JP2017113691A

JP2017113691A - 疑似力覚発生装置

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Publication number: JP2017113691A
Application number: JP2015250982A
Authority: JP
Inventors: アハマドムサ; Ahmed Musa; 克幸落合; Katsuyuki Ochiai; 文晴森澤; Fumiharu Morisawa; 浩季森村; Hiroki Morimura; 修加々見; Osamu Kagami; 裕章五味; Hiroaki Gomi
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-12-24
Filing date: 2015-12-24
Publication date: 2017-06-29

Abstract

【課題】力の感じ方の差と低下を少なくできる疑似力覚発生装置を提供する。
【解決手段】信号生成部２は、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期の長さ（周期Ｔ）が時間経過とともに変化する駆動信号Ｖを発生する。駆動部３は、駆動信号Ｖを入力し、その波形に応じた態様でアクチュエータ４を駆動する。アクチュエータ４は、駆動部３による駆動の態様で前述の振動を発生させる。周期Ｔは、例えば、０．２ｓ（秒）から０．００２ｓ（秒）に低下し、０．２ｓ（秒）に復帰するサイクルを繰り返す。例えば対象者はアクチュエータ４に触れており、振動に応じた力覚を感じる。例えば、周期Ｔは、振動時のピーク加速度に反映される。ピーク加速度が変化するので、振動の強さが平均化され、どの対象者も良好な力覚の強さを感じる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動により力覚を感じさせる技術に関する。

図９は、従来の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

疑似力覚発生装置では、信号生成部２から駆動部３に対し、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成される駆動信号を送信し、駆動信号の態様でアクチュエータ４を振動させる。これにより、例えばアクチュエータ４に触れている対象者は牽引力のような疑似的な力覚を感じる（非特許文献１参照）。

例えば、牽引方向は、１周期に占める電圧が高い領域の比率であるデューティ比Ｄにより定まり、振動時のピーク加速度は、１周期の長さ（周期Ｔ）により定まる。

従来では、良好な力覚が得られる周期Ｔとデューティ比Ｄを実験で求め、この数値を常に使う。つまり、周期Ｔとデューティ比Ｄは一定である。

Tomohiro Amemiya, Hideyuki Ando, and Taro Maeda. 2008. Lead-me interface for a pulling sensation from hand-held devices. ACM Trans. Appl. Percept. 5, 3, Article 15 (September 2008) "What Vibration Frequency is Best for Haptic Feedback? ", ［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２７年１１月２７日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.precisionmicrodrives.com/tech-blog/2014/02/27/what-vibration-frequency-is-best-for-haptic-feedback-1＞

しかし、人間の力の感じ方には個人差があり、周期Ｔとデューティ比Ｄが一定だからといって、力の感じ方の差がないとは限らない。また、同じ人間でも、振動により感覚が鈍化し、力の感じ方が低下する。例えば、牽引方向が分からなくなる。

また、アクチュエータ４には製造バラつきがあり、周期Ｔを一定にしても、振動時のピーク加速度がバラついてしまう。

図１０は、アクチュエータの製造バラつきによりピーク加速度が周波数に応じてシフトする様子（周波数シフト）を示す図である。

破線のアクチュエータと実線のアクチュエータと一点鎖線のアクチュエータではピーク加速度の得られる周波数が異なる。周期Ｔを一定にすれば周波数も一定となるが、そうした場合であっても、ピーク加速度の得られる周波数の違いにより、加速度にバラつきが生じる。よって、牽引力に違いが生じ、力の感じ方の差が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、力の感じ方の差と低下を少なくできる疑似力覚発生装置を提供することを目的とする。

第１の本発明の疑似力覚発生装置は、対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置であって、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期の長さが時間経過とともに変化する駆動信号を発生する信号生成部と、前記駆動信号の波形に応じた態様でアクチュエータを駆動する駆動部と、前記駆動部による駆動の態様で前記振動を発生させるアクチュエータとを備えることを特徴とする。

第２の本発明の疑似力覚発生装置は、対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置であって、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期に占める予め定めた一方の領域の比率であるデューティー比が時間経過とともに変化する駆動信号を発生する信号生成部と、前記駆動信号の波形に応じた態様でアクチュエータを駆動する駆動部と、前記駆動部による駆動の態様で前記振動を発生させるアクチュエータとを備えることを特徴とする。

第３の本発明の疑似力覚発生装置は、対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置であって、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期の長さと１周期に占める予め定めた一方の領域の比率であるデューティー比とが時間経過とともに変化する駆動信号を発生する信号生成部と、前記駆動信号の波形に応じた態様でアクチュエータを駆動する駆動部と、前記駆動部による駆動の態様で前記振動を発生させるアクチュエータとを備えることを特徴とする。

第１の本発明によれば、１周期の長さが時間経過とともに変化するので、振動の態様が平均化され対象者の違いによる力の感じ方の差を少なくできる。また、１周期の長さが変化するので、一定の場合より力覚の鈍化を低減でき、力の感じ方の低下を少なくできる。また、１周期の長さが変化するので、振動の態様が平均化されアクチュエータの製造バラつきによる力の感じ方の差を少なくできる。

第２の本発明によれば、デューティー比が時間経過とともに変化するので、振動の態様が平均化され対象者の違いによる力の感じ方の差を少なくできる。また、デューティー比が変化するので、一定の場合より力覚の鈍化を低減でき、力の感じ方の低下を少なくできる。また、デューティー比が変化するので、振動の態様が平均化されアクチュエータの製造バラつきによる力の感じ方の差を少なくできる。

第３の本発明によれば、１周期の長さとデューティー比とが時間経過とともに変化するので、振動の態様が平均化され対象者の違いによる力の感じ方の差を少なくできる。また、１周期の長さとデューティー比とが変化するので、一定の場合より力覚の鈍化を低減でき、力の感じ方の低下を少なくできる。また、１周期の長さとデューティー比とが変化するので、振動の態様が平均化されアクチュエータの製造バラつきによる力の感じ方の差を少なくできる。

実施例１の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例２の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例３の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例４の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例５の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例６の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例７の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。実施例８の疑似力覚発生装置の構成を示す図である。従来の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。アクチュエータの製造バラつきによりピーク加速度が周波数に応じてシフトする様子（周波数シフト）を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［実施例１］
図１は、実施例１の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

図１に示す疑似力覚発生装置は、図示しない対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置である。力覚とは、力（例えば牽引力や押圧力）が対象者に加えられている感覚である。つまり、力覚とは例えば対象者が感じる、引っ張られているような感覚や、押されているような感覚である。実施例２以降も同様である。

疑似力覚発生装置は、電源１と、電源１から電力を供給される信号生成部２、駆動部３およびアクチュエータ４を備える。実施例２以降も同様である。

信号生成部２は、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期の長さ（以下、周期Ｔという）が時間経過とともに変化する駆動信号Ｖを発生する。

電圧が高い領域と電圧が低い領域は任意に設定することが可能である。例えば、電圧が高い領域を+5Vとし、電圧が低い領域を0Vとする例や、電圧が高い領域を+5Vとし、電圧が低い領域を+2Vとする例のように単極型としてもよいし、電圧が高い領域を+5Vとし、電圧が低い領域を-5Vとする例のように二極型とすることも可能である。実施例２以降も同様である。

駆動部３は、駆動信号Ｖを入力し、その波形に応じた態様でアクチュエータ４を駆動する。アクチュエータ４は、駆動部３による駆動の態様で前述の振動を発生させる。

波形図に示すように、駆動信号Ｖの周期Ｔは、電圧が高い領域と電圧が低い領域とで構成される。周期Ｔは、例えば、０．２ｓ（秒）から０．００２ｓ（秒）に低下し、０．２ｓ（秒）に復帰するサイクルを繰り返す。周期Ｔに占める予め定めた一方の領域（例えば、電圧が高い領域）の比率であるデューティー比Ｄは一定である。なお、デューティー比Ｄは、周期Ｔに占める電圧が低い領域の比率でもよい。

例えば対象者はアクチュエータ４に触れており、振動に応じた力覚を感じる。例えば、周期Ｔは、振動時のピーク加速度、すなわち力覚の強さに反映される。例えば、デューティー比Ｄは、力の方向に反映される。ピーク加速度が変化するので、振動の強さが平均化され、どの対象者も良好な力覚の強さを感じる。

すなわち、実施例１によれば、周期Ｔが時間経過とともに変化するので、振動の態様が平均化され対象者の違いによる力の感じ方の差を少なくできる。

また、周期Ｔが変化するので、一定の場合より力覚の鈍化を低減でき、力の感じ方の低下を少なくできる。

また、周期Ｔが変化するので、振動の態様が平均化されアクチュエータの製造バラつきによる力の感じ方の差を少なくできる。

［実施例２］
図２は、実施例２の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

実施例２における駆動信号Ｖの周期Ｔは、例えば、時間経過とともに０．００２ｓ（秒）から０．２ｓ（秒）に上昇し、０．００２ｓ（秒）に復帰するサイクルを繰り返す。その他については、実施例１と同様である。よって、周期Ｔが時間経過とともに変化するので、実施例１と同様の効果が得られる。

［実施例３］
図３は、実施例３の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

実施例２における駆動信号Ｖの周期Ｔは、例えば、時間経過とともに０．２ｓ（秒）から０．００２ｓ（秒）に低下し、時間経過とともに０．２ｓ（秒）に上昇するサイクルを繰り返す。その他については、実施例１と同様である。よって、周期Ｔが時間経過とともに変化するので、実施例１と同様の効果が得られる。

［実施例４］
図４は、実施例４の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

実施例４における駆動信号Ｖの周期Ｔは一定である。デューティー比Ｄは、例えば、時間経過とともに３５％から１５％に低下し、３５％に復帰するサイクルを繰り返す。その他については実施例１と同様である。デューティー比Ｄが変化するので、力の方向が平均化され、どの対象者も良好な力覚の方向を感じる。

すなわち、実施例４によれば、デューティー比が時間経過とともに変化するので、振動の態様が平均化され対象者の違いによる力の感じ方の差を少なくできる。

また、デューティー比が変化するので、一定の場合より力覚の鈍化を低減でき、力の感じ方の低下を少なくできる。

また、デューティー比が変化するので、振動の態様が平均化されアクチュエータの製造バラつきによる力の感じ方の差を少なくできる。

［実施例５］
図５は、実施例５の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

実施例５における駆動信号Ｖのデューティー比Ｄは、例えば、時間経過とともに１５％から３５％に上昇し、１５％に復帰するサイクルを繰り返す。その他については、実施例４と同様である。よって、デューティー比Ｄが時間経過とともに変化するので、実施例４と同様の効果が得られる。

［実施例６］
図６は、実施例６の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

実施例６における駆動信号Ｖのデューティー比Ｄは、例えば、時間経過とともに３５％から１５％に低下し、時間経過とともに３５％に上昇するサイクルを繰り返す。その他については、実施例４と同様である。よって、デューティー比Ｄが時間経過とともに変化するので、実施例４と同様の効果が得られる。

［実施例７］
図７は、実施例７の疑似力覚発生装置の構成と駆動信号の波形を示す図である。

実施例７における駆動信号Ｖの周期Ｔは、例えば、時間経過とともに上昇し、復帰するサイクルを繰り返す。

実施例７における駆動信号Ｖのデューティー比Ｄは、時間経過とともに上昇し、時間経過とともに低下するサイクルを繰り返す。

なお、周期Ｔのサイクルは、時間経過とともに低下し復帰するものでもよいし、時間経過とともに上昇し、時間経過とともに低下するものでもよい。

また、デューティー比Ｄのサイクルは、時間経過とともに低下し復帰するものでもよいし、時間経過とともに上昇し復帰するものでもよい。

実施例７によれば、周期Ｔとデューティー比Ｄが時間経過とともに変化するので、振動の態様が平均化され対象者の違いによる力の感じ方の差を少なくできる。

また、周期Ｔとデューティー比Ｄが変化するので、一定の場合より力覚の鈍化を低減でき、力の感じ方の低下を少なくできる。

また、周期Ｔとデューティー比Ｄが変化するので、振動の態様が平均化されアクチュエータの製造バラつきによる力の感じ方の差を少なくできる。

［実施例８］
図８は、実施例８の疑似力覚発生装置の構成を示す図である。

疑似力覚発生装置は、駆動部３とアクチュエータ４の組を複数備え、信号生成部２は、各駆動部３に駆動信号を供給し、各駆動部３は同じ組のアクチュエータ４を駆動する。例えば、駆動信号の周期Ｔやデューティー比Ｄはアクチュエータ４ごとに変えてもよいし、同一でもよい。例えば、アクチュエータ４ごとに割り当てた別々の対象者に振動を与えてもよいし、同一の対象者に全てのアクチュエータ４から振動を与えてもよい。

実施例４によれば、駆動部３とアクチュエータ４の組を複数備えるので、様々な態様で対象者に力覚を感じさせることができる。

２信号生成部
３駆動部
４アクチュエータ
Ｔ周期（１周期の長さ）
Ｄデューティー比

Claims

対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置であって、
電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期の長さが時間経過とともに変化する駆動信号を発生する信号生成部と、
前記駆動信号の波形に応じた態様でアクチュエータを駆動する駆動部と、
前記駆動部による駆動の態様で前記振動を発生させるアクチュエータと
を備えることを特徴とする疑似力覚発生装置。
対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置であって、
電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期に占める予め定めた一方の領域の比率であるデューティー比が時間経過とともに変化する駆動信号を発生する信号生成部と、
前記駆動信号の波形に応じた態様でアクチュエータを駆動する駆動部と、
前記駆動部による駆動の態様で前記振動を発生させるアクチュエータと
を備えることを特徴とする疑似力覚発生装置。
対象者に対して振動により力覚を感じさせる疑似力覚発生装置であって、
電圧が高い領域と電圧が低い領域とで１周期が構成され且つ１周期の長さと１周期に占める予め定めた一方の領域の比率であるデューティー比とが時間経過とともに変化する駆動信号を発生する信号生成部と、
前記駆動信号の波形に応じた態様でアクチュエータを駆動する駆動部と、
前記駆動部による駆動の態様で前記振動を発生させるアクチュエータと
を備えることを特徴とする疑似力覚発生装置。