(57)【要約】【課題】力覚の提示を受ける被力覚提示体の安全性を確保できるようにすると共に、被力覚提示体に与える力覚をきめ細かく制御できるようにする。【解決手段】被力覚提示体である人間の手３００を載置するグリップ部１１０と、グリップ部１１０に結合され、手３００に力覚を与えるための磁力を発生する永久磁石１２０と、グリップ部１１０の移動に伴って移動する永久磁石１２０の位置を検出する永久磁石位置検出部１３０と、永久磁石１２０に磁力を発生させるために設けられた電磁石１４０と、電磁石１４０の移動を行うモーター１５０と、電磁石１４０の位置を検出する電磁石位置検出部１６０と、検出された永久磁石１２０の位置と電磁石１４０の位置とに基づいて、モーター１５０による電磁石１４０の移動を制御する制御部１７０を備えるようにする。【選択図】図１
2009151387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被力覚提示体を載置する載置部と、
前記載置部に結合され、前記被力覚提示体に力覚を与えるための磁力を発生する永久磁石と、
前記載置部の移動に伴って移動する前記永久磁石の位置を検出する永久磁石位置検出部と、
前記永久磁石に前記磁力を発生させるために設けられた電磁石と、
前記電磁石の移動を行う駆動部と、
前記電磁石の位置を検出する電磁石位置検出部と、
前記永久磁石位置検出部で検出された前記永久磁石の位置と、前記電磁石位置検出部で検出された前記電磁石の位置とに基づいて、前記駆動部による前記電磁石の移動を制御する制御部と
を有することを特徴とする力覚提示装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記永久磁石位置検出部で検出された前記永久磁石の位置と、前記電磁石位置検出部で検出された前記電磁石の位置とに基づいて、更に、前記電磁石に供給する電流を制御して、前記永久磁石に発生させる前記磁力を制御することを特徴とする請求項１に記載の力覚提示装置。
【請求項３】
前記制御部が前記電磁石に供給する電流を制御することにより、前記電磁石の極性及び磁気の強さが制御されることを特徴とする請求項２に記載の力覚提示装置。
【請求項４】
前記永久磁石が移動する移動領域と前記電磁石が移動する移動領域とは、重複しないことを特徴とする請求項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、力の感覚（例えば、何かに触ったり、物を握ったりする感覚：以下、「力覚」と称する）を被力覚提示体（例えば、人間の手）に対して与える力覚提示装置に関するものであり、例えば、当該被力覚提示体のリハビリテーションを行う際に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、脳卒中片麻痺患者を対象とするリハビリテーション訓練では、発症後できるだけ速やかに訓練を開始し、継続していくことが重要である。この際、麻痺の回復を促進するために、一般的に、医師やセラピストの付き添いによる徒手的療法でのリハビリテーション訓練が行われている。
【０００３】
しかしながら、この徒手的療法でのリハビリテーション訓練は、人的・時間的な制約から十分な訓練の量と質を確保することが困難になってきている。また、症状の重い患者にとっては、この徒手的療法による訓練を行うことが精神的にも体力的にも大きな負担となり、訓練を途中であきらめてしまう者も少なくない。そのような理由から、近時では、医師やセラピストの付き添いを必要とせず、患者がリハビリテーション訓練を意欲的に行えるための支援システムの開発が進められている。
【０００４】
例えば、下記の非特許文献１には、リンク等を介して、アクチュエータの発生力を人体に直接与えて、力覚を提示するシステムが開示されている。
【０００５】
【非特許文献１】高橋，他、ハプティックデバイスを用いた上肢リハビリテーションシステム、ＳＩＣＥＳＩ２００６  講演論文集、ｐｐ．１０２０−１０２１，２００６．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１の技術では、アクチュエータの発生力を人体（被力覚提示体）に直接与えるものであるため、例えばシステムに異常が発生した場合に予想外の力が発生して人体を傷つけてしまう危険性がある。また、非特許文献１の技術では、人体（被力覚提示体）に対して与える力覚をきめ細かく制御することが困難であるという問題もある。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、力覚の提示を受ける被力覚提示体の安全性を確保すると共に、被力覚提示体に与える力覚をきめ細かく制御することを実現する力覚提示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】
本発明の力覚提示装置は、被力覚提示体を載置する載置部と、前記載置部に結合され、前記被力覚提示体に力覚を与えるための磁力を発生する永久磁石と、前記載置部の移動に伴って移動する前記永久磁石の位置を検出する永久磁石位置検出部と、前記永久磁石に前記磁力を発生させるために設けられた電磁石と、前記電磁石の移動を行う駆動部と、前記電磁石の位置を検出する電磁石位置検出部と、前記永久磁石位置検出部で検出された前記永久磁石の位置と、前記電磁石位置検出部で検出された前記電磁石の位置とに基づいて、前記駆動部による前記電磁石の移動を制御する制御部とを有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、力覚の提示を受ける被力覚提示体の安全性を確保することが可能となると共に、被力覚提示体に与える力覚をきめ細かく制御することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下に示す本発明の諸実施形態においては、力覚の提示を受ける被力覚提示体として人体（より具体的には、人間の手）を適用した例で説明を行う。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る力覚提示装置の概略構成の一例を示す模式図である。
第１の実施形態に係る力覚提示装置１００は、水平一軸方向（Ｘ方向）に磁力を発生させて、被力覚提示体である人間の手３００に力覚を与えるものである。
【００１２】
本実施形態の力覚提示装置１００は、第１のスライドガイド１０１と、第２のスライドガイド１０２と、第１のタイミングベルト１０３と、第２のタイミングベルト１０４と、第１のプーリー１０５と、第２のプーリー１０６と、グリップ部１１０と、永久磁石１２０と、永久磁石位置検出部１３０と、電磁石１４０と、モーター１５０と、電磁石位置検出部１６０と、制御部１７０とを有して構成されている。
【００１３】
第１のスライドガイド１０１及び第２のスライドガイド１０２は、力覚提示装置１００のそれぞれ上下に平行して設けられている。具体的に、第１のスライドガイド１０１は、グリップ部１１０の移動を水平方向１自由度のみ（即ち、Ｘ方向のみ）に拘束している。また、第２のスライドガイド１０２は、電磁石１４０の移動を水平方向１自由度のみ（即ち、Ｘ方向のみ）に拘束している。
【００１４】
第１のタイミングベルト１０３は、第１のスライドガイド１０１上を、グリップ部１１０と一体となって移動するものである。また、第２のタイミングベルト１０４は、第２のスライドガイド１０２上を、電磁石１４０と一体となって移動するものである。
【００１５】
第１のプーリー１０５は、第１のタイミングベルト１０３の移動に伴って回転するものである。第２のプーリー１０６は、第２のタイミングベルト１０４の移動に伴って回転するものである。
【００１６】
グリップ部１１０は、被力覚提示体である人間の手３００を載置する載置部を構成する。グリップ部１１０は、人間の手３００の運動に伴って、第１のタイミングベルト１０３上を水平方向に直線移動する。
【００１７】
永久磁石１２０は、載置部であるグリップ部１１０に結合され、被力覚提示体である人間の手３００に力覚を与えるための磁力（ｆｘ１２２）を発生するものである。永久磁石１２０は、グリップ部１１０に結合されているため、グリップ部１１０の移動に伴って、第１のスライドガイド１０１に沿って移動する。
【００１８】
永久磁石１２０は、例えば、円盤形状のネオジウム磁石からなり、一方の面がＮ極、他方の面がＳ極に分かれているものが用いられる。具体的に、図１に示す例では、永久磁石１２０の上面がＮ極、その下面がＳ極になっている場合を示しており、永久磁石１２０の厚み方向に磁界ができている。
【００１９】
永久磁石位置検出部１３０は、載置部であるグリップ部１１０の移動に伴って移動する永久磁石１２０の位置を検出する。
具体的に、永久磁石位置検出部１３０には、例えば、永久磁石１２０と連動して移動する第１のタイミングベルト１０３の移動に伴って第１のプーリー１０５が回転した際の回転角度を検出する第１のエンコーダ１３１が設けられている。そして、永久磁石位置検出部１３０は、第１のエンコーダ１３１で検出した回転角度の情報に基づいて永久磁石１２０の位置を検出する。
【００２０】
なお、本実施形態においては、永久磁石位置検出部１３０に第１のエンコーダ１３１を設けて、当該第１のエンコーダ１３１で第１のプーリー１０５の回転角度を検出することにより永久磁石１２０の位置を検出するようにしているが、他の態様を適用することも可能である。例えば、永久磁石位置検出部１３０に、第１のエンコーダ１３１に替えてＣＣＤカメラを設けて、当該ＣＣＤカメラで撮影したグリップ部１１０を含む全体画像に基づいて、永久磁石位置検出部１３０が、グリップ部１１０に結合された永久磁石１２０の位置を検出するようにする態様であってもよい。
【００２１】
電磁石１４０は、永久磁石１２０において、人間の手３００に力覚を与えるための磁力（ｆｘ１２２）を発生させるために設けられたものである。電磁石１４０は、制御部１７０から供給される電流に基づいて磁極を発生する。具体的に、図１に示す例では、電磁石１４０の上面がＮ極、その下面がＳ極になっている場合を示している。
【００２２】
ここで、第１のスライドガイド１０１及び第２のスライドガイド１０２は、電磁石１４０と永久磁石１２０とがちょうど上下方向に重なったとき（即ち、同じＸ方向の位置となったとき）に、両者の間にわずかな空隙が存在するように、それぞれ配置されている。即ち、本実施形態の力覚提示装置１００は、永久磁石１２０が移動する移動領域と電磁石１４０が移動する移動領域とが重複せず、それぞれの移動領域が独立した領域となっている。なお、電磁石１４０と永久磁石１２０との空隙は、力覚提示装置１００において調整することが可能に構成されている。
【００２３】
そして、電磁石１４０と永久磁石１２０は、空隙を介して、お互いの磁界が同じ方向、あるいは、正反対の方向に向くようになっている。この電磁石１４０と永久磁石１２０とがつくる磁界の相互作用により、引力あるいは斥力が発生する。
【００２４】
図２は、図１に示す永久磁石１２０と電磁石１４０における磁界の一例を示す模式図である。
図２に示すように、電磁石１４０は、磁性材料からなる鉄心１４１と、当該鉄心１４１に８００回程度で巻き回され、例えばエナメル線からなるコイル１４２を有して構成されている。そして、制御部１７０からコイル１４２に供給された電流に基づいて鉄心１４１が磁化し、磁極が発生するようになっている。図２には、図１と同様に、永久磁石１２０の上面がＮ極、その下面がＳ極であり、電磁石１４０の上面がＮ極、その下面がＳ極である場合を示している。
【００２５】
図１及び図２に示すように、電磁石１４０が永久磁石１２０の左斜め下に位置するとき、電磁石１４０の上面がＮ極になるようにコイル１４２に電流を流すと、図１に示すように、永久磁石１２０と電磁石１４０の間には、引力Ｆ１２１が左斜め方向に作用する。そして、グリップ部１１０は、第１のスライドガイド１０１によって鉛直方向の運動が拘束されているため、磁力である引力Ｆの水平方向（Ｘ方向）の成分ｆｘが、人間の手３００に力覚を与えるための磁力としてグリップ部１１０に作用することになる。
【００２６】
また、電磁石１４０の極性は、制御部１７０からコイル１４２に供給する電流の方向を変えることによって変更することができる。したがって、永久磁石１２０に対して、必要に応じて、引力だけでなく斥力も働かせることが可能となっている。
【００２７】
図３は、電磁石の概略構成の一例を示す模式図である。
図３（ａ）に一般的な電磁石の概略構成を示し、図３（ｂ）に図２に示した本実施形態における電磁石１４０の概略構成を示す。
【００２８】
一般に市販されている電磁石の多くは、図３（ａ）に示すように、Ｅの字型の鉄心を有して構成されており、磁力線（磁界）の広がりを抑えることで大きな吸着力を得ている。そのため、図１示す力覚提示装置１００に適用した場合、当該電磁石から少しでも永久磁石１２０が離れてしまうと急激に磁力が弱まってしまうため、相対的に位置を変化させて引力（あるいは斥力）を制御することは困難である。
【００２９】
そこで、本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、Ｔの字型の鉄心１４１を用いて電磁石１４０を構成するようにした。その結果、電磁石１４０は、図３（ａ）に示す一般的な電磁石と比べて、磁力線（磁界）が広範囲まで届くようになり、永久磁石１２０に対する相対的な位置を変化させて引力（あるいは斥力）を制御することができるようにしている。
【００３０】
図１の説明に戻り、モーター１５０は、電磁石１４０の移動を行う駆動部を構成する。
具体的に、モーター１５０は、制御部１７０からの制御に基づいて、電磁石１４０と一体となって移動する第２のタイミングベルト１０４を移動させて、第２のスライドガイド１０２に沿って電磁石１４０を移動させる。
【００３１】
電磁石位置検出部１６０は、電磁石１４０の位置を検出する。
具体的に、電磁石位置検出部１６０には、例えば、電磁石１４０と連動して移動する第２のタイミングベルト１０４の移動に伴って第２のプーリー１０６が回転した際の回転角度を検出する第２のエンコーダ１６１が設けられている。そして、電磁石位置検出部１６０は、第２のエンコーダ１６１で検出した回転角度の情報に基づいて電磁石１４０の位置を検出する。
【００３２】
制御部１７０は、永久磁石位置検出部１３０で検出された永久磁石１２０の位置と、電磁石位置検出部１６０で検出された電磁石１４０の位置とに基づいて、駆動部であるモーター１５０による電磁石１４０の移動を制御する。
【００３３】
具体的に、制御部１７０は、永久磁石１２０と電磁石１４０との相対的な距離等によって永久磁石１２０に生じる磁力（ｆｘ１２２）が変わってくるため、永久磁石１２０の位置及び電磁石１４０の位置に応じて、モーター１５０対して、人間の手３００に与えたい磁力の大きさに対応する位置（目標位置）に電磁石１４０を移動させる制御を行う。
【００３４】
更に、制御部１７０は、永久磁石１２０の位置と電磁石１４０の位置とに基づいて、電磁石１４０のコイル１４２に供給する電流を制御して、永久磁石１２０に発生させる磁力（ｆｘ１２２）を制御する。制御部１７０が電磁石１４０のコイル１４２に供給する電流を制御することにより、電磁石１４０の極性及び磁気の強さが制御される。
【００３５】
次に、力覚提示の原理について説明する。
図１において、第１のスライドガイド１０１の方向（Ｘ方向）に沿って、グリップ部１１０に働く力（磁力）をｆｘとすると、ｆｘは、電磁石１４０と永久磁石１２０（グリップ部１１０）との相対位置の関数になる。ここで、電磁石１４０の位置とグリップ部１１０の位置をそれぞれ、図１に示すように、Ｘｇ、Ｘｍとして定める。また、この際、制御部１７０が電磁石１４０のコイル１４２に供給する電流値を一定に定める。そして、グリップ部１１０に働く力ｆｘは、以下の数式（１）のように表せる。
ｆｘ＝Ｇ（Ｘｍ−Ｘｇ）  ・・・（１）
【００３６】
ここで、Ｇ（  ）は、非線形な関数であり、力覚提示に用いる際には、予め対応関係を求めて、これを近似式として記憶しておくか、あるいは、データベース化して記憶しておく。
【００３７】
図４は、図１に示すグリップ部１１０に働く力（磁力）であるｆｘを仮想的なバネ力とする場合のイメージの一例を示す模式図である。
仮想的なバネ力ｆｘのバネ定数をｋとし、バネの自然長をＸｍ0とすると、仮想的なバネ力ｆｘは、以下の数式（２）のように表せる。
ｆｘ＝−ｋ（Ｘｍ−Ｘｍ0）  ・・・（２）
【００３８】
したがって、仮想的なバネ力ｆｘをグリップ部１１０に働かせるためには、グリップ部１１０（永久磁石１２０）の位置に応じて、制御部１７０は、電磁石１４０を、以下の数式（３）に示す目標位置Ｘｇｒに制御すればよいことが分かる。
Ｘｇｒ＝Ｘｍ−Ｇ-1（−ｋ（Ｘｍ−Ｘｍ0））  ・・・（３）
【００３９】
図５は、図１に示す永久磁石１２０（グリップ部１１０）の位置と電磁石１４０の位置との相対位置と、グリップ部１１０に発生する磁力との関係の一例を示す特性図である。
図５（ａ）は、永久磁石１２０と電磁石１４０との間に引力を発生させた場合の特性図であり、図５（ｂ）は、永久磁石１２０と電磁石１４０との間に斥力を発生させた場合の特性図である。この際、制御部１７０が電磁石１４０のコイル１４２に供給する一定の電流値を変更することで、人間の手３００に与えたい磁力の最大値を変更することができる。
【００４０】
次に、電磁石１４０の位置制御システムが暴走した場合の制御部１７０の処理について説明する。
電磁石１４０の位置制御系では、電磁石１４０の位置を電磁石位置検出部１６０で検出し、その位置情報に基づいて、制御部１７０がフィードバック制御を施してモーター１５０を駆動している。その際、フィードバックのゲインが大きすぎると、予想外の外乱（例えば、人体からの振動的な力）が加わったときや、センサーである第２のエンコーダ１６１に何らかのノイズが加わったときなどに、モーター１５０が突然動作を開始することや急激な動作を起こすことが考えられる。
【００４１】
このような電磁石１４０の位置制御システムが暴走した場合を想定して、制御部１７０は、安全に考慮した範囲で人間の手３００に与えたい最大の力に応じて、電磁石１４０のコイル１４２に供給する一定の電流値を定めている。暴走時には、電磁石１４０と永久磁石１２０との相対距離が急激に変動することになるが、上述した制御部１７０による電流値の制御により、人間の手３００に加わる力は瞬間的であっても安全に考慮した最大の力の値を超えることはないので安全である。また、暴走の結果、電磁石１４０と永久磁石１２０とが離れると、例えば、図５に示すように、永久磁石１２０に生じる磁力ｆｘ（１２２）を減少させることが可能である。具体的に、図５では、永久磁石１２０と電磁石１４０との相対距離（Ｘｍ−Ｘｇ）が５ｃｍを超えると、永久磁石１２０に生じる磁力ｆｘが消失することが示されている。このような制御を行うことで、例え、電磁石１４０の位置制御システムが暴走した場合であっても、被力覚提示体に対する安全性を確保することができる。
【００４２】
次に、第１の実施形態における実施例について説明する。
図６は、本発明の第１の実施形態に係る力覚提示装置を用いて、被力覚提示体（人間の手）に伸展屈曲運動を行わせる際のイメージの一例を示す模式図である。ここで、図６には、図１に示す力覚提示装置１００の上面図が示されており、人間の手３００が載置されたグリップ部１１０が、第１のスライドガイド１０１上を移動する様子が示されている。具体的に、図６には、目標位置１から目標位置２に向けて人間の手３００を伸展させる際の運動の様子が示されている。
【００４３】
手３００の伸展屈曲運動のリハビリテーション訓練では、図６（ａ）に示すように、手３００を屈曲させたときのグリップ部１１０の目標位置１と、手３００を伸展させたときのグリップ部１１０の目標位置２との２つの目標位置を設定する。そして、これらの２つの目標位置の間をグリップ部１１０が往復直線運動することで、手３００の伸展屈曲運動が行われる。
【００４４】
手３００の伸展屈曲運動は、間断なくスムーズに繰り返されるのが理想的である。そこで、制御部１７０は、例えば、永久磁石位置検出部１３０からの位置情報に基づいて、手３００が現在時刻の位置から目標位置（目標位置２）に向けて、予め定めた距離（例えば、２ｃｍ〜３ｃｍ程度）を予め定めた時間（例えば、２秒〜５秒程度）内に移動できたか否かを判断する。そして、制御部１７０は、手３００が予め定めた距離を予め定めた時間内に移動できなかった場合を「拘縮状態」として検出する。この「拘縮状態」の条件となる距離及び時間は、患者の症状に応じて、適宜、調整することが可能である。図６に示す例では、図６（ｂ）に示す状態で手３００が「拘縮状態」と判断されたものとする。
【００４５】
この「拘縮状態」の場合、制御部１７０は、図６（ｃ）に示すように、手３００の運動方向とは反対の方向（目標位置１に向かう方向）に磁力（図１に示すｆｘ１２２）を与えるように制御する。ここでは、例えば、強弱の磁力（力覚）を短時間（例えば、１秒毎に、１．０ｋｇｆ及び０．５ｋｇｆを４秒間繰り返す）与えるようにする。この際、制御部１７０は、電磁石１４０の極性と磁気の強さは固定したまま、上述した方法で電磁石１４０の位置制御を行うことで、設定した磁力（力覚）の提示が実現される。
【００４６】
その結果、図６（ｄ）に示すように、目標とする運動を起こすための手３００の筋肉が「伸張反射」を起こすことになる。力覚提示装置１００では、この「伸張反射」を利用して、目標位置に対する随意的な運動を誘発することが可能となっている。
【００４７】
更には、手３００の運動方向とは反対の方向に外部から弱い負荷を持続的に与えると、随意的な運動を誘発する効果があることが分かっている。よって、別途、上述した強弱の磁力（力覚）を短時間に提示した後に、目標位置に到達するまで、手３００の運動方向とは反対の方向に弱い一定の磁力（例えば、０．５ｋｇｆ）を持続的に提示して、訓練を促進するようにすることも可能である。
【００４８】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態に係る力覚提示装置は、人間の手３００に対して水平一軸方向（Ｘ方向）に磁力（力覚）を与えるものであったが、第２の実施形態に係る力覚提示装置は、人間の手３００に対して水平二軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に磁力（力覚）を与えるものである。
【００４９】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る力覚提示装置の概略構成の一例を示す模式図である。
上述したように、第２の実施形態に係る力覚提示装置２００は、水平二軸方向（Ｘ方向及びＹ方向）に磁力を発生させて、被力覚提示体である人間の手に力覚を与えるものである。なお、図７に示す第２の実施形態に係る力覚提示装置２００の構成において、図１に示す第１の実施形態に係る力覚提示装置１００と同様の構成については、同じ符号を付しており、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
図７に示す例では、図１に示す第１のスライドガイド１０１として、Ｘ方向に第１のスライドガイド１０１ａ及び１０１ｃが設けられ、Ｙ方向に第１のスライドガイド１０１ｂが設けられている。そして、これらの第１のスライドガイド１０１ａ〜１０１ｃが第１の平面台２０１に取り付けられている。
【００５１】
また、第１の平面台２０１の下方には、第２の平面台２０２が設けられている。この第２の平面台２０２には、図１に示す第２のスライドガイド１０２として、Ｘ方向に第２のスライドガイド１０２ａ及び１０２ｃが設けられ、Ｙ方向に第２のスライドガイド１０２ｂが取り付けられている。また、第２のスライドガイド１０２ａ〜１０３ｃは、それぞれ、第１のスライドガイド１０１ａ〜１０１ｃに対応して（即ち、同じＸＹ平面に）設けられている。
【００５２】
また、図１に示す第１のタイミングベルト１０３として、各第１のスライドガイド１０１ａ〜１０１ｃ上に、各第１のタイミングベルト１０３ａ〜１０３ｃが設けられており、当該各第１のタイミングベルト１０３ａ〜１０３ｃには、第１のプーリー（不図示）がそれぞれ設けられている。そして、第１のエンコーダ１３１は、当該各第１のプーリー（不図示）が回転した際の回転角度を検出し、永久磁石位置検出部１３０は、第１のエンコーダ１３１で検出した回転角度の情報に基づいて永久磁石１２０の位置を検出する。
【００５３】
また、図１に示す第２のタイミングベルト１０４として、各第２のスライドガイド１０２ａ〜１０２ｃ上に、各第２のタイミングベルト１０４ａ〜１０４ｃが設けられており、当該各第２のタイミングベルト１０４ａ〜１０４ｃには、第２のプーリー（不図示）がそれぞれ設けられている。そして、第２のエンコーダ１６１は、当該各第２のプーリー（不図示）が回転した際の回転角度を検出し、電磁石位置検出部１６０は、第２のエンコーダ１６１で検出した回転角度の情報に基づいて電磁石１４０の位置を検出する。
【００５４】
そして、制御部１７０は、永久磁石位置検出部１３０で検出された永久磁石１２０の位置と、電磁石位置検出部１６０で検出された電磁石１４０の位置とに基づいて、モーター１５０による電磁石１４０の移動を制御する。この際、モーター１５０は、第２のタイミングベルト１０４ａ〜１０４ｃごとに設ける態様であっても、あるいは、１つのモーターで各第２のタイミングベルト１０４ａ〜１０４ｃを駆動させる態様であってもよい。第２の実施形態における電磁石１４０の位置制御機構では、ＸＹプロッタと同じ原理（例えば、直行する第２のタイミングベルト１０４ａ〜１０４ｃとモーター１５０）を用いて、平面上を２自由度で移動することになる。
【００５５】
更に、制御部１７０は、永久磁石１２０の位置と電磁石１４０の位置とに基づいて、電磁石１４０のコイルに供給する電流を制御して、永久磁石１２０に発生させる磁力を制御する。制御部１７０が電磁石１４０のコイルに供給する電流を制御することにより、電磁石１４０の極性及び磁気の強さが制御される。
【００５６】
図８は、本発明の第２の実施形態に係る力覚提示装置の概略構成の他の一例を示す模式図である。ここで、図８において、図７に示す構成と同様の構成については、同じ符号を付している。
【００５７】
図８に示す力覚提示装置２００では、永久磁石１２０を内蔵した円盤状のグリップ部２１０を用いる。このため、第１の平面台２０３には、図７に示す第１の平面台２０１のように、各第１のスライドガイド１０１ａ〜１０１ｃが不要である。例えば、第１の平面台２０３は、アクリル板で形成されている。
【００５８】
図８に示す力覚提示装置２００では、図７に示す第１のエンコーダ１３１に替えて、グリップ部２１０を含む第１の平面台２０３の全体に係る全体画像を撮影するＣＣＤカメラ２３１を設ける。そして、永久磁石位置検出部２３０は、ＣＣＤカメラ２３１で撮影された全体画像に基づいて、グリップ部１１０に内蔵された永久磁石１２０の位置を検出する。
【００５９】
その他、電磁石位置検出部１６０による電磁石１４０の位置検出方法や制御部１７０による制御方法については、図７に示す場合と同様である。
【００６０】
上述した本発明の各実施形態によれば、永久磁石１２０と電磁石１４０による磁力を用いて被力覚提示体に力覚を与えるようにしているので、被力覚提示体に対して非接触で力覚を与えることができる。これにより、力覚の提示を受ける被力覚提示体の安全性を確保することが可能となる。また、電磁石１４０の位置等（極性及び磁気の強さも含む）を制御して永久磁石１２０に発生する磁力を制御するようにしているので、被力覚提示体に与える力覚をきめ細かく制御することが可能となる。
【００６１】
更に、上述した本発明の各実施形態によれば、永久磁石１２０が移動する移動領域と電磁石１４０が移動する移動領域とは、重複せず、それぞれの移動領域が独立した領域となっているので、例え、電磁石１４０に対する制御システムが暴走した場合であっても、被力覚提示体に対する影響を回避することが可能となる。
【００６２】
なお、前述した本発明の各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。即ち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る力覚提示装置の概略構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１に示す永久磁石と電磁石における磁界の一例を示す模式図である。
【図３】電磁石の概略構成の一例を示す模式図である。
【図４】図１に示すグリップ部に働く力（磁力）を仮想的なバネ力とする場合のイメージの一例を示す模式図である。
【図５】図１に示す永久磁石（グリップ部）の位置と電磁石の位置との相対位置と、グリップ部に発生する磁力との関係の一例を示す特性図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る力覚提示装置を用いて、被力覚提示体（人間の手）に伸展屈曲運動を行わせる際のイメージの一例を示す模式図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る力覚提示装置の概略構成の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る力覚提示装置の概略構成の他の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１００  力覚提示装置
１０１  第１のスライドガイド
１０２  第２のスライドガイド
１０３  第１のタイミングベルト
１０４  第２のタイミングベルト
１０５  第１のプーリー
１０６  第２のプーリー
１１０  グリップ部
１２０  永久磁石
１２１  引力Ｆ
１２２  ｆｘ
１３０  永久磁石位置検出部
１４０  電磁石
１５０  モーター
１６０  電磁石位置検出部
１７０  制御部
３００  人間の手（被力覚提示体）
【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７】
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【図８】
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