JP2017530473A - 触覚感覚の制御を改善した触覚インタフェース - Google Patents

Abstract

本発明は、第１の方向又は第２の方向に動くボタン（１）と、粘度が磁界によって変化する磁気粘性流体相互作用要素（１２）と、磁気粘性流体と、命令に基づいて磁界を生成する生成システム（６）とを備えた制動装置と、ボタン（１）の現在位置を検出するセンサ（１４）と、ボタン（１）の速度を決定する手段と、磁界を生成する前記システムに命令を送るように構成された制御ユニット（ＵＣ）とを備え、前記命令が、ボタン（１）の現在位置とボタン（１）の現在動作速度にしたがって生成される。

Description

本発明は、触覚感覚の制御を改善した触覚インタフェースに関する。

触覚インタフェースは、ユーザによって操作される回転ボタンの形を取りうる。この場合、インタフェースは、作動ボタンの角度位置とユーザによって加えられた動きにしたがってユーザに抵抗を与えるトルクを生成し、これにより、ボタンを回転させたときにユーザによって知覚される触覚パターンを規定することを可能にする。

抵抗トルクは、磁気粘性流体によってボタンに伝達されてもよく、その見掛け粘性は、所定の触覚パターンを規定するために磁界を印加することによって変更される。

いくつかの触覚パターンは、比較的限られた角度ゾーン内に多数の抵抗トルク変化を有する。この場合、ボタンの作動速度が高くなるとユーザが知覚する触覚感覚の減少が見られる。

したがって、本発明の１つの目的は、触覚感覚の制御を改善した触覚インタフェースを提供することである。

前述の目的は、ユーザ相互作用要素（以降、ユーザ相互作用要素と呼ぶ）と流体と相互作用する要素（以降、流体相互作用要素と呼ぶ）であって、流体の見掛け粘度が制御刺激に応じて変化し、少なくとも回転不可能又は少なくとも平行移動不可能に固定された２つの要素と、可変刺激を生成する手段と、ユーザ相互作用要素の現在位置を測定するセンサと、ユーザ相互作用要素の現在位置とユーザ相互作用要素の動作速度とに応じて流体に印加される可変刺激を調整するのに適した手段とを備えた触覚インタフェースによって達成される。

本発明によって、ユーザ相互作用要素の動作速度に応じた触覚パターンを適用することによって、ユーザ相互作用要素の動作速度にしたがって触覚感覚を調整（例えば、強調）することが可能になる。この調整は、パターンの振幅又は形状の変更に関連しうる。したがって、触覚パターン値を選択する際に動作速度を考慮することによって、触覚感覚の制御が改善される。例えば、動作速度が高いときに触覚感覚の低下が防止される。

特に好ましくは、低速度パターンと高速度パターンが使用され、測定された位置に関して、ゼロ又は低速度でのパターンの値と高速度でのパターンの値との間で補間が行われる。

一実施形態では、低速度パターンと高速度パターンが使用され、相互作用要素の動作速度が低いと見なされるよりも低く、ユーザ相互作用要素の動作速度が高いと見なされるよりも高いしきい値が設定され、動作速度が高いと見なされるか低いと見なされるかにより、パターンの一方又は他方が適用される。

換言すると、各現在位置に、少なくとも２つの刺激値を適用することが想定され、その強度は、必要に応じて、ユーザ相互作用要素の動作速度を考慮するために異なり得るが、先行技術による触覚インタフェースでは、動作速度に関係なく各現在位置に単一刺激値が適用される。好ましくは、刺激値は、動作速度値ごとに、入力パラメータとして速度をとる所定の計算法又はアルゴリズムにしたがって決定される。

追加の特徴によれば、ユーザ相互作用要素に加えられる動きがユーザ及び位置測定センサによって知覚可能になる前に、ユーザの意図する動作を決定する装置を使用して、ユーザ相互作用要素にユーザが加えようとする動きの方向を決定でき、触覚レンダリングを更に改善できる。

したがって、本発明の内容は、
第１の方向と第２の方向に動くのに適した、ユーザと相互作用するユーザ相互作用要素と、
流体と相互作用する流体相互作用要素であって、その流体の粘度が、外部刺激により変化し、ユーザ相互作用要素に少なくとも平行移動不可能又は少なくとも回転不可能に固定された流体相互作用要素と、
その粘度が外部刺激に応じて変化する流体と、命令で前記流体内に前記刺激を生成するシステムとを有し、流体相互作用要素が流体内に配置された制動装置と、
ユーザ相互作用要素の現在位置を決定する手段と、
ユーザ相互作用要素の速度を決定する手段と、
前記刺激を生成する前記システムに命令を送るのに適した制御ユニットとを備え、制御ユニットが、ユーザ相互作用要素の現在位置と、ユーザ相互作用要素の現在動作速度とにしたがって前記命令を生成する手段を備える。

好ましくは、触覚インタフェースは、ユーザ相互作用要素に対するユーザの意図した動作を決定する手段を備えうる。

例えば、ユーザ相互作用要素に対するユーザの意図した動作を決定する手段は、
ユーザ相互作用要素にユーザによって印加されるトルクを検出する手段であって、ユーザ相互作用要素が回転可能な場合に、トルクの方向とそのトルクが所定の方向で所定の値より大きいか否かを決定するために、制御ユニットが、少なくともユーザ相互作用要素の速度がゼロ又は低速度であることが検出されたときのトルクについて得られた情報に基づいて前記刺激を生成するようにシステムを制御する手段、又は、
ユーザ相互作用要素にユーザによって印加される負荷を検出する手段を含み、ユーザ相互作用要素が平行移動可能な場合に、力の方向とその力が所定の方向で所定の値より大きいか否かを決定するために、制御ユニットが、少なくともユーザ相互作用要素の速度がゼロ又は低速度であることが検出されたときの力について得られた情報に基づいて前記刺激を生成するようにシステムを制御する。

ユーザ相互作用要素にユーザによって印加されるトルク又は力を検出する手段は、優先的に予圧されて取り付けられた少なくとも１つの負荷センサ、又は触覚インタフェースの要素のうちの１つに対するトルク又は力によって生じた歪みの少なくとも１つのセンサとを備えうる。

触覚インタフェースは、ユーザ相互作用要素に対してユーザによって印加されたトルク又は力によって歪むように配置されたプルーフ体（proof body）を備え、トルク又は力を検出する手段は前記プルーフ体と接触する。好ましくは、プルーフ体は歪みがユーザによって知覚可能でないような材料で作成される。

一実施形態の一例では、制御ユニットは、少なくとも、
動作速度の標準が第１の所定の値以下かつゼロではなく、かつユーザ相互作用要素が第１の方向に動かされるときの第１の触覚パターンの値を含む第１のデータベースと、
動作速度の標準が第２の所定の値と少なくとも等しくかつユーザ相互作用要素が第１の方向に動かされるときの第２の触覚パターンの値を含む第２のデータベースと、
動作速度の標準が第３の所定の値以下であってゼロではなくかつユーザ相互作用要素が第２の方向に動かされるときの第３の触覚パターンの値を含む第３のデータベースと、
動作速度の標準が第４の所定の値と少なくとも等しくかつユーザ相互作用要素が第１の方向に動かされるときの第４の触覚パターンの値を含む第４のデータベースと、
ユーザ相互作用要素の動作方向にしたがって第１及び／又は第２のデータベースあるいは第３及び／又は第４のデータベースを使用する命令を生成して、生成された命令に基づいて新しい触覚パターンの値を決定するのに適した手段とを備える。

一実施形態の更に他の例では、制御ユニットは、少なくとも、
動作速度の標準が第１の所定の値以下でありかつユーザ相互作用要素が第１の方向に動かされるときの第１の触覚パターンの値を含む第１のデータベースと、
動作速度の標準が第２の所定の値と少なくとも等しくかつユーザ相互作用要素が第１の方向に動かされるときの第２の触覚パターンの値を含む第２のデータベースと、
動作速度の標準が第３の所定の値以下でありかつユーザ相互作用要素が第２の方向に動かされるときの第３の触覚パターンの値を含む第３のデータベースと、
動作速度の標準が第４の所定の値と少なくとも等しくかつユーザ相互作用要素が第１の方向に動かされるときの第４の触覚パターンの値を含む第４のデータベースと、
ユーザ相互作用要素の動作方向にしたがって第１及び／又は第２のデータベースあるいは第３及び／又は第４のデータベースを使用する命令を生成して、生成された命令に基づいて新しい触覚パターンの値を決定するのに適した手段とを備える。

好ましくは、命令を生成する手段が、第１のデータベースの値と第２のデータベースの値の間、又は第３のデータベースの値と第４のデータベースの値の間に補間（例えば、一次補間）を適用する。

例えば、第２の所定の速度は、第１の動作方向の最大動作速度として定義されてもよく、第４の所定の速度は、第２の動作方向の最大動作速度として定義されてもよい。

１つの有利な実施形態では、流体が磁気粘性流体であり、刺激が磁界であり、生成された命令が電流強度である。

動作速度を決定する手段は、例えば、現在位置を決定する手段によって提供される情報の派生物を計算する。

実施形態の一例では、ユーザ相互作用要素は回転可能であり、回転シャフトにその長手軸で固定され、流体と相互作用する要素が回転不可能に固定され、角度位置を測定する手段が角度位置センサである。

実施形態の更に他の例では、ユーザ相互作用要素は平行移動可能である。

本発明の別の内容は、上記本発明による触覚インタフェースを制御する方法であり、
ａ）ユーザ相互作用要素の現在位置を決定するステップと、
ｂ）ユーザ相互作用要素の速度を決定するステップと、
ｃ）動作の方向を決定するステップと、
ｄ）決定された動作方向に関して、決定された動作速度の触覚パターンの値を決定するステップと、
ｅ）前記刺激を生成するシステムに命令を生成するステップとを含む。

ステップｄ）で、第１の所定の値より小さくゼロではない動作速度に関する触覚パターンの第１の値と、少なくとも第２の所定の値に等しい動作速度に対する触覚パターンの第２の値とに基づいて、触覚パターンの値を決定できる。

例えば、ステップｄ）は、しきい値関数によって決定された動作速度の触覚パターンの前記値を計算するステップであり、決定された動作速度のパターンの値は、第１の所定の値より小さい動作速度の触覚パターンの第１の値、又は少なくとも第２の所定の値と等しい動作速度の触覚パターンの第２の値のいずれかでよい。

好ましくは、上記方法は、ステップｄ）の前に、ユーザ相互作用要素に対するユーザの意図する動作を決定するステップを含み得る。ステップｄ）で、必要に応じてゼロの第１の所定の値以下の動作速度に関する触覚パターンの第１の値と、少なくとも第２の所定の値の動作速度に対する触覚パターンの第２の値とに基づいて、触覚パターンの値を決定できる。

ステップｄ）は、補間、例えば一次補間によって決定された動作速度の触覚パターンの前記値を計算するステップでよい。

本発明は、以下の説明と添付図面に基づいてより明瞭に理解される。

本発明で使用し得る回転式触覚インタフェースの実施形態の例の断面図である。 本発明による回転式インタフェースの概略図である。 所定方向のパターンと所定速度の場合の、ユーザ相互作用要素の角度位置にしたがって磁気粘性制動装置によって印加される制動負荷の変化の図的表現である。 ユーザ相互作用要素の動作速度にしたがって磁気粘性制動装置によって適用される制動レベルの図的表現である。 本発明による触覚インタフェースの制御アルゴリズムの例を表す図である。 本発明による触覚インタフェースの制御アルゴリズムの例を表す図である。 図１のインタフェースの平面Ａ−Ａに沿った横断面図である。 図６のインタフェースに使用されるプルーフ体の一実施形態の例の斜視図である。 図６のインタフェースに使用されうるプルーフ体の一実施形態の更に他の例の斜視図である。 触覚インタフェースの更に他の例の側面図である。 図９のインタフェースに使用されるプルーフ体の異なる図である。 図９のインタフェースに使用されるプルーフ体の異なる図である。 図９のインタフェースに使用されるプルーフ体の異なる図である。 本発明で使用されうる線形触覚インタフェースの例の拡大図である。 本発明による触覚インタフェースの制御アルゴリズムの例を示す図である。 ユーザの意図した動作の知識を示す、図４のアルゴリズムの代替実施形態を示す図である。 ユーザの意図した動作の知識を示す、図５のアルゴリズムの代替実施形態を示す図である。

以下の説明では、回転ボタンを有する触覚インタフェースの例を詳細に述べるが、本発明が、カーソル型直線運動を有する触覚インタフェースにも適用可能であることが理解されよう。更に、示されたインタフェースは、磁気粘性流体（即ち、その見掛け粘度が印加される磁界によって変化する）を使用するが、電気粘性流体（即ち、見掛け粘度が印加される電界によって変化する）の使用は本発明の範囲外ではない。

図１Ａは、本発明による回転触覚インタフェースＩ１の実施形態の例の縦断面図を示す。

触覚インタフェースＩ１は、ユーザによって操作されるように意図され以下で「ボタン」と呼ばれる要素１を備える。このボタンは、軸Ｘのまわりに回転可能なシャフト２によって回転不可能に固定され、またシャフト２の回転に対抗する抵抗負荷生成装置４又は磁気粘性制動装置を備える。

制動装置４は特性を磁界によって調整できる流体を含み、磁界を生成するシステム６がハウジング８内に収容される。流体は、例えば、磁気粘性液体である。ハウジング、流体及び磁界を生成するシステムを含む組立体は、磁気粘性制動装置を構成する。

ハウジング８は、磁気粘性流体を収容する気密チャンバ９を画定する。このチャンバの全て又は一部が、システム６によって生成された磁界を受ける。ハウジング８は、側壁８．１、下端８．２及び上端８．３を有する。

シャフト２は、上端８．３を通り、チャンバ９を通り、下端８．２を通る。シャフト２の端２．１は、その反対側でボタン１を支持し、ハウジング８の下端に収容され、下端８．２内に取り付けられた軸受１１によって回転式にガイドされる。シール１３（例えば、Ｏリング）が、シャフトと下端及び上端との間の気密を保証する。

ハウジング８は、磁気粘性流体を収容する気密チャンバを画定する。

制動装置４は、シャフト２に回転不可能に固定され、気密チャンバ１０に収容された要素１２を備える。この要素は磁気粘性流体と相互作用するのに適しており、要素１２の回転は磁気粘性流体によって見掛け粘度に応じてある程度制動される。

図示の例では、要素１２は、端部１２．３に固定された円形断面を有する２つの同心側壁１２．１及び１２．２を備え、端部１２．３はシャフトと回転不可能に固定されている。

あるいは、要素１２は、１つの側壁又は３つ以上の同心円側壁を備えてもよい。あるいは、要素１２は、円盤によって構成されてもよい。更に、相互作用要素は、動きに対する抵抗を高めるために、スロット及び／又は突出又は中空部分を備えてもよい。

図示の例では、ハウジング８の下端８．２は、気密チャンバ９の内容積が相互作用要素１２の内容積に対応する形状を有するような形状を有し、これにより、必要とされる流体の量を減少できる。図示の例では、ハウジングに固定された円形断面を有する円筒要素１３が、２つの側壁１２．１，１２．２の間に挿入され、このことは、側壁１２．１及び１２．２が回転されたときの磁気粘性流体のせん断効果に寄与する。

要素１２の側壁１２．１，１２．２は、磁性材料又は非磁性材料で作成されうる。

図示の例では、可変磁界を生成するシステム６が、ハウジングに取り付けられ相互作用要素１２内に配置されたコイルと、制御ユニットによってボタンの動きと事前記録パターンとにしたがって制御される電流源（図示せず）とを備える。

インタフェースは、図示の例では、ハウジング外に位置しシャフト２に部分的に固定された位置センサ１４を備える。位置センサ１４は、この例では、現在角度位置によって表されるボタンの現在位置を測定することを可能にする。これは、例えば、インクリメンタル光学エンコーダから成りうる。

触覚インタフェースは、また、ハウジング８が配列されたフレーム１６を備える。フレーム１６は、第１及び第２の端フランジ１８，２０と、２つのフランジ１８，２０に固定された側壁２２とを備え、回転シャフトが第１のフランジ１８を横切る。位置センサ１４は、フレームの第１のフランジに取り付けられる。

制動装置は、ユーザ相互作用要素の動きに対抗する抵抗負荷を印加するように意図されている。この抵抗負荷は、再現しようとする触覚レンダリングにしたがって所定の触覚パターンに基づいて決定され、これらのパターンは、データベースに記録されている。

触覚パターンは、以下のデータにしたがって印加される制動負荷によって定義される。 ボタンの現在角度位置、
ボタンの現在回転方向、
ボタンの現在回転速度。

したがって、触覚パターンは、ボタンに適用される１組の制動負荷値（即ち、パターンを定義する１組の値）であり、触覚パターンの各値は、ボタンの所定の角度位置及びボタンの回転方向と関連付けられる。この制動負荷値は、磁界を生成するシステム（例えば、コイル）に電力供給する電流強度に対応する磁界値に対応する、見掛け粘度値に対応する。

異なる角度位置、又は線形インタフェースの場合には複数の異なる直線位置に、同じパターン値を割り当てうることは明らかである。

図２に任意の触覚パターンの図的表現を示す。角度θの角度位置にしたがって、制動装置によって印加される制動負荷ＣＦが表わされる。各角度値は、対応する制動負荷値を有する。

触覚インタフェースは、磁界を生成する前記システムに対して、再現されるパターンの値を適用するように命令を生成するように構成された制御ユニットＵＣを備える。図１Ｂで、インタフェースＩ１の概略図が見られる。

本発明によれば、制御ユニットＵＣは、運動方向に加えて、ボタンの動作速度の値を考慮して、磁界を生成するシステムに命令を生成する。

この場合、以下の４つのパターンが定義される。
−ボタンの正と見なされる動作方向と低回転速度の場合に定義されたパターンＭＰＬ、
−ボタンの正の動作方向と高回転速度に対して定義されたパターンＭＰＲ、
−ボタンの負と見なされる動作方向と低回転速度の場合に定義されたパターンＭＮＬ、
−ボタンの負の動作方向と高回転速度の場合に定義されたパターンＭＮＲ。

低速度は、その値が所定のしきい値以下であるがゼロでない速度である。

高速度は、ボタンを操作できる最大速度と見なされる。正方向の高速度は、負方向の高速度と等しくても異なってもよい。

動作速度は、好ましくは位置センサによって提供される情報に基づいて近似され、これにより小型システムを提供できる。しかしながら、回転速度を決定するために、位置センサとは異なる他の装置が使用されうる。

図４に、考慮するパターン値を選択するための第１のアルゴリズムを示す。

最初のステップ１００で、ボタンの位置、動作速度（ＳＰＥＥＤ変数）、及び動作方向（ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数）が、現在位置センサによって提供される情報に基づいて決定される。ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数は、値＋１（正と見なされる運動方向）、値−１（負と見なされる運動方向）、又は速度がゼロのときに値０をとりうる。

ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数が＋１の場合、
低速度正パターンデータベースＢＰＬで、パターン値ＶＰＬを調べ（ステップ１０２）、
高速度正パターンデータベースＢＰＲで、パターン値ＶＰＲを調べる（ステップ１０４）。

ステップ１０２及び１０４は、同時でもよく順次でもよい。

あるいは、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数が−１又は０の場合、
低速度負パターンデータベースＢＮＬで、パターン値ＶＮＬを調べ（ステップ１０６）、
高速度負パターンデータベースＢＮＲで、パターン値ＶＮＲを調べる（ステップ１０８）。

第１のアルゴリズムプロセスの終わりに、ＶＰＬとＶＰＲ、又はＶＮＬとＶＮＲの２つのパターン値が得られる。

図５に、磁界を生成するシステムに適用され、比例すると考えられる制動負荷又は電流強度を決定するのに適した第２のアルゴリズムの好ましい例を示す。

最初のステップ２００で、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数がゼロか否か確認され、ゼロの場合、この例では、制御ユニットがボタンに負荷を印加しない命令を制動装置に生成し、この場合、磁界が流体に印加されない。アルゴリズムが完了する。あるいは、印加された最後の磁界を維持するように決定されてもよい。このステップは、ステップ１０２の前に行われてもよい。

ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数が０とは異なる場合（即ち、＋１又は−１の場合）、次のステップ２０２で、次の式に等しい係数ＡＬＰＨＡが計算される。

（ａｂｓ（ＳＰＥＥＤ）−Ｖ＿ＭＩＮ）／（Ｖ＿ＭＡＸ−Ｖ＿ＭＩＮ）

ここで、ａｂｓ（ＳＰＥＥＤ）は、ＳＰＥＥＤ変数の絶対値であり、
Ｖ＿ＭＡＸは最大動作速度の設定値であり、この値は、例えば、ユーザがインタフェースで迅速で大雑把な動きをしようとするときに、ボタンを通常通りに作動させる通常最大回転速度に設定される。

ここで、Ｖ＿ＭＩＮは最小動作速度の設定値であり、この値は、例えば、ユーザがインタフェースでゆっくりと高精度な動きをしようとするときに、ボタンを通常通りに作動させる通常最小回転速度に設定される。

Ｖ＿ＭＡＸは、パターンＭＰＲ及びＭＮＲが修正なしに確立される高速度に対応する。

Ｖ＿ＭＩＮは、パターンＭＰＬ及びＭＮＬが修正なしに確立される低速度に対応する。

次のステップ２０４で、係数ＡＬＰＨＡが、異常な計算結果を防ぐために０〜１に限定されると好ましい。実際には、例外的に、ボタンは、設定された最大速度を超える速度で作動される。即ち、動作速度を機械的に制限するものがないので、値ＡＬＰＨＡの計算で結果が１を超えることが起こりうる。同様に、例外的に、ボタンが、設定された最低速度より遅い速度で作動され、即ち、Ｖ＿ＭＩＮにゼロとは異なる値を選択できるので、値ＡＬＰＨＡの計算で結果がゼロより小さくなることが起こりうる。

次のステップ２０６で、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ変数が、第１のアルゴリズムによって選択されたパターン値に基づいて一次補間を使用して計算される。

ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ＝（１−ＡＬＰＨＡ）＊ ＶＰＬ ＋ ＡＬＰＨＡ＊ ＶＰＲ（動作方向が正の場合）

ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ＝（１−ＡＬＰＨＡ）＊ ＶＮＬ ＋ ＡＬＰＨＡ＊ ＶＮＲ（動作方向が負の場合）

次のステップ２０８で、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ変数が、制動装置に適用される。

図５のアルゴリズムで、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮが、一次補間に基づいて計算される。図３に、正方向の動作の場合に動作速度に応じたこのパターンの表現を示す。

他の補間（例えば、二次補間）を使用することもできる。

また、しきい値以下の速度で１の値をとり、しきい値を超える速度で別の値をとる、しきい値関数ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮを使用することが想定されうる。

図５のアルゴリズムでは、制動負荷は、ＶＰＲ＞ＶＰＬ（又は、他の動作方向ではそれぞれＶＮＲ ＞ＶＮＬ）を選択する場合に、動作速度によって強調される。

一方、制動負荷が減少し動作速度が増大すること、又はＣＵＲＲＥＮＴ ＰＡＴＴＥＲＮと速度の関係が単調ではないことを想定できる。

前述のアルゴリズムは、線形触覚インタフェースに完全に適用でき、その場合、位置センサは長手方向位置を決定するが角度位置は決定しない。

１つの特に好ましい実施形態では、インタフェースの汎用触覚レンダリングを更に改善するために、ユーザの意図した動作を決定するシステムを使用することが想定される。

ユーザの意図した動作を決定するシステムは、ユーザ及び位置センサによって知覚可能なボタンの動きが印加される前に、回転可能なインタフェースの場合にはユーザによってボタンに印加されるトルクと、線形インタフェースの場合にはユーザによってボタンに印加される力を検出する。

図１Ａと図６に示した例ではそのようなシステムが使用され、システムは、ユーザによって印加されたトルクによって生じた歪みが負荷センサにより検出されるプルーフ体２６を備える。プルーフ体は、図７に単独で示されている。プルーフ体２６は、長手方向端２６．１によってフレーム１６に固定され、他方の長手方向端２６．２によって磁気粘性制動装置、図示の例ではハウジング８に固定される。負荷センサは、ハウジング８に固定される長手方向端２６．２でプルーフ体と接触する。

図１と図６に示した例では、プルーフ体２６は、長手方向端２６．２で底２８によって閉じられた円形断面を有する筒状形状の本体を有する。環状カラー３０が、他の長手方向端２６．１に半径方向外方に延在する。

プルーフ体の内径は機能的間隙だけ大きくされたハウジング８の外径と一致している。プルーフ体の底は、ハウジングと、フレーム１６の第２のフランジ２０との間に配置されている。

プルーフ体は、フランジ１８とカラー３０を通る少なくとも１本のねじ３２によってフレームに固定されている。図示の例では、ねじ３２は、また、フランジ１８を側壁２８に接続する。

プルーフ体の底２８は、少なくとも１本のねじ３４によってハウジング８に固定されている。

プルーフ体２６は、また、長手方向端２６．２から突出する要素３６を備え、その反対側でハウジングと接触する。要素３６は、フレームのフランジ２０に形成された空所３８に収容される。

図示の例では、突出要素３６は、長手軸を中心とする角度部分の形状を有する。角度部分３６は、２つの面３６．１及び３６．２によって画定される。空所３８は、角度部分３６の形状に対応する形状を有し、角度部分３６の１つの面３６．１，３６．２にそれぞれ面する２つの面３８．１，３８．２によって画定されている。負荷センサ４０．１は、角度部分の面３６．１と接する空所の面３８．１に取り付けられ、負荷センサ４０．２は、角度部分３６の面３６．２に接する空所の面３８．２に取り付けられている。各負荷センサ４０．１，４０．２と、プルーフ体２６との間に、ポイント型機械接点が設けられている。負荷センサ４０．１，４０．２は、予圧されて取り付けられていると好ましい。

ボタンにトルクが印加されたとき、ボタンは、流体と相互作用するハウジング８を介してプルーフ体２６のねじれ歪みを引き起こし、流体は、シャフト２に接続された相互作用要素１２と相互作用する。この歪みは、ボタンの回転方向に応じて負荷センサ４０．１，４０．２の一方又は他方によって検出される。

プルーフ体は、例えば、ＡＢＳなどのプラスチック材料で作成される。

プルーフ体の材料とその形状は、印加される最小トルクと最大トルク、負荷センサの感度、及び求められる検出しきい値にしたがって決定されうる。更に、プルーフ体の歪みは、ユーザが知覚可能でないようなものである。例えば、数マイクロメートルのプルーフ体の歪みは、ユーザが知覚可能でないと考えられうる。

あるいは、負荷が、ハウジング８上又は回転シャフト上で直接測定されてもよく、この場合はトルクセンサが使用される。しかしながら、トルクセンサは、力センサと比べて高コストでかなり大きいサイズを有する。更に、トルクセンサは、正確で較正されたトルク値を提供するが、この情報は、本発明の範囲内で有効ではない。

負荷センサは、例えば、ホイートストンブリッジの形で組み立てられたピエゾ抵抗素子を使用して実現され、ピエゾ抵抗素子は、１ニュートン当たり数十ｍＶ程度の感度を、最大負荷での動きを数十マイクロメートルに制限するのに十分な高い剛性で可能にする。あるいは、負荷センサは、例えばプルーフ体に直接適用されてその歪みを検出するひずみゲージによって構成された１つ以上の歪みセンサによって置き換えられてもよい。

図８に、プルーフ体１２６の更に他の例を示す。その概略形状は、プルーフ体２６の形状と同一であるが、更に、プルーフ体１２６の側壁に縦方向スロット１２７を備える。好ましくは、スロット１２７は、規則的な角度で分散される。プルーフ体は、この実施形態では、歪みに対してより大きい能力を示す。例えば、プルーフ体は、アルミニウム合金で作成される。

長手軸に対して傾けられかつ／又は直線以外の形状（例えば湾曲形状）を有するスロットは、本発明の範囲外ではない。更に、スロットは、必ずしも同じサイズでなくてもよい。

好ましくは、軸方向ねじれ歪みがある状態でプルーフ体の歪みを増幅し同時に本発明の範囲内にない他の歪み（例えば、ユーザによってボタンに寄生的に加えられた半径方向歪み）に対するプルーフ体の歪みを減少させる手段を想定できる。これにより、検出の感度が改善され、外乱又は誤検出をなくしうる。

図１Ａ、図６〜図８のプルーフ体の例は、できるだけ大きい径でセンサを配置することによって測定装置の感度を高めることを可能にする。

図示の例では、好ましくは、突出要素の壁３６．１及び３６．２は互いに対して９０度となるように配置される。負荷センサ４０．１及び４０．２の点接点と関連したこの位置決めによって、プルーフ体の変形歪みを細分化し、フレーム１６の平面内にある２つの直交構成要素に沿って負荷に対する感度に優先順位を与え得る。その結果、例えば、フレーム１６の平面に対して垂直に印加される寄生負荷の感度が大幅に低下される。更に、センサ４０．１及び４０．２によって測定される直交力の成分の計算又はアルゴリズム処理（例えば、センサが予圧状態で優先組み立てされた場合に、２つのセンサの共通測定成分によって重み付けされた２つのセンサ間の測定差に基づく計算など）によって、フレーム１６の平面と平行に印加された寄生負荷に対する感度を、ある程度低下できる。

次に、ユーザの意図した動作が決定される装置の動作の例について述べる。

ユーザは、ボタンをその軸のまわりに第１の回転方向に回転させ、ストップとして規定された角度位置にする。磁界が磁気粘性流体に印加され、その結果、その見掛け粘度の変化が、ボタンにおける第１の回転方向のストップをシミュレートする流体と相互作用するための要素にトルクを生成する。

ユーザが、ボタン上で負荷を第１の回転方向に維持する場合、プルーフ体２６が、ハウジングを介してねじりトルクを受け、ハウジングは流体と相互作用し、流体がシャフト２に接続された相互作用要素１２と相互作用する。

この歪みは、第１の回転方向の下流に配置された力センサによって測定される。どの力センサが作動したかを知ることによって、ユーザがボタンを回転しようとする方向を決定できる。優先的には、予圧状態で組み立てられた２つの力センサからの測定値を組み合わせて、ユーザがボタンを回転しようとしている方向を決定できる。最小トルクの検出によって、ユーザが実際にボタンを旋回させようとしていることを確認できる。ユーザがボタンをストップで保持しようとしていることが推測される。磁界は、磁気粘性流体によって相互作用要素１２の動きの負荷に対抗するように維持される。

ユーザが、ボタンを第１の方向と反対の第２の方向に旋回しようとする場合、第１の回転方向に対して上流に配置された負荷センサが作動する。優先的には、予圧された状態で組み立てられた２つの力センサからの測定値を組み合わせて、ユーザがボタンを回転させようとしている新しい方向を決定できる。このことからユーザの意図が推測され、この意図は、最小トルクの検出によって確認される。この場合、磁界が相殺され、流体の見掛け粘度が大幅に低下され、これにより、相互作用要素が、固着作用を受けることなく第２の方向に回転できる。したがって、本発明によってフリーホイールの動作を再現できる。

図９及び図１０Ａ〜図１０Ｃに、本発明によるインタフェースＩ２の一実施形態の更に他の例を示す。インタフェースＩ２は、フレーム２１６、制動装置２０４、ホイールの形状を有するプルーフ体２２６、ユーザ２０１と相互作用するための要素を備える。流体と相互作用する要素は示されていない。

ホイールは、ハブ２２８、外側リング２３２、及びハブ２２８を外側リング２３２に接続するスポーク２３０を備える。

この例では、ハブ２２８は、例えばハブ２２８を軸方向に横切るねじによってインタフェースのハウジングに固定され、外側リング２３２は、例えば外側リングを軸方向に横切るねじによってフレームに固定されている。

２つの負荷センサ２４０．１，２４０．２は、スポーク２３０上に載せられている。プルーフ体２２６がある回転方向に作動されたときにセンサのうちの１つだけが作動するようにスポークに対して配置される。負荷センサは、フレーム２１６上に取り付けられ、スポーク２３０の１つの面に載せられている。あるいは、負荷センサは、予圧された状態で組み立てられてもよく、前述のように、プルーフ体上に配置され（例えば、ねじりトルクが作用したスポークの）歪みを検出する伸長ゲージによって置き換えられてもよい。より一般には、負荷センサは、歪みセンサと置き換えられうる。

この装置の動作は、前述の図１Ａの装置の動作と類似している。

好ましくは、回転手段や平行移動ガイド手段などの機械的ストレスをプルーフ体に印加する手段を追加でき、これにより、予圧された状態で組み立てることによって力センサの数を減少できる。

これらの力センサ又は歪みセンサから得られたデータが、電子システムによって処理されて、ユーザによってインタフェースに印加されるトルクが、所定のしきい値を超えるか否かが決定される。また、トルク符号が決定され、これにより、ユーザがボタンを動かそうとしている方向を決定できる。

前述のように、ねじりトルクの実際値の情報は必要なく、ねじれの方向の情報は十分である。したがって、センサが、インタフェースに働く最小トルクをその回転がない状態で検出するのに十分な感度を有する限り、線形、動的、分解能型仕様などとは別に、少なくとも負荷又は歪みの二値化しきい値又は単調関数を検出するのに適した低コストセンサが使用可能になる。また、センサは、最大負荷を劣化なしに保持できるようなものである。

図１１に、本発明による線形触覚インタフェースの概略表現例の分解図を示す。

装置は、軸Ｘに沿った軸方向運動に適したシャフト３０２が取り付けられたハウジング３０８を備え、シャフト３０２は、ユーザ（図示せず）と相互作用する要素を、その長手方向端の少なくとも一方の高さで支持するように構成され、可変磁界３０６を生成する手段が、ハウジング内に配置される。ハウジングは、磁気粘性流体を収容しシャフト３０２が横切る気密チャンバを規定する。シール３１３が、チャンバのシャフトの気密摺動を保証する。

また、インタフェースは、シャフト３０２の現在縦方向位置を測定するのに適した位置センサ（図示せず）を備える。

インタフェースは、ユーザの意図する動作を検出する手段を備える。これらの手段が、ユーザと位置センサによって知覚可能なシャフトの動きが印加される前にユーザによってシャフトに印加される平行移動力（translation force）を検出する。これらの手段は、プルーフ体（図示せず）を備え、その歪みは、１つ以上の力又は歪みセンサによって測定され、プルーフ体は、ハウジングとフレーム（図示せず）上に取り付けられる。ユーザが、シャフトを第１の平行移動方向に動かそうとする場合、プルーフ体は、ハウジングを介して剪断力を受け、流体と相互作用し、シャフト３０２に接続された相互作用要素と相互作用する。

次に、本発明による触覚インタフェースを動作させ、ユーザの意図した動作を明らかにするアルゴリズムについて述べる。

この場合、我々は、特に、ボタンの回転速度が、ゼロか、又は少なくともボタンの動きを知覚できないと考えられる値よりも小さい事例に焦点を当てる。

制御電子回路は、角度位置センサの情報と負荷センサの情報を一緒に使用して、制動装置４によって生成される抵抗トルクを決定する。

図１２に示すアルゴリズムを適用して、ボタンが回転されるか又はユーザがボタンを回転させようとした回転方向を決定する。

ねじりトルクの評価であるＴＯＲＳＩＯＮ変数が使用される。トルクの正確な値の情報は不要である。この評価は、図１Ａ、図６〜図８の実施形態の例でプルーフ体によって作動される力センサによって提供される情報に基づいて得られる。ねじりトルクの評価は、ねじりトルクが印加される方向を示すしきい値よりもねじりトルクが大きいか小さいかを決定できる。

最初のステップ４００で、ボタンの運動速度が計算される。ＳＰＥＥＤ変数が得られる。

速度は、所定の実際値より小さいときにゼロであると見なされ、したがって、周波数Ｔｅでサンプリングされた角度センサによって提供された情報の派生物の近似がゼロ値に戻る。

次のステップ４０２で、ユーザによって印加されたねじりモーメントの評価関数が、負荷センサによって提供される情報に基づいて計算され、この関数は、ＴＯＲＳＩＯＮ変数である。

次のステップ４０４で、ＳＰＥＥＤ変数がゼロか否かが確認され、ゼロでない場合、速度の符号が、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数に割り当てられる（ステップ４０６）。

ＳＰＥＥＤ変数がゼロの場合は、ＴＯＲＳＩＯＮ変数が使用される。

次のステップ４０８で、ＴＯＲＳＩＯＮ変数が、いわゆる「正しきい値」しきい値より大きいか否かが確認され、大きい場合は、値＋１がＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数に割り当てられる（ステップ４１０）。

その他の場合は、次のステップ４１２で、ＴＯＲＳＩＯＮ変数が、いわゆる「負しきい値」しきい値より小さいか否かが確認され、小さい場合は、値−１がＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数に割り当てられる（ステップ４１４）。

その他の場合、即ち、速度がゼロで、ねじりトルクが負しきい値より大きく、正しきい値より小さい場合は、次のステップ３１６で、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数がゼロの値をとる。システムは、ボタンにトルクが印加されないと見なし、例えば、そのことから、ユーザがボタンを放したことを推測できる。

このアルゴリズムによって、ボタンの運動速度がゼロの場合に、ユーザが、ボタンを動かそうとしている方向を、ボタンの大きい運動なしに決定できる。

実際には、力センサ又は歪みセンサだけから提供される情報によって、ねじりトルクが印加される方向を、ボタンの大きな動きなしに決定し、それによりユーザがボタンを動かそうとしている方向を決定し、これに基づいて可変磁界を生成するシステムを制御できる。

次に、図４のアルゴリズムの異なる実施形態が適用される。

この代替実施形態では、以下の４つのパターンが定義される。
ボタンの正と見なされる動作方向とゼロ又は低回転速度の場合に定義されたパターンＭＰＬ’、
ボタンの正動作方向と高回転速度の場合に定義されたパターンＭＰＲ’、
ボタンの負と見なされる動作方向とゼロ又は低回転速度の場合に定義されたパターンＭＮＬ’、
ボタンの負動作方向と高回転速度の場合に定義されたパターンＭＮＲ’。

ゼロ又は低速度は、その値が所定のしきい値以下の速度である。ユーザの意図した動作が決定されるので、正方向のゼロ速度と、負方向のゼロ速度を定義することが可能である。実際には、ユーザはボタンを動かさないことがあり、ＳＰＥＥＤ変数はゼロであるが、一方向又は他方向に印加されるトルクがゼロと異なってもよい。ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数＝０のときは、ユーザの意図した動作がないことが示される。

前述のように、高速度は、ボタンを操作できる最大速度と見なされる。正方向の高速度は、負方向の高速度と等しくても異なってもよい。

図１３に、考慮するパターン値を選択するための図４のアルゴリズムの代替実施形態を示す。

最初のステップ１００’で、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数が＋１に等しいか否かが確認され、＋１に等しい場合、
低速度正パターンデータベースＢＰＬ’で、パターン値ＶＰＬ’を調べ（ステップ１０２’）、
高速度正パターンデータベースＢＰＲ’で、パターン値ＶＰＲ’を調べる（ステップ１０４’）。

ステップ１０２’及び１０４’は、同時でもよく順次でもよい。

あるいは、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数が０又は−１の場合、
低速度負パターンデータベースＢＮＬ’で、パターン値ＶＮＬ’を調べ（ステップ１０６）、
高速度負パターンデータベースＢＮＲ’で、パターン値ＶＮＲ’を調べる（ステップ１０８）。

第１のアルゴリズムプロセスの終わりに、ＶＰＬ’とＶＰＲ’、又はＶＮＬ’とＶＮＲ’の２つのパターン値が得られる。

次に、印加される制動負荷の値、即ち印加される磁界と、したがって磁界を生成するシステムに供給する電流強度を有効に決定するために、図１４に示された図５のアルゴリズムの変形が適用される。

最初のステップ２００’で、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数がゼロか否か確認され、ゼロの場合、制御ユニットが、ボタンに負荷を印加しない命令を制動装置に生成する。この場合、磁界が流体に印加されない。アルゴリズムが完了する。このアルゴリズムで、ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ＝０であることは、ユーザがボタンをある方向にも他の方向にも操作しようとしなかったことが決定されたことを意味する。例えば、このことから、ユーザがボタンを放したことが推定できる。このステップは、ステップ１０２’の前に行われてもよい。

ＤＩＲＥＣＴＩＯＮ変数がゼロと異なる場合（即ち、＋１又は−１の場合）、次のステップ２０２’で、ａｂｓ（ＳＰＥＥＤ）／Ｖ＿ＭＡＸと等しい係数ＡＬＰＨＡが計算される。

ここで、ａｂｓ（ＳＰＥＥＤ）は、電流速度の絶対値であり、パラメータＶ＿ＭＡＸは、最大動作速度の設定値である。

次のステップ２０４’で、係数ＡＬＰＨＡは、計算誤差を防ぐために０〜１に限定されると好ましい。実際には、例外的に、ボタンは、設定された最大速度を超える速度で操作され、即ち、動作速度を機械的に制限するものがないのでＡＬＰＨＡは１を超えることが起こりうる。

次のステッ２０６’で、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ変数が、第１のアルゴリズムによって選択されたパターン値に基づいて一次補間を使用して計算される。

ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ＝（１−ＡＬＰＨＡ）＊ ＶＰＬ’ ＋ ＡＬＰＨＡ＊ ＶＰＲ’（動作方向が正の場合）

ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ＝（１−ＡＬＰＨＡ）＊ ＶＮＬ’ ＋ ＡＬＰＨＡ＊ ＶＮＲ’（動作方向が負の場合）

次のステップ２０８’で、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮ変数が、制動装置に適用される。

図５のアルゴリズムでは、ＣＵＲＲＥＮＴ＿ＰＡＴＴＥＲＮは、他の補間で計算されてもよく、例えば二次補間が使用されうる。また、しきい値関数の使用も想定できる。

前述のアルゴリズムは、線形触覚インタフェースに完全に適用でき、その場合、位置センサは、長手方向位置を決定するが角度位置を決定しない。

ユーザの意図がないことを知ることによって、例えば、ユーザがボタンを動かそうとしていないことを確認しながら磁界を生成するシステムの電流の電源を切断でき、これにより触覚レンダリングが改善される。他方、この情報がないと、ユーザが、システムによって知覚されないトルクがボタンに既に印加されている間に電流を間違って遮断する可能性がある。

本発明による触覚インタフェースは、特に自動車の用途に適し、例えば自動車ドライバを支援する搭載型触覚インタフェースを構成する。この触覚インタフェースは、ＧＰＳ（全地球測位システム）、ラジオ、空調などの様々な車両機器又はアクセサリとの相互作用でユーザを支援できる。

１ ボタン
６ 刺激を生成するシステム
１２ 流体と相互作用する要素
１４ 現在位置決定手段
２６，１２６，２２６ プルーフ体
４０．１，４０．２，２４０．１，２４０．２ 負荷センサ

Claims (16)

1. 触覚インタフェースであって、
   第１の方向と第２の方向に動くのに適した、ユーザと相互作用するユーザ相互作用要素（１）と、
   流体と相互作用する流体相互作用要素（１２）であって、前記流体の粘度が外部刺激により変化し、前記ユーザ相互作用要素（１）によって少なくとも平行移動不可能又は少なくとも回転不可能に固定された流体相互作用要素（１２）と、
   粘度が外部刺激にしたがって変化する流体と、命令に基づいて前記流体内に前記刺激を生成する生成システム（６）とを備えた制動装置であって、前記流体相互作用要素（１２）が、前記流体内に配置された制動装置と、
   前記ユーザ相互作用要素（１）の現在位置を決定する手段（１４）と、
   前記ユーザ相互作用要素（１）の速度を決定する手段と、
   前記刺激を生成する前記システムに命令を送るように構成された制御ユニットであって、前記ユーザ相互作用要素の前記現在位置と、前記ユーザ相互作用要素の前記現在動作速度とにしたがって前記命令を生成する手段を備えた制御ユニットとを備え、
   前記制御ユニットは、少なくとも、
   前記動作速度の標準が第１の所定の値以下でありゼロではなくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第１の方向に動かされるときの第１の触覚パターンの値を含む第１のデータベースと、
   前記動作速度の標準が第２の所定の値と少なくとも等しくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第１の方向に動かされるときの第２の触覚パターンの値を含む第２のデータベースと、
   前記動作速度の標準が前記第３の所定の値以下であってゼロではなくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第２の方向に動かされるときの第３の触覚パターンの値を含む第３のデータベースと、
   前記動作速度の標準が第４の所定の値と少なくとも等しくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第２の方向に動かされるときの第４の触覚パターンの値を含む第４のデータベースとを含み、
   命令を生成するのに適した前記手段が、前記ユーザ相互作用要素の動作方向にしたがって、第１及び／又は第２のデータベースあるいは第３及び／又は第４のデータベースを使用して、生成された命令に基づいて新しい触覚パターンの値を決定する触覚インタフェース。
2. 触覚インタフェースであって、
   第１の方向と第２の方向に動くのに適した、ユーザと相互作用するユーザ相互作用要素（１）と、
   流体と相互作用する流体相互作用要素（１２）であって、前記流体の粘度が外部刺激により変化し、前記ユーザ相互作用要素（１）によって少なくとも平行移動不可能又は少なくとも回転不可能に固定された相互作用要素（１２）と、
   粘度が外部刺激にしたがって変化する流体と、命令に基づいて前記流体内に前記刺激を生成する生成システム（６）とを備えた制動装置であって、前記流体相互作用要素（１２）が、前記流体内に配置された制動装置と、
   前記ユーザ相互作用要素（１）の現在位置を決定する手段（１４）と、
   前記ユーザ相互作用要素（１）の速度を決定する手段と、
   前記ユーザ相互作用要素に対する前記ユーザの意図した動作を決定する手段であって、前記ユーザ相互作用要素（１）に対して前記ユーザによって印加されたトルクを検出して、前記ユーザ相互作用要素が回転可能な場合に前記トルクの方向と前記トルクが所定の方向に所定の値より大きいか否かを決定し、前記制御ユニットが、少なくとも前記ユーザ相互作用要素の速度がゼロ又は低速度であることが検出されたときの前記トルクに関して得られた情報に基づいて前記刺激を生成するように前記生成システム（６）を制御する手段、又は、前記ユーザ相互作用要素（１）に対して前記ユーザによって印加される負荷を検出して、前記ユーザ相互作用要素が平行移動可能な場合に、前記力の方向と前記力が所定の方向に所定の値より大きいか否かを決定して、前記制御ユニットが少なくとも前記ユーザ相互作用要素（１）の速度がゼロ又は低速度であることが検出されたときの前記力に関して得られた情報に基づいて前記刺激を生成するように前記生成システム（６）を制御する手段を含む前記手段と、
   前記刺激を生成する前記システムに命令を送るように構成された制御ユニットであって、前記ユーザ相互作用要素の前記現在位置と、前記ユーザ相互作用要素の前記現在動作速度とにしたがって前記命令を生成する手段を備える制御ユニットとを備え、
   前記制御ユニットは、少なくとも、
   前記動作速度の標準が第１の所定の値以下でありかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第１の方向に動かされるときの第１の触覚パターンの値を含む第１のデータベースと、
   前記動作速度の標準が少なくとも第２の所定の値と等しくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第１の方向に動かされるときの第２の触覚パターンの値を含む第２のデータベースと、
   前記動作速度の標準が第３の所定の値以下でありかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第２の方向に動かされるときの第３の触覚パターンの値を含む第３のデータベースと、
   前記動作速度の標準が第４の所定の値と少なくとも等しくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第２の方向に動かされるときの第４の触覚パターンの値を含む第４のデータベースとを備え、
   命令を生成するのに適した前記手段が、前記ユーザ相互作用要素の動作方向にしたがって、前記第１及び／又は第２のデータベースあるいは前記第３及び／又は第４のデータベースを使用して、生成された命令に基づいて新しい触覚パターンの値を決定する触覚インタフェース。
3. 前記ユーザ相互作用要素に対して前記ユーザによって印加された前記トルク又は力を検出する手段は、優先的に予圧されて取り付けられた少なくとも１つの負荷センサ（４０．１，４０．２，２４０．１，２４０．２）、又は前記触覚インタフェースの前記要素のうちの１つに対する前記トルク又は力によって生じた前記歪みの少なくとも１つのセンサを備えている、請求項２に記載の触覚インタフェース。
4. 前記ユーザ相互作用要素（１）に対して前記ユーザによって印加される前記トルク又は力によって歪むように配置されたプルーフ体（２６，１２６，２２６）を備え、前記トルク又は力を検出する前記手段が前記プルーフ体（２６，１２６，２２６）と接している、請求項２又は３に記載の触覚インタフェース。
5. 前記プルーフ体（２６，１２６，２２６）が前記ユーザが歪みを知覚できないような材料で作成されている、請求項４に記載の触覚インタフェース。
6. 前記制御ユニットは少なくとも、
   前記動作速度の標準が第１の所定の値以下でありかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第１の方向に動かされるときの第１の触覚パターンの値を含む第１のデータベースと、
   前記動作速度の標準が少なくとも第２の所定の値と等しくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第１の方向に動かされるときの第２の触覚パターンの値を含む第２のデータベースと、
   前記動作速度の標準が第３の所定の値以下でありかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第２の方向に動かされるときの第３の触覚パターンの値を含む第３のデータベースと、
   前記動作速度の標準が第４の所定の値と少なくとも等しくかつ前記ユーザ相互作用要素が前記第２の方向に動かされるときの第４の触覚パターンの値を含む第４のデータベースとを備え、
   命令を生成するのに適した前記手段が、前記ユーザ相互作用要素の動作方向にしたがって、前記第１及び／又は第２のデータベースあるいは前記第３及び／又は第４のデータベースを使用して、生成された命令に基づいて新しい触覚パターンの値を決定する、請求項２から５のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
7. 前記命令を生成する前記手段が、前記第１のデータベースの値と前記第２のデータベースの値の間、又は前記第３のデータベースの値と前記第４のデータベースの値の間の補間（例えば、一次補間）を適用する、請求項１から６のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
8. 前記第２の所定の速度が前記第１の動作方向の最大動作速度として定義され、前記第４の所定の速度が前記第２の動作方向の最大動作速度として定義されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
9. 前記流体が磁気粘性流体であり、前記刺激が磁界であり、前記生成された命令が電流強度である、請求項１から８のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
10. 前記動作速度を決定する前記手段が前記現在位置を決定する手段によって提供された情報の派生物を計算する、請求項１から９のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
11. 前記ユーザ相互作用要素（１）が回転可能であり、かつ前記回転シャフトにその長手軸（Ｘ）で固定され、前記流体相互作用要素（１２）が回転不可能に固定され、前記現在位置を測定する前記手段が角度位置センサである、請求項１から１０のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
12. 前記ユーザ相互作用要素（１）が平行移動可能である、請求項１から１１のいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
13. 請求項１に記載の触覚インタフェースを制御する方法であって、
    ａ）前記ユーザ相互作用要素の前記現在位置を決定するステップと、
    ｂ）前記ユーザ相互作用要素の前記速度を決定するステップと、
    ｃ）前記動作方向を決定するステップと、
    ｄ）決定された前記動作方向について、前記決定された動作速度の前記触覚パターンの値を決定するステップであって、触覚パターンの前記値が、第１の所定の値より小さくゼロでない動作速度では触覚パターンの第１の値と、少なくとも第２の所定の値と等しい動作速度では触覚パターンの第２の値とに基づいて決定されるステップと、
    ｅ）前記刺激を生成する前記システムに命令を生成するステップとを含む、方法。
14. ステップｄ）は、しきい値関数によって決定された前記動作速度の触覚パターンの前記値を計算するステップであり、前記決定された動作速度の前記パターンの前記値が、第１の所定の値より小さい動作速度では触覚パターンの第１の値、又は少なくとも前記第２の所定の値と等しい動作速度では触覚パターンの第２の値である、請求項１３に記載の制御方法。
15. 請求項２から６のいずれか一項に記載の触覚インタフェースを制御する方法であって、
    ａ）前記ユーザ相互作用要素の前記現在位置を決定するステップと、
    ｂ）前記ユーザ相互作用要素の速度を決定するステップと、
    ｃ）前記動作方向を決定するステップと、
    ｄ）前記決定された動作方向に関して、前記決定された動作速度の触覚パターンの値を決定するステップと、
    ｅ）前記刺激を生成する前記システムに対する命令を生成するステップとを含み、前記方法が、ステップｄ）の前に前記ユーザ相互作用要素に対するユーザの意図した動作を決定するステップを含み、ステップｄ）で触覚パターンの前記値が、任意にゼロに等しい第１の所定の値以下の動作速度では触覚パターンの第１の値と、少なくとも第２の所定の値と等しい動作速度では触覚パターンの第２の値とに基づいて決定される、方法。
16. ステップｄ）が、補間、例えば一次補間によって決定された前記動作速度の触覚パターンの前記値を計算するステップである、請求項１３から１５のいずれか一項に記載の制御方法。

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