JP3349751B2 - Tactile presentation device - Google Patents

Tactile presentation device

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JP3349751B2
JP3349751B2 JP6806193A JP6806193A JP3349751B2 JP 3349751 B2 JP3349751 B2 JP 3349751B2 JP 6806193 A JP6806193 A JP 6806193A JP 6806193 A JP6806193 A JP 6806193A JP 3349751 B2 JP3349751 B2 JP 3349751B2
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武夫 浅野
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、直接触れることができ
ない対象物を操作する場合に、その対象物の触覚情報を
人間の触覚器官に伝達する触覚呈示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile presentation device for transmitting tactile information of an object that cannot be directly touched to a human tactile organ when operating the object.

【0002】[0002]

【従来の技術】直接触れることができない微細試料や極
限環境にて作業を行なう装置であって、操作者が操作を
行なう操作部と、それによってマニピュレータ等が対象
物に対して直接作業を行なう動作部の2つの部分に大き
く分類され、その対象物を間接的に取り扱う操作装置と
して例えば以下のようなものが存在する。
2. Description of the Related Art An apparatus for performing an operation on a micro sample or an extreme environment which cannot be directly touched, and an operation section operated by an operator and an operation by which a manipulator or the like directly operates on an object. There are two types of operating devices that are roughly classified into two parts and that indirectly handle the object, for example.

【0003】図14は顕微鏡に設置して用いられるマイ
クロマニピュレータを示す図で、図14(A)は全体を
示す図であり、図14(B)は部分拡大図である。この
顕微鏡は、顕微鏡本体131に操作対象物132を支持
するピペット133及び、その対象物に対して作業を行
うマニピュレータ134とが操作可能に取り付けられて
いる。そして顕微鏡本体には、前記ピペット133及び
マニピュレータ134をそれぞれ手元で操作するための
ジョイスティック135,136が取り付けられてい
る。(計測と制御;Vol.23,No.9,P32-38細胞微細操作:
鹿野参照) このような構成により対象物132を顕微鏡で観察しな
がらピペット133及びマニピュレータ134とをジョ
イスティック135,136を操作することにより、受
精卵等の微細な細胞をピペット133によって吸引して
固定しておき、刺針によって細胞内に試薬を注入した
り、異なる遺伝情報の注入等を行う。
FIG. 14 is a view showing a micromanipulator used by being installed in a microscope. FIG. 14A is a view showing the whole, and FIG. 14B is a partially enlarged view. In this microscope, a pipette 133 that supports an operation target 132 and a manipulator 134 that operates on the target are operably attached to a microscope main body 131. The microscope body is provided with joysticks 135 and 136 for operating the pipette 133 and the manipulator 134 at hand. (Measurement and control; Vol.23, No.9, P32-38 cell micromanipulation:
By operating the joysticks 135 and 136 between the pipette 133 and the manipulator 134 while observing the object 132 with a microscope with such a configuration, fine cells such as fertilized eggs are sucked and fixed by the pipette 133. In advance, a reagent is injected into cells by a needle, or different genetic information is injected.

【0004】図15はロボットのマニピュレータシステ
ムを示す図である。実際に作業動作を行う動作部は、セ
ンサを備えた複数の関節141及び処置部142を有す
るスレイブアーム143とからなる。また、操作者が動
きを与えるための操作部は、そのスレイブアーム143
と操作者の腕の動作自由度の整合をとるべく、スレイブ
アーム143の構成に対応した、センサを備えた複数の
関節144及び処置部145を有するマスタアーム14
6と、動作を直接伝えるようにマスタアーム146に操
作者の腕を固定する固定部材147とから成る。そし
て、スレイブアームとマスタアームとの両者の動きを制
御する各種の処理を行う信号処理回路を含む制御系14
8が接続されている。
FIG. 15 is a diagram showing a robot manipulator system. An operation unit that actually performs a work operation includes a plurality of joints 141 having sensors and a slave arm 143 having a treatment unit 142. The operation unit for giving the operator a movement is provided by the slave arm 143.
Arm 14 having a plurality of joints 144 equipped with sensors and a treatment section 145 corresponding to the configuration of the slave arm 143 in order to match the degree of freedom of movement of the arm of the operator with the arm.
6 and a fixing member 147 for fixing the operator's arm to the master arm 146 so as to directly transmit the operation. The control system 14 includes a signal processing circuit for performing various processes for controlling the movement of both the slave arm and the master arm.
8 are connected.

【0005】このような構成により、操作者がマスタア
ームに固定部材147によって腕を固定し、任意に操作
することによりその動作状態がセンサの情報を制御し対
応するスレイブアーム143を駆動する。そして、操作
者の動作をマスタアーム146を介してスレイブアーム
143で再現し、また、スレイブアーム143が受ける
外力をマスタアーム146を介して操作者が直接力とし
て受ける。(機技術研究所所報;Vol.46(1992),No.2
P,170-182インピーダンス制御型マスタ・スレーブ・シ
ステム−基本原理と伝送遅れへの応用:舘、榊 参照)
With such a configuration, the operator fixes the arm to the master arm by the fixing member 147 and operates the slave arm 143 in accordance with the operation state by controlling the information of the sensor by arbitrarily operating the arm. Then, the operation of the operator is reproduced by the slave arm 143 via the master arm 146, and the external force received by the slave arm 143 is directly received by the operator via the master arm 146. (Machinery technology Research Laboratory Report; Vol.46 (1992), No.2
P, 170-182 Impedance control type master-slave system-Basic principle and application to transmission delay: see Tate and Sakaki)

【0006】このように現在では、上述したような一連
のマニピュレータシステムは、顕微鏡やロボットのマニ
ピュレータシステムを始めとして数多く発表されてい
る。
As described above, a large number of manipulator systems as described above, such as a microscope and a robot manipulator system, have been published.

【0007】しかし、上述したような従来の装置では、
操作時に対象物や組織に動作部のマニピュレータがどの
ような状態で接触しているのか、あるいは、対象物をど
れくらいの力量で把持しているのかという、接触もしく
は把持状態を認識すること、及び対象物の表面粗さや表
面温度等の各種接触情報を得ることはできなかった。つ
まり、従来の装置においては、上記各種触覚情報を操作
者にフィードバックすることは行われておらず、人間の
触覚に基づく微妙でかつ正確な操作を行うことは不可能
であった。
However, in the conventional apparatus as described above,
Recognize the contact or grip state, such as how the manipulator of the operating unit is in contact with the object or tissue during operation, or how much force the object is holding, and Various contact information such as surface roughness and surface temperature of the object could not be obtained. That is, in the conventional device, the above various tactile information is not fed back to the operator, and it is impossible to perform a delicate and accurate operation based on the human tactile sense.

【0008】そのため、例えば上述した従来の装置にお
いては、顕微鏡に設置して用いられるマイクロマニピュ
レータでは、2次元画像で得られる情報により動作部が
どのように対象物に接触しているかの判断、あるいは、
対象物や操作部位の微小化の傾向等に対応すべく相当な
技術が要求された。また、ロボットのマニピュレータシ
ステムでは、対象物の搬送等のようにおおまかな動作に
対しては、従来の感覚表示で十分であるが、精密で微細
な動作や判断が要求されるマイクロマニピュレータ等に
は、抵抗感の表示による操作性向上や把持対象の正確な
認識を望むには不十分であった。
For this reason, for example, in the above-described conventional apparatus, in a micromanipulator installed and used in a microscope, it is determined whether or not an operating unit is in contact with an object based on information obtained in a two-dimensional image. ,
Considerable technology has been required to cope with the tendency of miniaturization of an object or an operation part. Also, in robot manipulator systems, conventional sensory displays are sufficient for rough movements such as the transfer of objects, but micromanipulators that require precise and minute movements and judgments are sufficient. However, it is not enough to improve the operability by displaying the sense of resistance and to accurately recognize the object to be grasped.

【0009】そこで本出願人は、このような状況に鑑み
上記問題点を解決すべく、図16に示すような触覚伝達
装置を先に出願している(特願平5−7196号)。こ
れは、台座151上に中心をN極、周りをS極とした円
型の磁石153のN極とS極の間に、上部に触覚伝達部
155と下部にストッパ154を備えた円形のコイル1
52によるボイスコイルから成る触覚伝達手段が構成さ
れている。
In view of such circumstances, the present applicant has previously filed an application for a tactile transmission device as shown in FIG. 16 (Japanese Patent Application No. 5-7196). This is a circular coil having a tactile transmission section 155 on the upper side and a stopper 154 on the lower side between the N and S poles of the circular magnet 153 having the N pole at the center and the S pole around the pedestal 151. 1
Tactile transmission means comprising a voice coil according to 52 is constituted.

【0010】このようなボイスコイルは交流電流を磁気
回路を介して機械的な振動に変換する装置であるため、
コイル152に与える電流を人間の触覚の応答限界を超
える周波数にすると、触覚伝達部155が駆動して操作
者の指先に対象物の硬さや柔らかさの情報を伝達し、さ
らに、ボイスコイルに流れる電流量を変化させることよ
って、触覚伝達部155の保持力を変化させて対象物を
潰すような力をかけた場合の対象からの反発力をも伝達
する。そのため、操作者は、問題となっている操作の乖
離感を無くし、自分の手によってあたかも実際に対象を
操作しているような感覚を得ることが可能となった。
[0010] Since such a voice coil is a device for converting an alternating current into a mechanical vibration through a magnetic circuit,
When the current applied to the coil 152 is set to a frequency exceeding the response limit of the human tactile sense, the tactile sense transmitting unit 155 is driven to transmit the information of the hardness or softness of the object to the fingertip of the operator, and further flows to the voice coil. By changing the amount of current, the repulsive force from the target when the force for crushing the target is applied by changing the holding force of the tactile transmission unit 155 is also transmitted. Therefore, the operator can eliminate the divergence of the operation in question, and obtain a feeling as if he / she is actually operating the target with his / her own hand.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】 本発明の第1の触覚呈
示装置は、対象物との接触状態を検出してその触覚状態
信号を出力する手段と、その検出手段により検出した接
触状態に基づき対象物の触覚情報に変換して出力する信
号処理手段と、滑り振動を発生する圧電素子とからな
り、前記信号処理手段により出力された信号に応じて、
前記圧電素子に滑り振動を発生させ、操作者に対象物の
表面情報を提示することを特徴とする。本発明の第2の
触覚呈示装置では、滑り振動を発生する圧電素子と、こ
の圧電素子からの振動を伝達する為の弾性部材と、伝達
された振動を操作者に触覚情報として伝達する伝達部材
からなることを特徴とする。 本発明の第3の触覚呈示装
置は滑り振動を発生する圧電素子と、この圧電素子の両
端に設けられた複数の弾性部材と、前記複数の弾性部材
に両端を支持された伝達部材を有し、前記圧電素子によ
り発生した滑り振動を前記複数の弾性部材を介して前記
伝達部材に伝達し、伝達部材に接触した操作者に触覚を
提示することを特徴とする触覚呈示装置。 本発明の第4
の触覚呈示装置は、第1の触覚呈示装置の特徴に加え
て、前記圧電素子からの振動を伝達する為の弾性部材
と、伝達された振動を操作者に触覚情報として伝達する
伝達部材をさらに有し、前記信号処理手段により出力さ
れた信号に応じて表面情報を伝達する触覚呈示手段とを
備えたことを特徴とする。
Means for Solving the Problems First tactile presentation of the present invention
The indicating device detects a contact state with the object and outputs a tactile state signal thereof, and a signal processing unit that converts the contact state detected by the detecting unit into tactile information of the object and outputs the tactile information. With a piezoelectric element that generates sliding vibration
According to the signal output by the signal processing means,
A sliding vibration is generated in the piezoelectric element, and an operator
It is characterized by presenting surface information . The second of the present invention
In the tactile presentation device, a piezoelectric element that generates sliding vibration
Elastic member for transmitting vibration from the piezoelectric element, and transmission
Transmission member that transmits the vibrated vibration to the operator as tactile information
It is characterized by consisting of. Third tactile presentation device of the present invention
The piezoelectric element that generates sliding vibration and the piezoelectric element
A plurality of elastic members provided at an end; and the plurality of elastic members
And a transmission member having both ends supported by the piezoelectric element.
Generated sliding vibrations through the plurality of elastic members.
Transmits the signal to the transmission member and gives the operator a touch
A tactile sense presentation device characterized by presenting. Fourth Embodiment of the Present Invention
The tactile presentation device of the present invention has the features of the first tactile presentation device in addition to the features of the first tactile presentation device.
And an elastic member for transmitting vibration from the piezoelectric element.
And transmit the transmitted vibration to the operator as tactile information
A transmission member, wherein the signal is output by the signal processing means.
Tactile presentation means for transmitting surface information according to the received signal.
It is characterized by having.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、対象物との接
触状態を検出してその触覚状態信号を出力する検出手段
と、その検出手段により検出した接触状態に基づき対象
物の触覚情報に変換して出力する信号処理手段と、滑り
振動を与える圧電素子と、その圧電素子からの振動を伝
達するための弾性部材と、伝達された振動を操作者の指
先に触覚情報として伝達する伝達部材とからなり、前記
信号処理手段により出力された信号に応じて表面情報を
伝達する触覚呈示手段とを備えるものである。
According to the present invention, there is provided a detecting means for detecting a contact state with an object and outputting a tactile state signal thereof, and detecting tactile information of the object based on the contact state detected by the detecting means. Signal processing means for converting and outputting, a piezoelectric element for providing sliding vibration, an elastic member for transmitting vibration from the piezoelectric element, and a transmitting member for transmitting the transmitted vibration to a fingertip of an operator as tactile information And tactile sense presenting means for transmitting surface information according to the signal output by the signal processing means.

【0013】また望ましくは、前記触覚呈示手段を、人
間の触覚の時間応答限界以上の周波数で駆動する駆動手
段と一体としてもよい。
Preferably, the tactile sensation providing means may be integrated with driving means for driving at a frequency higher than the time response limit of human tactile sensation.

【0014】また望ましくは、前記信号処理手段を、検
出手段からの接触状態信号を知覚信号に変換する機能
と、その知覚信号を発振周波数に変換する機能と、接触
状態信号に基づいて前記触覚呈示手段の駆動状態を調整
する機能とを有する回路から構成してもよい。
Preferably, the signal processing means has a function of converting a contact state signal from a detection means into a perceptual signal, a function of converting the perceived signal into an oscillation frequency, and providing the tactile sensation based on the contact state signal. It may be constituted by a circuit having a function of adjusting the driving state of the means.

【0015】[0015]

【作用】本発明の第1の触覚呈示装置では、検出手段が
対象物に接触した場合、その対象物との接触状態を検出
してその接触状態信号を出力し、接触状態信号を信号処
理手段によって接触状態に基づく対象物の表面情報に変
換する信号処理を行なう。そして、その処理された信号
によって圧電素子から滑り振動を発生し、操作者に対象
物の表面情報としての滑り感や表面粗さを知覚させる。
本発明の第2の触覚呈示装置では、圧電素子が滑り振動
を発生し、その信号が弾性部材を介して伝達部材を振動
させることによって操作者に対象物の表面情報としての
滑り感や表面粗さを知覚させる。 本発明の第3の触覚呈
示装置では、圧電素子が滑り振動を発生し、その振動を
圧電素子の両端に設けられた弾性部材が伝達部材に伝え
ることによって操作者に対象物の表面情報としての滑り
感や表面粗さを知覚させる。 本発明の第4の触覚呈示装
置では、前記圧電素子からの振動を弾性部材を通して伝
達部材に伝え、滑り感や表面粗さを操作者に触覚情報と
して呈示する。
According to the first tactile sensation presentation device of the present invention, when the detecting means comes into contact with an object, the contact state with the object is detected, the contact state signal is output, and the contact state signal is processed by the signal processing means. Performs signal processing for converting into surface information of the object based on the contact state. Then, a slip vibration is generated from the piezoelectric element by the processed signal, and the operator perceives a slip feeling and a surface roughness as surface information of the object.
In the second tactile sense presentation device of the present invention, the piezoelectric element has slip vibration.
And the signal vibrates the transmission member via the elastic member.
By letting the operator
Perceives slipperiness and surface roughness. Third Tactile Presentation of the Present Invention
In the display device, the piezoelectric element generates slip vibration,
The elastic members provided at both ends of the piezoelectric element
The operator as slip information as surface information of the object.
Perception of feeling and surface roughness. Fourth tactile presentation device of the present invention
The vibration from the piezoelectric element is transmitted through an elastic member.
To the operator, and provide the operator with tactile information about slipperiness and surface roughness.
And present it.

【0016】また、操作者に圧電素子から発生される滑
り振動を弾性部材を介して伝達部材を振動させることに
よって操作者に対象物の滑り感や表面粗さ等の表面情報
を呈示すると同時に、駆動手段を人間の触覚の時間応答
限界以上の周波数で駆動することにより、硬さや柔らか
さ等も知覚させる。
In addition, by vibrating the transmission member through the elastic member to transmit the slip vibration generated from the piezoelectric element to the operator, the operator is presented with the surface information such as the feeling of slip of the object and the surface roughness, and at the same time, By driving the driving means at a frequency higher than the time response limit of the human tactile sense, hardness, softness and the like are also perceived.

【0017】[0017]

【実施例】先ず、本発明に至る経緯とその原理的背景に
ついて説明する。本出願人は、上記の先願で対象の硬さ
や柔らかさの伝達が可能な触覚伝達手段を提案したが、
この提案の中で操作者に伝達する知覚は、指先に対して
垂直な方向の触覚である。それに対し、滑り感や表面状
態の認識は、指先の皮膚面に沿った方向の知覚であり、
また、面内で方向性を持つものである。従って、この2
点に着目して種々検討した結果、この2つの条件を満足
して情報伝達できる有効な手法としては、弾性板を伝達
媒体として圧電体の滑り変形を利用することが有効であ
ることに気が付いた。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, the background to the present invention and its theoretical background will be described. The present applicant has proposed a tactile transmission means capable of transmitting the hardness and softness of the object in the above-mentioned prior application,
The perception transmitted to the operator in this proposal is a tactile sense in a direction perpendicular to the fingertip. On the other hand, recognition of slipperiness and surface condition is the perception of the direction along the skin surface of the fingertip,
Further, it has directionality in the plane. Therefore, this 2
As a result of various studies focusing on the point, it was found that as an effective method of transmitting information while satisfying these two conditions, it is effective to use the sliding deformation of the piezoelectric body using the elastic plate as a transmission medium. .

【0018】圧電体は、図1(A),図2(A),図3
(A)のように、その結晶に応力、あるいは歪みを加え
ることにより電荷を発生する圧電効果と、逆に図1
(B),図2(B),図3(B)のように電界を加える
と応力や歪みが発生する逆圧電効果を持つ。圧電効果は
結晶に加わる応力T、電界E、結晶に発生する歪みS、
電気変位Dが相互に関係する効果で、今、TとEを独立
変位に選ぶとその関係は次のようになる。
FIGS. 1A, 2A, 3
As shown in FIG. 1A, the piezoelectric effect of generating a charge by applying a stress or a strain to the crystal and, conversely, FIG.
(B), FIG. 2 (B), and FIG. 3 (B) have an inverse piezoelectric effect in which stress or distortion occurs when an electric field is applied. The piezoelectric effect includes stress T applied to the crystal, electric field E, strain S generated in the crystal,
The electric displacement D is an effect related to each other. If T and E are now selected as independent displacements, the relation is as follows.

【0019】[0019]

【数1】 Si=sij ETj+d im Em Dn=dniTi+enm TEm (m,n=1,2,3 ; i,j=1,2…6)[Number 1] Si = s ij E T j + d im E m D n = d ni T i + e nm T E m (m, n = 1,2,3; i, j = 1,2 ... 6)

【0020】ここで、Sは歪み、sはコンプライアン
ス、dは圧電歪定数、Eは電界、Dは電気変位、eは誘
電率である。上記(1) 式を圧電基本式(d形式)と呼
び、電界E、電気変位Dはベクトル量で、応力T、歪み
Sは対称テンソル量で表される。また、電圧出力定数g
ijの添字は応力の加わる方向(2階のテンソル)j に対
して電気変位の方向ベクトルiを示しており、dijの添
字は歪み方向i に対して電界強度の方向j であり、eij
の添字は電気変位の方向i に対して、電界強度の方向j
を示しており、sは電界一定の場合の弾性コンプライ
アンス、eは応力一定の場合の誘電率である。
Here, S is strain, s is compliance, d is piezoelectric strain constant, E is electric field, D is electric displacement, and e is dielectric constant. The above equation (1) is called a basic piezoelectric equation (d form), and the electric field E and the electric displacement D are represented by vector quantities, and the stress T and the strain S are represented by symmetric tensor quantities. Also, the voltage output constant g
The suffix of ij indicates the direction vector i of the electric displacement with respect to the direction of the stress (second-order tensor) j, the suffix of d ij is the direction j of the electric field strength with respect to the strain direction i, and e ij
Is the direction of electric field strength and the direction of electric field strength j
Where s E is the elastic compliance when the electric field is constant, and e T is the dielectric constant when the stress is constant.

【0021】この中に含まれる係数の総数は、9×9=
81個であるが、s、eの両マトリックスの対称性
を考慮に入れて、かつ結晶の対称性が高いものとし、圧
電体の分極軸の方向をx軸にとり、これと垂直な面内で
直交する2軸をy、zとすると、圧電基本式の係数マト
リックスは、非常に簡単になる。即ち、0でない独立係
数は、s11 ,s12 ,s13 ,s33 ,s44
15,d31,d33、e11 ,e33 の10個だけとな
る。従って、この10個の係数を用いることにより圧
電、逆圧電効果を表すことができる。
The total number of coefficients contained therein is 9 × 9 =
Although the number is 81, taking into account the symmetry of both matrices s E and e T , the crystal symmetry is assumed to be high, and the direction of the polarization axis of the piezoelectric body is set to the x-axis, and a plane perpendicular to this is taken. Assuming that two axes orthogonal to each other are y and z, the coefficient matrix of the basic piezoelectric equation becomes very simple. That is, independent non-zero coefficients are, s 11 E, s 12 E , s 13 E, s 33 E, s 44 E,
d 15, d 31, d 33 , e 11 T, the only 10 e 33 T. Therefore, the piezoelectric and inverse piezoelectric effects can be represented by using these ten coefficients.

【0022】圧電効果は図4に示すように、圧電体41
に力を加えることにより電荷を発生する効果であり、力
と発生電圧の関係は、
The piezoelectric effect is as shown in FIG.
Is the effect of generating a charge by applying a force to the

【数2】 Vi =gijj (L/S) …(2) で表される。ここで、Vは発生電圧、Fは加えた力、L
は圧電体41の長さ、Sは圧電体41の断面積、gij
電圧出力定数である。
V i = g ij F j (L / S) (2) Here, V is the generated voltage, F is the applied force, L
Is the length of the piezoelectric body 41, S is the cross-sectional area of the piezoelectric body 41, and g ij is the voltage output constant.

【0023】電圧出力定数gijは、電気変位0の状態で
単位応力を加えた時に生じる電界の強さを言い、一般に
g定数と呼ばれ次式で求められる。
The voltage output constant g ij refers to the strength of an electric field generated when a unit stress is applied in a state where electric displacement is 0, and is generally called a g constant and can be obtained by the following equation.

【数3】 g31=d31/e33 33=d33/e33 15=d15/e11 …(3) Equation 3] g 31 = d 31 / e 33 T g 33 = d 33 / e 33 T g 15 = d 15 / e 11 T ... (3)

【0024】定数g33は、図1(A)に示すように分極
方向から力が加わり、かつ分極方向に歪んだ時の歪み量
Δxに比例して発生する電圧の比例定数である。発生す
る電圧は分極方向に垂直な面に取り付けた電極1,2に
より検出できる。定数g15は図2(A)に示すように、
分極方向に沿うような方向に滑べり応力が加わり、その
方向に歪んだ時の滑べり歪み量Δyに比例して発生する
電圧の比例定数である。発生する電圧は力の加わる面に
取り付けた電極11,12によって検出できる。定数g
31は図3(A)に示すように分極方向に対して垂直方向
から力が加わり、分極方向に対して垂直方向に歪んだ時
の歪み量Δyに比例して発生する電圧の比例定数であ
る。発生する電圧は分極方向に垂直な面に取り付けた電
極21,22により検出を行なう。
The constant g 33 is the proportionality constant voltage generated in proportion from the polarization direction, as shown in FIG. 1 (A) a force is applied, and the distortion amount Δx when distorted in the polarization direction. The generated voltage can be detected by the electrodes 1 and 2 attached to the plane perpendicular to the polarization direction. Constant g 15, as shown in FIG. 2 (A),
This is a proportional constant of a voltage generated in proportion to the amount of slip distortion Δy when a sliding stress is applied in a direction along the polarization direction and is distorted in that direction. The generated voltage can be detected by the electrodes 11, 12 attached to the surface on which the force is applied. Constant g
Numeral 31 denotes a proportional constant of a voltage generated in proportion to a distortion amount Δy when a force is applied from a direction perpendicular to the polarization direction as shown in FIG. . The generated voltage is detected by electrodes 21 and 22 mounted on a plane perpendicular to the polarization direction.

【0025】一方、逆圧電効果は、図1(B),図2
(B),図3(B)に示されるような電界を加えると歪
みや力が発生する効果で、発生力は以下のように示され
る。
On the other hand, the inverse piezoelectric effect is shown in FIGS.
(B), when an electric field as shown in FIG. 3 (B) is applied, distortion and force are generated, and the generated force is shown as follows.

【数4】 Fi =(S/L)(dij/s)Vj …(4) ## EQU4 ## Fi = (S / L) (d ij / s) V j (4)

【0026】ここで、Sは圧電体の面積、Lは圧電体の
長さ、sはコンプライアンス(弾性定数)である。発生
する変位量は、
Here, S is the area of the piezoelectric body, L is the length of the piezoelectric body, and s is the compliance (elastic constant). The amount of displacement that occurs is

【数5】 Li =dijj …(5) で求められる。L i = d ij V j (5)

【0027】ただし共振時の振幅には圧電素子が設置さ
れる系の機械的品質係数Qmが関与するため、共振時の変
位つまり振幅は、
However, the amplitude at resonance is related to the mechanical quality factor Qm of the system in which the piezoelectric element is installed.

【数6】 Li =Qm ijj …(6) で与えられる。[6] is given by Li = Q m d ij V j ... (6).

【0028】圧電素子に電圧印加するための電極配置
は、圧電効果を得る場合と同様で良い。つまり、分極方
向に垂直な面に取り付けた電極1,2により印加した場
合は、歪みΔxは分極方向に発生し、この時の印加電圧
に対する比例定数はg33である(図1参照)。分極方向
に沿う面に取り付けた電極11,12に印加した場合
は、歪みΔyは分極方向に沿うように発生し、この時の
印加電圧に対する比例定数はg15である(図2参照)。
分極方向に垂直な面に取り付けた電極21,22に印加
した場合は、歪みΔyは分極方向に対して垂直方向に発
生し、この時の印加電圧に対する比例定数はg 31である
(図3参照)。
Electrode arrangement for applying voltage to piezoelectric element
May be the same as when the piezoelectric effect is obtained. In other words, the polarization method
Field applied by electrodes 1 and 2 attached to the surface perpendicular to
In this case, the strain Δx occurs in the polarization direction, and the applied voltage
Is proportional to g33(See FIG. 1). Polarization direction
When applied to electrodes 11 and 12 attached to the surface along
Is generated so that the strain Δy is generated along the polarization direction.
The proportionality constant to the applied voltage is gFifteen(See FIG. 2).
Applied to electrodes 21 and 22 mounted on a plane perpendicular to the polarization direction
The strain Δy occurs in the direction perpendicular to the polarization direction.
And the proportional constant to the applied voltage at this time is g 31Is
(See FIG. 3).

【0029】本願の触覚呈示装置は、上記で説明した逆
圧電効果を利用して、触覚呈示を行なう。その場合、通
常圧電素子の歪み、つまり変位量はその全長に比べて非
常に微小で、そのままの変位量を人間が知覚するには非
常に困難である。そのため、本願はこの変位を弾性部材
と伝達部材とによって構成される機械的な系の共振を利
用することによって拡大し、人間が楽に知覚できる程度
の変位に増幅する。共振は、系の固有振動との同期によ
って発生する。また、系の機械的な形状によって固有振
動数は変化するが、圧電体の振動とその圧電体を含めて
構成される系の固有振動数は整合を採ることによって共
振は簡単に発現できる。
The tactile sensation providing device of the present invention performs tactile sensation presentation by utilizing the above-described inverse piezoelectric effect. In this case, the distortion of the piezoelectric element, that is, the displacement is usually very small compared to the entire length, and it is very difficult for a human to perceive the displacement as it is. Therefore, in the present application, this displacement is enlarged by utilizing the resonance of the mechanical system constituted by the elastic member and the transmission member, and is amplified to a displacement that can be easily perceived by humans. The resonance is generated by synchronization with the natural vibration of the system. Although the natural frequency varies depending on the mechanical shape of the system, resonance can be easily generated by matching the vibration of the piezoelectric body and the natural frequency of the system including the piezoelectric body.

【0030】特に共振周波数の1次モードは変形は単純
であるが、変位は最大であるため、振動する系にとって
は非常に重要なモードで、この1次モードの発生する周
波数で圧電体を振動させる、あるいは、圧電素子の振動
周波数が系の1次モードに一致するように機械的な系を
構成することによって圧電素子の微小な変位を簡単に拡
大することが可能となる。
In particular, although the primary mode of the resonance frequency is simple in deformation, the displacement is the maximum, and is therefore a very important mode for a vibrating system. The piezoelectric body vibrates at the frequency at which the primary mode occurs. Alternatively, by configuring the mechanical system such that the vibration frequency of the piezoelectric element matches the primary mode of the system, it is possible to easily expand the minute displacement of the piezoelectric element.

【0031】図5は本発明の触覚呈示装置の構成の概略
を示した図である。対象物との接触状態を検出してその
触覚状態信号を出力する検出手段51と、その接触状態
信号を触覚情報に変換する信号処理手段52、及び触覚
呈示手段53とから構成され、その触覚呈示手段53は
圧電素子と、その圧電素子の振動を伝達する弾性部材、
弾性部材の振動を操作者の指先に伝達する伝達部材から
構成されている。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the tactile sensation providing device of the present invention. The detection unit 51 includes a detection unit 51 that detects a contact state with an object and outputs a tactile state signal, a signal processing unit 52 that converts the contact state signal into tactile information, and a tactile presentation unit 53. The means 53 includes a piezoelectric element, an elastic member that transmits vibration of the piezoelectric element,
The transmission member is configured to transmit the vibration of the elastic member to the fingertip of the operator.

【0032】検出手段51が対象物に接触した場合、そ
の対象物との接触状態を検出してその接触状態信号を出
力し、接触状態信号を信号処理手段52によって接触状
態に基づく対象物の滑べり感や表面粗さ、硬さ、柔らか
さ等の各種の触覚情報に変更する信号処理を行ない、そ
の信号に応じての触覚呈示手段53を駆動することによ
って、触覚情報を操作者に伝達して、対象物と接触した
場合の接触状態と対象の特徴を操作者に知覚させる。そ
して、この時の触覚呈示手段53の駆動は、上記にて説
明した、圧電素子の滑べり振動によって励起される伝達
部の滑べり振動を操作者の指先に呈示することにより、
操作対象を把持した場合の滑べり感、あるいは表面粗さ
等の表面情報を表現する。
When the detecting means 51 comes into contact with the object, the state of contact with the object is detected, the contact state signal is output, and the contact state signal is transmitted by the signal processing means 52 to the object based on the contact state. The tactile information is transmitted to the operator by performing signal processing for changing to various tactile information such as slipperiness, surface roughness, hardness, and softness, and driving the tactile presentation means 53 according to the signal. Then, the operator is made to perceive the contact state and the characteristics of the object when the operator touches the object. The driving of the tactile sense presenting means 53 at this time is performed by presenting the above-described sliding vibration of the transmission unit excited by the sliding vibration of the piezoelectric element to the operator's fingertip.
It expresses surface information such as slipperiness or surface roughness when the operation target is gripped.

【0033】以下、上述した原理に基づいて本発明に係
る触覚呈示手段の具体的実施例について説明する。図6
は、本発明に係る触覚呈示手段の基本構成を示す第1実
施例の斜視図である。これは、滑り振動を発生する直方
体の圧電素子61の長手方向両端部に、圧電素子6aの
振動を伝達する弾性部材62,63が取り付けられ、さ
らにその弾性部材に支えられるように圧電素子61に平
行に一定の距離をおいて、伝達部材64が固定されてい
る。そして、圧電素子61に滑り振動を発生させると、
その振動を弾性部材62,63を介して伝達部材64を
振動させ、操作者の指先に同じく滑り振動として伝達さ
せる。
Hereinafter, a specific embodiment of the tactile sensation providing means according to the present invention will be described based on the above-described principle. FIG.
1 is a perspective view of a first embodiment showing a basic configuration of a tactile sense presenting means according to the present invention. This is because elastic members 62 and 63 for transmitting the vibration of the piezoelectric element 6a are attached to both ends in the longitudinal direction of a rectangular parallelepiped piezoelectric element 61 that generates sliding vibration, and the piezoelectric element 61 is supported by the elastic member. The transmission member 64 is fixed at a fixed distance in parallel. Then, when a slip vibration is generated in the piezoelectric element 61,
The transmission member 64 is vibrated through the elastic members 62 and 63 to transmit the vibration to the fingertip of the operator as sliding vibration.

【0034】図7は、前記伝達部材64の振動状態を示
す図である。圧電素子61を滑り振動を発生させるよう
に駆動すると、圧電素子61の両端に配置された所定の
弾性を持つ弾性部材62,63が、これに従って倒れ込
むように変位する。すると、この弾性部材62,63に
固定された伝達部材64が、これに追従して変位するこ
とになる。このとき、圧電素子61にかける電圧を周期
的に変化させることによって変位方向が変化し、往復運
動をさせることができる。
FIG. 7 is a diagram showing a vibration state of the transmission member 64. When the piezoelectric element 61 is driven to generate sliding vibration, the elastic members 62 and 63 having predetermined elasticity disposed at both ends of the piezoelectric element 61 are displaced so as to fall in accordance with the elastic members. Then, the transmission member 64 fixed to the elastic members 62 and 63 is displaced following the transmission member 64. At this time, by periodically changing the voltage applied to the piezoelectric element 61, the displacement direction changes, and reciprocation can be performed.

【0035】また、前にも示したように、圧電素子の振
動変位は微小である。そこで弾性部材62,63及び伝
達部材64で構成される機械的系の固有振動数が、圧電
素子61の周波数に対して共振が起こる周波数となるよ
うに設計することによって、伝達部材の変位量を大きく
することができる。そのため、指を伝達部材に置けば明
らかに変位していることが知覚でき、変位方向に滑り感
を得ることが可能となる。
Further, as described above, the vibration displacement of the piezoelectric element is very small. Therefore, by design such that the natural frequency of the mechanical system constituted by the elastic members 62 and 63 and the transmission member 64 becomes a frequency at which resonance occurs with respect to the frequency of the piezoelectric element 61, the displacement of the transmission member is reduced. Can be bigger. Therefore, if the finger is placed on the transmission member, it can be clearly sensed that the finger is displaced, and it is possible to obtain a sense of slip in the direction of displacement.

【0036】図8は、本発明の触覚呈示手段の第2実施
例を示す斜視図であり、図9は、その動作の一例を示す
図である。これは、第1実施例の触覚呈示手段をさらに
拡張した構成としたものであり、圧電素子71,弾性部
材72,73及び伝達部材74によりなる同様な基本構
成を有する触覚呈示手段を、基板75上に複数個並列さ
せて一つの触覚呈示手段としたものである。各触覚呈示
手段の動作は上述した単数のものと同様であるが、各々
の動きにより滑り感の分解能を向上させることができ、
更に各触覚呈示手段の圧電素子の分極の組み合わせを単
独に駆動できるようにすれば、前後2方向の滑り感を呈
示することも可能である。また、図9に示すように、各
圧電素子71の分極方向を互い違いに配置することによ
って、各伝達部材74に伝達される振動の方向を互い違
い呈示する。これによって、両方向からの滑りを受ける
ことになるため、知覚としては滑り感とは逆の滑りにく
い感覚を認識することが可能となる。
FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention, and FIG. 9 is a view showing an example of the operation thereof. This is a configuration in which the tactile sensation providing means of the first embodiment is further expanded, and a tactile sensation providing means having a similar basic configuration including a piezoelectric element 71, elastic members 72, 73, and a transmission member 74 is provided on a substrate 75. A plurality of tactile sense presenting means are arranged in parallel on the upper part. The operation of each tactile sensation providing means is the same as the singular one described above, but the resolution of the slip feeling can be improved by each movement,
Furthermore, if the combination of the polarizations of the piezoelectric elements of each tactile sense presenting means can be driven independently, it is possible to present a sense of slipping in two directions in the front and rear directions. In addition, as shown in FIG. 9, by alternately arranging the polarization directions of the respective piezoelectric elements 71, the directions of the vibration transmitted to the respective transmission members 74 are alternately presented. As a result, since slippage occurs in both directions, it is possible to recognize a sense of non-slip that is opposite to a sense of slip as a perception.

【0037】図10は、本発明の触覚呈示手段の第3実
施例を示す斜視図である。これは、第1実施例の触覚呈
示手段をさらに拡張した構成としたものであり、圧電素
子81,弾性部材82,83及び伝達部材84によりな
る同様な基本構成を有する4つ触覚呈示手段80A,8
0B,80C,80Dを、さらに円形の基板85上に放
射状に構成したものである。各触覚呈示手段は、上述し
た図7で示したような動作を行い、このような構成とし
たことにより、対抗する触覚呈示手段80Aと80C又
は80Bと80Dが同方向に設けられた分極によって同
方向に駆動し、対抗する触覚呈示手段の各組み毎の駆動
による縦または横方向の滑りと、両組みを同時に駆動す
ることによる45°方向の滑り感を呈示することが可能
である。
FIG. 10 is a perspective view showing a third embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention. This is a configuration in which the tactile sensation providing means of the first embodiment is further expanded, and has four similar haptic sensation providing means 80A having the same basic configuration including a piezoelectric element 81, elastic members 82 and 83, and a transmission member 84. 8
0B, 80C, and 80D are further radially formed on a circular substrate 85. Each of the tactile sensation providing means performs the operation as shown in FIG. 7 described above, and by adopting such a configuration, the opposing tactile sensation providing means 80A and 80C or 80B and 80D are provided by the polarization provided in the same direction. It is possible to present a vertical or horizontal sliding by driving each pair of opposing tactile sensation presenting means and a 45 ° sliding feeling by simultaneously driving both sets.

【0038】図11は、本発明の触覚呈示手段の第4実
施例を示す斜視図である。これは、第3実施例の触覚呈
示手段をさらに拡張した構成としたものであり、第2実
施例で示した基本構成を有する触覚呈示手段を並列させ
たものを1つとして、上述した第3実施例と同様に基板
95上に放射状に4つ設けた触覚呈示手段である。この
ような構成としたことにより、縦または横方向の滑り
と、45°方向の滑り感を高い分解能で呈示することが
可能となるだけでなく、並列された圧電素子の分極方向
を互い違いに配列することによって、呈示する滑り振動
の方向を互い違いにでき、これにより両方向からの滑り
を受けることになるため、知覚としては滑り感とは逆の
滑りにくい感覚を認識することが可能となり、さらに微
妙な感覚の呈示が可能となる。
FIG. 11 is a perspective view showing a fourth embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention. This is a configuration in which the tactile sensation providing means of the third embodiment is further expanded, and the tactile sensation providing means having the basic configuration shown in the second embodiment is arranged in parallel with Similar to the embodiment, four tactile sense presenting means are provided radially on the substrate 95. With such a configuration, it is possible not only to present the vertical or horizontal sliding and the 45 ° sliding feeling with high resolution, but also to arrange the polarization directions of the parallel piezoelectric elements alternately. By doing so, the direction of the slip vibration to be presented can be alternated, which causes slip from both directions, so that it is possible to recognize the sense of slippage that is opposite to the sense of slip as a perception, It is possible to present an unusual sensation.

【0039】図12は、本発明の触覚呈示手段の第5実
施例を示す斜視図である。まず、ベース109上にコイ
ル105を巻いた軸部108を挟んだ永久磁石が固定さ
れたボイスコイルを構成し、その軸部108上には基板
110及び超音波遮断部材12kが重ねられて設けられ
ている。そして、その超音波遮断部材111上に圧電素
子101,弾性部材102,103及び伝達部材104
からなる基本構成を有する触覚呈示手段が設けられてい
る。そこで、このコイル105に直流電流を与えると、
その電流に比例する力がコイル105に上下方向に生じ
て触覚呈示手段を上下方向に変動あるいは突出させ、そ
れに伴って圧電素子101に滑り振動を発生させると、
その振動を弾性部材102,103を介して伝達部材1
04を振動させる。そのため、人間の触覚に関する時間
応答限界以上の周波数でボイスコイルを駆動することに
より、伝達部材104が上下に変動して、対象の硬さや
柔らかさを表現できると共に、コイルに流れる電流によ
って発生する触覚呈示手段を保持する力によって操作対
象を押し込んだ場合の反撥力を表現できる。即ち、本実
施例によれば、操作者に対して対象物の硬さ、柔らか
さ、表面情報、そして滑べり感を伝達することが可能と
なる。
FIG. 12 is a perspective view showing a fifth embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention. First, a voice coil in which a permanent magnet sandwiching a shaft portion 108 around which a coil 105 is wound is fixed on a base 109, and a substrate 110 and an ultrasonic wave blocking member 12k are provided on the shaft portion 108 in an overlapping manner. ing. Then, the piezoelectric element 101, the elastic members 102 and 103, and the transmission member 104 are placed on the ultrasonic blocking member 111.
Is provided. Therefore, when a direct current is applied to the coil 105,
When a force proportional to the current is generated in the coil 105 in the vertical direction to cause the tactile sense presenting means to fluctuate or protrude in the vertical direction, and to cause the piezoelectric element 101 to generate sliding vibration,
The vibration is transmitted to the transmission member 1 via the elastic members 102 and 103.
04 is vibrated. Therefore, by driving the voice coil at a frequency equal to or higher than the time response limit related to the human tactile sense, the transmitting member 104 can move up and down to express the hardness or softness of the object, and the tactile sense generated by the current flowing through the coil. The repulsion force when the operation target is pushed by the force holding the presenting means can be expressed. That is, according to the present embodiment, it is possible to transmit the hardness, softness, surface information, and slipperiness of the target object to the operator.

【0040】図13は上記第5実施例に関する回路構成
の概略を示した図であり、本発明に関する代表的な回路
構成である。センサ121にセンサ回路122及び知覚
信号化処理回路123が順に接続され、その知覚信号化
処理回路123にはボイスコイル129を駆動する駆動
回路128と知覚信号−発振周波数変換回路124とが
接続されている。そして、知覚信号−発振周波数変換回
路124には、発振回路125及び圧電素子127を駆
動する選択回路126が順に接続されている。
FIG. 13 is a diagram schematically showing a circuit configuration according to the fifth embodiment, which is a typical circuit configuration according to the present invention. A sensor circuit 122 and a perceptual signal processing circuit 123 are sequentially connected to the sensor 121, and a drive circuit 128 for driving the voice coil 129 and a perceptual signal-oscillation frequency conversion circuit 124 are connected to the perceptual signal processing circuit 123. I have. The oscillation circuit 125 and the selection circuit 126 for driving the piezoelectric element 127 are sequentially connected to the perceptual signal-oscillation frequency conversion circuit 124.

【0041】このような構成により、センサ121から
の触覚状態信号は、センサの出力を処理するセンサ回路
122に入り、その後、センサ回路の出力を硬さ、柔ら
かさ、滑べり感等の知覚信号への変換や分岐処理する知
覚信号化処理回路123に入る。その後、硬さ、柔らか
さの知覚信号はボイスコイルの駆動回路128へ伝達さ
れ、そこで処理された駆動信号に基づきボイスコイル1
29を駆動する。また、滑べり感、表面粗さの知覚信号
は、その知覚信号を発信周波数に変換する知覚信号- 発
振周波数変換回路124、及び圧電素子を駆動する発振
回路125を経た後、複数配置された圧電素子127の
どの圧電素子を駆動するのか、あるいは、どの方向の滑
べり振動を励起するのかを選択するための選択回路12
6を経て、圧電素子127を駆動して伝達部材に滑べり
振動を呈示する。
With such a configuration, the tactile state signal from the sensor 121 enters the sensor circuit 122 that processes the output of the sensor, and thereafter, the output of the sensor circuit is converted into a perceptual signal such as hardness, softness, and slipperiness. Into a perceptual signal processing circuit 123 for conversion into a signal and branch processing. After that, the perception signal of the hardness and the softness is transmitted to the voice coil drive circuit 128, and based on the processed drive signal, the voice coil 1
29 is driven. The perceived signal of slipperiness and surface roughness passes through a perceived signal-oscillation frequency conversion circuit 124 that converts the perceived signal into an oscillation frequency, and an oscillation circuit 125 that drives a piezoelectric element. A selection circuit 12 for selecting which piezoelectric element of the element 127 is to be driven or which direction of the sliding vibration is to be excited.
Through 6, the piezoelectric element 127 is driven to present sliding vibration to the transmission member.

【0042】[0042]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、操作者
に滑り感や表面粗さ等の表面情報を含めた触覚情報を伝
達することにより、操作者が自分の手によってあたかも
実際に対象を操作しているような感覚を得ることができ
るため、従来技術で示したような装置において、操作の
乖離感を無くして装置の操作性向上と、より正確で操作
性のよい操作を行うことができる。
As described above, according to the present invention, by transmitting tactile information including surface information such as a feeling of slippage and surface roughness to an operator, it is possible for the operator to actually control the object by his / her own hand. It is possible to improve the operability of the device by eliminating the feeling of operation divergence and to perform more accurate and operable operation in a device as described in the related art because it is possible to obtain the feeling of operating the device. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】圧電体の厚み方向における基本機能を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a basic function in a thickness direction of a piezoelectric body.

【図2】圧電体の長さ方向における基本機能を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a basic function in a length direction of a piezoelectric body.

【図3】圧電体の滑り方向における基本機能を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a basic function in a sliding direction of a piezoelectric body.

【図4】圧電効果を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a piezoelectric effect.

【図5】本発明の構成の概略を示す図。FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the present invention.

【図6】本発明の触覚呈示手段の第1実施例を示す斜視
図。
FIG. 6 is a perspective view showing a first embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention.

【図7】触覚呈示手段の動作状態を示す図。FIG. 7 is a diagram showing an operation state of the tactile sense presenting means.

【図8】本発明の触覚呈示手段の第2実施例を示す斜視
図。
FIG. 8 is a perspective view showing a second embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention.

【図9】圧電素子の分極方向を示す図FIG. 9 is a diagram showing a polarization direction of a piezoelectric element.

【図10】本発明の触覚呈示手段の第3実施例を示す斜
視図。
FIG. 10 is a perspective view showing a third embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention.

【図11】本発明の触覚呈示手段の第4実施例を示す斜
視図。
FIG. 11 is a perspective view showing a fourth embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention.

【図12】ボイスコイルと一体化した本発明の触覚呈示
手段の第5実施例を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a fifth embodiment of the tactile sense presenting means of the present invention integrated with a voice coil.

【図13】本発明の信号処理手段の実施例を示す図。FIG. 13 is a diagram showing an embodiment of the signal processing means of the present invention.

【図14】顕微鏡に関する従来技術を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a conventional technique regarding a microscope.

【図15】ロボットマニピュレータに関する従来技術を
示す図。
FIG. 15 is a diagram showing a conventional technique relating to a robot manipulator.

【図16】本出願人の既提案の触覚呈示装置を示す図。FIG. 16 is a diagram showing a tactile sensation providing device already proposed by the present applicant.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

51 検出手段 52 触覚呈示手段 53 信号処理手段 61 圧電素子 62,63 弾性部材 64 伝達部材 Reference Signs List 51 detecting means 52 tactile presenting means 53 signal processing means 61 piezoelectric elements 62, 63 elastic member 64 transmitting member

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 3/00 - 3/04 B25J 9/10 - 9/22 B25J 13/00 - 13/08 B25J 19/02 - 19/06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B25J 3/00-3/04 B25J 9/10-9/22 B25J 13/00-13/08 B25J 19 / 02-19/06

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対象物との接触状態を検出してその触覚
状態信号を出力する手段と、 その検出手段により検出した接触状態に基づき対象物の
触覚情報に変換して出力する信号処理手段と、 滑り振動を発生する圧電素子とからなり、 前記信号処理手段により出力された信号に応じて、前記
圧電素子に滑り振動を発生させ、操作者に対象物の表面
情報を提示すること を特徴とする触覚呈示装置。
1. A means for detecting a contact state with an object and outputting a tactile state signal thereof, and a signal processing means for converting and outputting tactile information of the object based on the contact state detected by the detecting means. A piezoelectric element that generates a sliding vibration, and according to a signal output by the signal processing means,
A sliding vibration is generated in the piezoelectric element, and the operator is given a surface
A tactile presentation device that presents information .
【請求項2】滑り振動を発生する圧電素子と、2. A piezoelectric element for generating a sliding vibration, この圧電素子からの振動を伝達する為の弾性部材と、An elastic member for transmitting vibration from the piezoelectric element; 伝達された振動を操作者に触覚情報として伝達する伝達Transmission that transmits the transmitted vibration to the operator as tactile information
部材からなることを特徴とする触覚呈示装置。A tactile sense presentation device comprising a member.
【請求項3】滑り振動を発生する圧電素子と、3. A piezoelectric element for generating a sliding vibration, この圧電素子の両端に設けられた複数の弾性部材と、A plurality of elastic members provided at both ends of the piezoelectric element, 前記複数の弾性部材に両端を支持された伝達部材を有A transmission member having both ends supported by the plurality of elastic members;
し、And 前記圧電素子により発生した滑り振動を前記複数の弾性The slip vibration generated by the piezoelectric element is
部材を介して前記伝達部材に伝達し、伝達部材に接触しThrough the member to the transmission member and contact the transmission member
た操作者に触覚を提示することを特徴とする触覚呈示装Tactile presentation device characterized by presenting a tactile sensation to an affected operator
置。Place.
【請求項4】前記圧電素子からの振動を伝達する為の弾4. An elastic member for transmitting vibration from the piezoelectric element.
性部材と、伝達された振動を操作者に触覚情報として伝The transmitted vibration is transmitted to the operator as tactile information.
達する伝達部材をさらに有し、前記信号処理手段によりFurther comprising a transmission member that reaches the
出力された信号に応じて表面情報を伝達する触覚呈示手Tactile presentation hand that transmits surface information according to the output signal
段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載の触覚呈The tactile presentation according to claim 1, further comprising a step.
示装置。Indicating device.
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