JP2024040763A - haptic device - Google Patents

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貴昭 宇野
Takaaki Uno
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a haptic device which can enhance comfort of a user.
SOLUTION: A haptic device 1 according to the present invention has stretching parts 2 which can be fitted to fingers on the back of a hand H of a user and allows the fingers to stretch in a longitudinal direction, a drive unit 4 constituted so as to make an accessory 10 operate the stretching parts 2, and a processor device 5 having an acquiring unit for acquiring information of a haptic output to the finger, a control unit for detecting postures of the fingers based on a state of the stretching parts 2 and for controlling an operation of the stretching parts 2 by the drive unit 4 based on the haptic output information acquired by the acquiring unit, and a communication unit for communicating with an external device via wireless communication.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本開示は、触覚デバイスに関する。 The present disclosure relates to haptic devices.

仮想物体に対する触覚をユーザに疑似的に与えるデバイスとして、ユーザの手に装着する触覚デバイスが公知である(特許文献1参照)。この触覚デバイスは、指サック又はグローブの内部に骨材と共に配置された弾性膨張収縮体の変形によって、指等に触覚を与える。 A tactile device worn on a user's hand is known as a device that gives the user a pseudo tactile sensation for a virtual object (see Patent Document 1). This tactile device provides a tactile sensation to a finger or the like by deforming an elastic expansion/contraction body placed together with aggregate inside a finger cot or glove.

特開2004-29999号公報Japanese Patent Application Publication No. 2004-29999

上述の触覚デバイスは、指サック又はグローブによってユーザの指が覆われる。そのため、ユーザが指先に不快を感じるおそれがある。また、デバイスを装着した状態での手の動きに制限が生じ得る。 In the haptic devices described above, the user's fingers are covered by a finger cot or glove. Therefore, there is a possibility that the user may feel discomfort at the fingertips. Additionally, hand movements may be restricted while wearing the device.

本開示の一局面は、ユーザの快適性を高められる触覚デバイスを提供することを目的としている。 One aspect of the present disclosure aims to provide a haptic device that can enhance user comfort.

本開示の一態様は、手の甲側においてユーザの指に装着可能であると共に、指を長手方向に引張可能に構成された引張部と、引張部を作動させるように構成された駆動部と、指への触覚出力情報を取得するように構成された取得部と、引張部の状態に基づいて指の姿勢を検知すると共に、取得部が取得した触覚出力情報に基づいて駆動部による引張部の作動を制御するように構成された制御部と、を備える触覚デバイスである。 One aspect of the present disclosure includes: a tensioning section that can be attached to a user's finger on the back side of the hand and configured to be able to pull the finger in the longitudinal direction; a driving section configured to operate the tensioning section; an acquisition unit configured to acquire tactile output information to the tension unit; and an acquisition unit configured to detect the posture of the finger based on the state of the tension unit, and actuate the tension unit by a drive unit based on the tactile output information acquired by the acquisition unit. a controller configured to control a haptic device.

このような構成によれば、手の甲側に装着される引張部の作動によってユーザの指に触覚を与えることができるため、ユーザの指先における不快感及び手の動きの制限を低減できる。また、引張部の状態に基づいて指の姿勢が検知されるため、仮想物体に接触した際に現実感の高い触覚をユーザの指に発生させることができる。 According to such a configuration, a tactile sensation can be provided to the user's fingers by the operation of the tensioning portion attached to the back of the hand, so that discomfort at the user's fingertips and restrictions on hand movement can be reduced. Furthermore, since the posture of the finger is detected based on the state of the tensioning part, it is possible to generate a highly realistic tactile sensation in the user's finger when it comes into contact with a virtual object.

本開示の一態様は、指の爪に装着可能であると共に、爪に振動を与えるように構成された振動部をさらに備えてもよい。制御部は、触覚出力情報に基づいて振動部の振動を制御するように構成されてもよい。このような構成によれば、仮想スイッチに対する押圧操作等の入力触覚をユーザに提供することができる。 One aspect of the present disclosure may further include a vibration unit that can be attached to a fingernail and is configured to apply vibration to the fingernail. The control unit may be configured to control vibration of the vibrating unit based on the haptic output information. According to such a configuration, it is possible to provide the user with an input tactile sensation such as a pressing operation on a virtual switch.

本開示の一態様では、振動部は、指の側部が露出するように爪に装着可能に構成されてもよい。このような構成によれば、入力触覚をユーザに提供しつつ、ユーザの指先の開放感を高められる。 In one aspect of the present disclosure, the vibrating unit may be configured to be attachable to the nail so that the side part of the finger is exposed. According to such a configuration, it is possible to provide the user with an input tactile sensation while increasing the feeling of openness at the user's fingertips.

本開示の一態様では、取得部は、制御部が検知した姿勢を外部デバイスに出力すると共に、触覚出力情報を外部デバイスから取得するように構成されてもよい。このような構成によれば、ユーザに現実感の高い触覚を提供しつつ、触覚デバイスを小型化することができる。 In one aspect of the present disclosure, the acquisition unit may be configured to output the posture detected by the control unit to an external device, and acquire haptic output information from the external device. According to such a configuration, the haptic device can be downsized while providing the user with a highly realistic tactile sensation.

本開示の一態様では、引張部は、ラバーアクチュエータを有してもよい。このような構成によれば、引張部及び駆動部を小型化できる。そのため、触覚デバイスを装着したユーザの快適性の向上効果を促進できる。 In one aspect of the disclosure, the tensioning section may include a rubber actuator. According to such a configuration, the tension section and the drive section can be downsized. Therefore, the effect of improving the comfort of the user wearing the haptic device can be promoted.

本開示の一態様では、制御部は、引張部の状態に基づいて指の少なくとも第1関節の姿勢を検知するように構成されてもよい。引張部は、少なくとも第1関節の曲がりが小さくなるように指を引張するように構成されてもよい。このような構成によれば、仮想物体に接触した際の触覚の現実感を向上させることができる。 In one aspect of the present disclosure, the control section may be configured to detect the posture of at least the first joint of the finger based on the state of the tension section. The tensioning section may be configured to tension the finger such that at least the first joint is less bent. According to such a configuration, it is possible to improve the realism of the tactile sensation when touching a virtual object.

図1は、実施形態における触覚デバイスの模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a haptic device in an embodiment. 図2Aは、図1の触覚デバイスにおける引張部及び振動部の模式的な側面図であり、図2Bは、図2AのIIB-IIB線での模式的な断面図である。2A is a schematic side view of the tensioning part and the vibrating part in the haptic device of FIG. 1, and FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along the line IIB-IIB of FIG. 2A. 図3A、図3B及び図3Cは、図2Aの振動部の模式的な正面図である。3A, 3B, and 3C are schematic front views of the vibrating section of FIG. 2A. 図4A、図4B及び図4Cは、図2Aの引張部と振動部との連結構造を示す模式図である。4A, FIG. 4B, and FIG. 4C are schematic diagrams showing a connection structure between the tension section and the vibration section of FIG. 2A. 図5は、図1の触覚デバイスの模式的な構成図である。FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the haptic device of FIG. 1. 図6は、制御部による引張部の制御の一例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of control of the tensioning section by the control section.

以下、本開示が適用された実施形態について、図面を用いて説明する。
[1.第1実施形態]
[1-1.構成]
図1に示す触覚デバイス1は、ユーザの手Hに装着して使用される。触覚デバイス1は、ユーザに仮想物体を提示する外部デバイス100(図5参照)と共に使用される。仮想物体は、仮想現実(VR:Virtual Reality)空間、拡張現実(AR:Augmented Reality)空間等の仮想空間において表示されるものであってもよいし、空中ディスプレイのように仮想物体単体で表示されるものであってもよい。
Embodiments to which the present disclosure is applied will be described below with reference to the drawings.
[1. First embodiment]
[1-1. composition]
The haptic device 1 shown in FIG. 1 is used by being attached to a user's hand H. The haptic device 1 is used with an external device 100 (see FIG. 5) that presents virtual objects to the user. The virtual object may be displayed in a virtual space such as a virtual reality (VR) space or an augmented reality (AR) space, or may be displayed as a single virtual object such as an aerial display. It may be something that

外部デバイス100は、仮想物体を形成する演算装置と、仮想物体を表示する表示装置と、ユーザの位置及び姿勢を検出するセンサとを有する。センサは、例えば、カメラ、触覚センサ等が使用される。 The external device 100 includes a computing device that forms a virtual object, a display device that displays the virtual object, and a sensor that detects the position and orientation of the user. For example, a camera, a tactile sensor, etc. are used as the sensor.

外部デバイス100が提示する仮想物体には、例えば、壁、ボタン状のスイッチ等が含まれる。外部デバイス100は、例えば自動車に設置され、空中タッチパネルを乗員に提供する。 The virtual objects presented by the external device 100 include, for example, a wall, a button-like switch, and the like. The external device 100 is installed in a car, for example, and provides an airborne touch panel to the occupant.

触覚デバイス1は、ユーザの手Hが仮想物体に接触した際の触覚をユーザに与えるアンサーバック機能を有する。触覚デバイス1は、複数の引張部2と、複数の振動部3と、駆動部4と、処理装置5と、装着具10とを備える。 The haptic device 1 has an answerback function that provides the user with a tactile sensation when the user's hand H contacts a virtual object. The haptic device 1 includes a plurality of tension sections 2, a plurality of vibration sections 3, a drive section 4, a processing device 5, and a mounting tool 10.

<引張部>
複数の引張部2は、それぞれ手Hの甲側においてユーザの指Fに1つずつ装着可能に構成された紐状の部品である。
<Tension part>
The plurality of tension parts 2 are each a string-shaped component configured to be able to be attached to each finger F of the user on the back side of the hand H.

図2Aに示すように、引張部2は、作動部21と、連結部22とを有する。作動部21は、ユーザの指Fの長手方向に沿って延伸している。作動部21の一方の端部は、連結部22により、振動部3を介してユーザの爪に取り付けられている。作動部21の他方の端部は、駆動部4(つまり装着具10)に連結されている。作動部21は、駆動部4によって、指Fの長手方向Lに沿って伸縮又は移動するように構成されている。 As shown in FIG. 2A, the tensioning section 2 includes an operating section 21 and a connecting section 22. The actuating portion 21 extends along the longitudinal direction of the user's finger F. One end of the actuating section 21 is attached to the user's nail by the connecting section 22 via the vibrating section 3 . The other end of the actuating section 21 is connected to the driving section 4 (that is, the mounting tool 10). The actuating section 21 is configured to extend and contract or move along the longitudinal direction L of the finger F by the driving section 4 .

引張部2は、指Fの背の一部を被覆しており、指Fの側部及び腹は被覆していない。また、作動部21は、図2Bに示すように、指Fの背側に密着して取り付けられるように構成されているとよい。 The tension portion 2 covers a part of the back of the finger F, but does not cover the side and pad of the finger F. Moreover, the actuating part 21 is preferably configured to be attached in close contact with the dorsal side of the finger F, as shown in FIG. 2B.

引張部2は、駆動部4によってユーザの指先(つまり爪)から離れる方向に収縮又は移動することで、指Fを、指Fの長手方向に引張可能に構成されている。引張部2は、少なくとも指Fの第1関節の曲がりが小さくなるように指Fを引張する。これにより指Fが伸びるため、ユーザに疑似的な触覚が与えられる。複数の引張部2は、互いに独立して作動する。 The tensioning section 2 is configured to be able to pull the finger F in the longitudinal direction of the finger F by contracting or moving in a direction away from the user's fingertip (that is, the nail) by the driving section 4 . The tensioning unit 2 tensions the finger F so that at least the bending of the first joint of the finger F becomes smaller. This stretches the finger F, giving the user a pseudo tactile sensation. The plurality of tension sections 2 operate independently of each other.

作動部21の材質は特に限定されないが、ラバーアクチュエータが好ましい。ラバーアクチュエータは、例えば、弾性体チューブと、弾性体チューブを被覆するスリーブとを有する。弾性体チューブは、ゴム、シリコン等の弾性体で構成される。スリーブは、繊維の編物等で構成され、伸縮性を有する。このタイプのラバーアクチュエータは、弾性体チューブ内への流体(例えば、空気、油等)の注入及び排出により伸縮する。 The material of the actuating part 21 is not particularly limited, but a rubber actuator is preferable. A rubber actuator includes, for example, an elastic tube and a sleeve that covers the elastic tube. The elastic tube is made of an elastic material such as rubber or silicone. The sleeve is made of a knitted fabric of fibers and has elasticity. This type of rubber actuator expands and contracts by injecting and expelling fluid (eg, air, oil, etc.) into and out of the elastic tube.

また、ラバーアクチュエータは、弾性体チューブと、弾性体チューブの表裏に配置された電極とを有してもよい。このタイプのラバーアクチュエータは、電圧の印加及び解除により伸縮する。 Further, the rubber actuator may include an elastic tube and electrodes arranged on the front and back sides of the elastic tube. This type of rubber actuator expands and contracts by applying and removing voltage.

作動部21がこのようなラバーアクチュエータで構成されることで、引張部2及び駆動部4を小型化できる。そのため、触覚デバイス1を装着したユーザの快適性の向上効果を促進できる。 By configuring the actuating section 21 with such a rubber actuator, the tension section 2 and the driving section 4 can be downsized. Therefore, the effect of improving the comfort of the user wearing the haptic device 1 can be promoted.

また、作動部21は、必ずしも外部入力によって伸縮するものでなくてもよい。駆動部4によって引張部2を巻き取る構成とすれば、作動部21は必ずしも伸縮性を有しなくてもよい。そのため、作動部21は、例えば撚糸で構成されてもよい。ただし、指Fとの接触を考慮して、作動部21は弾性及び/又は伸縮性を有するとよい。 Furthermore, the actuating section 21 does not necessarily have to be expanded or contracted by external input. If the tensioning section 2 is wound up by the driving section 4, the actuating section 21 does not necessarily have to be elastic. Therefore, the actuating portion 21 may be made of twisted yarn, for example. However, in consideration of contact with the finger F, the actuating portion 21 is preferably elastic and/or stretchable.

<振動部>
複数の振動部3は、それぞれ、ユーザの指Fの爪に1つずつ装着可能に構成された部品である。振動部3は、ユーザの爪に振動を与えるように構成されている。
<Vibrating part>
Each of the plurality of vibrating units 3 is a component that can be attached to each fingernail of a user's finger F. The vibrating section 3 is configured to apply vibration to the user's nails.

図3Aに示すように、振動部3は、装着部31と、振動体32とを有する。装着部31は、ユーザの爪を覆う板状の部材である。装着部31は、例えば両面テープによって爪に固定される。 As shown in FIG. 3A, the vibrating section 3 includes a mounting section 31 and a vibrating body 32. The mounting portion 31 is a plate-shaped member that covers the user's nails. The mounting portion 31 is fixed to the nail using, for example, double-sided tape.

装着部31は、指Fの側部が露出するように爪に装着可能である。つまり、装着部31は、指Fの側部及び腹は覆っていない。なお、装着部31は、ユーザの爪全体を覆ってもよいし、爪の一部(例えば先端部)のみを覆ってもよい。 The attachment part 31 can be attached to the nail so that the side part of the finger F is exposed. In other words, the mounting portion 31 does not cover the sides and belly of the finger F. Note that the mounting portion 31 may cover the entire user's nail, or may cover only a portion (for example, the tip) of the nail.

振動体32は、電気信号の入力に基づいて装着部31を振動させる小型デバイスである。振動体32としては、図3Aに示す振動モータ、図3Bに示す振動ソレノイド、図3Cに示す振動式スピーカ等が挙げられる。振動体32への電力供給は、例えば引張部2内に配置された配線を介して行われる。 The vibrating body 32 is a small device that vibrates the mounting portion 31 based on input of an electric signal. Examples of the vibrating body 32 include a vibrating motor shown in FIG. 3A, a vibrating solenoid shown in FIG. 3B, and a vibrating speaker shown in FIG. 3C. Electric power is supplied to the vibrating body 32 via, for example, wiring arranged within the tension section 2.

振動体32の振動によって、ユーザの指先に爪の表面と垂直方向(つまり爪の厚み方向)の入力が発生する。これにより、仮想スイッチ等を押したときの触覚がユーザに疑似的に与えられる。 The vibration of the vibrating body 32 generates an input to the user's fingertip in a direction perpendicular to the surface of the nail (that is, in the thickness direction of the nail). This gives the user a simulated tactile sensation when pressing a virtual switch or the like.

なお、引張部2の作動部21がラバーアクチュエータの場合、ラバーアクチュエータの上下方向の伸縮によって装着部31を爪の厚み方向に振動させることができる。このように引張部2によって装着部31を振動させることができる場合は、振動部3は必ずしも振動体32を有しなくてもよい。 In addition, when the actuating part 21 of the tension part 2 is a rubber actuator, the mounting part 31 can be vibrated in the thickness direction of the nail by vertical expansion and contraction of the rubber actuator. When the mounting portion 31 can be vibrated by the tensioning portion 2 in this manner, the vibrating portion 3 does not necessarily have to include the vibrating body 32.

図4Aに示すように、装着部31は、引張部2の連結部22が連結される被連結部31Aを有する。図4Aは、連結部22がフック、被連結部31Aが孔又は凹部である例である。連結部22が被連結部31Aに係合することで、引張部2が装着部31に連結される。なお、被連結部31Aがフック、連結部22が孔又は凹部であってもよい。 As shown in FIG. 4A, the mounting part 31 has a connected part 31A to which the connecting part 22 of the tensioning part 2 is connected. FIG. 4A is an example in which the connecting portion 22 is a hook and the connected portion 31A is a hole or a recess. The tension portion 2 is connected to the attachment portion 31 by the connection portion 22 engaging with the connected portion 31A. Note that the connected portion 31A may be a hook, and the connecting portion 22 may be a hole or a recess.

図4Bは、連結部22及び被連結部31Aが共に磁石又は磁性体である例である。連結部22が磁力によって被連結部31Aに連結されることで、引張部2が装着部31に連結される。 FIG. 4B is an example in which both the connecting portion 22 and the connected portion 31A are magnets or magnetic bodies. The tensioning portion 2 is connected to the mounting portion 31 by connecting the connecting portion 22 to the connected portion 31A by magnetic force.

図4Cは、連結部22が凸状部であり、被連結部31Aが凹状部である例である。連結部22が被連結部31Aに挿入されることで、引張部2が装着部31に連結される。なお、被連結部31Aが凸状部、連結部22が凹状部であってもよい。 FIG. 4C is an example in which the connecting portion 22 is a convex portion and the connected portion 31A is a concave portion. The tension portion 2 is connected to the attachment portion 31 by inserting the connection portion 22 into the connected portion 31A. Note that the connected portion 31A may be a convex portion, and the connecting portion 22 may be a concave portion.

<駆動部>
図1に示す駆動部4は、引張部2を作動させるように構成されている。駆動部4は、引張部2によって指Fを引張するために、引張部2を収縮又は移動させる。駆動部4は、装着具10に収容されている。
<Drive section>
The drive section 4 shown in FIG. 1 is configured to actuate the tension section 2. The drive section 4 shown in FIG. The drive unit 4 contracts or moves the tensioning unit 2 in order to pull the finger F by the tensioning unit 2. The drive unit 4 is housed in the mounting tool 10.

引張部2の作動部21がラバーアクチュエータで構成される場合には、駆動部4は、ラバーアクチュエータへの流体の供給及び排出、又は通電制御を行うことで、引張部2を作動させる。例えば、駆動部4は、ラバーアクチュエータからの流体の排出、又はラバーアクチュエータへの通電により引張部2を収縮させることで指Fを引張させる。また、駆動部4は、ラバーアクチュエータへの流体の供給、又はラバーアクチュエータへの通電停止により引張部2を膨張させることで指Fの引張を解除する。 When the actuating section 21 of the tensioning section 2 is constituted by a rubber actuator, the driving section 4 operates the tensioning section 2 by supplying and discharging fluid to the rubber actuator or controlling energization. For example, the drive unit 4 causes the finger F to be stretched by contracting the tensioning unit 2 by discharging fluid from the rubber actuator or energizing the rubber actuator. Further, the drive unit 4 releases the tension on the finger F by inflating the tension unit 2 by supplying fluid to the rubber actuator or stopping power supply to the rubber actuator.

駆動部4は、引張部2を巻き取る巻取器であってもよい。この場合、駆動部4は、引張部2を巻き取ることで指Fを引張させる。また、駆動部4は、引張部2を送り出すことで指Fの引張を解除する。 The drive section 4 may be a winder that winds up the tension section 2. In this case, the drive section 4 pulls the finger F by winding up the tension section 2. Further, the drive section 4 releases the tension on the finger F by sending out the tension section 2.

駆動部4は、ユーザが引張部2を指Fへ装着した際に、引張部2をユーザの手Hに密着させるために引張部2を収縮又は移動させてもよい。 The drive unit 4 may contract or move the tensioning unit 2 to bring the tensioning unit 2 into close contact with the user's hand H when the user puts the tensioning unit 2 on the finger F.

<処理装置>
処理装置5は、例えばプロセッサと、RAM、ROM等の記憶媒体と、入出力部とを備えるコンピュータである。処理装置5は、装着具10に収容されている。図5に示すように、処理装置5は、制御部51と、取得部52と、通信部53とを有する。
<Processing device>
The processing device 5 is a computer including, for example, a processor, a storage medium such as a RAM or ROM, and an input/output unit. The processing device 5 is housed in a mounting tool 10. As shown in FIG. 5, the processing device 5 includes a control section 51, an acquisition section 52, and a communication section 53.

<制御部>
制御部51は、ユーザの指Fの姿勢を検知する検知機能と、引張部2及び振動部3の作動を制御する制御機能とを有する。
<Control unit>
The control unit 51 has a detection function that detects the posture of the user's finger F, and a control function that controls the operation of the tension unit 2 and the vibration unit 3.

検知機能では、制御部51は、引張部2の状態に基づいてユーザの指Fの姿勢を検知する。「指Fの姿勢」は、例えば指Fの曲がり具合であり、指Fの各関節の曲がり角度が含まれる。 In the detection function, the control unit 51 detects the posture of the user's finger F based on the state of the tensioning unit 2. The "posture of finger F" is, for example, the degree of bending of finger F, and includes the bending angle of each joint of finger F.

「引張部2の状態」としては、例えば、ラバーアクチュエータへの流体の供給量、引張部2の巻き取り量等が挙げられる。制御部51は、引張部2の状態に基づいて指Fの少なくとも第1関節の姿勢を検知する。 Examples of the "state of the tensioning section 2" include the amount of fluid supplied to the rubber actuator, the amount of winding of the tensioning section 2, and the like. The control unit 51 detects the posture of at least the first joint of the finger F based on the state of the tension unit 2.

制御部51は、例えば判定式を用いて指Fの姿勢を推定する。この判定式は、引張部2の状態を説明変数(つまり独立変数)、指Fの姿勢を目的変数とする統計学的手法によって予め作成されている。制御部51は、推定した指Fの姿勢を検知結果として取得部52に通知する。 The control unit 51 estimates the posture of the finger F using, for example, a determination formula. This determination formula is created in advance by a statistical method using the state of the tensioning part 2 as an explanatory variable (that is, an independent variable) and the posture of the finger F as an objective variable. The control unit 51 notifies the acquisition unit 52 of the estimated posture of the finger F as a detection result.

統計学的手法としては、多変量解析、教師あり機械学習、又はこれらの組み合わせが用いられる。教師あり機械学習では、指Fの姿勢を教師データとし、上述の説明変数を入力データとして、機械学習が行われる。 As the statistical method, multivariate analysis, supervised machine learning, or a combination thereof is used. In supervised machine learning, machine learning is performed using the posture of the finger F as teacher data and the above-mentioned explanatory variables as input data.

学習ステップでは、多数のラベル(つまり教師データ)付きの説明変数の組み合わせを機械学習回路に分析させる。機械学習回路は、多数のラベル付きデータから説明変数の組み合わせを複数のラベル(つまり指Fの姿勢)に分類するための特徴量を学習し、判定式を構築する。 In the learning step, a machine learning circuit analyzes combinations of explanatory variables with a large number of labels (that is, training data). The machine learning circuit learns feature amounts for classifying a combination of explanatory variables into a plurality of labels (that is, the posture of the finger F) from a large amount of labeled data, and constructs a determination formula.

なお、制御部51は、外部デバイス100が検出したユーザの姿勢の情報(つまり外部デバイス100のセンサ出力)を引張部2の状態と組み合わせることで、指Fの姿勢を検知してもよい。 Note that the control section 51 may detect the posture of the finger F by combining the information on the user's posture detected by the external device 100 (that is, the sensor output of the external device 100) with the state of the tensioning section 2.

また、制御部51は、ユーザが手を広げた状態で体の一部(例えば、手、腿等)を叩くといった予め定めた初期化動作をすることで、指Fの姿勢のゼロ点補正を行う。つまり、制御部51は、初期化動作によって指Fの姿勢を初期化する。 Further, the control unit 51 performs zero point correction of the posture of the finger F by performing a predetermined initialization operation such as tapping a part of the body (for example, hand, thigh, etc.) with the user's hand spread out. conduct. That is, the control unit 51 initializes the posture of the finger F by the initialization operation.

制御機能では、制御部51は、取得部52が取得した触覚出力情報に基づいて、駆動部4による引張部2の作動と、振動部3の振動とを制御する。触覚出力情報には、指Fの仮想物体との接触、仮想スイッチの操作などのイベント発生情報と、イベントにおける指Fが受ける反力の方向及び大きさ等が含まれている。 In the control function, the control unit 51 controls the operation of the tension unit 2 by the drive unit 4 and the vibration of the vibration unit 3 based on the tactile output information acquired by the acquisition unit 52. The tactile output information includes event occurrence information such as contact of the finger F with a virtual object and operation of a virtual switch, as well as the direction and magnitude of the reaction force that the finger F receives in the event.

制御部51は、触覚出力情報に指Fの仮想物体との接触イベントが含まれている場合、その反力の方向及び大きさに合わせて駆動部4の作動量(つまり引張部2の引張量)を設定し、駆動部4に入力する。反力の方向及び大きさと、駆動部4の作動量との関係は、予め関数やテーブルの形で記憶されている。駆動部4は、制御部51からの入力を受けて、指Fが引張されるように引張部2を設定された作動量で作動させる。 When the tactile output information includes a contact event of the finger F with a virtual object, the control unit 51 adjusts the amount of operation of the drive unit 4 (that is, the amount of tension of the tension unit 2) in accordance with the direction and magnitude of the reaction force. ) and input it to the drive unit 4. The relationship between the direction and magnitude of the reaction force and the amount of operation of the drive unit 4 is stored in advance in the form of a function or a table. The drive unit 4 receives an input from the control unit 51 and operates the tensioning unit 2 by a set operating amount so that the finger F is pulled.

図6に示すように、第1凸部P1と第2凸部P2とを有する仮想壁Wにユーザが指Fを近づけたとき、仮想壁Wに指Fが干渉する位置では、仮想壁Wからの反力を含む触覚出力情報が取得部52によって外部デバイス100から取得される。 As shown in FIG. 6, when the user brings the finger F close to the virtual wall W having the first convex portion P1 and the second convex portion P2, at the position where the finger F interferes with the virtual wall W, The acquisition unit 52 acquires tactile output information including the reaction force from the external device 100 .

制御部51は、触覚出力情報に基づいて、仮想壁Wと干渉する領域において指Fを引張するように駆動部4を制御する。これにより、指Fが仮想壁Wに接触した感覚がユーザに与えられる。 The control unit 51 controls the drive unit 4 to pull the finger F in the area that interferes with the virtual wall W based on the tactile output information. This gives the user the feeling that the finger F is in contact with the virtual wall W.

また、制御部51は、触覚出力情報に基づいて、仮想壁Wと離れた領域において指Fの引張を解除するように駆動部4を制御する。これにより、指Fが仮想壁Wから離れた感覚がユーザに与えられる。 Further, the control unit 51 controls the drive unit 4 to release the tension of the finger F in a region away from the virtual wall W based on the tactile output information. This gives the user the feeling that the finger F is separated from the virtual wall W.

したがって、図6に示すように、ユーザが仮想壁Wに沿って指Fを動かしたとき、指Fの引張と解除との組み合わせによって、第1凸部P1及び第2凸部P2に振れたような疑似触覚がユーザの指Fに与えられる。つまり、制御部51は、触覚出力情報に基づいた駆動部4の制御によって、ユーザに仮想物体の表面をなぞる疑似感覚を与える。 Therefore, as shown in FIG. 6, when the user moves the finger F along the virtual wall W, the combination of pulling and releasing the finger F causes the finger to swing toward the first convex portion P1 and the second convex portion P2. A pseudo-tactile sensation is given to the user's finger F. That is, the control unit 51 gives the user a pseudo sensation of tracing the surface of the virtual object by controlling the drive unit 4 based on the tactile output information.

また、制御部51は、触覚出力情報に、指Fによる仮想スイッチの押下操作の発生情報が含まれている場合に、振動部3を振動させる。具体的には、制御部51は、1回の押下(つまりクリック)に対し、1回の振動を振動部3に指示する。 Further, the control unit 51 causes the vibration unit 3 to vibrate when the tactile output information includes information on the occurrence of a pressing operation of the virtual switch by the finger F. Specifically, the control unit 51 instructs the vibrating unit 3 to vibrate once for each press (that is, click).

さらに制御部51は、振動部3への指示と同時に、触覚出力情報に含まれる仮想スイッチと指Fとの位置関係に基づいて、指Fを曲げるために駆動部4を制御する。これにより、仮想スイッチを押した感覚がユーザに与えられる。 Furthermore, the control unit 51 controls the drive unit 4 to bend the finger F based on the positional relationship between the finger F and the virtual switch included in the tactile output information at the same time as the instruction to the vibration unit 3 . This gives the user the sensation of pressing a virtual switch.

<取得部>
図5に示す取得部52は、通信部53を介して、制御部51が検知した指Fの姿勢を外部デバイス100に出力する。また、取得部52は、通信部53を介して、指Fへの触覚出力情報を外部デバイス100から取得するように構成されている。
<Acquisition part>
The acquisition unit 52 shown in FIG. 5 outputs the posture of the finger F detected by the control unit 51 to the external device 100 via the communication unit 53. Further, the acquisition unit 52 is configured to acquire tactile output information to the finger F from the external device 100 via the communication unit 53.

外部デバイス100では、指Fの姿勢と、外部デバイス100が検出したユーザの手の動き及び位置とから、指Fに対する触覚出力情報を算出する。触覚出力情報は、取得部52に出力された後、制御部51へ送信される。そのため、処理装置5において複雑な演算が不要となり、処理装置5及びバッテリの小型化が図れる。 The external device 100 calculates tactile output information for the finger F from the posture of the finger F and the movement and position of the user's hand detected by the external device 100. The tactile output information is output to the acquisition unit 52 and then transmitted to the control unit 51. Therefore, complicated calculations are not required in the processing device 5, and the processing device 5 and the battery can be made smaller.

<通信部>
通信部53は、無線通信を介して外部デバイス100と通信を行うように構成されている。
<Communication Department>
The communication unit 53 is configured to communicate with the external device 100 via wireless communication.

<装着具>
装着具10は、駆動部4、処理装置5及びバッテリ(図示省略)を収納している。装着具10は、例えばリストバンド形状であり、ユーザの手首に着脱可能に構成されている。複数の引張部2は、装着具10に保持されている。
<Attachment>
The mounting tool 10 houses a drive unit 4, a processing device 5, and a battery (not shown). The mounting tool 10 has a wristband shape, for example, and is configured to be attachable to and detachable from the user's wrist. The plurality of tension parts 2 are held by the mounting tool 10.

触覚デバイス1は、例えば以下の手順でユーザの手Hに装着される。まず、複数の駆動部4をそれぞれユーザの複数の指Fの爪に装着する。次に、装着具10をユーザの腕に装着する。その後、複数の引張部2をれぞれ複数の駆動部4に連結する。 The haptic device 1 is attached to the user's hand H, for example, in the following procedure. First, the plurality of drive units 4 are respectively attached to the nails of the plurality of fingers F of the user. Next, the wearing tool 10 is worn on the user's arm. Thereafter, the plurality of tension parts 2 are respectively connected to the plurality of drive parts 4.

[1-2.効果]
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1a)手の甲側に装着される引張部2の作動によってユーザの指Fに触覚を与えることができるため、ユーザの指先における不快感及び手の動きの制限を低減できる。また、引張部2の状態に基づいて指Fの姿勢が検知されるため、仮想物体に接触した際に現実感の高い触覚をユーザの指Fに発生させることができる。
[1-2. effect]
According to the embodiment detailed above, the following effects can be obtained.
(1a) Since a tactile sensation can be given to the user's fingers F by the operation of the tensioning part 2 attached to the back of the hand, discomfort at the user's fingertips and restrictions on hand movement can be reduced. Furthermore, since the posture of the finger F is detected based on the state of the tensioning part 2, it is possible to cause the user's finger F to generate a highly realistic tactile sensation when it comes into contact with a virtual object.

(1b)爪に振動を与える振動部3によって、仮想スイッチに対する押圧操作等の入力触覚をユーザに提供することができる。
(1c)振動部3が指Fの側部を露出させることで、入力触覚をユーザに提供しつつ、ユーザの指先の開放感を高められる。
(1b) The vibration unit 3 that vibrates the nail can provide the user with an input tactile sensation such as a pressing operation on a virtual switch.
(1c) By exposing the side part of the finger F by the vibrating part 3, it is possible to provide the user with an input tactile sensation while increasing the open feeling of the user's fingertips.

(1d)取得部52が外部デバイス100に指Fの姿勢を出力し、外部デバイス100から触覚出力情報を取得することで、ユーザに現実感の高い触覚を提供しつつ、触覚デバイス1を小型化することができる。 (1d) The acquisition unit 52 outputs the posture of the finger F to the external device 100 and acquires tactile output information from the external device 100, thereby providing the user with a highly realistic tactile sensation while reducing the size of the haptic device 1. can do.

(1e)制御部51が指Fの少なくとも第1関節の姿勢を検知し、引張部2が少なくとも第1関節の曲がりが小さくなるように指Fを引張することで、仮想物体に接触した際の触覚の現実感を向上させることができる。 (1e) The control unit 51 detects the posture of at least the first joint of the finger F, and the tension unit 2 pulls the finger F so that at least the first joint bends less. The sense of realism can be improved.

[2.他の実施形態]
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。
[2. Other embodiments]
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it goes without saying that the present disclosure is not limited to the above embodiments and can take various forms.

(2a)上記実施形態の触覚デバイスにおいて、引張部及び振動部は、1つの指(例えば人差し指)のみに装着されてもよい。つまり、触覚デバイスは、1つの引張部及び1つの駆動部を備えてもよい。 (2a) In the haptic device of the above embodiment, the tensioning section and the vibration section may be attached to only one finger (for example, the index finger). That is, the haptic device may include one tensioning part and one driving part.

(2b)上記実施形態の触覚デバイスにおいて、引張部は、必ずしも振動部を介してユーザの指に装着されなくてもよい。例えば、引張部は、ユーザの爪又は爪以外の指先に直接取り付けられてもよい。 (2b) In the haptic device of the above embodiment, the tensioning section does not necessarily need to be attached to the user's finger via the vibrating section. For example, the tensioning portion may be attached directly to the user's nail or fingertip other than the nail.

(2c)上記実施形態の触覚デバイスにおいて、触覚デバイスは、必ずしも振動部を有しなくてもよい。つまり、触覚デバイスは、引張部のみによってユーザの指に疑似的な触覚を与えるものであってもよい。 (2c) In the haptic device of the above embodiment, the haptic device does not necessarily have a vibrating part. In other words, the haptic device may provide a pseudo tactile sensation to the user's finger only by the pulling portion.

(2d)上記実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。 (2d) The function of one component in the above embodiment may be distributed as multiple components, or the functions of multiple components may be integrated into one component. Further, a part of the configuration of the above embodiment may be omitted. Further, at least a part of the configuration of the above embodiment may be added to, replaced with, etc. in the configuration of other embodiments. Note that all aspects included in the technical idea specified from the words in the claims are embodiments of the present disclosure.

1…触覚デバイス、2…引張部、3…振動部、4…駆動部、5…処理装置、
10…装着具、21…作動部、22…連結部、31…装着部、31A…被連結部、
32…振動体、51…制御部、52…取得部、53…通信部、100…外部デバイス。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Haptic device, 2... Tension part, 3... Vibration part, 4... Drive part, 5... Processing device,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Mounting tool, 21... Operating part, 22... Connecting part, 31... Mounting part, 31A... Connected part,
32... Vibrating body, 51... Control unit, 52... Acquisition unit, 53... Communication unit, 100... External device.

Claims (6)

手の甲側においてユーザの指に装着可能であると共に、前記指を長手方向に引張可能に構成された引張部と、
前記引張部を作動させるように構成された駆動部と、
前記指への触覚出力情報を取得するように構成された取得部と、
前記引張部の状態に基づいて前記指の姿勢を検知すると共に、前記取得部が取得した前記触覚出力情報に基づいて前記駆動部による前記引張部の作動を制御するように構成された制御部と、
を備える、触覚デバイス。
a tensioning portion that can be attached to a user's finger on the back side of the hand and configured to be able to pull the finger in the longitudinal direction;
a drive section configured to actuate the tension section;
an acquisition unit configured to acquire tactile output information to the finger;
a control unit configured to detect the posture of the finger based on the state of the tensioning unit and to control the operation of the tensioning unit by the drive unit based on the tactile output information acquired by the acquisition unit; ,
A tactile device.
請求項1に記載の触覚デバイスであって、
前記指の爪に装着可能であると共に、前記爪に振動を与えるように構成された振動部をさらに備え、
前記制御部は、前記触覚出力情報に基づいて前記振動部の振動を制御するように構成される、触覚デバイス。
A haptic device according to claim 1, comprising:
Further comprising a vibrating section that can be attached to the fingernail and configured to apply vibration to the fingernail,
The control section is a haptic device configured to control vibration of the vibrating section based on the haptic output information.
請求項2に記載の触覚デバイスであって、
前記振動部は、前記指の側部が露出するように前記爪に装着可能に構成される、触覚デバイス。
The haptic device according to claim 2,
The vibration unit is a tactile device configured to be attachable to the nail so that a side part of the finger is exposed.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触覚デバイスであって、
前記取得部は、前記制御部が検知した前記姿勢を外部デバイスに出力すると共に、前記触覚出力情報を前記外部デバイスから取得するように構成される、触覚デバイス。
The haptic device according to any one of claims 1 to 3,
The acquisition unit is a haptic device configured to output the posture detected by the control unit to an external device, and acquire the tactile output information from the external device.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触覚デバイスであって、
前記引張部は、ラバーアクチュエータを有する、触覚デバイス。
The haptic device according to any one of claims 1 to 3,
A haptic device, wherein the tensioning part has a rubber actuator.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の触覚デバイスであって、
前記制御部は、前記引張部の状態に基づいて前記指の少なくとも第1関節の姿勢を検知するように構成され、
前記引張部は、少なくとも前記第1関節の曲がりが小さくなるように前記指を引張するように構成される、触覚デバイス。
The haptic device according to any one of claims 1 to 3,
The control unit is configured to detect a posture of at least a first joint of the finger based on a state of the tension unit,
The tensioning section is a haptic device configured to tension the finger such that at least bending of the first joint is reduced.
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