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形状記憶合金の機械振動を情報伝達手段とする触覚による情報伝達装置 新技術説明会 実績あり

国内特許コード P110002631
整理番号 352
掲載日 2011年5月19日
出願番号 特願2007-106017
公開番号 特開2008-262478
登録番号 特許第4395572号
出願日 平成19年4月13日(2007.4.13)
公開日 平成20年10月30日(2008.10.30)
登録日 平成21年10月30日(2009.10.30)
発明者
  • 澤田 秀之
  • 水上 陽介
  • 内田 啓治
出願人
  • 株式会社エスシーエー
  • 国立大学法人 香川大学
発明の名称 形状記憶合金の機械振動を情報伝達手段とする触覚による情報伝達装置 新技術説明会 実績あり
発明の概要

【課題】情報伝達装置において、触覚子の応答性が良い振動現象を呈し、小型軽量化及びエネルギー効率の向上を図ると共に、製造を容易にし、かつ、振動振幅を大きくすることを可能とする。
【解決手段】情報伝達装置は、振動現象を行なうアクチュエータ4とパルス発生器と電圧増幅器とを備え、アクチュエータ4は形状記憶合金本体5と基板6と触覚子7とを備えている。形状記憶合金本体5は両端部51が基板6に取り付けられており、中間部52が触覚子7の一端によって押圧され、張力を与えられている。形状記憶合金本体5はパルス発生器からパルス電圧を印加されて振動し、触覚子7がその振動を生体に伝達する。振動現象の応答性が良く、情報伝達装置が小型軽量化し、エネルギー効率も良い。また、情報伝達装置の製造が容易であり、振動振幅を大きくすることができる。
【選択図】図2

従来技術、競合技術の概要


従来から、振動モータや圧電素子などを振動源とし、人体の触覚を刺激することにより情報を伝達する情報伝達装置が知られている。従来の情報伝達装置の例を説明する。図17に示されるように、情報伝達装置101は、握り棒191の形状をし、内部に振動モータ104と駆動アンプ192と有しており、駆動アンプ192が振動モータ104に電源を供給することにより振動モータ104が振動し、人体M103に情報を伝達する。また、例えば特許文献1に示されるように形状記憶合金と弾性体を備え、形状記憶合金自体への通電による加熱や形状記憶合金に沿って設置された発熱体による加熱、又はレーザ光の照射による加熱等により、形状記憶合金を相変化により変形させ、また、冷却により弾性体の弾力により元の形状に戻すことにより、人体の触覚に情報を伝達する情報伝達装置が知られている。また、例えば、特許文献2に示されるように、形状記憶合金の近傍に熱源を設け、この熱源への電圧、電流値を制御することにより形状記憶合金の伸縮を制御し、触力覚呈示を行なう装置が知られている。



しかしながら、従来の振動モータを用いる情報伝達装置101では、機械振動部の寸法が大きいために、指の一部などの微小な触覚部への情報伝達ができず、また、複数個所へ情報伝達するのに複数個の振動モータ104を駆動させると相互に振動が干渉し、隣接した複数箇所に細かい情報を伝達することが困難であるという問題がある。また、高周波数の振動ができず、エネルギー効率も悪い。圧電素子を用いる情報伝達装置では、その変位量が小さいために十分に情報を伝達することができない。



また、特許文献1に示されるような触力覚呈示装置においては、形状記憶合金の形状変化により情報を伝達するが、このような形状変化では応答が遅く、振動現象を呈することは困難で、情報伝達には十分なものとは言えない。



また、特許文献2に示されるような触力覚呈示装置においては、形状記憶合金を熱源により加熱するので、加熱、冷却に時間を要し、上記と同様、振動現象を呈することは不可能である。



また、特許文献3に示されるように、形状記憶合金にパルス電圧を印加することにより情報を伝達する情報伝達装置が知られている。その情報伝達装置の小型振動アクチュエータを、図18を参照して説明する。小型振動アクチュエータ114は2本のリード線部109と、リード線部109を固定している絶縁部106と、2本のリード線部109の先端に馬蹄形に曲げられて接続されている形状記憶合金本体105とを備えており、形状記憶合金本体105はリード線部109からパルス電圧を印加されると、伸縮を繰り返して振動する。そして、形状記憶合金本体105の頂点153に接触する人体に振動を伝えて情報を伝達する。この情報伝達装置により、小型軽量で効率が良く、生体に高度な情報を十分に伝達することができる。



しかしながら、特許文献3に示される情報伝達装置においては、形状記憶合金本体105の馬蹄形の形状によって人体が感じる感覚が非常に異なり、最適な形状に製造するのが困難である。また、形状記憶合金本体105の振動の振幅が小さいために、人体がその接触面と形状記憶合金105との距離を微妙に調整する必要がある。また、人体の触覚は皮膚の表面より少し内部にあるので、振動が触覚に達するには接触に圧力が必要であるが、形状記憶合金は直径50μm程度の糸状のものであるため、少しの圧力で屈曲し、振動を十分に伝達することが困難である。

【特許文献1】特開平11-219143号公報

【特許文献2】特開平11-203040号公報

【特許文献3】特開2007-48268号公報

産業上の利用分野


本発明は、形状記憶合金を用いて、生体に触覚の情報を伝達する情報伝達装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
形状記憶合金を用いた情報伝達装置において、
形状記憶合金本体と、
前記形状記憶合金本体に取り付けられた触覚子と、
前記形状記憶合金本体に、情報伝達のための、オン・オフデューティを有し、同一、又は異なる波高値のパルス電圧を印加するパルス発生器と、を備え、
前記形状記憶合金本体は屈曲自在な形状であり、弛緩した状態で両端部が固定され、中間部に前記触覚子の一端、又は一部が取り付けられており、
前記触覚子の他端側は、生体に接触可能に構成され、
前記形状記憶合金本体は、前記触覚子によって押圧又は牽引されて張力を与えられた状態において前記パルス電圧印加により機械振動を生じ、前記触覚子が振動して前記他端側の生体の触覚に情報を伝達することを特徴とする情報伝達装置。

【請求項2】
前記形状記憶合金本体は、複数個が線状又は面状又は立体的に配置され、
各触覚子の前記他端側が生体に接触するように、該触覚子の長さが異なっていることを特徴とする請求項1に記載の情報伝達装置。

【請求項3】
前記形状記憶合金本体は、複数個が線状又は面状又は立体的に配置され、
前記パルス発生器は、それら隣り合う複数の形状記憶合金本体に、同時、又は時間差をもってパルス電圧を印加することにより、生体に触覚移動を与えるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の情報伝達装置。
産業区分
  • 入出力装置
  • 運動娯楽用
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2007106017thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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