JPH11203040A

JPH11203040A - 触力覚呈示装置

Info

Publication number: JPH11203040A
Application number: JP2028898A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Sakamaki; 克己坂巻
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-01-16
Filing date: 1998-01-16
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、人が対象物に手指で触れたときに感
じる対象物の凹凸や硬軟などの触力覚情報を扱う触力覚
呈示装置に関し、触力覚情報を複数の触感覚器によって
同時に認知することができ、現実の触わる動作、力を探
る動作に非常に近い触力覚呈示装置を提供することを目
的とする。【解決手段】触力覚呈示装置１はその筐体２全体がほぼ
人の手の大きさと同等か少し大き目に形成されている。
筐体２の人の手が接触する表面には、複数の手の感覚器
に対応して複数の触力覚呈示部材が設けられている。親
指に対応して、触力覚呈示部材１１があり、順に、触力
覚呈示部材１２〜１５が各指に対応している。そして、
母指球部分と小指球部分、指の付け根部にそれぞれ触力
覚呈示部材１６、１８、１７をその形にあった呈示サイ
ズで設けている。筐体２は、この場合、平面である必要
はなく、手が包み込むような曲面形状をしていても構わ
ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、触力覚呈示装置に
関し、特に、人が対象物に手指で触れたときに感じる対
象物の凹凸や硬軟などの触力覚情報を扱う触力覚呈示装
置に関する。具体的には、実際の現物の触力覚情報では
なく、遠隔的あるいは予めデータベースとして記憶され
ている触力覚情報、または、計算機からの計算出力に基
づく形状情報もしくは力学情報を人に伝達するための触
力覚呈示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人は、対象物を認知、判断する場合に、
最終的な判断として、その対象物に直接手や指で触るこ
とによって対象物表面、あるいは、物性である粗滑感や
凹凸感、重さなどを感じ取り、その体感を基に種々の決
定を下している。それに対して、直接、手指で触れるこ
とのできない博物館の所蔵品や遠方の物体、パーソナル
コンピュータの画面に表示されている物体などは、視覚
的に対象物を認識できても、その材質感までは直接感じ
取ることは難しい。従って、人は頭の中でこれらの情報
の欠落部分を推測し、ある程度納得している状況であ
る。

【０００３】しかし、最近、パーソナルコンピュータが
コミュニケーションの道具として使われだしてから、前
述したような触力覚情報を人に伝達するための装置の研
究が進んできた。それ以前は、特開昭５９−１９８４８
３号公報や、特開平２−５０８１号公報のように、点字
用の触覚表示装置があったが、用途と機能が限定されて
いた。それ以後の、従来の触覚呈示、あるいは力覚呈示
装置として、例えば、特開平６−１９３８５号公報で
は、操作者が支持面に沿って滑動させることのできる保
持体の表面に触力覚呈示部材を設け、保持体の滑動に対
応して対象物体の表面に触ったときに感じる触感の時系
列あるいは、空間情報に相当する信号を触覚呈示装置に
与え、触力覚呈示部材によって模擬的に触覚刺激を与え
るものがある。

【０００４】特開平７−７７９４４号公報では、操作者
が支持面に沿って滑動させることのできる保持体の表面
に、面状に配列された細かい接触子を露呈させ、指の腹
の部分を接触させる。そして、その振動子を保持した保
持体を動かすことで、指の腹の部分に対象物をなぞった
時と類似した指が感じる振動パターンを与え、擬似的な
触感覚を呈示するものがある。

【０００５】さらに、特開平９−９０８６７号公報にお
いては、触覚呈示方法として、対象物の表面情報を人の
皮膚表面に対して水平方向に機械的刺激と垂直方向の刺
激を加えることを特徴とし、再現性の向上を求めてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】人が対象物の触力覚情
報を知りたい場合、触る対象によって適切な動作を行っ
てきた。つまり、表面の粗さや細かい凹凸ならば、なぞ
ったり、こすったりする動作であり、表面の硬さや柔ら
かさを確かめる際には、押したり、引っ張ったりする動
作である。重さであれば、つかんだり、握ったりする動
作となる。

【０００７】また、通常、人は温度を検知するときは指
先だけで用心深く触る行為をするが、それ以外では複数
の指で感触を同時にみたり、手の平全体を使って形状情
報を瞬時に認知することが多い。つまり、一本の指で
は、空間の一点情報を時系列的に人の脳に入力すること
になるため、頭の中で改めて指の触れた軌跡を積分する
行為が必要になる。これは、非常に非効率であるため、
実際には、人は手のひらや複数の指によって瞬時に面積
情報を獲得しようとする。これは、自然の行為である。

【０００８】しかし、上述した従来発明の装置において
は、特開昭５９−１９８４８３号公報や特開平２−５０
８１号公報においては、呈示部材の突出は出る状態と出
ない状態の２値的な表現能力しか持っていなかった。そ
のため、点字というコード情報を表現する機能に限定さ
れていた。

【０００９】特開平６−１９３８５号公報や特開平４−
７７９４４号公報、そして、特開平９−９０８６７号公
報においては、いずれもがひとつの指先にのみ触情報を
呈示するものである。また、その呈示機能も、表面の比
較的細かい凹凸、いわゆる、テクスチャ情報を考えてい
る。従って、本発明で解決しようとする、触力覚情報を
複数の感覚器によって同時に面積的に呈示することは不
可能である。さらに、重量感などの力学的な力覚情報に
ついては、指先を対象としているため、面積的に呈示す
ることはやはり困難である。

【００１０】本発明はこのような課題に着目してなされ
たものであり、その目的は、触力覚情報を複数の触感覚
器によって同時に認知することができ、現実の触わる動
作、力を探る動作に非常に近い触力覚呈示装置を提供す
ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、触覚情報あるいは力覚情報、もしくはそ
の双方を人に伝達する触力覚呈示装置において、操作者
の複数の触感覚器部分が触れる位置に、呈示する対象の
表面情報もしく呈示する対象の力学情報、あるいはその
双方の情報を呈示する呈示手段を備えている。

【００１２】そして、呈示を受ける人の触感覚器の複数
部分は、各指、手の平、手の平の特定の部分、手首部分
であることを特徴としている。具体的に表面情報とは、
対象物体表面の摩擦抵抗感、粗滑感、温度感、凹凸感、
および、それらに基づく情報であり、力学情報とは、対
象物体の重量感、回転トルク感あるいはモーメント感、
硬さ感、粘度感、慣性感、および、それらに基づく情報
である。

【００１３】また、本発明の触力覚呈示装置は、人の触
感覚器の複数部分が各々接触する呈示装置の該当個所に
各々独立して触力覚呈示手段を具備しているため、人の
複数の触感覚器に対し独立に触力覚情報を呈示すること
ができる。

【００１４】前記の呈示手段を駆動する駆動手段として
は、電磁ソレノイドや電磁式モータ、電磁リニアアクチ
ュエータなどの電磁式駆動素子を用いることができる。
また、圧電素子や圧電フィルム、磁歪素子、超磁歪素子
を用いてもよく、さらには、空気圧、もしくは油、電気
粘性流体流体と圧力調整素子を用いた組み合わせでもよ
い。さらには、形状記憶合金を用いても構成できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態による
触力覚呈示装置を図１乃至図８を用いて説明する。ま
ず、本実施の形態による触力覚呈示装置を説明する前
に、図１を用いて人の触覚と力覚についての主たる受容
器である手について説明する。５本の指は明らかに触感
覚を認知する上でよく使われる部位である。その他に人
が物を握ったり、つかんだり、あるいは、手のひら全体
で何かを触ったときに接触しやすい場所として、親指の
下の部分のふくらみである母指球部分や、小指の下から
伸びている小指球部分、そして、人差し指から小指の下
の部分にかけてのふくらみ部（本件で、ここを指の付け
根部分と便宜上呼ぶ）がある。上記個所は、実際に手で
作業をするときの圧力分布測定結果を調査、観察した結
果、対象物と接触する機会が多く、且つ、その圧力値も
高く、指以外の触力覚受容器部位として重要であると考
えられる。

【００１６】図２は、図１で説明した手の操作部位や力
の傾向を考慮した本実施の形態による触力覚呈示装置の
平面図である。本実施の形態による触力覚呈示装置１は
その筐体２全体がほぼ人の手の大きさと同等か少し大き
目あるいは小さ目に形成されている。そして、筐体２の
人の手が接触する表面には、複数の手の感覚器に対応し
て複数の触力覚呈示部材が設けられている。親指に対応
して、触力覚呈示部材１１があり、順に、触力覚呈示部
材１２〜１５が各指に対応している。そして、母指球部
分と小指球部分、指の付け根部にそれぞれ触力覚呈示部
材１６、１８、１７をその形にあった呈示サイズで設け
ている。筐体２は、この場合、平面である必要はなく、
手が包み込むような曲面形状をしていても構わない。

【００１７】図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した本実施
の形態による触力覚呈示装置１の縦断面図である。本触
力覚呈示装置１を設置する場所として、机や作業面に相
当する保持面６があり、その上に、本触力覚呈示装置１
を設置し稼動する。保持面６と対向して筐体２を滑動さ
せる面５があり、その面５の一部を切り欠いて滑動状態
を検知する球３と、球３の回転状態を検知する移動量検
出器４が内蔵されている。各触力覚呈示部材１１〜１８
の駆動部分も本筐体２の内部に構成されている。そし
て、本触力覚呈示装置１は別途触力覚信号発生手段７か
ら出力される信号を受けて動作する。

【００１８】図４は本触力覚呈示装置１の操作要領を示
す概略図である。操作者の手Ｈが本触力覚呈示装置の筐
体２上に載置され、各触力覚呈示部材１１〜１８と接触
している。そして、手Ｈで筐体２を滑動させることによ
り、その移動量を球３と移動量検出器４が検出し、それ
に応じ、対象物の表面情報あるいは力覚情報が時空間デ
ータとして信号処理され、各触力覚呈示部材１１〜１８
に出力される。従ってこのとき、人は筐体２を移動する
ことで、あたかも自分の手の平で物体をなぞっているよ
うな体感を得ることができる。

【００１９】本実施の形態の変形例として、パソコンな
どを用いて対象の触力覚情報を自動的に走査させること
も可能である。その場合、筐体２は固定したままでよ
く、パソコンの画面上で対象の表面情報や力学情報を自
動的に移動あるいは変化させるようにする。それに伴っ
て本触力覚呈示部材１１〜１８へ出力される触力覚情報
の時空間データを変化させていくことで対象物をなぞる
感覚を得ることができる。この場合、図３や図４に示し
た滑動のための球３や移動量検出手段４は不要になり、
予め、パソコン側から受けた走査速度信号に従って、各
触力覚呈示部材１１〜１８の時空間データを変化させる
ようにする。

【００２０】図５（ａ）は、本触力覚呈示部材１１〜１
８のアクチュエータ外観を示している。指が接する位置
に触力覚呈示面７０が設けられている。図５（ｂ）は、
ボイスコイルモータの原理を用いたリニア駆動機構によ
る本触力覚呈示部材１１〜１８のアクチュエータを示し
ている。筐体７５内に設けられたＳ極磁極７３、Ｎ極磁
極７４により生じる磁界内でコイル７２に電流を流す
と、フレミングの左手の法則により力が発生する。図５
（ｂ）では上下方向にアクチュエータが駆動して、生体
接触面部材７１を上下方向に移動させる。例えば２０ｍ
ｍ径のコイル７２を用い、印加電圧５Ｖ、供給した電流
が約０．１５Ａで２００ｇｆの外力を発生した。電圧を
ＡＣ駆動にすることにより数百Ｈｚの振動に対応するこ
とができ、このアクチュエータにより振動と力の双方を
呈示することができる。

【００２１】図５（ｃ）は、本触力覚呈示部材１１〜１
８の別のアクチュエータを示している。筐体７５内に回
転型電磁モータ７８のモータ軸にウォームギア７７を設
置し、生体接触面部材７１側にラックギア７６を設け回
転運動を直進運動に変換し、且つ、駆動トルクの増大を
図ったものである。触力覚呈示面の上下方向速度の調整
については、ウォームギア７７を一条ねじでなく二条ね
じにすれば高速化が可能である。また、電磁モータ７８
の回転を反転させることにより容易に振動運動も発生さ
せることができる。

【００２２】図６は本実施の形態による触力覚呈示装置
における信号の流れを示すブロック図である。対象物２
０から触力覚情報を生成する触力覚情報入力手段２１に
関してはさまざまな手段があり、そのいずれを使用して
も構わない。具体的にはレーザ変位計などの位置センサ
や歪みゲージを用いた荷重センサ、また歪みゲージや圧
電素子を用いた加速度センサがある。形状全体を捉える
にはＣＣＤカメラによって陰影から物体のエッジ検出す
る方法もある。

【００２３】触力覚情報入力手段２１の次段には、これ
らの一次情報を電圧信号に変換する入力信号−電圧信号
変換回路２２が設けられている。触力覚情報入力手段２
１からの出力は入力信号−電圧信号変換回路２２に入力
される。入力信号−電圧信号変換回路２２で一次情報が
電圧信号に変換された触力覚情報はデータ保存手段２３
に格納される。このとき、別途、触力覚情報のコンテン
ツをデータベース２４から呼び出しても構わない。コン
テンツとしては、博物館の所蔵品の形態情報や、絵画の
凹凸感情報、地理的な情報、あるいは、人体の情報など
が考えられる。また、個人間の情報も当然考えられる。

【００２４】そして、必要に応じてデータ通信制御回
路、手段２５を経由して触力覚情報作成回路２６と補助
手段としての視覚表示回路２７に信号が送られる。触力
覚情報作成回路２６で加工された信号は必要に応じフィ
ルタ回路２８を通り、増幅器２９によって呈示アクチュ
エータを駆動する駆動制御信号３０に変換される。その
電気信号が変位や振動となって触力覚呈示部材３１に伝
達される。

【００２５】次に、本実施の形態による触力覚呈示装置
１を用いた操作例を図７を用いて説明する。実施例１と
して、２種類の表面形状（表面Ａと表面Ｂ）を持つ材料
が配置されたところを手Ｈでなぞっていく操作を考え
る。表面Ａは平滑表面ですべすべ感があり人の皮膚のよ
うに弾力があるものとし、表面Ｂはやすりの表面のよう
にざらざらして固いものとする。また、表面Ａと表面Ｂ
の境界には高さ方向のギャップもあるものとする。例え
ば、表面Ｂのほうが表面Ａよりも数ｍｍ高くなっている
とする。

【００２６】このような幾何的な情報と力学的情報を持
つデータベース２４を本触力覚呈示装置１で認知するた
め、視覚表示回路２７を介して補助的にディスプレイに
本触力覚呈示装置１を持つオペレータの手Ｈの位置が表
示される。そして、筐体２内に設けられた移動量検出器
４によって、装置１の移動と連動してディスプレイ上の
手Ｈも移動する。ディスプレイ上の手Ｈが表面Ａをなぞ
るときは、装置の複数の触力覚呈示部材１１〜１８は、
振動を起こさないが、弾性を表現するために、オペレー
タが触力覚呈示部材１１〜１８を押す力に応じた変位と
反力を与える。次に、表面Ａから表面Ｂにディスプレイ
上の手Ｈが乗り上げた場合、乗り上げる手Ｈの位置の順
に触力覚呈示部材１１〜１８は、ステップ応答的な位置
変位を生じる。従って、オペレータは指や母子球などの
各部位に時間差を持って乗り上げる感覚を得ることがで
き、あたかも、実際に段差をなぞっている体感を受け
る。次に、表面Ｂ上に指がくると、高周波で表面Ｂの表
面粗さに応じた振幅の振動を各触力覚呈示部材１１〜１
８が与える。オペレータが本装置を停止させる、あるい
は、ゆっくりと移動させることで、当然、振動の周波数
もそれに応じて低減させ、実際のなぞり感覚を再生する
ことができる。

【００２７】次に実施例２として、押しボタンやスイッ
チの操作性、クリック感を再生するような場合について
説明する。世の中には種々の用途のスイッチが存在する
が、それらのスイッチの操作感覚を実際に図８（ａ）に
示すような現物で確認することは、非常に多品種のバネ
を用意し試作したりする必要が生じてしまい困難であ
る。また、操作感覚の微妙な調整を行う場合に、素材を
調整することも現実的ではない。このような問題を解決
するために本実施の形態による触力覚呈示装置を用いれ
ば、任意の操作感をシミュレーションすることができ
る。

【００２８】例えば、図８（ｂ）に示す３つの波形１、
２、３を予め、コンテンツ、あるいは、データベース２
４としてパソコンに記憶させておき、その情報を本実施
の形態による触力覚呈示装置で再生することができる。
この場合、従来のマウスの機能である移動量検知の機能
を停止させておいてよい。図８（ｂ）は、横軸にスイッ
チのストローク量をとり、縦軸に操作力を取ったもので
あり、図８（ｂ）の波形１、２、３は弾性に関して示し
ている。

【００２９】また、図８（ｃ）に示すように、スイッチ
を押す速度に依存する抵抗力である粘性感も再生するこ
とができる。図８（ｃ）は、横軸にスイッチの押し込み
速度をとり、縦軸に操作力を取ったものである。図８
（ｃ）では、粘性が０、あるいは小さい場合の波形４
と、粘性がある場合の波形５を示している。この例で
は、本実施の形態の触力覚呈示部材１１〜１８に変位モ
ニタ手段を設け、変位モニタ手段によって、オペレータ
が操作する速度を検知して、それに応じて、反力をフィ
ードバックすることで粘性感が得られる。

【００３０】次に実施例３として、摩擦抵抗感を再生す
る場合について説明する。本実施の形態による触力覚呈
示装置の触力覚呈示部材１１〜１８は指の接触面に対し
法線方向に変位・振動をするが、摩擦抵抗感は接線方向
の力の変化によって感じることができると考えられる。
これは、触力覚呈示装置の移動速度・移動方向と、法線
方向の変位・振動の周波数を対応させることで再現でき
るようにしている。また、触力覚呈示装置の変位・振動
の方向に関しても、特に生体の触感覚器接触面に対して
ほぼ法線方向に限定してはおらず、接線方向に対しても
振動可能にすることは比較的容易である。方法として、
公知の電磁モータ、電磁コイルを用いた振動、圧電素子
による振動などが上げられる。

【００３１】次に実施例４として、温度感を再生する場
合について説明する。本実施の形態による触力覚呈示装
置は、さらに呈示対象の温度感についても再現が可能で
ある。各触力覚呈示部材１１〜１８の接触面に温度可変
素子をレイヤー構造的に配置することができる。温度可
変素子はペルチェ素子などを用いることができる。呈示
対象が金属のように熱伝導率が大きく、触った時に冷た
く感じる素材については、ペルチェ素子の吸熱効果によ
って、触った瞬間に指先から熱が逃げる感触を得ること
ができる。また、逆に、暖かいぬくもり感を得たい場合
は、ペルチェ素子の電源はオフの状態にしておき、各触
力覚呈示部材１１〜１８に別途設置した面発熱体に所定
の電流を流すことでぬくもり感が呈示できる。これらの
面素子を層構成にする、あるいは、場所を呈示面内で分
けて配置するなどにより、温度感を再現することができ
る。

【００３２】次に実施例５として、トルク感（回転モー
メント感）を再生する場合について説明する。本実施の
形態による触力覚呈示装置では、トルク感の再現もディ
スプレイ上で呈示対象のアニメーションあるいはコンピ
ュータグラフィックスで回転部材の絵を示し、反力がど
の点にかかっているかをカーソル、あるいは、ディスプ
レイ上の手で示すことで可能である。各触力覚呈示部材
１１〜１８は法線方向の反力を呈示するが、対象が視覚
で認識されることで押す力がトルク感として認知され
る。

【００３３】また、本実施の形態の各触力覚呈示部材１
１〜１８は直線的な変位には限定されず、回転中心をも
って変位する構造にすることも可能で、その場合はさら
にトルク感が精度よく再現される。

【００３４】次に、本発明の第２の実施の形態による触
力覚呈示装置を図９および図１０を用いて説明する。本
実施の形態では、人の指のうち、使用頻度の高い親指と
人差し指、中指について触力覚情報を呈示させる触力覚
呈示装置について説明する。筐体４０には、３つの触力
覚呈示部材４４、４５、４６が設けられ、親指に対し親
指用触力覚呈示部材４４が設けられ、他に、人差し指用
触力覚呈示部材４５、中指用触力覚呈示部材４６が設置
してある。図１０は、図９のＸ−Ｘ線で切断した本実施
の形態による触力覚呈示装置の縦断面図であり、筐体４
０を保持する支持面６に対し、滑動できるように滑動面
４３があり、球４１と回転量検出器４２によって触力覚
呈示装置の移動状態を検出することができる。図中で中
指用触力覚呈示部材４６の詳細を示す。指が接触する接
触指４７がシリンダ４８の端部に設置されている。シリ
ンダ４８はアクチュエータ４９によって矢印方向に運動
することができる。

【００３５】具体的にアクチュエータ４９の動作原理と
しては、電磁式のボイスコイル型アクチュエータやＤＣ
モータ、リニアモータ、ソレノイド等があげられる。ま
た、微細な振動を与えるために、圧電素子や圧電フィル
ム、磁歪素子、あるいは超磁歪素子を用いることもでき
る。圧電素子をインチウォーム型にして高ストロークを
得ることもできる。

【００３６】指に対して大きなストロークで触力覚呈示
部材４４、４５、４６が移動することができるために、
例えば、棒をつかむ感触と押しもどしたり左右に振る操
作感が得られる。これによって、対象の重量感や慣性感
を認知できる。また、肩をもむような動作も可能とな
り、これによって弾性体の硬軟度を呈示したり、粘性感
を呈示することも可能となる。

【００３７】次に、本発明の第３の実施の形態による触
力覚呈示装置を図１１を用いて説明する。本実施の形態
では、空気圧を用いて触力覚呈示装置を稼動させた例に
ついて説明する。筐体６０に複数の触力覚呈示部材６
１、６２，６３、６４等が設けられている。これら触力
覚呈示部材の内側にはエアー細管６５が下層から伸びて
おり、圧縮エアー発生器６８からエア細管６５を介した
エアの供給によって指の接触する部材がそのエアの圧力
によって上方に持ち上がる反力を生じる。例えば母指球
部の触力覚呈示部材６３が上方に上がる場合、バルブ６
６は開状態にし、エアー供給管６７から分離したエアー
細管６５からエアーの供給を受ける。しかし、何も作用
しない場合は、バルブ６６を閉じて母指球部の触力覚呈
示部材６３が上方に上がらないようにする。このバルブ
６６は電気信号によって所定の周波数でオン／オフ動作
を行うことができ、テキスチャ情報を指に呈示すること
ができる。また、弾力的な反力を呈示することも、バル
ブ６６の開放量によって調整し表現することができる。

【００３８】本発明は、上記実施の形態に限らず種々の
変形が可能である。例えば、上記実施の形態において
は、触力覚呈示部材に用いる種々のアクチュエータを紹
介したが、本発明はそれらに限られず、例えば、形状記
憶合金を用いて、形状記憶合金の近傍に熱源をもうけ、
この熱源への電圧・電流値を制御することで形状記憶合
金の伸縮を制御し、図示しないが、触力覚呈示部材の位
置を制御するようにしていももちろんよい。また、上記
第３の実施の形態においては、流体圧力調整手段により
空気圧による空気流量の制御を行い触力覚呈示部材を駆
動したが、本発明はこれに限られず、油、あるいは電気
粘性流体を用いた流体圧力調整手段により触力覚呈示部
材を駆動するようにすることももちろん可能である。

【００３９】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、実際の対
象物を手の平でなぞった感じと、それに伴う凹凸感、粗
滑感などの表面情報、重量感や硬軟感などの力覚情報を
呈示することができるので、広い面積で表現力の高い触
力覚呈示をすることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における手の触力覚
呈示部位を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置の概略構成図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置の断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置の操作方法を示す概略図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置のアクチュエータの概略構成を示す図である。

【図６】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置における信号の伝達を示すブロック図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置を用いた実施例を示す図である。

【図８】本発明の第１の実施の形態による触力覚呈示装
置を用いた他の実施例を示す図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態による触力覚呈示装
置の概略図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態による触力覚呈示
装置の断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施の形態による触力覚呈示
装置の概略図である。

【符号の説明】

Ｈ手１触力覚呈示装置２筐体３球４回転量検出器５滑走面６保持面７信号発生器１１親指部の触力覚呈示部材１２人差し指部の触力覚呈示部材１３中指部の触力覚呈示部材１４薬指部の触力覚呈示部材１５小指部の触力覚呈示部材１６母指球部の触力覚呈示部材１７指の付け根近傍部の触力覚呈示部材１８小指球部の触力覚呈示部材２０対象物２１入力手段２２入力信号―電圧信号変換回路２３データ保存手段２４触力覚情報データベース２５データ通信制御回路、手段２６触力覚情報作成回路２７視覚表示回路２８フィルタ回路２９増幅器３０アクチュエータ駆動制御信号３１触力覚呈示部材４０筐体４１球４２回転量検出器４３滑走面４４親指部の触力覚呈示部４５人差し指部の触力覚呈示部４６中指部の触力覚呈示部４７接触部材４８アーム４９アーム駆動部５０信号発生器６０筐体６１親指部の触力覚呈示部材６２小指部の触力覚呈示部材６３母指球部の触力覚呈示部材６４小指球部の触力覚呈示部材６５エアー細管６６バルブ６７エアー供給管６８圧縮エアー発生器７０触力覚呈示面７１生体接触面部材７２コイル７３Ｓ極磁極７４Ｎ極磁極７５筐体７６ラックギア７７ウォームギア７８電磁モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】触覚情報あるいは力覚情報もしくはその双
方を操作者に伝達する触力覚呈示装置において、前記操作者の複数の触感覚器部分が触れる位置に、呈示
対象の表面情報を呈示する複数の呈示手段を設けたこと
を特徴とする触力覚呈示装置。
【請求項２】触覚情報あるいは力覚情報もしくはその双
方を操作者に伝達する触力覚呈示装置において、前記操作者の複数の触感覚器部分が触れる位置に、呈示
対象の力学情報を呈示する複数の呈示手段を設けたこと
を特徴とする触力覚呈示装置。
【請求項３】請求項１記載の触力覚呈示装置において、前記呈示手段は、前記呈示対象の表面情報としての、表
面の摩擦抵抗感、粗滑感、温度感、および凹凸感のいず
れか少なくとも１つを呈示することを特徴とする触力覚
呈示装置。
【請求項４】請求項２記載の触力覚呈示装置において、前記呈示手段は、前記呈示対象の力学情報としての、重
量感、回転トルク感あるいはモーメント感、硬さ感、粘
性感、および慣性感のいずれか少なくとも１つを呈示す
ることを特徴とする触力覚呈示装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の触力覚
呈示装置において、前記呈示手段の位置は、前記操作者の複数の触感覚器部
分のうち、各指、手の平、手の平の特定部分のいずれか
少なくとも１つであることを特徴とする触力覚呈示装
置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載の触力覚
呈示装置において、前記複数の呈示手段は、前記操作者の複数の触感覚器部
分の該当箇所に各々独立して接触可能であることを特徴
とする触力覚呈示装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれかに記載の触力覚
呈示装置において、前記呈示手段は、電磁ソレノイド、電磁式モータ、ある
いは電磁リニアアクチュエータを含む電磁式駆動手段を
有していることを特徴とする触力覚呈示装置。
【請求項８】請求項１乃至６のいずれかに記載の触力覚
呈示装置において、前記呈示手段は、圧電素子、圧電フィルム、磁歪素子、
あるいは超磁歪素子を含む駆動手段を有していることを
特徴とする触力覚呈示装置。
【請求項９】請求項１乃至６のいずれかに記載の触力覚
呈示装置において、前記呈示手段は、空気圧、油、あるいは電気粘性流体を
流体圧力調整手段によりその流量を制御することにより
駆動されることを特徴とする触力覚呈示装置。
【請求項１０】請求項１乃至６のいずれかに記載の触力
覚呈示装置において、前記呈示手段は、形状記憶合金を駆動手段に含むことを
特徴とする触力覚呈示装置。