特許 7145373 アクチュエータ装置、電圧波形の作成方法、電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法、及びプログラム

(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】

(24)【登録日】2022-09-22

(45)【発行日】2022-10-03

(54)【発明の名称】アクチュエータ装置、電圧波形の作成方法、電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 3/01 20060101AFI20220926BHJP

   G06F 3/04847 20220101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

G06F3/01 510

G06F3/01 560

G06F3/04847

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019113712

(22)【出願日】2019-06-19

(65)【公開番号】P2020205011

(43)【公開日】2020-12-24

【審査請求日】2021-06-30

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２７年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「次世代ロボット中核技術開発／革新的ロボット要素技術分野／スライドリングマテリアルを用いた柔軟センサーおよびアクチュエータの研究開発」に係る委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000241463

【氏名又は名称】豊田合成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】椙山 慶太

(72)【発明者】

【氏名】神崎 武彦

(72)【発明者】

【氏名】堀邊 隆介

(72)【発明者】

【氏名】馬場 一将

【審査官】田川 泰宏

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１４－５１０３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５２８３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２７２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－３３２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１２３０６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３／０１

Ｇ０６Ｆ ３／０４８４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の電極を有する電場応答性高分子アクチュエータと、
１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を、前記一対の電極の間に繰り返し印加することにより前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する駆動部と、
使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する波形編集部とを備え、
前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に前記編集波形データが変更されたとき、前記編集波形データを新たな前記駆動波形データとするように前記駆動波形データを更新し、更新された前記駆動波形データに基づいて前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動するアクチュエータ装置。

【請求項2】

前記編集波形データが変更されているか否かを定期的に判定する変更判定部を備え、
前記変更判定部により前記編集波形データが変更されていると判定された場合に、前記駆動波形データを更新する請求項１に記載のアクチュエータ装置。

【請求項3】

前記編集波形データに対応する波形を示す画像を表示部に表示させる画像処理部を備え、
前記波形編集部は、前記表示部に表示された前記画像を、ポインティングデバイスを用いて変更する操作に基づいて前記編集波形データを変更する請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ装置。

【請求項4】

前記電場応答性高分子アクチュエータの伸縮に基づく動作を触感として認識させる触感提示装置として適用される請求項１～３のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。

【請求項5】

前記触感提示装置は、前記電場応答性高分子アクチュエータの伸縮に基づく振動を脈動の触感として認識させる脈動発生装置である請求項４に記載のアクチュエータ装置。

【請求項6】

前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に、予め記憶されている電圧波形データを呼び出す操作が行われた場合、前記編集波形データを前記電圧波形データに変更する請求項１～５のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のアクチュエータ装置を用いて、前記電場応答性高分子アクチュエータに特定の動きをさせるための印加電圧の波形を作成する電圧波形の作成方法。

【請求項8】

電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法であって、
１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を繰り返し印加することにより前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する工程と、
使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する工程とを有し、
前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に前記編集波形データが変更されたとき、前記編集波形データを新たな前記駆動波形データとするように前記駆動波形データを更新し、更新された前記駆動波形データに基づいて前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動することを特徴とする電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法。

【請求項9】

一対の電極を有する電場応答性高分子アクチュエータと、
１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を、前記一対の電極の間に繰り返し印加することにより前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する駆動部と、
使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する波形編集部とを備えるアクチュエータ装置を制御するプログラムであって、
前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に前記編集波形データが変更されたとき、前記編集波形データを新たな前記駆動波形データとするように前記駆動波形データを更新し、更新された前記駆動波形データに基づいて前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する処理を前記アクチュエータ装置に実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アクチュエータ装置、電圧波形の作成方法、電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、電場応答性高分子アクチュエータの伸縮に基づく振動等の動作を触感として認識させる触感提示装置が開示されている。上記触感提示装置は、電場応答性高分子アクチュエータに印加する電圧の波形を変更することにより、電場応答性高分子アクチュエータの動作パターンが変化し、動作パターンに応じた様々な触感を使用者に提示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１４－５１０３４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記触感提示装置を用いて特定の触感を使用者に提示するためには、まず、特定の触感を提示するように電場応答性高分子アクチュエータを動作させるための電圧波形を作成する必要がある。上記電圧波形は、例えば、基礎となる電圧波形を用意し、その電圧波形を変更する編集作業と、編集後の電圧波形を用いた電場応答性高分子アクチュエータの動作試験とを繰り返し、電場応答性高分子アクチュエータから提示される触感を特定の触感に近づけていく作業を行うことにより作成される。

【0005】

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、電場応答性高分子アクチュエータに特定の動きをさせるための電圧波形を作成する作業を効率化することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するアクチュエータ装置は、一対の電極を有する電場応答性高分子アクチュエータと、１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を、前記一対の電極の間に繰り返し印加することにより前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する駆動部と、使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する波形編集部とを備え、前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に前記編集波形データが変更されたとき、前記編集波形データを新たな前記駆動波形データとするように前記駆動波形データを更新し、更新された前記駆動波形データに基づいて前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する。

【0007】

上記構成によれば、電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に編集波形データを変更した場合に、変更後の編集波形データの保存や送信等の操作を行わずとも、電場応答性高分子アクチュエータの動作が変更後の編集波形データに基づく動作に切り替わる。これにより、編集波形データを編集しながら、電場応答性高分子アクチュエータに特定の動きをさせる電圧波形を探索する作業をよりスムーズに行うことができ、上記電圧波形を効率的に作成できる。

【0008】

上記アクチュエータ装置において、前記編集波形データが変更されているか否かを定期的に判定する変更判定部を備え、前記変更判定部により前記編集波形データが変更されていると判定された場合に、前記駆動波形データを更新することが好ましい。

【0009】

上記構成によれば、電場応答性高分子アクチュエータの駆動に用いられる駆動波形データの更新頻度を少なくすることができる。
上記アクチュエータ装置において、前記編集波形データに対応する波形を示す画像を表示部に表示させる画像処理部を備え、前記波形編集部は、前記表示部に表示された前記画像を、ポインティングデバイスを用いて変更する操作に基づいて前記編集波形データを変更することが好ましい。

【0010】

上記構成によれば、波形を編集する操作を直感的に行うことができる。そのため、機械や情報処理に関する知識が少ない使用者であっても、電場応答性高分子アクチュエータに特定の動きをさせるための電圧波形を容易に作成できる。

【0011】

上記アクチュエータ装置において、前記電場応答性高分子アクチュエータの伸縮に基づく動作を触感として認識させる触感提示装置として適用されることが好ましい。
上記アクチュエータ装置において、前記触感提示装置は、前記電場応答性高分子アクチュエータの伸縮に基づく振動を脈動の触感として認識させる脈動発生装置であることが好ましい。

【0012】

上記アクチュエータ装置において、前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に、予め記憶されている電圧波形データを呼び出す操作が行われた場合、前記編集波形データを前記電圧波形データに変更することが好ましい。

【0013】

上記構成によれば、駆動中の電場応答性高分子アクチュエータの動作を、予め記憶されている電圧波形データに基づく動作に容易に変更できる。
上記課題を解決する電圧波形の作成方法は、上記アクチュエータ装置を用いて、前記電場応答性高分子アクチュエータに特定の動きをさせるための印加電圧の波形を作成する。

【0014】

上記課題を解決する電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法は、電場応答性高分子アクチュエータの駆動方法であって、１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を繰り返し印加することにより前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する工程と、使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する工程とを有し、前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に前記編集波形データが変更されたとき、前記編集波形データを新たな前記駆動波形データとするように前記駆動波形データを更新し、更新された前記駆動波形データに基づいて前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する。

【0015】

上記課題を解決するプログラムは、一対の電極を有する電場応答性高分子アクチュエータと、１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を、前記一対の電極の間に繰り返し印加することにより前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する駆動部と、使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する波形編集部とを備えるアクチュエータ装置を制御するプログラムであって、前記電場応答性高分子アクチュエータの駆動中に前記編集波形データが変更されたとき、前記編集波形データを新たな前記駆動波形データとするように前記駆動波形データを更新し、更新された前記駆動波形データに基づいて前記電場応答性高分子アクチュエータを駆動する処理を前記アクチュエータ装置に実行させる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、電場応答性高分子アクチュエータに特定の動きをさせるための電圧波形を作成する作業を効率化できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】脈動発生装置の概略図。

【図2】模擬体の断面図。

【図3】誘電エラストマーアクチュエータの断面構造を示す断面図。

【図4】脈動発生装置のブロック図。

【図5】波形編集画面の説明図。

【図6】操作中の波形編集画面の説明図。

【図7】誘電エラストマーアクチュエータの駆動中における波形編集装置側の制御を示すフローチャート。

【図8】誘電エラストマーアクチュエータの駆動中における駆動部側の制御を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明のアクチュエータ装置を、印加電圧に応じて発生する振動を人体の脈動の触感として使用者に認識させる脈動発生装置に具体化した一実施形態について説明する。
図１及び図２に示すように、脈動発生装置は、人体の前腕及び手の外側形状を模擬した柔軟材料からなる模擬体１０を備えている。模擬体１０を構成する柔軟材料としては、例えばシリコーンやウレタン等のエラストマーが挙げられる。

【0019】

模擬体１０の内部には、人体の橈骨及び尺骨をそれぞれ模擬した第１芯部１１及び第２芯部１２と、橈骨動脈を模擬したシート状の誘電エラストマーアクチュエータ１３（ＤＥＡ：Dielectric Elastomer Actuator）を備えている。

【0020】

図３に示すように、ＤＥＡ１３は、誘電エラストマーからなるシート状の誘電層２０と、誘電層２０の厚さ方向の両側に配置された電極層としての正極電極２１及び負極電極２２とが複数積層された多層構造体である。ＤＥＡ１３の最外層には絶縁層２３が積層されている。ＤＥＡ１３は、正極電極２１と負極電極２２との間に直流電圧が印加されると、印加電圧の大きさに応じて、誘電層２０が厚さ方向に圧縮されるとともに誘電層２０の面に沿った方向であるＤＥＡ１３の面方向に伸張するように変形する。

【0021】

誘電層２０を構成する誘電エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡに用いられる誘電エラストマーを用いることができる。上記誘電エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら誘電エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。誘電層２０の厚さは、例えば、２０～２００μｍである。

【0022】

正極電極２１及び負極電極２２を構成する材料としては、例えば、導電エラストマー、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック（登録商標）、金属蒸着膜が挙げられる。上記導電エラストマーとしては、例えば、絶縁性高分子及び導電性フィラーを含有する導電エラストマーが挙げられる。

【0023】

上記絶縁性高分子としては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁性高分子のうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。上記導電性フィラーとしては、例えば、ケッチェンブラック（登録商標）、カーボンブラック、銅や銀等の金属粒子が挙げられる。これら導電性フィラーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。正極電極２１及び負極電極２２の厚さは、例えば、１～１００μｍである。

【0024】

絶縁層２３を構成する絶縁エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡの絶縁部分に用いられる公知の絶縁エラストマーを用いることができる。上記絶縁エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。絶縁層２３の厚さは、例えば、１０～１００μｍである。

【0025】

図１及び図４に示すように、脈動発生装置は、ＤＥＡ１３の正極電極２１及び負極電極２２により構成される一対の電極の間に周期的に変化する電圧を印加する駆動部３０と、駆動部３０がＤＥＡ１３に印加する電圧の波形を編集する波形編集装置４０とを備えている。駆動部３０は、駆動側記憶部３１と制御部３２とを備えている。駆動側記憶部３１には、波形編集装置４０から送信された１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データが記憶されている。制御部３２は、駆動側記憶部３１に記憶されている駆動波形データに基づく波形の電圧をバッテリ等の電源（図示略）からＤＥＡ１３に繰り返し印加する。

【0026】

波形編集装置４０は、入力部としてのポインティングデバイス４１、表示部４２、第１記憶部４３、第２記憶部４４、第３記憶部４５、波形編集部４６、変更判定部４７、条件設定部４８、画像処理部４９を備えるコンピュータとして構成される。

【0027】

ポインティングデバイス４１は、例えば、キーボード、タッチパネル、マウス等のポインティングデバイスであり、操作者からの操作指示等を受け付ける。表示部４２は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等の表示デバイスである。

【0028】

図５に示すように、表示部４２の上部には、ＤＥＡ１３への電圧の印加のオン・オフを切り替える出力ボタン５１が表示される。表示部４２の左側部分には、登録済みの電圧波形データを呼び出すための呼び出しボタン５２、新たな電圧波形データを登録するための保存ボタン５３が表示される。

【0029】

表示部４２の中央部分には、後述するアンカーポイントＰの追加及び削除を行うアンカーポイントボタン５４が表示されるとともに、編集対象となる波形を示す第１波形編集画面５５が表示される。表示部４２の右側上部には、ＤＥＡ１３に印加されている電圧を示す駆動状況画面５６が表示される。表示部４２の中央下部には、出力の大きさ（Amp）、オフセット電圧の大きさ（Offset）、最大電圧（Max voltage）を変更するスライダーを有する第２波形編集画面５７が表示される。表示部４２の右側下部には、駆動部３０において、駆動波形データに基づく波形の電圧を印加する際の駆動条件を設定するスライダーを有する条件設定画面５８が表示される。上記駆動条件としては、例えば、１周期の速さ（BeatCount）、周期間に設けられる待機時間の長さ（Interval）が挙げられる。

【0030】

操作者は、ポインティングデバイス４１を操作して表示部４２に表示される各種ボタンや第１波形編集画面５５及び第２波形編集画面５７の表示内容を変更することにより、ＤＥＡ１３を動作させること及びＤＥＡ１３に印加する電圧の波形の編集を行うことができる。また、ポインティングデバイス４１を操作して条件設定画面５８の表示内容を変更することにより、駆動条件を設定することができる。

【0031】

第１記憶部４３には、登録済みの電圧波形データが呼び出しボタン５２に対応付けて記憶されている。登録済みの電圧波形データは、平脈や滑脈等の既知の脈動パターンを再現する１周期分の電圧波形データ、及び使用者が作成した１周期分の電圧波形データを含む。平脈は、平生の健康なときの動脈の振動パターンであり、滑脈は、妊娠中等に生じる動脈の振動パターンである。なお、既知の脈動パターンを再現する電圧波形データは、「平脈」等の脈の名称が付されている呼び出しボタン５２に対応付けられており、使用者が作成した電圧波形データは、「User」の名称が付されている呼び出しボタン５２に対応付けられている。

【0032】

第２記憶部４４には、駆動部３０に直前に送信した駆動波形データ（以下、前回波形データと記載する。）と、後述する編集波形データとが記憶されている。
第３記憶部４５には、波形編集装置４０及び駆動部３０に後述するステップＳ１１～１３及びステップＳ２１～Ｓ２４の処理を実行させるプログラムが記憶されている。波形編集装置４０及び駆動部３０は、そのプログラムに従ってステップＳ１１～１３及びステップＳ２１～Ｓ２４の処理を実行する。

【0033】

波形編集部４６は、駆動部３０に送信した前回波形データを基礎とする１周期分の編集波形データを作成し、第２記憶部４４に記憶させる。そして、使用者の操作に基づいて、第２記憶部４４に記憶されている編集波形データを変更する。また、波形編集部４６は、所定のタイミングにおいて、現在の編集波形データを駆動波形データとして駆動部３０に送信するとともに、第２記憶部４４に記憶されている前回駆動波形データを更新する。

【0034】

変更判定部４７は、第２記憶部４４に記憶されている前回波形データと編集波形データとの比較に基づいて、編集波形データが変更されているか否かを判定する。
条件設定部４８は、使用者の操作に基づいて設定された駆動条件を駆動部３０に送信する。

【0035】

画像処理部４９は、編集波形データに対応する波形を示す画像を作成し、表示部４２の第１波形編集画面５５に表示する。第１波形編集画面５５には、１周期分の波形の始点、終点、及び変曲点に該当する数点のアンカーポイントＰと、アンカーポイントＰ間を接続するベジェ曲線とにより構成される波形が表示される。また、画像処理部４９は、第２記憶部４４に記憶されている前回駆動波形データに現在の駆動条件を反映させた波形を示す画像を作成し、表示部４２の駆動状況画面５６に表示する。

【0036】

実施形態の各種の電圧波形データは、波形を特定するパラメータとして、１周期分の波形が有する全てのアンカーポイントＰの座標、アンカーポイントＰ間を接続するベジェ曲線、出力の大きさ、オフセット電圧の大きさ、最大電圧に関する情報を含む。なお、始点及び終点に該当するアンカーポイントＰの値は同値である。

【0037】

図７に示すように、波形編集装置４０は、ＤＥＡ１３が駆動中の間、以下に記載するステップＳ１１～Ｓ１３の処理を、数ミリ秒～数十ミリ秒の周期で繰り返し実行する。
ステップＳ１１として、第２記憶部４４に記憶されている前回波形データ及び編集波形データを比較し、前回波形データと現在の編集波形データとが異なるか否かを判定する。前回波形データと現在の編集波形データとの相違は、波形データに含まれる上記パラメータが全て一致しているか否かに基づいて判定する。

【0038】

ステップＳ１１において、前回波形データと現在の編集波形データとが異なると判定された場合（ＹＥＳ）、ステップＳ１２として、波形編集部４６は、現在の編集波形データを駆動波形データとして駆動部３０に送信する。次に、ステップＳ１３として、波形編集部４６は、第２記憶部４４に記憶されている前回波形データを更新して処理を終了する。また、ステップＳ１２において、前回波形データと現在の編集波形データとが異ならないと判定された場合（ＮＯ）、処理を終了する。

【0039】

図８に示すように、駆動部３０の制御部３２は、ＤＥＡ１３が駆動中の間、以下に記載するステップＳ２１～Ｓ２４の処理を、数ミリ秒～数十ミリ秒の周期で繰り返し実行する。

【0040】

ステップＳ２１として、駆動側記憶部３１に記憶されている駆動波形データ、及び波形編集装置４０の条件設定部４８から入力される駆動条件に基づいて、次に印加すべき電圧Ｖｎを演算する。次に、ステップＳ２２として、演算された電圧ＶｎをＤＥＡ１３に印加する。

【0041】

次に、ステップＳ２３として、波形編集装置４０の波形編集部４６から新たに駆動波形データを受信しているか否かを判定する。ステップＳ２３において、新たに駆動波形データを受信している場合（ＹＥＳ）、ステップＳ２４として、駆動側記憶部３１に記憶されている駆動波形データを新たに受信した駆動波形データに更新して処理を終了する。また、ステップＳ２３において、新たに駆動波形データを受信していない場合（ＮＯ）、処理を終了する。

【0042】

次に、本実施形態の脈動発生装置を用いて、特定の触感を提示するようにＤＥＡ１３を動作させるための電圧波形を作成する方法について説明する。以下では、平脈に対応する登録済みの電圧波形データを編集して、実際の触診時に熟練者が感じる平脈の脈動パターンにより近い触感を提示するようにＤＥＡ１３を動作させるための電圧波形を作成する場合を例に挙げて説明する。

【0043】

まず、準備工程として、平脈に対応する登録済みの電圧波形データに基づく脈動パターンで模擬体１０を動作させるようにＤＥＡ１３を駆動する。
詳述すると、出力ボタン５１がオフの状態、即ち、駆動部３０からＤＥＡ１３に電圧が印加されておらず、ＤＥＡ１３が駆動していない駆動停止時において、ポインティングデバイス４１を操作して平脈に対応する呼び出しボタン５２をクリックする。これにより、波形編集装置４０において、平脈に対応する登録済みの電圧波形データが駆動波形データとして駆動部３０に送信されるとともに、第２記憶部４４に記憶されている前回波形データが更新される。そして、駆動部３０において、波形編集装置４０から送信された駆動波形データにより駆動側記憶部３１に記憶されている駆動波形データが更新される。

【0044】

また、波形編集装置４０の波形編集部４６によって、平脈に対応する登録済みの電圧波形データを複製した編集波形データが新規に作成されるとともに、第２記憶部４４に記憶されている編集波形データが更新される。そして、画像処理部４９によって、編集波形データに対応する波形を示す画像が作成され、当該画像が表示部４２の第１波形編集画面５５に表示される。また、第２波形編集画面５７に表示される各スライダーの位置が、平脈に対応する登録済みの電圧波形データの値に調整される。

【0045】

その後、ポインティングデバイス４１を操作して出力ボタン５１をオンの状態にすると、駆動部３０において、図８に示す処理が繰り返し実行される。これにより、駆動側記憶部３１に記憶されている駆動波形データ、即ち、平脈に対応する登録済みの電圧波形データに基づいて変化する電圧がＤＥＡ１３に印加されて、ＤＥＡ１３が動作する。また、波形編集装置４０において、図７に示す処理が繰り返し実行される。

【0046】

次に、編集工程として、脈診の熟練者を使用者として、波形の編集を行う。編集工程において、使用者は、片方の手で模擬体１０に触れることにより、ＤＥＡ１３の動作に基づいて模擬体１０から提示される脈動を体感しながら、もう片方の手でポインティングデバイス４１を操作して、編集波形データの編集を行う。

【0047】

図６に示すように、使用者は、ポインティングデバイス４１を操作して、第１波形編集画面５５に表示された波形の画像に示されるアンカーポイントＰを移動させること、及びアンカーポイントＰを追加又は削除することにより、第１波形編集画面５５に表示された波形を変更する。アンカーポイントＰの移動は、例えば、第１波形編集画面５５に表示されるポインター５９を目的のアンカーポイントＰに位置させてドラッグアンドドロップしたり、目的のアンカーポイントＰを選択した状態でキーボードの矢印キーを操作したりする等のポインティングデバイスを用いた慣用的な操作により実現できる。アンカーポイントＰ間はベジェ曲線により自動的に補完される。また、ポインティングデバイス４１を操作して、第２波形編集画面５７に表示される各スライダーの位置を変更する。また、登録済みの平脈に対応する電圧波形データに戻したい場合や、別の登録済みの電圧波形データを基礎としたい場合等には、目的の登録済みの電圧波形データに対応する呼び出しボタン５２をクリックすることにより、第１波形編集画面５５に表示された波形を変更する。

【0048】

使用者の操作に基づいて、第１波形編集画面５５及び第２波形編集画面５７の表示内容が変更されると、波形編集部４６により、第２記憶部４４に記憶されている編集波形データが、第１波形編集画面５５及び第２波形編集画面５７の表示内容に基づく編集波形データに変更される。

【0049】

ここで、図７のフローチャートに示すように、ＤＥＡ１３の駆動中、波形編集装置４０は、ステップＳ１１として、第２記憶部４４に記憶されている前回波形データと編集波形データとが異なるか否かを判定する処理を定期的に実行している。そのため、編集波形データが変更されると、今回の周期又は次回の周期のステップＳ１１において、前回波形データと現在の編集波形データとが異なると判定されて、現在の編集波形データが駆動波形データとして駆動部３０に送信される。

【0050】

また、図８のフローチャートに示すように、ＤＥＡ１３の駆動中、駆動部３０は、ステップＳ２３として、波形編集部４６から新たに駆動波形データを受信しているか否かを判定する処理を定期的に実行している。そのため、新たに駆動波形データを受信すると、今回の周期又は次回の周期のステップＳ２３において、新たに駆動波形データを受信していると判定されて、駆動側記憶部３１に記憶されている駆動波形データが新たに受信した駆動波形データに更新される。そして、次回の周期又は次々回の周期のステップＳ２１～Ｓ２２において、新たに受信した駆動波形データに基づいて、次に印加すべき電圧Ｖｎが演算され、演算された電圧ＶｎがＤＥＡ１３に印加される。これにより、ＤＥＡ１３の動作が新たに受信した駆動波形データ、即ち、使用者が編集した編集波形データに基づく動作に変更される。

【0051】

図７及び図８の各フローチャートに示す処理は、数ミリ秒～数十ミリ秒の周期で繰り返し実行されている。そのため、使用者が第１波形編集画面５５及び第２波形編集画面５７の表示内容を変更する操作を行った直後に、ＤＥＡ１３の動作が変更後の編集波形データに基づく動作に変更されて、模擬体１０に触れている使用者の手に伝わる脈動の振動パターンが変化する。

【0052】

また、図７のフローチャートに示すように、ステップＳ１２において現在の編集波形データが駆動波形データとして駆動部３０に送信されると、ステップＳ１３において第２記憶部４４に記憶されている前回波形データが更新されて、その次の周期のステップＳ１１においては、更新された前回波形データに基づく判定が行われる。

【0053】

使用者は、模擬体１０から片方の手に伝わる脈動の振動パターンを、自身の経験に基づく平脈の振動パターンに近づけるように、もう片方の手でポインティングデバイス４１を操作し、第１波形編集画面５５及び第２波形編集画面５７の表示内容を変更して編集波形データを編集する。これにより、編集波形データを編集する毎に模擬体１０から伝わる脈動の振動パターンが変化する。そして、模擬体１０から伝わる脈動の振動パターンが自身の経験に基づく平脈の振動パターンに一致したところで、保存ボタン５３をクリックして、平脈に対応する登録済みの電圧波形データを現在の編集波形データに更新する、又は現在の編集波形データを使用者が作成した電圧波形データとして新たに登録する。これにより、実際の触診時に熟練者が感じる平脈の脈動パターンにより近い触感を提示するようにＤＥＡ１３を動作させるための電圧波形が得られる。

【0054】

次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）脈動発生装置は、一対の電極を有するＤＥＡ１３と、１周期分の電圧の変化を示す駆動波形データに基づいて変化する電圧を、一対の電極の間に繰り返し印加することによりＤＥＡ１３を駆動する駆動部３０と、使用者の操作に基づいて編集波形データを変更する波形編集部４６とを備えている。ＤＥＡ１３の駆動中に編集波形データが変更されたとき、編集波形データを新たな駆動波形データとするように駆動波形データを更新し、更新された駆動波形データに基づいてＤＥＡ１３を駆動する。

【0055】

上記構成によれば、ＤＥＡ１３の駆動中に編集波形データを変更した場合に、変更後の編集波形データの保存や送信等の操作を行わずとも、ＤＥＡ１３の動作が変更後の編集波形データに基づく動作に切り替わる。これにより、編集波形データを編集しながら、ＤＥＡ１３に特定の動きをさせる電圧波形を探索する作業をよりスムーズに行うことができ、上記電圧波形を効率的に作成できる。

【0056】

（２）編集波形データが変更されているか否かを定期的に判定する変更判定部４７を備え、変更判定部４７により編集波形データが変更されていると判定された場合に、駆動波形データを更新する。

【0057】

上記構成によれば、ＤＥＡ１３の駆動に用いられる駆動波形データの更新頻度を少なくすることができる。
（３）編集波形データに対応する波形を示す画像を表示部４２に表示させる画像処理部４９を備え、波形編集部４６は、表示部４２に表示された画像を、ポインティングデバイス４１を用いて変更する操作に基づいて編集波形データを変更する。

【0058】

上記構成によれば、波形を編集する操作を直感的に行うことができる。そのため、機械や情報処理に関する知識が少ない使用者であっても、ＤＥＡ１３に特定の動きをさせるための電圧波形を容易に作成できる。

【0059】

（４）ＤＥＡ１３の駆動中に、登録済みの電圧波形データを呼び出す操作が行われた場合、編集波形データが登録済みの電圧波形データに変更される。
上記構成によれば、駆動中のＤＥＡ１３の動作を、登録済みの電圧波形データに基づく動作に容易に変更できる。

【0060】

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・各種の電圧波形データに含まれる波形を特定するパラメータは上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態のパラメータの一部を省略してもよいし、別のパラメータを追加してもよい。

【0061】

・図８のフローチャートに示す処理に関して、ステップＳ２３～Ｓ２４の処理、すなわち、波形編集部４６から新たに駆動波形データを受信しているか否かを判定し、受信している場合に駆動波形データを更新する処理は、毎回行う必要はなく、その処理を行う頻度及びタイミングを変更してもよい。例えば、駆動波形データに基づく１周期分の電圧の変化の最後となる特定のタイミングにおいて、ステップＳ２３～Ｓ２４の処理を行い、その他のタイミングにおいては、ステップＳ２３～Ｓ２４の処理を行わないようにする。この場合、駆動波形データに基づく１周期分、電圧が変化する間に１回のみＳ２３～Ｓ２４の処理が行われることになる。

【0062】

・変更判定部４７を省略してもよい。この場合、図７のフローチャートにおけるステップＳ１１の処理を省略して、毎回、ステップＳ１２～Ｓ１３の処理を実行するとともに、図８のフローチャートにおけるステップＳ２３を省略して、毎回、ステップＳ２４の処理を実行する。

【0063】

・ポインティングデバイス４１及び表示部４２は、本発明のアクチュエータ装置とは別に用意される外部機器であってもよい。
・模擬体１０に設けられるＤＥＡ１３の数は特に限定されるものではない。

【0064】

・ＤＥＡ１３に代えて、イオン交換ポリマーメタル複合体（ＩＰＭＣ：Ionic Polymer Metal Composite）等の他の電場応答性高分子アクチュエータ（ＥＰＡ：Electroactive Polymer Actuator）を用いてもよい。

【0065】

・本発明のアクチュエータ装置は、印加電圧に応じて発生する振動等の動作を触感として認識させる脈動発生装置以外の触覚提示装置として適用されるものであってもよい。また、本発明のアクチュエータ装置は、触覚提示装置に限らず、印加電圧を変化させることにより電場応答性高分子アクチュエータに特定の動作を行わせる装置全般に適用できる。

【0066】

・アクチュエータ装置を構成するＤＥＡ１３等の電場応答性高分子アクチュエータ、駆動部３０、及び波形編集装置４０は、それらのうちの一部又は全部が一体に構成されるものであってもよい。例えば、電場応答性高分子アクチュエータと駆動部３０とが一体に構成されていてもよいし、駆動部３０と波形編集装置４０とが一体に構成されていてもよいし、電場応答性高分子アクチュエータと駆動部３０と波形編集装置４０とが一体に構成されていてもよい。

【0067】

・ステップＳ１１～１３及びステップＳ２１～Ｓ２４の処理をアクチュエータ装置に実行させるプログラムは、アクチュエータ装置に備えられる内蔵記憶装置に記憶されるものであってもよいし、リムーバブルメディア等の外部記憶装置に記憶されるものであってもよい。また、上記のプログラムは、ＷＥＢサーバに記憶され、ＷＥＢサーバにおいて実行されるものであってもよい。

【符号の説明】

【0068】

Ｐ…アンカーポイント、１０…模擬体、１３…誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）、３０…駆動部、３１…駆動側記憶部、３２…制御部、４０…波形編集装置、４１…ポインティングデバイス、４２…表示部、４３…第１記憶部、４４…第２記憶部、４５…第３記憶部、４６…波形編集部、４７…変更判定部、４８…条件設定部、４９…画像処理部、５５…第１波形編集画面、５６…第２波形編集画面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】