JPH05506736A - 力フィードバック及びテクスチャー擬似インタフェース装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 カフィードバンク及びテクスチャー擬似インタフェース装置技術分野 本発明はマン−マシンインタフェース、特に本体部分位置を測定し、使用者に力 及びテクスチャーフィートノ＜・ンクを供給するインタフェースに係る。

本発明の背景 新方法のコンピュータ相互作用は今その初期にある。用語「仮想環境」又は「仮 想現実」はすぐ平凡な言葉になる。仮想環境は環境のある部分が最も屡々コンピ ュータを介して人口的に擬似される環境である。コンピュータは机、窓、戸、壁 、等の図式像及び他の人の一層の像で満たされた環境の図式擬似を生成してよい 。コンピュータは又環境音を擬似してよい。発生した対象はコンピュータスクリ ーンのような共通２次元表示に表示されるか又は特定の実体装置で表示すること により対象は３次元を現すよう作られてよしλ。

仮想環境で相互作用するよう固体に対する最も自然な方法は、当人自身の図式表 示を直接に制御することである。例えば、固体が頭に向きを変える場合、彼が見 る表示スクリーンは適切に修正される。

又、固体が手に届き、接近する場合、スクリーン上の手のコンピュータ発生像が 届き、接近する。かかる仮想環境は文献で討論された。

仮想現実の感覚を生成する為、コンピュータは実時間で実又は仮想対象の図式像 を発生及び操作することができるべきである。環境の図式表示の発生が時間消費 で、実施するのに明白でなｐｓけれど、多くの理論が調査され、相互作用３次元 コンピュータ図形及び固モデリングの当業者により分かる。ここで記述の発明は 比較的に少ない調査がなされた重要な関連した領域、即ち「いくつ使用者が仮想 環境でのコンピュータ発生した同等物から把持力及びテクスチャーを知覚するか 」に関係する。

使用者が情報をコンピュータに入れるのを可能にするよう生成された多（の周辺 装置がある。これらのもの−知°覚できるものは標準ＱＷＥＲＴＹキーボードで ある。この「キー人力」概念の多くの変更を除いて、その５Ｉ１１！！シた交換 を多くの他の装置がある。かがる装置の部分的リストはマウス、操作捧、トラッ クボール及びコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）テーブルを含む。これらのコンピ ュータ人力装置の主欠点はそれらが最も効果的で、自然である方法で使用者が情 報を入れるのを可能にしないことである。例えば、ＣＡＤソフトウェアプログラ ムでは、設計者が隠れた側を表示及び変更するようコンピュータスクリーンのブ ロックの３次元図式表示を回転するのを望んでよい。現在役立つ入力装置を用い て、設計者は軸又は連続の軸を選択しなければならず、その回りを対象は所望の 方位及び表示を達成するよう回転されなければならない。所望の軸が選択された 後、角回転の量は通常マウスの直線的動作により又はキーボードを介して十進量 として所望の量の回転を入力することで決定されなければならない。この全ての 手続は人が「実世界ノでの同じタスクと対比させる時通常している物と比較され る時非常にぎこちなく、非直覚的に思える。即ち、彼は単に対象に届き、つかみ 、回転する。

対象／環境相互作用へのこのより自然な接近に対するフィードバックの供給はこ の発明の目的である。

コンピュータへのディジット位置情報の供給の計算グローブは仮想環境での擬似 対象を操作するよう用いられた。かがるグローブも又実対象を把持するよう非常 に器用な端エフェクターを制御するよう遠隔ロボットにて用いられた。しかし、 グローブ着用者に戻るカの欠乏はこれらの開ループ操作アプローチの効果を減少 する。コンピュータスクリーン上に卵の３次元図式モデルを想像する。あなたが 卵と同しスクリーン上にあなたの指を地図を作り、図式像の手１こ手を動作する グローブを着用すると仮定すると、あなたがあなたの手及び指を動かすにつれ、 対応する図式像の手及び指は同じように動く。タスクは卵をつまむようコンピュ ータスクリーン上の図式手を制御するようあなた自身の手及び指を動ずことであ る。このタスクを達成する為、あなたは仮想卵を信頼的に把持及び持上げるよう 十分な力を与えなければならないが、卵がこわれるような大きな力ではない。あ る種の把持力及び触覚フィードバックなしに、このタスクは非常に難かしくなる 。対応する触覚感覚以外を感知するよう仮想又は遠隔操作された対象と擬似接触 に間する情報を提供する試みがなされた。テストされた擬似フィードバックの１ つの方法は可聴合図を用いる。例えばコンピュータに接触される時にビーフと発 する。他の単純な方法は一度接触がなされれば対象を目だたせることである。こ れらの両方法は使用者が手−目調整を再学習するのを必要とする。使用者にとっ て対象を把持するこれらの「不自然な」方法の１つを学習するのは挫折的であり 、時間消費であり、仮想環境の相互作用の感覚は減少される。

本発明の概要 本発明の目的は相互作用コンピュータ適用で用いられてよいマン−マシーンイン タフェースである。

本発明の他の目的は本体の選択された部分、例えば指先への設定力を制御しうる カフィードバック制御システムである。

本発明の更なる他の目的は本体の選択された部分、例えば指先のテクスチャーを 擬似しつるマン−マシーンシステムである。

本発明の更なる他の目的は各階に印加された力を及ぼし、測定し、動的に変化し 、制御しえ、各指先に向けられた触覚アレーパターンを変化する指、手位置及び 手方位を感知することができるグローブからなるマン−マシーンインタフェース である。

本発明の他の目的は指先に印加された力を感知しえ、指位置の機能として変化す る所望の力設定点に指先力を制御するようこの信号を用いることができるディジ タル制御システムである。

本発明の更なる他の目的は、仮想環境、遠隔操作及び相互作用３次元図形及びコ ンピュータ支援設計（ＣＡＤ）のような多くの異なる適用で用いられてよい力及 びテクスチャーフィードバラクンステムである。

本発明の特徴は合金ワイヤ、可撓性、低摩耗／低係数の弾性ねしのような力伝達 可撓性長手方向素子又は腿のように働く整形記録を案内する１つ又はそれ以上の 対象的可撓性鋳造からなる可撓性筐体が使用され、力を感知する本体部分に印加 又はテクスチャー擬似素子に作動するよう引張で用いられる。

本発明の他の特質は力を感知する本体部分に印加するよう力アプリケータにより 用いられるべき感知する本体部分に空気圧又は水圧液体のような力伝達可撓性長 手方向素子を案内するよう１つ又はそれ以上の対称的非弾性管からなる可撓性筐 体が使用される。

本発明の更なる特徴は可撓性鍵ケーブル又は空気圧又は水圧管を介して感知する 本体部分に伝えられた力を発生するよう力アクチュエータが使用され、力を感知 する本体部分に印加する力アクチュエータが使用される。

本発明の更なる他の特徴は可撓性鍵ケーブル又は空気圧又は水圧管を介して感知 する本体部分に伝えられた変位を発生するよう力又は変位アクチュエータが使用 され、テクスチャーを感知する本体部分に擬似するようテクスチャーシュミレー タが使用される。

本発明の他の特徴は力アクチュエータにより力感知する本体部分に印加された力 を測定する圧縮引張及び／又は力センサが使用される。

本発明の第１の実施例は始めに、指及び全体の手動作を表わすアナログ値を提供 するセンサだけでなく、力の量に関連する着用者の指先に戻る正しい力を所定の 仮想（力は遠隔操作された）対象に印加する対応する図形（又は実際の）装置を 組合わせるグローブの使用を示す。本発明は又擬似されたテクスチャー及び縁方 向が使用者に向けられてよい手法に係る。

１つ又はそれ以上の本体部分位置を感知し、力及びテクスチャーフィードバック を１つ又はそれ以上の本体部分に提供する本発明はコンピュータ相互作用の比較 的に「自然なＪ方法を可能にする。主装置は個々の可動自在な制置本体部分と関 連した複数の信号発生手段を用いる（］）制制御本体部分位置感知手段を単−ユ ニｙｈに設け、ここで信号は複合信号を制限するよう分析された個々の信号で制 御する本体部分位置に関連する。信号発生手段は本体部分位置及び／又はひずみ ゲージ、電磁、超音、圧電、ホール効果、赤外線エミッタ／検出器ペア、符号器 ／電位計、レーザ走査又は光位置（及び／方位）センサを含む方位を提供するど れでもよ＜；（２１力印加手段は力情報を感知する本体部分に提供するどれでも よく、（３）力感知する手段は力測定信号を提供するどれでもよく、（４）テク スチャー印加手段（例えばテクスチャー素子のアレー）は面パターン（例えば） テクスチャー情報を感知する本体部分に提供するどれでもよく、（５）力発生手 段は電気、電磁、電気機械的、空気圧、水圧、圧電、整形金属合金（例えば、ニ ッケル／チタン合金）、蒸気圧アクチュエータを含む力（又は変化）を発生する どのアクチュエータでよく、（６）力伝達手段（例えば可撓性非圧櫂可能筐体に より案内された可撓性非弾性鍵又は非弾性筐体により案内された非圧確性液体） は力信号を力発生手段から印加手段（例えば力印加手段又はテクスチャー印加手 段）に伝えるどれかでよく、（７）信号収集及び発生手段（例えば、プロセッサ 又はフンピユータ）は信号を（例えば位置感知及び／又は力感知手段から）収集 し、信号を（例えば力印加及び／又はテクスチャー印加手段に対して）発生する どれかでよく、（クリップ、ストラップ、クラップ、案内部、ポケット、材料等 を含む）（８）支持構造は本体部分感知手段と、力印加手段と、テクスチャー印 加手段と力発生手段と、力伝達手段及び信号収集及び発生手段を支持するよう用 いられる。

制御する本体部分位置感知手段と関連した信号は感知本体部分に印加された力と 、感知本体部分に印加された一テクスチャーと組合わされてよい。例えば制御本 体部分位置感知手段で発生した信号は仮想環境での多連結コンピュータ発生相互 作用実体を操作するよう収集及び発生手段で使用されてよい。力印加手段は相互 作用実体と仮想環境の成分間の相互作用に関連する感知本体部分に力を印加して よい。更にアクチュエータ印加手段は面パターン情報信号と関連しえ、実体と仮 想環境の成分の相互作用に関連する現実の感覚を更に高めるようテクスチャーを 感知本体部分に印加する。

本発明に対する特別な適用は力及びテクスチャーフィードバックを感知し、手に 与えることである。手に用いられる時本発明に対する有効な実施例は「フィード バックグローブｊである。

フィードバックグローブ実施例は手の位置及び方位を測定する手段と、個々の接 合角を測定する手段と、力と手の種々の部分に印加する手段と、印加された力を 感知する手段と、選択されたテクスチャーを手の種々の部分に印加する手段とか らなる。本発明の詳細な説明の多くはフィードバックグローブの周囲を中心とし 、しかし、グローブに関して記述の感知及び構造は他の本体部分（例えば、腕、 足、足部、頭、首、胴、他）に容易に解釈されてよい。

フィードバックグローブの望ましい実施例において、手の位置及び方位を提供す る手段はバルヘマス（ｐｏｌｈｅｍｕｓ　”　）電磁位１センサである。個々の 接合角感知手段は背合せに取付けられた２つの長可撓性ひずみゲージからなる。

ひずみゲージ組立体は各接合上樋われた案内ポケットに基づく。

接合か曲がる時、対応する対のゲージの一方のひずみゲージは引張であり、一方 他のひずみゲージは圧縮である。各対の２つのひずみゲージは共通ホイートスト ーンブリッジ構成の半ブリッジの２つの足からなる。アナログマルチプレクサが どの半ブリツジ電圧がアナログディジタル変換器によりサンプルされるか選択す るよう用いられる。各ゲージで受けた最大ひずみはゲージが取付けられる裏の厚 さ及び弾性係数を変化することで調整される。裏はゲージの疲労寿命を大きく減 少しないで信号出力を最大化するよう選択される。

これらの接合角ひずみゲージセンサはクラマー他による特許出願番号０７／２５ ８２０４号で開示され、ここで参照の為組込まれる。

力を手の部分に印加する手段は所望の力を発生する手段（例えば電気モータ）と 、発生した力と力印加手段に伝達する手段（例えば、可撓性鍵／鋳造組立体）と 、力を手の特定の部分（例えば指先）に伝達する手段（例えば力印加台）とから なる。フィードバンクグローブは又印加された力を測定する手段（例えば力感知 台又はロードセル）からなってよい。テクスチャーの手の部分への印加の手段は 所望の変位を発生する手段（鋳えは電気機械的ソレノイド）と、発生した変位を 手に伝達する手段（例えば可撓性ｌ！／鋳造組立体）と、面パターンを手の特定 の部分（例えば指先）に印加する手段（例えばテクスチャー素子のアレー）とか らなる。実施例は牌と鋳造の両端を支持し、力及びテクスチャー印加手段を支持 する構造を含む。

接合角センサと、力及びテクスチャーフィードバック装置を具体化するカフィー ドバックグローブは力及びテクスチャーフィードバックを具体化しない接合感知 装置の問題の多くを克服する。フィードバックグローブは「自然の」方法での接 触及び把持情報を使用者に擬似し、相互作用３次元図形及び遠隔ロボットで生じ るような多くのタスクを容易にする。フィードバックグローブは仮想環境での「 仮想」対象から又は遠隔ロボット適用で用いられる時還部「実」対象からテクス チャー情報をフィードバックするよう用いられる。

適切なアニメーション及び制御ソフトウェアで用いられる時、フィードバックグ ローブはカップのような仮想対象又は表示装置上に図式モデルとして現われるか かる対象を信頼的に把持するよう手のコンピュータ発生図式表示のような相互作 用実体を制御するよう使用者に対する接合角感知及び十分な触覚フィードバック を提供する。かかる仮想対象は重さ、輪郭、剛さ、テクスチャーのような実対象 と似た物理的性格をデモンストレートするようプログラムされる。これら及び他 の特徴は感知されえ、フィードバックグローブを用いて仮想対象は操作される。

グローブに組込まれたカフィードバックは仮想把持力情報を使用者に中継し、一 方テクスチャーソユミレータは使用者がかれ自身のコンピュータ擬似された仮想 指で仮想対象を「接触」することて単に方位及び縁部の動きを感知するのを可能 にする。

接合角感知及び力及びテクスチャーフィードバックを提供するフィードバックグ ローブは又遠隔ロボットにも用いられる。この適用に対して、フィードバックグ ローブは還部実対象を把持するようロボットマニュブユレータのような相互作用 実体を制御するよう用いられる接合角情報を提供する。グローブの力及びテクス チャーフィードバックは実対象が傷つくかこわれることなしに信頼的に把持及び 操作されるよう実際の把持力及びロボット把持部で感知された対象輪郭を使用者 に提供する。

カフィードバックを用いるグローブは又ある音楽楽器を学習するよう指の器用、 指タイミング及び更に必要な動きを教示するようプログラム化される。例えば、 使用者がピアノを学習する場合、指が曲がるにつれ、使用者はキーを押したこと を使用者に意味する指先玉形式仮想キーを受ける。指曲げを制御するよう指の還 部側に位置したものに似た脛は父子の掌側に位置されてよい。これらの手寧側腿 は指を所望の曲った位置に押圧又は指を拡張から制限するよう用いられる。これ らの脛は使用者がピアノをひくよう「教示」されるよう欲し、指か正しい時間に 正しく位置され、曲げられるのを欲した場合に用いられる。この例の案は仮想ピ アノから他の仮想楽器、更に仮想タイプライタ−のような池の装置まで拡張され る。フィードバックグローブはだれかにタイプするのを教示し、学習する時「空 気中にタイプする」ことでテキストを作成するのを使用者に可能にするよう用い られた。

特に本発明は、実際の人接合角を測定するに加えて、２つのフィードバック感覚 を使用者に提供するマン−マシーンシステムである。第１の感覚は力である。望 ましい実施例において、小さい装置は接合角感知グローブの指先に取付けられ、 並列な力印加台を指先に保持する。力印加台は作動されない時伸縮自在手段（例 えば、リーフスプリング）により指先から（略４ｍｍだけ）変位されるか、作動 される時、指先を素早く接触させ、動的に選択可能な力を印加する。力印加台の 急な衝撃は実際の指先か対象を接触する時その知覚に似た感覚を与える。その後 、力印加台は仮＠指か仮想対象に対して押す力の量に関連するプログラマブルな 力で指先に対して押す。

望ましい実施例において、力印加体により指先に印加された力は力発生アクチュ エータ（直流サーボモータ）から可撓性非圧縮性管状筐体で囲まれた高引張強度 可撓性腑を介して伝えられる。この組立体の機能は自転車ブレーキケーブルに似 ている。他の実施例は電気、電磁、電気機械的、空気圧、水圧、圧電、整形記録 合金（例えば、ニッケル／チタン合金）、蒸気圧又は他の適切な技術に基づいた カアクチュエータを用いる。適切なアクチュエータ技術を選択するよう、応答の 速度、力出力、寸法、重さ、コスト、電力消費のような種々の要因が考えられる べきである。

麿鋳造の一端はカアクチュエータ近くに固定され、他端はフィードバックグロー ブ近くのリストバンドに固定される。腫がリストバンドに固定された鋳造の端部 から現われるにつれ、趣がその目漂最終位置に届くまでグローブ材料に固定され た鋳造の部分で案内される。着用者が指が曲がるのを制限するよう力を与える腫 は手の裏側を横切ってリストバンドから最終位置に案内される。望ましい実施例 は各階の裏を横切って通るこれらの腫を有し、指先で力印加台に機械的に接続さ れた腿を有する。更に脛はかかる正確に強化した中間グローブ位置で終了される 。

引張が増すにつれ、接合に対して指圧の裏側に沿って通る脛は手又は指から離間 したグローブ材料を引っばる傾向にない。腿の引張は脛を更に拡張しがちな方向 の曲りから腫が通る接合を制限する。

着用者が指が拡張するのを制限し、又指が曲がった位置に実際に駆動するよう力 を提供するよう、腫は筐体の部分によりグローブの手のひらを横切って案内され る。望ましい実施例において、これらの鍵はそれらが力印加台に最後に固定され るが、それらが正しく強化した中間位置で終了する指先に案内される。腫が手の 裏側に沿つて案内される場合と異なって、手のこうの側に沿って案内される腿が 引張である時、それらは手から離間した鋳造部分（従って、グローブ材料）を引 っばる傾向になる。必要でないけれど、鋳造かリストバンドに固定されるところ からその最終目標位置まで通るにつれ、手のひら及び指の面に沿ってこれらの腿 を案内するのか望まれる場合、グローブは各接合間で正しく強化されなければな らない。

腫が繋がってグローブに強固に固定されている部分では腿によって手に作用する 力か決定される。一本の腫によって手の部分に加わる力とトルクは、単独では制 御出来ないことがある。腫により手の一部に加えられる力または夫々の関節部に 加えられるトルクのみが制御可能であろう。好ましい実施例では、腿は指先にお いて力印加台に固定され、トルクでは無く指先における力が測定され制御される 。力を分離し単一の中間関節の運動を単独で抑制するために別々の腫が使用され る。その筐体は関節の少し手前で固定され、膣は作用力印加台に関節の反対側で 固定される。前述のように、グローブは関節の近傍で補強されており、グローブ の材料は腫の力によっては過度に引き延ばされることは無い。

カアクチュエータにより力が最初に印加されると、リストバンドと所望のデジッ トの間に力が作用する。従って、リストバンドは、手首の肌における弛みが引っ 張りあげられるように、指に向かって動こうとする。この相対的な運動の傾向は 、この肌の弛みを最初に引っ張る手段により減少される。一度この弛みが引っ張 られると、リストバンドは運動を停止し、指には腿に加わる全ての力が作用する （摩擦損失を除いて）。もし、手首の肌が実際の接触感覚をもたらすために最初 に引っ張られないと、カアクチュエータは、指の運動の帯域幅に比較するとこの 弛みの引っ張り上げ時間は重要ではなく十分に大きな帯域幅を持つこととなる。

好ましい実施例においては、指先における実際の力が検出されサーボ制御系にフ ィードバックされる。制御系は、指先に印加された力が、手首の肌の好ましくな い追従性にかかわらず所望の輪郭となるようにカアクチュエータの出力を制御す る。どのデジットの力の輪郭も、どの与えられた指と手の位置に対しても所望の 力設定点を発生する機能である。すなわち、指または手の位置が変わっても、指 に印加される力はそれに従って変化する。例えば、ボタンがトグル点に達するま で押圧されてクリックし抗力がほとんど無くなるようにその反力が次第に増加す る押しボタンスイッチの力感に疑似した力の輪郭が発生する。

目的物への接触と力の情報に加えて、本発明は目的物の性状と端部の方向を認識 できる手段を説明する。一実施例として、前述の指先力印加器は性状要素と呼ば れる小型のシミュレータのアレイを有するように改造しても良い。これらの要素 はカフイートノく・７りの提供に加えて表面パターン（例えば疑似した性状）を 生成する。夫々のテクスチャー要素は個々に選定される。テクスチャー要素は選 定され引っ張り量が決定された時に伸びる小型のビンとしても良い。

テクスチャー要素は電極刺激を介して触感を生成する一組の電極であっても良い 。　好ましい実施例において、テクスチャー要素はテクスチャー変位アクチュエ ータによって駆動される。カフィードバックとテクスチャー疑似用の脛の柔軟性 を有する束は、グローブを力及びテクスチャーアクチュエータの両方に接続する 。変位アクチュエータの種類は種々考えられる。特定の実施例では２値又は線型 変位アクチュエータが使用され、アクチュエータは、電気、電磁、電気化学、空 圧、油圧、圧電、形状記憶合金、蒸気圧、及び適当な技術に基づいたものとされ る。適当なアクチュエータ技術の選定に際し、例えば、反応の速度、力の出力、 大きさ、重量、コスト、電力消費等の種々の要素が考慮される。空圧又は油圧が 使用された場合は、テクスチャーアクチュエータをテクスチャー要素に接続する ために密閉された柔軟なチューブ組み立て体が使用される。他の場合は、カアク チュエータから力印加器に力を伝達するのに使用するものと同様な、筐体内に入 った腫よりなるケーブル手段が接続用に使用される。

２値アクチユエータ（例えば二段式ソレノイド）か使用された場合は、テクスチ ャー要素は完全に引き延ばされるか完全に収縮される。線型アクチュエータ（例 えばＤＣサーボモータ）が使用された場合は、テクスチャー要素の引き延ばしは 連続的に変化する。指先に現れたテクスチャーに伴う力は、カアクチュエータに よって決定される。テクスチャーアレイのパターンは時間とともに変化し、反射 は関節と手の位置内に変化する。例えば、テクスチャーアレイを動的に変化させ ることにより、使用者は種々の実際の表面上（例えば滑らかであるか粗いという ような）の実質上の指の動きを認識することができる。時間変化テクスチャーア レイを使用することにより、使用者は実際のあるいは遠隔操作上の物体の端部の 方向を決定することもできるであろう。

図面の簡単な説明 図１ａはｗｌ／筐体の組み立て体の斜視図である。

図１ｂは図１ａの斜視図の断面図である。

図２ａはグローブに取付けられた力伝達腿組み立て体を示す本発明の一実施例の 側面図である。

図２ｂは腫案内を介して指を覆う部材に取付けられた腿を示す本発明の一実施例 の断面図である。一つの腫は裏側へ、一つの腫は指の掌側へ取付けられている。

図２０はカフィードバックを他の体の部位に供給するために取付けられた脛を示 す本発明の一実施例である（例えば腕）。

図３はグローブに取付けられたテクスチャー疑似爬を示す本発明の一実施例の側 面図である。

図４ａ及び４ｂは腫筐体を介して腫がグローブの指先と裏側の両方に取付けられ た本発明の一実施例を示す。牒筐体の一端はグローブの手首部に固定され、他端 は指先のカアプリケータ組み立て体に固定されている。

図５ａ〜５ｈ及び図６ａ〜６Ｃは種々のカアブリケータの実施例を示す。

図７ａ及び７ｂは更にテクスチャーの情報を疑似するように改造されたカアブリ ケータを示す。

図８ａ〜８ｍは種々のテクスチャーシミュレータの実施例を示す。

図９は電気／機械償号伝播簡略図である。

図１０は指先の力の制御のための制御系のブロック図である。

図１１ａ−１ｉｄは指先に加えられた力を検出するためのロードセルを用いたカ アプリケータの実施例を示す。

図１２ａ及び１２ｂは台と指先のユニフォーム間の接触圧を発生するために旋回 自在な労合を示す。

図１３は差別的に腿の引つ張りを調節することにより圧力分布を変化させること のできる力印加台の側面図である。

図１４ａ及び１４ｂは力印加台がどの方向にも旋回自在で圧力の中心位置を移動 することのできる一実施例の側面図及び平面図である。

図」５は台が指先に接触する前にどのように腫の引張力が測定されるかを示す一 実施例の側面図である。

図１６ａ及び１６ｂは腫の引張力の測定方法の更に２つの側面図である。

図１７ａ及び１７ｂは曲げセンサと力伝達爬の両方を支持する構造の２つの実施 例の側面図である。

図１８ａ及び１８ｂはカフィードバックグローブと筐体支持リストバンドの間に 予備引張力を与える実施例の斜視図及び平面図である。

図１９は３ルーブ力制御系のブロック図である。

実施例の詳細な説明 図１ａ及びｌｂはどのようにカアプリケータから発生した力が選ばれた位置に伝 達されるかを示す。より具体的には、図１ａは腫／筐体の組み立て体の斜視図で あり、図１ｂは断面図を示す。腿組み立て体は　一つ以上の同芯柔軟、低圧縮性 のチューブ状筐体Ｉ０１　（例えばテフロンＴＩ″チューブ）内の低摩擦、高弾 性係数、高張力で柔軟性を育した腿ケーブル１００（例えばＤａｃｒｏｎ”２０ １ｂ、試験魚釣り糸、あるいは、Ｋｅｖｌｅｒ””糸）よりなる。筐体組み立て 体の一端１０２は力アプリケータの近傍に固定され、筐体の他端１０３は力が印 加される部位の近傍に固定される（例えば、フィードバックローブでは筐体はリ ストバンドに固定され、力は指先に印加される）。一つの筐体の壁の厚みを増加 させるよりも複数の同芯筐体（例えば＃１４チューブ内に＃２０テフロンチュー ブを入れる）を使用することにより、脛筐体はより柔軟となり（筐体同士が互い に滑動することにより）、同等な壁の厚さを有する単一の筐体にほぼ等しい全体 的な圧縮強度を得ることができる。

図２ａグローブ２００に取り付けられたはフィードバック腑組み立て体の側面図 である。この実施例においては、それぞれの腫の力はｄ、　ｃ、サーボモータ２ ０１により発生する。モータは増幅器からの電流に比例したモータトルクが発生 するするように電流増幅器により駆動される。このトルクは腫ケーブル２０３が 巻回された腫プーリ２０２により牒力に変換される。腿筐体の一端２０４をモー タの近傍に、他端２０５をグローブの補強されたリストバンド２０６に固定する ことによりモータにより発生された腫力はグローブに伝達される。本発明の好ま しい実施例においては、リストバンドは頑強で補強されたＶｅｌｃｒｏＴＭで裏 打ちされ薄いゴム（例えばポリウレタン）の中間層で覆われた帯よりなる。ゴム 層は使用者の手首と補強帯の間に快適性を提供する。帯は手首の回りで柔軟性を 持つように織られた頑強な糸（例えば帆布）よりなるが、頑強な支持を提供する 。一般的に、リストバンドはフオームの貼られた注型プラスチックのような種々 な材料より作られる。リストバンドはグローブの一部として、あるいは別々に作 られる。

腿ケーブルは筐体かりストバンドに固定された点を越えて指先の力アプリケータ の途中まで伸びているため一連の腕案内２０７を通っている。一実施例において は、手の裏側用の腕案内は柔軟性を有しているが、非圧縮性筐体であり、掌指骨 （ＭＰ）２０８と中央に近い中指骨（ＰＩＦ）２０９関節を連結されている。こ れらの案内は、湾曲したときに拳か突出するので、腫が平行に動かないようにま た関節の横に滑らないようにしている。グローブが掌側に！！！２１０を存した また、張力が加えられた時に腰を手の近傍に残して置くことが望まれる実施例に おいて、腟あんあい２１１はＭＰとＰＩＰ関節の間に位置し、且つ、グローブか ら離れないように掌を横切っている。グローブは更に手から引き離されないよう に弊案内によって色々な場所で補強されている。脚案内はａＩ２や糊付けによっ てグローブに取り付けられ、あるいは、筐体は直接グローブ上または内に鋳込ま れる。

指先力アプリケータ２１２（指先の斜線部により示される）は指先に直接、裏側 と掌側の鍵力を印加する。また、指先力アプリケータ組み立て体は指先に印加さ れる実際の力を検知する力変換器である。これらの力信号は所望の力の輪郭が使 用者に認識されるように適切な調節を行うモータ制御系にフィードバックされる 。

図２ｂはグローブの指の裏面２１３と掌２１４の両方の案内を通るカフィードバ ックＩＩ！３１６を示す本発明の一実施例の断面図である。両方の腫は指先にお いて力アプリケータに取付けられている。

好ましい実施例において、腕案内が弾性グローブに取付けられた時、掌側の腰案 内のみが張力が加えられた時に指先に対して残るように補強を必要とする。補強 のだめの一つの方法として、低弾性の付加的な材料２１５（例えばナイロン、プ ラスチク、または金＠）を腕案内の基部に固定することがあげられる。

図２０は腕に適用されたカフィードバック腿／筐体組み立て体を示す。筐体２＋ ７は二頭筋の回りに巻かれた補強帯２１８に取付けられる。帯は前述のリストバ ンドの構造に類似している。図示した腿の両方は二頭筋上の筐体から出てリスト バンド２１９に取付けられている。一方の［１２２０は肘が伸びないようなカを 与え、他方の１１１２２１は肘か曲からないような力を与える。図２ａ〜２ｃに 示すようなものに類似した組み立て体は、体の全体又は一部を覆うと共に力とテ クスチャー情報を体の様々な部分へ印加Ｔる”フィートバソクホディスーツ”に 組み込まれる。

図３はグローブに取付けられたテクスチャー疑似腑組み立て体の側面図である。

この実施例の腿変位は２状態電機ソレノイド３００により発生され腫と筐体組み 立て体３０１を介して指先に伝達される。ここに示される膣組み立て体は前述の 図１ａと１ｂの麿組み立て体の機能に類似しているが、これらのテクスチャー腫 か及ぼすのに必要な力はカフィードバック脛により作用される力より小さいため 、腫と筐体の径はより小くなっている。

テクスチャーノミュレータのための穏筐体の一端３０２は変位アプリケータの近 傍に固定され、筐体の他端近傍の点３０３はグローブの補強されたリストバンド に固定される。筐体がリストバンドに取付けられた後は、それは連続し、本実施 例においては指先テクスチャーシミュレータ３０５である最終的な指定位置の途 中までのグローブの様々な位ｔ３０４に固定される。筐体は縫製か糊付けのよう な手段によりグローブに取付けられるか、あるいは、グローブ上または内に直接 鋳込まれる。図示の実施例において、筐体内で９指が曲げられた時に筐体を締め つけるためにグローブに取付けられた点の間に緩み部３０６がある。筐体は指が 曲げられた時に応力がかからないように指の側部に沿って案内されることとして も良い。

図４ａは複数のカフィードバック！４００及びその案内４０１を示す。図３で説 明したテクスチャーフィードバックはカフィードバックと同時に使用されるけれ ども、テクスチャー生成螺は簡便のため図からは除外されている。腿筐体４０２ は補強リストバンド４０３に固定されて示されている。この実施例では、指先に 印加される力を制御するそれぞれの指のの裏面にひとゆの腿かある。加えて、図 には人指し指の親指側に外転カフィードバック腿の例が示されている。

力はカアクチュエータから夫々の腿に伝えられる。図示した実施例において、図 １ａ及びＩｂに類似した胸組み立て体を介して力はグローブに伝達される。脚筐 体の異端はカアクチュエータの近傍に固定され、他端はグローブの補強されたリ ストバンドに取付けられる。グローブの本川の！４０５は図示したようにリスト バンドの周囲に延びている。手の裏側用の腿４００はリストバンドの筐体から出 て所望の最終位置に到達するまで筐体４０１の部分によりグローブの裏側を案内 される。図示した実施例において最終の腿位置は指先力アプリケータ４０６であ る。

図４ｂはリストバンドの周囲からグローブの掌側に案内されたカフィードバック ［１４０５を示す。それから掌側牒はリストバンド上の筐体から出て指先力アプ リケータまでの途中筐体４０７の部分を通して案内される。

育益で煩雑でなく低価格な本発明の実施例は手の裏側から親指と人指し指の先へ 沿った部分のみにカフィードバック腫を使用しており、また人指し指先にのみテ クスチャー要素を使用している。この′減少された”実施例は全ての五本の指の 関節のそれぞれにカフィードバックとテクスチャー疑似を用いたものと対照的で ある。

減少された実施例は着用者にじさいの物体を把握するために十分なカフィードバ ック情報を与え、また、着用者に人指し指だ実際のテクスチャーを感じさせる。

全ての指の全ての関節と金てのの指先へのテクスチャー疑似を使用することによ り、着用者に実際の環境のより実際的な疑似を与え、現実間の増加は大きな付加 的なコストとシステムの複雑さを伴わない。

図５ａ〜５ｅは力印加台と力検知台とよりなる指先カフィードバックアプリケー タを示す。図５ａは斜視図であり、図５ｂは正面図であり、図５ｃは底面図であ り、図５ｄ及び５ｅは側面図である。

本発明の範囲を逸脱すること無くこの機能設計の様々な改造例が考えられる。カ フィードバックアプリケータはグローブ部材にに直接製作することもできる（グ ローブがプラスチックのようなものでできているとして）。アプリケータは、ア プリケータとグローブか別々に作られた後に、グローブに外部から取り付けるこ ともできる。

カアプリケータはグローブを装着した後に指先に簡単に取り付ける装置とするこ ともできる。

好ましい実施例において、力１１５０００はカアクチュエータからカフィードバ ックアプリケータへ案内され、２つの脛に分けられ、それぞれの腫は力印加台５ ０１を通り（例えば貫通孔）、力検知台５０２である力検知手段の端部に機械的 に接続される。カフィードバックアプリケータ構造５１９は指先に並列に力検知 と力印加台を支持する。力検知台は腫の力を介して指先に押しつけられる。力検 知台は力印加台にたいして押圧し、それから指先に接触して力を印加する（図５ ｅ）。鍵に僅かな力か、力が印加されていない場合は、力印加台は指先から約４ １１Ｉｆｆｌ程離され、小さなバネのような引きつけ手段によって保持される（ 図５ｄ）。図示した実施例には板バネ５０３か使用されている。力が印加される まで力印加台を指先から離れた位置に駆動されない状態に保持することにより、 カアクチュエータの帯域幅の要求は減少される。例えば、本発明が実質上の環境 かフィードバックを供給し実質上の物体が把握されるのに使用された場合、力印 加台は駆動された位置を想定し、指先接触した時の実際の物体として、指先を非 ゼロ相対速度に接触させる。力印加台が指先に常に接触している場合は、使用者 に同じ感触を与えるために非常に大きな鍵速度と加速度が発生される。

力検視台は単純に鍵力か印加されるとしててこ台５０４を横断して曲げられるス トレインゲージとしても良い。図５ａ〜５ｆに示されるてこ台は薄Ｘ、誘発され た歪みが力検知台の両側に差異的に取り付けられた２つのストレインゲージ５０ ５．５０６によって簡単に測定できるように小さな部分に印加された力を集中す る。

代わりのてこ台の可能な構造が図５ｇに示されている。てこ台の形と輪郭を変え ることにより様々な応力対腿力の輪郭が得られる。

例えば、図５ｇのてこ台の構造は図５ｇのてこ台よりも小さな歪みにたいして高 い歪みのゲインを得ることができる、すなわち、検知された歪みは小さな力に対 して大きいが、歪みのゲインは力検知台がてこ台の回りで湾曲するに従い減少す る。力検知台がてこ台の回りで湾曲するので、測定された歪みは曲げの部分だけ でなく台の引っ張りの部分も含んでいる。輪郭を変えることにより、したがって 力検知台の歪み感受性を変えることにより、分解能良く力を検出することができ るが、高い歪みに対してセンサは急速には飽和しない。てこ台と台の形状を変え る事によりさらに歪み財力の輪郭を生成することができる。

図５ａ〜５ｇに示すように、腹に張力が印加された場合、ストレインゲージ５０ ５には引つ張りが加わり、ストレインゲージ５０６には圧縮が加わる。両方のス トレインゲージは駆動され歪みの加わった台の部分を覆う。温度補償を与える普 通のホイートストンブリッジ回路のための半ブリッジからの２つのストレインゲ ージも一緒である。力検知台に接触するてこ台と力印加台の他の全ての部品は指 先の温度変化から力検知台上のストレインゲージを絶縁するため温度絶縁材から 作られている。

図５ｈは腿に連なって配置され、履力に相対した引張力を受ける柔軟な応力検知 要素５０９の両側に取付けられた２つのストレインゲージ５０７．５０８よりな る力検知手段を示す。応力検知要素は膣の平らな部分自体としても良い。この応 力検知要素は腫の張力及び／又は関節の角度を測定するために使用される。一つ のストレインゲージ５０７は要素の頂部側に取付けられ、２番目のストレインゲ ージ５０８は底部側に取付けられる。図示した実施例においては、応力検知要素 は腫の張力と関節の曲がりとを測定するために使用される。従って、ゲージ−要 素−ゲージの″サンドイッチ”はこの部分では長方形の断面を有する筐体案内５ １０内に滑動自在に位置する。両方のゲージは筐体に対して滑動する表面を提供 する滑らかで柔軟性を有した被覆材５１１　（例えばプラスチックのようなもの ）で覆われる。２つのゲージからの差の信号は関節の角度の決定に使用され、同 し２つのゲージからの普通の信号は腫張力の測定を提供する。応力検知要素は非 柔軟性材よりなり、腫張力の測定が望まれた場合にのみ関節間に配置される。指 先近くの腫の力は力印加台により指先に印加された力に非常に近似する。ここに 説明した応力検知要素を使用して腫張力か検知された場合、前述の力検知台は指 先力アプリケータから外され、機械的構造は一つの台５１２に簡素化されるであ ろう。

図５ｉは力がどのように一つの関節の曲がりの抑制に集中するかを示す。腫筐体 ５１３は選定された関節の少し手前のグローブの台ｌの補強部分に固定される。

ｌ！５１５は中央筐体から出て、グローブの台２歩強部分５１７に取付けられる 筐体５１６の部分により関節上を案内される。腫は筐体を出て２つの鍵部分に別 れる（図５ａの力印加台に対する５２０に示されるように）。２つの層部分は指 先の両側の回りを通り、グローブの台２固定部分に固定される力印加台５１Ｂの 両端に取付けられる。台組み立て体はＩＩ！！５１５に張力が加わっている時は 指に接触し押圧する。

同様の操作の方法は関節の曲がりを抑制するために上述されたように関節の延び の抑制のために適用される。台２の牒筐体５２１はグローブの台１歩強部分に取 付けられる。第２の８！５２２は筐体から出て２つの層部分に別れる。２つの腹 部分は指の両側を通り力印加第５２３の両端に固定される。第組み立て体は腫５ ２２に張力が加わっている時に指に接触し押圧する。

５１４や５１７のような部分を支持するためにグローブの補強が望ましくない場 合は、図５ｊが、補強されていないグローブの個々の関節のカフィードバックを 供給する方法を示している。もし図５ｊのグローブが部分５１４と５１７の近傍 で補強されて以内場合で！５１５に張力がかかつていた場合は、２つの部分は互 いに引き合うであろう。可能な解決方法は部分が単に滑動することを防止するた めにヒンジを部分間に設けることである。しかし、指の曲げ軸は平行であり曲げ 各と共に方向が変わる為、グローブ装着者にとって、単一のヒンジは快適ではな いであろう。

部分５２４と５２５か互いに接触しａ５２６に張力か加わっている時の旋回表面 ５２７を作る”固定ヒンジ”の代わりの好ましい解決法か、図５ｊに示されてい る。旋回表面はそれぞれが曲げられた時の平均単軸に従う構造の特性平面を育し た２つの適合したフラップ５２８と５２９により作られる。腫張力の増加に伴い ２つの部分は互いに押しつけ合い部分５２５は時計回りに回転され、部分５２４ は反時計回りに回転し、それぞれの部分は移動する接触旋回点の回りを回転する 。２つの部分は指にたいして相対的に軸方向に滑動可能であり、腫張力が印加さ れた時に互いに接触し、さらに２つの部分の同じ表面の輪郭は様々な異なった拳 を収容する。輪郭を生成するのに加えて、２つフラップは、一方の表面が他方の 表面から滑り落ちないように、一致したグローブのような一致した表面も育する 。

指に部分の固定を保持するために、部分は、図５ｊに示すように指の回りにはめ るように予め作られた硬いが弾性を有する材料（プラスチックやバネ材のような ）より作られる。しっかりとした弾性を育する帯５３０はクリップの２つの端部 ５３１を保持するのを助ける。弾性帯の一端は永久的にクリップの片側に固定さ れ、帯の他端５３２はＶｅｌｃｒｏ”５３３によりクリップ反対側に固定される 。クリップの弾力性は、弾性帯と共に、部分を指先にしっかりと固定するが、ク リップと帯は弾性を有するため、指が曲げられた時に指の径を広げさせる。

いくつかの例としては、その部分に取り付けられた図５１に示されたようなリン ケージを有することが望ましい。例えば、角度計（例えば、ポテンショメータ、 光学エンコーダ、又は回転ホール効果センサ）がそのリンケージの二つのリンク ５３５及び５３６の間の関節５３４に取り付けられまていた場合、その角度計の 値は指間接の関節角度に関連する。リンケージが使用されるとき、図５ｊのカフ ィードバック組立体がなお使用されるが、　図５１に示される如く、リンケージ に直接腫が又取り付けられる。第１の筺体５３７はリンク５３５に取と付けられ １１５３８はリンク５３６に取り付けられる。同様に、第２の筐体５３９はリン ク５３５に取り付けられ１１５４０はリンク５３６に取り付けられる。［！５３ ８がテンション状態の時、リンク５３６は指をして伸ばしめながら時計方向に回 転するように引かれる。腫５４０がテンション状態の時、リンク５３６は指をし て曲げしめながら時計方向に回転するように引かれる。

図５１では、図５ｊで使用されたものと同様の支持部が示され、略補強されてい る場合、図５１に示されたような他の支持部を使用することに注意する。又、図 ５ｊ〜５Ｉでは、力印加台が印加された力を指の個々の部位に集束するために使 用されることに注意する。

加えて明快にするために、手の掌側のカフィードバック腫が図５ｊ〜５１に示さ れるが、それらは明快な方法で使用される。

図６ａ〜６ｃはグローブの掌側に取り付けられた腫からカフィードバックを形成 するカフィードバックアプリケータの実施例を示す。

この構成は指間接が伸びることを抑制し又それらをして曲げしめる力を供給する 。図６ａ及び６ｂは側面図を示し、図６０は平面図を示す。明快にするために、 掌側牒に特に必要とされる装置のみ示すが、カアブリケータ図５ａ〜５Ｃに示す 装置を加えて含む。鍵力は図１及び２に示す如く作用部と伝達部とによってカフ ィードバックブリケータに対して生成される。図５ａに示す如く、！６００はカ フィードバック印加台６０１　（例えば貫通孔）を通り過ぎるように案内され、 力感知台６０２に取り付けられる。力感知台はハーアブシジン構成に差動的に接 続された二つの歪み計を再び育する。力印加台は又前の如く指に対向する側に応 力集中熱的絶縁支柱を有する。

その絶縁支柱は指から力感知台上の計器への熱の伝導を防止する。

力印加台はバネによって指爪の上を変位され（図６ａ）腫に力が印加された時に のみ指爪に接触する（図６ｂ）。ここに示された実施例ではバネは板バネ６０３ とされる。印加された脚力は力感知合を力印加台に押圧し、そこで力印加台は指 爪を押圧する。力感知合が力印加台を押圧することによって、台は支柱の回りに 曲げられ指爪に印加された力を示す計器に歪みを形成する。

図７ａ及び７ｂは指先テクスチャーシミュレータの実施例を示す。

図７ａは平面図を示し図７ｂはテクスチャーシミュレータを指先から見た図を示 す。この個別的な実施例は３×３のテクスチャーアレー００を示し、テクスチャ ー要素は３ｍｍ中心離隔され、活動時１ｍｍ伸びる。様々な個数のテクスチャー 要素が使用されたテクスチャーアレーが構成され得る。テクスチャー要素は変更 された力印加台７０１内に含まれ支持構造５１９によって指先に平行に支持され る。示される如く、このテクスチャーシミュレータ組立体は図５及び６に述べら れたものと同じ力感知合７０２、支柱７０３及び歪み計７０４を含むことによっ てカフィードバックを供給してもよい。図７８及び７ｂでは、テクスチャー要素 の作動機構は示されていない。

変位は、電線又は空気力又は水力手段によって、腫ケーブル／筐体又は管組立体 を介し、先に図３に述べられた対応するアクチュエータから指先テクスチャーシ ミュレータへ送られる。図８ａは腫８００が指先テクスチャーシミュレータ８０ １に入ることろの断面図を示し、活動した時、対応するバネ付勢テクスチャー擬 似要素８０２の台上にそれを持ち上げるように引く。持ち上げられた時、テクス チャー要素はそのエンクロージャから伸び指先を押圧する。鍵力が減ぜられた時 、バネ８０３はその要素をして指先テクスチャーシミユ　レータのエンクロージ ャの中へ引っ込ましめる。全ての図８ａ〜８ｍ中、左の図は非活動状態を示し、 右の図は活動状態を示す。

ｌＮ８ｂは腫がＬ形ブラケット８０４を引張りそれをして時計方向に回動せしめ ることろの指先テクスチャーシミュレータの断面図である。それが回動すること によってブラケットはテクスチャー要素を押圧しそこでテクスチャー要素は指先 テクスチャーシミュレータのエンクロージャから伸びそして指先を押圧する。腫 テンションか除去された時、バネ８０５はテクスチャー要素をその元の、伸びて いない位置に戻す。

図８０は空気力又は水力か使用された指先テクスチャーシミュレータ断面図であ る。正の空気圧又は水圧がテクスチャー要素を伸ばし負圧かそれを引っ込ませる 。

図８ｄは他の空気力式アクチュエータが使用された指先テクスチャーシミュレー タ断面図である。作動した時、空気はノズル８０６を介して装置の中に入りそし て出る。この集束空気流によって指先上の触感が形成される。

図８ｅは！１８０７がバー８０８を引張りそれを回動させるところの指先テクス チャーシミュレータの断面図である。この回動軸は戻しバネを有するヒンジ又は 活ヒンジ８０９（示されるが如く）であればよい。バーが回動した時テクスチャ ー要素８１０はノく−に取り付けられエンクロージャから突出し指先を押圧する 。

ｌＮ８ｆは１１８１１が楔８１２を押圧しそれをしてテクスチャー要素８１３の 下に滑り込ましめそして持ち上げるところの指先テクスチャーシミュレータの断 面図である。鍵力が解放された時、Ｉくネ８１４は楔をその初期位置に戻す 図８ｇは！！８１５が示される如くリンケージ８１７の中間ヒンジ８１６を引張 り、テクスチャー要素８１８を持ち上げるところの指先テクスチャーシミュレー タの断面図である。鍵力が解放された時、バネ８１９はヒンジをその初期位置に 戻す。

［Ｎ８ｈは図８ｇと同様に作動するが、ヒンジとバネはフレキンプルビーム８２ ０によって置き換えられる。ビームは示される如く最初は湾曲されている。鍵力 が印加された時、ビームは真っ直ぐにされ、テクスチャー要素をして上動せしめ る。

図８１はテクスチャー要素が、蒸気、液体又は二つの組み合わせ８２１を熱する ことによって生成される圧力によって持ち上げられるところの指先テクスチャー シミュレータの断面図である。電流が抵抗的加熱コイル８２２に通過され、蒸気 （又は液体）をして加熱せしめ膨張せしめテクスチャー要素を持ち上げしめる。

図８ｊはテクスチャー要素が圧電素子によって持ち上げられるところの指先テク スチャーシミュレータの断面図である。圧電素子に印加される電圧はその電圧の 極性によってそれを膨張せしめ又は収縮せしめる。図中、接続されて「バイモル フ」を形成する二つの分離された圧電素子がある。二つの圧電素子は単一の電圧 が印加されている間に一方の圧電素子８２３か膨張し他方の素子８２４が収縮す るように相対する極性に電線によって接続される。一方が膨張し他方が収縮する 時、バイモルフは収縮した要素の方向に曲がる。テクスチャー要素８２５はバイ モルフの自由端に取り付けられバイモルフが曲がった時にエンクロージャから突 出する。

図８にはテクスチャー要素８２６が電気機械式ソレノイドのプランジャとして作 動するところの指先テクスチャーシミュレータの断面図である。コイル８２６に 電流が印加されるとテクスチャー要素は持ち上げられる。バネ８２８は電流が除 去された時にテクスチャー要素を初期位置に戻す。

図８１はフレキシブルな、相対的に圧縮不可の繊維８２９（繊維光学ワイヤと同 様）が使用されたところの指先テクスチャーシミュレータの断面図である。その 繊維はフレキシブルではあるが圧縮不可な外部筺体８３０　Ｃｍ／筐体組立体と 同様）に存する。その繊維は第１の位置で（多分大きい又は重い変位アクチュエ ータによって）生成された変位を第２の位置（例えば指先）に外部筐体に対して 相対的に摺動することによって転送する。動作の原理はカテーテル管と同様であ る。繊維の端は指先に対して突出し押圧する事実上のテクスチャー要素である。

このｒ繊維」方法と腫方法との違いは腫が引張において「活動的」であるのに対 しその繊維は圧縮において「活動的Ｊであることである。

図８ｍはこの実質的の場合電磁石８３４によって生成される磁気吸引力が金属バ ー８３２を引張りそれをして回動せしめるところの指先テクスチャーシミュレー タの断面図である。その回動輪は戻しバネを有するヒンジ又は活ヒンジ８３１　 （示される如く）でよい。

テクスチャー要素８３３はバーに取付けられバーが回動した時にエンクロージャ から突出し指先を押圧する。このテクスチャー要素シミュレータはマイクロモー タ／マイクロアクチュエータ技術によって実現される。

図８ｉ、ｊＳｋ及びｍに示された実施例中、テクスチャーシミュレータの作動変 位は指先力アプリケータエンクロージャそれ自体内で生成される。これらの同じ アクチュエータ技術のいずれをも使用することができるが、代わりの位置（例え ば、リストバンド又は力アクチュエータと同じ位置）に配置してもよい。この変 位はそこで腫によって又は空気力／水力管によって指先に対して転送されそして いかなる適切なテクスチャーシミュレータによっても使用される。

図８ｉ、Ｊ、ｋ及びｍに示されたアクチュエータ技術に加えて、池の、電気機械 式モータ及び空気力（水力）圧縮機（ポンプ）等の、より標準的な力及び変位ア クチュエータを使用することができる。

形状記憶合金（、Ｓ　ＭＡ、例えば、ニッケル／チタニウム合金）を又張力又は 腫の変位を生成するために使用してもよく、ＳＭＡワイヤは加熱された時に収縮 する性質を有する。そのワイヤはそこに電流が流されることによって簡易に加熱 され得る。

図９は電気的及び機械的信号がどのようにして力／テクスチャーフィードバック 開園システムを伝播するかを示す。図１０は力及びテクスチャーフィードバック 制卸システムの標準的制御理論ブロック図形式の図である。示された実施例では 力作動のためのＤＣサーボモータ９００とテクスチャー疑似要素９０２のための 変位を生成するための電気機械式ソレノイド９０１とが使用されている。コンピ ュータは所望の力を表現するディジタル値をＤＣサーボモータ制御システムに送 る。図９にら示される実施例中、所望の力はディジタル／アナログ変換器（ＤＡ Ｃ）９０３に入力される。ＤＡＣのアナログ出力はそこで可変利得増幅器９０４ によって増幅される。この増幅力投定点電圧はそこで電力作動増幅器９０５の一 般的な電圧から電流への構成によって電流に変換される。この電流はサーボモー タを所望のトルクで駆動する。サーボ１ｌｉＩｌａ！ＩＪループの速度ダンピン グはタコメータフィードバック９０６によって実行される。

モータによって発生されるトルクはモータ軸上のプーリ９０７１：よって張力に 変換される。このブーりの径は与えられたモータに対して所望の力と応答速度を 実現するように選定される。望ましい実施例では、１／４インチのブーり径が採 用されている。発生された張力はカアプリケータから腫ケーブル／筐体組立体９ ０８を介して指先力アプリケータへ伝達される。指先に印加された力は歪み感知 台に差動的に取りつけられハーアブシジン構成に接続された二つの歪み計９０９ によって感知される。フルホイートストーンブリッジが検出された力を増幅する めたに使用される。増幅された信号はアナログ／ディジタル変換器９１０によっ てディジタル化され、コンピュータ９１１によって読み込まれる。

コンピュータはディジタル制御の分野から良く理解された技術を使用した力制御 法則９１２（例えば、比例積分導関数又は状態フィードバック）を実行する。こ の制御法則はフィードバック力情報９１２を含み、そして指先上の所望の力を生 成するためにモータをサーボする。アナログ関節角感知器からディジタル化され た値９１４はコンピュータが力設定点９１５を決定するために必要とする情報を 供給する。望ましい実施例では、コンピュータは指関節角を実際の指位置に変換 する。指の一つが実質上の物体を横切っていることが検知された場合、コンピュ ータはその実質上の物体の形と追従との知識を使用してその指に印加された力を 計算する。望ましい実施例では、クラマ他の特許出願で開示された、差動歪み計 角度感知器９１７が関節角の決定のために使用される。

図９に示される如（、コンピュータは又テクスチャー疑似アレーの変位アクチュ エータに命令を出力する。この示された実施例中、コンピュータはソレノイド駆 動トランジスタ９１８を制御するディジタル値を出力する。例えば、論理値“ビ はトランジスタを”オン′に切換え、論理“０“はトランジスタを″オフ”に切 換える。

トランジスタかオンの時、ソレノイドコイルは励磁され、そしてブランツヤ９１ ９は引っ込む。この引っ込みが変位を発生し、その変位は鞭ケーブル／筐体組立 体９２０を介してテクスチャーシミュレータ９０２に伝達される。テクスチャー シミュレータはその変位をテクスチャー要素をして指先力アプリケータ台を越し て指先を押圧せしめるのに使用する。トランジスタがオフになるとソレノイドプ ランジャは戻しバネによって伸ばされケーブルのテンションか解放される。テン ションが解放された時、テクスチャー要素はその自己の戻し機構によってテクス チャーアレ一台筐体内に引き戻される。

ａｌｌａ−＋１ｄは図５ａ〜５ｅとそれらが全て力印加手段と力感知手段とを示 していることで機能的に同様である。相違は力感知手段にある。図５中、力感知 手段は力感知台として示されている。

図１１中、力感知手段はロードセルを含むように示されている。このロードセル １１００には、歪み計、容量的又は抵抗的感知技術等の如くの広く様々な技術を 使用し得る。より一般的な歪み計ロードセルのほかにも、容量的感知技術を使用 した力感知器パッドがフイアリングの文献で述べられそして抵抗的力感知パッド がインタリンク及びチクスキャンによって商業的に得ることができる。図１１中 、力感知手段は力印加手段の部分よりなる。力感知／印加構造はサポート１１０ ２に取り付けられた台１１０１よりなる。サポート１１０２は指先クリップ＋１ ０３にバネ１１０４により接続されている。力伝達１１！＋１０５か台＋１０１ に取り付けられている。ロードセル１１００が台１１０１の指側に取り付けられ ている。ロードセル表面がざらざらとしていないとき、又はロードセルが温度感 応である場合の如（の様々な理由のために、保護／温度絶縁台１１０６ンが増加 （図１１ｃ）した時、台１１０１はロードセル１１００を押圧しロードセルは次 に台１１０６を指先に押し付ける。ロードセルは指先における［１１０５のテン ションを測定する。

図１２ａ及び＋２ｂは回動可能で台と指先との間の接触圧力をして可能な限り一 定にせしめる力印加台の側面及び平面図である。この実施例中、台１２００はサ ポートによってバネ１２０３に接続されているヒンジ１２０１上を回動し、その バネは次に指先クリップ１２０４に取り付けられている。テンションが！！＋２ ０５に印加された時、台１２００が指先に接触しそしてヒンジＩ２０１上を回転 しその接触圧力をして一定にせしめる。

図１３は図１２の延長の側面図であり、台１３００と指先との間の接触圧力分配 を！！、１３０＋及び１３０２のテンションの調節によって変更し得る追加を有 する。１１！＋３０１のテンションが腫１３０２のより大きい場合、そこで指先 は指先の底部より指爪により近いところでより大きい接触圧力を検出する。

図１４ａ及び＋４ｂは指先によって感知された圧力分配を変更するために使用さ れる更にもう一つの実施例の側面及び平面図である。

この実施例中、台１４００はボールジヨイント１４０２を介するサポート＋４０ １への接続によって如何なる方向にも回動可能である。

ｌ１４０３及び１４０４のテンションの変化によって圧力の重心が垂直に移動し 得るが、牒１４０５及び１４０６のテンションの変化、圧力の重心は横方向に移 動し得る。全ての腫において一定にテンションが変化することによって、圧力分 配の振幅は従って重心の移動無しに変化し得る。本実施例は対称パターンの４つ の鍵のみを備えるが、この概念はより多数の腿及びより複雑なパターンを含むよ うに拡張し得る。

図」５は腫のテンションがいかにして台が指先に接触する府に測定し得るかを示 す実施例の側面図である。台１５００はフレキシブル弾性部材１５０３を介して 指先クリップ１５０２に取り付けられたサポート１５０１に取り付けられている 。ｌ５０３の屈曲の範囲は台が指先に接触するまで１１１５０６により台１５０ ０に印加される力の測定である。この容量とともに、それは腫がゆるんでいる時 に他の物の中から感知され得る。示された実施例中、屈曲は差動歪み計１５０４ 及び１５０５を介して測定される。

図１６ａ及び＋６ｂは腫のテンションを測定するための更に二つの方法の側面図 であり、よって力は胴体部に印加される。提供された実施例中、テンションは力 発生アクチュエータの近くで測定される。同じ測定原理は、例えば、フィードバ ックグローブにおける、力感知胴体部における腫のテンションを感知するために 使用し得る。

図１６ａ中、１！＋６００は力発生アクチュエータ１６０２の軸にあるプーリ１ ６０１に巻かれ、その力発生アクチュエータはその提供された実施例ではモータ である。そのテンションはプーリ１６０３、下側固定プーリ１６０４を通り過ぎ 、筐体１６０５に入る。プーリ１６０５は片持ち梁１６０６の自由端に取り付け られ、他方片持ち梁の他端はしっかりと据え付けられる。腫テンションか増加し た時、プーリ１６０３は下方に変位され、片持ち梁をして又下方に変位せしめる 。提供された実施例中、この片持ち粱変位は差動歪み計１６０７及び１６０８を 介して測定される。他の変位感知技術で代用し得る。

図１６ｂはいかにして鍵テンソコンが腫筐体の応力の感知によって測定され得る かを示す。！＋６０９は力発生アクチュエータ１６１０から離れ牒筐体応力感知 スリーブ１６１１に入る。このスリーブは筐体サポート１６１２の一端に取り付 けられ、他端のいかなるものにも接続されない。自由端では、スリーブはスペー サ１６１３を押圧し、そこでスペーサは脛をその行き先に案内する麿筐体１６１ ４の主部を押圧する。そのスペーサはいかなるものとも接続されないが、腫上で 休ませることは可能である。筐体１６１４は構造１６１５によって案内され支持 される。応力感知スリーブ１６１１によって体験される応力は、この提供された 実施例では、差動応力計１６１６及び１６１７によって感知される。スペーサ１ ６１３及びサポート＋６１５の使用はさもなければ横方向の筐体ｌ６１４の動作 が感知された応力上に及ぼす影響を減する。

図１７ａ及び＋７ｂは曲げ感知器（例えばクラマ他の応力曲げ感知器）と力伝達 腫との双方を支持する二つの構造の実施例の側面図である。図Ｉ７は曲げ感知器 １７００が支持構造１７０２の案内ポケット１７０１にあるところの実施例の断 面を示す。ＰＩＦ関節とされる図１７ａ及び１７ｂに示される支持構造は、その 角度が測定される関節の付近に取り付けられている。力伝達！！＋７０３は又構 造１７０２によって胴体部の上に支持されている。テンションは構造１７０２内 の樋に存するか又は孔を通過している。構造１７０２は屈曲の間に胴体部に関連 して移動すべきであり、プラスチック、ＲＴＶシリコンラバー等を含む様々な材 料によって作られ得る。

図１７ｂは図１７ａ同様ではあるが容易な曲がりを許容するように構造１７０５ から材料が除去された部分１７０４を有するＩｌ！／曲げ感知器支持構造の側面 図を示す。破線は曲げ感知器１７０６が支持構造内に位置することができる位置 を略示す。図１７ａ及び１７ｂの双方中、曲げ感知器は脛！７０７及び胴体部と の間の支持構造に位置するように示されているが、曲げ感知器と胴体部との間の 腿の如くの他のトポロギーを使用し得る。

図１８ａ及び１８ｂはカフィードバックグローブと筐体支持リストバンドとの間 のブリテンションを供給するところの実施例の斜視図及び平面図である。この提 供された実施例は概要を表示し、機能部を支持するために様々な詳細が追加し得 る。この実施例中、一つは上部１８０１に、一つは下部１８０２に、二つのブー りがリストバンド１８００に取り付けられている。ブーりは前震の軸の双方向に 沿って、随意に溝が形成されたガイド内を、移すことが可能であるが、弾性部材 １８０３及び１８０４によってグローブから離れる方向に引かれる。ブーりは又 、平行ではないが、前震の軸に沿った要素を有する方向に摺動されることが許容 されてもよい。グローブは上部１８０５及び下部１８０６　（上部の補強と同様 であるが、示されない）の双方で補強されている。この補強は、プーリ１８０１ 上、腕（随意に一連のローラ軸受の如くの軸受上）の回り、及びプーリ１８０２ 上を通るブリテンションＩｔ！１８０７を介して互いに接続されている。補強さ れたグローブ部は手玉にブリテンノヨノ負荷を分配する役割を行う。この補強は ナイロン、プラスチック又はＲＴＶシリコンラバーの如くの特別な材料とすれば よい。リストノ１ントは弾性部材かテンション状態である位置で腕の回りに縛ら れる。

このテンションは、リストバンドが肌に相対的に摺動することを許容することな く、リストバンドをグローブに向かって引く役割を行い、よって前震肌の弛みを 巻取り、力伝達腿がテンンヨン状態にあった時の後のリストバンドの移動はほと んど無い。

図１９は３ルーブ力制御システムのブロフク図である。この図は図１０と非常に 似ておりカアクチュエータの出力で感知された力を制御する内部サーボループの 追加を有する。この内部サーボループはカアクチュエータそれ自体に近い出力の 力の感知を基にカアクチュエータによって力の出力を素早く調節するために高利 得を有する「速いループ」である。例えば、環境、物体の形状、位置及び追従の 知識を育する計算装置＋９００は、クラマ他の歪み計曲げ感知器１９０２又は適 当な代替品によって感知されればよい追加の指先位置の知識を基に制御システム のための力設定点１９０１を決定する。この力投定点は、力感知台又は適当なロ ードセルの如くの適当な感知器１９０３によって指先で感知された実際の力と比 較される。

力信号の誤差は標準的な制御法則で動作すればよい「遅いループ」コントローラ １９０４に入力される。これは、ケーブル力伝達システム１９０５が使用された 場合、いくらかの非直線的な力が含まれているため利得を高く過ぎるべきでない ため遅いループと称される。

遅いループコントローラの出力は「速いループ」制御システムに対する力設定点 １９０６である。この速いループ設定点は（例えば、図１６で先に述べた歪み肝 汁持ち梁１９０７によって）感知された力と又標準的な制御法則で動作すればよ い速いループコントローラ１９０９のための誤差入力信号を生成するカアクチュ エータ１９０８の出力で比較される。速いループの利得は良い品質のサーボモー タを使用した場合にこのループの力がかなり直線的であり相対的に速いため遅い ループコントローラの利得に比較して大きくてよい。

従って、モータのテンンヨン出力は所望の値に非常に速く制御され得るか、指先 で感知された力は非直線的伝達システムによる振動の可能性の増加無しには素早 く所望の値にサーボすることはできない。

テクスチャーアレーとカアブリケータとへの命令の適当な組合わせによって、指 先に数え切れない感覚を印加することかできる。例えば、単一の列に沿う３個の テクスチャー要素を伸ばしそこで労合をして指先を押圧せしめるように差動する ことによって、指先に実質上の物体の垂直の縁に接触が疑似される。その列の３ 個の伸ばされたテクスチャー要素が隣接する列の３個の要素が持ち上げられるの と同時に引っ込まされた場合、物体の縁が指先に沿って移動する感覚が生成され る。この感覚は物体の縁が移動し指先が静止したまま残されている時、或いは物 体の位置が固定され指先がその縁を横切って移動している時に使用され得る。適 当な変更によって、力及びテクスチャーが図２０に示される如くの指先の他の胴 体の他の部分で疑似され得る。

本発明が特定の実施例を参考としながら述べられたが、記述は発明の例証となり 、本発明の限定を構成するものではない。よって、様々な変更と敷祈が添付され た請求の範囲に規定された発明の真の精神と範囲から逸脱すること無く当業者に よって考えられ得る。

さ」 ＦＩＣｌ、４［３ ５０゜ ＦＩＧ、ＳＦ　ＦｔＧ、Ｓｃａ ＦＩＧ４３Ｍ Ｆ−ＩＧｌ、ＨＡ　＄”Ｊ＋、１％０ 「１ら、１１６　ｉｎ”＋（、いＤ ７＋（、，１”？己 浄書（内容に変更なし） Ｆ　−イ２，１９＋ジ・ 要約書 力及びテクスチャー情報を感知する本体部分に与えるマン−マシーンインタフェ ースが開示される。インタフェースは力印加装置した接合本体部分の位置に依存 される所望の力まで制御する。更に、インタフェースは変位印加装置（９０２） （例えばテクスチャーシミュレータ）に送られる変位を発生する変位作動装置（ ９０１）からなる。変位印加装置は発生された変位を圧縮感知する本体部分に印 加する。力印加装置及び変位印加装置は力及び変位情報を圧縮感知する本体部分 に同時に与えるよう結合される。

手続補正ＩＦ（方式） ％式％ １、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　９１１０　Ｏ６３２ 平成３年特許願第５０４８８４号 ２、発明の名称 カフィードバック及びテクスチャー擬似インタフェース装置２３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（居所）　アメリカ合衆国　カリフォルニア　９４３０９スタンフオード　 ビー　オー　ボックス電話　０３（３２６３）３２７１番（代表）５、補正命令 の日付 平成５年４月２０日（発送日） ６、補正の対象 図面の翻訳文。

７、補正の内容 図面翻訳文の浄書（内容に変更なし）。

以上 国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．相互作用実体と対象間の相互作用を擬似する力を発生する手段と、 発生した力を感知する本体部分に伝達する手段とからなる相互作用実体と端部仮 想又は実対象間に相互作用を擬似する感知する本体部分に信号を発生する装置。
2. ２．該発生手段は該対象と相互作用する相互作用実体の接触力を擬似する力を発 生する手段からなる請求項１記載の装置。
3. ３．該発生手段は該対象の面を擬似する面パターンを発生する手段からなる請求 項１記載の装置。
4. ４．該対象と相互作用する該相互作用実体の接触面を擬似する力を発生する手段 と、 第１の非活性位置の該感知する本体部分から変位された該感知する本体部分に力 を印加し、第２の活性位置の該感知する本体部分を接触する手段と、 該発生手段を該適用手段に動作可能に接続する伝達手段とからなる相互作用実体 と端部仮想又は実対象間に相互作用を擬似する感知する本体部分に信号を発生す る装置。
5. ５．該適用手段は、力印加台と、 並列の台を該感知する本体部分に保持する支持構造とからなる請求項４記載の装 置。
6. ６．該適用手段は更に、力印加台と、 該力印加台に取付けられ、該力感知する台を支持する支点と、該力感知する台を 該伝達手段に接続し、そこで該伝達手段による該力感知する台の作動が該力印加 台を該第２の位置に可動する機械的手段とからなる請求項５記載の装置。
7. ７．該伝達手段は、力伝達可撓性長手方向素子と、該力発生手段からの該素子を 該力印加手段に案内する可撓性筐体と、 該素子からの該力を該力印加手段に伝達する手段とからなる請求項４記載の装置 。
8. ８．該素子は非弾性腱からなり、該筐体は非圧縮性である請求項７記載の装置。
9. ９．該素子は非圧縮性液体からなり、 該筐体は非弾性である請求項７記載の装置。
10. １０．該装置は更に該力発生手段と該力印加手段間の該素子に取付けられた力感 知する手段からなる請求項７記載の装置。
11. １１．所定のアレーでの複数のテクスチャー素子と、並列の該アレーのテクスチ ャー素子を該感知する本体部分に保持する手段と、 該相互作用実体と該対象面間の相互作用を擬似する複数のテクスチャー素子を変 位するよう力を発生する手段と、該対象面を該感知する本体部分に擬似するよう 該発生力を該テクスチャー素子に伝達する手段とからなる相互作用実体と端部仮 想又は実対象間に相互作用を擬似する感知する本体部分に信号を発生する装置。
12. １２．該アレーはテクスチャー素子の３×３アレーである請求項１１記載の装置 。
13. １３．該対象と相互作用する該相互作用実体の接触面を擬似する力を発生する第 １の手段と、 第１の非活性位置の該感知する本体部分から変位された該感知する本体部分に力 を印加し、第２の活性位置の該感知する本体部分を接触する手段と、 該第１の発生手段を該適用手段に動作可能に接続する第１の伝達手段と、 該感知する本体部分と対抗関係の所定の配列での複数のテクスチャー素子からな る該適用手段と、 該相互作用実体と該対象面間の相互作用を擬似する複数のテクスチャー素子を変 位するよう力を発生する第２の手段と、該対象面を該感知する本体部分に擬似す るよう該第２の発生力を該テクスチャー素子アレーに伝達する第２の手段とから なる相互作用実体と端部仮想又は実対象間に相互作用を擬似する感知する本体部 分に信号を発生する装置。
14. １４．該適用手段は該複数のテクスチャー素子からなる力印加台と、 並列の該力印加台を該感知する本体部分に保持する支持構造と、該力印加台を該 第１の位置に保持する伸縮自在手段とからなる請求項１３記載の装置。
15. １５．該適用手段は更に、力印加台と、該力印加台に取付けられ、該力感知する 台を支持する支点と、該力感知する台を該伝達手段に接続し、そこで該伝達手段 による該力感知する台の作動が該力印加台を該第２の位置に可動する機械的手段 とからなる請求項１４記載の装置。
16. １６．該相互実体と該対象間の相互作用を擬似する力を発生する手段と、 該発生力を該第１の信号として該感知する本体部分に伝達する手段と、 制御する本体部分の位置を感知し、該制御する本体部分の該位置に関連した第２ の信号を発生する手段と、該第２の信号を受信し、該相互作用実体と該第２の信 号に関連する該対象間の相互作用を制御し、該相互作用実体と該対象の相互作用 に関連する該第１の信号を発生るすよう該発生手段に作動する信号収集及び発生 手段とからなる相互作用実体と端部仮想又は実対象間に相互作用を擬似する感知 する本体部分に第１の信号を発生し、該相互作用実体を該対象に関して操作する マン−マシンインタフェース装置。
17. １７．該発生手段は第１の非活性位置の該感知する本体部分から変位された該感 知する本体部分に力を印加し、第２の活性位置の該感知する本体部分を接触する 第１の手段とからなり、該伝達手段は、該感知する本体部分と対抗する関係での 所定のアレーする複数のテクスチャー素子からなる台からなる適用手段と、該相 互作用実体と該対象面間の相互作用を擬似する複数のテクスチャー素子を変位す るよう力を発生する第２の手段と、該対象面を該感知する本体部分に擬似するよ う該第２の発生力を該テクスチャー素子アレーに伝達する第２の手段とから更に なる請求項１６記載のマン−マシンインタフェース装置。
18. １８．該指部分に取付ける支持部と、 該支持部に固定された力印加手段と、 該相互作用実体と該対象間の相互作用を擬似する力を発生する手段と、 該発生力を該第１の信号として該指部分に伝達する手段と、制御する指部分の位 置を感知し、該制御する指部分の該位置に関連した第２の信号を発生する手段と 、 該第２の信号を受信し、該相互作用実体と該第２の信号に関連する該対象間の相 互作用を制御し、該相互作用実体と該対象の相互作用に関連する該第１の信号を 発生するよう該発生手段に作動する信号収集及び発生手段とからなる相互作用実 体と端部仮想又は実対象間に相互作用を擬似する指部分に第１の信号を発生し、 該相互作用実体を該対象に関して操作するマン−マシンインタフェース装置。
19. １９．該支持部はグローブであり、該指部分は指チップであり、該伝達手段は筐 体で該筐体により案内された力伝達可撓性長手方向素子とからなり、 該力伝達素子を方向づける該グローブに取付けられた案内部材と、リストマトラ ップと、 一端で該リストマトラップに取付けけられ、他端で該力発生手段の近似に取付け られた該筐体から更になる請求項１８記載のマン−マシンインタフェース装置。
20. ２０．該適用手段は第１の非活性位置から該指チップと接触の第２の活性位置に 可動自在である力印加台と、並列での該力印加台を該指チップに保持する支持構 造と、該力印加台を該第１の位置に保持する伸縮自在手段と、力感知する台と、 該力印加台に取付けられ、該力感知する台を支持する支点と、該力感知する台を 該伝達手段に接続し、そこで、該伝達手段による該力感知する台の作動が該力印 加台を該第２の位置に可動する機械的手段とからなる請求項１９記載のマン−マ シンインタフェース装置。