JP2019198923A - Tactile sense presentation device - Google Patents

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Abstract

To make it possible to wear a tactile sense presentation device on a finger of an operator without preventing movement of the finger of the operator.SOLUTION: A tactile sense presentation device 3 is a tactile sense presentation device for presenting tactile sense, which includes a temperature, vibration and a pressure detected by a robot, to an operator. This device has: a tactile sense presentation part 31 including a temperature presentation part which contacts at least a part of an area on a tip side with respect to a first joint of a finger of the operator, a vibration presentation part and a pressure presentation part; and an installation part 33 which is installed between the first joint and a second joint of the finger of the operator, and is rotatably coupled to the tactile sense presentation part 31.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ロボットの操作者に対して触覚を提示する触覚提示装置に関する。   The present invention relates to a tactile sense presentation device that presents a tactile sense to a robot operator.

従来、操作者の動作に追従してロボットを遠隔操作するシステムが開発されている。特許文献１には、操作者の動作に応じてロボットを操作するロボット教示装置と、ロボットが検知した情報に基づいて視覚、聴覚及び触覚を含む感覚情報を操作者に与える感覚情報付与装置とを備える情報システムが記載されている。このようなシステムにより、操作者は、ロボットを遠隔操作するとともに、ロボットの周辺環境に対応した感覚情報を得ることができる。   Conventionally, a system for remotely operating a robot following the movement of an operator has been developed. Patent Document 1 includes a robot teaching device that operates a robot in accordance with an operation of an operator, and a sensory information providing device that provides the operator with sensory information including visual, auditory, and tactile senses based on information detected by the robot. An information system to be provided is described. With such a system, the operator can remotely operate the robot and obtain sensory information corresponding to the surrounding environment of the robot.

特開２０１３−９１１１４号公報JP 2013-91114 A

振動、圧力、温度等の様々な情報の提示部を備える装置は、ある程度の重量を有する。そのため、操作者の指の先だけに装置を固定すると、重量によって装置の装着状態が不安定になり得る。一方、操作者の指の全体に装置を固定すると、操作者は指を自由に曲げることができず、ロボットの指の操作を行うことができなくなる。   A device including a presentation unit for various information such as vibration, pressure, and temperature has a certain weight. Therefore, if the device is fixed only to the fingertip of the operator, the wearing state of the device may become unstable due to the weight. On the other hand, when the device is fixed to the entire operator's finger, the operator cannot freely bend the finger and cannot operate the robot's finger.

本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、操作者の指の動きを妨げずに操作者の指に装着可能な触覚提示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to provide a tactile sense presentation device that can be attached to an operator's finger without hindering the movement of the operator's finger.

本発明の一態様に係る触覚提示装置は、ロボットが検出した温度、振動及び圧力を含む触覚を前記ロボットの操作者に提示するための触覚提示装置であって、前記操作者の指の第１関節よりも先端側の領域の少なくとも一部に接触する温度提示部、振動提示部及び圧力提示部を含む触覚提示部と、前記操作者の前記指の前記第１関節と第２関節との間に装着され、回動可能に前記触覚提示部に結合した装着部と、を有する。   A tactile sensation presentation apparatus according to an aspect of the present invention is a tactile sensation presentation apparatus for presenting a tactile sensation including a temperature, vibration, and pressure detected by a robot to an operator of the robot. Between the first joint and the second joint of the finger of the operator, and a tactile sense presentation section including a temperature presentation section, a vibration presentation section, and a pressure presentation section that are in contact with at least a part of a region on the tip side of the joint And a mounting portion that is pivotably coupled to the tactile sense presentation portion.

前記装着部は、内径を変化させることが可能な円筒状部材によって、前記指に装着されてもよい。   The mounting portion may be mounted on the finger by a cylindrical member capable of changing an inner diameter.

前記装着部は、突起を有し、前記触覚提示部は、前記触覚提示装置の長手方向においてそれぞれ異なる複数の位置に前記突起を保持可能な穴を有し、前記突起が前記穴のいずれかの位置に保持されることによって、前記装着部は前記触覚提示部に回動可能に結合してもよい。   The mounting portion includes a protrusion, and the tactile sense presentation portion includes holes that can hold the protrusion at different positions in the longitudinal direction of the tactile sense presentation device, and the protrusion is one of the holes. By being held in position, the mounting portion may be rotatably coupled to the tactile sense presentation portion.

前記触覚提示部は、前記操作者の爪の先端を挿入可能な開口部を有してもよい。   The tactile sense presentation unit may include an opening into which a tip of the operator's nail can be inserted.

前記触覚提示部は、回動可能に前記触覚提示部に結合しており、かつ前記指に近付く向きに付勢されている固定補助部をさらに有し、前記固定補助部は、前記振動提示部を有してもよい。   The tactile sense presentation unit is further coupled to the tactile sense presentation unit so as to be rotatable, and further includes a fixing auxiliary unit biased in a direction approaching the finger, and the fixing auxiliary unit includes the vibration presentation unit. You may have.

前記触覚提示部は、前記固定補助部に対して前記指に近い側に前記圧力提示部を有してもよい。   The tactile sense presentation unit may include the pressure presentation unit on a side closer to the finger with respect to the fixed auxiliary unit.

前記触覚提示部は、前記ロボットが検出した前記触覚が所定のレベル以下である場合に、前記触覚に対して所定の関係により規定される強度で前記触覚を提示し、前記ロボットが検出した前記触覚が前記所定のレベルよりも大きい場合に、前記触覚に対して前記所定の関係で規定される強度よりも小さい強度で前記触覚を提示してもよい。   The tactile sense presentation unit presents the tactile sense at an intensity defined by a predetermined relationship with respect to the tactile sense when the tactile sense detected by the robot is equal to or lower than a predetermined level, and the tactile sense detected by the robot May be presented with an intensity smaller than the intensity defined by the predetermined relationship with respect to the tactile sensation.

前記温度提示部は、前記操作者の爪側における第１関節と爪との間の領域に接触可能な位置に設けられてもよい。   The temperature presentation unit may be provided at a position that can contact a region between the first joint and the nail on the operator's nail side.

前記温度提示部は、前記操作者の指の腹と先端との間の領域に接触可能な位置に設けられてもよい。   The temperature presentation unit may be provided at a position that can contact a region between the belly and the tip of the operator's finger.

本発明によれば、触覚提示装置を操作者の指の動きを妨げずに操作者の指に装着できるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that the tactile sense presentation device can be attached to the operator's finger without hindering the movement of the operator's finger.

本実施形態に係るロボット制御システムの模式図である。It is a mimetic diagram of a robot control system concerning this embodiment. 本実施形態に係るロボット制御システムのブロック図である。It is a block diagram of the robot control system concerning this embodiment. 触覚提示装置の外観図である。It is an external view of a tactile sense presentation device. 操作者の指に装着された状態の触覚提示装置の外観図である。It is an external view of the tactile sense presentation device mounted on the operator's finger. 触覚提示装置の断面図である。It is sectional drawing of a tactile sense presentation apparatus.

［ロボット制御システムＳの構成］
図１は、本実施形態に係るロボット制御システムＳの模式図である。ロボット制御システムＳは、ロボット制御装置１と、ロボット２と、触覚提示装置３とを含む。ロボット制御システムＳは、その他のサーバ、端末等の機器を含んでもよい。 [Configuration of robot control system S]
FIG. 1 is a schematic diagram of a robot control system S according to the present embodiment. The robot control system S includes a robot control device 1, a robot 2, and a tactile sense presentation device 3. The robot control system S may include other devices such as servers and terminals.

ロボット制御装置１は、ロボット２を制御するとともに、ロボット２が感知した情報に基づいて触覚提示装置３を制御するコンピュータである。ロボット制御装置１は、ロボット２に一体化されて構成されてもよい。すなわち、ロボット２は、ロボット制御装置１の機能を有してもよい。   The robot control device 1 is a computer that controls the robot 2 and controls the tactile sense presentation device 3 based on information sensed by the robot 2. The robot control device 1 may be configured to be integrated with the robot 2. That is, the robot 2 may have the function of the robot control device 1.

ロボット２は、ロボット制御装置１から受信した信号に従って動作する装置である。図１の例では、ロボット２は人間と同様の頭部、腕部等を有しており、ロボット２を操作する操作者（ユーザ）の体の動きに追従して各部が動作するように制御される。また、ロボット２は、センサによって感知した情報をロボット制御装置１へ送信する。ロボット２は、有線又は無線でロボット制御装置１に接続され、ロボット制御装置１との間で信号を授受する。   The robot 2 is a device that operates according to a signal received from the robot control device 1. In the example of FIG. 1, the robot 2 has a head, arms, and the like similar to those of humans, and is controlled so that each part operates following the movement of the body of an operator (user) who operates the robot 2. Is done. Further, the robot 2 transmits information sensed by the sensor to the robot control apparatus 1. The robot 2 is connected to the robot control device 1 by wire or wireless, and exchanges signals with the robot control device 1.

触覚提示装置３は、操作者の指に装着可能な装置であり、ロボット制御装置１から受信した信号に従って、操作者に振動、圧力及び温度を含む触覚を提示する。触覚提示装置３は、操作者の少なくとも一方の手において、少なくとも一部の指に装着される。また、触覚提示装置３は、足の指に設けられてもよい。触覚提示装置３は、有線又は無線でロボット制御装置１に接続され、ロボット制御装置１との間で信号を授受する。   The tactile sense presentation device 3 is a device that can be worn on the operator's finger, and presents a tactile sensation including vibration, pressure, and temperature to the operator according to a signal received from the robot control device 1. The tactile sense presentation device 3 is attached to at least some of the fingers in at least one hand of the operator. Moreover, the tactile sense presentation device 3 may be provided on a toe. The tactile sense presentation device 3 is connected to the robot control device 1 by wire or wireless, and exchanges signals with the robot control device 1.

ロボット２及び触覚提示装置３は、それぞれロボット制御装置１に直接接続されてもよく、インターネット等のネットワークを介して接続されてもよい。   The robot 2 and the haptic presentation device 3 may be directly connected to the robot control device 1 or may be connected via a network such as the Internet.

［ロボット制御システムＳの構成］
図２は、本実施形態に係るロボット制御システムＳのブロック図である。図２において、矢印は主なデータの流れを示しており、図２に示したもの以外のデータの流れがあってよい。図２において、各ブロックはハードウェア（装置）単位の構成ではなく、機能単位の構成を示している。そのため、図２に示すブロックは単一の装置内に実装されてよく、あるいは複数の装置内に別れて実装されてよい。ブロック間のデータの授受は、データバス、ネットワーク、可搬記憶媒体等、任意の手段を介して行われてよい。 [Configuration of robot control system S]
FIG. 2 is a block diagram of the robot control system S according to the present embodiment. In FIG. 2, arrows indicate main data flows, and there may be data flows other than those shown in FIG. In FIG. 2, each block represents a functional unit configuration, not a hardware (device) unit configuration. Therefore, the blocks shown in FIG. 2 may be implemented in a single device, or may be separately implemented in a plurality of devices. Data exchange between the blocks may be performed via any means such as a data bus, a network, a portable storage medium, or the like.

ロボット２は、インタフェース２１と、駆動部２２と、感知部２３とを有する。インタフェース２１は、ロボット制御装置１との間で信号の授受をするための接続部である。インタフェース２１は、ロボット制御装置１から受信した信号に所定の処理を行ってデータを取得し、取得したデータを駆動部２２に入力する。また、インタフェース２１は、感知部２３から入力されたデータに所定の処理を行って信号を生成し、生成した信号をロボット制御装置１に送信する。   The robot 2 includes an interface 21, a drive unit 22, and a sensing unit 23. The interface 21 is a connection unit for exchanging signals with the robot control apparatus 1. The interface 21 performs predetermined processing on the signal received from the robot control device 1 to acquire data, and inputs the acquired data to the drive unit 22. Further, the interface 21 performs a predetermined process on the data input from the sensing unit 23 to generate a signal, and transmits the generated signal to the robot control device 1.

駆動部２２は、ロボット２の各部位に動力を供給するモータ、アクチュエータ等の駆動装置を含む。駆動部２２は例えばロボット２の腕に設けられており、ロボット２はロボット制御装置１によって、物に触れたり、物を掴んだりするように制御される。駆動部２２は、ロボット制御装置１から受信した駆動情報に従って、ロボット２の各部位を駆動させる。   The drive unit 22 includes a drive device such as a motor or an actuator that supplies power to each part of the robot 2. The drive unit 22 is provided, for example, on the arm of the robot 2, and the robot 2 is controlled by the robot control device 1 so as to touch an object or grasp an object. The drive unit 22 drives each part of the robot 2 according to the drive information received from the robot control device 1.

感知部２３は、振動、圧力及び温度を感知するセンサを含む。感知部２３のセンサは、少なくともロボットの指先に設けられており、ロボットが物を指で触れた際の振動、圧力及び温度を感知することによって触覚を検出し、それらを示す値を出力する。感知部２３はセンサによって感知した値を、感知情報としてロボット制御装置１に送信する。   The sensing unit 23 includes a sensor that senses vibration, pressure, and temperature. The sensor of the sensing unit 23 is provided at least at the fingertip of the robot, detects a tactile sense by sensing vibration, pressure, and temperature when the robot touches an object with a finger, and outputs a value indicating them. The sensing unit 23 transmits a value sensed by the sensor to the robot control device 1 as sensing information.

触覚提示装置３は、触覚提示部３１と、インタフェース３２とを有する。インタフェース３２は、ロボット制御装置１との間で信号の授受をするための接続部である。インタフェース３２は、ロボット制御装置１から受信した信号に所定の処理を行ってデータを取得し、取得したデータを触覚提示部３１に入力する。触覚提示部３１の構成については、図３〜図５を用いて後述する。   The tactile sense presentation device 3 includes a tactile sense presentation unit 31 and an interface 32. The interface 32 is a connection unit for exchanging signals with the robot control device 1. The interface 32 performs predetermined processing on the signal received from the robot control device 1 to acquire data, and inputs the acquired data to the tactile sense presentation unit 31. The configuration of the tactile sense presentation unit 31 will be described later with reference to FIGS.

ロボット制御装置１は、制御部１１と、インタフェース１２と、記憶部１３と、を有する。制御部１１は、駆動制御部１１１と、感知情報取得部１１２と、触覚提示制御部１１３とを有する。   The robot control apparatus 1 includes a control unit 11, an interface 12, and a storage unit 13. The control unit 11 includes a drive control unit 111, a sensing information acquisition unit 112, and a tactile sense presentation control unit 113.

インタフェース１２は、ロボット２及び触覚提示装置３との間で信号の授受をするための接続部である。インタフェース１２は、ロボット２から受信した信号に所定の処理を行ってデータを取得し、取得したデータを制御部１１に入力する。また、インタフェース１２は、制御部１１から入力されたデータに所定の処理を行って信号を生成し、生成した信号をロボット２及び触覚提示装置３に送信する。   The interface 12 is a connection unit for exchanging signals between the robot 2 and the tactile sense presentation device 3. The interface 12 performs predetermined processing on the signal received from the robot 2 to acquire data, and inputs the acquired data to the control unit 11. Further, the interface 12 performs a predetermined process on the data input from the control unit 11 to generate a signal, and transmits the generated signal to the robot 2 and the tactile sense presentation device 3.

記憶部１３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ等を含む記憶媒体である。記憶部１３は、制御部１１が実行するプログラムを予め記憶している。記憶部１３は、ロボット制御装置１の外部に設けられてもよく、その場合にインタフェース１２を介して制御部１１との間でデータの授受を行ってもよい。   The storage unit 13 is a storage medium including a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), a hard disk drive, and the like. The storage unit 13 stores a program executed by the control unit 11 in advance. The storage unit 13 may be provided outside the robot control device 1, and in that case, data may be exchanged with the control unit 11 via the interface 12.

制御部１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサであり、記憶部１３に記憶されたプログラムを実行することにより、駆動制御部１１１、感知情報取得部１１２及び触覚提示制御部１１３として機能する。制御部１１の機能の少なくとも一部は、電気回路によって実行されてもよい。また、制御部１１の機能の少なくとも一部は、ネットワーク経由で実行されるプログラムによって実行されてもよい。   The control unit 11 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit), for example, and functions as the drive control unit 111, the sensing information acquisition unit 112, and the tactile sense presentation control unit 113 by executing a program stored in the storage unit 13. To do. At least a part of the function of the control unit 11 may be executed by an electric circuit. Moreover, at least a part of the functions of the control unit 11 may be executed by a program executed via a network.

駆動制御部１１１は、操作者の動作に基づいて、ロボット２を駆動させる。具体的には、駆動制御部１１１は、操作者の動作を検出する不図示の動作検出装置から、操作者の動作を示す動作情報を取得する。例えば動作検出装置は、操作者に向けて赤外線等の光を照射し、操作者の体の各部位に装着された受光部が光を受けたタイミングに基づいて、操作者の動作を検出する。駆動制御部１１１は、ここに示した方法に限られず、その他の方法で操作者の動作を検出してもよい。   The drive control unit 111 drives the robot 2 based on the operation of the operator. Specifically, the drive control unit 111 acquires operation information indicating the operation of the operator from an operation detection device (not illustrated) that detects the operation of the operator. For example, the motion detection device irradiates light such as infrared rays toward the operator, and detects the motion of the operator based on the timing at which the light receiving units attached to each part of the operator's body receive light. The drive control unit 111 is not limited to the method shown here, and may detect the operation of the operator by other methods.

そして駆動制御部１１１は、取得した動作情報に基づいて、操作者の動作に追従するようにロボット２を駆動させる指示を示す駆動情報を生成し、ロボット２に送信する。ロボット２は、受信した駆動情報に基づいて動作する。   Then, the drive control unit 111 generates drive information indicating an instruction to drive the robot 2 to follow the operation of the operator based on the acquired operation information, and transmits the drive information to the robot 2. The robot 2 operates based on the received drive information.

駆動制御部１１１によるロボット２の駆動制御と並行して、感知情報取得部１１２は、ロボット２が検出した触覚（すなわち感知部２３が感知した振動、圧力及び温度）を示す感知情報を、ロボット２から受信して取得する。   In parallel with the drive control of the robot 2 by the drive control unit 111, the sensing information acquisition unit 112 transmits the sensing information indicating the tactile sense detected by the robot 2 (that is, vibration, pressure and temperature sensed by the sensing unit 23). Receive from and get.

触覚提示制御部１１３は、感知情報取得部１１２が取得した感知情報に基づいて、触覚提示装置３を制御する。具体的には、触覚提示制御部１１３は、感知情報取得部１１２が取得した感知情報に対応する触覚を操作者に提示するための触覚情報を生成する。触覚情報は、圧力情報と、振動情報と、温度情報とを含む。触覚情報は、触覚に関するその他の情報を含んでもよい。感知情報を触覚情報に変換する規則は、ロボット制御装置１に予め設定されている。   The tactile sense presentation control unit 113 controls the tactile sense presentation device 3 based on the sensing information acquired by the sensing information acquisition unit 112. Specifically, the tactile sense presentation control unit 113 generates tactile information for presenting the tactile sense corresponding to the sensed information acquired by the sensed information acquiring unit 112 to the operator. The tactile information includes pressure information, vibration information, and temperature information. The haptic information may include other information related to haptics. A rule for converting the sensing information into the tactile information is set in the robot control device 1 in advance.

そして触覚提示制御部１１３は、生成した触覚情報を、触覚提示装置３に送信する。触覚提示装置３は、受信した触覚情報に基づいて、操作者に触覚を提示する。   Then, the haptic presentation control unit 113 transmits the generated haptic information to the haptic presentation device 3. The tactile sense presentation device 3 presents a tactile sensation to the operator based on the received tactile information.

本実施形態に係るロボット制御システムＳは、図２に示す具体的な構成に限定されない。例えばロボット制御装置１、ロボット２及び触覚提示装置３は、それぞれ１つの装置に限られず、２つ以上の物理的に分離した装置が有線又は無線で接続されることにより構成されてもよい。   The robot control system S according to the present embodiment is not limited to the specific configuration shown in FIG. For example, the robot control device 1, the robot 2, and the tactile sense presentation device 3 are not limited to one device, but may be configured by connecting two or more physically separated devices in a wired or wireless manner.

［触覚提示装置３の構成］
図３（ａ）、図３（ｂ）は、本実施形態に係る触覚提示装置３の外観図である。図３（ａ）は触覚提示装置３の長手方向（すなわち指を挿入する方向）の法線方向から見た図であり、図３（ｂ）は触覚提示装置３を図３（ａ）のＡ−Ａ方向から見た図である。 [Configuration of Tactile Presentation Device 3]
FIG. 3A and FIG. 3B are external views of the tactile sense presentation device 3 according to the present embodiment. 3A is a view of the tactile sensation presentation apparatus 3 as viewed from the normal direction in the longitudinal direction (that is, the direction in which the finger is inserted), and FIG. 3B is a diagram illustrating the haptic presentation apparatus 3 in FIG. It is the figure seen from -A direction.

触覚提示装置３は、触覚提示部３１と、装着部３３とを有する。触覚提示部３１は、筐体３１ａと、固定補助部３１ｂと、結合部３１ｃと、圧力提示部３１ｄとを有する。また、触覚提示部３１は、図５を用いて後述する不図示の振動提示部３１ｅと、温度提示部３１ｆ、３１ｇとを有する。筐体３１ａは、指の上面（爪側の面）に接触する所定形状の部材である。筐体３１ａは、上述のインタフェース３２や電気配線等を内部に有する。   The tactile sense presentation device 3 includes a tactile sense presentation unit 31 and a mounting unit 33. The tactile sense presentation unit 31 includes a housing 31a, a fixing auxiliary unit 31b, a coupling unit 31c, and a pressure presentation unit 31d. The tactile sense presentation unit 31 includes a vibration presentation unit 31e (not shown), which will be described later with reference to FIG. 5, and temperature presentation units 31f and 31g. The casing 31a is a member having a predetermined shape that comes into contact with the upper surface (surface on the nail side) of the finger. The housing 31a has the above-described interface 32, electrical wiring, and the like inside.

固定補助部３１ｂは、指の下面（指の腹側の面）に接触する所定形状の部材である。結合部３１ｃは、筐体３１ａと固定補助部３１ｂとを互いに回動可能に結合する部材である。すなわち固定補助部３１ｂは、結合部３１ｃを介して、上下方向Ｂ（すなわち固定補助部３１ｂが指に近付く向き及び指から離れる向き）に回動可能に、筐体３１ａに結合されている。さらに固定補助部３１ｂは、不図示の付勢手段（例えばバネ）によって、上方向Ｃ（すなわち固定補助部３１ｂが指に近付く向き）に付勢されている。   The fixing auxiliary portion 31b is a member having a predetermined shape that comes into contact with the lower surface of the finger (the surface on the stomach side of the finger). The coupling portion 31c is a member that couples the casing 31a and the fixing auxiliary portion 31b so as to be rotatable with respect to each other. That is, the fixed auxiliary portion 31b is coupled to the housing 31a via the coupling portion 31c so as to be rotatable in the vertical direction B (that is, the direction in which the fixed auxiliary portion 31b approaches the finger and the direction away from the finger). Further, the fixing auxiliary portion 31b is urged upward C (that is, the direction in which the fixing auxiliary portion 31b approaches the finger) by an urging means (for example, a spring) (not shown).

図３（ｂ）に示すように、筐体３１ａと固定補助部３１ｂとの間には、指挿入空間Ｆが形成されている。固定補助部３１ｂは、上下方向Ｂに回動することによって、指挿入空間Ｆの大きさを変化させる。また固定補助部３１ｂは、上方向Ｃに付勢されることによって、操作者が指挿入空間Ｆに指を挿入した際に操作者の指に自然に接触する。このような構成により、触覚提示部３１は、様々な大きさの指に接触して触覚を提示することができる。   As shown in FIG. 3B, a finger insertion space F is formed between the housing 31a and the fixing auxiliary portion 31b. The fixing auxiliary portion 31b changes the size of the finger insertion space F by rotating in the vertical direction B. Further, the fixed auxiliary portion 31b is urged in the upward direction C, so that when the operator inserts a finger into the finger insertion space F, the fixing auxiliary portion 31b naturally comes into contact with the operator's finger. With such a configuration, the tactile sense presenting unit 31 can present a tactile sense by touching fingers of various sizes.

圧力提示部３１ｄは、操作者の指の第１関節よりも先端側の少なくとも一部の領域に対して圧力（すなわち押す力）を発生させる部材であり、例えば操作者の指の側面（爪の側方の面）及び下面に接触するベルト状部材を有する。圧力提示部３１ｄは、固定補助部３１ｂよりも指に近い側に設けられている。圧力提示部３１ｄは、ロボット制御装置１から受信した圧力情報に基づいて、不図示の巻き取り手段によってベルト状部材を締め付けたり、緩めたりすることによって、圧力情報に対応する圧力を操作者に提示する。   The pressure presentation unit 31d is a member that generates pressure (that is, a pressing force) on at least a part of the tip side of the first joint of the operator's finger. Side surface) and a belt-like member in contact with the lower surface. The pressure presentation unit 31d is provided closer to the finger than the fixed auxiliary unit 31b. Based on the pressure information received from the robot controller 1, the pressure presentation unit 31d presents pressure corresponding to the pressure information to the operator by tightening or loosening the belt-like member by a winding unit (not shown). To do.

装着部３３は、指固定部３３ａと、支持部３３ｂと、結合部３３ｃとを有する。指固定部３３ａは、内径を変化させることが可能な円筒状部材である。指固定部３３ａは、操作者の指の第１関節と第２関節との間（すなわち中節）に装着される。指固定部３３ａは、例えば指に巻きつけることによって指を固定できる面ファスナーを有するテープや、指の大きさに応じて伸縮するゴム等の環状の弾性部材である。支持部３３ｂは、指の上面において指固定部３３ａを支持する所定形状の部材である。   The mounting portion 33 includes a finger fixing portion 33a, a support portion 33b, and a coupling portion 33c. The finger fixing portion 33a is a cylindrical member capable of changing the inner diameter. The finger fixing portion 33a is attached between the first joint and the second joint of the operator's finger (that is, the middle joint). The finger fixing portion 33a is an annular elastic member such as a tape having a hook-and-loop fastener that can fix the finger by wrapping around the finger or rubber that expands and contracts according to the size of the finger. The support portion 33b is a member having a predetermined shape that supports the finger fixing portion 33a on the upper surface of the finger.

結合部３３ｃは、装着部３３と触覚提示部３１（筐体３１ａ）とを互いに回動可能に結合する部材である。すなわち装着部３３は、結合部３３ｃを介して、上下方向Ｄ（すなわち指固定部３３ａが触覚提示部３１に近付く向き及び触覚提示部３１から離れる向き）に回動可能に、触覚提示部３１に結合されている。そのため、装着部３３が指に装着された状態であっても、操作者は指の関節を曲げることができる。   The coupling portion 33c is a member that couples the mounting portion 33 and the tactile sense presenting portion 31 (housing 31a) so as to be rotatable. In other words, the mounting unit 33 can rotate in the vertical direction D (that is, the direction in which the finger fixing unit 33a approaches the tactile sense providing unit 31 and the direction away from the tactile sense presenting unit 31) via the coupling unit 33c. Are combined. Therefore, even when the mounting portion 33 is mounted on the finger, the operator can bend the joint of the finger.

結合部３３ｃは、円柱状の突起を有している。結合穴３３ｄは、触覚提示部３１の筐体３１ａ上に設けられた、結合部３３ｃの突起に嵌合可能な円形の穴である。結合穴３３ｄは、触覚提示装置３の長手方向に沿ってそれぞれ異なる複数の位置に結合部３３ｃの突起を保持可能である。図３の例では、結合穴３３ｄは、長手方向に沿って設けられた２つの穴の一部が融合している形状を有する。結合部３３ｃの突起が結合穴３３ｄのいずれかの位置に嵌合することによって、装着部３３は触覚提示部３１に対して回動可能になる。このような構成により、結合部３３ｃは、装着部３３が触覚提示部３１に結合する位置を変更できるため、装着部３３を様々な大きさの指の中節に固定させることができる。   The coupling portion 33c has a columnar protrusion. The coupling hole 33d is a circular hole that is provided on the housing 31a of the tactile sense presentation unit 31 and can be fitted to the protrusion of the coupling unit 33c. The coupling hole 33d can hold the protrusions of the coupling portion 33c at a plurality of different positions along the longitudinal direction of the tactile sense presentation device 3. In the example of FIG. 3, the coupling hole 33d has a shape in which a part of two holes provided along the longitudinal direction is fused. The mounting portion 33 can be rotated with respect to the tactile sense providing portion 31 by fitting the protrusion of the connecting portion 33c into any position of the connecting hole 33d. With such a configuration, the coupling unit 33c can change the position where the mounting unit 33 is coupled to the tactile sense presentation unit 31, and thus the mounting unit 33 can be fixed to the middle joints of fingers of various sizes.

このように、装着部３３は、指固定部３３ａによって操作者の指の第１関節と第２関節との間（中節）に装着されるとともに、結合部３３ｃによって触覚提示部３１に回動可能に結合されている。このような構成により、触覚提示装置３は、操作者の指の動きを妨げずに、操作者の指に装着される。   As described above, the mounting unit 33 is mounted between the first joint and the second joint (middle node) of the operator's finger by the finger fixing unit 33a and is rotated to the tactile sense providing unit 31 by the coupling unit 33c. It is combined as possible. With such a configuration, the tactile sense presentation device 3 is attached to the operator's finger without hindering the movement of the operator's finger.

図４は、操作者の指に装着された状態の触覚提示装置３の外観図である。図４に示すように、固定補助部３１ｂが結合部３１ｃによって指の大きさに合わせて回動することによって、触覚提示部３１は指に接触している。また、指固定部３３ａ及び支持部３３ｂが結合部３３ｃによって指の動きに合わせて回動することによって、装着部３３は操作者の指の動き（すなわち指の関節の曲げ動作）を妨げずに指に装着されている。   FIG. 4 is an external view of the tactile sense presentation device 3 that is attached to the operator's finger. As shown in FIG. 4, the tactile sense providing unit 31 is in contact with the finger by the fixing auxiliary unit 31b being rotated according to the size of the finger by the coupling unit 31c. In addition, the finger fixing portion 33a and the support portion 33b are rotated by the coupling portion 33c in accordance with the movement of the finger, so that the mounting portion 33 does not hinder the movement of the operator's finger (that is, the bending operation of the finger joint). It is attached to the finger.

図５は、図３（ｂ）のＥ−Ｅ方向から見た触覚提示装置３の断面図である。図５に示す触覚提示装置３の断面は、視認性のために簡略化して表されている。触覚提示部３１は、固定補助部３１ｂ内において、操作者の指の下面（指の腹側の面）に接触する位置に、振動提示部３１ｅを有する。振動提示部３１ｅは、操作者の指の第１関節よりも先端側の少なくとも一部の領域に対して振動を発生させる部材であり、例えば振動アクチュエータを有する。振動提示部３１ｅは、ロボット制御装置１から受信した振動情報に基づいて、振動アクチュエータを作動させることによって、振動情報に対応する振動を操作者に提示する。   FIG. 5 is a cross-sectional view of the tactile sense presentation device 3 as viewed from the EE direction in FIG. The cross section of the tactile sense presentation device 3 shown in FIG. 5 is simplified for visibility. The tactile sense presentation unit 31 includes a vibration presentation unit 31e at a position in contact with the lower surface of the operator's finger (the surface on the ventral side of the finger) in the fixed auxiliary unit 31b. The vibration presenting unit 31e is a member that generates vibration in at least a part of the tip side of the first joint of the operator's finger, and includes, for example, a vibration actuator. The vibration presenting unit 31e presents vibration corresponding to the vibration information to the operator by operating the vibration actuator based on the vibration information received from the robot control device 1.

触覚提示部３１は、筐体３１ａ内において、操作者の指の上面（指の爪側の面）であって、爪の根元（すなわち第１関節と爪との間の領域）に接触可能な位置に、第１温度提示部３１ｆを有する。第１温度提示部３１ｆは、操作者の指の第１関節よりも先端側の少なくとも一部の領域の温度を変化させる部材であり、例えばペルチェ素子を有する。振動提示部３１ｅは、ロボット制御装置１から受信した温度情報に基づいて、ペルチェ素子を作動させることによって、温度情報に対応する温度を操作者に提示する。   The tactile sense providing unit 31 is in an upper surface of the operator's finger (a surface on the fingernail side) in the housing 31a and can contact the base of the nail (that is, a region between the first joint and the nail). A first temperature presentation unit 31f is provided at the position. The first temperature presentation unit 31f is a member that changes the temperature of at least a part of the region on the tip side of the first joint of the operator's finger, and includes, for example, a Peltier element. The vibration presenting unit 31e presents the temperature corresponding to the temperature information to the operator by operating the Peltier element based on the temperature information received from the robot control device 1.

爪の根元は、温度の変化を感じやすい。そのため、第１温度提示部３１ｆを爪の根元に接触する位置に設けることによって、第１温度提示部３１ｆの面積を小さくしても操作者に温度を提示することができ、触覚提示に要する電力を低減できる。   The base of the nail tends to feel temperature changes. Therefore, by providing the first temperature presentation unit 31f at a position in contact with the base of the nail, the temperature can be presented to the operator even if the area of the first temperature presentation unit 31f is reduced, and power required for tactile presentation Can be reduced.

また、触覚提示部３１は、固定補助部３１ｂ内において、操作者の指の下面（指の腹側の面）に接触する位置に、第２温度提示部３１ｇを有する。第２温度提示部３１ｇの構成は、第１温度提示部３１ｆと同様である。第２温度提示部３１ｇは、指の下面において指の腹と指の先端との間の領域に延在するように設けられる。爪の根元の位置は人によって異なるため、第１温度提示部３１ｆが爪の根元に正しく接触しない場合がある。第２温度提示部３１ｇは、指の腹から指の先端への斜面の幅広い範囲に接触できるため、指の大きさによらず操作者に対してより確実に温度を提示できる。   The tactile sense presentation unit 31 includes a second temperature presentation unit 31g at a position in contact with the lower surface of the operator's finger (the surface on the belly side of the finger) in the fixed auxiliary unit 31b. The configuration of the second temperature presentation unit 31g is the same as that of the first temperature presentation unit 31f. The 2nd temperature presentation part 31g is provided so that it may extend in the area | region between the belly of a finger | toe and the front-end | tip of a finger in the lower surface of a finger. Since the position of the base of the nail differs depending on the person, the first temperature presentation unit 31f may not correctly contact the base of the nail. Since the 2nd temperature presentation part 31g can contact the wide range of the slope from the belly of a finger to the tip of a finger, it can present temperature to an operator more certainly irrespective of the size of a finger.

触覚提示部３１は、第１温度提示部３１ｆ及び第２温度提示部３１ｇのどちらか一方のみを有してもよい。   The tactile sense presentation unit 31 may include only one of the first temperature presentation unit 31f and the second temperature presentation unit 31g.

触覚提示装置３は、筐体３１ａと固定補助部３１ｂとの間に、触覚提示装置３が操作者の指に装着された状態で操作者の爪の先端を挿入可能な開口部Ｇを有する。これにより、操作者の爪が長い場合であっても、爪が開口部Ｇ内に収まるため、第１温度提示部３１ｆを操作者の指の根元に接触しやすくなる。   The tactile presentation device 3 has an opening G between the housing 31a and the fixing auxiliary portion 31b through which the tip of the operator's nail can be inserted in a state where the tactile presentation device 3 is mounted on the operator's finger. As a result, even when the operator's nails are long, the nails are accommodated in the opening G, so that the first temperature presentation unit 31f can easily come into contact with the base of the operator's finger.

触覚提示部３１が含む圧力提示部３１ｄ、振動提示部３１ｅ、温度提示部３１ｆ、３１ｇは、ロボット制御装置１から受信した触覚情報に対応する触覚を、所定の規則に従って制限してユーザに対して提示してもよい。具体的には、触覚提示部３１は、ロボット制御装置１から受信した触覚情報、すなわちロボット２が検出した触覚が所定のレベル（値又は割合）以下である場合に、所定の関係により規定される強度で触覚を提示する。   The pressure presenting unit 31d, the vibration presenting unit 31e, and the temperature presenting units 31f and 31g included in the tactile sense presenting unit 31 restrict the tactile sense corresponding to the tactile information received from the robot control device 1 in accordance with a predetermined rule. May be presented. Specifically, the tactile sense providing unit 31 is defined by a predetermined relationship when the tactile information received from the robot control device 1, that is, the tactile sense detected by the robot 2 is equal to or lower than a predetermined level (value or ratio). Present tactile sensation with strength.

一方、触覚提示部３１は、ロボット２が検出した触覚が所定のレベルより大きい場合に、所定の関係により規定される強度よりも小さい強度で触覚を提示する。所定の関係は、触覚提示装置３に予め設定された、ロボット２が検出した触覚と触覚提示部３１が提示する触覚との関係である。   On the other hand, when the tactile sense detected by the robot 2 is greater than a predetermined level, the tactile sense presenting unit 31 presents the tactile sense with an intensity smaller than the intensity defined by the predetermined relationship. The predetermined relationship is a relationship between a tactile sensation detected by the robot 2 and a tactile sensation presented by the tactile sensation presentation unit 31 set in advance in the tactile sensation presentation device 3.

このような構成により、ロボット２が感知した圧力又は振動が大きすぎたり、温度が高すぎたりする場合に、それらに対応する圧力、振動又は温度をそのままユーザに提示してユーザに害を与えることを防ぎ、安全性を高めることができる。   With such a configuration, when the pressure or vibration sensed by the robot 2 is too large or the temperature is too high, the corresponding pressure, vibration or temperature is presented to the user as it is and harms the user. Can be prevented and safety can be improved.

［実施形態の効果］
本実施形態に係る触覚提示装置３では、装着部３３は、操作者の指の第１関節と第２関節との間（中節）に装着されるとともに、触覚提示部３１に回動可能に結合されている。このような構成により、触覚提示装置３は、操作者の指の動きを妨げずに、操作者の指に固定される。そのため、操作者は、触覚提示装置３を装着した状態であっても、指を動かしてロボットの操作を行うことができる。 [Effect of the embodiment]
In the haptic presentation device 3 according to the present embodiment, the mounting unit 33 is mounted between the first joint and the second joint (middle section) of the operator's finger and is rotatable to the haptic presentation unit 31. Are combined. With such a configuration, the tactile sense presentation device 3 is fixed to the operator's finger without hindering the movement of the operator's finger. Therefore, the operator can operate the robot by moving the finger even when the tactile presentation device 3 is mounted.

さらに、操作者の指の先端に位置する固定補助部３１ｂは上下方向に回動可能であり、かつ上方向に付勢されている。そのため、操作者が触覚提示装置３に指を挿入した際に、触覚提示部３１は操作者の指に自然に接触する。このような構成により、触覚提示部３１は、様々な大きさの指に接触して触覚を提示することができる。   Further, the fixing auxiliary portion 31b located at the tip of the operator's finger is rotatable in the vertical direction and is urged upward. Therefore, when the operator inserts a finger into the tactile presentation device 3, the tactile presentation unit 31 naturally contacts the operator's finger. With such a configuration, the tactile sense presenting unit 31 can present a tactile sense by touching fingers of various sizes.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の分散・統合の具体的な実施の形態は、以上の実施の形態に限られず、その全部又は一部について、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を合わせ持つ。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary. is there. For example, the specific embodiments of device distribution / integration are not limited to the above-described embodiments, and all or a part of them may be configured to be functionally or physically distributed / integrated in arbitrary units. Can do. In addition, new embodiments generated by any combination of a plurality of embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment.

Ｓ ロボット制御システム
２ ロボット
３ 触覚提示装置
３１ 触覚提示部
３１ｂ 固定補助部
３１ｄ 圧力提示部
３１ｅ 振動提示部
３１ｆ 第１温度提示部
３１ｇ 第２温度提示部
３３ 装着部
３３ｃ 結合部
３３ｄ 結合穴

S robot control system 2 robot 3 tactile sense presentation device 31 tactile sense presentation unit 31b fixing auxiliary unit 31d pressure presentation unit 31e vibration presentation unit 31f first temperature presentation unit 31g second temperature presentation unit 33 mounting unit 33c coupling unit 33d coupling hole

Claims (9)

ロボットが検出した温度、振動及び圧力を含む触覚を前記ロボットの操作者に提示するための触覚提示装置であって、
前記操作者の指の第１関節よりも先端側の領域の少なくとも一部に接触する温度提示部、振動提示部及び圧力提示部を含む触覚提示部と、
前記操作者の前記指の前記第１関節と第２関節との間に装着され、回動可能に前記触覚提示部に結合した装着部と、
を有する触覚提示装置。 A tactile sense presentation device for presenting a tactile sense including temperature, vibration and pressure detected by a robot to an operator of the robot,
A tactile sense presenting unit including a temperature presenting unit, a vibration presenting unit, and a pressure presenting unit that are in contact with at least a part of a region on the tip side of the first joint of the operator's finger;
A mounting unit that is mounted between the first joint and the second joint of the finger of the operator and is rotatably coupled to the tactile sense presenting unit;
A tactile sense presentation device. 前記装着部は、内径を変化させることが可能な円筒状部材によって、前記指に装着される、請求項１に記載の触覚提示装置。   The tactile presentation device according to claim 1, wherein the mounting portion is mounted on the finger by a cylindrical member capable of changing an inner diameter. 前記装着部は、突起を有し、
前記触覚提示部は、前記触覚提示装置の長手方向においてそれぞれ異なる複数の位置に前記突起を保持可能な穴を有し、
前記突起が前記穴のいずれかの位置に保持されることによって、前記装着部は前記触覚提示部に回動可能に結合する、請求項１又は２に記載の触覚提示装置。 The mounting portion has a protrusion,
The tactile sense presentation unit has holes that can hold the protrusions at a plurality of different positions in the longitudinal direction of the tactile sense presentation device,
The tactile sense presentation device according to claim 1, wherein the mounting portion is rotatably coupled to the tactile sense presenting portion by holding the protrusion at any position of the hole. 前記触覚提示部は、前記操作者の爪の先端を挿入可能な開口部を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の触覚提示装置。   The haptic presentation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the haptic presentation unit includes an opening into which a tip of the operator's nail can be inserted. 前記触覚提示部は、回動可能に前記触覚提示部に結合しており、かつ前記指に近付く向きに付勢されている固定補助部をさらに有し、
前記固定補助部は、前記振動提示部を有する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の触覚提示装置。 The tactile sense presentation unit is further coupled to the tactile sense presentation unit in a rotatable manner, and further includes a fixing auxiliary unit that is biased in a direction approaching the finger,
The fixing auxiliary unit includes the vibration presentation unit.
The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 4. 前記触覚提示部は、前記固定補助部に対して前記指に近い側に前記圧力提示部を有する、請求項５に記載の触覚提示装置。   The haptic presentation device according to claim 5, wherein the haptic presentation unit includes the pressure presentation unit on a side closer to the finger with respect to the fixed auxiliary unit. 前記触覚提示部は、前記ロボットが検出した前記触覚が所定のレベル以下である場合に、前記触覚に対して所定の関係により規定される強度で前記触覚を提示し、前記ロボットが検出した前記触覚が前記所定のレベルよりも大きい場合に、前記触覚に対して前記所定の関係で規定される強度よりも小さい強度で前記触覚を提示する、請求項１から６のいずれか一項に記載の触覚提示装置。   The tactile sense presentation unit presents the tactile sense at an intensity defined by a predetermined relationship with respect to the tactile sense when the tactile sense detected by the robot is equal to or lower than a predetermined level, and the tactile sense detected by the robot The tactile sensation according to any one of claims 1 to 6, wherein the tactile sensation is presented with an intensity smaller than an intensity defined by the predetermined relationship with respect to the tactile sensation when the tactile sensation is greater than the predetermined level. Presentation device. 前記温度提示部は、前記操作者の爪側における第１関節と爪との間の領域に接触可能な位置に設けられている、請求項１から７のいずれか一項に記載の触覚提示装置。   The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature presentation unit is provided at a position that can contact a region between the first joint and the nail on the operator's nail side. . 前記温度提示部は、前記操作者の指の腹と先端との間の領域に接触可能な位置に設けられている、請求項１から８のいずれか一項に記載の触覚提示装置。   The tactile sense presentation device according to any one of claims 1 to 8, wherein the temperature presentation unit is provided at a position where the temperature presentation unit can contact a region between a belly and a tip of the operator's finger.
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