JP2020098649A - Tactile force sense information presentation system - Google Patents

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Abstract

To realize an induced false illusional phenomenon by combinations of vibrations, and provide synergy effects related to a trigger displacement, a characteristic induced stimulus, a trigger stimulus, a misunderstanding (misconception) vibration, or an illusion, a consonant or vocalic displacement structure, or an illusion phenomenon database.SOLUTION: In the tactile force sense information providing system, a tactile force sense presentation device presents a stimulus by an object and/or to an object, controls a stimulus applied to the object according to an operation of an operator, and generates a tactile force sense. The tactile force sense providing system presents at least one of an amplitude, a displacement, and a deformation to an object. The device is a sense synthesizer which synthesizes senses of guide senses and also a sense inducing device, and generates at least one of a pressure sense, a force sense, and an illusion by a displacement having a sweep displacement in the object.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、感覚特性を利用した触力覚情報提示システムに関する。 The present invention relates to a tactile force sense information presentation system using sensory characteristics.

特開2005−190465公報には、人に仮想物体の存在や衝突の衝撃力を与える従来の非接地型で身体内にベースがないマンマシンインタフェースにおいて、触力覚感覚提示機の物理的特性だけでは提示し得ない、同一方向にトルクおよび力などの触力覚感覚を連続的に提示できるシステムが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-190465 discloses only a physical characteristic of a tactile sensation presenting device in a conventional non-grounded man-machine interface that gives a person an impact force of the presence or collision of a virtual object and has no base in the body. Disclosed is a system capable of continuously presenting tactile sensations such as torque and force in the same direction, which cannot be presented by.

この特許出願は、以下の構成を備える。触力覚提示機触力覚提示機は、制御装置により、触力覚提示機中の1個以上からなるアクチュエータの変位が制御され、その物理特性である変位、力、トルクが制御されることによって、ユーザにその変位、力、トルクなどの様々な触力覚情報を知覚させる。この触力覚情報提示システムは、人間の感覚特性、もしくは錯覚を利用して適切に物理量を制御することにより、物理的には存在し得ない力、もしくは触力覚的感覚物理特性を人に体感させる。 This patent application has the following configuration. Tactile force sense presenting device In the tactile force sense presenting device, the control device controls the displacement of one or more actuators in the tactile force sense presenting device, and controls the physical characteristics of the displacement, force, and torque. Causes the user to perceive various tactile force information such as displacement, force, and torque. This tactile force information presentation system uses a human sense characteristic or an illusion to appropriately control a physical quantity, so that a force that cannot physically exist or a tactile sensory physical characteristic is given to a person. To experience it.

特開2005−190465号公報JP, 2005-190465, A

上述の点に鑑み、従来技術では、物理的方法のみによって触力覚情報を提示する場合の制限や感覚強度や明瞭さなどに欠点があり、本発明の目的は、変位、変位パターン、波形の組合せにより、誘起される錯覚現象を実現し、触覚方向性の弁別が悪く、Z方向の指押し込み圧によってY方向の変位、変位パターン、波形をZ方向の変位、変位パターン、波形と錯覚するような、トリガー変位、特性誘起刺激・トリガー刺激、誤解(誤認)へに、錯覚に関する相乗効果、子音・母音的な波形構成、錯覚現象データベースを提供することにある。 In view of the above points, in the conventional technology, there are drawbacks such as limitation and sense intensity and clarity when presenting tactile force information only by a physical method, and an object of the present invention is to provide a displacement, a displacement pattern, and a waveform. By combining, the induced illusion phenomenon is realized, the tactile directional distinction is poor, and the Y direction displacement, displacement pattern, and waveform are illusions of the Z direction displacement, displacement pattern, and waveform by finger pressing pressure in the Z direction. It is to provide a synergistic effect regarding illusion, consonant/vowel waveform configuration, and illusion phenomenon database against trigger displacement, characteristic-induced stimulus/trigger stimulus, and misunderstanding.

本発明に係る触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成してなる。 The haptic information presentation system according to the present invention is an object and the object is a real object or a virtual object, and depending on the object and/or position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, A sensor for detecting a stimulus having at least one of vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to provide the operator with an actual A tactile force sense presentation device that presents a tactile force sense as if the object was operated, a tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense device. The presentation control device presents tactile sense information by controlling the stimulus by utilizing that the sensory characteristic indicating the relationship between the stimulus amount and the sensation amount applied to the human body is non-linear and/or illusion. The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. The tactile sense presentation device presents a stimulus to and/or by the object, and controls the stimulus applied to the object in accordance with the operation of the operator. Generates tactile sensations.

触力覚システムにおいて、前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され各タッチパネルは独立して制御される。 In the tactile force sense system, the touch panel is divided into a plurality of sections and arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

触力覚情報提示システムにおいて、物体は、タッチパネルであり、該タッチパネル毎に異なる触覚及び又は力覚を生成する。 In the tactile force information presentation system, the object is a touch panel, and generates different tactile and/or force senses for each touch panel.

本発明に係る触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示してなる。 The haptic information presentation system according to the present invention is an object and the object is a real object or a virtual object, and depending on the object and/or position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, A sensor for detecting a stimulus having at least one of vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to provide the operator with an actual A tactile force sense presentation device that presents a tactile force sense as if the object was operated, a tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense device. The presentation control device presents tactile sense information by controlling the stimulus by utilizing that the sensory characteristic indicating the relationship between the stimulus amount and the sensation amount applied to the human body is non-linear and/or illusion. The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. The tactile force sense presentation device presents at least one of amplitude, displacement, and deformation to the object.

触力覚情報提示システムにおいて、前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御される。 In the haptic information presentation system, the touch panel is divided into a plurality of sections and arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

触力覚情報提示システムにおいて、前記触力覚提示装置は、前記物体の生じる振幅、変位及び又は変形に応じて触力覚を提示する。 In the tactile force information presenting system, the tactile force presenting device presents a tactile force sense according to the amplitude, displacement and/or deformation of the object.

触力覚情報提示システムにおいて、前記触力覚提示装置は、位置、位相、時間の少なくとも1つごとに前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを6次元で誘導させる。 In the tactile force information presenting system, the tactile force presenting apparatus causes the object to induce at least one of amplitude, displacement, and deformation in six dimensions at least every one of position, phase, and time.

触力覚情報提示システムにおいて、前記触力覚提示装置は、物体の接線と直角に、平行に、又は任意の角度に振幅、変位、変形の少なくとも1つを生じる。 In the tactile force information presenting system, the tactile force presenting device causes at least one of amplitude, displacement, and deformation at a right angle, in parallel, or at an arbitrary angle with a tangent line of an object.

本発明に係る触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体または仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィーブ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる触力覚電子デバイス。 The haptic information presentation system according to the present invention is an object and the object is a real object or a virtual object, and the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, depending on the object and/or the object, A sensor for detecting a stimulus having at least one of vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to provide the operator with an actual A tactile force sense presentation device that presents a tactile force sense as if the object was operated, a tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense device. The presentation control device presents tactile sense information by controlling the stimulus by utilizing that the sensory characteristic indicating the relationship between the stimulus amount and the sensation amount applied to the human body is non-linear and/or illusion. The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. The tactile force sense presentation device is a sensory synthesis/guidance device for synthesizing a sense of inductive sensation, and the sensory synthesis/guidance device is a displacement provided with a sweep displacement on the object. A tactile force sense electronic device that generates at least one of pressure sense, force sense, and illusion.

変位の組合せにより、誘起される錯覚現象を実現でき、トリガー変位、特性誘起刺激・トリガー刺激、誤解(誤認)変位、錯覚に関する相乗効果、子音・母音的な変位・振動構成、錯覚現象データベースを提供することができる。 The combination of displacements can realize induced illusions, and provides trigger displacements, characteristic-induced stimuli/triggered stimuli, misunderstandings (misidentifications), synergistic effects on illusions, consonant/vowel displacements/vibrations, and illusion database can do.

触力覚ディスプレイのシステムを示す概略図Schematic diagram showing a tactile display system 触力覚アクチュエータの変位の制御を示すDemonstrate control of displacement of haptic actuator 錯角現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 他の錯角現象を示すShowing other paraphysical phenomena さらに他の錯角現象をIn addition, さらに他の錯角現象をIn addition, 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 他の指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining another finger pushing method さらに他の指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram for explaining still another finger pushing method さらに指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram that further explains how to press your finger さらに指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram that further explains how to press your finger 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 触覚アクチュエータの振動制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining vibration control of a haptic actuator 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform アクチュエータ制御方法を説明する概略図Schematic explaining the actuator control method アクチュエータ制御方法を説明する概略図Schematic explaining the actuator control method アクチュエータ制御方法を説明する概略図Schematic explaining the actuator control method 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 制御方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the control method 物性の非線形制御を説明する概略図Schematic diagram explaining nonlinear control of physical properties アクチュエータの制御方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the actuator control method 装着方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting method 装着方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting method 実装方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting method アクチュエータの制御方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the actuator control method タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel タッチパネルの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the configuration of the touch panel 装着部位を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting site 制御配線を説明する概略図Schematic diagram explaining the control wiring 制御配線を説明する概略図Schematic diagram explaining the control wiring 触力覚ディスプレイのシステムを説明する概略図Schematic diagram illustrating a tactile display system タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module 錯角現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯力覚デバイスモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining illusionary force device module 錯力覚デバイスモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining illusionary force device module 錯力覚デバイスを説明する概略図Schematic diagram explaining an illusionary force sense device 錯力覚デバイスを説明する概略図Schematic diagram explaining an illusionary force sense device タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module 液晶タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel module 液晶タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel module 液晶タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel module 液晶タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel module 液晶タッチパネルモジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel module マルチタッチ用アレイユニットを説明する概略図Schematic diagram explaining the multi-touch array unit 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control マルチタッチ感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining multi-touch sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control ボタン形状感覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining button shape sensation generation ボタン形状感覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining button shape sensation generation ボタン感覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining button sensation generation ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons スライダによる触力覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining tactile force sense control by slider スライダによる触力覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining tactile force sense control by slider 静摩擦・動摩擦制御方法を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction/dynamic friction control method 静摩擦・動摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction/dynamic friction control 静摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction control 静摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction control 静摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction control 動摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining dynamic friction control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining tactile force sense dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining tactile force sense dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining tactile force sense dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 波形制御を説明する概略図Schematic diagram explaining waveform control デバイスサイズを説明する概略図Schematic diagram explaining device size デバイスサイズを説明する概略図Schematic diagram explaining device size 質感構造を説明する概略図Schematic diagram explaining the texture structure 質感構造を説明する概略図Schematic diagram explaining the texture structure 波形制御を説明する概略図Schematic diagram explaining waveform control デジタルマウスを説明する概略図Schematic explaining the digital mouse 個人特性の測定を説明する概略図Schematic diagram explaining the measurement of personal characteristics アクチュエータ制御を説明する概略図Schematic diagram explaining actuator control プロファイリングを説明する概略図Schematic illustrating profiling 診断シミュレーションを説明する概略図Schematic diagram explaining diagnostic simulation 遠隔同期を説明する概略図Schematic explaining remote synchronization 触力覚情報提示システムの応用を説明する概略図Schematic diagram explaining the application of the tactile force information presentation system

本発明に係る触力覚情報提示システムは、以下を備える。触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。 The tactile force information presentation system according to the present invention includes the following. The tactile force information presentation system includes an object and the object is a real object or a virtual object, and the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, depending on the object and/or the object, A sensor that detects a stimulus having at least one of torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to operate the object actually to the operator. The tactile force sense presentation device that presents such a tactile force sense, the tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense presentation control device. , The sensory characteristic indicating the relationship between the amount of stimulus applied to the human body and the amount of sensation is non-linear and/or illusion to control the stimulus to present tactile force information, and the sensory characteristic is A sensation that includes at least one stimulus amount of the stimulus amount given to the operator and a stimulus amount caused by the operation of the operator and a sense amount presented to the operator, and the sense amount cannot physically exist. Is the amount.

前記触力覚提示装置は、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成してなる。 The tactile force sense presentation device presents a tactile force sense by presenting a stimulus by and/or to the object and controlling a stimulus applied to the object in accordance with an operation of an operator.

タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御される。 The touch panel is divided into a plurality of sections and is arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

物体は、タッチパネルであり、該タッチパネル毎に異なる触覚及び又は力覚を生成する。 The object is a touch panel and generates different tactile sensations and/or force sensations for each touch panel.

前記触力覚提示装置は、前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示してなる。 The tactile force sense presentation device presents at least one of amplitude, displacement, and deformation to the object.

タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御される。 The touch panel is divided into a plurality of sections and is arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

前記触力覚提示装置は、前記物体の生じる振幅、変位及び又は変形に応じて触力覚を提示する。 The tactile force sense presentation device presents a tactile force sense in accordance with the amplitude, displacement, and/or deformation of the object.

触力覚提示装置は、位置、位相、時間の少なくとも1つごとに前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを6次元誘導をさせる。 The tactile force sense presentation device causes the object to perform at least one of amplitude, displacement, and deformation in six dimensions at least every one of position, phase, and time.

前記触力覚提示装置は、物体の接線と直角に、平行に、又は任意の角度に振幅、変位、変形の少なくとも1つを生じる。 The tactile force sense presentation device causes at least one of amplitude, displacement, and deformation at a right angle, a parallel direction, or an arbitrary angle with respect to a tangent line of an object.

前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィーブ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる。 The tactile force sense presentation device is a sensory synthesis/guidance device that synthesizes a sense of inductive sensation, and the sensory synthesis/guidance device includes at least one of a pressure sense, a force sense, and an illusion by a displacement including a sweep displacement on the object. Is generated.

図8は、触力覚ディスプレイ・パネルのシステムの構成図を示す。触力覚ディスプレイのシステムは、パネル、ディスプレイで触力覚圧覚、触覚、力覚を備える触力覚を再現する。指の動きに合わせて変位もしくは変位パターン、波形が制御される。平板な物体であるのに深さ感のある立体的な感触が得られる。異なる方向の変位、変位パターン、波形であるのに圧覚・力覚が提示される。ボタン、スライダ、ダイヤル、スイッチに適用してもよい。 FIG. 8 shows a block diagram of a haptic display panel system. The system of tactile force display reproduces tactile force sense including tactile force force sense, tactile sense, and force sense on a panel and a display. The displacement or displacement pattern and waveform are controlled according to the movement of the finger. Even though it is a flat object, a three-dimensional feel with a sense of depth can be obtained. Displacements in different directions, displacement patterns, and pressure/force sensations are presented despite the waveform. It may be applied to buttons, sliders, dials, and switches.

触力覚ディスプレイ・パネルのシステムは、コントローラと触力覚アクチュエータを備える。触力覚アクチュエータは、コントローラにセンサ信号を供給し、コントローラは、触力覚アクチュエータに制御信号を供給する。センサ信号は、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘度、弾性の少なくとも1つを備える刺激を備える。 The haptic display panel system comprises a controller and a haptic actuator. The haptic actuator supplies a sensor signal to the controller, and the controller supplies a control signal to the haptic actuator. The sensor signal is a stimulus that is provided by and/or to the object and comprises at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity. Prepare

コントローラは、制御アルゴリズムで駆動し、指の動きに合わせて、変位、運動量、振動、振幅、変位を備える刺激強度を時間変化させる。制御信号は、力情報、振幅情報の駆動電圧により生成される。 The controller is driven by a control algorithm, and changes the stimulation intensity including displacement, momentum, vibration, amplitude, and displacement with time according to the movement of the finger. The control signal is generated by the drive voltage of the force information and the amplitude information.

アクチュエータは、モータ、偏心モータ、リニアモータ、静電モータ、分子モータ、ピエゾ、人口筋肉、記憶合金、コイル、ボイスコイル、圧電素子、磁力、静電気、その他、変位、振動を発生するものであればよい。 The actuator is a motor, eccentric motor, linear motor, electrostatic motor, molecular motor, piezo, artificial muscle, memory alloy, coil, voice coil, piezoelectric element, magnetic force, static electricity, etc. Good.

触力覚ディスプレイ・パネルは、身体のどの部位にも装着が可能である(図58参照)。 The tactile display panel can be attached to any part of the body (see FIG. 58).

本システムは、操作者の感覚特性、錯覚を適用して、操作者に実際の物体を操作したかのような触力覚情報を提示する。具体的には、センサで検知された刺激を基に制御され、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形や錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報が提示される。感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。 This system applies tactile characteristics and illusions of an operator to present tactile force information to the operator as if he or she actually operated an object. Specifically, it is controlled based on the stimulus detected by the sensor, and the stimulus is applied by utilizing the fact that the sensory characteristic showing the relationship between the stimulus amount applied to the human body and the sensation amount is nonlinear or illusion. The tactile force sense information is controlled and presented. The sensory characteristic comprises at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount may be physically present. There is no sense.

ここで、システムは、物体から、もしくは、物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて操作者に印加される刺激が制御される。最小限の触力覚情報提示システムは、触力覚アクチュエータおよびコントローラから構成されている。触力覚アクチュエータに取り付けられたセンサにより、センサにおける位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性が測定され、その情報がコントローラに送られて、触力覚アクチュエータを制御するための制御信号が計算されて、触力覚アクチュエータに送られ、触力覚アクチュエータが制御される。 Here, the system presents a stimulus from or to the object, and the stimulus applied to the operator in response to the operation of the operator is controlled. The minimum tactile force information presentation system is composed of a tactile force actuator and a controller. The sensor attached to the haptic actuator measures the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity at the sensor, and the information Is sent to the controller, a control signal for controlling the haptic actuator is calculated, and is sent to the haptic actuator to control the haptic actuator.

触力覚アクチュエータは、パネル型およびディスプレイ型のセンサ機能および提示機能を備え、コントローラにおいて、指や掌などの身体の動きにともなう、変位、運動量、振動振幅、変位刺激、振動刺激、刺激強度の時間変化などが計算され、制御アルゴリズムに基づき、センサでモニタされた指や掌などの身体の動きや圧力などに合わせて、触力覚アクチュエータの位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが制御され、ヒトなどに、圧覚、触覚、力覚などの触力覚情報が提示される。 The haptic actuator has a panel-type and display-type sensor function and a presentation function, and in the controller, the displacement, momentum, vibration amplitude, displacement stimulus, vibration stimulus, and stimulus intensity associated with the movement of the body such as a finger or palm are used. Time changes are calculated, and based on the control algorithm, the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, and amplitude of the tactile force sense actuator are adjusted according to the movement and pressure of the body such as fingers and palm monitored by the sensor. , Rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are controlled, and tactile sense information such as pressure sense, tactile sense, and force sense is presented to humans.

制御信号は、力情報(t)、振幅情報(t)などが駆動電圧等で表現されており、アクチュエータは、モータ、ピエゾ、人工筋肉、記憶合金、分子モータ、静電、コイル、磁力、静電気、その他、変位・振動を発生するものならば、デバイス・動作原理は問われない。その結果、平面、曲面、立体形状で構成されたパネル、ディスプレイが、筐体等に、固定もしくは微小振動するように設置されているにも関わらず、差し込み感、押込み感、めり込み感、深さ感、押し戻され感、浮き上がり感、振動・振幅の収束感、振動・振幅の残響感、変位・移動の方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、立体的な感触が感じられる。物理的には、そのような感覚が再生・提示されていないにも関わらず、感覚的にはそのような感覚、および、身体的な反応・反射が体験される。 In the control signal, force information (t), amplitude information (t), etc. are expressed by driving voltage and the like, and the actuator is a motor, piezo, artificial muscle, memory alloy, molecular motor, electrostatic, coil, magnetic force, electrostatic. In addition, the device and operation principle are not limited as long as they generate displacement and vibration. As a result, even if a panel or display composed of a flat surface, a curved surface, or a three-dimensional shape is installed in the housing or the like so as to be fixed or vibrate slightly, the feeling of insertion, the feeling of pushing, the feeling of being depressed, and the depth Feeling, pushing back, uplifting, vibration/amplitude convergence, vibration/amplitude reverberation, displacement/movement direction feeling, sloppy feeling, hardness, soft feeling, and three-dimensional feeling. Physically, although such a sensation is not reproduced or presented, such a sensation and a physical reaction/reflex are experienced.

その結果、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。 As a result, in an information terminal or the like, it is possible to realistically obtain the operation feeling of an object such as a button, a slider, a dial, a switch, an operation panel or the like, even though the panel is flat or flat.

図9は、触力覚アクチュエータの変位制御の概略図を示す。触力覚アクチュエータは、並進と回転について、6自由度を有しており、変位、振幅、速度、加速度、位相差を自在に制御できる。また、変位、変位パターン、波形、振動の刺激以外でも電気刺激、クーロン力等の刺激を制御できる。 FIG. 9 shows a schematic diagram of displacement control of the tactile force sense actuator. The haptic force actuator has 6 degrees of freedom regarding translation and rotation, and can freely control displacement, amplitude, velocity, acceleration, and phase difference. In addition to stimulation of displacement, displacement pattern, waveform, and vibration, stimulation such as electrical stimulation and Coulomb force can be controlled.

図10−1〜図10−4、図11、図12、図13は、錯角現象を示す装置の概略図を示す。該図において、この装置は、基材上にアクチュエータ、その上にタッチパネル及び物体の変位、圧力、加速度等を検知し、位置、回転、テンソルを計測するセンサを備える。タッチパネルは、y方向に変位するが、ボタンのz方向にへこみ・押込みが感じられる。 FIGS. 10-1 to 10-4, FIG. 11, FIG. 12 and FIG. 13 are schematic views of the device showing the optic angle phenomenon. In this figure, this device is provided with an actuator on a base material, and a touch panel and a sensor for detecting displacement, pressure, acceleration, etc. of an object on the base material and measuring a position, rotation, and tensor. The touch panel is displaced in the y direction, but the button is dented and pushed in the z direction.

図10−1に、錯覚現象のない通常の動作を示す。触力覚アクチュエータの基本ユニットは、タッチパネル、センサ、アクチュエータから構成されている。タッチパネル、およびセンサにおいて、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、計測される。 FIG. 10-1 shows a normal operation without an illusion phenomenon. The basic unit of the tactile force sense actuator is composed of a touch panel, a sensor, and an actuator. Position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are measured as a scalar, vector, or tensor on the touch panel and sensor. It

アクチュエータは、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、提示される。タッチパネルは通常硬く変形しないことが多く、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込むと、タッチパネルはZ方向には変位、変形せずにZ=0が保たれる。押込圧Pが増加するとともに、操作者の指先が変形し、押込みの圧力を知覚するが、沈み込み変位Z(=0)、および沈込感覚Sz(=0)は感じられない。 For the actuator, position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are presented as a scalar, vector, or tensor. The touch panel is usually hard and does not deform, and when the operator presses the touch panel with the pressing force P, the touch panel is not displaced or deformed in the Z direction and Z=0 is maintained. As the pushing pressure P increases, the operator's fingertip is deformed and the pushing pressure is perceived, but the depression displacement Z (=0) and the depression sensation Sz (=0) are not felt.

本特許では、指先での触力覚情報の知覚について説明をするが、特に指先に限らず、操作者の全身、身体の至るところを想定している。 In this patent, the perception of tactile force information at the fingertip will be described, but not limited to the fingertip, it is assumed that the operator's whole body and body are everywhere.

図10−2に、錯覚現象のある場合の動作を示す。タッチパネルは通常硬く変形しないことが多く、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込むと、タッチパネルはZ方向には変位、変形せずにZ=0が保たれる。 FIG. 10-2 shows an operation when there is an illusion phenomenon. The touch panel is usually hard and does not deform, and when the operator presses the touch panel with the pressing force P, the touch panel is not displaced or deformed in the Z direction and Z=0 is maintained.

ここで、通常とは異なり、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加の知覚とともに、Z方向に沈込感覚Szが感じられる。タッチパネルをX方向に変位(X)させた場合も、同じく、Z方向に沈込感覚Szが感じられる。ただし、指先の指し示す方向(Y)と、タッチパネルの変位方向が一致しない場合は、変位方向への移動を弱く知覚することもある。指先および指の沈み込みの方向により、タッチパネルの変位方向を調整すると、錯覚が効果的となる。 Here, unlike the normal case, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but in the Z direction along with the perception of an increase in the pushing pressure P. A subduction feeling Sz is felt. Even when the touch panel is displaced (X) in the X direction, the sensation of sinking Sz is also felt in the Z direction. However, when the direction (Y) pointed by the fingertip does not match the displacement direction of the touch panel, the movement in the displacement direction may be perceived weakly. The illusion becomes effective when the displacement direction of the touch panel is adjusted according to the direction of the fingertip and the depression of the finger.

ここでの現象は、Y方向の変位が、Z方向への沈み込み感覚に知覚される錯覚であり、軸間、動作向を越えた錯覚現象(Cross−Direction効果)である。Y方向の変位は、所望の触感・感触に合わせた、様々な変位パターンが存在している。直線的な増加・減少や、正弦波的な振動、基本周波数成分の組合せにとどまらず、シンセサイザーで楽器の音色や音楽を創造するかのように、任意波形のデザイン、振幅変調、周波数変調、畳み込み、およびその組合せなどによって、様々な触感・感触を表現することができる。 The phenomenon here is an illusion that displacement in the Y direction is perceived as a sense of depression in the Z direction, and is an illusion phenomenon (cross-direction effect) that exceeds the axis and the direction of movement. As for the displacement in the Y direction, there are various displacement patterns that match the desired tactile sensation. Arbitrary waveform design, amplitude modulation, frequency modulation, convolution as if creating a musical instrument tone or music with a synthesizer, not limited to linear increase / decrease, sinusoidal vibration, combination of fundamental frequency components , And a combination thereof, it is possible to express various tactile sensations.

錯覚パターンは、押し込み圧力方法(3方向)×アクチュエータ変位方向(3方向)の9パターンの組み合わせが備える。さらに、回転パターンを備える。また、中間の方向もあるので、その組合せは、無限となる。並進的な変位の他に、回転的な変位の場合もある。 The illusion pattern is provided by a combination of 9 patterns of indentation pressure method (3 directions)×actuator displacement direction (3 directions). Furthermore, a rotation pattern is provided. Moreover, since there is also an intermediate direction, the combination is infinite. In addition to translational displacement, there is also the case of rotational displacement.

図10−3に、ラッチ・連続的な錯覚現象の動作を示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に階段的に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加の知覚とともに、変位(Y)の階段的変化にともない、Z方向にズブズブと階段的な沈込感覚Szが感じられる。 FIG. 10-3 shows the operation of the latch/continuous illusion phenomenon. Here, when the touch panel is displaced stepwise (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the displacement (Y) is sensed with the perception of an increase in the pushing pressure P. Along with the stepwise change, a zigzag and a stepwise sinking sensation Sz are felt in the Z direction.

図10−4に、ラッチ・連続的な錯覚現象の動作を示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)を繰り返すと、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加の知覚とともに、変位(Y)の変化にともない、Z方向にズブズブと沈込感覚Szが感じられる。押込み変位(Y)が感じられにくい条件が存在する。 FIG. 10-4 shows the operation of the latch/continuous illusion phenomenon. Here, when the touch panel is repeatedly displaced (Y) in the Y direction by the actuator, the displacement (Y) changes with the perception of an increase in the pressing pressure P, even though there is no depression displacement Z (=0). Along with this, a feeling of swelling and sinking Sz is felt in the Z direction. There is a condition in which the pushing displacement (Y) is hard to feel.

該図は、押し込み、押し込み圧、変位、沈み込み感覚をそれぞれ示す。図11は、位相が遅れて変位が現れる。タッチパネルは通常硬く変形しないことが多く、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込むと、タッチパネルはZ方向には変位、変形せずにZ=0が保たれる。ここで、通常とは異なり、アクチュエータによって、押込圧Pの増加に対して位相を遅らせて、タッチパネルをY方向に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、Y方向に変位(Y)にともない、Z方向に沈込感覚Szが感じられる。変位(Y)の増加が開始するまでは、仮想ボタンの押込みに対する抗力が提示され、抗力の最大値である押込感覚Sz(≠0)が、仮想ボタンの硬さとして提示される。 The figure shows pushing, pushing pressure, displacement, and depression feeling, respectively. In FIG. 11, the phase is delayed and the displacement appears. The touch panel is usually hard and does not deform, and when the operator presses the touch panel with the pressing force P, the touch panel is not displaced or deformed in the Z direction and Z=0 is maintained. Here, unlike the usual case, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction by delaying the phase with respect to the increase of the pushing pressure P by the actuator, there is no subduction displacement Z (=0). , Swelling sensation Sz is felt in the Z direction with displacement (Y) in the Y direction. Until the displacement (Y) starts to increase, the reaction force against the pressing of the virtual button is presented, and the pressing sensation Sz (≠0) that is the maximum value of the reaction force is presented as the hardness of the virtual button.

図12は、変位が持続せずピークを示した後に変位がゼロになる。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に往復的に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向に「カチッ」といったボタンのような沈込感覚Szが感じられる。 In FIG. 12, the displacement becomes zero after the displacement does not continue and reaches a peak. Here, when the touch panel is reciprocally displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the pushing pressure P increases and the displacement (Y) changes. , Z-direction like a button is felt in the Z direction.

図13は、変位がプラス方向のピークとマイナス方向のピークを示した後にゼロになる。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に往復的に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向に「カチッ」といったボタンのような沈込感覚Szが感じられる。 In FIG. 13, the displacement becomes zero after showing a positive peak and a negative peak. Here, when the touch panel is reciprocally displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the pushing pressure P increases and the displacement (Y) changes. , Z-direction like a button is felt in the Z direction.

図14から図18は、物体(パネル)により及び又は物体への刺激である指の押込み方法を示す概略図である。図14は、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込み、アクチュエータによって、タッチパネルがZ方向に変位すると、Z方向に沈込感覚Spが感じられる。図15及び図16は、段階的なボタンの押込みにより、パネルのわずかなボタン抵抗の刺激、瞬時に反応、応答の良い刺激、ボタン感触後カチッとした刺激、ボタン存在なく壁だけが感じられる刺激の提示をそれぞれ示す。図17は、段階的なボタンの押込みにより、パネルが動く刺激、パネルが静止する刺激、指とパネルとの感覚刺激の提示をそれぞれ示す。図18は、ボタンの押込みにより、パネルに生じる三角波、サイン波の刺激の提示を示す。 14 to 18 are schematic diagrams showing a method of pushing a finger which is a stimulus to and/or by an object (panel). In FIG. 14, when the operator pushes the touch panel with the pushing pressure P and the touch panel is displaced in the Z direction by the actuator, a feeling of depression Sp is felt in the Z direction. FIGS. 15 and 16 show a stimulus of slight button resistance of the panel, an instant reaction, a responsive stimulus, a stimulus that clicks after the button feels, and a stimulus in which only the wall is felt without a button by pressing the buttons stepwise. The respective presentations are shown. FIG. 17 shows presentation of a stimulus in which the panel moves, a stimulus in which the panel stands still, and a sensory stimulus between the finger and the panel, respectively, by stepwise pressing of buttons. FIG. 18 shows the presentation of the triangular wave and sine wave stimuli generated on the panel by pressing the button.

図20から図25は、刺激としてパネルに印加される変位・振幅の制御を示す概略図である。図20は、パネルを真下に押下げ際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位により感覚的指の深行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への抵抗感刺激が提示される。図21は、パネルを無自覚に移動させた際の押し下げ際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位により感覚的指の進行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への奥行感刺激が提示される。図22は、パネルにボタン特性である粘弾性刺激を与えた際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位によりパネルに感覚的指の進行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への反応感が提示される。 20 to 25 are schematic diagrams showing control of displacement/amplitude applied to the panel as a stimulus. In FIG. 20, when the panel is pushed right below, the panel is displaced to form a triangular wave. By this displacement, the depth sensation stimulus of the sensory finger, the tension stimulus to the physical finger, and the resistance stimulus to the sensory finger are presented. In FIG. 21, the panel is displaced when it is pushed down when the panel is unknowingly moved to form a triangular wave. By this displacement, a sense of progress of the sensory finger, a tension stimulus to the physical finger, and a depth sensation to the sensory finger are presented. In FIG. 22, when a viscoelastic stimulus, which is a button characteristic, is applied to the panel, the panel is displaced to form a triangular wave. Due to this displacement, a sense of progress of the sensory finger, a tension stimulus to the physical finger, and a sense of reaction to the sensory finger are presented on the panel.

図23は、パネルに人口皮膚感覚である粘弾性刺激を与えた際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位によりパネルに感覚的指の進行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への反力感が提示される。 In FIG. 23, when a viscoelastic stimulus, which is a feeling of artificial skin, is applied to the panel, the panel is displaced to form a triangular wave. Due to this displacement, a sense of progress of the sensory finger, a stimulus of tension to the physical finger, and a feeling of reaction to the sensory finger are presented on the panel.

図24は、パネルに刺激を与えた際にパネルが変位して三角波を形成する。パネルの変位をそれぞれ示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向にボタンのような沈込感覚Szが感じられる。Y方向の変位(Y)のさせ方によって、Z方向に、「ズブッ」沈み込む感覚、「カチッ」「カッチ」といったボタンのような感覚Szが感じられる。 In FIG. 24, when a stimulus is applied to the panel, the panel is displaced to form a triangular wave. The displacement of the panel is shown respectively. Here, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the Z direction is increased in accordance with the increase of the pushing pressure P and the displacement (Y). You can feel the depression feeling Sz like a button. Depending on how the displacement (Y) is made in the Y direction, the user can feel a "slippery" depression, a "click" or "click" button-like sensation Sz in the Z direction.

図25は、パネルに刺激を与えた際にパネルの変位がサイン波を形成する。パネルの変位をそれぞれ示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)、正弦波的に変化させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向にボタンのような沈込感覚Szが感じられる。Y方向の変位(Y)のさせ方によって、Z方向に、「ズブッ」沈み込む感覚、「カチッ」「カッチ」といったボタンのような感覚Szが感じられる。 In FIG. 25, when the panel is stimulated, the displacement of the panel forms a sine wave. The displacement of the panel is shown respectively. Here, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction and changed sinusoidally by the actuator, the pushing pressure P increases and the displacement (Y) increases even though there is no depression displacement Z (=0). With the change, a feeling of depression Sz like a button is felt in the Z direction. Depending on how the displacement (Y) is made in the Y direction, the user can feel a "slippery" depression, a "click" or "click" button-like sensation Sz in the Z direction.

図26〜図30は、触力覚アクチュエータの変位、変位パターン、波形、振動の一例である、波形制御の概略図を示す。触力覚アクチュエータは、波形振幅、振動振幅、速度、加速度、位相差を自在に制御することで、任意の方向に、任意の変位・波形パターンを生成できる。 26 to 30 are schematic diagrams of waveform control, which are examples of displacement, displacement pattern, waveform, and vibration of the tactile force sense actuator. The tactile force sense actuator can generate an arbitrary displacement/waveform pattern in an arbitrary direction by freely controlling the waveform amplitude, the vibration amplitude, the velocity, the acceleration, and the phase difference.

図27は、波形を非対称に加減速することで力覚を発生する変位波形を示す。図28は、波形を非対称に加減速することができる力覚を発生する加減速波形を示す。図29は、パネルを短時間波形変動させてクリック感を出す場合、1波形ごとに周波数を変えて感触を変える加速スウィープ(クリック感)波形を示す。パターン減速波形とパターン加速波形を発生させる。図30は、波形の位相は固定で加減速位置を入れ替える加減速シフト波形、加減速位置は固定で波形の位相を入れ替える位相シフト波形の概略図を示す。波形は、速度、位相波形が制御される。 FIG. 27 shows a displacement waveform that produces a force sensation by asymmetrically accelerating and decelerating the waveform. FIG. 28 shows an acceleration/deceleration waveform that generates a force sensation capable of asymmetrically accelerating/decelerating the waveform. FIG. 29 shows an accelerated sweep (click feeling) waveform in which the touch feeling is changed by changing the frequency for each waveform when the panel is changed in waveform for a short time to give a click feeling. Generates a pattern deceleration waveform and a pattern acceleration waveform. FIG. 30 is a schematic diagram of an acceleration/deceleration shift waveform in which the waveform phase is fixed and the acceleration/deceleration positions are switched, and a phase shift waveform in which the waveform phases are switched while the acceleration/deceleration position is fixed. As for the waveform, the speed and the phase waveform are controlled.

図31は、力覚に関する感覚特性を用い、2つの偏心回転子A912および偏心回転子B913の回転を位相同期させて変位を合成した触力覚情報提示方法を示す図である。 FIG. 31 is a diagram showing a tactile force information presentation method in which the displacements are combined by phase-locking the rotations of the two eccentric rotors A912 and B913 by using the sensory characteristics related to the force sense.

ここで、(図31(b))は、(図31(a))の2つの偏心回転子A912および偏心回転子B913を同方向で180度位相が遅れて同期回転させた場合を模式化したものである。この同期回転の結果、偏心のないトルク回転を合成することができる。 Here, (FIG. 31(b)) schematically illustrates a case where the two eccentric rotors A912 and B913 of (FIG. 31(a)) are synchronously rotated in the same direction with a phase delay of 180 degrees. It is a thing. As a result of this synchronous rotation, torque rotation without eccentricity can be combined.

(図31(c))は感覚特性931が対数関数的な特性の場合を模式化したものであり、感覚特性931は感覚特性211と同様に刺激である物理量932に対してその感覚量933が対数などの非線形特性であることを示している。この感覚特性931上の、動作点A934で正のトルクを発生し、動作点B935で逆方向の負のトルクを発生した場合を考えると、トルク感覚944は(図31(d))のように表わされる。トルク943は回転子の回転速度942の時間微分に比例する。動作点A934、および動作点B935で動作させると、トルク感覚944が知覚される。 (FIG. 31C) is a schematic representation of a case where the sensory characteristic 931 is a logarithmic function characteristic. The sensory characteristic 931 is similar to the sensory characteristic 211 in that the sensory quantity 933 is different from the physical quantity 932 which is a stimulus. It shows that it is a nonlinear characteristic such as logarithm. Considering a case where a positive torque is generated at the operating point A 934 and a negative torque in the opposite direction is generated at the operating point B 935 on this sensory characteristic 931, the torque sensation 944 is as shown in FIG. 31( d ). Represented. The torque 943 is proportional to the time derivative of the rotation speed 942 of the rotor. When operated at the operating point A 934 and the operating point B 935, a torque sensation 944 is perceived.

トルク943は、物理的に1サイクルで初期状態948に戻り、その積分値はゼロとなっている。しかし、感覚量であるトルク感覚944の感覚的積分値はゼロになるとは限らない。動作点A934および動作点B935を適切に選択して、動作点A継続時間945および動作点B継続時間946を適切に設定することで、任意の方向に自在にトルク感覚を提示し続けることができる。 The torque 943 physically returns to the initial state 948 in one cycle, and its integral value is zero. However, the sensory integral value of the torque sense 944, which is the sense amount, does not always become zero. By appropriately selecting the operating point A 934 and the operating point B 935 and appropriately setting the operating point A duration 945 and the operating point B duration 946, it is possible to continuously present the torque sensation in any direction. ..

以上のことは、トルク回転に限らず回転や並進の変位の時や、感覚特性931が指数関数的な場合などの非線形特性を示す時にも成立する。(図31(c))の感覚特性931が閾値を持つ場合も、同様のトルク感覚が生じ、片方の方向のみにトルク感覚を間欠的に提示し続けることができる。 The above is true not only for torque rotation but also for rotation or translational displacement, or when the sensory characteristic 931 exhibits non-linear characteristics such as an exponential function. Even when the sensory characteristic 931 of FIG. 31(c) has a threshold value, similar torque feeling occurs, and the torque feeling can be intermittently presented only in one direction.

図32(a)は、位相パターンの初期位相(θi)によって誘起・知覚される錯触力覚の方向を示している。錯触力覚デバイス107は、図32(b)の回転開始の初期位相(θi)を変えることにより、偏心回転子で合成される運動量の変化によって誘起される錯触力覚の方向1202を、初期位相(θi)の方向に制御することができる。例えば、図32(c)のように初期位相(θi)を変えることにより、平面内360°の任意の方向に誘起できる。このとき、錯触力覚インタフェース装置101自身の重さが重い場合、錯触力による上向きの力感覚1202と重力による下向きの力感覚1204とが打ち消されて浮き上がる浮力感覚1202が得られにくく、重く感じられてしまうことがある。その時には、錯触力覚による上向き方向を重力方向の反対方向から僅かにずらして錯触力覚1203を誘起させることで、重力による浮上感覚の減少・阻害を抑制することができる。重力方向と反対方向に提示したい場合には、重力方向と180°+α°及び180°−α°とわずかに鉛直からずれた方向に交互に錯触力覚を誘起する方法もある。 FIG. 32A shows the direction of the illusionary tactile force sense induced/perceived by the initial phase (θi) of the phase pattern. The illusionary tactile force sense device 107 changes the initial phase (θi) of the start of rotation in FIG. 32B to change the direction 1202 of the illusionary tactile force sense induced by the change in momentum synthesized by the eccentric rotor. It can be controlled in the direction of the initial phase (θi). For example, by changing the initial phase (θi) as shown in FIG. 32C, it can be induced in an arbitrary direction of 360° in the plane. At this time, if the illusionary tactile force sense interface device 101 itself is heavy, it is difficult to obtain the buoyancy sensation 1202 in which the upward force sensation 1202 due to the illusionary tactile force and the downward force sensation 1204 due to gravity are canceled out, and the illusionary tactile force sense 1202 is heavy. It can be felt. At this time, the illusionary tactile force sense 1203 is induced by slightly shifting the upward direction due to the illusionary tactile force sense from the direction opposite to the direction of gravity, whereby it is possible to suppress the reduction/inhibition of the levitation sensation due to gravity. When it is desired to present in the direction opposite to the direction of gravity, there is also a method of alternately inducing an illusionary tactile force sense in a direction slightly deviated from the vertical direction, that is, 180°+α° and 180°−α°.

図33(a)〜図33(f)は、基本的な触力覚の感覚、錯触力覚の感覚を提示する、錯触力デバイス(触力デバイス)の制御の一例を示している。図33(a)は、錯触力覚デバイス107において回転力を発生する方法を模式的に示したものであり、図33(d)は、並進力を発生する方法を模式的に示したものである。図33(a)の2つの偏心錘814の回転は、位相180°遅れて同じ方向に回転している。これに対して、図33(d)では、お互いに反対方向に回転している。 FIGS. 33A to 33F show an example of control of an illusionary tactile force device (tactile force device) that presents a basic tactile force sense and an illusionary tactile force sense. FIG. 33(a) schematically shows a method of generating a rotational force in the illusionary tactile force sense device 107, and FIG. 33(d) schematically shows a method of generating a translational force. Is. The two eccentric weights 814 in FIG. 33A rotate in the same direction with a phase delay of 180°. On the other hand, in FIG. 33(d), they rotate in opposite directions.

(1)図33(b)のように、2つの偏心回転子を180度の位相遅れで同方向に同期回転させた場合、2つの偏心回転子が点対称となり重心と回転軸中心が一致することにより、偏心のない等トルクの回転が合成される。これにより、回転力感覚を提示することができる。しかし、角運動量の時間微分がトルクであり、一定方向に連続してトルクを提示し続けるためには、モータの回転数を連続的に加速し続ける必要があり、現実的には連続的に提示することは困難である。 (1) As shown in FIG. 33(b), when two eccentric rotors are synchronously rotated in the same direction with a phase delay of 180 degrees, the two eccentric rotors become point symmetric and the center of gravity and the center of the rotation axis coincide. As a result, equal torque rotations without eccentricity are combined. As a result, it is possible to present a rotational force sensation. However, the time derivative of the angular momentum is the torque, and in order to continuously present the torque in a fixed direction, it is necessary to continuously accelerate the number of rotations of the motor. Is difficult to do.

(2)図33(c)のように、角速度ω1及び角速度ω2によって同期制御することにより、一定方向に連続的な回転力の錯触力覚感覚(連続トルク感覚)が誘起される。(3)図33(e)のように、反対方向に一定角速度で同期回転させた場合、初期位相θi1201を制御することで任意の方向に直線的に振動する力(単振動)が合成できる。 (2) As shown in FIG. 33(c), the illusionary tactile force sense (continuous torque sense) of a continuous rotational force is induced in a fixed direction by synchronously controlling the angular velocity ω1 and the angular velocity ω2. (3) When synchronously rotating at a constant angular velocity in the opposite directions as shown in FIG. 33(e), a force (single vibration) that linearly vibrates in any direction can be synthesized by controlling the initial phase θi1201.

(4)図33(f)のように、錯触力覚に関する感覚特性に従い、角速度ω1及び角速度ω2によって反対方向に同期回転させた場合、一定方向に連続的な並進力の錯触力覚感覚(連続力感覚)が誘起される。錯触力覚インタフェース装置101において、図33(c)及び図33(f)のように、人間の感覚特性に合わせて回転速度(角速度)及び位相同期を的確に制御すれば、2種類の角速度(ω1、ω2)の組み合わせだけでも錯触力覚を誘起できるため、制御回路を簡潔にすることができる。 (4) As shown in FIG. 33(f), according to the sensory characteristics relating to the illusionary tactile force sense, when the angular velocity ω1 and the angular velocity ω2 are synchronously rotated in opposite directions, the illusionary tactile force sense of a continuous translational force in a certain direction. (Continuous force sensation) is induced. In the illusionary tactile force sense interface device 101, as shown in FIGS. 33C and 33F, if the rotational speed (angular speed) and the phase synchronization are accurately controlled according to the human sensory characteristics, two types of angular speeds are obtained. Since the illusionary tactile force sense can be induced only by the combination of (ω1, ω2), the control circuit can be simplified.

図34は、この図31の現象及びその効果を模式的に示している。錯触力覚に関する感覚特性を考慮して、偏心モータ815の回転パターンを制御して2つの偏心回転子の合成運動量を時間的に変化させることにより、平衡点周りに周期的に加減速する振動904から、一定方向に連続的に働く力が知覚される錯覚905を誘起させることができる。つまり、物理的には一定方向に働く力のような成分は存在していないが、一定方向に力が働いているように知覚される錯覚が誘起される。 FIG. 34 schematically shows the phenomenon of FIG. 31 and its effect. In consideration of the sensory characteristics related to the illusionary tactile force sense, the rotation pattern of the eccentric motor 815 is controlled to temporally change the combined momentum of the two eccentric rotors, thereby periodically accelerating and decelerating around the equilibrium point. From 904, it is possible to induce an illusion 905 in which a force continuously acting in a certain direction is perceived. That is, there is no component such as a force physically acting in a certain direction, but an illusion is induced that the force is perceived as acting in a certain direction.

動作点A、及び動作点Bで位相180°毎に交互に加減速させると、一定方向の力感覚905が連続的に知覚される。力は、物理的に1サイクルで初期状態に戻り、その運動量及び力の積分値はゼロとなっている。つまり、平衡点周りに留まり、加減速機構が左側に移動することはない。しかし、感覚量である力感覚の感覚的積分値はゼロにならない。この時、正の方向の力の積分908の知覚は低下し、負の方向の力の積分909だけが知覚される。 When the acceleration and deceleration are alternately performed at the operating point A and the operating point B for each 180° of phase, the force sensation 905 in a constant direction is continuously perceived. The force physically returns to the initial state in one cycle, and the momentum and the integral value of the force are zero. In other words, the acceleration/deceleration mechanism stays around the equilibrium point and does not move to the left. However, the sensory integral value of the force sensation, which is the sensory quantity, does not become zero. At this time, the perception of the integral 908 of the force in the positive direction is reduced and only the integral 909 of the force in the negative direction is perceived.

ここで、角運動量の時間微分がトルク、運動量の時間微分が力であり、一定方向に連続してトルク及び力を発生し続けるためには、モータの回転数もしくはリニアモータを連続的に加速し続ける必要があり、そのため、回転体などを周期的に回転させ方法は力覚を一定方向に連続的に提示するのに適していない。特に、モバイル等で利用される非ベース型インタフェースでは、一方向への連続的な力の提示は物理的には不可能である。 Here, the time derivative of the angular momentum is the torque, and the time derivative of the momentum is the force. Therefore, the method of periodically rotating a rotating body or the like is not suitable for continuously presenting force sense in a certain direction. In particular, it is physically impossible to continuously present a force in one direction with a non-based interface used in mobile devices.

しかし、人は非線形感覚特性を有しており、本発明の手法を用いれば、錯触力覚特性に関する知覚感度の利用や運動量の加減速パターン制御によって、物理特性とは異なった力・力パターンを錯覚的に知覚させることができる。例えば、与えた刺激強度に対する感じられた刺激の大きさの比が感度であるが、人間の感覚特性は与えた刺激の強度に対して感度が異なっており、弱い刺激にはより敏感であり、強い刺激には鈍感である。そこで、モータ回転の加減速の位相を制御し周期的に加減速を繰り返すことで、弱い刺激を提示した方向に連続的な力覚を提示させることに成功している。また、感覚特性の適切な動作点A及びBを選択することにより、強い刺激を提示した方向にも連続的な力覚を提示させることもできる。 However, humans have a non-linear sensory characteristic, and if the method of the present invention is used, a force/force pattern different from the physical characteristic can be obtained by utilizing the perceptual sensitivity regarding the illusionary tactile force sense characteristic and controlling the acceleration/deceleration pattern of the momentum. Can be perceived as an illusion. For example, the ratio of the size of the sensed stimulus to the applied stimulus intensity is the sensitivity, but the human sensory characteristics differ in sensitivity to the applied stimulus intensity, and are more sensitive to weak stimuli, Insensitive to strong stimulation. Therefore, by controlling the phase of acceleration/deceleration of the motor rotation and repeating the acceleration/deceleration periodically, it has succeeded in presenting a continuous force sense in the direction in which a weak stimulus is presented. Further, by selecting the operating points A and B having appropriate sensory characteristics, it is possible to present a continuous force sense even in the direction in which a strong stimulus is presented.

類似の装置としてドライビング・シミュレータが連想されるが、ドライビング・シミュレータでは、目的の力(加速感)を与えた後に気付かれない程度の小さな加速度で元の位置にゆっくりと戻すことで車の加速感を提示している。そのため力の提示は断続的になり、このような偏加速型方式では、一定方向の力感覚や加速感を連続的に提示することはできない。従来型である触力覚インタフェース装置でも同様である。しかし、本発明では、錯覚を利用することで、一定方向に連続的な並進力感覚905が提示される。特に、物理的な手法による上記ドライビング・シミュレータで提示される断続的な力の方向とは反対方向に連続的な力が知覚される点が、錯覚を用いた錯触力覚インタフェース装置101の特徴である。 Although a driving simulator is associated with a similar device, with a driving simulator, a vehicle's acceleration feeling is obtained by slowly returning to its original position with a small acceleration that is not noticed after giving the target force (acceleration feeling). Is presented. Therefore, the force is intermittently presented, and in such an unbalanced acceleration type system, it is not possible to continuously present a sense of force and a sense of acceleration in a certain direction. The same applies to a conventional tactile force sense interface device. However, in the present invention, by utilizing the illusion, a continuous translational force sensation 905 is presented in a certain direction. In particular, the feature of the illusionary tactile force sense interface device 101 using the illusion is that a continuous force is perceived in a direction opposite to the direction of the intermittent force presented by the driving simulator by a physical method. Is.

つまり、この強度によって感度が異なるという人間の非線形感覚特性を利用することで、周期的な加減速や振動で発生する力の積分が物理的にはゼロであるにも関わらず、感覚的には相殺されないばかりか、正の方向の力908は知覚されず、目的の方向である負の方向909に並進力的な力覚905やトルク感が連続的に提示できる。(連続的なトルク感覚の生成方法は、図20(c)を参照)これらの現象は、感覚特性831が刺激である物理量832に対してその感覚量が対数以外の場合でも、非線形特性であれば同じ効果が得られる。本効果は、非ベース型に限らず、ベース型においても効果が得られる。 In other words, by utilizing the human non-linear sensory characteristic that the sensitivity varies depending on this intensity, although the integral of the force generated by periodic acceleration/deceleration or vibration is physically zero, In addition to not being offset, the force 908 in the positive direction is not perceived, and the force sense 905 and the torque feeling that are translational force can be continuously presented in the negative direction 909 which is the target direction. (Refer to FIG. 20C for the method of generating a continuous torque sensation.) These phenomena have non-linear characteristics even when the sensory characteristic 831 is a physical quantity 832 which is a stimulus and the sensory quantity is not logarithmic. The same effect can be obtained. This effect can be obtained not only in the non-base type but also in the base type.

図9において、動作点Aでの回転継続時間Taをゼロに近づけることにより、回転継続時間Taと回転継続時間Tbのそれぞれの区間での運動量が等しいことから、回転継続時間Taの区間での合成運動量は大きくなり力も大きくなるが、力感覚は対数的に変化し感度が低下するために、回転継続時間Taの区間での感覚値の積分はゼロに近づく。このため、回転継続時間Tbの区間での力感覚が相対的に大きくなり、一方向への力の感覚905の連続性が向上していく。その結果、動作点A及び動作点Bを適切に選択して、動作点A継続時間及び動作点B継続時間を適切に設定し、2つの偏心回転子A及び偏心回転子Bの同期位相を調整することで、任意の方向に自在に力感覚を提示し続けることができる。 In FIG. 9, since the rotation duration Ta at the operating point A approaches zero, the rotation duration Ta and the rotation duration Tb have the same momentum in the respective sections, so that the rotation duration Ta is combined in the section. Although the amount of exercise increases and the force also increases, the sense of force changes logarithmically and the sensitivity decreases, so that the integral of the sense value in the section of the rotation duration Ta approaches zero. Therefore, the force sensation in the section of the rotation duration time Tb becomes relatively large, and the continuity of the force sensation 905 in one direction is improved. As a result, the operating point A and the operating point B are appropriately selected, the operating point A duration and the operating point B duration are appropriately set, and the synchronous phases of the two eccentric rotors A and B are adjusted. By doing so, the force sensation can be continuously presented in any direction.

図35は、錯触力覚インタフェース装置で利用される非線形特性を示しており、それぞれ、感覚特性(図35(a)及び図35(b))、粘弾性材料の非線形特性(図35(c))、粘弾性材料のヒステリシス特性(図22(d))を示している。図35(b)は、図8と同様に、物理量に対して閾値2206を有する人間の感覚特性を示した模式図であり、この特性を考慮して錯触力覚インタフェース装置を制御することにより、物理的には存在していない感覚が錯触力覚として誘起されることを示している。図35(c)のように、加えた力に対する応力特性が非線形特性を示す物性を有する材料を変位・振動・トルク・力といった駆動力を発生する装置と人間の皮膚・感覚器官との間に挟んだ時にも、同様な錯触力覚が誘起される。また、図35(d)のように、感覚特性は、筋肉を伸ばす時と縮める時など、変位が増加する時と減少する時において等方的でなく、ヒステリシス的感覚特性を示す場合が多い。筋肉が引っ張られるとその直後に筋肉が強く収縮する。このように強いヒステリシス特性を発生させることで、同様な錯触力覚の誘起が促進される。 FIG. 35 shows the non-linear characteristics used in the illusionary tactile force sense interface device, and the sensory characteristics (FIGS. 35(a) and 35(b)) and the non-linear characteristics of the viscoelastic material (FIG. 35(c), respectively). )), and the hysteresis characteristic of a viscoelastic material (FIG.22(d)). Similar to FIG. 8, FIG. 35B is a schematic diagram showing a human sensory characteristic having a threshold value 2206 with respect to a physical quantity, and by controlling the illusionary tactile force sense interface device in consideration of this characteristic. , It indicates that a sensation that does not physically exist is induced as an illusionary tactile force sense. As shown in FIG. 35(c), a material having physical properties in which the stress characteristic with respect to the applied force exhibits a non-linear characteristic is provided between the device for generating driving force such as displacement, vibration, torque, and force and the human skin/sensory organ. The same illusionary tactile force sensation is induced even when sandwiched. Further, as shown in FIG. 35(d), the sensory characteristic is not isotropic when the displacement increases and decreases, such as when the muscle is stretched and contracted, and often exhibits a hysteresis-like sensory characteristic. Immediately after the muscle is pulled, it contracts strongly. By generating such a strong hysteresis characteristic, induction of a similar illusionary tactile force sense is promoted.

図36は、感覚特性を変化させる方法の一例として、力覚に関するマスキング効果によって感覚特性を変化させる方法を用いた触力覚情報提示方法を示す図である。 FIG. 36 is a diagram showing a tactile force sense information presentation method using a method of changing a sense characteristic by a masking effect regarding a force sense as an example of a method of changing a sense characteristic.

感覚特性は、マスキング変位(振動)によってマスキングされトルク感覚434が減少する。このマスキング方法として、(視覚、聴覚のマスキングで実績のある)同時マスキング424、前方マスキング425、後方マスキング426があげられる。(図36(a))はマスキーであるトルク413を模式化したものであり、この時知覚されるトルク感覚434は(図36(c))のように表わされる。トルク413は回転子の回転速度412の時間微分に比例する。 The sensory characteristics are masked by the masking displacement (vibration) and the torque sensation 434 is reduced. Examples of this masking method include simultaneous masking 424 (proven in visual and auditory masking), front masking 425, and rear masking 426. (FIG. 36(a)) is a schematic representation of the torque 413 which is a masky, and the torque sensation 434 perceived at this time is expressed as (FIG. 36(c)). The torque 413 is proportional to the time derivative of the rotation speed 412 of the rotor.

この時、回転子の回転速度412を初期化する初期化時間415と、それに対応したマスキング継続時間425を、図6に示した(図36(d))の初期化時間445とマスキング継続時間455のように短縮していき、ある一定時間よりも短くなると初期化による負のトルクが物理的に存在するにも関わらず、トルク感覚464のようにトルクが連続して提示されているように感じられる臨界融合が生じる。 At this time, the initialization time 415 for initializing the rotation speed 412 of the rotor and the corresponding masking duration 425 are shown in FIG. 6 (FIG. 36(d)) initialization time 445 and masking duration 455. It seems that the torque is continuously presented like the torque sensation 464, even though the negative torque due to the initialization physically exists when the time becomes shorter than a certain time. A critical fusion occurs.

なお、マスキング変位(振動)を発生するマスカーは、それによってトルクがマスクされるマスキーである回転子と別な回転子であっても、マスキーである回転子自身であってもよい。マスキーの回転子がマスカーでもある場合とは、マスキング時にその回転子が制御装置によってマスキング変位(振動)を発生するように制御されることを意味する。マスカーの変位(振動)方向は、マスキーの回転子の回転方向と同一であっても、あるいは同一でなくてもよい。以上のことは、マスキーとマスカーが同一の刺激の場合(マスキーの回転子がマスカーでもある場合)にも起こり得る。 The masker that generates masking displacement (vibration) may be a rotor that is different from the rotor that is a masky whose torque is masked, or the rotor itself that is a masky. When the rotor of the masky is also a masker, it means that the rotor is controlled by the control device so as to generate a masking displacement (vibration) during masking. The direction of displacement (vibration) of the masker may or may not be the same as the direction of rotation of the rotor of the musky. The above can also occur when the masky and the masker have the same stimulation (when the rotor of the masky is also the masker).

図37は、この場合を模式化した図である。図37に示すように、強トルク感覚485、486の前後において、前方マスキング485、後方マスキング486によりトルク感覚484が減少する。 FIG. 37 is a diagram schematically showing this case. As shown in FIG. 37, before and after the strong torque sensations 485 and 486, the torque sensation 484 is reduced by the front masking 485 and the rear masking 486.

感覚特性は、筋肉の緊張状態、あるいは、身体的・生理的・心理的状態のいずれか1つ以上の状態によりトルク感覚517の感度が変化する。例えば、筋肉が外力である提示トルク514(短い時間で強いトルク524)で瞬時に伸ばされることで、筋肉の中の筋紡錘というセンサがこれを感知し、この外力に負けないパワーを持つ筋肉起因トルク515(筋肉反射起因トルク525)で条件反射的に筋肉が素早く収縮する。このとき筋電511が発生する。それを検知した制御回路512は触力覚提示機513を制御して、筋肉の収縮に同期して提示トルク516(穏やかに中程度のトルク526)を働かせることでトルク感覚517の感度を変化させる。 As for the sensory characteristic, the sensitivity of the torque sensation 517 changes depending on the tension state of the muscle or one or more of the physical, physiological, and psychological states. For example, when a muscle is instantly stretched with a presentation torque 514 (a strong torque 524 in a short time) which is an external force, a sensor called a muscle spindle in the muscle senses this, and the muscle has a power that is not defeated by this external force. Torque 515 (torque 525 due to muscle reflex) causes the muscle to quickly contract reflexively. At this time, myoelectricity 511 is generated. The control circuit 512 that detects it controls the tactile force sense presentation device 513 to exert a presentation torque 516 (gentle moderate torque 526) in synchronization with the contraction of the muscles to change the sensitivity of the torque sensation 517. ..

以上のことは、筋肉の緊張状態だけに限らず、呼吸・姿勢・神経発火の状態のいずれか1つ以上の状態による感覚感度の変化の場合にも成立する。 The above applies not only to the state of muscle tension, but also to changes in sensory sensitivity due to any one or more of breathing, posture, and nerve firing.

掌は、その骨格・関節・腱・筋肉などの解剖学的な構造から、掌の方向によって感度が異なる。掌の方向に依存した感度(不等方性感度曲線611)に合わせて提示物理量の強度(回転速度ω612)を補正することによって、精度良い方向提示が可能となる。 The sensitivity of the palm varies depending on the direction of the palm due to the anatomical structure of the skeleton, joints, tendons, muscles, etc. By correcting the intensity of the presented physical quantity (rotational speed ω 612) according to the sensitivity (anisotropy sensitivity curve 611) depending on the direction of the palm, it is possible to present the direction with high accuracy.

図38は、任意方向に変位感覚・振動感覚・力感覚・トルク感覚のいずれか1つ以上の触力覚情報を、連続的、断続的に提示する制御方法の1例として、力覚に関するマスキング効果によって感覚特性を変化させる方法を用いて、任意の方向に振動触力覚情報提示方法を示す図である。 FIG. 38 shows masking of force sense as an example of a control method for continuously or intermittently presenting one or more tactile force sense information of displacement sense, vibration sense, force sense, and torque sense in an arbitrary direction. It is a figure which shows the vibrotactile force sense information presentation method in arbitrary directions using the method of changing a sensory characteristic by an effect.

感覚特性は、マスキング変位(振動)1216によってマスキングされ力感覚1224が減少する。このマスキング変位(振動)は、(図31(b))において偏心回転子Aの回転速度1022および偏心回転子Aの回転速度1023を同期させて速度を変位(振動)されることによって発生させることができる。(図38(a))はこれを模式化したものであり、この時知覚される力感覚1224は(図38(b))のように表わされる。力1213は2つの偏心回転子の合成回転速度の大きさ1212の時間微分に比例する。 The sensory characteristics are masked by the masking displacement (vibration) 1216 and the force sensation 1224 is reduced. This masking displacement (vibration) is generated by displacing (vibrating) the speed by synchronizing the rotation speed 1022 of the eccentric rotor A and the rotation speed 1023 of the eccentric rotor A in FIG. 31(b). You can (FIG. 38(a)) is a schematic representation of this, and the force sensation 1224 perceived at this time is expressed as in (FIG. 38(b)). The force 1213 is proportional to the time derivative of the magnitude 1212 of the combined rotational speed of the two eccentric rotors.

この時、回転子の回転速度1212を初期化する初期化時間1215を短縮していき、図38(c)のようにある一定時間よりも短くなると初期化による負の力が物理的に存在するにも関わらず、力感覚1244のように力が連続して提示されているように感じられる臨界融合が生じる。 At this time, the initialization time 1215 for initializing the rotation speed 1212 of the rotor is shortened, and when it becomes shorter than a certain time as shown in FIG. 38C, a negative force due to the initialization physically exists. Nevertheless, a critical fusion occurs where the force feels like being continuously presented, like force sensation 1244.

以上のことは、マスキーとマスカーが異なる回転子による場合にも生じるし、また、力だけでなくトルクの場合にも同様な連続提示感覚が生じる。 The above thing occurs when the maskey and the masker are different rotors, and the same continuous presentation feeling occurs not only when the force is applied but also when the torque is applied.

図39(a)〜図39(c)に示した感覚特性のように、ユーザごとの感覚特性は異なる。このため、錯触力覚がはっきりと知覚される人や知覚されにくい人、学習によって知覚されやすさが向上する人がいる。本発明では、この個人差を補正する装置を有する。また、同じ刺激が持続的に提示される場合、その刺激に対して感覚が鈍化してしまうこともある。そのため、刺激の強度・周期や方向に揺らぎを与えたりすることで慣れを防止することは効果的である。 As in the sensory characteristics shown in FIGS. 39A to 39C, the sensory characteristics for each user are different. For this reason, there are some people whose illusionary tactile force sense is clearly perceived, some who are difficult to perceive, and others whose perceptibility is improved by learning. The present invention has a device that corrects this individual difference. Moreover, when the same stimulus is continuously presented, the sense may be weakened by the stimulus. Therefore, it is effective to prevent habituation by giving fluctuations to the intensity/cycle and direction of the stimulus.

図39(d)に錯触力覚を用いた一定方向の力の提示手法の一例を示す。2つの偏心振動子を反対回転方向に回転させて変位成分・振動成分を合成する方法において、動作点Aでの高速回転数ω1(高周波f1)1002aと動作点Bでの低速回転数ω2(低周波f2)1002bを位相180°毎に交互に提示した場合、錯触力覚強度(II)は、偏心回転子の回転速度である周波数の加減速比Δf/fの対数に比例する(図39(e))。ただし、(f=(f1+f2)/2、Δf=f1−f2)。錯触力覚強度とΔf/fの対数値をプロットした時の傾きnが、個人差を示す。 FIG. 39D shows an example of a method for presenting a force in a certain direction using the illusionary tactile force sense. In the method of rotating the two eccentric oscillators in opposite rotational directions to combine the displacement component and the vibration component, a high-speed rotation speed ω1 (high frequency f1) 1002a at the operating point A and a low-speed rotation speed ω2 (low frequency at the operating point B are low. When the frequency f2) 1002b is alternately presented for each phase 180°, the illusionary tactile force sense intensity (II) is proportional to the logarithm of the acceleration/deceleration ratio Δf/f of the frequency that is the rotation speed of the eccentric rotor (FIG. 39). (E)). However, (f=(f1+f2)/2, Δf=f1-f2). The slope n when the logarithmic value of the illusionary tactile force sense and Δf/f is plotted shows the individual difference.

また、感覚強度(VI)は、錯覚による一定方向の力感覚と同時に知覚される変位成分・振動成分の強度を示し、変位成分・振動成分の強度と物理量f(対数)とはおおよそ反比例の関係にあり、周波数fを大きくすることで感覚強度(VI)は相対的に低下する(図39(f))。この変位成分・振動成分の含有強度を制御することにより、錯触力覚を提示したときの力の質感が変わる。対数でプロットした場合の傾きmは個人差を示す。なお、個人差を示すn、mは、学習が進むに従って変化し、学習が飽和した時に一定の値に収束する。 The sensory intensity (VI) indicates the intensity of the displacement component/vibration component that is perceived at the same time as the sense of force in a certain direction due to the illusion, and the intensity of the displacement component/vibration component and the physical quantity f (logarithm) are approximately inversely proportional. Therefore, the sense intensity (VI) is relatively lowered by increasing the frequency f (FIG. 39(f)). By controlling the contained intensity of the displacement component and the vibration component, the texture of the force when the illusionary tactile force sense is presented is changed. The slope m when plotted in logarithm indicates individual difference. It should be noted that n and m indicating individual differences change as learning progresses, and converge to constant values when learning is saturated.

図40(a)〜図40(c)は、仮想平板1100の質感表現方法を示している。錯触力覚インタフェース装置101が、センシングによってモニタされた錯触力覚インタフェース装置101の動き(位置・姿勢角度、速度、加速度)が仮想物体の動きを1101を表しており、この仮想物体の動きに合わせて、錯触力覚による抗力1102の方向・強度及び質感パラメタ(含有振動成分)を制御することにより、仮想平板の質感である摩擦感覚1109や粗さ感覚1111及び形状が制御される。図40(a)は、仮想平板1100上で仮想物体(錯触力覚インタフェース装置101)を移動させた時に働く仮想平板から仮想物体への抗力1103及び移動に対する抗力1102を示している。 40A to 40C show a texture expressing method of the virtual flat plate 1100. In the illusionary tactile force sense interface device 101, the movement (position/posture angle, velocity, acceleration) of the illusionary tactile force sense interface device 101 monitored by sensing represents 1101 of the movement of the virtual object. In accordance with the above, by controlling the direction/strength of the drag force 1102 by the illusionary tactile force sense and the texture parameter (contained vibration component), the friction sensation 1109, the roughness sensation 1111 and the shape which are the texture of the virtual flat plate are controlled. FIG. 40A shows a drag force 1103 from the virtual plate to the virtual object and a drag force 1102 against the movement, which are exerted when the virtual object (illusionary tactile force sense interface device 101) is moved on the virtual plate 1100.

図40(b)は、錯触力覚インタフェース装置101と仮想平板1100とが接した時に両物体の間に働く摩擦力1104が、動摩擦及び静摩擦を振動的に繰り返すことを示している。また、仮想平板の誤差厚内1107に錯触力覚インタフェース装置101が留まるように押し戻す抗力1106をフィードバック制御して提示することで、仮想平板の存在・形状を知覚させる。錯触力覚インタフェース装置101が仮想平板内1100に存在しない時は押し戻す抗力を提示せず、存在する時だけ提示することにより壁の存在が知覚される。 FIG. 40B shows that the frictional force 1104 acting between the two objects when the illusionary tactile force sense interface device 101 and the virtual flat plate 1100 are in contact vibratingly repeating dynamic friction and static friction. Also, the presence/shape of the virtual flat plate is perceived by feedback-controlling and presenting the drag force 1106 that pushes back so that the illusionary tactile force sense interface device 101 stays within the error thickness 1107 of the virtual flat plate. When the illusionary tactile force sense interface device 101 does not exist in the virtual flat plate 1100, the presence of the wall is perceived by not presenting the pushing back drag force but by presenting it only when it is present.

図40(c)は、表面粗さの表現方法を示している。錯触力覚インタフェース装置101を移動させた方向1101とは反対方向に、移動速度・加速度に合わせて抗力を提示することによって、抵抗感や粘性感1108を知覚させる。移動方向と同じ方向に負の抗力を提示(加速力1113)することによって、氷上を滑るような仮想平板の滑らか感1110を強調することができる。この加速感・滑らか感1110は、従来の振動子を使った非ベース型触力覚インタフェース装置では提示することが困難であり、錯覚を使った錯触力覚インタフェース装置101で実現された質感及び効果である。また、抗力を振動的に変化させること(振動的抗力1112)により、仮想平板の表面粗さ感覚1111を知覚させる。 FIG. 40C shows a method of expressing the surface roughness. A resistance sensation and a viscous sensation 1108 are perceived by presenting a reaction force in a direction opposite to the direction 1101 in which the illusionary tactile force sense interface device 101 is moved in accordance with the moving speed/acceleration. By presenting a negative drag force (acceleration force 1113) in the same direction as the moving direction, it is possible to emphasize the smoothness 1110 of the virtual flat plate that slides on ice. This sense of acceleration/smoothness 1110 is difficult to be presented by a conventional non-base type tactile force sense interface device using a vibrator, and the texture and material realized by the illusionary tactile force sense interface device 101 using illusion are It is an effect. Further, by vibratingly changing the drag force (vibratory drag force 1112), a sense 1111 of the surface roughness of the virtual flat plate is perceived.

図41は、印加電圧で特性が変わる粘弾性材料を用いた制御アルゴリズムを示している。 粘弾性材料を用いた手法では異なる応力−変形特性の材質(2403,2404)を張り付けるが、図41(a)のように、印加電圧で粘弾性特性が変化する材料1707を用いてもよい。印加電圧を制御することで粘弾性係数を変化(図41(b))させて、偏心回転子によって発生された周期的に変化する運動量の掌への伝達率を、偏心回転子の回転位相と同期させて変化させることで、偏心回転子が図41(c)のように一定の回転速度で回転(定速度回転)していたとしても、図41(d)のように粘弾性の特性を時間的に動作点B及び動作点Aにおける特性値になるように変化させることで掌・指先に伝わる運動量を制御できるため、偏心回転子の回転速度を加減速したことと同じ効果が得られる。 FIG. 41 shows a control algorithm using a viscoelastic material whose characteristics change depending on the applied voltage. In the method using a viscoelastic material, materials (2403, 2404) having different stress-deformation characteristics are attached, but as shown in FIG. 41A, a material 1707 whose viscoelastic characteristics change with applied voltage may be used. .. By changing the viscoelastic coefficient by controlling the applied voltage (FIG. 41(b)), the transmissivity of the periodically changing momentum generated by the eccentric rotor to the palm is set as the rotational phase of the eccentric rotor. By changing in synchronization, even if the eccentric rotor is rotating at a constant rotation speed (constant speed rotation) as shown in FIG. 41(c), the viscoelastic characteristic is changed as shown in FIG. 41(d). Since the momentum transmitted to the palm/fingertip can be controlled by changing the characteristic values at the operating point B and the operating point A in terms of time, the same effect as accelerating and decelerating the rotational speed of the eccentric rotor can be obtained.

また、本手法は、皮膚の物理特性を疑似的に変えることと同じ効果を有し、感覚特性曲線(図41(e)を擬似的に変化させる効果を持つ。そのため、感覚特性の個人差を吸収したり、錯触力覚の誘起効率を高める制御に利用できる。また、図41(a)のように錯触力覚デバイス表面に粘弾性材料を貼り付けた場合と同様に、図41(f)のように粘弾性材料を指先や身体に貼り付けてもよい。ここで、粘弾性材料は、印加電圧によって応力−歪特性を非線形に制御することができるものであれば、材質・特性を問わない。また、非線形制御ができれば、制御方法も印加電圧による制御に限られない。 In addition, this method has the same effect as artificially changing the physical characteristics of the skin, and also has the effect of artificially changing the sensory characteristic curve (FIG. 41(e). It can be used for absorption or control for increasing the induction efficiency of the illusionary tactile force sense. Further, as in the case of sticking a viscoelastic material on the surface of the illusionary tactile force sense device as shown in FIG. The viscoelastic material may be attached to the fingertip or the body as in f), where the viscoelastic material is a material/characteristic as long as the stress-strain characteristic can be controlled non-linearly by the applied voltage. The control method is not limited to the control by the applied voltage as long as the nonlinear control can be performed.

図41(b)のようにモータの回転の加減速を繰り返すと大きなエネルギーのロス及び発熱が起こるが、本手法は、モータの回転速度は一定(図41(c))、もしくは、加速度比f1/f2が1に近い値であり、印加電圧による特性の変化を行うため本手法のエネルギー消費は、モータの加減速によるエネルギー消費よりも小さく抑え得る。 As shown in FIG. 41(b), when acceleration/deceleration of the rotation of the motor is repeated, large energy loss and heat generation occur. However, in this method, the rotation speed of the motor is constant (FIG. 41(c)), or the acceleration ratio f1 Since /f2 is a value close to 1, and the characteristic is changed by the applied voltage, the energy consumption of this method can be suppressed to be smaller than the energy consumption by the acceleration/deceleration of the motor.

図42は、錯触力覚インタフェース装置101の制御の一例を示している。 本装置では、モータ1704の制御を、モータ1704のフィードバック特性を制御するモータフィードバック(FB)特性制御器と錯触力覚誘起パターンをモータ制御信号に変換する制御信号生成器に分けて制御する。本発明では、モータ回転の位相パターンθ(t)=F(u,II,VI,R)の同期を制御することが肝要であり、時間的に高精度に同期制御する必要がある。そのため手法の一例として、ここではサーボモータの制御用パルス列による位置制御を示す。位置制御としてステップモータを用いた場合には、急な加減速のために簡単に脱調・制御不能になることが多い。そこで、ここではサーボモータによるパルス位置制御を説明する。モータフィードバック(FB)制御特性の制御とパルス位置制御法によるモータ制御に分離することで、錯触力覚インタフェース装置101を多数同期制御して利用する本発明では、異なるモータを使用した場合のモータ制御信号の一貫性、錯触力覚誘起パターン生成の高速化、及び同期制御すべき制御モータ数の増加に容易に対応ができるスケーラビリティが確保される。また、個人差の補正も容易となる。 FIG. 42 shows an example of control of the illusionary tactile force sense interface device 101. In this device, the control of the motor 1704 is divided into a motor feedback (FB) characteristic controller that controls the feedback characteristic of the motor 1704 and a control signal generator that converts the illusionary tactile force sense induction pattern into a motor control signal. In the present invention, it is important to control the synchronization of the motor rotation phase pattern θ(t)=F(u, II, VI, R), and it is necessary to perform the synchronization control with high accuracy in terms of time. Therefore, as an example of the method, here, the position control by the control pulse train of the servo motor is shown. When a stepper motor is used for position control, it is often impossible to get out of step/control due to sudden acceleration/deceleration. Therefore, here, pulse position control by the servo motor will be described. In the present invention in which a large number of illusionary tactile force sense interface devices 101 are synchronously controlled and used by separating the control of the motor feedback (FB) control characteristic and the motor control by the pulse position control method, the motors when different motors are used. Consistency of control signals, high-speed generation of illusionary tactile force sense induced patterns, and scalability capable of easily coping with an increase in the number of control motors to be synchronously controlled are ensured. In addition, it becomes easy to correct individual differences.

錯触力覚誘起関数生成器1701において、モータFB特性制御器及びモータ制御信号生成器を制御するための制御信号に分離され、モータ制御信号生成器においてモータの位相位置を制御するパルス信号列gi(t)=gi(f(t))が生成され、モータの位相パターンθ(t)が制御される。本方式では、パルス数によってモータの回転位相をフィードバック制御しており、例えば、1パルスによって1.8°モータが回転する。なお、回転方向は、方向制御信号により、正転・反転が選択される。このパルス制御手法を用いることにより、2つ以上のモータの位相関係を保ちながら、任意の加減速パターン(回転速度、回転加速度)を任意の位相のタイミングで制御する。 In the illusionary tactile force sense induction function generator 1701, a pulse signal train gi is separated into control signals for controlling the motor FB characteristic controller and the motor control signal generator, and the motor control signal generator controls the phase position of the motor. (T)=gi(f(t)) is generated, and the phase pattern θ(t) of the motor is controlled. In this method, the rotation phase of the motor is feedback-controlled by the number of pulses, and for example, one pulse rotates the motor by 1.8°. As for the rotation direction, normal rotation/reverse rotation is selected by the direction control signal. By using this pulse control method, an arbitrary acceleration/deceleration pattern (rotational speed, rotational acceleration) is controlled at an arbitrary phase timing while maintaining the phase relationship between two or more motors.

図43(a)〜は、錯触力覚インタフェース装置101の実装例を示している。 図43(a)や図43(b)のように、接着テープ1301やハウジング1302の指挿入部1303を用いて指先533に装着する。また、指533の間に装着したり(43(c))、指533で挟んで(43(d))使用してもよい。ハウジング1302は、変形が少ない硬い材料でもよいし、変形が容易な材料でもよいし、粘弾性を持ったスライム状でもよい。これらの装着方法の変形態として、図43も考えられる。柔軟な接着及びハウジングによって、錯触力覚デバイスの2つの基本ユニットの位相を制御することにより、左右上下の力覚に加え、膨張感覚、圧縮・圧迫感覚も表現することができる。このように、接着テープ、指挿入部を有するハウジングのように、錯触力覚インタフェース装置101を身体などに装着させるものを装着部と呼ぶ。装着部は、上記の接着テープ、指挿入部を有するハウジングの他に、シート型、ベルト型、タイツのように、物や身体に装着できるものならばどのような形態のものでもよい。同様な方法で、指先、掌、腕、大腿など、体の至る所に装着される。なお、本明細書で扱う粘弾性材料及び粘弾性特性という用語は、粘性及び又は弾性の特性を有するものを示す。 FIG. 43A to FIG. 43 show an implementation example of the illusionary tactile force sense interface device 101. As shown in FIGS. 43A and 43B, the adhesive tape 1301 and the finger insertion portion 1303 of the housing 1302 are used to attach the fingertip 533. Further, it may be used between the fingers 533 (43(c)) or sandwiched between the fingers 533 (43(d)) for use. The housing 1302 may be made of a hard material with little deformation, an easily deformable material, or a slime shape having viscoelasticity. FIG. 43 is also conceivable as a variation of these mounting methods. By controlling the phases of the two basic units of the illusionary tactile force sense device with the flexible adhesive and the housing, it is possible to express a sense of expansion and a sense of compression/compression in addition to the force sense of the left, right, up, and down. As described above, a component such as an adhesive tape or a housing having a finger insertion part that allows the illusionary tactile force sense interface device 101 to be mounted on the body is called a mounting part. In addition to the adhesive tape and the housing having the finger insertion portion, the mounting portion may be in any form such as a sheet type, a belt type, and tights as long as it can be attached to an object or a body. In a similar manner, it is worn all over the body, such as fingertips, palms, arms and thighs. The terms viscoelastic material and viscoelastic properties dealt with in the present specification indicate those having viscous and/or elastic properties.

図44に、その他の、錯触力覚インタフェース装置101の実装例を示す。図44(a)では、錯触力覚デバイス107が加速度センサ108にノイズ振動として検出されてしまうため、これらを指533に対して反対方向に配置することで、振動の加速度センサ108への影響を低減させている。また、錯触力覚デバイス107の制御信号をもとに加速度センサ108で検出されるノイズ振動をキャンセリングすることによってもノイズ混入の低減を図っている。 FIG. 44 shows another implementation example of the illusionary tactile force sense interface device 101. In FIG. 44A, since the illusionary tactile force sense device 107 is detected as noise vibration by the acceleration sensor 108, by arranging these in the opposite direction to the finger 533, the influence of the vibration on the acceleration sensor 108. Has been reduced. Further, noise contamination detected by the acceleration sensor 108 is canceled based on the control signal of the illusionary tactile force sense device 107 to reduce noise mixing.

図44(c)〜図44(e)では、錯触力覚デバイス107と加速度センサ108の間に耐震材料1405を介在させることで、ノイズ振動の混入を抑えさせている。図44(d)では、実物体を触りながら錯触力感覚をも知覚する錯触力覚インタフェース装置101である。実物体との触感に錯触力覚の感覚を付加している。従来のデータグローブでは、触力覚の提示に指にワイヤを装着して指を引っ張ることにより力覚を提示していた。データグローブを用いて実物体を触りながらも触力覚提示を行うと、実物体から指が離れてしまったり、把持が阻害されるなど、実物体とバーチャル物体の感触を複合することが難しい。錯触力覚インタフェース装置101では、このようなことがなく、実物体をしっかりと把持・触れながらもバーチャルな感触も付加する複合感覚(ミックス・リアリティ)を実現している。 In FIGS. 44(c) to 44(e), the seismic resistant material 1405 is interposed between the illusionary tactile force sense device 107 and the acceleration sensor 108 to suppress the mixing of noise vibration. In FIG. 44( d ), the illusionary tactile force sense interface device 101 is configured to sense an illusionary tactile force sensation while touching an actual object. An illusionary tactile force sense is added to the sense of touch with the real object. In the conventional data glove, the tactile force sense is presented by attaching a wire to the finger and pulling the finger to present the force sense. When tactile sensation is presented while touching a real object using a data glove, it is difficult to combine the feelings of the real object and the virtual object, such as the finger being separated from the real object and the grasping being hindered. The illusionary tactile force sense interface device 101 realizes a composite sensation (mix reality) in which a virtual touch is added while firmly gripping/touching a real object without such a situation.

図44(e)では、さらに、圧力センサ110によって測定された実物体との接触及び把持圧に従い錯触力感覚を付加することで、その実物体の把持・接触感触を編集したり、バーチャル物体531の感触に置換する。図44(f)では、図44(e)の圧力センサの代わりに表面形状や形状変形を測定する形状センサ(例えば、フォトセンサ)を用いて、触感に係る把持物体の形状・表面形状の測定、及び変形による把持力・歪せん弾力・接触の測定を行っている。これらによって、測定された応力・せん弾力及び表面形状を強調した触覚拡大鏡が実現される。顕微鏡のようにディスプレイで微細な表面形状を視覚的に確認するとともに、その形状を触覚的にも確認することができる。また、形状センサにフォトセンサを使用すれば、接触しなくても形状を測定できるため、離れた物体に手をかざすことで物体の形状を体感することができる。 In FIG. 44E, an illusionary tactile force sensation is further added according to the contact with the real object measured by the pressure sensor 110 and the gripping pressure to edit the gripping/contact feeling of the real object, or the virtual object 531. Replace with the feel of. In FIG. 44(f), a shape sensor (for example, a photo sensor) that measures the surface shape or shape deformation is used instead of the pressure sensor of FIG. 44(e) to measure the shape/surface shape of the gripped object related to the tactile sensation. , And the gripping force, strain resilience, and contact due to deformation are measured. With these, a tactile magnifying glass emphasizing the measured stress/resilience and surface shape is realized. It is possible to visually confirm a fine surface shape on a display like a microscope and also to visually check the shape. Further, if a photo sensor is used as the shape sensor, the shape can be measured without contact, so that the shape of the object can be sensed by holding the hand over the distant object.

また、使用状況やコンテキスト(文脈)によってタッチパネル上のコマンドが変化する可変型タッチボタンの場合、特に、携帯電話のようにボタンを押すときに指で隠れてしまう場合などでは、可変型ボタンのコマンドが隠れてしまい読めなくなる。同様に、VRコンテンツにおける仮想空間内の可変型ボタンの場合、メニュー表記やコマンドがコンテキストで変化するため、ボタンを押す場合には今押そうとするボタンの内容がわからなくなる。そのために、図44(e)のように、錯触力覚インタフェース装置101上のディスプレイ1406にそれを表示することで、ボタンのコマンド内容を確認しながら錯触力覚ボタンを押し込むことができる。 Also, in the case of a variable touch button whose commands on the touch panel change depending on the usage situation or context, especially when it is hidden by a finger when pressing the button like a mobile phone, the command of the variable button Is hidden and unreadable. Similarly, in the case of a variable type button in the virtual space in VR content, since the menu notation and commands change depending on the context, when the button is pressed, the content of the button to be pressed now becomes unknown. Therefore, as shown in FIG. 44E, by displaying it on the display 1406 on the illusionary tactile force sense interface device 101, the illusionary tactile force sense button can be pushed in while confirming the command content of the button.

バーチャル物体531やバーチャル・コントローラでのバーチャル・ボタンの押込み情報及び押込み反力が実物体と同様に違和感なく感じ操作できるためには、押込みと押込み反力の提示との間の時間遅れが問題となる。例えば、アーム型の接地型力覚インタフェースの場合、把持指の位置がアームの角度等で計測され、デジタルモデルとの接触・干渉判定が行われた後、提示すべき応力が計算され、モータの回転が制御され、アームの動き・応力が提示されるため、応答遅れが発生することがある。特に、ゲーム時のボタン操作は反射的に高速に行われるため、コンテンツ側でモニタ・制御していたのでは間に合わないことがある。そこで、錯触力覚インタフェース装置側101にも、センサ(108,109,110)をモニタし、錯触力覚デバイス107及び粘弾性材料1404を制御するCPU、メモリを搭載して、リアルタイム制御を行うことでバーチャル・ボタンの押込みなどの応答性が向上し、リアリティ及び操作性が向上する。 In order that the pushing information and pushing reaction force of the virtual button on the virtual object 531 or the virtual controller can be felt and operated in the same manner as an actual object, the time delay between pushing and the presentation of the pushing reaction force is a problem. Become. For example, in the case of an arm-type ground-type haptic interface, the position of the gripping finger is measured by the angle of the arm, etc., and after determining contact/interference with the digital model, the stress to be presented is calculated, and the Since the rotation is controlled and the movement/stress of the arm is presented, a response delay may occur. In particular, since the button operation during the game is reflexively performed at high speed, it may not be enough to monitor and control the content side. Therefore, the illusionary tactile force sense interface device side 101 is also equipped with a CPU and a memory for monitoring the sensors (108, 109, 110) and controlling the illusionary tactile force sense device 107 and the viscoelastic material 1404, thereby performing real-time control. By doing so, the responsiveness such as pressing the virtual button is improved, and the reality and operability are improved.

また、通信器205を有し、他の錯触力覚インタフェース装置101との通信を行う。例えば、錯触力覚インタフェース装置101を指5本に装着した場合、それぞれの指の動きに連動して、錯触力覚インタフェース装置が形状変形材(図44(b)の1403)で変形したり、バーチャル・コントローラの形状変形や感触、バーチャル・ボタン操作をリアルタイムに行うことで、リアリティ及び操作性が向上する。 In addition, the communication device 205 is provided to communicate with another illusionary tactile force sense interface device 101. For example, when the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to five fingers, the illusionary tactile force sense interface device is deformed by the shape deforming material (1403 in FIG. 44B) in association with the movement of each finger. By changing the shape and feel of the virtual controller and operating virtual buttons in real time, the reality and operability are improved.

図44(a)では、感覚・筋肉のヒステリシス特性を効果的に利用するために、筋電センサ110で筋電反応を測定し、筋肉が縮小する時間及び強度が大きくなるように錯触力覚誘起関数がフィードバック的に補正される。錯触力覚の誘起に影響する要因のひとつに、錯触力覚インタフェース装置101の指や掌への装着仕方(挟み方・挟む強さ)、錯触力覚インタフェース装置101からの力を受け止める腕へのユーザによる力の入れ方がある。錯触力覚の感度には個人差があり、軽く握った方が錯触力覚を感度良く感じる人もいるし、強く握った方が感度良く感じる人がいる。同様に、装着時の締め付け方によっても感度が変わる。この個人差を吸収するために、圧力センサ109や筋電センサ110で握りの状態をモニタして、個人差を測定するとともに錯触力覚誘起関数をリアルタイムで補正する。人はコンテンツ中の物理シミュレーションに慣れる・学習することで握り方が適切な方向に学習が進むが、本補正はこれを促進する効果を有している。 図44(a)〜図44(e)では、部品構成を示すために、錯触力覚インタフェース装置101が厚くなっているが、各部品はシート状の薄型にも対応できる。 In FIG. 44(a), in order to effectively use the hysteresis characteristics of the sensation/muscle, the myoelectric sensor 110 is used to measure the myoelectric response, and the illusionary tactile force sensation is set so that the time and strength for muscle contraction increase. The induction function is corrected in a feedback manner. One of the factors that influence the induction of the illusionary tactile force sense is how the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to a finger or palm (sandwiching/strengthening force), and receives the force from the illusionary tactile force sense interface device 101. There is a way for the user to put force on the arm. There are individual differences in the sensitivity of the illusionary tactile force sense, and some people feel the illusionary tactile force sense more sensitively when they are held lightly, and some feel more sensitive when they are strongly grasped. Similarly, the sensitivity also changes depending on the method of tightening when mounting. In order to absorb this individual difference, the gripping state is monitored by the pressure sensor 109 and the myoelectric sensor 110, the individual difference is measured, and the illusionary tactile force sense induction function is corrected in real time. People get accustomed to and learn physical simulation in contents, and learning progresses in an appropriate direction for grasping, and this correction has an effect of promoting this. In FIGS. 44(a) to 44(e), the illusionary tactile force sense interface device 101 is thick in order to show the configuration of the parts, but each part is also compatible with a thin sheet shape.

図45(a)は、錯触力覚デバイスによって誘起される錯触力感覚に加えて、錯触力に同期させて形状変形用モータ3002によって錯触力覚インタフェース装置の形状3001を変形させることによって、誘起される錯触力覚905を強調する装置を示している。 例えば図45(b)のように、釣りゲームに応用した場合、魚による釣り竿の引っ張りに合わせてインタフェースの形状3001を反らせることにより、錯触力覚905によって誘起された釣り糸の張力感覚が更に強調される。このときに錯触力覚なしにインタフェースを変形しただけでは、このようなリアルな魚の引きを体感することはできなく、錯触力覚にインタフェースの変形が加わることでリアリティが向上する。また、図30(c)のように錯触力覚デバイスの基本ユニットを空間的に並べることにより、形状変形用モータ3002なしに変形効果を生じさせることができる。 形状の変形は、形状変形用モータ3002に限らず、形状記憶合金や圧電素子を用いた駆動装置といった形状を変化させることができる機構ならばどんなものでもよい。 FIG. 45A shows that, in addition to the illusionary tactile force sensation induced by the illusionary tactile force sense device, the shape deforming motor 3002 deforms the shape 3001 of the illusionary tactile force sense interface device in synchronization with the illusionary tactile force. 2 shows a device for enhancing the illusionary tactile force sensation 905 induced by. For example, as shown in FIG. 45(b), when applied to a fishing game, the sense of tension of the fishing line induced by the illusionary tactile force sense 905 is further emphasized by warping the interface shape 3001 in accordance with the pull of the fishing rod by the fish. To be done. At this time, it is not possible to experience such a realistic pulling of the fish simply by deforming the interface without the illusionary tactile force sense, and the reality is improved by adding the deformation of the interface to the illusionary tactile force sense. Further, by spatially arranging the basic units of the illusionary tactile force sense device as shown in FIG. 30C, a deformation effect can be produced without the shape-deformation motor 3002. The shape deformation is not limited to the shape deformation motor 3002, and any mechanism capable of changing the shape such as a shape memory alloy or a driving device using a piezoelectric element may be used.

図46は、錯触力覚デバイス107の代替デバイスを示している。図46(a)の偏心回転子の偏心錘814とそれを駆動する偏心モータ815の代わりに、図46(b)〜図46(e)では錘2302と伸縮材2303を使用している。例えば、図46(b)及び図46(d)は、錘2302を支える伸縮材2303が、それぞれ、8つの場合と、4つの場合の平面図、正面図、側面図を示している。それぞれ図において、対となる伸縮材2303を収縮・膨張させることにより、錘を任意の方向に移動させることができる。その結果、並進的及び回転的な変位・振動を発生させることができる。重心の並進移動や回転トルクを発生・制御できる加減速機構を有するものならば、どのような構造でも代替品として利用できる。 FIG. 46 shows an alternative device to the illusionary tactile force sense device 107. In place of the eccentric weight 814 of the eccentric rotor and the eccentric motor 815 for driving the same in FIG. 46A, a weight 2302 and a stretchable material 2303 are used in FIGS. 46B to 46E. For example, FIGS. 46(b) and 46(d) show a plan view, a front view, and a side view when the number of elastic members 2303 supporting the weight 2302 is eight and four, respectively. In each drawing, the weight can be moved in an arbitrary direction by contracting and expanding the pair of elastic members 2303. As a result, translational and rotational displacement/vibration can be generated. Any structure can be used as a substitute as long as it has an acceleration/deceleration mechanism capable of generating and controlling the translational movement of the center of gravity and the rotating torque.

図47から図57は、触力覚ディスプレイもしくはタッチパネルの各種構成を示す。触力覚ディスプレイもしくはタッチパネルは、基材の上に設けられたアクチュエータと、タッチパネルとタッチパネルの変位、圧力、加速度などを検知して変位、圧力、加速度などの位置、回転、テンソルを計測するセンサとを備える。 47 to 57 show various configurations of a tactile force sense display or a touch panel. A tactile force display or touch panel is an actuator provided on a base material and a sensor that detects displacement, pressure, acceleration, etc. of the touch panel and touch panel to measure the position, rotation, tensor of displacement, pressure, acceleration, etc. Equipped with.

図47、図48、図49は、テーブル型の触力覚ディスプレイもしくはタッチパネルの各種構成を示す。 47, 48, and 49 show various configurations of a table-type tactile force sense display or touch panel.

図47に、触力覚アクチュエータの基本ユニットが示されており、タッチパネル、センサ、アクチュエータから構成されている。タッチパネル、およびセンサにおいて、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、計測される。アクチュエータは、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、提示される。ここでは、指先での触力覚情報の知覚について説明をするが、特に指先に限らず、操作者の全身、身体の至るところを想定している。図48は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、テーブル型、テーブル用に用いた例を示している。指先での操作の他、掌で操作できる。 FIG. 47 shows a basic unit of a tactile force sense actuator, which is composed of a touch panel, a sensor, and an actuator. Position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are measured as a scalar, vector, or tensor on the touch panel and sensor. It For the actuator, position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are presented as a scalar, vector, or tensor. Here, the perception of tactile force information at the fingertip will be described, but not limited to the fingertip, it is assumed that the operator's whole body and body are everywhere. FIG. 48 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for a table type and a table. It can be operated with your palm as well as with your fingertips.

図49は、テーブル型で、壁等に操作者が操作するためのバーチャル・ボタンを備えている。肘などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。 FIG. 49 is a table type, which is provided with virtual buttons on the wall or the like for the operator to operate. It is possible to operate with body parts such as elbows, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts.

図50及び図52、図53は、ハンドル型で、自動車のハンドル等アクチュエータ、並びに操作者が操作するためのハンドルの近くにバーチャル・ボタンを備えている。触力覚アクチュエータの基本ユニットを、ハンドル型、ハンドル用に用いた例を示している。図50は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。図51は、ハンドルに液晶ディスプレイが設けられている。ハンドルを運転中に回わしたとしても液晶ディスプレイの姿勢はそのままの状態に維持される。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。この時に、液晶ディスプレイなどの視覚情報提示では、視点や視野を確保できるように、ハンドルを回転させても、液晶ディスプレイの姿勢が一定を維持している。 50, 52, and 53 are of a steering wheel type, and are provided with an actuator such as a steering wheel of an automobile, and a virtual button near the steering wheel for an operator to operate. An example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for a handle type and a handle is shown. In FIG. 50, an operation with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. In FIG. 51, a liquid crystal display is provided on the handle. Even if the steering wheel is turned while driving, the attitude of the liquid crystal display is maintained as it is. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. At this time, when presenting visual information on a liquid crystal display or the like, the attitude of the liquid crystal display is kept constant even if the handle is rotated so as to secure a viewpoint and a visual field.

図52は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。触力覚アクチュエータは、ハンドル全体に配置されており、ハンドルを回転させたり、指、掌、腕がどの位置にあっても、触力覚アクチュエータを使用できる。 In FIG. 52, an operation with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. The tactile force actuator is arranged on the entire handle, and the tactile force actuator can be used regardless of whether the handle is rotated or the finger, palm, or arm is at any position.

図53は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。ハンドル全体が触力覚アクチュエータになっており、ハンドルを回転させたり、指、掌、腕がどの位置にあっても、触力覚アクチュエータを使用できる In FIG. 53, an operation with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. The entire handle is a tactile force actuator, so you can use the tactile force actuator regardless of the position of your finger, palm, or arm by rotating the handle.

図54は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。窓ガラスに曲面液晶パネルと触力パネルが設けられている。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 In FIG. 54, an operation can be performed with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. The window glass is provided with a curved liquid crystal panel and a touch panel. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図55は、指に触力覚アクチュエータが装着され、図56は、手首にアクチュエータが装着され、図57は、アクチュエータが装着され、指でバーチャル・ボタンを押して操作される。図55は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、リング型、リング用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 In FIG. 55, the tactile force sense actuator is attached to the finger, in FIG. 56, the actuator is attached to the wrist, and in FIG. 57, the actuator is attached and the virtual button is pressed with the finger to operate. FIG. 55 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for a ring type and a ring. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図56は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、リスト型、リスト用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 FIG. 56 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for the wrist type and the wrist. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図57は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、アームリング型、アームリング用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 FIG. 57 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for an arm ring type and an arm ring. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図58は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、身体全身に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 FIG. 58 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for the whole body. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図59及び図60は、コントローラと触力覚アクチュエータとを繋ぐ配線の仕方の概略を示す。図59は、触力覚アクチュエータを並列配列に接続した場合、及び図60は、クロス配列に接続した場合を示す。 59 and 60 schematically show how to connect the controller and the tactile force sense actuator. FIG. 59 shows a case where the haptic actuators are connected in a parallel arrangement, and FIG. 60 shows a case where they are connected in a cross arrangement.

図61は、触力覚ディスプレイ・パネルとコンピュータ(PC)とを通信で情報をやり取りするシステムの概略図を示す。タッチパネルは、アクチュエータ・アレイを装着している、もしくは一体に設けられている。 FIG. 61 shows a schematic diagram of a system for exchanging information by communication between a haptic display panel and a computer (PC). The touch panel is equipped with the actuator array or is integrally provided.

本システムは、操作者の感覚特性、錯覚を適用して、操作者に実際の物体を操作したかのような触力覚情報を提示する。具体的には、センサで検知された刺激を基に制御され、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形や錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報が提示される。感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。 This system applies tactile characteristics and illusions of an operator to present tactile force information to the operator as if he or she actually operated an object. Specifically, it is controlled based on the stimulus detected by the sensor, and the stimulus is applied by utilizing the fact that the sensory characteristic showing the relationship between the stimulus amount applied to the human body and the sensation amount is nonlinear or illusion. The tactile force sense information is controlled and presented. The sensory characteristic comprises at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount may be physically present. There is no sense.

ここで、システムは、物体から、もしくは、物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて操作者に印加される刺激が制御される。最小限の部品は、触力覚アクチュエータおよびコントローラから構成されており、部品として使用することができる。この部品を集積し、アクチュエータ・アレイとすることで、触力覚情報提示機能を有する映像タッチパネルが構成される。触力覚情報提示システムは、この部品、およびその他のモジュール等を用いて、タッチ・ディスプレイなどのシステムが構成される。このように、アクチュエータ・アレイとして集積することで、平面、曲面、立体などの様々な形状や大きさの触力覚情報提示システムを構成することができる。 Here, the system presents a stimulus from or to the object, and the stimulus applied to the operator in response to the operation of the operator is controlled. The minimum parts consist of a haptic actuator and a controller and can be used as parts. An image touch panel having a tactile force information presentation function is configured by integrating these components into an actuator array. In the tactile force information presentation system, a system such as a touch display is configured by using this component and other modules. In this way, by integrating as an actuator array, it is possible to configure a tactile force information display system having various shapes and sizes such as a flat surface, a curved surface, and a solid.

触力覚アクチュエータに取り付けられたセンサにより、センサにおける位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性が測定され、その情報がコントローラに送られて、触力覚アクチュエータを制御するための制御信号が計算されて、触力覚アクチュエータに送られ、触力覚アクチュエータが制御される。触力覚アクチュエータは、パネル型およびディスプレイ型のセンサ機能および提示機能を備え、コントローラにおいて、指や掌などの身体の動きにともなう、変位、運動量、振動振幅、変位刺激、振動刺激、刺激強度の時間変化などが計算され、制御アルゴリズムに基づき、センサでモニタされた指や掌などの身体の動きや圧力などに合わせて、触力覚アクチュエータの位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが制御され、ヒトなどに、圧覚、触覚、力覚などの触力覚情報が提示される。 The sensor attached to the haptic actuator measures the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity at the sensor, and the information Is sent to the controller, a control signal for controlling the haptic actuator is calculated, and is sent to the haptic actuator to control the haptic actuator. The haptic actuator has a panel-type and display-type sensor function and a presentation function, and in the controller, the displacement, momentum, vibration amplitude, displacement stimulus, vibration stimulus, and stimulus intensity associated with the movement of the body such as a finger or palm are used. Time changes are calculated, and based on the control algorithm, the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, and amplitude of the tactile force sense actuator are adjusted according to the movement and pressure of the body such as fingers and palm monitored by the sensor. , Rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are controlled, and tactile sense information such as pressure sense, tactile sense, and force sense is presented to humans.

制御信号は、力情報(t)、振幅情報(t)などが駆動電圧等で表現されており、アクチュエータは、モータ、ピエゾ、人工筋肉、記憶合金、分子モータ、静電、コイル、磁力、静電気、その他、変位・振動を発生するものならば、デバイス・動作原理は問われない。 In the control signal, force information (t), amplitude information (t), etc. are expressed by driving voltage and the like, and the actuator is a motor, piezo, artificial muscle, memory alloy, molecular motor, electrostatic, coil, magnetic force, electrostatic. In addition, the device and operation principle are not limited as long as they generate displacement and vibration.

その結果、平面、曲面、立体形状で構成されたパネル、ディスプレイが、筐体等に、固定もしくは微小変位・微小振動するように設置されているにも関わらず、差し込み感、押込み感、めり込み感、深さ感、押し戻され感、浮き上がり感、振動・振幅の収束感、振動・振幅の残響感、変位・移動の方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、立体的な感触が感じられる。物理的には、そのような感覚が再生・提示されていないにも関わらず、感覚的にはそのような感覚、および、身体的な反応・反射が体験される。また、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。 As a result, even if a panel or a display composed of a flat surface, a curved surface, or a three-dimensional shape is installed in a housing or the like so as to be fixed or to perform minute displacement/vibration, the feeling of being inserted, the feeling of being pushed in, the feeling of being depressed Feeling of depth, pushing back, uplifting, vibration/amplitude convergence, vibration/amplitude reverberation, displacement/movement direction feeling, sloppy feeling, hardness, soft feeling, three-dimensional feeling .. Physically, although such a sensation is not reproduced or presented, such a sensation and a physical reaction/reflex are experienced. In addition, in an information terminal or the like, it is possible to realistically obtain an operation feeling of an object such as a button, a slider, a dial, a switch, an operation panel or the like, even though the panel is flat or flat.

上記以外にも、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能である。 Other than the above, stationery, notebooks, pens, home appliances, signs, signage, kiosk terminals, walls, tables, chairs, massagers, vehicles, robots, wheelchairs, tableware, shakers, simulators (surgery, driving, massage, sports, walking, It can be used for musical instruments, crafts, paintings, arts, etc.

図62は、触力覚ディスプレイ・パネルシステムの集積化された各種構成を示す。タッチパネルに複数個のアクチュエータが取り付けられている。アクチュエータは、アレイ状であってもよい。タッチパネルにアクチュエータが集積化されていてもよい。複数モジュールから構成されたユニット、集積されたアレイタイプ、表面に配置された球体・立体タイプ、その球体・立体の中にも詰まったソリッド・タイプがあげられる。このように、アクチュエータ・アレイとして集積することで、平面、曲面、立体などの様々な形状や大きさの触力覚情報提示システムを構成することができる。 FIG. 62 shows various integrated configurations of a haptic display panel system. A plurality of actuators are attached to the touch panel. The actuators may be arrayed. An actuator may be integrated on the touch panel. There are a unit composed of multiple modules, an integrated array type, a sphere/solid type arranged on the surface, and a solid type packed in the sphere/solid. In this way, by integrating as an actuator array, it is possible to configure a tactile force information display system having various shapes and sizes such as a flat surface, a curved surface, and a solid.

図63は、触力覚ディスプレイ・パネル設けられたアクチュエータをアレイ状に配置しており、そしてこれらをリンク機構、振動緩衝剤もしくは緩衝機構を介して取り付けられている。振動緩衝剤もしくは緩衝機構を介さなくてもよい。複数モジュールは、単に、平面、曲面、立体に配置されたもの、各モジュールが、リンク機構でつなげられたもの、振動緩衝剤・緩衝機構でつなげられたもの、独立したものなど、様々な配置方法がある。 In FIG. 63, the actuators provided with the haptic display panel are arranged in an array, and these are attached via a link mechanism, a vibration damping agent or a damping mechanism. It is not necessary to use a vibration buffer or a buffer mechanism. Multiple modules are simply arranged in a plane, curved surface, three-dimensional, various modules are linked by a link mechanism, linked by a vibration damping agent/damping mechanism, independent modules, etc. There is.

図65から図68は、触力覚デバイスの基本モジュールの解略図を示す。触力覚デバイスの基本モジュールは、ボタン感、摩擦感、凹凸感の触力覚の感覚、痛感、バーチャル物体の存在感、表現感をデジタル化、デジタル表現をする。指や身体等の接触、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量・刺激による触力覚及び錯触力覚の提示を行う。そして、接触、動き等の変位、回転、速度、加速度、圧力、力をフォトデバイス、歪、しなり、抵抗、導電、静電容量、音波、レーザ等を用いたセンサで計測する。センサ信号は、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘度、弾性の少なくとも1つを備える刺激を備える。これにより、ボタン感、摩擦感、凸凹感といった触力覚の感覚、痛覚、および、バーチャル物体の存在感・感触が表現される。 65 to 68 show schematic diagrams of basic modules of the haptic device. The basic module of the haptic device digitizes and digitally expresses the tactile sensation of button feeling, friction feeling, and unevenness, pain feeling, presence of virtual objects, and feeling of expression. It presents tactile and illusionary tactile sensations by physical quantities and stimuli such as displacement, rotation, deformation, and vibration according to contact and movement of fingers and body. Then, displacement such as contact or movement, rotation, speed, acceleration, pressure, force is measured by a sensor using a photo device, strain, bending, resistance, conductivity, capacitance, sound wave, laser, or the like. The sensor signal is a stimulus that is provided by and/or to the object and comprises at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity. Prepare As a result, tactile sensations such as button sensation, friction sensation, and unevenness, pain sensations, and presence/feel of virtual objects are expressed.

パネルは、自由な平面、形状に対応可能である。これにより、自由なデザインが可能となる。触力覚に関する瞬間的な変化のデジタル表現は可能である。タッチパネルに触れる前のタッチパネル付近での動作をモニタすることでタッチパネルに接した時のリアルタイム応答特性の向上を図ることができる。動きなどの変位、回転、速度、加速度、圧力、力を非接触センサ等で計測する。よって衝突感、衝撃感が表現される。触力覚に関する接し状態をデジタル表現できる。指の接し角度、接した面積、指の湿り気、等の接し状態をモニタして、その状態を反映した制御が可能にで、よってなぞり感表現を向上できる。 The panel can be adapted to any plane and shape. This allows free design. Digital representation of instantaneous changes in tactile sensation is possible. By monitoring the operation near the touch panel before touching the touch panel, it is possible to improve the real-time response characteristics when the touch panel is touched. Displacement such as movement, rotation, speed, acceleration, pressure and force are measured with a non-contact sensor. Therefore, a feeling of collision and a feeling of impact are expressed. The contact state related to the tactile force sense can be digitally expressed. The contact state such as the contact angle of the finger, the contact area, the dampness of the finger, and the like can be monitored, and control that reflects the contact state can be performed, thereby improving the feeling of tracing.

図69〜図79は、パネル型モジュールの概略図である。触力覚デバイスの基本モジュールは、ボタン感、摩擦感、凹凸感の触力覚の感覚、痛感、バーチャル物体の存在感、表現感をデジタル化、デジタル表現をする。指や身体等の接触、接触位置、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量・刺激による触力覚及び錯触力覚の提示を行う。そして、接触、接触位置、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量、刺激及びその刺激のタッチパネル上の空間バランス、強度分布、時間変化による触力覚及び錯触力覚を提示する。よって、刺激の空間バランス、強度分布、時間変化による、力、物体、存在感の移動、伝搬、形状変化の感覚(ファントム・センセーション)が可能になり、硬質パネルにおける物体、存在感を提示できる。また、硬質パネルにも関わらず、物体、立体物、およびその存在感を提示することができる。 69 to 79 are schematic views of the panel type module. The basic module of the haptic device digitizes and digitally expresses the tactile sensation of button feeling, friction feeling, and unevenness, pain feeling, presence of virtual objects, and feeling of expression. Presents tactile sensation and illusionary tactile force sensation by physical quantities and stimuli such as displacement, rotation, deformation, and vibration according to contact with a finger or body, contact position, and movement. Then, the physical quantity such as contact, contact position, displacement according to movement, rotation, deformation, vibration, etc., stimulus and spatial balance of the stimulus on the touch panel, intensity distribution, and tactile sensation and illusionary tactile force sensation due to time change are presented. .. Therefore, it is possible to move, propagate, and sense a change in shape (force, sensation) of a force, an object, and a presence due to the spatial balance of the stimulus, intensity distribution, and temporal change (phantom sensation), and present the object and the presence on a hard panel. Further, it is possible to present an object, a three-dimensional object, and its presence, regardless of the hard panel.

図70は、フォトインタラプトを基材に設置したタッチパネル構造を示す。フォトインタラプトは、距離、変化を検出して、ボタンの押し込み感覚(沈み込みピッチ、深さ)を知覚する。よって硬質パネルにおけるボタン感覚をデジタル表現することで用途や好みに合わせて適応的に質感、感触表現を瞬時に変えることができる。 FIG. 70 shows a touch panel structure in which a photo interrupt is installed on a base material. The photo interrupt detects a distance and a change, and perceives a button pressing feeling (sinking pitch, depth). Therefore, by digitally expressing the button feeling on the hard panel, it is possible to adaptively change the texture and feel expression in accordance with the application and taste.

図71、図72及び図73は、タッチパネルにアクチュエータが宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。図71は、タッチパネルのほぼ中央にアクチュエータが宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。 71, 72 and 73 show a structure in which the actuator is attached to the touch panel in a suspended structure. FIG. 71 shows a structure in which an actuator is attached to an air suspension structure at approximately the center of the touch panel.

図72は、アクチュエータがタッチパネルの両端に宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。図71及び図72の構造では、パネルと壁との間には、側壁に粘弾性材料や、振動緩衝剤を設けることが好ましい。 FIG. 72 shows a structure in which actuators are attached to both ends of the touch panel in a suspended structure. In the structure of FIGS. 71 and 72, it is preferable to provide a viscoelastic material or a vibration damping agent on the side wall between the panel and the wall.

図73は、アクチュエータがタッチパネルの両端側に宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。図73の構造では、パネルと壁との間には、側壁に低摩擦材料を設けることが好ましい。これら構造により、触力覚の感覚強度及びその効果を増加させることができる。図71の構造では、タッチパネル、アクチュエータ部分を浮かせた、6自由度の変位・振動の3Dスピーカ機構によりタッチパネルを通して、指、身体に伝達する物理量、刺激量を増やすことができ、物理量、刺激量の増加に伴う、また、図72のアクチュエータ部分をタッチパネルの両端に、また図73では、慣性アクチュエータがタッチパネルの両端側に取り付けられている構造を備えることにより、タッチパネルを通して、指、身体に伝搬する物理量、刺激量を増やすことができる。触力覚の感覚量を増加し、さらに押し込み感覚量、沈み込みピッチ、深さ感覚を増加する。IoT用デバイスに適用できる。実装場所を選びことなしに感覚量、効率を増加できる FIG. 73 shows a structure in which actuators are attached to both ends of the touch panel in a suspended structure. In the structure of FIG. 73, it is preferable to provide a low friction material on the side wall between the panel and the wall. With these structures, the sensory strength of the tactile force sense and its effect can be increased. In the structure of FIG. 71, the physical quantity and the stimulation quantity transmitted to the finger and the body can be increased through the touch panel by the 3D speaker mechanism with the displacement and vibration of 6 degrees of freedom in which the touch panel and the actuator are floated. With the increase, the actuator parts in FIG. 72 are attached to both ends of the touch panel, and in FIG. 73, the inertia actuators are attached to both ends of the touch panel. , The amount of stimulation can be increased. It increases the amount of tactile sensation, and further increases the amount of indentation, the pitch of depression, and the depth sensation. It can be applied to IoT devices. You can increase the amount of feeling and efficiency without choosing the mounting location.

図74から図78は、タッチパネルに液晶ディスプレイを組み込むだタッチパネルモジュールの概略図を示す。図74タッチパネルモジュールは、タッチパネルの両側に配置された1対のモジュールの空間部分に液晶パネルを配置されている。タッチパネルとアクチュエータとは、互いに分離されているため液晶パネルの映像がぶれないでかつ振動しない。液晶パネルに映しだされた物体の触覚、感触の提示及び存在感が提示される。2Dモデルによる3D物体の触感、感触の疑似的な表現が可能となる。 74 to 78 show schematic views of a touch panel module in which a liquid crystal display is incorporated in the touch panel. In the touch panel module shown in FIG. 74, liquid crystal panels are arranged in the space of a pair of modules arranged on both sides of the touch panel. Since the touch panel and the actuator are separated from each other, the image on the liquid crystal panel does not shake and does not vibrate. The tactile sense, the sense of touch, and the presence of the object reflected on the liquid crystal panel are presented. It is possible to simulate the tactile sensation of a 3D object using a 2D model.

図75及び図76は、薄型のタッチパネルモジュールの概略図を示す。図75は、図74と同じ配置を示す。図76は、タッチパネルの両端にそれぞれアクチュエータが配設されているため、スマートフォン等の薄型機器に実装が可能である。 75 and 76 are schematic views of a thin touch panel module. FIG. 75 shows the same arrangement as FIG. 74. In FIG. 76, since actuators are provided at both ends of the touch panel, it can be mounted on a thin device such as a smartphone.

図77は、図74〜図76のタッチパネルモジュールのタッチパネルの表面上にスクリーンを設け、スクリーンの上方にプロジェクタを配設したタッチパネルモジュールシステムの概略図を示す。これにより、映像のデジタル触力覚機能が実現できる。プロジェクタによる映像投影と触力覚タッチパネルが制御される。 77 shows a schematic diagram of a touch panel module system in which a screen is provided on the surface of the touch panel of the touch panel module of FIGS. 74 to 76 and a projector is arranged above the screen. As a result, the digital tactile force sense function of the image can be realized. The image projection by the projector and the haptic touch panel are controlled.

図78は、図74〜図77のタッチパネルモジュール上に五感情報提示機が配設されている概略図である。五感情報提示機の設置により視覚、聴覚、触覚等の五感活用によるリアリティの向上が図れる。また、映像、音響、触り心地、匂い、味等の五感を利用できる。触力覚情報にオブジェクトとして一致した、または一致しない(ミスマッチ)の五感情報との相互効果で錯覚を増強、促進する、また現実には存在しない感覚を拡張できる。 FIG. 78 is a schematic view in which the five-sense information presentation device is arranged on the touch panel module of FIGS. 74 to 77. By installing a five-sense information presentation device, the reality can be improved by utilizing the five senses such as sight, hearing, and touch. In addition, the five senses such as video, sound, touch, smell, taste, etc. can be used. It enhances and promotes the illusion by the mutual effect with the five senses information that matches or does not match (mismatch) the tactile force information as an object, and can expand the sense that does not actually exist.

図79は、マルチタッチ用アレイユニットの概略図を示す。基本的な移動感覚・運動感覚を提示する。各パネルごとの変位方向の位相制御を行い、移動刺激による単なる変位以外の移動・運動感覚の表現できる。固定式パネルによる回転感覚を提示する。 FIG. 79 shows a schematic diagram of an array unit for multi-touch. Presents basic movement and kinesthetics. By performing phase control of the displacement direction for each panel, it is possible to express movement and kinesthetic sensations other than simple displacement due to movement stimulation. It presents a sense of rotation with a fixed panel.

図80は、複雑な運動感覚を提示する。各パネルごとに変位方向の位相制御と指先で感覚合成制御して、膨張感、圧迫感、ねじれ感、膨張感、圧迫感を提示する。固定式パネルによる変形感覚を提示する。 FIG. 80 presents a complex kinesthetic sensation. Phase control in the displacement direction and sensory synthesis control with each fingertip are provided for each panel to present a feeling of expansion, pressure, twist, expansion, and pressure. It presents a sense of deformation with a fixed panel.

図81は、複雑な運動感覚を提示する。各パネルごとに変位方向の位相制御と知覚・認知層における感覚合成して、マルチタッチ感覚を合成制御して、膨張感、圧迫感、ねじれ感を得て、膨張感、圧迫感を提示する。固定式パネルによる変形感覚を得る。 FIG. 81 presents a complex kinesthetic sensation. For each panel, phase control in the displacement direction and sensory synthesis in the perceptual/cognitive layer are performed, and multi-touch sensation is synthetically controlled to obtain a feeling of expansion, pressure, and twist, and to present a feeling of expansion and pressure. Get a sense of deformation by the fixed panel.

図82は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分[触覚・力覚]の再生する感覚合成制御を行う。指圧によるZ方向圧覚駆動およびX−Y変位トリガーによる制御を行い、Z方向による触覚・力覚の同時提示する。複数の共振ピークを実現する。 FIG. 82 presents tactile and force senses by one device. Performs sensory synthesis control that reproduces the different components [tactile/force sense] for each panel. The Z direction pressure sense drive by finger pressure and the control by the XY displacement trigger are performed, and tactile and force senses in the Z direction are presented at the same time. Realize multiple resonance peaks.

図83は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を再生する。指圧によるZ方向圧覚駆動およびX−Y変位トリガーによる制御、Z方向の圧覚を生成・制御を行い、パネルによる触覚・力覚の同時提示する。複数の共振ピークを実現する。 FIG. 83 presents tactile/force senses by one device. Reproduce different components (tactile sensation) for each panel. The Z-direction pressure sensation drive by finger pressure, the control by the XY displacement trigger, the Z-direction pressure sensation is generated and controlled, and the tactile sensation and the force sensation are simultaneously presented by the panel. Realize multiple resonance peaks.

図84は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を異なるタイミングで再生する。合成の仕方はこれに限らない。触覚・力覚の相互マスキングなどの相互効果を避ける。子音・母音を提示する。 FIG. 84 presents tactile/force sensations by one device. Reproduce different components (tactile sensation) for each panel at different timings. The method of composition is not limited to this. Avoid mutual effects such as mutual tactile/force sense masking. Present consonants and vowels.

図85は、誘起パターンを制御して前変位、後変位を制御する。図86は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を異なるタイミングで再生する。重なっている場合と、重ならない部分がある場合。合成の仕方はこれに限らない。触覚・力覚の相互マスキングなどの総合効果を避ける。子音・母音を提示する。 In FIG. 85, the induction pattern is controlled to control the front displacement and the rear displacement. FIG. 86 presents tactile sensation/force sensation by one device. Reproduce different components (tactile sensation) for each panel at different timings. When there is overlap and when there is a non-overlap part. The method of composition is not limited to this. Avoid comprehensive effects such as mutual masking of tactile and force senses. Present consonants and vowels.

図87は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(強度・振幅、周波数、波形、位相)を提示する。波形比較、差分、位相差、相乗効果によって、成分とは異なる感覚を生成する。図88は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(強度・振幅、周波数、波形、位相)を提示する。波形比較、差分、位相差、相乗効果によって、成分とは異なる感覚を生成する。 FIG. 87 presents tactile/force senses by one device. Present different components (intensity/amplitude, frequency, waveform, phase) for each panel. Waveform comparison, difference, phase difference, and synergistic effects produce a different sensation from the components. FIG. 88 presents tactile/force senses by one device. Present different components (intensity/amplitude, frequency, waveform, phase) for each panel. Waveform comparison, difference, phase difference, and synergistic effects produce a different sensation from the components.

図89は、触力覚における尖った山頂凸感覚をボタン形状感覚生成して提示する。中央近くほどパネル振幅が大きく。遠ざかると小さくなる。山頂での感覚(引き戻し・追い越し感覚)を提示する。パネルによる尖った勾配凸感覚を提示する。図90は、触力覚における半円柱凸感覚を提示する。刺激・変位の強度・振幅を制御する。山越え(引き戻し・追い越し)を提示する。パネルによる凸感覚を提示する。 FIG. 89 shows a sharp tactile sensation of a mountain peak, which is generated and presented as a button-shaped sensation. The panel amplitude is larger near the center. It gets smaller with distance. Present the feeling (pullback/overtaking sensation) at the summit. It presents a sharp sensation of a convex slope by the panel. FIG. 90 presents a semi-cylindrical convex sensation in the haptic sense. Controls the intensity and amplitude of stimulation/displacement. Present a mountain crossing (pullback/overtaking). Present a convex sensation by the panel.

図91は、触力覚における凹ギャップ感覚を提示する。抵抗感を一瞬なくして、ギャップ感覚を提示する。パネルによる凹んだギャップ感覚を提示する。 FIG. 91 presents a concave gap sensation in the haptic sense. It gives a sense of gap by eliminating resistance for a moment. The panel presents a feeling of recessed gap.

図92は、ボタン間での指移動(わたり感覚)を誘導感覚制御する。刺激・変位の強度・振幅を制御する。ボタン間に留まり難く、ボタンへ誘導される。平面パネル上で、ポテンシャル場のアトラクターのように指移動を誘導する。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切り替わる。 In FIG. 92, the movement of the finger between the buttons (the feeling of crossing) is guidedly controlled. Controls the intensity and amplitude of stimulation/displacement. It is hard to stay between the buttons and is guided to the buttons. On the flat panel, we guide the finger movement like an attractor of the potential field. Operate the pointer from the panel to move between buttons. When the pointer leaves the button area, it is guided to the next pointer. The panel amplitude increases as it gets closer to the center of the induction section (it gets smaller as it goes away). The haptic direction switches in the center of the guidance section.

図93は、ボタン間の誘導感覚を制御してエッジ感、端点感覚を提示する。誘導区間終了時に、クリック変位する。エッジの存在感、ボタンの浮き上がり感が得られる。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切替わる。 FIG. 93 presents an edge feeling and an end point feeling by controlling the guidance feeling between the buttons. Click displacement at the end of the guidance section. You can feel the presence of the edges and the feeling of the buttons rising. Operate the pointer from the panel to move between buttons. When the pointer leaves the button area, it is guided to the next pointer. The panel amplitude increases as it gets closer to the center of the induction section (it gets smaller as it goes away). The haptic direction changes at the center of the guidance section.

図94ボタンの誘導感覚を制御してエッジ感を提示するエッジ部分に、マスキング変位(振動)を生じる。エッジの存在感、平面パネルでのボタンの段差・凹み感を得る。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切り替わる。 FIG. 94: Masking displacement (vibration) is generated at the edge portion where the guidance feeling of the button is controlled to present an edge feeling. You can feel the presence of edges and the feeling of steps and dents on the flat panel. Operate the pointer from the panel to move between buttons. When the pointer leaves the button area, it is guided to the next pointer. The panel amplitude increases as it gets closer to the center of the induction section (it gets smaller as it goes away). The haptic direction switches in the center of the guidance section.

図95は、スライダを触力制御して安定的触力覚を提示する。パネルからポインタを操作してボタン間を移動、ポインタかボタン領域から出ると次のボタンまで誘導、誘導区間中央に近くほど@パネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)、誘導区間中央で力覚方向を切換わる。スライダ感覚を得る。 FIG. 95 presents a stable tactile force sensation by tactile force controlling the slider. Operate the pointer from the panel to move between buttons, guide to the next button when exiting from the pointer or button area, @ panel amplitude becomes larger as it gets closer to the center of the guide section (it gets smaller as it gets farther away), force sense at the center of the guide section Switch direction. Get a slider feel.

図96は、スライダを触力覚制御して安定的触力覚を提示し、スライダ端点でクリック変位を発生する。スライダ感覚を得る。図97は、スライダの感覚制御を示す。 In FIG. 96, tactile force sense control is performed on the slider to present a stable tactile force sense, and a click displacement is generated at the slider end point. Get a slider feel. FIG. 97 shows the sensory control of the slider.

図98は、スウィープ時の安定的な触力覚を提示する。静摩擦時、動摩擦時のケース分けして制御する。安定した触力覚を提示する。異なる制御モードで安定提示する。図99は、スウィープ時の動摩擦制御(等周期化)して安定的な触力覚を提示する。切断変位によるコヒーレントな位相を制御する。安定した触力覚を提示する。異なる制御モードで安定を提示する。 FIG. 98 presents a stable tactile sensation during sweep. Control is performed separately for static friction and dynamic friction. Present a stable tactile sensation. Stable presentation in different control modes. FIG. 99 presents a stable tactile force sense by performing dynamic friction control (equalizing) during sweep. Controls coherent phase due to cutting displacement. Present a stable tactile sensation. It presents stability in different control modes.

図100は、スウィープ時の静摩擦制御して安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドさせ、往復運動。スライダ感覚。図101は、スウィープ時の静摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドし、端まで来たら指をリセット(パネル面から指を浮かす)。スライダ感覚。 FIG. 100 presents a stable tactile force sense by controlling static friction during sweeping. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider and slide your finger to reciprocate. Feels like a slider. FIG. 101 presents a stable tactile force sensation by static friction control during sweep. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider, slide your finger, and reset your finger when it reaches the end (lift your finger from the panel surface). Feels like a slider.

図102は、スウィープ時の静摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドし、端まで来たら指をリセット(切断変位)。スライダ感覚。図103は、スウィープ時の動摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドさせる。摩擦が張力限界を超えた時、接触固定が外れる。スライダ感覚。 FIG. 102 presents a stable tactile force sensation by static friction control during sweep. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider, slide your finger, and reset your finger when it reaches the end (displacement). Feels like a slider. FIG. 103 presents a stable tactile force sensation by dynamic friction control during sweep. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider and slide your finger. When the friction exceeds the tension limit, the contact fixation comes off. Feels like a slider.

これらのスウィープ波形、クリック波形、切断波形は、振動で良いし、任意の波形でも良い。任意波形は、所望の触感・感触に合わせた、様々な波形パターンが存在している。直線的な増加・減少や、正弦波的な振動、基本周波数成分の組合せにとどまらず、シンセサイザーで楽器の音色や音楽を創造するかのように、任意波形のデザイン、振幅変調、周波数変調、畳み込み、およびその組合せなどによって、様々な触感・感触を表現することができる。 These sweep waveform, click waveform, and cutting waveform may be vibrations or arbitrary waveforms. The arbitrary waveform has various waveform patterns that match the desired tactile sensation. Arbitrary waveform design, amplitude modulation, frequency modulation, convolution as if creating a musical instrument tone or music with a synthesizer, not limited to linear increase / decrease, sinusoidal vibration, combination of fundamental frequency components , And a combination thereof, it is possible to express various tactile sensations.

図104は、ボタンの押し込み感覚を制御して提示する。―押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに変位を加える。―閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現。へこまないパネルなのに、押込深さ感覚を体感。物理的なへこみなしに、へこみ感覚。 In FIG. 104, the feeling of pressing the button is controlled and presented. -A displacement is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. -The button hardness is expressed by the threshold value, panel amplitude, and frequency. Although it is a panel that does not dent, you can feel the indentation depth. Without physical dent, dent feeling.

図105は、ボタンの押込を制御して押し込みボタン感覚を提示する。―押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに変位を加える。―閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。へこまないパネルなのに、押込深さ感覚を体感。物理的なへこみなしに、へこみ感覚。 FIG. 105 presents the feel of a push button by controlling the push of a button. -A displacement is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. -Express the button hardness with the threshold value, panel amplitude, and frequency. Although it is a panel that does not dent, you can feel the indentation depth. Without physical dent, dent feeling.

図106は、ボタンの押込感覚を制御して提示する。閾値を複数設定することで半押しなどの感覚を表現する。カメラのシャッターのような半押し感覚。シャッターフォーカスの保持感覚。図107は、シャッターボタンの押込感覚を制御して提示する。閾値を複数設定することで半押しなどの感覚を表現する。カメラのシャッターのような半押し感覚。シャッターフォーカスの保持感覚。 In FIG. 106, the feeling of pressing the button is controlled and presented. By setting multiple thresholds, the feeling of half-pressing is expressed. Half-press feeling like a camera shutter. A feeling of holding the shutter focus. In FIG. 107, the feeling of pressing the shutter button is controlled and presented. By setting multiple thresholds, the feeling of half-pressing is expressed. Half-press feeling like a camera shutter. A feeling of holding the shutter focus.

図108は、ボタンの押し込み感覚を制御して提示する。押し込みと解放を分ける(1回目は解放無、2回目は解放有)。図109は、ボタンの押込感覚をラッチ制御して提示する。押込と解放を分ける(1回目は解放無、2回目は解放有) In FIG. 108, the feeling of pressing the button is controlled and presented. Push and release are separated (1st release is not released and 2nd is release). FIG. 109 presents a button-pressing feeling by latching control. Separate indentation and release (no release for the first time and release for the second time)

図110は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。図111は、ノッチ用パルス閾値を不等感覚に制御する。図112は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。 In FIG. 110, the notch pulse threshold is controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream. FIG. 111 controls the notch pulse threshold to be unequal. In FIG. 112, the notch pulse threshold values are controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream.

図113は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。図114は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。図115は、ノッチ用パルス閾値を不等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。 In FIG. 113, the notch pulse threshold is controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream. In FIG. 114, the notch pulse threshold values are controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream. In FIG. 115, the notch pulse threshold value is controlled to be unequal. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream.

図116は、押し込み感覚ボタンをヒステリ制御する。押下圧力時の閾値と下降時の閾値を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。 FIG. 116 hysterically controls the push feeling button. Amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold for pressing pressure and the threshold for falling are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency.

図117は、押し込み感覚ボタンを指圧関数制御する。押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現図118は、押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。波形の適応を制御する。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。 In FIG. 117, the push feeling button is controlled by the acupressure function. Amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. Representing Button Stiffness with Threshold Value, Panel Amplitude, and Frequency In FIG. 118, amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. Controls waveform adaptation. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency.

図119は、押し込み感覚ボタンを3D的に変位振幅面(位相)を押し込み、閾値に応じて制御する。押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現 In FIG. 119, the push-in feeling button is pushed in the displacement amplitude plane (phase) in a 3D manner, and is controlled according to the threshold value. Amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. Represents button stiffness with threshold value, panel amplitude, and frequency

図120は、押し下げ圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加えて押し込み感覚ボタンを状況に合わせて制御する。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現。押す下圧力上昇時の閾値と下降時の閾値を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。 In FIG. 120, an amplitude is applied to the panel at a timing when the threshold value 1 at the time of pressing pressure increase and the threshold value 2 at the time of falling pressure are exceeded to control the push-in feeling button according to the situation. The hardness of the button is expressed by the threshold value, panel amplitude, and frequency. Amplitude is applied to the panel at the timing when the lower pressure when pushing down and the threshold when lowering are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency.

図121は、押し下げ圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。押し下げ圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加えて押し込み感覚ボタンを状況に合わせて制御する。 In FIG. 121, the amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency. The amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure rises and the threshold value 2 when the pressing pressure falls are controlled to control the push-in feeling button according to the situation.

図122は、押し込み感覚ボタンを時間パターンで制御する。図123は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。図124は、ノッチ用パルス閾値を等間隔にパルス幅振幅制御する。図125は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に波形制御する。図126は、ノッチ用パルス閾値を等間隔にマスキング制御する。 In FIG. 122, the push-in feeling button is controlled by a time pattern. In FIG. 123, the notch pulse threshold values are controlled at equal intervals. In FIG. 124, the notch pulse threshold is pulse width amplitude controlled at equal intervals. In FIG. 125, the notch pulse threshold is waveform-controlled at equal intervals. In FIG. 126, the notch pulse threshold is masked and controlled at equal intervals.

図127は、押し込み感覚ボタンを動・静摩擦制御して押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。図128は、押し込み感覚ボタンを位相制御して押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現 127. In FIG. 127, the panel is oscillated by controlling the dynamic/static friction of the push-down sensation button to exceed the threshold 1 when the pressing pressure increases and the threshold 2 when the pressing pressure decreases. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency. FIG. 128 is a diagram showing the threshold value for applying amplitude to the panel at the timing when the threshold value 1 at the time of pressing pressure rise and the threshold value 2 at the time of falling pressure are controlled by controlling the phase of the push feeling button, the amplitude of the panel, and the stiffness of the button by frequency. Expression

図129は、押し込み等間隔を制御して、押下圧上昇時のみ、複数設けた閾値を超えたタイミングでパネルを振幅させる。ノッチの振幅は高周波を使用。ボタンと組み合わせてノッチボタンを表現。図130は、押し込み不等間隔を制御して、押下圧上昇時のみ、複数設けた閾値を超えたタイミングでパネルを振幅させる。ノッチの振幅は高周波を使用。ボタンと組み合わせてノッチボタンを表現 129. In FIG. 129, the intervals of pressing are controlled so that the panel is oscillated at a timing exceeding a plurality of threshold values provided only when the pressing pressure is increased. High frequency is used for notch amplitude. Express notch button in combination with button. In FIG. 130, the pressing unequal intervals are controlled so that only when the pressing pressure is increased, the panel is oscillated at a timing exceeding a plurality of threshold values. High frequency is used for notch amplitude. Express notch button in combination with button

図131は、閾値等間隔を制御して、押下圧上昇時のみ、複数設けた閾値を超えたタイミングでパネルを振幅させる。ノッチの振幅は高周波を使用。ボタンと組み合わせてノッチボタンを表現。 In FIG. 131, the threshold equal intervals are controlled so that the panel is oscillated only when the pressing pressure increases, at the timing when a plurality of thresholds are exceeded. High frequency is used for notch amplitude. Express notch button in combination with button.

図132は、触力覚ダイヤルを制御関数で制御する。位置位相ごとに変位方向を制御。変位は3D方向に制御可能。様々なダイヤル感触を実現。平板パネルでリアルなダイヤル感触。物理的・アナログなダイヤル機構が不要。図133は、パネルからポインタを操作してダイヤルを加速度感で回す。ダイヤルの接線と平行にパネルを振幅させて加速感を実現する。滑り表現ではさらにダイヤル回転方向に力覚を出すように制御する。 In FIG. 132, the tactile force sense dial is controlled by the control function. Displacement direction is controlled for each position phase. Displacement can be controlled in 3D direction. Realized various dial feeling. Flat panel for a realistic dial feel. No physical or analog dial mechanism is required. In FIG. 133, the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a sense of acceleration. Amplify the panel by oscillating the panel parallel to the tangent to the dial. In the slip expression, control is performed so that a force sense is further generated in the dial rotation direction.

図134は、パネルからポインタを操作してダイヤルを抵抗感で回す。ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させて抵抗感を実現する。図135は、パネルからポインタを操作してダイヤルを水平加速感で回す。ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させて水平加速感を表現する。図136は、パネルからポインタを操作してダイヤルを可変感触で回す。ダイヤルの接線と任意の角度にパネルを振幅させて可変感触を表現する。各位置ごとに変位方向の位相を変化させることでさまざまな感触が生成される。図137は、パネルからポインタを操作してダイヤルをランダム感で回す。ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させてランダム感を表現する。 In FIG. 134, the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a resistance. The panel is oscillated at right angles to the tangent of the dial to create a feeling of resistance. In FIG. 135, the pointer is operated from the panel and the dial is rotated with a feeling of horizontal acceleration. The panel is oscillated at a right angle to the tangent of the dial to express a feeling of horizontal acceleration. In FIG. 136, the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a variable feel. The panel is oscillated at an arbitrary angle with the tangent line of the dial to express a variable feel. Various feels are generated by changing the phase in the displacement direction for each position. In FIG. 137, the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a random feeling. The panel is oscillated at a right angle to the tangent of the dial to express a sense of randomness.

図138は、ダイヤルをカチカチ感で、一定の位置位相ごとにクリック変位を起こさせて平面パネルローダーエンコーダ的感触、デジタルダイヤル感、ボリームつまみ感を実現する。 In FIG. 138, the dial is clicked, and a click displacement is caused for each fixed position phase to realize a flat panel loader encoder-like feel, a digital dial feel, and a volume knob feel.

図139は、ボリュームの円周上の円周誘導操作感、指が円周内に留まったり、円周上を指が動くような感覚、実際の回転ボリュ−ムを回転させたときの円周的動作感覚を一定の位置位相ごとに求心的触力覚を提示する。図140は、ボリュームの円周上の操作感、実際に回転ボリュームを回転させた時の円周誘導感、抵抗感をもって動作感覚を表現できる。一定の位置位相ごとに求心的触力覚と、抵抗的触力覚とを交互もしくは時間、排他的に提示すると同時にボリュームを回転させる時の円周的動作感覚を実現する。 FIG. 139 shows a feeling of circumferential guidance operation on the circumference of the volume, a feeling that the finger stays in the circumference, or a finger moves on the circumference, and the circumference when the actual rotary volume is rotated. The centripetal tactile sensation is presented for each constant position and phase. In FIG. 140, the operational feeling can be expressed by the operational feeling on the circumference of the volume, the circumferential induction feeling when actually rotating the rotary volume, and the resistance feeling. A centripetal tactile sensation and a resistive tactile sensation are alternately or temporally exclusively presented for each fixed position phase, and at the same time, a circular motion sensation is realized when the volume is rotated.

図141は、ボリューム調整と確定動作の触力覚を表現する。一定の位置位相ごとにクリック変位を与え、クリック変位によるロータリー・ボリューム感、確定用のクリック変位によってボタン押し込み感、平面パネルでのボリューム操作・確定・スイッチ感覚を実現する。 FIG. 141 expresses the tactile force sense of the volume adjustment and the finalizing action. A click displacement is given for each fixed position phase, and a rotary volume feeling due to the click displacement, a button pressing feeling due to the confirmation click displacement, and a volume operation/confirmation/switch feeling on the flat panel are realized.

図142は、触力覚ダイヤルの感触バリエーションを増やす。位置位相ごとに変位方向、変位のさせ方を制御する。変位は、3D方向に制御可能である。様々なダイヤル感触、手応えを実現し、警告、注意を促す、方向提示の使い分け。開いたパネルで適宜、適時、適所に様々なダイヤル感触、手応えを提示する。状況に合わせて、適時的に感触、手応えを制御する。 FIG. 142 increases the tactile variation of the tactile sense dial. The displacement direction and the displacement method are controlled for each position phase. The displacement can be controlled in the 3D direction. Directional presentation is used to achieve various dial feels and sensations, warnings and cautions. The open panel provides various dial feels and responses in the right place at the right time. Control the feel and feel in a timely manner according to the situation.

図143は、錯力覚は、デバイスのサイズ、形状を変化させて重量によって非線形に変化する。知覚音圧、知覚トルク強度を可変する。図144は、触力覚の閾値、知覚量は、デバイスサイズで変化させる。知覚トルク強度は、トルクから重量を差し引いて得られる。知覚量には最適デバイスサイズがある。 In FIG. 143, the illusionary force sense changes non-linearly according to the weight by changing the size and shape of the device. The perceptual sound pressure and the perceptual torque intensity are changed. In FIG. 144, the tactile force sense threshold value and the perception amount are changed depending on the device size. The perceived torque strength is obtained by subtracting the weight from the torque. There is an optimal device size for perceptual quantities.

図145は、質感は、圧覚(接触感);圧、温冷、触覚;ミクロ的時間構造、力覚;マクロ的時間構造、振動感;周波数で形成される。図146は、多彩なマクロ、ミクロ的な時間構造が質感を表現する、質感構造のデータベースを示す。 In FIG. 145, the texture is formed by pressure (contact feeling); pressure, warming and cooling, tactile sense; micro time structure, force sense; macro time structure, vibration feeling; frequency. FIG. 146 shows a texture structure database in which various macro and micro time structures express texture.

図147は、波形を制御して2D振幅方向を制御する。X軸、Y軸の波形合成でパネル面の任意軸に対する振幅を生成する。 FIG. 147 controls the waveform to control the 2D amplitude direction. The amplitude of the panel surface with respect to an arbitrary axis is generated by synthesizing the X-axis and Y-axis waveforms.

図148は、多数のタッチパネルをアレイ状に配設して、各タッチパネル毎にアクチュエータが設けられている。これにより、各パネル毎に変位方向の位置を制御することができ、ピッチ感、握り感、切裂感、回転感を実現でき、マウス操作の微妙な加減を直観的に実現できる。図149は、錯触力誘起関数生成器を使用して個人の特性を測定するシステムを示す。 In FIG. 148, a large number of touch panels are arranged in an array, and an actuator is provided for each touch panel. As a result, the position in the displacement direction can be controlled for each panel, and a feeling of pitch, a feeling of gripping, a feeling of tearing, and a feeling of rotation can be realized, and subtle adjustment of mouse operation can be intuitively realized. FIG. 149 illustrates a system for measuring an individual's characteristics using an illusionary tactile force induction function generator.

図150は、アクチュエータの制御方法を示すフローチャートである。 FIG. 150 is a flowchart showing a method for controlling the actuator.

図151〜図153に応用例とその効果を示す。図151は、個人のプロファイリングをダイヤル、ポインタを使用して実現する。筆跡判定のように操作プロファイル、生理情報によって分析して個人ID、心理状態、健康状態、疲労度を推定する。 151 to 153 show application examples and their effects. 151, personal profiling is realized using dials and pointers. The personal ID, the psychological state, the health state, and the fatigue level are estimated by analyzing the operation profile and the physiological information like the handwriting determination.

図152は、多数のタッチパネルをアレイ状に配設して、各タッチパネル毎にアクチュエータが設けられている。これにより、各パネル毎に変位方向の位置を制御することができ、前進感、後退感、せん断・切り裂き感、拡大・ピンチ感、にぎり感、回転感を実現でき、これにより映像、及び指先の動かし方、力の入れ方に合わせて臓器等の身体の状態(硬さ、柔らかさ、形状等)を提供することで触診トレーニングを実現できる。 In FIG. 152, a large number of touch panels are arranged in an array, and an actuator is provided for each touch panel. With this, it is possible to control the position in the displacement direction for each panel, and realize a feeling of forward movement, a feeling of receding, a feeling of shearing/tearing, a feeling of enlargement/pinch, a squeeze, and a feeling of rotation. Palpation training can be realized by providing body conditions such as organs (hardness, softness, shape, etc.) according to how to move and how to apply force.

図153は、VR環境生成装置間を通信で結ぶことにより遠隔同期操作が可能となる。応用例のように、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。様々な感触を提示することができるため、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能であり、差し込み感、めり込み感、深さ感、戻され感、浮き上がり感、収束感、残響感、方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、ツルツル感、ヌメヌメ感、ヌルヌル感、ザラザラ感、でこぼこ感、チクチク感、コチコチ感、コツコツ感、プニュプニュ感といった触感・感触といった付加価値を製品に付加することができる。 In FIG. 153, the remote synchronization operation is possible by connecting the VR environment generation devices by communication. As in the application example, in an information terminal or the like, it is possible to realistically obtain the operation feeling of an object such as a button, a slider, a dial, a switch, or an operation panel, even though the panel is flat or flat. Because it can present various feelings, stationery, notebooks, pens, home appliances, signs, signage, kiosk terminals, walls, tables, chairs, massagers, vehicles, robots, wheelchairs, tableware, shakers, simulators (surgery, driving, It can be used for massage, sports, walking, musical instruments, crafts, paintings, arts, etc., feeling of insertion, feeling of depth, feeling of being returned, feeling of uplifting, convergence, reverberation, sense of direction, It is possible to add added value to the product such as tactile feeling, hardness, softness, smoothness, slimy feeling, slimy feeling, slimy feeling, rough feeling, bumpy feeling, tingling sensation, tight feeling, tight feeling, puny puny feeling. it can.

産業上の利用分野Industrial applications

本発明を実施することにより、バーチャルリアリティの分野において用いられる機器、ゲーム・アミューズメント・エンタテイメントの分野において用いられる機器、IT分野において用いられる携帯通信機器、情報端末機器、ナビゲーション機器、携帯情報端末機器、自動車・ロボット分野において用いられる機器、医療・福祉分野において用いられる機器、宇宙開発の分野において用いられる機器、などに搭載され得る、有用なマンマシンインタフェースを実現することができる。 By implementing the present invention, equipment used in the field of virtual reality, equipment used in the field of games, amusement and entertainment, mobile communication equipment used in the IT field, information terminal equipment, navigation equipment, mobile information terminal equipment, It is possible to realize a useful man-machine interface that can be mounted on a device used in the fields of automobiles and robots, a device used in the fields of medical care and welfare, a device used in the field of space development, and the like.

より具体的に述べると、例えばバーチャルリアリティや情報家電の分野においては、本発明を適用したマンマシンインタフェースを介して人に触覚・感触などの触力覚情報を提示したり、抗力あるいは反力などを与えて人の動きを制限することにより、仮想空間および実空間における物体の存在や衝突による衝撃や機器の操作感覚を提示することができる。また、携帯電話機,携帯型ナビゲーション機器などに上記インタフェースを搭載することにより、操作者の皮膚を介して、従来には見られなかった各種多様な指示・案内等を実現することができる。 More specifically, for example, in the field of virtual reality and information appliances, presenting tactile information such as tactile sensation to a person through a man-machine interface to which the present invention is applied, drag or reaction force, etc. By restricting the movement of the person by giving the above, it is possible to present the impact due to the presence or collision of an object in the virtual space and the real space and the operation feeling of the device. Further, by mounting the above interface on a mobile phone, a portable navigation device, or the like, it is possible to realize various instructions and guidance, which have not been seen in the past, through the skin of the operator.

平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。様々な感触を提示することができるため、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能であり、差し込み感、めり込み感、深さ感、戻され感、浮き上がり感、収束感、残響感、方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、ツルツル感、ヌメヌメ感、ヌルヌル感、ザラザラ感、でこぼこ感、チクチク感、コチコチ感、コツコツ感、プニュプニュ感といった触感・感触といった付加価値を製品に付加することができる。 Despite the flat/flat panel, it is possible to realistically obtain the operation feeling of objects such as buttons, sliders, dials, switches, and operation panels. Because it can present various feelings, stationery, notebooks, pens, home appliances, signs, signage, kiosk terminals, walls, tables, chairs, massagers, vehicles, robots, wheelchairs, tableware, shakers, simulators (surgery, driving, It can be used for massage, sports, walking, musical instruments, crafts, paintings, arts, etc., feeling of insertion, feeling of depth, feeling of being returned, feeling of uplifting, convergence, reverberation, sense of direction, It is possible to add added value to the product such as tactile feeling, hardness, softness, smoothness, slimy feeling, slimy feeling, slimy feeling, rough feeling, bumpy feeling, tingling sensation, tight feeling, tight feeling, puny puny feeling. it can.

本発明は、感覚特性を利用した触力覚情報提示システムに関する。 The present invention relates to a tactile force sense information presentation system using sensory characteristics.

特開2005−190465公報には、人に仮想物体の存在や衝突の衝撃力を与える従来の非接地型で身体内にベースがないマンマシンインタフェースにおいて、触力覚感覚提示機の物理的特性だけでは提示し得ない、同一方向にトルクおよび力などの触力覚感覚を連続的に提示できるシステムが開示されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-190465 discloses only a physical characteristic of a tactile sensation presenting device in a conventional non-grounded man-machine interface that gives a person an impact force of the presence or collision of a virtual object and has no base in the body. Disclosed is a system capable of continuously presenting tactile sensations such as torque and force in the same direction, which cannot be presented by.

この特許出願は、以下の構成を備える。触力覚提示機触力覚提示機は、制御装置により、触力覚提示機中の1個以上からなるアクチュエータの変位が制御され、その物理特性である変位、力、トルクが制御されることによって、ユーザにその変位、力、トルクなどの様々な触力覚情報を知覚させる。この触力覚情報提示システムは、人間の感覚特性、もしくは錯覚を利用して適切に物理量を制御することにより、物理的には存在し得ない力、もしくは触力覚的感覚物理特性を人に体感させる。 This patent application has the following configuration. Tactile force sense presenting device In the tactile force sense presenting device, the control device controls the displacement of one or more actuators in the tactile force sense presenting device, and controls the physical characteristics of the displacement, force, and torque. Causes the user to perceive various tactile force information such as displacement, force, and torque. This tactile force information presentation system uses a human sense characteristic or an illusion to appropriately control a physical quantity, so that a force that cannot physically exist or a tactile sensory physical characteristic is given to a person. To experience it.

特開2005−190465号公報JP, 2005-190465, A

上述の点に鑑み、従来技術では、物理的方法のみによって触力覚情報を提示する場合の制限や感覚強度や明瞭さなどに欠点があり、本発明の目的は、変位、変位パターン、波形の組合せにより、誘起される錯覚現象を実現し、触覚方向性の弁別が悪く、Z方向の指押し込み圧によってY方向の変位、変位パターン、波形をZ方向の変位、変位パターン、波形と錯覚するような、トリガー変位、特性誘起刺激・トリガー刺激、誤解(誤認)へに、錯覚に関する相乗効果、子音・母音的な波形構成、錯覚現象データベースを提供することにある。 In view of the above points, in the conventional technology, there are drawbacks such as limitation and sense intensity and clarity when presenting tactile force information only by a physical method, and an object of the present invention is to provide a displacement, a displacement pattern, and a waveform. By combining, the induced illusion phenomenon is realized, the tactile directional distinction is poor, and the Y direction displacement, displacement pattern, and waveform are illusions of the Z direction displacement, displacement pattern, and waveform by finger pressing pressure in the Z direction. It is to provide a synergistic effect regarding illusion, consonant/vowel waveform configuration, and illusion phenomenon database against trigger displacement, characteristic-induced stimulus/trigger stimulus, and misunderstanding.

本発明に係る触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成してなる。 The haptic information presentation system according to the present invention is an object and the object is a real object or a virtual object, and depending on the object and/or position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, A sensor for detecting a stimulus having at least one of vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to provide the operator with an actual A tactile force sense presentation device that presents a tactile force sense as if the object was operated, a tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense device. The presentation control device presents tactile sense information by controlling the stimulus by utilizing that the sensory characteristic indicating the relationship between the stimulus amount and the sensation amount applied to the human body is non-linear and/or illusion. The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. The tactile sense presentation device presents a stimulus to and/or by the object, and controls the stimulus applied to the object in accordance with the operation of the operator. Generates tactile sensations.

触力覚システムにおいて、前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され各タッチパネルは独立して制御される。 In the tactile force sense system, the touch panel is divided into a plurality of sections and arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

触力覚情報提示システムにおいて、物体は、タッチパネルであり、該タッチパネル毎に異なる触覚及び又は力覚を生成する。 In the tactile force information presentation system, the object is a touch panel, and generates different tactile and/or force senses for each touch panel.

本発明に係る触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示してなる。 The haptic information presentation system according to the present invention is an object and the object is a real object or a virtual object, and depending on the object and/or position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, A sensor for detecting a stimulus having at least one of vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to provide the operator with an actual A tactile force sense presentation device that presents a tactile force sense as if the object was operated, a tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense device. The presentation control device presents tactile sense information by controlling the stimulus by utilizing that the sensory characteristic indicating the relationship between the stimulus amount and the sensation amount applied to the human body is non-linear and/or illusion. The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. The tactile force sense presentation device presents at least one of amplitude, displacement, and deformation to the object.

触力覚情報提示システムにおいて、前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御される。 In the haptic information presentation system, the touch panel is divided into a plurality of sections and arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

触力覚情報提示システムにおいて、前記触力覚提示装置は、前記物体の生じる振幅、変位及び又は変形に応じて触力覚を提示する。 In the tactile force information presenting system, the tactile force presenting device presents a tactile force sense according to the amplitude, displacement and/or deformation of the object.

触力覚情報提示システムにおいて、前記触力覚提示装置は、位置、位相、時間の少なくとも1つごとに前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを6次元で誘導させる。 In the tactile force information presenting system, the tactile force presenting apparatus causes the object to induce at least one of amplitude, displacement, and deformation in six dimensions at least every one of position, phase, and time.

触力覚情報提示システムにおいて、前記触力覚提示装置は、物体の接線と直角に、平行に、又は任意の角度に振幅、変位、変形の少なくとも1つを生じる。 In the tactile force information presenting system, the tactile force presenting device causes at least one of amplitude, displacement, and deformation at a right angle, in parallel, or at an arbitrary angle with a tangent line of an object.

本発明に係る触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体または仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、ここで、前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィーブ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる触力覚電子デバイス。 The haptic information presentation system according to the present invention is an object and the object is a real object or a virtual object, and the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, depending on the object and/or the object, A sensor for detecting a stimulus having at least one of vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to provide the operator with an actual A tactile force sense presentation device that presents a tactile force sense as if the object was operated, a tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense device. The presentation control device presents tactile sense information by controlling the stimulus by utilizing that the sensory characteristic indicating the relationship between the stimulus amount and the sensation amount applied to the human body is non-linear and/or illusion. The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. The tactile force sense presentation device is a sensory synthesis/guidance device for synthesizing a sense of inductive sensation, and the sensory synthesis/guidance device is a displacement provided with a sweep displacement on the object. A tactile force sense electronic device that generates at least one of pressure sense, force sense, and illusion.

変位の組合せにより、誘起される錯覚現象を実現でき、トリガー変位、特性誘起刺激・トリガー刺激、誤解(誤認)変位、錯覚に関する相乗効果、子音・母音的な変位・振動構成、錯覚現象データベースを提供することができる。 The combination of displacements can realize induced illusions, and provides trigger displacements, characteristic-induced stimuli/triggered stimuli, misunderstandings (misidentifications), synergistic effects on illusions, consonant/vowel displacements/vibrations, and illusion database can do.

触力覚ディスプレイのシステムを示す概略図Schematic diagram showing a tactile display system 触力覚情報提示システムの構成を示す概略図Schematic diagram showing the configuration of the tactile force information presentation system 触力覚アクチュエータの変位の制御を示すDemonstrate control of displacement of haptic actuator 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 指の押込み方法を説明する概略図Schematic diagram explaining how to press your finger 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 変位・振幅制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control displacement and amplitude 触力覚アクチュエータの振動制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining vibration control of a haptic actuator 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform 波形制御の仕方を説明する概略図Schematic diagram explaining how to control the waveform アクチュエータ制御方法を説明する概略図Schematic explaining the actuator control method アクチュエータ制御方法を説明する概略図Schematic explaining the actuator control method アクチュエータ制御方法を説明する概略図Schematic explaining the actuator control method 触力覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining tactile force generation 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory characteristics 感覚特性の制御方法を説明する概略図Schematic explaining the control method of sensory characteristics 物性の非線形の制御を説明する概略図Schematic diagram explaining nonlinear control of physical properties アクチュエータの構成を説明する概略図Schematic diagram explaining the structure of the actuator 装着方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting method 装着方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting method 実装方法を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting method 触力覚アクチュエータの構成を説明する概略図Schematic diagram illustrating the configuration of the haptic actuator 触力覚アクチュエータの基本ユニットを説明する概略図Schematic diagram explaining the basic unit of the haptic actuator 触力覚アクチュエータのテーブル型を説明する概略図Schematic diagram for explaining the table type of haptic actuator 触力覚アクチュエータのテーブル型を説明する概略図Schematic diagram for explaining the table type of haptic actuator 触力覚アクチュエータのハンドル型を説明する概略図Schematic diagram explaining the handle type of the haptic actuator 触力覚アクチュエータのハンドル型を説明する概略図Schematic diagram explaining the handle type of the haptic actuator 触力覚アクチュエータのハンドル型を説明する概略図Schematic diagram explaining the handle type of the haptic actuator 触力覚アクチュエータのハンドル型を説明する概略図Schematic diagram explaining the handle type of the haptic actuator 触力覚アクチュエータの表層型を説明する概略図Schematic diagram explaining the surface layer type of haptic actuator 触力覚アクチュエータのリング型を説明する概略図Schematic explaining the ring type of the haptic actuator 触力覚アクチュエータのリストバンド型を説明する概略図Schematic diagram explaining the wristband type of haptic actuator 触力覚アクチュエータのアームリング型を説明する概略図Schematic diagram for explaining the arm ring type of haptic actuator 装着部位を説明する概略図Schematic diagram explaining the mounting site 制御配線を説明する概略図Schematic diagram explaining the control wiring 制御配線を説明する概略図Schematic diagram explaining the control wiring システムと部品を説明する概略図Schematic diagram illustrating the system and components モジュール集積化を説明する概略図Schematic diagram illustrating module integration モジュール集積化を説明する概略図Schematic diagram illustrating module integration 錯覚現象を説明する概略図Schematic diagram explaining the illusion phenomenon 触力覚デバイスのモジュールを説明する概略図Schematic diagram illustrating modules of a haptic device 触力覚デバイスのモジュールを説明する概略図Schematic diagram illustrating modules of a haptic device 触力覚デバイスを説明する概略図Schematic diagram illustrating a haptic device 触力覚デバイスを説明する概略図Schematic diagram illustrating a haptic device パネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the panel type module パネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the panel type module パネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the panel type module パネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the panel type module パネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the panel type module 液晶タッチパネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel type module 液晶タッチパネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel type module 液晶タッチパネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the liquid crystal touch panel type module タッチパネル型モジュールを説明する概略図Schematic diagram explaining the touch panel module マルチモーダル効果を説明する概略図Schematic diagram explaining the multimodal effect マルチタッチ用アレイユニットを説明する概略図Schematic diagram explaining the multi-touch array unit 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control マルチタッチ感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining multi-touch sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control 感覚合成制御を説明する概略図Schematic diagram explaining sensory synthesis control ボタン形状感覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining button shape sensation generation ボタン形状感覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining button shape sensation generation ボタン感覚生成を説明する概略図Schematic diagram explaining button sensation generation ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons ボタン間の誘導感覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining the sensory control between buttons スライダによる触力覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining tactile force sense control by slider スライダによる触力覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining tactile force sense control by slider スライダによる触力覚制御を説明する概略図Schematic diagram for explaining tactile force sense control by slider 静摩擦・動摩擦制御方法を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction/dynamic friction control method 動摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining dynamic friction control 静摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction control 静摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction control 静摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining static friction control 動摩擦制御を説明する概略図Schematic diagram explaining dynamic friction control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 押込感覚ボタン制御を説明する概略図Schematic diagram explaining push-in feeling button control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 触力覚ダイヤル制御を説明する概略図Schematic diagram explaining haptic dial control 波形制御を説明する概略図Schematic diagram explaining waveform control デバイスサイズ・形状特性を説明する概略図Schematic diagram explaining device size and shape characteristics デバイスサイズ・形状特性を説明する概略図Schematic diagram explaining device size and shape characteristics 質感構造を説明する概略図Schematic diagram explaining the texture structure 質感構造のデータベースを説明する概略図Schematic diagram explaining the texture structure database 波形制御を説明する概略図Schematic diagram explaining waveform control デジタルマウスを説明する概略図Schematic explaining the digital mouse 個人特性の測定を説明する概略図Schematic diagram explaining the measurement of personal characteristics アクチュエータ制御を説明する概略図Schematic diagram explaining actuator control プロファイリングを説明する概略図Schematic illustrating profiling 診断シュミレーションを説明する概略図Schematic diagram explaining diagnostic simulation 遠隔同期を説明する概略図Schematic explaining remote synchronization

本発明に係る触力覚情報提示システムは、以下を備える。触力覚情報提示システムは、物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。 The tactile force information presentation system according to the present invention includes the following. The tactile force information presentation system includes an object and the object is a real object or a virtual object, and the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, depending on the object and/or the object, A sensor that detects a stimulus having at least one of torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity, and an operator's sensory characteristics and/or illusion are applied to the object to operate the object actually to the operator. The tactile force sense presentation device that presents such a tactile force sense, the tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor, and the tactile force sense presentation control device. , The sensory characteristic indicating the relationship between the amount of stimulus applied to the human body and the amount of sensation is non-linear and/or illusion to control the stimulus to present tactile force information, and the sensory characteristic is A sensation that includes at least one stimulus amount of the stimulus amount given to the operator and a stimulus amount caused by the operation of the operator and a sense amount presented to the operator, and the sense amount cannot physically exist. Is the amount.

前記触力覚提示装置は、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成してなる。 The tactile force sense presentation device presents a tactile force sense by presenting a stimulus by and/or to the object and controlling a stimulus applied to the object in accordance with an operation of an operator.

タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御される。 The touch panel is divided into a plurality of sections and is arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

物体は、タッチパネルであり、該タッチパネル毎に異なる触覚及び又は力覚を生成する。 The object is a touch panel and generates different tactile sensations and/or force sensations for each touch panel.

前記触力覚提示装置は、前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示してなる。 The tactile force sense presentation device presents at least one of amplitude, displacement, and deformation to the object.

タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御される。 The touch panel is divided into a plurality of sections and is arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled.

前記触力覚提示装置は、前記物体の生じる振幅、変位及び又は変形に応じて触力覚を提示する。 The tactile force sense presentation device presents a tactile force sense in accordance with the amplitude, displacement, and/or deformation of the object.

触力覚提示装置は、位置、位相、時間の少なくとも1つごとに前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを6次元誘導をさせる。 The tactile force sense presentation device causes the object to perform at least one of amplitude, displacement, and deformation in six dimensions at least every one of position, phase, and time.

前記触力覚提示装置は、物体の接線と直角に、平行に、又は任意の角度に振幅、変位、変形の少なくとも1つを生じる。 The tactile force sense presentation device causes at least one of amplitude, displacement, and deformation at a right angle, a parallel direction, or an arbitrary angle with respect to a tangent line of an object.

前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィーブ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる。 The tactile force sense presentation device is a sensory synthesis/guidance device that synthesizes a sense of inductive sensation, and the sensory synthesis/guidance device includes at least one of a pressure sense, a force sense, and an illusion by a displacement including a sweep displacement on the object. Is generated.

図2は、触力覚ディスプレイ・パネルのシステムの構成図を示す。触力覚ディスプレイのシステムは、パネル、ディスプレイで触力覚圧覚、触覚、力覚を備える触力覚を再現する。指の動きに合わせて変位もしくは変位パターン、波形が制御される。平板な物体であるのに深さ感のある立体的な感触が得られる。異なる方向の変位、変位パターン、波形であるのに圧覚・力覚が提示される。ボタン、スライダ、ダイヤル、スイッチに適用してもよい。 FIG. 2 shows a block diagram of a haptic display panel system. The system of tactile force display reproduces tactile force sense including tactile force force sense, tactile sense, and force sense on a panel and a display. The displacement or displacement pattern and waveform are controlled according to the movement of the finger. Even though it is a flat object, a three-dimensional feel with a sense of depth can be obtained. Displacements in different directions, displacement patterns, and pressure/force sensations are presented despite the waveform. It may be applied to buttons, sliders, dials, and switches.

触力覚ディスプレイ・パネルのシステムは、コントローラと触力覚アクチュエータを備える。触力覚アクチュエータは、コントローラにセンサ信号を供給し、コントローラは、触力覚アクチュエータに制御信号を供給する。センサ信号は、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘度、弾性の少なくとも1つを備える刺激を備える。 The haptic display panel system comprises a controller and a haptic actuator. The haptic actuator supplies a sensor signal to the controller, and the controller supplies a control signal to the haptic actuator. The sensor signal is a stimulus that is provided by and/or to the object and comprises at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity. Prepare

コントローラは、制御アルゴリズムで駆動し、指の動きに合わせて、変位、運動量、振動、振幅、変位を備える刺激強度を時間変化させる。制御信号は、力情報、振幅情報の駆動電圧により生成される。 The controller is driven by a control algorithm, and changes the stimulation intensity including displacement, momentum, vibration, amplitude, and displacement with time according to the movement of the finger. The control signal is generated by the drive voltage of the force information and the amplitude information.

アクチュエータは、モータ、偏心モータ、リニアモータ、静電モータ、分子モータ、ピエゾ、人口筋肉、記憶合金、コイル、ボイスコイル、圧電素子、磁力、静電気、その他、変位、振動を発生するものであればよい。 The actuator is a motor, eccentric motor, linear motor, electrostatic motor, molecular motor, piezo, artificial muscle, memory alloy, coil, voice coil, piezoelectric element, magnetic force, static electricity, etc. Good.

触力覚ディスプレイ・パネルは、身体のどの部位にも装着が可能である(図58参照)。 The tactile display panel can be attached to any part of the body (see FIG. 58).

本システムは、操作者の感覚特性、錯覚を適用して、操作者に実際の物体を操作したかのような触力覚情報を提示する。具体的には、センサで検知された刺激を基に制御され、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形や錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報が提示される。感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。 This system applies tactile characteristics and illusions of an operator to present tactile force information to the operator as if he or she actually operated an object. Specifically, it is controlled based on the stimulus detected by the sensor, and the stimulus is applied by utilizing the fact that the sensory characteristic showing the relationship between the stimulus amount applied to the human body and the sensation amount is nonlinear or illusion. The tactile force sense information is controlled and presented. The sensory characteristic comprises at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount may be physically present. There is no sense.

ここで、システムは、物体から、もしくは、物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて操作者に印加される刺激が制御される。最小限の触力覚情報提示システムは、触力覚アクチュエータおよびコントローラから構成されている。触力覚アクチュエータに取り付けられたセンサにより、センサにおける位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性が測定され、その情報がコントローラに送られて、触力覚アクチュエータを制御するための制御信号が計算されて、触力覚アクチュエータに送られ、触力覚アクチュエータが制御される。 Here, the system presents a stimulus from or to the object, and the stimulus applied to the operator in response to the operation of the operator is controlled. The minimum tactile force information presentation system is composed of a tactile force actuator and a controller. The sensor attached to the haptic actuator measures the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity at the sensor, and the information Is sent to the controller, a control signal for controlling the haptic actuator is calculated, and is sent to the haptic actuator to control the haptic actuator.

触力覚アクチュエータは、パネル型およびディスプレイ型のセンサ機能および提示機能を備え、コントローラにおいて、指や掌などの身体の動きにともなう、変位、運動量、振動振幅、変位刺激、振動刺激、刺激強度の時間変化などが計算され、制御アルゴリズムに基づき、センサでモニタされた指や掌などの身体の動きや圧力などに合わせて、触力覚アクチュエータの位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが制御され、ヒトなどに、圧覚、触覚、力覚などの触力覚情報が提示される。 The haptic actuator has a panel-type and display-type sensor function and a presentation function, and in the controller, the displacement, momentum, vibration amplitude, displacement stimulus, vibration stimulus, and stimulus intensity associated with the movement of the body such as a finger or palm are used. Time changes are calculated, and based on the control algorithm, the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, and amplitude of the tactile force sense actuator are adjusted according to the movement and pressure of the body such as fingers and palm monitored by the sensor. , Rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are controlled, and tactile sense information such as pressure sense, tactile sense, and force sense is presented to humans.

制御信号は、力情報(t)、振幅情報(t)などが駆動電圧等で表現されており、アクチュエータは、モータ、ピエゾ、人工筋肉、記憶合金、分子モータ、静電、コイル、磁力、静電気、その他、変位・振動を発生するものならば、デバイス・動作原理は問われない。その結果、平面、曲面、立体形状で構成されたパネル、ディスプレイが、筐体等に、固定もしくは微小振動するように設置されているにも関わらず、差し込み感、押込み感、めり込み感、深さ感、押し戻され感、浮き上がり感、振動・振幅の収束感、振動・振幅の残響感、変位・移動の方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、立体的な感触が感じられる。物理的には、そのような感覚が再生・提示されていないにも関わらず、感覚的にはそのような感覚、および、身体的な反応・反射が体験される。 In the control signal, force information (t), amplitude information (t), etc. are expressed by driving voltage and the like, and the actuator is a motor, piezo, artificial muscle, memory alloy, molecular motor, electrostatic, coil, magnetic force, electrostatic. In addition, the device and operation principle are not limited as long as they generate displacement and vibration. As a result, even if a panel or display composed of a flat surface, a curved surface, or a three-dimensional shape is installed in the housing or the like so as to be fixed or vibrate slightly, the feeling of insertion, the feeling of pushing, the feeling of being depressed, and the depth Feeling, pushing back, uplifting, vibration/amplitude convergence, vibration/amplitude reverberation, displacement/movement direction feeling, sloppy feeling, hardness, soft feeling, and three-dimensional feeling. Physically, although such a sensation is not reproduced or presented, such a sensation and a physical reaction/reflex are experienced.

その結果、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。 As a result, in an information terminal or the like, it is possible to realistically obtain the operation feeling of an object such as a button, a slider, a dial, a switch, an operation panel or the like, even though the panel is flat or flat.

図3は、触力覚アクチュエータの変位制御の概略図を示す。触力覚アクチュエータは、並進と回転について、6自由度を有しており、変位、振幅、速度、加速度、位相差を自在に制御できる。また、変位、変位パターン、波形、振動の刺激以外でも電気刺激、クーロン力等の刺激を制御できる。 FIG. 3 shows a schematic diagram of displacement control of the tactile force sense actuator. The haptic force actuator has 6 degrees of freedom regarding translation and rotation, and can freely control displacement, amplitude, velocity, acceleration, and phase difference. In addition to stimulation of displacement, displacement pattern, waveform, and vibration, stimulation such as electrical stimulation and Coulomb force can be controlled.

図4〜図10は、錯角現象を示す装置の概略図を示す。該図において、この装置は、基材上にアクチュエータ、その上にタッチパネル及び物体の変位、圧力、加速度等を検知し、位置、回転、テンソルを計測するセンサを備える。タッチパネルは、y方向に変位するが、ボタンのz方向にへこみ・押込みが感じられる。 4 to 10 show schematic views of an apparatus showing the illusion phenomenon. In this figure, this device is provided with an actuator on a base material, and a touch panel and a sensor for detecting displacement, pressure, acceleration, etc. of an object on the base material and measuring a position, rotation, and tensor. The touch panel is displaced in the y direction, but the button is dented and pushed in the z direction.

図4に、錯覚現象のない通常の動作を示す。触力覚アクチュエータの基本ユニットは、タッチパネル、センサ、アクチュエータから構成されている。タッチパネル、およびセンサにおいて、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、計測される。 FIG. 4 shows a normal operation without illusion. The basic unit of the tactile force sense actuator is composed of a touch panel, a sensor, and an actuator. Position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are measured as a scalar, vector, or tensor on the touch panel and sensor. It

アクチュエータは、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、提示される。タッチパネルは通常硬く変形しないことが多く、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込むと、タッチパネルはZ方向には変位、変形せずにZ=0が保たれる。押込圧Pが増加するとともに、操作者の指先が変形し、押込みの圧力を知覚するが、沈み込み変位Z(=0)、および沈込感覚Sz(=0)は感じられない。 For the actuator, position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are presented as a scalar, vector, or tensor. The touch panel is usually hard and does not deform, and when the operator presses the touch panel with the pressing force P, the touch panel is not displaced or deformed in the Z direction and Z=0 is maintained. As the pushing pressure P increases, the operator's fingertip is deformed and the pushing pressure is perceived, but the depression displacement Z (=0) and the depression sensation Sz (=0) are not felt.

本特許では、指先での触力覚情報の知覚について説明をするが、特に指先に限らず、操作者の全身、身体の至るところを想定している。 In this patent, the perception of tactile force information at the fingertip will be described, but not limited to the fingertip, it is assumed that the operator's whole body and body are everywhere.

図5に、錯覚現象のある場合の動作を示す。タッチパネルは通常硬く変形しないことが多く、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込むと、タッチパネルはZ方向には変位、変形せずにZ=0が保たれる。 FIG. 5 shows the operation when there is an illusion phenomenon. The touch panel is usually hard and does not deform, and when the operator presses the touch panel with the pressing force P, the touch panel is not displaced or deformed in the Z direction and Z=0 is maintained.

ここで、通常とは異なり、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加の知覚とともに、Z方向に沈込感覚Szが感じられる。タッチパネルをX方向に変位(X)させた場合も、同じく、Z方向に沈込感覚Szが感じられる。ただし、指先の指し示す方向(Y)と、タッチパネルの変位方向が一致しない場合は、変位方向への移動を弱く知覚することもある。指先および指の沈み込みの方向により、タッチパネルの変位方向を調整すると、錯覚が効果的となる。 Here, unlike the normal case, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but in the Z direction along with the perception of an increase in the pushing pressure P. A subduction feeling Sz is felt. Even when the touch panel is displaced (X) in the X direction, the sensation of sinking Sz is also felt in the Z direction. However, when the direction (Y) pointed by the fingertip does not match the displacement direction of the touch panel, the movement in the displacement direction may be perceived weakly. The illusion becomes effective when the displacement direction of the touch panel is adjusted according to the direction of the fingertip and the depression of the finger.

ここでの現象は、Y方向の変位が、Z方向への沈み込み感覚に知覚される錯覚であり、軸間、動作向を越えた錯覚現象(Cross−Direction効果)である。Y方向の変位は、所望の触感・感触に合わせた、様々な変位パターンが存在している。直線的な増加・減少や、正弦波的な振動、基本周波数成分の組合せにとどまらず、シンセサイザーで楽器の音色や音楽を創造するかのように、任意波形のデザイン、振幅変調、周波数変調、畳み込み、およびその組合せなどによって、様々な触感・感触を表現することができる。 The phenomenon here is an illusion that displacement in the Y direction is perceived as a sense of depression in the Z direction, and is an illusion phenomenon (cross-direction effect) that exceeds the axis and the direction of movement. As for the displacement in the Y direction, there are various displacement patterns that match the desired tactile sensation. Arbitrary waveform design, amplitude modulation, frequency modulation, convolution as if creating a musical instrument tone or music with a synthesizer, not limited to linear increase / decrease, sinusoidal vibration, combination of fundamental frequency components , And a combination thereof, it is possible to express various tactile sensations.

錯覚パターンは、押し込み圧力方法(3方向)×アクチュエータ変位方向(3方向)の9パターンの組み合わせが備える。さらに、回転パターンを備える。また、中間の方向もあるので、その組合せは、無限となる。並進的な変位の他に、回転的な変位の場合もある。 The illusion pattern is provided by a combination of 9 patterns of indentation pressure method (3 directions)×actuator displacement direction (3 directions). Furthermore, a rotation pattern is provided. Moreover, since there is also an intermediate direction, the combination is infinite. In addition to translational displacement, there is also the case of rotational displacement.

図6に、ラッチ・連続的な錯覚現象の動作を示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に階段的に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加の知覚とともに、変位(Y)の階段的変化にともない、Z方向にズブズブと階段的な沈込感覚Szが感じられる。 FIG. 6 shows the operation of the latch/continuous illusion phenomenon. Here, when the touch panel is displaced stepwise (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the displacement (Y) is sensed with the perception of an increase in the pushing pressure P. Along with the stepwise change, a zigzag and a stepwise sinking sensation Sz are felt in the Z direction.

図7に、ラッチ・連続的な錯覚現象の動作を示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)を繰り返すと、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加の知覚とともに、変位(Y)の変化にともない、Z方向にズブズブと沈込感覚Szが感じられる。押込み変位(Y)が感じられにくい条件が存在する。 FIG. 7 shows the operation of the latch/continuous illusion phenomenon. Here, when the touch panel is repeatedly displaced (Y) in the Y direction by the actuator, the displacement (Y) changes with the perception of an increase in the pressing pressure P, even though there is no depression displacement Z (=0). Along with this, a feeling of swelling and sinking Sz is felt in the Z direction. There is a condition in which the pushing displacement (Y) is hard to feel.

該図は、押し込み、押し込み圧、変位、沈み込み感覚をそれぞれ示す。図8は、位相が遅れて変位が現れる。タッチパネルは通常硬く変形しないことが多く、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込むと、タッチパネルはZ方向には変位、変形せずにZ=0が保たれる。ここで、通常とは異なり、アクチュエータによって、押込圧Pの増加に対して位相を遅らせて、タッチパネルをY方向に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、Y方向に変位(Y)にともない、Z方向に沈込感覚Szが感じられる。変位(Y)の増加が開始するまでは、仮想ボタンの押込みに対する抗力が提示され、抗力の最大値である押込感覚Sz(≠0)が、仮想ボタンの硬さとして提示される。 The figure shows pushing, pushing pressure, displacement, and depression feeling, respectively. In FIG. 8 , the phase is delayed and the displacement appears. The touch panel is usually hard and does not deform, and when the operator presses the touch panel with the pressing force P, the touch panel is not displaced or deformed in the Z direction and Z=0 is maintained. Here, unlike the usual case, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction by delaying the phase with respect to the increase of the pushing pressure P by the actuator, there is no subduction displacement Z (=0). , Swelling sensation Sz is felt in the Z direction with displacement (Y) in the Y direction. Until the displacement (Y) starts to increase, the reaction force against the pressing of the virtual button is presented, and the pressing sensation Sz (≠0) that is the maximum value of the reaction force is presented as the hardness of the virtual button.

図9は、変位が持続せずピークを示した後に変位がゼロになる。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に往復的に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向に「カチッ」といったボタンのような沈込感覚Szが感じられる。 In FIG. 9 , the displacement becomes zero after the displacement does not continue and reaches a peak. Here, when the touch panel is reciprocally displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the pushing pressure P increases and the displacement (Y) changes. , Z-direction like a button is felt in the Z direction.

図10は、変位がプラス方向のピークとマイナス方向のピークを示した後にゼロになる。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に往復的に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向に「カチッ」といったボタンのような沈込感覚Szが感じられる。 In FIG. 10 , the displacement becomes zero after showing a positive peak and a negative peak. Here, when the touch panel is reciprocally displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the pushing pressure P increases and the displacement (Y) changes. , Z-direction like a button is felt in the Z direction.

図11から図17は、物体(パネル)により及び又は物体への刺激である指の押込み方法を示す概略図である。図11は、操作者が、タッチパネルを押込圧Pで押し込み、アクチュエータによって、タッチパネルがZ方向に変位すると、Z方向に沈込感覚Spが感じられる。図12及び図13は、段階的なボタンの押込みにより、パネルのわずかなボタン抵抗の刺激、瞬時に反応、応答の良い刺激、ボタン感触後カチッとした刺激、ボタン存在なく壁だけが感じられる刺激の提示をそれぞれ示す。図14及び図15は、段階的なボタンの押込みにより、パネルが動く刺激、パネルが静止する刺激、指とパネルとの感覚刺激の提示をそれぞれ示す。図17は、ボタンの押込みにより、パネルに生じる三角波、サイン波の刺激の提示を示す。 11 to 17 are schematic views showing a method of pushing a finger which is a stimulus to and/or by an object (panel). In FIG. 11 , when the operator pushes the touch panel with the pushing pressure P and the touch panel is displaced in the Z direction by the actuator, a feeling of depression Sp is felt in the Z direction. FIG. 12 and FIG. 13 show a stimulus of a slight button resistance of the panel, an instant reaction, a responsive stimulus, a stimulus that clicks after the button feels, and a stimulus in which only the wall is felt without a button by pressing the buttons stepwise . The respective presentations are shown. 14 and 15 show presentation of a stimulus in which the panel moves, a stimulus in which the panel stands still, and a sensory stimulus between the finger and the panel, respectively, by stepwise pressing of buttons. FIG. 17 shows the presentation of the triangular wave and sine wave stimuli generated on the panel by pressing the button.

図19から図24は、刺激としてパネルに印加される変位・振幅の制御を示す概略図である。図19は、パネルを真下に押下げ際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位により感覚的指の深行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への抵抗感刺激が提示される。図20は、パネルを無自覚に移動させた際の押し下げ際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位により感覚的指の進行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への奥行感刺激が提示される。図21は、パネルにボタン特性である粘弾性刺激を与えた際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位によりパネルに感覚的指の進行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への反応感が提示される。 19 to 24 are schematic diagrams showing control of displacement/amplitude applied to the panel as a stimulus. In FIG. 19 , when the panel is pushed right below, the panel is displaced to form a triangular wave. By this displacement, the depth sensation stimulus of the sensory finger, the tension stimulus to the physical finger, and the resistance stimulus to the sensory finger are presented. In FIG. 20 , the panel is displaced when it is pushed down when the panel is unknowingly moved to form a triangular wave. By this displacement, a sense of progress of the sensory finger, a tension stimulus to the physical finger, and a depth sensation to the sensory finger are presented. In FIG. 21 , when a viscoelastic stimulus, which is a button characteristic, is applied to the panel, the panel is displaced to form a triangular wave. Due to this displacement, a sense of progress of the sensory finger, a tension stimulus to the physical finger, and a sense of reaction to the sensory finger are presented on the panel.

図22は、パネルに人口皮膚感覚である粘弾性刺激を与えた際にパネルが変位して三角波を形成する。この変位によりパネルに感覚的指の進行感刺激、物理的指への張力刺激、感覚的指への反力感が提示される。 In FIG. 22 , when a viscoelastic stimulus, which is a sense of artificial skin, is applied to the panel, the panel is displaced to form a triangular wave. Due to this displacement, a sense of progress of the sensory finger, a stimulus of tension to the physical finger, and a feeling of reaction to the sensory finger are presented on the panel.

図23は、パネルに刺激を与えた際にパネルが変位して三角波を形成する。パネルの変位をそれぞれ示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向にボタンのような沈込感覚Szが感じられる。Y方向の変位(Y)のさせ方によって、Z方向に、「ズブッ」沈み込む感覚、「カチッ」「カッチ」といったボタンのような感覚Szが感じられる。 In FIG. 23 , when a stimulus is applied to the panel, the panel is displaced to form a triangular wave. The displacement of the panel is shown respectively. Here, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction by the actuator, there is no depression displacement Z (=0), but the Z direction is increased in accordance with the increase of the pushing pressure P and the displacement (Y). You can feel the depression feeling Sz like a button. Depending on how the displacement (Y) is made in the Y direction, the user can feel a "slippery" depression, a "click" or "click" button-like sensation Sz in the Z direction.

図24は、パネルに刺激を与えた際にパネルの変位がサイン波を形成する。パネルの変位をそれぞれ示す。ここで、アクチュエータによって、タッチパネルをY方向に変位(Y)、正弦波的に変化させると、沈み込み変位Z(=0)がないにも関わらず、押込圧Pの増加、変位(Y)の変化にともない、Z方向にボタンのような沈込感覚Szが感じられる。Y方向の変位(Y)のさせ方によって、Z方向に、「ズブッ」沈み込む感覚、「カチッ」「カッチ」といったボタンのような感覚Szが感じられる。 In FIG. 24 , the displacement of the panel forms a sine wave when the panel is stimulated. The displacement of the panel is shown respectively. Here, when the touch panel is displaced (Y) in the Y direction and changed sinusoidally by the actuator, the pushing pressure P increases and the displacement (Y) increases even though there is no depression displacement Z (=0). With the change, a feeling of depression Sz like a button is felt in the Z direction. Depending on how the displacement (Y) is made in the Y direction, the user can feel a "slippery" depression, a "click" or "click" button-like sensation Sz in the Z direction.

図25〜図29は、触力覚アクチュエータの変位、変位パターン、波形、振動の一例である、波形制御の概略図を示す。触力覚アクチュエータは、波形振幅、振動振幅、速度、加速度、位相差を自在に制御することで、任意の方向に、任意の変位・波形パターンを生成できる。 25 to 29 are schematic diagrams of waveform control, which are examples of displacement, displacement pattern, waveform, and vibration of the tactile force sense actuator. The tactile force sense actuator can generate an arbitrary displacement/waveform pattern in an arbitrary direction by freely controlling the waveform amplitude, the vibration amplitude, the velocity, the acceleration, and the phase difference.

図26は、波形を非対称に加減速することで力覚を発生する変位波形を示す。図27は、波形を非対称に加減速することができる力覚を発生する加減速波形を示す。図28は、パネルを短時間波形変動させてクリック感を出す場合、1波形ごとに周波数を変えて感触を変える加速スウィープ(クリック感)波形を示す。パターン減速波形とパターン加速波形を発生させる。図29は、波形の位相は固定で加減速位置を入れ替える加減速シフト波形、加減速位置は固定で波形の位相を入れ替える位相シフト波形の概略図を示す。波形は、速度、位相波形が制御される。 FIG. 26 shows a displacement waveform that generates a force sensation by asymmetrically accelerating and decelerating the waveform. FIG. 27 shows an acceleration/deceleration waveform that generates a force sensation capable of asymmetrically accelerating/decelerating the waveform. FIG. 28 shows an accelerated sweep (click feeling) waveform in which the touch feeling is changed by changing the frequency for each waveform when the panel is changed in waveform for a short time to give a click feeling. Generates a pattern deceleration waveform and a pattern acceleration waveform. FIG. 29 is a schematic diagram of an acceleration/deceleration shift waveform in which the waveform phase is fixed and the acceleration/deceleration positions are switched, and a phase shift waveform in which the waveform phases are fixed and the waveform phases are switched. As for the waveform, the speed and the phase waveform are controlled.

図30は、力覚に関する感覚特性を用い、2つの偏心回転子A912および偏心回転子B913の回転を位相同期させて変位を合成した触力覚情報提示方法を示す図である。 FIG. 30 is a diagram showing a tactile force sense information presentation method in which the displacements are combined by phase-locking the rotations of the two eccentric rotors A912 and B913 by using the sensory characteristics regarding the force sense.

ここで、(図30(b))は、(図30(a))の2つの偏心回転子A912および偏心回転子B913を同方向で180度位相が遅れて同期回転させた場合を模式化したものである。この同期回転の結果、偏心のないトルク回転を合成することができる。 Here, ( FIG. 30 (b)) schematically illustrates a case where the two eccentric rotors A912 and B913 of ( FIG. 30 (a)) are synchronously rotated in the same direction with a phase delay of 180 degrees. It is a thing. As a result of this synchronous rotation, torque rotation without eccentricity can be combined.

図30(c))は感覚特性931が対数関数的な特性の場合を模式化したものであり、感覚特性931は感覚特性211と同様に刺激である物理量932に対してその感覚量933が対数などの非線形特性であることを示している。この感覚特性931上の、動作点A934で正のトルクを発生し、動作点B935で逆方向の負のトルクを発生した場合を考えると、トルク感覚944は(図30(d))のように表わされる。トルク943は回転子の回転速度942の時間微分に比例する。動作点A934、および動作点B935で動作させると、トルク感覚944が知覚される。 ( FIG. 30C) schematically shows a case where the sensory characteristic 931 is a logarithmic function characteristic. The sensory characteristic 931 is similar to the sensory characteristic 211 in that the sensory quantity 933 is different from the physical quantity 932 which is a stimulus. It shows that it is a nonlinear characteristic such as logarithm. Considering a case where a positive torque is generated at the operating point A934 and a negative torque in the opposite direction is generated at the operating point B935 on the sensory characteristic 931, the torque sensation 944 is as shown in ( FIG. 30 (d)) . Represented. The torque 943 is proportional to the time derivative of the rotation speed 942 of the rotor. When operated at the operating point A 934 and the operating point B 935, a torque sensation 944 is perceived.

トルク943は、物理的に1サイクルで初期状態948に戻り、その積分値はゼロとなっている。しかし、感覚量であるトルク感覚944の感覚的積分値はゼロになるとは限らない。動作点A934および動作点B935を適切に選択して、動作点A継続時間945および動作点B継続時間946を適切に設定することで、任意の方向に自在にトルク感覚を提示し続けることができる。 The torque 943 physically returns to the initial state 948 in one cycle, and its integral value is zero. However, the sensory integral value of the torque sense 944, which is the sense amount, does not always become zero. By appropriately selecting the operating point A 934 and the operating point B 935 and appropriately setting the operating point A duration 945 and the operating point B duration 946, it is possible to continuously present the torque sensation in any direction. ..

以上のことは、トルク回転に限らず回転や並進の変位の時や、感覚特性931が指数関数的な場合などの非線形特性を示す時にも成立する。(図30(c))の感覚特性931が閾値を持つ場合も、同様のトルク感覚が生じ、片方の方向のみにトルク感覚を間欠的に提示し続けることができる。 The above is true not only for torque rotation but also for rotation or translational displacement, or when the sensory characteristic 931 exhibits non-linear characteristics such as an exponential function. Even when the sensory characteristic 931 of FIG. 30 (c) has a threshold value, a similar torque feeling occurs, and the torque feeling can be intermittently presented only in one direction.

図31(a)は、位相パターンの初期位相(θi)によって誘起・知覚される錯触力覚の方向を示している。 錯触力覚デバイス107は、図31(b)の回転開始の初期位相(θi)を変えることにより、偏心回転子で合成される運動量の変化によって誘起される錯触力覚の方向1202を、初期位相(θi)の方向に制御することができる。例えば、図31(c)のように初期位相(θi)を変えることにより、平面内360°の任意の方向に誘起できる。 このとき、錯触力覚インタフェース装置101自身の重さが重い場合、錯触力による上向きの力感覚1202と重力による下向きの力感覚1204とが打ち消されて浮き上がる浮力感覚1202が得られにくく、重く感じられてしまうことがある。その時には、錯触力覚による上向き方向を重力方向の反対方向から僅かにずらして錯触力覚1203を誘起させることで、重力による浮上感覚の減少・阻害を抑制することができる。 重力方向と反対方向に提示したい場合には、重力方向と180°+α°及び180°−α°とわずかに鉛直からずれた方向に交互に錯触力覚を誘起する方法もある。 FIG. 31A shows the direction of the illusionary tactile force sense induced and perceived by the initial phase (θi) of the phase pattern. The illusionary tactile force sense device 107 changes the initial phase (θi) of the start of rotation in FIG. 31B to change the direction 1202 of the illusionary tactile force sense induced by the change in the momentum synthesized by the eccentric rotor. It can be controlled in the direction of the initial phase (θi). For example, by changing the initial phase (θi) as shown in FIG. 31C, it can be induced in an arbitrary direction of 360° in the plane. At this time, if the illusionary tactile force sense interface device 101 itself is heavy, it is difficult to obtain the buoyancy sensation 1202 in which the upward force sensation 1202 due to the illusionary tactile force and the downward force sensation 1204 due to gravity are canceled out, and the illusionary tactile force sense 1202 is heavy. It can be felt. At this time, the illusionary tactile force sense 1203 is induced by slightly shifting the upward direction due to the illusionary tactile force sense from the direction opposite to the direction of gravity, whereby it is possible to suppress the reduction/inhibition of the levitation sensation due to gravity. When it is desired to present in the direction opposite to the direction of gravity, there is also a method of alternately inducing an illusionary tactile force sense in a direction slightly deviated from the vertical direction, that is, 180°+α° and 180°−α°.

図32(a)〜図32(f)は、基本的な触力覚の感覚、錯触力覚の感覚を提示する、錯触力デバイス(触力デバイス)の制御の一例を示している。 図32(a)は、錯触力覚デバイス107において回転力を発生する方法を模式的に示したものであり、図32(d)は、並進力を発生する方法を模式的に示したものである。図32(a)の2つの偏心錘814の回転は、位相180°遅れて同じ方向に回転している。これに対して、図32(d)では、お互いに反対方向に回転している。 32 (a) to 32 (f) show an example of control of an illusionary tactile force device (tactile force device) that presents a basic tactile force sense and an illusionary tactile force sense. FIG. 32 (a) schematically shows a method of generating a rotational force in the illusionary tactile force sense device 107, and FIG. 32 (d) schematically shows a method of generating a translational force. Is. The two eccentric weights 814 in FIG. 32A rotate in the same direction with a phase delay of 180°. On the other hand, in FIG. 32 (d), they rotate in opposite directions.

(1)図32(b)のように、2つの偏心回転子を180度の位相遅れで同方向に同期回転させた場合、2つの偏心回転子が点対称となり重心と回転軸中心が一致することにより、偏心のない等トルクの回転が合成される。これにより、回転力感覚を提示することができる。しかし、角運動量の時間微分がトルクであり、一定方向に連続してトルクを提示し続けるためには、モータの回転数を連続的に加速し続ける必要があり、現実的には連続的に提示することは困難である。 (1) When two eccentric rotors are synchronously rotated in the same direction with a phase delay of 180 degrees as shown in FIG. 32 (b), the two eccentric rotors become point-symmetrical and the center of gravity and the center of the rotation axis coincide. As a result, equal torque rotations without eccentricity are combined. As a result, it is possible to present a rotational force sensation. However, the time derivative of the angular momentum is the torque, and in order to continuously present the torque in a fixed direction, it is necessary to continuously accelerate the number of rotations of the motor. Is difficult to do.

(2)図32(c)のように、角速度ω1及び角速度ω2によって同期制御することにより、一定方向に連続的な回転力の錯触力覚感覚(連続トルク感覚)が誘起される。(3)図32(e)のように、反対方向に一定角速度で同期回転させた場合、初期位相θi1201を制御することで任意の方向に直線的に振動する力(単振動)が合成できる。 (2) As shown in FIG. 32 (c), the illusionary tactile force sense (continuous torque sense) of a continuous rotational force is induced in a certain direction by synchronously controlling the angular velocity ω1 and the angular velocity ω2. (3) When synchronously rotating at a constant angular velocity in opposite directions as shown in FIG. 32 (e), a force (single vibration) that linearly vibrates in an arbitrary direction can be synthesized by controlling the initial phase θi1201.

(4)図32(f)のように、錯触力覚に関する感覚特性に従い、角速度ω1及び角速度ω2によって反対方向に同期回転させた場合、一定方向に連続的な並進力の錯触力覚感覚(連続力感覚)が誘起される。 錯触力覚インタフェース装置101において、図32(c)及び図32(f)のように、人間の感覚特性に合わせて回転速度(角速度)及び位相同期を的確に制御すれば、2種類の角速度(ω1、ω2)の組み合わせだけでも錯触力覚を誘起できるため、制御回路を簡潔にすることができる。 (4) As shown in FIG. 32 (f), according to the sensory characteristics relating to the illusionary tactile force sensation, the illusionary tactile force sensation of a continuous translational force in a certain direction when synchronously rotated in opposite directions by the angular velocity ω1 and the angular velocity ω2. (Continuous force sensation) is induced. In the illusionary tactile force sense interface device 101, as shown in FIGS. 32 (c) and 32 (f), if the rotational speed (angular velocity) and the phase synchronization are accurately controlled according to the human sensory characteristics, two types of angular velocity are obtained. Since the illusionary tactile force sense can be induced only by the combination of (ω1, ω2), the control circuit can be simplified.

図33は、この図30の現象及びその効果を模式的に示している。錯触力覚に関する感覚特性を考慮して、偏心モータ815の回転パターンを制御して2つの偏心回転子の合成運動量を時間的に変化させることにより、平衡点周りに周期的に加減速する振動904から、一定方向に連続的に働く力が知覚される錯覚905を誘起させることができる。つまり、物理的には一定方向に働く力のような成分は存在していないが、一定方向に力が働いているように知覚される錯覚が誘起される。 FIG. 33 schematically shows the phenomenon of FIG. 30 and its effect. In consideration of the sensory characteristics related to the illusionary tactile force sense, the rotation pattern of the eccentric motor 815 is controlled to temporally change the combined momentum of the two eccentric rotors, thereby periodically accelerating and decelerating around the equilibrium point. From 904, it is possible to induce an illusion 905 in which a force continuously acting in a certain direction is perceived. That is, there is no component such as a force physically acting in a certain direction, but an illusion is induced that the force is perceived as acting in a certain direction.

動作点A、及び動作点Bで位相180°毎に交互に加減速させると、一定方向の力感覚905が連続的に知覚される。力は、物理的に1サイクルで初期状態に戻り、その運動量及び力の積分値はゼロとなっている。つまり、平衡点周りに留まり、加減速機構が左側に移動することはない。しかし、感覚量である力感覚の感覚的積分値はゼロにならない。この時、正の方向の力の積分908の知覚は低下し、負の方向の力の積分909だけが知覚される。 When the acceleration and deceleration are alternately performed at the operating point A and the operating point B for each 180° of phase, the force sensation 905 in a constant direction is continuously perceived. The force physically returns to the initial state in one cycle, and the momentum and the integral value of the force are zero. In other words, the acceleration/deceleration mechanism stays around the equilibrium point and does not move to the left. However, the sensory integral value of the force sensation, which is the sensory quantity, does not become zero. At this time, the perception of the integral 908 of the force in the positive direction is reduced and only the integral 909 of the force in the negative direction is perceived.

ここで、角運動量の時間微分がトルク、運動量の時間微分が力であり、一定方向に連続してトルク及び力を発生し続けるためには、モータの回転数もしくはリニアモータを連続的に加速し続ける必要があり、そのため、回転体などを周期的に回転させ方法は力覚を一定方向に連続的に提示するのに適していない。特に、モバイル等で利用される非ベース型インタフェースでは、一方向への連続的な力の提示は物理的には不可能である。 Here, the time derivative of the angular momentum is the torque, and the time derivative of the momentum is the force. Therefore, the method of periodically rotating a rotating body or the like is not suitable for continuously presenting force sense in a certain direction. In particular, it is physically impossible to continuously present a force in one direction with a non-based interface used in mobile devices.

しかし、人は非線形感覚特性を有しており、本発明の手法を用いれば、錯触力覚特性に関する知覚感度の利用や運動量の加減速パターン制御によって、物理特性とは異なった力・力パターンを錯覚的に知覚させることができる。例えば、与えた刺激強度に対する感じられた刺激の大きさの比が感度であるが、人間の感覚特性は与えた刺激の強度に対して感度が異なっており、弱い刺激にはより敏感であり、強い刺激には鈍感である。そこで、モータ回転の加減速の位相を制御し周期的に加減速を繰り返すことで、弱い刺激を提示した方向に連続的な力覚を提示させることに成功している。また、感覚特性の適切な動作点A及びBを選択することにより、強い刺激を提示した方向にも連続的な力覚を提示させることもできる。 However, humans have a non-linear sensory characteristic, and if the method of the present invention is used, a force/force pattern different from the physical characteristic can be obtained by utilizing the perceptual sensitivity regarding the illusionary tactile force sense characteristic and controlling the acceleration/deceleration pattern of the momentum. Can be perceived as an illusion. For example, the ratio of the size of the sensed stimulus to the applied stimulus intensity is the sensitivity, but the human sensory characteristics differ in sensitivity to the applied stimulus intensity, and are more sensitive to weak stimuli, Insensitive to strong stimulation. Therefore, by controlling the phase of acceleration/deceleration of the motor rotation and repeating the acceleration/deceleration periodically, it has succeeded in presenting a continuous force sense in the direction in which a weak stimulus is presented. Further, by selecting the operating points A and B having appropriate sensory characteristics, it is possible to present a continuous force sense even in the direction in which a strong stimulus is presented.

類似の装置としてドライビング・シミュレータが連想されるが、ドライビング・シミュレータでは、目的の力(加速感)を与えた後に気付かれない程度の小さな加速度で元の位置にゆっくりと戻すことで車の加速感を提示している。そのため力の提示は断続的になり、このような偏加速型方式では、一定方向の力感覚や加速感を連続的に提示することはできない。従来型である触力覚インタフェース装置でも同様である。しかし、本発明では、錯覚を利用することで、一定方向に連続的な並進力感覚905が提示される。特に、物理的な手法による上記ドライビング・シミュレータで提示される断続的な力の方向とは反対方向に連続的な力が知覚される点が、錯覚を用いた錯触力覚インタフェース装置101の特徴である。 Although a driving simulator is associated with a similar device, with a driving simulator, a vehicle's acceleration feeling is obtained by slowly returning to its original position with a small acceleration that is not noticed after giving the target force (acceleration feeling). Is presented. Therefore, the force is intermittently presented, and in such an unbalanced acceleration type system, it is not possible to continuously present a sense of force and a sense of acceleration in a certain direction. The same applies to a conventional tactile force sense interface device. However, in the present invention, by utilizing the illusion, a continuous translational force sensation 905 is presented in a certain direction. In particular, the feature of the illusionary tactile force sense interface device 101 using the illusion is that a continuous force is perceived in a direction opposite to the direction of the intermittent force presented by the driving simulator by a physical method. Is.

つまり、この強度によって感度が異なるという人間の非線形感覚特性を利用することで、周期的な加減速や振動で発生する力の積分が物理的にはゼロであるにも関わらず、感覚的には相殺されないばかりか、正の方向の力908は知覚されず、目的の方向である負の方向909に並進力的な力覚905やトルク感が連続的に提示できる。(連続的なトルク感覚の生成方法は、図19(c)を参照)これらの現象は、感覚特性831が刺激である物理量832に対してその感覚量が対数以外の場合でも、非線形特性であれば同じ効果が得られる。本効果は、非ベース型に限らず、ベース型においても効果が得られる。 In other words, by utilizing the human non-linear sensory characteristic that the sensitivity varies depending on this intensity, although the integral of the force generated by periodic acceleration/deceleration or vibration is physically zero, In addition to not being offset, the force 908 in the positive direction is not perceived, and the force sense 905 and the torque feeling that are translational force can be continuously presented in the negative direction 909 which is the target direction. (Refer to FIG. 19C for a method of generating a continuous torque sensation . ) These phenomena are non-linear characteristics even if the sensory characteristic 831 is a physical quantity 832 which is a stimulus and the sensory quantity is not logarithmic. The same effect can be obtained. This effect can be obtained not only in the non-base type but also in the base type.

図3において、動作点Aでの回転継続時間Taをゼロに近づけることにより、回転継続時間Taと回転継続時間Tbのそれぞれの区間での運動量が等しいことから、回転継続時間Taの区間での合成運動量は大きくなり力も大きくなるが、力感覚は対数的に変化し感度が低下するために、回転継続時間Taの区間での感覚値の積分はゼロに近づく。このため、回転継続時間Tbの区間での力感覚が相対的に大きくなり、一方向への力の感覚905の連続性が向上していく。その結果、動作点A及び動作点Bを適切に選択して、動作点A継続時間及び動作点B継続時間を適切に設定し、2つの偏心回転子A及び偏心回転子Bの同期位相を調整することで、任意の方向に自在に力感覚を提示し続けることができる。 In FIG. 3 , when the rotation duration Ta at the operating point A is brought close to zero, the rotation duration Ta and the rotation duration Tb have the same momentum in the respective sections, so that the synthesis in the section of the rotation duration Ta is performed. Although the amount of exercise increases and the force also increases, the sense of force changes logarithmically and the sensitivity decreases, so that the integral of the sense value in the section of the rotation duration Ta approaches zero. Therefore, the force sensation in the section of the rotation duration time Tb becomes relatively large, and the continuity of the force sensation 905 in one direction is improved. As a result, the operating point A and the operating point B are appropriately selected, the operating point A duration and the operating point B duration are appropriately set, and the synchronous phases of the two eccentric rotors A and B are adjusted. By doing so, the force sensation can be continuously presented in any direction.

図34は、錯触力覚インタフェース装置で利用される非線形特性を示しており、それぞれ、感覚特性(図34(a)及び図34(b))、粘弾性材料の非線形特性(図34(c))、粘弾性材料のヒステリシス特性(図21(d))を示している。 図34(b)は、図2と同様に、物理量に対して閾値2206を有する人間の感覚特性を示した模式図であり、この特性を考慮して錯触力覚インタフェース装置を制御することにより、物理的には存在していない感覚が錯触力覚として誘起されることを示している。 図34(c)のように、加えた力に対する応力特性が非線形特性を示す物性を有する材料を変位・振動・トルク・力といった駆動力を発生する装置と人間の皮膚・感覚器官との間に挟んだ時にも、同様な錯触力覚が誘起される。 また、図34(d)のように、感覚特性は、筋肉を伸ばす時と縮める時など、変位が増加する時と減少する時において等方的でなく、ヒステリシス的感覚特性を示す場合が多い。筋肉が引っ張られるとその直後に筋肉が強く収縮する。このように強いヒステリシス特性を発生させることで、同様な錯触力覚の誘起が促進される。 FIG. 34 shows the nonlinear characteristics used in the illusionary tactile force sense interface device . The sensory characteristics ( FIG. 34 (a) and FIG. 34 (b)) and the nonlinear characteristics of the viscoelastic material ( FIG. 34 (c) are shown, respectively) . )), and the hysteresis characteristic of a viscoelastic material (FIG.21(d)) is shown. Similarly to FIG. 2 , FIG. 34B is a schematic diagram showing a human sensory characteristic having a threshold 2206 with respect to a physical quantity, and by controlling the illusionary tactile force sense interface device in consideration of this characteristic. , It indicates that a sensation that does not physically exist is induced as an illusionary tactile force sense. As shown in FIG. 34 (c), a material having physical properties in which the stress characteristic with respect to the applied force exhibits a non-linear characteristic is provided between the device for generating driving force such as displacement, vibration, torque, and force and the human skin/sensory organ. The same illusionary tactile force sensation is induced even when sandwiched. In addition, as shown in FIG. 34 (d), the sensory characteristics are not isotropic when the displacement increases and decreases, such as when the muscle is stretched and contracted, and often shows a hysteresis-like sensory characteristic. Immediately after the muscle is pulled, it contracts strongly. By generating such a strong hysteresis characteristic, induction of a similar illusionary tactile force sense is promoted.

図35は、感覚特性を変化させる方法の一例として、力覚に関するマスキング効果によって感覚特性を変化させる方法を用いた触力覚情報提示方法を示す図である。 FIG. 35 is a diagram showing a tactile force sense information presentation method using a method of changing a sense characteristic by a masking effect regarding a force sense as an example of a method of changing a sense characteristic.

感覚特性は、マスキング変位(振動)によってマスキングされトルク感覚434が減少する。このマスキング方法として、(視覚、聴覚のマスキングで実績のある)同時マスキング424、前方マスキング425、後方マスキング426があげられる。(図35(a))はマスキーであるトルク413を模式化したものであり、この時知覚されるトルク感覚434は(図35(c))のように表わされる。トルク413は回転子の回転速度412の時間微分に比例する。 The sensory characteristics are masked by the masking displacement (vibration) and the torque sensation 434 is reduced. Examples of this masking method include simultaneous masking 424 (proven in visual and auditory masking), front masking 425, and rear masking 426. ( FIG. 35 (a)) is a schematic representation of the torque 413 which is a musky, and the torque sensation 434 perceived at this time is expressed as ( FIG. 35 (c)). The torque 413 is proportional to the time derivative of the rotation speed 412 of the rotor.

この時、回転子の回転速度412を初期化する初期化時間415と、それに対応したマスキング継続時間425を、図6に示した(図35(d))の初期化時間445とマスキング継続時間455のように短縮していき、ある一定時間よりも短くなると初期化による負のトルクが物理的に存在するにも関わらず、トルク感覚464のようにトルクが連続して提示されているように感じられる臨界融合が生じる。 At this time, the initialization time 415 for initializing the rotation speed 412 of the rotor and the corresponding masking duration 425 are shown in FIG. 6 ( FIG. 35 (d)) initialization time 445 and masking duration 455. It seems that the torque is continuously presented like the torque sensation 464, even though the negative torque due to the initialization physically exists when the time becomes shorter than a certain time. A critical fusion occurs.

なお、マスキング変位(振動)を発生するマスカーは、それによってトルクがマスクされるマスキーである回転子と別な回転子であっても、マスキーである回転子自身であってもよい。 マスキーの回転子がマスカーでもある場合とは、マスキング時にその回転子が制御装置によってマスキング変位(振動)を発生するように制御されることを意味する。マスカーの変位(振動)方向は、マスキーの回転子の回転方向と同一であっても、あるいは同一でなくてもよい。 以上のことは、マスキーとマスカーが同一の刺激の場合(マスキーの回転子がマスカーでもある場合)にも起こり得る。 The masker that generates masking displacement (vibration) may be a rotor that is different from the rotor that is a masky whose torque is masked, or the rotor itself that is a masky. When the rotor of the masky is also a masker, it means that the rotor is controlled by the control device so as to generate a masking displacement (vibration) during masking. The direction of displacement (vibration) of the masker may or may not be the same as the direction of rotation of the rotor of the musky. The above can also occur when the masky and the masker have the same stimulation (when the rotor of the masky is also the masker).

図36は、この場合を模式化した図である。図36に示すように、強トルク感覚485、486の前後において、前方マスキング485、後方マスキング486によりトルク感覚484が減少する。 FIG. 36 is a diagram schematically showing this case. As shown in FIG. 36 , before and after the strong torque sensations 485 and 486, the torque sensation 484 decreases due to the front masking 485 and the rear masking 486.

感覚特性は、筋肉の緊張状態、あるいは、身体的・生理的・心理的状態のいずれか1つ以上の状態によりトルク感覚517の感度が変化する。例えば、筋肉が外力である提示トルク514(短い時間で強いトルク524)で瞬時に伸ばされることで、筋肉の中の筋紡錘というセンサがこれを感知し、この外力に負けないパワーを持つ筋肉起因トルク515(筋肉反射起因トルク525)で条件反射的に筋肉が素早く収縮する。このとき筋電511が発生する。それを検知した制御回路512は触力覚提示機513を制御して、筋肉の収縮に同期して提示トルク516(穏やかに中程度のトルク526)を働かせることでトルク感覚517の感度を変化させる。 As for the sensory characteristic, the sensitivity of the torque sensation 517 changes depending on the tension state of the muscle or one or more of the physical, physiological, and psychological states. For example, when a muscle is instantly stretched with a presentation torque 514 (a strong torque 524 in a short time) which is an external force, a sensor called a muscle spindle in the muscle senses this, and the muscle has a power that is not defeated by this external force. Torque 515 (torque 525 due to muscle reflex) causes the muscle to quickly contract reflexively. At this time, myoelectricity 511 is generated. The control circuit 512 that detects it controls the tactile force sense presentation device 513 to exert a presentation torque 516 (gentle moderate torque 526) in synchronization with the contraction of the muscles to change the sensitivity of the torque sensation 517. ..

以上のことは、筋肉の緊張状態だけに限らず、呼吸・姿勢・神経発火の状態のいずれか1つ以上の状態による感覚感度の変化の場合にも成立する。 The above applies not only to the state of muscle tension, but also to changes in sensory sensitivity due to any one or more of breathing, posture, and nerve firing.

掌は、その骨格・関節・腱・筋肉などの解剖学的な構造から、掌の方向によって感度が異なる。掌の方向に依存した感度(不等方性感度曲線611)に合わせて提示物理量の強度(回転速度ω612)を補正することによって、精度良い方向提示が可能となる。 The sensitivity of the palm varies depending on the direction of the palm due to the anatomical structure of the skeleton, joints, tendons, muscles, etc. By correcting the intensity of the presented physical quantity (rotational speed ω 612) according to the sensitivity (anisotropy sensitivity curve 611) depending on the direction of the palm, it is possible to present the direction with high accuracy.

図37は、任意方向に変位感覚・振動感覚・力感覚・トルク感覚のいずれか1つ以上の触力覚情報を、連続的、断続的に提示する制御方法の1例として、力覚に関するマスキング効果によって感覚特性を変化させる方法を用いて、任意の方向に振動触力覚情報提示方法を示す図である。 FIG. 37 shows masking of force sense as an example of a control method for continuously or intermittently presenting one or more tactile force sense information of displacement sense, vibration sense, force sense, and torque sense in an arbitrary direction . It is a figure which shows the vibrotactile force sense information presentation method in arbitrary directions using the method of changing a sensory characteristic by an effect.

感覚特性は、マスキング変位(振動)1216によってマスキングされ力感覚1224が減少する。このマスキング変位(振動)は、(図30(b))において偏心回転子Aの回転速度1022および偏心回転子Aの回転速度1023を同期させて速度を変位(振動)されることによって発生させることができる。(図37(a))はこれを模式化したものであり、この時知覚される力感覚1224は(図37(b))のように表わされる。力1213は2つの偏心回転子の合成回転速度の大きさ1212の時間微分に比例する。 The sensory characteristics are masked by the masking displacement (vibration) 1216 and the force sensation 1224 is reduced. The masking displacement (vibration) is generated by displacing (vibrating) the eccentric rotor A rotational speed 1022 and the eccentric rotor A rotational speed 1023 in synchronization with each other in ( FIG. 30B) . You can ( FIG. 37 (a)) is a schematic representation of this, and the force sensation 1224 perceived at this time is expressed as in ( FIG. 37 (b)). The force 1213 is proportional to the time derivative of the magnitude 1212 of the combined rotational speed of the two eccentric rotors.

この時、回転子の回転速度1212を初期化する初期化時間1215を短縮していき、図37(c)のようにある一定時間よりも短くなると初期化による負の力が物理的に存在するにも関わらず、力感覚1244のように力が連続して提示されているように感じられる臨界融合が生じる。 At this time, the initialization time 1215 for initializing the rotation speed 1212 of the rotor is shortened, and when it becomes shorter than a certain time as shown in FIG. 37 (c), a negative force due to the initialization physically exists. Nevertheless, a critical fusion occurs where the force feels like being continuously presented, like force sensation 1244.

以上のことは、マスキーとマスカーが異なる回転子による場合にも生じるし、また、力だけでなくトルクの場合にも同様な連続提示感覚が生じる。 The above thing occurs when the maskey and the masker are different rotors, and the same continuous presentation feeling occurs not only when the force is applied but also when the torque is applied.

図38(a)〜図38(c)に示した感覚特性のように、ユーザごとの感覚特性は異なる。このため、錯触力覚がはっきりと知覚される人や知覚されにくい人、学習によって知覚されやすさが向上する人がいる。本発明では、この個人差を補正する装置を有する。また、同じ刺激が持続的に提示される場合、その刺激に対して感覚が鈍化してしまうこともある。そのため、刺激の強度・周期や方向に揺らぎを与えたりすることで慣れを防止することは効果的である。 As in the sensory characteristics shown in FIGS. 38A to 38C, the sensory characteristics for each user are different. For this reason, there are some people whose illusionary tactile force sense is clearly perceived, some who are difficult to perceive, and others whose perceptibility is improved by learning. The present invention has a device that corrects this individual difference. Moreover, when the same stimulus is continuously presented, the sense may be weakened by the stimulus. Therefore, it is effective to prevent habituation by giving fluctuations to the intensity/cycle and direction of the stimulus.

図38(d)に錯触力覚を用いた一定方向の力の提示手法の一例を示す。2つの偏心振動子を反対回転方向に回転させて変位成分・振動成分を合成する方法において、動作点Aでの高速回転数ω1(高周波f1)1002aと動作点Bでの低速回転数ω2(低周波f2)1002bを位相180°毎に交互に提示した場合、錯触力覚強度(II)は、偏心回転子の回転速度である周波数の加減速比Δf/fの対数に比例する(図38(e))。ただし、(f=(f1+f2)/2、Δf=f1−f2)。錯触力覚強度とΔf/fの対数値をプロットした時の傾きnが、個人差を示す。 FIG. 38D shows an example of a method of presenting a force in a certain direction using the illusionary tactile force sense. In the method of rotating the two eccentric oscillators in opposite rotational directions to combine the displacement component and the vibration component, a high-speed rotation speed ω1 (high frequency f1) 1002a at the operating point A and a low-speed rotation speed ω2 (low frequency at the operating point B are low. When the frequency f2) 1002b is alternately presented for each phase 180°, the illusionary tactile force sense intensity (II) is proportional to the logarithm of the acceleration/deceleration ratio Δf/f of the frequency that is the rotation speed of the eccentric rotor ( FIG. 38 ) . (E)). However, (f=(f1+f2)/2, Δf=f1-f2). The slope n when the logarithmic value of the illusionary tactile force sense and Δf/f is plotted shows the individual difference.

また、感覚強度(VI)は、錯覚による一定方向の力感覚と同時に知覚される変位成分・振動成分の強度を示し、変位成分・振動成分の強度と物理量f(対数)とはおおよそ反比例の関係にあり、周波数fを大きくすることで感覚強度(VI)は相対的に低下する(図38(f))。この変位成分・振動成分の含有強度を制御することにより、錯触力覚を提示したときの力の質感が変わる。対数でプロットした場合の傾きmは個人差を示す。なお、個人差を示すn、mは、学習が進むに従って変化し、学習が飽和した時に一定の値に収束する。 The sensory intensity (VI) indicates the intensity of the displacement component/vibration component that is perceived at the same time as the sense of force in a certain direction due to the illusion, and the intensity of the displacement component/vibration component and the physical quantity f (logarithm) are approximately inversely proportional. Therefore, the sensory intensity (VI) is relatively decreased by increasing the frequency f ( FIG. 38 (f)). By controlling the contained intensity of the displacement component/vibration component, the texture of the force when the illusionary tactile force sense is presented is changed. The slope m when plotted in logarithm indicates individual difference. It should be noted that n and m indicating individual differences change as learning progresses, and converge to constant values when learning is saturated.

図39(a)〜図39(c)は、仮想平板1100の質感表現方法を示している。錯触力覚インタフェース装置101が、センシングによってモニタされた錯触力覚インタフェース装置101の動き(位置・姿勢角度、速度、加速度)が仮想物体の動きを1101を表しており、この仮想物体の動きに合わせて、錯触力覚による抗力1102の方向・強度及び質感パラメタ(含有振動成分)を制御することにより、仮想平板の質感である摩擦感覚1109や粗さ感覚1111及び形状が制御される。 図39(a)は、仮想平板1100上で仮想物体(錯触力覚インタフェース装置101)を移動させた時に働く仮想平板から仮想物体への抗力1103及び移動に対する抗力1102を示している。 Figure 39 (a) ~ FIG 39 (c) shows a texture representation of the virtual flat 1100. In the illusionary tactile force sense interface device 101, the movement (position/posture angle, velocity, acceleration) of the illusionary tactile force sense interface device 101 monitored by sensing represents 1101 of the movement of the virtual object. In accordance with the above, by controlling the direction/strength of the drag force 1102 by the illusionary tactile force sense and the texture parameter (contained vibration component), the friction sensation 1109, the roughness sensation 1111 and the shape which are the texture of the virtual flat plate are controlled. FIG. 39A shows a drag force 1103 from the virtual plate to the virtual object and a drag force 1102 against the movement, which are exerted when the virtual object (illusionary tactile force sense interface device 101) is moved on the virtual plate 1100.

図39(b)は、錯触力覚インタフェース装置101と仮想平板1100とが接した時に両物体の間に働く摩擦力1104が、動摩擦及び静摩擦を振動的に繰り返すことを示している。また、仮想平板の誤差厚内1107に錯触力覚インタフェース装置101が留まるように押し戻す抗力1106をフィードバック制御して提示することで、仮想平板の存在・形状を知覚させる。錯触力覚インタフェース装置101が仮想平板内1100に存在しない時は押し戻す抗力を提示せず、存在する時だけ提示することにより壁の存在が知覚される。 FIG. 39B shows that the frictional force 1104 acting between the two objects when the illusionary tactile force sense interface device 101 and the virtual flat plate 1100 contact each other vibratingly repeats dynamic friction and static friction. Also, the presence/shape of the virtual flat plate is perceived by feedback-controlling and presenting the drag force 1106 that pushes back so that the illusionary tactile force sense interface device 101 stays within the error thickness 1107 of the virtual flat plate. When the illusionary tactile force sense interface device 101 does not exist in the virtual flat plate 1100, the presence of the wall is perceived by not presenting the pushing back drag force but by presenting it only when it is present.

図39(c)は、表面粗さの表現方法を示している。錯触力覚インタフェース装置101を移動させた方向1101とは反対方向に、移動速度・加速度に合わせて抗力を提示することによって、抵抗感や粘性感1108を知覚させる。移動方向と同じ方向に負の抗力を提示(加速力1113)することによって、氷上を滑るような仮想平板の滑らか感1110を強調することができる。この加速感・滑らか感1110は、従来の振動子を使った非ベース型触力覚インタフェース装置では提示することが困難であり、錯覚を使った錯触力覚インタフェース装置101で実現された質感及び効果である。また、抗力を振動的に変化させること(振動的抗力1112)により、仮想平板の表面粗さ感覚1111を知覚させる。 FIG. 39 (c) shows a method of expressing the surface roughness. A resistance sensation and a viscous sensation 1108 are perceived by presenting a reaction force in a direction opposite to the direction 1101 in which the illusionary tactile force sense interface device 101 is moved in accordance with the moving speed and acceleration. By presenting a negative drag force (acceleration force 1113) in the same direction as the moving direction, it is possible to emphasize the smoothness 1110 of the virtual flat plate that slides on ice. This sense of acceleration/smoothness 1110 is difficult to be presented by a conventional non-base type tactile force sense interface device using a vibrator, and the texture and material realized by the illusionary tactile force sense interface device 101 using illusion are It is an effect. Further, by vibratingly changing the drag force (vibratory drag force 1112), a sense 1111 of the surface roughness of the virtual flat plate is perceived.

図40は、印加電圧で特性が変わる粘弾性材料を用いた制御アルゴリズムを示している。 粘弾性材料を用いた手法では異なる応力−変形特性の材質(2403,2404)を張り付けるが、図40(a)のように、印加電圧で粘弾性特性が変化する材料1707を用いてもよい。印加電圧を制御することで粘弾性係数を変化(図40(b))させて、偏心回転子によって発生された周期的に変化する運動量の掌への伝達率を、偏心回転子の回転位相と同期させて変化させることで、偏心回転子が図40(c)のように一定の回転速度で回転(定速度回転)していたとしても、図40(d)のように粘弾性の特性を時間的に動作点B及び動作点Aにおける特性値になるように変化させることで掌・指先に伝わる運動量を制御できるため、偏心回転子の回転速度を加減速したことと同じ効果が得られる。 FIG. 40 shows a control algorithm using a viscoelastic material whose characteristics change depending on the applied voltage. In the method using a viscoelastic material, materials (2403, 2404) having different stress-deformation characteristics are attached, but as shown in FIG. 40A, a material 1707 whose viscoelastic characteristics change with applied voltage may be used. .. By changing the viscoelastic coefficient by controlling the applied voltage ( FIG. 40 (b)), the transmissibility of the periodically changing momentum generated by the eccentric rotor to the palm is defined as the rotational phase of the eccentric rotor. by varying in synchronism, even eccentric rotor was rotating (constant speed rotation) at a constant rotational speed as in FIG. 40 (c), the viscoelastic properties as shown in FIG. 40 (d) Since the momentum transmitted to the palm/fingertip can be controlled by changing the characteristic values at the operating point B and the operating point A in terms of time, the same effect as accelerating and decelerating the rotational speed of the eccentric rotor can be obtained.

また、本手法は、皮膚の物理特性を疑似的に変えることと同じ効果を有し、感覚特性曲線(図40(e)を擬似的に変化させる効果を持つ。そのため、感覚特性の個人差を吸収したり、錯触力覚の誘起効率を高める制御に利用できる。また、図40(a)のように錯触力覚デバイス表面に粘弾性材料を貼り付けた場合と同様に、図40(f)のように粘弾性材料を指先や身体に貼り付けてもよい。ここで、粘弾性材料は、印加電圧によって応力−歪特性を非線形に制御することができるものであれば、材質・特性を問わない。また、非線形制御ができれば、制御方法も印加電圧による制御に限られない。 In addition, this method has the same effect as artificially changing the physical characteristics of the skin, and also has the effect of artificially changing the sensory characteristic curve ( Fig. 40 (e)). absorbed or can be used to control for increasing the induced efficiency of illusionary force sense. as in the case of pasting a viscoelastic material illusionary force sense device surface as shown in FIG. 40 (a), FIG. 40 ( The viscoelastic material may be attached to the fingertip or the body as in f), where the viscoelastic material is a material/characteristic as long as the stress-strain characteristic can be controlled non-linearly by the applied voltage. The control method is not limited to the control by the applied voltage as long as the nonlinear control can be performed.

図40(b)のようにモータの回転の加減速を繰り返すと大きなエネルギーのロス及び発熱が起こるが、本手法は、モータの回転速度は一定(図40(c))、もしくは、加速度比f1/f2が1に近い値であり、印加電圧による特性の変化を行うため本手法のエネルギー消費は、モータの加減速によるエネルギー消費よりも小さく抑え得る。 As shown in FIG. 40 (b), when the acceleration/deceleration of the rotation of the motor is repeated, a large energy loss and heat generation occur, but in this method, the rotation speed of the motor is constant ( FIG. 40 (c)) or the acceleration ratio f1 Since /f2 is a value close to 1, and the characteristic is changed by the applied voltage, the energy consumption of this method can be suppressed to be smaller than the energy consumption by the acceleration/deceleration of the motor.

図41は、錯触力覚インタフェース装置101の制御の一例を示している。 本装置では、モータ1704の制御を、モータ1704のフィードバック特性を制御するモータフィードバック(FB)特性制御器と錯触力覚誘起パターンをモータ制御信号に変換する制御信号生成器に分けて制御する。本発明では、モータ回転の位相パターンθ(t)=F(u,II,VI,R)の同期を制御することが肝要であり、時間的に高精度に同期制御する必要がある。そのため手法の一例として、ここではサーボモータの制御用パルス列による位置制御を示す。位置制御としてステップモータを用いた場合には、急な加減速のために簡単に脱調・制御不能になることが多い。そこで、ここではサーボモータによるパルス位置制御を説明する。モータフィードバック(FB)制御特性の制御とパルス位置制御法によるモータ制御に分離することで、錯触力覚インタフェース装置101を多数同期制御して利用する本発明では、異なるモータを使用した場合のモータ制御信号の一貫性、錯触力覚誘起パターン生成の高速化、及び同期制御すべき制御モータ数の増加に容易に対応ができるスケーラビリティが確保される。また、個人差の補正も容易となる。 FIG. 41 shows an example of control of the illusionary tactile force sense interface device 101. In this device, the control of the motor 1704 is divided into a motor feedback (FB) characteristic controller that controls the feedback characteristic of the motor 1704 and a control signal generator that converts the illusionary tactile force sense induction pattern into a motor control signal. In the present invention, it is important to control the synchronization of the motor rotation phase pattern θ(t)=F(u, II, VI, R), and it is necessary to perform the synchronization control with high accuracy in terms of time. Therefore, as an example of the method, here, the position control by the control pulse train of the servo motor is shown. When a stepper motor is used for position control, it is often impossible to get out of step/control due to sudden acceleration/deceleration. Therefore, here, pulse position control by the servo motor will be described. In the present invention in which a large number of illusionary tactile force sense interface devices 101 are synchronously controlled and used by separating the control of the motor feedback (FB) control characteristic and the motor control by the pulse position control method, the motors when different motors are used. Consistency of control signals, high-speed generation of illusionary tactile force sense induced patterns, and scalability capable of easily dealing with an increase in the number of control motors to be synchronously controlled are ensured. In addition, it becomes easy to correct individual differences.

錯触力覚誘起関数生成器1701において、モータFB特性制御器及びモータ制御信号生成器を制御するための制御信号に分離され、モータ制御信号生成器においてモータの位相位置を制御するパルス信号列gi(t)=gi(f(t))が生成され、モータの位相パターンθ(t)が制御される。 本方式では、パルス数によってモータの回転位相をフィードバック制御しており、例えば、1パルスによって1.8°モータが回転する。なお、回転方向は、方向制御信号により、正転・反転が選択される。このパルス制御手法を用いることにより、2つ以上のモータの位相関係を保ちながら、任意の加減速パターン(回転速度、回転加速度)を任意の位相のタイミングで制御する。 In the illusionary tactile force sense induction function generator 1701, a pulse signal train gi is separated into control signals for controlling the motor FB characteristic controller and the motor control signal generator, and the motor control signal generator controls the phase position of the motor. (T)=gi(f(t)) is generated, and the phase pattern θ(t) of the motor is controlled. In this method, the rotation phase of the motor is feedback-controlled by the number of pulses, and for example, one pulse rotates the motor by 1.8°. As for the rotation direction, normal rotation/reverse rotation is selected by the direction control signal. By using this pulse control method, an arbitrary acceleration/deceleration pattern (rotational speed, rotational acceleration) is controlled at an arbitrary phase timing while maintaining the phase relationship between two or more motors.

図42(a)〜は、錯触力覚インタフェース装置101の実装例を示している。 図42(a)や図42(b)のように、接着テープ1301やハウジング1302の指挿入部1303を用いて指先533に装着する。また、指533の間に装着したり(43(c))、指533で挟んで(43(d))使用してもよい。ハウジング1302は、変形が少ない硬い材料でもよいし、変形が容易な材料でもよいし、粘弾性を持ったスライム状でもよい。これらの装着方法の変形態として、図43も考えられる。柔軟な接着及びハウジングによって、錯触力覚デバイスの2つの基本ユニットの位相を制御することにより、左右上下の力覚に加え、膨張感覚、圧縮・圧迫感覚も表現することができる。このように、接着テープ、指挿入部を有するハウジングのように、錯触力覚インタフェース装置101を身体などに装着させるものを装着部と呼ぶ。装着部は、上記の接着テープ、指挿入部を有するハウジングの他に、シート型、ベルト型、タイツのように、物や身体に装着できるものならばどのような形態のものでもよい。同様な方法で、指先、掌、腕、大腿など、体の至る所に装着される。 なお、本明細書で扱う粘弾性材料及び粘弾性特性という用語は、粘性及び又は弾性の特性を有するものを示す。 FIG. 42A to FIG. 42 show an example of mounting the illusionary tactile force sense interface device 101. As shown in FIGS. 42 (a) and 42 (b), the adhesive tape 1301 and the finger insertion portion 1303 of the housing 1302 are used to attach the fingertip 533. Further, it may be used between the fingers 533 (43(c)) or sandwiched between the fingers 533 (43(d)) for use. The housing 1302 may be made of a hard material with little deformation, an easily deformable material, or a slime shape having viscoelasticity. FIG. 43 is also conceivable as a variation of these mounting methods. By controlling the phases of the two basic units of the illusionary tactile force sense device with the flexible adhesive and the housing, it is possible to express a sense of expansion and a sense of compression/compression in addition to the force sense of the left, right, up, and down. As described above, a component such as an adhesive tape or a housing having a finger insertion part that allows the illusionary tactile force sense interface device 101 to be mounted on the body is called a mounting part. In addition to the adhesive tape and the housing having the finger insertion portion, the mounting portion may be in any form such as a sheet type, a belt type, and tights as long as it can be attached to an object or a body. In a similar manner, it is worn all over the body, such as fingertips, palms, arms and thighs. The terms viscoelastic material and viscoelastic properties dealt with in the present specification indicate those having viscous and/or elastic properties.

図43に、その他の、錯触力覚インタフェース装置101の実装例を示す。 図43(a)では、錯触力覚デバイス107が加速度センサ108にノイズ振動として検出されてしまうため、これらを指533に対して反対方向に配置することで、振動の加速度センサ108への影響を低減させている。また、錯触力覚デバイス107の制御信号をもとに加速度センサ108で検出されるノイズ振動をキャンセリングすることによってもノイズ混入の低減を図っている。 FIG. 43 shows another implementation example of the illusionary tactile force sense interface device 101. In FIG. 43A, the illusionary tactile force sense device 107 is detected by the acceleration sensor 108 as noise vibration, so by arranging these in the opposite direction to the finger 533, the influence of the vibration on the acceleration sensor 108 is affected. Has been reduced. Further, noise contamination detected by the acceleration sensor 108 is canceled based on the control signal of the illusionary tactile force sense device 107 to reduce noise mixing.

図43(c)〜図43(e)では、錯触力覚デバイス107と加速度センサ108の間に耐震材料1405を介在させることで、ノイズ振動の混入を抑えさせている。 図43(d)では、実物体を触りながら錯触力感覚をも知覚する錯触力覚インタフェース装置101である。実物体との触感に錯触力覚の感覚を付加している。従来のデータグローブでは、触力覚の提示に指にワイヤを装着して指を引っ張ることにより力覚を提示していた。データグローブを用いて実物体を触りながらも触力覚提示を行うと、実物体から指が離れてしまったり、把持が阻害されるなど、実物体とバーチャル物体の感触を複合することが難しい。錯触力覚インタフェース装置101では、このようなことがなく、実物体をしっかりと把持・触れながらもバーチャルな感触も付加する複合感覚(ミックス・リアリティ)を実現している。 In FIGS. 43(c) to 43(e) , the seismic resistant material 1405 is interposed between the illusionary tactile force sense device 107 and the acceleration sensor 108 to suppress the mixing of noise vibration. In FIG. 43 (d), the illusionary tactile force sense interface device 101 is capable of perceiving an illusionary tactile force sensation while touching an actual object. An illusionary tactile force sense is added to the sense of touch with the real object. In the conventional data glove, the tactile force sense is presented by attaching a wire to the finger and pulling the finger to present the force sense. When tactile sensation is presented while touching a real object using a data glove, it is difficult to combine the feelings of the real object and the virtual object, such as the finger being separated from the real object and the grasping being hindered. The illusionary tactile force sense interface device 101 realizes a composite sensation (mix reality) in which a virtual touch is added while firmly gripping/touching a real object without such a situation.

図43(e)では、さらに、圧力センサ110によって測定された実物体との接触及び把持圧に従い錯触力感覚を付加することで、その実物体の把持・接触感触を編集したり、バーチャル物体531の感触に置換する。図43(f)では、図43(e)の圧力センサの代わりに表面形状や形状変形を測定する形状センサ(例えば、フォトセンサ)を用いて、触感に係る把持物体の形状・表面形状の測定、及び変形による把持力・歪せん弾力・接触の測定を行っている。これらによって、測定された応力・せん弾力及び表面形状を強調した触覚拡大鏡が実現される。顕微鏡のようにディスプレイで微細な表面形状を視覚的に確認するとともに、その形状を触覚的にも確認することができる。また、形状センサにフォトセンサを使用すれば、接触しなくても形状を測定できるため、離れた物体に手をかざすことで物体の形状を体感することができる。 In FIG. 43 (e), an illusionary tactile force sensation is further added according to the contact with the real object measured by the pressure sensor 110 and the gripping pressure to edit the gripping/contact feeling of the real object, or the virtual object 531. Replace with the feel of. In FIG. 43 (f), a shape sensor (for example, a photo sensor) for measuring the surface shape or shape deformation is used instead of the pressure sensor of FIG. 43 (e) to measure the shape/surface shape of the gripped object related to the tactile sensation. , And the gripping force, strain resilience, and contact due to deformation are measured. With these, a tactile magnifying glass emphasizing the measured stress/resilience and surface shape is realized. It is possible to visually confirm a fine surface shape on a display like a microscope and also to visually check the shape. Further, if a photo sensor is used as the shape sensor, the shape can be measured without contact, so that the shape of the object can be sensed by holding the hand over the distant object.

また、使用状況やコンテキスト(文脈)によってタッチパネル上のコマンドが変化する可変型タッチボタンの場合、特に、携帯電話のようにボタンを押すときに指で隠れてしまう場合などでは、可変型ボタンのコマンドが隠れてしまい読めなくなる。同様に、VRコンテンツにおける仮想空間内の可変型ボタンの場合、メニュー表記やコマンドがコンテキストで変化するため、ボタンを押す場合には今押そうとするボタンの内容がわからなくなる。そのために、図43(e)のように、錯触力覚インタフェース装置101上のディスプレイ1406にそれを表示することで、ボタンのコマンド内容を確認しながら錯触力覚ボタンを押し込むことができる。 Also, in the case of a variable touch button whose commands on the touch panel change depending on the usage situation or context, especially when it is hidden by a finger when pressing the button like a mobile phone, the command of the variable button Is hidden and unreadable. Similarly, in the case of a variable type button in the virtual space in VR content, since the menu notation and commands change depending on the context, when the button is pressed, the content of the button to be pressed now becomes unknown. Therefore, by displaying it on the display 1406 on the illusionary tactile force sense interface device 101 as shown in FIG. 43 (e), the illusionary tactile force sense button can be pushed in while confirming the command content of the button.

バーチャル物体531やバーチャル・コントローラでのバーチャル・ボタンの押込み情報及び押込み反力が実物体と同様に違和感なく感じ操作できるためには、押込みと押込み反力の提示との間の時間遅れが問題となる。例えば、アーム型の接地型力覚インタフェースの場合、把持指の位置がアームの角度等で計測され、デジタルモデルとの接触・干渉判定が行われた後、提示すべき応力が計算され、モータの回転が制御され、アームの動き・応力が提示されるため、応答遅れが発生することがある。特に、ゲーム時のボタン操作は反射的に高速に行われるため、コンテンツ側でモニタ・制御していたのでは間に合わないことがある。そこで、錯触力覚インタフェース装置側101にも、センサ(108,109,110)をモニタし、錯触力覚デバイス107及び粘弾性材料1404を制御するCPU、メモリを搭載して、リアルタイム制御を行うことでバーチャル・ボタンの押込みなどの応答性が向上し、リアリティ及び操作性が向上する。 In order that the pushing information and pushing reaction force of the virtual button on the virtual object 531 or the virtual controller can be felt and operated in the same manner as an actual object, the time delay between pushing and the presentation of the pushing reaction force is a problem. Become. For example, in the case of an arm-type ground-type haptic interface, the position of the gripping finger is measured by the angle of the arm, etc., and after determining contact/interference with the digital model, the stress to be presented is calculated, and the Since the rotation is controlled and the movement/stress of the arm is presented, a response delay may occur. In particular, since the button operation during the game is reflexively performed at high speed, it may not be enough to monitor and control the content side. Therefore, the illusionary tactile force sense interface device side 101 is also equipped with a CPU and a memory for monitoring the sensors (108, 109, 110) and controlling the illusionary tactile force sense device 107 and the viscoelastic material 1404, thereby performing real-time control. By doing so, the responsiveness such as pressing the virtual button is improved, and the reality and operability are improved.

また、通信器205を有し、他の錯触力覚インタフェース装置101との通信を行う。例えば、錯触力覚インタフェース装置101を指5本に装着した場合、それぞれの指の動きに連動して、錯触力覚インタフェース装置が形状変形材(図43(b)の1403)で変形したり、バーチャル・コントローラの形状変形や感触、バーチャル・ボタン操作をリアルタイムに行うことで、リアリティ及び操作性が向上する。 In addition, the communication device 205 is provided to communicate with another illusionary tactile force sense interface device 101. For example, when the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to five fingers, the illusionary tactile force sense interface device is deformed by the shape deforming material (1403 in FIG. 43B) in association with the movement of each finger . By changing the shape and feel of the virtual controller and operating virtual buttons in real time, the reality and operability are improved.

図43(a)では、感覚・筋肉のヒステリシス特性を効果的に利用するために、筋電センサ110で筋電反応を測定し、筋肉が縮小する時間及び強度が大きくなるように錯触力覚誘起関数がフィードバック的に補正される。錯触力覚の誘起に影響する要因のひとつに、錯触力覚インタフェース装置101の指や掌への装着仕方(挟み方・挟む強さ)、錯触力覚インタフェース装置101からの力を受け止める腕へのユーザによる力の入れ方がある。錯触力覚の感度には個人差があり、軽く握った方が錯触力覚を感度良く感じる人もいるし、強く握った方が感度良く感じる人がいる。同様に、装着時の締め付け方によっても感度が変わる。この個人差を吸収するために、圧力センサ109や筋電センサ110で握りの状態をモニタして、個人差を測定するとともに錯触力覚誘起関数をリアルタイムで補正する。人はコンテンツ中の物理シミュレーションに慣れる・学習することで握り方が適切な方向に学習が進むが、本補正はこれを促進する効果を有している。 図43(a)〜図43(e)では、部品構成を示すために、錯触力覚インタフェース装置101が厚くなっているが、各部品はシート状の薄型にも対応できる。 In FIG. 43 (a), in order to effectively use the hysteresis characteristics of the sensation/muscle, the myoelectric sensor 110 is used to measure the myoelectric response, and the illusionary tactile force sensation is set so that the time and intensity of muscle contraction increase. The induction function is corrected in a feedback manner. One of the factors that influence the induction of the illusionary tactile force sense is how the illusionary tactile force sense interface device 101 is attached to a finger or palm (sandwiching/strengthening force), and receives the force from the illusionary tactile force sense interface device 101. There is a way for the user to put force on the arm. There are individual differences in the sensitivity of the illusionary tactile force sense, and some people feel the illusionary tactile force sense more sensitively when they are held lightly, and some feel more sensitive when they are strongly grasped. Similarly, the sensitivity also changes depending on the method of tightening when mounting. In order to absorb this individual difference, the gripping state is monitored by the pressure sensor 109 and the myoelectric sensor 110, the individual difference is measured, and the illusionary tactile force sense induction function is corrected in real time. People get accustomed to and learn physical simulation in contents, and learning progresses in an appropriate direction for grasping, and this correction has an effect of promoting this. 43 (a) to 43 (e), the illusionary tactile force sense interface device 101 is thick in order to show the component configuration, but each component can also be made thin in a sheet form.

図44(a)は、錯触力覚デバイスによって誘起される錯触力感覚に加えて、錯触力に同期させて形状変形用モータ3002によって錯触力覚インタフェース装置の形状3001を変形させることによって、誘起される錯触力覚905を強調する装置を示している。 例えば図44(b)のように、釣りゲームに応用した場合、魚による釣り竿の引っ張りに合わせてインタフェースの形状3001を反らせることにより、錯触力覚905によって誘起された釣り糸の張力感覚が更に強調される。このときに錯触力覚なしにインタフェースを変形しただけでは、このようなリアルな魚の引きを体感することはできなく、錯触力覚にインタフェースの変形が加わることでリアリティが向上する。また、図29(c)のように錯触力覚デバイスの基本ユニットを空間的に並べることにより、形状変形用モータ3002なしに変形効果を生じさせることができる。 形状の変形は、形状変形用モータ3002に限らず、形状記憶合金や圧電素子を用いた駆動装置といった形状を変化させることができる機構ならばどんなものでもよい。 FIG. 44A shows that, in addition to the illusionary tactile force sensation induced by the illusionary tactile force sense device, the shape deforming motor 3002 deforms the shape 3001 of the illusionary tactile force sense interface device in synchronization with the illusionary tactile force. 2 shows a device for enhancing the illusionary tactile force sensation 905 induced by. For example, as shown in FIG. 44B, when applied to a fishing game, the sense of tension of the fishing line induced by the illusionary tactile force sense 905 is further emphasized by bending the interface shape 3001 in accordance with the pull of the fishing rod by the fish. To be done. At this time, it is not possible to experience such a realistic pulling of the fish simply by deforming the interface without the illusionary tactile force sense, and the reality is improved by adding the deformation of the interface to the illusionary tactile force sense. Further, by spatially arranging the basic units of the illusionary tactile force sense device as shown in FIG. 29C, a deformation effect can be produced without the shape-deformation motor 3002. The shape deformation is not limited to the shape deformation motor 3002, and any mechanism capable of changing the shape such as a shape memory alloy or a driving device using a piezoelectric element may be used.

図45は、錯触力覚デバイス107の代替デバイスを示している。 図45(a)の偏心回転子の偏心錘814とそれを駆動する偏心モータ815の代わりに、図45(b)〜図45(e)では錘2302と伸縮材2303を使用している。例えば、図45(b)及び図45(d)は、錘2302を支える伸縮材2303が、それぞれ、8つの場合と、4つの場合の平面図、正面図、側面図を示している。それぞれ図において、対となる伸縮材2303を収縮・膨張させることにより、錘を任意の方向に移動させることができる。その結果、並進的及び回転的な変位・振動を発生させることができる。重心の並進移動や回転トルクを発生・制御できる加減速機構を有するものならば、どのような構造でも代替品として利用できる。 FIG. 45 shows an alternative device to the illusionary tactile force sense device 107. In place of the eccentric weight 814 of the eccentric rotor and the eccentric motor 815 for driving it shown in FIG. 45 (a), a weight 2302 and a stretchable material 2303 are used in FIGS. 45 (b) to 45 (e). For example, FIGS. 45 (b) and 45(d) show a plan view, a front view, and a side view when the number of elastic members 2303 supporting the weight 2302 is eight and four, respectively. In each drawing, the weight can be moved in an arbitrary direction by contracting and expanding the pair of elastic members 2303. As a result, translational and rotational displacement/vibration can be generated. Any structure can be used as a substitute as long as it has an acceleration/deceleration mechanism capable of generating and controlling the translational movement of the center of gravity and the rotating torque.

図46から図56は、触力覚ディスプレイもしくはタッチパネルの各種構成を示す。触力覚ディスプレイもしくはタッチパネルは、基材の上に設けられたアクチュエータと、タッチパネルとタッチパネルの変位、圧力、加速度などを検知して変位、圧力、加速度などの位置、回転、テンソルを計測するセンサとを備える。 46 to 56 show various configurations of the haptic display or touch panel. A tactile display or a touch panel includes an actuator provided on a base material, and a sensor that detects displacement, pressure, acceleration, etc. of the touch panel and the touch panel, and measures position, rotation, tensor such as displacement, pressure, acceleration, etc. Equipped with.

図46、図47、図48は、テーブル型の触力覚ディスプレイもしくはタッチパネルの各種構成を示す。 46, 47, and 48 show various configurations of a table-type tactile force sense display or touch panel.

図46に、触力覚アクチュエータの基本ユニットが示されており、タッチパネル、センサ、アクチュエータから構成されている。タッチパネル、およびセンサにおいて、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、計測される。アクチュエータは、位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが、スカラー、ベクトル、もしくはテンソルとして、提示される。ここでは、指先での触力覚情報の知覚について説明をするが、特に指先に限らず、操作者の全身、身体の至るところを想定している。図47は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、テーブル型、テーブル用に用いた例を示している。指先での操作の他、掌で操作できる。 FIG. 46 shows a basic unit of a tactile force sense actuator, which is composed of a touch panel, a sensor, and an actuator. Position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are measured as a scalar, vector, or tensor on the touch panel and sensor. It The position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. of the actuator are presented as a scalar, vector, or tensor. Here, the perception of tactile force information at the fingertip will be described, but not limited to the fingertip, it is assumed that the operator's whole body and body are everywhere. FIG. 47 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for a table type and a table. It can be operated with your palm as well as with your fingertips.

図48は、テーブル型で、壁等に操作者が操作するためのバーチャル・ボタンを備えている。肘などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。 FIG. 48 is a table type, which is provided with virtual buttons for an operator to operate on a wall or the like. It is possible to operate with body parts such as elbows, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts.

図49及び図51図52は、ハンドル型で、自動車のハンドル等アクチュエータ、並びに操作者が操作するためのハンドルの近くにバーチャル・ボタンを備えている。触力覚アクチュエータの基本ユニットを、ハンドル型、ハンドル用に用いた例を示している。図49は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。図50は、ハンドルに液晶ディスプレイが設けられている。ハンドルを運転中に回わしたとしても液晶ディスプレイの姿勢はそのままの状態に維持される。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。この時に、液晶ディスプレイなどの視覚情報提示では、視点や視野を確保できるように、ハンドルを回転させても、液晶ディスプレイの姿勢が一定を維持している。 49, 51 , and 52 are of a steering wheel type, and are provided with an actuator such as a steering wheel of an automobile and a virtual button near the steering wheel for an operator to operate. An example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for a handle type and a handle is shown. In FIG. 49 , an operation can be performed with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. In FIG. 50 , a handle is provided with a liquid crystal display. Even if the steering wheel is turned while driving, the attitude of the liquid crystal display is maintained as it is. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. At this time, when presenting visual information on a liquid crystal display or the like, the attitude of the liquid crystal display is kept constant even if the handle is rotated so as to secure a viewpoint and a visual field.

図51は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。触力覚アクチュエータは、ハンドル全体に配置されており、ハンドルを回転させたり、指、掌、腕がどの位置にあっても、触力覚アクチュエータを使用できる。 In FIG. 51 , an operation can be performed with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. The tactile force actuator is arranged on the entire handle, and the tactile force actuator can be used regardless of whether the handle is rotated or the finger, palm, or arm is at any position.

図52は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。ハンドル全体が触力覚アクチュエータになっており、ハンドルを回転させたり、指、掌、腕がどの位置にあっても、触力覚アクチュエータを使用できる In FIG. 52 , an operation with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. The entire handle is a tactile force actuator, so you can use the tactile force actuator regardless of the position of your finger, palm, or arm by rotating the handle.

図53は、指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。窓ガラスに曲面液晶パネルと触力パネルが設けられている。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 In FIG. 53 , an operation with a body part such as a finger or a palm, and an object such as a virtual button can be operated through the body part. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. The window glass is provided with a curved liquid crystal panel and a touch panel. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図54は、指に触力覚アクチュエータが装着され、図55は、手首にアクチュエータが装着され、図56は、アクチュエータが装着され、指でバーチャル・ボタンを押して操作される。図54は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、リング型、リング用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 In FIG. 54 , a tactile force sense actuator is attached to the finger, in FIG. 55 , the actuator is attached to the wrist, and in FIG. 56 , the actuator is attached and the virtual button is pressed with the finger to operate. FIG. 54 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for a ring type and a ring. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図55は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、リスト型、リスト用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 FIG. 55 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for the wrist type and the wrist. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図56は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、アームリング型、アームリング用に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 FIG. 56 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for an arm ring type and an arm ring. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図57は、触力覚アクチュエータの基本ユニットを、身体全身に用いた例を示している。指や掌などの身体部分での操作、および、身体部分を介してバーチャル・ボタンなどの物体が操作できる。これにより、ドアノブがなくても、ドアノブの感触や操作が可能になる。同様なことが、物体のボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなど、すべてにおいて行える。 FIG. 57 shows an example in which the basic unit of the tactile force sense actuator is used for the whole body. It is possible to operate with body parts such as fingers and palm, and to operate objects such as virtual buttons through the body parts. This allows the feel and operation of the door knob without the door knob. You can do the same thing with buttons, sliders, dials, switches, control panels, etc. on objects.

図58及び図59は、コントローラと触力覚アクチュエータとを繋ぐ配線の仕方の概略を示す。図58は、触力覚アクチュエータを並列配列に接続した場合、及び図59は、クロス配列に接続した場合を示す。 58 and 59 show the outline of the wiring method for connecting the controller and the tactile force sense actuator. 58 shows a case where the tactile force sense actuators are connected in a parallel arrangement, and FIG. 59 shows a case where they are connected in a cross arrangement.

図60は、触力覚ディスプレイ・パネルとコンピュータ(PC)とを通信で情報をやり取りするシステムの概略図を示す。タッチパネルは、アクチュエータ・アレイを装着している、もしくは一体に設けられている。 FIG. 60 shows a schematic diagram of a system for exchanging information by communication between a tactile sense display panel and a computer (PC). The touch panel is equipped with the actuator array or is integrally provided.

本システムは、操作者の感覚特性、錯覚を適用して、操作者に実際の物体を操作したかのような触力覚情報を提示する。具体的には、センサで検知された刺激を基に制御され、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形や錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報が提示される。感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、感覚量は物理的に存在し得ない感覚量である。 This system applies tactile characteristics and illusions of an operator to present tactile force information to the operator as if he or she actually operated an object. Specifically, it is controlled based on the stimulus detected by the sensor, and the stimulus is applied by utilizing the fact that the sensory characteristic showing the relationship between the stimulus amount applied to the human body and the sensation amount is nonlinear or illusion. The tactile force sense information is controlled and presented. The sensory characteristic comprises at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount may be physically present. There is no sense.

ここで、システムは、物体から、もしくは、物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて操作者に印加される刺激が制御される。最小限の部品は、触力覚アクチュエータおよびコントローラから構成されており、部品として使用することができる。この部品を集積し、アクチュエータ・アレイとすることで、触力覚情報提示機能を有する映像タッチパネルが構成される。触力覚情報提示システムは、この部品、およびその他のモジュール等を用いて、タッチ・ディスプレイなどのシステムが構成される。このように、アクチュエータ・アレイとして集積することで、平面、曲面、立体などの様々な形状や大きさの触力覚情報提示システムを構成することができる。 Here, the system presents a stimulus from or to the object, and the stimulus applied to the operator in response to the operation of the operator is controlled. The minimum parts consist of a haptic actuator and a controller and can be used as parts. An image touch panel having a tactile force information presentation function is configured by integrating these components into an actuator array. In the tactile force information presentation system, a system such as a touch display is configured by using this component and other modules. In this way, by integrating as an actuator array, it is possible to configure a tactile force information display system having various shapes and sizes such as a flat surface, a curved surface, and a solid.

触力覚アクチュエータに取り付けられたセンサにより、センサにおける位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性が測定され、その情報がコントローラに送られて、触力覚アクチュエータを制御するための制御信号が計算されて、触力覚アクチュエータに送られ、触力覚アクチュエータが制御される。触力覚アクチュエータは、パネル型およびディスプレイ型のセンサ機能および提示機能を備え、コントローラにおいて、指や掌などの身体の動きにともなう、変位、運動量、振動振幅、変位刺激、振動刺激、刺激強度の時間変化などが計算され、制御アルゴリズムに基づき、センサでモニタされた指や掌などの身体の動きや圧力などに合わせて、触力覚アクチュエータの位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性などが制御され、ヒトなどに、圧覚、触覚、力覚などの触力覚情報が提示される。 The sensor attached to the haptic actuator measures the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, and elasticity at the sensor, and the information Is sent to the controller, a control signal for controlling the haptic actuator is calculated, and is sent to the haptic actuator to control the haptic actuator. The haptic actuator has a panel-type and display-type sensor function and a presentation function, and in the controller, the displacement, momentum, vibration amplitude, displacement stimulus, vibration stimulus, and stimulus intensity associated with the movement of the body such as a finger or palm are used. Time changes are calculated, and based on the control algorithm, the position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, and amplitude of the tactile force sense actuator are adjusted according to the movement and pressure of the body such as fingers and palm monitored by the sensor. , Rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity, etc. are controlled, and tactile sense information such as pressure sense, tactile sense, and force sense is presented to humans.

制御信号は、力情報(t)、振幅情報(t)などが駆動電圧等で表現されており、アクチュエータは、モータ、ピエゾ、人工筋肉、記憶合金、分子モータ、静電、コイル、磁力、静電気、その他、変位・振動を発生するものならば、デバイス・動作原理は問われない。 In the control signal, force information (t), amplitude information (t), etc. are expressed by driving voltage and the like, and the actuator is a motor, piezo, artificial muscle, memory alloy, molecular motor, electrostatic, coil, magnetic force, electrostatic. In addition, the device and operation principle are not limited as long as they generate displacement and vibration.

その結果、平面、曲面、立体形状で構成されたパネル、ディスプレイが、筐体等に、固定もしくは微小変位・微小振動するように設置されているにも関わらず、差し込み感、押込み感、めり込み感、深さ感、押し戻され感、浮き上がり感、振動・振幅の収束感、振動・振幅の残響感、変位・移動の方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、立体的な感触が感じられる。物理的には、そのような感覚が再生・提示されていないにも関わらず、感覚的にはそのような感覚、および、身体的な反応・反射が体験される。また、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。 As a result, even if a panel or a display composed of a flat surface, a curved surface, or a three-dimensional shape is installed in a housing or the like so as to be fixed or to perform minute displacement/vibration, the feeling of being inserted, the feeling of being pushed in, the feeling of being depressed Feeling of depth, pushing back, uplifting, vibration/amplitude convergence, vibration/amplitude reverberation, displacement/movement direction feeling, sloppy feeling, hardness, soft feeling, three-dimensional feeling .. Physically, although such a sensation is not reproduced or presented, such a sensation and a physical reaction/reflex are experienced. In addition, in an information terminal or the like, it is possible to realistically obtain an operation feeling of an object such as a button, a slider, a dial, a switch, an operation panel or the like, even though the panel is flat or flat.

上記以外にも、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能である。 Other than the above, stationery, notebooks, pens, home appliances, signs, signage, kiosk terminals, walls, tables, chairs, massagers, vehicles, robots, wheelchairs, tableware, shakers, simulators (surgery, driving, massage, sports, walking, It can be used for musical instruments, crafts, paintings, arts, etc.

図61は、触力覚ディスプレイ・パネルシステムの集積化された各種構成を示す。タッチパネルに複数個のアクチュエータが取り付けられている。アクチュエータは、アレイ状であってもよい。タッチパネルにアクチュエータが集積化されていてもよい。複数モジュールから構成されたユニット、集積されたアレイタイプ、表面に配置された球体・立体タイプ、その球体・立体の中にも詰まったソリッド・タイプがあげられる。このように、アクチュエータ・アレイとして集積することで、平面、曲面、立体などの様々な形状や大きさの触力覚情報提示システムを構成することができる。 FIG. 61 shows various integrated configurations of a haptic display panel system. A plurality of actuators are attached to the touch panel. The actuators may be arrayed. An actuator may be integrated on the touch panel. There are a unit composed of multiple modules, an integrated array type, a sphere/solid type arranged on the surface, and a solid type packed in the sphere/solid. In this way, by integrating as an actuator array, it is possible to configure a tactile force information display system having various shapes and sizes such as a flat surface, a curved surface, and a solid.

図62は、触力覚ディスプレイ・パネル設けられたアクチュエータをアレイ状に配置しており、そしてこれらをリンク機構、振動緩衝剤もしくは緩衝機構を介して取り付けられている。振動緩衝剤もしくは緩衝機構を介さなくてもよい。複数モジュールは、単に、平面、曲面、立体に配置されたもの、各モジュールが、リンク機構でつなげられたもの、振動緩衝剤・緩衝機構でつなげられたもの、独立したものなど、様々な配置方法がある。 In FIG. 62 , the actuators provided with the tactile force display panel are arranged in an array, and they are attached via a link mechanism, a vibration damping agent or a damping mechanism. It is not necessary to use a vibration buffer or a buffer mechanism. Multiple modules are simply arranged in a plane, curved surface, three-dimensional, various modules are linked by a link mechanism, linked by a vibration damping agent/damping mechanism, independent modules, etc. There is.

図64から図67は、触力覚デバイスの基本モジュールの解略図を示す。触力覚デバイスの基本モジュールは、ボタン感、摩擦感、凹凸感の触力覚の感覚、痛感、バーチャル物体の存在感、表現感をデジタル化、デジタル表現をする。指や身体等の接触、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量・刺激による触力覚及び錯触力覚の提示を行う。そして、接触、動き等の変位、回転、速度、加速度、圧力、力をフォトデバイス、歪、しなり、抵抗、導電、静電容量、音波、レーザ等を用いたセンサで計測する。センサ信号は、物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘度、弾性の少なくとも1つを備える刺激を備える。これにより、ボタン感、摩擦感、凸凹感といった触力覚の感覚、痛覚、および、バーチャル物体の存在感・感触が表現される。 64 to 67 show schematic diagrams of basic modules of the haptic device. The basic module of the haptic device digitizes and digitally expresses the feeling of buttons, the feeling of friction, the feeling of unevenness, the feeling of pain, the presence of virtual objects, and the feeling of expression. It presents tactile and illusionary tactile sensations by physical quantities and stimuli such as displacement, rotation, deformation, and vibration according to contact and movement of fingers and body. Then, displacements such as contact and movement, rotations, speeds, accelerations, pressures and forces are measured by a sensor using a photo device, distortion, bending, resistance, conductivity, capacitance, sound wave, laser, or the like. The sensor signal may be a stimulus that comprises at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity by and to the object. Prepare As a result, tactile sensations such as button sensation, friction sensation, and unevenness, pain sensations, and presence/feel of virtual objects are expressed.

パネルは、自由な平面、形状に対応可能である。これにより、自由なデザインが可能となる。触力覚に関する瞬間的な変化のデジタル表現は可能である。タッチパネルに触れる前のタッチパネル付近での動作をモニタすることでタッチパネルに接した時のリアルタイム応答特性の向上を図ることができる。動きなどの変位、回転、速度、加速度、圧力、力を非接触センサ等で計測する。よって衝突感、衝撃感が表現される。触力覚に関する接し状態をデジタル表現できる。指の接し角度、接した面積、指の湿り気、等の接し状態をモニタして、その状態を反映した制御が可能にで、よってなぞり感表現を向上できる。 The panel can be adapted to any plane and shape. This allows free design. Digital representation of instantaneous changes in tactile sensation is possible. By monitoring the operation near the touch panel before touching the touch panel, it is possible to improve the real-time response characteristics when the touch panel is touched. Displacement such as movement, rotation, speed, acceleration, pressure and force are measured with a non-contact sensor. Therefore, a feeling of collision and a feeling of impact are expressed. The contact state related to the tactile force sense can be digitally expressed. The contact state such as the contact angle of the finger, the contact area, the dampness of the finger, and the like can be monitored, and control that reflects the contact state can be performed, thereby improving the feeling of tracing.

図68図78は、パネル型モジュールの概略図である。触力覚デバイスの基本モジュールは、ボタン感、摩擦感、凹凸感の触力覚の感覚、痛感、バーチャル物体の存在感、表現感をデジタル化、デジタル表現をする。指や身体等の接触、接触位置、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量・刺激による触力覚及び錯触力覚の提示を行う。そして、接触、接触位置、動きに合わせた変位、回転、変形、振動等の物理量、刺激及びその刺激のタッチパネル上の空間バランス、強度分布、時間変化による触力覚及び錯触力覚を提示する。よって、刺激の空間バランス、強度分布、時間変化による、力、物体、存在感の移動、伝搬、形状変化の感覚(ファントム・センセーション)が可能になり、硬質パネルにおける物体、存在感を提示できる。また、硬質パネルにも関わらず、物体、立体物、およびその存在感を提示することができる。 68 to 78 are schematic views of the panel type module. The basic module of the haptic device digitizes and digitally expresses the tactile sensation of button feeling, friction feeling, and unevenness, pain feeling, presence of virtual objects, and feeling of expression. Presents tactile sensation and illusionary tactile force sensation by physical quantities and stimuli such as displacement, rotation, deformation, and vibration according to contact with a finger or body, contact position, and movement. Then, the physical quantity such as contact, contact position, displacement according to movement, rotation, deformation, vibration, etc., stimulus and spatial balance of the stimulus on the touch panel, intensity distribution, haptic sensation and illusionary tactile sensation due to time change are presented. .. Therefore, it is possible to move, propagate, and sense a change in shape (force, sensation) of a force, an object, and a presence due to the spatial balance of the stimulus, intensity distribution, and temporal change (phantom sensation), and present the object and the presence on a hard panel. Further, it is possible to present an object, a three-dimensional object, and its presence, regardless of the hard panel.

図69は、フォトインタラプトを基材に設置したタッチパネル構造を示す。フォトインタラプトは、距離、変化を検出して、ボタンの押し込み感覚(沈み込みピッチ、深さ)を知覚する。よって硬質パネルにおけるボタン感覚をデジタル表現することで用途や好みに合わせて適応的に質感、感触表現を瞬時に変えることができる。 FIG. 69 shows a touch panel structure in which a photo interrupt is installed on a base material. The photo interrupt detects a distance and a change, and perceives a button pressing feeling (sinking pitch, depth). Therefore, by digitally expressing the button feeling on the hard panel, it is possible to adaptively change the texture and feel expression in accordance with the application and taste.

図70図71及び図72は、タッチパネルにアクチュエータが宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。図70は、タッチパネルのほぼ中央にアクチュエータが宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。 70 , 71 and 72 show a structure in which the actuator is attached to the touch panel in a suspended structure. FIG. 70 shows a structure in which an actuator is attached to the hanging structure at approximately the center of the touch panel.

図71は、アクチュエータがタッチパネルの両端に宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。図70及び図71の構造では、パネルと壁との間には、側壁に粘弾性材料や、振動緩衝剤を設けることが好ましい。 FIG. 71 shows a structure in which actuators are attached to both ends of the touch panel in a suspended structure. In the structure of FIGS . 70 and 71 , it is preferable to provide a viscoelastic material or a vibration damping agent on the side wall between the panel and the wall.

図72は、アクチュエータがタッチパネルの両端側に宙吊り構造に取り付けられた構造を示す。図72の構造では、パネルと壁との間には、側壁に低摩擦材料を設けることが好ましい。これら構造により、触力覚の感覚強度及びその効果を増加させることができる。図71の構造では、タッチパネル、アクチュエータ部分を浮かせた、6自由度の変位・振動の3Dスピーカ機構によりタッチパネルを通して、指、身体に伝達する物理量、刺激量を増やすことができ、物理量、刺激量の増加に伴う、また、図71のアクチュエータ部分をタッチパネルの両端に、また図72では、慣性アクチュエータがタッチパネルの両端側に取り付けられている構造を備えることにより、タッチパネルを通して、指、身体に伝搬する物理量、刺激量を増やすことができる。触力覚の感覚量を増加し、さらに押し込み感覚量、沈み込みピッチ、深さ感覚を増加する。IoT用デバイスに適用できる。実装場所を選びことなしに感覚量、効率を増加できる FIG. 72 shows a structure in which actuators are attached to both ends of the touch panel in a suspended structure. In the structure of FIG. 72 , it is preferable to provide a low friction material on the side wall between the panel and the wall. With these structures, the sensory strength of the tactile force sense and its effect can be increased. In the structure of FIG. 71 , the physical quantity and the stimulation quantity transmitted to the finger and the body can be increased through the touch panel by the 3D speaker mechanism with the displacement and vibration of 6 degrees of freedom in which the touch panel and the actuator are floated. With the increase, the actuator parts in FIG. 71 are attached to both ends of the touch panel, and in FIG. 72 , the inertia actuators are attached to both ends of the touch panel. , The amount of stimulation can be increased. It increases the amount of tactile sensation, and further increases the amount of indentation, the pitch of depression, and the depth sensation. It can be applied to IoT devices. You can increase the amount of feeling and efficiency without choosing the mounting location.

図73から図77は、タッチパネルに液晶ディスプレイを組み込むだタッチパネルモジュールの概略図を示す。図73タッチパネルモジュールは、タッチパネルの両側に配置された1対のモジュールの空間部分に液晶パネルを配置されている。タッチパネルとアクチュエータとは、互いに分離されているため液晶パネルの映像がぶれないでかつ振動しない。液晶パネルに映しだされた物体の触覚、感触の提示及び存在感が提示される。2Dモデルによる3D物体の触感、感触の疑似的な表現が可能となる。 73 to 77 show schematic views of a touch panel module in which a liquid crystal display is incorporated in the touch panel. In the touch panel module shown in FIG. 73 , a liquid crystal panel is arranged in the space of a pair of modules arranged on both sides of the touch panel. Since the touch panel and the actuator are separated from each other, the image on the liquid crystal panel does not shake and does not vibrate. The tactile sense, the sense of touch, and the presence of the object reflected on the liquid crystal panel are presented. It is possible to simulate the tactile sensation of a 3D object using a 2D model.

図74及び図75は、薄型のタッチパネルモジュールの概略図を示す。図74は、図73と同じ配置を示す。図75は、タッチパネルの両端にそれぞれアクチュエータが配設されているため、スマートフォン等の薄型機器に実装が可能である。 74 and 75 are schematic views of a thin touch panel module. FIG. 74 shows the same arrangement as FIG. 73 . In FIG. 75 , since actuators are provided at both ends of the touch panel, it can be mounted on a thin device such as a smartphone.

図76は、図73図75のタッチパネルモジュールのタッチパネルの表面上にスクリーンを設け、スクリーンの上方にプロジェクタを配設したタッチパネルモジュールシステムの概略図を示す。これにより、映像のデジタル触力覚機能が実現できる。プロジェクタによる映像投影と触力覚タッチパネルが制御される。 FIG. 76 shows a schematic diagram of a touch panel module system in which a screen is provided on the surface of the touch panel of the touch panel module of FIGS . 73 to 75 and a projector is arranged above the screen. As a result, the digital tactile force sense function of the image can be realized. The image projection by the projector and the haptic touch panel are controlled.

図77は、図73図76のタッチパネルモジュール上に五感情報提示機が配設されている概略図である。五感情報提示機の設置により視覚、聴覚、触覚等の五感活用によるリアリティの向上が図れる。また、映像、音響、触り心地、匂い、味等の五感を利用できる。触力覚情報にオブジェクトとして一致した、または一致しない(ミスマッチ)の五感情報との相互効果で錯覚を増強、促進する、また現実には存在しない感覚を拡張できる。 FIG. 77 is a schematic diagram in which the five sense information presenting device is arranged on the touch panel module of FIGS . 73 to 76 . By installing a five-sense information presentation device, the reality can be improved by utilizing the five senses such as sight, hearing, and touch. In addition, the five senses such as video, sound, touch, smell, taste, etc. can be used. It enhances and promotes the illusion by the mutual effect with the five senses information that matches or does not match (mismatch) the tactile force information as an object, and can expand the sense that does not actually exist.

図78は、マルチタッチ用アレイユニットの概略図を示す。基本的な移動感覚・運動感覚を提示する。各パネルごとの変位方向の位相制御を行い、移動刺激による単なる変位以外の移動・運動感覚の表現できる。固定式パネルによる回転感覚を提示する。 FIG. 78 shows a schematic view of an array unit for multi-touch. Presents basic movement and kinesthetics. By performing phase control of the displacement direction for each panel, it is possible to express movement and kinesthetic sensations other than simple displacement due to movement stimulation. It presents a sense of rotation with a fixed panel.

図79は、複雑な運動感覚を提示する。各パネルごとに変位方向の位相制御と指先で感覚合成制御して、膨張感、圧迫感、ねじれ感、膨張感、圧迫感を提示する。固定式パネルによる変形感覚を提示する。 FIG. 79 presents a complex kinesthetic sensation. Phase control in the displacement direction and sensory synthesis control with each fingertip are provided for each panel to present a feeling of expansion, pressure, twist, expansion, and pressure. It presents a sense of deformation with a fixed panel.

図80は、複雑な運動感覚を提示する。各パネルごとに変位方向の位相制御と知覚・認知層における感覚合成して、マルチタッチ感覚を合成制御して、膨張感、圧迫感、ねじれ感を得て、膨張感、圧迫感を提示する。固定式パネルによる変形感覚を得る。 FIG. 80 presents a complex kinesthetic sensation. For each panel, phase control in the displacement direction and sensory synthesis in the perceptual/cognitive layer are performed, and multi-touch sensation is synthetically controlled to obtain a feeling of expansion, pressure, and twist, and to present a feeling of expansion and pressure. Get a sense of deformation by the fixed panel.

図81は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分[触覚・力覚]の再生する感覚合成制御を行う。指圧によるZ方向圧覚駆動およびX−Y変位トリガーによる制御を行い、Z方向による触覚・力覚の同時提示する。複数の共振ピークを実現する。 FIG. 81 presents tactile sensation/force sensation by one device. Performs sensory synthesis control that reproduces the different components [tactile/force sense] for each panel. The Z direction pressure sense drive by finger pressure and the control by the XY displacement trigger are performed, and tactile and force senses in the Z direction are presented at the same time. Realize multiple resonance peaks.

図82は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を再生する。指圧によるZ方向圧覚駆動およびX−Y変位トリガーによる制御、Z方向の圧覚を生成・制御を行い、パネルによる触覚・力覚の同時提示する。複数の共振ピークを実現する。 FIG. 82 presents tactile and force senses by one device. Reproduce different components (tactile sensation) for each panel. The Z-direction pressure sensation drive by finger pressure, the control by the XY displacement trigger, the Z-direction pressure sensation is generated and controlled, and the tactile sensation and the force sensation are simultaneously presented by the panel. Realize multiple resonance peaks.

図83は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を異なるタイミングで再生する。合成の仕方はこれに限らない。触覚・力覚の相互マスキングなどの相互効果を避ける。子音・母音を提示する。 FIG. 83 presents tactile/force senses by one device. Reproduce different components (tactile sensation) for each panel at different timings. The method of composition is not limited to this. Avoid mutual effects such as mutual tactile/force sense masking. Present consonants and vowels.

図84は、誘起パターンを制御して前変位、後変位を制御する。図85は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(触覚・力覚)を異なるタイミングで再生する。重なっている場合と、重ならない部分がある場合。合成の仕方はこれに限らない。触覚・力覚の相互マスキングなどの総合効果を避ける。子音・母音を提示する。 In FIG. 84 , the induced pattern is controlled to control the front displacement and the rear displacement. FIG. 85 presents tactile/force senses by one device. Reproduce different components (tactile sensation) for each panel at different timings. When there is overlap and when there is a non-overlap part. The method of composition is not limited to this. Avoid comprehensive effects such as mutual masking of tactile and force senses. Present consonants and vowels.

図86は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(強度・振幅、周波数、波形、位相)を提示する。波形比較、差分、位相差、相乗効果によって、成分とは異なる感覚を生成する。図87は、一つのデバイスによる触覚・力覚を提示する。パネル毎に異なる成分(強度・振幅、周波数、波形、位相)を提示する。波形比較、差分、位相差、相乗効果によって、成分とは異なる感覚を生成する。 FIG. 86 presents tactile sensation/force sensation by one device. Present different components (intensity/amplitude, frequency, waveform, phase) for each panel. Waveform comparison, difference, phase difference, and synergistic effects produce a different sensation from the components. FIG. 87 presents tactile/force senses by one device. Present different components (intensity/amplitude, frequency, waveform, phase) for each panel. Waveform comparison, difference, phase difference, and synergistic effects produce a different sensation from the components.

図88は、触力覚における尖った山頂凸感覚をボタン形状感覚生成して提示する。中央近くほどパネル振幅が大きく。遠ざかると小さくなる。山頂での感覚(引き戻し・追い越し感覚)を提示する。パネルによる尖った勾配凸感覚を提示する。図89は、触力覚における半円柱凸感覚を提示する。刺激・変位の強度・振幅を制御する。山越え(引き戻し・追い越し)を提示する。パネルによる凸感覚を提示する。 FIG. 88 shows a button-shaped sensation that presents a sharp peaked sensation in the haptic sense. The panel amplitude is larger near the center. It gets smaller with distance. Present the feeling (pullback/overtaking sensation) at the summit. It presents a sharp sensation of a convex slope by the panel. FIG. 89 presents a semi-cylindrical convex sensation in the haptic sense. Controls the intensity and amplitude of stimulation/displacement. Present a mountain crossing (pullback/overtaking). Present a convex sensation by the panel.

図90は、触力覚における凹ギャップ感覚を提示する。抵抗感を一瞬なくして、ギャップ感覚を提示する。パネルによる凹んだギャップ感覚を提示する。 FIG. 90 presents a concave gap sensation in the haptic sense. It gives a sense of gap by eliminating resistance for a moment. The panel presents a feeling of recessed gap.

図91は、ボタン間での指移動(わたり感覚)を誘導感覚制御する。刺激・変位の強度・振幅を制御する。ボタン間に留まり難く、ボタンへ誘導される。平面パネル上で、ポテンシャル場のアトラクターのように指移動を誘導する。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切り替わる。 FIG. 91 performs guided sensory control of finger movement (swinging feeling) between buttons. Controls the intensity and amplitude of stimulation/displacement. It is hard to stay between the buttons and is guided to the buttons. On the flat panel, we guide the finger movement like an attractor of the potential field. Operate the pointer from the panel to move between buttons. When the pointer leaves the button area, it is guided to the next pointer. The panel amplitude increases as it gets closer to the center of the induction section (it gets smaller as it goes away). The haptic direction switches in the center of the guidance section.

図92は、ボタン間の誘導感覚を制御してエッジ感、端点感覚を提示する。誘導区間終了時に、クリック変位する。エッジの存在感、ボタンの浮き上がり感が得られる。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切替わる。 FIG. 92 presents an edge feeling and an end point feeling by controlling the guidance feeling between the buttons. Click displacement at the end of the guidance section. You can feel the presence of the edges and the feeling of the buttons rising. Operate the pointer from the panel to move between buttons. When the pointer leaves the button area, it is guided to the next pointer. The panel amplitude increases as it gets closer to the center of the induction section (it gets smaller as it goes away). The haptic direction changes at the center of the guidance section.

図93ボタンの誘導感覚を制御してエッジ感を提示するエッジ部分に、マスキング変位(振動)を生じる。エッジの存在感、平面パネルでのボタンの段差・凹み感を得る。パネルからポインタを操作してボタン間を移動する。ポインタがボタン領域から出ると次のポインタまで誘導される。誘導区間中央に近づくほどパネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)。誘導区間中央で力覚方向が切り替わる。 FIG. 93 : Masking displacement (vibration) is generated at the edge portion where the guidance feeling of the button is controlled to present an edge feeling. You can feel the presence of edges and the feeling of steps and dents on the flat panel. Operate the pointer from the panel to move between buttons. When the pointer leaves the button area, it is guided to the next pointer. The panel amplitude increases as it gets closer to the center of the induction section (it gets smaller as it goes away). The haptic direction switches in the center of the guidance section.

図94は、スライダを触力制御して安定的触力覚を提示する。パネルからポインタを操作してボタン間を移動、ポインタかボタン領域から出ると次のボタンまで誘導、誘導区間中央に近くほど@パネル振幅が大きくなる(遠ざかると小さくなる)、誘導区間中央で力覚方向を切換わる。スライダ感覚を得る。 FIG. 94 presents a stable tactile force sensation by tactile force controlling the slider. Operate the pointer from the panel to move between buttons, guide to the next button when exiting from the pointer or button area, @ panel amplitude becomes larger as it gets closer to the center of the guide section (it gets smaller as it gets farther away), force sense at the center of the guide section Switch direction. Get a slider feel.

図95は、スライダを触力覚制御して安定的触力覚を提示し、スライダ端点でクリック変位を発生する。スライダ感覚を得る。図96は、スライダの感覚制御を示す。 In FIG. 95 , tactile force sense control is performed on the slider to present a stable tactile force sense, and a click displacement is generated at the slider end point. Get a slider feel. FIG. 96 shows the sensory control of the slider.

図97は、スウィープ時の安定的な触力覚を提示する。静摩擦時、動摩擦時のケース分けして制御する。安定した触力覚を提示する。異なる制御モードで安定提示する。図98は、スウィープ時の動摩擦制御(等周期化)して安定的な触力覚を提示する。切断変位によるコヒーレントな位相を制御する。安定した触力覚を提示する。異なる制御モードで安定を提示する。 FIG. 97 presents a stable tactile force sense during sweep. Control is performed separately for static friction and dynamic friction. Present a stable tactile sensation. Stable presentation in different control modes. FIG. 98 presents a stable tactile force sense by performing dynamic friction control (equalizing) during sweep. Controls coherent phase due to cutting displacement. Present a stable tactile sensation. It presents stability in different control modes.

図99は、スウィープ時の静摩擦制御して安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドさせ、往復運動。スライダ感覚。図100は、スウィープ時の静摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドし、端まで来たら指をリセット(パネル面から指を浮かす)。スライダ感覚。 FIG. 99 presents a stable tactile force sensation by controlling static friction during sweeping. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider and slide your finger to reciprocate. Feels like a slider. FIG. 100 presents a stable tactile force sensation by static friction control during sweep. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider, slide your finger, and reset your finger when it reaches the end (lift your finger from the panel surface). Feels like a slider.

図101は、スウィープ時の静摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドし、端まで来たら指をリセット(切断変位)。スライダ感覚。図102は、スウィープ時の動摩擦制御により安定的な触力覚を提示する。指(身体)を固定し、バーチャルスライダを動かす。バーチャルスライダを固定し、指をスライドさせる。摩擦が張力限界を超えた時、接触固定が外れる。スライダ感覚。 FIG. 101 presents a stable tactile force sensation by static friction control during sweep. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider, slide your finger, and reset your finger when it reaches the end (displacement). Feels like a slider. FIG. 102 presents a stable tactile force sensation by dynamic friction control during sweep. Fix your finger (body) and move the virtual slider. Fix the virtual slider and slide your finger. When the friction exceeds the tension limit, the contact fixation comes off. Feels like a slider.

これらのスウィープ波形、クリック波形、切断波形は、振動で良いし、任意の波形でも良い。任意波形は、所望の触感・感触に合わせた、様々な波形パターンが存在している。直線的な増加・減少や、正弦波的な振動、基本周波数成分の組合せにとどまらず、シンセサイザーで楽器の音色や音楽を創造するかのように、任意波形のデザイン、振幅変調、周波数変調、畳み込み、およびその組合せなどによって、様々な触感・感触を表現することができる。 These sweep waveform, click waveform, and cutting waveform may be vibrations or arbitrary waveforms. The arbitrary waveform has various waveform patterns that match the desired tactile sensation. Arbitrary waveform design, amplitude modulation, frequency modulation, convolution as if creating a musical instrument tone or music with a synthesizer, not limited to linear increase / decrease, sinusoidal vibration, combination of fundamental frequency components , And a combination thereof, it is possible to express various tactile sensations.

図103は、ボタンの押し込み感覚を制御して提示する。―押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに変位を加える。―閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現。へこまないパネルなのに、押込深さ感覚を体感。物理的なへこみなしに、へこみ感覚。 In FIG. 103 , the button pressing feeling is controlled and presented. -A displacement is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. -The button hardness is expressed by the threshold value, panel amplitude, and frequency. Although it is a panel that does not dent, you can feel the indentation depth. Without physical dent, dent feeling.

図104は、ボタンの押込を制御して押し込みボタン感覚を提示する。―押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに変位を加える。―閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。へこまないパネルなのに、押込深さ感覚を体感。物理的なへこみなしに、へこみ感覚。 FIG. 104 presents the feel of a push button by controlling the push of a button. -A displacement is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. -Express the button hardness with the threshold value, panel amplitude, and frequency. Although it is a panel that does not dent, you can feel the indentation depth. Without physical dent, dent feeling.

図105は、ボタンの押込感覚を制御して提示する。閾値を複数設定することで半押しなどの感覚を表現する。カメラのシャッターのような半押し感覚。シャッターフォーカスの保持感覚。図106は、シャッターボタンの押込感覚を制御して提示する。閾値を複数設定することで半押しなどの感覚を表現する。カメラのシャッターのような半押し感覚。シャッターフォーカスの保持感覚。 In FIG. 105 , the feeling of pressing the button is controlled and presented. By setting multiple thresholds, the feeling of half-pressing is expressed. Half-press feeling like a camera shutter. A feeling of holding the shutter focus. In FIG. 106 , the feeling of pressing the shutter button is controlled and presented. By setting multiple thresholds, the feeling of half-pressing is expressed. Half-press feeling like a camera shutter. A feeling of holding the shutter focus.

図107は、ボタンの押し込み感覚を制御して提示する。押し込みと解放を分ける(1回目は解放無、2回目は解放有)。図108は、ボタンの押込感覚をラッチ制御して提示する。押込と解放を分ける(1回目は解放無、2回目は解放有) In FIG. 107 , the feeling of pressing the button is controlled and presented. Push and release are separated (1st release is not released and 2nd is release). In FIG. 108 , the feeling of pressing the button is latched and presented. Separate indentation and release (no release for the first time and release for the second time)

図109は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。図110は、ノッチ用パルス閾値を不等感覚に制御する。図111は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。 In FIG. 109 , the notch pulse threshold is controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream. FIG. 110 controls the notch pulse threshold to be unequal. In FIG. 111 , the notch pulse threshold values are controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream.

図112は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。図113は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。図114は、ノッチ用パルス閾値を不等間隔に制御する。ミルフィーユ、チョコでカバーされたアイスクリームにナイフを入れた感覚。 In FIG. 112 , the notch pulse threshold values are controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream. In FIG. 113 , the notch pulse threshold is controlled at equal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream. In FIG. 114 , the notch pulse thresholds are controlled at unequal intervals. Millefeuille, a feeling of putting a knife in chocolate covered ice cream.

図115は、押し込み感覚ボタンをヒステリ制御する。押下圧力時の閾値と下降時の閾値を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。 In FIG. 115 , the push feeling button is hysterically controlled. Amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold for pressing pressure and the threshold for falling are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency.

図116は、押し込み感覚ボタンを指圧関数制御する。押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現図117は、押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。波形の適応を制御する。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現する。 In FIG. 116 , the push feeling button is controlled by the acupressure function. Amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. Expression of Button Stiffness with Threshold Value, Panel Amplitude, and Frequency FIG. 117 applies amplitude to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases is exceeded. Controls waveform adaptation. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency.

図118は、押し込み感覚ボタンを3D的に変位振幅面(位相)を押し込み、閾値に応じて制御する。押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現 In FIG. 118 , the push feeling button is pushed in the displacement amplitude plane (phase) in a 3D manner and controlled according to the threshold value. Amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. Represents button stiffness with threshold value, panel amplitude, and frequency

図119は、押し下げ圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加えて押し込み感覚ボタンを状況に合わせて制御する。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現。押す下圧力上昇時の閾値と下降時の閾値を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。 In FIG. 119 , an amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 at the time of increasing the pressing pressure and the threshold value 2 at the time of decreasing the pressure are exceeded, and the pressing feeling button is controlled according to the situation. The hardness of the button is expressed by the threshold value, panel amplitude, and frequency. Amplitude is applied to the panel at the timing when the lower pressure when pushing down and the threshold when lowering are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency.

図120は、押し下げ圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。押し下げ圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加えて押し込み感覚ボタンを状況に合わせて制御する。 In FIG. 120 , the amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency. The amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure rises and the threshold value 2 when the pressing pressure falls are controlled to control the push-in feeling button according to the situation.

図121は、押し込み感覚ボタンを時間パターンで制御する。図122は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に制御する。図123は、ノッチ用パルス閾値を等間隔にパルス幅振幅制御する。図124は、ノッチ用パルス閾値を等間隔に波形制御する。図125は、ノッチ用パルス閾値を等間隔にマスキング制御する。 In FIG. 121 , the push feeling button is controlled by a time pattern. In FIG. 122 , the notch pulse threshold values are controlled at equal intervals. In FIG. 123 , the notch pulse threshold is pulse width amplitude controlled at equal intervals. In FIG. 124 , the notch pulse threshold is waveform-controlled at equal intervals. In FIG. 125 , the notch pulse threshold is masked at equal intervals.

図126は、押し込み感覚ボタンを動・静摩擦制御して押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える。閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの硬さを表現する。図127は、押し込み感覚ボタンを位相制御して押下圧力上昇時の閾値1と下降時の閾値2を超えたタイミングでパネルに振幅を加える閾値の値とパネルの振幅、周波数でボタンの固さを表現 In FIG. 126 , the push/push feeling button is subjected to dynamic/static friction control, and an amplitude is applied to the panel at the timing when the threshold value 1 when the pressing pressure increases and the threshold value 2 when the pressing pressure decreases are exceeded. The hardness of the button is expressed by the threshold value, the panel amplitude, and the frequency. 127. FIG. 127 shows the button stiffness according to the threshold value, the panel amplitude, and the frequency that apply amplitude to the panel at the timing when the threshold value 1 at the time of pressing pressure rise and the threshold 2 at the time of falling pressure are controlled by controlling the phase of the button for pressing down. Expression

図128は、押し込み等間隔を制御して、押下圧上昇時のみ、複数設けた閾値を超えたタイミングでパネルを振幅させる。ノッチの振幅は高周波を使用。ボタンと組み合わせてノッチボタンを表現。図129は、押し込み不等間隔を制御して、押下圧上昇時のみ、複数設けた閾値を超えたタイミングでパネルを振幅させる。ノッチの振幅は高周波を使用。ボタンと組み合わせてノッチボタンを表現 128. In FIG. 128 , the uniform pressing intervals are controlled, and only when the pressing pressure is increased, the panel is oscillated at the timing when the plurality of threshold values are exceeded. High frequency is used for notch amplitude. Express notch button in combination with button. In FIG. 129 , the unequal intervals of pressing are controlled so that the panel is oscillated only when the pressing pressure is increased at a timing exceeding a plurality of threshold values. High frequency is used for notch amplitude. Express notch button in combination with button

図130は、閾値等間隔を制御して、押下圧上昇時のみ、複数設けた閾値を超えたタイミングでパネルを振幅させる。ノッチの振幅は高周波を使用。ボタンと組み合わせてノッチボタンを表現。 In FIG. 130 , the threshold equal intervals are controlled so that the panel is oscillated only when the pressing pressure is increased, at the timing when the plurality of thresholds are exceeded. High frequency is used for notch amplitude. Express notch button in combination with button.

図131は、触力覚ダイヤルを制御関数で制御する。位置位相ごとに変位方向を制御。変位は3D方向に制御可能。様々なダイヤル感触を実現。平板パネルでリアルなダイヤル感触。物理的・アナログなダイヤル機構が不要。図132は、パネルからポインタを操作してダイヤルを加速度感で回す。ダイヤルの接線と平行にパネルを振幅させて加速感を実現する。滑り表現ではさらにダイヤル回転方向に力覚を出すように制御する。 In FIG. 131 , the tactile force sense dial is controlled by the control function. Displacement direction is controlled for each position phase. Displacement can be controlled in 3D direction. Realized various dial feeling. Flat panel for a realistic dial feel. No physical or analog dial mechanism is required. In FIG. 132 , the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a sense of acceleration. Amplify the panel by oscillating the panel parallel to the tangent to the dial. In the slip expression, control is performed so that a force sense is further generated in the dial rotation direction.

図133は、パネルからポインタを操作してダイヤルを抵抗感で回す。ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させて抵抗感を実現する。図134は、パネルからポインタを操作してダイヤルを水平加速感で回す。ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させて水平加速感を表現する。図135は、パネルからポインタを操作してダイヤルを可変感触で回す。ダイヤルの接線と任意の角度にパネルを振幅させて可変感触を表現する。各位置ごとに変位方向の位相を変化させることでさまざまな感触が生成される。図136は、パネルからポインタを操作してダイヤルをランダム感で回す。ダイヤルの接線と直角にパネルを振幅させてランダム感を表現する。 In FIG. 133 , the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a sense of resistance. The panel is oscillated at right angles to the tangent of the dial to create a feeling of resistance. In FIG. 134 , the pointer is operated from the panel and the dial is rotated with a sense of horizontal acceleration. The panel is oscillated at a right angle to the tangent of the dial to express a feeling of horizontal acceleration. In FIG. 135 , the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a variable feel. The panel is oscillated at an arbitrary angle with the tangent line of the dial to express a variable feel. Various feels are generated by changing the phase in the displacement direction for each position. In FIG. 136 , the pointer is operated from the panel to rotate the dial with a random feeling. The panel is oscillated at a right angle to the tangent of the dial to express a sense of randomness.

図137は、ダイヤルをカチカチ感で、一定の位置位相ごとにクリック変位を起こさせて平面パネルローダーエンコーダ的感触、デジタルダイヤル感、ボリームつまみ感を実現する。 In FIG. 137 , the dial is clicked, and a click displacement is generated for each fixed position phase to realize a flat panel loader encoder-like touch, a digital dial touch, and a volume knob touch.

図138は、ボリュームの円周上の円周誘導操作感、指が円周内に留まったり、円周上を指が動くような感覚、実際の回転ボリュ−ムを回転させたときの円周的動作感覚を一定の位置位相ごとに求心的触力覚を提示する。図139は、ボリュームの円周上の操作感、実際に回転ボリュームを回転させた時の円周誘導感、抵抗感をもって動作感覚を表現できる。一定の位置位相ごとに求心的触力覚と、抵抗的触力覚とを交互もしくは時間、排他的に提示すると同時にボリュームを回転させる時の円周的動作感覚を実現する。 FIG. 138 shows a feeling of circumferential guidance operation on the circumference of the volume, a feeling that the finger stays within the circumference, or a finger moves on the circumference, and the circumference when the actual rotary volume is rotated. The centripetal tactile sensation is presented for each constant position and phase. In FIG. 139 , the operation feeling can be expressed by the operation feeling on the circumference of the volume, the circumferential induction feeling when actually rotating the rotary volume, and the resistance feeling. A centripetal tactile sensation and a resistive tactile sensation are alternately or temporally exclusively presented for each fixed position phase, and at the same time, a circular motion sensation is realized when the volume is rotated.

図140は、ボリューム調整と確定動作の触力覚を表現する。一定の位置位相ごとにクリック変位を与え、クリック変位によるロータリー・ボリューム感、確定用のクリック変位によってボタン押し込み感、平面パネルでのボリューム操作・確定・スイッチ感覚を実現する。 FIG. 140 expresses the tactile force sense of the volume adjustment and the confirmation operation. A click displacement is given for each fixed position phase, and a rotary volume feeling due to the click displacement, a button pressing feeling due to the confirmation click displacement, and a volume operation/confirmation/switch feeling on the flat panel are realized.

図141は、触力覚ダイヤルの感触バリエーションを増やす。位置位相ごとに変位方向、変位のさせ方を制御する。変位は、3D方向に制御可能である。様々なダイヤル感触、手応えを実現し、警告、注意を促す、方向提示の使い分け。開いたパネルで適宜、適時、適所に様々なダイヤル感触、手応えを提示する。状況に合わせて、適時的に感触、手応えを制御する。 FIG. 141 increases the tactile sense dial variation. The displacement direction and the displacement method are controlled for each position phase. The displacement can be controlled in the 3D direction. Directional presentation is used to achieve various dial feels and sensations, warnings and cautions. The open panel provides various dial feels and responses in the right place at the right time. Control the feel and feel in a timely manner according to the situation.

図142は、錯力覚は、デバイスのサイズ、形状を変化させて重量によって非線形に変化する。知覚音圧、知覚トルク強度を可変する。図143は、触力覚の閾値、知覚量は、デバイスサイズで変化させる。知覚トルク強度は、トルクから重量を差し引いて得られる。知覚量には最適デバイスサイズがある。 In FIG. 142 , the illusionary force sense changes non-linearly according to the weight by changing the size and shape of the device. The perceptual sound pressure and the perceptual torque intensity are changed. In FIG. 143 , the tactile force sense threshold value and the perception amount are changed depending on the device size. The perceived torque strength is obtained by subtracting the weight from the torque. There is an optimal device size for perceptual quantities.

図144は、質感は、圧覚(接触感);圧、温冷、触覚;ミクロ的時間構造、力覚;マクロ的時間構造、振動感;周波数で形成される。図145は、多彩なマクロ、ミクロ的な時間構造が質感を表現する、質感構造のデータベースを示す。 In FIG. 144 , the texture is formed by pressure sense (touch feeling); pressure, warming and cooling, tactile sense; micro time structure, force sense; macro time structure, vibration feeling; frequency. FIG. 145 shows a texture structure database in which various macro and micro time structures express texture.

図146は、波形を制御して2D振幅方向を制御する。X軸、Y軸の波形合成でパネル面の任意軸に対する振幅を生成する。 FIG. 146 controls the waveform to control the 2D amplitude direction. The amplitude of the panel surface with respect to an arbitrary axis is generated by synthesizing the X-axis and Y-axis waveforms.

図147は、多数のタッチパネルをアレイ状に配設して、各タッチパネル毎にアクチュエータが設けられている。これにより、各パネル毎に変位方向の位置を制御することができ、ピッチ感、握り感、切裂感、回転感を実現でき、マウス操作の微妙な加減を直観的に実現できる。図148は、錯触力誘起関数生成器を使用して個人の特性を測定するシステムを示す。 In FIG. 147 , a large number of touch panels are arranged in an array, and an actuator is provided for each touch panel. As a result, the position in the displacement direction can be controlled for each panel, and a feeling of pitch, a feeling of gripping, a feeling of tearing, and a feeling of rotation can be realized, and subtle adjustment of mouse operation can be intuitively realized. FIG. 148 illustrates a system for measuring an individual's characteristics using an illusionary tactile force induction function generator.

図149は、アクチュエータの制御方法を示すフローチャートである。 FIG. 149 is a flowchart showing a method for controlling the actuator.

図150図152に応用例とその効果を示す。図150は、個人のプロファイリングをダイヤル、ポインタを使用して実現する。筆跡判定のように操作プロファイル、生理情報によって分析して個人ID、心理状態、健康状態、疲労度を推定する。 150 to 152 show application examples and effects thereof. In FIG. 150 , personal profiling is realized using dials and pointers. The personal ID, the psychological state, the health state, and the fatigue level are estimated by analyzing the operation profile and the physiological information like the handwriting determination.

図151は、多数のタッチパネルをアレイ状に配設して、各タッチパネル毎にアクチュエータが設けられている。これにより、各パネル毎に変位方向の位置を制御することができ、前進感、後退感、せん断・切り裂き感、拡大・ピンチ感、にぎり感、回転感を実現でき、これにより映像、及び指先の動かし方、力の入れ方に合わせて臓器等の身体の状態(硬さ、柔らかさ、形状等)を提供することで触診トレーニングを実現できる。 In FIG. 151 , a large number of touch panels are arranged in an array, and an actuator is provided for each touch panel. With this, it is possible to control the position in the displacement direction for each panel, and it is possible to realize a feeling of forward movement, a feeling of receding, a feeling of shearing/tearing, a feeling of enlargement/pinch, a squeeze, and a feeling of rotation. Palpation training can be realized by providing body conditions such as organs (hardness, softness, shape, etc.) according to how to move and how to apply force.

図152は、VR環境生成装置間を通信で結ぶことにより遠隔同期操作が可能となる。応用例のように、情報端末等において、平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。様々な感触を提示することができるため、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能であり、差し込み感、めり込み感、深さ感、戻され感、浮き上がり感、収束感、残響感、方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、ツルツル感、ヌメヌメ感、ヌルヌル感、ザラザラ感、でこぼこ感、チクチク感、コチコチ感、コツコツ感、プニュプニュ感といった触感・感触といった付加価値を製品に付加することができる。 In FIG. 152 , remote synchronization operation is possible by connecting the VR environment generation devices by communication. As in the application example, in an information terminal or the like, it is possible to realistically obtain the operation feeling of an object such as a button, a slider, a dial, a switch, or an operation panel, even though the panel is flat or flat. Since it can present various feelings, stationery, notebooks, pens, home appliances, signs, signage, kiosk terminals, walls, tables, chairs, massagers, vehicles, robots, wheelchairs, tableware, shakers, simulators (surgery, driving, It can be used for massage, sports, walking, musical instruments, crafts, paintings, arts, etc. It is possible to add added value such as tactile feeling, hardness, softness, slippery feeling, slimy feeling, slimy feeling, rough feeling, rough feeling, bumpy feeling, tingling sensation, tight feeling, tight feeling, punyupuni feeling to the product. it can.

本発明を実施することにより、バーチャルリアリティの分野において用いられる機器、ゲーム・アミューズメント・エンタテイメントの分野において用いられる機器、IT分野において用いられる携帯通信機器、情報端末機器、ナビゲーション機器、携帯情報端末機器、自動車・ロボット分野において用いられる機器、医療・福祉分野において用いられる機器、宇宙開発の分野において用いられる機器、などに搭載され得る、有用なマンマシンインタフェースを実現することができる。 By implementing the present invention, equipment used in the field of virtual reality, equipment used in the field of games, amusement and entertainment, mobile communication equipment used in the IT field, information terminal equipment, navigation equipment, mobile information terminal equipment, It is possible to realize a useful man-machine interface that can be mounted on a device used in the fields of automobiles and robots, a device used in the fields of medical care and welfare, a device used in the field of space development, and the like.

より具体的に述べると、例えばバーチャルリアリティや情報家電の分野においては、本発明を適用したマンマシンインタフェースを介して人に触覚・感触などの触力覚情報を提示したり、抗力あるいは反力などを与えて人の動きを制限することにより、仮想空間および実空間における物体の存在や衝突による衝撃や機器の操作感覚を提示することができる。また、携帯電話機,携帯型ナビゲーション機器などに上記インタフェースを搭載することにより、操作者の皮膚を介して、従来には見られなかった各種多様な指示・案内等を実現することができる。 More specifically, for example, in the field of virtual reality and information appliances, presenting tactile information such as tactile sensation to a person through a man-machine interface to which the present invention is applied, drag or reaction force, etc. By restricting the movement of the person by giving the above, it is possible to present the impact due to the presence or collision of an object in the virtual space and the real space and the operation feeling of the device. Further, by mounting the above interface on a mobile phone, a portable navigation device, or the like, it is possible to realize various instructions and guidance, which have not been seen in the past, through the skin of the operator.

平面・平坦なパネルにも関わらず、ボタン、スライダ、ダイヤル、スウィッチ、操作パネルなどの物体の操作感触がリアルに得られることが可能となる。様々な感触を提示することができるため、文具、ノート、ペン、家電、看板、サイネージ、キオスク端末、壁、テーブル、椅子、マッサージャー、乗り物、ロボット、車椅子、食器、シェイカー、シミュレータ(手術、運転、マッサージ、スポーツ、歩行、楽器、工芸用、絵画用、芸術用)などに利用可能であり、差し込み感、めり込み感、深さ感、戻され感、浮き上がり感、収束感、残響感、方向感覚、ズブズブ感、硬さ感、ソフト感、ツルツル感、ヌメヌメ感、ヌルヌル感、ザラザラ感、でこぼこ感、チクチク感、コチコチ感、コツコツ感、プニュプニュ感といった触感・感触といった付加価値を製品に付加することができる。 Despite the flat/flat panel, it is possible to realistically obtain the operation feeling of objects such as buttons, sliders, dials, switches, and operation panels. Because it can present various feelings, stationery, notebooks, pens, home appliances, signs, signage, kiosk terminals, walls, tables, chairs, massagers, vehicles, robots, wheelchairs, tableware, shakers, simulators (surgery, driving, It can be used for massage, sports, walking, musical instruments, crafts, paintings, arts, etc., feeling of insertion, feeling of depth, feeling of being returned, feeling of uplifting, convergence, reverberation, sense of direction, It is possible to add added value to the product such as tactile feeling, hardness, softness, smoothness, slimy feeling, slimy feeling, slimy feeling, rough feeling, bumpy feeling, tingling sensation, tight feeling, tight feeling, puny puny feeling. it can.

Claims (9)

物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、
ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体により及び又は物体への刺激を提示し、そして操作者の操作に合わせて物体に印加される刺激を制御して触力覚を生成してなる触力覚情報提供システム。
An object and the object is a real object or a virtual object,
A sensor for detecting a stimulus having at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity by and/or to an object; ,
A tactile force sense presentation device that applies a sensory characteristic and/or an illusion of an operator to the object to present a tactile force sense to the operator as if the operator actually operated the object,
A tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor;
The tactile force sense presentation control device controls the stimulation by utilizing the fact that the sensory characteristic indicating the relationship between the amount of stimulation applied to the human body and the amount of sensory sense is nonlinear and/or illusion to control the tactile force information. Present
The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. It's a sense that you can't do,
Here, the tactile force sense presentation device presents a tactile force sense by presenting a stimulus to and/or by the object, and controlling a stimulus applied to the object in accordance with an operation of an operator. Tactile information providing system.
前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御されることを特徴とする請求項1記載の触力覚情報提供システム。 The tactile force information providing device according to claim 1, wherein the touch panel is divided into a plurality of sections and is arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled. system. 前記物体は、タッチパネルであり、該タッチパネル毎に異なる触覚及び又は力覚を生成することを特徴とする請求項1記載の触力覚情報提供システム。 The tactile force information providing system according to claim 1, wherein the object is a touch panel, and generates different tactile and/or force senses for each touch panel. 物体と、該物体は、実物体又は仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、
ここで、前記触力覚提示装置は、前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを提示してなる触力覚情報提供システム。
An object and the object is a real object or a virtual object,
A sensor for detecting a stimulus having at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity by and/or to an object; ,
A tactile force sense presentation device that applies a sensory characteristic and/or an illusion of an operator to the object to present a tactile force sense to the operator as if the operator actually operated the object,
A tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor;
The tactile force sense presentation control device controls the stimulation by utilizing the fact that the sensory characteristic indicating the relationship between the amount of stimulation applied to the human body and the amount of sensory sense is nonlinear and/or illusion to control the tactile force information. Present
The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. It's a sense that you can't do,
Here, the tactile force sense presentation device is a tactile force sense information providing system that presents at least one of amplitude, displacement, and deformation to the object.
前記タッチパネルは、複数個に区画されてアレイ状、ドット状、画素の少なくとも1つに配設され、各タッチパネルは独立して制御されることを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。 The tactile sense information providing device according to claim 4, wherein the touch panel is divided into a plurality of sections and arranged in at least one of an array shape, a dot shape, and a pixel, and each touch panel is independently controlled. system. 前記触力覚提示装置は、前記物体の生じる振幅、変位及び又は変形に応じて触力覚を提示することを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。 The tactile force sense information providing system according to claim 4, wherein the tactile force sense presentation device presents a tactile force sense according to an amplitude, a displacement, and/or a deformation of the object. 前記触力覚提示装置は、位置、位相、時間の少なくとも1つごとに前記物体に振幅、変位、変形の少なくとも1つを6次元誘導をさせることを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。 5. The tactile force sense presentation device according to claim 4, wherein the tactile force sense presentation device causes the object to perform at least one of amplitude, displacement, and deformation in six dimensions at least every one of position, phase, and time. Information provision system. 前記触力覚提示装置は、物体の接線と直角に、平行に、又は任意の角度に振幅、変位、変形の少なくとも1つを生じることを特徴とする請求項4記載の触力覚情報提供システム。 The tactile force sense information providing system according to claim 4, wherein the tactile force sense presentation device generates at least one of amplitude, displacement, and deformation at a right angle, in parallel, or at an arbitrary angle with a tangent line of the object. .. 物体と、該物体は、実物体または仮想物体であり、
物体により及び又は物体への位置、速度、加速度、形状、変位、変形、振幅、回転、振動、力、トルク、圧力、湿度、温度、粘性、弾性の少なくとも1つを備える刺激を検知するセンサと、
前記物体に操作者の感覚特性及び又は錯覚を適用して、該操作者に実際の該物体を操作したかのような触力覚を提示する触力覚提示装置と、
該触力覚提示装置をセンサからの刺激を基に制御する触力覚提示制御装置と、
前記触力覚提示制御装置は、人の身体に印加される刺激量と感覚量との関係を示す感覚特性が、非線形及び又は錯覚であることを利用して刺激を制御して触力覚情報を提示し、
前記感覚特性は、前記操作者に与えられる刺激量及び操作者の操作によってもたらされる刺激量の少なくとも1つの刺激量と操作者に提示される感覚量とを備え、該感覚量は物理的に存在し得ない感覚量であり、
ここで、前記触力覚提示装置は、誘導感覚の感覚を合成する感覚合成・誘導装置であり、
該感覚合成・誘導装置は、前記物体にスウィープ変位を備える変位により圧覚、力覚、錯覚の少なくとも1つを生成してなる触力覚情報提供システム。
An object and the object is a real object or a virtual object,
A sensor for detecting a stimulus having at least one of position, velocity, acceleration, shape, displacement, deformation, amplitude, rotation, vibration, force, torque, pressure, humidity, temperature, viscosity, elasticity by and/or to an object; ,
A tactile force sense presentation device that applies a sensory characteristic and/or an illusion of an operator to the object to present a tactile force sense to the operator as if the operator actually operated the object,
A tactile force sense presentation control device that controls the tactile force sense presentation device based on a stimulus from a sensor;
The tactile force sense presentation control device controls the stimulation by utilizing the fact that the sensory characteristic indicating the relationship between the amount of stimulation applied to the human body and the amount of sensory sense is nonlinear and/or illusion to control the tactile force information. Present
The sensory characteristic includes at least one of an amount of stimulation provided to the operator and an amount of stimulation provided by an operation of the operator, and a sensory amount presented to the operator, and the sensory amount physically exists. It's a sense that you can't do,
Here, the tactile force sense presentation device is a sensory synthesis/guidance device that synthesizes a sense of a guided sense,
The sensory synthesis/guidance device is a tactile force sense information providing system that generates at least one of a pressure sense, a force sense, and an illusion by a displacement including a sweep displacement on the object.
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