(57)【要約】      （修正有）【課題】人に仮想物体の存在や力を与えるための力覚を簡易な装置により適切に提示すること。【解決手段】ユーザの手７０のひらに仮想空間上における力覚を提示する力覚提示装置１０であって、互いに直交する３軸直交座標にてそれぞれ独立して回動する第１、第２、及び第３の原動機と、当該力覚提示装置の基部である台部２６、２７と、台部に直接又は間接的に接続され、ユーザの指又は手の少なくとも一部を保持する保持部２５と、台部に直接又は間接的に接続され、物体と接触する面により物体を固定する固定部２２と、第１から第３の原動機を制御する制御部と、第１から第３及び制御部に電力を供給する電源とを有する。第１から第３の原動機は、台部、保持部及び固定部の何れかに収容され、電力の供給を受けて面を駆動させ、第１から第３の原動機の合成角運動量ベクトルによって生成されるトルクにより力覚を提示する。【選択図】図３
2020004337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの手のひらに仮想空間上における力覚を提示する力覚提示装置であって、
互いに直交する３軸直交座標においてそれぞれ独立して回動する、第１の原動機、第２の原動機、及び第３の原動機と、
当該力覚提示装置の基部である台部と、
前記台部に直接、又は間接的に接続され、ユーザの指、又は手の少なくとも一部を保持する保持部と、
前記台部に直接、又は間接的に接続され、物体と接触する面により前記物体を固定する固定部と、
前記第１の原動機、前記第２の原動機、及び前記第３の原動機を制御する制御部と、
前記第１の原動機、前記第２の原動機、前記第３の原動機、及び前記制御部に電力を供給する電源と、を有し、
前記第１の原動機、前記第２の原動機、及び前記第３の原動機は、前記台部、前記保持部、及び前記固定部の何れかに収容され、前記電力の供給を受けて前記面を駆動させ、前記第１の原動機、前記第２の原動機、及び前記第３の原動機の角運動量を合成した合成角運動量ベクトルによって生成されるトルクにより力覚を提示する、力覚提示装置。
【請求項２】
前記第３の原動機は、歯車を備え、
前記力覚提示装置は、
少なくとも一端が前記固定部に接続し、少なくとも一部が前記第１の原動機に接続する第１の糸状部材と、
少なくとも一端が前記固定部に接続し、少なくとも一部が前記第２の原動機に接続する第２の糸状部材と、
前記台部に固定され、前記固定部に接触する球体を含み、前記固定部と前記球体との接続部分を支点として、前記固定部を傾斜可能に支持する球状継手と、を有し、
前記第１の原動機は、前記第１の糸状部材を巻き取り、前記第１の糸状部材により前記固定部に対して前記台部に近づける方向の力を与え、前記接続部分を支点に、前記面を前記台部に対して第１の方向に傾斜させ、
前記第２の原動機は、前記第２の糸状部材を巻き取り、前記第２の糸状部材により前記固定部に対して前記台部に近づける方向の力を与えて、前記接続部分を支点に、前記面を前記台部に対して第２の方向に傾斜させ、
前記保持部は、前記歯車と噛み合い可能に設けられた複数の歯を有し、
前記第３の原動機は、前記歯車を回動させ、前記歯を介して前記面を前記面と交差する軸回りに回動させる
請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項３】
前記保持部は、円筒状の中空部を含み、前記中空部に前記指を挿入させて、前記指を保持し、
前記第１の原動機は、第１の定滑車部材を備え、
前記第２の原動機は、歯車を備え、
前記力覚提示装置は、前記第１の定滑車部材と、前記保持部に接続する第２の定滑車部材とに掛け回される帯状部材を有し、
前記第１の原動機は、前記第１の定滑車部材を回動させ、前記帯状部材を介して前記第２の定滑車部材を回動させて、前記面を前記円筒の円筒軸と交差する軸回りに回動させ、
前記固定部は、前記歯車と噛み合い可能に設けられた複数の歯を有し、
前記第２の原動機は、前記歯車を回動させ、前記歯を介して前記面を前記面と交差する軸回りに回動させ、
前記第３の原動機は、
永久磁石で形成され、前記保持部を含む固定子と、
コイルを備え、前記固定子を内側に配置し、前記コイルで生じさせた磁力により前記円筒軸回りに回動可能な回転子と、を有し、
前記回転子を回動させて、前記面を前記円筒軸回りに回動させる
請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項４】
前記保持部は、
円筒状の中空部と、
前記保持部を前記円筒の円筒軸回りに回動可能な第１の歯車と、を備え、
前記中空部に前記指を挿入させて、前記指を保持し、
前記第１の原動機は、第１の定滑車部材を備え、
前記第２の原動機は、第２の歯車を備え、
前記第３の原動機は、前記第１の歯車と噛み合い可能な第３の歯車を備え、
前記力覚提示装置は、前記第１の定滑車部材と、前記保持部に接続する第２の定滑車部材に掛け回される帯状部材を有し、
前記第１の原動機は、前記第１の定滑車部材を回動させ、前記帯状部材を介して前記第２の定滑車部材を回動させて、前記面を前記円筒の円筒軸と交差する軸を中心に回動させ、
前記固定部は、前記第２の歯車と噛み合い可能に設けられた複数の歯を有し、
前記第２の原動機は、前記第２の歯車を回動させ、前記歯を介して前記面を前記面と交差する軸回りに回動させ、
前記第３の原動機は、前記第３の歯車を回動させ、前記第１の歯車を回動させて、前記面を前記円筒の円筒軸回りに回動させる
請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項５】
前記保持部は、
円筒状の中空部と、
前記保持部を前記円筒の円筒軸回りに回動させる第１の歯車と、
前記第１の歯車と噛み合い可能な第２の歯車と、
前記第２の歯車に接続する第１の定滑車部材と、を備え、
前記中空部に前記指を挿入させて、前記指を保持し、
前記第１の原動機は、第３の歯車を備え、
前記第２の原動機は、第２の定滑車部材を備え、
前記力覚提示装置は、前記第１の定滑車部材と、前記保持部に接続する第２の定滑車部材に掛け回される帯状部材を有し、
前記固定部は、前記第１の歯車と噛み合い可能に設けられた複数の歯を有し、
前記第１の原動機は、前記第３の歯車を回動させ、前記歯を介して前記面を前記面と交差する軸回りに回動させ、
前記第２の原動機は、第２の定滑車部材を回動させ、前記帯状部材、前記第１の定滑車部材、及び前記第２の歯車を介して前記第１の歯車を回動させて、前記面を前記円筒の円筒軸回りに回動させる
請求項１に記載の力覚提示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力覚提示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、仮想空間上の物体を提示するヘッドマウンテッドディスプレイ（ＨＭＤ；Head Mounted Display）を用いたバーチャルリアリティ（ＶＲ；Virtual Reality）技術の進展により、映像と音声に加え、触覚による力覚の提示技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ユーザの皮膚の位置を検出し、ユーザが物体に触った際の接触部位の皮膚の変形と皮膚が受ける力の分布を再現する力覚提示装置が開示されている（例えば、特許文献１を参照）。一方、人に仮想物体の存在や衝突の衝撃力を与えるために、振動・トルク・力などの触力覚情報を連続的に提示できる触力覚情報提示システムが開示されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０８８２０８号公報
【特許文献２】特許第４１１１２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、例えば、人の特定の部位に作用するような比較的大きな力や手のひら全体の広い範囲で生じる力等の力覚を適切に提示することが困難な場合があった。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、人に仮想物体の存在や力を与えるための力覚を簡易な装置により適切に提示することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
開示の技術の一態様に係る力覚提示装置は、ユーザの手のひらに仮想空間上における力覚を提示する力覚提示装置であって、互いに直交する３軸直交座標においてそれぞれ独立して回動する、第１の原動機、第２の原動機、及び第３の原動機と、当該力覚提示装置の基部である台部と、前記台部に直接、又は間接的に接続され、ユーザの指、又は手の少なくとも一部を保持する保持部と、前記台部に直接、又は間接的に接続され、物体と接触する面により前記物体を固定する固定部と、前記第１の原動機、前記第２の原動機、及び前記第３の原動機を制御する制御部と、前記第１の原動機、前記第２の原動機、前記第３の原動機、及び前記制御部に電力を供給する電源と、を有し、前記第１の原動機、前記第２の原動機、及び前記第３の原動機は、前記台部、前記保持部、及び前記固定部の何れかに収容され、前記電力の供給を受けて前記面を駆動させ、前記第１の原動機、前記第２の原動機、及び前記第３の原動機の角運動量を合成した合成角運動量ベクトルによって生成されるトルクにより力覚を提示する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、人に仮想物体の存在や力を与えるための力覚を簡易な装置により適切に提示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例について説明する図である。
【図１Ｂ】実施形態に係る力覚提示装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【図２Ａ】第１の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する上面図である。
【図２Ｂ】第１の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する側面図である。
【図２Ｃ】第１の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する斜視図である。
【図３】第１の実施形態に係る力覚提示装置の動作の一例を説明する図である。
【図４】実施形態に係る力覚提示装置の処理の一例を示すシーケンス図である。
【図５Ａ】第２の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する上面図である。
【図５Ｂ】第２の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する側面図である。
【図５Ｃ】第２の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する斜視図である。
【図６】第２の実施形態に係る力覚提示装置の動作の一例を説明する図である。
【図７Ａ】第３の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する上面図である。
【図７Ｂ】第３の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する側面図である。
【図８Ａ】第４の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する上面図である。
【図８Ｂ】第４の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
実施形態に係る力覚提示装置１０は、外部装置６０から受信した信号である制御指令に応じて力覚提示部を制御し、力覚提示部２０に固定された物体５０を介して、ユーザの指、又は手に力覚を提示するものである。ここで、力覚とは、例えば、力覚提示部２０に備えた原動機の角回動量、原動機の回動トルク、当該力覚提示装置１０の３次元空間上の傾斜角度、傾斜の加速度等により提示される力感覚のことをいう。
【００１２】
図１は、実施形態に係る力覚提示装置１０の構成の一例について説明する図である。図１に示されているように、力覚提示装置１０は、力覚を提示する力覚提示部２０と、力覚提示部２０を制御する制御部３０と、力覚提示部２０、及び制御部３０に電力を供給する電源４０とを有する。
【００１３】
力覚提示装置１０は、互いに直交する３軸直交座標において独立して回動する３個の原動機（モータ）を有し、この３個の原動機の角運動量を合成した合成角運動量ベクトルによって生成されるトルクにより、ユーザの手のひら全体に仮想空間上における力覚を提示するものである。
【００１４】
力覚提示部２０は、３軸駆動部２１と、固定部２２と、回動量センサ２３と、姿勢センサ２４とを有する。
【００１５】
３軸駆動部２１は、後述するように、例えば、台部２６、２７の円柱上の内部に、その中心から１２０度の間隔に配置された３つのモータにより、当該モータの回動を用いて直交座標上の３軸にトルクを発生させる。そして、３軸駆動部２１は、この３軸のトルクの合成により、固定部２２を直交座標上の特定の方向に力覚（回動）を生じさせるものである。尚、３軸駆動部２１を構成する３つのモータは、「原動機」の構成の一例であり、３軸駆動部２１による回動は、「駆動」の一例である。
【００１６】
３軸駆動部２１のモータには、例えばＤＣ（Direct Current）ブラシレスモータを用いることができる。３軸駆動部２１のモータとしてＤＣブラシレスモータを用いることで、メンテナンスフリーや回動速度の安定性を実現できるためである。尚、３軸駆動部２１のモータとして、ＤＣブラシ付きモータの他に、ＡＣ（Alternating Current）モータやステッピングモータ等を用いてもよい。
【００１７】
固定部２２は、物体５０を固定する面２２１を含む部材である。固定部２２は３軸駆動部２１により上述した３軸方向に回動され、固定部２２に固定された物体５０を介して、ユーザの指、又は手に力覚を提示する。尚、物体５０は、例えば、スマートフォン（Smart Phone）、携帯電話等の携帯機器や、テレビのリモコン（Remote Controller）等の物品に組み込むようにしてもよい。
【００１８】
回動量センサ２３は、固定部２２を回動させる３軸駆動部２１の各モータの回動量（回動角度）を検出する。回動量センサ２３は、検出値を示す信号を駆動制御部３２にフィードバックし、また送信部３３に出力する。回動量センサ２３の検出値は、駆動制御部３２による制御に用いられるとともに、固定部２２に固定された物体５０の回動数のデータとして用いられる。回動量センサ２３は、例えば、３軸駆動部２１の各モータに取り付けられたロータリーエンコーダである。
【００１９】
姿勢センサ２４は、力覚提示装置１０の姿勢を検出し、検出値を示す信号を送信部３３に出力する。この姿勢センサ２４は、例えば、力覚提示装置１０の３軸方向の角度や角速度、又は角加速度を検出する小型のジャイロセンサを用いることができる。姿勢センサ２４が検出した検出値は、固定部２２に固定された物体５０の３軸方向の姿勢データとして用いられる。３軸方向の姿勢データは、例えば、力覚提示装置１０のジャイロセンサのピッチ角、ヨー角、及びロール角の各データでもよい。
【００２０】
制御部３０は、受信部３１と、駆動制御部３２と、送信部３３とを有する。受信部３１は、外部装置６０から制御指令を受信する。駆動制御部３２は、制御指令に基づいて３軸駆動部２１を制御する。送信部３３は、回動量センサ２３、及び姿勢センサ２４が検出する検出値を示す信号を外部装置６０に送信する。
【００２１】
外部装置６０は、例えば、ＰＣ（Personal Computer）等である。外部装置６０と力覚提示装置１０は、例えば、無線ＬＡＮ（Local Area Network）等により相互に通信可能に接続されている。
【００２２】
外部装置６０は、仮想空間における仮想物体の回動量と、送信部３３から受信した実空間における物体の回動量データ、及び姿勢データとに基づき、物体５０を介して力覚提示装置１０が発生し、例えば手の指等を介して発生させる力覚を提示する力ベクトルを算出する。外部装置６０は、算出された力ベクトルに基づき、３軸駆動部２１の回動量、回動方向、回動速度、回動トルク等を指示する制御指令を生成し、力覚提示装置１０に送信する。
【００２３】
駆動制御部３２は、制御指令が指示する回動量、回動方向、回動速度、回動トルク等を目標値として、回動量センサ２３からのフィードバック信号に基づき３軸駆動部２１を制御する。
【００２４】
制御部３０の備える機能は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）が、ＲＡＭ(Random Access Memory)をワークエリア、すなわち作業領域として、ＲＯＭ(Read Only Memory)に格納されたプログラムを実行することで実現される。尚、ＣＰＵで行う処理の一部、又は全部を、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の電子回路で実現してもよい。
【００２５】
電源４０は、力覚提示部２０、及び制御部３０に電気的に接続し、それぞれが動作するための電力を供給する。電源４０は、例えばリチウムイオン電池等の蓄電池である。尚、物体５０の備える電源から力覚提示部２０、及び制御部３０に電力を供給するようにしてもよい。例えば物体５０がスマートフォンの場合、スマートフォンが備える蓄電池を力覚提示部２０、及び制御部３０にケーブル等で電気的に接続させ、この蓄電池から力覚提示部２０、及び制御部３０に電力を供給させてもよい。物体５０の備える電源が電力を供給する場合は、力覚提示装置１０は、電源４０を備えなくてもよい。
【００２６】
図１Ｂは、実施形態に係る力覚提示装置の処理の一例を示すフローチャートである。
【００２７】
先ず、回動量センサ２３は３軸駆動部２１の各モータの回動量を検出する（ステップＳ１１）。回動量センサ２３は、例えば、ユーザにより３軸駆動部２１の各モータの回動量が変更された際、或いは所定の周期で、３軸駆動部２１の各モータの現在の回動量を検出する。回動量センサ２３は、検出した回動量のデータを送信部３３に出力する。
【００２８】
姿勢センサ２４は、力覚提示装置１０の姿勢を検出し、送信部３３に出力する（ステップＳ１２）。姿勢センサ２４は、例えば、ユーザにより力覚提示装置１０が変更された際、或いは所定の周期で、力覚提示装置１０の現在の姿勢を検出する。姿勢センサ２４は、検出した姿勢のデータを送信部３３に出力する。
【００２９】
続いて、送信部３３は回動量データ、及び姿勢データを外部装置６０に送信する（ステップＳ１３）。
【００３０】
続いて、外部装置６０は、仮想空間における仮想物体の回動量と、送信部３３から受信した実空間における物体の回動量データ、及び姿勢データとに基づき、物体５０を介して力覚提示装置１０が発生し、例えば手の指等を介して発生させる力覚を提示する力ベクトルを算出する。外部装置６０は、算出された力ベクトルに基づき、３軸駆動部２１の回動量、回動方向、回動速度、回動トルク等を指示する制御指令を生成する。受信部３１は、外部装置６０からこのような制御指令を受信する（ステップＳ１４）。
【００３１】
続いて、駆動制御部３２は、制御指令が指示する回動量、回動方向、回動速度、回動トルク等を目標値として、回動量センサ２３からのフィードバック信号に基づき３軸駆動部２１を制御する（ステップＳ１５）。３軸駆動部２１は、制御信号に基づき、固定部２２の面２２１を駆動させる。これにより、３軸駆動部２１の各モータの角運動量を合成した合成角運動量ベクトルによって生成されるトルクにより、面２２１に固定された物体５０を介して、ユーザの手のひら全体に力覚が提示される。
【００３２】
［第１の実施形態］
次に、第１の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例について、図２Ａ〜２Ｃを参照して説明する。図２Ａ〜２Ｃは、第１の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例を説明する図である。図２Ａは、第１の実施形態に係る力覚提示装置１０の上面図である。図２Ｂは、第１の実施形態に係る力覚提示装置１０の側面図である。図２Ｃは、第１の実施形態に係る力覚提示装置１０の斜視図である。尚、図中に矢印で示されている方向を、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向と称する。またこの点は、以下に示す図で、矢印により方向を示す場合においても同様である。
【００３３】
図２Ａ〜２Ｃにおいて、保持部２５は、力覚提示装置１０をユーザの手の一部を用いて保持するための帯状のベルトである。ユーザは、帯状のベルトである保持部２５に手を通すことで、力覚提示装置１０を手のひらに装着することができる。保持部２５におけるベルトの材料には革や布等を用いることができる。
【００３４】
保持部２５は、正のＺ方向側の面で台部２７と接続し、台部２７を固定する。台部２７は、Ｚ方向に沿った方向を軸とする円柱状の部材であり、台部２７のＺ方向と垂直な面で保持部２５と接続する。保持部２５と台部２７との固定は、接着剤による接着や、ネジ止め等による任意の方法を用いることができる。尚、台部２７は、力覚提示装置１０の基部である。
【００３５】
台部２６は、台部２７の正のＺ方向側の面に接続する。台部２６は、台部２７と同様に、Ｚ方向に沿った方向を軸とする円柱状の部材である。台部２６は、Ｚ方向に沿った軸回りに回動可能に台部２７と接続する。
【００３６】
台部２６は、その内部に空間を備え、モータ２１１と、モータ２１２と、モータ２１３とを収容している。各モータは、それぞれ制御部３０とケーブル等により電気的に接続し、電源４０と接続され、制御部３０からの制御信号により回動可能である。尚、制御部３０は、台部２６、又は台部２７の内部に設置されてもよいし、外部に設置されてもよい。図２Ａ〜２Ｃでは、制御部３０は、図示が省略されている。
【００３７】
モータ２１１、モータ２１２、及びモータ２１３は、それぞれ図１に示されている３軸駆動部２１として機能する。図示を省略するが、モータ２１１、モータ２１２、及びモータ２１３のそれぞれにはロータリーエンコーダが取り付けられている。ロータリーエンコーダは各モータの回動角度を検出し、制御部３０に出力する。
【００３８】
また、図示を省略するが、力覚提示装置１０は、上述したように小型のジャイロセンサを備えている。ジャイロセンサは、力覚提示装置１０の３軸方向の姿勢を検出し、制御部３０に出力する。上述したようにジャイロセンサの出力は、固定部２２に固定された物体５０の姿勢データとして用いられる。ジャイロセンサは、例えば台部２６、台部２７、又は固定部２２に取り付けることができる。或いは台部２６、台部２７、又は固定部２２の内部に設けた空間に収容してもよい。
【００３９】
各モータが備えるロータリーエンコーダは、図１に示されている回動量センサ２３として機能する。力覚提示装置１０が備えるジャイロセンサは、図１に示されている姿勢センサ２４として機能する。
【００４０】
モータ２１１のモータ軸には歯車２１１１が取り付けられる。一方、台部２７の台部２６に対向する面には、歯車２１１１の歯と噛み合い可能に、円周方向に複数の歯２７１が設けられている。歯車２１１１と歯２７１とが噛み合うことで、モータ２１１によるＹ方向に沿った軸回りの回動が方向変換され、台部２６は、台部２７に対してＺ方向に沿った軸回りに回動し、この回動に伴う角運動量を発生させる。
【００４１】
歯２７１を円周方向に設けると、隣接する歯の隙間は円の中心に向かうにつれて狭くなるため、歯車２１１１に平歯車を用いた場合、両者が噛み合わなくなることがある。そのため、歯車２１１１と歯２７１とが噛み合うことができるように、歯車２１１１の歯厚を、円周方向に設けた歯２７１の隣接する歯の隙間の最小値より小さくすることが望ましい。
【００４２】
また歯車２１１１として傘歯車を用いてもよい。この場合、図２Ｃに示す台部２７と台部２６とに対向する面には、円の中心に向かうにつれ全ての歯のたけが徐々に低くなる歯２７１が円周方向に設けられる。このような歯２７１と、傘歯車である歯車２１１１とが噛み合うことで、台部２６を台部２７に対して、Ｚ方向と平行な軸回りに回動させることができる。
【００４３】
傘歯車を用いる場合に関し、図２Ａに示されているように、本実施形態ではモータ２１１を歯２７１が形成する円の内側に配置しているが、歯２７１が形成する円の半径を小さくして、この円の外側にモータ２１１を配置してもよい。この場合は、円の中心に向かうにつれ、全歯たけが徐々に高くなる歯２７１が円周方向に設けられる。このような歯２７１に対し、円の外側から傘歯車である歯車２１１１を噛み合わせる。
【００４４】
また、モータ２１１のモータ軸に、歯車２１１１に代えて円柱状部材を取り付け、円柱状部材の円柱面と台部２６の正のＺ方向側の面との摩擦により、台部２６を台部２７に対して、直交座標上のＺ方向と平行な軸回りに回動させてもよい。この場合、摩擦力を上げるために、円柱状部材の円柱面、及び台部２６の直交座標上の正のＺ方向側の面の少なくとも１つの面を荒らしたり、面に凹凸を付けたりしてもよい。
【００４５】
尚、モータ２１１は、「第３の原動機」の一例である。また、本実施形態では、保持部２５、及び台部２７は、台部２６に直接的に接続している。
【００４６】
モータ２１２のモータ軸にはプーリー２１２１が取り付けられる。プーリー２１２１にはワイヤ２１２２が巻き付けられ、モータ２１２の回動により、プーリー２１２１はワイヤ２１２２を巻き取ることができる。ワイヤ２１２２の一端は、固定部２２の接続部２２３に接続し、他端はプーリー２１２１に接続する。
【００４７】
モータ２１３のモータ軸にはプーリー２１３１が取り付けられる。プーリー２１３１にはワイヤ２１３２が巻き付けられ、モータ２１３の回動により、プーリー２１３１はワイヤ２１３２を巻き取ることができる。ワイヤ２１３２の一端は、固定部２２の接続部２２４に接続し、他端は固定部２２の接続部２２５に接続する。ワイヤ２１３２の両端の間にはプーリー２１３１が介在している。ワイヤ２１３２は、プーリー２１３１に巻き付けられた状態で、両端が接続部２２４及び２２５にそれぞれ接続する。
【００４８】
モータ２１２は、「第１の原動機」の一例であり、ワイヤ２１２２は、「第１の糸状部材」の一例である。モータ２１３は、「第２の原動機」の一例であり、ワイヤ２１３２は、「第２の糸状部材」の一例である。
【００４９】
図２Ｂに示されているように、ワイヤ２１２２は、プーリー２１２１に巻き付けるために、一部が台部２６の内部に収容される。同様にワイヤ２１３２は、プーリー２１３１に巻き付けるために、一部が台部２６の内部に収容される。台部２６は、モータ２１２及び２１３を収容する空間と外部とを連通させる連通孔を備える。ワイヤ２１２２及び２１３２は、連通孔を通して、外部から台部２６の内部の空間に導かれる。
【００５０】
台部２６の固定部２２と対向する面の中心付近には、球状継手２８が設けられる。球状継手２８は、例えば金属の球体であり、球状継手２８は台部２６に固定される。
【００５１】
固定部２２は、図２Ａに示されているように、三角形状の平板である。固定部２２の正のＺ方向側の面２２１は、物体５０と接触する面であり、「物体と接触する面」の一例である。
【００５２】
固定部２２は、面２２１とは反対側の面で、台部２６に固定された球状継手２８に傾斜可能に接続する。本実施形態では、固定部２２は、台部２６に間接的に接続している。
【００５３】
モータ２１２を回動させると、固定部２２の接続部２２３はワイヤ２１２２により引っ張られ、固定部２２は球状継手２８との接続部分を支点として、負のＺ方向側に傾斜する。反対に、ワイヤ２１２２による引っ張る力が小さくなる方向にモータ２１２を回動させると、固定部２２の上記の傾斜は小さくなる。モータ２１２の回動量、回動方向、回動速度、回動加速度等を調整することで、傾斜の角度、方向、速度、加速度等を変化させることができる。
【００５４】
一方、モータ２１３を回動させると、固定部２２の接続部２２４、及び接続部２２５は、ワイヤ２１３２により引っ張られ、固定部２２は球状継手２８との接続部分を支点として、負のＺ方向側に傾斜する。反対に、ワイヤ２１３２による引く力が小さくなる方向にモータ２１３を回動させると、固定部２２の上記の傾斜は小さくなる。モータ２１３の回動量、回動方向、回動速度、回動加速度等を調整することで、傾斜の角度、方向、速度、加速度等を変化させることができる。
【００５５】
このように、モータ２１２、及びモータ２１３の回動により、球状継手２８との接続部分を支点として、所定の角度、方向、速度、加速度等で固定部２２を傾斜させることができる。尚、金属を材質とするワイヤ２１２２、及び２１３２に代えて、プラスチックを材質とする糸等を用いてもよい。接続部２２３、２２４、及び２２４におけるワイヤ２１２２、及び２１３２と固定部２２との接続は、接着剤で接着して接続させてもよいし、ワイヤ２１２２、及び２１３２を固定部２２にネジ止めして接続させてもよい。
【００５６】
固定部２２の面の球状継手２８に接続する部分に、球状継手２８の球体が嵌る凹み等の受け部を設けてもよい。受け部を設けることで、固定部２２がワイヤ２１２２、及び２１３２に引っ張られた際に、球状継手２８に対して固定部２２の面が滑ることを抑制することができる。これにより、球状継手２８を支点とした固定部２２の傾斜を、安定して行わせることができる。
【００５７】
図３は、本実施形態に係る力覚提示装置の動作の一例について説明する図である。図３では、力覚提示装置１０の有する保持部２５と、台部２６と、台部２７と、球状継手２８と、固定部２２とが示されている。
【００５８】
保持部２５は、破線で示されているユーザの手７０を保持するためのベルトである。保持部２５は台部２７に接続し、台部２７を固定する。台部２６は、台部２７に、図中に破線で示されている矢印１１の方向に回動可能に接続する。固定部２２は、台部２６に、球状継手２８を介して傾斜可能に接続する。
【００５９】
固定部２２は、物体５０と接触する面２２１により、物体５０を固定する。物体５０は、例えばスマートフォンである。固定部２２は、面２２１に設けられた両面テープにより物体５０を粘着し、固定する。但し、固定部２２による物体５０の固定方法はこれに限定されない。例えば、物体が磁性体であれば、固定部２２に磁性を持たせ、磁力により物体５０を固定してもよい。また固定部２２に吸盤等を設け、吸盤の吸着力で物体５０を固定してもよい。
【００６０】
上述したように、台部２６は、内部にモータ２１１、２１２、及び２１３を収容する。台部２６は、モータ２１１の回動により、台部２７に対して図中に破線で示されている矢印１１の方向に回動可能である。台部２６の回動により、固定部２２に含まれる面２２１は、手７０に対して矢印１１の方向に回動することができる。
【００６１】
面２２１は、モータ２１２、及び２１３の回動により、図中に一点鎖線で示されている矢印１２の方向に傾斜可能である。また面２２１は、モータ２１２、及び２１３の回動により、図中に二点鎖線で示されている矢印１３の方向に傾斜可能である。これにより、面２２１は、手７０に対して矢印１２の方向、及び矢印１３の方向に傾斜することができる。
【００６２】
面２２１の手７０に対する回動により、面２２１に固定された物体５０は、矢印１１で示されている方向に所定の量、及び回動トルクで回動する。また、面２２１の手７０に対する傾斜により、面２２１に固定された物体５０は、矢印１２、及び１３の方向に所定の角度、及び加速度で傾斜する。これらにより、力覚提示装置１０は、物体５０に接触するユーザの手７０に所望の力覚を提示することができる。
【００６３】
尚、矢印１１で示される方向の回動は、「面と交差する軸回りの回動」の一例である。モータ２１１は矢印１１で示される方向に面２２１を回動させる。矢印１２で示される方向の傾斜は、「第１の方向の傾斜」の一例である。モータ２１２、又はモータ２１３は、矢印１２で示される方向に面２２１を傾斜させる。矢印１３で示される方向の傾斜は、「第２の方向の傾斜」の一例である。モータ２１２、又はモータ２１３は、矢印１３で示される方向に面２２１を傾斜させる。
【００６４】
次に図４を参照し、力覚提示装置１０の処理について説明する。図４は、実施形態に係る力覚提示装置の処理の一例を示すシーケンス図である。
【００６５】
先ず、回動量センサ２３は、３軸駆動部２１の各モータの回動量を検出し、姿勢センサ２４は、力覚提示装置１０の姿勢を検出する（ステップＳ４１）。ここで、回動量センサ２３は、例えば、ユーザにより力覚提示装置１０の回動量が変更された際、或いは所定の周期で、３軸駆動部２１の各モータの現在の回動量を検出する。同様に、姿勢センサ２４は、例えば、ユーザにより力覚提示装置１０が変更された際、或いは所定の周期で、力覚提示装置１０の現在の姿勢を検出する。回動量、及び姿勢の検出値は送信部３３に出力される。
【００６６】
続いて、送信部３３は、検出値に基づく物体５０の回動量データ、及び姿勢データを示す信号を、外部装置６０に送信する（ステップＳ４２）。外部装置６０は、仮想空間における仮想物体の回動量と、送信部３３から受信した実空間における物体の回動量データ、及び姿勢データとに基づき、物体５０を介して力覚提示装置１０が発生し、例えば手の指等を介して発生させる力覚を提示する力ベクトルを算出する。外部装置６０は、算出された力ベクトルに基づき、３軸駆動部２１の回動量、回動方向、回動速度、回動トルク等を指示する制御指令を生成し、力覚提示装置１０に送信する。
【００６７】
続いて、受信部３１は、受信した制御指令を駆動制御部３２に出力する。駆動制御部３２は、制御指令に基づいて３軸駆動部２１の各モータの回動を制御する（ステップＳ４３）。この制御において、回動量センサ２３は３軸駆動部２１の回動量を検出し、駆動制御部３２は回動量センサ２３からのフィードバック信号を用いて、３軸駆動部２１の各モータの回動を制御する。３軸駆動部２１により固定部２２が回動、及び傾斜される。
【００６８】
このようにして、固定部２２を回動、及び傾斜させることで、固定部２２の面２２１に固定された物体５０を介して、ユーザに力覚を提示することができる。
【００６９】
以上説明してきたように、本実施形態では、物体５０を力覚提示装置１０の固定部２２に含まれる面２２１に固定し、物体５０を介して力覚を提示する。力覚提示装置１０とユーザの皮膚との接触部位に限らず、物体５０とユーザの皮膚との接触部位も含めた広い範囲で力覚を提示できる。これにより、例えば、手のひらの広い範囲に生じる比較的大きな力による力覚の提示が可能になる。
【００７０】
また力覚提示装置がユーザの皮膚との接触部位に与える力覚の提示では、力覚提示装置の形状によって当該力覚の提示可能な範囲が制限される場合がある。本実施形態によれば、物体５０を介して力覚を提示し、このような物体５０として、スマートフォン等の携帯機器やテレビのリモコン等の任意の物品を用いることができる。そのため、提示したい力覚に、より適した物品を介して力覚を提示することで、力覚提示装置の形状による、提示可能な力覚の制限を緩和することができる。
【００７１】
例えば野球用のバットやボール等の物体５０を固定部２２に固定することで、バッティングの際にバットから受ける力覚や、ボールをキャッチした時にボールから受ける力覚等を、バットやボールを介して提示することが可能になる。
【００７２】
このように本実施形態によれば、提示可能な力覚の多様性を拡大し、様々な力覚を適切に提示することができる。
【００７３】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態の力覚提示装置の一例について説明する。尚、上述した実施形態と同一の構成の説明を省略する。
【００７４】
図５Ａ〜５Ｃは、第２の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例について説明する図である。図５Ａは、第２の実施形態に係る力覚提示装置１０ａの上面図である。図５Ｂは、第２の実施形態に係る力覚提示装置１０ａの側面図である。図５Ｃは、第２の実施形態に係る力覚提示装置１０ａの斜視図である。
【００７５】
図５Ａ〜５Ｃにおいて、保持部２５ａは空洞である中空部２５１ａを備える。この中空部２５１ａは、ユーザが当該空洞に指を挿入させて保持するものである。これにより、ユーザは、保持部２５ａの中空部２５１ａに指を通すようにして、力覚提示装置１０ａを指に装着する。保持部２５ａは、換言すると、空洞を備えた円環状部材である。但し、保持部２５ａは、完全な円環でなくとも、少なくとも円環状の形状の一部が欠けたような部材であってもよい。
【００７６】
また、図５Ａに示す保持部２５ａは、例えば、永久磁石で形成されており、具体的には、ＤＣブラシレスモータにより構成されるモータ２１５の固定子としての機能も有する。
【００７７】
図５Ａまたは図５Ｂに示すモータ２１５は、固定子として機能する保持部２５ａと、回転子２１５１とを有し、円筒状部材２５４の内側に配置されている。モータ２１５は、制御部３０とケーブル等で電気的に接続し、制御部３０からの制御信号に応じてＹ方向に沿った軸回りに、回転子２１５１を保持部２５ａに対して回動させる。回転子２１５１はコイルを備え、コイルに流れる電流の向きを切り替えることで磁力の反発、吸引の力で回動力が生成される。
【００７８】
尚、モータ２１５は、「第３の原動機」の一例である。また保持部２５ａは、「固定子」の一例である。
【００７９】
上述したモータ２１５は、具体的には、ＤＣブラシレスモータを用いることができる。
【００８０】
ここで、ＤＣブラシレスモータは、一般に、コイルを備える固定子に対し、永久磁石で形成された回転子を回動させる。しかしながら、本実施形態では、保持部２５ａは保持部２５ａに含まれる中空部２５１ａでユーザの指を保持するため、保持部２５ａは指に固定され、回転子２１５１が保持部２５ａに対して回動する。そのため、永久磁石で形成された保持部２５ａを「固定子」と称し、コイルを備える回転子２１５１を「回転子」と称している。
【００８１】
台部２６ａは、Ｚ方向を軸方向とする円柱状の部材である。台部２６ａの正のＺ方向側の面には、正のＺ方向側に延びる角支柱２５２ａ、及び角支柱２５３ａが設けられる。角支柱２５２ａは、円筒状部材２５４を介して、モータ２１５、及びモータ２１５に含まれる保持部２５ａをＸ方向に沿った軸回りに回動可能に支持する。角支柱２５３ａは、プーリー２１４２と円筒状部材２５４を介して、モータ２１５、及びモータ２１５に含まれる保持部２５ａを、Ｘ方向に沿った軸回りに回動可能に支持する。プーリー２１４２は、角支柱２５３ａと円筒状部材２５４との間に介在し、円筒状部材２５４に固定される。尚、上記の「Ｘ方向に沿った軸回りの回動」は、Ｙ方向に保持部２５ａを傾ける「あおり」と称することもできる。
【００８２】
本実施形態では、モータ２１５を内側に配置する円筒状部材２５４を介して、角支柱２５２ａ、及び２５３ａがモータ２１５を支持する例を示したが、これには限定されない。円筒状部材２５４を介さずに、角支柱２５２ａ、及び２５３ａがモータ２１５を支持する構成にしてもよい。また、本実施形態では、保持部２５ａは、台部２６ａに間接的に接続している。
【００８３】
台部２６ａは、内部に空間を備え、モータ２１１と、モータ２１４とを収容している。モータ２１１と、モータ２１４は、それぞれ制御部３０とケーブル等により電気的に接続し、制御部３０からの制御信号により回動可能である。
【００８４】
モータ２１４のモータ軸には、プーリー２１４１が取り付けられている。プーリー２１４１とプーリー２１４２には帯状のベルト２１４３が掛け回され、モータ２１４の回動が、プーリー２１４１とベルト２１４３を介してプーリー２１４２に伝達される。プーリー２１４２のＸ方向に沿った軸回りの回動により、円筒状部材２５４を介して、保持部２５ａがＸ方向に沿った軸回りに回動する。
【００８５】
図５Ｃに示されているように、台部２６ａの正のＺ方向側の面には、ベルト２１４３を台部２６ａの内部のプーリー２１４１に掛け回すことができるように、台部２６ａの内部と外部を連通させる連通孔２１４４が設けられている。
【００８６】
尚、モータ２１４は、「第１の原動機」の一例であり、プーリー２１４１は、「第１の定滑車部材」の一例である。プーリー２１４２は、「第２の定滑車部材」の一例である。ベルト２１４３は、「帯状部材」の一例である。
【００８７】
固定部２２ａは、台部２６ａの負のＺ方向側の面に接続する。固定部２２ａは、台部２６ａと同様に、Ｚ方向に沿った方向を軸とする円柱状の部材である。台部２６ａは、円柱の軸を回動軸として回動可能に固定部２２ａと接続する。固定部２２ａの負のＺ方向側の面２２１ａは、物体５０と接触する面であり、「物体と接触する面」の一例である。また、本実施形態では、固定部２２ａは、台部２６ａに直接的に接続している。
【００８８】
モータ２１１のモータ軸には歯車２１１１が取り付けられる。固定部２２ａの台部２６ａと対向する側の面には、歯車２１１１の歯と噛み合い可能に、円周方向に歯２２２ａが設けられている。歯車２１１１と歯２２２ａとが噛み合うことで、モータ２１１によるＹ方向に沿った軸回りの回動が方向変換され、台部２６は、固定部２２ａに対して、Ｚ方向に沿った軸回りに回動する。
【００８９】
固定部２２ａに設けられた歯２２２ａの機能は、第１の実施形態における台部２７に設けられた歯２７１と同様である。またモータ２１１により、固定部２２ａに対して台部２６ａが回動する機能は、第１の実施形態で説明した、モータ２１１により台部２７に対して台部２６ａが回動する機能と同様である。
【００９０】
尚、モータ２１１は、「第２の原動機」の一例である。
【００９１】
モータ２１１、２１４、及び２１５には、それぞれロータリーエンコーダが取り付けられ、力覚提示装置１０ａは、ジャイロセンサを備えている。ロータリーエンコーダ、及びジャイロセンサの機能は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【００９２】
次に図６は、本実施形態に係る力覚提示装置の動作の一例について説明する図である。図６は、力覚提示装置１０ａの有する円筒状部材２５４と、台部２６ａと、固定部２２ａとを示している。
【００９３】
固定部２２ａに含まれる面２２１ａは、物体５０に接触し、物体５０を固定している。物体５０は例えばスマートフォンである。面２２１ａでの物体５０の固定は、第１の実施形態における面２２１による物体５０の固定と同様である。
【００９４】
固定部２２ａの正のＺ方向側の面は、台部２６ａに対し、図中に破線で示されている矢印１１の方向に回動可能に接続する。台部２６ａの正のＺ方向側の面には、角支柱２５３ａと、図示を省略する角支柱２５２ａが設けられている。角支柱２５２ａと角支柱２５３ａは、円筒状部材２５４を、図中に一点鎖線で示されている矢印１４の方向に回動可能に支持する。
【００９５】
上述したように、円筒状部材２５４の内側には、モータ２１５が設けられ、モータ２１５の備える固定子は保持部２５ａとして機能する。保持部２５ａは中空部２５１ａを備え、中空部２５１ａに通されたユーザの指７１を保持する。モータ２１５の回動によりユーザの指７１に対し、円筒状部材２５４は、図中に二点鎖線で示されている矢印１５の方向に回動する。
【００９６】
このように、固定部２２ａ、及び固定部２２ａに含まれる面２２１ａは、モータ２１１、２１４、及び２１５により、保持部２５ａに保持されたユーザの指７１に対し、矢印１１、矢印１４、及び矢印１５で示されている方向に回動することができる。
【００９７】
尚、矢印１１で示される方向の回動は、「面と交差する軸回りの回動」の一例である。モータ２１１は、矢印１１で示される方向に面２２１ａを回動させる。矢印１４で示される方向の回動は、「円筒の円筒軸と交差する軸回りの回動」の一例である。モータ２１４は、矢印１４で示される方向に面２２１ａを回動させる。矢印１５で示される方向の回動は、「円筒軸回りの回動」の一例である。モータ２１５は、矢印１５で示される方向に面２２１ａを回動させる。
【００９８】
力覚提示装置１０ａは、保持部２５ａを介してユーザの指７１により保持されている。尚、図６にはユーザの指の１本のみが示されているが、ユーザの他の指や手のひらにも、力覚提示装置１０ａの固定部２２ａに固定された物体５０は接触している。説明の便宜のため、図６では、ユーザの他の指や手のひらは図示が省略されている。
【００９９】
固定部２２ａに含まれる面２２１ａの指７１に対する回動により、面２２１ａに固定された物体５０は、矢印１１、矢印１４、及び矢印１５で示されている方向に所定の量、及び回動トルクで回動する。これらにより、力覚提示装置１０ａは、物体５０に接触するユーザの手に、所望の力覚を提示することができる。
【０１００】
以上説明してきたように、本実施形態では、保持部２５ａは中空部２５１ａを含み、力覚提示装置１０ａをユーザの指に装着可能にしている。指を通すだけでよいため、ユーザはより簡易的に力覚提示装置を装着することが可能になる。
【０１０１】
尚、本実施形態では、円筒状部材２５４と、円筒状部材２５４の内側に配置したモータ２１５を一体として、Ｘ軸に沿った軸回りに回動させる例を示したが、内側のモータ２１５のみをＸ軸に沿った軸回りに回動させる構成にしてもよい。この場合、例えばモータ軸に傘歯車を取り付けた、Ｙ軸に沿った軸回りに回動可能なモータを、台部２６ａの内部空間に収容する。また内側のモータ２１５に、Ｘ軸に沿った軸回りに回動可能な傘歯車を取り付ける。Ｙ軸に沿った軸回りに回動可能なモータによる回動を、上記の２つの傘歯車を噛み合わせることでＸ軸に沿った軸回りの回動に方向変換する。これにより内側のモータ２１５のみをＸ軸に沿った軸回りに回動させてもよい。
【０１０２】
上記以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【０１０３】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態の力覚提示装置の一例について説明する。尚、上述した実施形態と同一の構成の説明を省略する。
【０１０４】
図７Ａ〜７Ｂは、第３の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例について説明する図である。図７Ａは、第３の実施形態に係る力覚提示装置１０ｂの上面図である。図７Ｂは、第３の実施形態に係る力覚提示装置１０ｂの側面図である。尚、力覚提示装置１０ｂの斜視図は、図５Ｃと同様であるため省略する。
【０１０５】
図７Ａ〜７Ｃにおいて、保持部２５ｂは空洞である中空部２５１ｂを含み、ユーザの指を中空部２５１ｂに挿入させて、保持する。ユーザは、保持部２５ｂに含まれる中空部２５１ｂに指を通すことで、力覚提示装置１０ｂを指に装着することができる。保持部２５ｂは、換言すると、円環状部材である。但し、円環の少なくとも一部であればよく、円環の一部が欠けたような部材であってもよい。
【０１０６】
保持部２５ｂは、円筒状部材２５４ｂの内側に、Ｙ方向に沿った軸回りに回動可能に配置されている。保持部２５ｂの外周面において、負のＹ方向側の端部付近には、歯車２５５ｂが設けられている。歯車２５５ｂは、保持部２５ｂの外周に直接形成されてもよいし、保持部２５ｂとは別の部材として形成され、保持部２５ｂに取り付けられてもよい。
【０１０７】
円筒状部材２５４ｂは、内部に空間を備え、モータ２１６を収容している。モータ２１６は、制御部３０とケーブル等により電気的に接続し、制御部３０からの制御信号により回動可能である。
【０１０８】
モータ２１６のモータ軸には、歯車２１６１が取り付けられている。歯車２１６１と保持部２５ｂに設けられた歯車２５５ｂとは噛み合い可能である。モータ２１６の回動により、歯車２１６１、及び歯車２５５ｂを介して、保持部２５ｂは、Ｙ方向に沿った軸回りに回動することができる。
【０１０９】
歯車２５５ｂは、「第１の歯車」の一例である。モータ２１６は、「第３の原動機」の一例である。歯車２１６１は、「第３の歯車」の一例である。
【０１１０】
台部２６ａの正のＺ方向側の面には、正のＺ方向側に延びる角支柱２５２ａ、及び角支柱２５３ａが設けられる。角支柱２５２ａは、円筒状部材２５４ｂを介して、保持部２５ｂをＸ方向に沿った軸回りに回動可能に支持する。角支柱２５３ａは、プーリー２１４２と円筒状部材２５４を介して、保持部２５ｂをＸ方向に沿った軸回りに回動可能に支持する。プーリー２１４２は、角支柱２５３ａと円筒状部材２５４ｂとの間に介在し、円筒状部材２５４に固定される。
【０１１１】
モータ２１１により台部２６ａが固定部２２ａに対して回動する機能と、モータ２１４により円筒状部材２５４ｂがＸ方向に沿った軸回りに回動する機能は、第２の実施形態で説明したものと同様である。
【０１１２】
本実施形態に係る力覚提示装置の動作の一例は、図６に示されているものと同様である。モータ２１１は、図６に矢印１１で示される方向に面２２１ａを回動させる。モータ２１４は、図６に矢印１４で示される方向に面２２１ａを回動させる。モータ２１６は、図６に矢印１５で示される方向に面２２１ａを回動させる。
【０１１３】
本実施形態によれば、円筒状部材２５４ｂの内側に保持部２５ｂを配置し、歯車２５５ｂを介して円筒状部材２５４ｂの内部空間に収容したモータ２１６により、保持部２５ｂをＹ方向に沿った軸回りに回動させる。これによりユーザの指に対して、指の周方向に固定部２２ａに含まれる面２２１ａを回動させることができる。回転子、又は固定子に中空部を含むモータ等の特別なモータを用いることなく、ユーザの指に対して、指の周方向に面２２１ａを回動させることができる。
【０１１４】
尚、上記以外の効果は、第１の実施形態で説明したものと同様である。
【０１１５】
［第４の実施形態］
次に、第４の実施形態の力覚提示装置の一例について説明する。尚、上述した実施形態と同一の構成部の説明を省略する。
【０１１６】
図８Ａ〜８Ｂは、第４の実施形態に係る力覚提示装置の構成の一例について説明する図である。図８Ａは、第４の実施形態に係る力覚提示装置１０ｃの上面図である。図８Ｂは、第４の実施形態に係る力覚提示装置１０ｃの側面図である。尚、力覚提示装置１０ｃの斜視図は、図５Ｃと同様であるため省略する。
【０１１７】
図８Ａ〜８Ｂにおいて、保持部２５ｃは中空部２５１ｃを含み、ユーザの指を中空部２５１ｃに挿入させて、保持する。ユーザは、保持部２５ｃに含まれる中空部２５１ｃに指を通すことで、力覚提示装置１０ｃを指に装着することができる。保持部２５ｃは、換言すると、円環状部材である。但し、円環の少なくとも一部であればよく、円環の一部が欠けたような部材であってもよい。
【０１１８】
保持部２５ｃは、円筒状部材２５４ｃの内側に、Ｙ方向に沿った軸回りに回動可能に配置されている。保持部２５ｃにおいて、負のＹ方向側の端部付近には、歯車２５５ｃが取り付けられている。但し、歯車２５５ｃは、保持部２５ｃの外周に直接形成されてもよい。
【０１１９】
台部２６ｃは、Ｚ方向を軸方向とする円柱状の部材である。台部２６ｃの正のＺ方向側の面には、正のＺ方向側に延びる角支柱２５２ａと、角支柱２５３ｃと、角支柱２１７４が設けられる。角支柱２５２ａ、及び２５３ｃは、Ｘ方向において円筒状部材２５４ｃを挟むように台部２６ｂに配置され、円筒状部材２５４ｃを介して、保持部２５ｃをＸ方向に沿った軸回りに回動可能に支持する。
【０１２０】
角支柱２１７４の正のＺ方向の端部付近には、プーリー２１７３がＹ方向に沿った軸回りに回動可能に取り付けられている。プーリー２１７３は歯車２１７５に接続し、歯車２１７５は、歯車２５５ｃに噛み合い可能に配置されている。
【０１２１】
プーリー２１７１とプーリー２１７３には、帯状のベルト２１７２が掛け回されている。モータ２１７の回動は、プーリー２１７１、ベルト２１７２、及びプーリー２１７３を介して歯車２１７５に伝達される。歯車２１７５は歯車２５５ｃと噛み合い、歯車２５５ｃを回動させることで、保持部２５ｃをＹ軸に沿った軸回りに回動させる。
【０１２２】
モータ２１１により、台部２６ｃが固定部２２ａに対し、Ｚ方向に沿った軸回りに回動する機能は、第２の実施形態で説明したものと同様である。
【０１２３】
歯車２５５ｃは、「第１の歯車」の一例である。歯車２１７５は、「第２の歯車」の一例である。プーリー２１７３は、「第１の定滑車部材」の一例である。モータ２１１は、「第１の原動機」の一例である。ベルト２１７２は、「帯状部材」の一例である。歯車２１１１は、「第３の原動機」の一例である。モータ２１７は、「第２の原動機」の一例である。プーリー２１７１は、「第２の定滑車部材」の一例である。
【０１２４】
本実施形態に係る力覚提示装置の動作の一例は、図６に示されているものに含まれる。モータ２１１は、図６に矢印１１で示される方向に面２２１ａを回動させる。モータ２１７は、図６に矢印１５で示される方向に面２２１ａを回動させる。
【０１２５】
本実施形態によれば、台部２６ｃの内部空間に収容したモータ２１７により、歯車２１７５、及び２５５ｃを介して保持部２５ｃをＹ方向に沿った軸回りに回動させる。これにより、ユーザの指に対して、指の周方向に固定部２２ａに含まれる面２２１ａを回動させることができる。内側に保持部２５ｃを配置する円筒状部材２５４ｃの内部空間にモータを配置せず、簡易な構成により、ユーザの指に対して、指の周方向に面２２１ａを回動させることができる。
【０１２６】
尚、上記以外の効果は、第１、及び３の実施形態で説明したものと同様である。
【０１２７】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。また、上述した各実施例の一部又は全部を組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０、１０ａ、１０ｂ  力覚提示装置
２０  力覚提示部
２１  ３軸駆動部
２２、２２ａ  固定部
２３  回動量センサ
２４  姿勢センサ
２５、２５ａ、２５ｂ  保持部
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２７  台部
２８  球状継手
３０  制御部
３１  受信部
３２  駆動制御部
３３  送信部
４０  電源
５０  物体
６０  外部装置
７０  手
７１  指
２１１、２１２、２１３、２１４、２１５、２１６、２１７  モータ
２２１、２２１ａ  面
２２２ａ、２７１  歯
２２３、２２４、２２５  接続部
２５１ａ、２５１ｂ、２５１ｃ  中空部
２５２ａ、２５３ａ、２５３ｃ、２１７４  角支柱
２５４、２５４ｂ、２５４ｃ  円筒状部材
２５５ｂ、２５５ｃ、２１１１、２１６１、２１７５  歯車
２１５１  回転子
２１２１、２１３１、２１４１、２１４２、２１７１、２１７３  プーリー
２１２２、２１３２  ワイヤ
２１４３、２１７２  ベルト
２１４４  連通孔
【図１Ａ】
2020004337.tif 000003
【図１Ｂ】
2020004337.tif 000004
【図２Ａ】
2020004337.tif 000005
【図２Ｂ】
2020004337.tif 000006
【図２Ｃ】
2020004337.tif 000007
【図３】
2020004337.tif 000008
【図４】
2020004337.tif 000009
【図５Ａ】
2020004337.tif 000010
【図５Ｂ】
2020004337.tif 000011
【図５Ｃ】
2020004337.tif 000012
【図６】
2020004337.tif 000013
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2020004337.tif 000016
【図８Ｂ】
2020004337.tif 000017