JP4291830B2 - Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means - Google Patents
Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means Download PDFInfo
- Publication number
- JP4291830B2 JP4291830B2 JP2006130824A JP2006130824A JP4291830B2 JP 4291830 B2 JP4291830 B2 JP 4291830B2 JP 2006130824 A JP2006130824 A JP 2006130824A JP 2006130824 A JP2006130824 A JP 2006130824A JP 4291830 B2 JP4291830 B2 JP 4291830B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shape memory
- memory alloy
- information transmission
- living body
- information
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 73
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 title claims description 61
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 9
- 230000015541 sensory perception of touch Effects 0.000 claims description 5
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 2
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 208000004983 Phantom Limb Diseases 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 210000005069 ears Anatomy 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 210000004932 little finger Anatomy 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000012549 training Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- User Interface Of Digital Computer (AREA)
Description
本発明は、形状記憶合金を用いて、生体に触覚の情報を伝達する情報伝達装置に関する。 The present invention relates to an information transmission device that transmits tactile information to a living body using a shape memory alloy.
従来より振動モータや圧電素子などを振動源とし、人体の触覚を刺激することにより情報を伝達する情報伝達装置が知られている。また、例えば特許文献1に示されるように形状記憶合金と弾性体を備え、形状記憶合金自体への通電による加熱や形状記憶合金に沿って設置された発熱体による加熱、又はレーザ光の照射による加熱等により、形状記憶合金を相変化により変形させ、また、冷却により弾性体の弾力により元の形状に戻すことにより、人体の触覚に情報を伝達する情報伝達装置が知られている。また、例えば、特許文献2に示されるように、形状記憶合金の近傍に熱源を設け、この熱源への電圧、電流値を制御することにより形状記憶合金の伸縮を制御し、触力覚呈示を行なう装置が知られている。
しかし、従来の振動モータを用いる情報伝達装置では、機械振動部の寸法が大きいために、指の一部などの微小な触覚部への情報伝達ができず、また、複数個所へ情報伝達するのに複数個の振動モータを駆動させると相互に振動が干渉し、隣接した複数箇所に細かい情報を伝達することが困難であるという問題がある。また、高周波数の振動ができず、エネルギー効率も悪い。圧電素子を用いる情報伝達装置では、その変位量が小さいために十分に情報を伝達することができない。 However, in a conventional information transmission device using a vibration motor, the size of the mechanical vibration part is large, so information cannot be transmitted to a minute tactile part such as a part of a finger, and information is transmitted to a plurality of locations. When a plurality of vibration motors are driven, vibrations interfere with each other, and it is difficult to transmit detailed information to a plurality of adjacent locations. In addition, it cannot vibrate at a high frequency and has poor energy efficiency. In an information transmission device using a piezoelectric element, information cannot be sufficiently transmitted because the amount of displacement is small.
また、特許文献1に示されるような触力覚呈示装置においては、形状記憶合金の形状変化により情報を伝達するが、このような形状変化では応答が遅く、振動現象を呈することは困難で、情報伝達には十分なものとは言えない。
Further, in the tactile force sense presentation device as shown in
また、特許文献2に示されるような触力覚呈示装置においては、形状記憶合金を熱源により加熱するので、加熱、冷却に時間を要し、上記と同様、振動現象を呈することは不可能である。
Further, in the tactile force sense presentation device as shown in
本発明は、上記問題を解消するものであり、応答性が良く振動現象を呈することが可能で、小型軽量でエネルギー効率が良く、生体に文字情報等の高度な情報を伝達することが可能な情報伝達装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problems, can exhibit a vibration phenomenon with good responsiveness, is small and lightweight, has high energy efficiency, and can transmit advanced information such as character information to a living body. An object is to provide an information transmission device.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、形状記憶合金を用いた生体への情報伝達装置において、形状記憶合金本体と、前記形状記憶合金本体に、信号伝達のためのオン・オフデューティーを有し、同一、又は異なる波高値のパルス電圧を印加するパルス発生器と、を備え、前記形状記憶合金本体は馬蹄形に屈曲されて両端が固定され、該合金本体の中間部が生体に接触可能に構成され、前記パルス電圧の印加により該合金本体の馬蹄形部分の長さが変化することを繰り返すことにより機械振動を生じさせ、生体の触覚に情報を伝達することができるようにしたものである。
In order to achieve the above object, an invention according to
請求項2の発明は、請求項1に記載の生体への情報伝達装置において、前記形状記憶合金本体は、複数個が線状又は面状又は立体的に配置され、前記パルス発生器は、それら隣り合う複数の該形状記憶合金本体に、同時にパルス電圧を印加する場合は、時間経過の前後で少なくとも一方の波高値が異なるパルス電圧を印加し、同じ波高値のパルス電圧を印加する場合は、一方に対して他方に時間差をもってパルス電圧を印加することにより、該合金本体に接触している生体に、隣り合う該合金本体間で物が移動したような感覚を与えるようにしたものである。 According to a second aspect of the present invention , in the information transmission device to a living body according to the first aspect, a plurality of the shape memory alloy main bodies are linearly or planarly or three-dimensionally arranged, and the pulse generator When simultaneously applying a pulse voltage to a plurality of adjacent shape memory alloy bodies, applying a pulse voltage having at least one peak value different before and after the passage of time, and applying a pulse voltage having the same peak value, By applying a pulse voltage with a time difference to one to the other, a living body in contact with the alloy body is given a feeling that an object has moved between the adjacent alloy bodies .
請求項1の発明によれば、パルス電圧を印加することにより形状記憶合金本体に機械振動を生じさせ、該合金の馬蹄形の中間部を生体に触れさせ、生体の触覚に情報を伝達することができる。これにより小型軽量で効率が良く、振動現象を呈することによって、生体に高度な情報を十分に伝達することができる。
According to the invention of
請求項2の発明によれば、隣り合う複数の形状記憶合金本体に時間差をもってパルス電圧を印加することにより、生体に触覚移動の感覚を与えることができ、例えば文字情報を伝達するといったことも可能となる。
According to the invention of
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る情報伝達装置について図1乃至図3を参照して説明する。図1は、本実施形態に係る情報伝達装置の構成を示す。本実施形態に係る情報伝達装置は、振動運動を行なう小型振動アクチュエータ1と、小型振動アクチュエータ1に振動運動を行なわせるパルス電圧を発生するパルス発生器2と、パルス発生器2が発生したパルス電圧を増幅する電圧増幅器3とを備えている。図2は、本実施形態に係る情報伝達装置に備えられた小型振動アクチュエータ1の構成を示す。小型振動アクチュエータ1は、2本のリード線部4と、リード線部4を固定している絶縁部5と、2本のリード線部4の先端に馬蹄形に曲げて接続されている形状記憶合金本体6を備えている。絶縁部5は、直径5mmの大きさである。形状記憶合金本体6は、直径50μm、長さ5mmで抵抗値が2Ωの形状記憶合金を曲げたものであり、堅牢性を損なわない程度の強度があればよく、リード線部4から電圧が印加されると形状記憶合金本体6は、自身の抵抗により発熱して昇温する。
(First embodiment)
An information transmission apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration of an information transmission apparatus according to the present embodiment. The information transmission apparatus according to the present embodiment includes a
次に、上記のように構成された情報伝達装置の動作について説明する。パルス発生器2は、小型振動アクチュエータ1の形状記憶合金本体6を振動させるパルス波を発生し、電圧増幅器3は、該パルス波を所定の電圧に増幅する。増幅されたパルス波は、リード線部4を経由して形状記憶合金本体6に通電される。形状記憶合金本体6にパルス波が印加されたときの形状記憶合金本体6の動作を図3を参照して説明する。図3は、形状記憶合金本体6の温度と長さの関係を示す。横軸は、形状記憶合金本体6の温度を示し、縦軸は形状記憶合金本体6の長さを示す。形状記憶合金本体6は、抵抗値を有しているので電圧が印加されているときは発熱し、温度T2以上になると長さが7%収縮し、元の長さLから長さ0.93Lに短くなる。そして、電圧が印加されていないときは放熱し、温度T1以下に冷却されると元の長さLに戻る。そして、温度T2以上の加熱と、温度T1以下の冷却がパルス波の印加により繰り返される間、形状記憶合金本体6の長さは、長さLと長さ0.93Lとへの変化を繰り返し、形状記憶合金本体6は、振動する。
Next, the operation of the information transmission apparatus configured as described above will be described. The
次に、小型振動アクチュエータ1を振動させるパルス波の印加方法について図4を参照して説明する。図4は、パルス波の印加の状態を示す。横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示す。図4(a)は、パルス波のオンとオフの時間の比率を示す。形状記憶合金本体6は、加熱して収縮すると一旦放熱して冷却してからでないと再加熱して収縮をさせることができないので冷却時間が必要である。形状記憶合金本体6が加熱される電圧印加時間と、形状記憶合金本体6が冷却される電圧無印加時間の比率であるオン・オフデューティーは、印加電圧が1Vのとき1:20程度が効果的であり、電圧無印加時間をこれより短くすると冷却が不十分で振動が起きない。図4(a)での電圧印加時間を1〜100msにすると電圧無印加時間は20〜2000msとなる。
Next, a method of applying a pulse wave that vibrates the
図4(b)は、形状記憶合金本体6を余熱するときの電圧印加方法を示す。オフセット電圧として0.3Vを印加しておくと、形状記憶合金本体6は余熱され、パルス波の波高値を低くして、形状記憶合金本体6を振動させることができる。
FIG. 4B shows a voltage application method when preheating the shape
図4(c)は、パルス波の波高値を変化させた電圧印加方法を示す。波高値を1V、1.2V、0.5V、1.5V、0.7V、及び1.2Vと変化させている。波高値が低いと形状記憶合金本体6は、弱く振動し、波高値が高いと形状記憶合金本体6は、強く振動する。波高値の高さを変えることにより、形状記憶合金本体6の振動の強さを調整することができる。
FIG. 4C shows a voltage application method in which the peak value of the pulse wave is changed. The peak values are changed to 1V, 1.2V, 0.5V, 1.5V, 0.7V, and 1.2V. When the crest value is low, the shape memory alloy
図4(d)は、パルス波を断続的に印加するときに、パルス波を印加する時間を一定にし、パルス波を印加する間隔を変化させる電圧印加方法を示す。パルス波を印加する時間は、10ms〜500msの間の一定時間とし、パルス波を印加する間隔時間を10ms〜1sの間で変化させる。間隔時間が短いと生体に与える刺激は、強くなり、間隔時間が長いと生体に与える刺激は、弱くなる。パルス波を印加する間隔時間を変えることにより、生体に与える刺激を調整することができる。 FIG. 4D shows a voltage application method in which when applying a pulse wave intermittently, the time for applying the pulse wave is made constant and the interval for applying the pulse wave is changed. The time for applying the pulse wave is a constant time between 10 ms and 500 ms, and the interval time for applying the pulse wave is changed between 10 ms and 1 s. When the interval time is short, the stimulus given to the living body becomes strong, and when the interval time is long, the stimulus given to the living body becomes weak. The stimulus given to the living body can be adjusted by changing the interval time for applying the pulse wave.
図4(e)は、パルス波を断続的に印加するときに、パルス波を印加する間隔を一定にし、パルス波を印加する時間を変化させる電圧印加方法を示す。パルス波を印加する間隔時間は、10ms〜1sの間の一定時間とし、パルス波を印加する時間を1ms〜50msの間で変化させる。印加する時間が長いと生体に与える刺激は、強くなり、印加する時間が短いと生体に与える刺激は、弱くなる。パルス波を印加する時間を変えることにより、生体に与える刺激を調整することができる。 FIG. 4E shows a voltage application method in which, when a pulse wave is applied intermittently, the interval at which the pulse wave is applied is constant and the time for applying the pulse wave is changed. The interval time for applying the pulse wave is a constant time between 10 ms and 1 s, and the time for applying the pulse wave is changed between 1 ms and 50 ms. When the application time is long, the stimulus given to the living body becomes strong, and when the application time is short, the stimulus given to the living body becomes weak. The stimulus given to the living body can be adjusted by changing the time for applying the pulse wave.
上述のようにパルス波を形状記憶合金本体6に印加することにより形状記憶合金本体6を振動させ、生体の触覚に情報を伝達することができる。形状記憶合金本体6の形状を、馬蹄形にしているので、その頂点が人体の触覚を感じる部位に当たるように配置すれば、より良く触覚に情報を伝達することができる。また、小型振動アクチュエータ1は、小型にすることができるので、極めて微小な部分への刺激が可能である。小型振動アクチュエータ1を手に装着するときは、敏感な部分として中指、小指の付け根、人差し指の先端などが確認されているので、その部分に重点的に配置すればよい。また、安全性の面でも形状記憶合金本体6に加える電圧は数ボルトと低く、特に絶縁性を必要とせず、温度もそれほど上がらないので特に温度に注意する必要もない。
By applying a pulse wave to the shape
本実施形態に係る小型振動アクチュエータ1の機械振動を情報伝達手投とする情報伝達装置は、小型軽量で、エネルギー効率が良く、高周波まで応答可能であり、振動源の分解能も極めて高い。また、単体で0.5Hz程度の振動を与えれば人の脈の様に感じ、10〜200Hzの振動を加えるとびりびりした触覚を与えることができる。
The information transmission device using mechanical vibration of the
この小型振動アクチュエータ1には、種々な用途がある。例えば、人が使用する杖に配設し、杖に信号を送信するときや、犬の首輪に付けて指示をするには小型振動アクチュエータ1を単体で使用すればよい。振動数は1Hz位がよく、振動数がこれより多いと生体に不快感を与え、これより少ないと認知し難い。そして、オン・オフデューティーは、1:20でよく、オンの比率がこれより小さいと生体が認知し難く、これより大きいと振動が連続しない。小型振動アクチュエータ1を単体でなく、複数組み合わせることにより高度な情報を振動により伝達することも可能である。医療教育用の脈発生装置、携帯電話の情報伝送、身障者への情報伝送、アミューズメントなどへの利用も可能である。また、形状記憶合金本体6とリード線部4との接続を本実施形態と異なる他の形態としてもよい。形状記憶合金本体6の一端と中間部とでリード線部4に接続し、リード線部4と接続されていない形状記憶合金本体6の他端を遊端として、遊端を生体に接触させて振動させる。遊端の振幅幅が大きくなるので、より良く触覚に情報を伝達することができる。
The
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る情報伝達装置について図5を参照して説明する。本実施形態に係る情報伝達装置は、上述第1の実施形態に係る情報伝達装置の小型振動アクチュエータ1を複数個用いて生体に情報を与えるものである。図5は、本実施形態に係る情報伝達装置の構成を示す。本実施形態に係る情報伝達装置は、握り棒21の形状をしており、複数の小型振動アクチュエータ1と、小型振動アクチュエータ1を駆動させる駆動アンプ22と、小型振動アクチュエータ1と駆動アンプを接続する配線23とを備えている。小型振動アクチュエータ1は、握り棒21を握持したときに掌の触覚の敏感な部位である指先の腹に形状記憶合金本体6が当接するように握り棒21に貼着されている。このとき、形状記憶合金本体6に駆動アンプ22を介して0.1Hz〜1kHzでの電気信号を印加すると機械振動が発生し、形状記憶合金本体6に当接する掌の部位にその振動が伝達される。さらに電気信号の強弱やその周期を時系列に変化させて、たとえばPWAM波として印加すると、その形状記憶合金22に当接した人体の部位に様々な機械振動の組み合わせを時系列で体感させることができる。予めその機械振動の強弱、周期及び組み合わせに何らかの意味を持たせておけば、それが複雑な意味を備えた情報として伝達される。
(Second Embodiment)
An information transmission apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The information transmission device according to the present embodiment provides information to a living body using a plurality of
(第3の実施形態)
本発明の第3の実施形態に係る情報伝達装置について図6を参照して説明する。本実施形態に係る情報伝達装置は、上記第1の実施形態に係る情報伝達装置の小型振動アクチュエータ1により人体の背中に情報を伝達するものである。図6は、本実施形態に係る情報伝達装置の構成を示す。本実施形態に係る情報伝達装置は、複数の小型振動アクチュエータ1と、小型振動アクチュエータ1を駆動させる駆動アンプ22と、小型振動アクチュエータ1と駆動アンプを接続する配線23とを備えている。本実施形態に係る形状記憶合金本体6は、馬蹄形に成形した薄片板としている。形状記憶合金本体6を人体の背中全体に貼着し、第2の実施形態と同様に駆動アンプ22を介して電気信号を印加すると複雑な情報を背中に伝達することができる。なお、この薄片板を直接人体に貼着せずに、人体の触覚に敏感な部位が触れる生活用具、例えば、椅子の背もたれ、杖、携帯電話などに複数の薄片板を適宜貼着する構造とすることもできる。
(Third embodiment)
An information transmission apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The information transmission device according to the present embodiment transmits information to the back of the human body by the
(第4の実施形態)
本発明の第4の実施形態に係る情報伝達装置について図7(a)、図8、及び図9を参照して説明する。本実施形態に係る情報伝達装置は、上述第1の実施形態に係る情報伝達装置の小型振動アクチュエータ1を複数個用いて生体に触覚の動的感覚を与えるものである。図7(a)は、本実施形態に係る情報伝達装置の構成を示す。本実施形態に係る情報伝達装置は、複数の小型振動アクチュエータ1と、小型振動アクチュエータ1に印加するパルス電圧を発生するマルチパルス発生器7と、パルス電圧を増幅するマルチ電圧増幅器8と、を備えている。複数の小型振動アクチュエータ1は、複数の列となって面状に配置され、それぞれの形状記憶合金本体6が生体に触れるように配設されている。形状記憶合金本体6は、それぞれがマルチ電圧増幅器8に接続されており、個別にパルス波を印加されるので、該情報伝達装置に覆われた任意の箇所の小型振動アクチュエータ1の形状記憶合金本体6を振動させ、生体に情報を与えることができる。
(Fourth embodiment)
An information transmission apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 7 (a), 8 and 9. FIG. The information transmission device according to the present embodiment gives a tactile dynamic sensation to a living body by using a plurality of
図7(a)での小型振動アクチュエータ1の配置位置を座標で示し、L点の位置を(0,0)とし、L点から矢印X方向に順に(1,0)(2,0)とする。また、L点から矢印Y方向に順に(0,1)(0,2)とする。配置位置を指定して小型振動アクチュエータ1を示すときは、小型振動アクチュエータ1(0,0)のように小型振動アクチュエータ1の名称と配置位置の座標とを共に示す。
The arrangement position of the
本実施形態に係る情報伝達装置へのパルス波の印加方法を図8及び図9を参照して説明する。図8は、生体の60mm程離れた2箇所(A、B点)に装着した小型振動アクチュエータ1を同時に振動させ、該2箇所のパルス波の波高値を変化させたときの、生体が感じる触感を示す。横軸は、時間を示し、縦軸は、2箇所(A、B点)それぞれに装着された小型振動アクチュエータ1の形状記憶合金本体6に印加されたパルス波の波高値を示す。また、A、B点に与えられた刺激の大きさと生体が感じる刺激の位置の関係をグラフの横に刺激Cと触角点Dの記号で示す。刺激Cの記号の大きさは、刺激の大きさを表し、触覚点Dの記号の位置は、生体がA、B点の間のどの位置に振動源を感じたかを示す。図8(a)では、A点及びB点のパルス波の波高値は、同じ1Vであるので、生体は、A、B点の中間点に振動源が有るように感じる。図8(b)では、A点の波高値が1VでB点の波高値が0.5Vであるので、生体は、A点に近い方に振動源が有るように感じる。図8(c)では、A点の波高値が0.5VでB点の波高値が1Vであるので、生体は、B点に近い方に振動源が有るように感じる。図8(d)では、A点の波高値が0.2VでB点の波高値が1Vであるので、生体は、図8(c)よりも更にB点に近い方に振動源が有るように感じる。このようにして実際には振動源が存在していない箇所に振動源が有るように触覚に感じさせるファントムセンセーションを起こすことができる。
A method of applying a pulse wave to the information transmission apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows a tactile sensation felt by the living body when the
次に、A、B点に同じ高さの波高値のパルス波を、時間差をもって印加したときの生体に与える触感を、図9を参照して説明する。図9は、図8と同様に横軸は、時間を示し、縦軸は、パルス波の波高値を示す。また、振動源の移動速度の触感を移動感覚Eの記号で示す。移動感覚Eの矢印の記号のうねりで生体が感じた振動源の移動速度の様子を示し、うねりが多いほど遅く感じたことを表す。図9(a)乃至図9(d)ともA、B点のパルス波の波高値は1Vであるが、A点へのパルス電圧の印加からB点へパルス電圧を印加するまでの時間差が異なっており、図9(a)では100msで、図9(b)では200msで、図9(c)では350msで、図9(d)では500msとなっている。そして、図9(a)の印加条件では、生体は、振動源がA点からB点へ速く移動したように触覚に感じる。そして、A、B点へのパルス波を印加する時間差が大きくなるにつれて、生体は、振動源がA点からB点へ遅く移動したように触覚に感じさせる仮現運動を起こすことができる。 Next, a tactile sensation given to a living body when a pulse wave having the same height at points A and B is applied with a time difference will be described with reference to FIG. In FIG. 9, as in FIG. 8, the horizontal axis indicates time, and the vertical axis indicates the peak value of the pulse wave. Further, the tactile sensation of the moving speed of the vibration source is indicated by a symbol of movement sense E. The state of the moving speed of the vibration source felt by the living body is indicated by the swell of the arrow symbol of the movement sensation E, and the slower the swell, the slower the feeling is felt. 9A to 9D, the peak value of the pulse wave at the points A and B is 1 V, but the time difference from the application of the pulse voltage to the point A to the application of the pulse voltage to the point B is different. 9 (a), 100 ms, FIG. 9 (b), 200 ms, FIG. 9 (c), 350 ms, and FIG. 9 (d), 500 ms. 9A, the living body feels tactile as if the vibration source moved from point A to point B quickly. Then, as the time difference for applying the pulse wave to the points A and B becomes larger, the living body can cause an apparent movement that makes the tactile sensation feel as if the vibration source moved from the point A to the point B slowly.
上述のように2箇所の小型振動アクチュエータ1への印加条件により、生体の触覚に種々の情報を伝達することができる。本実施形態に係る情報伝達装置の動作について図7(a)を参照して説明する。図7(a)の小型振動アクチュエータ1それぞれに波高値の差異、時間差、印加時間などを適宜制御した信号を与えることにより、小型振動アクチュエータ1を配置した面全体に対し、振動源が移動しているかのような触感を与え、文字情報を伝達することができる。例えば、小型振動アクチュエータ1(0,2)に波高値1Vのパルス波を印加して振動させ、次に、500ms後に小型振動アクチュエータ1(1,2)に波高値1Vのパルス波を印加して振動させる。続けて同様に(2,2)(3,2)(4,2)(5,2)(6,2)の小型振動アクチュエータ1に順にパルス波を印加して振動させる。該情報伝達装置を装着された生体の触覚は、(0,2)の位置から順に(1,2)(2,2)(3,2)(4,2)(5,2)(6,2)の位置にかけて、振動源が移動し、なぞられたように感じる。このことを利用して、生体の触覚に文字情報を伝達することができる。
As described above, various information can be transmitted to the tactile sensation of the living body according to the application conditions to the two
文字情報の具体的な伝達方法を、図7(b)を参照して説明する。図7(b)では、パルス波を印加する小型振動アクチュエータ1を斜線でハッチングした枠で囲み示している。例えば、「大」の文字を伝達するとき、まず波高値1Vのパルス波を(0,4)から(1,4)(2,4)(3,4)(4,4)(5,4)(6,4)へ500ms間隔で順に印加して振動させる。次に数秒後に同様に(3,6)から(3,5)(3,4)(3,3)(2,2)(1,1)(0,0)へ順に印加して振動させる。更に、数秒後に(3,6)から(3,5)(3,4)(3,3)(4,2)(5,1)(6,0)へ順に印加して振動させる。このように小型振動アクチュエータ1にパルス波を印加すると、生体は(0,4)から(6,4)へ、(3,6)から(0,0)へ、(3,6)から(6,0)へかけて振動源が移動し、なぞられたように感じて「大」の文字を認識することができる。「大」の文字の位置にある小型振動アクチュエータ1に同時にパルス波を印加して振動させても、生体は複数個所に振動を感じるだけで文字を認識することができないが、このように印加する時間の間隔をあけて小型振動アクチュエータ1に順にパルス波を印加することにより文字情報を生体に伝達することができる。
A specific method for transmitting character information will be described with reference to FIG. In FIG. 7B, the
本実施形態に係る情報伝達装置と画像を同期させることで振動を伴う情報伝送が可能である。また、音階情報や会話などの複雑な情報を人間の触覚に伝達することができる。具体的な適用例を次にあげる。第1の適用例は、音声データや文字データを点字や文字情報として呈示し、また、点字ブロック、階段、ゲート及び交差点等から発信される信号データや任意の対象物の形状を触覚への情報に変換して呈示する情報伝達装置であって、身障者の人に有効な情報を伝達することができる。本適用例では、小型振動アクチュエータ1が配設されている部分が情報伝達装置本体部分と一体であっても、分離していても構わない。第2の適用例は、第1の適用例における情報伝達装置であって、カメラ部を備えており、画像データを触覚への情報に変換するものである。第3の適用例は、パソコン等とUBS接続をすることができ、パソコンの画面中から文字や記号を読取り、文字情報に変換し、また、任意の対象物の形状を触覚への情報に変換して呈示するものであって、パソコンからの情報を触覚で知ることができる。第4の適用例は、腕時計への適用で、複数の小型振動アクチュエータ1を備え、時間を文字情報として人体に伝達する情報伝達装置であり、装着している人は、腕時計を見なくても触覚により時間を知ることができる。第5の適用例は、自動車のハンドルへの適用であり、小型振動アクチュエータ1をハンドル部分に配設する。情報伝達装置は、居眠り運転の警告やカーナビゲーションからの自動車の進行方向の情報を運転者の触覚へ伝達する。
Information transmission with vibration is possible by synchronizing the image with the information transmission apparatus according to the present embodiment. In addition, complex information such as scale information and conversation can be transmitted to the human sense of touch. Specific application examples are as follows. In the first application example, voice data and character data are presented as Braille and character information, and signal data transmitted from Braille blocks, stairs, gates, intersections, etc. It is an information transmission device that converts and presents information, and can transmit effective information to persons with disabilities. In this application example, the portion where the
本発明に係る情報伝達装置は、小型振動アクチュエータ1を線状に配置してもよく、線状に配置すれば小型化することができ、必要な部位のみに情報を伝達することができる。また、小型振動アクチュエータ1を立体的に配置してもよく、生体に沿わせて立体的に配置すれば、生体により多くの情報を伝達することができる。
In the information transmission apparatus according to the present invention, the
該情報伝達装置は、目、耳などに障害のある障害者に対する情報伝達手段や意志の疎通手段としてその機能を最大限に発揮させることができる。また、他人には騒音になるなどの制約から音情報で伝達が規制される環境下では有効に機能させることができる。また、機械振動による触覚の疑似体験ができるので医療、各種訓練、ゲーム、それにマジックハンドなど隔壁内の現象の再現などにも活用することができる。 The information transmission apparatus can maximize its functions as information transmission means and communication means for persons with disabilities in the eyes and ears. Moreover, it can function effectively in an environment where transmission is restricted by sound information due to restrictions such as noise for others. In addition, since a simulated experience of tactile sensation by mechanical vibration is possible, it can be used for medical treatment, various trainings, games, and reproduction of phenomena in the bulkhead such as a magic hand.
なお、本発明は、上記各種実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば形状記憶合金本体6は、直径50μm、長さ50mmで2Ωの線状としたが、直径や長さや抵抗値に拘らず、パルス波を印加したときに振動が発生するように調整すればよい。また、形状記憶合金本体6の形状は、薄片板に成形したものでもよい。また、形状記憶効果によって所定の温度以上になると、形状記憶合金本体6が屈曲することにより振動を起こすようにしてもよい。また、振動により情報を伝える生体は人間のみに限らず犬などの動物でもよい。また、パルス波の波高値や印加時間や無印加時間等の印加条件も、形状記憶合金本体6が振動するように調整すればよい。
In addition, this invention is not restricted to the structure of the said various embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the meaning of invention. For example, the shape memory alloy
1 小型振動アクチュエータ
2 パルス発生器
6 形状記憶合金本体
31 振動モータ
32 駆動アンプ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
形状記憶合金本体と、
前記形状記憶合金本体に、信号伝達のためのオン・オフデューティーを有し、同一、又は異なる波高値のパルス電圧を印加するパルス発生器と、を備え、
前記形状記憶合金本体は馬蹄形に屈曲されて両端が固定され、該合金本体の中間部が生体に接触可能に構成され、
前記パルス電圧の印加により該合金本体の馬蹄形部分の長さが変化することを繰り返すことにより機械振動を生じさせ、生体の触覚に情報を伝達することができるようにしたことを特徴とする生体への情報伝達装置。 In an information transmission device to a living body using a shape memory alloy,
A shape memory alloy body;
The shape memory alloy main body comprises an on / off duty for signal transmission, and a pulse generator for applying a pulse voltage having the same or different peak value,
The shape memory alloy body is bent into a horseshoe shape and fixed at both ends, and the middle part of the alloy body is configured to be able to contact a living body,
To a living body characterized in that mechanical vibration is generated by repeatedly changing the length of the horseshoe-shaped portion of the alloy body by applying the pulse voltage, and information can be transmitted to the tactile sense of the living body. of the information transmission device.
前記パルス発生器は、それら隣り合う複数の該形状記憶合金本体に、
同時にパルス電圧を印加する場合は、時間経過の前後で少なくとも一方の波高値が異なるパルス電圧を印加し、
同じ波高値のパルス電圧を印加する場合は、一方に対して他方に時間差をもってパルス電圧を印加することにより、該合金本体に接触している生体に、隣り合う該合金本体間で物が移動したような感覚を与えるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の生体への情報伝達装置。 A plurality of the shape memory alloy main bodies are linearly or planarly or three-dimensionally arranged,
The pulse generator has a plurality of adjacent shape memory alloy bodies ,
When applying a pulse voltage at the same time, apply a pulse voltage with a different peak value before and after the passage of time,
When applying a pulse voltage of the same peak value, by applying a pulse voltage with a time difference to the other, the object moved between the adjacent alloy bodies to the living body in contact with the alloy body. The information transmission device to a living body according to claim 1, wherein the sense is given.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006130824A JP4291830B2 (en) | 2005-07-15 | 2006-05-09 | Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005207551 | 2005-07-15 | ||
JP2006130824A JP4291830B2 (en) | 2005-07-15 | 2006-05-09 | Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007048268A JP2007048268A (en) | 2007-02-22 |
JP4291830B2 true JP4291830B2 (en) | 2009-07-08 |
Family
ID=37851011
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006130824A Active JP4291830B2 (en) | 2005-07-15 | 2006-05-09 | Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4291830B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5118777B1 (en) * | 2012-04-06 | 2013-01-16 | 株式会社エスシーエー | Peripheral nerve examination device |
JP2014067277A (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Kyocera Corp | Mobile terminal device, program, and password input method |
JP2015064814A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Operation input device, and information processing apparatus including the same |
JP2017026328A (en) * | 2015-07-15 | 2017-02-02 | 株式会社エスシーエー | Input device with shape memory alloy wire |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4739302B2 (en) * | 2007-09-14 | 2011-08-03 | 独立行政法人科学技術振興機構 | Penetrating tactile sense presentation device |
JP2012019852A (en) * | 2010-07-13 | 2012-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Respiration guiding device |
JP6417583B2 (en) * | 2014-04-25 | 2018-11-07 | セイコーエプソン株式会社 | Vibration display device |
JP6810544B2 (en) * | 2016-07-06 | 2021-01-06 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Operating device |
CN109416584B (en) * | 2016-07-07 | 2022-08-02 | 索尼公司 | Information processing apparatus, information processing method, and program |
JP6172648B1 (en) * | 2017-03-21 | 2017-08-02 | 株式会社エスシーエー | Information transmission device and neuropathy inspection device using the same |
EP4323647A1 (en) * | 2021-04-14 | 2024-02-21 | Cambridge Mechatronics Limited | Sma actuator assembly |
GB2612116A (en) * | 2021-10-22 | 2023-04-26 | Cambridge Mechatronics Ltd | SMA actuator assembly |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6146284A (en) * | 1984-08-13 | 1986-03-06 | 三輪 敬之 | Vibration generator |
JPH09171347A (en) * | 1995-12-20 | 1997-06-30 | Nippon Signal Co Ltd:The | Braille display device |
JPH11203040A (en) * | 1998-01-16 | 1999-07-30 | Fuji Xerox Co Ltd | Touch sense display |
JP2000249781A (en) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Rhythm Watch Co Ltd | Braille-character display clock |
JP2004184691A (en) * | 2002-12-03 | 2004-07-02 | Seiko Epson Corp | Braille display device |
-
2006
- 2006-05-09 JP JP2006130824A patent/JP4291830B2/en active Active
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5118777B1 (en) * | 2012-04-06 | 2013-01-16 | 株式会社エスシーエー | Peripheral nerve examination device |
JP2014067277A (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Kyocera Corp | Mobile terminal device, program, and password input method |
JP2015064814A (en) * | 2013-09-26 | 2015-04-09 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | Operation input device, and information processing apparatus including the same |
JP2017026328A (en) * | 2015-07-15 | 2017-02-02 | 株式会社エスシーエー | Input device with shape memory alloy wire |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2007048268A (en) | 2007-02-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4291830B2 (en) | Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means | |
JP4395572B2 (en) | Tactile information transmission device using mechanical vibration of shape memory alloy as information transmission means | |
KR101419150B1 (en) | Device for transmitting information to a living being | |
Culbertson et al. | A social haptic device to create continuous lateral motion using sequential normal indentation | |
JP5079820B2 (en) | Tactile stimulation device and device using the same | |
Pasquero et al. | STReSS: A practical tactile display system with one millimeter spatial resolution and 700 Hz refresh rate | |
KR100958908B1 (en) | Tactile display apparatus and method thereof | |
JP2011096133A (en) | Information transmitter to living body | |
WO2018092595A1 (en) | Vibration presentation device, vibration presentation method, and program | |
JP2017073101A (en) | Tactile and force information providing system | |
JP2008146649A (en) | Visual and tactile sense display device | |
JP5538777B2 (en) | Information presentation device, information presentation system, and program | |
US11205329B2 (en) | Haptic devices to create the sensation of continuous lateral motion | |
Huang et al. | A skin-integrated multimodal haptic interface for immersive tactile feedback | |
Kim et al. | Small and lightweight tactile display (SaLT) and its application | |
JP6955229B2 (en) | Tactile information presentation system | |
JP6943807B2 (en) | Tactile information presentation device | |
Jin et al. | VT-ware: A wearable tactile device for upper extremity motion guidance | |
CN116841396A (en) | Haptic glove device based on vibration and skin displacement control and rendering method | |
Kim et al. | SaLT: Small and lightweight tactile display using ultrasonic actuators | |
Manresa-Yee et al. | A vibrotactile interface to motivate movement for children with severe to profound disabilities | |
JP3574554B2 (en) | Tactile presentation method and device | |
KR101284132B1 (en) | Dielectricpolymer high-perpormance driver, actuator and vibratingmotor using the driver, method for operating the actuator, apparatus for providing tactile feedback and apparatus for providing tactile feedback to sight and hearing disabled person | |
Sawada | Tactile display using the micro-vibration of shape-memory alloy wires and its application to tactile interaction systems | |
Yang et al. | Development of vibrotactile pedestal with multiple actuators and application of haptic illusions for information delivery |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070302 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20080804 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20080821 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080909 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081020 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081118 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090317 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090403 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4291830 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120410 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130410 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150410 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |