特開 2024-145475 触覚デバイス制御システム、触覚デバイス制御プログラム、及び、触覚デバイス制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024145475

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】触覚デバイス制御システム、触覚デバイス制御プログラム、及び、触覚デバイス制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05G 5/03 20080401AFI20241004BHJP

   G06F 3/01 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

G05G5/03 Z

G06F3/01 560

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057841

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【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】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100132506

【弁理士】

【氏名又は名称】山内 哲文

(72)【発明者】

【氏名】赤岩 修一

(72)【発明者】

【氏名】木野井 慶介

【テーマコード（参考）】

3J070

5E555

【Ｆターム（参考）】

3J070AA02

3J070BA18

3J070BA19

3J070BA51

3J070DA41

3J070DA61

5E555AA08

5E555AA76

5E555BA02

5E555BA06

5E555BA38

5E555BB38

5E555BC04

5E555CA06

5E555CA10

5E555CA17

5E555CA41

5E555CA44

5E555CB19

5E555CB20

5E555CC01

5E555DA24

5E555DB53

5E555DC05

5E555DC30

5E555DC84

5E555DD06

5E555EA14

5E555FA00

(57)【要約】

【課題】ユーザの動きに対する触覚を多様に提示できる触覚デバイスの制御を提供する。
【解決手段】触覚デバイス制御システムは、ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する。触覚デバイス制御システムは、触覚デバイスの操作部に対するユーザの動きを検出する動き検出部１と、ユーザの動きに応じて、触覚デバイスのモータ２２を制御するモータ触覚制御部２と、機能性流体デバイス１０の機能性流体２４の粘度を制御する流体触覚制御部３と、を備える。モータ触覚制御部２は、モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、動き検出部１で検出されたユーザの動きに対する機能性流体の粘度による操作部２１の抵抗を減らす力を出力する補助動作をモータ２２に実行させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する触覚デバイス制御システムであって、
前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出部と、
前記動き検出部が取得した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御部と、
前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御部と、を備え、
前記モータ触覚制御部は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させる、触覚デバイス制御システム。

【請求項2】

請求項１に記載の触覚デバイス制御システムであって、
前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記補助動作として、前記動き検出部により前記ユーザが前記操作部を動かす速度が検出されている時に、ユーザの速度と同じ方向に前記操作部を動かす力を前記モータに出力させる、触覚デバイス制御システム。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の触覚デバイス制御システムであって、
前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記補助動作として、前記動き検出部により前記ユーザによる前記操作部の動きの開始が検出された時に、予め設定された設定回転速度で前記モータを出力開始させる、触覚デバイス制御システム。

【請求項4】

請求項１又は２に記載の触覚デバイス制御システムであって、
前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記補助動作として、前記動き検出部により検出される前記ユーザの動きの速度に応じた回転速度の回転を前記モータに出力させる、触覚デバイス制御システム。

【請求項5】

請求項１又は２に記載の触覚デバイス制御システムであって、
前記補助条件が満たされる場合に、前記流体触覚制御部が、前記機能性流体の粘性が制御範囲の下限の粘度である基底粘度となるよう制御し、前記モータ触覚制御部は、前記補助動作として、前記ユーザの動きに対する前記機能性流体の前記基底粘度による前記操作部の抵抗を減らす力を前記モータに出力させる、触覚デバイス制御システム。

【請求項6】

ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する触覚デバイス制御プログラムであって、
前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出処理と、
前記動き検出処理で検出した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御処理と、
前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘性を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御処理と、をコンピュータに実行させ、
前記モータ触覚制御処理は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させる、触覚デバイス制御プログラム。

【請求項7】

ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する触覚デバイス制御方法であって、
前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出工程と、
前記動き検出工程で検出した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御工程と、
前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御工程と、を有し、
前記モータ触覚制御工程は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させることで、前記ユーザに抵抗なく前記操作部を動かす触覚を提供する工程を含む、触覚デバイス制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザに触覚を付与する触覚デバイスの制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

仮想現実(VR; Virtual Reality)、拡張現実(AR; Augmented Reality)、複合現実(MR; Mixed Reality)等の技術を用いてメタバースと呼ばれる仮想空間を提供するサービスが始まっている。上記技術では、映像及び音によりユーザの視覚及び聴覚に対する情報を与えるユーザインタフェースが提供される。近年、視覚及び聴覚に加えて、触覚の情報を与える技術が開発されている。

【0003】

例えば、特開２０１７－１３８６５１号公報（特許文献１）は、映像に映し出された物体の力覚を操作者に提示する力覚提示装置に関し、複雑な制御を必要とすることなく、映像の動きと操作部において提示される力覚とを高い精度でリンクさせることが可能な力覚提示装置を開示する。

【0004】

特表２０１９－５３０１０２号公報（特許文献２）は、特に仮想現実システムまたは拡張現実システムと相互作用を行う触覚装置を開示する。この触覚装置は、手の指に装着されるよう構成された固定本体、モータ手段によって作動する可動本体、及び接触面を有するフラップを備える。可動本体は、接触面が指先から離れた位置から指先に接触する位置まで移動するように固定本体に対して可動である。フラップの接触面は凸状である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１７－１３８６５１号公報

【特許文献2】特表２０１９－５３０１０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本開示の課題は、ユーザの動きに対する触覚を多様に提示できる触覚デバイスの制御を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本実施形態における触覚デバイス制御システムは、ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する。前記触覚デバイス制御システムは、前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部が取得した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御部と、前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御部と、を備える。

【0008】

前記モータ触覚制御部は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態１における触覚デバイス制御システムを含むシステムの構成例を示す機能ブロック図である。

【図2】図２は、補助動作を説明するための図である。

【図3】図３は、モータ制御情報及び粘度制御情報の一例を示す図である。

【図4】図４は、触覚デバイス制御システム１０による触覚提示処理の例を示すフローチャートである。

【図5】図５は、モータ制御情報及び粘度制御情報の他の例を示す図である。

【図6】図６は、図１の触覚デバイス２０の構成例を示す図である。

【図7】図７は、図６に示す触覚デバイス２０の断面図である。

【図8】図８は、図６に示す触覚デバイス２０の操作部２１の動力伝達機構の例を示す図である。

【図9】図９は、図６に示す触覚デバイス２０の変形例を示す図である。

【図10】図１０は、図１に示すシステム、及びその上位システムを含むシステム構成の例を示す機能ブロック図である。

【図11】図１１は、図３に示す制御情報に基づく触覚提示処理に同期して表示される画像の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（構成１）
本実施形態における触覚デバイス制御システムは、ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する。前記触覚デバイス制御システムは、前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出部と、前記動き検出部が取得した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御部と、前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御部と、を備える。

【0011】

前記モータ触覚制御部は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させる。

【0012】

上記構成によれば、流体触覚制御部が機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、ユーザが操作部を動かしたときの抵抗が制御される。これにより、操作部の抵抗の度合いによって、ユーザに触覚が提示される。モータ触覚制御部は、補助条件が満たされる場合に、補助動作として、ユーザの動きに対する機能性流体の粘性による抵抗を減らす力をモータに出力させる。補助動作により、前記ユーザにほぼ抵抗なく前記操作部を動かす触覚が提示される。これにより、ユーザに付与する触覚の態様の幅が広がる。そのため、ユーザの動きに対する触覚を多様に提示できる。

【0013】

（構成２）
上記構成１において、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記補助動作として、前記動き検出部により前記ユーザが前記操作部を動かす速度が検出されている時に、ユーザの速度と同じ方向に前記操作部を動かす力を前記モータに出力させてもよい。これにより、ユーザの動きに対して、機能性流体の抵抗を減らすモータの補助動作を迅速に実行することができる。なお、上記のユーザが操作部を動かす速度が検出されている時とは、０でない速度が検出されている時である。

【0014】

（構成３）
上記構成１又は２において、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記補助動作として、前記動き検出部により前記ユーザによる前記操作部の動きの開始が検出された時に、予め設定された設定回転速度で前記モータに出力開始させてもよい。これにより、ユーザが動きを開始した時に迅速に機能性流体の粘性による抵抗を減らすことができる。そのため、ユーザが動き開始時の抵抗を感じにくくなる。なお、設定回転速度は、ユーザの入力又は上位システムからの指示に基づいて更新可能であってもよい。

【0015】

（構成４）
上記構成１～３のいずれかにおいて、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記補助動作として、前記動き検出部により検出される前記ユーザの動きの速度に応じた回転速度の回転を前記モータに出力させてもよい。これにより、ユーザの動きの速度に応じた速度で操作部をモータで動かすことができる。そのため、ユーザに、より抵抗なく操作部を動かす触覚を提示できる。

【0016】

（構成５）
前記補助条件が満たされる場合に、前記流体触覚制御部が、前記機能性流体の粘度が制御範囲の下限の粘度である基底粘度となるよう制御してもよい。前記モータ触覚制御部は、前記補助動作として、前記ユーザの動きに対する前記機能性流体の前記基底粘度による前記操作部の抵抗を減らす力を前記モータに出力させてもよい。基底粘度は、機能性流体デバイスで制御できる粘度の下限である。機能性流体デバイスのみの制御では、ユーザは、基底粘度による操作部の抵抗は必ず感じることになる。補助区間では、基底粘度の抵抗をモータの補助により減らすことができる。そのため、基底粘度の抵抗より低い抵抗の触覚をユーザに提供することができる。

【0017】

上記構成１～５のいずれかにおいて、前記動き検出部は、前記ユーザの動きとして、前記操作部の少なくとも１つの方向における動きを検出してもよい。この場合、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件を満たす場合に、前記補助動作として、前記少なくとも１つの方向における動きが検出されている時に、前記検出された動きの方向に前記操作部を動かす力を前記モータに出力させてもよい。これにより、簡単な処理で、機能性流体の抵抗を減らすためのモータの制御が可能になる。

【0018】

上記構成１～５のいずれかにおいて、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件を満たす場合に、前記補助動作として、前記動き検出部で検出されたユーザの速度と同じ速度で前記モータを回転させてもよい。これにより、ユーザの動きに対するモータによる補助の追随性を高めることができる。また、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件を満たす場合に、前記モータの回転速度が、前記動き検出部で検出されたユーザの速度を超えないように制御してもよい。これにより、ユーザの速度を超えない範囲でモータにより操作部を動かすことができる。そのため、ユーザに、操作部の抵抗を感じにくくし、且つ、モータに動かされる感覚を与えないように触覚を提示することができる。

【0019】

上記補助条件は、例えば、前記操作部の動作域のうち少なくとも一部の区間であって、モータ補助動作を実行すべき区間として指定された補助区間であってもよい。この場合、前記モータ触覚制御部は、前記補助区間において、前記補助動作を前記モータに実行させる。又は、上記補助条件は、時間的条件であってもよい。例えば、操作部が所定の状態になった時点を基準とした補助期間を、補助条件としてもよい。この場合、上記補助条件を満たす場合は、補助期間内である場合となる。このように、前記モータ触覚制御部は、補助条件として指定された補助区間又は補助期間において、前記補助動作を前記モータに実行させることができる。これにより、補助条件の判断及び補助動作の制御を効率よく実行できる。

【0020】

前記モータ触覚制御部は、前記モータが前記操作部に付与するトルク又は速度の少なくとも１つを制御してもよい。例えば、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記流体触覚制御部の制御する前記機能性流体の粘性による伝達トルク以上のトルクを、前記モータに発生させてもよい。又は、前記モータ触覚制御部は、前記補助条件が満たされる場合に、前記流体触覚制御部の制御する前記機能性流体の粘性による伝達トルク以上のトルクであって、前記動き検出部で検出された前記ユーザの動きの速度に応じた回転速度を、前記モータに出力させてもよい。

【0021】

前記モータ触覚制御部は、制御値を前記モータに供給することで、前記モータを制御することができる。制御値は、例えば、トルク又は速度の少なくとも１つを示す値であってもよいし、電流又は電圧の少なくとも１つを示す値であってもよい。

【0022】

上記構成１～５のいずれかにおいて、前記動き検出部は、前記ユーザの動きとして、前記操作部の変位量を取得してもよい。前記モータ触覚制御部は、モータの制御値と操作部の変位量との対応を示すモータ制御情報を用いて、前記動き検出部で取得された前記操作部の変位量に応じた制御値を決定し前記モータに供給してもよい。前記流体触覚制御部は、流体の粘度値と操作部の変位量との対応を示す粘度制御情報を用いて、前記動き検出部で取得された前記操作部の変位量に応じた粘度値を決定し前記機能性流体デバイスに供給してもよい。

【0023】

モータ制御情報又は流体制御情報の少なくとも一方に、前記補助条件を示す補助条件情報が含まれてもよい。補助条件情報は、例えば、補助区間又は補助期間を示す情報であってもよい。補助区間は、例えば、操作部の変位量の範囲で表されてもよい。前記モータ触覚制御部は、前記補助条件情報で示される補助条件が満たされる場合に、動き検出部で検出された操作部の変位量に対する機能性流体の粘性による抵抗を減らす力をモータに出力させてもよい。このように、モータ触覚制御部は、制御情報で示される補助条件で、モータが補助動作を実行するよう制御することができる。モータが補助動作を実行する条件を、制御情報により変えることができる。例えば、補助区間又は補助期間が制御情報に従って決められてもよい。制御情報によって補助区間又は補助期間を制御することができる。

【0024】

操作部の変位量は、操作部の動きによる変化の度合いを示す物理量である。操作部の変位量は、例えば、操作部の基準位置に対する位置、速度、及び加速度の少なくとも１つであってもよい。

【0025】

粘度制御情報及び流体触覚制御部で扱われる粘度値の情報は、粘度を直接的に示す値であってもよいし、間接的に示す値であってもよい。粘度を間接的に示す値としては、例えば、機能性流体デバイスの機能性流体の目標の粘度を発生させるための粘度制御値であってもよい。粘度制御値は、例えば、機能性流体デバイスの機能性流体の磁場又は電場を示す値、又は、その磁場又は電場を発生させるための電流、電圧その他の制御値が挙げられる。

【0026】

前記モータ制御情報及び前記粘度制御情報は、仮想空間で表示されるオブジェクトに対応して予め設定された情報であってもよい。これにより、仮想空間のオブジェクトの触覚を、モータ制御情報及び粘度制御情報により定義できる。オブジェクトの触覚を示すデータ及びその処理が容易になる。

【0027】

上記構成１～５のいずれかの触覚デバイス制御システムを含む触覚付与システムも、本発明の実施形態に含まれる。触覚付与システムは、触覚デバイスとそれを制御する触覚デバイス制御システムを含む。具体的には、触覚付与システムは、前記触覚デバイス制御システムに加えて、前記操作部、前記モータ及び前記機能性流体デバイスを備える。モータは、操作部を動かす動力源となる。機能性流体デバイスは、例えば、操作部とともに動く可動部材に接した状態で密封される機能性流体と、機能性流体に可変の磁場又は電場を発生させる電子部品（例えば、コイル又は電圧制御回路等の電場又は磁場の制御装置）を備えてもよい。機能性流体デバイスは、機能性流体の粘性により、前記操作部の動きに対する抵抗を可変にする。機能性流体デバイスの機能性流体は、例えば、磁気粘性流体（Magneto-rheological fluid）又は、電気粘性流体（Electro-rheological fluid）とすることができる。

【0028】

ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する触覚デバイス制御プログラムも本発明の実施形態に含まれる。前記触覚デバイス制御プログラムは、前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出処理と、前記動き検出処理で検出した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御処理と、前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御処理と、をコンピュータに実行させる。

【0029】

前記モータ触覚制御処理は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させる。

【0030】

ユーザに触覚を付与する触覚デバイスを制御する触覚デバイス制御方法も本発明の実施形態に含まれる。前記触覚デバイス制御方法は、前記触覚デバイスが備える可動な操作部に対する前記ユーザの動きを検出する動き検出工程と、前記動き検出工程で検出した前記ユーザの動きに応じて、前記触覚デバイスが備えるモータを制御することで前記操作部を動かして前記ユーザに付与する触覚を制御する、モータ触覚制御工程と、前記触覚デバイスが備える、前記操作部の動きに対する抵抗を機能性流体により可変にする機能性流体デバイスの前記機能性流体の粘度を制御することで、前記ユーザに付与する触覚を制御する流体触覚制御工程と、を有する。

【0031】

前記モータ触覚制御工程は、前記機能性流体の粘性による抵抗に対する前記モータの補助動作の条件である補助条件が満たされる場合に、前記機能性流体の粘性による前記操作部の抵抗を減らす力を出力する補助動作を前記モータに実行させることで、前記ユーザに抵抗なく前記操作部を動かす触覚を提供する工程を含む。

【0032】

以下、添付の図面を参照しながら本実施形態を詳しく説明する。図中、同一又は相当部分には同一参照符号を付し、その説明を繰り返さない。

【0033】

＜実施形態１＞
図１は、本実施形態における触覚デバイス制御システム１０を含むシステムの構成例を示す機能ブロック図である。触覚デバイス制御システム１０は、触覚デバイス２０を制御するシステムである。触覚デバイス２０は、操作部２１、モータ２２、機能性流体デバイス２９及びセンサ２３を備える。操作部２１は、ユーザの操作により可動に構成される。モータ２２は、操作部２１を動かす動力源となる。センサ２３は、操作部２１の動きを検出する。モータ２２により操作部２１が動かされることで、操作部２１に触れたユーザに触覚を付与することができる。

【0034】

操作部２１は、触覚デバイス２０の本体（図示略）に可動に支持される。操作部２１は、ユーザからの力が作用する可動部材である。また、操作部２１は、触覚デバイス２０が提示する触覚をユーザに作用させる。センサ２３は、本体に対する操作部２１の動きを検出する。センサ２３は、例えば、操作部２１の動きと連動して回転する部材の回転角度を検出するよう構成されてもよい。センサ２３は、例えば、光センサ、磁気センサ、トルクセンサ、ポテンショメータ、加速度センサ、圧力センサ、
その他の操作部２１の動きの物理量を電気信号に変換する素子を含んでもよい。なお、センサ２３は、ユーザの動きを検出するものであってもよい。例えば、光センサ、圧力センサ又は加速度センサにより、ユーザの動きを検出することができる。

【0035】

モータ２２の動力は、操作部２１に伝達される。触覚デバイス２０は、モータ２２の動力を操作部２１に伝達する伝達部材を有する。モータ２２は、制御値に基づいてモータを駆動させる駆動回路を有してもよい。モータ２２の種類は、特に限定されないが、例えば、ＤＣモータ、ＡＣモータ、又は、サーボモータとすることができる。

【0036】

機能性流体デバイス２９は、機能性流体２４と、機能性流体２４に可変な磁場を発生させるコイル２５とを備える。機能性流体２４は、一例として、磁気粘性流体である。コイル２５は、機能性流体２４の電場又は磁場を制御する装置の一例である。機能性流体デバイス２９は、コイル２５（電場又は磁場の制御装置）によって機能性流体２４の磁場又は電場（本例では磁場）を可変にすることで、操作部２１の動きの抵抗を可変にした構成である。

【0037】

機能性流体２４は、相対的に回転可能な第１回転体及び第２回転体（図示略）を備える。第１回転体と第２回転体の間に機能性流体２４が密封される。第１回転体は、操作部２１と連動して回転する。モータ２２は、第１回転体又は第２回転体のいずれかを回転させる。機能性流体２４は、モータ２２と操作部２１の間の動力の伝達経路上に設けられてもよい。この場合、モータ２２の動力は、機能性流体２４を介して操作部２１に伝達される。なお、機能性流体２４は、上記のモータ２２の動力の伝達経路上になくてもよい。

【0038】

ユーザの操作部２１の操作に伴い、前記第１回転体が、第２回転体に対し相対的に回転し、その際に、機能性流体２４の粘度に応じた抵抗を受ける。機能性流体２４は、コイル２５を流れる電流により発生する磁場に応じて粘性が変化する。機能性流体２４の粘度が変化することで、ユーザによる操作部２１の動きの抵抗が変化する。これらにより、ユーザの操作部２１に対する触覚が変化する。なお、機能性流体として電気粘性流体も採用できる。電気粘性流体の場合、電流により発生する電場に応じて粘度が変化する。

【0039】

触覚デバイス制御システム１０は、動き検出部１、モータ触覚制御部２、及び、流体触覚制御部３を有する。動き検出部１は、操作部２１に対するユーザの動きを検出する。例えば、動き検出部１は、例えば、センサ２３で検出された操作部２１の変位量を、ユーザの動きを示す値として取得してもよい。操作部２１の変位量は、操作部２１の位置、速度、又は加速度であってもよい。

【0040】

モータ触覚制御部２は、動き検出部１が取得したユーザの動きに応じてモータ２２を制御する。モータ触覚制御部２は、指定された補助条件が満たされる場合に、モータ２２に、機能性流体２４の抵抗を減らし、ユーザが操作部２１を抵抗なく動かせるための補助動作を実行させる。補助条件は、ユーザの動きに関する条件であってもよい。例えば、操作部２１が、その動作域すなわち可動範囲の中の指定された補助区間にあることを補助条件とすることができる。また、補助条件は、ユーザの動きを基準とする指定された補助期間にあることを補助条件としてもよい。例えば、所定の操作部２１の動きが検出された時を基準とする補助期間を、補助条件としてもよい。補助条件は、例えば、デバイス制御システム１０が取得する制御情報により指定される。

【0041】

モータ触覚制御部２は、補助条件を満たすと判断した場合に、補助動作をモータ２２に実行させる。モータ２２の補助動作は、検出されるユーザの動き、すなわち検出される操作部２１の動きと同じ方向に操作部２１を動かす力を出力する動作を含む。例えば、モータ２２の補助動作は、機能性流体デバイス２９の第１回転体に対する第２回転体の相対回転速度が小さくなるように、第２回転を回転させる動作を含んでもよい。すなわち、モータ２２の補助動作は、ユーザが操作部２１を動かす力に対する機能性流体の粘性による抵抗を減らすことで、ユーザが操作部２１を動かす動作を補助する。モータ２２の補助動作により、ユーザに、ほとんど抵抗なく操作部２１を動かす触覚を付与することができる。

【0042】

モータ触覚制御部２によるモータ２２の補助動作は、操作部２１の可動方向のうち少なくとも１つの方向の動きに対する補助動作としてもよい。例えば、ユーザが操作部２１を押す動きと、引く動きのうち、押す動き又は引く動きのいずれかに対して補助動作が実行されてもよいし、押す動きと引く動きの両方に対して補助動作を実行されてもよい。

【0043】

補助動作において制御されるモータ２２の出力トルクの大きさ及び向きは、操作部２１に対して、検出された動きを同じ向きで０以上のトルクが付与できるように制御されてもよい。例えば、モータ２２の動力が、機能性流体２４を介して操作部２１に伝達される場合は、補助動作におけるモータ２２の出力トルクの大きさは、制御された機能性流体２４の粘性による伝達トルク以上になるよう制御される。機能性流体２４がモータ２２と操作部２１の間の伝達経路上になく、モータ２２の出力が機能性流体２４を介さずに操作部２１に伝達される場合は、補助動作におけるモータ２２の出力トルクの大きさは、機能性流体２４の粘性による抵抗に対抗して操作部２１を動かせるトルクの下限値以上となるよう制御されてもよい。

【0044】

補助動作において、モータ２２の回転速度は、検出されるユーザの動き、すなわち、操作部２１の動きに応じて制御されてもよい。例えば、モータ２２の回転速度は、検出される操作部２１の速度を超えないよう制御されてもよい。これにより、ユーザに、抵抗なく操作部２１を動かす触覚を与え、且つ、操作部２１が自動で動く又は操作部２１によって動かされるといった感覚を与えないようにできる。また、補助動作におけるモータ２２の回転速度は、検出される操作部２１の速度の変化に応じて変化させてもよい。これにより、ユーザの動きに対する補助動作の追随性を高めることができる。また、補助動作において、操作部２１の動き開始が検出された時に、予め設定された設定回転速度で、モータ２２に出力を開始さえてもよい。これにより、ユーザに動き始めの抵抗を感じさせにくくすることができる。

【0045】

流体触覚制御部３は、ユーザの動きに応じて機能性流体２４の粘度を制御する。本例では、流体触覚制御部３は、コイル２５の電流を制御する。これにより、コイル２５によって発生する機能性流体２４の磁場が制御され、結果として、機能性流体２４の粘度が制御される。流体触覚制御部３は、補助条件が満たされる場合に、機能性流体２４が基底粘度となるよう制御してもよい。基底粘度は、制御範囲における下限の粘度である。機能性流体２４の粘度の可変域で最も低い粘度が基底粘度である。機能性流体２４は基本的に磁場、又は電場を与えると粘度が増加するため、基底粘度は磁場、又は電場を与えない状態での粘度となる。これにより、モータ２２の補助動作における機能性流体２４の抵抗を低くできる。そのため、補助動作時にユーザが抵抗をより感じにくくなる。

【0046】

図２は、補助動作を説明するための図である。図２では、一例として、第１回転体２９ａと第２回転体２９ｂの間に機能性流体２４が密封される。第１回転体２９ａは、操作部２１に連動して動く。モータ２２は、第２回転体２９ｂを回転させる。図２の例では、モータ２２の回転による動力は、第２回転体２９ｂ、機能性流体２４及び第１回転体２９ａを順に通って操作部２１に伝達される。補助動作では、ユーザが操作部２１を速度Ｖ１で動かすと、この動きがセンサ２３で検出される。これにより、例えば、操作部２１の位置及び速度が検出される。操作部２１の位置が補助区間内であれば、モータ触覚制御部２は、モータ２２に補助動作を実行させ、流体触覚制御部３は、機能性流体２４を基底粘度に制御する。この場合、ユーザにより第１回転体２９ａが速度Ｖ２で動く。この動きに対して機能性流体２４の基底粘度による抵抗力Ｆｒが働く。ここで、モータ触覚制御部２により、モータ２２が、ユーザの力で第１回転体２９ａが動いた方向と同じ方向の回転速度Ｖｍを出力する。このように、補助動作の制御により、ユーザ操作に同期してモータ２２が回転する。モータ２２により第２回転体２９ｂが回転速度Ｖｍで回転することで、第２回転体２９ｂに対する第１回転体２９ａと相対回転速度（Ｖ２－Ｖｍ）が小さくなる。これにより抵抗力Ｆｒが小さくなる。これにより、ユーザは、抵抗を感じないで、又は微小な抵抗を感じながら操作部２１を動かすことになる。

【0047】

モータ触覚制御部２及び流体触覚制御部３は、制御情報を用いて、モータ２２及び機能性流体デバイス２９を制御することができる。制御情報には、補助条件を示す補助条件情報が含まれてもよい。補助条件情報は、例えば、補助区間又は補助期間を示すデータが含まれてもよい。モータ触覚制御部２及び流体触覚制御部３は、制御情報に含まれる補助条件情報で示される補助条件を満たすか否かを判断し、その判断結果に基づいて、モータ２２又は機能性流体デバイス２９を制御することができる。補助動作を実行する操作部２１の区間又は実行する期間が制御情報によって制御されることになる。

【0048】

また、モータ触覚制御部２は、モータ制御情報を用いて、検出されたユーザの動き（操作部２１の動き）に対応するモータ２２の制御値を決定してもよい。流体触覚制御部３は、粘度制御情報を用いて、検出されたユーザの動き（操作部２１の動き）に対応する粘度値を決定してもよい。この場合、モータ制御情報又は粘度制御情報の少なくともいずれかに補助条件情報が含まれてもよい。モータ触覚制御部２は、補助条件が満たされる場合（例えば、補助区間又は補助期間において）、補助動作をモータ２２に実行させ、補助条件が満たされない場合に、モータ制御情報を用いて決定される制御値でモータを制御してもよい。流体触覚制御部３は、補助条件が満たされる場合（例えば、補助区間又は補助期間において）、機能性流体２４の粘性を基底粘性に制御し、補助条件が満たされない場合に、粘度制御情報を用いて決定される制御値でモータを制御してもよい。

【0049】

図３は、モータ制御情報及び粘度制御情報の一例を示す図である。図３の例では、モータ制御情報は、操作部２１の変位量（図４の例では、一例として指位置）と、変位量に対応するトルクの値を含む。粘度制御情報は、操作部２１の変位量と、変位量に対応する粘性（図４の例では、機能性流体デバイス（ＭＲＤ）のトルク）の値を含む。この例では、変位量（指位置）は、基準位置に対する操作部２１の回転角度で表される。

【0050】

図３の例では、粘度制御情報で示される粘度値において、０．０Ｎｍの値が連続する区間（０°～２°）が、補助条件としての補助区間を示す。粘度の値が０．０Ｎｍより大きい区間は、触覚提示区間を示す。すなわち、この例では、粘度の値により、補助条件（補助区間）が示される。なお、図４の例では、機能性流体２４の粘度の値を、トルクで表しているが、粘度の値は、これに限られず、例えば、コイル２５の電流値であってもよい。また、粘度制御情報＝０．０Ｎｍを補助条件としているが、制御値が所定値以下を補助条件としてもよい。すなわち、制御値が所定以下の区間を補助区間としてもよい。

【0051】

図３の例では、モータ触覚制御部２は、検出された操作部２１の変位量（指位置）が補助区間（０～２°）の場合、モータ２２に補助動作を実行させる。補助動作におけるモータ２２のトルクは、モータ制御情報が示すトルク（３．０Ｎｍ）とすることができる。検出された操作部２１の変位量（指位置）が補助区間外の触覚提示区間の場合、モータ触覚制御部２は、モータ制御情報を用いて、検出された変位量（指位置）に対応するトルクを決定し、そのトルクをモータ２２に出力させてもよい。或いは、モータ触覚制御部２は、補助区間以外の区間（触覚提示区間）において、モータ２２を停止させてもよい。

【0052】

図３の例では、流体触覚制御部３は、検出された操作部２１の変位量（指位置）が補助区間（０～２°）の場合、機能性流体デバイス２９内のコイル２５に電流を流さず、機能性流体２４の粘度を下限の基底粘度に制御する。検出された操作部２１の変位量（指位置）が触覚提示区間の場合、流体触覚制御部３は、モータ制御情報を用いて、検出された変位量（指位置）に対応する粘度を決定し、機能性流体２４の粘度が、決定した粘度になるように機能性流体デバイス２９を制御する。流体触覚制御部３は、機能性流体２４に目的の粘性を発生させるための制御値（指令値）を触覚デバイス２０へ供給する。供給する制御値は、決定した粘度の値そのままでもよいし、その粘度を実現するための制御値（例えば、コイル２５の電流値等）であってもよい。

【0053】

図４は、触覚デバイス制御システム１０による触覚提示処理の例を示すフローチャートである。図４の例では、触覚デバイス制御システム１０は、まず、制御情報を取得する（Ｓ１）。制御情報は、触覚デバイス制御システム１０がアクセス可能な記憶装置に記憶される。Ｓ１では、提示しようとする触覚をための制御を示す制御情報が決定される。制御情報は、例えば、図３のように、モータ制御情報、粘度制御情報、及び補助条件情報を含む。

【0054】

動き検出部１は、ユーザの動きを示す値として、操作部２１の変位量を検出する（Ｓ２）。検出される変位量は、例えば、センサ２３で検出された操作部２１の位置、速度又は加速度のうち少なくとも１つを含んでもよい。Ｓ２の変位量の検出は、所定の周期で繰り返し実行される。

【0055】

モータ触覚制御部２及び流体触覚制御部３は、Ｓ２で検出した変位量を基に、補助条件を満たすか否かを判断する（Ｓ３）。例えば、検出した変位量である操作部２１の位置（指位置）が補助区間内の場合、補助条件を満たす（Ｓ３でＹＥＳ）と判断される。操作部２１の位置が、補助区間外の場合、補助条件を満たさない（Ｓ３でＮＯ）と判断される。

【0056】

Ｓ３でＮＯの場合、流体触覚制御部３は、検出した変位量に対応する粘度を、制御情報を用いて決定する（Ｓ４）。機能性流体２４が、Ｓ４で決定した粘度となるように、コイル２５の電流又は電圧の少なくとも１つを制御する（Ｓ５）。Ｓ３でＮＯの場合、モータ触覚制御部２は、モータ２２を停止する。

【0057】

Ｓ３でＹＥＳの場合、流体触覚制御部３は、機能性流体２４が、基底粘度となるように、コイル２５の電流又は電圧の少なくとも１つを制御する（Ｓ７）。モータ触覚制御部２は、モータ２２に補助動作（Ｓ８～Ｓ１２）を実行させる。

【0058】

モータ補助動作では、ユーザの動きの速度、すなわち、操作部２１の速度が監視される。具体的には、Ｓ８において、Ｓ２で検出された変位量から、操作部２１の速度が検出されたか否か、すなわち、速度が０でないかが判断される。速度が０の場合（Ｓ８でＮＯ）、モータ触覚制御部２は、モータ２２を停止する（Ｓ９）。速度が検出された場合（Ｓ８でＹＥＳ）、速度検出が１回目であれば（Ｓ１０でＹＥＳ）、モータ触覚制御部２は、予め設定された設定回転速度でモータ２２を回転させる（Ｓ１１）。これにより、速度の発生開始時、すなわち、ユーザによる操作部２１の動きが開始した時に、モータ２２に設定回転速度を出力させることができる。速度検出が連続して２回以上である場合（Ｓ１０でＮＯ）、モータ触覚制御部２は、検出された速度に応じた回転速度でモータ２２を回転させる（Ｓ１２）。例えば、検出された操作部１５の速度（指速度）と同じ方向で同じ値の回転速度をモータが出力するように制御されてもよい。Ｓ１１及びＳ１２において、補助動作におけるモータ２２の出力トルクは、機能性流体デバイス２９で制御される機能性流体２４の粘度（図４の例では基底粘度）による抵抗トルク以上に制御される。

【0059】

上記の操作部の変位量検出（Ｓ２）と、その検出結果に応じた制御処理（Ｓ４～Ｓ１３）は、触覚提示終了（Ｓ１３でＹＥＳ）と判断されるまで、所定周期で、繰り返し実行される。触覚提示の終了の条件は、特に限定されないが、例えば、操作部２１の位置が終了位置に達した場合、又は、開始から所定時間経過した場合、等としてもよい。図４の処理により、補助区間において、基底粘度分の抵抗をモータ２２が補助し、基底粘度以下の触覚をユーザに提示できる。

【0060】

図４の例では、ユーザの動きによる操作部２１の動きの開始が検出された場合（Ｓ１０でＹＥＳ）に、予め設定された設定回転速度が、初期回転速度としてモータ２２の出力が開始される。ユーザの動きの開始からモータによる補助動作の開始までの遅延によっては、ユーザが動き開始時に抵抗を感じる場合がある。設定回転速度を、動き開始の検出時のモータ２２の初期回転速度とすることで、ユーザが抵抗を感じ得る期間を短縮することができる。この設定回転速度は、ユーザ毎に設定されてもよい。これにより、感覚の個人差に合わせて設定回転速度を調整できる。例えば、触覚デバイス制御システムが、設定回転速度の指定をユーザから受け付けるユーザインタフェースを備えてもよい。又は、触覚デバイス制御システムの上位システムにおいて、設定回転速度の入力を受け付けてもよい。設定回転速度は、触覚デバイス制御システムがアクセス可能な記憶装置に記憶される。

【0061】

触覚提示処理は、図４の例に限られない。例えば、補助条件を満たす場合の機能性流体２４の粘度は、基底粘度ではなくてもよい。また、速度発生の開始の判断は、図４のＳ１０において、例えば、連続して０より大きい速度の検出が、所定回数以内であるかが判断されてもよい。又は、Ｓ１０において、速度が閾値を越えないか否かが判断されてもよい。また、Ｓ１０及びＳ１１を省略して、検出された操作部２１の速度に応じた回転速度でモータ２２を制御することもできる。或いは、Ｓ１０及びＳ１２を省略して、操作部２１の速度が発生している場合は、常に所定の回転速度でモータ２２を制御することもできる。

【0062】

図４の例では、補助条件を満たさない場合（Ｓ３でＮＯ）、モータ２２を停止（Ｓ６）しているが、補助条件を満たさない場合に、ユーザの動きに応じてモータ２２を制御してもよい。例えば、補助条件を満たさない場合に、操作部２１の位置に応じた制御値でモータ２２を制御することができる。

【0063】

図５は、モータ制御情報及び粘度制御情報の他の例を示す図である。図５の例では、モータ制御情報は、変位量に対応する制御値として、トルク及び速度の両方を含む。操作部２１の動作域（指位置の範囲）における補助区間以外の区間（触覚提示区間）において、モータの制御値として、変位量に対応する回転速度が定義される。この場合、モータ触覚制御部２は、補助条件を満たさない場合に、モータ制御情報を用いて、操作部２１の変位量に対応する制御値（回転速度）を決定し、決定した制御値でモータ２２を制御することができる。図５の例では、操作部２１の動作域における補助区間外の少なくとも一部において、モータ制御情報を用いて決定された制御値によるモータ２２の制御が実行される。

【0064】

制御情報は、図３及び図５の例に限られない。図３及び図５の例では、補助条件が、粘度の値により示されている。補助条件は、例えば、操作部２１の動作域の中の補助区間の位置（例えば、指位置の範囲）により示されてもよい。また、補助条件は、補助区間の他、補助期間として示されてもよい。補助期間は、例えば、触覚提示処理開始からの経過時間、又は、操作部２１が所定の位置に到達した時点からの経過時間等により示されてもよい。

【0065】

制御情報は、触覚提示の対象となるオブジェクト毎の触覚情報として予め作成されてもよい。図３及び図５のモータ制御情報、粘度制御情報及び補助条件情報は、オブジェクト「ボール（泡付き）」の触覚情報の例である。

【0066】

図６は、図１の触覚デバイス２０の構成例を示す図である。図７は、図６に示す機能性流体デバイス２９の断面図である。図８は、図６に示す触覚デバイス２０の操作部２１の動力伝達機構の例を示す図である。

【0067】

図６に示す例では、触覚デバイス２０は、本体２６を有する。操作部２１は、本体２６に対して可動に取り付けられる。本体２６には、機能性流体デバイス２９及びモータ２２が取り付けられる。図７に示す例では、機能性流体デバイス２９は、第１回転体２９ａ、第２回転体２９ｂ、これらの間に封入された機能性流体２４、及びコイル２５を有する。第１回転体２９ａと第２回転体２９ｂは、同軸に配置される。第１回転体２９ａは、第２回転体２９ｂに対して相対的に回転可能に構成される。第１回転体２９ａは、操作部２１と連動し、第２回転体２９ｂは、モータ２２と連動する。具体的には、第１回転体２９ａは、本体２６に対して、ベアリング２７を介して回転可能に支持される。第２回転体２９ｂは、第１回転体２９ａに対してベアリング２７ａを介して回転可能に支持される。第１回転体２９ａに、操作部２１が結合される。第１回転体２９ａと操作部２１は、リンク２１ａを介して接続される。操作部２１の運動は、第１回転体２９ａの回転と連動する。第２回転体２９ｂにモータ２２の出力軸２２ａが結合部材９２を介して結合される。第２回転体２９ｂは、モータ２２の出力軸２２ａと同軸に配置される。第１回転体２９ａと第２回転体２９ｂの間に機能性流体２４が封入される。第１回転体２９ａと第２回転体２９ｂの間では、機能性流体２４を通じて動力が伝達される。機能性流体デバイス２９は、機能性流体２４の磁場又は電場を制御することで、機能性流体２４の粘度を制御する。これにより、第１回転体２９ａ及び第２回転体２９ｂの回転に対する抵抗が制御される。すなわち、第１回転体２９ａと第２回転体２９ｂの間の動力伝達の結合度合いが制御される。

【0068】

図７に示す例では、機能性流体デバイス２９は、ヨーク２５ａ及びヨーク２５ａに囲まれたコイル２５を備える。第１回転体２９ａは、非磁性体の筒部と筒部から径方向内側に延びる磁性体で板状のフランジ２９ａ１を有する。第２回転体２９ｂは、モータ２２の出力軸２２ａに結合される回転軸と回転軸から径方向外側に延びる板状のフランジ２９ｂ１を有する。第２回転体２９ｂのフランジ２９ｂ１の軸方向の一方の面は、第１回転体２９ａのフランジ２９ａ１と対向し、他方の面は、ヨーク２５ａ及びコイル２５に対向する。すなわち、軸方向から見て、第１回転体２９ａのフランジ２９ａ１及び第２回転体２９ｂのフランジ２９ｂ１が重なる領域内にコイル２５及びヨーク２５ａが配置される。フランジ２９ａ１と、フランジ２９ｂ１の間には、機能性流体２４が封入される。ヨーク２５ａ及びコイル２５は、機能性流体２４に磁界を発生させるよう配置される。図７の矢印は、コイル２５を流れる電流によって発生する磁界（磁力線）の向きを示している。フランジ２９ａ１は、ヨーク２５ａと同程度の比透磁率の材料（例えば、鋼）で形成されてもよい。又は、フランジ２９ａ１の機能性流体２４に対向する面にヨークが設けられてもよい。図７の例では、フランジ２９ａ１、２９ｂ１及びヨーク２５ａは、磁性体（強磁性体）で構成され、第１回転体２９ａの筒部は、強磁性体以外の材料（非磁性体）で形成される。これにより、コイル２５による磁束を機能性流体２４の領域に集中させ、外周に漏れにくくすることができる。

【0069】

図８に示す例では、操作部２１は、回転軸Ｃ２軸周りに回転可能に本体２６に支持される。回転軸Ｃ２は、第１回転体２９ａの回転軸Ｃ１と平行である。回転軸Ｃ１及び回転軸Ｃ２は、いずれも本体２６に支持される。操作部２１の回転軸Ｃ２から離れた位置には、リンク２１ａの一方端が回転可能に接続される。リンク２１ａの他方端は、回転体２９ａの回転部分に回転可能に接続される。これにより、ユーザが操作部２１を押すことによる操作部２１の動きに連動して、第１回転体２９ａが回転する。また、モータ２２により第１回転体２９ａが回転すると、操作部２１も連動して動く。

【0070】

なお、触覚デバイス２０の構成は、図６～図８に示す例に限られない。例えば、モータの回転を、操作部２１に伝達する機構は、リンクを用いた機構のほか、モータによって操作部に接続されたシリンダを動かす機構であってもよいし、ラックアンドピニオン機構であってもよい。モータ２２の動力の伝達経路上には、例えば、操作部２１がユーザを押す方向の回転を伝達するワンウェイクラッチが設けられてもよい。モータ２２の動力の伝達経路上には、減速機が設けられてもよい。一例として、モータ２２は、減速機と一体的に構成されたギヤードモータであってもよい。

【0071】

また、機能性流体デバイス２９の構成は、図６及び図７の例に限られない。図７の例では、コイル２５及びヨーク２５ａが第１回転体２９ａに固定される。コイル２５及びヨーク２５ａは、本体２６に固定されてもよい。この場合、第１回転体２９ａは、コイル２５及びヨーク２５ａに対して回転可能に支持される。又は、第１回転体２９ａ及び第２回転体２９ｂが、それぞれ、ベアリングを介して本体２６に対して回転可能に支持されてもよい。また、第１回転体２９ａは、第２回転体２９ｂと同軸の回転軸と、この回転軸から径方向外側に延びるフランジとを有してもよい。

【0072】

図６に示す例では、機能性流体２４が磁気粘性流体である場合の例である。磁気粘性流体は、分散媒と分散媒に分散された磁性粒子を含む。磁性粒子は、磁化可能な金属材料とすることができる。その磁性粒子は、例えば、ナノサイズの金属粒子（金属ナノ粒子）とすることが好ましい。磁性粒子の金属材料は、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。

【0073】

機能性流体２４として、電気粘性流体が用いられてもよい。この場合、図６の構成において、コイル２５及びヨーク２５ａの代わりに、機能性流体２４に印可する電圧を制御する電圧制御装置（例えば、電圧制御回路）が設けられる。例えば、機能性流体２４は、一対の電極の間に封入される。一対の電極間の電圧が電圧制御装置によって制御される。フランジ２９ａ１及びフランジ２９ｂ１が、機能性流体２４に電圧を印可する電極となるように構成されてもよい。電圧制御装置は、流体触覚制御部３からの指令に基づく電圧を機能性流体２４に印可する。流体触覚制御部３は、機能性流体２４の粘度の制御値として、機能性流体２４に印可する電圧値を用いることができる。

【0074】

電気粘性流体は、外部から付与された電界（電圧）に応じて粘度が変化する機能性流体である。電気粘性流体は、基油（ベースオイル）と、基油に分散された微粒子を含んでもよい。基油は、シリコーンオイル等の非導電性オイルとすることができる。微粒子は、例えば、５ミクロン以下の直径を有する粒子であってもよい。微粒子は、例えば、シリカ、ポリスチレン、半導体微粒子、微結晶セルロース、又は双極性分子を有するポリマーで形成されてもよい。又は、電気粘性流体は、液晶などの単一物質からなる均一系電気粘性流体であってもよい。

【0075】

図９は、図６に示す触覚デバイス２０の変形例を示す図である。図９は、モータ２２と操作部２１の間の動力の伝達経路に機能性流体２４が設けられない構成の例である。図９の例では、機能性流体デバイス２９は、第１回転体２９ａが本体２６に固定して支持される。操作部２１は、リンク２１ａを介して、第２回転体２９ｂに接続される。操作部２１の動きは、第２回転体２９ｂと連動する。第２回転体２９ｂは、モータ２２と連動する。そのため、操作部２１の動きは、モータ２２の回転に連動する。機能性流体２４は、操作部２１の動きに対する抵抗となる。

【0076】

図１０は、図１に示すシステム、及びその上位システムを含むシステム構成の例を示す機能ブロック図である。図１０の例では、上位システム３０は、触覚デバイス制御システム１０と通信可能である。上位システム３０は、制御部３１及び触覚情報送信部３２を有する。上位システム３０は、ユーザとのインタフェースとなる入出力装置４０を有する。入出力装置４０は、例えば、タッチパネル、ディスプレイ、スピーカ、キーボード、マウス、又は、コントローラの入出力デバイスである。上位システム３０は、記憶部５０にアクセス可能である。

【0077】

制御部３１は、ユーザからの入力に応じて、ユーザに対して、視覚、聴覚、及び触覚の情報を出力する。これらの情報は、記憶部５０に記録される（一例として、視覚ＤＢ、聴覚ＤＢ、及び触覚ＤＢ）。触覚ＤＢには、触覚デバイス２０で出力可能な触覚を表すデータが触覚情報として含まれる。触覚情報は、例えば、図３及び図５に示したような、ユーザの動きに対応するモータの制御値及び機能性流体の粘度を示すデータセットを含んでもよい。又は、触覚情報は、補助条件情報を含んでもよい。この場合、データセット及び補助条件情報は、仮想空間で表示されるオブジェクトに対応づけられて記録されてもよい。

【0078】

触覚情報送信部３２は、制御部３１からの指示に従って、触覚情報を触覚デバイス制御システム１０に送信する。触覚デバイス制御システム１０は、触覚情報送信部３２から受信した触覚情報を用いて、触覚デバイス２０を制御する。触覚情報は、例えば、図３及び図５に例示されるモータ制御情報及び粘度制御情報そのものであってもよい。又は、触覚デバイス制御システム１０において、上位システム３０から提供された触覚情報を基に、モータ制御情報及び粘度制御情報が生成されてもよい。

【0079】

触覚デバイス制御システム１０は、仮想空間のオブジェクトの触覚情報を、上位システム３０から受信してもよい。この場合、触覚デバイス制御システム１０は、オブジェクトに対応するモータ制御情報及び粘度制御情報を、触覚情報として取得することができる。

【0080】

触覚デバイス制御システム１０は、動き検出部１が取得したユーザの動きを上位システム３０に送信してもよい。この場合、上位システム３０の制御部３１は、ユーザの動きに応じて変形するオブジェクトの画像を、入出力装置４０のディスプレイに表示させてもよい。また、制御部３１は、ユーザの動きに応じて、変形するオブジェクトの画像の表示と同期して、オブジェクトに対応する音を出力してもよい。これにより、触覚デバイス制御システム１０による触覚提示と、画像表示及び音出力を同期させることができる。

【0081】

例えば、モータ触覚制御部２は、補助動作において、動き検出部１で検出された変位量に基づきモータ２２を制御するとともに、変位量を、上記システム３０に提供してもよい。これにより、モータ２２の補助動作の実行と、補助動作における画像表示又は音出力の少なくとも１つとを同期させることができる。

【0082】

図１１は、図３に示す制御情報に基づく触覚提示処理に同期して表示される画像の例を示す図である。図１１の例では、操作部２１の位置（指位置）が補助区間（ｘ＝０～２°）の場合は、モータ２２の補助動作が実行され、ユーザは抵抗なく操作部２１を押す触覚を感じる。この補助動作と同期して、ボールについた泡を指で離散させる画像が表示される。その後、触覚提示区間（ｘ＝Ｎ°）において、操作部２１の動きに応じて機能性流体２４の粘度が制御される。ユーザは、操作部２１の位置に応じた抵抗を感じながら操作部を押す。この期間には、ボールが指で押されてへこむ画像が表示される。操作部２１が所定の位置（ｘ＝９０°）に達すると、触覚デバイス制御システム１０は、モータ２２の出力を停止し、機能性流体２４を基底粘度にする制御を実行する。この時、ボールが破裂する画像が表示される。このように、制御情報で指定される補助条件に基づいて、モータ２２に補助動作を実行させることにより、多様な触覚の提示が可能になる。

【0083】

上記の実施形態における触覚デバイス制御システムは、プロセッサ及びメモリを備えるコンピュータで実装することができる。動き検出部１、モータ触覚制御部２、流体触覚制御部３の各部の機能は、プロセッサがメモリのプログラムを実行することで実現できる。触覚デバイス制御システムは、複数のコンピュータで構成されてもよい。触覚デバイス制御システムを構成するコンピュータは、例えば、ＩＣで構成されてもよい。触覚デバイス制御システム及び触覚デバイスは、例えば、１つのユニットとして形成されてもよい。このユニットは、例えば、バッテリを備え、上位システムを構成するコンピュータ（スマートホン、ＰＣ又はサーバ等）と通信可能に構成されてもよい。又は、触覚デバイス制御システムの少なくとも一部が、触覚デバイスと通信可能なコンピュータで構成されてもよい。例えば、触覚デバイス制御システムは、上位システムと同じコンピュータ（例えば、スマートホン）に実装されてもよい。

【0084】

以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0085】

１：動き検出部、２：モータ触覚制御部、３：流体触覚制御部、１０：触覚デバイス制御システム、２０：触覚デバイス、２１：操作部、２２：モータ、２４：機能性流体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】