JP4542772B2 - 形状・硬さ入出力システム - Google Patents

形状・硬さ入出力システム Download PDF

Info

Publication number
JP4542772B2
JP4542772B2 JP2003410712A JP2003410712A JP4542772B2 JP 4542772 B2 JP4542772 B2 JP 4542772B2 JP 2003410712 A JP2003410712 A JP 2003410712A JP 2003410712 A JP2003410712 A JP 2003410712A JP 4542772 B2 JP4542772 B2 JP 4542772B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input
shape
output
hardness
output element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003410712A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005172519A (ja
Inventor
忠史 尾坂
和司 吉田
亮子 一野瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2003410712A priority Critical patent/JP4542772B2/ja
Publication of JP2005172519A publication Critical patent/JP2005172519A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4542772B2 publication Critical patent/JP4542772B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

本発明は、遠隔地にある物品等の形状及び硬さを操作者に伝達できる形状・硬さ入出力システムに関する。
近年、インターネット技術の波及と低価格及び高機能パーソナルコンピュータの普及によって、多種類の情報がネットワークを介して提供されるようになっている。
また、伝達される情報の認知を高めるため、視覚や聴覚のほかに、人が対象物に手指で触れたときに感じる凹凸や硬軟などの触力覚を伝達する触力覚呈示装置が提案されている(例えば、特許文献1を参照)。特許文献1によれば、平面または曲面に対して進退が可能に支持された複数の呈示素子と、呈示素子を支持する基部と、呈示素子のそれぞれを独立して進退方向に駆動するとともに、呈示素子に外力が作用するときには、あらかじめ取得・蓄積された情報に基づいて反力を付与する駆動装置を有するものである。呈示対象物に関する情報の作成又は取得は、幾何学的な情報を取得する位置センサと、対象物の硬軟感に関する情報を取得する力変位センサとからなる触力覚情報検出装置で行うものである。
特開2000−89895
しかしながら、上述した特許文献1に示すような従来技術では、あらかじめ取得・蓄積された情報に基づいて触力覚を再現するものなので、遠隔地にある情報をリアルタイムかつ双方向に伝達することができない。
また、触力覚情報検出装置と呈示部が別の装置であり、遠隔地にいる操作者と双方向に情報を交換する場合、各場所で触力覚情報検出装置と呈示部が必要であり、装置が大がかりになる。さらに、触力覚呈示装置は、入出力素子に外力が働いて変位が生じたときに反力を付与する構造であるから、入出力素子の押し始めは反力を発生しないので操作者が違和感を感じる。
本発明は、遠隔地にある物品等の形状及び硬さを操作者にリアルタイムで且つ双方向に伝達できる形状・硬さ入出力システムを提供することにある。
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
物品の形状と硬さを検出及び呈示する第1の形状・硬さ入出力部と、物品の形状と硬さを検出及び呈示する第2の形状・硬さ入出力部と、前記第1の形状・硬さ入出力部の制御を行う第1の制御装置と、前記第2の形状・硬さ入出力部の制御を行う第2の制御装置と、前記第1の制御装置と前記第2の制御装置を接続するネットワークと、を備える形状・硬さ入出力システムであって、
前記第1と第2の形状・硬さ入出力部は、上下方向に動く複数の入出力素子と、前記入出力素子を駆動する複数の入出力素子駆動機構と、を備え、
前記入出力素子駆動機構は、前記入出力素子に加わる押圧力を検出する押圧力検出部と、前記入出力素子に負荷を付与する負荷付与手段と、前記入出力素子の変位量を検出する変位量検出部と、前記入出力素子を駆動する駆動手段と、を有し、
前記物品を載置することによって前記第1の形状・硬さ入出力部又は前記第2の形状・硬さ入出力部に加わる押圧力と変位量を、前記押圧力検出部と前記変位量検出部で検知し、
前記検知した押圧力と変位量を前記第2の形状・硬さ入出力部又は前記第1の形状・硬さ入出力部に伝達して前記第2の形状・硬さ入出力部又は前記第1の形状・硬さ入出力部を制御し、
前記物品の形状と硬さを相手側の形状・硬さ入出力部に現出する構成とする。
また、前記形状・硬さ入出力システムにおいて、前記第2の形状・硬さ入出力部の前記負荷付与手段と前記駆動手段は、前記第1の形状・硬さ入出力部の前記押圧力検出部と、前記第1の形状・硬さ入出力部の前記変位量検出部と、の検出結果に基づいて制御される構成とする。
本発明によれば、遠隔地にある物品等の形状及び硬さを操作者にリアルタイムで且つ双方向に伝達できる。また、入力(検出)及び出力(呈示)を1つの装置で実現できる。
さらに、変位の有無によらず、硬さや反力を呈示するので、操作者が違和感を感じることなく、形状・硬さ入出力システムを使用することが可能となる。
本発明の実施形態に係る形状・硬さ入出力システムについて、図1〜図13を参照しながら以下詳細に説明する。図1は、本発明の実施形態に係る形状・硬さ入出力システムの概要を示す全体構成図である。
図1において、形状・硬さ入出力システム1は、物品等の形状や硬さを検出(入力)及び呈示(出力)する2つの形状・硬さ入出力部2−1,2−2と、それぞれの形状・硬さ入出力部2に接続して形状・硬さ入出力部2の制御を行う制御装置3と、2つの制御装置3を接続するLAN等のネットワーク4と、から構成される。この2つの形状・硬さ入出力部2は、それぞれ離れた場所に設置することにしている。これにより、離れた場所であっても物品等の形状や硬さを伝達できるようになる。ネットワーク4接続により、物品等の形状や硬さの情報をリアルタイムに送受信できるようになる。2つの形状・硬さ入出力部2は同一の構造であり、入力(検出)及び出力(呈示)を行うことができる。
図2は本実施形態に関する形状・硬さ入出力部2の構成を示す見取図である。形状・硬さ入出力部2は、ベース5と複数の入出力素子6と入出力素子6を駆動する入出力素子駆動機構14とからなる。ベース5には、複数の穴が縦(Y)方向と横(X)方向にマトリクス状に開けられており、これらの穴に入出力素子6を挿入する。このベース5の穴は、入出力素子6の水平方向のずれを抑制するように作用する。
入出力素子6は、それぞれが独立して上下方向に動くようにしている。入出力素子6は、操作者の手や物品等で押し下げられる場合があり、また、入出力素子駆動機構14で上方に突出する場合がある。入出力素子6の上端は、ベース5より所定量突出するようになっており、この入出力素子6の上端を操作者や物品が触れることにより形状及び硬さといった情報を伝達することができる。また、入出力素子6の上方及び下方の動きを制限するために、図示しないストッパを設置している。なお、この入出力素子6の直径が小さいほど、物品等の形状や硬さを細かく入力(検出)及び出力(呈示)できるので情報の伝達能力がよい。
入出力素子駆動機構14は、入出力素子6を独立して駆動するために1つの入出力素子6に1つの入出力素子駆動機構14を設置している。つまり、入出力素子6の数だけ入出力素子駆動機構14が必要である。
ここでまず、本実施形態に係る形状・硬さ入出力システムの機能又は作用の概要を説明する。入出力部2−1の入出力素子6に載置する物品として、例えば、中空の中心軸周りが金属でできた内周金属部とその外周部が柔軟性のある外周ゴム部とからなる小型の車輪状物品を対象とする。このとき、入出力部2−2には、手指又は物品を載せていないものとする。入出力部2−1では、素子6が中心軸の中空部では高く突出し、内周金属部及び外周ゴム部に対応する素子6は、小型の車輪状物品の自重により当該内周金属部及び当該外周ゴム部に当接した位置にまでしか突出しない。
入出力部2−1における入出力素子6の突出(変位)状況が制御装置3を通して遠隔の入出力部2−2に伝達され、入出力部2−2における入出力素子6が同様の突出状況(突出の高低は入出力部2−1と2−2とで逆であっても良い)を再現する。このように、入出力部2−1において小型車輪状物品の形状が検出(入力)できるとともに、入出力部2−2において当該小型車輪状物品の形状が呈示(出力)できるのである。
入出力部2−1における各素子6に設けられた感圧センサによって検出された圧力は、制御装置を通して入出力部2−2における駆動機構の負荷付与手段に印加される。入出力部2−2において、小型車輪状物品の内周金属部に対応する入出力素子6を操作者が手指で押圧すると、内周金属部は硬いため、内周金属部に対応する入出力素子には強い負荷が付与されるので、手指に強い抵抗力が働いて物品の硬さを認識できる。一方、入出力部2−2において外周ゴム部に対応する入出力素子6を操作者が手指で押圧すると、外周ゴム部は軟らかいため、外周ゴム部に対応する入出力素子6には比較的弱い負荷が付与されるので手指にはそれほど強い抵抗力が働かず物品の柔軟性を認識できる。このようにして、遠隔の入出力部2−2においても、物品などの形状と硬さが呈示されるのである。以上のことは、本実施形態における具体的例示による説明であるので、本発明はこれに限ることはなく、この明細書で説明する技術的事項に基づくものである。
次に、入出力素子駆動機構14の機構について説明する。なお、説明は1つの入出力素子6に関して行うが、他の入出力素子6もすべて同じ機構である。図3は、入出力素子6を駆動する入出力素子駆動機構14を示す概略構成図である。
図3において、入出力素子駆動機構14は、上下方向に動く入出力素子6と、入出力素子6を駆動する駆動手段7と、外部から加わる押圧力を検出する押圧力検出部8と、入出力素子6に負荷を付与する負荷付与手段9と、入出力素子6の変位量を検出する変位量検出部10と、駆動手段7の駆動力を入出力素子6に伝達する駆動軸11と、ピニオンギア12とラック13と、から構成される。
形状・硬さ入出力システム1では、物品等の形状を検出及び呈示するので入出力素子6をアナログ的に入出力素子6の突出量を制御する必要がある。また、物品等の形状を呈示するためには、入出力素子6はある程度のストロークが必要である。さらに、物品等の硬さを検出及び呈示するので、入出力素子6を駆動するのにある程度のトルクが必要である。以上より、駆動手段7はモータが好ましく、例えばステッピングモータであるが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。
押圧力検出部8は入出力素子6の上端に設置している。上端以外の場所に押圧力検出部8を設置する場合、機構の摩擦負荷の影響を受け、上端に作用する小さな外力を検出できなくなるので、押圧力検出部8は入出力素子6の上端に設置している。また、隣り合った入出力素子6の押圧力検出部8と干渉しないように、押圧力検出部8は、入出力素子6の上端部面積よりも小さくしている。この押圧力検出部8は、例えば感圧導電性ゴムによる感圧センサであるが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。この押圧力検出部8で検出した押圧力は、入出力部2−1と2−2の負荷付与手段の後述する結合力に反映される。
負荷付与手段9は、一方を駆動手段7に接続し、他方を駆動軸11に接続している。負荷付与手段9では、駆動手段7の駆動力を駆動軸11に伝達する際の駆動手段7と駆動軸11の結合力を制御する。入出力素子6を駆動手段7によって駆動する場合には、負荷付与手段9によって加えられる力が入出力素子6を駆動する力になる。負荷付与手段9によって加えられる力以上の押圧力が入出力素子6に作用する場合には、負荷付与手段9で駆動手段7の軸が空転する。また、操作者が入出力素子6を手で押す場合には、負荷付与手段9によって加えられる力が手に作用する抵抗力になる。負荷付与手段を動作させる場合、駆動手段7を励磁して駆動手段7の軸が回転しないようにする必要がある。そして、負荷付与手段9によって加えられる力が駆動軸11と駆動手段7の結合力となり、この結合力が手に作用する抵抗力になる。
なお、負荷付与手段9で加えられる力は、駆動手段7の駆動力を無駄なく伝達するために、駆動手段7で発生する駆動力より大きくなければならない。この負荷付与手段9は、例えば電流によって伝達トルクを変えられる電磁パウダクラッチであるが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。
入出力素子6の変位量を検出する変位量検出部10は、駆動軸11に設置して駆動軸11の回転量を検出することにより、入出力素子6の変位量を得ることができる。変位量検出部10は、入出力素子6の動きを直接検出できるものであってもよいが、隣接する入出力素子6との干渉を防ぐため小型のものにしなければならない。また、変位量検出部10は、駆動手段7と負荷付与手段9の間に設置してはいけない。これは、負荷付与手段9によって、駆動手段7の回転数と駆動軸11の回転数が一致しない場合があり、入出力素子6の変位量を正確に検出できなくなるからである。例えば、操作者が入出力素子6を手で押す場合には、駆動手段7の軸は回転させないからである。変位量検出部10は、例えばエンコーダやポテンショメータであるが、同様の効果が得られれば他のものであっても構わない。
また、この変位量検出部10では、入出力素子6の駆動方向を必ずしも検出しなくてもよい。詳細は後述するが、押圧力検出部8で押圧力を検出するので、駆動方向を判別できるからである。なお、駆動手段7、負荷付与手段9、変位検出手段10は、図示しないベースに設置している。また、ラック13は入出力素子6の下端に接続し、駆動軸11に接続したピニオンギア12から駆動手段7の駆動力が伝達される。
本実施形態では、駆動手段7の駆動力を入出力素子6に伝達するのに、ラック&ピニオン方式を用いている。これは、操作者が入出力素子6を手で押し下げようとした時に、柔らかい物品等を呈示するために入出力素子6が容易に動かなければならないからである。駆動力を伝達する方法として台形ねじやボールネジを用いる方法も考えられるが、リード量を大きくしないと操作者が入出力素子6を手で押し下げようとした時に大きな力を要するので好ましくない。また、本実施形態ではラック&ピニオン方式を用いているが、同様の効果が得られればリンク機構で駆動力を伝達するものであっても構わない。
以上のように、入出力素子6を駆動手段7で上下方向に駆動することにより(入出力素子の上下動の変位量によって)物品等の形状を表現できる。また、入出力素子6に負荷付与手段9により抵抗力または駆動力を加えることによって、物品等の硬さ又は反力(入出力部2−2で操作者が手指で入出力素子6を押圧したときの反力、即ち入出力部2−1に載置された物品の硬さに相当するもの)を表現することができる。
操作者が入出力素子6を手で触り、物品等の硬さを体感するには、駆動手段7は呈示する物品等の硬さを表現できるトルクが必要である。そのため、入出力素子6に対して駆動手段7が大きくなってしまう。そこで、駆動手段7を小さくし出力トルクを大きくするために、駆動手段7と負荷付与手段9の間に減速機を設置してもよい。
図3に示す入出力素子駆動機構14を形状・硬さ入出力部2に設置する場合には、図2に示すように入出力素子駆動機構14が互いに干渉しないように配置しなければならない。入出力素子駆動機構14の設置について図4〜図6を用いて説明する。図4は、形状・硬さ入出力部2における入出力素子駆動機構の配置を示す正面図であり、図5は、形状・硬さ入出力部2における入出力素子駆動機構の配置を示す側面図であり、図6は、形状・硬さ入出力部2における入出力素子駆動機構の配置を示す上面図である。ここで、図6を図面上の真下から見た図が図4であり、図6を右側からみた図が図5である。なお、図4、図5中のA行〜H行、A列〜H列は図6に示す入出力素子6の位置を表している。
図4に示すように中心線より左側の入出力素子6(A列〜D列)を駆動する入出力素子駆動機構14は、形状・硬さ入出力部2の左側に設置し、中心線より右側の入出力素子6(E列〜H列)を駆動する入出力素子駆動機構14は、形状・硬さ入出力部2の右側に設置する。また、中心線に近い入出力素子6を駆動する入出力素子駆動機構14ほど、下方にずらして入出力素子駆動機構14を設置することにしている。また、図5に示すようにA行〜H行の入出力素子駆動機構14は、斜め下方にずらしながら配置するようにしている。このように、図4と図5に示す図示構造からわかるように、中心線に対して外側列(図示の例でA列)の素子について斜め下方に順次に駆動機構を配置し、中心軸に対して内側列(例えば、B列)の素子についてA列より低い位置で斜め下方に順次に駆動機構を配置している。
これらの配置により、入出力素子駆動機構14は互いに干渉することなく、形状・硬さ入出力部2全体の寸法を小さくすることができる。なお、上記では、8行8列に入出力素子6を配置した形状・硬さ入出力部2について説明したが、行数、列数が異なる場合であっても上記と同様に配置すれば、干渉することなく装置全体の寸法を小さくすることができる。
次に、本実施形態に関する入出力素子6の動作を制御するための構成及び方法について説明する。図7は、形状・硬さ入出力システム1の2つの形状・硬さ入出力部2の入出力素子6の対応関係を説明するための上面図である。
図7では、形状・硬さ入出力部Aと形状・硬さ入出力部Bが制御装置3を介してネットワーク4に接続されている。形状・硬さ入出力部Aの入出力素子A11,A12,A13……は、形状・硬さ入出力部Bのそれぞれの入出力素子B11,B12,B13……と対となって制御される。すなわち、入出力素子A11の変位と硬さは入出力素子B11の変位と硬さによって決まり、入出力素子A12の変位と硬さは入出力素子B12の変位と硬さによって決まる。また、入出力素子A11は、形状・硬さ入出力部Aにある他の入出力素子6の影響を受けない。入出力素子A12,A13……も同様に形状・硬さ入出力部Aにある他の入出力素子6の影響を受けない。これは、形状・硬さ入出力部Bについても同様である。
このように、形状・硬さ入出力部Aの1つの入出力素子6は形状・硬さ入出力部Bの1つの入出力素子6と対となって制御される。以下、一対の入出力素子6について説明するが、他の入出力素子6も同様に動作が制御される。
図8は、入出力素子6の駆動機構の機能を示したブロック図である。なお、このブロック図は図7に示す入出力素子A11の駆動機構を示したものである。入出力素子A11の駆動を制御する制御手段3は、A11の変位量検出部10、A11の押圧力検出部8、A11の駆動手段7、A11の負荷付与手段9、B11の変位量検出部10、B11の押圧力検出部8に接続されている。A11及びB11の押圧力検出部8とA11及びB11の変位量検出部10の検出結果に基づいて、A11の負荷付与手段9とA11の駆動手段7の駆動が制御される。
次に、A11及びB11の入出力素子6の動作を図9に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、ステップ101において制御手段3で入出力素子6の制御開始命令が有るか否か判断する。ステップ101において、制御開始命令が有った場合には、ステップ102で入出力素子A11およびB11の押圧力を押圧力検出部8で検出する。そして、ステップ103で入出力素子A11には入出力素子B11の押圧力に相当する負荷を負荷付与手段9で付与し、入出力素子B11には入出力素子A11の押圧力に相当する負荷を負荷付与手段9で付与する。これにより、入出力素子A11では入出力素子B11で検出した硬さ又は反力を、入出力素子B11では入出力素子A11で検出した硬さ又は反力を感じることができる。つまり、対となっている入出力素子6で検出した硬さ又は反力を感じることができるのである。これにより、遠隔地にある物品等の硬さ又は反力を体感することができる。
次に、ステップ104において、ステップ102で検出した入出力素子A11と入出力素子B11の押圧力を比較し、入出力素子A11の押圧力が大きい場合には、ステップ105で入出力素子A11の変位になるように入出力素子B11の駆動手段7を駆動し(このとき、入出力素子A11の駆動手段7は停止している。)、ステップ101に戻る。ステップ104で入出力素子B11の押圧力が入出力素子A11の押圧力より大きいときには、ステップ106で入出力素子B11の変位になるように入出力素子A11の駆動手段7を駆動し(このとき、入出力素子B11の駆動手段7は停止している。)、ステップ101に戻る。即ち、ステップ104における押圧力の比較は、入出力素子AとBのどちらの素子を駆動するかを決めるものである。入出力素子Aにのみ物品を載置すれば入出力素子Bを駆動するということである。
上記のように、入出力素子6に作用する押圧力の比較から、押圧力が大きい場合には、図10の(1)のように操作者の手や物品によって入出力素子6を下方に押し込むことができ、押圧力が小さい場合には、図10の(2)のように駆動手段7によって入出力素子6を上方に突出するようにしている。入出力素子6の変位量(図10中のx)は、図10に示すように向きは反対であるが大きさは常に同じになるようにしている。また、駆動手段7の駆動速度は、入出力素子6を押し込む速度に合わせるようにしており、これによりリアルタイムに物品等の形状および硬さを呈示できる。図10は本実施形態に関する入出力素子の変位量及び変位方向を説明する図である。
なお、入出力素子6の変位量は同じ(1:1)になるようにしたが、変位量を拡大・縮小して呈示してもよい。これにより小さい物品の形状を拡大して表現したり、大きいものを縮小して表現したりすることができるようになる。なお、この拡大・縮小倍率は制御手段3で設定できるようにしている。
以上のように、入出力素子6の駆動を制御するので、入力モードや出力モードといったモード切り換えを必要としないので、操作者は入出力を意識せずに操作できる。
次に、本発明の形状・硬さ入出力システム1の使用例を説明する。本発明の形状・硬さ入出力システム1は、人対人、人対物で使用することができる。人対人の使用例は、離れた場所にいる人とコミュニケーションをとる手段として用いるものである。手の大きさ等を比べることもできるし、力比べを行うこともできる。従来は遠隔地にいる人とコミュニケーションをとるには、電話や手紙や電子メールで行われることが多く、形状や力を伝達することができなかった。このようなとき、本実施形態に係る形状・硬さ入出力システム1を用いれば、リアルタイムで形状や力を伝達できるので、操作者は離れた場所にいながら身近にいるような感覚を得ることができる。
人対物の使用例は、離れた場所とテレビ会議を行っている状況で使用するものである。ある製品の部品について打ち合わせをしている時、部品の形状や硬さを伝達したい場合がある。従来は部品の数値データを伝えるか、郵送等で部品を送付しなければならなかった。数値データでは、部品の情報が感覚的に伝わらないし、郵送等で送付する場合はリアルタイムで形状や硬さを伝達することができない。このようなとき、本実施形態に係る形状・硬さ入出力システム1を用いれば、リアルタイムかつ双方向に部品の形状や硬さを伝達できる。よって、双方で部品を持ち寄り、情報交換をしながらテレビ会議を行うことができるので、効率良くテレビ会議を進行することができる。
ここで、例としてゴムボールの形状と硬さを遠隔地に伝達する方法を述べることにする。まず、ゴムボールを一方の形状・硬さ入出力部2の上に載せる。そのとき、他方の形状・硬さ入出力部2には何も置かない。そうすると、ゴムボールの自重により、入出力素子6が押されゴムボールの形状に凹むようになる。そのとき、他方の形状・硬さ入出力部2にはゴムボールの形状が突出するようになる。そして、他方の形状・硬さ入出力部2で呈示されたゴムボール形状を手で押すと、そのゴムボールの硬さを手で感じることができる。ゴムボールの反力は押し込まれる変位により変化するが、時々刻々変化する押圧力を押圧力検出部8で検出し、負荷付与手段9により負荷を変化させるのでゴムボールの硬さを忠実に伝達することができる。
次に、本実施形態に関する入出力素子駆動機構における他の構成例を図11を参照しながら説明する。図11において、入出力素子駆動機構14に負荷付与手段9を設置せず、駆動手段7を駆動軸11に直接接続するものである。これは、図3に示す負荷付与手段9で行う負荷付与を駆動手段7で行うものである。駆動手段7がステッピングモータの場合、駆動手段7に供給する電流値を変えることにより、トルクが変化する。このトルクを制御することにより、負荷付与ができて物品等の硬さ又は反力を表現できる。入出力素子6を駆動手段7によって駆動する場合には、このトルクが入出力素子6を駆動する力になる。また、操作者が入出力素子6を手で押す場合には、このトルクが手に作用する抵抗力になる。
図12は、図11に示す入出力素子駆動機構における他の構成例の機能を示すブロック図である。なお、このブロック図は図7に示す入出力素子A11の駆動機構を示したものである。入出力素子A11の駆動を制御する制御手段3は、A11の変位量検出部10、A11の押圧力検出部8、A11の駆動手段7、B11の変位量検出部10、B11の押圧力検出部8に接続されている。A11及びB11の押圧力検出部8とA11及びB11の変位量検出部10の検出結果に基づいて、A11の駆動手段7の駆動が制御される。
次に、図11に示す入出力素子駆動機構における他の構成例のA11及びB11の入出力素子6の動作を図13に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ステップ201において制御手段3で入出力素子6の制御開始命令が有るか否か判断する。ステップ201において、制御開始命令が有った場合には、ステップ202で入出力素子A11およびB11の押圧力を押圧力検出部8で検出する。そして、ステップ203で入出力素子A11には入出力素子B11の押圧力に相当するトルクになるように駆動手段7に電流供給し、入出力素子B11には入出力素子A11の押圧力に相当するトルクになるように駆動手段7に電流供給する。これにより、入出力素子A11では入出力素子B11で検出した硬さ又は反力を、入出力素子B11では入出力素子A11で検出した硬さ又は反力を感じることができる。
次に、ステップ204において、ステップ202で検出した入出力素子A11と入出力素子B11の押圧力を比較し、入出力素子A11の押圧力が大きい場合には、ステップ205で入出力素子A11の変位になるように入出力素子B11の駆動手段7を駆動し、ステップ201に戻る。ステップ204で入出力素子B11の押圧力が入出力素子A11の押圧力より大きいときには、ステップ206で入出力素子B11の変位になるように入出力素子A11の駆動手段7を駆動し、ステップ201に戻る。
入出力素子駆動機構14の他の構成例の場合、駆動手段7の摩擦負荷により小さい硬さ又は反力を表現することに多少困難を伴うが、形状・硬さ入出力部2を小型化することができる。駆動手段7の摩擦負荷より大きい硬さ又は反力を表現する場合には、図11に示す他の構成例は有効である。
尚、以上の説明で、第1の形状・硬さ入出力部に、例えば、車輪などの物品を載置した場合の構成例を取り上げたが、これに限らず、人体や動物の手足等を第1の形状・硬さ入出力部に載置してその形状や柔らかさを第2の形状・硬さ入出力部に現出することも、本発明の技術的範囲内のものである。したがって、本実施形態では、上述した物品は形があって重量のあるものとして解するのが相当である。
本発明の実施形態に係る形状・硬さ入出力システムの概要を示す全体構成図である。 本実施形態に関する形状・硬さ入出力部の構成を示す見取図である。 本実施形態に関する入出力素子を駆動する入出力素子駆動機構を示す図である。 本実施形態に関する形状・硬さ入出力部における入出力素子駆動機構の配置を示す正面図である。 本実施形態に関する形状・硬さ入出力部における入出力素子駆動機構の配置を示す側面図である。 本実施形態に関する形状・硬さ入出力部における入出力素子駆動機構の配置を示す上面図である。 本実施形態に係る形状・硬さ入出力システムの2つの形状・硬さ入出力部の入出力素子の対応関係を示す上面図である。 本実施形態に関する入出力素子の駆動機構の機能を示すブロック図である。 本実施形態に関する入出力素子の動作を説明するフローチャートである。 本実施形態に関する入出力素子の変位量及び変位方向を説明する図である。 本実施形態に関する入出力素子駆動機構における他の構成例を示す図である。 図11に示す入出力素子駆動機構における他の構成例の機能を示すブロック図である。 図11に示す入出力素子駆動機構における他の構成例の入出力素子の動作を説明するフローチャートである。
符号の説明
1 形状・硬さ入出力システム
2−1,2−2 形状・硬さ入出力部
3 制御装置
4 ネットワーク
5 ベース
6 入出力素子
7 駆動手段
8 押圧力検出部
9 負荷付与手段
10 変位量検出部
11 駆動軸
12 ピニオンギア
13 ラック
14 入出力素子駆動機構

Claims (6)

  1. 物品の形状と硬さを検出及び呈示する第1の形状・硬さ入出力部と、物品の形状と硬さを検出及び呈示する第2の形状・硬さ入出力部と、前記第1の形状・硬さ入出力部の制御を行う第1の制御装置と、前記第2の形状・硬さ入出力部の制御を行う第2の制御装置と、前記第1の制御装置と前記第2の制御装置を接続するネットワークと、を備える形状・硬さ入出力システムであって、
    前記第1と第2の形状・硬さ入出力部は、上下方向に動く複数の入出力素子と、前記入出力素子を駆動する複数の入出力素子駆動機構と、を備え、
    前記入出力素子駆動機構は、前記入出力素子に加わる押圧力を検出する押圧力検出部と、前記入出力素子に負荷を付与する負荷付与手段と、前記入出力素子の変位量を検出する変位量検出部と、前記入出力素子を駆動する駆動手段と、を有し、
    前記物品を載置することによって前記第1の形状・硬さ入出力部又は前記第2の形状・硬さ入出力部に加わる押圧力と変位量を、前記押圧力検出部と前記変位量検出部で検知し、
    前記検知した押圧力と変位量を前記第2の形状・硬さ入出力部又は前記第1の形状・硬さ入出力部に伝達して前記第2の形状・硬さ入出力部又は前記第1の形状・硬さ入出力部を制御し、
    前記物品の形状と硬さを相手側の形状・硬さ入出力部に現出する
    ことを特徴とする形状・硬さ入出力システム。
  2. 請求項に記載の形状・硬さ入出力システムにおいて、
    前記第2の形状・硬さ入出力部の前記負荷付与手段と前記駆動手段は、前記第1の形状・硬さ入出力部の前記押圧力検出部と、前記第1の形状・硬さ入出力部の前記変位量検出部と、の検出結果に基づいて制御される
    ことを特徴とする形状・硬さ入出力システム。
  3. 請求項に記載の形状・硬さ入出力システムにおいて、
    前記第1の形状・硬さ入出力部の前記押圧力検出部で検出した押圧力に相当する負荷を前記第2の形状・硬さ入出力部の前記負荷付与手段で付与し、前記第2の形状・硬さ入出力部の前記押圧力検出部で検出した押圧力に相当する負荷を前記第1の形状・硬さ入出力部の前記負荷付与手段で付与するとともに、
    前記第1の形状・硬さ入出力部の前記押圧力検出部で検出した押圧力と前記第2の形状・硬さ入出力部の前記押圧力検出部で検出した押圧力とを比較し、
    前記押圧力が大きい方の前記変位量検出部で検出した変位に対応する量を前記押圧力が小さい方の前記駆動手段で駆動する
    ことを特徴とする形状・硬さ入出力システム。
  4. 請求項1、2又は3に記載の形状・硬さ入出力システムにおいて、
    前記入出力素子毎に前記入出力素子駆動機構を設けることを特徴とする形状・硬さ入出力システム。
  5. 請求項に記載の形状・硬さ入出力システムにおいて、
    前記負荷付与手段を別設する代わりに、前記駆動手段に負荷付与手段を内在させることを特徴とする形状・硬さ入出力システム。
  6. 請求項に記載の形状・硬さ入出力システムにおいて、
    前記駆動手段としてステッピングモータを用い、前記ステッピングモータに供給する電流によって負荷付与を行うことを特徴とする形状・硬さ入出力システム。
JP2003410712A 2003-12-09 2003-12-09 形状・硬さ入出力システム Expired - Fee Related JP4542772B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003410712A JP4542772B2 (ja) 2003-12-09 2003-12-09 形状・硬さ入出力システム

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003410712A JP4542772B2 (ja) 2003-12-09 2003-12-09 形状・硬さ入出力システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005172519A JP2005172519A (ja) 2005-06-30
JP4542772B2 true JP4542772B2 (ja) 2010-09-15

Family

ID=34731727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003410712A Expired - Fee Related JP4542772B2 (ja) 2003-12-09 2003-12-09 形状・硬さ入出力システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4542772B2 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4903170B2 (ja) * 2008-02-28 2012-03-28 日本放送協会 触覚情報表示装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS554548A (en) * 1978-06-26 1980-01-14 Agency Of Ind Science & Technol Baresthesia sensor
JPH0458124A (ja) * 1990-06-28 1992-02-25 Fanuc Ltd ロボット用触覚センサ
JPH0730978A (ja) * 1993-07-12 1995-01-31 Hitachi Ltd 力送信装置及び力受信装置並びに力伝送装置
JPH085357A (ja) * 1994-06-16 1996-01-12 Kodo Eizo Gijutsu Kenkyusho:Kk 曲面形状入出力装置およびシステム
JPH11203020A (ja) * 1998-01-16 1999-07-30 Fuji Xerox Co Ltd 触力覚呈示装置
JPH11346272A (ja) * 1998-03-31 1999-12-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 力覚通信端末装置および応力測定装置および力覚呈示装置
JP2000089895A (ja) * 1998-09-12 2000-03-31 Fuji Xerox Co Ltd 触力覚呈示装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS554548A (en) * 1978-06-26 1980-01-14 Agency Of Ind Science & Technol Baresthesia sensor
JPH0458124A (ja) * 1990-06-28 1992-02-25 Fanuc Ltd ロボット用触覚センサ
JPH0730978A (ja) * 1993-07-12 1995-01-31 Hitachi Ltd 力送信装置及び力受信装置並びに力伝送装置
JPH085357A (ja) * 1994-06-16 1996-01-12 Kodo Eizo Gijutsu Kenkyusho:Kk 曲面形状入出力装置およびシステム
JPH11203020A (ja) * 1998-01-16 1999-07-30 Fuji Xerox Co Ltd 触力覚呈示装置
JPH11346272A (ja) * 1998-03-31 1999-12-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 力覚通信端末装置および応力測定装置および力覚呈示装置
JP2000089895A (ja) * 1998-09-12 2000-03-31 Fuji Xerox Co Ltd 触力覚呈示装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005172519A (ja) 2005-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jang et al. Haptic edge display for mobile tactile interaction
EP1066616B1 (en) Force feedback control wheel
JP2001242974A (ja) 入力装置
KR20120047980A (ko) 입력 장치
KR20120047982A (ko) 입력 장치 및 입력 장치의 제어 방법
KR20120025002A (ko) 입력장치 및 입력장치의 제어방법
CN101714034A (zh) 具有移位、缩放和滚动控制装置的鼠标
US20200089400A1 (en) Method and apparatus for variable impedance touch sensor arrays in non-planar controls
JP2015111542A (ja) 入力装置
JPH11203040A (ja) 触力覚呈示装置
Teng et al. Aarnio: passive kinesthetic force output for foreground interactions on an interactive chair
JP2007026297A (ja) 振動制御装置、温度制御装置及び移動制御装置
Oakley et al. A motion-based marking menu system
JP4542772B2 (ja) 形状・硬さ入出力システム
RU2275674C2 (ru) Способ управления курсором и устройство для его осуществления
JP2005293512A (ja) 指装着型データ入力装置
JPH1165759A (ja) 情報入力装置
Carrington et al. The gest-rest family: Exploring input possibilities for wheelchair armrests
US11188150B2 (en) Haptic tool system
JP2006050512A (ja) データ入力方式
EP1299793A1 (en) Fingertip controlled computer mouse
US11714484B2 (en) Method and system for interaction between VR application and controller capable of changing length and center of gravity
KR100752728B1 (ko) 핑거포인팅키보드
JP2005115783A (ja) トラックボール装置
JP2007156564A (ja) キーボード装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060608

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100330

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100524

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100608

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100628

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130702

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees