特許 6010729 力覚提示システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6010729

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月19日

(54)【発明の名称】力覚提示システム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20161006BHJP

【ＦＩ】

   G06F3/01 560

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-158737(P2013-158737)

(22)【出願日】2013年7月31日

(65)【公開番号】特開2015-31976(P2015-31976A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2015年3月19日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 展示会名：第１７回機械要素技術展、開催日：２０１３年６月１９日〜２１日 公開場所：株式会社栗本鐵工所 住吉工場 クリモト創造技術研究所内、公開日：２０１３年７月４日

(73)【特許権者】

【識別番号】000142595

【氏名又は名称】株式会社栗本鐵工所

(74)【代理人】

【識別番号】100115200

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 修之

(72)【発明者】

【氏名】赤岩 修一

【審査官】 池田 聡史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０６６６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８６０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７９６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 再公表特許第２００８／０７２７５６（ＪＰ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−２４７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 小林慧吾ほか１名，訓練およびアミューズメント機器に使用するための磁気粘性流体を応用した円筒型トルク制御デバイスの開発，ロボティクス・メカトロニクス講演会 ’１１ 講演論文集，日本，一般社団法人日本機械学会，２０１１年 ５月２６日，pp.3374〜3376

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０６Ｆ ３／０１

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作ユニットおよび従動ユニットを備える力覚提示システムであって、
前記操作ユニットは、
操作者の操作によって変位する変位部を有する操作部と、
前記変位部の変位動作に連動して回転する回転部を有し、供給される電流値の変化により内部に封入された磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変化させて、前記回転部の回転抵抗を変化させるように構成された回転抵抗発生装置と、
前記変位部の変位量を検出する変位量検出部と、
を含むものであり、
前記従動ユニットは、
前記変位量検出部で検出された変位量に応じて変位する従動部と、
前記従動部が対象物体に触れることにより発生する従動部への反力を検出する反力検出部と、
を含み、
前記反力検出部が検出する実際の反力に応じて前記回転部の回転抵抗を変化させるために前記操作ユニットの前記回転抵抗発生装置に供給する電流値を制御する制御部をさらに備える、ことを特徴とする力覚提示システム。

【請求項2】

請求項１に記載の力覚提示システムにおいて、
前記変位量検出部が検出する変位量と、前記反力検出部が検出する反力との関係を記憶部に記憶させる保存制御部を含んだ保存ユニットをさらに備える、ことを特徴とする力覚提示システム。

【請求項3】

請求項２に記載の力覚提示システムにおいて、
前記保存制御部は、過去に記憶部に記憶した変位量および反力の関係に基づき、現在、操作ユニットの変位量検出部が検出している変位量に対応する反力を読み出し、その読み出した反力に応じて、前記回転抵抗発生装置に供給する電流値を制御する制御手段を有する、ことを特徴とする力覚提示システム。

【請求項4】

操作ユニットおよび再生ユニットを備える力覚提示システムであって、
前記操作ユニットは、
操作者の操作によって変位する変位部を有する操作部と、
前記変位部の変位動作に連動して回転する回転部を有し、供給される電流値の変化により内部に封入された磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変化させて、前記回転部の回転抵抗を変化させるように構成された回転抵抗発生装置と、
前記変位部の変位量を検出する変位量検出部と、
を含むものであり、
前記再生ユニットは、
前記変位部の変位量と、物体又は仮想物体を前記変位量に応じて変形させたときの反力との関係を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した変位量および反力の関係に基づき、現在、操作ユニットの変位量検出部が検出している変位量に対応する実際の反力を読み出し、その読み出した反力に応じて、前記回転部の回転抵抗を変化させるために前記操作ユニットの前記回転抵抗発生装置に供給する電流値を制御する制御手段を有する再生制御部と、
を含むものである、ことを特徴とする力覚提示システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、遠隔にある物体や、コンピュータの内部に記憶された力覚情報に基づき再現される仮想物体を操作者の指先等にあたかもその物体が実在しているかのように感じさせる力覚提示システムに関する。特に、磁気粘性流体を利用して操作者の指先等に抗力を付与する力覚提示システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より種々の力覚提示装置・システムが提案されている。例えば特許文献１に開示されている力覚提示装置は、支持台に設置されたボイルコイルモータと、支持台に固定された一方の指サックと、ボイスコイルモータの直動ボビンの下端に固定された他方の指サックと、２つの指サック間に発生する反力を測定する力センサと、２つの指サック間の指間距離を測定する位置センサとで構成されている。この装置では、指間距離の変化に応じてボイスコイルモータのコイルに流す電流を変化させることができ、その電流の変化により、指サックを介して指先に付与する反力（力覚）を変化させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００４−１５７６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ボイスコイルモータを用いて、指先に付与する力覚を指間距離に応じてリアルに再現するには、コイルに流す電流の制御系が複雑になるという問題がある。また、ボイルコイルモータはそもそも大きな推力を発生させることを不得手とするため、簡単な構成で大きな抗力を指先に与えることが容易ではない。例えば、鉄球等の固い物体を掴む際の力覚をリアルに再現することは難しい。

【0005】

本発明は、簡易な構成、構造、制御系でも、遠隔にある物体や仮想物体を手で扱う際の力覚をリアルに再現できる力覚提示システム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】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の力覚提示システムは、以下の操作ユニットおよび従動ユニットを備える。すなわち、前記操作ユニットは、操作者の操作によって変位する変位部を有する操作部と、回転抵抗発生装置と、前記変位部の変位量を検出する変位量検出部と、を含む。前記回転抵抗発生装置は、前記変位部の変位動作に連動して回転する回転部を有し、供給される電流値の変化により内部に封入された磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変化させて、前記回転部の回転抵抗を変化させるように構成されている。前記従動ユニットは、前記変位量検出部で検出された変位量に応じて変位する従動部と、前記従動部が対象物体に触れることにより発生する従動部への反力を検出する反力検出部と、を含む。そして、力覚提示システムは、さらに、前記反力検出部が検出する実際の反力に応じて前記回転部の回転抵抗を変化させるために前記操作ユニットの前記回転抵抗発生装置に供給する電流値を制御する制御部を備える。

【0007】

かかる構成を備える力覚提示システムによれば、回転抵抗発生装置に供給する電流値を変化させるだけで、操作部の変位部に対して、変量に応じて変化する抵抗を力覚として付与することができ、複雑な電流の制御系を必要としないので、簡易な構成、構造、制御系にて、遠隔にある物体、仮想物体等を手で扱う際の力覚をリアルに再現することができる。

【0008】

上記力覚提示システムにおいて、前記変位量検出部が検出する変位量と、前記反力検出部が検出する反力との関係を記憶部に記憶させる保存制御部を含んだ保存ユニットを備えるものとしてもよい。

【0009】

さらに、前記保存制御部は、過去に記憶部に記憶した変位量および反力の関係に基づき、現在、操作ユニットの変位量検出部が検出している変位量に対応する反力を読み出し、その読み出した反力に応じて、前記回転抵抗発生装置に供給する電流値を制御する制御手段を有する、ものとしてもよい。

【0010】

かかる構成を備える力覚提示システムによれば、従動部が対象物体に触れていなくても、記憶部に記憶された対象物体の力覚情報を元に、何度でもその対象物体についての力覚（感触）を確かめることができる。

【0011】

また、本発明の力覚提示システムは、以下の操作ユニットおよび再生ユニットを備えるものであってもよい。すなわち、前記操作ユニットは、操作者の操作によって変位する変位部を有する操作部と、回転抵抗発生装置と、前記変位部の変位量を検出する変位量検出部と、を含む。前記回転抵抗発生装置は、前記変位部の変位動作に連動して回転する回転部を有し、供給される電流値の変化により内部に封入された磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変化させて、前記回転部の回転抵抗を変化させるように構成されたものである。また、前記再生ユニットは、前記変位部の変位量と、物体又は仮想物体を前記変位量に応じて変形させたときの反力との関係を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶した変位量および反力の関係に基づき、現在、操作ユニットの変位量検出部が検出している変位量に対応する実際の反力を読み出し、その読み出した反力に応じて、前記回転部の回転抵抗を変化させるために前記操作ユニットの前記回転抵抗発生装置に供給する電流値を制御する制御手段を有する再生制御部と、を含むものである。

【0012】

かかる構成を備える力覚提示システムによれば、対象物体が無くても、記憶部に記憶された対象物体の力覚情報を元に、何度でもその対象物体についての力覚（感触）を確かめることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、簡易な構成、構造、制御系にて、遠隔にある物体、仮想物体等を手で扱う際の力覚をリアルに再現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施の形態に係る力覚提示システムを示す図である。

【図2】（ａ）は操作ユニットの正面図であり、（ｂ）は操作ユニットの右側面図である。

【図3】（ａ）は従動ユニットの正面図であり、（ｂ）は従動ユニットの右側面図である。

【図4】回転抵抗発生装置の一例を示す断面図である。

【図5】（ａ）は、回転抵抗発生装置に供給すべき電流の値（横軸）と、圧力センサが検出する荷重値（縦軸）との関係を表したグラフである。（ｂ）は、第２把持部の回転量（横軸）と、圧力センサが検出した荷重値（縦軸）との関係を表したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態に係る力覚提示システムについて図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本発明の実施形態に係る力覚提示システム１００は、操作ユニット１０、従動ユニット２０、保存・再生ユニット３０等で構成されている。この力覚提示システム１００では、操作者が操作ユニット１０を操作することで、遠隔にある対象物体１を従動ユニット２０を介して疑似的に掴むことができ、その力覚を操作ユニット１０の操作部においてリアルに再現し、操作者の指先等にあたかもその対象物体１が実在しているかのように感じさせることができる。また、保存・再生ユニット３０を利用して上記力覚情報を保存し、その保存した力覚情報を操作ユニット１０において再生させることができる。以下、各ユニットについて詳細に説明する。

【0016】

＜操作ユニット＞
操作ユニット１０は、図２に示すように、回転抵抗発生装置５０、操作部１２、回転力伝達機構１３、回転量検出部１４、ケーシング１６等で構成されている。

【0017】

回転抵抗発生装置５０は、内部に封入された磁気粘性流体に付与する磁場の強さを変化させることにより、回転軸（回転部）５１の回転抵抗を変化させる。回転軸５１は、後述する操作部１２の変位部（第２把持部１２ｂ）の変位動作（回転動作）に連動して回転する。後に、この回転抵抗発生装置５０の構成例を示す。

【0018】

操作部１２は、操作者の操作によって変位する変位部を有する。本実施形態では、操作部１２は、操作者の指をそれぞれ挿入可能な第１把持部１２ａおよび第２把持部１２ｂを備えており、第２把持部１２ｂが上記変位部となっている。第１把持部１２ａは、ケーシング１６に固定されて動かないが、第２把持部１２ｂは、その基部が回転自在にケーシング１６に支持された支軸１７に固定されており、当該支軸１７を中心として回動可能となっている。つまり、第１把持部１２ａおよび第２把持部１２ｂは、はさみの把持部と似た動作をするようになっている。なお、本実施形態では、操作者が操作していないときに、第１把持部１２ａと第２把持部１２ｂとが所定の離間距離に復帰するよう、第２把持部１２ｂは、図示しないリターンスプリング等により所定の復帰位置へ付勢されている。

【0019】

回転力伝達機構１３は、操作部１２の支軸１７に固設された駆動プーリ１３ａと、回転抵抗発生装置５０の回転軸５１に固設された従動プーリ１３ｂと、これらプーリ１３ａ，１３ｂ間で動力を伝達するように巻き掛けられた無端ベルト１３ｃとで構成されている。この回転力伝達機構１３により、回転抵抗発生装置５０における回転抵抗が操作部１２の第２把持部１２ｂに伝達される。

【0020】

回転量検出部１４としては、例えばエンコーダが採用される。この回転量検出部１４は、第２把持部１２ｂの支軸１７の回転量（基準位置からの回転角）を検出し、検出された回転量の情報は、配線を介して、従動ユニット２０の制御部２１に入力される。なお、支軸１７の上記基準位置は、第２把持部１２ｂが前記復帰位置にあるときの支軸１７の回転位置となる。

【0021】

ケーシング１６の内外には、回転抵抗発生装置５０、その他の上記各部１２〜１４が取付けられている。

【0022】

図４に回転抵抗発生装置５０の具体的な構成例を示す。同図に示す回転抵抗発生装置５０は、回転軸５１、円板５２、ヨーク５４，５５、コイル５７、磁気粘性流体５８、ケーシング５３，５６等で構成されている。

【0023】

回転軸５１は、その端部が円板５２の裏面５２ｂの中心部に垂直に接続されている。回転軸５１はベアリング５９を介してヨーク５５に設けられた軸穴６０に回転自在に支持されている。なお、回転軸５１には非磁性体が用いられることが望ましい。

【0024】

円板５２は、回転軸５１と一体に軸線回りに、ケーシング５３，５６、ヨーク５４，５５等に対して相対回転可能となっている。なお、円板５２には磁性体が用いられている。

【0025】

ヨークは、当然に磁性体からなり、第１ヨーク５４および第２ヨーク５５で構成されている。第１ヨーク５４は、円板５２の表面５２ａに対して微小隙間を介して平行に対向する対向面５４ａを有する円板状のもので構成されている。この第１ヨーク５４は、円筒状のケーシング５６の内側に嵌め込まれて固定されている。

【0026】

第２ヨーク５５は、円板５２の裏面５２ｂに対して微小隙間を介して平行に対向する対向面５５ａを有する。この第２ヨーク５５は、回転軸５１を通すための軸穴６０を有し、コイル５７を配設するための環状の溝５５ｂも有している。この第２ヨーク５５は、円筒状のケーシング５６の内側に嵌め込まれて固定されている。

【0027】

符号６１は、非磁性体からなる球体であり、第１ヨーク５４の中心部に形成された凹部と、円板５２の中心に形成された貫通穴と、回転軸５１の端面の中心に形成された凹部とで形成されるスペースに収容されている。この球体６１は、第１ヨーク５４と円板５２との隙間の設定を容易にするためのものであり、球体６１の直径によって、当該隙間が定まる。

【0028】

コイル５７は、第２ヨーク５５に形成された溝５５ｂに沿って配設されている。このコイル５７には、図示しない電流供給装置により任意の電流が供給されるようになっている。本実施形態では、上記電流供給装置は、従動ユニット２０、保存・再生ユニット３０内にそれぞれ設置されている。

【0029】

磁気粘性流体５８は、円板５２と、第１ヨーク５４および第２ヨーク５５との隙間に封入されている。この磁気粘性流体５８は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体であり、特にその磁性粒子がナノサイズの金属粒子（金属ナノ粒子）からなるものが使用できる。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなり、金属材料に特に制限はないが軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金が挙げられる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。磁気粘性流体における磁性粒子の配合量は、例えば３〜４０ｖｏｌ％とすればよい。磁気粘性流体にはまた、所望の各種特性を得るために、各種の添加剤を添加することも可能である。

【0030】

ケーシング５３は、第１ヨーク５４の外側面を覆った円板状のものからなり、ケーシング５６は、第１ヨーク５４および第２ヨーク５５の外周に外嵌された円筒状のものからなる。ケーシング５３，５６は、操作ユニット１０のケーシング１６に対して固定されている。

【0031】

上記構成を備える回転抵抗発生装置５０において、コイル５７に電流が印加されると、矢印Ｐａ、Ｐｂに示す方向に沿って円板５２、第１ヨーク５４、第２ヨーク５５内に磁路が形成される。この磁路は、円板５２の表面５２ａと第１ヨーク５４の対向面５４ａとの隙間や、円板５２の裏面５２ｂと第２ヨーク５５の対向面５５ａとの隙間に介在する磁気粘性流体５８を貫通する。これにより、磁気粘性流体５８には、磁場の強さに応じた粘度（ずり応力）が発現し、円板５２とヨーク５４，５５との間での伝達トルクが磁場の強さに応じて大きくなり、その結果、回転軸５１の回転抵抗もコイル５７に給電される電流値に応じて大きくなる。

【0032】

＜従動ユニット＞
次に、従動ユニット２０について説明する。従動ユニット２０は、図３に示すように、従動部２２、反力検出部２３、制御部２１、ケーシング２５等で構成されている。

【0033】

従動部２２は、操作ユニット１０から送られてくる変位量（回転量）の情報に応じて、変位（回転）するものである。図３に例示する従動部２２は、互いに平行に配置された２つのサーボモータ２６の出力軸２６ａに、それぞれ基端部が固定された左右のアーム２２Ｌ，２２Ｒで構成されている。これらのアーム２２Ｌ，２２Ｒは左右対称形状をしており、それらの先端面２２Ｌａ，２２Ｌｂは互いに略向かい合っている。２つのサーボモータ２６は、互いに反対方向に同じ速度で回転するように制御され、これにより、アーム２２Ｌ，２２Ｒの先端面２２Ｌａ，２２Ｌｂが互いに接近離反するようになっている。両アーム２２Ｌ，２２Ｒの先端面２２Ｌａ，２２Ｌｂにより、所定の大きさの対象物体１を挟持することができる。

【0034】

反力検出部２３は、従動部２２が対象物体１を挟持する（対象物体に触れる）ことにより発生する従動部２２への反力を検出する。図３に例示する反力検出部２３は、一方のアーム２２Ｒに、回転半径に直交する方向にスリット２２Ｒｂを形成し、そのスリット２２Ｒｂに隙間なく挿入された圧力センサ２７等によって構成されている。この圧力センサ２７によれば、左右のアーム２２Ｌ，２２Ｒが対象物体１を挟持する際にアーム２２Ｒ内に発生する応力に応じた荷重が検出される。この検出荷重および所定のパラメータに基づいて、左右のアーム２２Ｌ，２２Ｒが対象物体１から受ける反力を求めることができる。

【0035】

制御部２１は、マイクロコンピュータなどで構成される。この制御部２１には、図１に示すように、回転量検出部１４から第２把持部１２ｂの回転量に関する情報と、圧力センサ２７の出力値と、電流上限値調整器２８からの電流上限値指示信号と、ゲイン調整器２８ｂからのゲイン指示信号と、オフセット量調整器２８ｃからのオフセット量指示信号とが入力される。また、制御部２１には、図５（ａ）に示すような、圧力センサ２７の出力から得られる反力［Ｎ］と回転抵抗発生装置５０に供給すべき電流値［Ａ］との関係が記憶されている。なお、制御部２１には、サーボモータ２６を駆動するためのコントローラや、回転抵抗発生装置５０へ電流を供給するための電流供給装置なども含まれている。

【0036】

制御部２１は、回転量検出部１４から送られてくる回転量の情報に応じて、サーボモータ２６の基準位置から回転量を制御する。これにより、操作ユニット１０の第２把持部１２ｂの回転量の増減に伴ってアーム２２Ｌ，２２Ｒの先端面２２Ｌａ，２２Ｒａの離間距離が増減される。すなわち、操作部１２の２つの把持部１２ａ，１２ｂを接近離反させるように操作すると、その動作がアーム２２Ｌ，２２Ｒにおいて再現される。本実施形態では、操作者が第１把持部１２ａおよび第２把持部１２ｂに指を挿入したときの指間距離と、アーム２２Ｌ，２２Ｒの先端面２２Ｌａ，２２Ｒａの離間距離とが略等しくなるように設定されている。なお、上記基準位置は、第２把持部１２ｂが復帰位置にあるときに対応する位置である。

【0037】

アーム２２Ｌ，２２Ｒの先端面２２Ｌａ，２２Ｒａ同士の間に対象物体１を配置し、その対象物体１をアーム２２Ｌ，２２Ｒの先端面２２Ｌａ，２２Ｒａ間に挟持すると、圧力センサ２７の出力値が上昇する。この出力値は挟持力の大きさに比例して大きくなる。制御部２１は、この出力値から得られる対象物体１の反力をパラメータとして、図５（ａ）に示した、反力［Ｎ］と電流値［Ａ］との関係から、電流値を読み出し、更に、読み出したその電流値にゲイン調整器２８ｂから指示されるゲインを乗じた値であって、かつ、電流上限値調整器２８ａが指示する電流値を上限とする電流を回転抵抗発生装置５０のコイル５７に供給する。電流値の上限を設けるのは、コイル５７の焼損防止のためである。なお、制御部２１は、コイル５７への供給電流値を第１表示部２９ａにデジタル表示し、対象物体１の反力を第２表示部２９ｂにデジタル表示する。

【0038】

＜保存・再生ユニット＞
保存・再生ユニット３０は、図１に示すように、メモリ等の記憶装置で構成される情報記憶部３１と、情報記憶部３１に力覚情報を書き込んだり、書き込まれた力覚情報を読みだしたりする保存・再生制御部３２と、ユーザが保存又は再生を指示するための操作部３３とを備えている。なお、保存・再生制御部３２は、図５（ａ）に示したような、対象物体１の反力［Ｎ］と回転抵抗発生装置５０に供給すべき電流値［Ａ］との関係を記憶している。また、保存・再生制御部３２には、回転抵抗発生装置５０への電流供給装置なども含まれている。この情報記憶部３１に書き込まれる力覚情報は、前述したように実際に従動ユニット２０のアーム２２Ｌ，２２Ｒに対象物体１を挟持させて得た情報でもよいし、仮想物体を想定して作成した、擬似的なものであってもよい。

【0039】

この保存・再生ユニット３０において、操作部３３の保存ボタン３３ａを押下すると、現在、保存・再生制御部３２に入力されている第２把持部１２ｂの回転量（例えば角度［θ］）と、アーム２２Ｒに備え付けられた圧力センサ２７の出力値から得られる対象物体１の反力［Ｎ］とが対応付けて保存される。そして、第２把持部１２ｂを可動範囲で回転（変位）させることで、図５（ｂ）に例示するような、第２把持部１２ｂの回転量と、対象物体１の反力との関係が保存・再生制御部３２により力覚情報として情報記憶部３１に書き込まれる。

【0040】

第２把持部１２ｂの回転量と、対象物体１の反力との関係が情報記憶部３１に書き込まれた後は、操作部３３の再生ボタン３３ｂを押下することで、保存・再生制御部３２は、操作ユニット１０側から入力されている第２把持部１２ｂの回転量に対応する反力を、図５（ｂ）に示す関係から読み出す。そして、読み出したその反力を図５（ａ）に示した関係に当てはめて得られる値の電流を回転抵抗発生装置５０のコイル５７に供給する。これにより、供給される電流値に応じて回転抵抗発生装置５０の回転軸５１の回転抵抗が変化し、第２把持部１２ｂに対して、変位に応じた抵抗が付与され、操作者は、対象物体１が無くても、指先にあたかもその物体が実在しているかのように感じる。なお、この保存・再生ユニット３０においても、従動ユニット２０で説明したように、ゲイン調整機能、電流上限値の設定機能等を持たせてもよい。

【0041】

以上に説明した本発明の実施形態に係る力覚提示システム１００によれば、磁気粘性流体を用いた回転抵抗発生装置５０を採用しているので、回転抵抗発生装置５０に供給する電流値を変化させるだけで、操作部１２の変位部（第２把持部１２ｂ）に対して、任意の抵抗を付与することができ、従来例に挙げたボイスコイルモータ等のように、複雑な電流の制御系を必要としない。つまり、この力覚提示システム１００によれば、簡易な構成、構造、制御系にて、遠隔にある物体や仮想物体を手で扱う際の力覚をリアルに再現することができる。

【0042】

また、保存・再生ユニット３０を備える力覚提示システム１００によれば、対象物体１が無くても、保存・再生ユニット３０に記憶された対象物体１の力覚情報を元に、何度でもその対象物体１についての力覚（感触）を確かめることができる。

【0043】

また、対象物体１が、柔らかいものであり、挟持された際に生じる反力が小さいことにより、力覚が得られにくい場合であっても、力覚提示システム１００に備わっているゲイン調整器２８ｃにてゲイン調整すれば、操作部１２において力覚が得られるようにすることができる。

【0044】

＜他の実施形態＞
既述の実施形態では、操作ユニット１０、従動ユニット２０および保存・再生ユニット３０は互いに配線によって接続されているが、各ユニット１０，２０，３０に通信手段を設けて互いに通信可能とし、第２把持部１２ｂの回転量の情報、圧力センサの出力値（対象物体１の反力）の情報、回転抵抗発生装置５０に供給すべき電流値の情報などを通信にて授受するようにして、既述と同様の処理動作を実現できるようにしてもよい。この場合、上記通信の種類（プロトコル等）は特に限定されず、有線通信、無線通信、コンピュータネットワークなどの何れであってもよい。

【0045】

既述の実施形態では、回転抵抗発生装置５０の回転軸５１の回転抵抗が、プーリ１３ａ，１３ｂ等を用いた回転力伝達機構１３を介して、操作部１２の変位部（第２把持部１２ｂ）に伝達されるように構成されていたが、上記回転力伝達機構１３を省略した実施形態や、上記回転力伝達機構１３を他の種類の回転力伝達手段に置き換えたものとすることも当然に可能である。

【0046】

既述の実施形態では、対象物体１の反力を検出する手段として、圧力センサ２７を用いているが、対象物体１の反力を検出する手段としては、上記以外に多種多様な形態を採択し得ることはいうまでもない。

【0047】

既述の実施形態では、操作部１２および従動部２２の変位の一形態として、回転変位を例示したが、本発明は、操作部および従動部の変位が、その他の形態の変位（例えば、直動変位）などであっても適用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0048】

本発明は、例えば、遠隔にある物体や、計算機内部等に構築ないし記憶された仮想物体を操作者の指先等にあたかもその物体が実在しているかのように感じさせる力覚提示システムに適用可能である。

【符号の説明】

【0049】

１ 対象物体
１０ 操作ユニット
１２ 操作部
１２ｂ 第２把持部（変位部）
１４ 回転量検出部（変位量検出部）
２０ 従動ユニット
２１ 制御部
２２ 従動部
２３ 反力検出部
２７ 圧力センサ（反力検出部）
３０ 保存・再生ユニット（保存ユニット、再生ユニット）
３１ 情報記憶部
３２ 保存・再生制御部（保存制御部、再生制御部）
５０ 回転抵抗発生装置
５１ 回転軸（回転部）
５８ 磁気粘性流体
１００ 力覚提示システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】