(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
触覚インタフェースであって、
ユーザと相互作用することで、第１の方向及び第２の方向に移動可能な相互作用要素（１）と、
粘度が外部刺激に応じて変化する流体と相互作用する要素（１２）と、ここで、前記流体と相互作用する前記要素（１２）は、前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に対して少なくとも並進式又は少なくとも回転式に固定され、
前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素（１）の現在角度位置を測定する手段（１４）と、
前記ユーザと相互作用する前記要素の回転方向を決定する手段と、
見掛け粘度が外部刺激に応じて変化する流体と、前記流体の制御に対する前記刺激を生成するシステム（６）とを備えた制動装置と、ここで、前記流体と相互作用する前記相互作用要素（１２）は、前記流体内に配置され、
前記ユーザと相互作用する前記要素に回転式に固定されたシャフトを備える回転電気機械手段と、
前記刺激の値を変更するために前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成すると共に、前記電気機械手段に命令を生成することが可能な制御ユニット（ＵＣ）と、
前記ユーザと相互作用する要素が回転移動する場合に、トルクの方向及び当該トルクが所定の方向で所定の値より大きいかどうかとを知るために、前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素（１）に対する前記ユーザにより加えられるトルク又は力を検出する手段と、を備え、
前記制御ユニットは、少なくとも前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素（１）のゼロ速度又は低速度が検出されたときに、前記トルクに対して得られた情報に基づいて前記刺激を生成するシステム（６）を制御する、触覚インタフェース。
【請求項２】
前記電気機械手段（Ｍ）は、電気モータを備える、請求項１に記載の触覚インタフェース。
【請求項３】
前記ユーザと相互作用する前記要素の前記回転方向を決定する前記手段は、
前記ユーザと相互作用する前記要素に対してユーザによって加えられたトルク又は力を検出する前記手段によって構成されるか、又は前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素（１）の現在角度位置を測定する手段（１４）の時間変化を用いる、請求項１又は２に記載の触覚インタフェース。
【請求項４】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、前記ユーザと相互作用する前記要素（１）を少なくとも１つの所定の位置まで移動するために前記電気機械手段（Ｍ）に対して命令を生成するように構成されている、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項５】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、前記電気機械手段（Ｍ）及び前記刺激を生成する前記システムが前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に同時に作用するために前記電気機械手段（Ｍ）及び前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成するように構成されている、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項６】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、前記電気機械手段（Ｍ）が前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に加えられる摩擦を相殺するトルクを前記ユーザと相互作用する要素（１）に加えるために前記電気機械手段（Ｍ）に対して命令を生成するように構成されている、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項７】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、
前記ユーザと相互作用する要素（１）が第１の方向及び前記第１の方向とは逆の第２の方向に回転するときに、前記ユーザと相互作用する要素（１）の回転に対抗するように、前記ユーザと相互作用する要素（１）の少なくとも１つの所定の角度位置から、前記刺激を生成する前記システム及び／又は前記電気機械手段（Ｍ）が、前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に作用するように、さらに、少なくとも前記ユーザと相互作用する要素（１）が前記所定の角度位置に向かって前記第１の方向又は前記第２の方向に旋回したときに、前記電気機械手段（Ｍ）が前記ユーザと相互作用する要素（１）の回転を支援するように、前記電気機械手段（Ｍ）と前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成するように構成されている、請求項１〜６のいずれかに記載の触覚インタフェース。
【請求項８】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、
前記ユーザと相互作用する前記要素（１）が所定の角度位置にあるときに、前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に非ゼロの力を加えるように前記電気機械手段（Ｍ）及び／又は前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成するように構成されている、請求項７に記載の触覚インタフェース。
【請求項９】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、
前記ユーザと相互作用する前記要素（１）が所定の角度位置のどちらかの側の角度ゾーン内にあるときに、前記ユーザと相互作用する前記要素（１）にいかなる力も加えないように前記電気機械手段（Ｍ）及び／又は前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成するように構成されている、請求項７に記載の触覚インタフェース。
【請求項１０】
前記制御ユニット（ＣＵ）は、
前記ユーザと相互作用する前記要素（１）が前記角度ゾーンの端にあるときに、前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に力を加えるように前記電気機械手段（Ｍ）及び／又は前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成するように構成されている、請求項９に記載の触覚インタフェース。
【請求項１１】
前記ユーザと相互作用する前記要素（１）に対して前記ユーザによって加えられるトルク又は力を検出する前記手段は、好ましくは予め加圧された状態で取り付けられた少なくとも１つの力センサ（４０．１，４０．２，２４０．１，２４０．２）を備える、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項１２】
前記トルク又は力を検出する前記手段は、
前記触覚インタフェースの前記複数の要素のうちの１つの要素への前記トルク又は前記力によって引き起こされた変形の少なくとも１つのセンサを備える、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項１３】
前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素（１）に対して前記ユーザによって加えられる前記トルクによって変形されるように配置されたプルーフ体（２６，１２６，２２６）を備え、
前記トルク又は前記力を検出する前記手段は、前記プルーフ体（２６，１２６，２２６）と接している、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項１４】
前記流体は、磁気粘性流体であり、
前記刺激は、磁場である、
請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェース。
【請求項１５】
前記ユーザと相互作用する前記要素の現在位置を測定するステップと、
前記現在位置を不揮発性メモリに記録するステップと、
例えば前記制御ユニットの電力の遮断後に、前記ユーザと相互作用する前記要素の現在位置を測定するステップと、
前記測定された現在位置と前記記録された現在位置を比較するステップと、
前記測定された現在位置が前記記録された現在位置に一致するように前記電気機械手段を制御するステップとを含む、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェースを制御する方法。
【請求項１６】
前記ユーザと相互作用する前記要素の現在位置を測定するステップと、
前記ユーザと相互作用する前記要素の回転方向を決定するステップと、
前記ユーザと相互作用する前記要素の移動方向に力を加える電気機械手段を制御するステップと、
前記ユーザと相互作用する前記要素の運動に対抗する力を加えるように、前記電気機械手段及び／又は前記刺激を生成する前記システムを制御するステップと、を含む、ばね型の触覚パターンを再現するための請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェースを制御する方法。
【請求項１７】
前記ユーザと相互作用する前記要素の移動方向に力を加える電気機械手段が前記ユーザと相互作用する前記要素に加えられるアイドリングトルクを相殺するトルクを加えるように前記電気機械手段を制御するステップを含む、
請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェースを制御する方法。
【請求項１８】
前記ユーザと相互作用する前記要素の現在位置を測定する手段によって提供された情報から、前記ユーザと相互作用する前記要素の速度を決定するステップと、
前記ユーザと相互作用する前記要素に加えられるトルクを決定するステップと、
前記ユーザと相互作用する前記要素の現在位置を決定するステップと
を含み、
前記速度が所定速度より大きい場合に、
前記回転方向は、前記速度によって与えられる回転方向であって、
刺激を生成する前記システムは、前記決定された現在位置及び前記決定された回転方向に対して記録された触覚パターンを適用するように制御され、
前記速度が所定の速度より小さく、且つ前記トルク又は前記力が正のしきい値より大きい又は負のしきい値より小さい場合に、
前記ユーザと相互作用する前記要素の前記移動方向は、前記決定されたトルク又は力から推測され、
刺激を生成する前記システムは、前記現在位置と前記推測された移動方向に対して記録された前記触覚パターンに従って刺激を加えるように制御される、
請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載の触覚インタフェースを制御する方法。
【請求項１９】
前記決定されたトルクは所定の値より小さく、前記流体に刺激が加えられない、
請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改善された触覚フィードバックを有する複合触覚インタフェースに関する。
【背景技術】
【０００２】
触覚インタフェースは、ユーザによって操作される回転ボタンの形態を取ることができ、この場合、インタフェースは、作動ボタンの角度位置とユーザによって加えられた動きとに従ってユーザに対して抵抗トルクを提供し、これにより、ボタンを回転させたときにユーザによって感じられる様々な触覚パターンを規定できる。
【０００３】
抵抗トルクは、磁場の印加によって見掛け粘度が修正される磁気粘性流体の仲介によってボタンに伝達されて、所定の触覚パターンを規定できる。
【０００４】
そのようなインタフェースは、ユーザによって生成される力だけに対抗するので受動的（パッシブ）と言われる。このインタフェースは、ユーザによって提供されるエネルギーより多くのエネルギーを提供しない。
【０００５】
更に、磁気粘性物質流体だけを実装するインタフェースによって生成されうる触覚パターンの豊富さにもかかわらず、このインタフェースは、例えばばね作用などの特定の触覚パターンを全く生成できない。ユーザが「ばね」に力を加えるとき、受動インタフェースは、動きに正確に対抗する。他方、ユーザが「ばね」を解放するとき、ユーザは、ばねの復帰力を知覚できず、インタフェースは、「ばね」の静止位置に戻らない。
【０００６】
また、力を提供できる電気モータを実装する能動的（アクティブ）と呼ばれる触覚インタフェースもある。
【０００７】
しかしながら、例えば、インタフェースが当接又は仮想壁の触覚感覚を再現しなければならないときなど、磁気粘性流体インタフェースの抵抗力に相当する抵抗力を提供するには相当なサイズのモータが必要とされる。
【０００８】
モータのサイズは小さくできるが、同等の制動力を得るには減速段が必要とされる。そのような減速段は、生成される慣性及び寄生力のために、知覚される触覚感覚を損ない、インタフェースの「透明性」を低下させる。
【０００９】
更に、電気モータの実装は、力の急速又は微細な変化の変換を難しくする。振動が生じるか制御が不安定になる。
【００１０】
最後に、このタイプのインタフェースは、モータによって生成される力が大きい場合、ユーザにとって潜在的に危険になりうる。
【００１１】
特許文献１は、例えばユーザが直接操作可能な出力要素、電気モータ、電気モータと出力要素間の磁気粘性流体によるダブルクラッチ、及び磁気粘性流体制動装置を含む複合触覚インタフェースについて記載している。モータは、一定速度で回転する。歯車は、２つの逆方向の動きを生成できる。磁気粘性クラッチと磁気粘性制動装置はそれぞれ、それ自体の封止システムを備え、封止システムがそれぞれ、インタフェースの透明性を損なう寄生摩擦を導入する。更に、クラッチは摩擦を生成する。更に、モータと歯車は永久に回転し、それにより連続的な動作騒音が生じる。インタフェースのサイズも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】欧州特許第１６９８５３８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、改善された触覚フィードバックを提供する複合触覚インタフェース、特に、高品質の感触と適切なサイズを有する、より多様な触覚パターンを再現可能な触覚インタフェースを提供する。
【００１４】
前述の目的は、ユーザと相互作用する部材と、粘度が制御刺激に従って変化する流体と相互作用する部材とを備え、２つの部材が、少なくとも回転又は少なくとも並進式に互いに固定され、流体の粘度を調整することによって可変刺激を生成する手段と、ユーザと相互作用する部材と直接結合された回転電磁式アクチュエータとを備え、電磁式アクチュエータが、ユーザと相互作用する要素に回転力を加えるようにする、回転複合触覚インタフェースによって達成される。インタフェースは、また、ユーザと相互作用する要素に加えられる動きがユーザ及び位置測定センサに知覚可能になる前にユーザの動作の意図を検出して、ユーザが、ユーザと相互作用する要素に加える意図を有する動きの方向を決定する手段を有する。
【００１５】
電磁式アクチュエータ（例えば、電気モータ）は、再現される触覚パターンが必要とするときは能動的であり、能動的でないときは、寄生効果がほとんどユーザに伝達されない。したがって、インタフェースの慣性は、レオロジー流体だけを有する触覚インタフェースの慣性と比較してほとんど増大されない。
【００１６】
更に、電磁式アクチュエータが、ユーザと相互作用する要素に直接結合されるので、インタフェースは、ある程度小型である。
【００１７】
電磁式アクチュエータは、低トルクの動きを生成するように有利にサイズを決定でき、これによりスペースを節約できる。実際に、良品質の触覚感覚を生成するために、磁気粘性制動装置を使用して得られる実質的な力の散逸と、小型モータによって得られる弱い力の生成で十分である。エネルギーを蓄積した要素をシミュレートしなければならないときに、触覚インタフェースによってユーザに対して実質的な力を復元しなくてもよい。
【００１８】
有利には、受動的制動装置と電磁式アクチュエータを結合することによって、「ばね」パターンなどの新しいパターンを再現できる。例えば、制動装置は、ユーザがばねに力を加えたときの動きに対抗し、電磁式アクチュエータは、力が解放されたときのばねの戻り動作をシミュレートする。
【００１９】
更に、可変粘性流体制動装置は、可変粘度を有する流体をチャンバ内に閉じ込めかつアイドリングトルクとも呼ばれる残余トルクを引き起こす圧力を可動部材に加えるシールを有する。電磁式アクチュエータは、このトルクを相殺するために有利に制御されうる。
【００２０】
モータを使用して、例えば装置の電源遮断後に、ユーザと相互作用する要素を絶対位置に戻すことができるときわめて有利である。
【００２１】
更に、きわめて動的なトルクを制御しなければならない電気モータ制御の実施による以上述べた望ましくない振動は、きわめて動的なトルクを制御するために磁気粘性流体制動装置だけを使用するので、本発明によるインタフェースには現われない。
【００２２】
次に、本発明の内容は、触覚インタフェースであって、
ユーザと相互作用することで、第１の方向及び第２の方向に移動可能な相互作用要素と、
粘度が外部刺激に応じて変化する流体と相互作用する要素と、ここで、前記流体と相互作用する前記要素は、前記ユーザと相互作用する前記要素に対して少なくとも並進式又は少なくとも回転式に固定され、
前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素の現在角度位置を測定する手段と、
前記ユーザと相互作用する前記要素の回転方向を決定する手段と、
見掛け粘度が外部刺激に応じて変化する流体と、前記流体の制御に対する前記刺激を生成するシステムとを備えた制動装置と、ここで、前記流体と相互作用する前記相互作用要素は、前記流体内に配置され、
前記ユーザと相互作用する前記要素に回転式に固定されたシャフトを備える回転電気機械手段と、
前記刺激の値を変更するために前記刺激を生成する前記システムに対して命令を生成すると共に、前記電気機械手段に命令を生成することが可能な制御ユニットと、
前記ユーザと相互作用する要素が回転移動する場合に、トルクの方向及び当該トルクが所定の方向で所定の値より大きいかどうかとを知るために、前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素に対する前記ユーザにより加えられるトルクを検出する手段と、
を備え、
前記制御ユニットは、少なくとも前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素のゼロ速度又は低速度が検出されたときに、前記トルクに対して得られた情報に基づいて前記刺激を生成するシステムを制御する、
触覚インタフェース。
【００２３】
有利な例では、電気機械手段は、電気モータを備える。
【００２４】
好ましくは、前記ユーザと相互作用する前記要素の前記回転方向を決定する前記手段は、前記ユーザと相互作用する前記要素に対してユーザによって加えられたトルクを検出する前記手段によって構成されるか、又は前記ユーザと相互作用する前記相互作用要素の現在角度位置を測定する手段の時間変化を用いる。
【００２５】
ユーザと相互作用する要素にユーザによって加えられるトルクを検出する手段が、触覚インタフェースの要素のうちの１つの要素へのトルクによって引き起こされる変形の２つのセンサを備えることができ、前記変形センサは、トルクが第１の方向に加えられたときの変形を変形センサが検出し、トルクが第２の方向に加えられたときの変形を他方の変形センサが検出するように配置される。
【００２６】
別の実施形態では、ユーザと相互作用する要素にユーザによって加えられるトルクを検出する手段が、触覚インタフェースの要素のうちの１つの要素にこのトルクによって引き起こされる変形の少なくとも１つのセンサを備える。好ましくは、ユーザと相互作用する要素にユーザによって加えられるトルクを検出する手段は、触覚インタフェースの要素のうちの１つの要素へのトルクによって引き起こされる変形の２つのセンサを備え、前記変形センサは、トルクが第１の方向に加えられたときの変形を変形センサが検出し、トルクが第２の方向に加えられたときの変形を他方の変形センサが検出するように構成される。
【００２７】
好ましくは、プルーフ体は、その変形がユーザによって知覚可能でないような材料から作成される。
【００２８】
力センサとプルーフ体の間の接触は、点接触でよい。
【００２９】
触覚インタフェースは、トルク又は力を検出する手段が固定されたフレームを備えることができ、プルーフ体は、ユーザと相互作用する要素にトルク又は力が加えられたときに変形されるように、一方が制動装置に固定され、他方がフレームに固定される。
【００３０】
力センサ又は変形センサは、トルク又は力に対する力センサの測定感度が最大になるようにプルーフ体に対して配置されると有利である。
【００３１】
一実施形態では、ユーザと相互作用する要素は、回転可能であり、かつ流体と相互作用する要素が回転式に固定された縦軸の回転シャフトに固定され、回転トルクが決定される。次に、制動装置は、回転シャフトの軸と同軸の円形断面を有する円筒形ケースを有することができ、プルーフ体は、同軸円形断面を有する円筒形であり、ケースのまわりに同軸で配置され、力センサ又は変形センサが、回転シャフトの回転軸を中心とする円上に配置される。
【００３２】
一実施形態では、制御ユニットは、電気機械手段がユーザと相互作用する要素を少なくとも１つの所定位置まで動かす命令を生成するように構成される。
【００３３】
制御ユニットは、電気機械手段及び前記刺激を生成するシステムが、ユーザと相互作用する要素に同時に作用するようにする命令を生成するように構成されうる。
【００３４】
追加の特徴によれば、制御ユニットは、電気機械手段が、ユーザと相互作用する要素に加えられる摩擦を相殺するトルクを、ユーザと相互作用する要素に加えるように、命令を生成するように構成される。
【００３５】
別の追加の特徴によれば、制御ユニットは、電気機械手段及び前記刺激を生成するシステムのための命令を生成して、前記刺激を生成するシステム及び／又は電気機械手段が、ユーザと相互作用する要素の少なくとも１つの所定の角度位置から、ユーザと相互作用する要素に作用し、ユーザと相互作用する要素が第１の方向及び第１の方向と逆の第２の方向に回転するときに、ユーザと相互作用する要素の回転に対抗するようにし、また少なくとも電気機械手段が所定の角度位置の方に第１の方向又は第２の方向に旋回されたときに、電気機械手段がユーザと相互作用する要素の回転を支援するように構成される。
【００３６】
次に、制御ユニットは、ユーザと相互作用する要素が所定の角度位置にあるとき、電気機械手段及び／又は前記刺激を生成するシステムが、ユーザと相互作用する要素に非ゼロの力を加える命令を生成するように構成されうる。代替として、制御ユニットは、ユーザと相互作用する要素が所定の角度位置のどちらかの側の角度ゾーンにあるとき、電気機械手段及び／又は前記刺激を生成するシステムが、ユーザと相互作用する要素にいかなる力も加えない命令を生成するように構成される。例えば、制御ユニットは、ユーザと相互作用する要素が角度ゾーンの端にあるとき、電気機械手段及び／又は前記刺激を生成するシステムが、ユーザと相互作用する要素に力を加える命令を生成するように構成される。
【００３７】
ユーザと相互作用する要素にユーザによって加えられるトルク又は力を検出する手段が、例えば、好ましくは予め加圧された（プレストレス）状態で取り付けられた少なくとも１つの力センサを有する。
【００３８】
代替として、トルクを検出する手段が、触覚インタフェースの要素のうちの１つの要素へのトルク又は力によって引き起こされる変形の少なくとも１つのセンサを備えうる。
【００３９】
有利な例では、触覚インタフェースは、ユーザと相互作用する要素にユーザによって加えられたトルクによって変形されるように構成されたプルーフ体を有し、トルク又は力を検出する手段は、前記プルーフ体と接触している。
【００４０】
好ましい実施形態では、流体は磁気粘性流体であり、刺激は磁場である。
【００４１】
本発明の別の内容は、本発明による触覚インタフェースを制御する方法であり、この方法は、
ユーザと相互作用する要素の現在位置を測定するステップと、
前記現在位置を不揮発性メモリに記録するステップと、
例えば制御ユニットの電力の遮断後に、ユーザと相互作用する要素の現在位置を測定するステップと、
測定された現在位置と記録された現在位置を比較するステップと、
測定された現在位置が記録された現在位置と一致するように電気機械手段を制御するステップとを含む。
【００４２】
本発明の別の内容は、ばね型の触覚パターンを再現するために、本発明による触覚インタフェースを制御する方法であり、この方法は、
ユーザと相互作用する要素の現在位置を測定するステップと、
ユーザと相互作用する要素の回転方向を決定するステップと、
ユーザと相互作用する要素の移動方向に力を加える電気機械手段を制御するステップと、
電気機械手段及び／又は前記刺激を生成するシステムを、ユーザと相互作用する要素の運動に対抗する力を加えるように制御するステップとを含む。
【００４３】
本発明の別の内容は、本発明による触覚インタフェースを制御する方法であり、この方法は、
ユーザと相互作用する要素の移動方向に力を加える電気機械手段を制御して、電気機械手段が、ユーザと相互作用する要素に加えられるアイドリングトルクを相殺するトルクを加えるようにするステップを含む。
【００４４】
本発明の別の内容は、本発明による触覚インタフェースを制御する方法であり、この方法は、
ユーザと相互作用する要素の現在位置を測定する手段によって提供された情報から、ユーザと相互作用する要素の速度を決定するステップと、
ユーザと相互作用する要素に加えられるトルクを決定するステップと、
ユーザと相互作用する要素の現在位置を決定するステップとを含み、
速度が所定速度より大きい場合に、回転方向が、速度によって提供されるものであり、刺激を生成するシステムが、決定された現在位置と決定された回転方向の記録された触覚パターンを適用するように制御され、
速度が所定速度より小さい場合かつトルク又は力が正のしきい値より大きいか負のしきい値より小さい場合に、ユーザと相互作用する要素の移動方向が、決定されたトルク又は力から推測され、刺激を生成するシステムが、この現在位置と推測された移動方向について記録された触覚パターンに従って刺激を加えるように制御される。
【００４５】
例えば、決定されたトルクが、所定値より小さいときは、刺激が流体に加えられない。
【００４６】
本発明は、以下の説明と添付図面に基づいてよりよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明による触覚インタフェースの一例を示す概略縦断面図である。
【図２】図１のインタフェースの平面Ａ−Ａに沿った横断面図である。
【図３】図１のインタフェースに実装されたプルーフ体の実施形態の斜視図である。
【図４】図１のインタフェースに実装されうるプルーフ体の別の実施形態の斜視図である。
【図５】触覚インタフェースの別の例の側面図である。
【図６Ａ】図５のインタフェースに実装されたプルーフ体の図である。
【図６Ｂ】図５のインタフェースに実装されたプルーフ体の図である。
【図６Ｃ】図５のインタフェースに実装されたプルーフ体の図である。
【図７】触覚パターンを生成するために度で表された角度位置に関する設定を示す図である。
【図８】触覚パターンを生成するために度で表された角度位置に関する設定を示す図である。
【図９】触覚パターンを生成するために度で表された角度位置に関する設定を示す図である。
【図１０】触覚パターンを生成するために度で表された角度位置に関する設定を示す図である。
【図１１】触覚パターンを生成するために度で表された角度位置に関する設定を示す図である。
【図１２】ラチェットホイールとそのラチェットの正面図であり、ラチェットの動きが本発明による触覚インタフェースによって再現されうる。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
以下の記述は、見掛け粘度が印加磁場によって変化する磁気粘性流体を実装する回転触覚インタフェースの例について記載する。尚、電気粘性流体（即ち、見掛け粘度が印加電界に依存する流体）の実装も本発明の範囲内である。
【００４９】
図１に、本発明による回転触覚インタフェースの一実施形態の縦断面図が見られうる。
【００５０】
触覚インタフェースは、ユーザによって操作されるように意図される要素１（以下、「ボタン」という。）と、シャフト２の回転に対抗する磁気粘性制動又は抵抗力４を生成する装置と、電磁式アクチュエータ（例えば、モータ）によって生成される力を生成する第２の装置Ｍ（以下、「モータ」という。）とを備える。ボタンは、例えば、軸Ｘのまわりに回転運動するシャフト２に対して回転式に固定される。シャフト２は、以降では「作動シャフト２」という。電磁式アクチュエータは、例えば、「ブラシレス」型の直流電気機械型のもの（即ち、同期電気機械）でよく、これにより、ブラシが不要になり回転子の慣性を減少できる。
【００５１】
モータＭは、縦軸で合わせられたモータシャフトＭ１を備える。シャフトＭ１は、作動シャフト２の自由端に面して配置された自由端を備える。モータシャフトＭ１と作動シャフト２は、少なくとも回転が互いに固定されるように機械的に結合される。シャフトＭ１及び２の結合部品４２は、シャフトの自由端のまわりに取り付けられる。結合部品は、例えばモータシャフトＭ１の端と作動シャフト２の端に取り付けられたリングでよく、各端はリングと協力する平坦面を有する。代替として、シャフトは、スプラインシャフトでよく、リングは、相補的内側面を有してもよい。
【００５２】
代替として、単一シャフトが、シャフト２とシャフトＭ１を構成できる。
【００５３】
別の変形物として、モータは、各端で出るシャフトを有してもよく、モータのシャフトの端は、シャフト２の出口端に固定される。ボタン１は、モータのシャフトの、制動装置のシャフト２に固定されていない端に固定される。この変形物は、制動装置のチャンバの壁だけを通る軸を有する制動装置を実装できるという利点を有し、これにより、チャンバの封止を提供する制動装置のシールの数を減るため、寄生摩擦を減少することができる。
【００５４】
制動装置４は、磁場によって特性が変化可能な流体と、ケース８内に収容された磁場生成システム６とを備える。流体は、例えば、磁気粘性液である。ケース、流体及び磁場生成システムを含むユニットは、磁気粘性制動装置を構成する。
【００５５】
ケース８は、磁気粘性流体を収容する密閉チャンバ９を区切る。このチャンバの全て又は一部が、システム６によって生成された磁場を受ける。ケース８は、側壁８．１と、下底８．２と、上底８．３とを備える。
【００５６】
シャフト２は、上底８．３と、チャンバ９と、下底８．２とを貫通する。シャフト２の、ボタン１を支持する端とは反対側の端２．１は、ケース８の下底８．２を貫通し、軸受１１によって回転式に導かれる。シール１３（例えば、Ｏリングシール）は、シャフトとチャンバの間に封止を提供する。図示した例では、軸受は、シール１３によって区切られた密封ゾーンの外側に配置される。
【００５７】
ケース８は、磁気粘性流体を収容する密閉チャンバを区切る。
【００５８】
制動装置４は、また、シャフト２に回転式に固定され気密チャンバ９に収容された要素１２を有する。この要素は、磁気粘性流体と相互作用でき、要素１２の回転は、磁気粘性流体によってその見掛け粘度の関数として多少制動される。
【００５９】
示された例では、要素１２は、底１２．３に固定された円形断面を有する２つの同心側壁１２．１，１２．２を有し、底１２．３自体は、シャフトに回転式に固定される。
【００６０】
変形物として、要素１２は、１つの側壁のみ又は２つ以上の同心側壁を有しうる。更に他の変形物として、要素１２は、円盤によって構成されうる。更に、相互作用要素は、動きに対する抵抗を高めるために、孔及び／又は突出部分を有してもよく中空として形成されてもよい。
【００６１】
示された例では、ケース８の下底８．２は、気密チャンバ９の内容積が相互作用要素１２の内容積と一致する形状を有するような形状を有し、これにより、必要とされる流体の量を減少できる。示された例では、ケースに固定された円形断面を有する円筒要素１５が、２つの側壁１２．１，１２．２の間に挿入され、円筒要素１５は、側壁１２．１及び１２．２が回転されるときの磁気粘性流体のせん断効果に寄与する。
【００６２】
要素１２の側壁１２．１，１２．２は、磁性材料又は非磁性材料で作成されうる。
【００６３】
示された例では、可変磁場を生成するシステム６は、ケースに固定され相互作用要素１２内に配置されたコイルと、ボタンの操作と事前記録パターンに従って制御ユニットによって制御される電流源（図示せず）とを備える。
【００６４】
インタフェースは、また、示された例では、ケース外にありシャフト２に部分的に固定された位置センサ１４を備える。位置センサ１４は、この例では現在角度位置によって示されたボタンの現在位置の測定を可能にする。これは、例えば、インクリメンタル光学エンコーダでよい。
【００６５】
インタフェースは、また、ユーザと相互作用する要素の回転方向を検出する手段を有する。これらの手段は、例えば、角度位置センサによって提供される位置データを処理することによって構成され、これにより、例えば、瞬間Tで測定された角度位置と、瞬間T＋ΔＴで測定された位置との差を計算することによって作動方向を決定できる。位置センサが、デジタル信号を直角位相で供給するエンコーダ（例えば、増分光エンコーダ）の場合、作動方向は、直角位相の信号に対する位相の分析によって直接決定されうる。ボタンの作動方向は、磁気粘性制動装置の制御並びにモータの制御に使用される。以下で分かるように、インタフェースは、ユーザと相互作用する要素に加えられるトルクのためのセンサを有し、トルク測定値を使用して回転方向を決定できる。
【００６６】
触覚インタフェースは、また、フレーム１６を含み、フレーム１６内にケース８が配置される。フレーム１６は、第１及び第２の端フランジ１８，２０と、２つのフランジ１８，２０に固定された側壁２２とを備える。第１のフランジ１８には回転シャフトが通され、第２のフランジにはモータシャフトが通される。位置センサ１４は、フレームの第１のフランジ上に固定される。
【００６７】
インタフェースは、また、ユーザの操作意図を検出するための手段を含み、そのような手段は、ユーザと位置センサが知覚できるボタンの動きが加えられる前に、ユーザによってボタンに加えられるトルクを検出する。
【００６８】
示された例では、ユーザの操作意図を検出する手段は、プルーフ体２６（ユーザによって加えられるトルクによって生じる変形を検出する）と力センサとを備える。プルーフ体は、図３に単独で示される。プルーフ体２６は、縦方向端２６．１によってフレーム１６に固定され、他の縦方向端２６．２によって、磁気粘性制動装置（即ち、示された例ではケース８）に固定される。力センサは、ケース８に固定された縦方向端２６．２で、プルーフ体と接触する。
【００６９】
図１、図２及び図３に示された例では、プルーフ体２６は、縦方向端２６．２にある底２８によって閉じられた円形断面を有する円筒形状体を有する。他の縦方向端２６．１上に環状カラー３０が半径方向外方に延在する。
【００７０】
プルーフ体の内径は、動作クリアランスだけ大きくされたケース８の外径と一致する。プルーフ体の底は、ケースと、フレーム１６の第２のフランジ２０との間に配置される。
【００７１】
プルーフ体は、フランジ１８とカラー３０を貫通する少なくとも１本のねじ３２によってフレームに固定される。示された例では、ねじ３２は、フランジ１８を側壁２８に接続するためにも使用される。
【００７２】
プルーフ体の底２８は、少なくとも１本のねじ３４によってケース８に固定される。
【００７３】
プルーフ体２６は、ケースと接触している端と反対側で縦方向端２６．２から突出する要素３６を有する。要素３６は、フレームのフランジ２０内に配置された空所３８に収容される。
【００７４】
示された例では、突出要素３６は、縦軸を中心とする角度部分の形状を有する。図２で分かるように、角度部分３６は、２つの面３６．１，３６．２によって区切られる。空所３８は、角度部分３６の形状に対応する形状を有し、角度部分３６の面３６．１，３６．２にそれぞれ面する２つの面３８．１，３８．２によって区切られる。力センサ４０．１は、角度部分の面３６．１と接する空所の面３８．１に取り付けられ、力センサ４０．２は、角度部分３６の面３６．２に接する空所の面３８．２に取り付けられる。点接触型の機械接点は、各力センサ４０．１，４０．２とプルーフ体２６との間に提供される。力センサ４０．１，４０．２は、予め加圧されて取り付けられると有利である。
【００７５】
したがって、トルクがボタンに加えられたとき、ボタンは、ケース８の仲介によってプルーフ体２６のねじれによる変形を引き起こし、ケース自体が流体と相互作用し、流体自体が相互作用要素１２と相互作用し、相互作用要素１２自体がシャフト２と結合される。この変形は、ボタンの回転方向に従って力センサ４０．１，４０．２の一方又は他方によって検出される。
【００７６】
プルーフ体は、例えば、ＡＢＳなどのプラスチック材料で作成される。
【００７７】
プルーフ体の材料とその形状は、加えられる最小トルクと最大トルク、力センサの感度、及び所望の検出しきい値に従って決定されうる。更に、プルーフ体の変形は、ユーザが知覚できないようなものである。例えば、ユーザは、プルーフ体の数マイクロメートルの変形を知覚できないと考えられうる。
【００７８】
変形物として、ケース８又は回転シャフト上の力を直接測定でき、このためにトルクセンサが実装される。しかしながら、トルクセンサは、高コストであり、力センサよりもかなり大きい空間を占有する。更に、トルクセンサは、正確で較正されたトルク値を提供するが、この情報は、本発明の枠組内で有効ではない。
【００７９】
力センサは、例えば、ホイートストンブリッジの形で組み立てられたピエゾ抵抗要素を使用して作成され、これにより、最大負荷で動きを数十マイクロメートルに制限するのに十分に高い剛性と共に約数十ｍＶ／ニュートンの感度が可能になる。代替として、力センサは、変形を検出するために、形成された１つ又は幾つかの変形センサ、例えばプルーフ体に直接適用されるひずみゲージと交換されうる。
【００８０】
モータＭが、フレームの第２のフランジ１６に機械的に結合されるので、作動シャフト上のトルクの測定を妨げない。
【００８１】
図４で、プルーフ体１２６の更に他の例を見ることができ、その概略形状は、プルーフ体２６の形状と同一であるが、更にプルーフ体１２６の側壁に縦方向スロット１２７を有する。好ましくは、穴１２７は、規則的な角度で分散される。プルーフ体は、この実施形態では、変形に対してきわめて高い適性を有する。例えば、プルーフ体は、アルミニウム合金で作成される。
【００８２】
縦軸に対して傾けられかつ／又は直線以外の形状（例えば、湾曲形状）を有する穴は、本発明の範囲内である。更に、穴は、必ずしも同じ寸法を有するとは限らない。
【００８３】
有利には、軸方向ねじり歪み下でプルーフ体の変形を増幅し同時に本発明の枠組み内で他の不適切な歪み（例えば、ユーザによってボタンに寄生的に加えられる半径方向歪み）に対するプルーフ体の変形を少なくする手段が提供されうる。これにより、検出の感度が改善され、外乱又は誤検出を排除できる。
【００８４】
図１〜図４のプルーフ体の例は、センサをできるだけ大きい直径で配置することによって測定装置の感度を高めることを可能にする。
【００８５】
示された例では、有利には、突出要素の壁３６．１及び３６．２が、互いに対して９０°で配置される。この位置決めは、力センサ４０．１及び４０．２上の点接触と組み合わせて、プルーフ体の変形歪みを細分化し、フレーム１６の平面内にある２つの直交構成要素に従った力の感度に有利にすることが可能である。その結果、例えば、フレーム１６の平面に対して垂直に加えられる寄生力の感度が大幅に低下する。更に、センサ４０．１及び４０．２によって測定される直交力の成分の計算又はアルゴリズム処理（例えば、予め加圧された負荷がある状態でセンサが優先組み立てされた場合に、２つのセンサの合同測定成分によって重み付けされた２つのセンサ間の測定差に基づく計算など）によって、フレーム１６の平面に平行に加えられる寄生力に対する感度をある程度低下させうる。
【００８６】
触覚インタフェースは、また、現在位置センサ、ボタンの回転方向を検出する手段、トルクセンサ、磁場生成手段、及び電気モータが接続される制御ユニットＣＵを含む。制御ユニットは、センサによって送られた信号を処理し、磁場生成手段と電気モータのための命令を生成する。
【００８７】
次に装置の動作例について述べる。
【００８８】
ユーザは、ボタンをその軸のまわりに第１の回転方向に回し、当接などの規定の角度位置に移動させる。磁気粘性流体の見掛け粘度の変化によって、流体との相互作用要素上にトルクが生成され、第１の回転方向のボタン上の当接をシミュレートするように、磁気粘性流体に磁場が印加される。
【００８９】
ユーザが、ボタン上の力を第１の回転方向に維持する場合、プルーフ体２６が、ケースを介してねじりトルクを受け、ケース自体が流体と相互作用し、流体自体が相互作用要素１２と相互作用し、相互作用要素１２自体がシャフト２に結合される。
【００９０】
この変形は、第１の回転方向の下流に配置された力センサによって測定される。どの力センサが応答したかを知ることによって、ユーザがボタンを回転しようとする方向を知ることが可能になる。好ましくは、予め加圧された負荷状態で組み立てられた２つの力センサから来る測定値を組み合わせて、ユーザがボタンを回転しようとする方向を決定できる。最小トルクの検出によって、ユーザが実際にボタンを回す意図を有することを確認できる。次に、このことから、ユーザがボタンを当接状態に維持したいことが推定される。磁場は、粘性の磁気粘性流体を介して相互作用要素１２の動きに力を対抗させるように維持される。
【００９１】
ユーザが、ボタンを第１の方向と逆の第２の方向に回す意図を有する場合、力センサは、応答する第１の回転方向を考慮することによって上流に配置される。好ましくは、予め加圧された負荷の状態で組み立てられた２つの力センサからの測定値を組み合わせて、ユーザがボタンを回そうとする新しい方向を決定できる。このことからユーザの意図が推測され、この意図は、最小トルクの検出によって確認される。この場合、磁場が打ち消され、流体の見掛け粘度が大幅に低下するため、相互作用要素が、固着作用を受けることなく第２の方向に回転できる。このようにして、本発明を使用してフリーホイールの動作を再現できる。
【００９２】
図５及び図６Ａ〜図６Ｃは、本発明によるインタフェースＩ２の別の実施形態を示し、インタフェース１２は、フレーム２１６と、制動装置２０４と、ホイールの形状を有するプルーフ体２２６と、ユーザと相互作用する要素２０１とを備え、流体と相互作用する要素は示されていない。
【００９３】
ホイールは、ハブ２２８と、外側リング２３２と、ハブ２２８を外側リング２３２に接続するスポーク２３０とを有する。
【００９４】
この例では、ハブ２２８は、例えばハブ２２８を軸方向に通るねじによってインタフェースのケースに固定され、外部リング２３２は、例えば外部リングを軸方向に通るねじによってフレームに固定される。
【００９５】
２つの力センサ２４０．１，２４０．２は、それぞれスポーク２３０上に搭載され、プルーフ体２２６がある回転方向に応答したときにセンサの１つだけが応答するようにスポークに対して配置される。力センサは、フレーム２１６上に固定され、スポーク２３０の面上に乗る。代替として、力センサは、予め加圧された負荷の状態で組み立てられてもよく、前述したように、プルーフ体上に配置され（例えば、ねじりトルクの作用下でスポークの）変形を検出する伸長ゲージによって置き換えられうる。より一般には、力センサは、変形センサと置き換えられうる。
【００９６】
この装置の動作は、前述した図１の装置の動作と類似している。
【００９７】
プルーフ体に機械応力を加えることを可能にする手段（回転又は並進式にガイドする手段）を有利に追加でき、これにより、プルーフ体を予め加圧された負荷の状態で組み立てることによって力センサの数を削減できる。
【００９８】
力又は変形センサからのデータが、電子システムによって処理されて、ユーザによってインタフェースに加えられトルクが、所定のしきい値を超えるかどうかが決定される。また、トルク符号が決定され、これにより、ユーザがボタンを動かそうとしている方向が分かる。
【００９９】
前述したように、ねじりトルクの実際値を知る必要はなく、ねじり方向が分かれば十分である。したがって、線形性、動作、解像度などのタイプの仕様以外、力又は変形のバイナリしきい値又は単調関数を少なくとも検出可能な低コストセンサを実現でき、その点で、センサは、インタフェースを回転させることなくインタフェースに作用する最小トルクを検出するのに十分な感度である。また、センサは、最大力を劣化なしに維持できるようなものである。
【０１００】
モータＭは、ユーザを危険にさらすことなく、シャフト２とボタンを低トルクで直接動かすように意図される。実際に、モータは、きわめて高いトルクを加えるように意図されない。したがって、モータは、モータのインタフェースへの組み込みを容易にし、インタフェースを小さいサイズで作成できる小さいサイズを有する。更に、モータが常に動作するようには意図されないので、インタフェースの電気消費は、電気モータだけを使用する触覚インタフェースより少ない。
【０１０１】
更に、本発明による触覚インタフェースは、多数の触覚パターンを生成できる。情報として、そのような触覚パターンのうちの幾つかを以下に述べるが、これは、本発明によるインタフェースによって生成可能な触覚パターンの完全な説明ではない。
【０１０２】
以上述べたように、インタフェースは、磁気粘性流体を収容するチャンバの封止を提供するためにシール１３を含む。これらのシールは、触覚知覚に有害なアイドリングトルクを生成する摩擦をシャフト２に及ぼす。
【０１０３】
モータは、有利には、このアイドリングトルクを相殺するように制御されうる。例えば、モータは、ボタンの回転の動きを支援するように制御される。モータＭは、磁場が磁気粘性流体に加えられないときにアイドリングトルクを相殺するように作動されうる。例えば、インタフェースを設計する際、アイドリングトルクが測定又は推定され、制御ユニットは、モータを制御してこのアイドリングトルクを相殺するようにプログラムされる。
【０１０４】
きわめて有利には、触覚感覚は、ユーザの意図の知識を使用してモータを制御することによって実質的に改善されうる。実際には、この意図が検出され次第、モータは、アイドリングトルクを相殺するように作動され、それにより、ユーザは、シールの摩擦による固有のこのアイドリングトルクを感じることがない。また、ユーザの動作の意図を知ることは、磁気粘性制動装置とモータの両方を実装する動作モードの場合に有益であり、これらの要素の制御は、より応答的に行われ、移行はユーザによってあまり知覚されない。
【０１０５】
モータを作動させて振動を生成でき、２つのシャフトが回転式に結合されているのでその振動が動作シャフトに伝達され、この振動は、例えば、警告タイプの触覚指示を提供する。
【０１０６】
更に、ばね作用（例えば、ばね（例えば、渦巻きばね）を軸上で回転式に操作するときに感じられる感覚）を再現できる。例えば、ボタンを安定位置に戻すために、この効果を再現したいことがある。
【０１０７】
インタフェースは、回転方向と角度位置に従って、ボタンの回転に逆らう力又は復帰力をボタンに加えるように制御される。
【０１０８】
ばねは、剛性ｋによって特徴付けられる。
【０１０９】
制御ユニットは、磁場を生成する手段とモータが、図７に示された設定をボタンに適用するための命令を生成する。この設定は、ゼロ値が、ボタンに対する操作をシミュレートしたいばねの安定位置（即ち、ばねの静止位置）に対応する一次関数である。図７は、回転角θ（ここでは度で示された）による設定Ｓの種類を示す。
【０１１０】
１８０°の角度は、シミュレートされるばねの安定位置又は静止状態に対応する。
【０１１１】
生成された命令は、ボタンの角度位置と回転方向に依存する。実際には、安定位置Ｅから離れるほど、作動シャフトの動きに対抗する力が大きくなる。回転方向が安定位置のボタンに近づくとき、ユーザは復帰力を感じる。ユーザと相互作用する要素に加えられる力の符号は、回転方向に依存する。
【０１１２】
ばねの触覚パターンは、様々な制御機構を使用して得られうる。
【０１１３】
第１の動作モードによれば、モータは、ばね効果をシミュレートするのに十分なトルクを提供でき、この場合、モータだけが制御される。触覚パターンは、１８０°の角度がばねの安定位置Ｅ又は静止状態として検討されるようなプログラムである。ボタンが回転されて位置Ｅから離れるとき、モータは、この回転に対する抵抗トルクを生成するように制御される。このトルクの強さは、ボタンの「静止」位置と現在位置との差に依存する。この差が大きいほど、モータによって生成されるトルクが大きくなるため、弾性復帰がシミュレートされる。ユーザがボタンを放すと、モータによって加えられたトルクが、ボタンをその静止位置Ｅに戻す。ボタンがＥに近づくほど、モータによって加えられるトルクが小さくなる。最後に、ボタンが初期位置Ｅに戻り、モータの制御がゼロになり、システムの残余摩擦がインタフェースを固定化する。
【０１１４】
別の動作モードによれば、磁気粘性制動装置は、ボタンがその平衡位置から回転されたときに抵抗トルクを生成するように制御される。モータは、ボタン上の力が解放されたとき、又はその力がばねの復帰力より小さいときに、ボタンをその平衡位置にするように制御される。
【０１１５】
角度値が単なる例によって提供され、全く制限でないことが理解されよう。
【０１１６】
図８は、モータだけを使用する動作モードを検討することによって、３つの位置を有する割り付けタイプの挙動を再現するように意図された触覚パターンを示す。
【０１１７】
このボタンは、以下のように動作する。ユーザがボタンに十分なトルクを加えるとき、ボタンは、一段を通過し、次の平衡位置となる。
【０１１８】
平衡位置は、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３として示される。
【０１１９】
ボタンが平衡位置Ｅ２から遠ざかるとき、即ち、１２０°の角度から始まる時計回り又は反時計回り方向に旋回されるが、それぞれ角度１８０°又は６０°に達するように旋回しないとき、ボタンは、モータＭの動作により第２の平衡位置Ｅ２に戻る。例えば、ボタンが１８０°の位置に達したとき、一段がシミュレートされ、ボタンは、位置Ｅ３に対する基準に依存するトルクによって制御されかつボタンを平衡位置Ｅ３まで駆動するモータの動作によって、第３の平衡位置Ｅ３に進む。１８０°の位置から２４０°の位置へのこの経過は、矢印Ｆによって図示される。
【０１２０】
安定位置のまわりに不安定性が生成されることがある。例えば、実装されたモータにより、インタフェースの大きい内部摩擦になる小さい力が制御されるとき、ガクガクした動き又は動きの欠如が現われうる。平衡位置に十分な力のジャンプ又はオフセットＯＦＳ（図９に示された）を提供することによって、モータは、インタフェースの内部摩擦より大きい力を生成するように制御される。
【０１２１】
図１０は、別の触覚パターンの制御を示し、この触覚パターンは、オフセットＯＦＳに加えて、モータと制動装置によって力が生成されない平衡位置Ｅのまわりの角度範囲ＡＮＧで提供される。平衡位置のまわりのインタフェースの安定性は、図９の設定によって制御されたものより更に改善される。
【０１２２】
図１１に、モータと制動装置に適用される触覚パターンの設定が見られる。以上説明されたように、モータは、好ましくは、低トルクを加えるように適応され、同時に制動装置が大きいトルクを加えうる。次に、モータは、有利には、抵抗力を第１の角度範囲Ｐ１（示された例では範囲１８０°から２８０°）で加え、次に第２の角度範囲Ｐ２で加えるように制御されてもよく、制動装置はまた、モータによって生成された抵抗力に追加される付加抵抗力を加えるように作動される。
【０１２３】
モータによって加えられた力がＦＭとして示され、制動装置によって加えられた力がＦＢとして示され、合力がＦＴとして示される。
【０１２４】
モータと制動装置の実装は、急な遷移を最小にし、触覚相互作用の流動性を高めることを可能にする。次に、触覚相互作用が許可され、相互作用の透明性が高められる。
【０１２５】
制動装置が第２の範囲Ｐ２で復帰力をシミュレートできないので、ばねのシミュレーションではこのタイプの設定を完全に対称的に適用できないことを理解されよう。得られるプロファイルが非対称性なのにもかかわらず、ユーザがボタンをばねに対抗して動かす場合に力ＦＴが生成され、ユーザがその動きをやめた場合に力ＦＭが生成されるので、高い剛性を有するばねに吸収されるのに十分な触覚感覚が残る。
【０１２６】
また、本発明による触覚インタフェースは、図１２に示されたラチェットホイールＲＲに沿ったラチェットＣＬの動きの再現を可能にする。
【０１２７】
ラチェットＣＬの端は、交互になった平坦ゾーンＺＰと凹状ゾーンＺＣを含むラチェットホイールＲＲの外周上で動かされ、凹状ゾーンは、ホイールのスポークに沿って延在するラジアル平面ＲＰによって平坦ゾーンに接続される。平坦ゾーンＺＰは、凹状ゾーンＺＣに鋭角で接続される。ラチェットが、ラチェットホイールの周囲で時計回り方向に動かされるか、ホイールが、ラチェットＣＬに対して反時計回り方向に動かされるとき、ラチェットは、例えば、凹状ゾーンＺＣ上で摺動するため、制動装置は、粘性摩擦を作成するように制御される。平坦ゾーンＺＰ上のラチェットの動きを再現するため、モータ及び／又は制動装置は、ばね作用をシミュレートするように制御される。ラチェットＣＬが反時計回りの方向に動かされるか、ホイールが時計回り方向に動かされる場合、ラチェットがラジアル平面と接触するときに仮想当接がシミュレートされる。このために、制動装置及び／又はモータが、当接をシミュレートするのに十分な力を生成するように制御される。
【０１２８】
きわめて有利には、本発明による触覚インタフェースを使用して、位置の絶対表現を必要とするシステムをシミュレートできる。実際には、モータは、ボタンを所望位置に戻すように制御されうる。例えば、回転触覚インタフェースの場合、様々な段を有しマーク又は視覚的マーカを有するボタンを備えた回転接触器をシミュレートする。インタフェースの電力が遮断され、ユーザがインタフェースを操作する場合、電力を再開する際に、モータが、ボタンを電力遮断前の位置に戻しうる。モータがないとインタフェースを元の位置に戻すことはできない。この結果、ユーザによって知覚されるボタンのマーク又は視覚的マーカと、触覚モデルによって予想されるインタフェースの位置の間にずれが生じる。
【０１２９】
システムの制御は、以下のように実行されうる。ボタンの現在位置が、制御電子回路に定期的に記憶される。これは、この情報を不揮発性メモリに記憶することによって実行されうる。したがって、電力遮断の場合、システムは、ボタンの最終位置の記憶を有する。電力が再開するとき、制御電子回路が、初期化され、ボタンの現在位置を不揮発性メモリに記録された最終位置と比較する。次に、電気モータが、ボタンの位置が記憶位置と等しくなるまで、例えば一定速度で制御される。次に、モータが停止され、インタフェースが使用可能になる。代替として、安定位置が不揮発性メモリに記録された最終位置に対応する「ばね作用」型の制御を生成できる。この場合、ボタンは、戻りばねによって操作されたかのように最終位置に戻る。
【０１３０】
以上述べた触覚パターンの例が非限定的な例であることを理解されよう。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【図８】
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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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