(57)【要約】【課題】装着者に対し、的確に力覚を提示する。【解決手段】連結部（回転軸３０）により相対回転可能に連結され、装着者の関節の回転軸に対して垂直方向の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッド２４、２６を有する。さらに、連結部の周囲で２つのロッド２４、２６を収容する収容部材３２と、収容部材３２に収容されてロッド２４、２６のそれぞれに接触し、外部からの作用により粘度が変化する流体部材と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の回転軸に対して垂直方向の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドと、
前記連結部の周囲で前記２つのロッドを収容する収容部材と、
前記収容部材に収容されて前記ロッドのそれぞれに接触し、外部からの作用により粘度が変化する流体部材と、
を有する力覚提示装置。
【請求項２】
前記ロッドのそれぞれにおける前記連結部で連結された反対側部分が前記収容部材から突出している請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項３】
前記収容部材が、弾性により前記ロッドに密着して内部の前記流体部材を封止する密着部を有する請求項２に記載の力覚提示装置。
【請求項４】
前記流体部材は、印加される電場又は磁場の変化で前記粘度が変化する請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の力覚提示装置。
【請求項５】
前記流体部材に前記電場又は前記磁場を印加する印加部材を有する請求項４に記載の力覚提示装置。
【請求項６】
前記ロッドに設けられ前記関節の両側に装着するための装着部材を有する請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の力覚提示装置。
【請求項７】
連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の回転軸に対して垂直方向の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドと、
前記連結部の周囲で前記２つのロッドを収容する収容部材と、
前記収容部材に収容されて前記ロッドのそれぞれに接触し、外部からの作用により粘度が変化する流体部材と、
を有する力覚提示装置と、
前記ロッドが取り付けられた前記関節の両側の動作を検知する検知装置と、
前記検知装置で検知した前記関節の両側の動きに応じて前記作用を変化させて前記流体部材の粘度を変化させる制御装置と、
を有する力覚提示システム。
【請求項８】
連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドの相対回転の抵抗を、前記連結部の周囲で前記ロッドのそれぞれに接触する流体部材に対し外部からの作用により粘度を変化させることで調整する力覚提示方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の開示する技術は力覚提示装置、力覚提示システム及び力覚提示方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば仮想現実空間において、実際には存在しない対象物に触れた触感を提示する装置がある。一例として、容器内に電気粘性流体を入れて密封し、容器を挟むように一対の電極板をサンドイッチ状に配置した電気粘性流体ユニットを、体験者の関節部分に装着する技術がある。この技術では、中央制御装置で決定された力感覚の大きさの電圧を電極板に印加することで容器に封入されている電気粘性流体に電場をかけ、粘度を高めることで、電気粘性流体ユニットにより関節の動きが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１４６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
装着者に、力覚すなわち動きに対する抵抗を付与することで、対象物に触れた感覚が得られるようにする技術では、装着者に対し、的確に力覚を提示できるようにすることが求められる。
【０００５】
本願の開示技術は、１つの側面として、装着者に対し、的確に力覚を提示することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の開示する技術では、連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドを有する。さらに、連結部の周囲で２つのロッドを収容する収容部材と、収容部材に収容されてロッドのそれぞれに接触し、外部からの作用により粘度が変化する流体部材と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本願の開示する技術では、装着者に対し、的確に力覚を提示することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は第一実施形態の力覚提示装置を示す側面図である。
【図２】図２は第一実施形態の力覚提示装置を示す図１の２−２線断面図である。
【図３】図３は第一実施形態の力覚提示装置の内部構造を部分的に示す分解斜視図である。
【図４】図４は第一実施形態の力覚提示装置のブロック図である。
【図５】図５は第一実施形態の力覚提示装置の装着状態を示す側面図である。
【図６】図６は第一実施形態の力覚提示装置の装着状態を示す側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは第一実施形態の力覚提示装置における印加電圧と時間の関係の一例を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ｂは第一実施形態の力覚提示装置における抵抗力と移動ストロークの関係の一例を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは第一実施形態の力覚提示装置における印加電圧と時間の関係の一例を示すグラフである。
【図８Ｂ】図８Ｂは第一実施形態の力覚提示装置における抵抗力と移動ストロークの関係の一例を示すグラフである。
【図９】図９は比較例の力覚提示装置を示す側面図である。
【図１０】図１０は比較例の力覚提示装置を近似した両端支持梁を示す側面図である。
【図１１】図１１は比較例の力覚提示装置を近似した両端支持梁を示す断面図である。
【図１２】図１２は第二実施形態の力覚提示装置を示す断面図である。
【図１３】図１３は第三実施形態の力覚提示装置を示す断面図である。
【図１４】図１４は第四実施形態の力覚提示装置を示す断面図である。
【図１５】図１５は第四実施形態の力覚提示装置のロッドの一部を示す側面図である。
【図１６】図１６は第五実施形態の力覚提示装置を示す断面図である。
【図１７】図１７は第一変形例の力覚提示装置の装着状態を示す側面図である。
【図１８】図１８は第二変形例の力覚提示システムの装着状態を示す正面図である。
【図１９】図１９は力覚提示装置の装着状態の一例を示す側面図である。
【図２０】図２０は力覚提示装置の装着状態の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第一実施形態の力覚提示装置、力覚提示方法及び力覚提示システムについて、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１及び図２に示すように、力覚提示装置２２は、２つのロッド２４、２６を有している。本実施形態では、ロッド２４、２６はいずれも、１本のリンク材２８を有する構造である。リンク材２８は、図示の例では、長尺の板状の部材である。
【００１１】
ロッド２４の一端２４Ａ側と、ロッド２６の一端２６Ａ側とは、回転軸３０によって回転可能に連結されている。本実施形態では、図３に示すように、回転軸３０はロッド２６と一体で形成されており、この回転軸３０が、ロッド２４に回転可能に保持される構造である。
【００１２】
回転軸３０は、２つのロッド２４、２６を１方向に相対回転可能に連結しており、連結部の一例である。連結部としては、２方向の相対回転可能に連結する部材（２軸ヒンジ等）であってもよい。さらに、連結部としては、一方のロッドに設けられた球体を、他方のロッドに設けられた球殻が外側から包み込んで保持することで、これらのロッドを相対回転可能に連結する構造（球体関節）であってもよい。
【００１３】
回転軸３０の周囲には、ロッド２４の一端２４Ａ側及びロッド２６の一端２６Ａ側を収容するように、収容部材３２が配置されている。収容部材３２は、弾性変形可能な材料、たとえば軟質の樹脂（一例としてシリコーン樹脂）やゴム等によって閉曲面状（袋状）に形成されている。
【００１４】
収容部材３２には、密着部３４、３６が設けられている。密着部３４、３６は、収容部材３２の袋状部分が外側に向けて筒状に延出された筒部３８でもある。密着部３４は、ロッド２４の長手方向の一部（中間部分）を囲んで、ロッド２４に密着している。同様に、密着部３６は、ロッド２６の長手方向の一部（中間部分）を囲んで、ロッド２６に密着している。
【００１５】
ロッド２４、２６には、それぞれ密着部３４、３６（筒部３８）が密着する部分に、ロッド２４、２６を局所的に太くした太径部４０が設けられている。太径部４０では、密着部３４、３６がロッド２４、２６の径方向外側へ部分的に引き伸ばされるため、太径部４０以外の箇所よりも強くロッド２４、２６に密着する。
【００１６】
ロッド２４、２６において、それぞれの他端２４Ｂ、２６Ｂ側、すなわち回転軸３０で連結された部分の反対側の部分は、収容部材３２から突出する突出部４２である。
【００１７】
収容部材３２の内部には、電気粘性流体（Electro Rheological（ＥＲ）流体）４８が収容されている。電気粘性流体４８は、電気粘性流体４８の外部から作用した電場の大きさによって粘度が変化する流体であり、流体部材の一例である。電気粘性流体４８は、収容部材３２の内部、すなわち回転軸３０の周囲において、ロッド２４、２６のそれぞれに接触している。
【００１８】
力覚提示装置２２は、一対の電極４４、４６を有している。図３に示すように、第一実施形態では、電極４４、４６は、回転軸３０を囲む環状且つ板状の部材である。そして、電極４４、４６が、それぞれロッド２４、２６に貼着されて、互いに対向している。
【００１９】
電気粘性流体４８の一部は、電極４４、４６の間に位置している。換言すれば、収容部材３２は、電気粘性流体４８の一部を電極４４、４６の間に配置した状態に維持する部材である。
【００２０】
電極４４、４６には、外部から給電するための配線５４、５６が接続されている。本実施形態では、配線５４、５６は、収容部材３２の密着孔３２Ｈを通って、収容部材３２の外部に延出されている。あるいは、配線５４、５６が、ロッド２４、２６と密着部３４、３６の間を通って、収容部材３２の外部に延出される構造でもよい。いずれの構造であっても、配線５４、５６と収容部材３２との隙間は、電気粘性流体４８が外部に漏れ出ないようにシールされている。
【００２１】
図４に示すように、力覚提示装置２２は、電場発生源６２と電気的に接続されている。電場発生源６２は、配線５４、５６を介して電極４４、４６に所定の電圧を印加する電源であり、制御装置５０によって制御される。したがって、電極４４、４６は印加部材の一例であり、印加部材が、ロッド２４、２６のそれぞれに設けられている構造である。また、電場発生源６２は通電部材の一例である。
【００２２】
力覚提示システム５２は、上記した力覚提示装置２２、電場発生源６２及び制御装置５０を有し、さらに、制御装置５０に接続された撮像装置５８及び描画装置６０を有する。撮像装置５８は、力覚提示装置２２が装着された装着者の手指Ｆ１（図５及び図６参照）を撮像し、撮影画像を用いてたとえばモーションキャプチャにより手指Ｆ１の動きを検出する装置であり、検知装置の一例である。
【００２３】
描画装置６０は、たとえば、力覚提示装置２２を装着する装着者に対し、所定の画像を描画する装置である。描画装置６０の具体例としては、装着者が頭部に装着するヘッドマウントディスプレイを挙げることができるが、これに限定されない。制御装置５０は、撮像装置５８で撮像した装着者の手指Ｆ１や、その周囲における現実の映像に対し仮想の映像を重ねて、いわゆる仮想現実として装着者に画像を表示することが可能である。
【００２４】
図５及び図６に示すように、力覚提示装置２２は、ロッド２４、２６のそれぞれに対応する装着部材６４、６６を有している。装着部材６４、６６は、本実施形態では、伸縮可能な網状の部材によって、偏平な円筒状（環状）に形成されている。そして、装着部材６４、６６の周方向の一部が、対応するロッド２４、２６の突出部４２にそれぞれ固着されている。装着部材６４、６６に、装着者の手指Ｆ１を通すことで、装着者は力覚提示装置２２を装着できる。装着状態では、たとえば、手指Ｆ１の関節Ｊ１の近くに回転軸３０が位置する。図５及び図６に示す例では、力覚提示装置２２が手指Ｆ１の側面側（横側）に位置している。
【００２５】
装着部材６４、６６としては、上記したように、網状の部材により、円筒形状の周方向に連続する形状で、全体として伸縮する構造を挙げることができる。また、装着部材６４、６６は、帯状に形成された布材、織布、不織布、皮革材等がバックル、面ファスナ、粘着テープ等の留め具を備える構造とし、手指に巻き付けた状態で留め具により留めることで、巻き付け状態を維持する構造でもよい。
【００２６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００２７】
図５及び図６に示すように、力覚提示装置２２を、手指Ｆ１（装着者）の関節Ｊ１の側面側に装着する。具体的には、ロッド２４が、関節Ｊ１よりも手指Ｆ１の先端側に、ロッド２６が関節Ｊ１よりも手指Ｆ１の付根側に、装着部材６４、６６によってそれぞれ取り付けられる。すなわち、ロッド２４、２６は、手指Ｆ１の関節Ｊ１の回転軸に対する垂直方向の両側に取り付けられる。
【００２８】
この状態で、力覚提示システム５２の撮像装置５８が、手指Ｆ１の関節Ｊ１の両側を撮像し、その動きを検出する。制御装置５０は、撮像装置５８から受信した信号に基づいて、描画装置６０に所定の画像を描画する。さらに制御装置５０は、電場発生源６２を作動させて電極４４、４６に信号を供給し、電極４４、４６の間に所定の電場を生じさせる。この電場によりクラスタＣ１（図２参照）が発生し、電気粘性流体４８の粘度が変化する。ロッド２４、２６の一端２４Ａ、２６Ａ側では、電気粘性流体４８が接触しているので、回転軸３０を中心としたロッド２４、２６の相対回転に対し、電気粘性流体４８が抵抗を付与する。そして、電気粘性流体４８の粘度が変化することにより、関節Ｊ１を中心として手指Ｆ１を動かす場合の動きに対する抵抗が変化する。
【００２９】
図７Ａには、相対的に硬い仮想物体に手指Ｆ１で触れている状態を想定した場合の、時刻Ｔと駆動電圧Ｖの関係が示され、図７Ｂには、この場合の手指Ｆ１の移動ストロークＳと手指Ｆ１に作用する抵抗力Ｆとの関係が示されている。
【００３０】
これに対し、図８Ａには、相対的に軟らかい仮想物体に手指Ｆ１で触れている状態を想定した場合の、時刻Ｔと駆動電圧Ｖの関係が示され、図８Ｂには、この場合の手指Ｆ１の移動ストロークＳと手指Ｆ１に作用する抵抗力Ｆとの関係が示されている。
【００３１】
図７Ａ及び図８Ａにおいて、接触開始時の時刻をＴ０としている。また、図７Ｂ及び図８Ｂにおいて、接触開始時の手指Ｆ１の移動ストロークをＳ０としている。
【００３２】
図７Ａに示すように、手指Ｆ１で触れている対象として硬い仮想物体を想定した場合は、接触開始時の時刻Ｔ０において、駆動電圧Ｖの立ち上がりが急峻である。そして、図７Ｂに示すように、手指Ｆ１の移動ストロークＳに対する抵抗力Ｆも、接触開始時のストロークＳ０において急激に大きくなる。
【００３３】
これに対し、図８Ａに示すように、手指Ｆ１で触れている対象として軟らかい仮想物体を想定した場合は、接触開始時の時刻Ｔ０において、駆動電圧Ｖの立ち上がりが図７Ａと比較して緩やかである。また、図８Ｂに示すように、手指Ｆ１の移動ストロークＳに対する抵抗力Ｆは、接触開始時のストロークＳ０から徐々に大きくなる。
【００３４】
このように、本実施形態では、手指Ｆ１で接触していると仮想している物体の硬さ、軟らかさにあわせた力覚を、適切に装着者に提示できる。また、電気粘性流体４８の粘度の調整により、手指Ｆ１の動きに対する抵抗を調整し、仮想物体の硬さ、軟らかさ等を装着者に提示可能である。
【００３５】
しかも、本実施形態では、関節Ｊ１の両側の動きを、撮像装置５８によって検知している。撮像装置５８は検知装置の一例であり、撮像装置５８に代えて、たとえば、手指Ｆ１に加速度センサを装着してもよい。ただし、加速度センサを用いた場合には、手指Ｆ１の動きの加速度が小さい場合等は、動きの検知が難しいことがある。これに対し、撮像装置５８では、動きを検知する対象である手指Ｆ１を撮像するので、加速度センサを用いる構造と比較して、より正確な動き検知が可能である。
【００３６】
ここで、図９には、比較例の力覚提示装置８２が示されている。この力覚提示装置８２は、容器８４内に電気粘性流体が入れられて密封され、この容器８４を厚み方向（矢印Ａ１方向）に挟むように一対の電極板８６、８８が配置されている。そして、力覚提示装置８２では、電極板８６、８８の１つが装着者の関節に位置し、手指を関節で曲げると、力覚提示装置８２が全体として厚み方向に撓む。
【００３７】
図１０に示すように、比較例の力覚提示装置８２を、容器８４における長手方向の両端部分が支持され、図１１に示す断面形状を有する両端支持梁９０に近似する。具体的には、両端支持梁９０の長さがＬ、厚さがｈ、幅がｂである。このような両端支持梁９０に等分布荷重Ｐが作用した場合の撓み量δは、電気粘性流体のヤング率をＥ、断面２次モーメントをＩとして、δ＝５ＰＬ４／３８４ＥＩと表すことができる。ここで、断面２次モーメントＩは、Ｉ＝ｂｈ３／１２である。
【００３８】
比較例の力覚提示装置８２において、一定の等分布荷重Ｐが作用した場合に、撓み量δを小さくするには、容器８４の厚さｈを大きくするか、又は、ヤング率Ｅを大きくする必要がある。しかし、容器８４を厚くすると、力覚提示装置８２自体も厚くなり、手指への装着感が低下すると共に、電場を印加していない状態で手指を動かし難くなる。しかも、ヤング率Ｅは、容器８４内に密封する電気粘性流体の種類と、印加する電場の大きさで決まるが、容器８４の厚さｈを大きくすると、電極板８６、８８の間隔も長くなり、電極板８６、８８間の電場が弱くなる。すなわち、比較例の力覚提示装置８２において、十分な大きさの電場を電極板８６、８８間に作用させるには、より大出力の電場発生源が必要である。
【００３９】
これに対し、本実施形態の力覚提示装置２２では、手指Ｆ１の動きの抵抗を変化させるために、電気粘性流体４８の粘度を変化させ、これによってロッド２４、２６の相対回転の抵抗を変化させる。換言すれば、手指Ｆ１の動きの抵抗を変化させるには、電気粘性流体４８の粘度を変化させればよく、電気粘性流体４８の厚みを厚くする必要がない。また、ロッド２４、２６の相対回転の抵抗を大きくするために、電極４４、４６の間隔を広くする必要もない。
【００４０】
そして、本実施形態では、電気粘性流体４８の厚みを薄くすること、すなわち、電極４４、４６の間隔を狭くすることで、電極４４、４６間の電場によって生じる電気粘性流体４８のクラスタを利用し、ロッド２４、２６の相対回転に適切な抵抗を付与することができる。電極４４、４６の間隔を狭くできるので、一定の電位差を電極４４、４６間に作用させた場合でも、得られる電場は比較例の力覚提示装置８２より大きくなる。換言すれば、必要な電場を得るために電極４４、４６間に作用させる電位差は小さくてすむ。これらの理由により、本実施形態では、電気粘性流体４８（実質的には収容部材３２）を薄くすることで、装着性に優れた力覚提示装置２２が得られる。
【００４１】
また、電極４４、４６間に発生させる電場が小さくて済むので、電場発生源６２等も小型化でき、力覚提示システム５２としても小型化可能となる。
【００４２】
次に、第二実施形態の力覚提示装置１１２及び第三実施形態の力覚提示装置１２２について説明する。第二実施形態及び第三実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。なお、以下の第二、第三、第五の各実施形態及び各変形例において、図面では配線５４、５６を省略しているが、実際には、配線５４、５６を有する。
【００４３】
第二実施形態の力覚提示装置１１２では、図１２に示すように、ロッド２６が、２本のリンク材２８を有している。リンク材２８は、同一形状の板状の部材であり、平行に配置されている。リンク材２８のそれぞれは、ロッド２６の一端２６Ａ側では回転軸３０を中心として回転可能であり、他端２６Ｂ側では、接続部１１４によって接続されている。
【００４４】
回転軸３０に回転可能に支持された位置（収容部材３２の中央）において、ロッド２４のリンク材２８は、ロッド２６の２つのリンク材２８の間に位置している。リンク材２８のそれぞれには、電極４４、４６が固定されている。したがって、第二実施形態では、電極４４、４６の対が２つ存在する。
【００４５】
上記構造とされた、第二実施形態の力覚提示装置１１２では、ロッド２６が、２本のリンク材２８を接続部１１４で接続した構造であるので、剛性が高い。たとえば、ロッド２６では、リンク材２８の板厚方向（矢印Ａ２方向）に曲げ力が作用した場合でも、ロッド２６全体としての曲げが抑制される。
【００４６】
そして、電極４４、４６の対が２つなので、電極４４、４６の対が１つの構造と比較して、電気粘性流体４８により大きな電場を作用させることができる。
【００４７】
第三実施形態の力覚提示装置１２２では、図１３に示すように、ロッド２６だけでなく、ロッド２４も、２本のリンク材２８を有している。第二実施形態のリンク材２８と同様に、第三実施形態のリンク材２８も、同一形状の板状の部材であり、平行に配置されている。リンク材２８のそれぞれは、ロッド２４の一端２４Ａ側では回転軸３０を中心として回転可能であり、他端２４Ｂ側では、接続部１１４によって接続されている。
【００４８】
第三実施形態の力覚提示装置１２２においても、リンク材２８のそれぞれに電極４４、４６が固定されており、電極４４、４６の対の数は、３つである。
【００４９】
したがって、第三実施形態の力覚提示装置１２２では、ロッド２４及びロッド２６の剛性が高い。ロッド２６において、リンク材２８の板厚方向（矢印Ａ２方向）に曲げ力が作用した場合でも、ロッド２６全体としての曲げが抑制される。
【００５０】
第三実施形態の力覚提示装置１２２では、電極４４、４６の対が３つなので、電極４４、４６の対が１つあるいは２つの構造と比較して、電気粘性流体４８に対して大きな電場を作用させることができる。そして、大きな電場を作用させることで、ロッド２４、２６の相対回転に、さらに大きな抵抗を付与することができる。
【００５１】
このように、ロッド２４、２６のリンク材２８の数は限定されない。また、リンク材２８は、板状でなく、たとえば棒状の部材でもよい。
【００５２】
ロッド２４、２６あたりのリンク材２８の数を多くすることで、収容部材３２内において、リンク材２８どうしが対応する面が多くなる。リンク材２８が対向する面に電極４４、４６を配置する構造では（上記の第二実施形態、第三実施形態はその例である）、電極４４、４６の対を多く配置することが可能である。
【００５３】
次に、第四実施形態について説明する。第四実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５４】
図１４及び図１５に示すように、第四実施形態の力覚提示装置１３２では、ロッド２４、２６のそれぞれに、配線部材１３４が埋め込まれている。なお、図１５ではロッド２６を示しているが、ロッド２４においても、配線部材１３４の構造は同様である。
【００５５】
配線部材１３４の一端側は、対応する電極４４、４６に接触しており、配線部材１３４の他端側は、収容部材３２から露出している。この露出部分に、図示しないケーブルを接続することで、電場発生源６２（図４参照）から、配線部材１３４を経て、電極４４、４６に電圧を印加できる。なお、配線部材１３４において収容部材３２から露出している部分は、ケーブルとの接続部分を除いて絶縁コートされており、装着者に接触した場合でも感電しないようになっている。
【００５６】
第四実施形態の力覚提示装置１３２では、配線部材１３４がロッド２４、２６に埋め込まれているので、たとえば、図２に示す配線５４、５６と比較して、配線部材１３４の引き回しが容易である。また、配線５４、５６のバタつきが発生せず、力覚提示装置１３２の小型化を図ることも可能である。加えて、収容部材３２とロッド２４との隙間の発生をより効果的に抑制でき、流体部材を確実に収容部材３２内に封入できる。
【００５７】
次に、第五実施形態について説明する。第五実施形態において、第一実施形態と同様の要素、部材等については同一符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５８】
図１６に示すように、第五実施形態の力覚提示装置１４２では、密着部３４、３６に、固定バンド１４４が巻きかけられている。固定バンド１４４は、密着部３４、３６を内側に向かって締め付けて、リンク材２８に対しより強く密着させる。
【００５９】
したがって、第五実施形態では、ロッド２４、２６に対する密着部３４、３６の位置ズレを抑制する効果が高い。
【００６０】
なお、図１６では、固定バンド１４４を、太径部４０よりもロッド２４、２６の他端２４Ｂ、２６Ｂ側に配置しているが、太径部４０よりも一端２４Ａ、２６Ａ側に配置してもよい。
【００６１】
次に、各種の変形例の力覚提示装置について説明する。以下の変形例において、基本的な構造は、第一実施形態と同様の構造を採用しているが、第二〜第五のいずれかの実施形態の構造を採用することも可能である。
【００６２】
図１７に示す第一変形例では、力覚提示装置１５２が、ロッド２４、２６に共通で、１つの装着部材１５４を有する。
【００６３】
装着部材１５４は、図５及び図６に示す装着部材６４、６６よりも長手方向（矢印Ｎ１方向）に長い形状の筒状であり、ロッド２４、２６の両方を覆う。装着部材１５４における一端側（先端側）が閉塞部１５４Ｔによって閉じられており、装着部材１５４は全体として、いわゆる指サック状である。
【００６４】
第一変形例では、１つの力覚提示装置１５２につき装着部材１５４が１つである。すなわち、１つの装着部材１５４を手指に装着すればよく、手指Ｆ１への力覚提示装置１５２の装着が容易である。また、装着部材１５４の先端側が閉塞部１５４Ｔで閉じられているので、閉塞部１５４Ｔが指先に接触した状態では、装着部材１５４が手指Ｆ１の付根側（矢印Ｎ２方向）へずれることが抑制される。
【００６５】
図１８に示す第二変形例では、複数の力覚提示装置２２を含む力覚提示ユニット１６０を有している。具体的には、手の各指において、指の先端側から力覚提示装置２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが配置されている。そして、図１８において第二指で例示するように、力覚提示装置２２Ａのロッド２６と、力覚提示装置２２Ｂのロッド２４とが連続するように、板部材１６２で一体化された構造である。同様に、力覚提示装置２２Ｂのロッド２４と、力覚提示装置２２Ｃのロッド２６とが連続するように、板部材１６２で一体化された構造である。
【００６６】
そして、第二変形例では、装着部材１６４が、これら複数の力覚提示装置２２をすべて覆う形状、たとえば手袋状に形成されている。装着部材１６４は、複数（図１８の例では５本）の手指Ｆ１と、掌Ｆ２及び手の甲を含む部分に接触する。複数の力覚提示装置２２を適切な位置に保持できるので、仮想対象物を手で掴む場合の感覚を、より容易且つ適切に提示できる。
【００６７】
このように、装着部材の構造は、図５及び図６に示す帯状、図１７に示す指サック状、及び図１８に示す手袋状等の各種の構造を採り得る。
【００６８】
図５及び図６に示す帯状の構造では、装着者の手指Ｆ１に対する装着部材６４、６６の接触面積が少ないので、力覚提示装置を装着していない場合に近い装着感が得られる。
【００６９】
図１７に示す指サック状の構造では、帯状の構造と比較して、手指Ｆ１への接触面積が広いので、手指Ｆ１からの力覚提示装置のズレや脱落を抑制する効果が高い。
【００７０】
図１８に示す手袋状の構造では、指サック状の構造と比較して、手への接触面積が広いので、手指Ｆ１や掌Ｆ２等からの力覚提示装置のズレや脱落をさらに効果的に抑制できる。また、複数の力覚提示装置を装着者が装着することが可能であり、掌Ｆ２側に力覚提示装置を配置することも可能である。
【００７１】
加えて、複数の関節の動きに対し抵抗を作用させることができるので、仮想物体の形状や質感をより的確に提示することも可能である。
【００７２】
そして、装着部材がいずれの構造であっても、力覚提示装置が装着部材を有することで、装着者への装着が容易となる。たとえば、装着部材を有さない構造の力覚提示装置であってもよいが、この場合は、力覚提示装置を装着者に装着するための部材、たとえば粘着テープや装着ベルト等が必要になる。これに対し、力覚提示装置が装着部材を備えた構造では、装着のための部材を力覚提示装置とは別に用意する必要がない。
【００７３】
上記したいずれの装着部材においても、装着者への装着部分は筒状であり、径方向内側に弾性変形する（縮む）ことで、装着者の体の一部に適度に密着させることが可能である。これにより、装着者に対し過度の荷重や負荷をかけることなく、力覚提示装置を装着できる。
【００７４】
上記各実施形態において、図５、図６及び図１７では、手指Ｆ１に力覚提示装置を装着する場合に、関節Ｊ１の側面側（横側）に装着する例を挙げた。これに代えて、たとえば、図１９に示すように、関節Ｊ１の内側に装着したり、図２０に示すように、関節Ｊ１の外側に装着したりすることも可能である。たとえば、第三指（中指）では、その両側に他の指（第二指及び第四指）があるので、第三指の関節の側面側に力覚提示装置を装着することは難しい場合がある。このような場合でも、関節Ｊ１の内側や外側であれば、力覚提示装置を装着でき、関節Ｊ１の曲げに対する抵抗を作用させることができる。さらに、関節Ｊ１の側面側、内側及び外側のうち、任意の２箇所あるいは３箇所すべてに力覚提示装置を装着する等、装着位置を組み合わせてもよい。
【００７５】
関節Ｊ１の内側あるいは外側に装着する力覚提示装置として、図１９及び図２０では、第一実施形態の力覚提示装置２２を挙げているが、第二〜第五の各実施形態及び第一〜第二の各変形例の力覚提示装置を適用できる。
【００７６】
そして、図１８に示す力覚提示ユニット１６０は、関節Ｊ１の内側に力覚提示装置が配置された例でもある。
【００７７】
力覚提示装置の装着対象（装着者の体の部位）としては、上記では手指Ｆ１あるいは手首よりも先の部分を挙げたが、装着対象は、これらに限定されず、たとえば、手首、肘、足指、足首、膝、肩、腰等であってもよい。
【００７８】
また、装着対象に力覚提示装置を装着する構造も、上記した装着部材に限定されない。たとえば、粘着テープを用いて力覚提示装置を装着者に貼り付けてもよい。
【００７９】
上記各実施形態では、ロッド２４、２６におけるそれぞれ他端２４Ｂ、２６Ｂ側の部分、すなわち、回転軸３０で連結された反対側の部分が、収容部材３２から突出している。この突出部分に、たとえば図５及び図６に示す装着部材６４、６６をあてがって装着者に装着することが可能である。これにより、ロッド２４、２６を装着者に密着させて装着できるので、的確な力覚の提示が可能である。
【００８０】
収容部材３２は、密着部３４を有している。密着部３４は、ロッド２４に密着するので、収容部材３２の内部からの液体部材の漏出を抑制できる。
【００８１】
密着部３４は、筒状の部材であり、ロッド２４の長手方向の一部を囲んで密着している。密着部３４が筒状であることで、たとえば、密着部がリング状の構造と比較して密着面積が広いので、収容部材３２の内部からの液体部材の漏出をより効果的に抑制できる。
【００８２】
ロッド２４は、太径部４０を有している。太径部４０の位置では、収容部材３２の密着部３４が外側に押し広げられて強く太径部４０に密着するので、収容部材３２の内部からの液体部材の漏出をより効果的に抑制できる。また、ロッド２４に対する密着部３４の位置ずれを抑制することができる。
【００８３】
上記各実施形態の力覚提示装置では、印加部材の一例である電極４４、４６を、ロッド２４に設けている。すなわち、電極４４、４６がロッド２４に支持された構造である。印加部材を、ロッド２４に設けず、たとえば、あらたに電極を支持する支持部材を設けてもよいが、電極４４、４６をロッド２４に設けることで、あらたな支持部材が不要であり、構造の簡素化を図ることができる。
【００８４】
上記の例では、電極４４、４６は、回転軸３０を囲む環状である。したがって、電極が、回転軸を囲む環状ではない構造と比較して、回転軸３０の周囲に、周方向でより均一化した電場を発生させることが可能である。
【００８５】
上記各実施形態では、流体部材として、電場の変化により粘度が変化する電気粘性流体を例示しているが、流体部材は、電気粘性流体に限定されない。たとえば、磁場の変化により粘度が変化する磁性流体（Magneto Rheological fluid（ＭＲ）流体）であってもよい。流体部材として磁性流体を用いる場合には、印加部材として、上記した電極４４、４６と同様の形状の磁性体の対を設けることで、磁性流体に所望の磁場を作用させることができる。また、磁性流体に磁場を印加する印加部材としては、たとえば、磁性流体を通過する１本又は複数本の導線を用い、導線に電流を流した際に生じる磁場を用いてもよい。導線は、直線状である必要はなく、たとえばコイル状であってもよい。
【００８６】
さらには、流体部材として、温度により粘度が変化する流体を用いてもよい。この場合には、流体部材の温度を変化させる発熱素子等を設け、発熱素子への通電によって流体部材の温度を変化させればよい。すなわち、流体部材としては、この流体部材の外部からの作用（上記の電場、磁場、熱等は一例である）により粘度が変化する流体である。
【００８７】
流体部材として、電気粘性流体や磁性流体を用いると、電場又は磁場を変化させる簡単な構造で、流体部材の粘度を変化させる構造を実現できる。
【００８８】
そして、流体部材として、電気粘性流体や磁性流体を用いた構造では、印加部材として、電極４４、４６や磁性体を設ける簡単な構造で、流体部材の粘度を変化させることができる。
【００８９】
印加部材は、収容部材３２の内側ではなく、外側に配置されていてもよい。たとえば、印加部材を収容部材３２の外側で、収容部材３２に貼着してもよいし、収容部材から離間した位置にあらたな支持部材を設け、この支持部材で電極４４、４６を支持させてもよい。印加部材を収容部材３２の内部に配置すると、印加部材と流体部材との距離が近いので、印加部材によって印加される電場あるいは磁場が流体部材に直接的に作用し、効率的に流体部材の粘度を変化させることができる。
【００９０】
以上、本願の開示する技術の実施形態について説明したが、本願の開示する技術は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【００９１】
本明細書は、以上の実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の回転軸に対して垂直方向の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドと、
前記連結部の周囲で前記２つのロッドを収容する収容部材と、
前記収容部材に収容されて前記ロッドのそれぞれに接触し、外部からの作用により粘度が変化する流体部材と、
を有する力覚提示装置。
（付記２）
前記ロッドのそれぞれにおける前記連結部で連結された反対側部分が前記収容部材から突出している付記１に記載の力覚提示装置。
（付記３）
前記収容部材が、弾性により前記ロッドに密着して内部の前記流体部材を封止する密着部を有する付記２に記載の力覚提示装置。
（付記４）
前記密着部が、前記ロッドの長手方向の一部を囲む筒状の筒部である付記３に記載の力覚提示装置。
（付記５）
前記ロッドが、前記筒部が密着する部位において局所的に太くなる太径部を有する付記４に記載の力覚提示装置。
（付記６）
前記流体部材は、印加される電場又は磁場の変化で前記粘度が変化する付記１〜付記５のいずれか１つに記載の力覚提示装置。
（付記７）
前記流体部材に前記電場又は前記磁場を印加する印加部材を有する付記６に記載の力覚提示装置。
（付記８）
前記印加部材のそれぞれが前記ロッドに設けられる付記７に記載の力覚提示装置。
（付記９）
前記印加部材が、前記連結部を囲む環状である付記８に記載の力覚提示装置。
（付記１０）
前記ロッドに沿って設けられ前記印加部材に通電する通電部材を有する付記７〜付記９のいずれか１つに記載の力覚提示装置。
（付記１１）
前記ロッドに設けられ前記関節の両側に装着するための装着部材を有する付記１〜付記１０のいずれか１つに記載の力覚提示装置。
（付記１２）
前記装着部材が、筒状で径方向内側に弾性変形する付記１１に記載に力覚提示装置。
（付記１３）
前記ロッドが、
互いに平行に配置され一端側で前記連結部に連結される複数のリンク材と、
複数の前記リンク材を前記一端側と反対側の他端側で接続する接続部と、
を有する付記１〜付記１２のいずれか１つに記載の力覚提示装置。
（付記１４）
連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の回転軸に対して垂直方向の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドと、
前記連結部の周囲で前記２つのロッドを収容する収容部材と、
前記収容部材に収容されて前記ロッドのそれぞれに接触し、外部からの作用により粘度が変化する流体部材と、
を有する力覚提示装置と、
前記ロッドが取り付けられた前記関節の両側の動作を検知する検知装置と、
前記検知装置で検知した前記関節の両側の動きに応じて前記作用を変化させて前記流体部材の粘度を変化させる制御装置と、
を有する力覚提示システム。
（付記１５）
前記検知装置が、撮像により前記動作を検知する撮像装置である付記１４に記載の力覚提示システム。
（付記１６）
連結部により相対回転可能に連結され、装着者の関節の両側にそれぞれ取り付けられる２つのロッドの相対回転の抵抗を、前記連結部の周囲で前記ロッドのそれぞれに接触する流体部材に対し外部からの作用により粘度を変化させることで調整する力覚提示方法。
【符号の説明】
【００９２】
２２  力覚提示装置
２４、２６  ロッド
２８  リンク材
３０  回転軸（連結部の一例）
３２  収容部材
３４  密着部
３６  密着部
３８  筒部
４０  太径部
４２  突出部
４４、４６  電極
４８  電気粘性流体（流体部材の一例）
５０  制御装置
５２  力覚提示システム
５４、５６  配線
５８  撮像装置（検知部材の一例）
６０  描画装置
６２  電場発生源（通電部材の一例）
６４  装着部材
１１２      力覚提示装置
１１４      接続部
１２２      力覚提示装置
１３２      力覚提示装置
１３４      配線部材
１４２      力覚提示装置
１５２      力覚提示装置
１５４      装着部材
１６０      力覚提示ユニット
１６４      装着部材
【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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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