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把持感覚提示装置 コモンズ

国内特許コード P140010653
整理番号 09-05
掲載日 2014年6月17日
出願番号 特願2009-196874
公開番号 特開2011-048651
登録番号 特許第5263619号
出願日 平成21年8月27日(2009.8.27)
公開日 平成23年3月10日(2011.3.10)
登録日 平成25年5月10日(2013.5.10)
発明者
  • 中山 功一
出願人
  • 国立研究開発法人情報通信研究機構
発明の名称 把持感覚提示装置 コモンズ
発明の概要 【課題】物体を把持した感覚を人の手に提示するための把持感覚提示装置を提供する。
【解決手段】把持感覚提示装置100は、ガイド部102と保持用取手部104とがT字型に組み合わされている。押圧部110aと110bとは、それぞれ、スライダ112aと112bとによりガイド部102に沿って移動可能なようにガイド部102に取り付けられている。押圧部110aと110bとが、ユーザの把持に応じて、力覚付与部120に接すると、以後は、力覚付与部120は、押圧部110aと110bとに対して、仮想物体からの反力に相当する力を加える。
【選択図】図4
従来技術、競合技術の概要



近年、仮想現実感を人に提示する技術の研究が盛んに行なわれている。このような技術の代表的なものに、バーチャルリアリティ(Virtual Reality)やミクストリアリティ(Mixed Reality)がある。バーチャルリアリティとは、コンピュータグラフィックスや音響効果を組み合わせて、 人工的に現実感を作り出す技術で

ある。ミクストリアリティとは、インタラクティブな3次元コンピュータグラフィックスと実空間を融合させる技術である。





これらの仮想現実感を提示する技術は、たとえば、業務用や家庭用のゲーム機などでの利用の他、たとえば、医学教育の分野でも力覚提示デバイスを応用して、触診により病巣を発見するための練習機器としての利用のなどのために研究が進められている。





仮想現実感の提示にあたっては、実際に物体があるかのように人の五感に刺激を与える必要がある。特に、力覚の提示は、仮想現実感の生成に重要である。力覚提示の研究は、これまでからなされており、力覚を提示するデバイスは、すでにいくつか開発されている。





図1は、力覚提示デバイスの代表的なものである、PHANTOM(登録商標)(例えば、非特許文献1を参照)の外観を示す図である。図1を参照して、PHANTOM(登録商標)は、ペン形のスタイラス2000を備える。また、PHANTOM(登録商標)は、スタイラス2000に力を与えるモータを備える。モータがスタイラス2000に与える力は、スタイラス2000の位置に応じて定められている。したがって、PHANTOM(登録商標)のユーザは、スタイラス2000をつかんで動かすと、スタイラスの位置に応じて、硬い、柔らかいなどの力覚を感じる。





これまでに、PHANTOM(登録商標)を用いた仮想現実感の提示について様々な研究がなされている。例えば、非特許文献2には、力覚提示装置PHANTOM(登録商標)で提示する力覚情報と、物に触れたときに発生する音声情報とをユーザに同時に提示し触ったときの臨場感を高める研究についての開示がある。非特許文献2には、様々なものに触れたときの触れ方をPHANTOM(登録商標)が検知し、それに適合する音を自動生成するプログラムが開示されている。





PHANTOM(登録商標)と同様によく知られている力覚提示デバイスに、SPIDARがある(例えば、非特許文献3、非特許文献4を参照)。SPIDARの外観を図2に示す。SPIDARは、力覚ポインタ3100と、力覚ポインタ3100に接続された複数のワイヤ3200とを備える。SPIDARは、各ワイヤ3200の長さから力覚ポインタ3100の位置および姿勢を計算し、位置および姿勢に応じた力覚をワイヤ3200の張力により提示する。





ここで、非特許文献5では、SPIDARのようなワイヤ駆動型力覚ディスプレイにおいて、安定な力覚提示を実現するために、提示力の正確性とともに、ワイヤ張力の連続性を考慮して、張力を計算するアルゴリズムについて開示されている。

産業上の利用分野



本発明は、人に力覚を提示する力覚提示デバイスに関し、特に、仮想物体を把持した感覚を人の手に提示するための把持感覚提示装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
仮想物体の接触感覚をユーザに提示するための把持感覚提示装置であって、
前記ユーザの指からの押圧力を受ける押圧部と、
前記押圧力による前記押圧部の変位に応じた反力を前記押圧部に対して与える力覚付与部とを備え、
前記力覚付与部は、
前記反力の源となる駆動力を発生するための駆動部と、
前記駆動力を、前記力覚付与部から出力される前記反力に変換するための駆動力変換部とを含み、
前記駆動力変換部は、
前記駆動部からの前記駆動力を前記反力として前記押圧部に伝達するためのワイヤと、
第1の回転軸のまわりに回転することで、前記ワイヤを巻き取り、あるいは、前記ワイヤの巻き取りを開放することで、前記駆動力を伝達するための部材とを含み、
前記部材は、前記ワイヤの巻き取り量に応じて、前記第1の回転軸から前記ワイヤの力点までの軸半径または前記第1の回転軸から前記ワイヤの作用点までの軸半径が変化する形状を有している、把持感覚提示装置。

【請求項2】
前記部材は、らせん形状の滑車である、請求項1記載の把持感覚提示装置。

【請求項3】
前記部材は、回転自在に前記第1の回転軸において支持され、力点に前記駆動力を受け、前記ワイヤが巻き取り可能に巻きつけられており、
前記部材は、前記ワイヤの巻き取り量に応じて、前記ワイヤが前記部材に巻き取られ始める箇所である前記力点から前記第1の回転軸までの距離が変化し、
前記ワイヤは、前記部材の作用点から前記反力を前記押圧部に伝達する、請求項2記載の把持感覚提示装置。

【請求項4】
前記らせん形状は、アルキメデスらせんの形状であり、
前記駆動部の前記駆動力は、前記変位に比例して増加する、請求項2記載の把持感覚提示装置。

【請求項5】
前記らせん形状は、前記滑車の半径に対する前記部材の前記力点から前記支点までの距離の比が、前記変位に反比例する形状である、請求項2記載の把持感覚提示装置。

【請求項6】
前記部材は、前記把持感覚提示装置に対して着脱可能であり、他の形状の部材と置換可能である、請求項2記載の把持感覚提示装置。

【請求項7】
前記部材は、機械的にらせんの形状を変更可能である、請求項2記載の把持感覚提示装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 5E555AA08
  • 5E555AA42
  • 5E555BA02
  • 5E555BB02
  • 5E555BC01
  • 5E555BE17
  • 5E555CB20
  • 5E555DA24
  • 5E555FA30
画像

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JP2009196874thum.jpg
出願権利状態 登録
※ 詳細内容の開示にあたっては、別途、JSTと秘密保持契約を締結していただくことが必要となります。


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