WO2020235364A1 - Haptic presentation device, calibration method, and program - Google Patents

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竜太 堀江
伊藤　鎮
中川　俊之
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ソニー株式会社
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    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer

Abstract

The objective of the present invention is to reproduce a vibration waveform of interest more accurately. A haptic presentation device according to an embodiment of the present invention is provided with: a vibrating portion (120) for presenting vibrations; a contacting portion (130) for conveying the vibrations from the vibration unit to a user; an installation portion (140) for displaceably supporting the contacting portion; and an acceleration sensor (150) provided in the contacting portion.

Description

触覚提示装置、キャリブレーション方法及びプログラムTactile presentation device, calibration method and program
　本開示は、触覚提示装置、キャリブレーション方法及びプログラムに関する。 This disclosure relates to a tactile presentation device, a calibration method and a program.
　近年、内視鏡外科手術を施す際に用いられる外科手術システムとして、患者の体を大きく切開することなく患部へのアプローチを可能とするマスター・スレーブ方式のシステムが知られている。かかるシステムでは、医師等の術者（ユーザ）が入力インタフェースを備えたマスター装置を操作すると、マスター装置に設けられた力センサが計測する術者の入力操作の力に応じて、鉗子又は攝子等の医療用術具を備えたスレーブ装置が遠隔操作される。スレーブ装置は、例えば、先端に術具が保持されるアーム装置として構成され、腹腔内において術具の位置又は姿勢を変化させることができる。 In recent years, as a surgical operation system used when performing endoscopic surgery, a master-slave system that enables an approach to the affected area without making a large incision in the patient's body is known. In such a system, when an operator (user) such as a doctor operates a master device provided with an input interface, a forceps or a forceps or the like is used according to the force of the operator's input operation measured by a force sensor provided in the master device. A slave device equipped with medical equipment is remotely controlled. The slave device is configured as, for example, an arm device in which the surgical tool is held at the tip, and the position or posture of the surgical tool can be changed in the abdominal cavity.
　かかるシステムでは、術具が患者に接触した時の触覚が術者に伝達されない場合、術者は、術具が患者に接触していることに気付かず、患者の生体組織に損傷を与える恐れがある。そのため、術具が患者に接触した時の触覚が術者に伝達されることが望ましい。術具が患者に接触した時の触覚を術者に伝達する手法には、例えば、スレーブ装置に触覚を計測するセンサを設け、当該センサが計測した触覚に関する情報をマスター装置側に送信し、振動等により術者へ触覚を伝達する手法がある。 In such a system, if the tactile sensation of contact with the patient is not transmitted to the operator, the operator may not be aware that the instrument is in contact with the patient and may damage the patient's tissue. is there. Therefore, it is desirable that the tactile sensation when the surgical tool comes into contact with the patient is transmitted to the operator. As a method of transmitting the tactile sensation when the surgical tool comes into contact with the patient to the operator, for example, a sensor for measuring the tactile sensation is provided in the slave device, and information on the tactile sensation measured by the sensor is transmitted to the master device side to vibrate. There is a method of transmitting the sense of touch to the operator by means of such means.
国際公開第２０１７／０４３６１０号International Publication No. 2017/043610
　しかしながら、単にマスター装置に圧覚・触覚提示装置を搭載した場合、マスター装置の力センサに振動アクチュエータの振動が伝達されるおそれがある。かかる振動アクチュエータの振動は、マスター・スレーブシステムの制御においてはノイズとなり、目的の振動波形を再現することが困難になる可能性が存在する。 However, if the master device is simply equipped with a pressure / tactile presentation device, the vibration of the vibration actuator may be transmitted to the force sensor of the master device. The vibration of such a vibration actuator becomes noise in the control of the master / slave system, and there is a possibility that it becomes difficult to reproduce the target vibration waveform.
　そこで本開示では、より正確に目的の振動波形を再現することを可能にする触覚提示装置、キャリブレーション方法及びプログラムを提案する。 Therefore, in this disclosure, we propose a tactile presentation device, a calibration method, and a program that enable more accurate reproduction of a target vibration waveform.
　上記の課題を解決するために、本開示に係る一形態の触覚提示装置は、振動を提示する振動部と、前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、前記接触部を変位可能に支持する設置部と、前記接触部に設けられた加速度センサとを備える。 In order to solve the above problems, the tactile presentation device of one form according to the present disclosure makes it possible to displace the vibrating portion, the contact portion that transmits the vibration by the vibrating portion to the user, and the contact portion. It is provided with a supporting installation portion and an acceleration sensor provided on the contact portion.
第１の実施形態に係る触覚提示装置を含む触覚提示システムの概要を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the outline of the tactile presentation system including the tactile presentation device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るマスター装置の外部構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the external configuration example of the master apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るマスター装置の内部構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the internal structure example of the master apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る信号処理部の構成例を示すブロック図である（その１）。It is a block diagram which shows the structural example of the signal processing part which concerns on 1st Embodiment (the 1). 第１の実施形態に係る信号処理部の構成例を示すブロック図である（その２）。It is a block diagram which shows the structural example of the signal processing part which concerns on 1st Embodiment (the 2). 第１の実施形態に係る信号処理部の構成例を示すブロック図である（その３）。It is a block diagram which shows the structural example of the signal processing part which concerns on 1st Embodiment (the 3). 第１の実施形態に係る触覚提示装置の概略構成例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the schematic configuration example of the tactile presentation device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る触覚提示装置の操作例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the operation example of the tactile presentation apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る触覚提示装置の部分構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the partial configuration example of the tactile presentation device which concerns on 1st Embodiment. 図９における設置部の表側から見た第１の実施形態に係る触覚提示装置の組み立て例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the assembly example of the tactile presentation device which concerns on 1st Embodiment seen from the front side of the installation part in FIG. 図９における設置部の裏側から見た第１の実施形態に係る触覚提示装置の組み立て例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the assembly example of the tactile presentation device which concerns on 1st Embodiment seen from the back side of the installation part in FIG. 第１の実施形態に係る触覚提示装置のＩ－Ｉ断面におけるフローティング構造部の構造例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the floating structure part in the II cross section of the tactile presentation apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る触覚提示装置を示す簡略図である。It is a simplified figure which shows the tactile presentation device which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る第１の接触面の初期位置の例を示す説明図である（その１）。It is explanatory drawing which shows the example of the initial position of the 1st contact surface which concerns on 1st Embodiment (the 1). 第１の実施形態に係る第１の接触面の初期位置の例を示す説明図である（その２）。It is explanatory drawing which shows the example of the initial position of the 1st contact surface which concerns on 1st Embodiment (the 2). 第１の実施形態に係る信号処理部の動作例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation example of the signal processing part which concerns on 1st Embodiment. 図１３に示された触覚提示装置の構成に対してゲイン調整を実行するための構成を追加で記載した構成例を示す模式断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example in which a configuration for executing gain adjustment is additionally described with respect to the configuration of the tactile presentation device shown in FIG. 第１の実施形態に係る指令値の波形例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows the waveform example of the command value which concerns on 1st Embodiment. 図１８に示す指令値に対して第１の実施形態に係る調整をせずに振動部に入力した場合に加速度センサで検出される振動波形の例を示す波形図である。6 is a waveform diagram showing an example of a vibration waveform detected by an acceleration sensor when the command value shown in FIG. 18 is input to the vibration unit without adjustment according to the first embodiment. 図１８に示す指令値に対して第１の実施形態に係る調整をして振動部に入力した場合に加速度センサで検出される振動波形の例を示す波形図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing an example of a vibration waveform detected by an acceleration sensor when the command value shown in FIG. 18 is adjusted according to the first embodiment and input to the vibration unit. 振動部から人の指までの振動伝達経路における機械共振の振幅の周波数依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency dependence of the amplitude of mechanical resonance in the vibration transmission path from a vibrating part to a human finger. 振動部から人の指までの振動伝達経路における機械共振の位相の周波数依存性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the frequency dependence of the phase of mechanical resonance in the vibration transmission path from a vibrating part to a human finger. 入力波形に対する出力波形の歪みを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the distortion of an output waveform with respect to an input waveform. 出力波形に含まれる高調波を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the harmonics included in an output waveform. 人の皮膚の機械インピーダンスと出力波形のゲインとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the mechanical impedance of human skin and the gain of an output waveform. 第１の実施形態に係る記憶部に記憶されるユーザごとの補正量を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correction amount for each user stored in the storage part which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るテスト信号の一例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows an example of the test signal which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るテスト信号の他の一例を示す波形図である。It is a waveform diagram which shows another example of the test signal which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係るキャリブレーションの動作フロー例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation flow example of the calibration which concerns on 1st Embodiment. 設置部の裏側から見た第１の実施形態に係る第１の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st modification which concerns on 1st Embodiment seen from the back side of the installation part. 設置部の側面から見た第１の実施形態に係る第１の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st modification which concerns on 1st Embodiment seen from the side surface of the installation part. 第１の実施形態に係る第１の変形例のＩＩ－ＩＩ断面における構造例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example in the II-II cross section of the 1st modification which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る第２の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd modification which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る第３の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd modification which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る第４の変形例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 4th modification which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る振動デバイスの外観を示す図である。It is a figure which shows the appearance of the vibration device which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る振動デバイスの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of the vibration device which concerns on 2nd Embodiment. 本開示の実施形態に係るマスター装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of the hardware composition of the master apparatus which concerns on embodiment of this disclosure.
　以下に、本開示の一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態において、同一の部位には同一の符号を付することにより重複する説明を省略する。 Hereinafter, one embodiment of the present disclosure will be described in detail based on the drawings. In the following embodiments, the same parts are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.
　また、以下に示す項目順序に従って本開示を説明する。
　　１．第１の実施形態
　　　１．１　触覚提示システムの概要
　　　　１．１．１　マスター装置の概要
　　　　１．１．２　スレーブ装置の概要
　　　１．２　マスター装置の詳細
　　　　１．２．１　マスター装置の外部構成例
　　　　１．２．２　マスター装置の内部構成例
　　　１．３　操作装置の具体例
　　　　１．３．１　操作装置の外部構成例
　　　　　１．３．１．１全体構成例
　　　　　１．３．１．２　フローティング構造部の構成例
　　　　　１．３．１．３　第１の接触面の初期位置
　　　１．４　動作例
　　　１．５　ゲイン調整
　　　１．６　キャリブレーション用のテスト信号例
　　　１．７　キャリブレーションの動作フロー例
　　　１．８　変形例
　　２．第２の実施形態
　　　２．１　振動デバイスの構造
　　３．ハードウェア構成 In addition, the present disclosure will be described according to the order of items shown below.
1. 1. 1st Embodiment 1.1 Outline of tactile presentation system 1.1.1 Outline of master device 1.1.2 Outline of slave device 1.2 Details of master device 1.2.1 External configuration example of master device 1 2.2.2 Internal configuration example of master device 1.3 Specific example of operating device 13.1 External configuration example of operating device 1.3.1.1 Overall configuration example 1.3.1.2 Floating structure Configuration example 1.3.1.3 Initial position of the first contact surface 1.4 Operation example 1.5 Gain adjustment 1.6 Test signal example for calibration 1.7 Calibration operation flow example 1.8 Deformation Example 2. Second Embodiment 2.1 Structure of vibration device 3. Hardware configuration
　１．第１の実施形態
　まず、本開示の第１の実施形態に係る触覚提示装置、キャリブレーション方法及びプログラムについて、以下に図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では、マスター・スレーブ方式の医療ロボットシステムを例に、本開示の実施形態に係る触覚提示装置、キャリブレーション方法及びプログラムを説明する。 1. 1. First Embodiment First, the tactile presentation device, the calibration method, and the program according to the first embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings below. In the following, the tactile presentation device, the calibration method, and the program according to the embodiment of the present disclosure will be described by taking a master-slave type medical robot system as an example.
　１．１　触覚提示システムの概要
　図１は、第１の実施形態に係る触覚提示装置を含む触覚提示システムの概要を説明するための模式図である。図１に示すように、触覚提示システム１は、マスター装置１０（１０Ｒ及び１０Ｌ）と、スレーブ装置５０とを備える。マスター装置１０は、医師等の術者（以下では、ユーザとも称される）が操作する入力インタフェースを備えた装置である。スレーブ装置５０は、マスター装置１０におけるユーザの操作に応じて遠隔操作される鉗子又は攝子等の医療用術具を備えた装置である。 1.1 Overview of the Tactile Presentation System FIG. 1 is a schematic diagram for explaining an outline of the tactile presentation system including the tactile presentation device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the tactile presentation system 1 includes a master device 10 (10R and 10L) and a slave device 50. The master device 10 is a device provided with an input interface operated by an operator such as a doctor (hereinafter, also referred to as a user). The slave device 50 is a device provided with medical surgical tools such as forceps or knives that are remotely controlled according to the user's operation in the master device 10.
　触覚提示システム１には、一例としてバイラテラル制御が採用されている。バイラテラル制御とは、マスター装置１０とスレーブ装置５０との間で、入力インタフェースと術具の位置、及び力の状態を一致させるフィードバック制御である。例えば、ユーザが入力インタフェースを操作すると、当該操作に応じて術具は移動する。術具が移動して患者に接触すると、接触した時の力が入力インタフェースにフィードバックされる。 Bilateral control is adopted as an example in the tactile presentation system 1. The bilateral control is a feedback control in which the position of the input interface and the surgical instrument and the state of the force are matched between the master device 10 and the slave device 50. For example, when the user operates the input interface, the surgical tool moves according to the operation. When the surgical instrument moves and comes into contact with the patient, the force at the time of contact is fed back to the input interface.
　なお、マスター装置１０とスレーブ装置５０とは、任意の通信方式で接続されている。例えば、マスター装置１０とスレーブ装置５０とは、有線通信または無線通信によって接続されている。また、例えば、マスター装置１０とスレーブ装置５０とは、直接的に通信を行う構成であってもよいし、ネットワーク（または他の装置）を介して通信を行う構成であってもよい。 The master device 10 and the slave device 50 are connected by an arbitrary communication method. For example, the master device 10 and the slave device 50 are connected by wired communication or wireless communication. Further, for example, the master device 10 and the slave device 50 may be configured to directly communicate with each other, or may be configured to communicate via a network (or another device).
　１．１．１　マスター装置の概要
　マスター装置１０は、スレーブ装置５０の駆動制御や、スレーブ装置５０のセンサが計測した振動信号（第１の信号）等をユーザへ提示する機能を有する触覚提示装置である。マスター装置１０は、例えば、受動関節を含む１または２以上の関節と、関節に接続されるリンクとを有する装置（受動関節を含むリンク機構を有する装置）である。なお、受動関節は、モータやアクチュエータなどにより駆動しない関節である。 1.1.1 Outline of the master device The master device 10 is a tactile presentation device having a function of driving control of the slave device 50 and presenting a vibration signal (first signal) measured by a sensor of the slave device 50 to the user. Is. The master device 10 is, for example, a device having one or more joints including a passive joint and a link connected to the joint (a device having a link mechanism including a passive joint). The passive joint is a joint that is not driven by a motor, an actuator, or the like.
　図１に示すように、マスター装置１０は、ユーザが把持して操作する操作装置１００（１００Ｒ及び１００Ｌ）を備えている。この操作装置１００は、スレーブ装置５０の術具（後述する先端部分に相当）が患者の患部等に接触した際の感触をユーザへ伝える触覚提示装置に相当する。また、マスター装置１０には、術野が表示されるモニタ３０が接続され、ユーザが両腕又は両肘を載せる支持台３２が設けられている。なお、マスター装置１０は、右手用のマスター装置１０Ｒ、及び左手用のマスター装置１０Ｌで構成されている。さらに、右手用のマスター装置１０Ｒには右手用の操作装置１００Ｒが備えられ、左手用のマスター装置１０Ｌには左手用の操作装置１００Ｌが備えられている。 As shown in FIG. 1, the master device 10 includes operating devices 100 (100R and 100L) that the user grips and operates. The operating device 100 corresponds to a tactile presentation device that conveys to the user the feeling when the surgical tool of the slave device 50 (corresponding to the tip portion described later) comes into contact with the affected part of the patient or the like. Further, a monitor 30 for displaying the surgical field is connected to the master device 10, and a support base 32 on which the user rests both arms or elbows is provided. The master device 10 is composed of a master device 10R for the right hand and a master device 10L for the left hand. Further, the master device 10R for the right hand is provided with the operating device 100R for the right hand, and the master device 10L for the left hand is provided with the operating device 100L for the left hand.
　ユーザは、両腕又は両肘を支持台３２上に載せ、右手及び左手でそれぞれ操作装置１００Ｒ、１００Ｌを把持する。この状態で、ユーザは、術野が表示されるモニタ３０を見ながら操作装置１００Ｒ、１００Ｌを操作する。ユーザは、それぞれの操作装置１００Ｒ、１００Ｌの位置及び向きを変位させることにより、スレーブ装置５０に取り付けられた術具の位置又は向きを遠隔操作し、あるいは、それぞれの術具による把持動作を行ってもよい。 The user places both arms or elbows on the support base 32 and grips the operating devices 100R and 100L with the right and left hands, respectively. In this state, the user operates the operating devices 100R and 100L while looking at the monitor 30 on which the surgical field is displayed. By displacing the positions and orientations of the respective operating devices 100R and 100L, the user can remotely control the position or orientation of the surgical tool attached to the slave device 50, or perform a gripping operation by the respective surgical tools. May be good.
　１．１．２　スレーブ装置の概要
　スレーブ装置５０は、手術における患者の患部（以下では、対象物とも称される）と、対象物と接触するスレーブ装置５０の部位が接触した際の力及び振動をマスター装置１０へ提示する。スレーブ装置５０は、例えば、マスター装置１０の動きに対応して動くための、１または２以上の能動関節と、能動関節に接続されるリンクとを有する装置（能動関節を含むリンク機構を有する装置）である。なお、能動関節は、モータやアクチュエータなどにより駆動する関節である。 1.1.2 Outline of the slave device The slave device 50 is a force and vibration when the affected part of the patient (hereinafter, also referred to as an object) in the operation and the part of the slave device 50 in contact with the object come into contact with each other. Is presented to the master device 10. The slave device 50 is, for example, a device having one or more active joints for moving in response to the movement of the master device 10 and a link connected to the active joint (a device having a link mechanism including the active joint). ). The active joint is a joint driven by a motor, an actuator, or the like.
　スレーブ装置５０では、図１に示すアームの先端部分（図１に示すＡ）に、各種センサ（例えば、原点センサや、Ｌｉｍｉｔセンサ、エンコーダ、マイクロフォン、加速度センサなど）が設けられる。また、スレーブ装置５０のアームの先端部分には、力センサ（図１に示すＢ）が設けられる。力センサＢは、アームの先端部分が患者と接触した際に、アームの先端部分に印加される力を計測する。なお、上述した各種センサが備えられる場所は特に限定されず、各種センサは、アームの先端部分の任意の場所に備えられてもよい。 In the slave device 50, various sensors (for example, an origin sensor, a limit sensor, an encoder, a microphone, an acceleration sensor, etc.) are provided at the tip end portion (A shown in FIG. 1) of the arm shown in FIG. A force sensor (B shown in FIG. 1) is provided at the tip of the arm of the slave device 50. The force sensor B measures the force applied to the tip portion of the arm when the tip portion of the arm comes into contact with the patient. The place where the above-mentioned various sensors are provided is not particularly limited, and the various sensors may be provided at any place at the tip of the arm.
　スレーブ装置５０は、例えば、能動関節の動きを計測するための動きセンサを、能動関節それぞれに対応する位置に備える。上記動きセンサとしては、例えば、ポテンショメータやエンコーダなどが挙げられる。また、スレーブ装置５０は、例えば、能動関節を駆動させるための駆動機構を、能動関節それぞれに対応する位置に備える。上記駆動機構としては、例えば、モータ及びそのドライバ等が挙げられる。 The slave device 50 is provided with, for example, a motion sensor for measuring the motion of the active joint at a position corresponding to each active joint. Examples of the motion sensor include a potentiometer and an encoder. Further, the slave device 50 is provided with, for example, a drive mechanism for driving the active joint at a position corresponding to each of the active joints. Examples of the drive mechanism include a motor and a driver thereof.
　なお、このような触覚提示システム１は、バーチャルリアリティな環境に適用されてもよい。例えば、マスター装置１０を操作した際に、モニタ３０に仮想的なスレーブ装置５０側の環境を示す映像を映し、ユーザは、当該映像に基づき、マスター装置１０を操作してもよい。 Note that such a tactile presentation system 1 may be applied to a virtual reality environment. For example, when the master device 10 is operated, an image showing the environment on the virtual slave device 50 side may be projected on the monitor 30, and the user may operate the master device 10 based on the image.
　１．２　マスター装置の詳細
　以下では、図２～図６を参照しながら、本実施形態に係るマスター装置１０について、より詳細に説明する。 1.2 Details of the Master Device The master device 10 according to the present embodiment will be described in more detail below with reference to FIGS. 2 to 6.
　１．２．１　マスター装置の外部構成例
　まず、図２を参照しながら、マスター装置１０の外部構成例について説明する。図２は、第１の実施形態に係るマスター装置の外部構成例を示す説明図である。 1.2.1 Example of External Configuration of Master Device First, an example of external configuration of the master device 10 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an external configuration of the master device according to the first embodiment.
　図２に示すマスター装置１０は、支持アーム部４０と、本体部２０と、ベース部３４と、操作装置１００とを備える。ベース部３４は、マスター装置１０の基台部分であり、例えばアルミニウム製のフレーム材が組み合わされることで構成されてもよい。ただし、ベース部３４の構成はかかる例に限定されない。ベース部３４には、支持台３２が取り付けられている。ユーザは、支持台３２に肘又は腕を載せた状態で操作装置１００を操作することで、操作の安定性を得ることができる。なお、支持台３２は、ベース部３４に取り付けられていなくてもよく、マスター装置１０の構成要素に含まれていなくてもよい。 The master device 10 shown in FIG. 2 includes a support arm portion 40, a main body portion 20, a base portion 34, and an operation device 100. The base portion 34 is a base portion of the master device 10, and may be formed by combining, for example, an aluminum frame material. However, the configuration of the base portion 34 is not limited to such an example. A support base 32 is attached to the base portion 34. The user can obtain the stability of the operation by operating the operation device 100 with the elbow or the arm resting on the support base 32. The support base 32 may not be attached to the base portion 34, and may not be included in the components of the master device 10.
　支持アーム部４０は、基端側で本体部２０に支持される。支持アーム部４０の先端側には、操作装置１００が取り付けられている。支持アーム部４０は、第１のアーム部４０ａと、第２のアーム部４０ｂと、第３のアーム部４０ｃと、第４のアーム部４０ｄとを有する。第１のアーム部４０ａ、第２のアーム部４０ｂ、及び第３のアーム部４０ｃのそれぞれの先端側は第４のアーム部４０ｄに連結され、基端側は本体部２０に連結される。本体部２０には、第１のアーム部４０ａ、第２のアーム部４０ｂ、及び第３のアーム部４０ｃと本体部２０との連結部分の回転を制御する３つのモータ３６（１つは不図示）が備えられる。 The support arm portion 40 is supported by the main body portion 20 on the base end side. An operating device 100 is attached to the tip end side of the support arm portion 40. The support arm portion 40 has a first arm portion 40a, a second arm portion 40b, a third arm portion 40c, and a fourth arm portion 40d. The tip end side of each of the first arm portion 40a, the second arm portion 40b, and the third arm portion 40c is connected to the fourth arm portion 40d, and the base end side is connected to the main body portion 20. The main body 20 includes three motors 36 (one not shown) that control the rotation of the first arm 40a, the second arm 40b, and the connecting portion between the third arm 40c and the main body 20. ) Is provided.
　第１のアーム部４０ａ、第２のアーム部４０ｂ、及び第３のアーム部４０ｃは、それぞれ複数のリンク部が互いに回動可能に直列に連結されることで構成される。また、第１のアーム部４０ａ、第２のアーム部４０ｂ、及び第３のアーム部４０ｃと、第４のアーム部４０ｄとの連結部分も互いに回動可能に連結されている。さらに、第１のアーム部４０ａ、第２のアーム部４０ｂ、及び第３のアーム部４０ｃと、本体部２０との連結部分も互いに回動可能に連結されている。 The first arm portion 40a, the second arm portion 40b, and the third arm portion 40c are configured by connecting a plurality of link portions in series so as to be rotatable with each other. Further, the connecting portions of the first arm portion 40a, the second arm portion 40b, the third arm portion 40c, and the fourth arm portion 40d are also rotatably connected to each other. Further, the connecting portions of the first arm portion 40a, the second arm portion 40b, the third arm portion 40c, and the main body portion 20 are also rotatably connected to each other.
　これらの複数のリンク部あるいはアーム部の連結部分が関節部となって、当該関節部を中心に、それぞれのリンク部あるいはアーム部の角度が自由に変化し得る。これにより、支持アーム部４０の先端側に取り付けられた操作装置１００の空間上の位置が自由に変化し得る。また、第４のアーム部４０ｄは、複数のアームが連結されることで構成され、それぞれのアームは、軸回転可能になっている。これにより、支持アーム部４０の先端側に取り付けられた操作装置１００の向きが自由に変化し得る。 The connecting portion of these plurality of link portions or arm portions serves as a joint portion, and the angle of each link portion or arm portion can be freely changed around the joint portion. As a result, the position of the operating device 100 attached to the tip end side of the support arm portion 40 in space can be freely changed. Further, the fourth arm portion 40d is configured by connecting a plurality of arms, and each arm is axially rotatable. As a result, the orientation of the operating device 100 attached to the tip end side of the support arm portion 40 can be freely changed.
　第１のアーム部４０ａ、第２のアーム部４０ｂ、及び第３のアーム部４０ｃと、本体部２０とのそれぞれの連結部分には、各アーム部の回転角度を検出するためのエンコーダが設けられている。また、第４のアーム部４０ｄには、各アームの軸回転角度を検出する複数のエンコーダが設けられている。エンコーダは回転角度を検出するセンサの一例であり、他のセンサに置き換えられてもよい。これらのエンコーダによって検出された回転角度を示す信号は、マスター装置１０が備え、後述される制御部１６０に送信される。 Encoders for detecting the rotation angle of each arm portion are provided at each connecting portion between the first arm portion 40a, the second arm portion 40b, the third arm portion 40c, and the main body portion 20. ing. Further, the fourth arm portion 40d is provided with a plurality of encoders for detecting the axis rotation angle of each arm. The encoder is an example of a sensor that detects the rotation angle, and may be replaced with another sensor. The signal indicating the rotation angle detected by these encoders is provided in the master device 10 and transmitted to the control unit 160 described later.
　操作装置１００は、スレーブ装置５０に支持された術具を動作させるための把持インタフェースとして機能する。ユーザが、操作装置１００の位置や向きを変化させることにより、支持アーム部４０の姿勢が変化し、関節部の回転角度やアームの軸回転角度が変化する。操作装置１００と第４のアーム部４０ｄとの接続部分には力センサ１５２が設けられている。かかる力センサ１５２によって、ユーザにより操作装置１００に対して入力される力が検出される。 The operating device 100 functions as a gripping interface for operating the surgical instrument supported by the slave device 50. When the user changes the position and orientation of the operating device 100, the posture of the support arm portion 40 changes, and the rotation angle of the joint portion and the axis rotation angle of the arm change. A force sensor 152 is provided at a connection portion between the operating device 100 and the fourth arm portion 40d. The force sensor 152 detects the force input by the user to the operating device 100.
　なお、関節部の回転角度及びアームの軸回転角度を検出する回転角度センサを含む支持アーム部４０は、従来公知の支持アーム装置を用いて構成し得るものであり、支持アーム部４０の構成についての詳細な説明は省略する。 The support arm portion 40 including the rotation angle sensor that detects the rotation angle of the joint portion and the shaft rotation angle of the arm can be configured by using a conventionally known support arm device, and the configuration of the support arm portion 40. The detailed description of is omitted.
　１．２．２　マスター装置の内部構成例
　次に、図３～図６を参照しながら、第１の実施形態に係るマスター装置１０の内部構成例について説明する。図３は、第１の実施形態に係るマスター装置の内部構成例を示すブロック図である。図３に示すように、マスター装置１０は、振動部１２０、センサ部１５０、制御部１６０で構成される。 1.2.2 Internal configuration example of master device Next, an internal configuration example of the master device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 6. FIG. 3 is a block diagram showing an example of internal configuration of the master device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the master device 10 includes a vibration unit 120, a sensor unit 150, and a control unit 160.
　（１）振動部１２０
　振動部１２０は、操作装置１００の操作対象の振動を提示するための振動装置であり、操作装置１００に備え付けられる。例えば、振動部１２０は、操作対象がオブジェクトに触れることで発生する振動に基づく信号処理部１７０からの入力に応じて振動する。なお、第１の実施形態では、振動部１２０としてボイスコイルモータ（ＶＣＭ：Ｖｏｉｃｅ　Ｃｏｉｌ　Ｍｏｔｏｒ）式の振動アクチュエータが用いられているが、他の振動装置であってもよい。例えば、振動装置として、ＬＲＡ（Ｌｉｎｅａｒ　Ｒｅｓｏｎａｎｔ　Ａｃｔｕａｔｏｒ）や圧電素子等が用いられてもよい。 (1) Vibration unit 120
The vibrating unit 120 is a vibrating device for presenting the vibration of the operation target of the operating device 100, and is provided in the operating device 100. For example, the vibrating unit 120 vibrates in response to an input from the signal processing unit 170 based on the vibration generated when the operation target touches the object. In the first embodiment, a voice coil motor (VCM: Voice Coil Motor) type vibration actuator is used as the vibration unit 120, but other vibration devices may be used. For example, an LRA (Linear Resonant Actuator), a piezoelectric element, or the like may be used as the vibration device.
　（２）センサ部１５０
　センサ部１５０は、スレーブ装置５０の駆動制御及び力覚提示を行うための情報を計測する機能を有する。例えば、センサ部１５０は、力センサ１５２（トルクセンサ）、回転角度センサを備える。図２を参照して上記説明したように、力センサ１５２は、例えば、支持アーム部４０と、支持アーム部４０の先端に取り付けられた操作装置１００との接続部分に設けられる。この力センサ１５２は、互いに直交する３軸方向に作用する力と、この３軸それぞれを中心軸とした回転方向のトルクとを計測する６軸センサであってよい。つまり、力センサ１５２は、ユーザによって操作装置１００に入力される力及びトルク（以下、力及びトルクをまとめて、単に力ともいう）を計測する。また、回転角度センサは、支持アーム部４０の複数の関節部に設けられ、各関節部の回転角度を計測する。回転角度センサは、例えば、エンコーダであってもよい。 (2) Sensor unit 150
The sensor unit 150 has a function of measuring information for driving control and force sense presentation of the slave device 50. For example, the sensor unit 150 includes a force sensor 152 (torque sensor) and a rotation angle sensor. As described above with reference to FIG. 2, the force sensor 152 is provided, for example, at a connection portion between the support arm portion 40 and the operating device 100 attached to the tip of the support arm portion 40. The force sensor 152 may be a 6-axis sensor that measures a force acting in three axial directions orthogonal to each other and a torque in a rotational direction centered on each of the three axes. That is, the force sensor 152 measures the force and torque (hereinafter, the force and torque are collectively referred to as a force) input to the operating device 100 by the user. Further, the rotation angle sensor is provided at a plurality of joints of the support arm 40, and measures the rotation angle of each joint. The rotation angle sensor may be, for example, an encoder.
　なお、力センサ１５２は、ユーザが操作装置１００を操作した際に印加されるユーザの力の計測を試みる。しかし、力センサ１５２が計測する力は、ユーザの力以外に、操作装置１００の自重により生じる重力と操作装置１００が動くことにより生じる慣性力が含まれる。また、力センサ１５２が計測する力には、振動部１２０が発生させる振動がノイズとして含まれる場合もある。上述のように、ユーザの力以外に、重力、慣性力、またはノイズの少なくともいずれかを含む、力センサ１５２が計測した力は、以下では外力とも称される。また、以下の説明では、外力にはユーザの力、重力、慣性力、及びノイズが含まれるものとする。 The force sensor 152 attempts to measure the user's force applied when the user operates the operating device 100. However, the force measured by the force sensor 152 includes not only the force of the user but also the gravity generated by the own weight of the operating device 100 and the inertial force generated by the movement of the operating device 100. Further, the force measured by the force sensor 152 may include vibration generated by the vibrating unit 120 as noise. As described above, the force measured by the force sensor 152, which includes at least one of gravity, inertial force, and noise in addition to the user's force, is also referred to hereinafter as an external force. Further, in the following description, it is assumed that the external force includes the user's force, gravity, inertial force, and noise.
　上述のようにしてセンサ部１５０が計測した情報は、制御部１６０に出力される。 The information measured by the sensor unit 150 as described above is output to the control unit 160.
　（３）制御部１６０
　制御部１６０は、スレーブ装置５０の動作を制御する機能を有する。例えば、制御部１６０は、マスター装置１０に備えられたエンコーダにより検出される回転角度の情報に基づき、スレーブ装置５０のアームの姿勢を制御して、スレーブ装置５０に支持された術具の位置や向きを変化させる。このとき、制御部１６０は、スレーブ装置５０の術具に対して作用する外力を検出し、当該外力に基づいて３つのモータ３６（１つは不図示）を駆動制御することにより、ユーザによって操作される操作装置１００の動きに対して反力を付与する。それにより、ユーザに対して、操作装置１００の移動動作に対する力覚が提示される。 (3) Control unit 160
The control unit 160 has a function of controlling the operation of the slave device 50. For example, the control unit 160 controls the posture of the arm of the slave device 50 based on the information of the rotation angle detected by the encoder provided in the master device 10, and determines the position of the surgical tool supported by the slave device 50. Change the orientation. At this time, the control unit 160 detects an external force acting on the surgical tool of the slave device 50, and drives and controls three motors 36 (one not shown) based on the external force, thereby operating by the user. A reaction force is applied to the movement of the operating device 100 to be performed. As a result, the user is presented with a sense of force regarding the moving operation of the operating device 100.
　また、制御部１６０は、ユーザが操作装置１００の把持動作を行うことにより、操作装置１００から把持動作の操作量を示す信号を取得し、当該信号に基づいて、スレーブ装置５０に取り付けられた術具に把持動作を行わせる。このとき、制御部１６０は、スレーブ装置５０に取り付けられた術具の把持動作時に対する反力を検出し、当該反力に基づいて操作装置１００に備えられた図示しないモータを駆動制御することによって、ユーザに対して、操作装置１００の把持動作に対する力覚を提示してもよい。 Further, the control unit 160 acquires a signal indicating the operation amount of the gripping operation from the operating device 100 by the user performing the gripping operation of the operating device 100, and is attached to the slave device 50 based on the signal. Have the tool perform a gripping motion. At this time, the control unit 160 detects a reaction force of the surgical tool attached to the slave device 50 during the gripping operation, and drives and controls a motor (not shown) provided in the operation device 100 based on the reaction force. , The user may be presented with a sense of force regarding the gripping operation of the operating device 100.
　また、制御部１６０は、スレーブ装置５０で計測された振動をユーザへ伝達する処理を制御する機能を有する。当該処理を実現するために、制御部１６０は、図３に示すように、信号処理部１７０、記憶部１８０、上位制御部１９０を備える。 Further, the control unit 160 has a function of controlling a process of transmitting the vibration measured by the slave device 50 to the user. In order to realize the processing, the control unit 160 includes a signal processing unit 170, a storage unit 180, and an upper control unit 190, as shown in FIG.
　（信号処理部１７０）
　信号処理部１７０は、スレーブ装置５０から受信した信号に基づき振動部１２０の振動を制御する機能を有する。例えば、信号処理部１７０は、スレーブ装置５０のセンサが計測した振動信号を後述する上位制御部１９０を介して受信し、当該振動信号からノイズを除去する信号処理を行い、処理後の振動信号に基づき振動部１２０を振動させる制御を行う。 (Signal processing unit 170)
The signal processing unit 170 has a function of controlling the vibration of the vibrating unit 120 based on the signal received from the slave device 50. For example, the signal processing unit 170 receives the vibration signal measured by the sensor of the slave device 50 via the upper control unit 190 described later, performs signal processing for removing noise from the vibration signal, and converts the processed vibration signal into a vibration signal. Based on this, control is performed to vibrate the vibrating unit 120.
　また、信号処理部１７０は、センサ部１５０が計測した力に対応する力を上位制御部１９０へ出力する処理を制御する機能を有する。例えば、信号処理部１７０は力センサ１５２が計測する外力から、振動部１２０により提示される振動の成分を除去する。 Further, the signal processing unit 170 has a function of controlling a process of outputting a force corresponding to the force measured by the sensor unit 150 to the upper control unit 190. For example, the signal processing unit 170 removes the vibration component presented by the vibration unit 120 from the external force measured by the force sensor 152.
　ここで、図４～図６を参照しながら、信号処理部１７０の構成例について説明する。図４～図６は、第１の実施形態に係る信号処理部の構成例を示すブロック図である。上述の機能を実現するために、第１の実施形態に係る信号処理部１７０は、図４に示すように、帯域制限部１７１、ＤＲＩ（ＤＲＩＶＥＲ）１７２、Ａ／Ｄ１７３、逆動力学演算部１７４、ノイズ推定部１７５、加算器１７８、加算器１７９を備える信号処理回路として構成される。 Here, a configuration example of the signal processing unit 170 will be described with reference to FIGS. 4 to 6. 4 to 6 are block diagrams showing a configuration example of the signal processing unit according to the first embodiment. In order to realize the above-mentioned functions, the signal processing unit 170 according to the first embodiment has a band limiting unit 171, a DRI (DRIVER) 172, an A / D 173, and an inverse kinetic calculation unit 174, as shown in FIG. , A signal processing circuit including a noise estimation unit 175, an adder 178, and an adder 179.
　・帯域制限部１７１
　帯域制限部１７１は、入力信号から特定の帯域を除去する機能を有する。例えば帯域制限部１７１は、フィルタを用いて、マスター装置１０の力センサ１５２に振動ノイズとして影響するおそれのある低周波成分の除去や、ユーザが触覚として感知しない音などの振動に対応する周波数成分、またはあらかじめ記憶している所定の周波数成分を振動信号から除去する。より具体的には、帯域制限部１７１は、入力信号をフィルタに通すことで、所定の周波数帯域成分を除去する。より具体的には、例えば、帯域制限部１７１は、低域の信号を遮断して高域の信号のみを通すハイパスフィルタ（ＨＰＦ：Ｈｉｇｈ－Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、所定の周波数以下の振動信号を遮断することで、入力信号から特定の帯域を除去する。ここでの所定の周波数とは、マスター装置１０の力センサ１５２に振動ノイズとして影響するおそれのある低周波成分の下限値である。例えば、所定の周波数は、３０Ｈｚ程度であってもよい。なお、上記の所定の周波数は、記憶部１８０にあらかじめ登録されてもよい。 -Bandwidth limiting unit 171
The band limiting unit 171 has a function of removing a specific band from the input signal. For example, the band limiting unit 171 uses a filter to remove low-frequency components that may affect the force sensor 152 of the master device 10 as vibration noise, and frequency components corresponding to vibrations such as sounds that the user does not perceive as tactile sensations. , Or removes a predetermined frequency component stored in advance from the vibration signal. More specifically, the band limiting unit 171 removes a predetermined frequency band component by passing an input signal through a filter. More specifically, for example, the band limiting unit 171 uses a high-pass filter (HPF: High-Pass Filter) that blocks low-frequency signals and passes only high-frequency signals, and uses a vibration signal having a frequency below a predetermined frequency. Removes a specific band from the input signal by blocking. The predetermined frequency here is a lower limit value of a low frequency component that may affect the force sensor 152 of the master device 10 as vibration noise. For example, the predetermined frequency may be about 30 Hz. The above-mentioned predetermined frequency may be registered in the storage unit 180 in advance.
　また、帯域制限部１７１は、例えば、高域の信号を遮断して低域の信号のみを通すローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ－Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、所定の周波数以上の振動信号を遮断することで、入力信号から特定の帯域を除去してもよい。ここでの所定の周波数とは、ユーザが触覚として感知可能な周波数の上限値である。例えば、所定の周波数は、７００Ｈｚ程度であってもよい。また、所定の周波数は、ユーザの年齢、性別、皮膚の状態、及び手袋を装着しているか否か等に応じて制御されてもよい。なお、上記の所定の周波数は、記憶部１８０にあらかじめ登録されてもよい。 Further, the band limiting unit 171 uses, for example, a low-pass filter (LPF: Low-Pass Filter) that blocks high-frequency signals and passes only low-frequency signals to block vibration signals having a predetermined frequency or higher. Then, a specific band may be removed from the input signal. The predetermined frequency here is an upper limit value of a frequency that can be perceived by the user as a tactile sensation. For example, the predetermined frequency may be about 700 Hz. In addition, the predetermined frequency may be controlled according to the age, gender, skin condition, whether or not gloves are worn, and the like of the user. The above-mentioned predetermined frequency may be registered in the storage unit 180 in advance.
　また、帯域制限部１７１は、例えば、あらかじめ記憶している所定の周波数成分を振動信号から除去する。より具体的に、記憶部１８０があらかじめ所定の周波数成分に対応する周波数を記憶しておき、帯域制限部１７１は、当該周波数に対応する周波数成分が入力された場合、入力信号から当該周波数成分を除去する。そして、帯域制限部１７１は、特定の帯域を除去した入力信号をＤＲＩ１７２、及びノイズ推定部１７５に出力する。 Further, the band limiting unit 171 removes, for example, a predetermined frequency component stored in advance from the vibration signal. More specifically, the storage unit 180 stores the frequency corresponding to the predetermined frequency component in advance, and the band limiting unit 171 stores the frequency component from the input signal when the frequency component corresponding to the frequency is input. Remove. Then, the band limiting unit 171 outputs an input signal from which a specific band has been removed to the DRI 172 and the noise estimation unit 175.
　このように、帯域制限部１７１が特定の帯域を除去することで、触覚に対応しない周波数領域の振動やあらかじめ周波数がわかっている振動を、マスター装置１０に設けられた振動部１２０から出力されることが防止される。 In this way, by removing the specific band by the band limiting unit 171, the vibration in the frequency domain that does not correspond to the tactile sensation and the vibration whose frequency is known in advance are output from the vibration unit 120 provided in the master device 10. Is prevented.
　なお、帯域制限部１７１が用いるフィルタは、ＨＰＦ又はＬＰＦに限定されず、任意のフィルタであってもよい。また、帯域制限部１７１が特定の帯域を除去する方法は、フィルタを用いる方法に限定されず、任意の方法であってもよい。 The filter used by the band limiting unit 171 is not limited to the HPF or LPF, and may be any filter. Further, the method in which the band limiting unit 171 removes a specific band is not limited to the method using a filter, and may be any method.
　・ＤＲＩ１７２
　ＤＲＩ１７２は、駆動回路であり、入力された信号に基づいてマスター装置１０の振動部１２０を駆動させる機能を有する。例えば、ＤＲＩ１７２は、帯域制限部１７１から入力された特定の帯域除去後の振動信号に基づき、振動部１２０を振動させる。これにより、スレーブ装置５０で検出された触覚に対応する振動が振動部１２０により生成され、術具に生じた触覚振動がユーザに対して伝達される。 ・ DRI172
The DRI172 is a drive circuit and has a function of driving the vibrating unit 120 of the master device 10 based on the input signal. For example, the DRI 172 vibrates the vibrating unit 120 based on the vibration signal after removing a specific band input from the band limiting unit 171. As a result, the vibration corresponding to the tactile sensation detected by the slave device 50 is generated by the vibrating unit 120, and the tactile vibration generated in the surgical instrument is transmitted to the user.
　・Ａ／Ｄ１７３
　Ａ／Ｄ１７３は、アナログ－デジタル変換回路（Ａ／Ｄ変換回路）であり、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有する。例えば、Ａ／Ｄ１７３は、センサ部１５０の力センサ１５２から入力信号を受信し、アナログ信号からデジタル信号に変換し、変換後の振動信号を加算器１７８へ出力する。なお、Ａ／Ｄ１７３は、力センサ１５２からユーザの力、重力、慣性力、ノイズを含む外力（以下では、力＋重力＋慣性力＋ノイズとも表現される）を入力信号として受信する。 ・ A / D173
The A / D173 is an analog-to-digital conversion circuit (A / D conversion circuit), and has a function of converting an analog signal into a digital signal. For example, the A / D 173 receives an input signal from the force sensor 152 of the sensor unit 150, converts the analog signal into a digital signal, and outputs the converted vibration signal to the adder 178. The A / D 173 receives from the force sensor 152 an external force including a user's force, gravity, inertial force, and noise (hereinafter, also expressed as force + gravity + inertial force + noise) as an input signal.
　・逆動力学演算部１７４
　逆動力学演算部１７４は、マスター装置１０の動作情報に対して逆動力学演算を行う機能を有する。ここで、動作情報とは、マスター装置１０が備える動きセンサの計測結果のことである。例えば、逆動力学演算部１７４は、力センサ１５２が計測した力を逆動力学演算により補正する。上述したように、力センサ１５２が計測した力は、ユーザの力以外に重力、慣性力、またはノイズの少なくともいずれかが含まれる外力である。したがって、力センサ１５２が計測した力は、正確なユーザの力を示すとは言い難い。そこで、逆動力学演算部１７４は、逆動力学演算により、当該重力、及び当該慣性力を求めることができるため、力センサ１５２が計測した力から、より正確なユーザの力を算出することができる。 ・ Reverse dynamics calculation unit 174
The inverse dynamics calculation unit 174 has a function of performing an inverse dynamics calculation on the operation information of the master device 10. Here, the operation information is the measurement result of the motion sensor included in the master device 10. For example, the inverse dynamics calculation unit 174 corrects the force measured by the force sensor 152 by the inverse dynamics calculation. As described above, the force measured by the force sensor 152 is an external force that includes at least one of gravity, inertial force, and noise in addition to the user's force. Therefore, it cannot be said that the force measured by the force sensor 152 indicates an accurate user force. Therefore, since the inverse dynamics calculation unit 174 can obtain the gravity and the inertial force by the inverse dynamics calculation, it is possible to calculate a more accurate user's force from the force measured by the force sensor 152. it can.
　ここで、逆動力学演算について説明する。逆動力学演算部１７４は、マスター装置１０に備えられた動きセンサの計測結果（即ち、動作情報）である（θ，θ’，θ’’）に対して、逆動力学演算を行う。ここで、（θ，θ’，θ’’）は、（関節の角度，関節の角速度，関節の角加速度）を示している。一般的に、マスター装置１０のようなロボットの動力学は、下記の数式１で示される。 Here, the inverse dynamics calculation will be explained. The inverse dynamics calculation unit 174 performs an inverse dynamics calculation on (θ, θ ′, θ ″) which is a measurement result (that is, operation information) of the motion sensor provided in the master device 10. Here, (θ, θ ″, θ ″) indicates (joint angle, joint angular velocity, joint angular acceleration). In general, the dynamics of a robot such as the master device 10 is represented by Equation 1 below.
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、上記数式１の左辺は、ロボットにおける各関節のトルク値を示している。また、上記数式１の右辺の第一項、第二項、および第三項は、慣性項、遠心力・コリオリ力項及び重力項をそれぞれ示している。 Here, the left side of the above formula 1 shows the torque value of each joint in the robot. Further, the first term, the second term, and the third term on the right side of the above equation 1 indicate an inertial term, a centrifugal force / Coriolis force term, and a gravity term, respectively.
　逆動力学演算部１７４は、逆動力学演算を利用した手法により、力センサ部に仮想関節を設けることで力センサ部にかかる重力・慣性力を計算し、外力から減算することで、より正確なユーザの力を算出する。 The inverse dynamics calculation unit 174 calculates the gravity / inertial force applied to the force sensor unit by providing a virtual joint in the force sensor unit by a method using the inverse dynamics calculation, and subtracts it from the external force to make it more accurate. Calculate the power of various users.
　なお、本実施形態では、逆動力学演算部１７４は、逆動力学演算により操作装置１００の自重により生じる重力を計算し、当該重力を加算器１７８へマイナス値として出力する。また、逆動力学演算部１７４は、操作装置１００が動くことにより生じる慣性力を計算し、当該慣性力を加算器１７８へマイナス値として出力する。 In the present embodiment, the inverse dynamics calculation unit 174 calculates the gravity generated by the own weight of the operating device 100 by the inverse dynamics calculation, and outputs the gravity to the adder 178 as a negative value. Further, the inverse dynamics calculation unit 174 calculates the inertial force generated by the movement of the operating device 100, and outputs the inertial force to the adder 178 as a negative value.
　・ノイズ推定部１７５
　ノイズ推定部１７５は、入力された信号に基づきノイズを推定する機能を有する。例えば、ノイズ推定部１７５は、帯域制限部１７１から入力された特定の帯域除去後の振動信号に基づき、力センサ１５２が計測した外力に含まれる、振動部１２０の振動によるノイズを推定する。 ・ Noise estimation unit 175
The noise estimation unit 175 has a function of estimating noise based on the input signal. For example, the noise estimation unit 175 estimates the noise due to the vibration of the vibration unit 120 included in the external force measured by the force sensor 152 based on the vibration signal after removing the specific band input from the band limiting unit 171.
　ノイズ推定部１７５は、予め推定した伝達関数Ｈ（ω）に基づき、ノイズを推定してもよい。例えば、図５に示すノイズ推定部１７５－１は、予め操作装置１００の伝達関数Ｈ（ω）をシステム同定によって求めておく。そして、ノイズ推定部１７５－１は、当該伝達関数Ｈ（ω）と帯域制限部１７１から入力された振動信号に基づき、力センサ１５２が計測した外力に含まれる振動部１２０の振動によるノイズを推定する。ここで、伝達関数（Ｈ）は、入力と出力の関係を示す関数である。 The noise estimation unit 175 may estimate noise based on the transfer function H (ω) estimated in advance. For example, the noise estimation unit 175-1 shown in FIG. 5 obtains the transfer function H (ω) of the operating device 100 in advance by system identification. Then, the noise estimation unit 175-1 estimates the noise due to the vibration of the vibration unit 120 included in the external force measured by the force sensor 152 based on the vibration signal input from the transfer function H (ω) and the band limiting unit 171. To do. Here, the transfer function (H) is a function showing the relationship between the input and the output.
　また、ノイズ推定部１７５は、帯域制限部１７１から入力された振動信号に対して適応フィルタを用いることで、外力に含まれるノイズを推定してもよい。ここで、図６を参照しながら、ノイズ推定部１７５が適応フィルタを用いる場合のノイズ推定について説明する。図６は、信号処理部１７０がノイズ推定部１７５としてＡＤＦ（Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｆｉｌｔｅｒ：適応フィルタ）を用いたノイズ推定部１７５－２の例を示している。また、図６に示す信号処理部１７０は、ノイズ推定部１７５－２のＡＤＦとしてフィードバック回路であるＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ　Ｉｍｐｕｌｓｅ　Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタを用いているとする。ここで、適応フィルタは、伝達関数（Ｈ）を自己適応させるフィルタである。 Further, the noise estimation unit 175 may estimate the noise included in the external force by using an adaptive filter for the vibration signal input from the band limiting unit 171. Here, with reference to FIG. 6, noise estimation when the noise estimation unit 175 uses an adaptive filter will be described. FIG. 6 shows an example of a noise estimation unit 175-2 in which the signal processing unit 170 uses an ADF (Adaptive Digital Filter) as the noise estimation unit 175. Further, it is assumed that the signal processing unit 170 shown in FIG. 6 uses an FIR (Finite Impulse Response) filter, which is a feedback circuit, as the ADF of the noise estimation unit 175-2. Here, the adaptive filter is a filter that self-adapts the transfer function (H).
　ノイズ推定部１７５－２は、帯域制限部１７１から入力された振動信号に基づき推定したノイズを加算器１７９に出力する。当該ノイズを入力された加算器１７９は、加算器１７８の加算結果と当該ノイズを用いて加算を行い、加算結果を出力する。そして、当該加算結果に応じたエラー信号がフィードバック回路によりノイズ推定部１７５－２にフィードバックされ、ノイズ推定部１７５－２のＡＤＦは、当該フィードバックに基づき、エラーが小さくなるように伝達関数（Ｈ）を調整することができる。 The noise estimation unit 175-2 outputs the noise estimated based on the vibration signal input from the band limiting unit 171 to the adder 179. The adder 179 to which the noise is input performs addition using the addition result of the adder 178 and the noise, and outputs the addition result. Then, the error signal corresponding to the addition result is fed back to the noise estimation unit 175-2 by the feedback circuit, and the ADF of the noise estimation unit 175-2 has a transfer function (H) based on the feedback so that the error becomes small. Can be adjusted.
　そして、ノイズ推定部１７５は、上述のいずれかの方法で推定したノイズを加算器１７９へマイナス値として出力する。 Then, the noise estimation unit 175 outputs the noise estimated by any of the above methods to the adder 179 as a negative value.
　・加算器１７８、加算器１７９
　加算器１７８、及び加算器１７９は、加算を行う演算器である。例えば、加算器１７８、及び加算器１７９は、入力された複数の値に基づき、加算を行う。具体的に、加算器１７８は、Ａ／Ｄ１７３から入力された外力（力＋重力＋慣性力＋ノイズ）に、逆動力学演算部１７４からマイナス値として入力された重力と慣性力を加算する。そして、加算器１７８は、加算により算出された外力（力＋ノイズ）を加算器１７９へ出力する。 ・ Adder 178, adder 179
The adder 178 and the adder 179 are arithmetic units that perform addition. For example, the adder 178 and the adder 179 perform addition based on a plurality of input values. Specifically, the adder 178 adds the gravity and the inertial force input as negative values from the inverse dynamics calculation unit 174 to the external force (force + gravity + inertial force + noise) input from the A / D 173. Then, the adder 178 outputs the external force (force + noise) calculated by the addition to the adder 179.
　また、加算器１７９は、加算器１７８から入力された外力（力＋ノイズ）に、ノイズ推定部１７５からマイナス値として入力されたノイズを加算する。そして、加算器１７９が加算により算出した外力（力）を、制御部１６０は、信号（第２の信号）として上位制御部１９０へ出力する。 Further, the adder 179 adds the noise input as a negative value from the noise estimation unit 175 to the external force (force + noise) input from the adder 178. Then, the control unit 160 outputs the external force (force) calculated by the adder 179 to the upper control unit 190 as a signal (second signal).
　（記憶部１８０）
　記憶部１８０は、マスター装置１０に関する情報を記憶するための装置である。例えば、記憶部１８０は、信号処理部１７０の処理において出力されるデータや、各種アプリケーション等のデータを記憶する。 (Storage unit 180)
The storage unit 180 is a device for storing information about the master device 10. For example, the storage unit 180 stores data output in the processing of the signal processing unit 170 and data of various applications and the like.
　（上位制御部１９０）
　上位制御部１９０は、スレーブ装置５０の動作の制御に関する機能を有する。例えば、上位制御部１９０は、スレーブ装置５０のセンサが計測した振動信号をスレーブ装置５０から受信し、当該駆動信号を信号処理部１７０の帯域制限部１７１へ出力する。また、上位制御部１９０は、信号処理部１７０が駆動信号に基づき算出した信号を信号処理部１７０の加算器１７９から入力され、当該信号に応じてスレーブ装置５０を駆動させる。 (Upper control unit 190)
The upper control unit 190 has a function related to controlling the operation of the slave device 50. For example, the upper control unit 190 receives the vibration signal measured by the sensor of the slave device 50 from the slave device 50, and outputs the drive signal to the band limiting unit 171 of the signal processing unit 170. Further, the upper control unit 190 inputs a signal calculated by the signal processing unit 170 based on the drive signal from the adder 179 of the signal processing unit 170, and drives the slave device 50 in response to the signal.
　以上、図３～図６を参照しながら、本開示の実施形態に係るマスター装置１０の内部構成例について説明した。 As described above, an example of the internal configuration of the master device 10 according to the embodiment of the present disclosure has been described with reference to FIGS. 3 to 6.
　以上、図２～図６を参照しながら、本開示の実施形態のマスター装置１０について説明した。続いて、第１の実施形態について説明する。 The master device 10 of the embodiment of the present disclosure has been described above with reference to FIGS. 2 to 6. Subsequently, the first embodiment will be described.
　１．３　操作装置の具体例
　つづいて、第１の実施形態に係る操作装置１００の構成について、具体例を挙げて説明する。第１の実施形態では、触覚提示装置である操作装置１００として、スタイラス型の把持インタフェースを例に挙げる。 1.3 Specific Examples of the Operating Device Next, the configuration of the operating device 100 according to the first embodiment will be described with reference to specific examples. In the first embodiment, a stylus-type gripping interface is taken as an example of the operating device 100 which is a tactile presentation device.
　１．３．１　操作装置の外部構成例
　以下では、図７～図１５を参照しながら、第１の実施形態に係る操作装置１００の外部構成例について説明する。 1.3.1 Example of External Configuration of Operating Device The following describes an example of external configuration of the operating device 100 according to the first embodiment with reference to FIGS. 7 to 15.
　１．３．１．１全体構成例
　まず、図７、図８を参照しながら、第１の実施形態に係る操作装置１００の全体構成例について説明する。図７は、第１の実施形態に係る触覚提示装置の概略構成例を示す斜視図である。図８は、第１の実施形態に係る触覚提示装置の操作例を示す説明図である。 1.3.1.1 Overall Configuration Example First, an overall configuration example of the operating device 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration example of the tactile presentation device according to the first embodiment. FIG. 8 is an explanatory diagram showing an operation example of the tactile presentation device according to the first embodiment.
　図７に示す操作装置１００は、内部にモータ及びエンコーダを収容する筐体１０１を有する。筐体１０１は、ユーザが把持しやすいように、全体として長尺の棒状の外形を有する。すなわち、操作装置１００は、いわゆるスタイラス型の把持インタフェースとなっている。かかる操作装置１００は、先端側において、マスター装置１０の第４のアーム部４０ｄに取り付けられる。操作装置１００の先端側と第４のアーム部４０ｄとの接続部分には、力センサ１５２が設けられている。 The operating device 100 shown in FIG. 7 has a housing 101 that houses a motor and an encoder inside. The housing 101 has a long rod-shaped outer shape as a whole so that the user can easily grasp it. That is, the operating device 100 is a so-called stylus-type gripping interface. The operating device 100 is attached to the fourth arm portion 40d of the master device 10 on the tip side. A force sensor 152 is provided at a connection portion between the tip end side of the operating device 100 and the fourth arm portion 40d.
　筐体１０１の後端側には回転軸部材１５１が設けられている。回転軸部材１５１の両端は、軸受部１５５及び筐体１０１により支持されている。回転軸部材１５１には、フレーム部としてのマスタフレーム１０８が回転軸部材１５１を中心に回動自在に連結されている。 A rotating shaft member 151 is provided on the rear end side of the housing 101. Both ends of the rotating shaft member 151 are supported by a bearing portion 155 and a housing 101. A master frame 108 as a frame portion is rotatably connected to the rotary shaft member 151 around the rotary shaft member 151.
　マスタフレーム１０８は、操作装置１００の一側面側に、操作装置１００の長手方向に沿って配置された長尺の部材であり、回転軸部材１５１の軸方向に対して交差する方向に沿って延在する。マスタフレーム１０８の先端側の適宜の位置には、マスタフレーム１０８の回転方向に対して交差し、かつ、操作装置１００の長手方向に沿って延在する面を有する設置部１４０が設けられている。設置部１４０は、孔１１４（孔１１４ａ、孔１１４ｂ及び孔１１４ｃ）を介して、ネジ、またはボルト等の固定手段を用いてマスタフレーム１０８に取り付けられている。 The master frame 108 is a long member arranged on one side surface side of the operating device 100 along the longitudinal direction of the operating device 100, and extends along a direction intersecting the axial direction of the rotating shaft member 151. Exists. An installation portion 140 having a surface that intersects the rotation direction of the master frame 108 and extends along the longitudinal direction of the operating device 100 is provided at an appropriate position on the tip end side of the master frame 108. .. The installation portion 140 is attached to the master frame 108 via the holes 114 ( holes 114a, 114b and 114c) by means of fixing means such as screws or bolts.
　設置部１４０の表側の面は、ユーザの指が接触する第２の接触面１０５である。第２の接触面１０５は、ユーザの指の形に適合しやすいように、アーチ状に凹んだ形状を有する。ユーザは、図８に示すように、筆記用のペンを握るようにして操作装置１００を把持し、その際に、例えば人差し指を第２の接触面１０５に当てて押し込むことで、マスタフレーム１０８を回動させることができる。なお、第２の接触面１０５が設けられる面は、設置部１４０のうち押し込み方向と逆方向の面とも捉えられる。 The front surface of the installation unit 140 is the second contact surface 105 with which the user's finger comes into contact. The second contact surface 105 has an arched recessed shape to facilitate the shape of the user's finger. As shown in FIG. 8, the user grips the operating device 100 by grasping the writing pen, and at that time, for example, the index finger is pressed against the second contact surface 105 to push the master frame 108. It can be rotated. The surface on which the second contact surface 105 is provided can also be regarded as the surface of the installation portion 140 in the direction opposite to the pushing direction.
　また、設置部１４０の近傍には振動部１２０が設けられている。具体的に、振動部１２０は、接触部１３０を介して設置部１４０の裏側に設けられている。また、接触部１３０は、ユーザの指が接触する第１の接触面１１１を有している。よって、ユーザの指が第１の接触面に接している時に振動部１２０が振動すると、振動部１２０の振動は、第１の接触面１１１を介してユーザの指に伝達される。なお、第１の接触面１１１は、第２の接触面１０５に接触しているユーザの指のうち、第２の接触面１０５に接触していない部位に接触する。典型的には、第１の接触面１１１には人差し指の腹が接触し、第２の接触面１０５には人差し指の腹以外の部位が接触する。よって、接触部１３０は、第１の接触面１１１と部分的に接触しているユーザの指の部位に対して、振動部１２０が発生させた振動を伝達する。 Further, a vibrating unit 120 is provided in the vicinity of the installation unit 140. Specifically, the vibrating portion 120 is provided on the back side of the installation portion 140 via the contact portion 130. Further, the contact portion 130 has a first contact surface 111 with which the user's finger comes into contact. Therefore, if the vibrating unit 120 vibrates while the user's finger is in contact with the first contact surface, the vibration of the vibrating unit 120 is transmitted to the user's finger via the first contact surface 111. The first contact surface 111 contacts a portion of the user's finger that is in contact with the second contact surface 105 and that is not in contact with the second contact surface 105. Typically, the pad of the index finger comes into contact with the first contact surface 111, and a portion other than the pad of the index finger comes into contact with the second contact surface 105. Therefore, the contact portion 130 transmits the vibration generated by the vibrating portion 120 to the portion of the user's finger that is partially in contact with the first contact surface 111.
　上述のようにして、スレーブ装置５０の術具に作用する触覚振動に対応する振動を振動部１２０が発生させ、当該振動は、接触部１３０の第１の接触面１１１を介してユーザに対して提示される。 As described above, the vibrating unit 120 generates a vibration corresponding to the tactile vibration acting on the surgical tool of the slave device 50, and the vibration is generated to the user through the first contact surface 111 of the contact unit 130. Presented.
　また、マスタフレーム１０８の先端側には、マスタフレーム１０８の回転方向に向かって延在するレール部１２３が設けられている。レール部１２３は、略円弧状の外形を有し、マスタフレーム１０８の回動に伴って、レール部１２３の延在方向に沿って回動する。すなわち、レール部１２３は、回転軸部材１５１を中心に回転する。 Further, on the tip side of the master frame 108, a rail portion 123 extending in the rotation direction of the master frame 108 is provided. The rail portion 123 has a substantially arcuate outer shape, and rotates along the extending direction of the rail portion 123 as the master frame 108 rotates. That is, the rail portion 123 rotates about the rotation shaft member 151.
　また、レール部１２３上に配設されるワイヤ１３５は、動力を伝達する部材として機能し、モータにより生成される駆動トルクが、ワイヤ１３５を介して、レール部１２３に伝達される。一方、レール部１２３の回動に伴って、レール部１２３の回転トルクが、ワイヤ１３５を介して、モータにも伝達され得る。 Further, the wire 135 arranged on the rail portion 123 functions as a member for transmitting power, and the drive torque generated by the motor is transmitted to the rail portion 123 via the wire 135. On the other hand, as the rail portion 123 rotates, the rotational torque of the rail portion 123 can be transmitted to the motor via the wire 135.
　また、ワイヤ１３５の端部は、レール部１２３に設けられた孔を介して、レール部１２３に固定されたスプリング１２４の一端に固定される。これにより、スプリング１２４の弾性力を利用してワイヤ１３５に張力が付与され、レール部１２３上でのワイヤ１３５の弛みを抑制することができる。スプリング１２４は、ワイヤ１３５に張力を付与するための構成の一例であって、他の張力発生部が採用されてもよい。 Further, the end portion of the wire 135 is fixed to one end of the spring 124 fixed to the rail portion 123 via a hole provided in the rail portion 123. As a result, tension is applied to the wire 135 by utilizing the elastic force of the spring 124, and the looseness of the wire 135 on the rail portion 123 can be suppressed. The spring 124 is an example of a configuration for applying tension to the wire 135, and another tension generating portion may be adopted.
　上述のように、操作装置１００と支持アーム部４０の第４のアーム部４０ｄとの接続部分には、力センサ１５２が設けられている。力センサ１５２は、ユーザによって操作される操作装置１００に対して入力される３方向６軸成分の力及び捻じれを検出する６軸力センサであってもよい。力センサ１５２は、操作装置１００に対して並進力あるいは捻じり方向の力が付与されたときに、当該力のモーメントに対応する出力を生成する。スレーブ装置５０の術具の位置及び向きを力制御する場合、上述の制御部１６０は、力センサ１５２によって操作装置１００に入力された力モーメントを検出し、当該力モーメントに基づいてスレーブ装置５０のアームの姿勢を制御する。これにより、スレーブ装置５０に取り付けられた術具の位置及び向きをスムーズに制御することができる。 As described above, the force sensor 152 is provided at the connecting portion between the operating device 100 and the fourth arm portion 40d of the support arm portion 40. The force sensor 152 may be a 6-axis force sensor that detects the force and twist of the 3-direction 6-axis component input to the operating device 100 operated by the user. When a translational force or a force in the twisting direction is applied to the operating device 100, the force sensor 152 generates an output corresponding to the moment of the force. When controlling the position and orientation of the surgical tool of the slave device 50 by force, the above-mentioned control unit 160 detects the force moment input to the operation device 100 by the force sensor 152, and the slave device 50 is based on the force moment. Control the posture of the arm. As a result, the position and orientation of the surgical instrument attached to the slave device 50 can be smoothly controlled.
　かかる操作装置１００において、モータ及びエンコーダは、それぞれ図示しないケーブル等により、上述の制御部１６０に電気的に接続される。操作装置１００に入力される力を検出する力センサ１５２も、制御部１６０に電気的に接続される。また、振動部１２０も、制御部１６０に電気的に接続される。これにより、エンコーダ及び力センサ１５２の検出信号が制御部１６０に出力されるとともに、制御部１６０からモータに対して駆動信号が入力される。また、制御部１６０の駆動回路から振動部１２０に対して駆動信号が入力される。 In the operating device 100, the motor and the encoder are electrically connected to the above-mentioned control unit 160 by a cable or the like (not shown). The force sensor 152 that detects the force input to the operating device 100 is also electrically connected to the control unit 160. The vibrating unit 120 is also electrically connected to the control unit 160. As a result, the detection signals of the encoder and the force sensor 152 are output to the control unit 160, and the drive signal is input from the control unit 160 to the motor. Further, a drive signal is input from the drive circuit of the control unit 160 to the vibration unit 120.
　なお、上述のケーブル等は、操作装置１００の内部を通るように配線されもよいし、操作装置１００の外部を通るように配線されてもよい。 The above-mentioned cable or the like may be wired so as to pass through the inside of the operating device 100, or may be wired so as to pass through the outside of the operating device 100.
　１．３．１．２　フローティング構造部の構成例
　以下では、図９～図１３を参照しながら、第１の実施形態に係る触覚提示装置のフローティング構造部の構成例について説明する。図９は、第１の実施形態に係る触覚提示装置の部分構成例を示す説明図である。図１０は、図９における設置部の表側から見た第１の実施形態に係る触覚提示装置の組み立て例を示す説明図である。図１１は、図９における設置部の裏側から見た第１の実施形態に係る触覚提示装置の組み立て例を示す説明図である。図１２は、第１の実施形態に係る触覚提示装置のＩ－Ｉ断面におけるフローティング構造部の構造例を示す断面図である。なお、図９～図１３の説明において、表側とは、マスタフレーム１０８の押し込み方向と逆方向の側である。また、裏側とは、マスタフレーム１０８の押し込み方向の側である。 1.3.1.2 Configuration Example of Floating Structure The configuration example of the floating structure of the tactile presentation device according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 9 to 13. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a partial configuration example of the tactile presentation device according to the first embodiment. FIG. 10 is an explanatory diagram showing an assembly example of the tactile presentation device according to the first embodiment as viewed from the front side of the installation portion in FIG. FIG. 11 is an explanatory view showing an assembly example of the tactile presentation device according to the first embodiment as viewed from the back side of the installation portion in FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structural example of the floating structure portion in the I-I cross section of the tactile presentation device according to the first embodiment. In the description of FIGS. 9 to 13, the front side is the side opposite to the pushing direction of the master frame 108. The back side is the side of the master frame 108 in the pushing direction.
　第１の実施形態に係る操作装置１００は、図９に示すように、大きく４つの部で構成されている。具体的に、操作装置１００は、操作部１１０、振動部１２０、接触部１３０、設置部１４０で構成されている。第１の実施形態に係るフローティング構造部は、振動部１２０、接触部１３０、及び設置部１４０で構成される。第１の実施形態に係るフローティング構造は、振動部１２０が発生した振動が力センサ１５２に伝達することを抑制するための構造である。 As shown in FIG. 9, the operation device 100 according to the first embodiment is roughly composed of four parts. Specifically, the operation device 100 is composed of an operation unit 110, a vibration unit 120, a contact unit 130, and an installation unit 140. The floating structure portion according to the first embodiment is composed of a vibrating portion 120, a contact portion 130, and an installation portion 140. The floating structure according to the first embodiment is a structure for suppressing the vibration generated by the vibrating portion 120 from being transmitted to the force sensor 152.
　操作部１１０は、操作装置１００におけるユーザが操作する部である。なお、上述した筐体１０１と、回転軸部材１５１を中心に回動するマスタフレーム１０８とが、第１の実施形態における操作部に相当する。また、図７に示したように、操作部１１０の筐体１０１の先端側には力センサ１５２が接続される。ユーザが操作部１１０を把持して操作することで、力センサ１５２は、操作部１１０に入力されるユーザの力を計測する。 The operation unit 110 is a unit operated by the user in the operation device 100. The housing 101 described above and the master frame 108 that rotates around the rotation shaft member 151 correspond to the operation unit in the first embodiment. Further, as shown in FIG. 7, a force sensor 152 is connected to the tip end side of the housing 101 of the operation unit 110. When the user grips and operates the operation unit 110, the force sensor 152 measures the user's force input to the operation unit 110.
　設置部１４０は、ユーザの指が接触する部である。設置部１４０は、図１０に示す孔１１４（孔１１４ａ、孔１１４ｂ及び孔１１４ｃ）の各々の孔を介して、ボルト１１５（ボルト１１５ａ、ボルト１１５ｂ及びボルト１１５ｃ）によりマスタフレーム１０８に取り付けられている。設置部１４０は、上述したように、ユーザの指が接触する第２の接触面１０５を有する。また、設置部１４０は、図９に示すように、ユーザの指が接触する第２の接触面１０５、及び、第２の接触面１０５側と第２の接触面の裏側とを貫通する開口部１０７を有する。 The installation unit 140 is a unit that the user's finger comes into contact with. The installation portion 140 is attached to the master frame 108 by bolts 115 (bolts 115a, bolts 115b and 115c) via the respective holes of the holes 114 ( holes 114a, 114b and 114c) shown in FIG. .. As described above, the installation unit 140 has a second contact surface 105 with which the user's finger comes into contact. Further, as shown in FIG. 9, the installation portion 140 has an opening that penetrates the second contact surface 105 with which the user's finger contacts, and the side of the second contact surface 105 and the back side of the second contact surface. It has 107.
　なお、開口部１０７の形状は、図９に示す円形に限定されない。例えば、開口部１０７の形状は、四角形等の多角形であってもよい。また、開口部１０７は、図９に示すように設置部１４０の中央付近だけではなく、設置部１４０の中央付近から外周に達するまでが開口部１０７となっていてもよい。 The shape of the opening 107 is not limited to the circular shape shown in FIG. For example, the shape of the opening 107 may be a polygon such as a quadrangle. Further, the opening 107 may be not only near the center of the installation portion 140 as shown in FIG. 9, but also the opening 107 from the vicinity of the center of the installation portion 140 to the outer circumference.
　接触部１３０は、振動部１２０により発生した振動をユーザに伝達する部である。接触部１３０は、ユーザの指に接触する第１の接触面１１１を有する。接触部１３０は、第１の接触面１１１により、ユーザの指に直接的に振動を伝達することができる。図１２に示すように、設置部１４０に設けられた開口部１０７には、接触部１３０の凸部が第２の接触面１０５の裏側から挿通される。かかる凸部のうち、設置部１４０の表側（即ち、第２の接触面１０５が設けられた側）でユーザの指と接触する部分の表面が、第１の接触面１１１である。このような構成により、第１の接触面１１１と第２の接触面１０５とが共にユーザの同一の指に接触することとなる。従って、ユーザが、第２の接触面１０５を指で押し込んでマスタフレーム１０８を回動させる動作を行った際に、第２の接触面１０５を押し込んだ指に、振動部１２０により発生した振動が伝達される。これにより、例えば鉗子で物をつかむ際に触覚が鉗子を操作する指に伝達されることと、同等のフィードバックを実現することができる。 The contact unit 130 is a unit that transmits the vibration generated by the vibration unit 120 to the user. The contact portion 130 has a first contact surface 111 that comes into contact with the user's finger. The contact portion 130 can directly transmit vibration to the user's finger by the first contact surface 111. As shown in FIG. 12, the convex portion of the contact portion 130 is inserted into the opening 107 provided in the installation portion 140 from the back side of the second contact surface 105. The surface of the portion of the convex portion that comes into contact with the user's finger on the front side of the installation portion 140 (that is, the side on which the second contact surface 105 is provided) is the first contact surface 111. With such a configuration, both the first contact surface 111 and the second contact surface 105 come into contact with the same finger of the user. Therefore, when the user pushes the second contact surface 105 with a finger to rotate the master frame 108, the finger pushing the second contact surface 105 receives the vibration generated by the vibrating unit 120. Be transmitted. Thereby, for example, when the forceps grab an object, the tactile sensation is transmitted to the finger operating the forceps, and the same feedback can be realized.
　接触部１３０は、設置部１４０の裏側に、滑動可能に配置される。具体的に、接触部１３０は、接触部１３０に設けられた孔１２２（孔１２２ａ、孔１２２ｂ、及び孔１２２ｃ）に、孔１２２より小さい断面形状を有する柱状の固定具１１８（固定具１１８ａ、固定具１１８ｂ、及び固定具１１８ｃ）が挿通されて、固定具１１８に沿って滑動可能に配置される。固定具１１８は、図１０に示す設置部１４０の表側の孔１１６（孔１１６ａ、孔１１６ｂ、及び孔１１６ｃ）から挿通されたネジ１１７（ネジ１１７ａ、ネジ１１７ｂ、及びネジ１１７ｃ）により、設置部１４０に固定される。このような構成により、接触部１３０は、振動部１２０と共に振動する際に、固定具１１８に沿って滑動することが可能となる。 The contact portion 130 is slidably arranged on the back side of the installation portion 140. Specifically, the contact portion 130 is fixed in the holes 122 ( holes 122a, 122b, and 122c) provided in the contact portion 130 with a columnar fixture 118 (fixing tool 118a, fixing) having a cross-sectional shape smaller than that of the hole 122. The tool 118b and the fixture 118c) are inserted and slidably arranged along the fixture 118. The fixture 118 is provided with the installation portion 140 by the screws 117 (screws 117a, screws 117b, and screws 117c) inserted through the holes 116 ( holes 116a, 116b, and 116c) on the front side of the installation portion 140 shown in FIG. Is fixed to. With such a configuration, the contact portion 130 can slide along the fixture 118 when vibrating together with the vibrating portion 120.
　ここで、接触部１３０は、設置部１４０と直接接触しないように、弾性体を介して設置部１４０に取り付けられる。例えば、図１２に示すように、接触部１３０は、孔１２２ｃに関して、弾性体である２つのばね１１９（ばね１１９ａ、及び１１９ｂ）により挟持された状態で、設置部１４０に取り付けられる。より具体的に、ばね１１９ａは、接触部１３０の第１の接触面１１１がある表側と設置部１４０の裏側（第２の接触面１０５とは反対側の面）との間に取り付けられる。また、ばね１１９ｂは、接触部１３０の裏側（第１の接触面１１１とは反対側の面）と固定具１１８ｃの頭部との間に取り付けられる。図示しない孔１２２ａ及び孔１２２ｂについても同様である。このような構成により、接触部１３０と振動部１２０とが共に振動する際に、振動の少なくとも一部が弾性体により吸収される。よって、接触部１３０から設置部１４０に伝達される振動を抑制することが可能となり、その結果、設置部１４０が取り付けられた操作部１１０を介して力センサ１５２に伝達される振動をも抑制することが可能となる。 Here, the contact portion 130 is attached to the installation portion 140 via an elastic body so as not to come into direct contact with the installation portion 140. For example, as shown in FIG. 12, the contact portion 130 is attached to the installation portion 140 in a state of being sandwiched by two elastic springs 119 ( springs 119a and 119b) with respect to the hole 122c. More specifically, the spring 119a is attached between the front side of the contact portion 130 where the first contact surface 111 is located and the back side of the installation portion 140 (the surface opposite to the second contact surface 105). Further, the spring 119b is attached between the back side of the contact portion 130 (the surface opposite to the first contact surface 111) and the head of the fixture 118c. The same applies to the holes 122a and 122b (not shown). With such a configuration, when the contact portion 130 and the vibrating portion 120 vibrate together, at least a part of the vibration is absorbed by the elastic body. Therefore, it is possible to suppress the vibration transmitted from the contact portion 130 to the installation unit 140, and as a result, the vibration transmitted to the force sensor 152 via the operation unit 110 to which the installation unit 140 is attached is also suppressed. It becomes possible.
　なお、接触部１３０には、アルミやマグネシウム等の軽量部品が用いられることが望ましい。接触部１３０に軽量部品が用いられることで、接触部１３０の自重が力センサ１５２の計測値に与える影響が軽減され、さらに振動部１２０が振動させる質量が小さくなることにより、振動部１２０として用いるアクチュエータの小型化が可能である。 It is desirable that lightweight parts such as aluminum and magnesium are used for the contact portion 130. By using a lightweight component for the contact portion 130, the influence of the weight of the contact portion 130 on the measured value of the force sensor 152 is reduced, and the mass vibrated by the vibrating portion 120 is reduced, so that the contact portion 120 is used as the vibrating portion 120. The actuator can be miniaturized.
　ばね１１９の内側の空間に固定具１１８が挿通されている。これにより、ばね１１９が伸縮する方向と接触部１３０の滑動方向とが一致することとなり、接触部１３０の滑動方向を１軸に固定することができる。また、接触部１３０は、ユーザの指が第１の接触面１１１に触れた際に、滑動することでユーザの指になじむように位置を変更することが可能となる。 Fixture 118 is inserted in the space inside the spring 119. As a result, the direction in which the spring 119 expands and contracts coincides with the sliding direction of the contact portion 130, and the sliding direction of the contact portion 130 can be fixed to one axis. Further, when the user's finger touches the first contact surface 111, the contact portion 130 can be slid to change the position so as to fit the user's finger.
　なお、弾性体の数は、上述の例で用いた数に限定されず、任意の数の弾性体が用いられてもよい。例えば、上述の孔１２２ｃでは２つのばね１１９が用いられているが、設置部１４０と接触部１３０を直接ばねで接続することで、１つのばね１１９だけが用いられてもよい。図示しない孔１２２ａ及び孔１２２ｂについても同様にした場合、全体で３つのばね１１９が用いられることとなる。また、孔１２２ごとに１つのばねでなく、接触部１３０、及び設置部１４０の全体で１つのばね１１９が用いられてもよい。また、弾性体は、接触部１３０と接触するように、接触部１３０の凸部の周辺にバランスよく配置されていることが好ましい。例えば、２つの弾性体が接触部１３０の凸部を挟んで対向する位置に１つずつ配置されるとよい。弾性体がバランスよく配置されていることで、接触部１３０が傾かずに安定して設置される。そして、ユーザが接触部１３０の凸部を設置部１４０の裏側方向に押し込んだ際に、接触部１３０は、傾かずに並進することができる。 The number of elastic bodies is not limited to the number used in the above example, and any number of elastic bodies may be used. For example, although two springs 119 are used in the above-mentioned hole 122c, only one spring 119 may be used by directly connecting the installation portion 140 and the contact portion 130 with a spring. If the same applies to the holes 122a and 122b (not shown), three springs 119 will be used in total. Further, instead of one spring for each hole 122, one spring 119 may be used for the entire contact portion 130 and the installation portion 140. Further, it is preferable that the elastic body is arranged in a well-balanced manner around the convex portion of the contact portion 130 so as to come into contact with the contact portion 130. For example, it is preferable that two elastic bodies are arranged one by one at positions facing each other with the convex portion of the contact portion 130 interposed therebetween. Since the elastic bodies are arranged in a well-balanced manner, the contact portion 130 is stably installed without tilting. Then, when the user pushes the convex portion of the contact portion 130 toward the back side of the installation portion 140, the contact portion 130 can be translated without tilting.
　また、弾性体は上述のばねに限定されず、任意の弾性体が用いられてもよい。例えば、弾性体として、ゴム、または柔軟素材等が用いられてもよい。 Further, the elastic body is not limited to the above-mentioned spring, and any elastic body may be used. For example, rubber, a flexible material, or the like may be used as the elastic body.
　なお、接触部１３０の取り付けに用いられる孔１２２は、孔１２２ｄを含めた４つの孔１２２が存在するが、当該４つの孔１２２のうちの少なくとも２つが用いられればよい。例えば、接触部１３０の凸部を挟んで対向する２つの孔１２２が用いられればよい。具体的に、孔１２２ａと孔１２２ｃの組み合わせ、または孔１２２ｂと孔１２２ｄの組み合わせの２つの孔１２２が用いられればよい。このように、４つの孔１２２の内、接触部１３０の凸部を挟んで対向する２つの孔１２２が用いられることで、接触部１３０は安定して設置される。 The hole 122 used for attaching the contact portion 130 has four holes 122 including the hole 122d, but at least two of the four holes 122 may be used. For example, two holes 122 facing each other with the convex portion of the contact portion 130 interposed therebetween may be used. Specifically, two holes 122, which are a combination of the holes 122a and 122c or a combination of the holes 122b and 122d, may be used. In this way, of the four holes 122, the contact portion 130 is stably installed by using the two holes 122 facing each other with the convex portion of the contact portion 130 interposed therebetween.
　上述のように、接触部１３０が弾性体を介して設置部１４０に取り付けられ、接触部１３０と設置部１４０が非接触である構造は、フローティング構造と称される。なお、接触部１３０が弾性体を介して設置部１４０に取り付けられることにより、接触部１３０と操作部１１０は非接触であるため、接触部１３０と操作部１１０とは分離している。 As described above, a structure in which the contact portion 130 is attached to the installation portion 140 via an elastic body and the contact portion 130 and the installation portion 140 are not in contact with each other is referred to as a floating structure. Since the contact portion 130 is attached to the installation portion 140 via an elastic body, the contact portion 130 and the operation portion 110 are not in contact with each other, so that the contact portion 130 and the operation portion 110 are separated from each other.
　振動部１２０は、接触部１３０の第１の接触面の裏側に設けられる。具体的に、図１１に示すネジ１１２（ネジ１１２ａ、ネジ１１２ｂ、及びネジ１１２ｃ）が、図９に示す振動部１２０の孔１２５（孔１２５ａ、孔１２５ｂ、及び孔１２５ｃ）に裏側から貫通される。そして、ネジ１１２は、接触部１３０のネジ穴１２６（ネジ穴１２６ａ、ネジ穴１２６ｂ、及びネジ穴１２６ｃ）に固定される。このようにして、振動部１２０は、接触部１３０の裏側に固定して取り付けられる。 The vibrating portion 120 is provided on the back side of the first contact surface of the contact portion 130. Specifically, the screw 112 (screw 112a, screw 112b, and screw 112c) shown in FIG. 11 is penetrated from the back side into the hole 125 (hole 125a, hole 125b, and hole 125c) of the vibrating portion 120 shown in FIG. .. Then, the screw 112 is fixed to the screw hole 126 (screw hole 126a, screw hole 126b, and screw hole 126c) of the contact portion 130. In this way, the vibrating portion 120 is fixedly attached to the back side of the contact portion 130.
　また、振動部１２０は、弾性体が伸縮する方向と対応する方向に振動する。例えば、振動部１２０は、弾性体が伸縮する方向と一致又は略一致する方向に振動する。具体的に、振動部１２０は、図１２に示す振動方向１２１の方向に振動する。振動方向１２１は、図１２に示す弾性体であるばね１１９ａ、及びばね１１９ｂが伸縮する方向と一致する。典型的には、弾性体による振動吸収能力は、弾性体に加えられる力の方向が伸縮方向と一致するほど高く発揮される。そのため、振動部１２０が、弾性体が伸縮する方向と一致又は略一致する方向に振動することにより、弾性体は、振動部１２０による振動を、効率的に吸収することが可能となる。 Further, the vibrating portion 120 vibrates in a direction corresponding to the direction in which the elastic body expands and contracts. For example, the vibrating portion 120 vibrates in a direction that coincides with or substantially coincides with the direction in which the elastic body expands and contracts. Specifically, the vibrating unit 120 vibrates in the direction of the vibration direction 121 shown in FIG. The vibration direction 121 coincides with the direction in which the spring 119a and the spring 119b, which are elastic bodies shown in FIG. 12, expand and contract. Typically, the vibration absorbing capacity of the elastic body is exhibited so high that the direction of the force applied to the elastic body coincides with the stretching direction. Therefore, the vibrating portion 120 vibrates in a direction that coincides with or substantially coincides with the direction in which the elastic body expands and contracts, so that the elastic body can efficiently absorb the vibration caused by the vibrating portion 120.
　ここで、図１３を参照しながら上記説明したフローティング構造についてまとめる。図１３は、第１の実施形態に係る触覚提示装置を示す簡略図である。なお、図１３では、操作部１１０と設置部１４０は、１つにまとめて図示されている。接触部１３０には振動部１２０が設けられる。設置部１４０には、接触部１３０が弾性体（ばね１１９ａ～１１９ｄ）を介して設けられる。そして、設置部１４０は、操作部１１０に設けられる。これにより、振動部１２０が振動すると、振動部１２０から生じる振動が接触部１３０に伝達し、接触部１３０も共に振動する。さらに、接触部１３０の第１の接触面１１１にユーザの指１３１が接触している場合、接触部１３０から生じる振動は、第１の接触面１１１を介して、ユーザの指に伝達される。 Here, the floating structure described above will be summarized with reference to FIG. FIG. 13 is a simplified diagram showing a tactile presentation device according to the first embodiment. In FIG. 13, the operation unit 110 and the installation unit 140 are shown together. The contact portion 130 is provided with a vibrating portion 120. A contact portion 130 is provided in the installation portion 140 via an elastic body (springs 119a to 119d). The installation unit 140 is provided on the operation unit 110. As a result, when the vibrating portion 120 vibrates, the vibration generated from the vibrating portion 120 is transmitted to the contact portion 130, and the contact portion 130 also vibrates. Further, when the user's finger 131 is in contact with the first contact surface 111 of the contact portion 130, the vibration generated from the contact portion 130 is transmitted to the user's finger via the first contact surface 111.
　また、接触部１３０は、固定具１１８（固定具１１８ａ、及び固定具１１８ｂ）により、設置部１４０に固定具１１８に沿って滑動可能に配置される。また、接触部１３０は、固定具１１８ａに関しては、弾性体（ばね１１９ａ、及びばね１１９ｂ）により挟持された状態で、設置部１４０に取り付けられる。また、接触部１３０は、固定具１１８ｂに関しては、弾性体（ばね１１９ｃ、及びばね１１９ｄ）により挟持された状態で、設置部１４０に取り付けられる。したがって、接触部１３０と振動部１２０とが共に振動する際に、振動の少なくとも一部が弾性体により吸収される。よって、接触部１３０から設置部１４０に伝達される振動を抑制することが可能となり、その結果、設置部１４０が取り付けられた操作部１１０を介して力センサ１５２に伝達される振動をも抑制することが可能となる。 Further, the contact portion 130 is slidably arranged on the installation portion 140 along the fixture 118 by the fixture 118 (fixer 118a and fixture 118b). Further, the contact portion 130 is attached to the installation portion 140 in a state of being sandwiched by elastic bodies (spring 119a and spring 119b) with respect to the fixture 118a. Further, the contact portion 130 is attached to the installation portion 140 in a state of being sandwiched by elastic bodies (spring 119c and spring 119d) with respect to the fixture 118b. Therefore, when the contact portion 130 and the vibrating portion 120 vibrate together, at least a part of the vibration is absorbed by the elastic body. Therefore, it is possible to suppress the vibration transmitted from the contact portion 130 to the installation unit 140, and as a result, the vibration transmitted to the force sensor 152 via the operation unit 110 to which the installation unit 140 is attached is also suppressed. It becomes possible.
　なお、図９～図１３には、振動部１２０に入力する電圧波形のキャリブレーションに用いられる加速度センサ４０１も示されている。この加速度センサ４０１は、上述したセンサ部１５０に含まれる構成であってよい。また、加速度センサ４０１を用いたキャリブレーションについては、後述において詳細に説明する。 Note that FIGS. 9 to 13 also show an acceleration sensor 401 used for calibrating the voltage waveform input to the vibrating unit 120. The acceleration sensor 401 may have a configuration included in the sensor unit 150 described above. Further, the calibration using the acceleration sensor 401 will be described in detail later.
　１．３．１．３　第１の接触面の初期位置
　以下では、図１４、図１５を参照しながら、第１の実施形態に係る第１の接触面の初期位置について説明する。図１４、及び図１５は、第１の実施形態に係る第１の接触面の初期位置の例を示す説明図である。 1.3.1.3 Initial Position of First Contact Surface The initial position of the first contact surface according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 14 and 15. 14 and 15 are explanatory views showing an example of the initial position of the first contact surface according to the first embodiment.
　上述の構成では、例えば、図１２に示す振動方向１２１の方向に振動部１２０が振動する場合、接触部１３０も振動方向１２１の方向に振動する。この時、振動部１２０の振幅の大きさ、及び接触部１３０の取り付け位置によって、接触部１３０の第１の接触面１１１がユーザの指に接触しない可能性がある。よって、上述の構成を実現するにあたり、振動部１２０の振幅を考慮した上で、接触部１３０の第１の接触面の初期位置が設定されるとよい。初期位置とは、振動部１２０が停止（即ち、静止）した状態における、第１の接触面１１１の位置である。換言すると、初期位置は、接触部１３０を設置部１４０に取り付けた際の第１の接触面１１１の位置である。 In the above configuration, for example, when the vibrating portion 120 vibrates in the direction of the vibrating direction 121 shown in FIG. 12, the contact portion 130 also vibrates in the direction of the vibrating direction 121. At this time, depending on the magnitude of the amplitude of the vibrating portion 120 and the mounting position of the contact portion 130, the first contact surface 111 of the contact portion 130 may not come into contact with the user's finger. Therefore, in realizing the above configuration, it is preferable to set the initial position of the first contact surface of the contact portion 130 in consideration of the amplitude of the vibrating portion 120. The initial position is the position of the first contact surface 111 when the vibrating portion 120 is stopped (that is, stationary). In other words, the initial position is the position of the first contact surface 111 when the contact portion 130 is attached to the installation portion 140.
　例えば、第１の接触面１１１は、振動部１２０が停止した状態で、振動部１２０の振動方向における第１の接触面１１１と第２の接触面１０５とは一致又は略一致する位置にあるとよい。第２の接触面１０５と一致する位置は、例えば、設置部１４０の表側（第２の接触面側）にある開口部１０７の縁と、振動方向１２１に対して一致する位置である。開口部１０７の縁は、開口部１０７を形成する第２の接触面１０５の端部である。より具体的に、図１４に示す例の場合、第２の接触面１０５と一致する位置は、第２の接触面１０５ａの端部１２７ａ、または第２の接触面１０５ｂの端部１２７ｂと、振動方向１２１に対して一致する位置のことである。ユーザの指１３１が第２の接触面１０５に接触すると、典型的には、ユーザの指１３１の腹の位置は、振動方向１２１に対して端部１２７の少なくともいずれかと一致する位置となる。したがって、第１の接触面１１１の初期位置が端部１２７の少なくともいずれかと一致する位置であれば、振動部１２０が振動した際に、第１の接触面１１１は、ユーザの指１３１と接触することができる。 For example, the first contact surface 111 is located at a position where the first contact surface 111 and the second contact surface 105 in the vibration direction of the vibrating portion 120 coincide with or substantially coincide with each other when the vibrating portion 120 is stopped. Good. The position that coincides with the second contact surface 105 is, for example, a position that coincides with the edge of the opening 107 on the front side (second contact surface side) of the installation portion 140 with respect to the vibration direction 121. The edge of the opening 107 is the end of the second contact surface 105 that forms the opening 107. More specifically, in the case of the example shown in FIG. 14, the position corresponding to the second contact surface 105 vibrates with the end portion 127a of the second contact surface 105a or the end portion 127b of the second contact surface 105b. It is a position that coincides with the direction 121. When the user's finger 131 comes into contact with the second contact surface 105, the position of the pad of the user's finger 131 typically coincides with at least one of the ends 127 with respect to the vibration direction 121. Therefore, if the initial position of the first contact surface 111 coincides with at least one of the end portions 127, the first contact surface 111 comes into contact with the user's finger 131 when the vibrating portion 120 vibrates. be able to.
　また、第２の接触面１０５と略一致する位置は、第１の接触面１１１と端部１２７との振動方向の最短距離が振動部１２０の振幅に対応する値の範囲内にある位置である。振動部１２０が振動した際の１周期あたりの第１の接触面１１１の動きを考えると、まず、第１の接触面１１１は初期値から振動部１２０の振幅だけ設置部１４０の表側方向に移動する。次に、第１の接触面１１１は、振動部１２０の振幅の２倍だけ設置部１４０の裏側方向に移動する。最後に、第１の接触面１１１は、振動部１２０の振幅だけ設置部１４０の表側方向に移動して初期値に戻る。したがって、第１の接触面１１１の初期位置が端部１２７から設置部１４０の裏側方向に振動部１２０の振幅の距離１２９内の位置にあれば、振動部１２０が振動した際に、第１の接触面１１１は、ユーザの指と接触することができる。 Further, the position substantially coincident with the second contact surface 105 is a position where the shortest distance in the vibration direction between the first contact surface 111 and the end portion 127 is within the range of the value corresponding to the amplitude of the vibration unit 120. .. Considering the movement of the first contact surface 111 per cycle when the vibrating unit 120 vibrates, first, the first contact surface 111 moves in the front side direction of the installation unit 140 by the amplitude of the vibrating unit 120 from the initial value. To do. Next, the first contact surface 111 moves in the back side direction of the installation portion 140 by twice the amplitude of the vibrating portion 120. Finally, the first contact surface 111 moves in the front side direction of the installation unit 140 by the amplitude of the vibration unit 120 and returns to the initial value. Therefore, if the initial position of the first contact surface 111 is within the amplitude distance 129 of the vibrating portion 120 in the direction from the end portion 127 to the back side of the installation portion 140, the first contact surface 120 will vibrate when the vibrating portion 120 vibrates. The contact surface 111 can come into contact with the user's finger.
　また、図１４には、端部１２７ａと端部１２７ｂが振動方向１２１に対して一致する位置である例を示しているが、開口部１０７の位置によって、図１５に示す端部１２７ｃと端部１２７ｄのように、振動方向１２１に対して端部１２７の位置が一致しない場合もある。その場合、第１の接触面１１１からの距離が最短となる端部１２７ｃと一致する位置、または端部１２７ｃから設置部１４０の裏側方向に振動部１２０の振幅の距離１２９内の位置に第１の接触面１１１の初期位置を設定すればよい。 Further, FIG. 14 shows an example in which the end portion 127a and the end portion 127b are positioned at the same positions with respect to the vibration direction 121, but depending on the position of the opening 107, the end portion 127c and the end portion shown in FIG. As in 127d, the position of the end portion 127 may not match with respect to the vibration direction 121. In that case, the first position is at a position corresponding to the end portion 127c where the distance from the first contact surface 111 is the shortest, or at a position within the amplitude distance 129 of the vibrating portion 120 in the back side direction of the installation portion 140 from the end portion 127c. The initial position of the contact surface 111 of the above may be set.
　１．４　動作例
　以下では、図１６を参照しながら、第１の実施形態に係る信号処理部１７０の処理における動作例について説明する。図１６は、第１の実施形態に係る信号処理部の動作例を示すフローチャートである。 1.4 Operation Example In the following, an operation example in the processing of the signal processing unit 170 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart showing an operation example of the signal processing unit according to the first embodiment.
　信号処理部１７０は、入力された信号に対して、特定の帯域除去処理を行う。まず、信号処理部１７０は、上位制御部１９０がスレーブ装置５０から受信した信号から特定の帯域を除去する処理を行う。信号処理部１７０は、上位制御部１９０からから信号を入力されると、信号処理部１７０の帯域制限部１７１は、例えばＨＰＦを用いて、当該信号から低域の帯域を除去する（ステップＳ１０００）。帯域制限部１７１は、低域の帯域除去後の信号をノイズ推定部１７５へ出力する（ステップＳ１００４）。 The signal processing unit 170 performs a specific band removal process on the input signal. First, the signal processing unit 170 performs a process in which the upper control unit 190 removes a specific band from the signal received from the slave device 50. When the signal processing unit 170 receives a signal from the upper control unit 190, the band limiting unit 171 of the signal processing unit 170 uses, for example, an HPF to remove the low frequency band from the signal (step S1000). .. The band limiting unit 171 outputs the signal after removing the low frequency band to the noise estimation unit 175 (step S1004).
　また、信号処理部１７０は、力センサ１５２から入力された信号に対してノイズ低減処理を行う。まず、信号処理部１７０は、力センサ１５２から信号を入力されると、Ａ／Ｄ１７３で変換し、外力（力＋重力＋慣性力＋ノイズ）に関するデジタル信号を取得し、加算器１７８へ出力する（ステップＳ１００８）。また、逆動力学演算部１７４は、逆動力学演算により、操作装置１００の自重による重力と操作装置１００が動くことにより生じる慣性力を算出し、マイナス値として加算器１７８へ出力する（ステップＳ１０１２）。加算器１７８は、外力（力＋重力＋慣性力＋ノイズ）にマイナス値の重力と慣性力を加算することで、外力（力＋ノイズ）を算出し、加算器１７９へ出力する（ステップＳ１０１６）。 Further, the signal processing unit 170 performs noise reduction processing on the signal input from the force sensor 152. First, when a signal is input from the force sensor 152, the signal processing unit 170 converts it with A / D173, acquires a digital signal related to an external force (force + gravity + inertial force + noise), and outputs it to the adder 178. (Step S1008). Further, the inverse dynamics calculation unit 174 calculates the gravity due to the own weight of the operating device 100 and the inertial force generated by the movement of the operating device 100 by the inverse dynamics calculation, and outputs it as a negative value to the adder 178 (step S1012). ). Adder 178 calculates external force (force + noise) by adding negative gravity and inertial force to external force (force + gravity + inertial force + noise) and outputs it to adder 179 (step S1016). ..
　また、上述のステップＳ１００８、Ｓ１０１２、Ｓ１０１６の処理と並列して、ノイズ推定部１７５は、帯域制限部１７１から入力された低域の帯域除去後の信号に基づき、ノイズ推定によりノイズを取得し、当該ノイズをマイナス値として加算器１７９へ出力する（ステップＳ１０２０）。 Further, in parallel with the processing of steps S1008, S1012, and S1016 described above, the noise estimation unit 175 acquires noise by noise estimation based on the low-frequency band-removed signal input from the band limiting unit 171. The noise is output to the adder 179 as a negative value (step S1020).
　加算器１７９は、加算器１７８に入力された外力（力＋ノイズ）に、ノイズ推定部１７５に入力されたマイナス値としてのノイズを加算し、外力（力）を算出する（ステップＳ１０２４）。そして、制御部１６０は、当該外力（力）に関する信号をスレーブ装置５０へ送信する（ステップＳ１０２８）。 The adder 179 adds the noise as a negative value input to the noise estimation unit 175 to the external force (force + noise) input to the adder 178 to calculate the external force (force) (step S1024). Then, the control unit 160 transmits a signal regarding the external force (force) to the slave device 50 (step S1028).
　１．５　ゲイン調整
　つづいて、第１の実施形態に係る触覚提示装置のゲイン調整について、図面を参照して詳細に説明する。 1.5 Gain Adjustment Next, the gain adjustment of the tactile presentation device according to the first embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
　図１７は、図１３に示された触覚提示装置の構成に対してゲイン調整を実行するための構成を追加で記載した構成例を示す模式断面図である。また、図１８は、第１の実施形態に係る指令値の波形例を示す波形図であり、図１９は、図１８に示す指令値に対して第１の実施形態に係る調整をせずに振動部に入力した場合に加速度センサで検出される振動波形の例を示す波形図であり、図２０は、図１８に示す指令値に対して第１の実施形態に係る調整をして振動部に入力した場合に加速度センサで検出される振動波形の例を示す波形図である。 FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example in which a configuration for executing gain adjustment is additionally described with respect to the configuration of the tactile presentation device shown in FIG. Further, FIG. 18 is a waveform diagram showing a waveform example of the command value according to the first embodiment, and FIG. 19 is a waveform diagram showing the command value shown in FIG. 18 without adjusting the command value according to the first embodiment. It is a waveform diagram which shows an example of the vibration waveform which is detected by an acceleration sensor when input | input to a vibrating part, and FIG. 20 is a waveform figure which made adjustment according to 1st Embodiment with respect to the command value shown in FIG. It is a waveform diagram which shows the example of the vibration waveform detected by the acceleration sensor when inputting to.
　図１７に示すように、本実施形態では、操作部１１０及び設置部１４０から機械的に分離した接触部１３０に対して、振動を検出するための加速度センサ４０１が設けられている。加速度センサ４０１で検出された振動波形は、例えば、制御部１６０における信号処理部１７０に入力される。 As shown in FIG. 17, in the present embodiment, an acceleration sensor 401 for detecting vibration is provided for the contact portion 130 mechanically separated from the operation portion 110 and the installation portion 140. The vibration waveform detected by the acceleration sensor 401 is input to, for example, the signal processing unit 170 of the control unit 160.
　信号処理部１７０は、上位制御部１９０等の外部から入力された指令値に基づいて、振動部１２０に与えるデジタルの電圧波形を生成する。なお、指令値は、例えば、振幅及び／又は周波数が一定又は直線若しくは段階的に変化する正弦波等の波形であってよい。 The signal processing unit 170 generates a digital voltage waveform given to the vibrating unit 120 based on a command value input from the outside such as the upper control unit 190. The command value may be, for example, a waveform such as a sine wave in which the amplitude and / or frequency changes constantly, linearly, or stepwise.
　ドライバ４０２は、例えば、Ｄ／Ａ（Digital-to　Analog）コンバータとパワーアンプとから構成され、信号処理部１７０から入力されたデジタルの電圧波形をＤ／Ａ変換することで、振動部１２０に与えるアナログの電圧波形（以下、入力波形という）を生成し、当該電圧波形を振動部１２０に入力する。 The driver 402 is composed of, for example, a D / A (Digital-to Analog) converter and a power amplifier, and applies the digital voltage waveform input from the signal processing unit 170 to the vibration unit 120 by D / A conversion. An analog voltage waveform (hereinafter referred to as an input waveform) is generated, and the voltage waveform is input to the vibration unit 120.
　また、信号処理部１７０は、入力波形に対して加速度センサ４０１で検出された振動波形（以下、出力波形という）に基づいて、振動部１２０に与える電圧波形をフィードバック制御することで、加速度センサ４０１で検出された振動波形を指令値の波形に近づける。 Further, the signal processing unit 170 feedback-controls the voltage waveform given to the vibration unit 120 based on the vibration waveform (hereinafter referred to as an output waveform) detected by the acceleration sensor 401 with respect to the input waveform, so that the acceleration sensor 401 Bring the vibration waveform detected in step closer to the waveform of the command value.
　例えば、図１８に示すように、指令値の波形が周波数及び振幅が一定の正弦波であったとすると、この波形をそのまま電圧波形に変換して振動部１２０に入力した場合、図１９に例示するように、加速度センサ４０１では、歪んだ波形の出力波形が検出される。 For example, as shown in FIG. 18, assuming that the waveform of the command value is a sine wave having a constant frequency and amplitude, when this waveform is directly converted into a voltage waveform and input to the vibrating unit 120, it is illustrated in FIG. As described above, the acceleration sensor 401 detects the output waveform of the distorted waveform.
　そこで本実施形態では、触覚提示装置のキャリブレーションにおいて、入力波形に対して得られた出力波形から伝達関数や周波数特性や歪率等の特性値を算出し、算出した特性値に基づいて、出力波形を指令値の波形に近づけるための補正量を算出する。そして、算出した補正量に基づいて指令値から入力波形を生成することで、図２０に示すように、加速度センサ４０１で検出される出力波形を指令値の波形に近づける（フィードバック制御）。 Therefore, in the present embodiment, in the calibration of the tactile presentation device, characteristic values such as a transfer function, frequency characteristics, and distortion factor are calculated from the output waveform obtained with respect to the input waveform, and output is performed based on the calculated characteristic values. The amount of correction for bringing the waveform closer to the waveform of the command value is calculated. Then, by generating an input waveform from the command value based on the calculated correction amount, as shown in FIG. 20, the output waveform detected by the acceleration sensor 401 is brought closer to the waveform of the command value (feedback control).
　ここで、入力波形に対して出力波形が歪む原因としては、振動部１２０から人の指１３１までの振動伝達経路における機械共振や、振動部１２０の不適切な駆動ゲインなどが考えられる。図２１及び図２２は、振動部から人の指までの振動伝達経路における機械共振の例を示す図である。図２１は、機械共振の振幅の周波数依存性を示し、図２２は、機械共振の位相の周波数依存性を示している。図２１及び図２２に示すように、機械共振が発生すると、振幅の増減や位相のずれが発生する。 Here, the cause of the distortion of the output waveform with respect to the input waveform is considered to be mechanical resonance in the vibration transmission path from the vibrating unit 120 to the human finger 131, improper drive gain of the vibrating unit 120, or the like. 21 and 22 are diagrams showing an example of mechanical resonance in the vibration transmission path from the vibrating part to the human finger. FIG. 21 shows the frequency dependence of the amplitude of mechanical resonance, and FIG. 22 shows the frequency dependence of the phase of mechanical resonance. As shown in FIGS. 21 and 22, when mechanical resonance occurs, the amplitude increases or decreases and the phase shift occurs.
　このように、機械共振が発生したり振動デバイスの駆動ゲインが高すぎたりすると、接触部１３０の固定具１１８ａ及び１１８ｂの軸方向に沿ったストローク（可動範囲）不足によって、固定具１１８ａ及び１１８ｂの係止部分と接触部１３０との接触が発生する。 In this way, if mechanical resonance occurs or the drive gain of the vibrating device is too high, the strokes (movable range) of the fixtures 118a and 118b of the contact portion 130 along the axial direction are insufficient, and the fixtures 118a and 118b Contact between the locking portion and the contact portion 130 occurs.
　その結果、図２３に例示するように、正弦波の入力信号Ｃ１を振動部１２０に入力した場合に、加速度センサ４０１で検出される出力信号Ｆ１の波形が、入力信号Ｃ１の波形に対して歪んだり、図２４に例示するように、基本波Ｈ０の他に、高調波Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、…が加速度センサ４０１に入力したりしてしまう。 As a result, as illustrated in FIG. 23, when the sine wave input signal C1 is input to the vibration unit 120, the waveform of the output signal F1 detected by the acceleration sensor 401 is distorted with respect to the waveform of the input signal C1. However, as illustrated in FIG. 24, in addition to the fundamental wave H0, harmonics H1, H2, H3, ... Are input to the acceleration sensor 401.
　そこで本実施形態では、振動部１２０が発生する振動の振幅が高調波を発生させない程度の振幅に収まるように、指令値から入力波形を生成する際のゲインの補正量を算出する。これにより、振動部１２０と接触部１３０とユーザの指１３１の皮膚とが形成する系で固有振動数に基づいた共振が発生することによるビビリ振動等が防止されるため、ユーザにより正確な触覚情報を提示することが可能となる。その結果、スレーブ装置をより正確に遠隔操作することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, the gain correction amount when generating the input waveform is calculated from the command value so that the amplitude of the vibration generated by the vibrating unit 120 is within the amplitude that does not generate harmonics. As a result, chatter vibration due to resonance based on the natural frequency in the system formed by the vibrating portion 120, the contact portion 130, and the skin of the user's finger 131 is prevented, so that the user can obtain more accurate tactile information. Can be presented. As a result, the slave device can be remotely controlled more accurately.
　また、入力波形に対する出力波形の周波数特性は、入力波形の周波数、すなわち、指令値の周波数の他に、ユーザの指１３１の皮膚の機械インピーダンス等によっても変化する。 Further, the frequency characteristic of the output waveform with respect to the input waveform changes depending on the frequency of the input waveform, that is, the frequency of the command value, as well as the mechanical impedance of the skin of the user's finger 131.
　例えば、図２５に示すように、指１３１の皮膚が薄いユーザＵ１と、厚いユーザＵ３と、その中間のユーザＵ２とがいる場合、指１３１の皮膚が厚いユーザＵ２、Ｕ３ほど、指１３１の皮膚が薄いユーザＵ１と比較して、入力波形に対する出力波形のゲインが低くなる。これは、指１３１の皮膚が厚いほど、機械インピーダンスが高く、そして、機械インピーダンスが高いほど、振動部１２０から接触部１３０に与えた振動が減衰するためと考えられる。 For example, as shown in FIG. 25, when there are a user U1 having a thin skin on the finger 131, a user U3 having a thick skin, and a user U2 in between, the users U2 and U3 having a thick skin on the finger 131 have the skin on the finger 131. The gain of the output waveform with respect to the input waveform is lower than that of the user U1 having a thin skin. It is considered that this is because the thicker the skin of the finger 131, the higher the mechanical impedance, and the higher the mechanical impedance, the more the vibration applied from the vibrating portion 120 to the contact portion 130 is attenuated.
　そこで本実施形態では、図２６に例示するように、キャリブレーションにおいて、ユーザごとに指令値に対するゲインの補正量を特定し、特定した補正量をユーザごとのパラメータとして、例えば、記憶部１８０内に保存しておく。これにより、ユーザごとのゲイン補正が可能となるため、ユーザにより正確な触覚情報を提示することが可能となる。その結果、スレーブ装置をより正確に遠隔操作することが可能となる。 Therefore, in the present embodiment, as illustrated in FIG. 26, in the calibration, the gain correction amount for the command value is specified for each user, and the specified correction amount is used as a parameter for each user, for example, in the storage unit 180. Save it. As a result, it is possible to correct the gain for each user, so that it is possible to present more accurate tactile information to the user. As a result, the slave device can be remotely controlled more accurately.
　なお、同じユーザであっても、触覚提示装置を使用する環境（温度や湿度や季節等）によって、指１３１の皮膚の硬さは変化する。そこで、図２６に示すように、温度や湿度や日時等のそれぞれの条件における補正量を、ユーザごとに記憶部１８０内に保存しておいてもよい。 Even for the same user, the hardness of the skin of the finger 131 changes depending on the environment (temperature, humidity, season, etc.) in which the tactile presentation device is used. Therefore, as shown in FIG. 26, the correction amount under each condition such as temperature, humidity, date and time may be stored in the storage unit 180 for each user.
　１．６　キャリブレーション用のテスト信号例
　図２７は、第１の実施形態に係るキャリブレーションにおいて指令値として使用されるテスト信号の一例を示す波形図である。図２７に示すように、第１の実施形態では、周波数が段階的に大きくなる波形のテスト信号を使用してキャリブレーションが実行される。すなわち、第１の実施形態に係るキャリブレーションでは、テスト信号の周波数をスイープすることで、各波長帯域でフィードバック制御によるゲイン補正が行なわれる。 1.6 Example of test signal for calibration FIG. 27 is a waveform diagram showing an example of a test signal used as a command value in the calibration according to the first embodiment. As shown in FIG. 27, in the first embodiment, calibration is performed using a test signal having a waveform in which the frequency gradually increases. That is, in the calibration according to the first embodiment, by sweeping the frequency of the test signal, gain correction by feedback control is performed in each wavelength band.
　テスト信号において周波数をスイープする範囲は、例えば、３０Ｈｚ（ヘルツ）から７００Ｈｚ程度の範囲とすることができる。ただし、この範囲は、振動部１２０がカバーする振動の周波数帯域によって適宜変更されてよい。また、周波数をスイープする際のステップ幅は、例えば、数１０Ｈｚから数１００Ｈｚなど、適宜設定されてよい。 The range for sweeping the frequency in the test signal can be, for example, a range of about 30 Hz (hertz) to 700 Hz. However, this range may be appropriately changed depending on the frequency band of the vibration covered by the vibrating unit 120. Further, the step width when sweeping the frequency may be appropriately set, for example, from several tens of Hz to several hundreds of Hz.
　各周波数帯でのテスト信号の振幅は、図２７に例示するように、例えば、段階的に大きくなるように変化してもよい。ただし、これに限定されず、図２８に示すテスト信号の変形例のように、各周波数帯でのテスト信号の振幅を直線的に変化させてもよい。 As illustrated in FIG. 27, the amplitude of the test signal in each frequency band may be changed so as to gradually increase, for example. However, the present invention is not limited to this, and the amplitude of the test signal in each frequency band may be changed linearly as in the modified example of the test signal shown in FIG. 28.
　各周波数帯でテスト信号の振幅を変化させる幅は、例えば、振動部１２０に発生する振動の振幅が１μｍ（マイクロメートル）～３ｍｍ（ミリメートル）程度の範囲となる幅など、振動部１２０に発生させ得る振幅の範囲内であって、ユーザが指１３１で刺激を知覚し得る範囲内の幅であってよい。 The width for changing the amplitude of the test signal in each frequency band is generated in the vibrating unit 120, for example, the width in which the amplitude of the vibration generated in the vibrating unit 120 is in the range of about 1 μm (micrometer) to 3 mm (millimeter). It may be within the range of amplitude obtained and within the range in which the user can perceive the stimulus with the finger 131.
　１．７　キャリブレーションの動作フロー例
　図２９は、第１の実施形態に係るキャリブレーションの動作フロー例を示すフローチャートである。なお、図２９に示す動作は、例えば、触覚提示装置又は触覚提示システム１の毎起動時のイニシエーション処理において実行されてもよいし、定期的又は前回実行時からの経過時間に基づいて実行されてもよいし、ユーザがマニュアル操作でキャリブレーションの実行を要求した際に実行されてもよい。また、図２９では、信号処理部１７０の動作に着目して説明する。 1.7 Example of calibration operation flow FIG. 29 is a flowchart showing an example of the calibration operation flow according to the first embodiment. The operation shown in FIG. 29 may be executed, for example, in the initiation process at each start of the tactile presentation device or the tactile presentation system 1, or may be executed periodically or based on the elapsed time from the previous execution. It may be executed when the user manually requests the calibration to be performed. Further, in FIG. 29, the operation of the signal processing unit 170 will be described.
　図２９に示すように、キャリブレーションでは、まず、触覚提示装置の信号処理部１７０は、当該触覚提示装置を現在使用するユーザを特定するためのユーザＩＤを入力する（ステップＳ１０１）。ユーザＩＤの入力は、ステップＳ１０１においてユーザに対して求められてもよいし、触覚提示装置を起動した際にキャリブレーション処理とは別の処理で入力されたものを入力してもよい。 As shown in FIG. 29, in the calibration, first, the signal processing unit 170 of the tactile presentation device inputs a user ID for identifying the user who is currently using the tactile presentation device (step S101). The input of the user ID may be requested to the user in step S101, or may be input by a process different from the calibration process when the tactile presentation device is activated.
　次に、信号処理部１７０は、変数ｉを‘１’に設定する（ステップＳ１０２）。つづいて、信号処理部１７０は、テスト信号ｆｉ（ここでは、テスト信号ｆ１）の電圧波形をドライバ４０２へ入力する（ステップＳ１０３）。これにより、ドライバ４０２から振動部１２０へは、テスト信号ｆｉの入力波形が入力される。そして、信号処理部１７０は、テスト信号ｆ１の入力に対して検出された振動波形（出力波形に相当）を加速度センサ４０１から入力する（ステップＳ１０４）。 Next, the signal processing unit 170 sets the variable i to '1' (step S102). Subsequently, the signal processing unit 170 inputs the voltage waveform of the test signal fi (here, the test signal f1) to the driver 402 (step S103). As a result, the input waveform of the test signal fi is input from the driver 402 to the vibrating unit 120. Then, the signal processing unit 170 inputs the vibration waveform (corresponding to the output waveform) detected with respect to the input of the test signal f1 from the acceleration sensor 401 (step S104).
　次に、信号処理部１７０は、テスト信号ｆ１の波形と、加速度センサ４０１から入力された出力波形との差から、テスト信号ｆ１に対する出力波形の歪率ｄ１を算出する（ステップＳ１０５）。 Next, the signal processing unit 170 calculates the distortion factor d1 of the output waveform with respect to the test signal f1 from the difference between the waveform of the test signal f1 and the output waveform input from the acceleration sensor 401 (step S105).
　次に、信号処理部１７０は、算出した歪率ｄ１が予め設定しておいた閾値Ｄ以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。なお、閾値Ｄは、テスト信号の波形と出力波形とが十分に近似していると判断できる程度の値に設定されてよい。 Next, the signal processing unit 170 determines whether or not the calculated distortion factor d1 is equal to or less than the preset threshold value D (step S106). The threshold value D may be set to a value at which it can be determined that the waveform of the test signal and the output waveform are sufficiently close to each other.
　歪率ｄ１が閾値Ｄより大きい場合（ステップＳ１０６のＮＯ）、信号処理部１７０は、信号処理部１７０における指令値（ここではテスト信号ｆｉ）に対するゲインの補正値を変更し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０３へリターンする。これにより、新たなステップＳ１０３では、ゲイン補正後の入力波形が振動部１２０に入力される。 When the distortion factor d1 is larger than the threshold value D (NO in step S106), the signal processing unit 170 changes the gain correction value for the command value (here, the test signal fi) in the signal processing unit 170 (step S107), and steps. Return to S103. As a result, in the new step S103, the input waveform after the gain correction is input to the vibration unit 120.
　一方、歪率ｄ１が閾値Ｄ以下である場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）、信号処理部１７０は、記憶部１８０内のユーザごとのゲインの補正量を現在の補正量で更新する（ステップＳ１０８）。 On the other hand, when the distortion factor d1 is equal to or less than the threshold value D (YES in step S106), the signal processing unit 170 updates the gain correction amount for each user in the storage unit 180 with the current correction amount (step S108).
　次に、信号処理部１７０は、変数ｉを１インクリメントし（ステップＳ１０９）、インクリメント後の変数ｉが、最大値である‘ｎ’より大きいか否かを判定する（ステップＳ１１０）。変数ｉがｎ以下である場合（ステップＳ１１０のＮＯ）、信号処理部１７０は、ステップＳ１０３へリターンし、以降の処理を実行する。これにより、テスト信号ｆ１～ｆｎに対するキャリブレーションが実行される。一方、変数ｉがｎより大きい場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）、信号処理部１７０は、本動作を終了する。 Next, the signal processing unit 170 increments the variable i by 1 (step S109), and determines whether or not the variable i after the increment is larger than the maximum value ‘n’ (step S110). When the variable i is n or less (NO in step S110), the signal processing unit 170 returns to step S103 and executes the subsequent processing. As a result, calibration for the test signals f1 to fn is executed. On the other hand, when the variable i is larger than n (YES in step S110), the signal processing unit 170 ends this operation.
　以上のように、本実施形態によれば、加速度センサ４０１を振動部１２０に搭載してユーザの指１３１が触れた状態での振動波形が制御部１６０にフィードバックされ、ユーザの指１３１の皮膚の硬さを考慮したゲインで自動的にキャリブレーションが実行される。このようなキャリブレーションにより、共振によるビビリ振動が防止されるため、不要な信号帯域を制限して、ユーザにより正確な触覚情報を提示することが可能となる。その結果、スレーブ装置をより正確に遠隔操作することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the acceleration sensor 401 is mounted on the vibration unit 120, and the vibration waveform in a state where the user's finger 131 is touched is fed back to the control unit 160, and the skin of the user's finger 131 is fed back. Calibration is automatically performed with a gain that takes into account the hardness. By such calibration, chatter vibration due to resonance is prevented, so that unnecessary signal bands can be limited and more accurate tactile information can be presented to the user. As a result, the slave device can be remotely controlled more accurately.
　なお、モータ３６等（図２参照）で触覚提示する帯域と振動部１２０で触覚提示する帯域との一部が重複している場合、信号処理部１７０は、上記したキャリブレーションに加え、モータ３６等（図２参照）で触覚提示する帯域と振動部１２０で触覚提示する帯域との間の位相調整を実行してもよい。 When the band for tactile presentation by the motor 36 or the like (see FIG. 2) and the band for tactile presentation by the vibrating unit 120 partially overlap, the signal processing unit 170 adds the above calibration to the motor 36. Etc. (see FIG. 2) may perform phase adjustment between the tactile presentation band and the tactile presentation band by the vibrating unit 120.
　また、接触部１３０の加速度を検出する加速度センサ４０１には、操作部１１０の姿勢や変位（以下、姿勢等という）によって重力やコリオリ力や遠心力などが働く。そこで、上述のキャリブレーションにおいて、操作部１１０の姿勢等を考慮して、出力波形が計測されてもよい。なお、操作部１１０の姿勢検出には、例えば、力センサ１５２を用いることが可能である。 Further, gravity, Coriolis force, centrifugal force, etc. act on the acceleration sensor 401 that detects the acceleration of the contact portion 130 depending on the posture or displacement of the operation portion 110 (hereinafter referred to as the posture or the like). Therefore, in the above calibration, the output waveform may be measured in consideration of the posture of the operation unit 110 and the like. For example, the force sensor 152 can be used to detect the posture of the operation unit 110.
　１．８　変形例
　以下では、図３０～図３３を参照しながら、第１の実施形態に係る変形例を説明する。なお、以下に説明する変形例は、単独で第１の実施形態に適用されてもよいし、組み合わせで第１の実施形態に適用されてもよい。また、変形例は、第１の実施形態で説明した構成に代えて適用されてもよいし、第１の実施形態で説明した構成に対して追加的に適用されてもよい。 1.8 Deformation Example In the following, a modification according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 30 to 33. The modifications described below may be applied to the first embodiment alone or in combination with the first embodiment. Further, the modified example may be applied in place of the configuration described in the first embodiment, or may be additionally applied to the configuration described in the first embodiment.
　（１）第１の変形例
　以下では、図３０～図３２を参照しながら、第１の実施形態に係る第１の変形例について説明する。図３０は、設置部の裏側から見た第１の実施形態に係る第１の変形例を示す説明図である。図３１は、設置部の側面から見た第１の実施形態に係る第１の変形例を示す説明図である。図３２は、第１の実施形態に係る第１の変形例のＩＩ－ＩＩ断面における構造例を示す説明図である。上述の第１の実施形態では、振動部１２０としてＶＣＭが用いられる例について説明したが、振動部１２０としてＬＲＡが用いられてもよい。以下では、振動部１２０としてＬＲＡが用いられた場合の触覚提示装置の組み立て例について説明する。 (1) First Modified Example Hereinafter, the first modified example according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 30 to 32. FIG. 30 is an explanatory view showing a first modification according to the first embodiment as viewed from the back side of the installation portion. FIG. 31 is an explanatory view showing a first modification according to the first embodiment as viewed from the side surface of the installation portion. FIG. 32 is an explanatory view showing a structural example in the II-II cross section of the first modification according to the first embodiment. In the first embodiment described above, an example in which VCM is used as the vibrating unit 120 has been described, but LRA may be used as the vibrating unit 120. Hereinafter, an example of assembling the tactile presentation device when the LRA is used as the vibrating unit 120 will be described.
　上述した第１の実施形態によれば、図１２に示したように、ＶＣＭ（振動部１２０）は、第１の接触面１１１に対して垂直な方向（振動方向１２１）に振動する。一方で、本変形例によれば、図３０～図３２に示すように、ＬＲＡ（振動部２２０）は、第１の接触面１１１に対して水平な方向に振動する。具体的に、ＬＲＡは、図３０に示す振動方向２２１の方向に振動する。 According to the first embodiment described above, as shown in FIG. 12, the VCM (vibration unit 120) vibrates in a direction perpendicular to the first contact surface 111 (vibration direction 121). On the other hand, according to this modification, as shown in FIGS. 30 to 32, the LRA (vibrating portion 220) vibrates in a direction horizontal to the first contact surface 111. Specifically, the LRA vibrates in the vibration direction 221 shown in FIG.
　このような振動方向の相違に起因して、図３０～図３２に示すように、本変形例における接触部２３０の形状、及び接触部２３０の設置部１４０への取り付け方は、上述した第１の実施形態とは異なる。例えば、振動部２２０が振動方向２２１に振動した際に、接触部２３０も振動方向２２１に振動するように、接触部２３０が設置部１４０に取り付けられる。 Due to such a difference in vibration direction, as shown in FIGS. 30 to 32, the shape of the contact portion 230 and the method of attaching the contact portion 230 to the installation portion 140 in this modified example are described in the first described above. Is different from the embodiment of. For example, the contact portion 230 is attached to the installation portion 140 so that when the vibrating portion 220 vibrates in the vibration direction 221 the contact portion 230 also vibrates in the vibration direction 221.
　具体的に、接触部２３０は、図３０～図３２に示す設置部１４０の固定部２１８（固定部２１８ａ、固定部２１８ｂ、及び固定部２１８ｃ）に、ばね２１９（ばね２１９ａ、ばね２１９ｂ、ばね２１９ｃ、及びばね２１９ｄ）を介して滑動可能に取り付けられる。なお、図３０～図３２に示す例では、固定部２１８ｃに対して、２つのばね２１９（ばね２１９ｃ、及びばね２１９ｄ）により接触部２３０が取り付けられている。これに対し、設置部１４０は、固定部２１８ｃを分割して固定部２１８ｄをさらに設け、ばね２１９ｃは固定部２１８ｃに、ばね２１９ｄは固定部２１８ｄに対して用いられてもよい。 Specifically, the contact portion 230 is attached to the fixing portion 218 (fixing portion 218a, fixing portion 218b, and fixing portion 218c) of the installation portion 140 shown in FIGS. 30 to 32 with a spring 219 (spring 219a, spring 219b, spring 219c). , And a spring 219d) that is slidably attached. In the examples shown in FIGS. 30 to 32, the contact portion 230 is attached to the fixed portion 218c by two springs 219 (spring 219c and spring 219d). On the other hand, the installation portion 140 may divide the fixing portion 218c to further provide the fixing portion 218d, the spring 219c may be used for the fixing portion 218c, and the spring 219d may be used for the fixing portion 218d.
　なお、接触部２３０は、上述のようにして弾性体であるばね２１９を介して設置部１４０に取り付けられることにより、上述の実施形態と同様に、接触部２３０は、設置部１４０と直接接触しない。 Since the contact portion 230 is attached to the installation portion 140 via the spring 219 which is an elastic body as described above, the contact portion 230 does not come into direct contact with the installation portion 140 as in the above-described embodiment. ..
　また、接触部２３０が振動方向２２１の方向に振動しても、接触部２３０と固定部２１８とが接触しないように、固定部２１８の内部には所定の空間２２２（空間２２２ａ、空間２２２ｂ、空間２２２ｃ、及び空間２２２ｄ）が確保されている。なお、空間２２２は、固定部２１８内部の接触部２３０の端部から、少なくとも振動部２２０の振幅を超える距離まで確保されていれば、接触部２３０と固定部２１８が接触することは防止される。 Further, even if the contact portion 230 vibrates in the vibration direction 221 so that the contact portion 230 and the fixed portion 218 do not come into contact with each other, a predetermined space 222 (space 222a, space 222b, space) is inside the fixed portion 218. 222c and space 222d) are secured. If the space 222 is secured from the end of the contact portion 230 inside the fixed portion 218 to a distance exceeding at least the amplitude of the vibrating portion 220, the contact portion 230 and the fixed portion 218 are prevented from coming into contact with each other. ..
　上述のように、第１の接触面１１１に対して水平な方向に振動する振動装置が用いられる場合でも、接触部２３０の形状、及び接触部２３０を設置部１４０に取り付ける構造を、振動装置の振動方向に応じた構造とすることで、フローティング構造を実現することは可能である。 As described above, even when a vibrating device that vibrates in a horizontal direction with respect to the first contact surface 111 is used, the shape of the contact portion 230 and the structure for attaching the contact portion 230 to the installation portion 140 of the vibrating device. It is possible to realize a floating structure by adopting a structure according to the vibration direction.
　また、以上のような構成において、キャリブレーション用の加速度センサ４０１は、例えば、図３０及び図３２に示すように、接触部２３０に取り付けられる。信号処理部１７０は、上述した第１の実施形態と同様に、キャリブレーション時に、加速度センサ４０１で検出された出力波形に基づいて、指令値に対するゲインの補正量を算出し、これを記憶部１８０にユーザ毎に格納する。 Further, in the above configuration, the acceleration sensor 401 for calibration is attached to the contact portion 230, for example, as shown in FIGS. 30 and 32. Similar to the first embodiment described above, the signal processing unit 170 calculates a gain correction amount for the command value based on the output waveform detected by the acceleration sensor 401 at the time of calibration, and stores this in the storage unit 180. Store for each user.
　（２）第２の変形例
　以下では、図３３を参照しながら、第１の実施形態に係る第２の変形例について説明する。図３３は、第１の実施形態に係る第２の変形例を示す説明図である。上述の第１の実施形態では、第１の接触面１１１が平らである例について説明したが、第１の接触面１１１は、凹凸を有してもよい。例えば、図３３に示すように、第１の接触面１１１は、スリットを有してもよい。第１の接触面１１１がスリットを有することで、振動した際にスリットの角がユーザの指に接触するため、第１の接触面１１１が平らな場合と比較し、ユーザは、第１の接触面１１１から指に伝達される振動をより感度よく感じることができる。 (2) Second Modified Example Hereinafter, a second modified example according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 33. FIG. 33 is an explanatory diagram showing a second modification according to the first embodiment. In the first embodiment described above, an example in which the first contact surface 111 is flat has been described, but the first contact surface 111 may have irregularities. For example, as shown in FIG. 33, the first contact surface 111 may have a slit. Since the first contact surface 111 has a slit, the corner of the slit comes into contact with the user's finger when vibrating, so that the user can make the first contact as compared with the case where the first contact surface 111 is flat. The vibration transmitted from the surface 111 to the finger can be felt more sensitively.
　なお、第２の変形例においても、キャリブレーション用の加速度センサ４０１は、接触部１３０に設けられてよい。 Also in the second modification, the calibration acceleration sensor 401 may be provided in the contact portion 130.
　（３）第３の変形例
　以下では、図３４を参照しながら、第１の実施形態に係る第３の変形例について説明する。図３４は、第１の実施形態に係る第３の変形例を示す説明図である。上述の第１の実施形態では、触覚を再現するための振動源となる振動部１２０にＶＣＭ等が用いられた場合を例示した。これに対し、第３の変形例では、ＶＣＭ等の振動部１２０に代えて、空気圧アクチュエータ４２０を振動源として用いる場合について例示する。 (3) Third Modified Example Hereinafter, a third modified example according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 34. FIG. 34 is an explanatory diagram showing a third modification according to the first embodiment. In the first embodiment described above, a case where a VCM or the like is used for the vibrating portion 120 which is a vibration source for reproducing the tactile sensation is illustrated. On the other hand, in the third modification, a case where the pneumatic actuator 420 is used as the vibration source instead of the vibration unit 120 such as VCM will be illustrated.
　図３４に示すように、振動源としての空気圧アクチュエータ４２０は、内部に空気が充填された中空構造４２１を有しており、内部の空気圧を変化させることで、振動を発生させる。 As shown in FIG. 34, the pneumatic actuator 420 as a vibration source has a hollow structure 421 filled with air inside, and generates vibration by changing the internal air pressure.
　このような空気圧アクチュエータ４２０は、ユーザと直接接触する位置に設けられる。したがって、図３４に例示する構成では、空気圧アクチュエータ４２０は、接触部１３０における第１の接触面１１１に配置される。 Such a pneumatic actuator 420 is provided at a position where it comes into direct contact with the user. Therefore, in the configuration exemplified in FIG. 34, the pneumatic actuator 420 is arranged on the first contact surface 111 in the contact portion 130.
　以上のような構成においても、キャリブレーション用の加速度センサ４０１は、空気圧アクチュエータ４２０が設けられる接触部１３０に設けられてよい。 Even in the above configuration, the acceleration sensor 401 for calibration may be provided in the contact portion 130 in which the pneumatic actuator 420 is provided.
　（４）第４の変形例
　以下では、図３５を参照しながら、第１の実施形態に係る第４の変形例について説明する。図３５は、第１の実施形態に係る第４の変形例を示す説明図である。第４の変形例では、図３５に例示するように、触覚を再現するための振動源として、ＶＣＭ等の振動部１２０に加え、第３の変形例で例示した空気圧アクチュエータ４２０が設けられている。 (4) Fourth Modified Example In the following, a fourth modified example according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 35. FIG. 35 is an explanatory diagram showing a fourth modification according to the first embodiment. In the fourth modification, as illustrated in FIG. 35, the pneumatic actuator 420 illustrated in the third modification is provided as a vibration source for reproducing the tactile sensation, in addition to the vibrating portion 120 such as VCM. ..
　ＶＣＭなどの振動部１２０で触覚提示する帯域と、空気圧アクチュエータ４２０で触覚提示する帯域とは、異なっている。例えば、ＶＣＭなどの振動部１２０で触覚提示する帯域が３０～７００Ｈｚ程度の帯域であるのに対し、空気圧アクチュエータ４２０で触覚提示する帯域は０～３０Ｈｚ程度の帯域である。 The band of tactile presentation by the vibrating unit 120 such as VCM and the band of tactile presentation by the pneumatic actuator 420 are different. For example, the band for tactile presentation by the vibrating unit 120 such as VCM is a band of about 30 to 700 Hz, while the band for tactile presentation by the pneumatic actuator 420 is a band of about 0 to 30 Hz.
　そこで、ＶＣＭなどの振動部１２０と空気圧アクチュエータ４２０とを組み合わせて使用することで、より広範囲の帯域の触覚をユーザに提示することが可能となる。 Therefore, by using the vibrating unit 120 such as VCM in combination with the pneumatic actuator 420, it is possible to present the tactile sensation in a wider band to the user.
　なお、以上のような構成においても、キャリブレーション用の加速度センサ４０１は、空気圧アクチュエータ４２０と振動部１２０とが設けられる接触部１３０に設けられてよい。 Even in the above configuration, the acceleration sensor 401 for calibration may be provided in the contact portion 130 in which the pneumatic actuator 420 and the vibrating portion 120 are provided.
　また、空気圧アクチュエータ４２０で触覚提示する帯域と振動部１２０で触覚提示する帯域との一部が重複している場合には、信号処理部１７０は、上記したキャリブレーションに加え、空気圧アクチュエータ４２０で触覚提示する帯域と振動部１２０で触覚提示する帯域との間の位相調整を実行してもよい。 Further, when a part of the band of tactile presentation by the pneumatic actuator 420 and the band of tactile presentation by the vibrating unit 120 overlap, the signal processing unit 170 performs the tactile sensation by the pneumatic actuator 420 in addition to the above calibration. Phase adjustment may be performed between the presented band and the tactile presented band by the vibrating unit 120.
　２．第２の実施形態
　次に、本開示の第２の実施形態に係る触覚提示装置、キャリブレーション方法及びプログラムについて、以下に図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、上述した第１の実施形態又はその変形例と同様の構成及び動作については、それを引用することで、その重複する説明を省略する。また、本実施形態では、触覚提示装置として、ユーザの体に密着させて使用するタイプの振動デバイスを例に挙げる。 2. 2. Second Embodiment Next, the tactile presentation device, the calibration method, and the program according to the second embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings below. In the following description, the same configuration and operation as those of the first embodiment or its modification described above will be referred to, and the duplicate description will be omitted. Further, in the present embodiment, a vibration device of a type used as a tactile presentation device in close contact with the user's body will be given as an example.
　２．１　振動デバイスの構造
　図３６は、第２の実施形態に係る振動デバイスの外観を示す図であり、図３７は、第２の実施形態に係る振動デバイスの断面を示す図である。図３６および図３７に示されるように、振動デバイス５００は、断面が楕円形状の外部筐体５０１を有する。このように外部筐体５０１の断面が楕円であることによって、振動デバイス５００がユーザの体に接する角度が変化しても、同様の圧力でユーザの体に接するようになる。 2.1 Structure of the vibrating device FIG. 36 is a diagram showing the appearance of the vibrating device according to the second embodiment, and FIG. 37 is a diagram showing a cross section of the vibrating device according to the second embodiment. As shown in FIGS. 36 and 37, the vibrating device 500 has an outer housing 501 with an elliptical cross section. Since the cross section of the outer housing 501 is elliptical in this way, even if the angle at which the vibrating device 500 touches the user's body changes, the vibration device 500 comes into contact with the user's body with the same pressure.
　外部筐体５０１の上部（ユーザに当接する側）には、開口５０２が設けられている。開口５０２からは、例えば、上述した第１の実施形態における接触部１３０の第１の接触面１１１が突出している。 An opening 502 is provided in the upper part (the side that contacts the user) of the outer housing 501. For example, the first contact surface 111 of the contact portion 130 in the first embodiment described above projects from the opening 502.
　図３７に示すように、外部筐体５０１の内部は、中空の構造となっている。外部筐体５０１の内部には、例えば、第１の実施形態で例示した振動発生構造と同様の構造が収容されている。具体的には、図３７に示すように、ユーザに接触する接触部１３０と、振動を発生させる振動部１２０と、接触部１３０を振動可能に指示するばね１１９ａ～１１９ｄとが設けられている。 As shown in FIG. 37, the inside of the outer housing 501 has a hollow structure. Inside the outer housing 501, for example, a structure similar to the vibration generating structure exemplified in the first embodiment is housed. Specifically, as shown in FIG. 37, a contact portion 130 that contacts the user, a vibrating portion 120 that generates vibration, and springs 119a to 119d that instruct the contact portion 130 to vibrate are provided.
　接触部１３０に設けられた孔１２２（第１の実施形態参照）は、外部筐体５０１の内部に設けられた柱状の軸部材５１９Ａ、５１９Ｂ（第１の実施形態における固定具１１８に相当）に滑動可能に挿通される。接触部１３０は、軸部材５１８Ａ、５１８Ｂに挿通されたばね１１９（ばね１１９ａ及び１１９ｂ、１１９ｃ及び１１９ｄ）により挟持された状態で、軸部材５１８Ａ、５１８Ｂに挿通される。 The holes 122 (see the first embodiment) provided in the contact portion 130 are provided in the columnar shaft members 519A and 319B (corresponding to the fixture 118 in the first embodiment) provided inside the outer housing 501. It is inserted so that it can slide. The contact portion 130 is inserted into the shaft members 518A and 518B in a state of being sandwiched by the springs 119 ( springs 119a and 119b, 119c and 119d) inserted through the shaft members 518A and 518B.
　ばね１１９ａ～１１９ｄの一方の端は、外部筐体５０１の内部に設けられた係止部５１８ａ～５１８ｄにそれぞれ当接している。すなわち、本実施形態では、係止部５１８ａ～５１８ｄを備える外部筐体５０１が、第１の実施形態における設置部１４０に相当する。これにより、接触部１３０がばね１１９ａ～１１９ｄによって変位可能に支持される。 One end of the springs 119a to 119d is in contact with the locking portions 518a to 518d provided inside the outer housing 501, respectively. That is, in the present embodiment, the external housing 501 including the locking portions 518a to 518d corresponds to the installation portion 140 in the first embodiment. As a result, the contact portion 130 is displaceably supported by the springs 119a to 119d.
　このような構成において、キャリブレーション用の加速度センサ４０１は、第１の実施形態と同様に、接触部１３０に取り付けられる。信号処理部１７０は、上述した第１の実施形態と同様に、キャリブレーション時に、加速度センサ４０１で検出された出力波形に基づいて、指令値に対するゲインの補正量を算出し、これを記憶部１８０にユーザ毎に格納する。 In such a configuration, the accelerometer 401 for calibration is attached to the contact portion 130 as in the first embodiment. Similar to the first embodiment described above, the signal processing unit 170 calculates a gain correction amount for the command value based on the output waveform detected by the acceleration sensor 401 at the time of calibration, and stores this in the storage unit 180. Store for each user.
　その他の構成、動作及び効果は、上述した実施形態又はその変形例と同様であってよいため、ここでは詳細な説明を省略する。 Since other configurations, operations, and effects may be the same as those of the above-described embodiment or its modifications, detailed description thereof will be omitted here.
　３．ハードウェア構成
　次に、図３８を参照して、上述した実施形態又はその変形例に係るマスター装置のハードウェア構成について説明する。図３８は、本開示の実施形態に係るマスター装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。マスター装置１０による情報処理は、ソフトウェアと、以下に説明するハードウェアとの協働により実現されてもよい。 3. 3. Hardware Configuration Next, the hardware configuration of the master device according to the above-described embodiment or its modification will be described with reference to FIG. 38. FIG. 38 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the master device according to the embodiment of the present disclosure. The information processing by the master device 10 may be realized by the collaboration between the software and the hardware described below.
　マスター装置１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）９０１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）９０５を備える。また、マスター装置１０は、入力装置９０７と、ストレージ装置９０９と、通信装置９１１とを備える。 The master device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 901, a ROM (Read Only Memory) 903, and a RAM (Random Access Memory) 905. Further, the master device 10 includes an input device 907, a storage device 909, and a communication device 911.
　ＣＰＵ９０１は、演算処理装置及び制御装置として機能し、各種プログラムに従ってマスター装置１０内の動作全般を制御する。また、ＣＰＵ９０１は、マイクロプロセッサであってもよい。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する。これらはＣＰＵバスなどから構成されるホストバスにより相互に接続されている。ＣＰＵ９０１、ＲＯＭ９０３及びＲＡＭ９０５は、例えば、図３を参照して説明した信号処理部１７０の機能を実現し得る。 The CPU 901 functions as an arithmetic processing device and a control device, and controls the overall operation in the master device 10 according to various programs. Further, the CPU 901 may be a microprocessor. The ROM 903 stores programs, calculation parameters, and the like used by the CPU 901. The RAM 905 temporarily stores a program used in the execution of the CPU 901, parameters that are appropriately changed in the execution, and the like. These are connected to each other by a host bus composed of a CPU bus or the like. The CPU 901, ROM 903, and RAM 905 can realize, for example, the function of the signal processing unit 170 described with reference to FIG.
　入力装置９０７は、タッチパネル、ボタン、カメラ、マイクロフォン、センサ、スイッチ及びレバーなどユーザが情報を入力するための入力手段と、ユーザによる入力に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。ユーザは、例えば、マスター装置１０を操作してスレーブ装置５０を動作させることで、該入力装置９０７がデータを取得することにより、スレーブ装置５０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりする。入力装置９０７は、例えば、図３を参照して説明したセンサ部１５０の機能を実現し得る。 The input device 907 includes input means for the user to input information such as a touch panel, a button, a camera, a microphone, a sensor, a switch, and a lever, and an input control circuit that generates an input signal based on the input by the user and outputs the input signal to the CPU 901. It is composed of such as. For example, the user operates the master device 10 to operate the slave device 50, and the input device 907 acquires data to input various data to the slave device 50 or instruct the slave device 50 to perform a processing operation. To do. The input device 907 can realize, for example, the function of the sensor unit 150 described with reference to FIG.
　ストレージ装置９０９は、データ格納用の装置である。ストレージ装置９０９は、記憶媒体、記憶媒体にデータを記録する記録装置、記憶媒体からデータを読み出す読出し装置及び記憶媒体に記録されたデータを削除する削除装置などを含んでもよい。ストレージ装置９０９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）またはＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔｒａｇｅ　Ｄｒｉｖｅ）、あるいは同等の機能を有するメモリ等で構成される。このストレージ装置９０９は、ストレージを駆動し、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データを格納する。ストレージ装置９０９は、例えば、図３を参照して説明した記憶部１８０の機能を実現し得る。 The storage device 909 is a device for storing data. The storage device 909 may include a storage medium, a recording device for recording data on the storage medium, a reading device for reading data from the storage medium, a deleting device for deleting the data recorded on the storage medium, and the like. The storage device 909 is composed of, for example, an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid Stage Drive), or a memory having an equivalent function. The storage device 909 drives the storage and stores programs and various data executed by the CPU 901. The storage device 909 can realize, for example, the function of the storage unit 180 described with reference to FIG.
　通信装置９１１は、例えば、マスター装置１０とスレーブ装置５０を接続するための通信デバイス等で構成された通信インタフェースである。かかる通信インタフェースは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等の近距離無線通信インタフェースや、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ　Ａｒｅａ　Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、または携帯通信網（ＬＴＥ、３Ｇ）等の通信インタフェースである。また、通信装置９１１は、有線による通信を行う有線通信装置であってもよい。 The communication device 911 is, for example, a communication interface composed of a communication device or the like for connecting the master device 10 and the slave device 50. Such communication interfaces include, for example, a short-range wireless communication interface such as Bluetooth (registered trademark) or ZigBee (registered trademark), a wireless LAN (Local Area Network), Wi-Fi (registered trademark), or a mobile communication network (LTE, LTE,). It is a communication interface such as 3G). Further, the communication device 911 may be a wired communication device that performs wired communication.
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present disclosure have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the technical scope of the present disclosure is not limited to such examples. It is clear that anyone with ordinary knowledge in the technical field of the present disclosure may come up with various modifications or modifications within the scope of the technical ideas set forth in the claims. Of course, it is understood that it belongs to the technical scope of the present disclosure.
　また、本明細書においてフローチャート及びシーケンス図を用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。 Further, the processes described in the present specification using the flowchart and the sequence diagram do not necessarily have to be executed in the order shown. Some processing steps may be performed in parallel. Further, additional processing steps may be adopted, and some processing steps may be omitted.
　以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示の技術的範囲は、上述の実施形態そのままに限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。また、異なる実施形態及び変形例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the technical scope of the present disclosure is not limited to the above-described embodiments as they are, and various changes can be made without departing from the gist of the present disclosure. In addition, components covering different embodiments and modifications may be combined as appropriate.
　また、本明細書に記載された各実施形態における効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、他の効果があってもよい。 Further, the effects in each embodiment described in the present specification are merely examples and are not limited, and other effects may be obtained.
　なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
　振動を提示する振動部と、
　前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、
　前記接触部を変位可能に支持する設置部と、
　前記接触部に設けられた加速度センサと、
　を備える、触覚提示装置。
（２）
　外部から入力された指令値に基づいて前記振動部へ入力する電圧波形を生成する信号処理部をさらに備え、
　前記信号処理部は、前記指令値が示す波形と、前記加速度センサによって検出された振動波形との差に基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際のゲインを補正する、
　前記（１）に記載の触覚提示装置。
（３）
　前記信号処理部は、前記接触部に前記ユーザが触れた状態で前記加速度センサによって検出された前記振動波形と、前記指令値が示す波形とに基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際の前記ゲインを補正する、
　前記（２）に記載の触覚提示装置。
（４）
　前記指令値が示す波形は、周波数及び振幅のうちの少なくとも１つが変化する波形である前記（２）又は（３）に記載の触覚提示装置。
（５）
　前記指令値が示す波形の周波数は、第１周波数から当該第１周波数よりも高い第２周波数にかけて段階的又は直線的に変化する、前記（４）に記載の触覚提示装置。
（６）
　前記指令値が示す波形の振幅は、第１振幅から当該第１振幅よりも大きい第２振幅にかけて段階的又は直線的に変化する、前記（４）又は（５）に記載の触覚提示装置。
（７）
　前記ゲインを補正した際の補正量をユーザごとに記憶する記憶部をさらに備え、
　前記信号処理部は、前記ユーザごとに記憶された前記補正量を用いて、前記指令値に基づいて前記電圧波形を生成する、
　前記（２）～（６）の何れか１項に記載の触覚提示装置。
（８）
　前記記憶部は、前記ユーザごとであって、温度、湿度及び日時のうちの少なくとも１つを含む環境条件ごとに、前記ゲインを補正した際の前記補正量を記憶し、
　前記信号処理部は、前記指令値に基づいて前記電圧波形を生成する際に、前記記憶部に記憶された前記補正量のうち、現在の環境条件に対応する補正量を用いる、
　前記（７）に記載の触覚提示装置。
（９）
　前記信号処理部に前記指令値を入力することで、前記加速度センサによって検出された前記振動波形を前記指令値が示す前記波形に近づけるキャリブレーションを実行する制御部をさらに備える、前記（２）～（８）の何れか１項に記載の触覚提示装置。
（１０）
　前記制御部は、前記触覚提示装置が起動された際に、前記キャリブレーションを実行する、前記（９）に記載の触覚提示装置。
（１１）
　前記制御部は、前回の前記キャリブレーションの実行から所定時間経過後に、再度、前記キャリブレーションを実行する、前記（９）に記載の触覚提示装置。
（１２）
　前記制御部は、前記ユーザから入力された指示に基づいて、前記キャリブレーションを実行する、前記（９）に記載の触覚提示装置。
（１３）
　前記接触部は、前記ユーザに接触する第１の接触面を有し、
　前記振動部は、前記第１の接触面を介して前記ユーザに前記振動を伝える、
　前記（１）～（１２）の何れか１項に記載の触覚提示装置。
（１４）
　前記第１の接触面は、凹凸を有する、前記（１３）に記載の触覚提示装置。
（１５）
　前記振動部は、ボイスコイルモータ及び空気圧アクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、前記（１）～（１４）の何れか１項に記載の触覚提示装置。
（１６）
　前記設置部に固定され、前記ユーザが操作する操作部と、
　前記接触部を前記設置部に対して変位可能に支持する弾性体と、
　をさらに備える、前記（１）～（１５）の何れか１項に記載の触覚提示装置。
（１７）
　前記設置部は、前記振動部と、前記接触部と、前記加速度センサとを収容する筐体である、前記（１）～（１５）の何れか１項に記載の触覚提示装置。
（１８）
　振動を提示する振動部と、前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、前記接触部を変位可能に支持する設置部と、前記接触部に設けられた加速度センサと、指令値に基づいて前記振動部へ入力する電圧波形を生成する信号処理部とを備える触覚提示装置のキャリブレーション方法であって、
　前記信号処理部が、前記指令値が示す波形と、前記加速度センサによって検出された振動波形との差に基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際のゲインを補正する、
　キャリブレーション方法。
（１９）
　振動を提示する振動部と、前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、前記接触部を変位可能に支持する設置部と、前記接触部に設けられた加速度センサと、指令値に基づいて前記振動部へ入力する電圧波形を生成する信号処理部とを備える触覚提示装置を機能させるためのプログラムであって、
　前記信号処理部に、前記指令値が示す波形と、前記加速度センサによって検出された振動波形との差に基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際のゲインを補正する処理を実行させるためのプログラム。 The present technology can also have the following configurations.
(1)
The vibrating part that presents vibration and
A contact part that transmits the vibration by the vibrating part to the user,
An installation part that supports the contact part in a displaceable manner and
An acceleration sensor provided at the contact portion and
A tactile presentation device.
(2)
Further provided with a signal processing unit that generates a voltage waveform input to the vibrating unit based on a command value input from the outside.
The signal processing unit corrects the gain when generating the voltage waveform from the command value based on the difference between the waveform indicated by the command value and the vibration waveform detected by the acceleration sensor.
The tactile presentation device according to (1) above.
(3)
The signal processing unit generates the voltage waveform from the command value based on the vibration waveform detected by the acceleration sensor while the user touches the contact portion and the waveform indicated by the command value. To correct the gain at the time,
The tactile presentation device according to (2) above.
(4)
The tactile presentation device according to (2) or (3) above, wherein the waveform indicated by the command value is a waveform in which at least one of frequency and amplitude changes.
(5)
The tactile presentation device according to (4) above, wherein the frequency of the waveform indicated by the command value changes stepwise or linearly from the first frequency to the second frequency higher than the first frequency.
(6)
The tactile presentation device according to (4) or (5) above, wherein the amplitude of the waveform indicated by the command value changes stepwise or linearly from the first amplitude to the second amplitude larger than the first amplitude.
(7)
A storage unit that stores the correction amount when the gain is corrected for each user is further provided.
The signal processing unit generates the voltage waveform based on the command value by using the correction amount stored for each user.
The tactile presentation device according to any one of (2) to (6) above.
(8)
The storage unit stores the correction amount when the gain is corrected for each user and for each environmental condition including at least one of temperature, humidity and date and time.
When the signal processing unit generates the voltage waveform based on the command value, the signal processing unit uses the correction amount stored in the storage unit that corresponds to the current environmental conditions.
The tactile presentation device according to (7) above.
(9)
(2) to the above, further comprising a control unit that executes calibration to bring the vibration waveform detected by the acceleration sensor closer to the waveform indicated by the command value by inputting the command value to the signal processing unit. The tactile presentation device according to any one of (8).
(10)
The tactile presentation device according to (9) above, wherein the control unit executes the calibration when the tactile presentation device is activated.
(11)
The tactile presentation device according to (9) above, wherein the control unit executes the calibration again after a lapse of a predetermined time from the previous execution of the calibration.
(12)
The tactile presentation device according to (9) above, wherein the control unit executes the calibration based on an instruction input from the user.
(13)
The contact portion has a first contact surface that comes into contact with the user.
The vibrating unit transmits the vibration to the user through the first contact surface.
The tactile presentation device according to any one of (1) to (12).
(14)
The tactile presentation device according to (13), wherein the first contact surface has irregularities.
(15)
The tactile presentation device according to any one of (1) to (14) above, wherein the vibrating unit includes at least one of a voice coil motor and a pneumatic actuator.
(16)
An operation unit fixed to the installation unit and operated by the user,
An elastic body that supports the contact portion in a displaceable manner with respect to the installation portion,
The tactile presentation device according to any one of (1) to (15) above.
(17)
The tactile presentation device according to any one of (1) to (15), wherein the installation unit is a housing that houses the vibration unit, the contact unit, and the acceleration sensor.
(18)
Based on a vibrating part that presents vibration, a contact part that transmits the vibration by the vibrating part to the user, an installation part that supports the contact part in a displaceable manner, an acceleration sensor provided in the contact part, and a command value. A method of calibrating a tactile presentation device including a signal processing unit that generates a voltage waveform to be input to the vibrating unit.
The signal processing unit corrects the gain when generating the voltage waveform from the command value based on the difference between the waveform indicated by the command value and the vibration waveform detected by the acceleration sensor.
Calibration method.
(19)
Based on a vibrating part that presents vibration, a contact part that transmits the vibration by the vibrating part to the user, an installation part that supports the contact part in a displaceable manner, an acceleration sensor provided in the contact part, and a command value. A program for operating a tactile presentation device including a signal processing unit that generates a voltage waveform to be input to the vibrating unit.
The signal processing unit is made to execute a process of correcting the gain when the voltage waveform is generated from the command value based on the difference between the waveform indicated by the command value and the vibration waveform detected by the acceleration sensor. Program for.
　１０　　マスター装置
　５０　　スレーブ装置
　１００　操作装置
　１１０　操作部
　１２０　振動部
　１３０　接触部
　１４０　設置部
　１５０　センサ部
　１５２　力センサ
　１７０　信号処理部
　１７１　帯域制限部
　１７２　ＤＲＩ
　１７３　Ａ／Ｄ
　１７４　逆動力学演算部
　１７５　ノイズ推定部
　１７８　加算器
　１７９　加算器
　１８０　記憶部
　１９０　上位制御部
　４０１　加速度センサ
　４０２　ドライバ
　４２０　空気圧アクチュエータ
　５００　振動デバイス
　５０１　外部筐体 10 Master device 50 Slave device 100 Operation device 110 Operation unit 120 Vibration unit 130 Contact unit 140 Installation unit 150 Sensor unit 152 Force sensor 170 Signal processing unit 171 Band limitation unit 172 DRI
173 A / D
174 Reverse dynamics calculation unit 175 Noise estimation unit 178 Adder 179 Adder 180 Storage unit 190 Upper control unit 401 Accelerometer 402 Driver 420 Pneumatic actuator 500 Vibration device 501 External housing

Claims (19)

  1. 　振動を提示する振動部と、
    　前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、
    　前記接触部を変位可能に支持する設置部と、
    　前記接触部に設けられた加速度センサと、
    　を備える、触覚提示装置。     The vibrating part that presents vibration and
    A contact part that transmits the vibration by the vibrating part to the user,
    An installation part that supports the contact part in a displaceable manner and
    An acceleration sensor provided at the contact portion and
    A tactile presentation device.
  2. 　外部から入力された指令値に基づいて前記振動部へ入力する電圧波形を生成する信号処理部をさらに備え、
    　前記信号処理部は、前記指令値が示す波形と、前記加速度センサによって検出された振動波形との差に基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際のゲインを補正する、
    　請求項１に記載の触覚提示装置。     Further provided with a signal processing unit that generates a voltage waveform input to the vibrating unit based on a command value input from the outside.
    The signal processing unit corrects the gain when generating the voltage waveform from the command value based on the difference between the waveform indicated by the command value and the vibration waveform detected by the acceleration sensor.
    The tactile presentation device according to claim 1.
  3. 　前記信号処理部は、前記接触部に前記ユーザが触れた状態で前記加速度センサによって検出された前記振動波形と、前記指令値が示す波形とに基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際の前記ゲインを補正する、
    　請求項２に記載の触覚提示装置。     The signal processing unit generates the voltage waveform from the command value based on the vibration waveform detected by the acceleration sensor while the user touches the contact portion and the waveform indicated by the command value. To correct the gain at the time,
    The tactile presentation device according to claim 2.
  4. 　前記指令値が示す波形は、周波数及び振幅のうちの少なくとも１つが変化する波形である請求項２に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 2, wherein the waveform indicated by the command value is a waveform in which at least one of frequency and amplitude changes.
  5. 　前記指令値が示す波形の周波数は、第１周波数から当該第１周波数よりも高い第２周波数にかけて段階的又は直線的に変化する、請求項４に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 4, wherein the frequency of the waveform indicated by the command value changes stepwise or linearly from the first frequency to the second frequency higher than the first frequency.
  6. 　前記指令値が示す波形の振幅は、第１振幅から当該第１振幅よりも大きい第２振幅にかけて段階的又は直線的に変化する、請求項４に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 4, wherein the amplitude of the waveform indicated by the command value changes stepwise or linearly from the first amplitude to the second amplitude larger than the first amplitude.
  7. 　前記ゲインを補正した際の補正量をユーザごとに記憶する記憶部をさらに備え、
    　前記信号処理部は、前記ユーザごとに記憶された前記補正量を用いて、前記指令値に基づいて前記電圧波形を生成する、
    　請求項２に記載の触覚提示装置。     A storage unit that stores the correction amount when the gain is corrected for each user is further provided.
    The signal processing unit generates the voltage waveform based on the command value by using the correction amount stored for each user.
    The tactile presentation device according to claim 2.
  8. 　前記記憶部は、前記ユーザごとであって、温度、湿度及び日時のうちの少なくとも１つを含む環境条件ごとに、前記ゲインを補正した際の前記補正量を記憶し、
    　前記信号処理部は、前記指令値に基づいて前記電圧波形を生成する際に、前記記憶部に記憶された前記補正量のうち、現在の環境条件に対応する補正量を用いる、
    　請求項７に記載の触覚提示装置。     The storage unit stores the correction amount when the gain is corrected for each user and for each environmental condition including at least one of temperature, humidity and date and time.
    When the signal processing unit generates the voltage waveform based on the command value, the signal processing unit uses the correction amount stored in the storage unit that corresponds to the current environmental conditions.
    The tactile presentation device according to claim 7.
  9. 　前記信号処理部に前記指令値を入力することで、前記加速度センサによって検出された前記振動波形を前記指令値が示す前記波形に近づけるキャリブレーションを実行する制御部をさらに備える、請求項２に記載の触覚提示装置。 The second aspect of the present invention further comprises a control unit that executes calibration for bringing the vibration waveform detected by the acceleration sensor closer to the waveform indicated by the command value by inputting the command value into the signal processing unit. Tactile presentation device.
  10. 　前記制御部は、前記触覚提示装置が起動された際に、前記キャリブレーションを実行する、請求項９に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 9, wherein the control unit executes the calibration when the tactile presentation device is activated.
  11. 　前記制御部は、前回の前記キャリブレーションの実行から所定時間経過後に、再度、前記キャリブレーションを実行する、請求項９に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 9, wherein the control unit executes the calibration again after a lapse of a predetermined time from the previous execution of the calibration.
  12. 　前記制御部は、前記ユーザから入力された指示に基づいて、前記キャリブレーションを実行する、請求項９に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 9, wherein the control unit executes the calibration based on an instruction input from the user.
  13. 　前記接触部は、前記ユーザに接触する第１の接触面を有し、
    　前記振動部は、前記第１の接触面を介して前記ユーザに前記振動を伝える、
    　請求項１に記載の触覚提示装置。     The contact portion has a first contact surface that comes into contact with the user.
    The vibrating unit transmits the vibration to the user through the first contact surface.
    The tactile presentation device according to claim 1.
  14. 　前記第１の接触面は、凹凸を有する、請求項１３に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 13, wherein the first contact surface has irregularities.
  15. 　前記振動部は、ボイスコイルモータ及び空気圧アクチュエータのうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 1, wherein the vibrating unit includes at least one of a voice coil motor and a pneumatic actuator.
  16. 　前記設置部に固定され、前記ユーザが操作する操作部と、
    　前記接触部を前記設置部に対して変位可能に支持する弾性体と、
    　をさらに備える、請求項１に記載の触覚提示装置。     An operation unit fixed to the installation unit and operated by the user,
    An elastic body that supports the contact portion in a displaceable manner with respect to the installation portion,
    The tactile presentation device according to claim 1, further comprising.
  17. 　前記設置部は、前記振動部と、前記接触部と、前記加速度センサとを収容する筐体である、請求項１に記載の触覚提示装置。 The tactile presentation device according to claim 1, wherein the installation unit is a housing that houses the vibration unit, the contact unit, and the acceleration sensor.
  18. 　振動を提示する振動部と、前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、前記接触部を変位可能に支持する設置部と、前記接触部に設けられた加速度センサと、指令値に基づいて前記振動部へ入力する電圧波形を生成する信号処理部とを備える触覚提示装置のキャリブレーション方法であって、
    　前記信号処理部が、前記指令値が示す波形と、前記加速度センサによって検出された振動波形との差に基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際のゲインを補正する、
    　キャリブレーション方法。     Based on a vibrating part that presents vibration, a contact part that transmits the vibration by the vibrating part to the user, an installation part that supports the contact part in a displaceable manner, an acceleration sensor provided in the contact part, and a command value. A method of calibrating a tactile presentation device including a signal processing unit that generates a voltage waveform to be input to the vibrating unit.
    The signal processing unit corrects the gain when generating the voltage waveform from the command value based on the difference between the waveform indicated by the command value and the vibration waveform detected by the acceleration sensor.
    Calibration method.
  19. 　振動を提示する振動部と、前記振動部による前記振動をユーザへ伝える接触部と、前記接触部を変位可能に支持する設置部と、前記接触部に設けられた加速度センサと、指令値に基づいて前記振動部へ入力する電圧波形を生成する信号処理部とを備える触覚提示装置を機能させるためのプログラムであって、
    　前記信号処理部に、前記指令値が示す波形と、前記加速度センサによって検出された振動波形との差に基づいて、前記指令値から前記電圧波形を生成する際のゲインを補正する処理を実行させるためのプログラム。     Based on a vibrating part that presents vibration, a contact part that transmits the vibration by the vibrating part to the user, an installation part that supports the contact part in a displaceable manner, an acceleration sensor provided in the contact part, and a command value. A program for operating a tactile presentation device including a signal processing unit that generates a voltage waveform to be input to the vibrating unit.
    The signal processing unit is made to execute a process of correcting the gain when the voltage waveform is generated from the command value based on the difference between the waveform indicated by the command value and the vibration waveform detected by the acceleration sensor. Program for.
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