JP3389314B2 - Tactile transmission device - Google Patents

Tactile transmission device

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JP3389314B2
JP3389314B2 JP05750694A JP5750694A JP3389314B2 JP 3389314 B2 JP3389314 B2 JP 3389314B2 JP 05750694 A JP05750694 A JP 05750694A JP 5750694 A JP5750694 A JP 5750694A JP 3389314 B2 JP3389314 B2 JP 3389314B2
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tactile transmission
transmission device
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、直接触れることができ
ない対象物を操作する際に、その対象物に対する接触情
報を人間の触覚器官に伝達する触覚伝達装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tactile transmission device for transmitting contact information to a human tactile organ when manipulating an object that cannot be touched directly.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から直接触れることができない微細
対象物を間接的に操作する装置や極限環境下で作業を行
うことができる装置が知られている。このような装置に
は、操作者が操作を行う操作部と、この操作部の操作に
よって例えばマニピュレータ等が対象物に対して直接作
業を行う動作部とが設けられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a device for indirectly operating a fine object that cannot be directly touched and a device for performing work in an extreme environment are known. Such a device is provided with an operation unit operated by an operator and an operation unit in which a manipulator or the like directly operates on an object by operating the operation unit.

【0003】図9には、マイクロマニピュレータが設け
られた顕微鏡の全体の構成が概略的に示されている。図
9(A),(B)に示すように、この顕微鏡には、顕微
鏡本体9aと、この顕微鏡本体9aに設けられ、例えば
受精卵等の微細な細胞9b(微細対象物)を所定位置に
吸引固定するピペット9cと、このピペット9cによっ
て吸引固定された細胞9bに試薬を注入したり又は異な
る遺伝情報を持った遺伝子を注入することが可能な刺針
9dとが設けられている。また、顕微鏡本体9aには、
顕微鏡で観察しながら、ピペット9c及び刺針9dを操
作可能なピペット用ジョイスティック9f及び刺針用ジ
ョイスティック9eが設けられている(従来例1)。
FIG. 9 schematically shows the overall structure of a microscope provided with a micromanipulator. As shown in FIGS. 9 (A) and 9 (B), this microscope has a microscope main body 9a and microscopic cells 9b (fine objects) such as fertilized eggs, which are provided on the microscope main body 9a, are placed at predetermined positions. A pipette 9c for suction fixation and a needle 9d for injecting a reagent or a gene having different genetic information into the cell 9b suction-fixed by the pipette 9c are provided. In addition, in the microscope body 9a,
A pipette joystick 9f and a needle joystick 9e capable of operating the pipette 9c and the needle 9d while observing with a microscope are provided (conventional example 1).

【0004】このような構成によれば、ピペット用ジョ
イスティック9f及び刺針用ジョイスティック9eを操
作することによって、ピペット9cによって吸引固定さ
れた細胞9bに対して、刺針9eを介して所定の細胞微
細操作が行われる(詳しくは、計測と制御;Vol.23,No.
9 P32-38 細胞微細操作;鹿野 参照)。
According to this structure, by operating the pipette joystick 9f and the needle joystick 9e, the cells 9b sucked and fixed by the pipette 9c can be subjected to a predetermined fine cell operation via the needle 9e. Conducted (For details, measurement and control; Vol.23, No.
9 P32-38 Micromanipulation of cells; see Kano).

【0005】また、図10には、ロボットのマニピュレ
ータシステムの構成が概略的に示されている。図10に
示すように、マニピュレータシステムは、操作者の腕を
セット可能なマスターアーム10fと、操作者の腕の動
きに対応して動作可能なスレイブアーム10cと、操作
者の腕の動きを信号化して出力する第1のコンピュータ
10hと、この第1のコンピュータから出力された信号
に基づいて、スレイブアーム10cを動作させる第2の
コンピュータ10iとを備えている(従来例2)。
Further, FIG. 10 schematically shows the configuration of a robot manipulator system. As shown in FIG. 10, the manipulator system includes a master arm 10f capable of setting an operator's arm, a slave arm 10c operable in response to the operator's arm movement, and an operator's arm movement signal. It is provided with a first computer 10h that converts and outputs the converted data, and a second computer 10i that operates the slave arm 10c based on the signal output from the first computer (conventional example 2).

【0006】マスターアーム10fには、センサ(図示
しない)が内蔵された複数の関節部10dと、操作者の
腕をホールドして、この腕の動きを複数の間接部10d
に伝達する固定部材10gと、複数の間接部10dの自
由端側に設けられ、腕の動きに応じて且つ追従して移動
する処置部10eとが設けられている。
The master arm 10f holds a plurality of joints 10d having sensors (not shown) built therein and an operator's arm to hold the movements of the arms into a plurality of indirect parts 10d.
And a treatment section 10e which is provided on the free end side of the plurality of indirect sections 10d and which moves in response to and following the movement of the arm.

【0007】第1のコンピュータ10hには、上記セン
サによって検出された腕の動き(即ち、複数の間接部1
0dの動き)に対応した操作信号に所定の信号処理を施
すマスタアーム制御部10j及び操作環境シミュレータ
10mが内蔵されている。
In the first computer 10h, the movement of the arm detected by the sensor (that is, the plurality of indirect parts 1)
The master arm control unit 10j and the operating environment simulator 10m, which perform predetermined signal processing on the operation signal corresponding to the movement 0d), are incorporated.

【0008】第2のコンピュータ10iには、第1のコ
ンピュータ10hから出力された信号に所定の信号処理
を施すスレイブアーム制御部10k及びタスク環境シミ
ュレータ10nが内蔵されている。
The second computer 10i has a built-in slave arm control unit 10k and a task environment simulator 10n for performing a predetermined signal processing on the signal output from the first computer 10h.

【0009】スレイブアーム10cには、センサ(図示
しない)が内蔵された複数の間接部10aと、これら複
数の間接部10aの自由端側に固定された処置部10b
とが設けられており、複数の間接部10aは、第2のコ
ンピュータ10iから出力された信号によって処置部1
0bを所定の対象物M方向に移動させて、その対象物M
に所定の処置を施すことが可能に構成されている。
The slave arm 10c has a plurality of indirect portions 10a in which sensors (not shown) are incorporated, and a treatment portion 10b fixed to the free ends of the plurality of indirect portions 10a.
Are provided, and the plurality of indirect sections 10a are operated by the signal output from the second computer 10i.
0b is moved in the direction of a predetermined object M, and the object M
It is configured so that a predetermined treatment can be applied to the.

【0010】このような構成によれば、操作者がマスタ
アーム10fに腕をホールドし、任意に動かすことによ
って、その動作状態がセンサによって検出される。この
とき検出された動作信号に基づいて、第1及び第2のコ
ンピュータ10h,10iがスレイブアーム10cを駆
動させる。即ち、操作者の動作は、マスタアーム10f
を介してスレイブアーム10cで再現されることにな
る。
According to this structure, the operator holds the arm on the master arm 10f and arbitrarily moves the arm, and the operating state is detected by the sensor. Based on the operation signal detected at this time, the first and second computers 10h and 10i drive the slave arm 10c. That is, the operation of the operator is the master arm 10f.
Will be reproduced by the slave arm 10c.

【0011】このとき、スレイブアーム10cによって
移動した処置部10bが、対象物Mから外力を受けた場
合、その外力は、スレイブアーム10c及びマスタアー
ム10fを介して操作者の腕に直接力となって作用す
る。
At this time, when the treatment section 10b moved by the slave arm 10c receives an external force from the object M, the external force is directly applied to the operator's arm via the slave arm 10c and the master arm 10f. Works.

【0012】このような一連のマニピュレータシステム
は、ロボットのマニピュレータシステムを始めとして現
在数多く発表されている。また、図11には、医療用処
置具である把持鉗子11aの構成が概略的に示されてい
る。
[0012] A series of such manipulator systems has been announced at present including a robot manipulator system. Further, FIG. 11 schematically shows the configuration of the grasping forceps 11a which is a medical treatment tool.

【0013】図11(A),(B)に示すように、把持
鉗子11aは、例えばトラカール等を介して体腔内に挿
入される挿入部11bと、この挿入部11bの先端部に
設けられた鉗子部11cと、挿入部11bの基端部に設
けられた操作部11dとを備えている(従来例3)。
As shown in FIGS. 11 (A) and 11 (B), the grasping forceps 11a is provided at an insertion portion 11b to be inserted into the body cavity through, for example, a trocar, and at the tip of the insertion portion 11b. The forceps portion 11c and the operation portion 11d provided at the base end portion of the insertion portion 11b are provided (conventional example 3).

【0014】鉗子部11cには、互いに回動自在に支持
された一対の鉗子部材11e,11fが設けられてい
る。また、操作部11dには、一対の鉗子部材11e,
11fを開閉操作するように、挿入部11bの基端部に
固定された固定操作ハンドル11gと、この固定操作ハ
ンドル11gに対して回動自在に設けられた可動操作ハ
ンドル11hとが設けられている。
The forceps portion 11c is provided with a pair of forceps members 11e and 11f rotatably supported with respect to each other. Further, the operation unit 11d includes a pair of forceps members 11e,
A fixed operation handle 11g fixed to the base end portion of the insertion portion 11b and a movable operation handle 11h rotatably provided with respect to the fixed operation handle 11g are provided so as to open and close 11f. .

【0015】このような構成によれば、可動操作ハンド
ル11hを回動操作して、挿入部11b内の操作軸(図
示しない)を前後方向にスライドさせることによって、
リンク機構(図示しない)を介して一対の鉗子部材11
e,11fが開閉される。
According to this structure, the movable operation handle 11h is rotated to slide the operation shaft (not shown) in the insertion portion 11b in the front-rear direction.
A pair of forceps members 11 via a link mechanism (not shown)
e and 11f are opened and closed.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
1(図9参照)の顕微鏡において、ピペット9cや刺針
9d等の動作系の動作は3次元であるにもかかわらず、
顕微鏡の観察画像は2次元画像であって奥行き情報は像
のピント情報でしか得ることができない。従って、これ
ら動作系が微細対象物に正確に接触しているか否かの情
報は、観察画像から正確に判断でき難いといった問題が
生じる。即ち、動作系を正確に微細対象物に接触させる
ためには、ある程度の熟練を必要とするため、観察効率
及び処理効率が低下するといった問題も発生する。
However, in the microscope of Conventional Example 1 (see FIG. 9), although the operation of the operation system such as the pipette 9c and the needle 9d is three-dimensional,
The observation image of the microscope is a two-dimensional image, and the depth information can be obtained only by the focus information of the image. Therefore, there arises a problem that it is difficult to accurately determine the information as to whether or not these operation systems are accurately in contact with the minute object from the observed image. That is, a certain degree of skill is required to accurately bring the operation system into contact with the fine object, and therefore, there is a problem that the observation efficiency and the processing efficiency are reduced.

【0017】更に、医療やバイオ分野等の研究対象は、
細胞から細胞内物質へ、より微細な対象物に変化してき
ている。このため、対象物の観察及び操作部位は、益々
微小化する傾向にあり、これに伴って、マニピュレータ
の操作もより高度で正確な操作が要求されるようになっ
てきた。
Furthermore, research subjects in the medical and biotechnology fields are
From cells to intracellular substances, they are changing into smaller objects. Therefore, the observation and operation part of the object tends to be further miniaturized, and accordingly, the operation of the manipulator is required to be more sophisticated and accurate.

【0018】また、従来例2(図10参照)のマニピュ
レータシステムでは、対象物Mの硬さや柔らかさ等の情
報をマスタに表現することが困難であるため、例えば通
常の人間が物体を把持する際に感じる微妙な感触を再現
することはできない。対象物の搬送等のおおまかな動作
状況の再現については、従来例2のシステムで充分対処
できるが、精密で微細な動作や判断が要求されるマイク
ロマニピュレータ等の技術領域において、抵抗感表示に
基づく操作性の向上や把持対象物の正確な認識を望むに
は不充分である。
Further, in the manipulator system of Conventional Example 2 (see FIG. 10), it is difficult to express information such as hardness and softness of the object M in the master, so that, for example, an ordinary person grips the object. It is not possible to recreate the subtle touch of feeling. Reproduction of rough operating conditions such as conveyance of an object can be adequately dealt with by the system of Conventional Example 2, but in the technical field of micromanipulators, etc., where precise and minute operations and judgments are required, it is based on resistance indication. It is not enough to improve the operability and accurately recognize the grasped object.

【0019】また、従来例3(図11参照)において、
把持鉗子11aの機構上、微妙な操作感が得られないた
め、熟練した操作者でさえ、腹腔鏡の観察像を見ながら
一対の鉗子部材11e,11fの開閉度、組織の把持及
び剥離状況を確認するといった非常に慎重で正確な操作
が要求される。このため、処置効率が低下してしまうと
いった問題が生じる。
In the conventional example 3 (see FIG. 11),
Since a delicate operation feeling cannot be obtained due to the mechanism of the grasping forceps 11a, even a skilled operator can check the degree of opening and closing of the pair of forceps members 11e and 11f, grasping and separating the tissue while observing the observation image of the laparoscope. Very careful and accurate operation such as confirmation is required. Therefore, there is a problem that the treatment efficiency is reduced.

【0020】また、体腔内に挿入される内視鏡について
も、鉗子と同様の問題がある。即ち、図12に示すよう
に、先端部を介して観察される画像情報及び挿入時の抵
抗のみを頼りに挿入操作を行っている現在の内視鏡12
では、内視鏡12の外壁が患者の器官内壁を圧迫して生
じる苦痛を予測しながら内視鏡12を操作及び挿入する
ことは現状困難である。また、現状の内視鏡12の装置
構成では、どの程度の圧迫を与えると患者は苦痛を感じ
るのかという圧迫レベルと患者の感じる苦痛との間の相
関関係を操作情報として入手するのは不可能である。
Also, the endoscope inserted into the body cavity has the same problem as the forceps. That is, as shown in FIG. 12, the current endoscope 12 that is performing an insertion operation relying only on the image information observed through the distal end portion and the resistance at the time of insertion.
Then, it is currently difficult to operate and insert the endoscope 12 while predicting the pain caused by the outer wall of the endoscope 12 pressing the inner wall of the organ of the patient. In addition, with the current device configuration of the endoscope 12, it is impossible to obtain, as operation information, a correlation between a compression level and how much pressure a patient feels when the patient feels pain. Is.

【0021】このように、従来例1〜3の構成では、操
作時に対象物又は組織にマニピュレータがどのような状
況で接触しているのか、あるいは、対象物をどれくらい
の力量で把持しているのかという接触状態もしくは把持
状態を確認すること、及び、対象物の表面粗さや表面温
度等の各種の接触情報を得ることができなかった。
As described above, in the configurations of Conventional Examples 1 to 3, under what conditions the manipulator is in contact with the object or the tissue at the time of operation, or how much force the object is grasping. It was not possible to confirm the contact state or the grasped state and to obtain various contact information such as the surface roughness and the surface temperature of the object.

【0022】つまり、従来例1〜3では、対象物に対す
る触覚情報や把持状態、対象物の表面粗さや表面温度等
の各種の触覚情報を操作者(術者)にフィードバックす
ることが行われていないため、人間の触覚に基づく微妙
で且つ正確な操作を行うことができなかった。
That is, in Conventional Examples 1 to 3, various kinds of tactile information such as tactile information and grasping state of the object, surface roughness and surface temperature of the object are fed back to the operator (operator). Therefore, it is impossible to perform a delicate and accurate operation based on human sense of touch.

【0023】そこで、このような問題を解決するため
に、例えば特願平5−007196号公報に開示された
ような触覚呈示装置の提案が成されている。即ち、この
触覚呈示装置には、図13に示すように、台座13a
と、この台座13a上に設けられた磁石13cと、この
磁石13c内に設けられたコイル13bと、このコイル
13bを支持するストッパ13dと、コイル13b上に
設けられた触覚呈示部13eとを備えた電気−機械変換
トランスデューサが構成されている。
In order to solve such a problem, therefore, a tactile presentation device as disclosed in, for example, Japanese Patent Application No. 5-007196 has been proposed. That is, as shown in FIG. 13, the tactile presentation device has a base 13a.
A magnet 13c provided on the pedestal 13a, a coil 13b provided in the magnet 13c, a stopper 13d for supporting the coil 13b, and a tactile sense presenting portion 13e provided on the coil 13b. And an electro-mechanical transducer.

【0024】このような構成によれば、コイル13b及
び磁石13cで構成されたボイスコイルを制御して、触
覚呈示部13eを人間の知覚に応じた周波数で駆動させ
ることによって、触覚呈示部13e上に載置された操作
者の指先に、対象物の硬さや柔らかさ等の情報が伝達さ
れる。更に、上記ボイスコイルに流れる電流量を変化さ
せて、触覚呈示部13eが有する保持力を変化させるこ
とによって、対象物を圧潰又は粉砕するような力が加え
られた際、その対象物からの反発力が操作者の指先に伝
達される。
According to such a configuration, the voice coil constituted by the coil 13b and the magnet 13c is controlled to drive the tactile sense presenting unit 13e at a frequency according to human perception, so that the tactile sense presenting unit 13e is displayed. Information such as the hardness and softness of the object is transmitted to the fingertips of the operator placed on the. Furthermore, by changing the amount of current flowing through the voice coil to change the holding force of the tactile sense providing section 13e, when a force for crushing or crushing the object is applied, repulsion from the object is given. The force is transmitted to the operator's fingertip.

【0025】このような触覚呈示装置によれば、操作者
には、あたかも自分の手によって実際に対象物を直接操
作しているような感覚情報が伝達される。このため、現
状問題となっている操作の乖離感が無くなると共に、装
置の機能向上と高精度な操作性を確保することが可能と
なる。
According to such a tactile sensation providing apparatus, the operator is provided with the sensation information as if he / she was actually directly manipulating the object with his / her own hand. For this reason, it is possible to eliminate the divergence of the operation, which is a problem at present, and to improve the function of the apparatus and ensure high-precision operability.

【0026】しかしながら、このような触覚呈示装置
は、本来、操作が行われる操作部位に設置することが望
ましいが、操作部位に設置したがために、逆に操作性が
悪化してしまう場合もある。特に、触覚呈示装置を例え
ば指先で摘みながら操作するような他の装置に取り付け
た場合、触覚呈示装置を介して装置に触れることになる
ため、接触感の伝達に基づくメリットに比べて、装置自
体の操作性が著しく悪化することに伴うデメリットの方
が大きくなりかねない。
However, it is desirable that such a tactile sense presentation device is originally installed in the operation site where the operation is performed, but since it is installed in the operation site, the operability may be deteriorated. . In particular, when the tactile sense presentation device is attached to another device that is operated while being pinched with a fingertip, for example, the device touches the device through the tactile sense presentation device. The disadvantages associated with the markedly deteriorated operability may increase.

【0027】本発明は、このような弊害を除去するため
になされており、その目的は、他の装置の操作性を阻害
することなく、対象物に対する接触状況を疑似触覚とし
て操作者に伝達することによって、操作状況を容易且つ
正確に知覚し得る触覚伝達装置を提供することにある。
The present invention has been made in order to eliminate such an adverse effect, and the purpose thereof is to transmit a contact state to an object as an artificial tactile sensation to an operator without impairing the operability of other devices. Accordingly, the object is to provide a tactile transmission device capable of easily and accurately perceiving an operation situation.

【0028】[0028]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
するために、対象物に対する接触状況を擬似触覚として
伝達可能な擬似触覚伝達手段、及び、この擬似伝達手段
を駆動させる駆動手段を備えた触覚伝達ユニットと、前
記時宜触覚伝達手段が操作者の体に接触するように、前
記触覚伝達ユニットを前記操作者の体の一部に保持させ
る保持手段とを具備し、前記駆動手段は、弾性部材と、
この弾性部材の周面内に周方向に等間隔で配置され且つ
両端が前記保持手段に支持された複数の圧電体とを備え
ており、これら圧電体に電圧を印加して前記圧電体を振
動させることによって、前記弾性部材が屈曲回転運動す
るように構成されており、また、擬似触覚伝達手段は、
前記駆動手段の外周を覆って回転自在に配置され且つ前
記駆動手段の振動を操作者の体に伝達する筒状部材を備
えていることを特徴とする。
In order to achieve such an object, a pseudo tactile sense transmitting means capable of transmitting a contact state with respect to an object as a pseudo tactile sense, and a driving means for driving this pseudo transmitting means are provided. A tactile transmission unit, and holding means for holding the tactile transmission unit on a part of the operator's body so that the timely tactile transmission means comes into contact with the operator's body. An elastic member,
The elastic member is provided with a plurality of piezoelectric bodies arranged at equal intervals in the circumferential direction in the circumferential direction and having both ends supported by the holding means, and a voltage is applied to these piezoelectric bodies to vibrate the piezoelectric bodies. By doing so, the elastic member is configured to perform a bending and rotational movement, and the pseudo tactile transmission means is
It is characterized by comprising a cylindrical member which is rotatably arranged so as to cover the outer periphery of the driving means and which transmits the vibration of the driving means to the body of the operator.

【0029】[0029]

【作用】保持手段によって触覚伝達ユニットを操作者の
体の一部に保持させた状態において、駆動手段によって
疑似触覚伝達手段を駆動させることによって、直接触れ
ることができない対象物に対する接触状況は、疑似触覚
として操作者の体に伝達される。
With the holding means holding the tactile transmission unit on a part of the operator's body, the pseudo tactile transmission means is driven by the driving means, so that the contact state with respect to an object that cannot be directly touched is simulated. It is transmitted to the operator's body as a sense of touch.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の第1の実施例に係る触覚伝達
装置について、図1を参照して説明する。図1(A),
(B)に示すように、本実施例の触覚伝達装置は、直接
触れることができない対象物に対する接触状況を疑似触
覚として伝達可能な疑似触覚伝達手段、及び、この疑似
触覚伝達手段を駆動させる駆動手段を備えた触覚伝達ユ
ニットと、上記疑似触覚伝達手段が操作者の体に接触す
るように、上記触覚伝達ユニットを上記操作者の体の一
部に保持させる保持手段とを具備する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A tactile transmission device according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. Figure 1 (A),
As shown in (B), the tactile transmission device of the present embodiment is a pseudo tactile transmission unit capable of transmitting a contact state to an object that cannot be directly touched as a pseudo tactile sense, and a drive for driving the pseudo tactile transmission unit. A tactile transmission unit including means; and holding means for holding the tactile transmission unit on a part of the operator's body so that the pseudo tactile transmission unit comes into contact with the operator's body.

【0031】本実施例では、疑似触覚伝達手段自身が駆
動手段としての機能も有しており、駆動手段は、永久磁
石1a及びこの永久磁石1aに接触して配置されたヨー
ク1bによって構成された磁気回路と、この磁気回路中
に配置された弾性部材1eと、磁気回路で形成される磁
界に直交して配置されたコイル1cと、このコイル1c
に所定の駆動信号(即ち、電流)を印加させる端子1g
とを備えている。
In this embodiment, the pseudo tactile transmission means itself also has a function as a driving means, and the driving means is constituted by the permanent magnet 1a and the yoke 1b arranged in contact with the permanent magnet 1a. Magnetic circuit, elastic member 1e arranged in this magnetic circuit, coil 1c arranged orthogonal to the magnetic field formed by the magnetic circuit, and this coil 1c
Terminal 1g for applying a predetermined drive signal (ie, current) to the
It has and.

【0032】そして、永久磁石1a、ヨーク1b及びコ
イル1cから成る電磁型アクチュエータが構成されてい
る。保持手段は、上記疑似触覚伝達手段即ち駆動手段を
内蔵し且つ操作者の例えば指に装着可能な指輪状の絶縁
性構造体本体1dと、上記疑似触覚伝達手段即ち駆動手
段が操作者の指に接触するように、操作者の指の太さに
応じて装着状態を適切に調整可能なサイズ調整ネジ1f
とを備えている。
An electromagnetic actuator composed of the permanent magnet 1a, the yoke 1b and the coil 1c is constructed. The holding means includes the ring-shaped insulating structure main body 1d which incorporates the pseudo tactile sense transmitting means or the driving means and can be mounted on the operator's finger, for example, and the pseudo tactile sense transmitting means or the driving means to the operator's finger. Size adjustment screw 1f that can adjust the wearing state appropriately according to the thickness of the operator's finger so that it touches
It has and.

【0033】次に、本実施例の動作を説明する。保持手
段によって触覚伝達ユニットを操作者の体の一部に保持
させた状態において、駆動手段即ち疑似触覚伝達手段自
身を駆動させることによって、直接触れることができな
い対象物に対する接触状況は、疑似触覚として操作者の
体に伝達される。
Next, the operation of this embodiment will be described. When the tactile transmission unit is held by a part of the operator's body by the holding means, the driving state, that is, the pseudo tactile transmission means itself is driven, so that the contact state with respect to the object that cannot be directly touched is a pseudo tactile sense. It is transmitted to the operator's body.

【0034】即ち、端子1gを介してコイル1cに電流
が印加されると、この電流と上記磁気回路内で形成され
る磁界との間にフレミング左手の法則による力が発生す
る。ここで、例えば、コイル1cが構造体本体1d内に
固定されているとすると、上記力を受けて上記磁気回路
が移動することになる。
That is, when a current is applied to the coil 1c via the terminal 1g, a force according to Fleming's left hand rule is generated between this current and the magnetic field formed in the magnetic circuit. Here, for example, if the coil 1c is fixed in the structure body 1d, the magnetic circuit moves due to the force.

【0035】この発生する力の方向は、電流印加方向と
磁気回路の磁界方向を適宜選択的に切り換えることによ
って最適化することができる。この結果、駆動手段即ち
疑似触覚伝達手段自身が操作者の指の皮膚表面方向に駆
動して、直接、操作者の指に疑似触覚としての力を伝達
することが可能となる。
The direction of the generated force can be optimized by appropriately and selectively switching the current application direction and the magnetic field direction of the magnetic circuit. As a result, the driving means, that is, the pseudo tactile sensation transmitting means itself, can be driven in the skin surface direction of the operator's finger to directly transmit the force as the pseudo haptic to the operator's finger.

【0036】疑似触覚の伝達方法としては、例えば、対
象物に対する接触力の変化は、触覚情報信号検出手段
(図示しない)で検出された触覚感を上記疑似触覚伝達
手段を介して振動の周波数変化として呈示し、また、対
象物に対する押圧力の変化は、予め測定された対象物の
機械的特性と上記触覚情報信号検出手段で検出された接
触力とに基づいて、信号処理手段(図示しない)によっ
て対象物の変形状態(即ち、押圧感)を計算し、その計
算データを疑似触覚伝達手段を介して振動のオフセット
変化として呈示する方法がある。
As a method of transmitting the pseudo tactile sensation, for example, the change of the contact force with respect to the object is obtained by changing the frequency of vibration through the pseudo tactile sensation transmitting means by applying the tactile sensation detected by the tactile information signal detecting means (not shown). The change in the pressing force with respect to the object is based on the mechanical characteristics of the object measured in advance and the contact force detected by the tactile information signal detecting means, and the signal processing means (not shown) There is a method of calculating the deformation state (that is, pressing feeling) of the object by using the calculated data and presenting the calculated data as an offset change of vibration through the pseudo tactile transfer means.

【0037】つまり、本実施例において、上記電磁型ア
クチュエータを利用することによって、本触覚伝達装置
が装着された操作者の指に、上記疑似触覚伝達手段の振
動に基づく動的な疑似触覚、あるいは、コイル1cに印
加する電流のオフセット変化に基づく静的な疑似触覚を
直接伝達することができる。
That is, in the present embodiment, by utilizing the electromagnetic actuator, the finger of the operator wearing the tactile transmission device can receive a dynamic pseudo tactile sensation based on the vibration of the pseudo tactile transmission means, or , The static pseudo-tactile sensation based on the offset change of the current applied to the coil 1c can be directly transmitted.

【0038】このように本実施例の触覚伝達装置は、指
輪状を成しており、通常の機器操作に必要な指先を解放
させておくことができるため、他の装置の操作性を阻害
することなく、対象物に対する接触状況を疑似触覚とし
て操作者に伝達することが可能となる。また、本実施例
によれば、従来技術に存在したような乖離感を無くする
ことができるため、操作者に対して操作状況を正確に伝
達させることが可能となる。この結果、装置の操作性の
向上が達成される。
As described above, the tactile transmission device of the present embodiment has a ring shape and can release the fingertips necessary for normal device operation, so that the operability of other devices is hindered. Without this, it is possible to transmit the contact state with respect to the object to the operator as a pseudo tactile sensation. Further, according to the present embodiment, it is possible to eliminate the feeling of divergence that exists in the related art, and therefore it is possible to accurately notify the operator of the operation status. As a result, the operability of the device is improved.

【0039】また、本実施例に適用された上記電磁型ア
クチュエータは、特に応答感度が高く且つDC的動作が
可能という点で最適である。更に、かかる電磁型アクチ
ュエータを用いることによって、上記のような接触感と
押圧感の双方を操作者の指に伝達することが可能とな
る。
The electromagnetic actuator applied to this embodiment is optimal in that it has a particularly high response sensitivity and is capable of DC operation. Furthermore, by using such an electromagnetic type actuator, it is possible to transmit both the touch feeling and the press feeling as described above to the operator's finger.

【0040】また、一般的な電磁型アクチュエータにお
いて、印加電流、磁界強度及び発生力の間には、線形関
係が存在するため、装置の大きさと発生力との間には、
トレードオフの関係が存在する。このような電磁型アク
チュエータを本実施例の触覚伝達装置に適用した場合、
上記疑似触覚伝達手段の機械的運動を操作者に感覚とし
て充分認識させる必要上、装置の大きさには制限が課せ
られる。つまり、単に装置を小型化しても、その装置か
らの発生力は、操作者が感覚として認識可能な範囲を下
回った極めて微弱なものとなる。
Further, in a general electromagnetic type actuator, since there is a linear relationship between the applied current, the magnetic field strength and the generated force, there is a relation between the size of the device and the generated force.
There is a trade-off relationship. When such an electromagnetic actuator is applied to the tactile transmission device of the present embodiment,
The size of the device is limited because it is necessary for the operator to fully recognize the mechanical movement of the pseudo tactile transmission means as a sensation. That is, even if the device is simply downsized, the generated force from the device becomes extremely weak, which is below the range that the operator can perceive as a sense.

【0041】しかしながら、本実施例によれば、上記電
気回路を充分に小型化しても、コイル1cの寸法は、構
造体本体1dの径に沿ったある程度の大きさを確保する
ことが可能であるため、発生力を操作者が感覚として認
識可能な範囲内に維持させることができる。
However, according to this embodiment, even if the electric circuit is sufficiently miniaturized, the size of the coil 1c can be secured to some extent along the diameter of the structure body 1d. Therefore, the generated force can be maintained within a range in which the operator can perceive it as a sense.

【0042】次に、本発明の第2の実施例に係る触覚伝
達装置について、図2を参照して説明する。図2
(A),(B)に示すように、本実施例の触覚伝達装置
は、上記第1の実施例に適用された触覚伝達ユニットの
改良に係り、疑似触覚伝達手段は、後述する駆動手段を
内蔵し且つ駆動手段によって与えられ衝撃に起因した振
動を操作者の体(指)に伝達する伝達部材2cを備えて
いる。
Next, a tactile transmission device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 2
As shown in (A) and (B), the tactile transmission device of the present embodiment relates to an improvement of the tactile transmission unit applied to the first embodiment, and the pseudo tactile transmission means includes a driving means described later. It includes a transmission member 2c that is built-in and that transmits the vibration caused by the impact given by the driving means to the body (finger) of the operator.

【0043】駆動手段は、電圧を印加することによって
振動する圧電体2aと、この圧電体2aの振動力を受け
て所定方向に自由運動可能な弾性体2bと、圧電体2a
の振動が伝達部材2cに伝達されないように阻止するダ
ンピング材2dと、圧電体2aに所定の駆動信号(即
ち、電流)を印加させる端子2gとを備えている。
The driving means includes a piezoelectric body 2a that vibrates when a voltage is applied, an elastic body 2b that can freely move in a predetermined direction by receiving the vibrating force of the piezoelectric body 2a, and the piezoelectric body 2a.
The damping member 2d is provided to prevent the vibration of the above from being transmitted to the transmission member 2c, and the terminal 2g for applying a predetermined drive signal (that is, current) to the piezoelectric body 2a.

【0044】保持手段は、上記疑似触覚伝達手段及び駆
動手段を操作者の例えば指に装着可能な指輪状の絶縁性
構造体本体2eと、上記疑似触覚伝達手段が操作者の指
に適切に接触するように、操作者の指の太さに応じて装
着状態を適切に調整可能なサイズ調整ネジ2fとを備え
ている。
The holding means is a ring-shaped insulating structure body 2e capable of mounting the pseudo tactile sense transmitting means and the driving means on the operator's finger, for example, and the pseudo tactile sense transmitting means appropriately contacts the operator's finger. As described above, the size adjusting screw 2f capable of appropriately adjusting the wearing state according to the thickness of the operator's finger is provided.

【0045】ある周波数の電圧を印加することによって
圧電体2aを振動させる場合、通常、圧電体2aの加振
には、kHzオーダの共振周波数が最適であり、現実的
には、数100Hz程度までの振動駆動には不向きであ
ることは既知である。
When the piezoelectric body 2a is vibrated by applying a voltage of a certain frequency, a resonance frequency on the order of kHz is usually optimum for vibrating the piezoelectric body 2a. In reality, up to several hundreds of Hz. It is known that it is not suitable for driving the vibration of.

【0046】通常、人間は、DCから1kHz程度まで
は振動として認識できることが知られている。そのた
め、圧電体2aの高周波振動を直接操作者の体に伝達す
ることは不合理であり、例えば電気−機械変換素子とし
て圧電体を触覚伝達装置に用いる場合には、何等かの方
法で振動周波数を下げる必要がある。
It is generally known that human beings can perceive vibrations from DC to about 1 kHz. Therefore, it is unreasonable to directly transmit the high frequency vibration of the piezoelectric body 2a to the body of the operator. Need to lower.

【0047】本実施例によれば、所定周波数の電圧を印
加して圧電体2aを振動させると、その振動力は、弾性
体2bに伝達される。この結果、弾性体2bは、圧電体
2aの振動方向と同方向に自由運動を開始する。運動エ
ネルギーの増加に伴って、この弾性体2bは、ある条件
の下に跳躍運動を開始する。
According to this embodiment, when a voltage of a predetermined frequency is applied to vibrate the piezoelectric body 2a, the vibration force is transmitted to the elastic body 2b. As a result, the elastic body 2b starts free movement in the same direction as the vibration direction of the piezoelectric body 2a. As the kinetic energy increases, the elastic body 2b starts a jumping motion under certain conditions.

【0048】この跳躍運動によって、弾性体2bは、運
動の境界として設置された伝達部材2cに衝突した後、
反射させられる。このとき伝達部材2cに加えられた衝
突(衝撃)力は、操作者の指に接触している伝達部材2
cを介して操作者の指に伝達される。このような衝突
は、圧電体2aが振動し続けている間、繰り返し行われ
るため、操作者には、継続的振動としての疑似触覚が伝
達されることになる。
By this jumping motion, the elastic body 2b collides with the transmission member 2c installed as the boundary of the motion, and
It is reflected. At this time, the collision (impact) force applied to the transmission member 2c is the transmission member 2 in contact with the operator's finger.
It is transmitted to the operator's finger via c. Such a collision is repeatedly performed while the piezoelectric body 2a continues to vibrate, so that the pseudo tactile sensation as continuous vibration is transmitted to the operator.

【0049】このような継続的振動は、圧電体2a自身
の振動周期よりも遅い周期で繰り返されるため、実際に
指に伝達される振動周波数を低く抑えることができる。
この振動周波数のエネルギー交換効率は、弾性体2bの
機械的属性に応じて変化するため、弾性体2bの構成材
料を適宜選択することによって、指に伝達する振動周波
数を最適化させることが可能となる。
Since such continuous vibration is repeated in a cycle slower than the vibration cycle of the piezoelectric body 2a itself, the vibration frequency actually transmitted to the finger can be suppressed low.
Since the energy exchange efficiency of the vibration frequency changes according to the mechanical attribute of the elastic body 2b, it is possible to optimize the vibration frequency transmitted to the finger by appropriately selecting the constituent material of the elastic body 2b. Become.

【0050】なお、本実施例の疑似触覚の伝達方法は、
上記第1の実施例と同様であるため、その説明は省略す
る。また、本実施例の他の効果も上記第1の実施例と同
様であるため、その説明は省略する。
The pseudo tactile transmission method of this embodiment is as follows.
Since it is similar to the first embodiment, its description is omitted. Further, the other effects of this embodiment are similar to those of the first embodiment, and therefore the description thereof will be omitted.

【0051】次に、本発明の第3の実施例に係る触覚伝
達装置について、図3を参照して説明する。図3
(A),(B)に示すように、本実施例には、上記第2
の実施例の構成を3層に並列接続して適用されている。
即ち、指に3層に積層して装着された絶縁性構造体本体
3eには、夫々、上記第2の実施例と同様の疑似触覚伝
達手段を備えた触覚伝達ユニット3a,3b,3c,3
d(図3(B)参照)が設けられている。例えば、触覚
伝達ユニット3bには、弾性体2bが内蔵されている。
なお、他の構成については、図2(A)と同一であるた
め、その説明は省略する。
Next, a tactile transmission device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 3
As shown in (A) and (B), in the present embodiment, the second
The configuration of the embodiment is applied by connecting three layers in parallel.
That is, the tactile transfer units 3a, 3b, 3c, 3 provided with the pseudo tactile transfer means similar to those in the second embodiment are respectively attached to the insulating structure body 3e mounted on the finger in three layers.
d (see FIG. 3B) is provided. For example, the tactile transfer unit 3b includes the elastic body 2b.
Note that other structures are the same as those in FIG. 2A, and thus description thereof is omitted.

【0052】ここで、2つの疑似触覚伝達手段を同時に
駆動させた場合、これら疑似触覚伝達手段が伝達するエ
ネルギー(刺激強度、周波数等)を互いに変化させる
と、夫々の装置本来の運動位置とは異なった位置で運動
が伝達されているように認識される。この現象は、「フ
ァントムセンセーション」あるいは「仮現運動」として
知られている。
Here, when the two pseudo tactile transfer means are driven at the same time, if the energy (stimulation intensity, frequency, etc.) transmitted by these pseudo tactile transfer means are changed to each other, the original movement position of each device will be obtained. It is recognized that motion is transmitted at different positions. This phenomenon is known as "phantom sensation" or "apparent movement."

【0053】本実施例の触覚伝達装置は、この「ファン
トムセンセーション」あるいは「仮現運動」を利用して
構成されている。例えば、今、疑似触覚伝達手段3a,
3bが同時に同じ力(同じ振幅、同じ周波数)で駆動し
たと仮定する。このとき、触覚伝達装置を装着している
操作者は、疑似触覚伝達手段3a,3bの2点からの振
動感覚を認識するのではなく、これら2点の中間位置か
ら振動感覚が伝達されていると認識する。この場合、か
かる2点の伝達エネルギーの比が2対1の場合には、操
作者が認識する振動感覚の伝達位置は、2点間の距離の
うち、疑似触覚伝達手段3aから2/3だけ離れた位置
となる。
The tactile transmission device of this embodiment is constructed by utilizing this "phantom sensation" or "apparent motion". For example, now, the pseudo tactile transmission means 3a,
Suppose 3b was driven simultaneously with the same force (same amplitude, same frequency). At this time, the operator wearing the tactile transmission device does not recognize the vibration sensation from the two points of the pseudo tactile transmission means 3a and 3b, but the vibration sensation is transmitted from the intermediate position between these two points. Recognize that. In this case, when the ratio of the transmission energy of the two points is 2: 1, the transmission position of the vibration sensation recognized by the operator is only 2/3 from the pseudo tactile transmission means 3a in the distance between the two points. It becomes a distant position.

【0054】この現象を利用した本実施例の触覚伝達装
置において、限られた個数の疑似触覚伝達手段を的確に
駆動制御することによって、振動感覚(疑似触覚情報)
として伝達される刺激部位を、疑似触覚伝達手段の実際
の設置位置にかかわらず、広範に変化させることが可能
となる。
In the tactile transmission device of this embodiment utilizing this phenomenon, the sense of vibration (pseudo tactile information) can be obtained by precisely controlling the driving of a limited number of pseudo tactile transmission means.
It is possible to widely change the stimulation site transmitted as irrespective of the actual installation position of the pseudo tactile transmission means.

【0055】この場合、伝達する刺激が隣り合う疑似触
覚伝達手段に移行するように、時間的に駆動制御するこ
とによって、例えば疑似触覚伝達手段3aの位置から疑
似触覚伝達手段3bの位置へ、あたかも刺激が順次移動
するような感覚を伝達することが可能になり、移動感も
表現することができる。
In this case, it is as if from the position of the pseudo tactile transfer unit 3a to the position of the pseudo tactile transfer unit 3b by controlling the drive in time so that the transmitted stimulus is transferred to the adjacent pseudo tactile transfer unit. It is possible to convey a feeling that the stimuli move in sequence, and it is possible to express a feeling of movement.

【0056】なお、本実施例の疑似触覚の伝達方法は、
上記第1の実施例と同様であるため、その説明は省略す
る。また、本実施例の他の効果も上記第1の実施例と同
様であるため、その説明は省略する。
The pseudo tactile transmission method of this embodiment is as follows.
Since it is similar to the first embodiment, its description is omitted. Further, the other effects of this embodiment are similar to those of the first embodiment, and therefore the description thereof will be omitted.

【0057】次に、本発明の第4の実施例に係る触覚伝
達装置について、図4を参照して説明する。本実施例
は、疑似触覚伝達手段及び駆動手段の改良に係り、保持
手段としては、上記疑似触覚伝達手段及び駆動手段を内
蔵し且つ操作者の例えば指に装着可能な指輪状の絶縁性
構造体本体4hと、上記疑似触覚伝達手段が操作者の指
に接触するように、操作者の指の太さに応じて装着状態
を適切に調整可能なサイズ調整ネジ4gとを備えてい
る。
Next, a tactile transmission device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment relates to an improvement of the pseudo tactile transfer means and the driving means. As the holding means, the pseudo tactile transfer means and the driving means are built-in, and a ring-shaped insulating structure that can be attached to the operator's finger, for example. A main body 4h and a size adjusting screw 4g capable of appropriately adjusting the mounting state according to the thickness of the operator's finger so that the pseudo tactile transfer means come into contact with the operator's finger.

【0058】図4に示すように、本実施例に適用された
疑似触覚伝達手段は、後述する駆動手段の外周を覆って
回転自在に配置され且つ駆動手段の振動を操作者の指に
伝達する筒状部材4bを備えている。
As shown in FIG. 4, the pseudo-tactile transmitting means applied to this embodiment is rotatably arranged so as to cover the outer periphery of the driving means described later and transmits the vibration of the driving means to the finger of the operator. It has a tubular member 4b.

【0059】駆動手段は、弾性部材4aと、この弾性部
材4aの周面内に周方向に等間隔で配置され且つ両端が
構造体本体4hに支持された4つの圧電体4c,4d,
4e,4f(図4(B)参照)とを備えており、圧電体
4c,4d,4e,4fに電圧を印加して圧電体4c,
4d,4e,4fを振動させることによって、弾性部材
4aが振動(屈曲回転運動)するように構成されてい
る。
The driving means comprises an elastic member 4a and four piezoelectric bodies 4c, 4d, which are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the peripheral surface of the elastic member 4a and whose both ends are supported by the structure body 4h.
4e, 4f (see FIG. 4 (B)), a voltage is applied to the piezoelectric bodies 4c, 4d, 4e, 4f.
The elastic member 4a is configured to vibrate (bend and rotate) by vibrating 4d, 4e, and 4f.

【0060】なお、4つの圧電体4c,4d,4e,4
fは、言わばロータの変形を屈曲回転運動に変換するた
めの軸としての機能も有する。このような構成によれ
ば、互いに異なる位相で適当な周波数の電圧を印加する
と、圧電体4c及び4e,圧電体4d及び4fが、夫々
組になって振動を開始する。このとき発生した振動は、
弾性部材4aに定在波として伝搬する。
The four piezoelectric bodies 4c, 4d, 4e, 4
f also has a function as a shaft for converting the deformation of the rotor into a bending rotational motion, so to speak. With such a configuration, when voltages having appropriate frequencies and different phases are applied, the piezoelectric bodies 4c and 4e and the piezoelectric bodies 4d and 4f start to vibrate in pairs. The vibration generated at this time is
It propagates to the elastic member 4a as a standing wave.

【0061】この結果、弾性部材4aは、その固有モー
ドで振動を開始し、あたかも縄跳びの縄のような屈曲回
転運動を開始する。かかる屈曲回転運動は、弾性部材4
aが筒状部材4bの内壁と接触することによって、筒状
部材4bに伝搬され、この筒状部材4bを回転させる。
As a result, the elastic member 4a starts to vibrate in its eigenmode, and starts to bend and rotate like a skipping rope. Such bending and rotational movement is performed by the elastic member 4
When a comes into contact with the inner wall of the tubular member 4b, it is propagated to the tubular member 4b and rotates the tubular member 4b.

【0062】筒状部材4bは、操作者の指に直接接触し
ているため、筒状部材4bの回転運動は、直接、指に伝
達される。即ち、弾性部材4aの屈曲回転運動は、筒状
部材4bを介して操作者の指に伝達され、操作者には、
指上を滑る感覚(移動感)として知覚される。
Since the tubular member 4b is in direct contact with the operator's finger, the rotational movement of the tubular member 4b is directly transmitted to the finger. That is, the bending and rotational movement of the elastic member 4a is transmitted to the operator's finger via the tubular member 4b, and
It is perceived as a feeling of slipping on the finger (movement feeling).

【0063】このような実施例の効果は、上記第1の実
施例と同様であるため、その説明は省略する。次に、本
発明の第5の実施例に係る触覚伝達装置について、図5
を参照して説明する。
The effect of such an embodiment is similar to that of the above-mentioned first embodiment, and therefore its explanation is omitted. Next, a tactile transmission device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
Will be described with reference to.

【0064】図5(A),(B),(C)に示すよう
に、本実施例の触覚伝達装置は、直接触れることができ
ない対象物に対する接触状況を疑似触覚として伝達可能
な疑似触覚伝達手段、及び、この疑似触覚伝達手段を駆
動させる駆動手段を備えた触覚伝達ユニット5fと、上
記疑似触覚伝達手段が操作者の体に接触するように、触
覚伝達ユニット5fを上記操作者の手首に保持させる保
持手段とを具備する。
As shown in FIGS. 5 (A), 5 (B) and 5 (C), the tactile transmission device of the present embodiment is capable of transmitting the contact state of an object which cannot be directly touched as a pseudo tactile transmission. Means and a tactile transmission unit 5f having a driving means for driving the pseudo tactile transmission means, and the tactile transmission unit 5f on the operator's wrist so that the pseudo tactile transmission means comes into contact with the operator's body. Holding means for holding.

【0065】疑似触覚伝達手段及び駆動手段は、上記第
2の実施例(図2(A)参照)と同様の作用効果を奏
し、電圧を印加することによって振動する圧電体5a
と、この圧電体5aの振動力を受けて所定方向に運動す
る弾性体5bと、これら圧電体5a及び弾性体5bを内
蔵し且つ弾性体5bの運動力を操作者の手首に伝達する
伝達部材5cと、この伝達部材5cに内蔵され且つ圧電
体5aの振動が伝達部材5cに伝達されないように阻止
するダンピング材5dと、圧電体5aに所定の駆動信号
(即ち、電流)を印加させる端子5gとを備えている。
The quasi-tactile transmission means and the driving means have the same function and effect as those of the second embodiment (see FIG. 2A), and the piezoelectric body 5a vibrates when a voltage is applied.
An elastic body 5b that moves in a predetermined direction by receiving the vibration force of the piezoelectric body 5a; and a transmission member that incorporates the piezoelectric body 5a and the elastic body 5b and that transmits the movement force of the elastic body 5b to the wrist of the operator. 5c, a damping member 5d which is built in the transmission member 5c and prevents the vibration of the piezoelectric body 5a from being transmitted to the transmission member 5c, and a terminal 5g for applying a predetermined drive signal (that is, current) to the piezoelectric body 5a. It has and.

【0066】なお、保持手段は、触覚伝達ユニット5f
を操作者の手首に保持させるベルト5eを備えている。
なお、このベルト5eは、操作者の手首の太さに応じ
て、適宜、その長さが調整可能に構成されている。
The holding means is the tactile transmission unit 5f.
Is provided with a belt 5e for holding the belt on the wrist of the operator.
The length of the belt 5e can be adjusted appropriately according to the thickness of the wrist of the operator.

【0067】このような構成によれば、触覚伝達ユニッ
ト5fは、ベルト5eによって手首に装着されるため、
操作者の手のひら全体及び全ての指を解放させることが
できる。この結果、他の装置の操作性を全く阻害するこ
となく、対象物に対する接触状況を疑似触覚として操作
者に伝達することが可能となる。他の効果は、第1の実
施例と同様であるため、その説明は省略する。
With this structure, since the tactile transmission unit 5f is attached to the wrist by the belt 5e,
The entire palm of the operator's hand and all fingers can be released. As a result, it is possible to notify the operator of the contact state with respect to the object as a pseudo tactile sensation without impairing the operability of other devices. The other effects are similar to those of the first embodiment, and therefore the description thereof is omitted.

【0068】次に、本発明の第6の実施例に係る触覚伝
達装置について、図6を参照して説明する。図6に示す
ように、本実施例は、触覚伝達ユニット及び保持手段の
改良に係り、保持手段には、上記第3の実施例(図3
(A)参照)と同一の構成を有する2つの触覚伝達ユニ
ット6a,6bを並列保持した絶縁性保持手段本体6c
と、この保持手段本体6cを操作者の手首に保持させる
ベルト6eとが設けられている。 このように、2つの
触覚伝達ユニット6a,6bを一定間隔で並列させるこ
とによって、上記第3の実施例と同様の作用、即ち「フ
ァントムセンセーション」あるいは「仮現運動」に基づ
く接触状況の表現を実現することが可能となる。
Next, a tactile transmission device according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 6, this embodiment relates to an improvement of the tactile transmission unit and the holding means, and the holding means includes the third embodiment (FIG. 3).
Insulating holding means main body 6c in which two tactile transmission units 6a and 6b having the same structure as (A) are held in parallel.
And a belt 6e for holding the holding means main body 6c on the wrist of the operator. In this way, by arranging the two tactile transmission units 6a and 6b in parallel at a constant interval, the same action as in the third embodiment, that is, the expression of the contact situation based on the "phantom sensation" or the "apparent movement" can be expressed. It can be realized.

【0069】本実施例によれば、操作者の手のひら全体
及び全ての指を解放させることができるため、他の装置
の操作性を全く阻害することなく、対象物に対する接触
状況を疑似触覚として操作者に伝達することが可能とな
る。他の効果は、第3の実施例と同様であるため、その
説明は省略する。
According to the present embodiment, since the entire palm of the operator's hand and all fingers can be released, the contact condition with respect to the object can be operated as a pseudo tactile sensation without impairing the operability of other devices. It is possible to communicate to the person. The other effects are the same as those of the third embodiment, so the description thereof will be omitted.

【0070】次に、本発明の第7の実施例に係る触覚伝
達装置について、図7を参照して説明する。図7
(A),(B)に示すように、本実施例は、触覚伝達ユ
ニット7e及び保持手段の改良に係り、触覚伝達ユニッ
ト7eは、上記第4の実施例(図4参照)と同一の構成
を有し、保持手段は、触覚伝達ユニット7eを操作者の
手首に保持させるベルト7dを備えている。なお、この
ベルト7dは、操作者の手首の太さに応じて、適宜、そ
の長さが調整可能に構成されている。
Next, a tactile transmission device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Figure 7
As shown in (A) and (B), this embodiment relates to improvement of the tactile transmission unit 7e and the holding means, and the tactile transmission unit 7e has the same configuration as that of the fourth embodiment (see FIG. 4). The holding means includes a belt 7d that holds the tactile transmission unit 7e on the wrist of the operator. The length of the belt 7d can be adjusted appropriately according to the thickness of the wrist of the operator.

【0071】このような構成によれば、弾性部材7bの
周面内に周方向に等間隔で設けられた圧電体7aを調和
させて駆動させることによって、弾性部材7bはあたか
も縄跳びの縄のような屈曲回転運動を開始する。この回
転運動によって弾性部材7bと接触した筒状部材(特
に、図示しないが、図4参照)に回転力が伝達され、筒
状部材を回転させる。
According to this structure, the piezoelectric members 7a provided at equal intervals in the circumferential direction on the peripheral surface of the elastic member 7b are driven in harmony, so that the elastic member 7b is like a skipping rope. Start a simple flexion and rotation movement. By this rotational movement, the rotational force is transmitted to the tubular member (in particular, although not shown, see FIG. 4) in contact with the elastic member 7b, and the tubular member is rotated.

【0072】筒状部材は、操作者の手首に直接接触して
いるため、筒状部材の回転運動は、直接手首に伝達され
る。即ち、弾性部材7bの屈曲回転運動は、操作者にと
って筒状部材を介して指上を滑る感覚(移動感)として
知覚される。
Since the tubular member is in direct contact with the wrist of the operator, the rotational movement of the tubular member is directly transmitted to the wrist. That is, the bending and rotational movement of the elastic member 7b is perceived by the operator as a feeling (moving feeling) of sliding on the finger through the tubular member.

【0073】このような実施例の他の効果は、上記第4
の実施例と同様であるため、その説明は省略する。次
に、本発明の第8の実施例に係る触覚伝達装置につい
て、図8を参照して説明する。
Another effect of this embodiment is the fourth effect described above.
Since it is the same as the embodiment described above, the description thereof will be omitted. Next, a tactile transmission device according to an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0074】図8に示すように、本実施例は、第1の実
施例に適用された触覚伝達ユニット(図面上に表された
第1の実施例と同一構成のみ同一符号を付す)を用いた
駆動手段の改良に関する。
As shown in FIG. 8, this embodiment uses a tactile transmission unit applied to the first embodiment (only the same components as those of the first embodiment shown in the drawing are designated by the same reference numerals). The present invention relates to improvement of driving means.

【0075】本実施例に適用された駆動手段は、対象物
に対する接触状態を検出して、その疑似触覚信号を出力
可能な触覚信号検出手段8bと、この触覚信号検出手段
8bから出力された疑似触覚信号に基づいて、疑似触覚
伝達手段(図1(A)参照)を駆動させる信号処理手段
8aとを備えている。
The driving means applied to this embodiment detects the contact state with respect to the object and outputs the pseudo tactile signal, and the pseudo signal output from the tactile signal detecting means 8b. Signal processing means 8a for driving the pseudo haptic transmission means (see FIG. 1A) based on the haptic signal.

【0076】信号処理手段8aは、触覚信号検出手段8
bから出力された疑似触覚信号を上記疑似触覚伝達手段
を駆動するための信号に変換して出力する機能を有す
る。通常、人間の振動知覚システムは、振動周波数が低
くなるほど、知覚するのに充分な振幅が必要となるが、
振動周波数が高くなるほど、小さい振幅でも充分に知覚
することができる。一般的に、人間は、DCから1kH
z程度までは振動として認識できることが知られてお
り、この範囲内に最も知覚し易い周波数域が存在する。
The signal processing means 8a is a tactile signal detecting means 8
It has a function of converting a pseudo tactile signal output from b into a signal for driving the pseudo tactile transfer means and outputting the signal. Normally, the human vibration perception system requires sufficient amplitude to be perceived at lower vibration frequencies,
The higher the vibration frequency is, the smaller the amplitude can be sufficiently perceived. Generally, a human is 1kH from DC
It is known that vibration can be recognized up to about z, and a frequency range that is most easily perceived exists within this range.

【0077】従って、本実施例に適用された信号処理手
段8aは、人間の知覚特性を考慮して、触覚信号検出手
段8bから出力された信号を疑似触覚伝達手段を駆動す
るための信号に変換して最適な駆動信号を生成するよう
に構成されている。また、信号処理手段8aには、予め
測定された対象物の機械的特性がデータとして記憶され
ており、触覚信号検出手段8bから出力された接触力に
基づいて、上記データから接触時の対象物の変形量を計
算することによって、変形量を表示する機能が設けられ
ている。
Therefore, the signal processing means 8a applied to this embodiment converts the signal output from the tactile signal detecting means 8b into a signal for driving the pseudo tactile transmitting means, in consideration of human perception characteristics. Then, an optimum drive signal is generated. Further, the signal processing means 8a stores beforehand measured mechanical characteristics of the object as data, and based on the contact force output from the tactile signal detecting means 8b, the object at the time of contact is detected from the data. A function of displaying the deformation amount by calculating the deformation amount of is provided.

【0078】即ち、信号処理手段8aは、接触の度合い
又は接触変化を人間の振動知覚特性に合わせるように、
振動振幅と振動周波数を調整して出力する機能を有す
る。つまり、信号処理手段8aでは、接触状況に基づく
対象物の硬さや柔らかさ、移動感や表面粗さ等の各種触
覚情報を疑似触覚として表現するための信号に変換する
処理が行われる。そして、この信号処理手段8aから出
力された駆動信号によって上記疑似触覚伝達手段を駆動
させて、操作者に疑似触覚を伝達させることになる。
That is, the signal processing means 8a adjusts the degree of contact or contact change to human vibration perception characteristics.
It has the function of adjusting and outputting the vibration amplitude and vibration frequency. That is, the signal processing unit 8a performs a process of converting various types of tactile information such as the hardness and softness of the target object based on the contact state, the sense of movement and the surface roughness into a signal for expressing as a pseudo tactile sense. Then, the pseudo tactile sense transmitting means is driven by the drive signal output from the signal processing means 8a to transmit the pseudo tactile sense to the operator.

【0079】このように本実施例によれば、触覚信号検
出手段8bから出力された信号に基づいて、最適な駆動
パラメータが演算処理され、その結果をもとに、疑似触
覚伝達手段を駆動して、操作者に疑似触覚を的確に伝達
することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, the optimum driving parameters are calculated based on the signal output from the tactile signal detecting means 8b, and the pseudo tactile transmitting means is driven based on the result. Thus, it is possible to accurately transmit the pseudo tactile sensation to the operator.

【0080】なお、本発明は、上述した各実施例の構成
に限定されることはなく、例えば、下記のように構成す
ることも可能である。 (1) 直接触れることができない対象物に対する接触
状況を疑似触覚として伝達可能な疑似触覚伝達手段、及
び、この疑似触覚伝達手段を駆動させる駆動手段を備え
た触覚伝達ユニットと、前記疑似触覚伝達手段が操作者
の体に接触するように、前記触覚伝達ユニットを前記操
作者の体の一部に保持させる保持手段とを具備している
ことを特徴とする触覚伝達装置。
The present invention is not limited to the configuration of each of the above-described embodiments, and may be configured as follows, for example. (1) Pseudo-tactile transmission means capable of transmitting a contact state to an object that cannot be directly touched as a pseudo-tactile sensation, and a tactile transmission unit including a drive means for driving the pseudo-tactile transmission means, and the pseudo-tactile transmission means. And a holding means for holding the tactile transfer unit on a part of the operator's body so that the user touches the operator's body.

【0081】このような構成によれば、保持手段によっ
て触覚伝達ユニットを操作者の体の一部に保持させた状
態において、駆動手段によって疑似触覚伝達手段を駆動
させることによって、直接触れることができない対象物
に対する接触状況は、疑似触覚として操作者の体に伝達
される。
According to this structure, when the holding means holds the tactile transmission unit on a part of the operator's body, the driving means drives the pseudo tactile transmission means so that the tactile transmission unit cannot be directly touched. The state of contact with the object is transmitted to the operator's body as a pseudo tactile sensation.

【0082】この触覚伝達装置において、保持手段によ
って触覚伝達ユニットを操作者の体の一部に保持させる
ことができるため、他の装置の操作性を阻害することな
く、対象物に対する接触状況を疑似触覚として操作者に
伝達することが可能となる。また、本装置によれば、従
来技術に存在したような乖離感を無くすることができる
ため、操作者に対して操作状況を正確に伝達させること
が可能となる。この結果、装置の操作性の向上が達成さ
れる。 (2) 前記保持手段には、他の装置の操作性を阻害す
ることがないように、前記触覚伝達ユニットを前記操作
者の指に装着させる装着手段が設けられていることを特
徴とする上記(1)に記載の触覚伝達装置。
In this tactile transmission device, since the tactile transmission unit can be held by a part of the operator's body by the holding means, the contact situation with the object can be simulated without impairing the operability of other devices. It can be transmitted to the operator as a tactile sensation. Further, according to the present device, it is possible to eliminate the feeling of divergence that exists in the related art, and therefore it is possible to accurately notify the operator of the operation status. As a result, the operability of the device is improved. (2) The holding means is provided with mounting means for mounting the tactile transmission unit on the finger of the operator so as not to impair the operability of other devices. The tactile transmission device according to (1).

【0083】このような構成によれば、他の装置の操作
性を阻害することがないように、触覚伝達ユニットは、
装着手段によって操作者の指に装着される。この触覚伝
達装置において、触覚伝達ユニットを操作者の指に装着
させることができる装着手段を備えたことによって、通
常の機器操作に必要な指先を解放させておくことができ
る。この結果、他の装置の操作性を阻害することなく、
対象物に対する接触状況を疑似触覚として操作者に伝達
することが可能となる。 (3) 前記保持手段には、他の装置の操作性を阻害す
ることがないように、前記触覚伝達ユニットを前記操作
者の手首に装着させる装着手段が設けられていることを
特徴とする上記(1)に記載の触覚伝達装置。
According to this structure, the tactile transmission unit is configured so as not to impair the operability of other devices.
It is mounted on the operator's finger by the mounting means. In this tactile transmission device, since the tactile transmission unit is provided with the mounting means that can be mounted on the operator's finger, the fingertip required for normal device operation can be released. As a result, without impairing the operability of other devices,
It is possible to notify the operator of the state of contact with the object as a pseudo tactile sensation. (3) The holding means is provided with mounting means for mounting the tactile transmission unit on the wrist of the operator so as not to impair the operability of other devices. The tactile transmission device according to (1).

【0084】このような構成によれば、他の装置の操作
性を阻害することがないように、触覚伝達ユニットは、
装着手段によって操作者の手首に装着される。この触覚
伝達装置において、触覚伝達ユニットを操作者の手首に
装着させることができる装着手段を備えたことによっ
て、通常の機器操作に必要な指先のみならず手のひら全
体を解放させておくことができる。この結果、他の装置
の操作性を阻害することなく、対象物に対する接触状況
を疑似触覚として操作者に伝達することが可能となる。 (4) 前記駆動手段は、その突出及び振動によって表
される接触状況を疑似触覚として前記操作者の体に直接
伝達するように、永久磁石、ヨーク及びコイルから成る
電磁型アクチュエータを備えていることを特徴とする上
記(1)に記載の触覚伝達装置。
According to this structure, the tactile transmission unit is constructed so as not to impair the operability of other devices.
It is mounted on the wrist of the operator by the mounting means. In this tactile transmission device, since the tactile transmission unit is equipped with the mounting means that can be mounted on the wrist of the operator, not only the fingertips required for normal device operation but also the entire palm can be released. As a result, it is possible to notify the operator of the contact state with respect to the object as a pseudo tactile sensation without impairing the operability of other devices. (4) The drive unit includes an electromagnetic actuator including a permanent magnet, a yoke, and a coil so that the contact state represented by the protrusion and the vibration is directly transmitted to the operator's body as a pseudo tactile sensation. The tactile transmission device according to (1) above.

【0085】このような構成によれば、コイルに電流を
印加すると、フレミング左手の法則により永久磁石及び
ヨークで構成された電気回路は、電流方向に直交する方
向に力を受ける。このとき発生した力を受けた駆動手段
が疑似触覚伝達手段として機能して、所定の運動を開始
する。即ち、駆動手段即ち疑似触覚伝達手段自身が操作
者の指の皮膚表面方向に駆動することによって、直接、
操作者の指に疑似触覚としての力が伝達される。
According to this structure, when a current is applied to the coil, the electric circuit composed of the permanent magnet and the yoke receives a force in the direction orthogonal to the current direction according to Fleming's left-hand rule. The driving means that receives the force generated at this time functions as a pseudo tactile sense transmitting means to start a predetermined movement. That is, the driving means, i.e., the pseudo-tactile transmitting means itself, drives toward the skin surface of the operator's finger to directly
The force as a pseudo tactile sensation is transmitted to the operator's finger.

【0086】この触覚伝達装置において、電磁型アクチ
ュエータは、特に応答感度が高く且つDC的動作が可能
という点で最適である。更に、かかる電磁型アクチュエ
ータを用いることによって、上記のような接触感と押圧
感の双方を操作者の指に伝達することが可能となる。更
に、電気回路を充分に小型化しても、コイルの寸法は、
ある程度の大きさを確保することが可能であるため、疑
似触覚としての力を操作者が感覚として認識可能な範囲
内に維持させることができる。 (5) 前記駆動手段は、電圧を印加することによって
振動する圧電体と、この圧電体の振動力を受けて所定方
向に自由運動可能な弾性体とを備えており、また、前記
疑似触覚伝達手段は、前記駆動手段を内蔵し且つこの駆
動手段によって与えられ衝撃に起因した振動を疑似触覚
として操作者の体に伝達する伝達部材を備えていること
を特徴とする上記(1)に記載の触覚伝達装置。
In this tactile transmission device, the electromagnetic actuator is optimal in that it has a particularly high response sensitivity and is capable of DC operation. Furthermore, by using such an electromagnetic type actuator, it is possible to transmit both the touch feeling and the press feeling as described above to the operator's finger. Furthermore, even if the electric circuit is sufficiently miniaturized, the size of the coil is
Since it is possible to secure a certain size, it is possible to maintain the force as the pseudo tactile sensation within a range in which the operator can perceive it as a sense. (5) The driving means includes a piezoelectric body that vibrates when a voltage is applied, and an elastic body that is free to move in a predetermined direction by receiving the vibrating force of the piezoelectric body, and the pseudo tactile transmission. The means includes a transmission member that has the drive means built therein and that transmits a vibration caused by an impact given by the drive means to a body of an operator as a pseudo tactile sensation. Tactile transmission device.

【0087】このような構成によれば、所定周波数の電
圧を印加して圧電体を振動させると、その振動力は、弾
性体に伝達される。この結果、弾性体は、圧電体の振動
方向と同方向に自由運動を開始する。運動エネルギーの
増加に伴って、この弾性体は、ある条件の下に跳躍運動
を開始する。この跳躍運動によって、弾性体は、運動の
境界として設置された伝達部材に衝突した後、反射させ
られる。このとき伝達部材に加えられた衝撃力は、操作
者の指に接触している伝達部材を介して操作者の指に伝
達される。このような衝突は、圧電体が振動し続けてい
る間、繰り返し行われるため、操作者には、疑似触覚と
しての継続的振動が伝達される。
According to this structure, when a voltage having a predetermined frequency is applied to vibrate the piezoelectric body, the vibration force is transmitted to the elastic body. As a result, the elastic body starts free movement in the same direction as the vibration direction of the piezoelectric body. As the kinetic energy increases, the elastic body starts a jumping motion under certain conditions. Due to this jumping motion, the elastic body is reflected after it collides with the transmission member installed as the boundary of the motion. At this time, the impact force applied to the transmission member is transmitted to the operator's finger via the transmission member in contact with the operator's finger. Since such a collision is repeated while the piezoelectric body continues to vibrate, continuous vibration as a pseudo tactile sensation is transmitted to the operator.

【0088】この触覚伝達装置において、上述した構成
の駆動手段及び疑似触覚伝達手段を備えたことによっ
て、疑似触覚として操作者に伝達される継続的振動の周
波数を低く抑えることが可能となる。この結果、操作者
に対して操作状況を正確に伝達させることが可能とな
る。 (6) 前記駆動手段は、弾性部材と、この弾性部材の
周面内に周方向に等間隔で配置され且つ両端が前記保持
手段に支持された複数の圧電体とを備えており、これら
圧電体に電圧を印加して前記圧電体を振動させることに
よって、前記弾性部材が振動(屈曲回転運動)するよう
に構成されており、また、疑似触覚伝達手段は、前記駆
動手段の外周を覆って回転自在に配置され且つ前記駆動
手段の振動を操作者の体に伝達する筒状部材を備えてい
ることを特徴とする上記(1)に記載の触覚伝達装置。
By providing the driving means and the pseudo-tactile transfer means having the above-mentioned configuration in this tactile-sense transmitting device, it is possible to suppress the frequency of continuous vibration transmitted to the operator as a pseudo-tactile to a low level. As a result, it becomes possible to accurately inform the operator of the operation status. (6) The driving unit includes an elastic member and a plurality of piezoelectric bodies arranged at equal intervals in the circumferential direction of the elastic member and having both ends supported by the holding unit. By applying a voltage to the body to vibrate the piezoelectric body, the elastic member vibrates (bends and rotates), and the pseudo tactile transfer means covers the outer periphery of the drive means. The tactile transmission device according to (1) above, further comprising a tubular member that is rotatably arranged and that transmits the vibration of the driving means to the body of the operator.

【0089】このような構成によれば、圧電体を調和し
て振動させることによって弾性体は、あたかも縄跳びの
縄のような屈曲回転運動を開始する。この運動によって
弾性体と接触した筒状部材に回転力が伝達され、筒状部
材は回転運動を開始する。筒状部材は、操作者の体に直
接接触しているため、筒状部材の回転運動は、直接、体
に伝達される。
According to this structure, the elastic body starts bending and rotating motion as if it were a rope skipping rope by vibrating the piezoelectric body in harmony. By this movement, the rotational force is transmitted to the tubular member that is in contact with the elastic body, and the tubular member starts the rotational movement. Since the tubular member is in direct contact with the operator's body, the rotational movement of the tubular member is directly transmitted to the body.

【0090】この触覚伝達装置において、弾性部材の屈
曲回転運動は、筒状部材を介して操作者の体に伝達され
るため、滑る感覚(移動感)として知覚させることが可
能となる。 (7) 前記保持手段には、複数の前記触覚伝達ユニッ
トが所定の間隔で配置されていることを特徴とする上記
(1)に記載の触覚伝達装置。
In this tactile transmission device, since the bending and rotational movement of the elastic member is transmitted to the operator's body through the tubular member, it can be perceived as a slippery feeling (moving feeling). (7) The haptic transmission device according to (1), wherein the holding means has a plurality of the haptic transmission units arranged at predetermined intervals.

【0091】このような構成によれば、例えば、2つの
触覚伝達ユニットの疑似触覚伝達手段を同時に駆動させ
た場合、これら疑似触覚伝達手段が伝達するエネルギー
(刺激強度、周波数等)を互いに変化させると、夫々の
装置本来の運動位置とは異なった位置で運動が伝達され
ているように認識される。この現象は、「ファントムセ
ンセーション」あるいは「仮現運動」として知られてい
る。
With such a configuration, for example, when the pseudo tactile transfer means of the two tactile transfer units are driven simultaneously, the energy (stimulation intensity, frequency, etc.) transmitted by these pseudo tactile transfer means are mutually changed. Then, it is recognized that the motion is transmitted at a position different from the original motion position of each device. This phenomenon is known as "phantom sensation" or "apparent movement."

【0092】この触覚伝達装置において、限られた個数
の疑似触覚伝達手段を的確に駆動制御することによっ
て、振動感覚(疑似触覚情報)として伝達される刺激部
位を、疑似触覚伝達手段の実際の設置位置にかかわら
ず、広範に変化させることが可能となる。 (8) 前記駆動手段は、対象物に対する接触状態を検
出して、その疑似触覚信号を出力可能な触覚信号検出手
段と、この触覚信号検出手段から出力された疑似触覚信
号に基づいて、疑似触覚伝達手段を駆動させる信号処理
手段とを備えていることを特徴とする上記(1)に記載
の触覚伝達装置。
In this tactile transmission device, the stimulus portion transmitted as a vibrating sensation (pseudo tactile information) is actually installed by accurately driving and controlling a limited number of pseudo tactile transmission means. A wide range of changes can be made regardless of the position. (8) The driving means detects a contact state with respect to an object and outputs a pseudo tactile signal thereof, and a pseudo tactile sense signal based on the pseudo tactile sense signal output from the tactile sense signal detecting means. The tactile transmission device according to (1) above, further comprising: a signal processing unit that drives the transmission unit.

【0093】このような構成によれば、触覚信号検出手
段は、対象物に対する接触状態を検出して、その疑似触
覚信号を出力する。信号処理回路は、接触の度合い又は
接触変化を人間の振動知覚特性に合わせるように、振動
振幅と振動周波数を調整して出力する機能を有する。つ
まり、信号処理手段では、接触状況に基づく対象物の硬
さや柔らかさ、移動感や表面粗さ等の各種触覚情報を疑
似触覚として表現するための信号に変換する処理が行わ
れる。そして、この信号処理手段から出力された駆動信
号によって上記疑似触覚伝達手段を駆動させて、操作者
に疑似触覚を伝達させることになる。
According to this structure, the tactile signal detecting means detects the contact state with the object and outputs the pseudo tactile signal. The signal processing circuit has a function of adjusting and outputting the vibration amplitude and the vibration frequency so as to match the degree of contact or the contact change with human vibration perception characteristics. That is, the signal processing means performs a process of converting various types of tactile information such as the hardness and softness of the object, the feeling of movement, and the surface roughness based on the contact state into a signal for expressing a pseudo tactile sensation. Then, the pseudo tactile sense transmitting means is driven by the drive signal output from the signal processing means to transmit the pseudo tactile sense to the operator.

【0094】この触覚伝達装置において、触覚信号検出
手段から出力された信号に基づいて、最適な駆動パラメ
ータが演算処理され、その結果をもとに、疑似触覚伝達
手段を駆動して、操作者に疑似触覚を的確に伝達するこ
とが可能となる。
In this haptic transmission device, optimum driving parameters are calculated based on the signal output from the haptic signal detecting means, and based on the result, the pseudo haptic transmitting means is driven to give the operator It is possible to accurately transmit the pseudo tactile sensation.

【0095】[0095]

【発明の効果】本発明の触覚伝達装置によれば、他の装
置の操作性を阻害することなく、対象物に対する接触状
況を疑似触覚として操作者に伝達することによって、操
作状況を容易且つ正確に知覚させることができる。ま
た、本実施例によれば、従来技術に存在したような乖離
感を無くすることができるため、操作者に対して操作状
況を正確に伝達させることが可能となる。この結果、装
置の操作性の向上が達成される。
According to the tactile transmission device of the present invention, the operating condition can be easily and accurately transmitted by transmitting the contact condition to the object as a pseudo-tactile to the operator without impairing the operability of other devices. Can be perceived by. Further, according to the present embodiment, it is possible to eliminate the feeling of divergence that exists in the related art, and therefore it is possible to accurately notify the operator of the operation status. As a result, the operability of the device is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(A)は、本発明の第1の実施例に係る触覚伝
達装置の主要な構成を拡大して示す図、(B)は、触覚
伝達装置の全体の構成を概略的に示す図。
FIG. 1A is an enlarged view showing a main configuration of a tactile transmission device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic diagram showing the overall configuration of the tactile transmission device. Fig.

【図2】(A)は、本発明の第2の実施例に係る触覚伝
達装置の主要な構成を拡大して示す図、(B)は、触覚
伝達装置の全体の構成を概略的に示す図。
FIG. 2A is an enlarged view showing a main configuration of a tactile transmission device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B schematically shows an overall configuration of the tactile transmission device. Fig.

【図3】(A)は、本発明の第3の実施例に係る触覚伝
達装置を操作者の指に装着した状態を示す斜視図、
(B)は、触覚伝達装置を断面方向から見た図。
FIG. 3A is a perspective view showing a state in which the tactile transmission device according to the third embodiment of the present invention is attached to an operator's finger;
FIG. 6B is a diagram of the haptic transmission device as viewed from the cross-sectional direction.

【図4】(A)は、本発明の第4の実施例に係る触覚伝
達装置の全体の構成を概略的に示す図、(B)は、疑似
触覚伝達手段及び駆動手段の断面図。
FIG. 4A is a diagram schematically showing an overall configuration of a tactile transmission device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a sectional view of a pseudo tactile transmission unit and a driving unit.

【図5】(A)は、本発明の第5の実施例に係る触覚伝
達装置の全体の構成を概略的に示す斜視図、(B)及び
(C)は、触覚伝達装置を操作者の手首に装着した状態
を示す斜視図。
FIG. 5A is a perspective view schematically showing the overall configuration of a tactile transmission device according to a fifth embodiment of the present invention, and FIGS. 5B and 5C are diagrams showing the tactile transmission device for an operator. FIG. 3 is a perspective view showing a state of being worn on the wrist.

【図6】本発明の第6の実施例に係る触覚伝達装置を操
作者の手首に装着した状態を示す斜視図。
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a tactile transmission device according to a sixth embodiment of the present invention is attached to the wrist of an operator.

【図7】(A)は、本発明の第7の実施例に係る触覚伝
達装置の全体の構成を概略的に示す斜視図、(B)は、
触覚伝達装置を操作者の手首に装着した状態を示す斜視
図。
FIG. 7A is a perspective view schematically showing the overall configuration of a tactile transmission device according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a state where the tactile transmission device is attached to the wrist of the operator.

【図8】本発明の第8の実施例に係る触覚伝達装置の全
体の構成を概略的に示す図。
FIG. 8 is a diagram schematically showing an overall configuration of a tactile transmission device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】(A)は、マイクロマニピュレータが設けられ
た顕微鏡の構成を概略的に示す図、(B)は、ピペット
に吸引固定された細胞に刺針が接触している状態を示す
部分拡大図。
FIG. 9A is a diagram schematically showing a configuration of a microscope provided with a micromanipulator, and FIG. 9B is a partially enlarged view showing a state where a needle aspirated and fixed to a pipette is in contact with a needle. ..

【図10】ロボットのマニピュレータシステムの構成を
概略的に示す図。
FIG. 10 is a diagram schematically showing a configuration of a robot manipulator system.

【図11】(A)は、医療用処置具である把持鉗子の全
体の構成を概略的に示す図、(B)は、把持鉗子の先端
部の拡大図。
FIG. 11A is a diagram schematically showing the overall configuration of the grasping forceps that is a medical treatment tool, and FIG. 11B is an enlarged view of the tip of the grasping forceps.

【図12】内視鏡の外壁が患者の器官内壁を圧迫してい
る状態を示す図。
FIG. 12 is a view showing a state in which the outer wall of the endoscope presses the inner wall of the organ of the patient.

【図13】操作者の指先に対象物の硬さや柔らかさ等の
情報を伝達する触覚呈示装置の構成を概略的に示す断面
図。
FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a tactile presentation device that transmits information such as hardness and softness of an object to the fingertip of the operator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a…永久磁石、1b…ヨーク、1c…コイル、1d…
絶縁性構造体本体、1e…弾性部材、1f…サイズ調整
ネジ。
1a ... Permanent magnet, 1b ... Yoke, 1c ... Coil, 1d ...
Insulating structure body 1e ... Elastic member 1f ... Size adjusting screw.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−275887(JP,A) 特開 平4−111013(JP,A) 特開 平6−18341(JP,A) 特開 平3−270886(JP,A) 特開 平4−365569(JP,A) 特開 昭62−208881(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B25J 3/00 G01D 5/00 ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-4-275887 (JP, A) JP-A-4-111013 (JP, A) JP-A-6-18341 (JP, A) JP-A-3- 270886 (JP, A) JP-A-4-365569 (JP, A) JP-A-62-208881 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) B25J 3/00 G01D 5 / 00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 対象物に対する接触状況を擬似触覚とし
て伝達可能な擬似触覚伝達手段、及び、この擬似伝達手
段を駆動させる駆動手段を備えた触覚伝達ユニットと、 前記時宜触覚伝達手段が操作者の体に接触するように、
前記触覚伝達ユニットを前記操作者の体の一部に保持さ
せる保持手段とを具備し、 前記駆動手段は、弾性部材と、この弾性部材の周面内に
周方向に等間隔で配置され且つ両端が前記保持手段に支
持された複数の圧電体とを備えており、これら圧電体に
電圧を印加して前記圧電体を振動させることによって、
前記弾性部材が屈曲回転運動するように構成されてお
り、また、擬似触覚伝達手段は、前記駆動手段の外周を
覆って回転自在に配置され且つ前記駆動手段の振動を操
作者の体に伝達する筒状部材を備えていることを特徴と
する触覚伝達装置。
1. A pseudo tactile transfer unit capable of transmitting a contact state with respect to an object as a pseudo tactile structure, and a tactile transfer unit including a driving unit for driving the pseudo transfer unit; and the timely tactile transfer unit of an operator. To touch the body,
Holding means for holding the tactile transmission unit on a part of the operator's body, wherein the driving means is provided with an elastic member and circumferentially equidistantly disposed on a peripheral surface of the elastic member. Is provided with a plurality of piezoelectric bodies supported by the holding means, by applying a voltage to these piezoelectric bodies to vibrate the piezoelectric bodies,
The elastic member is configured to perform a bending and rotational movement, and the pseudo tactile transmission means is rotatably arranged so as to cover the outer periphery of the drive means and transmits the vibration of the drive means to the operator's body. A tactile transmission device comprising a tubular member.
【請求項2】 前記保持手段には、他の装置の操作性を
阻害することがないように、前記触覚伝達ユニットを前
記操作者の指に装着させる装着手段が設けられているこ
とを特徴とする請求項1に記載の触覚伝達装置。
2. The holding means is provided with a mounting means for mounting the tactile transmission unit on the finger of the operator so as not to impair the operability of other devices. The tactile transmission device according to claim 1.
【請求項3】 前記保持手段には、他の装置の操作性を
阻害することがないように、前記触覚伝達ユニットを前
記操作者の手首に装着させる装着手段が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の触覚伝達装置。
3. The holding means is provided with mounting means for mounting the tactile transmission unit on the wrist of the operator so as not to impair the operability of other devices. The tactile transmission device according to claim 1.
【請求項4】 前記保持手段には、複数の前記触覚伝達
ユニットが所定の間隔で配置されていることを特徴とす
る請求項1に記載の触覚伝達装置。
4. The tactile transmission device according to claim 1, wherein a plurality of the tactile transmission units are arranged in the holding means at predetermined intervals.
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