(57)【要約】【課題】操作反力を精密に付与することができる回転制御機構及びこれを用いた負荷発生装置を提供する。【解決手段】回転制御機構１は、略円筒状のハウジング２と、回転自在に支持される回転部３と、磁気発生機構４と、回転部３と一体に回転する可動部材５と、回転部３に巻かれたワイヤ６と、回転部３とハウジング２に接続されて回転部３を所定の方向に巻き付けるゼンマイバネ７を備える。磁気発生機構４の第１ヨーク８と第２ヨーク９との隙間１３を横断する磁束が発生すると、隙間１３の内部に充填されている磁気粘性流体１４内で、磁性粉或いは磁性粒の凝集構造やブリッジ構造が変化するため、磁気粘性流体１４内に設けられている可動部材５に生じる摩擦力が変化する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取り可能な引出し材と、前記引出し材を巻き取る回転部と、前記引出し材を引き出すための荷重を自在に付与する荷重発生機構と、引き出された前記引出し材を前記回転部に巻き取らせるための巻き取り部と、を備え、
前記荷重発生機構は、前記回転部と連動して回転動作する可動部材と、前記可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、前記隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体とを有し、
さらに、前記磁気発生機構への通電量を変化させる通電制御部を備えていることを特徴とする回転制御機構。
【請求項２】
前記回転部の回転角を検出する角度検出部を備え、
前記通電制御部で、前記角度検出部の検出値から前記引出し材の引き出し量を検出することを特徴とする請求項１に記載の回転制御機構。
【請求項３】
前記回転部を回転自在に支持する支持部を備え、
前記巻き取り部は、前記回転部に一端が接続され、他端が前記支持部に接続されるゼンマイバネを備える請求項１または請求項２に記載の回転制御機構。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転制御機構を備える負荷発生装置であって、
操作者の手に装着可能なグローブ部と、前記グローブ部において操作者の指の位置に配置され前記引出し材の先端部が接続される触覚付与部が設けられていることを特徴とする負荷発生装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転制御機構と、前記引出し材の先端位置を検出する空間座標計測部と、を備え、
前記空間座標計測部で計測された空間座標と仮想物体の座標データとを比較して、前記空間座標と前記座標データが接触する際に、前記荷重発生機構で所望の荷重を発生させることを特徴とする負荷発生装置。
【請求項６】
操作者の手に装着可能なグローブ状の被覆部を備える請求項５に記載の負荷発生装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の回転制御機構を備え、前記引出し材の引き出し量を所定の時間間隔で検出し、前記引き出し量の時間変化が所定の閾値以下のときに、前記負荷発生機構に、前記巻き取り部の巻き取り力より大きな制動力を発生させることを特徴とする負荷発生装置。
【請求項８】
請求項２に記載の回転制御機構を備え、前記角度検出部で検出された角度に基づいてワイヤの引き出し量を求める距離算出部を有することを特徴とする負荷発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気粘性流体を使用して回転抵抗を変化させることができる回転制御機構及びこれを用いた負荷発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、計算機内部にあるデータとしての仮想物体を、操作者にあたかも存在するかのように感じさせて、製品の使い勝手などを事前に体験することができる技術、あるいは、遠方などにある対象物体を、操作者があたかも手元にあるように感じながら操作できる技術等に応用可能な力覚呈示装置として、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術は、柔軟な手袋の手指の腹の面などの接触可能な面に当てる部材と、この部材を手指の曲げと反対方向に引っ張るワイヤと、ワイヤを自在に案内するチューブの一部分を固定する部材を、手指に装着する柔軟な手袋の外側に取り付け、ワイヤを案内するチューブを手袋より延長し、チューブの手袋とは逆の端よりワイヤを取り出し、ワイヤを巻取る手段を設けたものである。巻き取り手段は、直流電動機で構成し、力覚に対応した電流で駆動している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−３２４６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、直流電動機を用いたワイヤの巻き取り装置を用いている。具体的には、直流電動機の出力軸にプーリを取り付け、プーリにワイヤを巻き取っており、直流電動機のトルクを制御して手指にかかる力が、与えようとする力覚に等しくなるように制御するものとなっている。
【０００６】
このような特許文献１に記載の技術は、操作者の指の感触に適合させるようにモータの制御を行う必要があり、制御が困難であった。また、操作者の指に操作反力を付与するための機構が複雑化してしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、操作反力を精密に付与することができる回転制御機構及びこれを用いた負荷発生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の回転制御機構は、巻き取り可能な引出し材と、前記引出し材を巻き取る回転部と、前記引出し材を引き出すための荷重を自在に付与する荷重発生機構と、引き出された前記引出し材を前記回転部に巻き取らせるための巻き取り部と、を備え、前記荷重発生機構は、前記回転部と連動して回転動作する可動部材と、前記可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、前記隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体とを有し、さらに前記磁気発生機構への通電量を変化させる通電制御部を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の回転制御機構は、前記回転部の回転角を検出する角度検出部を備え、前記通電制御部で、前記角度検出部の検出値から前記引出し材の引き出し量を検出する。
【００１０】
また、本発明の回転制御機構は、前記回転部を回転自在に支持する支持部を備え、前記巻き取り部は、前記回転部に一端が接続され、他端が前記支持部に接続されるゼンマイバネを備える。
【００１１】
また、本発明の負荷発生装置は、上記回転制御機構を備え、操作者の手に装着可能なグローブ部と、前記グローブ部において操作者の指の位置に配置され前記引出し材の先端部が接続される触覚付与部が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の負荷発生装置は、回転制御機構と、前記引出し材の先端位置を検出する空間座標計測部と、を備え、前記空間座標計測部で計測された空間座標と仮想物体の座標データとを比較して、前記空間座標と前記座標データが接触する際に、前記荷重発生機構で所望の荷重を発生させることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の負荷発生装置は、操作者の手に装着可能なグローブ状の被覆部を備える。
【００１４】
また、本発明の負荷発生装置は、上記回転制御機構を備え、前記引出し材の引き出し量を所定の時間間隔で検出し、前記引き出し量の時間変化が所定の閾値以下のときに、前記負荷発生機構に、前記巻き取り部の巻き取り力より大きな制動力を発生させる。
【００１５】
また、本発明の負荷発生装置は、前記回転制御機構を備え、前記角度検出部で検出された角度に基づいてワイヤの引き出し量を求める距離算出部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、操作反力を精密に付与することができる回転制御機構及びこれを用いた負荷発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態の回転制御機構の一部を断面とした斜視図。
【図２】図１の回転制御機構の内部構造を示す説明的断面図。
【図３】回転制御機構を備える負荷発生装置の第１実施形態を示す説明図。
【図４】第１実施形態の負荷発生装置の機能を示すブロック図。
【図５】第１実施形態の負荷発生装置の作動を示すフローチャート。
【図６】回転制御機構を備える負荷発生装置の第２実施形態を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、本発明の回転制御機構及び負荷発生装置の実施形態の一例について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
まず、本実施形態の回転制御機構について、図１及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態の回転制御機構の一部を断面とした斜視図であり、図２は回転制御機構の内部構造を示す説明的断面図である。
【００２０】
回転制御機構１は、図１及び図２に示すように、略円筒状のハウジング２と、ハウジング２の中心位置に回転自在に支持される回転部３と、ハウジング２内に収納された磁気発生機構４と、回転部３と一体に回転する可動部材５と、回転部３に巻かれたワイヤ６と、回転部３とハウジング２に接続されて回転部３にワイヤ６を所定の方向に巻き付ける巻き取り部としてゼンマイバネ７を備えている。
【００２１】
ハウジング２は合成樹脂で形成され、磁気発生機構４、回転部３、ワイヤ６及びゼンマイバネ７を収納しており、ワイヤ６が巻かれている部分の外周面にワイヤ導出穴１８が設けられている。この本実施形態におけるハウジング２は、本発明における支持部を構成している。本実施形態では、ワイヤが引出し材である。ただし、引出し材は、巻き取り可能な帯体などであってもよい。さらには、引出し材は、それ自体が伸縮性を有する線材などであってもよい。
【００２２】
磁気発生機構４は、Ｎｅ−Ｆｅ合金などの軟磁性材料で形成された第１ヨーク８と第２ヨーク９とを備えており、両部材ともハウジング２内に固定されている。また、第１ヨーク８内には励磁コイル１０が設けられている。この励磁コイル１０を構成する巻線は、外部接続端子１１に接続されており、励磁コイル１０はこの外部接続端子１１を介して後述する負荷発生装置２０の通電制御部２９に接続されている。
【００２３】
第１ヨーク８及び第２ヨーク９には、中央に回転部３が回転自在に配置される貫通穴８ａ、９ａが設けられている。第１ヨーク８の貫通穴８ａには、ラジアル軸受け１２ａが設けられており、このラジアル軸受け１２ａによって回転部３を回転自在に支持している。
【００２４】
可動部材５は、回転部３と一体となって回転する円板状の部材であり、磁気発生機構４の第１ヨーク８及び第２ヨーク９の間に設けられた隙間１３に配置されている。また、この隙間１３には磁気粘性流体１４が充填されている。磁気粘性流体１４は、シリコーンオイルなどの油剤の内部に、Ｎｉ−Ｆｅ合金粉などの磁性粉または磁性粒が混在しているものである。
【００２５】
本実施形態では、上記可動部材５、磁気粘性流体１４及び磁気発生機構４により、本発明の荷重発生機構１５（図４参照）が形成されている。
【００２６】
回転部３は、ハウジング２にラジアル軸受け１２ａ及び１２ｂによって回転自在に支持されている軸状の部材である。この回転部３は、可動部材５よりも基端側（図２において右側）に、ワイヤ６が巻かれているワイヤ芯部３ａが設けられている。また、回転部３のワイヤ芯部３ａよりも基端側にはゼンマイバネ７が取り付けられている。
【００２７】
また、ハウジング２の先端部（図２において左側）には、回転部３の角度を検出する角度検出部１６が設けられている。この角度検出部１６は、いわゆるロータリエンコーダなどの回転検出部であり、回転部３の回転を光学的に検知して後述する通電制御部２９に送信する。または、角度検出部１６は回転式可変抵抗器や、光学回転センサなどであってもよい。
【００２８】
本実施形態の回転制御機構１は、上記構成となっているため、ワイヤ芯部３ａに巻かれているワイヤ６が外力によって引き出されると、ワイヤ６によって回転部３が回転する。その際、ゼンマイバネ７が圧縮される方向に回転される。従って、ワイヤ６を引き出す際には、ゼンマイバネ７の圧縮力が加わるが、本実施形態ではこのゼンマイバネ７は操作者が自由に指を動かすことができるよう、圧縮力は小さいものとなっている。
【００２９】
また、ワイヤ６にかかっていた外力がなくなったときは、ゼンマイバネ７に蓄積された弾性力により回転部３がワイヤ６の引き出し方向とは逆方向に回転し、ワイヤ６がワイヤ芯部３ａに巻き取られるようになっている。
【００３０】
このように、回転制御機構１においてワイヤ６が引き出され、或いは巻き取られる際には、回転部３が回転し、回転部３と一体となっている可動部材５も回転する。可動部材５は、磁気発生機構４の第１ヨーク８と第２ヨーク９との間の隙間１３に充填された磁気粘性流体１４の中で回転する。
【００３１】
このとき、第１ヨーク８の励磁コイル１０に電流が付与されると、励磁コイル１０に磁界が誘導されて第１ヨーク８と第２ヨーク９との隙間１３を横断する磁束が発生する。この磁束は、励磁コイル１０に付与される電流の大きさによって変化する。
【００３２】
このように、第１ヨーク８と第２ヨーク９との隙間１３を横断する磁束が発生すると、隙間１３の内部に充填されている磁気粘性流体１４内で、磁性粉或いは磁性粒の凝集構造やブリッジ構造が変化するため、磁気粘性流体１４内に設けられている可動部材５に生じる摩擦力が変化する。
【００３３】
励磁コイル１０に強い電流を加えると、磁気粘性流体１４内の磁性粉或いは磁性粒の凝集度合いが大きくなり、可動部材５に強い制動力が加わる。逆に、励磁コイルに加える電流が弱いと、磁気粘性流体１４内の磁性粉或いは磁性粒の凝集度合いが少ないため、可動部材５に加わる制動力は小さくなる。
【００３４】
次に、上記回転制御機構１を用いた第１実施形態の負荷発生装置２０について、図３〜図５を参照して説明する。図３は第１実施形態の負荷発生装置のグローブ部を示す説明図であり、図４は第１実施形態の負荷発生装置の機能を示すブロック図であり、図５は第１実施形態の負荷発生装置の作動を示すフローチャートである。
【００３５】
図３に示すように、第１実施形態の負荷発生装置２０は、グローブ部２１を備えており、グローブ部２１は、操作者の手の外部を覆う被覆部２２と、指先に装着される触覚付与部２３と、指の外部に配置されワイヤ６をガイドするガイド部２４と、手首に装着されて回転制御機構１が固定されている手首ホルダ２５とを備えている。
【００３６】
触覚付与部２３は、合成樹脂若しくは金属などの材料で形成されており、板状の部材を指の先の形状に合わせて湾曲させ、回転制御機構１のワイヤ６の先端部を接続できるように形成されている。ガイド部２４は、操作者の指が通る大きさの穴を有するリング状の部材であり、操作者の手の表面から所定の高さにワイヤ６を案内する部材である。
【００３７】
手首ホルダ２５は、操作者の手首の周囲を覆うリング状の部材であり、図示しない調節機構により操作者の手首の太さに合わせて内径を変更することができるようになっている。手首ホルダ２５の表面には、操作者の指に合わせて５台の回転制御機構１が取り付けられている。この５台の回転制御機構１からは、それぞれワイヤ６が延びており、その先端部が各指用に配置された触覚付与部２３に接続されている。また、回転制御機構１の角度検出部１６及び外部接続端子１１には接続ケーブル１ａが接続され、後述するコントローラ２６と接続されている。
【００３８】
次に、図４を参照して、第１実施形態の負荷発生装置２０の機能的構成について説明する。負荷発生装置２０は、回転制御機構１及びグローブ部２１の他に、コントローラ２６を備えている。コントローラ２６は、仮想現実表示用のいわゆるＶＲディスプレイ（図示省略）に設けられた空間座標計測部２７と、座標データ比較部２８と、磁気発生機構４への通電状態を制御する通電制御部２９とを備えている。
【００３９】
空間座標計測部２７は、ＶＲディスプレイに設けられたカメラ（図示省略）によってグローブ部２１の指先位置に設けられたマーカ３０の位置を読み取り、グローブ部２１の指先位置を検出する。また、本実施形態では、空間座標計測部２７によって操作者に見せるためのＶＲディスプレイにおける仮想物体３１の表示制御も行っている。
【００４０】
座標データ比較部２８は、操作者がＶＲディスプレイ（図示省略）を通じて見ている領域の状況を画像処理によって把握し、操作者が見えるように表示された仮想物体３１を含む領域において、グローブ部２１の位置を特定する。仮想物体３１は、ＶＲディスプレイにおいて、アニメーションとして、またはコンピュータグラフィックとして表示される。あるいは仮想物体３１の写真が表示されてもよい。
【００４１】
通電制御部２９は、角度検出部１６によって検出された回転部３の角度と、座標データ比較部２８からの信号により、磁気発生機構４に供給する電流の大きさを変化させるものである。本実施形態においては、通電制御部２９は、角度検出部１６によって検出された回転部３の角度に加えて、回転部３の角度の時間当たりの変化量（回転速度）を検出している。
【００４２】
次に、図５を参照して、第１実施形態の負荷発生装置２０の作動について説明する。まず、操作者はその手にグローブ部２１を装着する（ＳＴＥＰ１）。同時に、操作者は図示しないＶＲディスプレイを装着する。操作者はＶＲディスプレイを通じてグローブ部２１を見た場合、ＶＲディスプレイに手の３Ｄ映像が表示される。
【００４３】
この手の３Ｄ映像は、グローブ部２１のマーカ３０の動きが空間座標計測部２７によって計測され、操作者の指の動き及び手の動きに応じて、手の３Ｄ映像が動くようになっている（ＳＴＥＰ２）。ＶＲディスプレイ内の背景は、実際に操作者がいる場所の背景を投影してもよく、架空の３Ｄ映像であってもよい。
【００４４】
ここで、図３に示す仮想物体３１を操作者が触る場合の負荷発生装置２０の作動について説明する。図３の状態では、操作者の人差し指３２ｆは、仮想物体３１には触れていない。この状態では、操作者が自由に指を動かすことができるように、回転制御機構１では荷重発生機構１５による荷重は発生していない。
【００４５】
次に、操作者が仮想物体３１に触ろうとして人差し指３２ｆを仮想物体３１に近づけたときは、人差し指３２ｆの関節の角度が変化するので、人差し指３２ｆの先端部に装着され触覚付与部２３と人差し指３２ｆの第１関節付近に位置するガイド部２４との相対距離が変化し、ワイヤ６が引っ張られる。
【００４６】
人差し指３２ｆ用のワイヤ６が引っ張られると、回転制御機構１において回転部３が回転し、角度検出部１６によってその角度が検出される（ＳＴＥＰ３）。また、同時に、人差し指３２ｆの動きは、マーカ３０を介して空間座標計測部２７が検知しており（ＳＴＥＰ４）、座標データ比較部２８によって人差し指３２ｆの先端部の座標と、仮想物体３１の座標が比較され、指先が仮想物体３１に触れていないか判断される（ＳＴＥＰ５）。
【００４７】
図３のように、人差し指３２ｆが仮想物体３１に触れていない場合は（ＳＴＥＰ５においてＮＯ）、座標データ比較部２８でその旨が検知され、通電制御部２９に対して信号は送信されない。従って、荷重発生機構１５において荷重は発生しないので、操作者の人差し指３２ｆにはゼンマイバネ７のみの負荷が付与された状態となっており、ＳＴＥＰ２の状態に戻る。
【００４８】
この状態から、人差し指３２ｆの先端が仮想物体３１に触れる位置に達した場合、空間座標計測部２７によって人差し指３２ｆの座標が検知され、座標データ比較部２８によって人差し指３２ｆが仮想物体３１に触れたことが検出される（ＳＴＥＰ５においてＹＥＳ）。
【００４９】
このとき、通電制御部２９は、回転部３の角度の時間当たりの変化量（回転速度）を検出する（ＳＴＥＰ６）。また、通電制御部２９は、空間座標計測部２７からの信号から、仮想物体３１が硬いのか柔らかいのかの判断を行う（ＳＴＥＰ７）。仮想物体３１が、例えばビンや缶等の硬いものであった場合（ＳＴＥＰ７においてＹＥＳ）、通電制御部２９は荷重発生機構１５の内部の磁気発生機構４に高い電流を供給する（ＳＴＥＰ８）。
【００５０】
通電制御部２９から高い電流が供給されると、荷重発生機構１５の励磁コイル１０に強い磁界が誘導され、第１ヨーク８と第２ヨーク９との隙間１３を横断する強い磁束が発生する（ＳＴＥＰ１０）。この強い磁束により、隙間１３の内部に充填されている磁気粘性流体１４内で、磁性粉或いは磁性粒の凝集構造やブリッジ構造が大きく変化し、磁気粘性流体１４内に設けられている可動部材５に強い摩擦力が発生する（ＳＴＥＰ１１）。
【００５１】
これにより、回転部３の回転が強く制限され、ワイヤ６を引き出すために要する力（抵抗トルク）が強くなる（ＳＴＥＰ１２）。従って、人差し指３２ｆにおけるワイヤ６の引き出しがしにくくなり、操作者が人差し指をさらに下に押し下げようとしても、人差し指の先端はワイヤ６によって張力が付与された触覚付与部２３によって押し下げることができない。
【００５２】
一方で、仮想物体３１が、例えばクッション等の柔らかいものであった場合（ＳＴＥＰ７においてＮＯ）、通電制御部２９は荷重発生機構１５の内部の磁気発生機構４に低い電流を供給する（ＳＴＥＰ９）。通電制御部２９から低い電流が供給されると、荷重発生機構１５の励磁コイル１０に弱い磁界が誘導され、第１ヨーク８と第２ヨーク９との隙間１３を横断する弱い磁束が発生する（ＳＴＥＰ１０）。
【００５３】
この弱い磁束により、隙間１３の内部に充填されている磁気粘性流体１４内で、磁性粉或いは磁性粒の凝集構造やブリッジ構造がわずかに変化し、磁気粘性流体１４内に設けられている可動部材５に弱い摩擦力が発生する（ＳＴＥＰ１１）。
【００５４】
これにより、回転部３の回転が弱く制限され、ワイヤ６を引き出すために要する力が変化するものの（ＳＴＥＰ１２）、大きくは変化しない。従って、人差し指３２ｆにおけるワイヤ６の引き出しが若干変化し、操作者が人差し指をさらに下に押し下げようとすれば、多少の抵抗感を有した状態で触覚付与部２３を押し下げることができる。
【００５５】
また、ＳＴＥＰ１０において、角度検出部１６においては、回転部３の角度の単位時間当たりの変化を検出している。例えば、仮想物体３１が柔らかいものであり、操作者が素早く人差し指３２ｆを押し下げようとしたときは、ゆっくり押し下げる場合に比べて仮想物体３１からの抵抗が強くなる。よって、このような場合は、通電制御部２９から送電される電流を高めにする。
【００５６】
また、仮想物体３１が柔らかいものであり、操作者がゆっくり人差し指３２ｆを押し下げようとしたときは、素早く押し下げる場合に比べて通電制御部２９から送電される電流を低めにする。
【００５７】
ところで、親指３２ｔについては、操作者が親指３２ｔを仮想物体３１に近づけていない状態であれば、親指３２ｔの位置が空間座標計測部２７によって検知され、座標データ比較部２８によって親指３２ｔが仮想物体３１に触れていないことが検知されるので、通電制御部２９は磁気発生機構４に通電は行わない。
【００５８】
よって、操作者は親指３２ｔには抵抗を感じないので、操作者の目視情報と指からの感覚情報との差異が生じることがないため、仮想空間での指の操作を自然に行うことができる。
【００５９】
上記制御により、操作者は、実際に仮想物体３１に触っているかのような感覚を得ることができ、仮想物体３１に設定された硬さに応じて、操作者が感じる感覚を再現することができる（ＳＴＥＰ１３）。
【００６０】
なお、上記実施形態において、人差し指３２ｆ又は親指３２ｔの動きの時間当たりの変化量（速度）が所定の閾値以下の場合、例えば指の動きがほぼ停止状態の際に、回転制御機構１においてゼンマイバネ７の巻き取り力よりも大きな制動力を与えるようにしてもよい。
【００６１】
このような制御をすることにより、指の動きが止まった際、或いはほぼ動きが止まっている際に、ゼンマイバネ７の巻き取り力が触覚付与部２３に作用しなくなるので、操作者はその指の状態を自然に保つことができるようになる。
【００６２】
また、本発明は、上記実施形態に限定されることなく本発明の範囲内で適宜実施が可能である。例えば、上記実施形態では、回転制御機構１において、回転部３のワイヤ芯部３ａに直接ワイヤ６を巻いていたが、これに限らず、回転部３から径方向にロッドを延ばし、そのロッドの先端部にワイヤを接続してもよい。また、上記実施形態では、巻き取り部としてゼンマイバネ７を用いたが、これに限らず、他の形式のばねを用いてもよい。または、巻き取り部としてモータなどの動力源を用い、モータなどの動力でワイヤ（引出し材）を巻き戻すようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態においては、グローブ部２１の動きを空間座標計測部２７で計測する際にマーカ３０を用いているが、これに限らず、グローブ部２１の画像を解析して空間座標を計測するようにしてもよい。
【００６４】
また、通電制御部２９においては、角度検出部１６によって検出された回転部３の角度に加えて、回転部３の角度の時間当たりの変化量（回転速度）を検出しているが、これに限らず、角度のみ検出してもよく、回転部３の加速度を検出して制御するようにしてもよい。
【００６５】
図６は、本発明の第２実施形態の負荷発生装置１２０を示すブロック図である。この負荷発生装置１２０は、距離計測装置、あるいは変位計として使用することができる。
この負荷発生装置１２０は、コントローラ１２６に、距離算出部（寸法算出部）１２８と、通電制御部１２９とが設けられている。回転制御機構１からワイヤ６が引き出されたときに、回転部３の回転角度が角度検出部１６で検出され、検出された回転角度が距離演算部１２８で距離（または寸法）に換算される。これにより、ワイヤ６の引き出し量を認識することができる。
【００６６】
通電制御部１２９では、測定されたワイヤ６の引き出し量に応じて、負荷発生機構１５で発生する負荷を変化させることができる。これにより、ワイヤ６の引き出し量に応じて、異なる引き出し荷重を付与することができる。また、ワイヤ６の引き出し量が所定値になったときに、回転制御機構１によって制動力を与えてワイヤ６をそれ以上引き出せないようにロックすることもできる。また、一度与えた制動力を解除し、さらにワイヤ６が所定寸法引き出されたときに再度制動力を与えることもできる。また、制動力の与え方として、ワイヤ６が引き出されるときに、引出し動作が可能な弱い抵抗力を与えておくことで、ワイヤ６が弛むことを防止でき、ワイヤ６の引き出し量が長くなるほど抵抗力を弱くしたり強くする制御も可能である。さらに目標となる引き出し量に到達したときには強い制動力を発生させて、ワイヤ６をこれ以上引き出せないように制御することができる。こうすれば、所定の距離を確認することが容易にできる。
【００６７】
この負荷発生装置１２０は、通電制御部１２９によって磁気発生機構４で発せられる磁界を自由に制御できるため、ワイヤ６の引き出し動作の目的に応じて、ワイヤ６に与えられる抵抗力を自由に設定することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１…回転制御機構
２…ハウジング（支持部）
３…回転部
４…磁気発生機構
５…可動部材
６…ワイヤ
７…ゼンマイバネ（巻き取り部）
８…第１ヨーク（磁気発生機構）
９…第２ヨーク（磁気発生機構）
１０…励磁コイル（磁気発生機構）
１３…隙間
１４…磁気粘性流体
１５…荷重発生機構
１６…角度検出部
２０…負荷発生装置
２１…グローブ部
２２…被覆部
２３…触覚付与部
２４…ガイド部
２５…手首ホルダ
２６…コントローラ
２７…空間座標計測部
２８…座標データ比較部
２９…通電制御部
３１…仮想物体
３２ｆ…人差し指
３２ｔ…親指
１２０…負荷発生装置
１２８…距離算出部
１２９…通電制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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