KR20220107965A

KR20220107965A - 힘 센서를 이용한 조작 시스템, 조작 방법 및 프로그램

Info

Publication number: KR20220107965A
Application number: KR1020220008615A
Authority: KR
Inventors: 요시카네 타나아미; 미유키 하야시
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2022-01-20
Publication date: 2022-08-02
Also published as: US20220236813A1; JP2022113563A; CN114791764A; DE102022101403A1; US11947738B2

Abstract

조작 시스템(1)은 힘 센서(10); 받은 힘 또는 모멘트를 힘 센서(10)의 변형체(11)에 전달하는 봉체(15); 및 힘 센서(10)의 출력에 기초하여 봉체(15)가 받은 힘 또는 모멘트의 방향을 검출하고, 검출된 방향에 따른 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성하는 제어부(30)를 구비한다.

Description

힘 센서를 이용한 조작 시스템, 조작 방법 및 프로그램{OPERATION SYSTEM AND OPERATION METHOD USING FORCE SENSOR, AND PROGRAM}

본 발명은 힘 센서를 이용한 조작 시스템, 조작 방법 및 프로그램에 관한 것이다.

예를 들면, 승용차 등에서는 탑재 장비의 전동화가 진행되며, 그에 따라 차내에 대부분의 조작 스위치가 배치되고 있다. 그러나, 조작 스위치가 많은 경우 배치 장소도 많이 필요하다. 그러나, 차내에 다수의 조작 스위치가 있으면 운전자에게 조작이 복잡하다는 인상을 주고, 어디에 어느 조작 스위치가 있는지 알기 어렵다는 문제가 있다. 그 때문에, 조작 스위치의 수는 가능한 한 적은 것이 바람직하다.

또한, 조작 스위치가 많은 경우 핸들에서 먼 장소에 조작 스위치가 배치되는 경우가 있다. 핸들로부터 먼 장소에 있는 조작 스위치는 운전자가 그 위치를 확인할 필요가 발생할 우려가 있다. 그러나, 차의 운전중에 조작 스위치의 위치를 확인하는 것은 시선을 전방으로부터 딴 데로 돌리게 되어 위험하다.

예를 들면, 특허문헌 1에는 다축 컴퓨터 입력장치를 대신하는 저비용이며 튼튼한 대체물로서, 예를 들면 6축 컴퓨터 입력장치와 고분해능 트랜스듀서 엘리먼트가 개시되어 있다. 이에 따라, 예를 들면, 가능한 한 적은 컴포넌트로 이루어지는 단순하고 제조하기 쉬운 6축 컴퓨터 입력장치를 제공할 수 있다고 되어 있다.

일본 특허공개 제2011-090707호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 종래 기술은, 구체적으로 예를 들면 하나 이상의 발광체 및 하나 이상의 광검출기로 구성되는 광트랜스듀서 어레이 또는 하나 이상의 이온 전도성 엘리먼트 등을 이용하는 것이다. 그러나, 이러한 종래 기술보다 더욱 간단하고 쉬운 구성으로 조작 스위치의 수를 줄일 수 있는 조작 시스템이 바람직하다.

본 발명의 일 형태는 종래 기술보다 간단하고 쉬운 구성으로 조작 스위치의 수를 줄일 수 있는 조작 시스템, 조작 방법 및 프로그램을 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태에 따른 조작 시스템은, 힘 센서, 받은 힘 또는 모멘트를 상기 힘 센서의 변형체에 전달하는 봉체 및 상기 힘 센서의 출력에 기초하여 상기 봉체가 받은 힘 또는 모멘트의 방향을 검출하고, 검출된 상기 방향에 따른 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성하는 제어부를 구비한다.

본 발명의 일 형태에 따른 조작 방법은 힘 센서의 출력으로부터 상기 힘 센서에 가해진 힘 또는 모멘트의 방향을 검출하는 공정 및 검출된 상기 방향에 따른 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성하는 공정을 포함한다.

본 발명의 일 형태에 따른 조작 장치는 힘 센서 및 받은 힘 또는 모멘트를 상기 힘 센서의 변형체에 전달하는 봉체를 구비한다.

본 발명의 각 형태에 따른 제어부는 컴퓨터에 의해 실현될 수 있으며, 이 경우에는 컴퓨터를 제어부가 구비하는 각 부(소프트웨어 요소)로서 동작시킴으로써 상기 제어부를 컴퓨터로 실현시키는 조작 시스템의 조작 프로그램 및 이를 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체도 본 발명의 범주에 들어간다.

본 발명의 일 형태에 따르면, 종래 기술보다 간소한 구성으로 조작 스위치의 수를 줄일 수 있는 조작 시스템, 조작 방법 및 프로그램을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 조작 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 조작부의 구성과 6축 힘 센서가 검출하는 힘의 방향을 나타내는 도면이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 조작부의 배치를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 조작 표시부의 배치를 나타내는 도면이다.
도 5는 컴퓨터를 이용하여 제어부를 구성하는 경우의 일 구성예이다.

〔실시형태 1〕

이하, 본 발명의 일 실시형태에 대해 도면을 이용하여 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태 1에 따른 조작 시스템(1)의 전체 구성도이다. 조작 시스템(1)은 이동체(예를 들면, 차량 등)의 탑재 장비 상태를 제어하기 위해 이용된다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 조작 시스템(1)은 6축 힘 센서(10)(청구 범위에서 「힘 센서」의 일례), 봉체(15) 및 제어부(30)를 구비한다. 한편, 6축 힘 센서(10)와 봉체(15)를 포함하는 부재를 조작부(또는 조작 장치)(20)라고도 칭한다. 6축 힘 센서(10)는 변형체(11)와 베이스부(12)를 포함한다. 봉체(15)는 지지부(16)를 통하여 변형체(11)에 고정되어 있다. 제어부(30)는 6축 힘 센서(10)의 출력을 수신 가능하게 6축 힘 센서(10)와 접속되어 있다. 한편, 본 실시형태의 「봉체」란 조작자가 손가락으로 밀어 젖히거나 또는 밀어넣을 수 있는, 대략 막대 형상의 조작 도구이지만, 그 형상은 한정되지 않는다. 후술하는 바와 같이, 봉체는 받은 힘 또는 모멘트를 6축 힘 센서(10)의 변형체(11)에 전달하도록 구성 가능한 것이면 된다.

봉체(15)는 변형체(11)에 대해서 직립한 상태로 배치되어 있다. 도 1에서는 봉체(15)로서 상단부 지름이 확대된 원통 형상의 강체를 예시하고 있다. 봉체(15)는 받은 힘 또는 모멘트를 6축 힘 센서(10)의 변형체(11)에 전달하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 6축 힘 센서(10)를 평면에서 본 경우, 봉체(15)는 조이스틱과 같이 조작자(예를 들면, 운전자)가 상하좌우 방향으로 밀거나(젖히거나) 또는 원통의 축둘레로 회전시킬 수 있도록 지지부(16)에 지지되어 있다. 조작자는 변형체(11)에 밀어넣도록 하방으로 봉체(15)를 누를 수도 있다. 봉체(15)는 조작자가 손을 놓으면 원래의 직립된 상태로 돌아온다. 본 실시형태에서 힘이란 봉체(15)에 가해지는 상하좌우 방향 및 하방으로의 힘을 의미한다. 또한, 모멘트란 봉체(15)에 가해지는 축둘레 방향으로 회전시키는 힘을 의미한다. 이하의 설명에서는, 힘과 모멘트를 모두 간단히 「힘」으로 칭할 수 있다.

지지부(16)는 변형체(11)에 예를 들면 나사로 장착되어 있으며, 봉체(15)가 받은 힘 또는 모멘트를 변형체(11)에 전달한다. 6축 힘 센서(10)는 변형체(11)에 가해진 힘 또는 모멘트의 방향과 그 크기에 따른 출력 신호를 제어부(30)에 출력한다. 봉체(15)는 예를 들면 변형체(11)가 크로스 빔형인 경우, 크로스 빔의 중앙부에 고정되어 있다.

(제어부)

제어부(30)는 6축 힘 센서(10)의 출력에 기초하여 봉체(15)가 받은 힘 또는 모멘트의 방향을 검출하고, 검출된 방향에 따른 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성한다. 또한, 제어부(30)는 6축 힘 센서(10)의 출력에 기초하여 봉체(15)가 받은 힘 또는 모멘트의 크기를 검출하고, 검출된 힘 또는 모멘트의 방향과 크기에 따른 조작신호를 생성한다. 이러한 구성에 의해, 제어부(30)는 봉체(15)가 받은 힘 또는 모멘트의 방향에 더하여 힘 또는 모멘트의 크기에 따라 조작 내용과 그 조작 속도 또는 조작량 등을 변경할 수 있다. 조작 대상물의 상세에 대해서는 후술한다.

제어부(30)는 방향 검출부(31), 파워 검출부(32), 조작신호 생성부(33), 표시신호 생성부(34) 및 입출력부(35)를 구비한다. 방향 검출부(31)는 6축 힘 센서(10)의 출력에 기초하여 봉체(15)가 받은 힘의 방향을 검출하고, 조작신호 생성부(33)에 출력한다. 파워 검출부(32)는 6축 힘 센서(10)의 출력에 기초하여 봉체(15)가 받은 힘의 크기를 검출하고 조작신호 생성부(33)에 출력한다.

조작신호 생성부(33)는 방향 검출부(31)로부터 취득한 힘의 방향과 파워 검출부(32)로부터 취득한 힘의 크기에 따라 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성한다. 조작신호는 이동체의 탑재 장비 상태를 제어하는 신호이다. 이 구성에 의해, 예를 들면 승용차 등의 다수의 탑재 장비 상태를 적은 수의 조작부로 제어할 수 있다. 조작신호 생성부(33)는 생성한 조작신호를 입출력부(35)를 통하여 외부로 출력한다. 또한, 조작신호 생성부(33)는 조작신호를 표시신호 생성부(34)에도 출력한다. 표시신호 생성부(34)는 조작신호 생성부(33)로부터 취득한 힘의 방향에 따라 표시신호를 생성한다.

입출력부(35)는 6축 힘 센서(10)의 출력을 수신하여 방향 검출부(31)와 파워 검출부(32)에 송신한다. 또한, 입출력부(35)는 조작신호 생성부(33)가 생성한 조작신호 및 표시신호 생성부(34)가 생성한 표시신호를 출력한다.

다음으로, 방향 검출부(31)가 검출하는 힘의 방향에 대해 설명한다. 도 2는 조작부(20)의 구성과 6축 힘 센서(10)가 검출하는 힘의 방향을 나타내는 도면이다. 6축 힘 센서(10)가 검출하는 힘의 방향은 변형체(11)의 구성에 따라 정해지며, 본 실시형태 1에서는 2001로 나타낸 방향으로 한다. 구체적으로는, 직교 3축인 X방향(＋방향과 -방향, 이하 동일), Y방향, Z방향 및 X축 회전의 모멘트인 Mx방향, Y축회전의 모멘트인 My방향, Z축회전의 모멘트인 Mz방향이다. 조작자가 봉체(15)에 가하는 힘의 크기는 6축 힘 센서(10)에 의해 이들 방향별로 검출된다.

한편, 방향 검출부(31)가 검출하는 힘(모멘트 제외)의 방향은 다음과 같다. XY평면에서 본 경우, 2002로 나타낸 바와 같이 6축 힘 센서(10)가 검출한 힘(모멘트 제외)의 X방향과 Y방향의 합력 벡터가 영역 A에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 -Y방향이라고 검출한다. 이상과 같이, 방향 검출부(31)는 소정 범위내의 방향은 모두 소정의 일방향으로서 검출하기 때문에 방향 검출부(31)는 방향을 「결정한다」라고도 할 수 있다. X방향과 Y방향의 합력 벡터가 영역 B에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 -X방향이라고 결정한다. 또한, X방향과 Y방향의 합력 벡터가 영역 C에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 ＋Y방향이라고 결정한다. 또한, X방향과 Y방향의 합력 벡터가 영역 D에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 ＋X방향이라고 결정한다. 한편, 영역 A 내지 영역 D의 각 경계는 모두 X축 및 Y축으로부터 45도 각도에 있으며, 이하 동일하게 경계를 설정한다.

또한, XZ평면에서 본 경우, 2003으로 나타낸 바와 같이 6축 힘 센서(10)가 검출한 힘의 X방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 E에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 -Z방향이라고 결정한다. 또한, X방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 B에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 -X방향이라고 결정한다. 또한, X방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역(F)에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 ＋Z방향이라고 결정한다. 또한, X방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 D에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 ＋X방향이라고 결정한다.

또한, YZ평면에서 본 경우, 2004에 나타낸 바와 같이, 6축 힘 센서(10)가 검출한 힘의 Y방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 E에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 -Z방향이라고 결정한다. 또한, Y방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 A에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 -Y방향이라고 결정한다. 또한, Y방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 F에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이 ＋Z방향이라고 결정한다. 또한, Y방향과 Z방향의 합력 벡터가 영역 C에 있는 경우, 방향 검출부(31)는 힘의 방향이＋Y방향이라고 결정한다.

이상, 합력 벡터의 방향을 3개의 평면에서 본 경우로서 설명했지만, 실제로는 3차원적으로 6개의 영역 A~F까지가 규정된다. 따라서, 방향 검출부(31)는 3차원적인 합력 벡터가 3차원적인 영역 A~F 중 어디에 속하는지에 따라 힘의 방향을 결정할 수 있다.

한편, 본 실시형태에서, 방향 검출부(31)는 영역 A, 영역 B, 영역 C, 영역 D 및 영역 F의 방향의 힘만을 검출하여 출력한다. 또한, 방향 검출부(31)는 모멘트에 대해서는 Z축 회전의 모멘트(±Mz)만을 검출하여 출력한다.

파워 검출부(32)는 방향 검출부(31)가 검출하는 힘의 방향에서의 힘의 크기를 검출한다. 즉, 파워 검출부(32)는 조작자가 봉체(15)에 가한 3차원적인 합력 벡터의 크기(스칼라)를 검출한다.

한편, 상기 서술한 검출 방법에서, 합력 벡터가 X축 방향 및 Y축 방향으로부터 모두 멀리 떨어져 있는 경우는 오조작이라고 생각되므로, 방향 검출부(31)는 방향 검출 불가로 결정할 수 있다. 또한, 상기 서술한 검출 방법 대신, 방향 검출부(31)는 단순하게 X축, Y축 또는 Z축 방향 중 분력 벡터가 가장 커지는 방향을 검출할 수 있다. 또한, 파워 검출부(32)는 합력 벡터의 스칼라 대신, X축, Y축 또는 Z축 방향의 분력 벡터의 스칼라를 검출할 수 있다. 조작자는 통상 의도적으로 정해진 축방향으로 힘을 가하고, 그 축방향으로 큰 힘이 가해져 그 이외의 방향의 분력은 매우 작기 때문이다.

또한, 파워 검출부(32)는 상기 서술한 3차원적 합력 벡터의 크기 대신, 각 축방향의 가장 큰 분력을 조작자가 봉체(15)에 가한 힘의 크기로 결정할 수 있다.

본 실시형태 1의 조작부(20)에 의해 검출 가능한 모멘트는 Z축 회전의 모멘트 ±Mz뿐이다. 이 모멘트는 봉체(15)를 오른쪽 또는 왼쪽으로 돌리는 조작에 의해 발생한다. 그러나, X축 회전 또는 Y축 회전의 모멘트도 검출하여 이용 가능한 조작부일 수 있다. 예를 들면, 6축 힘 센서(10)의 변형체(11)의 측면에 손잡이를 부착하고 손잡이를 돌려 X축 회전 또는 Y축 회전의 모멘트를 가할 수 있는 구성으로 할 수도 있다(도시 생략).

(조작부의 배치)

다음으로, 조작부(20)의 배치와 조작 대상물에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 3은 조작부(20)의 배치를 나타내는 도면이다. 본 실시형태에서는, 도 3의 3001에 나타낸 바와 같이 2개의 조작부(20A, 20B)가 차량의 핸들(40)(스티어링 휠) 상에 배치되어 있다. 이러한 구성에 의해, 승용차 등의 운전자가 전방으로부터 시선을 딴 데로 돌리지 않고 탑재 장비를 조작할 수 있다. 구체적으로는, 2개의 조작부(20A, 20B)는 핸들(40) 좌우의 스포크부(42) 위에 설치되어 있다. 핸들(40)의 스포크부(42)에 마련함으로써, 운전자가 조작부(20A, 20B)를 조작할 때 시선을 전방으로부터 딴 데로 돌릴 필요가 없다는 장점이 있다. 조작부(20A, 20B) 모두 도면에서 좌우 방향을 ±X방향, 상하 방향이 ±Y방향으로 한다. 한편, 도 3에서는 핸들(40)의 앞쪽만 도시하지만, 좌우 스포크부(42)의 뒷쪽에도 2개의 조작부(20C, 20D)가 배치되어 있다(도시 생략). 이하에서는 개개의 조작부(20)를 가리키는 경우는 「조작부(20A)」와 같이 구체적인 부호를 붙여 기재하고, 복수의 20A, 20B…를 아울러 가리키는 경우는 「조작부(20)」로 기재한다.

또한, 도 3의 3002에 나타낸 바와 같이 조작부(20E)가 운전석의 옆에 있는 센터 콘솔(50)에 배치되어 있다. 센터 콘솔(50)은 운전자가 손을 아래로 내리면 만질 수 있는 위치에 있기 때문에, 운전자가 조작부(20E)를 조작할 때 시선을 전방으로부터 딴 데로 돌릴 필요가 없다는 장점이 있다. 또한, 조수석에 앉은 사람이 조작부(20E)를 조작할 수 있다는 장점도 있다. 단, 조작부(20E)에는 운전자가 해야 할 조작은 설정하지 않는 것이 바람직하다. 한편, 조작부(20)의 배치는 상기 서술한 예에 한정되지 않는다. 예를 들면, 조작부(20)는 운전석쪽의 문 내측에 장착할 수 있다.

(조작부의 조작 대상물)

조작부(20A~20D)의 조작 대상물과 그에 대한 조작 내용은, 예를 들면 다음과 같이 설정되어 있다.

또한, 조작부(20E)의 조작 대상물과 그에 대한 조작 내용은, 예를 들면 다음과 같이 설정되어 있다.

표 1 및 표 2에 나타내는 조작 대상물과 조작 내용은 어디까지나 일례이며, 각 조작부(20)의 각 방향에 어떠한 조작을 할당할지는 임의이다. 또한, 예를 들면 파워 윈도우의 개폐 또는 에어콘의 풍량 등, 조작 속도 또는 조작량을 조절할 수 있는 조작의 경우에는 봉체(15)를 미는 힘의 크기에 따라 그 속도 또는 양을 변경할 수 있다. 즉, 봉체(15)를 미는 힘이 클수록 파워 윈도우의 개폐 속도 또는 에어콘 풍량의 변경량을 크게 할 수 있다. 단, 엔진의 온/오프, 가솔린 주유구의 개방, 와이퍼의 조작 등은 봉체(15)를 미는 힘의 크기가 조작 내용과는 관계가 없다.

(오조작 방지)

조작부(20)를 이용하여 조작할 때 오조작을 방지할 수 있는 것이 바람직하다. 본 실시형태 1에서는 조작부(20)에서 복수 단계의 조작을 함에 따라 오조작이 방지된다. 구체적으로, 조작신호 생성부(33)는 방향 검출부(31)가 힘 또는 모멘트의 방향을 복수회 검출한 후 조작신호를 생성한다. 이러한 구성에 의해 오조작을 방지할 수 있다.

예를 들면, 조작자는 실행하는 조작이 할당된 방향으로 봉체(15)를 움직인 뒤 손을 뗀다. 봉체(15)는 일단 원래의 위치로 돌아간다. 이 시점에서 방향 검출부(31)는 그 방향으로 가해진 힘을 검출한다. 이 단계는 조작의 선택 단계이다. 그리고 다음으로 봉체(15)를 Z축 방향으로 누른다. 즉, 봉체(15)를 하방을 향해 누른다. 이 시점에서 방향 검출부(31)는 하방으로 가해진 힘을 검출한다. 이 단계는 조작 내용의 결정 단계이다. 그리고 다음으로, 운전자는 실행하는 조작이 할당된 방향으로 다시 봉체(15)를 움직인다. 이 시점에서 방향 검출부(31)는 그 방향으로 가해진 힘을 검출한다. 이 단계에서 조작신호 생성부(33)가 조작신호를 생성한다. 즉, 이 단계에서 조작이 실행된다. 이와 같이 봉체(15)에 복수회 힘을 가함으로써 조작이 실행되는 구성으로 함으로써, 잘못해서 봉체(15)를 한번 움직인다 하더라도 조작은 실행되지 않는다.

또한, 조작을 취소하는 방법이 있을 수 있다. 예를 들면, 어느 방향으로 봉체(15)를 움직인 뒤, 하방 이외의 다른 방향으로 봉체(15)를 움직임으로써 직전의 조작을 취소하도록 구성할 수 있다. 또한, 최초의 조작 후 아무것도 조작하지 않은 상태에서 일정 시간이 경과한 후에는 그 조작이 삭제되도록 구성할 수 있다. 한편, 복수 단계 조작은 상기 서술한 방법에 한정되지 않는다. 또한, 운전자가 자신이 행한 조작의 종류를 확인할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 이하에 설명는 바와 같이, 운전자가 조작의 선택 단계, 조작의 결정 단계 및 실행 단계를 확인할 수 있는 것이 바람직하다.

(표시신호)

다음으로, 표시신호 생성부(34)의 기능에 대해 설명한다. 표시신호 생성부(34)는 조작신호 생성부(33)가 생성하는 조작신호의 종류를 표시하는 표시신호를 생성한다. 이러한 구성에 의해, 조작자는 자신이 조작한 내용을 확인할 수 있다. 예를 들면, 표시신호 생성부(34)는 처음으로 조작자가 봉체(15)를 어느 방향으로 움직인 경우, 그 방향에 대응하는 조작 내용(예를 들면, 「오른쪽 윈도우 개방」이라는 글자)을 조작 표시부(62)에 표시하는 신호를 생성한다. 이는 조작 내용을 선택한 단계이다. 다음으로, 표시신호 생성부(34)는 조작자가 봉체(15)를 누른 경우, 예를 들면 표시하는 색을 바꾸는 신호를 생성한다. 이는 조작 내용을 결정한 단계이다. 다음으로, 표시신호 생성부(34)는 조작자가 봉체(15)를 처음의 방향으로 다시 움직인 경우, 예를 들면 표시를 점멸시키는 신호를 생성한다. 이는 조작을 실행하는 단계이다. 이상과 같이, 조작자가 자신이 조작한 내용이 어느 단계에 있는지를 육안으로 확인할 수 있다.

도 4는 실시형태 1에 따른 조작 표시부(62)의 배치를 나타내는 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 조작 표시부(62)는 예를 들면 운전석의 전면에 있는 인스트루먼트 패널(60)에 배치된다. 도 4는 조작 표시부(62)에 조작 내용으로서 「오른쪽 윈도우 개방」이라는 글자가 하얗게 표시되어 있는 상태를 나타내고 있다. 이는 조작신호 생성부(33)가 오른쪽 윈도우(운전석쪽 윈도우)를 여는 조작을 선택한 단계임을 의미하고 있다. 즉, 최초로 조작부(20A)의 봉체(15)를 ＋X방향으로 움직인 경우에는 이 문자가 하얗게 표시된다(선택 단계). 다음으로 봉체(15)를 하방으로 누른 경우에는 이 문자가 붉게 표시된다(결정 단계). 다음으로 봉체(15)를 처음과 같은 ＋X방향으로 움직인 경우에는 이 문자가 점멸한다(실행 단계). 이러한 구성에 의해, 조작자는 조작이 어느 단계에 있는지를 육안으로 확인할 수 있다. 한편, 표시신호 생성부(34)는 조작 표시부(62)에 표시하는 신호를 생성하는 대신, 예를 들면 음성 신호를 생성하여 음향 또는 음성으로 조작자에게 조작 단계를 제시할 수도 있다.

이상의 실시형태 1에 따른 조작 시스템(1)에 의하면, 하나의 조작부(20A)로 예를 들면 3개의 조작 대상물에 대해서 6개의 조작을 실행할 수 있다. 그 때문에, 종래 기술보다 간단하고 쉬운 구성으로 차내의 조작 스위치의 수를 줄일 수 있다. 또한, 조작부(20)는 모두 핸들 및 센터 콘솔과 같이 손이 바로 닿는 위치에 있기 때문에, 운전중이라도 시선을 전방으로부터 딴 데로 돌릴 필요가 없다.

(변형예 1)

상기의 실시형태 1에서는, 조작신호 생성부(33)는 봉체(15)가 받은 힘의 방향과 그 크기에 기초하여 조작신호를 생성하였다. 그러나, 조작신호 생성부(33)는 봉체(15)가 받은 힘의 방향에만 기초하여 조작신호를 생성할 수 있다. 이 경우, 조작신호 생성부(33)는, 조작 속도의 크기, 조작량의 크기 등의 신호는 포함하지 않고, 소정의 조작을 행하는 신호만을 생성한다.

(변형예 2)

상기의 실시형태 1에서는, 봉체(15)가 지지부(16)를 통하여 변형체(11)에 고정되어 있지만, 봉체(15)는 변형체(11)에 직접 용접 등으로 고정될 수 있다. 한편, 변형체(11)의 변형은 작기 때문에 지지부(16)는 봉체(15)가 어느 정도의 탄력성을 가지고 있어도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 봉체(15)는 받은 힘에 따라 변형되면서 받은 힘에 따른 힘을 변형체(11)에 전달할 수 있다. 조작자는 봉체(15)가 변형된 방향을 인식하여 자신의 조작을 확인할 수 있다.

(변형예 3)

상기의 실시형태 1에서는 봉체(15)는 상단부의 지름이 확대된 원통형을 예시하였다. 그러나, 봉체(15)의 형상, 특히 상단부의 형상은 조작자가 조작하기 쉬운 형상이면 그 형상은 어느 것이든 무방하다. 예를 들면, 봉체(15)의 상단부는 조작자가 사방 및 축 둘레로 힘을 전하기 쉽도록 모따기한 직사각형일 수 있다.

〔소프트웨어에 의한 실현예〕

제어부(30)의 제어 블록(특히 방향 검출부(31), 파워 검출부(32), 조작신호 생성부(33) 및 표시신호 생성부(34))는 집적회로(IC칩) 등에 형성된 논리 회로(하드웨어)에 의해 실현될 수 있으며, 소프트웨어에 의해 실현될 수도 있다. 후자의 경우 제어부(30)의 각 기능은, 예를 들면 소프트웨어인 프로그램(P)의 명령을 실행하는 컴퓨터에 의해 실현된다.

이러한 컴퓨터의 일례(이하, 컴퓨터(C)로 기재함)를 도 5에 나타낸다. 컴퓨터(C)는 적어도 하나의 프로세서(C1)와 적어도 하나의 메모리(C2)를 구비하고 있다. 메모리(C2)에는 컴퓨터(C)를 제어부(30)로서 동작시키기 위한 프로그램(P)이 기록되어 있다. 컴퓨터(C)에서 프로세서(C1)는 이 프로그램(P)을 메모리(C2)로부터 독출함으로써 제어부(30)의 각 기능을 실현한다.

프로세서(C1)로서는, 예를 들면, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit), DSP(Digital Signal Processor), MPU(Micro Processing Unit), FPU(Floating point number Processing Unit), PU(Physics Processing Unit), 마이크로 컨트롤러 또는 이들의 조합 등을 이용할 수 있다. 메모리(C2)로서는, 예를 들면, 플래시 메모리, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Drive) 또는 이들의 조합 등을 이용할 수 있다.

한편, 컴퓨터(C)는 프로그램(P)을 실행할 때에 전개하거나 각종 데이터를 일시적으로 기억하기 위한 RAM(Random Access Memory)를 더 구비하고 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터(C)는 다른 장치와의 사이에 데이터를 송수신하기 위한 통신 인터페이스를 더 구비하고 있을 수 있다. 또한, 컴퓨터(C)는 키보드나 마우스 등의 입력 기기 및/또는 디스플레이나 프린터 등의 출력기기를 접속하기 위한 입출력 인터페이스를 더 구비하고 있을 수 있다.

또한, 프로그램(P)은 컴퓨터(C)가 독출가능한 일시적이 아닌 유형의 기록 매체(M)에 기록할 수 있다. 이러한 기록 매체(M)로서는, 예를 들면, 테이프, 디스크, 카드, 반도체 메모리 또는 프로그래머블인 논리회로 등을 이용할 수 있다. 컴퓨터(C)는 이러한 기록 매체(M)를 통하여 프로그램(P)을 취득할 수 있다. 또한, 프로그램(P)은 전송 매체를 통하여 전송할 수 있다. 이러한 전송 매체로서는, 예를 들면, 통신 네트워크 또는 방송파 등을 이용할 수 있다. 컴퓨터(C)는 이러한 전송 매체를 통하여 프로그램(P)을 취득할 수도 있다.

〔부기 사항〕

본 발명은 전술한 각 실시형태에 한정되지 않으며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하고, 다른 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시형태 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 예를 들면, 전술한 실시형태에서는 힘 센서로서 6축 힘 센서를 이용하여 설명하였다. 그러나, 힘 센서는 6축 힘 센서에 한정되지 않는다. 예를 들면, 3축힘 센서일 수 있다. 또한, 검출하는 힘 또는 모멘트의 조합도 임의이다. 예를 들면, X축 방향의 힘과 Y축 회전의 모멘트 및 Z축 회전의 모멘트를 검출하는 3축 힘 센서일 수 있으며, X축 회전의 모멘트와 Y축 방향의 힘 및 Z축 방향의 힘을 검출하는 3축 힘 센서일 수 있다.

1…조작 시스템 10…6축 힘 센서
11…변형체 12…베이스부
15…봉체 16…지지부
20…조작부 30…제어부
31…방향 검출부 32…파워 검출부
33…조작신호 생성부 34…표시신호 생성부
35…입출력부 50…센터 콘솔
60…인스트루먼트 패널 62…조작 표시부

Claims

　힘 센서;
　받은 힘 또는 모멘트를 상기 힘 센서의 변형체에 전달하는 봉체; 및
　상기 힘 센서의 출력에 기초하여 상기 봉체가 받은 힘 또는 모멘트의 방향을 검출하고, 검출된 상기 방향에 따른 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성하는 제어부를 구비하는 조작 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 봉체가 받은 힘 또는 모멘트의 크기를 검출하고, 검출된 상기 힘 또는 모멘트의 방향과 크기에 따른 상기 조작신호를 생성하는 조작 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 조작신호는 이동체의 탑재 장비 상태를 제어하는 신호인 조작 시스템.
제3항에 있어서,
적어도 상기 힘 센서와 상기 봉체가 상기 이동체의 핸들 위 또는 상기 이동체의 센터 콘솔에 배치되는 조작 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 힘 또는 모멘트의 방향을 복수회 검출한 후 상기 조작신호를 생성하는 조작 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는 생성하는 상기 조작신호의 종류를 표시하는 표시신호를 생성하는 조작 시스템.
힘 센서의 출력으로부터 상기 힘 센서에 가해진 힘 또는 모멘트의 방향을 검출하는 공정; 및
검출된 상기 방향에 따른 조작 대상물에 대한 조작신호를 생성하는 공정을 포함하는 조작 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 조작 시스템으로 컴퓨터를 기능시키기 위한 조작 프로그램으로서, 컴퓨터를 상기 제어부로서 기능시키기 위한 조작 프로그램.
힘 센서; 및
받은 힘 또는 모멘트를 상기 힘 센서의 변형체에 전달하는 봉체를 구비하는 조작 장치.