JP6379075B2 - 牽引力発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、擬似的な力覚を提示する技術に関し、特に牽引力を提示する技術に関する。

特許文献１には、質量を直線的に往復させて、非対称な振動を生成することで牽引力を知覚させる装置が開示されている。また、非特許文献１には、リニアアクチュエータを用いて非対称振動を生成することで、重さを１９ｇ、筐体のサイズを１８×１８×３７ｍｍにまで小型化した牽引力を知覚させる装置が開示されている。

特許第４５５１４４８号公報

雨宮智浩、他３名、「指でつまむと引っ張られる感覚を生み出す装置『ぶるなび３』」、ＮＴＴ技術ジャーナル、日本電信電話株式会社、２０１４年９月、第２６巻、第９号、pp. 23-26

非特許文献１の装置は小型化されているので人差し指と親指で把持することが可能である。しかしながら、非特許文献１の装置を人差し指と親指の先端で把持すると、指と装置との間の接触面積が小さくなり、指への牽引力の伝達が少なくなってしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、装置が発生した力を十分に指に伝達させることを目的とする。

本発明に係る牽引力発生装置は、ユーザの指に牽引力を知覚させる牽引力発生装置であって、非対称な直線振動を発生する振動手段と、前記振動手段の筐体に形成された、前記ユーザが当該牽引力発生装置に接触させる指の形状に沿ったガイドと、を有し、前記ガイドは、指の腹を接触させる第１の傾斜面と指の先端を接触させる第２の傾斜面を前記振動手段の振動方向に備えることを特徴とする。

上記牽引力発生装置において、前記振動手段の筐体の任意の複数の面に複数の前記ガイドを備えることを特徴とする。

上記牽引力発生装置において、前記振動手段の筐体の同一面に複数の前記ガイドを備えることを特徴とする。

上記牽引力発生装置において、当該牽引力発生装置は、親指と他の指で挟んで把持できる大きさであり、少なくともいずれかの指を前記ガイドに接触させて当該牽引力発生装置を把持することを特徴とする。

本発明に係る牽引力発生装置は、ユーザの指に牽引力を知覚させる牽引力発生装置であって、非対称な直線振動を発生する振動手段と、前記振動手段の筐体に形成された指を挿入するための空間と、を有し、前記空間は、指の太さ程度の径で、当該空間の内壁に指の外周が接触する大きさであり、指を挿入する方向は前記振動手段の振動方向であることを特徴とする。

本発明によれば、装置が発生した力を十分に指に伝達させることができる。

本実施の形態における牽引力発生装置をユーザが把持する様子を示す図である。 本実施の形態における牽引力発生装置を示す斜視図である。 図２の牽引力発生装置を側面方向から見た側面図である。 本実施の形態における別の牽引力発生装置を示す斜視図である。 図４の牽引力発生装置を正面方向から見た正面図である。 図４，５の牽引力発生装置の変形例を示す斜視図である。 本実施の形態におけるさらに別の牽引力発生装置を示す斜視図である。 複数の形状を組み合わせたガイドを備えた牽引力発生装置を示す斜視図である。 振動素子の複数の面にガイドを備えた牽引力発生装置を示す側面図である。 振動素子の複数の面にガイドを備えた別の牽引力発生装置を示す側面図である。 振動素子の一面に複数のガイドを備えた牽引力発生装置を示す正面図である。 振動素子の筐体に指を挿入するガイドを備えた牽引力発生装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における牽引力発生装置をユーザが把持する様子を示す図である。

図１に示す牽引力発生装置１は、リニアに振動するアクチュエーターを備え、アクチュエーターに非対称な電圧を印加して非対称振動を生成することによって、牽引力をユーザに知覚させる装置である。牽引力発生装置１が動作すると、アクチュエーターが一方向に素早く、その反対方向にゆっくりと非対称に往復運動することで、牽引力発生装置１を把持するユーザの指には、アクチュエーターが素早く動いた方向に引っ張られる感覚が生じる。牽引力発生装置１は、接続されたケーブルを介して牽引力を知覚させる方向や牽引の大きさを入力する。

本実施の形態では、牽引力発生装置１に指の位置を固定するガイドを取り付けることによって、指と牽引力発生装置１との間の接触面積を大きくするとともに、アクチュエーターによる振動を指に伝達しやすくする。以下、ガイドのバリエーションについて説明する。

図２は、本実施の形態における牽引力発生装置を示す斜視図である。図３は、図２の牽引力発生装置を側面方向から見た側面図である。図２，３に示す牽引力発生装置１は、振動素子１１とガイド２１Ａ，２１Ｂを備える。なお、以降の図では、牽引力発生装置１に牽引力を知覚させる方向や大きさの情報を入力するためのケーブルを図示していない。

振動素子１１は、ユーザに牽引力を知覚させる非対称振動を生成する。なお、図２，３の振動素子１１の形状は直方体であるが、どのような形状であっても良く、例えば円筒形でも良い。

ガイド２１Ａ，２１Ｂは、振動素子１１の同一面に配置される。ガイド２１Ａは、第１関節から指の先端までの指の腹の一部が接触するような傾斜を備え、ガイド２１Ｂは、指の先端が接触するような傾斜を備える。ユーザが親指と人差し指で牽引力発生装置１を把持したときに、親指または人差し指の腹がガイド２１Ａの斜面に接触し、指の先端がガイド２１Ｂに接触する。図３では、ユーザが牽引力発生装置１を把持したときの人差し指１００のみを図示しているが、親指や他の指をガイド２１Ａ，２１Ｂに接触させてもよい。

ガイド２１Ａ，２１Ｂの材質は、プラスチック、ゴム、樹脂、ウレタン等が考えられる。

図２，３に示す牽引力発生装置１の厚さは１．５ｃｍ程度と、ユーザの親指の付け根と人差し指の付け根の長さよりも小さいため、牽引力発生装置１を把持する際には指を曲げた状態となり、指と牽引力発生装置１との接触面積が小さくなる。本実施の形態では、指を曲げた状態の指の形状に沿ったガイド２１Ａ，２１Ｂを備えることで、指と牽引力発生装置１との接触面積が大きくなり、指に牽引力を伝達しやすくなる。

また、図３に示すように、ガイド２１Ａ，２１Ｂは、振動方向に傾斜しているので、図３の右方向へ牽引力を発生させるときはガイド２１Ａから指の腹を押すような力が加わり、左方向への牽引力を発生させるときはガイド２１Ｂから指の先端を押すような力が加わる。振動方向と傾斜の向きが一致しているので、より牽引力を知覚させることができる。

図４は、本実施の形態における別の牽引力発生装置を示す斜視図である。図５は、図４の牽引力発生装置を正面方向から見た正面図である。図４，５に示す牽引力発生装置１は、振動素子１１の一面に溝状のガイド３１を備える。

ガイド３１は、伸ばした状態の指の形状に沿った形であり、ガイド３１に沿って指を寝かせて牽引力発生装置１を把持するのに適している。

図５に示すように、振動素子１１の振動方向はガイド３１の伸びる方向に対して垂直であり、ガイド３１の傾斜面で指の腹の側面を左側または右側から押すような力が加わる。

また、図２，３に示した牽引力発生装置１よりも指と牽引力発生装置１との間の接触面積が大きく、指に牽引力を伝達しやすくなる。

図６は、図４，５の牽引力発生装置１の変形例を示す斜視図である。同図に示す牽引力発生装置１は、伸ばした状態の指の形状に沿った溝状のガイド４１を振動素子１１の表面に配置した。図４，５の牽引力発生装置１と比べて溝を深くすることができるので、指と牽引力発生装置１との接触面積が大きくなる。

図７は、本実施の形態におけるさらに別の牽引力発生装置を示す斜視図である。図７に示す牽引力発生装置１は、振動素子１１の一面に指の先端を接触させる円形の窪み状のガイド５１を備える。

図７の牽引力発生装置１が窪み状のガイド５１を備えた場合、牽引力発生装置１を持つ方向を特定しない。振動素子１１がどの方向に振動したとしても、ガイド５１の斜面で指を押すような力が加わるので、指に牽引力を伝達しやすくなる。

なお、図６のように、窪みを備えたガイドを振動素子１１に取り付けてもよい。

図８は、複数の形状を組み合わせたガイドを備えた牽引力発生装置を示す斜視図である。図８に示す牽引力発生装置１は、振動素子１１に、図２，３に示した傾斜したガイド２１Ａ，２１Ｂと図７に示した窪み状のガイド５１とを組み合わせたガイドを備えたものである。

ガイド２１Ａ，２１Ｂの傾斜に加えて、窪み状のガイド５１を備えることで、指と牽引力発生装置１との間の接触面積がより大きくなり、指に振動を伝達しやすくなる。

なお、図２，３に示した傾斜したガイド２１Ａ，２１Ｂと図４，５に示した溝状のガイド３１とを組み合わせてもよい。

図９は、振動素子の複数の面にガイドを備えた牽引力発生装置を示す側面図である。図９に示す牽引力発生装置１は、振動素子１１の対向する面のそれぞれにガイド２１Ａ〜２１Ｄを備えたものである。

ガイド２１Ａ〜２１Ｄを対向する面のそれぞれに備えることで、人差し指と親指の両方に振動を伝達しやすくなる。

図９では、図２，３に示した傾斜したガイド２１Ａ，２１Ｂを対向する面のそれぞれに備えているが、図４〜６に示した溝状のガイド３１，４１や図７に示した窪み状のガイド５１を備えてもよい。あるいは、各面で異なる形状のガイドを備えてもよい。

なお、振動素子１１の形状が球状や錐状であってもよい。また、ガイドを配置する面は対向する面でなくてもよく、傾斜していてもよい。

図１０は、振動素子の複数の面にガイドを備えた別の牽引力発生装置を示す側面図である。図１０に示す牽引力発生装置１は、図９の牽引力発生装置１に、さらに中指用の窪み状のガイド６１を備えたものである。

図１１は、振動素子の一面に複数のガイドを備えた牽引力発生装置を示す正面図である。図１１に示す牽引力発生装置１は、複数のガイド７１Ａ〜７１Ｄを振動素子１１の同一面に備えたものである。

ガイド７１Ａ〜７１Ｄのそれぞれは、図６で示したガイドと同様に、人差し指、中指、薬指、小指を伸ばした配置するのに適した形状である。各指に適した複数のガイド７１Ａ〜７１Ｄを配置することで、ユーザがガイド７１Ａ〜７１Ｄに沿って指を配置することが期待できる。

なお、図２や図７で示した形状のガイドを備えてもよいし、指毎に異なる形状のガイドを備えてもよい。また、ガイド７１Ａ〜７１Ｄの数は２又は３個であってもよいし、ガイド７１Ａ〜７１Ｄの配置面に対向する面に親指用のガイドを備えてもよい。

図１２は、振動素子の筐体に指を挿入するガイドを備えた牽引力発生装置を示す斜視図である。図１２に示す牽引力発生装置１は、振動素子１１の筐体に指を挿入するための空間８１を備えたものである。

空間８１は、挿入する指の太さと同程度の径であり、ユーザが空間８１に指を挿入したときに、指の腹だけでなく、指の側面、指の背など指の外周が振動素子１１の筐体と接触する。ユーザは、人差し指を空間８１に挿入し、親指を振動素子１１の筐体に添えて牽引力発生装置１を把持する。空間８１の深さは、指を根本まで挿入できる大きさでもよいし、指を途中まで挿入できる大きさでもよい。指の外周が振動素子１１の筐体と接触することで、振動が指に伝達しやすくなる。

振動素子１１の振動方向は、指の挿入方向であってもよいし、指を外周方向に押す方向であってもよい。

なお、空間８１内に、図２、図４あるいは図７で示した形状のガイドを形成してもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、牽引力をユーザに知覚させる牽引力発生装置１が、ユーザに牽引力を知覚させる非対称振動を生成する振動素子１１と、指の形状に沿ったガイドを備えることにより、指と牽引力発生装置１との間の接触面積が大きくなり、十分な牽引力を指に伝達させることができる。また、ガイドが振動方向に傾斜した傾斜面を備えることで、傾斜面が指を押すので、牽引力を指に伝達させることができる。

１…牽引力発生装置
１１…振動素子
２１Ａ〜２１Ｄ，３１，４１，５１，６１，７１Ａ〜７１Ｄ…ガイド
８１…空間
１００…人差し指

Claims (5)

1. ユーザの指に牽引力を知覚させる牽引力発生装置であって、
   非対称な直線振動を発生する振動手段と、
   前記振動手段の筐体に形成された、前記ユーザが当該牽引力発生装置に接触させる指の形状に沿ったガイドと、を有し、
   前記ガイドは、指の腹を接触させる第１の傾斜面と指の先端を接触させる第２の傾斜面を前記振動手段の振動方向に備えることを特徴とする牽引力発生装置。
2. 前記振動手段の筐体の任意の複数の面に複数の前記ガイドを備えることを特徴とする請求項１記載の牽引力発生装置。
3. 前記振動手段の筐体の同一面に複数の前記ガイドを備えることを特徴とする請求項１又は２記載の牽引力発生装置。
4. 当該牽引力発生装置は、親指と他の指で挟んで把持できる大きさであり、少なくともいずれかの指を前記ガイドに接触させて当該牽引力発生装置を把持することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の牽引力発生装置。
5. ユーザの指に牽引力を知覚させる牽引力発生装置であって、
   非対称な直線振動を発生する振動手段と、
   前記振動手段の筐体に形成された指を挿入するための空間と、を有し、
   前記空間は、指の太さ程度の径で、内壁に指の外周が接触する大きさであり、指を挿入する方向は前記振動手段の振動方向であることを特徴とする牽引力発生装置。

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