CN113825569A

CN113825569A - 力觉组件以及触觉装置

Info

Publication number: CN113825569A
Application number: CN202080035268.2A
Authority: CN
Inventors: 津田勇气
Original assignee: NTT Communications Corp
Current assignee: NTT Communications Corp
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2021-12-21
Also published as: EP3970866A1; WO2020230887A1; EP3970866A4; JP2020187573A; US20220063723A1

Abstract

提供能够防止振动特性受损的力觉组件以及触觉装置。一个方式所涉及的力觉组件具有：力觉产生装置，其通过非对称的振动而产生虚拟力觉；以及支撑部，其配置于所述力觉产生装置与供所述力觉产生装置安装的对象部之间，将所述力觉产生装置支撑为能够相对于所述对象部振动。

Description

力觉组件以及触觉装置

技术领域

本发明涉及感知虚拟的牵引力的力觉组件以及触觉装置。

背景技术

已知如下力觉产生装置，即，使配重呈直线状往返而生成非对称的振动，由此使用户感知牵引力。力觉产生装置例如使配重偏心地进行并行动作而产生非对称的振动，对用户赋予在规定的方向上受到牵引的感觉。力觉产生装置例如构成为用户用单手把持的握紧型、用户用指尖捏住保持的轻型等。

专利文献1：日本特许第6379075号公报

发明内容

在将力觉产生装置例如利用胶带等直接粘贴固定于各种装置的由手指接触的对象部的情况下，振动衰减或消除而导致振动特性受损，因此难以产生期望的力觉。

本发明的目的在于提供能够防止振动特性受损的力觉组件以及触觉装置。

本发明的第1方式所涉及的力觉组件具有：力觉产生装置，其通过非对称的振动而产生虚拟力觉；以及支撑部，其配置于所述力觉产生装置与供所述力觉产生装置安装的对象部之间，将所述力觉产生装置支撑为能够相对于所述对象部振动。根据该方式，能够防止力觉产生装置的振动特性受损的情况。

作为其他方式，所述支撑部是构成为能够变形的基座部。

根据该方式，能够利用可变形的基座部而以简易的结构将力觉产生装置支撑为能够振动。

作为其他方式，力觉产生装置产生使得在规定的引导方向上感知到牵引力的非对称振动，所述对象部是由用户进行手动操作的操作部件，所述力觉产生装置的引导方向设置为沿着所述对象部的操作方向。

根据该方式，能够通过力觉对用户的手动操作的操作方向进行引导。

作为其他方式，所述对象部是进行转动操作的方向盘，所述力觉产生装置设置为比方向盘的转动轴更靠上侧。

根据该方式，通过赋予较强的虚拟力觉而能够对方向盘的转动操作进行辅助。

作为其他方式，所述支撑部具有构成为能够弹性变形的弹性变形部。

根据该方式，通过支撑部的弹性变形而能够维持振动特性。

作为其他方式，所述支撑部具有空心部。

根据该方式，作为组件整体而能够设为简易的结构，能够实现轻量化。

作为其他方式，力觉组件具有罩部件，该罩部件具有挠性，将所述力觉产生装置和所述支撑部与所述安装对象一起覆盖。

根据该方式，能够以简易的结构将力觉产生装置支撑为能够传递振动。

作为其他方式，所述力觉产生装置具有：振动体；连杆机构，其与所述振动体连接；滑动机构，其对所述连杆机构以及所述振动体的移动方向进行引导；旋转体，其与所述连杆机构连接；以及控制部，其对所述旋转体进行旋转驱动。

根据该方式，能够通过旋转体的旋转而产生非对称的振动。

作为其他方式，所述支撑部由聚氨酯泡沫构成。

根据该方式，能够以简单且轻量的部件维持振动特性。

作为其他方式，所述支撑部由具有挠性的带状部件构成为具有空心部的环状。

根据该方式，能够以简单且轻量的部件维持振动特性。

作为其他方式，所述支撑部被所述力觉产生装置以及所述对象部夹持或经由粘接剂而粘接于所述力觉产生装置以及所述对象部。

根据该方式，能够以简易的结构不使振动特性受损地将牵引力觉产生装置保持于对象部。

作为其他方式，所述对象部是具有车辆导航***的汽车的方向盘，所述力觉组件具有以产生基于所述车辆导航***显示的路径的牵引力觉的方式对所述力觉产生装置进行驱动。

根据该方式，能够提示基于车辆导航***的路径的操作而对驾驶员进行引导。

作为其他方式，所述对象部是汽车的方向盘，所述力觉组件在所述方向盘中设置于供用户的大拇指、食指、或中指配置的区域。

根据该方式，将力觉组件配置于与大拇指、食指、或中指接触的位置，由此产生横穿方向盘的方向上的吸引效果。

其他方式所涉及的触觉装置具有：对象部；以及力觉组件，其具有力觉产生装置以及力觉组件，所述力觉产生装置设置于所述对象部，通过非对称的振动而产生虚拟力觉，所述力觉组件配置于所述对象部与所述力觉产生装置之间，将所述力觉产生装置支撑为能够相对于所述对象部振动。

根据该方式，能够容易地将力觉组件安装于各种对象部。

作为其他方式，所述对象部是手动操作的操作部件，所述力觉组件设置为使得其振动方向沿着所述操作的方向。

根据该方式，能够利用力觉组件对操作部件的手动操作进行辅助。

发明的效果

根据本发明，能够提供能维持期望的力觉的力觉组件以及触觉装置。

附图说明

图1是表示具有第1实施方式所涉及的牵引力觉组件的方向盘的结构的说明图。

图2是该牵引力觉组件的说明图。

图3是该牵引力觉组件的使用状态的说明图。

图4是该牵引力觉组件的使用状态的说明图。

图5是该牵引力觉组件的动作的说明图。

图6是表示具有其他实施方式所涉及的牵引力觉组件的方向盘的结构的说明图。

图7是表示具有其他实施方式所涉及的牵引力觉组件的触觉装置的结构的说明图。

图8是其他实施方式所涉及的牵引力觉组件的说明图。

图9是其他实施方式所涉及的牵引力觉组件的说明图。

具体实施方式

下面，参照附图对各实施方式进行说明。此外，下面，对与说明完毕的要素相同或相似的要素，标注相同或相似的标号并基本将重复的说明省略。

图1是表示作为第1实施方式所涉及的触觉装置的方向盘10的说明图。图2是作为力觉组件的一个例子的牵引力觉组件30的说明图。图3以及图4是对牵引力觉组件30以及方向盘10的使用状态进行说明的图。图5是表示作为力觉产生装置的牵引力觉产生装置31的动作的说明图。

本实施方式示出了如下例子，即，例如在作为设置于搭载有车辆导航***的汽车的触觉部件的方向盘10，设置有作为力觉组件的牵引力觉组件30。这里，触觉装置是用户用手指40触摸的装置或者通过手动方式操作的操作部件。例如是整个手指40握紧把持的部件、用指尖捏住的部件、或者手指40的一部分触摸的部件。

方向盘10具有：圆环状的轮辋11；以及面板部12，其配置于轮辋11的中央侧。在轮辋11与面板部12之间形成有使得用户的手指40通过的开口。方向盘10经由转向轴而与汽车的行驶***连接，用户把持方向盘10进行旋转操作，由此使行驶***执行动作而进行汽车的转向。

面板部12具有：基板13，其对电路基板15、配线进行收容；以及界面面板14，其在基板13的两端部配置并具有各种开关。例如在界面面板14设置有对行驶***、音响***进行操作的输入开关、LED照明、对各种数据进行显示的显示部。

轮辋11具有：作为安装对象的轮辋框架21；牵引力觉组件30，其设置于轮辋框架21的规定部位；以及轮辋罩23，其将轮辋框架21以及牵引力觉组件30覆盖。轮辋框架21例如由不锈钢等金属制成，构成为圆环状。在轮辋框架21的规定部位的表面、例如比方向盘10的转动轴更靠上侧的区域且是转动轴的一个侧部和另一个侧部，设置有牵引力觉组件30。

牵引力觉组件30具有牵引力觉产生装置31、作为支撑部的基座部32以及罩部件33。牵引力觉组件30具有供在罩部件33与基座部32之间配置安装对象部的间隙34。此外，在本实施方式中，作为一个例子，示出了如下例子，即，在间隙34配置有轮辋框架21，并且罩部件33由轮辋罩23的一部分构成。各牵引力觉组件30例如设置于作为对象部的轮辋框架21的内周侧。例如，牵引力觉组件30在轮辋框架21配置于用于配置用户的大拇指、食指或中指的位置。把持轮辋11的用户的大拇指、食指、或中指配置于牵引力觉组件30的表面。

如图5所示，例如牵引力觉产生装置31具有壳体41、驱动部42、旋转体43、连杆机构44、滑动机构45、振动体46以及与驱动部42连接的控制部47。

壳体41例如由合成树脂构成为矩形箱状。壳体41配置于在轮辋框架21的内侧形成的收容凹部。

驱动部42例如是旋转电机，具有旋转轴42a。驱动部42与控制部47连接，通过控制部47的控制而使旋转体43旋转。

旋转体43例如构成为圆盘状，利用驱动部42对其进行旋转驱动。连杆机构44与旋转体43的从旋转轴42a离开的规定部位连接。

多个梁部件44a～44d以能够转动或能够滑动的方式连结而构成连杆机构44。旋转体43与连杆机构44的一端连接，振动体46与连杆机构44的另一端连接。

滑动机构45具有与设定于连杆机构44的规定部位的滑动点44e以及振动体46卡合的滑轨，以使得连杆机构44的滑动点44e以及振动体46的移动方向沿着规定的滑动方向的方式限制动作。

振动体46是具有规定质量的配重，由连杆机构44以及滑动机构45支撑为能够在规定方向上往返移动。

控制部47例如设置于电路基板15。控制部47具有处理器，在基于预先设定的程序、检测条件的规定的动作条件下使牵引力觉产生装置31执行动作。控制部47以在与利用搭载于汽车的车辆导航***计算出的最优路径相应的定时以及引导方向上产生牵引力觉的方式，对牵引力觉产生装置31进行驱动。即，以产生引导方向的速度大于相反方向的速度的振动的方式对旋转体43进行旋转驱动，由此提示用户针对方向盘的操作。另外，控制部47例如在牵引力觉产生装置31工作时，以使得照明灯点亮的方式对显示部进行驱动，对用户通知牵引力觉产生装置31在工作。

在牵引力觉组件30中，如果旋转体43旋转，则利用连杆机构44以及滑动机构45使得振动体46以具有偏加速度的周期运动在规定方向上并行运动。关于该并行运动，与旋转体43的旋转方向相应地在要提示虚拟力觉的引导方向上以较大的加速度在短时间内移动，在相反方向上以较小的加速度在长时间内移动。因此，与包含振动体46在内的***接触的用户感知到向该引导方向的虚拟力觉。

牵引力觉产生装置31设置于感受到方向盘10的操作方向即旋转方向的牵引力的朝向。具体而言，设置为使得作为振动体46的振动方向的滑动方向且要提示虚拟力觉的引导方向沿着轮辋框架21的安装牵引力觉产生装置31的对象部的切线方向。

基座部32由与对象部即轮辋框架21的表面相比更软质且弹性力更高的材料能够变形地构成。例如基座部32是由聚氨酯泡沫形成的空心或实心的弹簧部件。例如基座部32具有彼此相对的第1表面32a以及第2表面32b，以规定的厚度构成。第1表面32a构成为与牵引力觉产生装置31的底面相同的形状，至少一部分与牵引力觉产生装置31接触。第2表面32b是至少一部分与对象部接触的表面。例如，基座部32可以相对于牵引力觉产生装置31、轮辋框架21经由粘接剂而粘接，也可以不粘接而夹持。

基座部32能够变形，因此是如下浮起构造，即，第1表面32a和第2表面32b能够相对移动，介于硬质的轮辋框架21与牵引力觉产生装置31之间，由此使得轮辋框架21和牵引力觉产生装置31分离，从而能够支撑为不消除牵引力觉产生装置31的振动而能够传递振动。

罩部件33例如由布料、合成纤维、皮革等具有挠性的柔软的材料构成，在能够传递振动的条件下固定。罩部件33能够模仿牵引力觉产生装置31的外形而变形，将振动向手指40传递。

在以如上方式构成的牵引力觉组件30中，控制部47使旋转体43旋转。在牵引力觉产生装置31的壳体41的内部，如果旋转体43旋转，则连杆机构44的一端的与旋转体43的连结点旋转。与此相伴，利用滑动机构45以及连杆机构44使得振动体46偏心地往返运动。此时，振动体46例如以向滑动方向的一侧快速、且向其相反方向缓慢的方式以不同的加速度非对称地往返运动。根据振动体46的移动方向上的加速度的不同，对于与牵引力觉产生装置31接触的用户，赋予在加速度较大的滑动方向上拉伸的感觉。

在牵引力觉组件30中，牵引力觉产生装置31经由能够变形的基座部32而支撑于安装对象，由此能够避免牵引力觉产生装置31的振动衰减或者受到妨碍，能够维持期望的牵引力觉。即，例如如果将牵引力觉产生装置31通过直接粘贴等而固定于由硬质材料构成的安装对象，则牵引力觉产生装置31的振动根据安装对象而使得振动特性受损。另外，如果是因汽车的行驶而振动的方向盘10，则还有时因方向盘10的振动传递至牵引力觉产生装置31等而使得振动特性受损。与此相对，在本实施方式中，使基座部32介于中间进行支撑，从而不会使振动特性受损地将振动传递至手指40，由此能够赋予期望的知觉。

牵引力觉组件30能够应用于各种装置、仪器，特别是在设置于由手指触摸操作的操作部件的情况下，能够对其操作方向以及操作的定时(timing)进行引导而辅助操作。例如，在本实施方式中，安装于汽车的方向盘、且利用控制部使人感知到基于车辆导航装置等显示的最优路径的牵引力觉，能够将驾驶员向目的地引导。

另外，将牵引力觉组件30的位置配置于方向盘10的上方区域而能够提高牵引力觉。并且，在牵引力觉组件30中，将牵引力觉产生装置31配置于与大拇指、食指、或中指接触的位置，由此能够产生横穿方向盘10的方向上的吸引效果。

此外，上述实施方式不过示出了用于辅助对本发明的概念的理解的具体例子，并不意图限定本发明的范围。对于实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种结构要素的附加、删除或变换。

例如，安装牵引力觉组件30的位置、数量并不局限于上述实施方式。例如如图6所示，在方向盘10的下部也可以设置牵引力觉组件30，可以在各部位分别配置多个牵引力觉组件30。或者，可以在1个牵引力觉组件30内具有多个牵引力觉产生装置31，作为在不同的多个方向上振动的结构，可以设定多个引导方向。

在上述实施方式中，作为安装对象的触觉装置，举例示出了方向盘10，但并不局限于此，可以用于其他各种装置、设备。例如如图7所示，可以设置于车门100的把手123、车门100的钥匙的旋转部223等用手指进行转动操作的操作部件。例如，将把手123、钥匙的旋转部223***安装于在牵引力觉组件30设置的间隙34，由此能够追加安装于已有的装置。将引导方向设定为把手123、旋转部223的操作方向即转动方向，由此能够对车门100、钥匙的开闭操作进行引导以及辅助。除此以外，经由基座部32而在游戏机等各种操作部件设置牵引力觉产生装置31，由此能够使各种装置具有对操作定时、操作方向进行引导的引导功能。

在上述实施方式中，示出了将牵引力觉产生装置31配置于轮辋框架21的表面并利用轮辋罩23将其覆盖的例子，但并不局限于此，例如可以省略罩而将牵引力觉产生装置31经由基座部32安装于方向盘10的表面，由此形成为在外部露出的构造。或者，可以形成为在轮辋框架21形成有凹部、且在该凹部对牵引力觉产生装置31进行收容的结构。

另外，在上述实施方式中，举例示出了如下结构，即，利用罩部件33将对象部、基座部32以及牵引力觉产生装置31覆盖，由此经由基座部32而将牵引力觉产生装置31安装于对象部，但并不局限于此，也可以是利用其他支撑构造以能够振动的状态将牵引力产生装置31紧固的结构。例如牵引力产生装置31的一部分或整体可以在外部露出。

另外，基座部的结构并不局限于上述实施方式中举例示出的结构，除了能够弹性变形以外，可以采取具有弹力性、弹性、韧性、挠性、冲击吸收性的结构等、能够将牵引力觉产生装置31的振动传递至手指40的各种结构。例如，作为其他实施方式，图8所示的牵引力觉组件30A具有使得具有挠性的带状部件作为弹性变形部而具有空心部、且构成为环状的基座部32A。另外，作为其他实施方式，图9所示的牵引力觉组件30B具有由作为弹性变形部的弹簧部件构成的基座部32B。在上述实施方式所涉及的牵引力觉组件30A、30B中，也与上述第1实施方式所涉及的牵引力觉组件30相同地，能够不使振动特性受损地对牵引力觉产生装置31进行支撑，因此能够感知到期望的牵引力觉。并且，基座部可以是将振动放大的结构。

另外，牵引力觉产生装置31的驱动机构、动力源并不局限于上述实施方式。例如，可以使用往复式电机、轴电机。另外，可以改变为连杆机构、滑动机构而利用其他机构。

在上述实施方式中，示出了控制部47设置于方向盘10的面板部12内的电路基板15的例子，但并不局限于此。例如可以构成为设置于智能手机、搭载于汽车的ECU等外部装置，利用外部装置而工作。另外，例如可以在搭载于汽车的ECU具有控制部，与行驶***的控制相关地进行牵引力觉产生装置31的控制。

此外，本发明并不限定于上述实施方式，可以在实施阶段在不脱离其主旨的范围内进行各种变形。另外，可以适当地组合实施各实施方式，在该情况下能够获得组合效果。并且，上述实施方式中包含各种发明，能够通过从公开的多个技术特征选择的组合而提取出各种发明。例如，在即使从实施方式所示的所有技术特征删除几个技术特征也能够解决问题并获得效果的情况下，删除了该技术特征的结构可以提取为发明。

标号的说明

10…方向盘(触觉装置)、11…轮辋、12…面板部、13…基板、14…界面面板、15…电路基板、21…轮辋框架、23…轮辋罩、30…牵引力觉组件(力觉组件)、31…牵引力觉产生装置(力觉产生装置)、32…基座部(支撑部)、32a…第1表面、32b…第2表面、33…罩部件、34…间隙、40…手指、41…壳体、42…驱动部、42a…旋转轴、43…旋转体、44…连杆机构、44a～44d…梁部件、44e…滑动点、45…滑动机构、46…振动体、47…控制部、100…车门、123…把手、223…旋转部。

Claims

1.一种力觉组件，其中，

所述力觉组件具有：

力觉产生装置，其通过非对称的振动而产生虚拟力觉；以及

支撑部，其配置于所述力觉产生装置与供所述力觉产生装置安装的对象部之间，将所述力觉产生装置支撑为能够相对于所述对象部振动。

2.根据权利要求1所述的力觉组件，其中，

所述支撑部是能够变形地构成的基座部。

3.根据权利要求1或2所述的力觉组件，其中，

所述力觉产生装置产生使得在规定的引导方向上感知到牵引力的非对称振动，所述对象部是由用户进行手动操作的操作部件，

所述力觉产生装置的引导方向设置为沿着所述对象部的操作方向。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的力觉组件，其中，

所述对象部是进行转动操作的方向盘，

所述力觉产生装置设置为比方向盘的转动轴更靠上侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的力觉组件，其中，

所述支撑部具有能够弹性变形地构成的弹性变形部。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的力觉组件，其中，

所述支撑部具有空心部。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的力觉组件，其中，

所述力觉组件具有罩部件，该罩部件具有挠性，将所述力觉产生装置和所述支撑部与所述对象部一起覆盖。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的力觉组件，其中，

所述力觉产生装置具有：振动体；连杆机构，其与所述振动体连接；滑动机构，其对所述连杆机构以及所述振动体的移动方向进行引导；旋转体，其与所述连杆机构连接；以及控制部，其对所述旋转体进行旋转驱动。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的力觉组件，其中，

所述支撑部由聚氨酯泡沫构成。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的力觉组件，其中，

所述支撑部由具有挠性的带状部件构成为具有空心部的环状。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的力觉组件，其中，

所述支撑部被所述力觉产生装置以及所述对象部夹持、或经由粘接剂而粘接于所述力觉产生装置以及所述对象部。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的力觉组件，其中，

所述对象部是具有车辆导航***的汽车的方向盘，

所述力觉组件具有以产生基于所述车辆导航***显示的路径的牵引力觉的方式对所述力觉产生装置进行驱动的控制部。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的力觉组件，其中，

所述对象部是汽车的方向盘，

所述力觉组件在所述方向盘中设置于供用户的大拇指、食指、或中指配置的区域。

14.一种触觉装置，其中，

所述触觉装置具有：

对象部；以及

力觉组件，其具有力觉产生装置以及力觉组件，所述力觉产生装置设置于所述对象部，通过非对称的振动而产生虚拟力觉，所述力觉组件配置于所述对象部与所述力觉产生装置之间，将所述力觉产生装置支撑为能够相对于所述对象部振动。

15.根据权利要求14所述的触觉装置，其中，

所述对象部配置于手动操作的操作部件，所述力觉组件设置为使得其振动方向沿着所述操作的方向。