JP6395298B2

JP6395298B2 - system

Info

Publication number: JP6395298B2
Application number: JP2014177064A
Authority: JP
Inventors: 郁夫水内; 遥櫻井
Original assignee: NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Current assignee: NATIONAL UNIVERSITY CORPORATION TOKYO UNIVERSITY OF AGRICULUTURE & TECHNOLOGY
Priority date: 2014-09-01
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2018-09-26
Anticipated expiration: 2034-09-01
Also published as: JP2016049504A

Description

本発明は、体感装置およびシステムに関する。 The present invention relates to a sensation apparatus and system.

従来、ユーザの手に電気刺激を与えることにより、滑りを擬似的に提示していた（例えば、非特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［非特許文献］
［非特許文献１］電気刺激を用いた滑り感提示における方向性，第１７回日本バーチャルリアリティ学大会論文集，第１７回日本バーチャルリアリティ学会大会，９月２０１２年。
［特許文献］
［特許文献１］特開２０１０−２７１２４２号公報 Conventionally, slipping was presented in a pseudo manner by applying electrical stimulation to the user's hand (see, for example, Non-Patent Document 1).
[Prior art documents]
[Non-patent literature]
[Non-patent document 1] Directionality in presentation of slip feeling using electrical stimulation, Proceedings of the 17th Japan Virtual Reality Congress, 17th Japan Virtual Reality Society Conference, September 2012.
[Patent Literature]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-271242

しかしながら、人体の皮膚の導電性は個々人により異なる。それゆえ、電気刺激による滑りの感じ方には個人差が生じてしまう。 However, the conductivity of the human skin varies from person to person. Therefore, there are individual differences in how to feel slipping due to electrical stimulation.

本発明の第１の態様においては、物体間の滑りをユーザに体感させる体感装置であって、予め定められた面上に配置された複数の振動子と、ユーザに体感させるべき滑りに応じて複数の振動子を制御して滑りに応じた進行波を生成する制御部とを備える体感装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, there is provided a sensation device that allows a user to experience slipping between objects, in accordance with a plurality of vibrators arranged on a predetermined surface and the slip that the user should experience. There is provided a sensation apparatus including a control unit that controls a plurality of vibrators and generates a traveling wave corresponding to a slip.

本発明の第２の態様においては、物体間の滑りを検出する滑り検出器と、検出器が検出した滑りをユーザに体感させる第１の態様に記載の体感装置とを備えるシステムを提供する。 In a second aspect of the present invention, a system is provided that includes a slip detector that detects slip between objects and the sensation apparatus according to the first aspect that allows a user to experience the slip detected by the detector.

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

物体を把持するシステム１００を示す図である。1 is a diagram illustrating a system 100 for gripping an object. 把持装置２０の部分拡大図である。3 is a partially enlarged view of the gripping device 20. FIG. 操作装置５０をユーザ６０の左手６２に装着した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the operating device 50 was mounted | worn with the left hand 62 of the user 60. FIG. 体感装置４０をユーザ６０の右手６４に装着した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the bodily sensation apparatus 40 was mounted | worn with the right hand 64 of the user 60. FIG. 体感装置４０の滑り提示部４２の部分拡大図を示す図である。It is a figure which shows the elements on larger scale of the slip presentation part of the bodily sensation apparatus. 滑り提示部４２、および、滑り提示部４２を制御する制御部１０の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control part 10 which controls the slip presentation part and the slip presentation part. 他の例における体感装置４０の滑り提示部４２の部分拡大図を示す図である。It is a figure which shows the elements on larger scale of the slip presentation part of the bodily sensation apparatus 40 in another example. 滑り提示部４２を制御する制御部１０の他の例を示す図である。It is a figure which shows the other example of the control part 10 which controls the slip presentation part. 圧電素子４４をマトリクス状に配置した例を示す図である。It is a figure which shows the example which has arrange | positioned the piezoelectric element 44 in matrix form. 圧電素子４４の周波数に対する振幅を示す図である。It is a figure which shows the amplitude with respect to the frequency of the piezoelectric element. システム１００を用いて、滑り速度に応じて圧電素子４４の振動周波数を制御した様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the vibration frequency of the piezoelectric element 44 was controlled using the system 100 according to the sliding speed. 把持装置２０における手首部２１および指部２２の関節角度と滑り速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the joint angle of the wrist part 21 and the finger | toe part 22 in the holding apparatus 20, and a sliding speed.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図１は、物体を把持するシステム１００を示す図である。システム１００は、把持装置２０、体感装置４０および操作装置５０を備える。 FIG. 1 is a diagram illustrating a system 100 for gripping an object. The system 100 includes a gripping device 20, a sensation device 40, and an operation device 50.

体感装置４０は、制御部１０および滑り提示部４２を有する。体感装置４０は、滑り検出器２３が検出した滑りを、滑り提示部４２を通じてユーザ６０に体感させる。滑り提示部４２は、例えば超音波振動子を有する。ユーザ６０は、例えば超音波振動子のステータに直に手を触れることにより、物体間に生じた滑りをステータに生成された進行波として体感することができる。 The bodily sensation apparatus 40 includes a control unit 10 and a slip presentation unit 42. The bodily sensation device 40 causes the user 60 to experience the slip detected by the slip detector 23 through the slip presentation unit 42. The slip presentation unit 42 includes, for example, an ultrasonic transducer. For example, the user 60 can feel the slip generated between the objects as a traveling wave generated in the stator by directly touching the stator of the ultrasonic vibrator.

滑り提示部４２は、物体間の滑りだけではなく、物体に触れたときの触感をユーザ６０に提示することができる。ユーザ６０は、例えば超音波振動子のステータに直に手を触れることにより、物体に触れたときの触感をステータに生成される振動として体感することができる。なお、ユーザ６０が滑り提示部４２を通じて体感する滑りは、ユーザ６０の手の指に限定されず、ユーザ６０の手の甲または手の平であってもよく、または、ユーザ６０の手以外における他の部位の皮膚であってもよい。 The slip presentation unit 42 can present not only a slip between objects but also a tactile sensation when the object is touched to the user 60. The user 60 can experience the tactile sensation when touching an object as vibration generated in the stator, for example, by directly touching the stator of the ultrasonic vibrator. Note that the slip that the user 60 feels through the slip presentation unit 42 is not limited to the finger of the hand of the user 60, and may be the back or palm of the user 60, or other parts other than the hand of the user 60. It may be skin.

ある利用形態において、ユーザ６０は、例えばバーチャルリアリティ空間内においてバーチャルな手が物体に触れた場合の滑りおよび触感を、滑り提示部４２を通じて体感することができる。なお、本明細書における物体は、現実空間の物体だけでなくバーチャルリアリティ空間における物体も含むとしてよい。また、他の利用形態においては、ユーザ６０は、把持装置２０が物体を把持する場合において、把持装置２０と当該物体との間の滑りおよび触感を滑り提示部４２を通じて体感することができる。 In a certain form of use, the user 60 can experience the slip and feel when a virtual hand touches an object in the virtual reality space, for example, through the slip presentation unit 42. Note that the objects in this specification may include not only objects in the real space but also objects in the virtual reality space. Further, in another usage mode, when the gripping device 20 grips an object, the user 60 can experience the slip and tactile sensation between the gripping device 20 and the object through the slip presentation unit 42.

本例の把持装置２０は、手首部２１および複数の指部２２を有する。把持装置２０は、手首部２１および複数の指部２２を用いて物体としての蓋３５の二以上の点を把持する。なお、蓋３５はいわゆるスクリューキャップであり、円筒状の容器３０に対して回転して装着されている。本例では、把持装置２０が蓋３５を回転させるときの、把持装置２０と蓋３５との間の滑りを、ユーザ６０に提示する場合を説明する。ただし、体感装置４０がユーザ６０に提示する滑りの態様は本例に限定されない。体感装置４０は、物体間の多様な滑りをユーザ６０に提示することができる。 The gripping device 20 of this example has a wrist portion 21 and a plurality of finger portions 22. The gripping device 20 grips two or more points of the lid 35 as an object using the wrist portion 21 and the plurality of finger portions 22. The lid 35 is a so-called screw cap, and is attached to the cylindrical container 30 by rotating. In this example, a case will be described in which a slip between the gripping device 20 and the lid 35 when the gripping device 20 rotates the lid 35 is presented to the user 60. However, the aspect of the slip which the sensation apparatus 40 presents to the user 60 is not limited to this example. The bodily sensation device 40 can present various slips between objects to the user 60.

把持装置２０の複数の指部２２は、蓋３５と接する面において物体間の滑りを検出する滑り検出器２３を有する。本例の把持装置２０は２つの指部２２を有し、２つの指部２２の各々が、滑り検出器２３を有する。 The plurality of finger portions 22 of the gripping device 20 include a slip detector 23 that detects slip between objects on a surface in contact with the lid 35. The gripping device 20 of this example has two finger portions 22, and each of the two finger portions 22 has a slip detector 23.

複数の指部２２が蓋３５を把持した状態で手首部２１が回転することで、蓋３５を回転させる。滑り検出器２３は、把持装置２０が蓋３５を把持した状態における、蓋３５と複数の指部２２との間における滑りを検出する。滑り検出器２３は、任意の方向における蓋３５と指部２２との間の滑りを検出することができる。 When the wrist portion 21 rotates while the plurality of finger portions 22 hold the lid 35, the lid 35 is rotated. The slip detector 23 detects slippage between the lid 35 and the plurality of finger portions 22 in a state where the gripping device 20 grips the lid 35. The slip detector 23 can detect a slip between the lid 35 and the finger portion 22 in an arbitrary direction.

滑り検出器２３は、滑り検出器２３が検出した滑りを示す滑り信号を、体感装置４０の制御部１０に出力する。滑り信号は、滑りの方向、滑り速度および滑り時間の情報を含む。なお、複数の指部２２は、力センサおよび近接センサ等の他のセンサも有してよい。 The slip detector 23 outputs a slip signal indicating the slip detected by the slip detector 23 to the control unit 10 of the sensation apparatus 40. The slip signal includes information on the direction of slip, slip speed, and slip time. The plurality of finger portions 22 may also have other sensors such as a force sensor and a proximity sensor.

力センサは、検出した力を触感信号として、制御部１０に出力する。触感信号は、検出した力の情報に加えて、物体の表面がつるつるした状態であるかまたはざらざらした状態であるか等の表面の状態を示す情報を含む。 The force sensor outputs the detected force to the control unit 10 as a tactile signal. The tactile sensation signal includes information indicating the surface state such as whether the surface of the object is smooth or rough, in addition to the detected force information.

制御部１０は、滑り提示部４２を制御してユーザ６０に対して提示したい触感を提示することができる。ある利用形態においては、体感装置４０は、バーチャルリアリティ空間内においてバーチャルな手が物体に触れた場合の触感を、ユーザ６０に提示してよい。また、他の利用形態においては、把持装置２０が物体の画像を撮影してパターンマッチングを行うことにより、把持装置２０は制御部１０に触感信号を出力する。これにより体感装置４０は、撮影した物体の材料を特定してよい。体感装置４０が特定された材料の触感に対応する振動周波数で滑り提示部４２を振動させることにより、ユーザ６０は、物体を触った場合の触感を体感することができる。なお、把持装置２０が十分に早い応答性（例えば、ヒトの触覚の高周波感覚器パチニ小体の最大周波数である３００Ｈｚ程度）を有する力覚センサを備える場合には、当該力覚センサが十分に早いサンプリング周期（例えば、３００Ｈｚの振動を再現が可能な６００Ｈｚ以上）で物体の振動を取得してよい。また、把持装置２０は、取得した物体の振動を触感信号として体感装置４０に出力してよい。体感装置４０は、当該触感信号を解析することにより物体の振動周波数を算出してよい。体感装置４０は、当該振動周波数で滑り提示部４２を振動させることにより、ユーザ６０に物体の触感を体感させてよい。 The control unit 10 can present the tactile sensation to be presented to the user 60 by controlling the slip presenting unit 42. In a certain usage pattern, the sensation apparatus 40 may present the user 60 with a tactile sensation when a virtual hand touches an object in the virtual reality space. In another form of use, the gripping device 20 outputs a tactile sensation signal to the control unit 10 by capturing an image of an object and performing pattern matching. Thereby, the sensation apparatus 40 may specify the material of the photographed object. The user 60 can experience a tactile sensation when touching an object by causing the slip presentation unit 42 to vibrate at a vibration frequency corresponding to the tactile sensation of the identified material. In addition, when the grasping device 20 includes a force sensor having a sufficiently fast response (for example, about 300 Hz which is the maximum frequency of the human tactile high frequency sensory device pachini body), the force sensor is sufficiently The vibration of the object may be acquired at an early sampling period (for example, 600 Hz or more capable of reproducing the vibration of 300 Hz). Further, the gripping device 20 may output the acquired vibration of the object to the sensation device 40 as a tactile sensation signal. The sensation device 40 may calculate the vibration frequency of the object by analyzing the tactile sensation signal. The sensation device 40 may cause the user 60 to feel the tactile sensation of the object by vibrating the slip presentation unit 42 at the vibration frequency.

一例であるが、制御部１０は、つるつるとした触感をユーザ６０に体感させる場合には、触感の平滑度が高くなるにつれて、より高い周波数で滑り提示部４２を振動させる制御信号を出力してよい。このとき、振動の振幅は、平滑度が高くなるにつれて小さくしてよい。振動の振幅は、振動子を制御する信号の電圧等で制御することができる。つまり、より平滑な面を提示したい場合には、微細で高周波の振動をユーザ６０に与えることで、触感を体感させることができる。これに対して、制御部１０は、ざらざらとした触感をユーザ６０に体感させる場合には、触感の平滑度が低くなるにつれて、より低い周波数で滑り提示部４２を振動させる制御信号を出力してよい。このとき、振動子の振幅は、平滑度が低くなるにつれて大きくしてよい。 As an example, the control unit 10 outputs a control signal that vibrates the slip presenting unit 42 at a higher frequency as the smoothness of the tactile sensation increases when the user 60 feels a smooth tactile sensation. Good. At this time, the amplitude of vibration may be reduced as the smoothness increases. The amplitude of vibration can be controlled by the voltage of a signal that controls the vibrator. That is, when a smoother surface is desired to be presented, it is possible to experience a tactile sensation by giving the user 60 a minute and high-frequency vibration. In contrast, when the control unit 10 causes the user 60 to feel a rough tactile sensation, the control unit 10 outputs a control signal that vibrates the slip presenting unit 42 at a lower frequency as the smoothness of the tactile sensation decreases. Good. At this time, the amplitude of the vibrator may be increased as the smoothness decreases.

制御部１０は、滑り信号または触感信号に対応する制御信号を滑り提示部４２に出力する。滑り提示部４２は、滑り信号に応じた進行波を生成してユーザ６０に提示する。当該進行波が進行する方向、進行速度および進行波をユーザ６０に提示する時間は、滑り信号で示される滑りの方向、滑り速度および滑り時間に応じて制御する。 The control unit 10 outputs a control signal corresponding to the slip signal or the tactile sensation signal to the slip presentation unit 42. The slip presenting unit 42 generates a traveling wave corresponding to the slip signal and presents it to the user 60. The direction in which the traveling wave travels, the traveling speed, and the time for presenting the traveling wave to the user 60 are controlled according to the slipping direction, slipping speed, and slipping time indicated by the slip signal.

例えば直線状に配置した振動子を用いた場合、振動子が生成する２つの定在波の位相を９０度異ならせるか、−９０度異ならせるかを制御することにより、進行波の進行方向を制御することができる。また、滑り提示部４２が２次元に配置された複数の振動子を有する場合、任意の方向の進行波を生成することができる。 For example, when vibrators arranged in a straight line are used, the traveling direction of the traveling wave can be determined by controlling whether the two standing waves generated by the vibrator are different in phase by 90 degrees or -90 degrees. Can be controlled. In addition, when the slip presentation unit 42 includes a plurality of vibrators arranged two-dimensionally, a traveling wave in an arbitrary direction can be generated.

また、振動子を振動させる振動周波数を制御することで、進行波の進行速度を制御することができる。制御部１０は、滑り速度が相対的に大きい場合には、共振周波数との差が相対的に大きい振動周波数で、滑り提示部４２の振動子を振動させる制御信号を出力してよい。これに対して、制御部１０は、滑り速度が相対的に小さい場合には、共振周波数との差が相対的に小さい振動周波数で滑り提示部４２の振動子を振動させる制御信号を出力してよい。なお、進行波の進行速度は、滑り検出器２３が検出した滑り速度と同一でなくともよい。また、振動子を振動させる期間を制御することで、進行波をユーザ６０に提示する期間を制御することができる。 Further, the traveling speed of the traveling wave can be controlled by controlling the vibration frequency for vibrating the vibrator. When the sliding speed is relatively high, the control unit 10 may output a control signal for vibrating the vibrator of the slip presenting unit 42 at a vibration frequency having a relatively large difference from the resonance frequency. On the other hand, when the sliding speed is relatively small, the control unit 10 outputs a control signal for vibrating the vibrator of the slip presenting unit 42 at a vibration frequency with a relatively small difference from the resonance frequency. Good. The traveling speed of the traveling wave may not be the same as the sliding speed detected by the slip detector 23. Moreover, the period during which the traveling wave is presented to the user 60 can be controlled by controlling the period during which the vibrator is vibrated.

ユーザ６０は、滑りおよび触感を体感した後、自身に身に着けた操作装置５０を通じて把持装置２０の動作を修正する。例えばユーザ６０は、蓋３５を開けようとしている場合に滑りを感じた場合には、蓋３５を適切な力で把持できるように、把持装置２０を操作することができる。操作装置５０は、ユーザ６０からの操作を受け付けて、制御部１０を通じ、ユーザ６０からの操作に応じて把持装置２０を制御する。操作装置５０は、例えば、ユーザ６０の指および手首につけた操作装置５０の位置を把持装置２０の手首部２１および指部２２に反映させる。また、操作装置５０は、操作装置５０が検出したユーザ６０の各指および手首が各方向に印加している押力、引っ張り力、回転力等を、把持装置２０の手首部２１および指部２２に反映させる。指等が印加している力は、例えばユーザ６０の指に一端が固定されたワイヤ等が引っ張られる力から検出することができる。 After experiencing the slip and the tactile sensation, the user 60 corrects the operation of the gripping device 20 through the operation device 50 worn on the user 60. For example, when the user 60 feels slipping when trying to open the lid 35, the user 60 can operate the gripping device 20 so that the lid 35 can be gripped with an appropriate force. The operating device 50 receives an operation from the user 60 and controls the gripping device 20 through the control unit 10 according to the operation from the user 60. For example, the operation device 50 reflects the position of the operation device 50 on the finger and wrist of the user 60 on the wrist portion 21 and the finger portion 22 of the gripping device 20. The operating device 50 also applies the pressing force, the pulling force, the rotational force, and the like applied to each direction by the fingers and the wrist of the user 60 detected by the operating device 50, and the wrist portion 21 and the finger portion 22 of the gripping device 20. To reflect. The force applied by the finger or the like can be detected from, for example, a force by which a wire or the like whose one end is fixed to the finger of the user 60 is pulled.

なお、制御部１０は、体感装置４０と一体に設けられていなくともよい。例えば制御部１０は、把持装置２０に設けられていてよく、体感装置４０および把持装置２０とは独立したコンピュータであってもよい。また、制御部１０の機能の一部が、把持装置２０または独立したコンピュータに設けられてもよい。 The controller 10 may not be provided integrally with the sensation apparatus 40. For example, the control unit 10 may be provided in the gripping device 20 and may be a computer independent of the sensation device 40 and the gripping device 20. Moreover, a part of function of the control part 10 may be provided in the holding | grip apparatus 20 or an independent computer.

図２は把持装置２０の部分拡大図である。指部２２は、その内側面に滑り検出器２３としての光学センサ２４、力センサ２６および近接センサ２８を有する。本明細書において、指部２２の内側面とは、蓋３５を把持した状態において指部２２と蓋３５とが接する部分における指部２２の面である。 FIG. 2 is a partially enlarged view of the gripping device 20. The finger portion 22 has an optical sensor 24 as a slip detector 23, a force sensor 26, and a proximity sensor 28 on its inner surface. In the present specification, the inner side surface of the finger portion 22 is the surface of the finger portion 22 at a portion where the finger portion 22 and the lid 35 are in contact with each other when the lid 35 is gripped.

光学センサ２４は、蓋３５の位置を検出する。また、光学センサ２４は、蓋３５と、指部２２との相対位置の変化により蓋３５の滑りを検出する。光学センサ２４は、コンピュータ等に仕様される光学マウスと同様に、蓋３５の表面の模様等の相対位置変化に基づいて、蓋３５の相対位置の変化を検出してよい。光学センサ２４の焦点は、指部２２の内側面の表面近傍に合わせられている。したがって、指部２２が蓋３５を把持している場合には、光学センサ２４の焦点は蓋３５に合う。これに対して、指部２２が蓋３５を把持していない場合には、光学センサ２４の焦点は蓋３５に合わない。よって、光学センサ２４の焦点が蓋３５に合っていない場合は、光学センサ２４は蓋３５の位置変化を検出しない。この場合、把持装置２０は、滑り信号を生成しない。 The optical sensor 24 detects the position of the lid 35. The optical sensor 24 detects slippage of the lid 35 based on a change in the relative position between the lid 35 and the finger part 22. The optical sensor 24 may detect a change in the relative position of the lid 35 based on a change in the relative position of a pattern or the like on the surface of the lid 35 as in the case of an optical mouse specified for a computer or the like. The optical sensor 24 is focused on the vicinity of the surface of the inner surface of the finger portion 22. Therefore, when the finger portion 22 holds the lid 35, the optical sensor 24 is focused on the lid 35. On the other hand, when the finger portion 22 does not hold the lid 35, the optical sensor 24 does not focus on the lid 35. Accordingly, when the optical sensor 24 is not focused on the lid 35, the optical sensor 24 does not detect a change in the position of the lid 35. In this case, the gripping device 20 does not generate a slip signal.

本例の光学センサ２４は、Ａｖａｇｏ社製オプティカルセンサＡＤＮＳ−９５００である。指部２２と蓋３５との間の滑り量は、解像度１６３０ｃｐｉ（分解能１５．６８μｍ）で測定することができ、滑り速度は１５０ｉｐｓ（３．８１ｍ／ｓ）まで測定することができる。 The optical sensor 24 of this example is an optical sensor ADNS-9500 manufactured by Avago. The amount of sliding between the finger part 22 and the lid 35 can be measured with a resolution of 1630 cpi (resolution of 15.68 μm), and the sliding speed can be measured up to 150 ips (3.81 m / s).

力センサ２６は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸方向の力を検出する。力センサ２６を用いることにより、指部２２が三軸方向において蓋３５から受ける力を測定することができる。近接センサ２８は、非接触で蓋３５等の検出対象を検出する。近接センサ２８を用いることにより、指部２２が蓋３５に接触する前において蓋３５の位置を検出することができる。 The force sensor 26 detects forces in the x-axis, y-axis, and z-axis directions. By using the force sensor 26, it is possible to measure the force that the finger portion 22 receives from the lid 35 in the triaxial direction. The proximity sensor 28 detects a detection target such as the lid 35 in a non-contact manner. By using the proximity sensor 28, the position of the lid 35 can be detected before the finger portion 22 contacts the lid 35.

図３は、操作装置５０をユーザ６０の左手６２に装着した様子を示す図である。操作装置５０は、複数の指操作部５２および一つの手首操作部５４を有する。操作装置５０は、ユーザ６０が複数の指操作部５２および一つの手首操作部５４の関節角度を調節することにより、操作信号を制御部１０に出力する。 FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which the operation device 50 is mounted on the left hand 62 of the user 60. The operation device 50 includes a plurality of finger operation units 52 and one wrist operation unit 54. The operation device 50 outputs an operation signal to the control unit 10 by the user 60 adjusting the joint angles of the plurality of finger operation units 52 and one wrist operation unit 54.

例えば、ユーザ６０の各指に装着された複数の指操作部５２は、操作前の左手６２の指の予め定められた関節角度と、操作後の左手６２における指の関節角度とのずれを表す信号を操作信号として制御部１０に出力する。また例えば、ユーザ６０の手首に装着された手首操作部５４は、操作前の左手６２における手首の予め定められた関節角度と、操作後の左手６２の手首の関節角度とのずれを表す信号を操作信号として制御部１０に出力する。 For example, the plurality of finger operation units 52 attached to each finger of the user 60 represents a deviation between a predetermined joint angle of the finger of the left hand 62 before the operation and a joint angle of the finger in the left hand 62 after the operation. The signal is output to the control unit 10 as an operation signal. Further, for example, the wrist operation unit 54 attached to the wrist of the user 60 generates a signal indicating a deviation between a predetermined joint angle of the wrist in the left hand 62 before the operation and a joint angle of the wrist of the left hand 62 after the operation. It outputs to the control part 10 as an operation signal.

制御部１０は、操作信号を受けて、把持装置２０の手首部２１の関節角度および指部２２の関節角度を調整する。なお、関節角度のずれを検出する方法は上記に限定するものではなく、他の検出方法を適用してよい。 In response to the operation signal, the control unit 10 adjusts the joint angle of the wrist unit 21 and the joint unit 22 of the finger unit 22. Note that the method of detecting the shift of the joint angle is not limited to the above, and other detection methods may be applied.

さらに、操作装置５０は、ユーザ６０が指操作部５２に接続されたワイヤの引っ張り力に抗して指操作部５２を動かすことにより、力の情報を有する操作信号を制御部１０に出力してよい。制御部１０は、操作信号を受けて、指部２２が蓋３５に対して与える力を調整してよい。 Further, the operation device 50 outputs an operation signal having force information to the control unit 10 when the user 60 moves the finger operation unit 52 against the pulling force of the wire connected to the finger operation unit 52. Good. The control unit 10 may adjust the force that the finger unit 22 applies to the lid 35 in response to the operation signal.

図４は、体感装置４０をユーザ６０の右手６４に装着した様子を示す図である。体感装置４０は、複数の滑り提示部４２を有する。滑り提示部４２は、光学センサ２４が検出した滑りをユーザ６０に提示する。本例では、滑り提示部４２は、光学センサ２４が検出した滑りを、超音波振動子のステータにおける進行波としてユーザ６０に提示する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the sensation apparatus 40 is mounted on the right hand 64 of the user 60. The bodily sensation device 40 has a plurality of slip presentation units 42. The slip presenting unit 42 presents the slip detected by the optical sensor 24 to the user 60. In this example, the slip presenting unit 42 presents the slip detected by the optical sensor 24 to the user 60 as a traveling wave in the stator of the ultrasonic transducer.

図４では、把持装置２０の指部２２が２つ存在することに対応して、滑り提示部４２を親指および人差し指に装着する例を示す。しかしながら、滑り提示部４２をいくつ設けるか、および、滑り提示部４２をどの指に装着するかは、把持装置２０の指部２２に対応させて適宜定めてよい。なお、左手６２に体感装置４０を装着し、右手６４に操作装置５０を装着してもよい。また、体感装置４０および操作装置５０を一体化して、同一の手に装着してもよい。 FIG. 4 shows an example in which the slip presentation unit 42 is attached to the thumb and index finger corresponding to the presence of the two finger units 22 of the gripping device 20. However, how many slip presenting portions 42 are provided and which finger the slip presenting portion 42 is attached to may be appropriately determined according to the finger portion 22 of the gripping device 20. The sensation device 40 may be attached to the left hand 62 and the operation device 50 may be attached to the right hand 64. Alternatively, the sensation device 40 and the operation device 50 may be integrated and attached to the same hand.

図５は、体感装置４０の滑り提示部４２の部分拡大図を示す図である。図中の第１方向と第２方向とは、同一平面において互いに垂直である方向を示す。第３方向は、第１方向及び第２方向の両方に垂直な方向である。滑り提示部４２は、予め定められた面上に配置された複数の振動子としての複数の圧電素子４４を有する。予め定められた面とは、滑り提示部４２とユーザ６０の指とが接する面である。なお、圧電素子４４とユーザ６０の指との間には、進行波が生成されるステータが配置されてよい。 FIG. 5 is a diagram showing a partially enlarged view of the slip presentation unit 42 of the sensation apparatus 40. The first direction and the second direction in the figure indicate directions that are perpendicular to each other on the same plane. The third direction is a direction perpendicular to both the first direction and the second direction. The slip presentation unit 42 includes a plurality of piezoelectric elements 44 as a plurality of vibrators arranged on a predetermined surface. The predetermined plane is a plane where the slip presentation unit 42 and the finger of the user 60 are in contact with each other. A stator that generates a traveling wave may be disposed between the piezoelectric element 44 and the finger of the user 60.

滑り提示部４２は、予め定められた面上において２次元配置された複数の圧電素子４４を有する。２次元配置とは、例えば、２つの圧電素子４４を結ぶ直線上には存在しない圧電素子４４が存在することを指す。つまり、少なくとも３つの圧電素子４４の全てが同一直線状には無いことを意味する。 The slip presentation unit 42 includes a plurality of piezoelectric elements 44 that are two-dimensionally arranged on a predetermined plane. The two-dimensional arrangement indicates that there are piezoelectric elements 44 that do not exist on a straight line connecting the two piezoelectric elements 44, for example. That is, all of the at least three piezoelectric elements 44 are not in the same straight line.

圧電素子４４は、圧電素子と当該圧電素子の厚み方向の両端に設けられた電極とを有する。ただし、図５において当該電極は図示していない。圧電素子４４は、厚み方向の両端に設けられた電極間に電圧が生じると、厚み方向に伸びたり縮んだりする。なお、厚み方向とは第３方向と読み替えてよい。 The piezoelectric element 44 includes a piezoelectric element and electrodes provided at both ends in the thickness direction of the piezoelectric element. However, the electrodes are not shown in FIG. The piezoelectric element 44 expands or contracts in the thickness direction when a voltage is generated between the electrodes provided at both ends in the thickness direction. The thickness direction may be read as the third direction.

複数の圧電素子４４のそれぞれは、表面が正六角形である。なお、圧電素子４４の表面とは、圧電素子４４の第３方向における両端のうちのいずれかの端部における面を指す。複数の圧電素子４４のそれぞれの表面は、ハニカム状に配置される。これにより、２次元の全ての方向において、単位面積あたりに設ける圧電素子４４の数を均一にすることができる。なお、圧電素子４４をハニカム状に配置する例は一例に過ぎない。他の形態においては、圧電素子４４を一つの方向に直線状に並べて配置したり、マトリクス状に配置したり、または、円環状に配置してもよい。 Each of the plurality of piezoelectric elements 44 has a regular hexagonal surface. The surface of the piezoelectric element 44 refers to a surface at one of the ends of the piezoelectric element 44 in the third direction. The surfaces of the plurality of piezoelectric elements 44 are arranged in a honeycomb shape. Thereby, the number of piezoelectric elements 44 provided per unit area can be made uniform in all two-dimensional directions. In addition, the example which arrange | positions the piezoelectric element 44 in a honeycomb form is only an example. In other forms, the piezoelectric elements 44 may be arranged linearly in one direction, arranged in a matrix, or arranged in an annular shape.

制御部１０は、把持装置２０における指部２２の滑りの方向に対応する方向に進む進行波を滑り提示部４２に生成する。例えば制御部１０は、ユーザ６０の指に対して滑り提示部４２が提示する進行波の速度が、指部２２に対する蓋３５の滑り速度と同一となるよう、進行波を生成する。さらに、制御部１０は、ユーザ６０の指に対して滑り提示部４２が提示する滑り量（進行波の速度および時間の積）が、指部２２に対する容器３０の滑り量と同一となるよう、進行波の生成時間を調節する。 The control unit 10 generates a traveling wave that advances in a direction corresponding to the direction of slipping of the finger unit 22 in the gripping device 20 in the slip presenting unit 42. For example, the control unit 10 generates a traveling wave so that the speed of the traveling wave presented by the slip presenting unit 42 with respect to the finger of the user 60 is the same as the sliding speed of the lid 35 with respect to the finger unit 22. Further, the control unit 10 is configured so that the slip amount (product of traveling wave speed and time) presented by the slip presenting unit 42 with respect to the finger of the user 60 is the same as the slip amount of the container 30 with respect to the finger portion 22. Adjust the generation time of the traveling wave.

滑り提示部４２は、第１方向において最近接である複数の圧電素子４４を振動させることにより、第１方向と平行である第１進行波を生成することができる。また、滑り提示部４２は、第２方向において次近接である複数の圧電素子４４を振動させることにより、第２方向と平行である第２進行波を生成することができる。 The slip presentation unit 42 can generate a first traveling wave that is parallel to the first direction by vibrating the plurality of piezoelectric elements 44 that are closest to each other in the first direction. In addition, the slip presentation unit 42 can generate a second traveling wave that is parallel to the second direction by vibrating the plurality of piezoelectric elements 44 that are next to each other in the second direction.

図６は、滑り提示部４２、および、滑り提示部４２を制御する制御部１０の例を示す図である。なお、滑り提示部４２におけるＩ−Ｉは、図５のＩ−Ｉにおける断面であることを示す。ただし、制御部１０の部分は断面図ではなく、平面的な模式図に過ぎない。滑り提示部４２は、複数の圧電素子４４と、複数の圧電素子４４に接して設けられたステータ４９とを有する。制御部１０は、電源部１３、電源部１３からの出力を選択する選択部１５、ならびに、電源部１３および選択部１５を制御するＣＰＵ１８を有する。 FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the slip presentation unit 42 and the control unit 10 that controls the slip presentation unit 42. In addition, II in the slip presentation part 42 shows that it is a cross section in II of FIG. However, the control unit 10 is not a cross-sectional view but merely a schematic plan view. The slip presentation unit 42 includes a plurality of piezoelectric elements 44 and a stator 49 provided in contact with the plurality of piezoelectric elements 44. The control unit 10 includes a power supply unit 13, a selection unit 15 that selects an output from the power supply unit 13, and a CPU 18 that controls the power supply unit 13 and the selection unit 15.

圧電素子４４の各々は、第３方向の両端において、第１電極４６および第２電極４８に接続する。複数の第１電極４６は互いに電気的に独立である。複数の第１電極４６は、制御部１０の選択部１５を通じて、電源部１３と接続する。第２電極４８は複数の圧電素子４４に共通して設けられる。当該第２電極は、接地電位を有する。 Each of the piezoelectric elements 44 is connected to the first electrode 46 and the second electrode 48 at both ends in the third direction. The plurality of first electrodes 46 are electrically independent from each other. The plurality of first electrodes 46 are connected to the power supply unit 13 through the selection unit 15 of the control unit 10. The second electrode 48 is provided in common for the plurality of piezoelectric elements 44. The second electrode has a ground potential.

ステータ４９は、圧電素子４４と皮膚の間の媒体である。つまり、ステータ４９は、ユーザ６０の肌が直に接する、滑り提示部４２の一部分である。ステータ４９は、各圧電素子４４が第３方向において伸縮する変位を反映して、第３方向において伸縮する。通常の超音波振動子では、ステータ４９に接触してロータが設置されるが、本発明において、ロータは用いない。これにより、ボールまたはロータを用いてユーザに滑りを提示する場合と比較して、物体間の実際の滑りにより近い滑りをユーザに提示することができ、かつ、装置を小型化することができる。 The stator 49 is a medium between the piezoelectric element 44 and the skin. That is, the stator 49 is a part of the slip presentation unit 42 with which the skin of the user 60 is in direct contact. The stator 49 expands and contracts in the third direction, reflecting the displacement of each piezoelectric element 44 expanding and contracting in the third direction. In a normal ultrasonic transducer, a rotor is installed in contact with the stator 49, but the rotor is not used in the present invention. Thereby, compared with the case where a slip is presented to the user using a ball or a rotor, a slip closer to the actual slip between objects can be presented to the user, and the apparatus can be downsized.

ステータ４９の材料は、本例ではアルミニウム等の金属である。しかし、材料は金属に限定されず、ゴムまたは他の弾性変形が可能な材料を用いてもよい。ゴムを用いることにより、ユーザ６０がステータ４９に触れた感触を柔らかくすることができ、金属を用いる場合とは異なった滑りおよび触感をユーザ６０に提示することができる。 The material of the stator 49 is a metal such as aluminum in this example. However, the material is not limited to metal, and rubber or other elastically deformable material may be used. By using rubber, it is possible to soften the feel of the user 60 touching the stator 49, and to present the user 60 with a different slip and feel than when using metal.

電源部１３は、各位相が（ｓｉｎωｔ）の電源１４−１、（ｃｏｓωｔ）の電源１４−２、（−ｓｉｎωｔ）の電源１４−３、および、（−ｃｏｓωｔ）の電源１４−４からなる４つの電源１４を有する。電源１４の周波数ωは、ＣＰＵ１８の周波数制御信号により制御される。４つの電源は、それぞれ選択部１５に接続する。 The power supply unit 13 includes a power supply 14-1 having a phase of (sin ωt), a power supply 14-2 of (cos ωt), a power supply 14-3 of (−sin ωt), and a power supply 14-4 of (−cos ωt). There are two power supplies 14. The frequency ω of the power supply 14 is controlled by a frequency control signal from the CPU 18. Each of the four power supplies is connected to the selection unit 15.

選択部１５は、ＣＰＵ１８の選択信号に従って、電源１４−１から電源１４−４のいずれかを圧電素子４４の第１電極４６に電気的に接続する。なお、選択部１５が電源１４と第１電極とを電気的に接続しない場合には、勿論、圧電素子４４は振動しない。図６の例では、選択部１５は、電源１４−１と圧電素子４４−１の第１電極４６とを接続する。 The selection unit 15 electrically connects any one of the power supply 14-1 to the power supply 14-4 to the first electrode 46 of the piezoelectric element 44 in accordance with a selection signal from the CPU 18. In addition, when the selection part 15 does not electrically connect the power supply 14 and the 1st electrode, of course, the piezoelectric element 44 does not vibrate. In the example of FIG. 6, the selection unit 15 connects the power source 14-1 and the first electrode 46 of the piezoelectric element 44-1.

選択部１５は、電源１４−１から電源１４−４を周期的に圧電素子４４の複数の第１電極４６に接続させる。具体的には、選択部１５−１から選択部１５−４は、電源１４−１から電源１４−４と圧電素子４４−１から圧電素子４４−４の第１電極４６とをこの順で接続する。ただし、選択部１５−１は、電源１４−１と圧電素子４４−５の第１電極４６とを接続する。したがって、圧電素子４４−１から圧電素子４４−５の第１電極４６は、（ｓｉｎωｔ）、（ｃｏｓωｔ）、（−ｓｉｎωｔ）、（−ｃｏｓωｔ）および（ｓｉｎωｔ）の順で電源１４と接続する。 The selection unit 15 periodically connects the power source 14-1 to the power source 14-4 to the plurality of first electrodes 46 of the piezoelectric element 44. Specifically, the selection unit 15-1 to the selection unit 15-4 connect the power source 14-1 to the power source 14-4 and the piezoelectric element 44-1 to the first electrode 46 of the piezoelectric element 44-4 in this order. To do. However, the selection unit 15-1 connects the power supply 14-1 and the first electrode 46 of the piezoelectric element 44-5. Therefore, the first electrode 46 of the piezoelectric element 44-1 to the piezoelectric element 44-5 is connected to the power supply 14 in the order of (sin ωt), (cos ωt), (−sin ωt), (−cos ωt), and (sin ωt).

制御部１０のＣＰＵ１８は、滑り信号に応じて複数の圧電素子４４を制御して滑りに応じた進行波を生成する。具体的には、ＣＰＵ１８は、指部２２が検出した滑り速度および滑り量を滑り信号として受け取り、進行波の速度および生成時間によってステータ４９を通じて滑り速度および滑り量を再現する。 The CPU 18 of the control unit 10 generates a traveling wave corresponding to the slip by controlling the plurality of piezoelectric elements 44 according to the slip signal. Specifically, the CPU 18 receives the slip speed and the slip amount detected by the finger 22 as a slip signal, and reproduces the slip speed and the slip amount through the stator 49 according to the traveling wave speed and generation time.

ＣＰＵ１８は、滑り信号に基づいて進行波の進行速度を制御する。ステータ４９に生成される進行波の速さは圧電素子４４の第１電極４６に与える電源１４の周波数ωに比例する。よって、ＣＰＵ１８は滑り検出器２３が検出した滑り速度に比例するように、電源１４の周波数ωを制御する。 The CPU 18 controls the traveling speed of the traveling wave based on the slip signal. The speed of the traveling wave generated in the stator 49 is proportional to the frequency ω of the power supply 14 applied to the first electrode 46 of the piezoelectric element 44. Therefore, the CPU 18 controls the frequency ω of the power source 14 so as to be proportional to the slip speed detected by the slip detector 23.

ＣＰＵ１８は、選択信号を通じて、複数の圧電素子４４の動作を制御する制御信号を生成する。制御信号は、少なくとも（ｓｉｎωｔ）および（ｃｏｓωｔ）の２相の制御信号を有する。ＣＰＵ１８は、当該２相の制御信号の相間の位相差を９０度にするか、または、−９０度にするかによって進行波の方向を反転させるか否かを制御する。 The CPU 18 generates a control signal for controlling operations of the plurality of piezoelectric elements 44 through the selection signal. The control signal has at least two-phase control signals (sin ωt) and (cos ωt). The CPU 18 controls whether the direction of the traveling wave is reversed depending on whether the phase difference between the phases of the two-phase control signals is 90 degrees or -90 degrees.

例えば、圧電素子４４−１から圧電素子４４−４がこの順で（ｓｉｎωｔ）、（ｃｏｓωｔ）、（−ｓｉｎωｔ）および（−ｃｏｓωｔ）の各電源１４と接続している場合、＋９０度ずつ位相差があるので、滑り提示部４２は図面左向きの進行波を生成する。これに対して、圧電素子４４−１から圧電素子４４−４がこの順で（−ｃｏｓωｔ）、（−ｓｉｎωｔ）、（ｃｏｓωｔ）および（ｓｉｎωｔ）の各電源１４と接続している場合、−９０度ずつ位相差があるので、滑り提示部４２は図面右向きの進行波を生成する。これにより、滑り提示部４２は、第１方向と平行な方向において進行波を生成する。 For example, when the piezoelectric element 44-1 to the piezoelectric element 44-4 are connected to the power sources 14 of (sin ωt), (cos ωt), (−sin ωt), and (−cos ωt) in this order, the phase difference is +90 degrees. Therefore, the slip presenting unit 42 generates a traveling wave directed to the left of the drawing. On the other hand, when the piezoelectric element 44-1 to the piezoelectric element 44-4 are connected to the power sources 14 of (−cos ωt), (−sin ωt), (cos ωt), and (sin ωt) in this order, −90 Since there is a phase difference by degrees, the slip presentation unit 42 generates a traveling wave directed to the right in the drawing. Thereby, the slip presentation unit 42 generates a traveling wave in a direction parallel to the first direction.

ユーザ６０は、進行波に触れることにより、電気刺激によって滑りを提示する場合と比較して、より現実的に、より直感的に、かつ、より容易に滑りを体感することができる。また、電気刺激による滑り提示の場合と比較して、滑りの感じ方における個人差を小さくすることができる。さらに、ユーザ６０は、把持装置２０において物体の滑りを制御するべく、操作装置５０を通じて把持装置２０を制御することができる。例えば、ユーザ６０は、体感装置４０によって滑りを感じた場合に、操作装置５０を通じて把持装置２０を制御して、指部２２と蓋３５との滑りを止めるべく指部２２をさらに強く蓋３５に押し付けることができる。 By touching the traveling wave, the user 60 can experience the slip more realistically, more intuitively, and more easily than when the slip is presented by electrical stimulation. In addition, individual differences in how to feel slip can be reduced as compared to the case of slip presentation by electrical stimulation. Further, the user 60 can control the gripping device 20 through the operation device 50 in order to control the slipping of the object in the gripping device 20. For example, when the user 60 feels slipping by the sensation device 40, the user 60 controls the gripping device 20 through the operation device 50, and the finger unit 22 is further strongly attached to the lid 35 to stop the sliding between the finger unit 22 and the lid 35. Can be pressed.

体感装置４０が物体間の滑りをよりリアルにユーザ６０に提示することは、物体間の滑りを止めることができるというメリットに加えて、物体間の滑りを積極的に利用して物体を移動させることができるというメリットも有する。それゆえ、ある利用形態においては、ある物体が把持装置２０の指部２２に対して重力方向にゆっくりと滑る場合に、当該物体が完全に指部２２から離れて落下する前に、当該物体をある場所から他の場所へ移動させることもできる。 In addition to the merit that it is possible to stop the slip between the objects, the bodily sensation device 40 presents the slip between the objects to the user 60 more realistically, and the object is moved by actively using the slip between the objects. It also has the merit of being able to. Therefore, in some applications, when an object slides slowly in the direction of gravity with respect to the finger 22 of the gripping device 20, the object is moved completely away from the finger 22 before being dropped. You can also move from one place to another.

なお、ＣＰＵ１８は、周波数制御信号により各電源１４の周波数を調整する。また、ＣＰＵ１８は、触感検出器としての力センサ２６が検出した蓋３５の触感を示す触感信号を受信し、当該触感信号に基づいて複数の圧電素子４４を制御する。例えば、ＣＰＵ１８は、触感信号に基づいて複数の圧電素子４４を振動させる振動周波数を制御する。 The CPU 18 adjusts the frequency of each power supply 14 by the frequency control signal. Further, the CPU 18 receives a tactile sensation signal indicating the tactile sensation of the lid 35 detected by the force sensor 26 as a tactile sensation detector, and controls the plurality of piezoelectric elements 44 based on the tactile sensation signal. For example, the CPU 18 controls the vibration frequency for vibrating the plurality of piezoelectric elements 44 based on the tactile sensation signal.

図７は、他の例における体感装置４０の滑り提示部４２の部分拡大図を示す図である。本例の体感装置４０の制御部１０は、図６の例とは異なる。本例の制御部１０は滑り提示部４２を制御して、滑り提示部４２が第１進行波と第２進行波とを重ねあわせてベクトル合成することにより、２次元平面における任意の方向の進行波を生成することができるようにする。本例の制御部１０は、第１方向または第１方向に対して±６０度、±１２０度もしくは１８０度の方向において進行波を生成するよう、滑り提示部４２を制御してよい。図７では、第１方向に対して＋６０度をなす斜め方向の進行波の例を示す。 FIG. 7 is a diagram showing a partially enlarged view of the slip presentation unit 42 of the sensation apparatus 40 in another example. The control unit 10 of the sensation apparatus 40 of this example is different from the example of FIG. The control unit 10 of the present example controls the slip presenting unit 42, and the slip presenting unit 42 superimposes the first traveling wave and the second traveling wave to synthesize a vector, thereby progressing in an arbitrary direction on the two-dimensional plane. To be able to generate waves. The control unit 10 of this example may control the slip presenting unit 42 so as to generate a traveling wave in the first direction or the direction of ± 60 degrees, ± 120 degrees, or 180 degrees with respect to the first direction. FIG. 7 shows an example of traveling waves in an oblique direction that forms +60 degrees with respect to the first direction.

ユーザ６０は任意の方向の進行波に触れた感覚により、把持装置２０の指部２２と容器３０との間に発生する滑りを体感することができる。なお、図７において示した進行波が進む方向は例示に過ぎず、この他の方向において滑りを提示することも可能である。 The user 60 can feel the slip that occurs between the finger portion 22 of the gripping device 20 and the container 30 by the feeling of touching the traveling wave in an arbitrary direction. Note that the traveling direction of the traveling wave shown in FIG. 7 is merely an example, and it is possible to present a slip in another direction.

図８は、滑り提示部４２を制御する制御部１０の他の例を示す図である。本例においては、選択部１５を設けず、かつ、各圧電素子４４の第１電極４６には各々独立した電源１６が設けられる点で、図６の例とは異なる。 FIG. 8 is a diagram illustrating another example of the control unit 10 that controls the slip presentation unit 42. This example is different from the example of FIG. 6 in that the selection unit 15 is not provided and the first power source 16 of each piezoelectric element 44 is provided with an independent power source 16.

ＣＰＵ１８は、周波数制御信号、位相制御信号および振幅制御信号を各電源１６に入力する。これによりＣＰＵ１８は、各電源１６の周波数、位相および振幅を調整する。また、ＣＰＵ１８は、各電源１６と複数の圧電素子４４の第１電極４６との間に設けられたスイッチのオン・オフを制御する。これによりＣＰＵ１８は、各電源１６と各第１電極４６との電気的導通を制御する。 The CPU 18 inputs a frequency control signal, a phase control signal, and an amplitude control signal to each power supply 16. As a result, the CPU 18 adjusts the frequency, phase and amplitude of each power supply 16. Further, the CPU 18 controls on / off of a switch provided between each power supply 16 and the first electrodes 46 of the plurality of piezoelectric elements 44. As a result, the CPU 18 controls electrical continuity between each power supply 16 and each first electrode 46.

本例では説明のために、第１方向をｘ方向とし、第２方向をｙ方向とする。そして、ｘ方向においてｘ＝ｘ_ｎの位置における圧電素子４４の第１電極４６の電位ｕ（ｘ_ｎ）をｕ（ｘ_ｎ）＝Ａ_ｘｓｉｎ（ω_ｘｔ＋φ_ｎ）とする。また、ｙ方向においてｙ＝ｙ_ｍの位置における圧電素子４４の第１電極４６の電位ｕ（ｙ_ｍ）をｕ（ｙ_ｍ）＝Ａ_ｙｓｉｎ（ω_ｙｔ＋φ_ｍ）とする。なお、φ_ｎおよびφ_ｍは、ｕ（ｘ_ｎ）およびｕ（ｙ_ｍ）がそれぞれｘ方向およびｙ方向の進行波を示すように、圧電素子４４の位置に応じて適宜定められる位相である。なお、圧電素子４４の位置は、圧電素子４４の中心の位置を指してよい。そして、それぞれの圧電素子４４について、座標（ｘ_ｎ，ｙ_ｍ）における圧電素子４４の第１電極４６の電位ｕ（ｘ_ｎ，ｙ_ｍ）をｕ（ｘ_ｎ，ｙ_ｍ）＝ｕ（ｘ_ｎ）＋ｕ（ｙ_ｍ）に制御する。これにより、ｘ方向の進行波とｙ方向の進行波とは合成される。また、ω_ｘおよびω_ｙを制御することで、ｘ方向の進行波およびｙ方向の進行波のそれぞれの進行速度を制御することができる。また、Ａ_ｘおよびＡ_ｙを制御することで、ｘ方向の進行波およびｙ方向の進行波のそれぞれの振幅を制御することができる。ｘ方向の進行波およびｙ方向の進行波の振幅または進行速度の比率を制御することで、合成される進行波の進行方向を制御することができる。 In this example, for the sake of explanation, the first direction is the x direction and the second direction is the y direction. Then, the potential u (x _n ) of the first electrode 46 of the piezoelectric element 44 at the position x = x _n in the x direction is set to u (x _n ) = A _x sin (ω _x t + φ _n ). Further, to y = the potential of the first electrode 46 of the piezoelectric element 44 at the position of _{y m} u a _{(y m)} and _{_{u (y m) = A y}} sin (ω y t + φ m) in the y direction. Note that φ _n and φ _m are phases that are appropriately determined according to the position of the piezoelectric element 44 so that u (x _n ) and u (y _m ) indicate traveling waves in the x direction and the y direction, respectively. Note that the position of the piezoelectric element 44 may indicate the position of the center of the piezoelectric element 44. For each piezoelectric element 44, the potential u (x _n , y _m ) of the first electrode 46 of the piezoelectric element 44 at coordinates (x _n , y _m ) is _expressed as u (x _n , y _m ) = u (x _n ) + U (y _m ). As a result, the traveling wave in the x direction and the traveling wave in the y direction are combined. Further, by controlling ω _x and ω _y , the traveling speeds of the traveling wave in the x direction and the traveling wave in the y direction can be controlled. Further, by controlling the A _x and A _y, it is possible to control the respective amplitude of the traveling wave of the traveling wave and the y-direction in the x direction. By controlling the ratio of the amplitude or the traveling speed of the traveling wave in the x direction and the traveling wave in the y direction, the traveling direction of the traveling wave to be synthesized can be controlled.

各電源１６は、斜め方向の進行波をステータ４９に生成するべく、各々の圧電素子４４の第１電極４６に印加する電位ｕ（ｘ_ｎ，ｙ_ｍ）を調整する。これにより、制御部１０は、滑り提示部４２における２次元平面の任意の方向において、進行波を生成することができる。 Each power supply 16 adjusts the potential u (x _n , y _m ) applied to the first electrode 46 of each piezoelectric element 44 in order to generate a traveling wave in an oblique direction in the stator 49. Thereby, the control part 10 can produce | generate a traveling wave in the arbitrary directions of the two-dimensional plane in the slip presentation part 42. FIG.

図９は、圧電素子４４をマトリクス状に配置した例を示す図である。各圧電素子４４の第１電極は、図８の例と同様に、個別の電源１６に接続する。本例においても、第１方向をｘ方向とし、第２方向をｙ方向とする。そして、ｘ方向においてｎ番目の位置における圧電素子４４の第１電極４６の電位ｕ（ｘ_ｎ）を、ｕ（ｘ_ｎ）＝Ａ_ｘｓｉｎ（ω_ｘｔ＋φ_ｎ）とする。また、ｙ方向においてｍ番目の位置における圧電素子４４の第１電極４６の電位ｕ（ｙ_ｍ）を、ｕ（ｙ_ｍ）＝Ａ_ｙｓｉｎ（ω_ｙｔ＋φ_ｍ）とする。なお、φ_ｎ、φ_ｍおよび圧電素子４４の位置は、図８の例と同様である。進行波の合成、進行速度の制御、進行波の振幅および進行波の進行方向の制御についても、図８の例と同様である。制御部１０は、滑り提示部４２における２次元平面の任意の方向において、進行波を生成することができる。 FIG. 9 is a diagram illustrating an example in which the piezoelectric elements 44 are arranged in a matrix. The first electrode of each piezoelectric element 44 is connected to an individual power source 16 as in the example of FIG. Also in this example, the first direction is the x direction and the second direction is the y direction. Then, the potential u (x _n ) of the first electrode 46 of the piezoelectric element 44 at the n-th position in the x direction is u (x _n ) = A _x sin (ω _x t + φ _n ). Further, the potential u (y _m ) of the first electrode 46 of the piezoelectric element 44 at the m-th position in the y direction is u (y _m ) = A _y sin (ω _y t + φ _m ). Note that the positions of φ _n , φ _m and the piezoelectric element 44 are the same as in the example of FIG. The synthesis of the traveling wave, the control of the traveling speed, the amplitude of the traveling wave, and the traveling direction of the traveling wave are the same as in the example of FIG. The control unit 10 can generate a traveling wave in any direction on the two-dimensional plane in the slip presentation unit 42.

図１０は、圧電素子４４の周波数に対する振幅を示す図である。横軸は、圧電素子４４に与えられる電力の周波数ωを示す。当該周波数ωは、圧電素子４４の振動周波数に対応する。縦軸は、圧電素子４４の振幅を示す。圧電素子４４は共振周波数において、最大の振幅を有する。共振周波数から離れるに従い、圧電素子４４の振幅は小さくなる。 FIG. 10 is a diagram illustrating the amplitude of the piezoelectric element 44 with respect to the frequency. The horizontal axis indicates the frequency ω of power applied to the piezoelectric element 44. The frequency ω corresponds to the vibration frequency of the piezoelectric element 44. The vertical axis represents the amplitude of the piezoelectric element 44. The piezoelectric element 44 has the maximum amplitude at the resonance frequency. As the distance from the resonance frequency increases, the amplitude of the piezoelectric element 44 decreases.

制御部１０は、共振周波数からの周波数差に応じた振動振幅ゲインの低下がより小さい周波数帯で、圧電素子４４の振動周波数を制御してよい。つまり制御部１０は、共振周波数より大きい周波数帯および小さい周波数帯のうち、共振周波数より大きい周波数帯を使用して、圧電素子４４の周波数ωを制御してよい。これにより、滑り提示部４２は、より効率的にユーザ６０に対して進行波を提示することができる。 The control unit 10 may control the vibration frequency of the piezoelectric element 44 in a frequency band in which the decrease in vibration amplitude gain according to the frequency difference from the resonance frequency is smaller. That is, the control unit 10 may control the frequency ω of the piezoelectric element 44 using a frequency band greater than the resonance frequency among a frequency band greater than the resonance frequency and a smaller frequency band. Thereby, the slip presentation unit 42 can present the traveling wave to the user 60 more efficiently.

図１１は、システム１００を用いて、滑り速度に応じて圧電素子４４の振動周波数を制御した様子を示す図である。横軸は時間［ｓ］であり、縦軸の左側は滑り速度［μｍ／ｓ］であり、縦軸の右側は圧電素子４４の振動周波数［ｋＨｚ］である。なお、図１０において、滑り方向は常に正である。つまり、図１０は一方向にだけ回転させた結果を示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating a state in which the vibration frequency of the piezoelectric element 44 is controlled using the system 100 in accordance with the sliding speed. The horizontal axis is time [s], the left side of the vertical axis is the sliding speed [μm / s], and the right side of the vertical axis is the vibration frequency [kHz] of the piezoelectric element 44. In FIG. 10, the sliding direction is always positive. That is, FIG. 10 is a diagram showing a result of rotation in only one direction.

体感装置４０の制御部１０は、滑り信号に示される滑りの速度に応じて、複数の圧電素子４４を振動させる振動周波数を制御する。本例では、ユーザ６０に提示するすべり速さを９段階に設定する。そして、当該９段階に対応させて、複数の圧電素子４４の共振周波数である４７［ｋＨｚ］からのずれ量を、２．０［ｋＨｚ］、２．４［ｋＨｚ］、２．８［ｋＨｚ］‥５．２［ｋＨｚ］と９段階で設定する。つまり、圧電素子４４の振動周波数と共振周波数との差分が、滑り信号に示される滑りの速度に応じた値となるように、振動周波数を制御する。これにより、制御部１０は、滑り提示部４２における進行波の進行速度を制御する。 The control unit 10 of the bodily sensation device 40 controls the vibration frequency that causes the plurality of piezoelectric elements 44 to vibrate according to the slipping speed indicated by the slip signal. In this example, the sliding speed presented to the user 60 is set to 9 levels. Corresponding to the nine steps, the deviation amount from 47 [kHz] which is the resonance frequency of the plurality of piezoelectric elements 44 is set to 2.0 [kHz], 2.4 [kHz], and 2.8 [kHz]. ...... Set in 9 steps with 5.2 [kHz]. That is, the vibration frequency is controlled so that the difference between the vibration frequency and the resonance frequency of the piezoelectric element 44 becomes a value corresponding to the slip speed indicated by the slip signal. Thereby, the control unit 10 controls the traveling speed of the traveling wave in the slip presentation unit 42.

共振周波数である４７［ｋＨｚ］に最も近い４９［ｋＨｚ］のとき、滑り提示部４２は最大の滑り速度をユーザ６０に提示する。また、共振周波数である４７［ｋＨｚ］から最も遠い５２．２［ｋＨｚ］のとき、滑り提示部４２は最小の滑り速度をユーザ６０に提示する。但し、同じ振動周波数であっても、ユーザ６０がステータ４９を押す力の大小に依存して、進行波の速度は変化し得る。それゆえ、操作中において、ユーザ６０はステータ４９を一定の力で押し続けるとよい。 When the resonance frequency is 49 [kHz] closest to 47 [kHz], the slip presenting unit 42 presents the maximum slip speed to the user 60. Further, when the resonance frequency is 52.2 [kHz] farthest from 47 [kHz], the slip presentation unit 42 presents the minimum slip speed to the user 60. However, even at the same vibration frequency, the speed of the traveling wave can change depending on the force with which the user 60 pushes the stator 49. Therefore, during operation, the user 60 may keep pressing the stator 49 with a constant force.

なお、触感をユーザ６０に提示する場合、制御部１０は、共振周波数から一桁程度低い周波数から、一桁程度高い周波数にわたる範囲で、振動周波数を制御してよい。このように、触感を提示する場合の振動周波数の変動範囲は、滑りを提示する場合の振動周波数の変動範囲よりも広い。制御部１０は、滑りと触感を同時に提示する場合、まず触感に応じた振動周波数を決定してよい。そして、当該振動周波数の近傍で、滑り速度の変化に応じて振動周波数を微小に変動させる。これにより、滑り速度の変動と、触感とをユーザ６０に同時に提示することができる。なお、触感に対応する振動周波数では、圧電素子４４の振動振幅が小さくなりすぎ、ユーザ６０に滑りを体感させることが困難な場合、制御部１０は、振動振幅の減衰を補償すべく圧電素子４４を制御する信号の電力を大きくしてよい。制御部１０には、図８に示したような圧電素子４４の周波数に対する振幅の関係を示すデータが予め与えられてよい。制御部１０は、当該データに基づいて制御信号の電力を制御してよい。 When presenting the tactile sensation to the user 60, the control unit 10 may control the vibration frequency in a range from a frequency that is about an order of magnitude lower than the resonance frequency to a frequency that is about an order of magnitude higher. Thus, the fluctuation range of the vibration frequency when presenting tactile sensation is wider than the fluctuation range of the vibration frequency when presenting slip. When presenting slip and tactile sensation simultaneously, the control unit 10 may first determine a vibration frequency according to the tactile sensation. Then, in the vicinity of the vibration frequency, the vibration frequency is slightly changed according to the change in the sliding speed. Thereby, the fluctuation | variation of a sliding speed and a tactile sensation can be simultaneously shown to the user 60. Note that when the vibration amplitude of the piezoelectric element 44 is too small at the vibration frequency corresponding to the tactile sensation and it is difficult for the user 60 to experience slipping, the control unit 10 compensates for the attenuation of the vibration amplitude. The power of the signal for controlling may be increased. The controller 10 may be preliminarily given data indicating the relationship between the amplitude and the frequency of the piezoelectric element 44 as shown in FIG. The control unit 10 may control the power of the control signal based on the data.

また、制御部１０は、滑り速度に応じて進行波の進行速度を制御すべく、ステータ４９を圧電素子４４に押圧する圧力を制御してもよい。ステータ４９を圧電素子４４に押しつける力を大きくするほど、進行波の進行速度を早くすることができる。滑りと触感を同時に提示する場合、制御部１０は、振動周波数を触感に基づいて決定してよい。そして、当該振動周波数における進行波の速度が、ユーザ６０に提示すべき進行速度になるように、ステータ４９を圧電素子４４に押圧する圧力を制御してもよい。なお制御部１０は、ユーザ６０に提示すべき同一の滑り速度に対して、触感を同時に提示する場合と、触感を同時に提示しない場合とで、圧電素子４４の振動周波数を異ならせてよい。 Further, the control unit 10 may control the pressure that presses the stator 49 against the piezoelectric element 44 in order to control the traveling speed of the traveling wave in accordance with the sliding speed. As the force pressing the stator 49 against the piezoelectric element 44 is increased, the traveling speed of the traveling wave can be increased. When the slip and the tactile sensation are presented simultaneously, the control unit 10 may determine the vibration frequency based on the tactile sensation. Then, the pressure for pressing the stator 49 against the piezoelectric element 44 may be controlled so that the traveling wave speed at the vibration frequency becomes a traveling speed to be presented to the user 60. Note that the control unit 10 may vary the vibration frequency of the piezoelectric element 44 depending on whether the tactile sensation is presented at the same time or the tactile sensation is not presented at the same time for the same sliding speed to be presented to the user 60.

図１２は、把持装置２０における手首部２１および指部２２の関節角度と滑り速度との関係を示す図である。横軸は時間［ｓ］であり、縦軸の左側は滑り速度［μｍ／ｓ］であり、縦軸の右側は手首部２１および指部２２の関節角度［ｄｅｇ］である。 FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the joint angle of the wrist part 21 and the finger part 22 and the sliding speed in the gripping device 20. The horizontal axis is time [s], the left side of the vertical axis is the sliding speed [μm / s], and the right side of the vertical axis is the joint angle [deg] of the wrist part 21 and the finger part 22.

本例のシステム１００においては、ユーザ６０と把持装置２０とは１６［ｍｓ］ごとに信号のやり取りをする。そして、滑り提示部４２が滑りをユーザ６０に提示する最小時間は、８０［ｍｓ］とする。それゆえ、滑り提示部４２が滑りをユーザ６０に提示し続ける滑り持続時間は、８０＋１６×Ｎ（Ｎ：自然数）［ｍｓ］となる。但し、滑り持続時間内においては、滑りをユーザ６０に提示する進行波の速度は変化する。 In the system 100 of this example, the user 60 and the gripping device 20 exchange signals every 16 [ms]. The minimum time for which the slip presentation unit 42 presents the slip to the user 60 is 80 [ms]. Therefore, the slip duration for which the slip presenter 42 continues to present the slip to the user 60 is 80 + 16 × N (N: natural number) [ms]. However, the velocity of the traveling wave for presenting the slip to the user 60 changes within the slip duration.

本例は、把持装置２０における手首部２１および指部２２の関節角度を変えながら、容器３０に対して蓋３５を回転させた結果である。２０［ｓ］から３５［ｓ］の時間においては、滑り速度は正および負に大きく振れている。比較的に大きな滑り速度であれば、ユーザ６０は滑り提示部４２を通じて滑り速度および滑り長さを体感することが容易である。 This example is a result of rotating the lid 35 with respect to the container 30 while changing the joint angle of the wrist part 21 and the finger part 22 in the gripping device 20. In the time period from 20 [s] to 35 [s], the slipping speed greatly fluctuates positively and negatively. If the slip speed is relatively high, the user 60 can easily experience the slip speed and the slip length through the slip presentation unit 42.

しかし、３５［ｓ］から５０［ｓ］の時間に存在するような微小時間の滑りは、たとえ、滑り提示部４２が滑りを提示していたとしても、微小時間であるが故に、ユーザ６０が当該滑りを体感することが困難である場合がある。そこで、本例においては、制御部１０は、滑り信号により示される滑りの持続時間が予め定められた閾値より小さい場合に、滑りの持続時間を閾値以上の値に変換して進行波を生成する。当該予め定められた閾値は、例えば８０［ｍｓ］である。 However, a slip of a minute time that exists in a time of 35 [s] to 50 [s] is a minute time even if the slip presenting unit 42 presents a slip, so that the user 60 It may be difficult to experience the slip. Therefore, in this example, when the duration of the slip indicated by the slip signal is smaller than a predetermined threshold, the control unit 10 generates a traveling wave by converting the duration of the slip to a value equal to or greater than the threshold. . The predetermined threshold is 80 [ms], for example.

制御部１０が滑り速度はそのままにして、滑り時間を引き延ばす処理を行ってよい。これにより、体感が困難な微小時間であっても、把持装置２０の指部２２が蓋３５に対する滑りを体感することができる。 The control unit 10 may perform a process of extending the sliding time while keeping the sliding speed as it is. Thereby, even if it is a micro time when it is difficult to experience, the finger portion 22 of the gripping device 20 can experience the sliding with respect to the lid 35.

なお、滑り持続時間の閾値は、８０［ｍｓ］に限定されず、人間が感知することが困難な時間として適宜定めてよい。また、変換後の滑り持続時間は、人間が検知できる程度の長さとして適宜定めてよい。なお、上述の持続時間の閾値判定および持続時間の引き伸ばし処理は、制御部１０が行ってもよいし、滑り検出器２３または別個のコンピュータが行ってもよい。 The threshold value of the slip duration is not limited to 80 [ms], and may be appropriately determined as a time that is difficult for humans to detect. Further, the slip duration after conversion may be appropriately determined as a length that can be detected by a human. It should be noted that the threshold value determination and the duration extension process described above may be performed by the control unit 10, or may be performed by the slip detector 23 or a separate computer.

以上説明した体感装置４０によれば、滑りを模擬した進行波をユーザに接触させるので、電気刺激による滑りの模擬に比べてより現実に近く、且つ、個人差の少ない滑りを体感させることができる。なお、ローラ等をユーザに接触させて滑りを模擬する場合、ローラまたはローラの制御モータの慣性によって、滑りの持続時間を精度よく表現することができない。これに対して体感装置４０によれば、進行波の持続時間は電気的に精度よく制御できるので、滑りの持続時間を精度よく制御することができる。 According to the bodily sensation apparatus 40 described above, a traveling wave that simulates slipping is brought into contact with the user, so that it is possible to experience slipping that is closer to reality and less individual-difference than simulation of slipping by electrical stimulation. . Note that, when a slip is simulated by bringing a roller or the like into contact with the user, the duration of the slip cannot be accurately expressed due to the inertia of the roller or the control motor of the roller. On the other hand, according to the sensation apparatus 40, since the duration of the traveling wave can be electrically controlled with high accuracy, the duration of the slip can be controlled with high accuracy.

また、特許文献１等には、物体間の滑りを検出する技術が開示されており、滑り情報をユーザに提示することの必要性が記載されている。しかし、どのような技術でユーザに滑りを提示するかについては何ら開示されていない。このため、現実に近く、且つ、個人差の小さい滑りを提示することはできない。 Further, Patent Document 1 discloses a technique for detecting slippage between objects, and describes the necessity of presenting slip information to a user. However, there is no disclosure about what technique is used to present the slip to the user. For this reason, it is impossible to present a slip that is close to reality and that has a small individual difference.

ユーザ６０に提示する滑り感に個人差が大きいと、ユーザ６０は把持装置２０等の非操作装置を適切に操作することが難しくなる。例えば、把持装置２０に過大な力で物体を把持させてしまい、物体を破損する可能性が高まり、または、把持装置２０に過小な力で物体を把持させてしまい、物体を落としてしまう可能性が高まる。また、ユーザ６０が手術用の非操作装置を操作する場合には、装置をより精度よく操作しなければならず、上記の課題がより顕著になる。体感装置４０は、より高精度の操作が要求される用途にも用いることができる。 If there is a large individual difference in the slip feeling presented to the user 60, it becomes difficult for the user 60 to properly operate a non-operation device such as the gripping device 20. For example, the gripping device 20 may cause the object to be gripped with an excessive force, and the possibility of damaging the object is increased. Alternatively, the gripping device 20 may be gripped with an excessive force, and the object may be dropped. Will increase. In addition, when the user 60 operates a non-operation device for surgery, the device must be operated with higher accuracy, and the above problem becomes more prominent. The bodily sensation device 40 can also be used for applications that require higher-precision operations.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. It is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。 The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Even if the operation flow in the claims, the description, and the drawings is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

１０制御部、１３電源部、１４電源、１５選択部、１６電源、１８ＣＰＵ
２０把持装置、２１手首部、２２指部、２３滑り検出器、２４光学センサ、２６力センサ、２８近接センサ
３０容器、３５蓋
４０体感装置、４２滑り提示部、４４圧電素子、４６第１電極、４８第２電極、４９ステータ
５０操作装置、５２指操作部、５４手首操作部
６０ユーザ、６２左手、６４右手
１００システム 10 control unit, 13 power supply unit, 14 power supply, 15 selection unit, 16 power supply, 18 CPU
20 gripping device, 21 wrist, 22 finger, 23 slip detector, 24 optical sensor, 26 force sensor, 28 proximity sensor 30 container, 35 lid 40 bodily sensation device, 42 slip presenting unit, 44 piezoelectric element, 46 first electrode 48 Second electrode, 49 Stator 50 Operation device, 52 Finger operation unit, 54 Wrist operation unit 60 User, 62 Left hand, 64 Right hand 100 System

Claims

A bodily sensation device that allows the user to experience slipping between objects ;
A gripping device for gripping an object;
With
The gripping device is
A force sensor for measuring the force received from the detection target;
An optical sensor as a slip detector for detecting slip of the detection target;
Including
The bodily sensation device is
A plurality of piezoelectric elements arranged on a predetermined surface;
A control unit that controls the plurality of piezoelectric elements to generate a traveling wave according to the slip;
Have
The control unit controls the plurality of piezoelectric elements according to a slip signal indicating slip detected by the optical sensor,
The control unit controls the plurality of piezoelectric elements based on a tactile sensation signal indicating a tactile sensation detected by the force sensor,
The fluctuation range of the vibration frequency when presenting the tactile sensation is wider than the fluctuation range of the vibration frequency when presenting the slip,
System .

  The plurality of piezoelectric elements are two-dimensionally arranged on the surface,
  Three or more piezoelectric elements are arranged along a first direction on the surface,
  Three or more piezoelectric elements are disposed along a second direction perpendicular to the first direction on the surface.
  The system of claim 1.

  The bodily sensation device has a sliding presentation unit that allows the user to experience sliding.
  The sliding presentation unit includes the plurality of piezoelectric elements,
  The sliding presentation unit is worn on the user's finger.
  The system according to claim 1 or 2.

The system according to any one of claims 1 to 3, wherein the control unit receives the slip signal including information on the slip direction, and generates the traveling wave traveling in a direction corresponding to the slip direction. .

Wherein the control unit, the slip detector receives the slip signal indicative of the slip detected, claim 1 for generating a traveling wave in response to the slip by controlling the plurality of piezoelectric elements in response to the slip signal 5. The system according to any one of 1 to 4 .

Wherein, wherein, when the duration of the slip represented by slip signal is smaller than a predetermined threshold value, claims 1-5 which converts the duration to a value greater than or equal to the threshold value to generate the traveling wave The system according to any one of the above.

Wherein, depending on the speed of the slip represented by the slip signal, and controls the oscillation frequency of vibrating the plurality of piezoelectric elements, any one of claims 1 to 6 for controlling the rate of progression of the traveling wave The system according to one item.

Wherein the control unit, the difference between the resonance frequency of the plurality of piezoelectric elements and the vibration frequency is, as a value corresponding to the speed of slip indicated in the slip signal, to claim 7 for controlling the oscillation frequency The described system.

Wherein, among the large frequency band and smaller frequency band than the resonance frequency, according to claim 8 decrease in the vibration amplitude gain corresponding to the frequency difference from the resonant frequency with a smaller frequency band, for controlling the oscillation frequency The system described in.

Wherein the control unit further receives a tactile signal indicating the touch of an object to touch detector detects, according further to any one of claims 1 to 6 for controlling the plurality of piezoelectric elements on the basis of the tactile signal System.

The system according to claim 10 , wherein the control unit controls a vibration frequency for vibrating the plurality of piezoelectric elements based on the tactile signal, and controls a traveling speed of the traveling wave based on the slip signal.

The system according to claim 4 , wherein each vibrator has a regular hexagonal surface, and each surface is arranged in a honeycomb shape.

Whether the controller reverses the direction of the traveling wave depending on whether the phase difference between the phases of the two-phase control signals for controlling the plurality of piezoelectric elements is 90 degrees or -90 degrees a system according to claim 1, any one of 12 for controlling.

The system according to any one of claims 1 to 13 , wherein the slip detector detects a slip between the object and the gripping device in a state where the gripping device grips the object.

The system according to any one of claims 1 to 14, further comprising an operation device that receives an operation from the user and controls the gripping device according to the operation from the user.