JP2013066995A - 触覚伝達装置、システム、及び触覚伝達装置の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 触覚伝達装置、システム、及び触覚伝達装置の動作方法が提供される。
【解決手段】 触覚伝達装置は、ディスク部を介してユーザの指を接触し、検出器で生成される信号に基づいてディスク部の支持の高さを決定し、決定されて高さになるようにｎ個の駆動部を制御し、ディスク部を下方から支持することによって、ディスク部に接触されるユーザの指に検出器から検出された力を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、検出された力をフィードバックしてユーザの指でフィードバックされた力を直観的に認知できるようにする技術に関する。

触覚、力を感じさせる技術として触覚（ｈａｐｔｉｃ）フィードバックに対する研究が活発に行われている。触覚フィードバックは、例えば、遠距離ロボットまたは仮想空間内の物体を直観的に操作するため、人の手や腕に実際に物体を操作するとき感じられる感覚を人為的に生成して伝達することにある。一例として、触覚フィードバック装置は、人が操縱杆のような特殊設計された機構を用いて遠距離ロボットや仮想空間内の物体を操作すれば、機構を操作するとき感じられる負荷（ｌｏａｄ）の程度を調整する方式によりフィードバックを提供することができる。

一方、体のうち指に触覚が相対的に多く分布されていることで、ユーザは指を用いて物体を巧みに操作するだけではなく、操作による力の強度を容易に認知することができる。したがって、ロボットを用いて物体を巧みに操作するためにはロボットの指に作用する力（または、ロボットが物体に加える力）をユーザの指に伝達し、ユーザが力を直観的に認知できることで認知された力に基づいて操作する力を巧みに制御する技術が求められている。

本発明の触覚伝達装置は、検出器で生成される信号に基づいてディスク部の支持の高さを調整し、ディスク部の高さ、傾斜方向、または傾斜程度を調整することによってディスク部に接触されるユーザの指で検出器から検出された力を直観的に認知することを目的とする。

また、本発明の触覚伝達装置は、手術ロボットのように、敏感な組織（例えば、人体）や物体を操作するロボットに適用し、ロボットの先端が組織と接触する力をユーザに伝達することによって、伝達された力に基づいて操作される力を巧みに制御することができ、ロボットを用いた作業の効率性と安全性を向上することを目的とする。

ユーザの指が接触されるディスク部と、前記ディスク部を下方から支持するｎ個（前記ｎは自然数）の駆動部と、検出器で生成される信号に基づいて前記ｎ個の駆動部による前記ディスク部の支持の高さを決定する制御部とを備える触覚伝達装置が提供される。

前記駆動部は、空気の圧力によって前記ディスク部を支持するｎ個の空圧バルーン駆動部であってもよい。ここで、前記制御部は、前記検出器によって生成された前記信号に応じて前記ｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を制御してもよい。

前記ｎ個の空圧バルーン駆動部は、前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、前記注入される空気量に基づいた各空気の圧力に支持し、前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整してもよい。

前記駆動部は、パルスを印加して移動させる駆動軸として、前記ディスク部を支持するｎ個のモータ駆動部であってもよい。このとき、前記制御部は、前記信号に応じて前記ｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を制御してもよい。

前記ｎ個のモータ駆動部は、前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、前記印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動により、前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整してもよい。

触覚伝達装は、前記ディスク部と前記駆動部との間に締結され、前記支持の高さによる前記ディスク部の傾斜を選択した範囲に維持するディスク復元部をさらに備えてもよい。

触覚伝達装は、前記ディスク部に前記指が接触する高さまたは角度を固定するガイド部材をさらに備えてもよい。

ディスク部を介してユーザの指を接触するステップと、検出器で生成される信号に基づいて前記ディスク部の支持の高さを決定するステップと、前記決定された高さになるようにｎ個の駆動部を制御し、前記ディスク部を下方から支持するステップとを含む触覚伝達装置の動作方法が提供される。

触覚伝達装置と、前記触覚伝達装置が適用されたロボットとを備え、前記触覚伝達装置は、ユーザの指が接触されるディスク部と、前記ディスク部を下方から支持するｎ個（前記ｎは自然数）の駆動部と、検出器で生成される信号に基づいて前記ｎ個の駆動部による前記ディスク部の支持の高さを決定する制御部とを備える触覚伝達システムが提供される。

前記駆動部は、空気の圧力によって前記ディスク部を支持するｎ個の空圧バルーン駆動部であり、前記制御部は、前記信号に応じて前記ｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を制御してもよい。

前記駆動部はパルスを印加して移動させる駆動軸として、前記ディスク部を支持するｎ個のモータ駆動部であり、前記制御部は、前記信号に応じて前記ｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を制御してもよい。

前記ｎ個のモータ駆動部は、前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、前記印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動により前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整してもよい。

本発明によると、触覚伝達装置は、検出器で生成される信号に基づいてディスク部の支持の高さを調整し、ディスク部の高さ、傾斜方向、または傾斜程度を調整することによってディスク部に接触されるユーザの指で検出器から検出された力を直観的に認知することができる。

これによって、触覚伝達装置は、手術ロボットのように、敏感な組織（例えば、人体）や物体を操作するロボットに適用し、ロボットの先端が組織と接触する力をユーザに伝達することによって、伝達された力に基づいて操作される力を巧みに制御することができ、ロボットを用いた作業の効率性と安全性を向上することができる。

触覚伝達装置の構成を示す図である。 触覚伝達装置におけるディスク部の一例を示す図である。 一実施形態に係る触覚伝達装置を示す平面図である。 図３の触覚伝達装置を示す断面図である。 他の実施形態に係る触覚伝達装置を示す平面図である。 図５の触覚伝達装置を示す断面図である。 図５の触覚伝達装置を示す断面図である。 他の実施形態に係る触覚伝達装置を示した斜視図である。 図８の触覚伝達装置を示す断面図である。 触覚伝達装置の動作方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態を添付する図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、触覚伝達装置の構成を示す図である。図１を参照すれば、触覚伝達装置１００は、ディスク部１０１、ディスク復元部１０３、弾性部材１０９を備える駆動部１０５、および制御部１０７を備える。また、他の実施形態として、触覚伝達装置１００は、ディスク部１０１の高さまたは角度を固定するためのガイド部材１１１をさらに備えてもよい。

ディスク部１０１は、ユーザの指が接触する部分として触覚伝達装置１００の上面に位置し、例えば、プレート（ｐｌａｔｅ）状であってもよい。ディスク部１０１は、駆動部１０５による放射対称点ごとの支持の高さの調整に応じて、その高さ、傾斜方向、または傾斜程度が相異するようにすることによって検出器から検出された力を接触したユーザの指に伝達する。ここで、ディスク部１０１はｘ、ｙ、ｚ方向に回転または移動可能できるため、３自由度の動きを支援する。

ディスク部１０１は接触される指に触覚伝達の効果を向上させるため、表面に多様なパターンを形成してもよい。ディスク復元部１０３は、例えば、バネであってもよく、ディスク部１０１と触覚伝達装置１００の上面に接続されてもよい。すなわち、ディスク復元部１０３はディスク部１０１と駆動部１０５との間に締結され、支持の高さによるディスク部１０１の傾斜を選択範囲に維持するような役割を行う。

ディスク復元部１０３によってディスク部１０１の傾斜を元の状態に復元しようとする特性から駆動部１０５によりディスク部１０１の支持の高さが低く傾斜され、その後、駆動部１０５のよってディスク部１０１の支持力が消滅する場合、復元特性に応じてディスク部１０１の傾斜を当初のものに調整する。ここで、ディスク復元部１０３は、金属板材または弾性物質（例えば、ゴム）に薄く形成されてもよく、様々なパターンで形成されてもよい。

駆動部１０５はｎ個（ｎは自然数）であってもよく、ディスク部１０３を下方から支持する。例えば、駆動部１０５は空気の圧力によってディスク部１０３を支持する空圧バルーン駆動部であってもよい。ここで、ｎ個の空圧バルーン駆動部は、ディスク部１０３の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して注入される空気量に基づいた各空気の圧力に支持し、ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整する。

駆動部１０５はパルスを印加して移動させる駆動軸として、ディスク部１０１を、例えば、下方から支持するモータ駆動部であってもよい。すなわち、モータ駆動部は、印加されるパルス量に基づいて駆動軸を上下方向に移動させ、ディスク部１０１の支持の高さを調整する。ｎ個のモータ駆動部は、ディスク部１０１の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動により、ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整する。モータ駆動部は、例えば、ソレノイド形態の磁気駆動装置であってもよい。

他の一例として、モータ駆動部は、パルス印加によって形成された水平方向のプッシュ強度を垂直方向に変換して駆動軸に伝達する三角支持台を備えてもよい。すなわち、モータ駆動部は、印加されるパルス量に基づいて三角支持台を左右方向（水平方向）に移動させることで、三角支持台と接続される駆動軸が上下方向（垂直方向）に移動しながらディスク部１０１を、例えば、下方から支持する。

ここで、三角支持台は、印加されるプッシュ強度に基づいて傾斜面が駆動軸と接触する部分を調整することで駆動軸を上下方向に移動させ、ディスク部１０１の支持の高さを調整する。三角支持台をそれぞれ含むｎ個のモータ駆動部は、ディスク部１０１の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、印加されるプッシュ強度に基づいた各駆動軸の移動によりｎ個の放射対称点における支持の高さを調整する。

制御部１０７は、検出器で生成される信号に基づいてｎ個の駆動部によるディスク部１０１の支持の高さを決定する。制御部１０７はｎ個の駆動部１０５が空圧バルーン駆動部である場合、検出器で生成される信号に応じてｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を制御し、ディスク部１０１の支持の高さを決定してもよい。制御部１０７はｎ個の駆動部１０５がモータ駆動部である場合、検出器で生成される信号に応じてｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を制御し、ディスク部１０１の支持の高さを決定してもよい。

また、制御部１０７はｎ個の駆動部１０５が三角支持台を含むことのできるｎ個のモータ駆動部である場合、検出器で生成される信号に応じてｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるプッシュ強度を制御し、直接または三角支持台を経由してディスク部１０１の支持の高さを決定してもよい。すなわち、制御部１０７は、ｎ個の駆動部１０５によるディスク部１０１の支持の高さを調整することによって、ディスク部１０１の高さまたは傾斜を調整する。

弾性部材１０９はｎ個の駆動部１０５に含まれてディスク部１０１と駆動部１０５との間で緩衝の役割を果し、駆動部１０５に含まれる空気室への空気流入または空気室にからの空気流出を実施状況に応じて制御する。

例えば、空圧バルーン駆動部に含まれた空気室に圧縮空気が流入される実施状況では、圧縮空気が所定の空気流出口を介して外部に漏れないようにし、空圧バルーン駆動部によるディスク部１０１の支持の高さの調整を可能にする。すなわち、弾性部材１０９は、空圧バルーン駆動部によって注入される空気量に応じて下部に位置する空気室と共に膨張されたことでディスク部１０１の支持の高さを増加させる。ここで、弾性部材１０９は、膨張された程度を選択範囲内で許容してディスク部１０１の最大支持の高さを制限する。

逆に、空気室にから圧縮空気を流出させなければならない実施状況では、弾性部材１０９は空気流出口を開放し、空気室から空気が漏れるようにする。ここで、弾性部材１０９は、上述したディスク復元部と共にディスク部１０１が一定の高さ以下になることを抑制する。

ガイド部材１１１はディスク部１０１の周辺に位置し、ユーザの指がディスク部１０１に接触しながら安定感のあるよう載置させる凹んでいる部分を含んで形成される。すなわち、ガイド部材１１１は、ディスク部１０１と接触する部分を除いた指の他の部分に、最大に近接するよう曲線の形態を有することによって、指とディスク部１０１の自然な接触を誘導する。

また、ガイド部材１１１は、ディスク部１０１に接触するユーザの指に対する高さまたは角度を固定させることによって、指の動きによるディスク部１０１との接触変化を制限する。したがって、ガイド部材１１１は、指の固定された部分（例えば、触覚に敏感な部分の指先部分）でディスク部１０１の変化を検出することができる。

触覚伝達装置１００は、検出器で生成される信号に基づいてディスク部１０１の支持の高さを調整し、ディスク部の高さ、傾斜方向、または傾斜程度を調整することによってディスク部に接触するユーザの指において検出器から検出された力を直観的に認知できる。ここで、触覚伝達装置１０１は手術ロボットのように、敏感な組織（例えば、人体）や物体を操作するロボットに適用され、ロボットの先端が組織と接触する力をユーザに伝達することで、伝達された力に基づいて操作する力を巧みに制御し、ロボットを用いた作業の効率性と安全性を向上させることができる。

図２は、触覚伝達装置におけるディスク部の一例を示す図である。図２を参照すれば、触覚伝達装置２００は駆動部が含まれるボディ（ｂｏｄｙ）２０１の上面に、例えば、円盤状のディスク部２０３を備えてもよい。ここで、ディスク部２０３は第１中心軸２０５、２０７を中心に設定された範囲内でｘ、ｙ方向に回転可能であり、設定された範囲内で第２中心軸２０９のｚ方向に移動可能であるため３自由度の動きを支援する。ここで、ディスク部２０３は、３自由度の動きによって様々な角度で調整されることで接触される指に検出された信号に対応する力を容易に伝達することができる。

図３は、一実施形態に係る触覚伝達装置を示す平面図である。図３を参照すれば、触覚伝達装置２００はディスク部２０３の下部に、例えば、放射対称形に配置する３つの空圧バルーン駆動部３０１−１、３０１−２、３０１−３を含む。ここで、３つの空圧バルーン駆動部３０１−１、３０１−２、３０１−３は、ディスク部２０３の重心を基準にする３つの放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３に対して注入される空気量に基づいた各空気の圧力に支持し、３つの放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３における支持の高さを調整する。

３つの空圧バルーン駆動部３０１−１、３０１−２、３０１−３は注入される空気量をそれぞれ独立的に制御し、３つの放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３でディスク部２０３に対する押す程度を個別に調整することによって、ディスク部２０３に接触した指を刺激する方向と力の強度を調整する。

また、触覚伝達装置２００は、ディスク部２０３とボディの上面３０３との間に位置するディスク復元部３０５を備えてもよい。ディスク復元部３０５はディスク部２０３とボディの上面３０３との間に接続され、ディスク部２０３の傾斜を元の状態に復元しようとする特性を有する。

図４は、図３の触覚伝達装置を示す断面図である。図４を参照すれば、触覚伝達装置２００は、ディスク部２０３、傾斜されたディスク部２０３を復元するためのディスク復元部３０５、ディスク部２０３を下方から支持する空圧バルーン駆動部３０１−１、３０１−２を含んで構成する。空圧バルーン駆動部３０１−１、３０１−２は、空気室３１１と空気の注入によって膨張してディスク部２０３へ支持力を伝達する弾性部材３０７を含んでもよい。

ディスク部２０３は、空圧バルーン駆動部３０１−１、３０１−２による放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２ごとの支持の高さ調整によって高さ、傾斜方向、または傾斜程度を相異するようにし、検出器から検出された力を接触したユーザの指に伝達する。

第１空圧バルーン駆動部３０１−１は注入される空気量に基づいた空気の圧力でディスク部２０３の第１放射対称点Ｐ_１に対する支持の高さを調整し、第２空圧バルーン駆動部３０１−２は注入される空気量に基づいた空気の圧力でディスク部２０３の第２放射対称点Ｐ_２に対する支持の高さを相異するように調整することで、全体的にディスク部２０３の傾斜が検出器で生成された信号に相応する角度に傾斜されるようにする。

弾性部材３０７は、外部と連結された空気注入管３０９を介して空気室３１１に圧縮空気が注入されれば、膨張されてディスク部２０３を上側に押し出す。ここで、弾性部材３０７は膨張された程度を制御し、ディスク部２０３は特定方向または角度範囲から離れないようにする。

触覚伝達装置２００は、第２空圧バルーン駆動部３０１−２に注入される空気量を第１空圧バルーン駆動部３０１−１に注入される空気量よりも相対的に多く制御し、第２放射対称点に対するディスク部２０３の支持の高さを、第１放射対称点に対するディスク部２０３の支持の高さよりも高く調整することで、ディスク部２０３を左側に傾斜させてもよい。ここで、ディスク部２０３の傾斜は、第１、２放射対称点に対する支持高さの差に対応する。

図５は、他の実施形態に係る触覚伝達装置を示す平面図である。図５を参照すれば、触覚伝達装置２００はディスク部２０３下部に、例えば、放射対称形に配置する３つのモータ駆動部５０１−１、５０１−２、５０３−３を含んでもよい。ここで、３つのモータ駆動部５０１−１、５０１−２、５０１−３はディスク部２０３の重心を基準にする３つの放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３に対して、印加されるパルス量に基づいた各駆動軸５０３−１、５０３−２、５０３−３の移動により３つの放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３における支持の高さを調整する。３つのモータ駆動部５０１−１、５０１−２、５０１−３は注入される電源量、すなわちパルス量をそれぞれ独立的に制御し、３つの放射対称点Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３でディスク部２０３に対する押す程度を個別に調整することによって、ディスク部２０３に接触した指を刺激する方向と力の強度を調整することができる。

触覚伝達装置２００はディスク部２０３とボディの上面３０３との間に位置するディスク復元部３０５を備えてもよい。ディスク復元部３０５はディスク部２０３とボディの上面３０３との間に接続され、ディスク部２０３の傾斜を元の状態に復元しようとする特性を有する。

図６は、図５の触覚伝達装置を示す断面図である。図６を参照すれば、触覚伝達装置２００は、ディスク部２０３、傾斜したディスク部２０３を復元するためのディスク復元部３０５、及びディスク部２０３を下方から支持するモータ駆動部５０１−１、５０１−２を備える。

ディスク部２０３は、モータ駆動部５０１−１、５０１−２による放射対称点ごとの支持の高さ調整によって、高さ、傾斜方向、または傾斜程度を相異するようにすることで検出器から検出された力を接触したユーザの指に伝達する。

例えば、第１モータ駆動部５０１−１は、印加されるパルス量に基づいた駆動軸５０３−１の移動によりディスク部２０３の第１放射対称点Ｐ_１に対する支持の高さを調整し、同時に第２モータ駆動部５０１−２は、印加されるパルス量に基づいた駆動軸５０３−２の移動によりディスク部２０３の第２放射対称点Ｐ_２に対する支持の高さを第１モータ駆動部５０１−１と相異に調整する。ここで、第１、２モータ駆動部５０１−１、５０１−２は各駆動軸５０３−１、５０３−２を上下方向に直接移動させることでディスク部２０３の支持の高さを調整する。

図６において、触覚伝達装置２００は、第２モータ駆動部５０１−２に印加されるパルス量に基づいた駆動軸５０３−１の移動を第１モータ駆動部５０１−１に印加されるパルス量に基づいた駆動軸の移動よりも相対的に大きく制御し、第２放射対称点Ｐ_２に対するディスク部２０３の支持の高さを、第１放射対称点Ｐ_１に対するディスク部２０３の支持の高さよりも高く調整することによって、ディスク部２０３を左側に傾斜させてもよい。ここで、ディスク部２０３の傾斜は第１、２放射対称点に対する支持高さの差に対応する。

図７は、図５の触覚伝達装置の他の実施形態を示す断面図である。図７を参照すれば、触覚伝達装置２００は前記駆動部としてモータ駆動部５０１−１、５０１−２が備えられる状態で、モータ駆動部５０１−１、５０１−２それぞれに傾斜面７０３−１、７０３−２を有する三角支持台７０１−１、７０１−２を備える。

ここで、三角支持台７０１−１、７０１−２は、モータ駆動部５０１−１、５０１−２によって生成された水平方向の力を用いて駆動軸５０３−１、５０３−２が上下運動し、ディスク部２０３を支持する機能を有する。すなわち、三角支持台７０１−１、７０１−２はモータ駆動部５０１−１、５０１−２にパルス印加することによって形成された水平方向のプッシュ強度を垂直方向に変換して駆動軸５０３−１、５０３−２に伝達する。このために三角支持台７０１−１、７０１−２には、前記プッシュによる水平移動によって駆動軸５０３−１、５０３−２が傾斜移動しながら上下移動する傾斜面７０３−１、７０３−２を有する。

例えば、第１三角支持台７０１−１は、第１モータ駆動部５０１−１によって形成された水平方向のプッシュ強度に基づいた駆動軸５０３−１を傾斜面７０３−１で傾斜移動させることによって、駆動軸５０３−１が垂直移動によりディスク部２０３の第１放射対称点Ｐ_１に対する支持の高さを調整する。類似に、第２三角支持台７０１−２は、第２モータ駆動部５０１−２によって形成された水平方向のプッシュ強度（例えば、前記第１モータ駆動部５０１−１とは異なる強度）に基づいた駆動軸５０３−２を傾斜面７０３−２で傾斜移動させることによって、駆動軸５０３−１が垂直移動によりディスク部２０３の第２放射対称点Ｐ_２に対する支持の高さを前記第１放射対称点Ｐ_１と相異するように調整する。

図７では、第２三角支持台７０１−２によって駆動軸５０３−２の上下移動を第１三角支持台７０１−１を通した駆動軸５０３−１の上下移動よりも相対的に大きく制御し、第２放射対称点Ｐ_２に対するディスク部２０３の支持の高さを第１放射対称点Ｐ_１に対するディスク部２０３の支持の高さよりも高く調整することによって、ディスク部２０３を左側に傾斜させ得る。ここで、ディスク部２０３の傾斜は、第１、２放射対称点に対する支持高さの差に対応する。

図８は、他の実施形態に係る触覚伝達装置を示した斜視図である。図８を参照すれば、触覚伝達装置２００はボディ２０１の上部に位置するガイド部材８０１を備えてもよい。

ガイド部材８０１はディスク部２０３の周辺に位置し、ユーザの指がディスク部２０３に接触しながら安定感のあるように載置させる凹んだ部分８０３を含むように形成されてもよい。

図９は、図８の触覚伝達装置を示す断面図である。図９を参照すれば、触覚伝達装置２００のガイド部材８０１は、ボディ２０１の上部にディスク部２０３と接触する部分を除いた指の他の部分に最大近接するように曲線状８０３−１、８０３−２を含むことによって、指とディスク部２０３の自然な接触を誘導する。

触覚伝達装置２００は、ガイド部材８０１を用いてディスク部２０３に接触するユーザの指に対する高さまたは角度を固定させることによって、指の動きによるディスク部２０３との接触変化を制限する。したがって、触覚伝達装置２００は、指の固定された部分（例えば、触覚に敏感な部分である指先の部分）でディスク部２０３の変化を検出することができる。

図１０は、触覚伝達装置の動作方法を示す図である。図１０を参照すれば、ステップＳ１００１において、触覚伝達装置はディスク部によってユーザの指を接触する。ディスク部は、例えば、プレート状であり、駆動部による放射対称点ごとの支持の高さ調整によって高さ、傾斜方向、または傾斜程度を相異するようにすることで検出器から検出された力を接触したユーザの指に伝達する。ここで、ディスク部はｘ、ｙ、ｚ方向に回転または移動されることによって３自由度の動きを支援する。

ステップＳ１００３において、触覚伝達装置は検出器で生成される信号に基づいてディスク部の支持の高さを決定する。

触覚伝達装置は、駆動部が空圧バルーン駆動部である場合、ｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を信号によって制御し、ディスク部の支持の高さを決定してもよい。具体的に、触覚伝達装置は、ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点を指定し、指定されたｎ個の放射対称点に対して注入される空気量に基づいた各空気の圧力にｎ個の放射対称点における支持の高さを調整する。

触覚伝達装置は駆動部がモータ駆動部である場合、ｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を前記信号によって制御し、ディスク部の支持の高さを決定してもよい。具体的に、触覚伝達装置は、ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点を指定し、指定されたｎ個の放射対称点に対して印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動によりｎ個の放射対称点における支持の高さを調整する。

また、モータ駆動部は、パルス印加によって形成された水平方向のプッシュ強度を垂直方向に変換して駆動軸に伝達する三角支持台を備えてもよい。すなわち、三角支持台は、傾斜面に沿って駆動軸を移動させることでモータ駆動部からの水平方向の力を垂直方向に変換して駆動軸が伝達することによって、駆動軸によるディスク部の支持の高さを決定してもよい。

他の実施形態として、触覚伝達装置は弾性部材を備えてもよい。この場合、触覚伝達装置は、空圧バルーン駆動部によって注入される空気量に応じて下部に位置する、空気室と共に弾性部材が膨張されることによってディスク部の支持の高さを増加させるが、膨張された程度を選択範囲内に許容してディスク部の最大支持の高さを制限する。

ステップＳ１００５において、触覚伝達装置は決定された支持の高さになるようｎ個の駆動部を制御し、ディスク部を下方から支持する。

一方、触覚伝達装置は、ディスク部周辺に位置するガイド部材を用いてディスク部で指が接触する高さまたは角度を固定する。ここで、触覚伝達装置は凹んだ部分を含むガイド部材が用いられることで、指をディスク部に接触しながら安定感のあるように安着させ得る。すなわち、触覚伝達装置は、ディスク部と接触する部分を除いた指の他の部分に最大近接する曲線状のガイド部材を用いて指とディスク部の自然な接触を誘導する。

触覚伝達装置は、ディスク部に接触するユーザの指に対する高さまたは角度を固定させることによって、指の動きによるディスク部との接触変化を制限する。したがって、触覚伝達装置は、指の固定された部分でディスク部の変化を検出する。

触覚伝達装置は、検出器で生成される信号に基づいてディスク部の支持の高さを調整し、ディスク部の高さ、傾斜方向、または傾斜程度を調整することによってディスク部に接触するユーザの指で検出器から検出された力を直観的に認知することができる。

本発明の実施形態に係る方法は、多様なコンピュータ手段を介して様々な処理を実行することができるプログラム命令の形態で実現され、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読取可能な媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などのうちの１つまたはその組合せを含んでもよい。媒体に記録されるプログラム命令は、本発明の目的のために特別に設計されて構成されたものでもよく、コンピュータソフトウェア分野の技術を有する当業者にとって公知のものであり、使用可能なものであってもよい。

上述したように、本発明を限定された実施形態と図面によって説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明が属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような実施形態から多様な修正及び変形が可能である。

したがって、本発明の範囲は、開示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲だけではなく特許請求の範囲と均等なものなどによって定められるものである。

１００ 触覚伝達装置
１０１ ディスク部
１０３ 復元部
１０５ 駆動部
１０７ 制御部
１０９ 弾性部材
１１１ ガイド部材

Claims (20)

1. ユーザの指が接触されるディスク部と、
   前記ディスク部を下方から支持するｎ個（前記ｎは自然数）の駆動部と、
   検出器で生成される信号に基づいて前記ｎ個の駆動部による前記ディスク部の支持の高さを決定する制御部と、
   を備えることを特徴とする触覚伝達装置。
2. 前記駆動部は、空気の圧力によって前記ディスク部を支持するｎ個の空圧バルーン駆動部であり、
   前記制御部は、前記検出器によって生成された前記信号に応じて前記ｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を制御することを特徴とする請求項１に記載の触覚伝達装置。
3. 前記ｎ個の空圧バルーン駆動部は、前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、前記注入される空気量に基づいた各空気の圧力に支持し、前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整することを特徴とする請求項２に記載の触覚伝達装置。
4. 前記駆動部は、パルスを印加して移動させる駆動軸として、前記ディスク部を支持するｎ個のモータ駆動部であり、
   前記制御部は、前記信号に応じて前記ｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を制御することを特徴とする請求項１に記載の触覚伝達装置。
5. 前記ｎ個のモータ駆動部は、前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、前記印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動により、前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整することを特徴とする請求項４に記載の触覚伝達装置。
6. 前記ｎ個のモータ駆動部は、前記パルス印加によって形成された水平方向のプッシュ強度を垂直方向に変換して前記駆動軸に伝達する三角支持台を備えることを特徴とする請求項４に記載の触覚伝達装置。
7. 前記支持の高さによる前記ディスク部の傾斜を選択範囲に維持するディスク復元部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の触覚伝達装置。
8. 前記ディスク部に前記指が接触する高さまたは角度を固定するガイド部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の触覚伝達装置。
9. ディスク部を介してユーザの指を接触するステップと、
   検出器で生成される信号に基づいて前記ディスク部の支持の高さを決定するステップと、
   前記決定された高さになるようにｎ個の駆動部を制御し、前記ディスク部を下方から支持するステップと、
   を含むことを特徴とする触覚伝達装置の動作方法。
10. 前記支持の高さを決定するステップは、前記駆動部としてのｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を前記検出器によって生成された前記信号によって制御して前記ディスク部の前記支持の高さを決定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の触覚伝達装置の動作方法。
11. 前記支持の高さを決定するステップは、
    前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点を指定するステップと、
    前記指定されたｎ個の放射対称点に対して前記注入される空気量に基づいた各空気の圧力に前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の触覚伝達装置の動作方法。
12. 前記支持の高さを決定するステップは、前記駆動部としてのｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を前記信号によって制御し、前記ディスク部の前記支持の高さを決定するステップを含むことを特徴とする請求項９に記載の触覚伝達装置の動作方法。
13. 前記支持の高さを決定するステップは、
    前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点を指定するステップと、
    前記指定されたｎ個の放射対称点に対して、前記印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動により前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整するステップと、
    をさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載の触覚伝達装置の動作方法。
14. 前記ｎ個のモータ駆動部は、前記パルス印加によって形成された水平方向のプッシュ強度を垂直方向に変換して前記駆動軸に伝達する三角支持台を含むことを特徴とする請求項１２に記載の触覚伝達装置の動作方法。
15. 前記支持の高さによる前記ディスク部の傾斜を選択範囲に維持するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の触覚伝達装置の動作方法。
16. 前記ディスク部に前記指が接触する高さまたは角度を固定するステップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の触覚伝達装置の動作方法。
17. 触覚伝達装置と、
    前記触覚伝達装置が適用されたロボットと、
    を備え、
    前記触覚伝達装置は、
    ユーザの指が接触されるディスク部と、
    前記ディスク部を下方から支持するｎ個（前記ｎは自然数）の駆動部と、
    検出器で生成される信号に基づいて前記ｎ個の駆動部による前記ディスク部の支持の高さを決定する制御部と、
    を備えることを特徴とする触覚伝達システム。
18. 前記駆動部は、空気の圧力によって前記ディスク部を支持するｎ個の空圧バルーン駆動部であり、
    前記制御部は、前記信号に応じて前記ｎ個の空圧バルーン駆動部ごとに注入される空気量を制御することを特徴とする請求項１７に記載の触覚伝達システム。
19. 前記駆動部はパルスを印加して移動させる駆動軸として、前記ディスク部を支持するｎ個のモータ駆動部であり、
    前記制御部は、前記信号に応じて前記ｎ個のモータ駆動部ごとに印加されるパルス量を制御することを特徴とする請求項１７に記載の触覚伝達システム。
20. 前記ｎ個のモータ駆動部は、前記ディスク部の重心を基準にするｎ個の放射対称点に対して、前記印加されるパルス量に基づいた各駆動軸の移動により前記ｎ個の放射対称点における支持の高さを調整することを特徴とする請求項１９に記載の触覚伝達システム。

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