JP2012143054A - Pseudo force sense generator - Google Patents

Pseudo force sense generator Download PDF

Info

Publication number
JP2012143054A
JP2012143054A JP2010293071A JP2010293071A JP2012143054A JP 2012143054 A JP2012143054 A JP 2012143054A JP 2010293071 A JP2010293071 A JP 2010293071A JP 2010293071 A JP2010293071 A JP 2010293071A JP 2012143054 A JP2012143054 A JP 2012143054A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation
translation
torque
force sense
pseudo force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010293071A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5458005B2 (en
Inventor
Tomohiro Amamiya
智浩 雨宮
Hiroaki Gomi
裕章 五味
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Telegraph and Telephone Corp filed Critical Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority to JP2010293071A priority Critical patent/JP5458005B2/en
Publication of JP2012143054A publication Critical patent/JP2012143054A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5458005B2 publication Critical patent/JP5458005B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Transmission Devices (AREA)
  • User Interface Of Digital Computer (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pseudo force sense presentation device capable of presenting a curved pseudo force sense for which translation and rotation are combined.SOLUTION: A pseudo force sense generator includes a base, a rotation mechanism and a translation mechanism. The rotation mechanism includes a turning member for making a turning motion to the base, and a first action part for applying first torque to the turning member in a rotation positive direction and applying second torque in a rotation negative direction. The translation mechanism includes a moving member for making a cyclic translation motion to the turning member, and a second action part for applying first force to the moving member in a translation positive direction and applying second force in a translation negative direction. The maximum value of the absolute value of an acceleration in the translation positive direction of the moving member is larger than the maximum value of the absolute value of an acceleration in the translation negative direction. The translation mechanism is fixed to the turning member such that the translation positive direction is the direction from a rotation center of the turning member to an outer edge. A centroid-to-center distance between the centroids of the moving member and the rotation center of the turning member when the first torque is generated is shorter than a centroid-to-center distance between the centroids when second torque is generated.

Description

本発明は並進方向および回転方向に疑似的な力覚を提示する疑似力覚発生装置に関する。   The present invention relates to a pseudo force sense generating device that presents pseudo force senses in a translation direction and a rotation direction.

従来より視聴覚モダリティ以外の情報提供モダリティとして手応え、牽引力などの力覚モダリティの開発が進められている。力覚を人間に与える従来の研究は力の基点を接地する接地型と、基点を空間に拘束しない非接地型の2種に分類できる。接地型は、発生させる力覚の反作用力を支持する基点を外部や人体などに固定する形態であり、非接地型は、発生させる力覚の反作用力を支持する基点を外部や人体に持たない形態である(非特許文献1参照)。しかし、従来の力覚発生手法では、携帯電話などのモバイル機器等可搬型機器分野への応用が困難であるという問題がある。   Responding as an information provision modality other than audiovisual modalities, development of haptic modalities such as traction has been underway. Conventional research that gives a sense of force to human beings can be classified into two types: a grounded type that grounds the base point of force, and a non-grounded type that does not constrain the base point in space. The grounding type is a form in which the base point that supports the reaction force of the generated force sense is fixed to the outside or the human body, and the non-grounding type does not have the base point that supports the reaction force of the generated force sense to the outside or the human body. It is a form (refer nonpatent literature 1). However, the conventional haptic generation method has a problem that it is difficult to apply it to the field of portable devices such as mobile devices such as mobile phones.

例えば、外部に支点・力点を固定する接地型(例えばSPIDERやPHANTOMなど)の場合、自由な移動を伴うモバイル機器やウェアラブルコンピュータなどの分野への応用は困難である。また、支点・力点を作用点以外の身体部位に設ける接地型では提示した力覚情報の反作用力も人体に加わるため、この力覚情報によって正確な方向情報を提示することは困難であり、さらにユーザに対する負荷が大きいという問題もある。非接地型としてはトルク感覚を提示する方法として、ジャイロモーメントとジンバル構造を用いてジャイロ効果を利用した方法(非特許文献2)や、3軸直交座標に配置された3つのモータの回転速度を制御する方法(非特許文献3)が提案されており、いずれも短時間ではあるが回転力を提示することが出来る。これに対し、反作用力を支持する支点や力点を設けることなく時間的に安定した力覚を知覚させる方法(非特許文献4、特許文献1参照)が提案されている。この方法は回転動力に対してリンク機構などを適用して正負の絶対値が大きく異なる加速度を発生し、それにより疑似的な力覚を知覚させるものである。   For example, in the case of a grounding type (such as SPIDER or PHANTOM) that fixes a fulcrum / power point to the outside, it is difficult to apply it to fields such as mobile devices and wearable computers that involve free movement. Further, in the ground contact type in which a fulcrum / power point is provided on a body part other than the action point, the reaction force of the haptic information presented is also applied to the human body, so it is difficult to present accurate direction information using this haptic information and the user There is also a problem that the load on is large. As a method of presenting a torque sensation as a non-grounding type, a method using a gyro effect using a gyro moment and a gimbal structure (Non-Patent Document 2), or a rotational speed of three motors arranged in three-axis orthogonal coordinates A method of controlling (Non-Patent Document 3) has been proposed, and all of them can present a rotational force in a short time. On the other hand, a method (see Non-Patent Document 4 and Patent Document 1) for perceiving a time-stable force sense without providing a fulcrum or a force point that supports the reaction force has been proposed. In this method, a link mechanism or the like is applied to the rotational power to generate accelerations having greatly different positive and negative absolute values, thereby causing a pseudo force sense to be perceived.

特許第4551448号公報Japanese Patent No. 4551448

筧直之、矢野博明、斉藤允、小木哲郎、廣瀬通孝、「没入型仮想空間における力覚呈示デバイスHapticGEARの開発とその評価」、日本バーチャルリアリティ学会論文誌、2000年、vol.5、No.4、pp.113−120Naoyuki Tsuji, Hiroaki Yano, Kei Saito, Tetsuro Ogi, Michitaka Hirose, “Development and Evaluation of Haptic GEAR in Immersive Virtual Space”, Transactions of the Virtual Reality Society of Japan, 2000, vol. 5, no. 4, pp. 113-120 吉江将之、矢野博明、岩田洋夫、「ジャイロモーメントを用いた非接地型力覚提示装置の開発」、ヒューマンインターフェース学会研究報告集、2000年、vol.13、No.5、pp.25−30Masayuki Yoshie, Hiroaki Yano, Hiroo Iwata, “Development of a non-grounding type haptic device using gyro moment”, Research Report of Human Interface Society, 2000, vol. 13, no. 5, pp. 25-30 田中洋吉、酒井勝隆、河野優香、福井幸男、山下樹里、中村則雄、「Mobile torque display and haptic chara−cteristics of human palm」、Proceedings of 11th international conference on augmen−ted tele−existence、2001年、pp.115−120Tanaka Yokichi, Sakai Katsutaka, Kawano Yuka, Fukui Yukio, Yamashita Juri, Nakamura Norio, "Mobile torque display and haptic charitables of human ensemble", Proceedings of 11th international. 115-120 雨宮智浩、安藤英由樹、前田太郎、「非接地型力覚提示装置を中空で把持したときの効果的な牽引力錯覚の生起手法」、日本バーチャルリアリティ学会論文誌、2006年、vol.11、No.4、pp.545−556Tomohiro Amemiya, Hideki Ando, Taro Maeda, “Effective method of traction illusion when holding a non-ground type haptic device in the hollow”, Transactions of the Virtual Reality Society of Japan, 2006, vol. 11, no. 4, pp. 545-556

非特許文献2や非特許文献3の手法では、短時間のトルク感覚の提示のみで、並進力は生成できない。また、非特許文献4や特許文献1の手法では、力ベクトルの組み合わせや、回旋機構の導入によって推力の提示方向を変化させ、任意の一方向に対して力覚を提示できるが、直線方向の推進力のみの提示にとどまっており、回転方向の提示が実現できないという問題点があった。本発明は並進と回転を組み合わせた曲線状の疑似的な力覚を提示することができる疑似力覚発生装置を提供することを目的とする。   In the methods of Non-Patent Document 2 and Non-Patent Document 3, a translational force cannot be generated only by presenting a torque sensation for a short time. In the methods of Non-Patent Document 4 and Patent Document 1, the force presentation direction can be changed by a combination of force vectors or the introduction of a turning mechanism to change the direction of thrust, and the force sense can be presented in a linear direction. There was a problem that the presentation of the rotation direction could not be realized because only the propulsive force was presented. An object of the present invention is to provide a pseudo force sense generating device capable of presenting a curved pseudo force sense combining translation and rotation.

本発明の疑似力覚発生装置は、ベースと、回転機構と、並進機構とを備え、回転機構は回転部材と、第1の作用部とを備える。並進機構は移動部材と、第2の作用部とを備える。回動部材は、ベースに対して定まる回転軸でベースに対して回動運動を行う。第1の作用部は、回動部材に対し、第1のトルクをベースに対して定まる回転軸の一回転方向(以下、回転正方向という)に加え、第2のトルクを回転正方向の逆方向(以下、回転負方向という)に加える。移動部材は、回動部材に対して定まる直線上で回動部材に対して周期的な並進運動を行う。第2の作用部は、移動部材に対し、第1の力を回動部材に対して定まる直線の一方向(以下、並進正方向という)に加え、第2の力を並進正方向と逆方向(以下、並進負方向という)に加える。移動部材の並進正方向への加速度の絶対値の最大値は、移動部材の並進負方向への加速度の絶対値の最大値よりも大きくなる。並進機構は並進正方向が回動部材の回転中心から回動部材の外縁へ向かう向きになるように回動部材に固定されている。第1のトルクが加えられている時の移動部材の重心と回動部材の回転中心との距離(以下、重心中心間距離という)が、第2のトルクが加えられている時の重心中心間距離よりも小さくなる。   The pseudo force generation device of the present invention includes a base, a rotation mechanism, and a translation mechanism, and the rotation mechanism includes a rotation member and a first action unit. The translation mechanism includes a moving member and a second action unit. The rotating member performs a rotating motion with respect to the base with a rotation axis determined with respect to the base. The first action part applies a second torque to the rotating member in the direction opposite to the forward rotation direction, in addition to the rotation direction of the rotation shaft determined with respect to the base (hereinafter referred to as the forward rotation direction). In the direction (hereinafter referred to as the rotation negative direction). The moving member performs a periodic translational movement with respect to the rotating member on a straight line determined with respect to the rotating member. The second action part applies a first force to the moving member in one direction of a straight line determined with respect to the rotating member (hereinafter referred to as a translational forward direction) and a second force in a direction opposite to the translational forward direction. (Hereinafter referred to as translational negative direction). The maximum absolute value of the acceleration of the moving member in the positive translational direction is larger than the maximum absolute value of the acceleration of the moving member in the negative translational direction. The translation mechanism is fixed to the rotation member so that the translational positive direction is directed from the rotation center of the rotation member toward the outer edge of the rotation member. The distance between the center of gravity of the moving member when the first torque is applied and the center of rotation of the rotating member (hereinafter referred to as the center-of-center distance) is between the centers of the center of gravity when the second torque is applied. It becomes smaller than the distance.

本発明の疑似力覚発生装置によれば、並進と回転を組み合わせた曲線状の疑似的な力覚を提示することができる。   According to the pseudo force sense generating device of the present invention, it is possible to present a curved pseudo force sense that combines translation and rotation.

本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置の概念を示す平面図。1 is a plan view showing the concept of a pseudo force sense generator according to Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置の概念を示す斜視図。The perspective view which shows the concept of the pseudo force sense generator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置の角加速度の制御の例を示す図。The figure which shows the example of control of the angular acceleration of the pseudo force sense generator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置の角速度の時間変化の例を示す図。The figure which shows the example of the time change of the angular velocity of the pseudo force sense generator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置のトルクの時間変化の例を示す図。The figure which shows the example of the time change of the torque of the pseudo force sense generator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置が並進方向の疑似力覚発生方向を変化させる場合に行う制御を説明する図。The figure explaining the control performed when the pseudo force sense generator which concerns on Example 1 of this invention changes the pseudo force sense generation direction of a translation direction. 本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置における力ベクトルの合成について説明する図。The figure explaining the synthesis | combination of the force vector in the pseudo force sense generator which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の制御を行うシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the system which controls the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の制御を行うシステムの構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the system which controls the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置について行われた被験者評価実験の結果を示す図。The figure which shows the result of the test subject test conducted about the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の構成を示す正面図。The front view which shows the structure of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の並進回転機構の構成を示す正面図。The front view which shows the structure of the translation rotation mechanism of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の並進回転機構の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the translation rotation mechanism of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の並進回転機構の構成を示す分解斜視図。The disassembled perspective view which shows the structure of the translation rotation mechanism of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の第2可動構造体の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the 2nd movable structure of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の第1・第2可動構造体の動作例を示す図。The figure which shows the operation example of the 1st, 2nd movable structure of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置の第1・第2可動構造体の動作例を示す図。The figure which shows the operation example of the 1st, 2nd movable structure of the pseudo force sense generator which concerns on Example 2 of this invention. 特許文献1の第4実施形態における加速度発生装置の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of the acceleration generator in 4th Embodiment of patent document 1. FIG. 特許文献1の第4実施形態に係る加速度発生装置の巻き数調整機構の構成を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the structure of the winding number adjustment mechanism of the acceleration generator which concerns on 4th Embodiment of patent document 1. FIG. 特許文献1の第4実施形態に係る加速度発生装置の巻き数調整機構の構成を示す部分断面図。The fragmentary sectional view which shows the structure of the winding number adjustment mechanism of the acceleration generator which concerns on 4th Embodiment of patent document 1. FIG. 特許文献1の第11実施形態に係る並進型の加速度発生装置の構成を示す平面図。The top view which shows the structure of the translation type acceleration generator which concerns on 11th Embodiment of patent document 1. FIG. 特許文献1の第11実施形態に係る並進型の加速度発生装置の構成を示す正面図及び部分断面図。The front view and fragmentary sectional view which show the structure of the translation type acceleration generator which concerns on 11th Embodiment of patent document 1. FIG. 特許文献1の第11実施形態に係る並進型の加速度発生装置のモータによって回転入力軸がW1方向回転した際の各機構の動きを例示する図。The figure which illustrates the motion of each mechanism when a rotation input shaft rotates to a W1 direction with the motor of the translation type acceleration generator which concerns on 11th Embodiment of patent document 1. FIG.

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, the same number is attached | subjected to the structure part which has the same function, and duplication description is abbreviate | omitted.

まず、図1、図2を参照して本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置の概念を説明する。図1は本実施例の疑似力覚発生装置10の概念を示す平面図である。図2は本実施例の疑似力覚発生装置10の概念を示す斜視図である。図1、図2に示すように本実施例の疑似力覚発生装置10は並進機構11と回転機構12とベース(把持部)13とを備える。並進機構11の機構としては特許文献1に記載の加速度発生装置を用いることができる。特許文献1の各実施形態のうち第4の実施形態、第11の実施形態に記載された加速度発生装置について以下に詳細に説明する。   First, the concept of the pseudo force sense generator according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a plan view showing the concept of the pseudo force sense generator 10 of the present embodiment. FIG. 2 is a perspective view showing the concept of the pseudo force sense generator 10 of the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the pseudo force generation device 10 of this embodiment includes a translation mechanism 11, a rotation mechanism 12, and a base (gripping part) 13. As the mechanism of the translation mechanism 11, the acceleration generating device described in Patent Document 1 can be used. The acceleration generators described in the fourth and eleventh embodiments among the embodiments of Patent Document 1 will be described in detail below.

〔特許文献1の第4実施形態〕
本形態は、特許文献1における第3の実施の形態の変形例であり、バネの少なくとも一方のバネ定数を変化させる機構(バネ定数可変部)を設け、バネ定数を変化させることで可動鉄芯の共振周波数を制御する形態である。本形態では、バネの巻き数Nを変化させることによりバネ定数を変化させる構成を採る。以下では、特許文献1の第3の実施の形態との相違点を中心に説明を行う。
[Fourth Embodiment of Patent Document 1]
This embodiment is a modification of the third embodiment in Patent Document 1, and a mechanism (spring constant variable portion) that changes at least one spring constant of a spring is provided, and the movable iron core is changed by changing the spring constant. It is the form which controls the resonance frequency of. In this embodiment, a configuration is adopted in which the spring constant is changed by changing the number of turns N of the spring. Below, it demonstrates centering around difference with 3rd Embodiment of patent document 1. FIG.

<構成>
図19は、特許文献1の第4の実施の形態における加速度発生装置40の構成を示した断面図である。
<Configuration>
FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a configuration of an acceleration generating device 40 according to the fourth embodiment of Patent Document 1. In FIG.

図19に例示する通り、本形態の加速度発生装置40は、円盤状の鉄芯41a、41bと、円筒の両開口部を塞いだ形状であり絶縁材料で構成されたフレーム42と、バネ44a、44bと、銅線等の導線の側面を絶縁体で覆ったコイル46と、強磁性体である可動鉄芯(プランジャー)47と、バネ44a、44bのバネ定数をそれぞれ変更可能な巻き数調整機構48a、48bを有し、可動鉄芯47を直線Eと平行に並進運動させる。   As illustrated in FIG. 19, the acceleration generator 40 of the present embodiment includes a disk-shaped iron core 41a, 41b, a frame 42 that is formed by closing both cylindrical openings and made of an insulating material, a spring 44a, 44b, a coil 46 in which the side surface of a conducting wire such as a copper wire is covered with an insulator, a movable iron core (plunger) 47 that is a ferromagnetic material, and a winding number adjustment that can change the spring constants of the springs 44a and 44b. It has mechanisms 48a and 48b and translates the movable iron core 47 in parallel with the straight line E.

巻き数調整機構48a、48b以外の構成は第3の実施の形態と同じである。すなわち、鉄芯41a、41b、フレーム42、バネ44a、44b、コイル46、可動鉄芯47及び直線Eは、それぞれ、第3の実施の形態の鉄芯31a、31b、フレーム32、バネ34a、34b、コイル36、可動鉄芯37及び直線Dに相当する。以下では、巻き数調整機構48a、48bの構成について説明する。   The configuration other than the winding number adjusting mechanisms 48a and 48b is the same as that of the third embodiment. That is, the iron cores 41a and 41b, the frame 42, the springs 44a and 44b, the coil 46, the movable iron core 47, and the straight line E are respectively the iron cores 31a and 31b, the frame 32, and the springs 34a and 34b of the third embodiment. , Coil 36, movable iron core 37, and straight line D. Below, the structure of winding number adjustment mechanism 48a, 48b is demonstrated.

図20、図21は、巻き数調整機構48aの構成例を説明するための部分断面図である。なお、以下では、巻き数調整機構48aの構成例のみを示すが、巻き数調整機構48bも同様な構成となる。また、図20、図21の例はバネ44a、44bとしてコイルバネを用いた場合に適用可能な例である。以下では、バネ44a、44bがコイルバネであるとして説明を行う。   20 and 21 are partial cross-sectional views for explaining a configuration example of the winding number adjusting mechanism 48a. In the following, only a configuration example of the winding number adjusting mechanism 48a is shown, but the winding number adjusting mechanism 48b has the same configuration. 20 and 21 are examples applicable when coil springs are used as the springs 44a and 44b. In the following description, it is assumed that the springs 44a and 44b are coil springs.

図20は、巻き数調整機構48aの構成例の一つを示している。この例の巻き数調整機構48aは、円筒状のベース部48aaの内壁にらせん状のねじ込み溝48abを形成してなる。このねじ込み溝48abは、ベース部48aaの一方の開放端から他方の開放端までらせん状に連なる溝であり、このねじ込み溝48abによってバネ44aが保持される。これにより、バネ44aの任意の位置がフレーム42に対して固定される。また、フレーム42の内壁には、直線Eを軸として巻き数調整機構48aを回転可能に保持する保持部42aが形成されている。この例の保持部42aは、フレーム42の内壁面をリング状に周回する2本のリングであり、この2本のリングの間に若干の隙間をおいて巻き数調整機構48aが保持される。これにより、巻き数調整機構48aは、直線Eを軸としてF方向に回転可能であるが、直線E方向には移動しない。このような構成の巻き数調整機構48aを、直線Eを軸としてF方向に回転させた場合、そのねじ込み溝48abに保持されているバネ44aが直線Eと平行に送り出される。なお、バネ44aが送り出される向きは、ねじ込み溝48abのらせん方向、バネ44aのつる巻き方向及び巻き数調整機構48aの回転方向によって定まる。ここで、バネ44aのうち弾性体として機能するのは、巻き数調整機構48aの鉄芯41a側の外部に位置する部分のみである。従って、巻き数調整機構48aが送り出すバネ44aの方向によってバネ44aのうち弾性体として機能する部分の長さ(実質的な巻き数N)を調整することができ、これにより、実質的なバネ定数を調整することができる。   FIG. 20 shows one configuration example of the winding number adjusting mechanism 48a. The winding number adjusting mechanism 48a of this example is formed by forming a helical screw groove 48ab on the inner wall of a cylindrical base portion 48aa. The screwing groove 48ab is a groove that spirally extends from one open end of the base portion 48aa to the other open end, and the spring 44a is held by the screwing groove 48ab. Thereby, an arbitrary position of the spring 44 a is fixed to the frame 42. In addition, a holding portion 42 a that rotatably holds the winding number adjusting mechanism 48 a about the straight line E is formed on the inner wall of the frame 42. The holding portion 42a in this example is two rings that circulate around the inner wall surface of the frame 42 in a ring shape, and the winding number adjusting mechanism 48a is held with a slight gap between the two rings. Thereby, the winding number adjusting mechanism 48a can rotate in the F direction around the straight line E, but does not move in the straight line E direction. When the winding number adjusting mechanism 48a having such a configuration is rotated in the F direction about the straight line E, the spring 44a held in the screw groove 48ab is sent out in parallel with the straight line E. The direction in which the spring 44a is fed out is determined by the spiral direction of the screw groove 48ab, the spiral direction of the spring 44a, and the rotational direction of the winding number adjusting mechanism 48a. Here, only the part located outside the iron core 41a side of the winding number adjusting mechanism 48a functions as an elastic body in the spring 44a. Accordingly, the length (substantial winding number N) of the spring 44a functioning as an elastic body can be adjusted by the direction of the spring 44a sent out by the winding number adjusting mechanism 48a. Can be adjusted.

図21は、巻き数調整機構48aの他の構成例を示している。この例の巻き数調整機構48aは、フレーム42の内壁に固着されるベース部48acと、このベース部48acに回転可能に取り付けられた送り駆動歯車48adとを有している。送り駆動歯車48adは、直線Eと垂直な回転軸を中心としたG方向の回転及び回転固定が可能な歯車であり、その歯48aeによってバネ44aを保持する。これにより、バネ44aの任意の位置がフレーム42に対して固定される。このような送り駆動歯車48adを回転させることによって、バネ44aを直線Eと平行に送り出すことができ、バネ44aのうち弾性体として機能する部分(実質的な巻き数N)を調整することができる。これにより、実質的なバネ定数を調整することができる。   FIG. 21 shows another configuration example of the winding number adjusting mechanism 48a. The winding number adjusting mechanism 48a of this example has a base portion 48ac fixed to the inner wall of the frame 42, and a feed drive gear 48ad rotatably attached to the base portion 48ac. The feed drive gear 48ad is a gear capable of rotating and fixing in the G direction around a rotation axis perpendicular to the straight line E, and holds the spring 44a by its teeth 48ae. Thereby, an arbitrary position of the spring 44 a is fixed to the frame 42. By rotating such a feed drive gear 48ad, the spring 44a can be fed in parallel with the straight line E, and the portion (substantial number of turns N) of the spring 44a that functions as an elastic body can be adjusted. . Thereby, the substantial spring constant can be adjusted.

なお、バネの実質的な巻き数Nを減少させるとバネ定数は増加する。一般にバネ定数kは以下の等式で表されるからである。   Note that the spring constant increases when the substantial number of turns N of the spring is decreased. This is because the spring constant k is generally expressed by the following equation.

Figure 2012143054
Figure 2012143054

(k:ばね定数(N/mm)、P:荷重(N)、δ:変位(mm)、G:ばね材料の剛性率(N/mm=Mpa)、d:ばねの線径(mm)、N:巻き数、D:平均コイル径(mm)) (K: spring constant (N / mm), P: load (N), δ: displacement (mm), G: rigidity of spring material (N / mm 2 = Mpa), d: spring wire diameter (mm) , N: number of turns, D: average coil diameter (mm))

<本形態の特徴>
本形態では、バネ44a、44bの実質的なバネ定数を調整可能であるため、可動鉄芯47の並進運動の加速度も調整できる。そして、この巻き数調整機構48a、48bをモータ等によって駆動可能な構成とすれば、加速度発生装置40の駆動前のみではなく、駆動中も可動鉄芯47の並進運動の加速度を調整することが可能となる。その結果、擬似的な知覚が最もよく発生させるための加速度の調整が容易になる。
<Features of this embodiment>
In this embodiment, since the substantial spring constants of the springs 44a and 44b can be adjusted, the acceleration of the translational motion of the movable iron core 47 can also be adjusted. If the winding number adjusting mechanisms 48a and 48b can be driven by a motor or the like, the acceleration of the translational movement of the movable iron core 47 can be adjusted not only before the acceleration generator 40 is driven but also during the driving. It becomes possible. As a result, it is easy to adjust the acceleration so that pseudo-perception is most often generated.

なお、ここでは、バネ44a、44b双方の実質的なバネ定数を調整可能としたが、バネ44a、44bの何れか一方のみの実質的なバネ定数を調整可能としてもよい。   Although the substantial spring constants of both the springs 44a and 44b can be adjusted here, the substantial spring constant of only one of the springs 44a and 44b may be adjustable.

〔特許文献1の第11実施形態〕
次に、特許文献1の第11の実施の形態について説明する。
[Eleventh Embodiment of Patent Document 1]
Next, an eleventh embodiment of Patent Document 1 will be described.

本形態は、回転動力を一周期中で加速度の変位が非対称の並進運動に変換し、この並進運動によって擬似的な力覚を発生させる。そして、このような機構の加速度発生装置を2つ用い、それらを鏡面対称に配置して擬似力覚発生装置を構成する。   In this embodiment, the rotational power is converted into a translational motion in which the acceleration displacement is asymmetric in one cycle, and a pseudo force sense is generated by this translational motion. Then, two acceleration generators having such a mechanism are used, and they are arranged in mirror symmetry to constitute a pseudo force sense generator.

<加速度発生装置の構成>
図22は、特許文献1の第11の実施の形態における並進型の加速度発生装置201の構成を例示した平面図であり、図23Aは、図22のW0方向からみた正面図であり、図23Bは図22における23B−23B部分断面図である。なお、図23Bのベース部210は断面図ではなく側面図である。
以下、これらの図を用いて本形態の加速度発生装置201の構成を説明する。
<Configuration of acceleration generator>
FIG. 22 is a plan view illustrating the configuration of the translational acceleration generator 201 according to the eleventh embodiment of Patent Document 1. FIG. 23A is a front view seen from the direction W0 in FIG. FIG. 23 is a partial cross-sectional view taken along 23B-23B in FIG. 23B is not a cross-sectional view but a side view.
Hereinafter, the configuration of the acceleration generator 201 of this embodiment will be described with reference to these drawings.

図22、23に例示するように、本形態の加速度発生装置201は、ベース部210と、ベース部210に内蔵されたモータ220と、モータ220の回転動力が伝えられる回転入力軸221と、回転入力軸221に固定された回転部材230(クランク)と、回転入力軸221以外の回転部材230上の部分に、当該回転入力軸221と平行な第1回転軸233によって回転可能に接合された第1リンク機構250と、第1回転軸233以外の第1リンク機構250上の部分に、当該第1回転軸233と平行な第2回転軸251によって回転可能に接合された第2リンク機構270と、第2回転軸251以外の第2リンク機構270上の部分が、当該第2回転軸251と平行な第3回転軸283aによって回転可能に接合され、移動範囲が一方向(W6方向)のスライド運動に限定されたスライド機構282と、回転入力軸221に対する相対位置が固定されたスライド支点ベース部241と、回転入力軸221と平行なスライド支点回転軸243によってスライド支点ベース部241に回転可能に接合され、第1リンク機構250を長手方向(W7方向)へスライド可能に保持するスライド支点機構242と、回転入力軸221に固着され、その回転に伴って回転する歯車291とを主な構成部品とする。   As illustrated in FIGS. 22 and 23, the acceleration generator 201 of this embodiment includes a base unit 210, a motor 220 built in the base unit 210, a rotation input shaft 221 to which the rotational power of the motor 220 is transmitted, and rotation. A rotating member 230 (crank) fixed to the input shaft 221 and a portion on the rotating member 230 other than the rotating input shaft 221 are rotatably joined by a first rotating shaft 233 parallel to the rotating input shaft 221. A first link mechanism 250 and a second link mechanism 270 that is rotatably joined to a portion on the first link mechanism 250 other than the first rotation shaft 233 by a second rotation shaft 251 parallel to the first rotation shaft 233. The parts on the second link mechanism 270 other than the second rotating shaft 251 are rotatably joined by the third rotating shaft 283a parallel to the second rotating shaft 251 so that the movement range is The slide fulcrum is constituted by a slide mechanism 282 limited to the slide movement in the direction (W6 direction), a slide fulcrum base 241 whose relative position is fixed with respect to the rotation input shaft 221, and a slide fulcrum rotation shaft 243 parallel to the rotation input shaft 221. A slide fulcrum mechanism 242 that is rotatably joined to the base portion 241 and holds the first link mechanism 250 slidably in the longitudinal direction (W7 direction), and a gear that is fixed to the rotation input shaft 221 and rotates with the rotation. 291 is a main component.

この例のベース部210は、1つの段差によって低段部211と高段部212とが構成された階段状の中空体であり、その底面にはねじ孔が設けられた板状のタブ213、214が構成されている。このベース部210の高段部212の端部には、モータ220の回転動力を伝える回転入力軸221を通すための貫通孔212aが設けられる。また、ベース部210の貫通孔212aが設けられている反対側の面(図23の下方向)にも貫通孔(図示しない)が設けられている。モータ220は、その回転動力を伝える回転入力軸221がこれらの貫通孔を通じ、上下面外部に突き出した状態でベース部210の高段部212内部に固定配置される。   The base portion 210 in this example is a step-like hollow body in which a low step portion 211 and a high step portion 212 are configured by one step, and a plate-like tab 213 provided with a screw hole on the bottom surface thereof, 214 is configured. A through hole 212 a for passing the rotation input shaft 221 that transmits the rotational power of the motor 220 is provided at the end of the high step portion 212 of the base portion 210. A through hole (not shown) is also provided on the opposite surface (downward in FIG. 23) of the base portion 210 where the through hole 212a is provided. The motor 220 is fixedly arranged inside the high step portion 212 of the base portion 210 in a state where the rotation input shaft 221 that transmits the rotational power protrudes to the outside of the upper and lower surfaces through these through holes.

貫通孔212aからベース部210の上面外部に突き出した回転入力軸221には、円盤状の回転部材230の中心部が固着される。また、ベース部210の下面外部に突き出した回転入力軸221には、円盤状の歯車291が固着される。これにより、回転部材230及び歯車291は、回転入力軸221の回転動力によりW1方向に回転運動する。   The central portion of the disk-shaped rotating member 230 is fixed to the rotation input shaft 221 protruding from the through hole 212a to the outside of the upper surface of the base portion 210. In addition, a disk-shaped gear 291 is fixed to the rotation input shaft 221 protruding to the outside of the lower surface of the base portion 210. As a result, the rotating member 230 and the gear 291 rotate in the W1 direction by the rotational power of the rotation input shaft 221.

回転部材230上の辺縁部232には、柱状の第1リンク機構250の端部が第1回転軸233(ビス等)によってW2方向に回転可能に取り付けられる。これにより、第1リンク機構250は、回転入力軸221以外の回転部材230上の部分に、当該回転入力軸221と平行な第1回転軸233によって回転可能に接合されることになる。なお、この第1リンク機構250の長手方向の両側面には直線上の溝252が構成されている。   An end of a columnar first link mechanism 250 is attached to the edge 232 on the rotating member 230 so as to be rotatable in the W2 direction by a first rotating shaft 233 (such as a screw). As a result, the first link mechanism 250 is rotatably joined to a portion on the rotation member 230 other than the rotation input shaft 221 by the first rotation shaft 233 parallel to the rotation input shaft 221. Note that linear grooves 252 are formed on both side surfaces of the first link mechanism 250 in the longitudinal direction.

また、ベース部210の高段部212表面には、断面がコの字型となる部材の両端を外側に直角に折り返した形状の(この折り返し部分をタブと呼ぶ)スライド支点ベース部241が、回転入力軸221に対する相対位置が固定されて配置されている。この例の場合、スライド支点ベース部241は、回転入力軸221からベース部210の中央部側(すなわち低段部211方向)へずれた位置(より具体的には、図22の静止状態において第1リンク機構250の回転入力軸221側先端付近が配置される位置)にタブを通じてねじ止めされる。このスライド支点ベース部241の内側中央部には、第1リンク機構250の溝252を両側からスライド可能に抱え込むスライド支点機構242が配置される。このスライド支点機構242は、スライド支点回転軸243(ビス等)によってスライド支点ベース部421に対しW3方向に回転可能に取り付けられる。なお、このスライド支点回転軸243の位置は第1回転軸233よりもベース部210中央寄り(低段部211寄り)である。以上により、スライド支点機構242は、回転入力軸221と平行なスライド支点回転軸243(ビス等)によってスライド支点ベース部241にW3方向に回転可能に接合され、第1リンク機構250を長手方向(W7方向)へスライド可能に保持することになる。   In addition, on the surface of the high step portion 212 of the base portion 210, there is a slide fulcrum base portion 241 in a shape in which both ends of a member having a U-shaped cross section are folded outward at right angles (this folded portion is called a tab). A relative position with respect to the rotation input shaft 221 is fixed. In the case of this example, the slide fulcrum base portion 241 is displaced from the rotation input shaft 221 toward the center side of the base portion 210 (that is, toward the low step portion 211) (more specifically, in the stationary state of FIG. 1 link mechanism 250 is screwed through a tab at a position near the tip of rotation input shaft 221 side. A slide fulcrum mechanism 242 that slidably holds the groove 252 of the first link mechanism 250 from both sides is disposed at the inner center portion of the slide fulcrum base portion 241. The slide fulcrum mechanism 242 is attached to the slide fulcrum base 421 by a slide fulcrum rotating shaft 243 (screw or the like) so as to be rotatable in the W3 direction. The position of the slide fulcrum rotation shaft 243 is closer to the center of the base portion 210 (closer to the lower step portion 211) than the first rotation shaft 233 is. As described above, the slide fulcrum mechanism 242 is joined to the slide fulcrum base portion 241 so as to be rotatable in the W3 direction by the slide fulcrum rotation shaft 243 (screw or the like) parallel to the rotation input shaft 221, and the first link mechanism 250 is connected in the longitudinal direction ( (W7 direction) is held so as to be slidable.

第1リンク機構250の他端部のベース部210側には、補強部材260がねじ261、262によってねじ止めされ、この補強部材260を介し、柱状の第2リンク機構270の端部が第2回転軸251によってW4方向に回転可能に取り付けられる。   A reinforcing member 260 is screwed by screws 261 and 262 to the base portion 210 side of the other end portion of the first link mechanism 250, and the end portion of the columnar second link mechanism 270 is second through the reinforcing member 260. The rotary shaft 251 is attached so as to be rotatable in the W4 direction.

また、図22における回転入力軸221とスライド支点回転軸243とを結ぶ直線上に位置するベース部210低段部211表面には柱状のレール281が、ねじ281a〜281fによってねじ止めされる。このレール281の長手方向(W6方向)の両側面には直線上の溝282aが設けられ、このレール281上には、これらの溝282aを両側から挟みこみ、このレール281に沿ってW6方向にスライド移動するスライド機構282が配置される。このスライド機構282におけるレール281と反対側の面には、錘保持板283が固着される。そして、この錘保持板283のベース部210と反対側面の両端には錘284、285(慣性質量)が、ねじ284a、284b、285a、285bによってそれぞれねじ止めされる。また、この錘保持板283の中央部には、第3回転軸283a(ビス等)によって第2リンク機構270の他端部がW5方向に回転可能に取り付けられる。この構成により、スライド機構282には、第2回転軸251以外の第2リンク機構270上の部分が、当該第2回転軸251と平行な第3回転軸283aによって回転可能に接合され、このスライド機構282の移動範囲は、レール281によって一方向(W6方向)のスライド運動に限定されることとなる。   Further, a columnar rail 281 is screwed to the surface of the lower step portion 211 of the base portion 210 located on a straight line connecting the rotation input shaft 221 and the slide fulcrum rotation shaft 243 in FIG. 22 by screws 281a to 281f. Straight grooves 282a are provided on both side surfaces of the rail 281 in the longitudinal direction (W6 direction). The grooves 282a are sandwiched from both sides on the rail 281 and along the rail 281 in the W6 direction. A slide mechanism 282 that slides is disposed. A weight holding plate 283 is fixed to the surface of the slide mechanism 282 opposite to the rail 281. The weights 284 and 285 (inertial mass) are screwed to the opposite ends of the weight holding plate 283 from the base portion 210 by screws 284a, 284b, 285a and 285b, respectively. Further, the other end portion of the second link mechanism 270 is attached to the center portion of the weight holding plate 283 so as to be rotatable in the W5 direction by a third rotating shaft 283a (screw or the like). With this configuration, a portion on the second link mechanism 270 other than the second rotation shaft 251 is rotatably joined to the slide mechanism 282 by the third rotation shaft 283a parallel to the second rotation shaft 251. The movement range of the mechanism 282 is limited to a sliding motion in one direction (W6 direction) by the rail 281.

図24A及び図24Bは、モータ220によって回転入力軸221がW1方向回転した際の各機構の動きを例示した図である。これらの図に示すように、回転入力軸221がW1方向回転するとそれに保持されている第1回転軸233もW1方向に回転移動する。これに伴い、第1リンク機構250の第1回転軸233に保持された部分も当該第1回転軸233を中心としたW2方向の回転運動を伴いながらスライド移動する。この移動に伴い、第1リンク機構250の第2回転軸251部分に保持された第2リンク機構270も、第2回転軸251を中心とした回転運動を伴いながらスライド移動する。そして、この移動に伴い、第2リンク機構270の第3回転軸283a部分に回転保持された錘保持板283及びスライド機構282がW6方向に移動する。   24A and 24B are diagrams illustrating the movement of each mechanism when the rotation input shaft 221 is rotated in the W1 direction by the motor 220. FIG. As shown in these drawings, when the rotation input shaft 221 rotates in the W1 direction, the first rotation shaft 233 held by the rotation input shaft 221 also rotates in the W1 direction. Accordingly, the portion of the first link mechanism 250 held by the first rotation shaft 233 also slides with a rotational motion in the W2 direction about the first rotation shaft 233. Along with this movement, the second link mechanism 270 held by the second rotation shaft 251 portion of the first link mechanism 250 also slides with a rotational motion around the second rotation shaft 251. With this movement, the weight holding plate 283 and the slide mechanism 282 rotated and held by the third rotating shaft 283a portion of the second link mechanism 270 move in the W6 direction.

これにより、加速度発生装置201は、前述したのと同様な原理により、W6方向の擬似的な力覚を発生させる。
〔特許文献1の説明終わり〕
As a result, the acceleration generator 201 generates a pseudo force sense in the W6 direction based on the same principle as described above.
[End of description of Patent Document 1]

図1、図2に戻り、再び本発明の実施例1に係る疑似力覚発生装置10について説明する。上述のように並進機構11としては特許文献1に各実施形態において開示された加速度発生装置を用いることができる。回転機構12については以下の原理で回転方向の疑似的な力覚を発生させることができる。図2に示すように回転機構12はホイール12−1と、モータ12−2と、回転軸12−3とを備える。モータ12−2は回転力を発生させる。回転軸12−3はモータ12−2が発生させた回転力をホイール12−1に伝達する。なお、ベース13は、上端面に回転軸12−3を挿通することができるよう穴を空けた円筒形状である。モータ12−2はベース13内部に存在しベース13の内面に固定支持されている。回転力については角運動量保存則に基づく。一般に、慣性モーメントI(kg・m)のホイール12−1が角速度ω(rad/s)で回転しているとき、ホイール12−1の速度を変化させるために必要なトルクT(N・m)は、
T=I*dω/dt・・・(2)
で与えられる。dω/dtはωの時間微分を表す。ホイール12−1の速度を変化させる場合、モータ12−2(あるいはブレーキ)で必要なトルクT(N・m)を出力する必要がある。このとき作用反作用の関係から、モータ12−2を支持するベース(把持部)13には−T(N・m)のトルクが発生する(角運動量保存則)ので、ベース(把持部)13を人間に固定させる、あるいは把持させれば−Tのトルクが人間に伝達される。
Returning to FIG. 1 and FIG. 2, the pseudo force sense generator 10 according to the first embodiment of the present invention will be described again. As described above, as the translation mechanism 11, the acceleration generator disclosed in each embodiment in Patent Document 1 can be used. The rotation mechanism 12 can generate a pseudo force sense in the rotation direction according to the following principle. As shown in FIG. 2, the rotating mechanism 12 includes a wheel 12-1, a motor 12-2, and a rotating shaft 12-3. The motor 12-2 generates a rotational force. The rotating shaft 12-3 transmits the rotational force generated by the motor 12-2 to the wheel 12-1. The base 13 has a cylindrical shape with a hole so that the rotary shaft 12-3 can be inserted through the upper end surface. The motor 12-2 exists inside the base 13 and is fixedly supported on the inner surface of the base 13. The rotational force is based on the angular momentum conservation law. Generally, when the wheel 12-1 having the moment of inertia I (kg · m 2 ) is rotating at the angular velocity ω (rad / s), the torque T (N · m required) for changing the speed of the wheel 12-1 )
T = I * dω / dt (2)
Given in. dω / dt represents the time derivative of ω. When changing the speed of the wheel 12-1, it is necessary to output the torque T (N · m) required by the motor 12-2 (or brake). At this time, from the relationship of action and reaction, the base (gripping part) 13 that supports the motor 12-2 generates a torque of -T (N · m) (angular momentum conservation law). If it is fixed or gripped by a human, -T torque is transmitted to the human.

本実施例の疑似力覚発生装置10がある回転方向に大きな疑似力覚を発生させ、もう一方の回転方向にはほとんど疑似力覚を発生させないようにするための仕組みを以下に説明する。このような制御を行うためには大きく分けて二つのアプローチがある。一つはホイール12−1の角加速度を適切に制御する方法である。もう一つは、ホイール12−1上の並進機構11の錘の位置を制御することにより、慣性モーメントの制御を行う方法である。   A mechanism for generating a large pseudo force sensation in one rotation direction and generating almost no pseudo force sensation in the other rotation direction will be described below. There are two broad approaches for performing such control. One is a method of appropriately controlling the angular acceleration of the wheel 12-1. The other is a method of controlling the moment of inertia by controlling the position of the weight of the translation mechanism 11 on the wheel 12-1.

まず、角加速度を適切に制御する方法について説明する。図3を参照して本発明の疑似力覚発生装置10のホイール12−1に対して行われる角速度制御の例を示す。図3では横軸を時間tとし、縦軸を角速度ωとしてホイール12−1を徐発進、急停止させた場合の角速度の変化の例を示している。図中の破線は、本実施例の疑似力覚発生装置10に対する徐発進、定速運動、急停止の制御指令における角速度の理論値である。実線はこの制御指令に対して疑似力覚発生装置が示した実際の挙動である角速度実測値である。本実施例ではホイール12−1が回転していない状態ω=0を初期値および目的値とする。従来技術では、回転機構12に該当する機構がω=0以外のある一定の角速度で回転させる(例えば非特許文献3)が、本実施例では、ω=0を目的値としている。これにより、疑似力覚発生装置10を持っている手が回転方向と直交する軸回りに回転した場合のジャイロ効果による所望の方向でない方向へのトルク発生を防止し、これにより、より正しい方向にトルク感覚を提示することができる。図3に戻り、徐発進(a)の状態、および急停止(b)の状態でそれぞれ角加速度が発生しているため、反動トルクが発生する。このとき、角加速度であるdω/dtが大きければより大きな反動トルクが発生する。なお、徐発進(a)では回転する方向と逆方向に反動トルクが、急停止(b)では回転方向と同じ方向に反動トルクが、それぞれ生成される。徐発進(a)において発生する反動トルクの提示時間を人間の感じるトルク知覚が小さくなる値域に設定し、同時に急停止(b)において発生する反動トルクの提示時間を人間の感じるトルク知覚が大きくなる値域に設定することで、回転方向にのみひねられているように感じる回転方向の疑似力覚の提示が可能となる。例えば、反時計回りの反動トルク提示時間を長くしたければ、ホイール12−1を反時計回りに徐発進し緩やかに加速し、急停止させればよい。また、ホイール12−1を時計回りに急発進(急加速し)、緩やかに減速して徐停止させればよい。反対に時計回りの反動トルク提示時間を長くしたければ、ホイール12−1を時計回りに徐発進し緩やかに加速し、急停止させればよい。また、ホイール12−1を反時計回りに急発進(急加速し)、緩やかに減速して徐停止させればよい。図4に本実施例に係る疑似力覚発生装置10の角速度の時間変化の例を示す。図4は横軸を時間(sec)、縦軸を角速度(rad/sec、ただし反時計回りの角速度を正)としてホイール12−1をいろいろなパターンで加速減速させた場合の角速度の変化の例を示している。図4(1)は、時計回りに急発進させ、徐停止させた場合、図4(2)は、反時計回りに急発進させ、徐停止させた場合、図4(3)は、時計回りに徐発進させ、急停止させた場合、図4(4)は、反時計回りに徐発進させ、急停止させた場合である。前述したように、図4(1)の例では反時計回りに大きな疑似力覚が、図4(2)の例では時計回りに大きな疑似力覚が、図4(3)の例では時計回りに大きな疑似力覚が、図4(4)の例では反時計回りに大きな疑似力覚が、それぞれ知覚される。図中の実線はホイール12−1の回旋角度がπの場合、一点鎖線はホイール12−1の回旋角度がπ/2の場合、破線はホイール12−1の回旋角度がπ/4の場合を示している。このようにホイール12−1の回旋角度が大きくなればなるほど、徐発進(徐停止)に要する時間も大きくなるが、急停止(急発進)において生じる反動トルクの提示時間が大きくなり、より大きな疑似力覚の提示が可能となる。図5に本実施例に係る疑似力覚発生装置10の反動トルクの時間変化の例を示す。図5は横軸を時間(sec)、縦軸を反動トルク(Nm、ただし反時計回りの反動トルクを正)としてホイール12−1をいろいろなパターンで加速減速させた場合の反動トルクの変化の例を示している。図4と同様に、図5(1)は、時計回りに急発進させ、徐停止させた場合、図5(2)は、反時計回りに急発進させ、徐停止させた場合、図5(3)は、時計回りに徐発進させ、急停止させた場合、図5(4)は、反時計回りに徐発進させ、急停止させた場合である。疑似力覚は反動トルクの発生向きに、反動トルクの提示時間増大に従って大きくなるように知覚される。従って、図5に示す通り、図5(1)の例では反時計回りに大きな疑似力覚が、図5(2)の例では時計回りに大きな疑似力覚が、図5(3)の例では時計回りに大きな疑似力覚が、図5(4)の例では反時計回りに大きな疑似力覚が、それぞれ知覚される。また、図5の(イ)、(ロ)はそれぞれ(イ)がホイール12−1の発進から停止までの時間を短く制御した場合、(ロ)がホイール12−1の発進から停止までの時間を(イ)と比べて長く制御した場合である。(イ)は(ロ)と比較して、短い時間で発進から停止に至るため、徐発進(徐停止)の際にも比較的大きな疑似力覚が発生する。   First, a method for appropriately controlling angular acceleration will be described. With reference to FIG. 3, the example of the angular velocity control performed with respect to the wheel 12-1 of the pseudo force sense generator 10 of this invention is shown. FIG. 3 shows an example of the change in angular velocity when the horizontal axis is time t and the vertical axis is angular velocity ω and the wheel 12-1 is gradually started and suddenly stopped. The broken lines in the figure are the theoretical values of the angular velocities in the control commands for slow start, constant speed movement, and sudden stop for the pseudo force generation device 10 of the present embodiment. A solid line is an actual measured value of the angular velocity which is an actual behavior exhibited by the pseudo force sense generating device with respect to this control command. In the present embodiment, a state ω = 0 in which the wheel 12-1 is not rotating is set as an initial value and a target value. In the prior art, the mechanism corresponding to the rotation mechanism 12 rotates at a certain angular velocity other than ω = 0 (for example, Non-Patent Document 3), but in this embodiment, ω = 0 is the target value. This prevents the generation of torque in a direction other than the desired direction due to the gyro effect when the hand holding the pseudo force sense generating device 10 rotates about an axis orthogonal to the rotation direction. A torque sensation can be presented. Returning to FIG. 3, reaction torque is generated because angular acceleration is generated in the slow start (a) state and the sudden stop (b) state. At this time, if dω / dt which is angular acceleration is large, a larger reaction torque is generated. In the slow start (a), a reaction torque is generated in the direction opposite to the rotation direction, and in the sudden stop (b), a reaction torque is generated in the same direction as the rotation direction. The presenting time of the reaction torque generated in the slow start (a) is set to a value range in which the torque perception felt by the human becomes small, and at the same time the torque perception felt by the human increases in the presentation time of the reaction torque generated in the sudden stop (b). By setting the value range, it is possible to present a pseudo force sensation in the rotational direction that feels like being twisted only in the rotational direction. For example, if the counterclockwise reaction torque presentation time is to be lengthened, the wheel 12-1 may be gradually started counterclockwise, slowly accelerated, and then suddenly stopped. Further, the wheel 12-1 may be suddenly started clockwise (rapidly accelerated), slowly decelerated, and gradually stopped. On the contrary, if the counterclockwise reaction torque presentation time is to be increased, the wheel 12-1 may be gradually started clockwise, gradually accelerated, and then suddenly stopped. Further, the wheel 12-1 may be suddenly started counterclockwise (rapidly accelerated), slowly decelerated, and gradually stopped. FIG. 4 shows an example of a temporal change in angular velocity of the pseudo force sense generator 10 according to the present embodiment. FIG. 4 shows examples of changes in angular velocity when the wheel 12-1 is accelerated and decelerated in various patterns with the horizontal axis representing time (sec) and the vertical axis representing angular velocity (rad / sec, where the counterclockwise angular velocity is positive). Is shown. 4 (1) is suddenly started clockwise and is gradually stopped, FIG. 4 (2) is suddenly started counterclockwise and is slowly stopped, and FIG. 4 (3) is clockwise. 4 (4) shows a case where the vehicle is gradually started counterclockwise and suddenly stopped. As described above, in the example of FIG. 4 (1), a large pseudo force sense counterclockwise, in the example of FIG. 4 (2) a large pseudo force sense clockwise, and in the example of FIG. 4 (3) clockwise. Large pseudo force sensations, and in the example of FIG. 4D, large pseudo force sensations are perceived counterclockwise. The solid line in the figure indicates that the rotation angle of the wheel 12-1 is π, the alternate long and short dash line indicates that the rotation angle of the wheel 12-1 is π / 2, and the broken line indicates that the rotation angle of the wheel 12-1 is π / 4. Show. Thus, as the turning angle of the wheel 12-1 increases, the time required for slow start (slow stop) also increases, but the presentation time of the reaction torque generated in the sudden stop (sudden start) increases, resulting in a larger pseudo Force sense can be presented. FIG. 5 shows an example of the time variation of the reaction torque of the pseudo force generation device 10 according to the present embodiment. FIG. 5 shows changes in reaction torque when the wheel 12-1 is accelerated and decelerated in various patterns, with the horizontal axis representing time (sec) and the vertical axis representing reaction torque (Nm, where counterclockwise reaction torque is positive). An example is shown. Similar to FIG. 4, FIG. 5 (1) shows a sudden start in the clockwise direction and a slow stop, and FIG. 5 (2) shows a sudden start in the counterclockwise direction and a slow stop. 3) shows a case where the vehicle is gradually started clockwise and is suddenly stopped, and FIG. 5 (4) is a case where the vehicle is gradually started counterclockwise and suddenly stopped. The pseudo force sense is perceived to increase in the direction in which the reaction torque is generated as the reaction time of the reaction torque increases. Therefore, as shown in FIG. 5, in the example of FIG. 5 (1), a large pseudo force sense counterclockwise, and in the example of FIG. 5 (2), a large pseudo force sense clockwise, the example of FIG. 5 (3). Then, a large pseudo force sense is perceived clockwise, and a large pseudo force sense is perceived counterclockwise in the example of FIG. 5 (a) and 5 (b) are the time from the start of the wheel 12-1 to the stop when (b) controls the time from the start of the wheel 12-1 to the stop, respectively. This is a case in which is controlled longer than (a). Since (a) takes from a start to a stop in a shorter time compared to (b), a relatively large pseudo force sense is generated even during slow start (slow stop).

次に、並進機構11の錘の位置を制御することにより慣性モーメントを制御して、ある回転方向に大きな疑似力覚を発生させ、もう一方の回転方向にはほとんど疑似力覚を発生させないようにするための仕組みを説明する。特許文献1における錘を持つ並進機構では、錘が最も回転中心から離れた場所に存在するとき、慣性モーメントは最大となる。従って、反時計回りに大きな反動トルクを発生させたければ、ホイール12−1を反時計回りに発進動作をしている最中には錘をホイール12−1の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とし、ホイール12−1が反時計回り方向の回転から停止動作をしている最中には錘をホイール12−1の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とすればよい。また、ホイール12−1を時計回りに発進動作をしている最中には錘をホイール12−1の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とし、ホイール12−1が時計回り方向の回転から停止動作をしている最中には錘をホイール12−1の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とすればよい。反対に時計回りに大きな反動トルクを発生させたければ、ホイール12−1を反時計回りに発進動作をしている最中には錘をホイール12−1の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とし、ホイール12−1が反時計回り方向の回転から停止動作をしている最中には錘をホイール12−1の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とすればよい。また、ホイール12−1を時計回りに発進動作をしている最中には錘をホイール12−1の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とし、ホイール12−1が時計回り方向の回転から停止動作をしている最中には錘をホイール12−1の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とすればよい。このように、並進機構11の錘の位置を制御することにより慣性モーメントを制御することで、角加速度に変化をつけない(例えば、図3における徐発進(a)と急停止(b)の角加速度が等しい)場合でも、所望の回転方向に疑似力覚を発生させることができる。もちろん、前述の角速度制御と錘の位置による慣性モーメント制御を同時に行えばさらに大きな疑似力覚を提示することが可能である。   Next, the moment of inertia is controlled by controlling the position of the weight of the translation mechanism 11 so that a large pseudo force sense is generated in one rotation direction, and almost no pseudo force sense is generated in the other rotation direction. Explain the mechanism for doing this. In the translation mechanism having a weight in Patent Document 1, the moment of inertia is maximized when the weight is present at a position farthest from the center of rotation. Therefore, if a large reaction torque is to be generated counterclockwise, the moment of inertia is controlled by controlling the weight near the rotation axis of the wheel 12-1 while the wheel 12-1 is starting counterclockwise. When the wheel 12-1 is stopped from rotating counterclockwise, the weight is controlled near the outer edge of the wheel 12-1 to maximize the moment of inertia. Further, while the wheel 12-1 is starting clockwise, the weight is controlled near the outer edge of the wheel 12-1 to maximize the moment of inertia, and the wheel 12-1 is prevented from rotating in the clockwise direction. During the stopping operation, the weight may be controlled near the rotation axis of the wheel 12-1 to minimize the moment of inertia. On the other hand, if a large reaction torque is to be generated in the clockwise direction, the weight is controlled near the outer edge of the wheel 12-1 while the wheel 12-1 is starting counterclockwise to maximize the moment of inertia. When the wheel 12-1 is stopping from rotating counterclockwise, the weight is controlled near the rotation axis of the wheel 12-1 to minimize the moment of inertia. Further, while the wheel 12-1 is starting clockwise, the weight is controlled near the rotation axis of the wheel 12-1 to minimize the moment of inertia, and the wheel 12-1 rotates in the clockwise direction. During the stop operation, the weight is controlled near the outer edge of the wheel 12-1 to maximize the moment of inertia. In this way, by controlling the moment of inertia by controlling the position of the weight of the translation mechanism 11, the angular acceleration is not changed (for example, the angle of slow start (a) and sudden stop (b) in FIG. 3). Even when the accelerations are equal), a pseudo force sense can be generated in a desired rotation direction. Of course, if the above-described angular velocity control and inertia moment control based on the position of the weight are simultaneously performed, a larger pseudo force sense can be presented.

なお、特許文献1の第4実施形態における加速度発生装置40を本実施例の並進機構11として採用する場合には、可動鉄芯47の位置を制御することで慣性モーメントの制御が可能である。巻き数調整機構48a、48bによって、バネ44aのバネ定数を制御し、可動鉄心47の位置を制御する。より具体的には、加速度発生装置40の、例えばバネ44a側への可動鉄芯47の可動限界における重心位置と、本実施例の回転機構12の回転軸位置が重なるように、加速度発生装置40を回転機構12上に固定する。このとき、バネ44b側への可動鉄芯47の可動限界における重心位置が、回転機構12の外縁部に配置されるように加速度発生装置40を配置固定しなければならない。そして、慣性モーメントを小さくする制御の場合には、バネ44aを短くし、バネ44bを長くする制御、反対に慣性モーメントを大きくする場合には、バネ44aを長くし、バネ44bを短くする制御を行えばよい。また、特許文献1の第11実施形態における加速度発生装置201を本実施例の並進機構11として採用する場合には、錘284の位置を制御することで慣性モーメントの制御が可能である。この場合、レール281の歯車291側の端部を本実施例の回転機構12の回転軸中心と重なるように、加速度発生装置201を回転機構12上に固定する。このとき、レール281の歯車291と反対側の端部が、回転機構12の外縁部に配置されるように加速度発生装置201を配置固定しなければならない。そして、慣性モーメントを小さくする制御の場合には、錘284を歯車291と最も近くなるように制御し、反対に慣性モーメントを大きくする場合には、錘284を歯車291と最も遠くなるように制御を行えばよい。   In addition, when the acceleration generator 40 in 4th Embodiment of patent document 1 is employ | adopted as the translation mechanism 11 of a present Example, control of the moment of inertia is possible by controlling the position of the movable iron core 47. FIG. The spring constant of the spring 44a is controlled by the winding number adjusting mechanisms 48a and 48b, and the position of the movable iron core 47 is controlled. More specifically, the acceleration generating device 40 is arranged such that the position of the center of gravity of the acceleration generating device 40 at the movable limit of the movable iron core 47 toward the spring 44a, for example, and the rotational axis position of the rotating mechanism 12 of this embodiment overlap. Is fixed on the rotating mechanism 12. At this time, the acceleration generator 40 must be arranged and fixed so that the position of the center of gravity at the limit of movement of the movable iron core 47 toward the spring 44b is arranged at the outer edge of the rotating mechanism 12. In the case of control to reduce the moment of inertia, the control is performed to shorten the spring 44a and lengthen the spring 44b. On the other hand, to increase the moment of inertia, the control is performed to lengthen the spring 44a and shorten the spring 44b. Just do it. In addition, when the acceleration generator 201 in the eleventh embodiment of Patent Document 1 is employed as the translation mechanism 11 of the present embodiment, the moment of inertia can be controlled by controlling the position of the weight 284. In this case, the acceleration generator 201 is fixed on the rotation mechanism 12 so that the end of the rail 281 on the gear 291 side overlaps the rotation axis center of the rotation mechanism 12 of this embodiment. At this time, the acceleration generator 201 must be arranged and fixed so that the end of the rail 281 opposite to the gear 291 is arranged at the outer edge of the rotating mechanism 12. In the case of control to reduce the moment of inertia, the weight 284 is controlled to be closest to the gear 291. On the other hand, to increase the moment of inertia, the weight 284 is controlled to be farthest from the gear 291. Can be done.

次に、図6を参照して、本実施例の疑似力覚発生装置10において知覚させたい並進方向が変化する場合の制御方法について説明する。図6は本実施例に係る疑似力覚発生装置10が並進方向の疑似力覚発生方向を変化させる場合に行う制御を説明する図である。本実施例の疑似力覚発生装置10は前述のように並進機構11のほかに回転機構12をも備えた構造であるため、当然のことながら並進方向の疑似力覚(以下、疑似並進力覚ともいう)の向きを変化させたい場合に回転機構12を用いることができる。疑似並進力覚の向きが変化する場合とは、例えば本実施例の疑似力覚提示装置10を盲人の街路における誘導に用いる場合などである。例えば本実施例の疑似力覚提示装置10を把持したユーザ(盲人)に交差点を東に曲がるという情報を提示するには、並進機構11を動作させることで東側に疑似力覚を提示する。次の交差点を南に曲がるという情報を提示するためには、疑似力覚提示装置の回転機構12を動作させることでホイール12−1を南向きに回転させ、並進機構11を動作させることで南側に疑似力覚を提示する。このように回転機構12は疑似並進力覚の向きを変化させるために用いることができる。さらに、回転機構12がホイール12−1の回転制御に関し図6に示す制御を実行することで、新たな疑似並進力覚の向きを予測させるガイド機能を付与することができる。現在の疑似並進力覚提示方向を細実線矢印で示す。1時刻後の疑似並進力覚提示方向を細破線矢印で示す。図6に示すように、現在の疑似並進力覚提示方向と、1時刻後の疑似並進力覚発生方向とがなす角度がα(αは180以下の実数で、単位は度)であるとき、ホイール12−1が角度αの回転方向の疑似力覚(以下、疑似回転力覚ともいう)を発生させるように制御される。この疑似回転力覚が、疑似力覚発生装置10のベース(把持部)13を把持するユーザにとって、1時刻後の疑似並進力覚提示方向についての予測を容易にするガイド機能となりうる。ユーザは現在の疑似並進力覚の発生方向が変化するタイミングに生じる疑似回転力覚の向きに180度以下の回転を伴って、1時刻後の疑似並進力覚が発生するであろうことを容易に予測できるからである。疑似力覚発生装置10の制御の詳細を具体的に示せば、角度αの回転方向(反時計回り)にホイール12−1を回転させる場合には、徐発進させ、急停止させる制御を行う。角速度の制御によらず、慣性モーメントの制御により行う場合には、角度αの回転方向(反時計回り)にホイール12−1を回転させる場合には、発進動作の最中には錘をホイール12−1の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とし、停止動作の最中には錘をホイール12−1の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とすればよい。角度αの回転方向と逆方向(角度360−αの方向、時計回り)にホイール12−1を回転させる場合には、急発進させ、徐停止させる制御を行う。角速度の制御によらず、慣性モーメントの制御により行う場合には、角度360−αの回転方向(時計回り)にホイール12−1を回転させる場合には、発進動作の最中には錘をホイール12−1の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とし、停止動作の最中には錘をホイール12−1の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とすればよい。上述した2つの回転方向の何れによっても、反時計回りに大きな反動トルクが発生し、ユーザに対して1時刻後の疑似並進力覚の発生方向をガイドできる。ここで、図4で説明したようにホイール12−1の回旋角度が大きくなればなるほど、徐発進(徐停止)に要する時間も大きくなるが、急停止(急発進)において生じる反動トルクの提示時間も大きくなり、より大きな疑似力覚の提示が可能となる。従って、上記の何れの回転方向でもユーザをガイドすることは可能であるが、ホイール12−1を360−αの回転方向に回転させたほうがより大きな回転疑似力覚の提示が可能であるため、ガイド機能を達成する方法として最適である。   Next, with reference to FIG. 6, a control method when the translation direction desired to be perceived in the pseudo force sense generator 10 of the present embodiment changes will be described. FIG. 6 is a diagram illustrating the control performed when the pseudo force sense generator 10 according to the present embodiment changes the pseudo force sense generation direction in the translation direction. Since the pseudo force sense generating device 10 of the present embodiment has a structure including the rotation mechanism 12 in addition to the translation mechanism 11 as described above, it is natural that the pseudo force sense in the translation direction (hereinafter, pseudo translation force sense). The rotation mechanism 12 can be used to change the orientation of the rotation mechanism. The case where the direction of the pseudo translational force sense changes is, for example, a case where the pseudo force sense presentation device 10 of the present embodiment is used for guidance in a blind person's street. For example, in order to present information that the intersection is turned east to the user (blind person) holding the pseudo force sense presentation device 10 of the present embodiment, the pseudo force sense is presented to the east side by operating the translation mechanism 11. In order to present information that the next intersection is to turn south, the rotating mechanism 12 of the pseudo force sense presentation device is operated to rotate the wheel 12-1 toward the south, and the translation mechanism 11 is operated to operate the south side. Presents a pseudo force sense. Thus, the rotation mechanism 12 can be used to change the direction of the pseudo translational force sense. Furthermore, the rotation mechanism 12 can perform the control shown in FIG. 6 regarding the rotation control of the wheel 12-1, thereby providing a guide function for predicting the direction of a new pseudo translational force sense. The present pseudo translational force sense presentation direction is indicated by a thin solid arrow. The pseudo translational force presentation direction after one hour is indicated by a thin broken line arrow. As shown in FIG. 6, when the angle formed by the present pseudo translational force sense presentation direction and the pseudo translational force sense generation direction after one hour is α (α is a real number of 180 or less, and the unit is degrees) The wheel 12-1 is controlled so as to generate a pseudo force sensation (hereinafter also referred to as a pseudo rotatory force sense) in the rotation direction of the angle α. This pseudo rotational force sense can be a guide function that makes it easy for a user holding the base (grip unit) 13 of the pseudo force sense generating device 10 to predict the pseudo translational force sense presentation direction one hour later. The user can easily generate a pseudo-translational force sense after one hour with a rotation of 180 degrees or less in the direction of the pseudo-rotational force sense that occurs when the current direction of generation of the pseudo-translational force sense changes. This is because it can be predicted. If the details of the control of the pseudo force sense generating device 10 are specifically shown, when the wheel 12-1 is rotated in the rotation direction (counterclockwise) of the angle α, the control is performed to start slowly and stop suddenly. When the control is performed by the control of the moment of inertia regardless of the control of the angular velocity, when the wheel 12-1 is rotated in the direction of rotation of the angle α (counterclockwise), the weight is applied to the wheel 12 during the starting operation. -1 is controlled near the rotation axis to minimize the moment of inertia, and during the stop operation, the weight is controlled near the outer edge of the wheel 12-1 to maximize the moment of inertia. When the wheel 12-1 is rotated in the direction opposite to the rotation direction of the angle α (the direction of the angle 360-α, clockwise), control is performed to start suddenly and gradually stop. When the control is performed by controlling the moment of inertia regardless of the control of the angular velocity, when the wheel 12-1 is rotated in the rotation direction (clockwise) of the angle 360-α, the weight is moved during the starting operation. It is sufficient to control the vicinity of the outer edge of 12-1 to maximize the moment of inertia and to control the weight near the rotation axis of the wheel 12-1 to minimize the moment of inertia during the stopping operation. In either of the two rotation directions described above, a large reaction torque is generated counterclockwise, and the user can guide the direction of generation of the pseudo translational force sense one hour later. Here, as described with reference to FIG. 4, as the turning angle of the wheel 12-1 increases, the time required for slow start (slow stop) increases. It becomes possible to present a larger pseudo force sensation. Therefore, although it is possible to guide the user in any of the rotation directions described above, it is possible to present a larger rotation pseudo force sense by rotating the wheel 12-1 in the rotation direction of 360-α. It is the best way to achieve the guide function.

次に図7を参照して本実施例の疑似力覚発生装置10における力ベクトルの合成について説明する。図7は本実施例に係る疑似力覚発生装置10における力ベクトルの合成について説明する図である。回転疑似力覚と並進疑似力覚とを同時に提示することで図7のようなベクトル合成が起こる。つまり、トルク成分を接線方向の力ベクトルに分解したときに並進方向の力ベクトルとそれと同一方向のトルク成分を分解した力ベクトルとが足し合わせられる。一方並進方向の力ベクトルと同一でない方向のトルク成分を分解した力ベクトルは足し合わせられない。結果として本実施例の疑似力覚発生装置10により、ひねりながら牽引されるといった新規な疑似力覚の提示が可能となる。   Next, the synthesis of force vectors in the pseudo force sense generator 10 of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the synthesis of force vectors in the pseudo force sense generator 10 according to the present embodiment. By simultaneously presenting the rotational pseudo force sense and the translational pseudo force sense, vector synthesis as shown in FIG. 7 occurs. That is, when the torque component is decomposed into tangential force vectors, the translational force vector and the force vector obtained by decomposing the torque component in the same direction are added. On the other hand, a force vector obtained by resolving a torque component in a direction that is not the same as the force vector in the translation direction cannot be added. As a result, the pseudo force sense generator 10 of the present embodiment can present a new pseudo force sense that is pulled while twisting.

次に、図11、図12を参照して、本発明の実施例2に係る疑似力覚発生装置100についてその概略を説明する。図11は本実施例に係る疑似力覚発生装置100の構成を示す正面図である。図12は本実施例に係る疑似力覚発生装置100の構成を示す平面図である。   Next, with reference to FIG. 11 and FIG. 12, an outline of the pseudo force sense generator 100 according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 11 is a front view showing the configuration of the pseudo force sense generator 100 according to the present embodiment. FIG. 12 is a plan view showing a configuration of the pseudo force sense generator 100 according to the present embodiment.

図11に示すように、疑似力覚発生装置100は、把持部110と、搭載部115と、並進回転機構120とを備える。把持部110は丸棒形状である。把持部110の長手方向と垂直な断面直径を金属板122aや金属板123aの直径と比較して十分小さくすることにより、トルク感覚を明確に与えることが可能である。搭載部115は円盤形状であって、その上面に円形の浅い凹部を設けてある。搭載部115の下面側には、円盤の中心軸と軸心が一致されて把持部110の上面部が固着されている。並進回転機構120は、円形であって、搭載部115の上面の凹部に搭載され固定されている。
図13、14に並進回転機構120の外観を示す。図13は本実施例に係る並進回転機構120の構成を示す正面図である。図14は本実施例に係る並進回転機構120の構成を示す平面図である。
As shown in FIG. 11, the pseudo force sense generation device 100 includes a gripping part 110, a mounting part 115, and a translational rotation mechanism 120. The grip part 110 has a round bar shape. By making the cross-sectional diameter perpendicular to the longitudinal direction of the grip portion 110 sufficiently smaller than the diameter of the metal plate 122a or the metal plate 123a, it is possible to clearly give a torque sensation. The mounting portion 115 has a disk shape and is provided with a circular shallow concave portion on the upper surface thereof. On the lower surface side of the mounting portion 115, the upper surface portion of the grip portion 110 is fixed so that the center axis of the disk coincides with the axis. The translational rotation mechanism 120 is circular and is mounted and fixed in a recess on the upper surface of the mounting portion 115.
FIGS. 13 and 14 show the appearance of the translational rotation mechanism 120. FIG. 13 is a front view showing the configuration of the translational rotation mechanism 120 according to the present embodiment. FIG. 14 is a plan view showing the configuration of the translational rotation mechanism 120 according to this embodiment.

次に図15を参照して、並進回転機構120の構成について詳細に説明する。図15は、本実施例に係る並進回転機構120の構成を示す分解斜視図である。図15に示すように、並進回転機構120は、上ケース121と、第1可動構造体122と、第2可動構造体123と、下ケース124とからなる。上ケース121および下ケース124は一端面が閉塞され、他端面が解放された半透明の薄い円筒形状である。上ケース121および下ケース124の開放端面同士は接着されて一体のケースとなる。第1可動構造体122は軽量化用の穴を設けた円形の金属板122aを備える。同様に、第2可動構造体123は軽量化用の穴を設けた円形の金属板123aを備える。上ケース121、下ケース124の開放端面内径は金属板122a、金属板123aの外径よりも若干大きい。また、金属板122a、金属板123aの外径は等しい。上ケース121上面の中心には穴121a、金属板122a中心には穴122b、金属板123a中心には穴123bが設けてあり、この穴121a、穴122b、穴123bを図示しないボルト(後述するスライド支点回転軸1231)が挿通されることで、上ケース121、金属板122a、金属板123aが固定される。また、金属板123aには、位置決めピン123c、123d、123e、123fが金属板123a端部に等間隔に金属板123aの面と、位置決めピンの軸心が垂直をなすように設けられている。金属板122aには、第1可動構造体122と第2可動構造体123とが後述する位置関係となるように位置決め穴122c、122d、122e、122fが設けられており、位置決めピン123cと位置決め穴122c、位置決めピン123dと位置決め穴122d、位置決めピン123eと位置決め穴122e、位置決めピン123fと位置決め穴122fとが接合されている。また、第2構造体123にはラック123gが備えられている。ラック123gは図13に示されるように、モータピニオンとピニオンに挟まれる形で設置されるものであり、モータピニオン及びピニオンに接する面が摩擦係数の大きな材質(例えばゴム)からなる平面、もしくは、歯車で構成される。ラック123gの内径は金属板122aおよび金属板123aの外径と等しい。ラック123gのリング外側面は、上ケースの内側面と接着固定されている。ラック123gと第2可動構造体123との支持方法、ラック123gの役割などについての詳細は後述する。   Next, the configuration of the translational rotation mechanism 120 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 15 is an exploded perspective view showing the configuration of the translational rotation mechanism 120 according to the present embodiment. As shown in FIG. 15, the translational rotation mechanism 120 includes an upper case 121, a first movable structure 122, a second movable structure 123, and a lower case 124. The upper case 121 and the lower case 124 have a semitransparent thin cylindrical shape with one end face closed and the other end face opened. The open end surfaces of the upper case 121 and the lower case 124 are bonded together to form an integral case. The first movable structure 122 includes a circular metal plate 122a provided with a hole for weight reduction. Similarly, the second movable structure 123 includes a circular metal plate 123a provided with a hole for weight reduction. The inner diameters of the open ends of the upper case 121 and the lower case 124 are slightly larger than the outer diameters of the metal plate 122a and the metal plate 123a. Further, the outer diameters of the metal plate 122a and the metal plate 123a are equal. A hole 121a is provided at the center of the upper surface of the upper case 121, a hole 122b is provided at the center of the metal plate 122a, and a hole 123b is provided at the center of the metal plate 123a. The holes 121a, 122b, and 123b are not illustrated with bolts (not shown). By inserting the fulcrum rotating shaft 1231), the upper case 121, the metal plate 122a, and the metal plate 123a are fixed. In addition, positioning pins 123c, 123d, 123e, and 123f are provided on the metal plate 123a at equal intervals at the end of the metal plate 123a so that the surface of the metal plate 123a and the axis of the positioning pin are perpendicular to each other. The metal plate 122a is provided with positioning holes 122c, 122d, 122e, and 122f so that the first movable structure 122 and the second movable structure 123 have a positional relationship described later. The positioning pin 123c and the positioning hole 122c, positioning pin 123d and positioning hole 122d, positioning pin 123e and positioning hole 122e, positioning pin 123f and positioning hole 122f are joined. The second structure 123 is provided with a rack 123g. As shown in FIG. 13, the rack 123g is installed between the motor pinion and the pinion, and the plane that contacts the motor pinion and the pinion is made of a material having a large friction coefficient (for example, rubber), or Consists of gears. The inner diameter of the rack 123g is equal to the outer diameter of the metal plate 122a and the metal plate 123a. The ring outer surface of the rack 123g is bonded and fixed to the inner surface of the upper case. Details of the method for supporting the rack 123g and the second movable structure 123, the role of the rack 123g, and the like will be described later.

次に図16を参照して、第2可動構造体123について詳細に説明する。図16は、本実施例に係る第2可動構造体123の構成を示す平面図である。第2可動構造体123は、スライド支点回転軸1231(ビス、ボルト等)、リンク機構1232、錘連結軸1232b、円盤1233(クランク)、リンク連結軸1233a、円盤連結軸1234、錘1235、第2並進モータ1236、ローラ1236a、第1回転モータ1237a、第1モータピニオン1237aa、第1モータ軸1237ab、第2回転モータ1237b、第2モータピニオン1237ba、第2モータ軸1237bb、4つの軸固定部材1238a、1238b、1238c、1238d、4つのピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238da、4つのピニオン軸1238ab、1238bb、1238cb、1238db、レール1239a、レール1239bを備える。前述したように金属板123aの中心には穴123bが設けられており、この穴123bにスライド支点回転軸1231が挿通されている。また、モータピニオン1237aaの第1モータ軸1237abを挟んだ反対側、および、モータピニオン1237baの第2モータ軸1237bbを挟んだ反対側には、それぞれ回転量計測器1237ac、1237bcが設けられており、可動構造体123の基準となる方向からの現在の角度変移量を測定する。なお、モータピニオンと対応するように回転量計測器1237ac、1237bcを設置する代わりに、図15の穴121の位置に回転量計測器を1つ設ける構成としても、同様の機能を実現することができる。軸固定部材1238a、1238b、1238c、1238dは直方体形状であり、その長手方向が金属板123aの法線方向と垂直な向きになるよう金属板123a上面に取り付けられる。軸固定部材1238a、1238b、1238c、1238dの金属板123a中心から遠い側の側面の中心に、この側面と垂直になるようにピニオン軸1238ab、1238bb、1238cb、1238dbの軸の一端が固定されている。ピニオン軸1238ab、1238bb、1238cb、1238dbの軸の他端にはそれぞれのピニオン軸を回転軸としてピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238daが回転可能に取り付けられている。軸固定部材1238a、1238b、1238c、1238dはピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238daが金属板123aの端部から突出するように、ピニオン軸1238ab、1238bb、1238cb、1238dbの軸方向が金属板123aの外円の法線方向と等しくなるように金属板123aの端部に近い位置に固定されている。軸固定部材1238a、1238b、1238c、1238dは隣り合う2つのピニオン軸がなす角が全て等しく90度となるように均等に配置されている。金属板123a上面には、ピニオン軸1238abの中央とピニオン軸1238bbの中央とを端点とし、金属板123aと中心を同じくする円弧を二等分する点(図中P点と表記)と、金属板123aの中心との略中央に金属板123aの面と垂直な向きに円盤連結軸1234が固定されている。円盤1233の中心には穴が空けられており、円盤連結軸1234は、円盤1233の穴に挿通されている。円盤1233は円盤連結軸1234によって金属板123aに対して回転可能に連結されている。円盤1233には軽量化のための円形穴が4つ空けられている。なお、円盤1233の直径は金属板123aの半径よりも小さいものとする。円盤1233の上面には、リンク連結軸1233aが円盤1233の面と垂直な向きに固定されている。リンク機構1232は長板状の部材である。リンク機構1232の一端には穴が空けられておりリンク連結軸1233aは、リンク機構1232の一端に空けられた穴に挿通されている。リンク機構1232はリンク連結軸1233aによって円盤1233に対して回動可能に連結されている。リンク機構1232の中心部には長円形穴1232aが設けられており、長円形穴1232aにスライド支点回転軸1231が挿通されている。リンク機構1232の穴が空けられた端部と反対側の端部の下面には、錘連結軸1232bがリンク機構1232の下面と垂直な向きに取り付けられている。錘1235は厚板形状であって、円弧形穴1235aが空けられており、この円弧形穴1235aに錘連結軸1232bが挿通されている。レール1239aおよびレール1239bは、円盤連結軸1234の中心とスライド支点回転軸1231の中心とを結ぶ直線と平行な向きになるよう金属板123aに固定されている。レール1239a、レール1239bは長手方向の一側面にガイド溝を設けた直方体形状である。レール1239a、レール1239bは、ガイド溝を設けた側面が互いに向き合うように金属板123aに取り付けられている。錘1235は、金属板123aに対して、円盤連結軸1234の中心とスライド支点回転軸1231の中心とを結ぶ直線と平行な向きに並進可能にレール1239aおよびレール1239bのガイド溝に支持されている。   Next, the second movable structure 123 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 16 is a plan view showing the configuration of the second movable structure 123 according to the present embodiment. The second movable structure 123 includes a slide fulcrum rotating shaft 1231 (screws, bolts, etc.), a link mechanism 1232, a weight connecting shaft 1232b, a disk 1233 (crank), a link connecting shaft 1233a, a disk connecting shaft 1234, a weight 1235, a second Translation motor 1236, roller 1236a, first rotation motor 1237a, first motor pinion 1237aa, first motor shaft 1237ab, second rotation motor 1237b, second motor pinion 1237ba, second motor shaft 1237bb, four shaft fixing members 1238a, 1238b, 1238c, 1238d, four pinions 1238aa, 1238ba, 1238ca, 1238da, four pinion shafts 1238ab, 1238bb, 1238cb, 1238db, rail 1239a, rail 1239b. As described above, the hole 123b is provided at the center of the metal plate 123a, and the slide fulcrum rotating shaft 1231 is inserted into the hole 123b. Further, rotation amount measuring instruments 1237ac and 1237bc are provided on the opposite side of the motor pinion 1237aa across the first motor shaft 1237ab and the opposite side of the motor pinion 1237ba across the second motor shaft 1237bb, respectively. The current angle shift amount from the reference direction of the movable structure 123 is measured. In addition, instead of installing the rotation amount measuring instruments 1237ac and 1237bc so as to correspond to the motor pinion, the same function can be realized even if a configuration in which one rotation amount measuring instrument is provided at the position of the hole 121 in FIG. it can. The shaft fixing members 1238a, 1238b, 1238c, and 1238d have a rectangular parallelepiped shape, and are attached to the upper surface of the metal plate 123a so that the longitudinal direction thereof is perpendicular to the normal direction of the metal plate 123a. One end of the shaft of the pinion shafts 1238ab, 1238bb, 1238cb, 1238db is fixed to the center of the side surface of the shaft fixing member 1238a, 1238b, 1238c, 1238d far from the center of the metal plate 123a so as to be perpendicular to the side surface. . Pinions 1238aa, 1238ba, 1238ca, and 1238da are rotatably attached to the other ends of the pinion shafts 1238ab, 1238bb, 1238cb, and 1238db with the respective pinion shafts serving as rotational axes. The axial direction of the pinion shafts 1238ab, 1238bb, 1238cb, 1238db is the outside of the metal plate 123a so that the pinions 1238aa, 1238ba, 1238ca, 1238da protrude from the end of the metal plate 123a. It is fixed at a position close to the end of the metal plate 123a so as to be equal to the normal direction of the circle. The shaft fixing members 1238a, 1238b, 1238c, and 1238d are equally arranged so that the angles formed by two adjacent pinion shafts are all equal to 90 degrees. On the upper surface of the metal plate 123a, the center of the pinion shaft 1238ab and the center of the pinion shaft 1238bb are the end points, and a point that divides the circular arc that is the same as the center of the metal plate 123a (denoted as point P in the figure), A disk connecting shaft 1234 is fixed at a substantially center with respect to the center of 123a in a direction perpendicular to the surface of the metal plate 123a. A hole is formed in the center of the disk 1233, and the disk connecting shaft 1234 is inserted through the hole of the disk 1233. The disk 1233 is rotatably connected to the metal plate 123a by a disk connecting shaft 1234. The disk 1233 has four circular holes for weight reduction. In addition, the diameter of the disk 1233 shall be smaller than the radius of the metal plate 123a. On the upper surface of the disk 1233, a link connecting shaft 1233a is fixed in a direction perpendicular to the surface of the disk 1233. The link mechanism 1232 is a long plate member. A hole is formed in one end of the link mechanism 1232, and the link connecting shaft 1233 a is inserted through a hole formed in one end of the link mechanism 1232. The link mechanism 1232 is rotatably connected to the disk 1233 by a link connecting shaft 1233a. An oval hole 1232a is provided at the center of the link mechanism 1232, and a slide fulcrum rotating shaft 1231 is inserted through the oval hole 1232a. A weight connecting shaft 1232b is attached to the lower surface of the end opposite to the end where the hole of the link mechanism 1232 is formed in a direction perpendicular to the lower surface of the link mechanism 1232. The weight 1235 has a thick plate shape, and an arc-shaped hole 1235a is formed. The weight connecting shaft 1232b is inserted into the arc-shaped hole 1235a. The rail 1239a and the rail 1239b are fixed to the metal plate 123a so as to be parallel to a straight line connecting the center of the disk connecting shaft 1234 and the center of the slide fulcrum rotating shaft 1231. The rails 1239a and 1239b have a rectangular parallelepiped shape in which a guide groove is provided on one side surface in the longitudinal direction. The rail 1239a and the rail 1239b are attached to the metal plate 123a so that the side surfaces provided with the guide grooves face each other. The weight 1235 is supported by the guide grooves of the rail 1239a and the rail 1239b so as to be able to translate in a direction parallel to a straight line connecting the center of the disk connecting shaft 1234 and the center of the slide fulcrum rotation shaft 1231 with respect to the metal plate 123a. .

第2並進モータ1236は、以下のように円盤1233にトルクを加えることができるよう適切な位置、適切な向きに金属板123aの上面に固定されている。第2並進モータ1236の回転軸端部にはローラ1236aが回転可能に取り付けられている。ローラ1236aの外側面は円盤1233の上面の端部と一定の圧がかかった状態で接触しており、ローラ1236aの回転により、ローラ1236aと円盤1233との間に摩擦力が生じ、この摩擦力によって円盤1233が回転する。ローラ1236aの外側面は摩擦係数の大きな材質(例えばゴム)などで覆われている。なお、ローラ1236aの外側面は、の代わりに、摩擦係数の大きな材質(例えばゴム)からなる面とする代わりに、歯車としてもよい。第2並進モータ1236がローラ1236aを介して円盤1233に動力を伝え、円盤1233を回転させる。円盤1233が回転することにより、円盤1233に連結されたリンク機構1232がスライド支点回転軸1231回りに並進運動を伴う回動動作をする。リンク機構1232がスライド支点回転軸1231回りに並進運動を伴う回動動作をすることにより、リンク機構1232の一端に連結された錘1235がレール1239a、1239bに支持されて、並進運動を行う。第2並進モータ1236は、その回転軸の角加速度を自在に制御可能であるものとし、これにより、錘1235の並進運動の加速度を任意に制御することができる。   The second translation motor 1236 is fixed to the upper surface of the metal plate 123a in an appropriate position and an appropriate direction so that torque can be applied to the disk 1233 as described below. A roller 1236 a is rotatably attached to the end of the rotation shaft of the second translation motor 1236. The outer surface of the roller 1236a is in contact with the end of the upper surface of the disk 1233 under a certain pressure, and a frictional force is generated between the roller 1236a and the disk 1233 by the rotation of the roller 1236a. As a result, the disk 1233 rotates. The outer surface of the roller 1236a is covered with a material (for example, rubber) having a large friction coefficient. The outer surface of the roller 1236a may be a gear instead of a surface made of a material having a large friction coefficient (for example, rubber). The second translation motor 1236 transmits power to the disk 1233 via the roller 1236a to rotate the disk 1233. As the disk 1233 rotates, the link mechanism 1232 connected to the disk 1233 rotates around the slide fulcrum rotating shaft 1231 with translation. When the link mechanism 1232 rotates around the slide fulcrum rotating shaft 1231 with translation, the weight 1235 connected to one end of the link mechanism 1232 is supported by the rails 1239a and 1239b to perform translation. The second translation motor 1236 can freely control the angular acceleration of its rotation axis, and can thereby arbitrarily control the acceleration of the translational motion of the weight 1235.

第1回転モータ1237aおよび第2回転モータ1237bはその回転軸端部にモータピニオン1237aaおよびモータピニオン1237baが回転可能に取り付けられている。第1回転モータ1237aおよび第2回転モータ1237bはモータピニオン1237aaおよびモータピニオン1237baが金属板123aの端部から突出するように、回転軸方向が金属板123aの外円の法線方向と等しくなるように金属板123aの端部に近い位置に固定されている。第1回転モータ1237aおよび第2回転モータ1237bはそれぞれの回転軸方向が平行になるよう、180度異なる向きに取り付けられている。   The first rotation motor 1237a and the second rotation motor 1237b have a motor pinion 1237aa and a motor pinion 1237ba rotatably attached to the ends of the rotation shafts. The first rotation motor 1237a and the second rotation motor 1237b are arranged such that the rotation axis direction is equal to the normal direction of the outer circle of the metal plate 123a so that the motor pinion 1237aa and the motor pinion 1237ba protrude from the end of the metal plate 123a. It is being fixed to the position near the edge part of the metal plate 123a. The first rotation motor 1237a and the second rotation motor 1237b are attached in directions different by 180 degrees so that the respective rotation axis directions are parallel to each other.

上記のようにピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238da、モータピニオン1237aa、1237baがそれぞれ、金属板123aから突出するようにそれぞれの軸で回転可能に取り付けられており、この6つのピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238da、1237aa、1237baに前述のラック123gが連結されている。図13を再度参照して6つのピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238da、1237aa、1237baとラック123gの連結方法の詳細について説明する。モータピニオン1237baはラック123gのリング上面に乗るように連結されている。図示されていないモータピニオン1237aaも同様である。一方、ピニオン1238ba、およびピニオン1238daはラック123gのリング下面に連結されている。図示されていない他のピニオンも同様である。第1可動構造体122と第2可動構造体123は上ケース121および下ケース124とは直接接触しないように、上ケース121および下ケース124に収容されている。前述したように第1可動構造体122と第2可動構造体123は、金属板123aに固定された6つのピニオンを介してラック123gに支持されている。前述したようにラック123gの外側面は上ケース内側面と固着されているため、第1可動構造体122と第2可動構造体123は、6つのピニオンを介してラック123gおよび上ケース121に対して回転可能に連結されている。第1回転モータ1237aおよび第2回転モータ1237bがそれぞれモータピニオン1237aa、モータピニオン1237baを回転させることにより、各モータピニオンからラック123gに動力が伝わり、この動力によって第1可動構造体122と第2可動構造体123は、上ケース121に対して回転する。第1回転モータ1237aおよび第2回転モータ1237bは逆回転させることも可能であり、第1可動構造体122と第2可動構造体123は反時計回り、時計回りの何れの方向にも回動可能である。   As described above, the pinions 1238aa, 1238ba, 1238ca, 1238da, and the motor pinions 1237aa, 1237ba are rotatably attached to the respective shafts so as to protrude from the metal plate 123a, and the six pinions 1238aa, 1238ba, 1238ca are mounted. , 1238da, 1237aa, 1237ba are connected to the aforementioned rack 123g. Referring to FIG. 13 again, the details of the method of connecting the six pinions 1238aa, 1238ba, 1238ca, 1238da, 1237aa, 1237ba and the rack 123g will be described. The motor pinion 1237ba is connected so as to ride on the upper surface of the ring of the rack 123g. The same applies to the motor pinion 1237aa (not shown). On the other hand, the pinion 1238ba and the pinion 1238da are connected to the lower surface of the ring of the rack 123g. The same applies to other pinions not shown. The first movable structure 122 and the second movable structure 123 are accommodated in the upper case 121 and the lower case 124 so as not to directly contact the upper case 121 and the lower case 124. As described above, the first movable structure 122 and the second movable structure 123 are supported by the rack 123g via the six pinions fixed to the metal plate 123a. As described above, since the outer surface of the rack 123g is fixed to the inner surface of the upper case, the first movable structure 122 and the second movable structure 123 are connected to the rack 123g and the upper case 121 via six pinions. And are rotatably connected. The first rotary motor 1237a and the second rotary motor 1237b rotate the motor pinion 1237aa and the motor pinion 1237ba, respectively, so that power is transmitted from each motor pinion to the rack 123g, and this power causes the first movable structure 122 and the second movable body to move. The structure 123 rotates with respect to the upper case 121. The first rotary motor 1237a and the second rotary motor 1237b can be rotated in the reverse direction, and the first movable structure 122 and the second movable structure 123 can be rotated in either the counterclockwise direction or the clockwise direction. It is.

次に、図15に戻り、第1可動構造体122について説明する。第1可動構造体122は第2可動構造体123とほぼ同じ構成を有する。第1可動構造体122と第2可動構造体123との違いは、第2可動構造体123が第1回転モータ1237a、第1モータピニオン1237aa、第1モータ軸1237ab、第2回転モータ1237b、第2モータピニオン1237ba、第2モータ軸1237bb、4つの軸固定部材1238a、1238b、1238c、1238d、4つのピニオン1238aa、1238ba、1238ca、1238da、4つのピニオン軸1238ab、1238bb、1238cb、1238db(以下、これらをまとめて回転機構という)を備えるのに対し、第1可動構造体122にはこれらが存在しないことである。従って、第1可動構造体122は、リンク機構1222、錘連結軸1222b、円盤1223、リンク連結軸1223a、円盤連結軸1224、錘1225、第1並進モータ1226、ローラ1226a、レール1229a、レール1229bを備える(以下、これらをまとめて第1並進機構という)。第1可動構造体122の並進機構を構成する部材は第2可動構造体123の対応する部材(リンク機構1232、錘連結軸1232b、円盤1233、リンク連結軸1233a、円盤連結軸1234、錘1235、第2並進モータ1236、ローラ1236a、レール1239a、レール1239b、以下これらをまとめて第2並進機構という)と全く同じように配置され、同じ動作機能を有するので説明を省略する。ここで、前述したように第1可動構造体122と第2可動構造体123とは位置決めピン123c、123d、123e、123fが位置決め穴122c、122d、122e、122fにそれぞれ接合されている。このとき、第1可動構造体122と第2可動構造体123とは、第1可動構造体122の錘1225が金属板122aの中心から端部に向かうときの並進方向と、第2可動構造体123の錘1235が金属板123aの中心から端部に向かうときの並進方向とがちょうど逆方向になるように接合されているものとする。   Next, returning to FIG. 15, the first movable structure 122 will be described. The first movable structure 122 has substantially the same configuration as the second movable structure 123. The difference between the first movable structure 122 and the second movable structure 123 is that the second movable structure 123 includes a first rotary motor 1237a, a first motor pinion 1237aa, a first motor shaft 1237ab, a second rotary motor 1237b, 2 motor pinion 1237ba, second motor shaft 1237bb, 4 shaft fixing members 1238a, 1238b, 1238c, 1238d, 4 pinion 1238aa, 1238ba, 1238ca, 1238da, 4 pinion shafts 1238ab, 1238bb, 1238cb, 1238db Are collectively referred to as a rotation mechanism), whereas these are not present in the first movable structure 122. Accordingly, the first movable structure 122 includes the link mechanism 1222, the weight connection shaft 1222b, the disk 1223, the link connection shaft 1223a, the disk connection shaft 1224, the weight 1225, the first translation motor 1226, the roller 1226a, the rail 1229a, and the rail 1229b. Provided (hereinafter collectively referred to as a first translation mechanism). The members constituting the translation mechanism of the first movable structure 122 are the members corresponding to the second movable structure 123 (link mechanism 1232, weight connection shaft 1232b, disk 1233, link connection shaft 1233a, disk connection shaft 1234, weight 1235, The second translation motor 1236, the roller 1236a, the rail 1239a, the rail 1239b, which are collectively referred to as a second translation mechanism hereinafter) are disposed in the same manner and have the same operation function, and thus the description thereof is omitted. Here, as described above, the first movable structure 122 and the second movable structure 123 have the positioning pins 123c, 123d, 123e, and 123f joined to the positioning holes 122c, 122d, 122e, and 122f, respectively. At this time, the 1st movable structure 122 and the 2nd movable structure 123 are the translation direction when the weight 1225 of the 1st movable structure 122 goes to an edge part from the center of the metal plate 122a, and the 2nd movable structure. It is assumed that the weight 1235 of 123 is joined so that the translation direction when it goes from the center of the metal plate 123a to the end portion is just opposite.

このように、本実施例の疑似力覚発生装置100が二つの並進機構(第1並進機構、第2並進機構)を備えることにより、それぞれの並進機構が、自身の属する方位から±90°の範囲の疑似並進力覚提示を担当すればよくなるため、回旋角度±90°のみで全ての方向への疑似並進力覚の提示が可能である。従って、疑似並進力覚の提示方向を速く制御したい場合などには本実施例の疑似力覚発生装置100のように、並進機構を2または2以上の複数備えていることが望ましい。   As described above, the pseudo force generation device 100 according to the present embodiment includes two translation mechanisms (first translation mechanism and second translation mechanism), so that each translation mechanism is ± 90 ° from the direction to which it belongs. Since it is only necessary to be in charge of presenting a range of pseudo translational force senses, pseudo translational force senses in all directions can be presented only with a rotation angle of ± 90 °. Accordingly, when it is desired to quickly control the direction of presentation of the pseudo translational force sense, it is desirable to provide two or more translation mechanisms as in the pseudo force sense generation device 100 of this embodiment.

次に図8、図9を参照して本実施例の疑似力覚発生装置100の角速度制御に用いられるシステムについて詳細に説明する。図8、図9は本実施例に係る疑似力覚発生装置100の制御を行うシステムの構成を示すブロック図である。制御部(PC)140はコンピュータなどで構成される。制御部(PC)140は、予め定めた周期で電流増幅器150に電流増幅、電流減衰の何れかを示す制御信号を出力する。制御信号を取得した電流増幅器150は、制御信号に従って、第1並進モータ1226および第2並進モータ1236に流れる電流量を制御する。第1並進モータ1226および第2並進モータ1236は制御部(PC)140、電流増幅器150によって別個独立に制御可能であるものとする。電流増幅器150が、錘1225(1235)が第1(2)可動構造体122(123)の中心から外縁方向に向かって並進するタイミングで電流を増幅し、外縁から中心方向に向かって並進するタイミングで電流を減衰させることで、疑似並進力覚を提示することができる。また、制御部(PC)140は、予め定めた方向に疑似並進力覚を提示するため、所定の角度だけ第1回転モータを回転させるのに必要な電流量と通電時間を示す制御信号を出力する。ここで、制御部(PC)140は、反動トルクを発生させたい方向と逆方向の角加速度が大きくなるように電流量の増加速度を制御するものとする。また、制御部(PC)140は、図6で述べたように反動トルクを発生させるにあたって回転方向を反時計方向、時計方向の何れにするのが最適かを判定し、その回転方向も制御可能であるものとする。制御信号を取得した電流増幅器160は、制御信号に従って、第1回転モータ1237a、第2回転モータ1237bに流れる電流量、通電時間、電流量の増加速度、モータの回転方向を制御する。回転量計測器1237ac、1237bcは、第1可動構造体122および第2可動構造体123の基準となる方向からの現在の角度変移量を測定して、制御部(PC)140に出力することで、制御部(PC)140がフィードバック制御を行うことができる。   Next, a system used for the angular velocity control of the pseudo force generation device 100 of the present embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9 are block diagrams showing the configuration of a system that controls the pseudo force sense generating apparatus 100 according to the present embodiment. The control unit (PC) 140 is configured by a computer or the like. The control unit (PC) 140 outputs a control signal indicating either current amplification or current attenuation to the current amplifier 150 at a predetermined cycle. The current amplifier 150 that has acquired the control signal controls the amount of current flowing through the first translation motor 1226 and the second translation motor 1236 according to the control signal. It is assumed that the first translation motor 1226 and the second translation motor 1236 can be controlled independently by the control unit (PC) 140 and the current amplifier 150. The current amplifier 150 amplifies the current when the weight 1225 (1235) translates from the center of the first (2) movable structure 122 (123) toward the outer edge, and translates from the outer edge toward the center. The pseudo translational force sensation can be presented by attenuating the current. In addition, the control unit (PC) 140 outputs a control signal indicating a current amount and energization time necessary to rotate the first rotary motor by a predetermined angle in order to present a pseudo translational force sense in a predetermined direction. To do. Here, it is assumed that the control unit (PC) 140 controls the increasing rate of the current amount so that the angular acceleration in the direction opposite to the direction in which the reaction torque is desired to increase. In addition, as described in FIG. 6, the control unit (PC) 140 can determine whether the rotation direction is counterclockwise or clockwise when generating the reaction torque, and can also control the rotation direction. Suppose that The current amplifier 160 that has acquired the control signal controls the amount of current flowing through the first rotary motor 1237a and the second rotary motor 1237b, the energization time, the increasing speed of the current amount, and the rotation direction of the motor in accordance with the control signal. The rotation amount measuring instruments 1237ac and 1237bc measure the current angle shift amount from the reference direction of the first movable structure 122 and the second movable structure 123, and output them to the control unit (PC) 140. The control unit (PC) 140 can perform feedback control.

疑似力覚発生装置100の制御を行うシステムは図9に示すように図8の構成に加えて姿勢センサ180を備えることとしても良い。姿勢センサ180は、ユーザが手首をひねるなどして疑似力覚発生装置100自体の向きが変わってしまった場合にも、正しい方向に疑似並進力覚を提示することができるように取り付けられている。具体的には、姿勢センサ180は、第1回転モータ1237a、第2回転モータ1237bによって回転制御されない、例えば上ケース121、下ケース124などの向きの変移量を計測することにより、ユーザが手首をひねるなどして回転させた疑似力覚発生装置100の回転量を計測する。姿勢センサ180は計測した回転量を制御部(PC)140に出力することで、制御部(PC)140は、疑似力覚発生装置100自体の回転により生じた誤差をフィードバック補正することが可能である。   As shown in FIG. 9, the system that controls the pseudo force generation device 100 may include an attitude sensor 180 in addition to the configuration of FIG. The posture sensor 180 is attached so that a pseudo translational force sense can be presented in a correct direction even when the orientation of the pseudo force sense generating device 100 itself is changed due to the user twisting the wrist or the like. . Specifically, the posture sensor 180 is not rotationally controlled by the first rotation motor 1237a and the second rotation motor 1237b. For example, the posture sensor 180 measures the amount of change in direction of the upper case 121, the lower case 124, etc. The rotation amount of the pseudo force sense generator 100 rotated by twisting is measured. The posture sensor 180 outputs the measured rotation amount to the control unit (PC) 140, so that the control unit (PC) 140 can feedback-correct an error caused by the rotation of the pseudo force sense generating device 100 itself. is there.

モータの電圧変化による速度制御の場合、角速度変化の最大値はモータの出力トルクに依存する。そのため、強力な停止トルクを提示するためには機械式ブレーキを採用しても良い。また、電圧の強さで粘性が制御できるER(エレクトロレオロジー)流体を利用したERブレーキを用いれば、ブレーキ効果において高い応答速度を実現できる。また、回旋のバックドライバビリティを確保するためには、回旋部に歯車伝動を採用し、十分な回旋性能を有した状態で、ゴム製ブレーキシューを回旋部に付与することで停止トルクを向上させればよい。   In the case of speed control by changing the voltage of the motor, the maximum value of the change in angular speed depends on the output torque of the motor. Therefore, a mechanical brake may be employed to present a strong stop torque. Further, if an ER brake using an ER (electrorheology) fluid whose viscosity can be controlled by the strength of voltage is used, a high response speed can be realized in the braking effect. In order to ensure the back drivability of turning, gear transmission is adopted for the turning part, and with sufficient turning performance, a rubber brake shoe is applied to the turning part to improve the stop torque. Just do it.

前述と同様に、本実施例の疑似力覚発生装置100がある回転方向に大きな疑似力覚を発生させ、もう一方の回転方向にはほとんど疑似力覚を発生させないようにするための制御には大きく分けて二つのアプローチがある。一つは図7及び図8で説明したシステムが行う制御のように第1可動構造体122および第2可動構造体123の角加速度を適切に制御する方法である。もう一つは、第1可動構造体122および第2可動構造体123上の錘1225、1235の位置を制御することにより、慣性モーメントの制御を行う方法である。具体的には、本実施例の疑似力覚発生装置100で提示したい疑似並進力覚の向きが変化する場合、例えば図6のように、現在の疑似並進力覚の提示方向と1時刻後の疑似並進力覚の提示方向とがなす角度が角α(αは180以下の実数)であった場合、角度αの回転方向(反時計回り)に第1可動構造体122および第2可動構造体123を回転させる場合には、発進動作の最中には錘1225(1235)を第1可動構造体122および第2可動構造体123の回転軸付近に制御して慣性モーメントを最小とし(図17の状態)、停止動作の最中には錘1225(1235)を第1可動構造体122および第2可動構造体123の外縁付近に制御して慣性モーメントを最大とすればよい(図18の状態)。角度360−αの回転方向(時計回り)に第1可動構造体122および第2可動構造体123を回転させる場合には、発進動作の最中には錘1225(1235)を図18の状態に制御して慣性モーメントを最大とし、停止動作の最中には錘1225(1235)を図17の状態に制御して慣性モーメントを最小とすればよい。上述した2つの回転方向の何れによっても、反時計回りに大きな反動トルクが発生し、ユーザに対して1時刻後の疑似並進力覚の発生方向をガイドできる。ここで、図4で説明したように第1可動構造体122および第2可動構造体123の回旋角度が大きくなればなるほど、徐発進(徐停止)に要する時間も大きくなるが、急停止(急発進)において生じる反動トルクの提示時間が大きくなり、より大きな疑似力覚の提示が可能となる。従って、上記の何れの回転方向でもユーザをガイドすることは可能であるが、第1可動構造体122および第2可動構造体123を360−αの回転方向に回転させたほうがより大きな回転疑似力覚の提示が可能であるため、ガイド機能を達成する方法として最適である。   As described above, the pseudo force sense generator 100 according to the present embodiment generates a large pseudo force sense in one rotation direction, and controls to hardly generate a pseudo force sense in the other rotation direction. There are two broad approaches. One is a method of appropriately controlling the angular acceleration of the first movable structure 122 and the second movable structure 123 as in the control performed by the system described with reference to FIGS. The other is a method of controlling the moment of inertia by controlling the positions of the weights 1225 and 1235 on the first movable structure 122 and the second movable structure 123. Specifically, when the direction of the pseudo translational force sense to be presented by the pseudo force sense generation device 100 of the present embodiment changes, for example, as shown in FIG. When the angle formed by the pseudo translational force sense presentation direction is an angle α (α is a real number of 180 or less), the first movable structure 122 and the second movable structure are rotated in the rotation direction of the angle α (counterclockwise). When rotating 123, during the starting operation, the weight 1225 (1235) is controlled near the rotation axis of the first movable structure 122 and the second movable structure 123 to minimize the moment of inertia (FIG. 17). During the stop operation, the weight 1225 (1235) may be controlled near the outer edges of the first movable structure 122 and the second movable structure 123 to maximize the moment of inertia (the state of FIG. 18). ). When the first movable structure 122 and the second movable structure 123 are rotated in the rotation direction (clockwise) of the angle 360-α, the weight 1225 (1235) is brought into the state of FIG. 18 during the start operation. Control is performed to maximize the moment of inertia, and during the stop operation, the weight 1225 (1235) may be controlled to the state shown in FIG. 17 to minimize the moment of inertia. In either of the two rotation directions described above, a large reaction torque is generated counterclockwise, and the user can guide the direction of generation of the pseudo translational force sense one hour later. Here, as described with reference to FIG. 4, as the turning angle of the first movable structure 122 and the second movable structure 123 increases, the time required for slow start (slow stop) increases. The presentation time of the reaction torque generated at the time of starting) is increased, and a larger pseudo force sense can be presented. Therefore, although it is possible to guide the user in any of the rotation directions described above, a larger rotation pseudo force is obtained by rotating the first movable structure 122 and the second movable structure 123 in the 360-α rotation direction. Since it is possible to present a sense of sensation, it is the best way to achieve the guide function.

図10を参照して、本実施例の疑似力覚提示装置100を用いて行った被験者評価実験について説明する。被験者評価実験では実験の目的を知らない,右利きの実験協力者12名(男女)により評価実験を行った。図10は本実施例に係る疑似力覚発生装置100について行われた被験者評価実験の結果を示す図である。図10は横軸を回転角度(deg、ただし反時計回りを正とする)とし、縦軸を反時計回りにひねられたと感じた人の割合として、その結果を示すものである。トルクの提示パターンとして図5の(イ)、(ロ)の2パターンを用意した。図10の太実線で示すグラフは、図5(イ)のトルク提示パターンであって、横軸に示す回転方向から急減速した場合に反時計回りにひねられたと感じた被験者の割合を示す。太破線で示すグラフは、図5(イ)のトルク提示パターンであって、横軸に示す回転方向に急加速した場合に反時計回りにひねられたと感じた被験者の割合を示す。細実線で示すグラフは、図5(ロ)のトルク提示パターンであって、横軸に示す回転方向から急減速した場合に反時計回りにひねられたと感じた被験者の割合を示す。細破線で示すグラフは、図5(ロ)のトルク提示パターンであって、横軸に示す回転方向に急加速した場合に反時計回りにひねられたと感じた被験者の割合を示す。ここで、人間のトルクに対する知覚は(1)トルクが提示された時間が長く(2)提示されたトルクが大きいほど大きくなることを特徴とする。図5に示したように図5(イ)のトルク提示パターンは図(ロ)のトルク提示パターンよりもトルク提示時間が長い。回転角度を同じ条件としてトルク提示パターンのみ異なるプロット点を比較すると図5(イ)のトルク提示パターンのほうが図5(ロ)のトルク提示パターンよりも反時計回り、時計回りともにひねられたと感じる人の割合が上昇していることの理由である。さらに、図4で説明したように第1可動構造体122および第2可動構造体123の回旋角度が大きくなればなるほど、徐発進(徐停止)に要する時間も大きくなるが、急停止(急発進)において生じる反動トルクの提示時間も大きくなり、より大きな疑似力覚の提示が可能となる。従って、図10に示す回転角度(deg)の絶対値が大きくなればなるほど、より大きな疑似力覚の提示が行われていることになる。このため、例えば絶対値の大きくなる回転角度−180°における太破線(細破線)で示す条件での反時計回りにひねられたと感じた人の割合、絶対値の大きくなる回転角度180°における太実線(細実線)で示す条件での反時計回りにひねられたと感じた人の割合は何れも高くなる。従って、反時計回りの制御を行う場合にはこのグラフの縦軸の値が0.75を超えるような回転角度を目安とし、時計回りの制御を行う場合にはこのグラフの縦軸の値が0.25を超えるような回転角度を目安とすることができる。   With reference to FIG. 10, a subject evaluation experiment performed using the pseudo force sense presentation device 100 of the present embodiment will be described. In the subject evaluation experiment, an evaluation experiment was conducted by 12 right-handed experiment cooperators (men and women) who did not know the purpose of the experiment. FIG. 10 is a diagram illustrating a result of a subject evaluation experiment performed on the pseudo force generation apparatus 100 according to the present embodiment. FIG. 10 shows the results with the horizontal axis being the rotation angle (deg, where counterclockwise is positive) and the vertical axis being the percentage of people who felt twisted counterclockwise. Two patterns (a) and (b) in FIG. 5 were prepared as torque presentation patterns. The graph shown by the thick solid line in FIG. 10 is the torque presentation pattern of FIG. 5 (a), and shows the percentage of subjects who felt twisted counterclockwise when suddenly decelerated from the rotation direction shown on the horizontal axis. The graph shown by the thick broken line is the torque presentation pattern of FIG. 5 (a), and shows the percentage of subjects who felt twisted counterclockwise when rapidly accelerating in the rotational direction shown on the horizontal axis. The graph indicated by the thin solid line is the torque presentation pattern of FIG. 5 (b), and shows the percentage of subjects who felt twisted counterclockwise when suddenly decelerated from the rotational direction indicated on the horizontal axis. The graph shown by the thin broken line is the torque presentation pattern of FIG. 5 (b), and shows the percentage of subjects who felt twisted counterclockwise when rapidly accelerating in the rotational direction shown on the horizontal axis. Here, human perception of torque is characterized in that (1) the time during which torque is presented is long and (2) the greater the presented torque, the greater the perception. As shown in FIG. 5, the torque presentation pattern of FIG. 5 (a) has a longer torque presentation time than the torque presentation pattern of FIG. When comparing plot points that differ only in the torque presentation pattern under the same rotation angle, the person who feels that the torque presentation pattern in FIG. 5 (a) is twisted counterclockwise and clockwise in comparison with the torque presentation pattern in FIG. 5 (b). This is the reason that the percentage of is rising. Further, as described with reference to FIG. 4, as the turning angle of the first movable structure 122 and the second movable structure 123 increases, the time required for slow start (slow stop) increases, but sudden stop (sudden start) ), The reaction time for generating the reaction torque is also increased, and a larger pseudo force sense can be presented. Therefore, the larger the absolute value of the rotation angle (deg) shown in FIG. 10, the greater the pseudo force sense is presented. For this reason, for example, the proportion of people who feel that the counterclockwise rotation is performed under the condition indicated by the thick broken line (thin broken line) at a rotation angle of −180 ° at which the absolute value increases, and the thick at the rotation angle of 180 ° at which the absolute value increases. The percentage of people who feel twisted counterclockwise under the conditions indicated by the solid line (thin solid line) is high. Therefore, when the counterclockwise control is performed, the rotation angle such that the value of the vertical axis of the graph exceeds 0.75 is used as a guide. When the control of the clockwise direction is performed, the value of the vertical axis of the graph is A rotation angle exceeding 0.25 can be used as a guide.

Claims (5)

並進方向及び回転方向に疑似的な力覚を提示する疑似力覚発生装置であって、
ベースと、回転機構と、並進機構とを備え、
前記回転機構は、
前記ベースに対して定まる回転軸で前記ベースに対して回動運動を行う回動部材と、
前記回動部材に対し、第1のトルクを前記ベースに対して定まる回転軸の一回転方向(以下、回転正方向という)に加え、第2のトルクを前記回転正方向の逆方向(以下、回転負方向という)に加える第1の作用部とを備え、
前記並進機構は、
前記回動部材に対して定まる直線上で前記回動部材に対して周期的な並進運動を行う移動部材と、
前記移動部材に対し、第1の力を前記回動部材に対して定まる直線の一方向(以下、並進正方向という)に加え、第2の力を前記並進正方向と逆方向(以下、並進負方向という)に加える第2の作用部とを備え、
前記移動部材の前記並進正方向への加速度の絶対値の最大値は、前記移動部材の前記並進負方向への加速度の絶対値の最大値よりも大きくなり、
前記並進機構は前記並進正方向が前記回動部材の回転中心から前記回動部材の外縁へ向かう向きになるように前記回動部材に固定されており、
前記第1のトルクが加えられている時の前記移動部材の重心と前記回動部材の回転中心との距離(以下、重心中心間距離という)が、前記第2のトルクが加えられている時の前記重心中心間距離よりも小さくなる
ことを特徴とする疑似力覚発生装置。
A pseudo force sense generating device that presents a pseudo force sense in a translation direction and a rotation direction,
A base, a rotation mechanism, and a translation mechanism;
The rotation mechanism is
A rotating member that performs a rotating motion with respect to the base with a rotation axis determined with respect to the base;
A first torque is applied to the rotating member in one rotation direction (hereinafter referred to as a forward rotation direction) of a rotation shaft determined with respect to the base, and a second torque is applied in a direction opposite to the forward rotation direction (hereinafter referred to as a rotation direction). A first action part to be added to the rotation negative direction)
The translation mechanism is
A moving member that performs a periodic translational movement with respect to the rotating member on a straight line determined with respect to the rotating member;
A first force is applied to the moving member in one direction of a straight line determined with respect to the rotating member (hereinafter referred to as a translational positive direction), and a second force is applied in a direction opposite to the translational forward direction (hereinafter referred to as translation). A second action part to be added to the negative direction),
The maximum absolute value of acceleration in the translation positive direction of the moving member is greater than the maximum absolute value of acceleration in the translation negative direction of the moving member,
The translation mechanism is fixed to the rotating member so that the translation positive direction is directed from the rotation center of the rotating member toward the outer edge of the rotating member;
When the distance between the center of gravity of the moving member when the first torque is applied and the center of rotation of the rotating member (hereinafter referred to as the center-of-center distance) is applied with the second torque The pseudo force sense generator characterized by being smaller than the center-of-gravity center distance.
並進方向及び回転方向に疑似的な力覚を提示する疑似力覚発生装置であって、
ベースと、回転機構と、並進機構とを備え、
前記回転機構は、
前記ベースに対して定まる回転軸で前記ベースに対して回動運動を行う回動部材と、
前記回動部材に対し、第1のトルクを前記ベースに対して定まる回転軸の一回転方向(以下、回転正方向という)に加え、第2のトルクを前記回転正方向の逆方向(以下、回転負方向という)に加える第1の作用部とを備え、
前記並進機構は、
前記回動部材に対して定まる直線上で前記回動部材に対して周期的な並進運動を行う移動部材と、
前記移動部材に対し、第1の力を前記回動部材に対して定まる直線の一方向(以下、並進正方向という)に加え、第2の力を前記並進正方向と逆方向(以下、並進負方向という)に加える第2の作用部とを備え、
前記移動部材の前記並進正方向への加速度の絶対値の最大値は、前記移動部材の前記並進負方向への加速度の絶対値の最大値よりも大きくなり、
前記並進機構は前記並進正方向が前記回動部材の回転中心から回動部材の外縁へ向かう向きになるように前記回動部材に固定されており、
前記第1のトルクが加えられている時の前記回動部材の角加速度の絶対値の最大値が、前記第2のトルクが加えられている時の前記回動部材の角加速度の絶対値の最大値よりも小さくなる
ことを特徴とする疑似力覚発生装置。
A pseudo force sense generating device that presents a pseudo force sense in a translation direction and a rotation direction,
A base, a rotation mechanism, and a translation mechanism;
The rotation mechanism is
A rotating member that performs a rotating motion with respect to the base with a rotation axis determined with respect to the base;
A first torque is applied to the rotating member in one rotation direction (hereinafter referred to as a forward rotation direction) of a rotation shaft determined with respect to the base, and a second torque is applied in a direction opposite to the forward rotation direction (hereinafter referred to as a rotation direction). A first action part to be added to the rotation negative direction)
The translation mechanism is
A moving member that performs a periodic translational movement with respect to the rotating member on a straight line determined with respect to the rotating member;
A first force is applied to the moving member in one direction of a straight line determined with respect to the rotating member (hereinafter referred to as a translational forward direction), and a second force is applied in a direction opposite to the translational forward direction (hereinafter referred to as a translation). A second action part to be added to the negative direction),
The maximum absolute value of acceleration in the translation positive direction of the moving member is greater than the maximum absolute value of acceleration in the translation negative direction of the moving member,
The translation mechanism is fixed to the rotation member so that the translation positive direction is directed from the rotation center of the rotation member toward the outer edge of the rotation member;
The maximum absolute value of the angular acceleration of the rotating member when the first torque is applied is the absolute value of the angular acceleration of the rotating member when the second torque is applied. A pseudo force generation device characterized by being smaller than the maximum value.
請求項1に記載の疑似力覚発生装置であって、
前記第1のトルクが加えられている時の前記回動部材の角加速度の絶対値の最大値が、前記第2のトルクが加えられている時の前記回動部材の角加速度の絶対値の最大値よりも小さくなる
ことを特徴とする疑似力覚発生装置。
The pseudo force generation device according to claim 1,
The maximum absolute value of the angular acceleration of the rotating member when the first torque is applied is the absolute value of the angular acceleration of the rotating member when the second torque is applied. A pseudo force generation device characterized by being smaller than the maximum value.
請求項1または2に記載の疑似力覚発生装置であって、
前記並進方向を変化させる場合に、
前記並進方向から、新たな並進方向への回転方向であって、前記並進方向と新たな並進方向とがなす角のうち、180度よりも小さい角度方向に前記第1の作用部が加えるトルクの絶対値の最大値が、前記並進方向と新たな並進方向とがなす角のうち、180度よりも小さい角度方向と逆方向に前記第1の作用部が加えるトルクの絶対値の最大値よりも小さくなる
ことを特徴とする疑似力覚発生装置。
The pseudo force sense generator according to claim 1 or 2,
When changing the translation direction,
The rotation direction from the translation direction to the new translation direction, and the torque applied by the first action part in an angle direction smaller than 180 degrees among the angles formed by the translation direction and the new translation direction. The maximum absolute value is larger than the maximum absolute value of the torque applied by the first action portion in the direction opposite to the angle direction smaller than 180 degrees among the angles formed by the translation direction and the new translation direction. A pseudo force sensation generator characterized by being small.
請求項4に記載の疑似力覚発生装置であって、
前記並進方向と新たな並進方向とがなす角のうち、180度よりも小さい角度方向と逆方向に前記回動部材を回動させる
ことを特徴とする疑似力覚発生装置。
The pseudo force generation device according to claim 4,
The pseudo force sense generating device characterized by rotating the rotating member in a direction opposite to an angle direction smaller than 180 degrees among angles formed by the translation direction and a new translation direction.
JP2010293071A 2010-12-28 2010-12-28 Pseudo force sense device Active JP5458005B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010293071A JP5458005B2 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Pseudo force sense device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010293071A JP5458005B2 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Pseudo force sense device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012143054A true JP2012143054A (en) 2012-07-26
JP5458005B2 JP5458005B2 (en) 2014-04-02

Family

ID=46678775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010293071A Active JP5458005B2 (en) 2010-12-28 2010-12-28 Pseudo force sense device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5458005B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016170907A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 アルプス電気株式会社 Sense of force-generating apparatus
WO2023095475A1 (en) 2021-11-25 2023-06-01 ソニーグループ株式会社 Information processing device for controlling position of movable part

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10247056A (en) * 1997-03-04 1998-09-14 Namco Ltd Rotary slide device and simulator using the same
JPH1130293A (en) * 1997-07-14 1999-02-02 Hitachi Ltd Flywheel
JP2002346225A (en) * 2001-05-24 2002-12-03 Daijiro Koga Impulsive force generator, its controller, controlling method and program
JP2005352258A (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Nagoya Institute Of Technology Tactile information transmitting device
JP2008028774A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Mobile information terminal device and information processing method therein
JP2008233996A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Acceleration generation device
JP2008268144A (en) * 2007-04-25 2008-11-06 Ntt Docomo Inc Guidance apparatus
JP2010176290A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Nec Corp Inner force sense presentation device, and display device and portable device having the same
JP2010172805A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Nec Corp Kinesthetic sense production device, display device equipped with the same, and mobile type device
JP2010210010A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Pseudo-inner force sense generating device
JP4551448B2 (en) * 2006-01-24 2010-09-29 日本電信電話株式会社 Acceleration generating device and pseudo force sense generating device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10247056A (en) * 1997-03-04 1998-09-14 Namco Ltd Rotary slide device and simulator using the same
JPH1130293A (en) * 1997-07-14 1999-02-02 Hitachi Ltd Flywheel
JP2002346225A (en) * 2001-05-24 2002-12-03 Daijiro Koga Impulsive force generator, its controller, controlling method and program
JP2005352258A (en) * 2004-06-11 2005-12-22 Nagoya Institute Of Technology Tactile information transmitting device
JP4551448B2 (en) * 2006-01-24 2010-09-29 日本電信電話株式会社 Acceleration generating device and pseudo force sense generating device
JP2008028774A (en) * 2006-07-21 2008-02-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Mobile information terminal device and information processing method therein
JP2008233996A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Acceleration generation device
JP2008268144A (en) * 2007-04-25 2008-11-06 Ntt Docomo Inc Guidance apparatus
JP2010176290A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Nec Corp Inner force sense presentation device, and display device and portable device having the same
JP2010172805A (en) * 2009-01-28 2010-08-12 Nec Corp Kinesthetic sense production device, display device equipped with the same, and mobile type device
JP2010210010A (en) * 2009-03-10 2010-09-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Pseudo-inner force sense generating device

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6013064715; 筧直之,外4名: '「没入型仮想空間における力覚呈示デバイスHapticGEARの開発とその評価」' 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol. 5,No. 4, 20001231, p. 1113-1120 *
JPN6013064717; 吉江将之,外2名: '「ジャイロモーメントを用いた非接地型力覚提示装置の開発」' ヒューマンインタフェース学会研究報告集 Vol. 3,No. 1, 20010223, p. 25-30 *
JPN6013064720; Yokichi Tanaka,外5名: '"Mobile Torque Display and Haptic Characteristics of Human Palm"' Proceedings of 11th International Conference on Artificial Reality and Telexistence (ICAT 2001) , 20011205 *
JPN6013064722; 雨宮智浩,外2名: '「非接地型力覚提示装置を中空で把持したときの効果的な牽引力錯覚の生起手法」' 日本バーチャルリアリティ学会論文誌 Vol. 11,No. 4, 20061231, p. 545-555 *
JPN6013064723; 雨宮智浩: '「牽引力錯覚を生成するためのリンク・カムのハイブリッド機構の実装」' 電子情報通信学会技術研究報告,ヒューマン情報処理 信学技報 Vol. 109,No. 83, 20090608, p. 103-106 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016170907A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 アルプス電気株式会社 Sense of force-generating apparatus
JPWO2016170907A1 (en) * 2015-04-21 2018-02-15 アルプス電気株式会社 Force generation device
US10389220B2 (en) 2015-04-21 2019-08-20 Alps Alpine Co., Ltd. Force sense generator
WO2023095475A1 (en) 2021-11-25 2023-06-01 ソニーグループ株式会社 Information processing device for controlling position of movable part

Also Published As

Publication number Publication date
JP5458005B2 (en) 2014-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4551448B2 (en) Acceleration generating device and pseudo force sense generating device
US10936072B2 (en) Haptic information presentation system and method
US20210278906A1 (en) Haptic information presentation system and method
Amemiya et al. Lead-me interface for a pulling sensation from hand-held devices
US6924787B2 (en) Interface for controlling a graphical image
US7161580B2 (en) Haptic feedback using rotary harmonic moving mass
JP5215340B2 (en) Tactile device using electroactive polymer
Winfree et al. A high fidelity ungrounded torque feedback device: The iTorqU 2.0
US20070290988A1 (en) Feel presenting device and method
US20130197302A1 (en) Sexual Stimulation Devices and Methods
JP2004512618A (en) Improvements in haptic input devices
KR101516604B1 (en) Integrated haptic feedback simulation device using a kinesthetic module including magnetorheological fluid and a thin-film type tactile module
KR20200135984A (en) Resistance based haptic device
WO2012155418A1 (en) Side rod control device
US10559226B2 (en) Drive for generating force-related tactile feedback on an instrument
WO2010095372A1 (en) Tactile force sense presenting device, electronic device terminal applied with tactile force sense presenting device, and tactile force sense presenting method
JP5458005B2 (en) Pseudo force sense device
CN106909178B (en) Touch reappearance device based on magneto-rheological technology
Song et al. Design of a novel 6-DOF haptic master mechanism using MR clutches and gravity compensator
JP4413105B2 (en) Acceleration generating device and pseudo force sense generating device
JP6842049B1 (en) Force feedback brake pedal system
JP2022002129A (en) Tactile force information displaying system
JP5158879B2 (en) Pseudo force sense device
TW200950855A (en) Haptic feedback interface device
Zhu et al. the development of tactile feedback devices

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130128

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131129

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140107

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140110

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5458005

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350