopfs 12 ausübt, wird die zweite Platte 16 nach rechts, nach vorne oder nach hinten um den Kugelabschnitt 191 des Kugelgelenks 19 in Abhängigkeit von einer Position, auf welche die Last ausgeübt wird, gekippt.
Im Ergebnis wirkt ein Drehmoment M_Y- um die Y Achse und in der negativen Richtung, ein Drehmoment M_X+ um die X Achse und in der positiven Richtung oder ein Drehmoment M_X- um die X Achse und in der negativen Richtung auf das Dehnungselement 141. Der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert das Drehmoment M_Y- um die Y Achse und in der negativen Richtung, das Drehmoment M_X+ um die X Achse und in der positiven Richtung oder das Drehmoment M_X- um die X Achse und in der negativen Richtung.
Ein Grad, in dem die zweite Platte 16 gekippt wird, variiert in Abhängigkeit von der Last, die auf den Knopf 12 ausgeübt wird. Im Ergebnis variiert ein Wert des Drehmoments M_Y+ um die Y Achse und in der positiven Richtung, des Drehmoments M_y- um die Y Achse und in der negativen Richtung, des Drehmoments M_X+ um die X Achse und in der positiven Richtung oder des Drehmoments M_X- um die X Achse und in der negativen Richtung, wobei das Drehmoment von dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert wird.
Die zweite Platte 16 ist kippbar mit der ersten Platte 15 über das Kugelgelenk 19 gekoppelt. Daher kann die zweite Platte 16 in einer beliebigen Richtung auf einer XY Ebene um den Kugelabschnitt 191 des Kugelgelenks 19 in Abhängigkeit von einer Position auf dem Knopf 12, auf welche Position eine Last ausgeübt wird, gekippt werden.
Die zweite Platte 16 ist kippbar mit der ersten Platte 15 über das Kugelgelenk 19 gekoppelt. Daher kann bewirkt werden, dass nicht nur das Drehmoment M_Y+ um die Y Achse und in der positiven Richtung, das Drehmoment M_Y- um die Y Achse und in der negativen Richtung, das Drehmoment M_X+ um die X Achse und in der positiven Richtung und das Drehmoment Mx- um die X Achse und in der negativen Richtung, sondern auch ein Drehmoment um eine beliebige Achse auf der XY Ebene auf das Dehnungselement 141 wirken. Es ist zu beachten, dass eine beliebige Achse auf der XY Ebene eine beliebige Verbundkomponente einer Komponente der X Achse und einer Komponente der Y Achse anzeigt.
Im Ergebnis ist es möglich, dass der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 nicht nur das Drehmoment M_Y+ um die Y Achse und in der positiven Richtung, das Drehmoment M_Y- um die Y Achse und in der negativen Richtung, das Drehmoment M_X+ um die X Achse und in der positiven Richtung und das Drehmoment Mx- um die X Achse und in der negativen Richtung, sondern auch das Drehmoment um eine beliebige Achse auf der XY Ebene detektiert.
Der Knopf 12 kann derart eingerichtet sein, dass der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 eine Kraft Fx in der Richtung der X Achse, eine Kraft F_Y in der Richtung der Y Achse und eine Kraft in einer beliebigen Richtung auf der XY Ebene zusätzlich zu der vorhergehenden Kraft Fz in der Richtung der Z Achse, das Drehmoment Mx um die X Achse, das Drehmoment M_Y um die Y Achse und das Drehmoment um eine beliebige Achse auf der XY Ebene detektieren kann. Ein Zustand ST124, der in 6 veranschaulicht ist, ist ein Zustand der gekoppelten Struktur, während der Bediener, auf den Knopf 12, eine Kraft in der positiven Richtung +X der X Achse (der Richtung eines in 6 veranschaulichten Pfeils) ausübt.
Wie in dem Zustand ST124 veranschaulicht, wenn der Bediener zum Beispiel eine Last auf den Knopf 12 derart ausübt, dass der Knopf 12 in die positive Richtung der X Achse (die Richtung des in 6 veranschaulichten Pfeils) geschoben wird, wird die zweite Platte 16 nach links relativ zu dem Dehnungselement 141 bewegt.
Im Ergebnis wirkt eine Kraft F_X+ in der positiven Richtung der X Achse auf das Dehnungselement 141, und der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert die Kraft F_X+ in der positiven Richtung der X Achse. Wenn der Bediener die Last nicht mehr auf den Knopf 12 ausübt, wird die zweite Platte 16, durch das Gewicht der zweiten Platte 16 selbst und die Wiederherstellungskraft der ersten Feder 17, in die Position zurückgeführt, in der die zweite Platte 16 angeordnet war, bevor die Last auf den Knopf 12 ausgeübt wird (Position, die in dem Zustand ST121 veranschaulicht ist).
Wenn der Bediener eine Last auf den Knopf 12 derart ausübt, dass der Knopf 12 in die negative Richtung -X der X Achse, die positive Richtung +Y der Y Achse, die positive Richtung +X der X Achse oder eine beliebige Richtung der XY Ebene geschoben wird, wird ähnlich die zweite Platte 16 in einer horizontalen Richtung relativ zu dem Dehnungselement 141 in Abhängigkeit von einer Richtung, in der die Last ausgeübt wird, bewegt.
In einem Fall, wo die zweite Platte 16 nach rechts, nach vorne oder nach hinten um den Kugelabschnitt 191 des Kugelgelenks 19 gekippt wird, wirkt eine Kraft Fx- in der negativen Richtung der X Achse, eine Kraft F_Y+ in der positiven Richtung der Y Achse, eine Kraft F_Y- in der negativen Richtung der Y Achse oder eine Kraft in einer beliebigen Richtung auf der XY Ebene auf das Dehnungselement 141. Im Ergebnis detektiert der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 die Kraft Fx- in der negativen Richtung der X Achse, die Kraft F_Y+ in der positiven Richtung der Y Achse, die Kraft F_Y- in der negativen Richtung der Y Achse oder die Kraft in einer beliebigen Richtung auf der XY Ebene.
Ein Grad, in dem die zweite Platte 16 in der horizontalen Richtung bewegt wird, variiert in Abhängigkeit von der Last, die auf den Knopf 12 ausgeübt wird. Im Ergebnis variiert die Kraft F_X+ in der positiven Richtung der X Achse, die Kraft Fx- in der negativen Richtung der X Achse, die Kraft F_Y+ in der positiven Richtung der Y Achse, die Kraft F_Y- in der negativen Richtung der Y Achse oder die Kraft in einer beliebigen Richtung auf der XY Ebene, wobei die Kraft von dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert wird.
Wie beschrieben wurde, kann der Knopf 12 zwei Funktionen zum Beispiel einer herkömmlichen Kreuztaste und eines herkömmlichen analogen Sticks aufweisen. Spezifisch ist es möglich, Eingaben in acht Richtungen durchzuführen, die nicht nur die positive Richtung +X der X Achse, die negative Richtung -X der X Achse, die positive Richtung +Y der Y Achse und die negative Richtung -Y der Y Achse wie bei einer herkömmlichen Kreuztaste, sondern auch schräge Richtungen umfassen. Ferner kann der Knopf 12 auch um 360° bewegt werden, wie bei dem herkömmlichen analogen Stick.
Ferner ist die Höhe des Knopfs 12 in der Richtung der Z Achse niedrig, wie bei der herkömmlichen Kreuztaste. Somit ist der Knopf 12 geeignet, um die Höhe der Bedienungsvorrichtung 1, 1' zu reduzieren. Zusätzlich macht es der Knopf 12 möglich, dass der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 die Kraft F_Z in der Richtung der Z Achse, die Kraft in einer beliebigen Richtung auf der XY Ebene und das Drehmoment um eine beliebige Achse auf der XY Ebene detektiert.
Wie in 6 veranschaulicht, ist ein vertiefter Abschnitt 113, in dem der Kopfabschnitt 121 des Knopfs 12 aufgenommen ist, vorzugsweise an der ersten Hauptfläche 11S1, 11'S1 des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' bereitgestellt. Der vertiefte Abschnitt 113 hat vorzugsweise, in einer Bodenfläche davon, eine Knopföffnung 1131, durch die der Halsabschnitt 122 des Knopfs 12 hindurchgeht.
Da die erste Hauptfläche 11S1, 11'S1 des Gehäuses 11, 11' den vertieften Abschnitt 113 mit der Einrichtung im Vorstehenden aufweist, ist es möglich, den Kopfabschnitt 121 des Knopfs 12 in dem vertieften Abschnitt 113 aufzunehmen. Da der Knopf 12 nicht von der ersten Hauptfläche 11S1, 11'S1 des Gehäuses 11, 11' vorsteht, ist es im Ergebnis möglich, eine Fläche der Bedienungsvorrichtung 1, 1' flach auszubilden.
Die Knopföffnung 1131, die in der Bodenfläche des vertieften Abschnitts 113 gebildet ist, weist einen kleineren Durchmesser auf als der Kopfabschnitt 121 des Knopfs 12. Dies begrenzt, in einem bestimmten Fall, einen Bereich eines Kippens der zweiten Platte 16 in Bezug auf die erste Hauptfläche 15S1 der ersten Platte 15. Daher ist es möglich zu verhindern, dass der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 überladen wird in einem Fall, wo ein bestimmter Betrag oder mehr einer Last auf den Knopf 12 ausgeübt wird.
Es ist zu beachten, dass der bestimmte Fall zum Beispiel ein Fall ist, wo die Kraft F_Y+ auf den Knopf 12 ausgeübt ist, und das Drehmoment M_X um die X Achse oder das Drehmoment M_Y um die Y Achse auf den Knopf 12 ausgeübt wird. Es ist auch zu beachten, dass spezifisch die Kraft F_Y+ zum Beispiel eine Kraft ist, die hauptsächlich auf einen Bereich einer Bewegung des Knopfs 12 in der Richtung rechtwinklig zu der ersten Hauptfläche 16S1 der zweiten Platte 16 ausgeübt wird.
Eine Einrichtung des Hebels 13 wird mit Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben. 7 zeigt eine Seitenansicht und eine Unteransicht, die jeweils eine Struktur (gekoppelte Struktur) veranschaulichen, in welcher der Hebel 13 und das Dehnungselement 141, die in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' enthalten sind, miteinander gekoppelt sind.
Der Hebel 13 weist einen Armabschnitt 131 auf, der an einem Endabschnitt davon bereitgestellt ist, welcher innerhalb des Gehäuses 11, 11' angeordnet ist und welcher ein Paar von Armen hat, und an dem Gehäuse 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' über eine Drehwelle 24 befestigt ist. Somit ist Hebel 13 um die Drehwelle 24 drehbar.
Der Hebel 13 ist mit dem Dehnungselement 141 derart gekoppelt, dass das Drehmoment M_Z um die Z Achse auf das Dehnungselement 141 wirken kann. Spezifisch ist eine dritte Platte 23 mit einem vorstehenden Abschnitt 231 mit dem Dehnungselement 141 gekoppelt. Es ist zu beachten, dass die dritte Platte 23 mit einer zweiten Hauptfläche 141S2 des Kernabschnitts 142 des Dehnungselements 141 gekoppelt ist.
Der vorstehende Abschnitt 231 der dritten Platte 23 steht von einer Außenumfangsendfläche der dritten Platte 23 zu einem Spalt zwischen dem Paar der Arme des Armabschnitts 131 des Hebels 13 vor. Der Armabschnitt 131 des Hebels 13 und der vorstehende Abschnitt 231 der dritten Platte 23 sind miteinander über ein Paar von dritten Federn (drittes elastisches Element) 25a und 25b gekoppelt. Das Paar der dritten Federn 25a und 25b kann jeweils einfach ohne Unterscheidung als dritte Feder 25 bezeichnet werden.
Der Typ einer Feder, der als dritte Feder 25 verwendet werden kann, ist wie im Vorstehenden in Bezug auf die erste Feder 17 beschrieben. Durch Koppeln des Hebels 13 mit dem Dehnungselement 141 in im Vorstehenden beschriebenen Orientierung ist es möglich, den Hebel 13 an der Seitenfläche 11S3, 11'S3 (2 bis 4) des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' bereitzustellen.
Wie in 7 veranschaulicht, ist die Richtung 23P des Vorstehens des vorstehenden Abschnitts 231 der dritten Platte 23 zum Beispiel rechtwinklig zu der Richtung 12N einer Linie normal zu der ersten Hauptfläche 12S1 des Knopfs 12. Der Hebel 13 steht in eine Richtung (Richtung 13P) entlang der Richtung 23P ab und ist mit dem vorstehenden Abschnitt 231 derart gekoppelt, dass der vorstehende Abschnitt 231 der dritten Platte 23 in der Umfangsrichtung der Z Achse gedreht werden kann.
Da die Richtung 12N und die Richtung 23P zueinander rechtwinklig sind, ist es möglich, in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' maximal Informationen in Bezug auf die sechs Achsen zu nützen (die Kräfte F_Z, F_X und F_Y und die Drehmomente M_Z, M_X und M_Y), wobei die Informationen von dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert werden können.
Es ist zu beachten, dass in 7 nur eine einzelne gekoppelte Struktur veranschaulicht ist. Die Bedienungsvorrichtung 1, 1' umfasst jedoch eine weitere gekoppelte Struktur. Die weitere gekoppelte Struktur (die in 7 nicht veranschaulicht ist) weist auch die gleiche Struktur auf wie die in 7 veranschaulichte Struktur.
Eine Bewegung des Hebels 13, wenn der Bediener eine Last auf den Hebel 13 ausübt, wird mit Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 zeigt Unteransichten jeweils zur Erläuterung einer Bewegung des Hebels 13. Ein in 8 veranschaulichter Zustand ST131 ist ein Zustand der gekoppelten Struktur, während der Bediener keine Last auf den Hebel 13 ausübt. Ein in 8 veranschaulichter Zustand ST132 ist ein Zustand der gekoppelten Struktur, während der Bediener eine Last auf den Hebel 13 in der Richtung eines in 8 veranschaulichten Pfeils ausübt.
Wie in dem Zustand ST132 veranschaulicht, wenn der Bediener zum Beispiel eine Last auf den Hebel 13 in der Richtung eines in 8 veranschaulichten Pfeils ausübt, wird der Hebel 13 im Gegenuhrzeigersinn in 8 um die Drehwelle 24 gedreht. Im Ergebnis wirkt der Armabschnitt 131 auf den vorstehenden Abschnitt 231 der dritten Platte 23, so dass ein Drehmoment M_Z- um die Z Achse und in der negativen Richtung auf das Dehnungselement 141 wirkt, und der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert das Drehmoment Mz- um die Z Achse und in der negativen Richtung. Wenn der Bediener die Last nicht mehr auf den Hebel 13 ausübt, wird der Hebel 13, durch die Wiederherstellungskraft der dritten Feder 25a, die zusammengedrückt wird, zu einer Position zurückgeführt, in welcher der Hebel 13 angeordnet war, bevor die Last auf den Hebel 13 ausgeübt wird (Position, die in dem Zustand ST131 veranschaulicht ist).
Wenn der Bediener eine Last auf den Hebel 13 in der Richtung entgegengesetzt zu dem in 8 veranschaulichten Pfeil ausübt, wird ähnlich der Hebel 13 im Uhrzeigersinn in 8 um die Drehwelle 24 gedreht. Im Ergebnis wirkt der Armabschnitt 131 auf den vorstehenden Abschnitt 231 der dritten Platte 23, so dass ein Drehmoment M_Z+ um die Z Achse und in der positiven Richtung auf das Dehnungselement 141 wirkt, und der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert das Drehmoment M_Z+ um die Z Achse und in der positiven Richtung.
Ein Grad, in dem der Hebel 13 gedreht wird, variiert in Abhängigkeit von der Last, die auf den Hebel 13 ausgeübt wird. Im Ergebnis variiert ein Wert des Drehmoments M_Z- um die Z Achse und in der negativen Richtung oder des Drehmoments M_Z+ um die Z Achse und in der positiven Richtung, wobei das Drehmoment M_Z- oder M_Z+ von dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert wird.
Vorzugsweise ist eine Hebelöffnung 114, durch die der Hebel 13 hindurchgeht, an der Seitenfläche 11S3, 11'S3 (2 bis 4) des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' bereitgestellt. Vorzugsweise ist eine Wand (erhöhter Abschnitt) 115, die in einer Richtung erhaben ist, welche die erste Hauptfläche 11S1, 11'S1 des Gehäuses 11, 11' schneidet, an einer Innenfläche des Gehäuses 11, 11' derart bereitgestellt, dass die Wand 115 an beiden Außenseiten des Armabschnitts 131 angeordnet ist.
Da die Hebelöffnung 114 an der Seitenfläche 11S3, 11'S3 (2 bis 4) des Gehäuses 11, 11' der Bedienungsvorrichtung 1, 1' bereitgestellt ist, ist es möglich, den Hebel 13 von der Hebelöffnung 114 freizulegen.
Da die Wand 115 an der Innenfläche des Gehäuses 11, 11' derart bereitgestellt ist, dass die Wand 115 auf beiden Außenseiten des Armabschnitts 131 angeordnet ist, ist es ferner möglich zu verhindern, dass der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14 überlastet wird, in einem Fall, wo ein bestimmter Betrag oder mehr einer Last auf den Hebel 13 ausgeübt wird.
Wie im Vorstehenden beschrieben, da die Bedienungsvorrichtung 1, 1' den Hebel 13 aufweist, kann der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, über den Hebel 13, das Drehmoment M_Z um die Z Achse detektieren. Durch Drehen des Hebels 13 auf der XY Ebene ist es leicht zu bewirken, dass das Drehmoment Mz um die Z Achse auf das Dehnungselement 141 wirkt. Im Ergebnis wird die Bedienbarkeit der Bedienungsvorrichtung 1, 1' verbessert, verglichen mit einem Fall, wo eine Bedienung des Verdrehens des Hebels 13 durchgeführt wird und demgemäß das Drehmoment M_Z um die Z Achse detektiert wird.
Außerdem detektiert der sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor 14, über den Hebel 13, das Drehmoment Mz um die Z Achse, so dass eine Bedienung des Verdrehens, um zu bewirken, dass das Drehmoment Mz um die Z Achse auf das Dehnungselement 141 wirkt, unabhängig von einer Bedienung eines Schiebens oder Kippens des Knopfs 12 vorgenommen werden kann.
Da es möglich ist, gleichzeitig eine Detektion der Kraft Fz in der Richtung der Z Achse, der Kraft F_X in der Richtung der X Achse, der Kraft F_Y in der Richtung der Y Achse, des Drehmoments M_X um die X Achse oder des Drehmoments M_Y um die Y Achse und eine Detektion des Drehmoments Mz um die Z Achse vorzunehmen, wird im Ergebnis die Vielfalt der Bedienungen der Bedienungsvorrichtung 1, 1' verbessert.
Ferner ist es für den Bediener möglich, die Kraft F und das Drehmoment M dreidimensional auf den Knopf 12 und den Hebel 13 der Bedienungsvorrichtung 1, 1' auszuüben. Die Richtungen und die Stärken der Kraft F und des Drehmoments M werden von dem sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 detektiert. Daher ist es für den Bediener möglich, vielfältigere Bedienungen in Bezug auf das Bedienungsziel 2 (1) durchzuführen.
Im Ergebnis ist es möglich, zu bewirken, dass das Bewegungssteuerziel, wie die Personenfigur 31 (1), die in dem Bedienungsziel 2 (1) dargestellt wird, vielfältigere Bewegungen ausführt. Da es ferner gemäß der Bedienungsvorrichtung 1, 1' möglich ist, das Niveau einer Kraft zu detektieren (z. B. die Kraft Fz in der Richtung der Z Achse, das Drehmoment Mx um die X Achse, das Drehmoment M_Y um die Y Achse und das Drehmoment M_Z um die Z Achse), ist es möglich, die Geschwindigkeit einer Bewegung des Bewegungssteuerziels zu ändern, das in dem Bedienungsziel 2 (1) dargestellt wird.
Die Bewegung des Bewegungssteuerziels, dessen Bewegung von der Bedienungsvorrichtung 1, 1' gesteuert wird, kann durch den Bewegungssteuerziel-Assistenzteil unterstützt werden. Ferner kann nicht nur einzelnes Bewegungssteuerziel sondern eine Vielzahl von Bewegungssteuerzielen dargestellt werden. Es ist zu beachten, dass zum Beispiel der Bewegungssteuerziel-Assistenzteil von der Bedienungsvorrichtung 1, 1' gesteuert wird. Es ist zu beachten, dass das Steuerbedienungsziel 2 (1) von der Bedienungsvorrichtung 1, 1' gesteuert werden kann, um ausgeschaltet zu werden. Es ist auch zu beachten, dass der Hebel 13 alternativ dazu auf der Fläche (zweiten Hauptfläche 11S2, 11'S2 (2 bis 4)) hinter der ersten Hauptfläche 11S1, 11'S1 (2 bis 4) angeordnet sein kann, wie in 9 veranschaulicht.
Ein Fluss von Informationen zwischen der Bedienungsvorrichtung 1, 1' und dem Bedienungsziel 2 wird mit Bezugnahme auf 10 und 11 beschrieben. Ein Bedienungssystem S umfasst zum Beispiel (i) die Bedienungsvorrichtung 1, 1', die mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor 14 aufweist, und (ii) das Bedienungsziel 2. Kraft-Drehmoment-Informationen HI sind Informationen zum Anzeigen einer Bewegung des Bewegungssteuerziels und basieren auf mindestens einem von der Kraft F und dem Drehmoment M. Es ist zu beachten, dass eine Kraft-Drehmoment-Informationsverarbeitungssektion 40 in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' enthalten sein kann.
Zum Beispiel sind eine Kraft-Drehmoment-Informationsberechnungssektion 41, eine Detektionswert-Empfangssektion 42, eine Kraft-Drehmoment-Informationsübertragungssektion 43, eine Kraft-Drehmoment-Informationsempfangssektion 44 und eine Bewegungssteuersektion 45 in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' oder dem Bedienungsziel 2 durch eine integrierte Schaltung oder dgl. implementiert.
Es ist zu beachten, dass die Kraft-Drehmoment-Informationsberechnungssektion 41, die Detektionswert-Empfangssektion 42, die Kraft-Drehmoment-Informationsübertragungssektion 43, die Kraft-Drehmoment-Informationsempfangssektion 44 und die Bewegungssteuersektion 45 jeweils ein Programm sein können, das in einer Speichersektion (nicht veranschaulicht) gespeichert ist, wie einem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), der in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' oder dem Bedienungsziel 2 enthalten ist, und von einer Ausführungssektion (nicht veranschaulicht) ausgeführt wird, wie einer Zentraleinheit (CPU), die in der Bedienungsvorrichtung 1, 1' oder dem Bedienungsziel 2 enthalten ist.
Der Fluss der Informationen zwischen der Bedienungsvorrichtung 1, 1' und dem Bedienungsziel 2 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird mit Bezugnahme auf 11 beschrieben, die ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines Beispiels einer Prozedur eines Bewegungssteuerprozesses M1 ist.
Die Bedienungsvorrichtung 1, 1' gibt, über eine Detektionswert-Übertragungssektion 46, ein Signal aus, das in Abhängigkeit von Werten der Kraft F und des Drehmoments M variiert, die von dem Dehnungselement 141 detektiert wurden (Schritt M11). Die Kraft-Drehmoment-Informationsverarbeitungssektion 40 (i) empfängt, von der Detektionswert-Empfangssektion 42, das Signal, das in Abhängigkeit von Werten der Kraft F und des Drehmoments M variiert, die detektiert wurden, (ii) berechnet, durch die Kraft-Drehmoment-Informationsberechnungssektion 41, die Kraft-Drehmoment-Informationen HI auf der Basis des Signal, das in Abhängigkeit von den Werten variiert, und (iii) überträgt dann, durch die Kraft-Drehmoment-Informationsübertragungssektion 43, die so berechneten Kraft-Drehmoment-Informationen HI (Schritt M12).
Das Bedienungsziel 2 empfängt, von der Kraft-Drehmoment-Informationsempfangssektion 44, die Kraft-Drehmoment-Informationen HI und steuert, durch die Bewegungssteuersektion 45, eine Bewegung der Personenfigur 31 (1), so dass ein Inhalt einer Bedienung auf der Basis der Drehmoment-Informationen HI durchgeführt wird (Schritt M13).
Es ist zu beachten, dass das Bedienungssystem S ein integriertes System sein kann, in dem eine Bedienungsvorrichtung 1" mit dem Bedienungsziel 2 integriert ist, wie in 12 veranschaulicht, und einen Griffteil (nicht veranschaulicht) aufweisen kann, der für den Bediener leicht zu halten ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt, sondern kann von einem Fachmann innerhalb des Umfangs der Ansprüche abgeändert werden. Die vorliegende Erfindung umfasst auch, in ihrem technischen Umfang, eine beliebige Ausführungsform, die durch das Kombinieren von in verschiedenen Ausführungsformen offenbarten technischen Mitteln abgeleitet wird.
Bezugszeichenliste

1, 1', 1": Bedienungsvorrichtung
2: Bedienungsziel
11, 11', 11": Gehäuse
12, 12a, 12b: Knopf
13, 13a, 13b: Hebel
14, 14a, 14b: Sechsachsiger Kraft-Drehmoment-Sensor
15: Erste Platte
16: Zweite Platte
17, 17a, 17b, 17c, 17d: Erste Feder (erstes elastisches Element)
18: Zweite Feder (zweites elastisches Element)
23: Dritte Platte
24: Drehwelle
S, S': Bedienungssystem
25, 25a, 25b: Dritte Feder (drittes elastisches Element)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012252378 [0001, 0002, 0003]

Claims

Bedienungsvorrichtung (1), umfassend: - mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor (14); und - einen Knopf (12), wobei - der mindestens eine sechsachsige Kraft-Drehmoment-Sensor (14) in der Lage ist, Folgendes zu detektieren (i) eine Kraft in einer Richtung einer ersten Achse, welche eine erste Hauptfläche (11S1) eines Gehäuses (11) schneidet, (ii) ein Drehmoment um die erste Achse, (iii) eine Kraft in einer Richtung einer zweiten Achse, welche entlang der ersten Hauptfläche (11S1) des Gehäuses (11) verläuft, (iv) ein Drehmoment um die zweite Achse, (v) eine Kraft in einer Richtung einer dritten Achse, welche entlang der ersten Hauptfläche (11S1) des Gehäuses (11) verläuft und welche die zweite Achse schneidet, und (vi) ein Drehmoment um die dritte Achse; und - der Knopf (12) in der Lage ist, mindestens die Kraft in der Richtung der ersten Achse, das Drehmoment um die zweite Achse und das Drehmoment um die dritte Achse zu detektieren, und an der ersten Hauptfläche (11S1) des Gehäuses (11) bereitgestellt ist.
Bedienungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend: - eine erste Platte (15); und - eine zweite Platte (16), wobei - der Knopf (12) und ein Dehnungselement (141), das von dem mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor (14) umfasst ist, über die erste Platte (15) und die zweite Platte (16) miteinander gekoppelt sind, - eine zweite Hauptfläche (15S2) der ersten Platte (15) mit einer ersten Hauptfläche (141S1) des Dehnungselements (141) gekoppelt ist, - eine zweite Hauptfläche (16S2) der zweiten Platte (16) mit einem zentralen Abschnitt einer ersten Hauptfläche (15S1) der ersten Platte (15) derart gekoppelt ist, dass die zweite Hauptfläche (16S2) der zweiten Platte (16) in Bezug auf die erste Hauptfläche (15S1) der ersten Platte (15) kippbar ist, - der Knopf (12) mit einem zentralen Abschnitt einer ersten Hauptfläche (16S1) der zweiten Platte (16) derart gekoppelt ist, dass der Knopf (12) in einer Richtung rechtwinklig zu der ersten Hauptfläche (16S1) der zweiten Platte (16) bewegbar ist, - mindestens ein Paar von ersten elastischen Elementen (17) zwischen der ersten Platte (15) und der zweiten Platte (16) derart bereitgestellt ist, dass das mindestens eine Paar der ersten elastischen Elemente (17) die erste Platte (15) und die zweite Platte (16) in einer Richtung vorspannen, in welcher die zweite Platte (16) von der ersten Hauptfläche (15S1) der ersten Platte (15) entfernt ist, - ein zweites elastisches Element (18) zwischen dem Knopf (12) und der zweiten Platte (16) derart bereitgestellt ist, dass das zweite elastische Element (18) den Knopf (12) und die zweite Platte (16) in einer Richtung vorspannt, in welcher der Knopf (12) von der ersten Hauptfläche (16S1) der zweiten Platte (16) entfernt ist.
Bedienungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei das zweite elastische Element (18) einen höheren Elastizitätsmodul aufweist als das mindestens eine Paar der ersten elastischen Elemente (17).
Bedienungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei: - der Knopf (12) einen Kopfabschnitt (121) und einen Halsabschnitt (122) aufweist, der einen kleineren Durchmesser als der Kopfabschnitt (121) aufweist; und - ein vertiefter Abschnitt (113), in dem der Kopfabschnitt (121) aufgenommen ist und der, in einer Bodenfläche des vertieften Abschnitts (113), eine Knopföffnung (1131) aufweist, durch die der Halsabschnitt (122) hindurchgeht, an der ersten Hauptfläche (11S1) des Gehäuses (11) bereitgestellt ist.
Bedienungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Hebel (13), der an einer Seitenfläche (11S3) oder einer zweiten Hauptfläche (11S2) des Gehäuses (11) bereitgestellt ist, und der in der Lage ist, das Drehmoment um die erste Achse zu detektieren, wobei - der Hebel (13) einen Armabschnitt (131) aufweist, welcher an einem Endabschnitt des Hebels (13) bereitgestellt ist, der innerhalb des Gehäuses (11) angeordnet ist, und welcher ein Paar von Armen aufweist und an dem Gehäuse (11) über eine Drehwelle (24) befestigt ist, - eine dritte Platte (23), die einen vorstehenden Abschnitt (231) aufweist, der mit einem Dehnungselement (141) gekoppelt ist, das von dem mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor (14) umfasst ist, - der vorstehende Abschnitt (231) von einer Außenumfangsendfläche der dritten Platte (23) zu einem Spalt zwischen dem Paar der Arme des Armabschnitts (131) vorsteht, - der Armabschnitt (131) des Hebels (13) und der vorstehende Abschnitt (231) über ein drittes elastisches Element (25) miteinander gekoppelt sind.
Bedienungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei: - eine Hebelöffnung (114), durch die der Hebel (13) hindurchgeht, an der Seitenfläche (11S3) oder der zweiten Hauptfläche (11S2) des Gehäuses (11) bereitgestellt ist; und - ein erhöhter Abschnitt (115), der in einer Richtung erhöht ist, welche die erste Hauptfläche (11S1) des Gehäuses (11) schneidet, an einer Innenfläche des Gehäuses (11) derart bereitgestellt ist, dass der erhöhte Abschnitt (115) an beiden Außenseiten des Armabschnitts (131) angeordnet ist.
Bedienungssystem (S) umfassend: - eine Bedienungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5; - eine Kraft-Drehmoment-Informationsverarbeitungssektion (40), die Kraft-Drehmoment-Informationen auf der Basis der Kräfte und der Drehmomente berechnet, die von dem mindestens einen sechsachsigen Kraft-Drehmoment-Sensor (14) detektiert wurden; und - ein Bedienungsziel (2), das eine Bewegung eines Bewegungssteuerziels auf der Basis der Kraft-Drehmoment-Informationen steuert.