WO2021090712A1 - 触覚提示装置、流体制御装置、流体制御方法及びプログラム - Google Patents
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- G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
Definitions
- This technology relates to a technology such as a tactile presentation device that presents a tactile sensation to a user.
- Patent Document 1 discloses a type of tactile output device that is used by being worn on a finger.
- This tactile output device includes a compression spring that urges the contact material that comes into contact with the finger from the side opposite to the finger, and a dielectric elastomer that attracts the contact material to the side opposite to the finger side.
- the voltage applied to the dielectric elastomer is adjusted to relax and contract the dielectric elastomer to move the contact material, thereby changing the tactile sensation given to the user's finger.
- the purpose of this technology is to provide a technology capable of presenting various tactile sensations to the user.
- the tactile presentation device includes a first deformable layer, a second deformable layer, and a driving unit.
- the first deformed layer is located on the surface side.
- the second deformed layer is located inside the first deformed layer.
- the driving unit includes a first space that holds the fluid between the first deformed layer and the second deformed layer, and a second space that holds the fluid inside the second deformed layer. In, the inflow and outflow of the fluid is controlled by the drive thereof.
- the driving unit controls the inflow and outflow of the fluid so that the first deformed layer and the second deformed layer are separated from each other by controlling the inflow and outflow of the fluid. And a second state in which at least a part of the second deformation layer is close to each other may be switched.
- the hardness of the first deformed layer and the second deformed layer may be different at least in a part.
- the first deformed layer and the second deformed layer each have a close portion close to each other in the second state, and at least the close portion of the first deformed layer and the first deformed layer.
- the hardness of the proximity portion of the deformed layer of 2 may be different.
- the proximity portion of the second deformation layer may be harder than the proximity portion of the first deformation layer.
- the proximity portion of the first deformation layer may be harder than the proximity portion of the second deformation layer.
- the Young's modulus of one of the first deformed layer and the second deformed layer in the proximity portion may be 100 MPa or more, and the Young's modulus of the other proximity portion may be less than 100 MPa.
- the first deformed layer and the second deformed layer may have different shapes at least in part.
- the first deformed layer and the second deformed layer each have a close portion close to each other in the second state, and at least the close portion of the first deformed layer and the first deformed layer.
- the shape of the proximity portion of the deformed layer of 2 may be different.
- the first deformed layer and the second deformed layer have adjacent portions that are close to each other in the second state, respectively, and the first deformed layer and the second deformed layer.
- the deformed layer may have a fitting mechanism for fitting the portions close to each other in the second state.
- the fitting mechanism has a concave portion of one of the first deformed layer and the second deformed layer, and a convex portion of the other adjacent portion, which fits into the concave portion. It may include a part.
- the tactile presentation device may further include a locking mechanism for locking the convex portion with respect to the concave portion in a state where the convex portion is fitted to the concave portion.
- the tactile presentation device may further include a lock mechanism for locking the convex portion with respect to the concave portion in a state where the convex portion is fitted to the concave portion.
- At least one of the first deformed layer and the second deformed layer may have a temperature adjusting unit capable of adjusting the temperature.
- At least one of the first deformed layer and the second deformed layer may have a vibrating portion.
- the tactile presentation device may further include a sensor unit that acquires information regarding at least one of the first space and the second space.
- the properties of the fluid flowing in and out of the first space and the fluid flowing in and out of the second space may be different.
- the fluid control device includes a first deformation layer, a second deformation layer, and a drive unit.
- the first deformed layer is located on the surface side.
- the second deformed layer is located inside the first deformed layer.
- the driving unit includes a first space that holds the fluid between the first deformed layer and the second deformed layer, and a second space that holds the fluid inside the second deformed layer. In the first state in which the first deformed layer and the second deformed layer are separated by controlling the inflow and outflow of the fluid, and at least the second deformed layer and the second deformed layer. It switches between a second state in which some are close to each other.
- the fluid control method includes a first space for holding a fluid between a first deformed layer located on the surface side and a second deformed layer located inside the first deformed layer.
- the inflow and outflow of the fluid is controlled in the second space that holds the fluid inside the second deformation layer.
- the program according to the present technology includes a first space for holding a fluid between a first deformed layer located on the surface side and a second deformed layer located inside the first deformed layer, and the first deformed layer.
- the computer is made to execute the process of controlling the inflow and outflow of the fluid.
- FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the tactile presentation device 100 according to the first embodiment of the present technology.
- the tactile presentation device 100 is provided on the housing 10, the first deformable layer 1a and the second deformable layer 1b provided inside the housing 10, and the outside of the housing 10. It is provided with a flow path portion 20.
- the tactile presentation device 100 includes a supply source 30 capable of supplying a fluid to the flow path unit 20, a drive unit 40 provided in the flow path unit 20, and a control device 50 for controlling the drive unit 40. ..
- the housing 10 is formed in a tubular shape having a bottom portion 11.
- the housing 10 is formed in a shape such as a cylinder or a square cylinder.
- the first deformable layer 1a and the second deformable layer 1b are each formed into a thin film and are deformable.
- various rubbers such as silicon rubber and natural rubber are typically used in consideration of elasticity.
- the first deformable layer 1a and the second deformable layer 1b may be made of a material other than rubber, such as resin, metal, and wood.
- the entire outer peripheral portion of the first deformable layer 1a and the second deformable layer 1b is fixed to the inner wall of the housing 10 with an adhesive or the like.
- the first deformation layer 1a is arranged on the surface side.
- the second deformed layer 1b is arranged at a position inside (lower layer side) of the first deformed layer 1a and at a predetermined interval from the first deformed layer 1a.
- the surface of the first deformable layer 1a is exposed to the outside, and this surface is in contact with a part of the user's body such as a hand or a finger.
- the internal space of the housing 10 is divided into two spaces, a first space 2a and a second space 2b.
- the first space 2a is a space surrounded by the first deformable layer 1a, the second deformable layer 1b, and the wall portion on the upper part of the housing 10, and it is possible to hold the fluid inside the space.
- the second space 2b is a space surrounded by the second deformable layer 1ba, the bottom portion 11 of the housing 10, and the wall portion below the housing 10 (the space inside (lower layer side) of the second deformable layer 1b). It is possible to hold the fluid inside it.
- first space 2a and the second space 2b are provided with an inflow / outflow port through which fluid can flow in and out, there are no holes or the like in other places, and the space is sealed.
- the fluid held in the first space 2a and the second space 2b may be, for example, a gas such as air or helium, or a liquid such as water or oil.
- the type of fluid is not particularly limited, and various fluids can be used.
- the flow path portion 20 is configured to allow fluid to flow between the supply source 30, the first space 2a and the second space 2b.
- the flow path portion 20 has a pipe 21 having both ends connected to the supply source 30. Further, the flow path portion 20 has a first connecting pipe 22a that connects the pipe 21 and the first space 2a, and a second connecting pipe 22b that connects the pipe 21 and the second space 2b.
- the pipe 21 has a flow path through which the fluid flows.
- the first connecting pipe 22a has an outflow port for allowing the fluid to flow into the first space 2a and for causing the fluid to flow out from the first space 2a.
- the second connecting pipe 22b has an outflow port for the fluid to flow into the second space 2b and for the fluid to flow out of the first space 2a.
- a through hole penetrating the housing 10 is provided at a position corresponding to the first space 2a in the upper part of the housing 10, and one end side of the first connecting pipe 22a is inserted into the through hole. And fixed.
- a through hole penetrating the housing 10 is provided at a position corresponding to the second space 2b in the lower part of the housing 10, and one end side of the second connecting pipe 22b is provided in this through hole. On the other hand, it is inserted and fixed.
- the pipe 21 has a first connecting portion 21a at a position connected to the first connecting pipe 22a, and has a second connecting portion 21b at a position connected to the second connecting pipe 22b. doing.
- the diameter of the first connecting portion 21a and the second connecting portion 21b is formed in the pipe 21 to be larger than that of the other portions.
- the first connecting portion 21a is provided with a through hole that penetrates the pipe 21 in the radial direction, and the other end side of the first connecting pipe 22a is inserted and fixed to the through hole.
- the second connecting portion 21b is provided with a through hole that penetrates the pipe 21 in the radial direction, and the other end side of the second connecting pipe 22b is inserted and fixed to the through hole. ing.
- the drive unit 40 independently controls the inflow and outflow of fluid in the first space 2a and the second space 2b by driving according to the control of the control device 50 (control unit).
- the drive unit 40 is in a separated state (first state) in which the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are separated from each other, and the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1a and the second. It switches between a close state (second state) in which at least a part of the deformed layer 1b of the above is close to each other.
- the drive unit 40 includes a first actuator 41a, a second actuator 41b, and a third actuator 41c provided in the flow path of the pipe 21.
- the first actuator 41a is arranged in the flow path between the supply source 30 and the first connecting portion 21a, and the first actuator 41a is located between the supply source 30 and the first space 2a.
- the second actuator 41b is arranged in the flow path between the first connecting portion 21a and the second connecting portion 21b, and the second actuator 41b is in the first space 2a and the second space 2b. It is located in between.
- the third actuator 41c is arranged in the flow path between the second connecting portion 21b and the supply source 30, and the third actuator 41c is located between the second space 2b and the supply source 30. ing.
- the actuator 41 is of a type that generates a pressure gradient in one direction.
- the first actuator 41a generates a pressure gradient from the supply source 30 side toward the first space 2a side
- the second actuator 41b generates a pressure gradient from the first space 2a side to the second space 2a side.
- a pressure gradient is generated toward the space 2b side.
- the third actuator 41c creates a pressure gradient from the second space 2b side toward the supply source 30 side.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of the actuator 41.
- a piezoelectric diaphragm pump is shown as an example of the actuator 41.
- This diaphragm pump has a piezoelectric diaphragm 42 inside.
- the piezoelectric diaphragm 42 vibrates in response to an applied voltage to generate a pressure gradient in one direction, whereby a fluid can flow.
- check valves 43 and 44 for preventing backflow are provided on the outflow side and the outflow side of the fluid.
- the check valve 43 on the inflow side may be omitted.
- This piezoelectric diaphragm pump is capable of creating a pressure gradient in one direction when a voltage is applied and allowing fluid to flow in that direction.
- the piezoelectric diaphragm is used when a pressure gradient is generated in the direction of backflow when the piezoelectric diaphragm is not vibrating when no voltage is applied (for example, a second space than the first space 2a).
- the pressure of 2b is high, etc.
- the actuator 41 is of a type that generates a pressure gradient in one direction, but the actuator 41 may be of a type that generates a pressure gradient in both directions.
- any kind of actuator 41 such as a fan, a blower, and a pump may be used.
- the actuator 41 may be a turbo type that rotates an impeller, a positive displacement type that moves a fluid existing in a certain space volume by reciprocating motion or a rotary motion, or another special type such as a configuration using a compressed fluid and a solenoid valve. May be used.
- the supply source 30 is configured to be able to supply a fluid to the first space 2a and the second space 2b via the flow path portion 20.
- the supply source 30 shown in FIG. 1 is shown separately for convenience, the supply source 30 shown in the figure is the same.
- the supply source 30 may be a compressed air pressure source such as an air compressor, for example, when the fluid used is air.
- the fluid used is a liquid such as water, or a special gas other than air (for example, helium)
- a tank capable of storing the fluid may be used.
- the supply source 30 can be omitted. In this case, both ends (or one end) of the pipe 21 are released to the atmosphere, and the atmosphere becomes the supply source 30 as it is (for this reason, the supply source 30 is indicated by a broken line in the figure).
- the control device 50 includes a control unit, a storage unit, a communication unit, and the like.
- the control unit executes various calculations based on various programs stored in the storage unit, and controls each unit of the tactile presentation device 100 in an integrated manner.
- the control unit independently controls the inflow and outflow of the fluid in the first space 2a and the second space 2b by driving the drive unit 40 according to the program stored in the storage unit.
- the control unit is realized by hardware or a combination of hardware and software.
- the hardware is configured as a part or all of the control unit, and the hardware includes CPU (Central Processing Unit), DSP (Digital Signal Processor), FPGA (Field Programmable Gate Array), and ASIC (Application Specific Integrated Circuit). , Or something similar to these.
- the storage unit includes various programs required for processing of the control unit, a non-volatile memory for storing various data, and a volatile memory used as a work area of the control unit.
- the communication unit is configured to be able to communicate with a device other than the tactile presentation device 100.
- the control device 50 may be a device (for example, a micro controller) dedicated to the tactile presentation device 100, or a PC (Personal Computer: desktop PC, laptop PC, tablet PC, server device on the network, etc.). Alternatively, it may be another general-purpose device such as a mobile phone (including a personal computer).
- a device for example, a micro controller
- PC Personal Computer: desktop PC, laptop PC, tablet PC, server device on the network, etc.
- it may be another general-purpose device such as a mobile phone (including a personal computer).
- hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b will be described.
- the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are different, and the second deformed layer 1b is configured to be harder than the first deformed layer 1a.
- "hardness” refers to the small amount of deformation in the in-plane direction of the deformed layer 1 when a constant pressure difference occurs in the vertical direction of the deformed layer 1 (elongation in the in-plane direction). It means (difficulty).
- the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b is 1. 2. Young's modulus of the material used for the deformable layer 1. It may differ due to any one of the thicknesses of the deformed layer 1.
- the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are made of materials having different Young's modulus. For example, although the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are configured to have the same thickness (although they may be different), the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are young. Since the materials are composed of materials having different rates, the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are different (the higher the Young's modulus, the harder).
- the second deformable layer 1b is harder than the first deformable layer 1a.
- the first deformable layer 1a is made of rubber such as silicon rubber, and the second deformable layer is formed.
- 1b is composed of rubber, resin, metal, wood or the like having a higher Young's modulus than the first deformed layer 1a.
- the first deformable layer 1a may be made harder than the second deformable layer 1b.
- the second deformable layer 1b is made of rubber such as silicon rubber.
- the first deformed layer 1a is made of rubber, resin, metal, wood or the like having a higher Young's modulus than the first deformed layer 1a.
- the thicknesses of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are different.
- the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are made of the same material (although they may be different), the thickness of the first deformed layer 1a and the first deformed layer 1a is high. Since they are different, the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are different (the thicker the harder).
- the second deformed layer 1b is harder than the first deformed layer 1a, and in this case, the second deformed layer 1b is thicker than the first deformed layer 1a.
- the first deformed layer 1a may be configured to be harder than the second deformed layer 1b.
- the first deformed layer 1a is configured to be thicker than the second deformed layer 1b. Will be done.
- FIG. 3 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched.
- FIG. 4 is a diagram showing switching of driving of the three actuators 41.
- FIG. 5 is a diagram showing how the fluid circulates between the supply source 30, the first space 2a and the second space 2b.
- the main body that controls the fluid is described as the control unit, but the control of the fluid in this control unit is executed by driving the drive unit 40 (the main body that controls the fluid is driven). May be replaced by part 40).
- the control unit of the control device 50 controls the inflow and outflow of fluid in the first space 2a and the second space 2b to control the inflow and outflow of the fluid in the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b. Switches between a separated state in which the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are separated from each other and a close state in which at least a part of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are close to each other.
- the term “close” to the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b means that the back surface (inside) of the first deformed layer 1a and the surface of the second deformed layer 1b. Including the case where it comes into contact with (outside). Further, “close” means that even if the back surface of the first deformed layer 1a and the surface of the second deformed layer 1b are separated to some extent (closest location), the user can use the surface of the first deformed layer 1a. This includes the case where the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b approach each other to the extent that the tactile sensation is felt when the (outside) is touched.
- control unit drives the second actuator 41b stronger than the first actuator 41a, and drives the third actuator 41b with a strength equal to or less than that of the second actuator 41c (see FIG. 4).
- the pressure in the first space 2a becomes a negative pressure
- the pressure in the second space 2b becomes a positive pressure.
- the fluid in the first space 2a moves to the second space 2b via the flow path portion 20 (see FIG. 5)
- the first space 2a expands
- the first space 2a shrinks.
- the portion near the center of the second deformed layer 1b is pushed up by the fluid in the second space 2b to form the first deformed layer 1a.
- Proximity contact
- the separated state is switched to the close state.
- the portion where the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b (layers adjacent to each other) are close to each other in the proximity state is referred to as a proximity portion 4.
- the proximity portion 4 refers to a region in the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b near the center including the center in the plane direction.
- the two layers of the first deformation layer 1a and the second deformation layer 1b are overlapped in the proximity portion 4.
- the user's feeling of flexibility changes in the proximity portion 4, and the user feels that the proximity portion 4 is harder than before.
- the second deformed layer 1b is configured to be harder than the first deformed layer 1a, the user can see that the surface of the first deformed layer 1a, which was soft, becomes harder in the proximity portion 4. You will feel like it. That is, in the first embodiment, since the second deformable layer 1b is configured to be harder than the first deformable layer 1a, it is possible to present a feeling of flexibility in a wide dynamic range with respect to the user's tactile sensation.
- control unit can finely adjust the feeling of flexibility presented to the user depending on how strongly the second actuator 41b is driven compared to the third actuator 41c when the separated state is switched to the close state. ..
- the control unit drives the first actuator 41a with a strength equal to or higher than that of the second actuator 41b, and drives the third actuator 41c more strongly than the second actuator 41b.
- the pressure in the first space 2a becomes a positive pressure
- the pressure in the second space 2b becomes a negative pressure.
- the fluid from the supply source 30 is supplied to the first space 2a via the flow path portion 20, and the fluid in the second space 2b is returned to the supply source 30 via the flow path portion 20 (FIG. 5).
- the first space 2a expands
- the second space 2b shrinks.
- the second deformed layer 1b separates from the first deformed layer 1a while contracting in the plane direction, and returns to a substantially horizontal state (see the upper side of FIG. 3).
- the proximity state is switched to the separation state.
- the two layers of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are separated as a whole.
- the user's feeling of flexibility changes in the proximity portion 4, and the user feels that the proximity portion 4 is softer than before.
- the second deformed layer 1b is configured to be harder than the first deformed layer 1a
- the user can soften the surface of the hard first deformed layer 1a in the proximity portion 4. You will feel like it. That is, in the first embodiment, since the second deformable layer 1b is configured to be harder than the first deformable layer 1a, it is possible to present a feeling of flexibility in a wide dynamic range with respect to the user's tactile sensation.
- FIG. 6 is a diagram showing each comparative example.
- the four figures in FIG. 6 show a first comparative example, a second comparative example, a third comparative example, and a fourth comparative example in order from the top.
- the tactile presentation device 101 is a type of device that presents a tactile sensation to the user by a reaction force.
- the tactile presentation device 101 includes a contact portion 61 that comes into contact with the user and a reaction force generating portion 62 that generates a reaction force.
- the contact portion 61 is made of a hard material such as resin.
- the reaction force generating unit 62 generates a reaction force by using, for example, torque due to the rotation of the motor, thereby presenting a pseudo-flexible feeling to the user.
- the hardness of the contact portion 61 itself cannot be changed, there is a problem that the dynamic range of the flexibility that can be presented to the user is narrow. In particular, in the first comparative example, there is a problem that it is difficult to make the user feel soft because the contact portion 61 itself is hard.
- the tactile presentation device 102 controls the inflow and outflow of fluid in the space 2 inside the housing 10 to expand and contract the deformable layer 1, thereby giving the user a tactile sensation. It is said to be a type of device that presents.
- this second comparative example has only one deformable layer 1x and only one space 2 for holding the fluid. Therefore, there is a problem that the dynamic range of the flexibility that can be presented to the user is narrow.
- the deformable layer 1x needs to expand and contract, and the deformable layer 1x itself is generally soft, so that there is a problem that it is difficult for the user to feel that it is hard.
- the tactile presentation device 103 according to the third comparative example is a type of device using particle jamming.
- This third comparative example has substantially the same configuration as the second comparative example, but in the third modified example, particles that generate friction are included in the deformed layer 1y.
- the deformation layer 1y is expanded and contracted by controlling the inflow and outflow of the fluid in the space 2, so that the distance between the particles on which the frictional force acts is changed.
- the deformed layer 1y is stretched, the particles are separated from each other, so that the frictional force between the particles is weakened and the deformed layer 1y is softened.
- the deformed layer 1y is shrunk, the particles are closer to each other, so that a strong frictional force is generated between the particles, and the deformed layer 1y becomes harder than when the deformed layer 1y is extended (particle jamming).
- this relationship is utilized to provide the user with a sense of flexibility.
- this third comparative example it is not possible to realize a hardness that does not deform with respect to a force exceeding the coefficient of static friction between the particles, and therefore, there is a problem that the dynamic range of the flexibility that can be presented to the user is narrow. .. Further, there is a problem that it is technically difficult to uniformly include the particles in the deformed layer 1y. Further, in the third comparative example, in order to present the required flexibility, it is necessary to include a certain amount of particles in the deformable layer 1y, and there is a problem that it is difficult to make the deformable layer 1 thinner. ..
- the tactile presentation device 104 according to the fourth comparative example is a type of device that utilizes sheet jamming using a sheet such as cloth.
- a plurality of sheets that generate friction with each other are laminated to form a deformed layer 1z.
- the deformation layer 1z is expanded and contracted by controlling the inflow and outflow of the fluid in the space 2, so that the distance between the surfaces of the sheets on which the frictional force acts is changed.
- the deformed layer 1z In the state where the deformed layer 1z is extended, the surfaces of the sheets are separated from each other, so that the frictional force between the sheets is weakened and the deformed layer 1 is softened.
- the deformed layer 1z when the deformed layer 1z is contracted, the distance between the surfaces of the sheets is shortened, so that a strong frictional force is generated between the surfaces, and the deformed layer 1z becomes harder than when the deformed layer 1z is extended (sheet jamming). ..
- This fourth comparative example also has a problem that the dynamic range of flexibility that can be presented to the user is narrow. For example, in order to make the deformable layer 1z hard, it is necessary to configure the sheet itself so as not to expand and contract, which causes a problem that the sheet itself becomes hard and it is difficult to present the softness to the user.
- the deformable layer 1 has a multi-stage structure (two or more), and the inflow and outflow of the fluid is controlled in a plurality of spaces 2 holding the fluid.
- the inflow and outflow of the fluid is controlled in a plurality of spaces 2 holding the fluid.
- the first embodiment it is possible to present the user with a wide dynamic range of flexibility by switching between the separated state and the close state. For example, it is possible to realize a softness that greatly deforms along the user's finger to a hardness that does not deform even when strongly pressed. That is, in the first embodiment, it is possible to solve the problem in each of the above comparative examples that the dynamic range of the feeling of flexibility is narrow.
- the problem that it is difficult to reduce the thickness as in the third comparative example is solved.
- the deformable layer 1 and the like need to have a multi-layer structure, a certain thickness is required as a whole, but it is smaller than the thickness of the particle jamming type deformable layer 1. It's done.
- the second deformable layer 1b is configured to be harder than the first deformable layer 1a, it is possible to present a feeling of flexibility with a wider dynamic range.
- the second deformed layer 1b is formed to be harder than the first deformed layer 1a has been described, but the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b have the same hardness. It may be composed of. Even in this case, since the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b overlap in the proximity portion 4 in the proximity state, it is possible to appropriately present the user with a feeling of flexibility in a wide dynamic range.
- the first deformed layer 1a may be configured to be harder than the second deformed layer 1b.
- the dynamic range of the flexibility presented to the user is slightly narrowed, the flexibility can be finely adjusted.
- the deformed layer 1 is two layers of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b, and the space 2 is two of the first space 2a and the second space 2b.
- the deformation layer 1 may be three or more layers, and the space 2 may be composed of three or more layers.
- the deformed layer 1 located in the lower layer may be configured so that its hardness becomes harder.
- the deformed layer 1 located in the upper layer may be configured so that its hardness becomes harder.
- a circulation type fluid control in which the fluid circulates in the order of supply source 30 ⁇ first space 2a ⁇ second space 2b ⁇ supply source 30 ⁇ ... Is adopted.
- a circulation type fluid control in which the fluid circulates in the order of the supply source 30 ⁇ the second space 2b ⁇ the first space 2a ⁇ the supply source 30 ⁇ ... May be adopted.
- the first actuator 41a, the second actuator 41b, and the third actuator 41c are arranged in the directions opposite to those shown in FIG.
- the number of actuators 41 is only the number of the space 2 + 1, so that the cost can be reduced.
- FIG. 7 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 105 according to the second embodiment.
- the case where the overall hardness of the second deformable layer 1b is harder than the overall hardness of the first deformable layer 1a has been described.
- the main portion contributing to the change in the feeling of flexibility is the proximity portion 4. Therefore, the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b do not necessarily have to be different as a whole, and the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are at least close to each other 4. It suffices if the hardness is different.
- the hardness of the proximity portion 4 is different between the first deformation layer 1a and the second deformation layer 1f, and the hardness is the same for the portions other than the proximity portion 4 (different). It may be). Therefore, this point will be mainly described.
- the peripheral portion of the proximity portion 4 excluding the proximity portion 4 is referred to as a peripheral portion 5 (non-proximity portion).
- the first deformable layer 1a in the second embodiment has the same configuration as the first deformable layer 1a in the first embodiment.
- the entire deformable layer 1a is made of silicon rubber, natural rubber, or the like. It is composed of various types of rubber and the like.
- the proximity portion 4a and the peripheral portion 5a have the same hardness.
- the adjacent portion 4f thereof is configured to be harder than the first deformed layer 1a, and the peripheral portion 5f has the same hardness as the first deformed layer 1a. (Although it may be different).
- the proximity portion 4f of the second deformable layer 1f is configured to be harder than the peripheral portion 5f of the second deformable layer 1f.
- the peripheral portion 5f of the second deformable layer 1f is made of, for example, various rubbers such as silicon rubber and natural rubber in consideration of elasticity.
- various rubbers such as silicon rubber and natural rubber in consideration of elasticity.
- the proximity portion 4f of the second deformed layer 1f is relatively hard, and the second deformed layer 1f is difficult to extend in the plane direction as a whole. Therefore, it is effective to use highly elastic rubber or the like for the peripheral portion 5f of the second deformable layer 1f.
- the proximity portion 4f of the second deformable layer 1f is made of, for example, rubber, resin, metal, wood or the like having a higher Young's modulus than the first deformable layer 1a (than the peripheral portion 5f of the second deformable layer 1f). Will be done.
- the thickness of the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f is configured to be thicker than the thickness of the proximity portion 4a of the first deformation layer 1a (than the thickness of the peripheral portion 5f of the second deformation layer 1f).
- the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f is thick, but if the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f is harder than the first deformation layer 1a, this The part does not necessarily have to be thick.
- the second embodiment also has the same effect as the first embodiment. For example, by switching between the separated state and the close state, it is possible to present the user with a feeling of flexibility with a wide dynamic range.
- the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f is configured to be harder than the proximity portion 4a of the first deformation layer 1a has been described.
- the proximity portion 4a of the first deformation layer 1a may be configured to be harder than the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f.
- the harder proximity portion 4 is made of a material having a Young's modulus of 100 MPa or more (for example, relatively hard rubber). It may be configured. In this case, the softer proximity portion 4 may be made of a material having a Young's modulus of less than 100 MPa.
- the hardness of the proximity portion 4f of the second deformed layer 1f is set to a Young's modulus of 100 MPa or more and the hardness of the proximity portion 4a of the first deformed layer 1a is set to a Young's modulus of less than 100 MPa, the user is notified. , It is possible to present a feeling of flexibility with a wider dynamic range.
- the hardness of the proximity portion 4a of the first deformed layer 1a is set to a Young's modulus of 100 MPa or more and the hardness of the proximity portion 4f of the second deformed layer 1f is set to a Young's modulus of less than 100 MPa, it is presented to the user.
- the dynamic range of the flexibility is slightly narrowed, it becomes easier to fine-tune the flexibility.
- the harder proximity portion 4 has a Young's modulus of 400 MPa or more (for example, polyethylene or the like), 1 GPa or more (for example, polystyrene or the like), and 10 GPa. It may be composed of the above materials (wood, metal, etc.). In this case, the softer proximity portion 4 may be made of a material having a Young's modulus of less than 100 MPa, less than 1 GPa, or less than 10 GPa.
- FIG. 8 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 106 according to the third embodiment.
- the points different from those of the second embodiment described above will be mainly described.
- the first deformed layer 1g and the second deformed layer 1f have a fitting mechanism 70 for fitting the proximity portions 4 to each other in a close state.
- the fitting mechanism 70 includes a concave portion 71 included in the proximity portion 4g of the first deformation layer 1g and a convex portion 72 included in the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f.
- the thickness of the peripheral portion 4g and the peripheral portion 5g of the first deformed layer 1g are different, and the thickness of the peripheral portion 5g is thicker than the thickness of the peripheral portion 4g.
- the proximity portion 4g of the first deformation layer 1g is connected to the surface side (upper side) of the peripheral portion 5g of the first deformation layer 1g, whereby the position near the center on the back side of the first deformation layer 1g.
- a recess 71 is formed in (proximity portion 4 g).
- the hardness of the peripheral portion 5 g of the first deformed layer 1 g is, for example, a Young's modulus of 100 MPa or more, and the hardness of the adjacent portion 4 g of the first deformed layer 1 g is, for example, a Young's modulus of less than 100 MPa.
- the second deformed layer 1f also has different thicknesses of the proximity portion 4f and the peripheral portion 5f, but contrary to the first deformed layer 1g, the thickness of the proximity portion 4f. It is configured to be thicker than the thickness of the peripheral portion 5f.
- the peripheral portion 5f of the first second deformable layer 1f is connected to the back surface side (lower side) of the proximity portion 4f of the second deformable layer 1f, whereby on the surface side of the second deformable layer 1f.
- a convex portion 72 is formed at a position near the center (proximity portion 4f).
- the hardness of the proximity portion 4f of the second deformed layer 1f is, for example, a Young's modulus of 100 MPa or more, and the hardness of the peripheral portion 5f of the second deformed layer 1f is, for example, a Young's modulus of less than 100 MPa.
- the proximity portion 4f of the second deformable layer 1f is configured to be thicker than the proximity portion 4g of the first deformation layer 1g, and is configured to be harder than the proximity portion 4g of the first deformation layer 1g. There is.
- the convex portion 72 in the second deformable layer 1f is locked to the concave portion 71 in a state where the convex portion 72 is fitted in the concave portion 71 of the first deformable layer 1g. It has a locking mechanism 73 for locking.
- the locking mechanism 73 includes a first tapered surface 74 included in the first deformed layer 1g and a second tapered surface 75 included in the second deformed layer 1f.
- the first tapered surface 74 is an inner peripheral surface in the peripheral portion 5 g of the first deformed layer 1 g, and the first tapered surface 74 is formed so as to gradually narrow toward the upper side.
- the second tapered surface 75 is an outer peripheral surface of the proximity portion 4f in the second deformed layer 1f, and the second tapered surface 75 is also formed so as to gradually narrow toward the upper side.
- the convex portion 72 of the second deformed layer 1f fits into the concave portion 71 of the first deformed layer 1g, and the first tapered surface 74 and the second taper The surfaces 75 come into contact.
- the first tapered surface 74 in the concave portion 71 is formed so as to gradually narrow toward the upper side
- the second tapered surface 75 in the convex portion 72 is formed so as to gradually narrow toward the upper side.
- the convex portion 72 is locked with respect to the concave portion 71.
- the pressure of the second space 2b is increased to present a hard tactile sensation to the user, it is possible to prevent the peripheral portion 5f of the second deformable layer 1f from being overstretched, which is safe. Can be secured.
- the static friction coefficient of the first tapered surface 74 and the second tapered surface 75 may be 0.3 or more. As a result, it is possible to prevent lateral displacement of the convex portion 72 (proximity portion 4f) in the second deformed layer 1f in the proximity state, so that a harder tactile sensation can be presented to the user.
- the coefficient of static friction may be 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, and even if the tapered surfaces 74 and 75 are surface-processed in order to increase the coefficient of static friction. Good.
- the case where the first deformable layer 1g has the concave portion 71 and the second deformable layer 1f has the convex portion 72 has been described.
- the second deformable layer 1f may have the concave portion 71
- the first deformable layer 1g may have the convex portion 72.
- a tapered locking mechanism has been described as an example of the locking mechanism 73, but the locking mechanism 73 may have another shape such as a stepped shape. I do not care.
- the convex portion 72 and the concave portion 71 may typically have a shape that can be fitted.
- the concave portion 71 has a plurality of dot-shaped fine hole shapes or a line-shaped plurality of hole shapes.
- the convex portion 72 may be a plurality of dot-shaped or line-shaped protrusions that can be fitted into the hole shape. Further, when the convex portion 72 is fitted into the concave portion 71, the convex portion 72 may be configured to protrude slightly above the concave portion 71.
- FIG. 9 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 107 according to the fourth embodiment.
- the tactile presentation device 107 further includes a third deformed layer 1i in addition to the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1h, and also includes the first space 2a and the first space 2a. In addition to the second space 2b, it also has a third space 2c. Further, the flow path portion 25 further has a third connecting pipe 22c in addition to the first connecting pipe 22a and the second connecting pipe 22b, and the pipe 21 of the flow path portion 25 has the first connecting. In addition to the portions 21a and the second connecting portion 21b, a third connecting portion 21c is further provided.
- the drive unit 45 further has a fourth actuator 41d in addition to the first actuator 41a, the second actuator 41b, and the third actuator 41c.
- the first deformed layer 1 g and the second deformed layer 1f are fitted by the fitting mechanism 70 in the close state, but in the fourth embodiment, the second deformed layer 1f is fitted.
- the deformable layer 1h and the third deformable layer 1i are fitted by the fitting mechanism 76.
- the third deformed layer 1i is arranged at a position inside (lower layer side) of the second deformed layer 1h and at a predetermined interval from the second deformed layer 1h.
- the third space 2c is a space surrounded by the third deformable layer 1i, the bottom portion 11 of the housing 10, and the wall portion below the housing 10 (the space inside the third deformable layer 1i). It is possible to hold the fluid inside.
- the third connecting pipe 22c of the flow path portion 25 connects the pipe 21 and the third space 2c.
- the third connecting pipe 22c has an outflow port for the fluid to flow into the third space 2c and for the fluid to flow out from the third space 2c.
- the third connecting portion 21c of the pipe 21 is formed to have a diameter larger than that of other portions in the pipe 21, and the third connecting pipe 22c is connected to the third connecting portion 21c.
- the fourth actuator 41d is arranged in the flow path between the third connecting portion 21c and the supply source 30, and the fourth actuator 41d is located between the third space 2c and the supply source 30. ing.
- the first deformable layer 1a in the fourth embodiment has the same configuration as the first deformable layer 1a in the first embodiment.
- the entire deformable layer 1a is made of silicon rubber, natural rubber, or the like. It is composed of various types of rubber (for example, Young's modulus of 100 MPa or less).
- the second deformed layer 1h and the third deformed layer 1i have a fitting mechanism 76 for fitting the close portions 4 to each other in a close state.
- the fitting mechanism 76 includes a concave portion 77 included in the proximity portion 4h of the second deformable layer 1h and a convex portion 78 included in the third deformable layer 1i.
- the thickness of the proximity portion 4h of the second deformed layer 1h is thicker than that of the peripheral portion 5h (excluding the central portion 7 of the proximity portion 4).
- the peripheral portion 5h of the second deformable layer 1h is connected to the back surface side (lower side) of the proximity portion 4h of the second deformable layer 1h.
- the proximity portion 4h of the second deformed layer 1h includes an annular portion 6 formed in an annular shape and a central portion 7 surrounded by the annular portion 6.
- the central portion 7 is thinner than the annular portion 6, and the central portion 7 is connected to the upper portion of the annular portion 6.
- a recess 77 is formed at the center position of the second deformed layer 1h on the back surface side of the proximity portion 4h.
- the hardness of the annular portion 6 is, for example, a Young's modulus of 100 MPa or more, and the hardness of the central portion 7 is, for example, a Young's modulus of less than 100 MPa.
- the center of the proximity portion 4i is partially thickened, so that the convex portion 78 is located at the center position on the surface side of the proximity portion 4i of the third deformation layer 1i. It is formed.
- the hardness of the convex portion 78 is, for example, a Young's modulus of 100 MPa or more, and the hardness of the other portion of the third deformed layer 1i is, for example, a Young's modulus of less than 100 MPa.
- the convex portion 72 in the proximity portion 4 of the third deformable layer 1i is configured to be harder than the central portion 7 (the portion corresponding to the concave portion 77) in the proximity portion 4h of the second deformation layer 1h.
- the proximity portion 4a of the first deformation layer 1a and the proximity portion 4h of the second deformation layer 1h come close to each other. (Center of FIG. 9). In this case, the user's feeling of flexibility changes in the proximity portion 4, and the user feels that the proximity portion 4 is partially hardened.
- the proximity portion 4a of the first deformation layer 1a, the proximity portion 4h of the second deformation layer 1h, and the second The proximity portions 4i of the deformation layer 1i of No. 3 are close to each other (lower side of FIG. 9).
- the user's feeling of flexibility changes in the proximity portion 4, and the user feels that the proximity portion 4 has become hard as a whole.
- the fitting structure of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1h may be provided.
- the locking mechanism 73 as described in the above-described third embodiment may be provided.
- FIG. 10 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 108 according to the fifth embodiment.
- the points different from the third embodiment described above will be mainly described.
- the tactile presentation device 108 according to the fifth embodiment is different from the third embodiment described above in that it includes a locking mechanism 80 in addition to the fitting mechanism 70 and the locking mechanism 73.
- the lock mechanism 80 locks the convex portion 72 with respect to the concave portion 71 in a state where the convex portion 72 is fitted in the concave portion 71.
- the configuration of the first deformed layer 1 g is the same as that of the third embodiment, and the first deformed layer 1 g has the first tapered surface 74 in the proximity portion 4 g.
- the lock mechanism 80 is arranged at a position below the first deformation layer 1g.
- the lock mechanism 80 includes a movable member 81 configured to be slidable in the horizontal direction, and a guide member 82 for guiding the movable member 81 so as to be slidable in the horizontal direction.
- the movable member 81 is electrically connected to the control unit of the control device 50, and is configured to be movable in two different positions (evacuation position and operating position) according to the control of the control unit.
- the guide member 82 is configured to be able to guide the movable member 81 while maintaining the airtightness of the first space 2a.
- the movable member 81 is retracted to a retracted position so that the convex portion 72 of the second deformable layer 1j does not limit the fitting of the first deformable layer 1g to the concave portion 71 in the separated state (FIG. FIG. 10 See the upper side).
- the movable member 81 is moved to the operating position in a state where the convex portion 72 of the second deformable layer 1j is fitted into the concave portion 71 of the first deformable layer 1g in a close state, and the convex portion 72 is moved to the concave portion 71. Lock against (see the lower side of FIG. 10).
- the configuration of the peripheral portion 5j of the second deformable layer 1j is the same as that of the third embodiment described above, but the configuration of the proximity portion 4j of the second deformable layer 1j is the above-mentioned third embodiment. It is different from the form.
- the outer peripheral surface of the upper portion thereof is the second tapered surface 75
- the outer peripheral surface of the lower portion thereof is the third tapered surface. It is 83.
- the second tapered surface 75 is formed so as to gradually narrow toward the upper side (first deformed layer 1a side) as in the third embodiment described above.
- the third tapered surface 83 is formed so as to gradually expand upward.
- the proximity portion 4j of the second deformed layer 1j is made of, for example, a material having a Young's modulus of 100 MPa or more.
- the movable member 81 has a fourth tapered surface 84 corresponding to a third tapered surface 83 of the second deformable layer 1b.
- the fourth tapered surface 84 is one end surface on the central side of the movable member 81, and the fourth tapered surface 84 is formed so as to gradually expand upward.
- the lock mechanism 80 includes a third tapered surface 83 of the second deformable layer 1j and a fourth tapered surface 84 of the movable member 81.
- the third tapered surface 83 of the second deformable layer 1j and the fourth tapered surface 84 of the movable member 81 come into contact with each other.
- the proximity portion 4j (convex portion) of the second deformable layer 1j is supported from below, and the convex portion 72 is locked with respect to the concave portion 71.
- the hardness can be maintained in the proximity portion 4 without maintaining the second space 2b at a high pressure.
- the third tapered surface 83 and the fourth tapered surface 84 may also have a static friction coefficient of 0.3 or more, similarly to the first tapered surface 74 and the second tapered surface 75. As a result, it is possible to prevent the convex portion 72 (proximity portion 4) from laterally shifting in the horizontal direction in the proximity state, and it is possible to present a harder tactile sensation to the user.
- the coefficient of static friction may be 0.4 or more, 0.5 or more, 0.6 or more, and the third tapered surface 83 and the fourth tapered surface 84 are used to increase the static friction coefficient. May be surface treated.
- the tapered lock mechanism 80 has been described as an example of the lock mechanism 80, but the lock mechanism 80 may have another shape such as a stepped shape.
- the locking mechanism 80 may be used alone.
- FIG. 11 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 109 according to the sixth embodiment.
- the tactile presentation device 109 according to the sixth embodiment basically has the same configuration as the tactile presentation device 106 (see FIG. 8) according to the third embodiment, but in the sixth embodiment, the second modified layer It differs from the third embodiment in that 1f has a temperature adjusting unit 85.
- the temperature adjusting unit 85 capable of adjusting the temperature is arranged inside the proximity portion 4f of the second deformed layer 1f.
- the Peltier element 85 will be described as an example of the temperature adjusting unit 85.
- the temperature adjusting unit 85 is not limited to the Peltier element 85, and may be configured by another mechanism such as a heat pipe.
- the proximity portion 4f (convex portion 72) of the second deformable layer 1f is typically made of a material having a Young's modulus of 100 MPa or more so that the temperature adjusting portion 85 (Peltier element) can be easily mounted.
- the Peltier element 85 is electrically connected to the control unit of the control device 50, and is configured so that the temperature can be adjusted according to the control of the control unit.
- the control unit typically drives the Peltier element 85 in the proximity state, but if it is known in advance that the separation state can be switched to the proximity state, the Peltier element 85 is driven in advance in the separation state. You may.
- the user it is possible to present the user with a feeling of temperature in addition to a feeling of flexibility.
- a feeling of coldness by the Peltier element 85 it is possible to present a feeling of metal to the user (even if the proximity portion 4 is not made of metal).
- a feeling of warmth by the Peltier element 85 it is possible to present a feeling of wood to the user (even if the proximity portion 4 is not made of wood).
- the thermal conductivity of the first deformed layer 1 g may be 0.1 W / m ⁇ k or more. As a result, the temperature change caused by the Peltier element 85 can be efficiently presented to the user.
- the thermal conductivity of the first deformed layer 1 g (particularly, the proximity portion 4 g) is 0.2 W / m ⁇ k or more, 0.3 W / m ⁇ k or more, 0.4 W / m ⁇ k or more, 0. It may be 5 W / m ⁇ k or more.
- ceramics, carbon, or the like may be contained in rubber such as silicon rubber.
- the temperature is adjusted by controlling the negative pressure of the first space 2a to increase the degree of adhesion between the proximity portion 4g of the first deformation layer 1g and the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f.
- the temperature change by the unit 85 can be presented to the user more efficiently.
- the temperature adjusting unit 85 may be provided on the first deformed layer 1 g, or may be provided on both the first deformed layer 1 g and the second deformed layer 1f.
- FIG. 12 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 110 according to the seventh embodiment.
- the tactile presentation device 110 basically has the same configuration as the tactile presentation device 108 (see FIG. 8) according to the third embodiment, but in the seventh embodiment, the second modified layer. It differs from the third embodiment in that 1f has a vibrating portion 86.
- the vibrating portion 86 is arranged inside the proximity portion 4f of the second deformable layer 1f.
- the vibrating unit 86 is composed of, for example, an eccentric motor, a voice coil motor, or the like, but the type of the vibrating unit 86 is not particularly limited.
- the proximity portion 4f (convex portion 72) of the second deformable layer 1f is typically made of a material having a Young's modulus of 100 MPa or more so that the vibrating portion 86 can be easily mounted.
- the vibrating unit 86 is electrically connected to the control unit of the control device 50, and is configured to be vibrable according to the control of the control unit.
- the control unit typically drives the vibrating unit 86 in close proximity.
- vibration can be presented to the user in addition to a feeling of flexibility.
- a hard texture such as metal or wood to the user (even if the proximity portion 4 is not composed of metal or wood).
- the proximity portion 4f (convex portion 72) in the second deformed layer 1f is relatively hard (Young's modulus 100 MPa or more), and this portion vibrates, so that the user can easily feel the high frequency (100 Hz to higher). Good transmission efficiency of vibration (200Hz, etc.).
- the vibrating portion By controlling the negative pressure of the first space 2a to increase the degree of adhesion between the proximity portion 4g of the first deformation layer 1g and the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f, the vibrating portion.
- the vibration caused by the 86 can be presented to the user more efficiently.
- the vibrating portion 86 is provided on the second deformable layer 1f has been described.
- the vibrating portion 86 may be provided on the first deformed layer 1 g, or may be provided on both the first deformed layer 1 g and the second deformed layer 1f.
- FIG. 13 is a diagram showing a tactile presentation device 111 according to the eighth embodiment.
- the tactile presentation device 111 according to the eighth embodiment basically has the same configuration as the tactile presentation device 105 (see FIG. 7) according to the second embodiment, but the eighth embodiment has a sensor unit 87. It differs from the second embodiment in that it does.
- the tactile presentation device 111 includes a sensor unit 87 including a first sensor 88 and a second sensor 8989.
- the first sensor 88 is provided near the center of the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f.
- the second sensor 89 is provided on the bottom portion 11 of the housing 10 near the center thereof (position corresponding to the proximity portion 4).
- the proximity portion 4f of the second deformation layer 1f is typically made of a material having a Young's modulus of 100 MPa or more so that the first sensor 88 can be easily mounted.
- the first sensor 88 is configured to be able to acquire information (pressure, volume, etc.) regarding the first space 2a.
- the second sensor 89 is configured to be able to acquire information (pressure, volume, etc.) regarding the second space 2b.
- Examples of the first sensor 88 and the second sensor 89 include pressure sensors of piezo type, resistance type, capacitance type and the like, distance sensors using light, electromagnetic waves, sound and the like. Not limited to.
- the first sensor 88 and the second sensor 89 are pressure sensors
- the first sensor 88 is configured to be able to measure the pressure in the first space 2a
- the second sensor 89 is the second sensor 89.
- the pressure in the space 2b of 2 is configured to be measurable.
- the first sensor 88 and the second sensor 89 are distance sensors
- the first sensor 88 is a distance (particularly, proximity) between the first deformation layer 1a and the second deformation layer 1f.
- the part corresponding to the part 4) is configured to be measurable.
- the second sensor 89 is configured to be capable of measuring the distance between the bottom portion 11 of the housing 10 and the second deformation layer 1f (particularly, a portion corresponding to the proximity portion 4).
- the first sensor 88 and the second sensor 89 are electrically connected to the control unit of the control device 50, and transmit the acquired information to the control unit.
- the control unit controls the inflow and outflow of the fluid in the first space 2a and the second space 2b with reference to the information output from the first sensor 88 and the second sensor 89 (feedback control).
- the control unit is measured by the current pressure in the first space 2a measured by the first sensor 88 and by the second sensor 89. With reference to the current pressure of the second space 2b, the inflow and outflow of fluid in the first space 2a and the second space 2b is controlled.
- the control unit controls the distance between the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1f measured by the first sensor 88. Based on, the current volume in the first space 2a is estimated. Further, in this case, the control unit estimates the current volume in the second space 2b based on the distance between the bottom portion 11 of the housing 10 and the second deformation layer 1f measured by the second sensor 89. To do. Then, the control unit controls the inflow and outflow of the fluid in the first space 2a and the second space 2b with reference to the estimated current volumes of the first space 2a and the second space 2b.
- the accuracy of fluid inflow and outflow in the first space 2a and the second space 2b can be improved, whereby the accuracy for the user can be improved. It is possible to present a sense of flexibility.
- the first sensor 88 is provided on the second deformation layer 1f and the second sensor 89 is provided on the bottom portion 11 of the housing 10 has been described.
- the first sensor 88 may be provided on the first deformation layer 1a
- the second sensor 89 may be provided on the second deformation layer 1f.
- the first sensor 88 may be provided anywhere facing the first space 2a, and similarly, the second sensor 89 is located in the second space 2b. It may be provided anywhere as long as it faces.
- the first sensor 88 and the second sensor 89 are distance sensors, these sensors are the first deformation layer 1a, the second deformation layer 1f, and the bottom portion 11 of the housing 10 (particularly, proximity). If it is provided in the portion (corresponding to the portion 4), the accuracy of estimating the volume of the first space 2a and the second space 2b is improved.
- the sensor unit 87 may be provided in one of the first space 2a and the second space 2b.
- the sensor unit 87 may be configured to be capable of acquiring information about at least one of the first space 2a and the second space 2b. For example, when the number of sensor units 87 is set to one in order to reduce the number of parts, the sensor unit 87 can acquire information on the first space 2a, which is the most important in presenting a sense of flexibility to the user. It is placed in a suitable position.
- FIG. 14 is a diagram showing a state when the separated state and the close state are switched in the tactile presentation device 112 according to the ninth embodiment.
- a change in the feeling of flexibility is typically presented to the user by the difference in "hardness” between the first deformed layer and the second deformed layer (particularly, the proximity portion 4). It was supposed to be a form to do.
- the difference in "shape (initial shape)" between the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1k (particularly, the proximity portion 4) causes the user to see, for example. It is a form in which changes in tactile sensation such as unevenness, flatness, smoothness, and roughness are presented to the user.
- the initial shapes of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1k are different.
- the initial shape means the shape of the deformed layer 1 when there is no pressure difference in the vertical direction of the deformed layer 1 in the separated state.
- the first deformed layer 1a is the same as that of the first embodiment, and is formed in a thin film shape having a constant thickness.
- the initial shape of the first deformable layer 1a is a flat shape.
- the initial shape of the second deformed layer 1k is a shape having a plurality of irregularities on the surface side thereof.
- initial shapes of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1k include dot-shaped fine convex or concave, line-shaped convex or concave, dome-shaped convex or concave, and the like.
- a shape that reproduces cloth, rock, or the like can be mentioned, but typically, any shape may be used.
- the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1k have different initial shapes as a whole, but typically, the initial shapes may be different at least in the proximity portion 4. ..
- the second deformed layer 1k in order to make the shape of the second deformed layer 1k more likely to appear on the surface of the first deformed layer 1a in the proximity state, the second deformed layer 1k is more than the first deformed layer 1a. Is also hardly constructed.
- the hardness of the first deformed layer 1a may be less than 100 MPa in Young's modulus
- the hardness of the second deformed layer 1k may be 100 MPa or more in Young's modulus, and so on.
- the first deformed layer 1a may be configured to be harder than the second deformed layer 1k. Further, in the ninth embodiment, the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1k are different as a whole, but typically, the hardness is different at least in the proximity portion 4. Just do it. In the ninth embodiment, the hardness of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1k may be the same.
- the appearance appearing on the surface can be changed between the separated state and the close state, it is possible to present a different tactile sensation to the user while changing the appearance.
- FIG. 15 is a diagram schematically showing the tactile presentation device 113 according to the tenth embodiment.
- FIG. 16 is a diagram showing how the fluid moves between the supply source 30, the first space 2a and the second space 2b.
- FIG. 17 is a diagram showing switching of driving of the actuator 41.
- the lower end (the end opposite to the supply source 30) of the pipe 21 of the flow path portion 26 is closed. This lower end is not connected to the supply source 30. Further, in the tenth embodiment, unlike each of the above-described embodiments, the drive unit 46 does not have the third actuator 41c.
- the control unit of the control device 50 drives the first actuator 41a and turns off the second actuator 41b. It should be noted that the strength of the drive of the first actuator 41a at this time enables fine adjustment of the feeling of flexibility presented to the user.
- the control unit drives the second actuator 41b more strongly than the first actuator 41a. At this time, it is possible to finely adjust the feeling of flexibility presented to the user depending on how strongly the second actuator 41b is driven as compared with the first actuator 41a.
- the number of actuators 41 is equal to the number of spaces 2, so that the cost can be reduced.
- FIG. 18 is a diagram schematically showing the tactile presentation device 114 according to the eleventh embodiment.
- FIG. 19 is a diagram showing how the fluid circulates between the first space 2a and the second space 2b.
- FIG. 20 is a diagram showing switching of driving of the actuator 41.
- both ends of the flow path portion 27 in the vertical direction are closed, and the flow path portion 27 is connected to the supply source 30. Absent. That is, in the eleventh embodiment, an internally completed type fluid control in which the fluid moves in the first space 2a and the second space 2b is adopted.
- a first pipe 23a and a second pipe 23b are connected between the first connecting portion 21a and the second connecting portion 21b of the flow path portion 27.
- the first actuator 41a in the drive unit 47 is arranged in the flow path of the first pipe 23a
- the second actuator 41b in the drive unit 47 is arranged in the flow path of the second pipe 23b.
- the first actuator 41a is arranged between the first space 2a and the second space 2b, and causes a pressure gradient from the first space 2a side to the second space 2b side.
- the second actuator 41b is arranged between the first space 2a and the second space 2b, and causes a pressure gradient from the second space 2b side to the first space 2a side.
- the control unit of the control device 50 drives the second actuator 41b and turns off the first actuator 41a. It should be noted that the strength of the drive of the second actuator 41b at this time enables fine adjustment of the feeling of flexibility presented to the user.
- the control unit of the control device 50 drives the first actuator 41a and turns off the second actuator 41b. It should be noted that the strength of the drive of the first actuator 41a at this time enables fine adjustment of the feeling of flexibility presented to the user.
- the number of actuators 41 is equal to the number of spaces 2, so that the cost can be reduced. Further, in the eleventh embodiment, since the fluid control of the internal completion type is adopted, it is possible to prevent foreign matter such as dust from entering the inside of the first space 2a and the second space 2b. can do.
- FIG. 21 is a diagram schematically showing the tactile presentation device 115 according to the twelfth embodiment.
- FIG. 22 is a diagram showing how the fluid circulates between the first space 2a, the second space 2b, and the third space 2c.
- FIG. 23 is a diagram showing switching of driving of the actuator 41.
- the tactile presentation device 100 will describe an example in which the internally completed fluid control is adopted when the deformable layer 1 has three layers and the space 2 has three layers.
- both ends in the vertical direction are connected in the pipe 21 of the flow path portion 28, and the flow path portion 28 is not connected to the supply source 30.
- the first actuator 41a of the drive unit 48 is arranged between the third space 2c and the first space 2a, and causes a pressure gradient from the third space 2c side to the first space 2a side.
- the second actuator 41b is arranged between the first space 2a and the second space 2b, and causes a pressure gradient from the first space 2a side to the second space 2b side.
- the third actuator 41c is arranged between the second space 2b and the third space 2c, and causes a pressure gradient from the second space 2b side to the third space 2c side.
- the control unit of the control device 50 drives the first actuator 41a moderately, turns off the second actuator 41b, and drives the third actuator 41c weakly. It should be noted that the strength of the drive of the first actuator 41a at this time enables fine adjustment of the feeling of flexibility presented to the user.
- the control unit of the control device 50 weakly drives the first actuator 41a and moderately drives the second actuator 41b. It is driven and the third actuator 41c is turned off. It should be noted that the strength of the drive of the second actuator 41b at this time enables fine adjustment of the feeling of flexibility presented to the user.
- the control unit of the control device 50 turns off the first actuator 41a and turns off the first actuator 41a, and the second deformed layer 1c.
- the actuator 41b is driven weakly and the third actuator 41c is driven moderately. It should be noted that the strength of the drive of the third actuator 41c at this time enables fine adjustment of the feeling of flexibility presented to the user.
- the number of actuators 41 can be equal to the number of spaces 2, so that the cost can be reduced. Further, in the twelfth embodiment, as in the eleventh embodiment, the internally completed fluid control is adopted, so that the inside of the first space 2a, the second space 2b, and the third space 2c can be used. It is possible to prevent foreign matter such as dust from entering from the outside.
- FIG. 24 is a schematic view showing the tactile presentation device 116 according to the thirteenth embodiment.
- FIG. 25 is a diagram showing switching of driving of the actuator 41.
- the tactile presentation device 116 has three deformed layers 1 of a first deformed layer 1a, a second deformed layer 1b, and a third deformed layer 1c. Further, the tactile presentation device 116 has three spaces 2 of a first space 2a, a second space 2b, and a third space 2c.
- a first actuator 41a and a second actuator 41b are arranged between the supply source 30 (atmosphere in the example shown in FIG. 24) and the first space 2a.
- a third actuator 41c and a fourth actuator 41d are arranged between the supply source 30 and the second space 2b.
- a fifth actuator 41ee and a sixth actuator 41f are arranged between the supply source 30 and the third space 2c.
- the first actuator 41a creates a pressure gradient from the supply source 30 side toward the first space 2a side, and conversely, the second actuator 41b is directed from the first space 2a side toward the supply source 30 side. Creates a pressure gradient.
- the third actuator 41c creates a pressure gradient from the supply source 30 side toward the second space 2b side, and conversely, the fourth actuator 41d directs from the second space 2b side toward the supply source 30 side. Creates a pressure gradient.
- the fifth actuator 41e creates a pressure gradient from the supply source 30 side toward the third space 2c side, and conversely, the sixth actuator 41f causes a pressure gradient from the third space 2c side toward the supply source 30 side. Creates a pressure gradient towards.
- the control unit of the control device 50 strongly drives the first actuator 41a when switching the proximity state in which the first deformation layer 1a, the second deformation layer 1b, and the third deformation layer 1c are close to the separation state. , The second actuator 41b is turned off. Further, the control unit turns off the third actuator 41c and strongly drives the fourth actuator 41d. At this time, the control unit turns off the fifth actuator 41e and strongly drives the sixth actuator 41f.
- the control unit drives the first actuator 41a with a strength equal to or higher than that of the second actuator 41b. Further, the control unit weakly drives or turns off the strongly driven fourth actuator 41d while keeping the third actuator 41c turned off. At this time, the control unit weakly drives or turns off the strongly driven sixth actuator 41f while keeping the fifth actuator 41e OFF.
- the flexibility presented to the user can be finely adjusted depending on how strongly the first actuator 41a is driven as compared with the second actuator 41b.
- the control unit When the control unit switches the separated state to the close state in which the two layers of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are close to each other, the control unit turns off the first actuator 41a and strongly sets the second actuator 41b. Drive. Further, the control unit strongly drives the third actuator 41c and turns off the fourth actuator 41d. At this time, the control unit turns off the fifth actuator 41e and strongly drives the sixth actuator 41f.
- the control unit After the separation state is switched to the proximity state in which the first deformation layer 1a and the second deformation layer 1b are close to each other, the control unit turns off the first actuator 41a when maintaining this proximity state.
- the second actuator 41b which has been strongly driven, is weakly driven or turned off. Further, the control unit drives the third actuator 41c with a strength equal to or higher than that of the fourth actuator 41d. At this time, the control unit weakly drives or turns off the strongly driven sixth actuator 41f while keeping the fifth actuator 41e OFF.
- the control unit determines how strongly the third actuator 41c is driven compared to the fourth actuator 41d. , It is possible to fine-tune the feeling of flexibility presented to the user.
- the first deformed layer 1a a state in which the two layers of the first deformed layer 1a and the second deformed layer 1b are close to each other (a separated state in which the second deformed layer 1b and the third deformed layer 1c are separated from each other)
- the control unit turns off the first actuator 41a and strongly drives the second actuator 41b.
- control unit turns off the third actuator 41c and strongly drives the fourth actuator 41d. Further, the control unit strongly drives the fifth actuator 41e and turns off the sixth actuator 41f.
- the control unit When maintaining this proximity state after the two-layer proximity state is switched to the three-layer proximity state, the control unit is strongly driven with the first actuator 41a turned off.
- the 41b is weakly driven or turned off. Further, the control unit weakly drives or turns off the strongly driven fourth actuator 41d while keeping the third actuator 41c turned off. Further, the control unit drives the fifth actuator 41e with a strength equal to or higher than that of the sixth actuator 41f.
- the control unit When maintaining the proximity of the three layers of the first deformed layer 1a, the second deformed layer 1b, and the third deformed layer 1c, the control unit makes the fifth actuator 41e more than the sixth actuator 41f. Depending on how strongly it is driven, it is possible to fine-tune the flexibility presented to the user.
- FIG. 26 is a schematic view showing the tactile presentation device 117 according to the 14th embodiment.
- the supply source 30 is common to the first space 2a, the second space 2b, and the third space 2c, but in the fourteenth embodiment, each space 2 is supported.
- the supply sources 30 are provided separately.
- the tactile presentation device 117 includes a first supply source 30a capable of supplying a fluid to the first space 2a and a second supply source 30b capable of supplying a fluid to the second space 2b.
- a third supply source 30c capable of supplying a fluid to the third space 2c.
- the first actuator 41a and the second actuator 41b control the inflow and outflow of fluid between the first supply source 30a and the first space 2a.
- the third actuator 41c and the fourth actuator 41d control the inflow and outflow of fluid between the second supply source 30b and the second space 2b.
- the fourth actuator 41d and the fifth actuator 41e control the inflow and outflow of fluid between the third supply source 30c and the third space 2c.
- the fluids in the first supply source 30a, the second supply source 30b, and the third supply source 30c have different properties, and are divided into the first space 2a, the second space 2b, and the third space 2c.
- fluids having different properties flow in and out. It is sufficient that the fluid of at least one supply source 30 (space 2) has different properties from the fluid of the other supply source 30 (space 2).
- Examples of different fluid properties include cases where the temperature and type of fluid are different. Examples of different types of fluids are when a gas is used as the fluid but the type of gas is different (for example, air and helium), or when a liquid is used as the fluid but the type of the liquid is different (for example). Water and oil, etc.). Moreover, the case where a gas and a liquid are used as a fluid (air and water, water and water vapor, etc.) can be mentioned. In addition, examples of fluids of different types include fluids containing different components (for example, a mixed gas of air and helium has a different helium content). If the type of fluid is different, the density of the fluid will also be different.
- the tactile presentation device can be used for various purposes. For example, by using a tactile presentation device in a VR (Virtual Reality), AR (Augmented Reality) device, or the like, it is possible to present the user with a tactile sensation as if he / she actually touched a virtual object. Further, by using the tactile presentation device for the display, various tactile sensations can be presented to the user when the user touches the display. In particular, when a tactile presentation device according to the present technology (particularly, an embodiment having a different shape of the deformable layer 1: see FIG. 14) is used for a display, the tactile sensation of the object is displayed to the user three-dimensionally. Can be presented (tangible display).
- the tactile presentation device is typically used for any purpose of presenting a tactile sensation to a user, such as a wearable device, an input device, a medical device, a simulation device, an entertainment device, and the like. be able to.
- the present technology can be used for applications other than presenting the tactile sensation to the user.
- the present technology is used as a fluid control device (the wording of the tactile sensation presenting device in each embodiment is a fluid control device. Can be read as).
- This fluid control device includes a tactile presentation device.
- the fluid control device is a display device that can change the shape for each target display object (whether or not the user can touch it), and a robot hand that can change the hardness and shape of the grip for each object to be grasped. And so on.
- the fluid control device can be used in any application for the purpose of changing at least one of the hardness or shape of a surface.
- FIG. 27 is a diagram showing a tactile presentation device 118 according to a first modification of the present technology.
- the control in the control device 50 is different from each of the above-described embodiments.
- the tactile presentation device 118 has a two-layer structure including a first deformable layer 1a, a second deformable layer 1b, a first space 2a, and a second space 2b.
- the tactile presentation device 118 may have a structure of three or more layers.
- the control device 50 simultaneously makes the first space 2a and the second space 2b positive pressure, and causes the fluid to flow into the first space 2a and the second space 2b at the same time. ..
- the surface of the first deformable layer 1a can be quickly expanded, and the user can be presented with a tactile sensation of being strongly pressed.
- the control device 50 simultaneously makes the first space 2a and the second space 2b negative pressure, and causes the fluid to flow out from the first space 2a and the second space 2b at the same time. Let me. As a result, the surface of the first deformable layer 1a can be quickly contracted, and the user can be presented with a strongly drawn tactile sensation.
- FIG. 28 is a diagram showing a tactile presentation device 119 according to the second modification.
- the tactile presentation device 119 has a two-layer structure including a first deformable layer 1a, a second deformable layer 1b, a first space 2a, and a second space 2b.
- the tactile presentation device 119 may have a structure of three or more layers.
- the tactile presentation device 119 corresponds to any of the tactile presentation devices 100 and 105 to 118 described in each of the above-described embodiments and modifications.
- an image of marshmallow is displayed by the head-mounted display 60, and a state is shown when a soft tactile sensation is presented to the user by the tactile presentation device 119 in accordance with the image. ing.
- the first space 2a is set to a positive pressure and the second space 2b is set to a negative pressure (separated state), so that a soft tactile sensation as if touching a marshmallow can be presented to the user. it can.
- marshmallow was taken as an example of a soft object, but this may be a cushion, a stuffed animal, etc., and can be changed as appropriate.
- an image of a hamster is displayed by the head-mounted display 60, and a soft tactile sensation and minute movements due to heartbeat, respiration, etc. are displayed in accordance with this image.
- the state when it is presented to the user by 119 is shown.
- the first space 2a has a positive pressure and the second space 2b has a negative pressure (separated state), so that the user can be presented with a soft tactile sensation as if he / she is touching a hamster. it can.
- the first space 2a by increasing or decreasing the pressure according to the time, it is possible to present the user with a tactile sensation such as a minute movement due to the heartbeat, respiration, etc. of the hamster's heart.
- a hamster was taken as an example of a soft animal, but this may be a cat, a dog, etc., and can be changed as appropriate.
- the heartbeat and respiration of the animal's heart are taken as an example, but this can be applied to anything that moves the surface. It is possible.
- an image of a stone is displayed by the head-mounted display 60, and a state is shown when a hard tactile sensation is presented to the user by the tactile presentation device 119 in accordance with the image. ing.
- the first space 2a has a negative pressure and the second space 2b has a negative pressure, so that the user can be presented with a hard tactile sensation as if he / she is touching a stone (fingers). Because it touches the bottom 11 of the housing 10).
- stone was taken as an example of a hard object, but this may be metal, wood, etc., and can be changed as appropriate.
- the tactile presentation device 119 can also present these tactile sensations to the user together with images of objects such as soft, slightly hard, soft, slightly soft, hard, and hard (as described above, the dynamic range of the flexibility). Because it is wide).
- the first space 2a is positively pressured and the second space 2b is negatively pressured, as in the soft case.
- the pressure in space 2a of 1 is slightly increased.
- the first space 2a is positively pressured and the second space 2b is negatively pressured. At this time, the first space is more than the softened space. The pressure of 2a is increased a little.
- the softness can be finely adjusted by adjusting the pressure in the first space 2a.
- the first space 2a is a negative pressure and the second space 2b is a positive pressure.
- the second deformed layer 1b comes into contact with the first deformed layer 1a and the two layers are overlapped (proximity state), and a slightly soft and hard tactile sensation is presented to the user.
- the first space 2a is negatively pressured and the second space 2b is positive pressure (proximity state), as in the case of a slightly soft hardness.
- the pressure in the second space 2b is slightly increased as compared with the soft and hard case.
- the hardness can be finely adjusted by adjusting the pressure in the second space 2b.
- a head-mounted display 60 has been described as an example of a device for presenting an image to a user.
- the device for presenting the image to the user may be a television device, a monitor, a projector, or the like.
- FIG. 29 is a schematic view showing the tactile presentation device 120 according to the third modification.
- the tactile presentation device 120 includes two tactile presentation units 121, a first tactile presentation unit 121a and a second tactile presentation unit 121b.
- the first tactile presentation unit 121a has a two-layer structure including a first deformable layer 1a, a second deformable layer 1b, a first space 2a, and a second space 2b.
- the second tactile presentation unit 121b has a two-layer structure including a first deformable layer 1a, a second deformable layer 1b, a first space 2a, and a second space 2b.
- the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b may have a structure of three or more layers.
- the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b are arranged 180 ° opposite to each other. Further, two presentation surfaces (surfaces of the first deformable layer 1a) that present the tactile sensation to the user are arranged 180 ° opposite to each other.
- the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b correspond to any of the tactile presentation devices 100 and 105 to 119 described in the above-described embodiments and modifications.
- the tactile presentation device 120 As for the tactile presentation device 120 according to the third modification, so to speak, two tactile presentation devices 100 and 105 to 119 according to each of the above-described embodiments and each modification are prepared, and the two tactile presentation devices are oriented 180 ° in opposite directions.
- the bottom 11 (lower layer side) is connected to the bottom 11 (lower layer side).
- the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b have the same configuration, but may have different configurations.
- the first tactile presentation unit 121a is composed of the tactile presentation device 100 (see FIG. 1) according to the first embodiment
- the second tactile presentation unit 121b is the tactile presentation device 105 according to the second embodiment (FIG. 5). See).
- FIG. 30 is a diagram showing a state in which the tactile sensation is presented to the user by the user picking the tactile sensation device 120 with two fingers.
- each first space 2a in the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b has a positive pressure
- the second space 2b has a negative pressure.
- each first space 2a in the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b has a negative pressure
- the second space 2b has a positive pressure
- the first space 2a of the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b is negative pressure
- the second space 2b is negative pressure.
- FIG. 30 describes a case where the same pressure control is performed by the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b.
- different pressure control may be performed by the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b. This allows different softness to be presented to the two fingers (eg, a hard tactile sensation to one finger and a soft tactile sensation to the other finger).
- the user may pick up (grasp) the tactile presentation device 120 with three or more fingers.
- the user touches the presentation surface (surface of the first deformed layer 1a) of one tactile presentation unit 121 with the fingers (1 to 5) of one hand, and the fingers (1 to 5) of the other hand.
- the present may touch the presentation surface (the surface of the first deformable layer 1a) of the other tactile presentation unit 121.
- the second space 2b of the first tactile presentation unit 121a and the second space 2b of the second tactile presentation unit 121b may be communicated with each other.
- FIG. 31 is a diagram showing an example of a case where the second space 2b of the first tactile presentation unit 121a and the second space 2b of the second tactile presentation unit 121b are communicated with each other.
- a plurality of communication ports 12 for communicating the second space 2b of the first tactile presentation unit 121a and the second space 2b of the second tactile presentation unit 121b. is provided.
- the two second spaces 2b become one. Therefore, it is not necessary to control the pressure of the two second spaces 2b separately, and the pressure can be easily controlled (typically, the first tactile presentation unit 121a and the second tactile presentation unit 121b This method is used when the same pressure control is used).
- this angle is not limited to 180 ° in the opposite direction, and can be set to any angle.
- FIG. 32 is a diagram showing an example when the two presentation surfaces are set at arbitrary angles.
- the presentation surface of the first tactile presentation unit 121a (the surface of the first deformation layer 1a) and the presentation surface of the second tactile presentation unit 121b (of the first deformation layer 1a). The surface) is arranged at an angle of 90 °.
- the number of tactile presentation units 121 included in the tactile presentation device is two has been described.
- the number of tactile presentation units 121 can be arbitrarily set as long as it is 2 or more.
- FIG. 33 is a diagram showing an example when the number of tactile presentation units is an arbitrary number.
- the tactile presentation device 124 shown in FIG. 33 has five tactile presentation units 121 (121a to 121e) corresponding to five fingers. By grasping the tactile presentation device 124 with five fingers, the user can obtain a tactile sensation from the entire five fingers.
- the present technology can also have the following configurations.
- a tactile presentation device including a drive unit that controls the inflow and outflow of the fluid.
- a tactile presenter that switches between a second state in which at least a portion of the layers are in close proximity to each other.
- the first deformed layer and the second deformed layer each have a proximity portion close to each other in the second state.
- a tactile presentation device in which the proximity portion of the second deformation layer is harder than the proximity portion of the first deformation layer.
- a tactile presentation device in which at least the shapes of the proximity portion of the first deformation layer and the proximity portion of the second deformation layer are different.
- the first deformed layer and the second deformed layer each have a proximity portion close to each other in the second state.
- the first deformed layer and the second deformed layer are tactile presenting devices having a fitting mechanism for fitting close portions to each other in the second state.
- the fitting mechanism includes a concave portion of one of the first deformed layer and the second deformed layer, which is close to the concave portion, and a convex portion of the other close portion, which is fitted to the concave portion. apparatus.
- a tactile presentation device further comprising a locking mechanism for locking the convex portion with respect to the concave portion in a state where the convex portion is fitted to the concave portion.
- a tactile presentation device further comprising a locking mechanism for locking the convex portion with respect to the concave portion in a state where the convex portion is fitted to the concave portion.
- the tactile presentation device according to any one of (1) to (13) above.
- a tactile presenting device having a temperature adjusting unit capable of adjusting the temperature of at least one of the first deformed layer and the second deformed layer.
- a tactile presentation device having a vibrating portion in at least one of the first deformed layer and the second deformed layer.
- a tactile presentation device further comprising a sensor unit that acquires information about at least one of the first space and the second space.
- a fluid control device including a drive unit that switches between a second state and a second state.
- a fluid control method for controlling the inflow and outflow of the fluid in a second space that holds the fluid inside (20) A first space for holding a fluid between a first deformed layer located on the surface side and a second deformed layer located inside the first deformed layer, and the second deformed layer. A program that causes a computer to perform a process of controlling the inflow and outflow of the fluid in a second space that holds the fluid inside.
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Abstract
【課題】ユーザに対して様々な触覚を提示することが可能な技術を提供すること。 【解決手段】本技術に係る触覚提示装置は、第1の変形層と、第2の変形層と、駆動部とを具備する。前記第1の変形層は、表面側に位置する。前記第2の変形層は、前記第1の変形層よりも内側に位置する。前記駆動部は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、その駆動により前記流体の流出入を制御する。
Description
本技術は、ユーザに触覚を提示する触覚提示装置などの技術に関する。
従来から、ユーザに対して触覚を提示する各種の触覚提示装置が知られている。
例えば、下記特許文献1には、指に装着して使用されるタイプの触覚出力装置が開示されている。この触覚出力装置は、指に接触される接触材を指とは反対側から付勢する圧縮バネと、接触材を指側とは反対側へ引き付ける誘電エラストマとを備えている。この触覚出力装置では、誘電体エラストマに印加する電圧を調整することによって、誘電体エラストマを弛緩及び収縮させて接触材を移動させ、これによりユーザの指へ与える触覚を変化させている。
このような分野において、ユーザに対して様々な触覚を提示することが可能な技術が求められている。
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、ユーザに対して様々な触覚を提示することが可能な技術を提供することにある。
本技術に係る触覚提示装置は、第1の変形層と、第2の変形層と、駆動部とを具備する。
前記第1の変形層は、表面側に位置する。
前記第2の変形層は、前記第1の変形層よりも内側に位置する。
前記駆動部は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、その駆動により前記流体の流出入を制御する。
前記第1の変形層は、表面側に位置する。
前記第2の変形層は、前記第1の変形層よりも内側に位置する。
前記駆動部は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、その駆動により前記流体の流出入を制御する。
このように、変形層を(2以上)の多段構造とし、また、流体を保持する複数の空間において流体の流出入を制御することで、ユーザに対して様々な触覚を提示することができる。
上記触覚提示装置において、前記駆動部は、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替えてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において硬さが異なっていてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の硬さが異なっていてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第2の変形層の近接部は、前記第1の変形層の近接部よりも硬くてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層の近接部は、前記第2の変形層の近接よりも硬くてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部のヤング率が100MPa以上であり、他方の近接部のヤング率が100MPa未満であってもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において形状が異なっていてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の形状が異なっていてもよい。
上記記載の触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いの近接部を嵌合させるための嵌合機構を有していてもよい。
上記触覚提示装置において、前記嵌合機構は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部が有する凹部と、他方の近接部が有する、前記凹部に嵌合する凸部とを含んでいてもよい。
上記触覚提示装置において、前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対して係止させる係止機構をさらに具備していてもよい。
上記触覚提示装置において、前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対してロックするロック機構をさらに具備していてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、温度を調整可能な温度調整部を有していてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、振動部を有していてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の空間又は前記第2の空間のうち少なくとも一方の空間に関する情報を取得するセンサ部をさらに具備していてもよい。
上記触覚提示装置において、前記第1の空間に流出入される流体及び前記第2の空間に流出入される流体の性質が異なっていてもよい。
本技術に係る流体制御装置は、第1の変形層と、第2の変形層と、駆動部とを具備する。
前記第1の変形層は、表面側に位置する。
前記第2の変形層は、前記第1の変形層よりも内側に位置する。
前記駆動部は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える。
前記第1の変形層は、表面側に位置する。
前記第2の変形層は、前記第1の変形層よりも内側に位置する。
前記駆動部は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える。
本技術に係る流体制御方法は、表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する。
本技術に係るプログラムは、表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
処理をコンピュータに実行させる。
処理をコンピュータに実行させる。
以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
≪第1実施形態≫
<全体構成及び各部の構成>
図1は、本技術の第1実施形態に係る触覚提示装置100の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、触覚提示装置100は、筐体10と、筐体10の内部に設けられた第1の変形層1a及び第2の変形層1bと、筐体10外部に設けられた流路部20とを備えている。また、触覚提示装置100は、流路部20に流体を供給可能な供給源30と、流路部20に設けられた駆動部40と、駆動部40を制御する制御装置50とを備えている。
<全体構成及び各部の構成>
図1は、本技術の第1実施形態に係る触覚提示装置100の全体構成を示す模式図である。図1に示すように、触覚提示装置100は、筐体10と、筐体10の内部に設けられた第1の変形層1a及び第2の変形層1bと、筐体10外部に設けられた流路部20とを備えている。また、触覚提示装置100は、流路部20に流体を供給可能な供給源30と、流路部20に設けられた駆動部40と、駆動部40を制御する制御装置50とを備えている。
筐体10は、底部11を有する筒状に構成されている。筐体10は、例えば、円筒状、角筒状などの形状により形成される。
第1の変形層1a及び第2の変形層1bは、それぞれ、薄い膜状に構成されており、変形可能に構成されている。第1の変形層1a及び第2の変形層1bに用いられる材料としては、伸縮性を考慮して典型的にはシリコンゴム、天然ゴムなどの各種のゴムが用いられる。なお、第1の変形層1a及び第2の変形層1bは、樹脂、金属、木材等のゴム以外の材料により構成されていてもよい。
第1の変形層1a及び第2の変形層1bは、その外周部の全体が筐体10の内壁に対して接着材などにより固定されている。第1の変形層1aは、表面側に配置されている。第2の変形層1bは、第1の変形層1aより内側(下層側)の位置において、第1変形層1aとは所定の間隔を開けて配置されている。第1の変形層1aの表面は、外部に露出しており、この表面が手、指等のユーザの身体の一部に対して接触される。
筐体10に対して2つの変形層1が設けられることによって、筐体10の内部空間が、第1の空間2a及び第2の空間2bの2つの空間に区切られている。第1の空間2aは、第1の変形層1a、第2の変形層1b及び筐体10上部の壁部に囲まれた空間であり、その内部に流体を保持することが可能とされている。第2の空間2bは、第2の変形層1ba、筐体10の底部11及び筐体10下部の壁部に囲まれた空間(第2の変形層1bよりも内側(下層側)の空間)であり、その内部に流体を保持することが可能とされている。
第1の空間2a及び第2の空間2bは、流体が流出入可能な流出入口が設けられているものの、それ以外の箇所に穴などはなく、密封された空間とされている。第1の空間2a及び第2の空間2bに保持される流体は、例えば、空気、ヘリウムなどの気体であってもよいし、水や油などの液体であってもよい。なお、流体の種類については特に限定されず、各種の流体を用いることができる。
流路部20は、供給源30、第1の空間2a及び第2の空間2bの間において流体を流通させることが可能に構成されている。流路部20は、その両端が供給源30に連結されたパイプ21を有している。また、流路部20は、パイプ21及第1の空間2aを連結する第1の連結パイプ22aと、パイプ21及び第2の空間2bを連結する第2の連結パイプ22bを有している。
パイプ21は、流体が流れる流路をその内部に有している。また、第1の連結パイプ22aは、流体を第1の空間2a内へ流入するため及び流体を第1の空間2aから流出させるための流出入口を有している。同様に、第2の連結パイプ22bは、流体を第2の空間2b内へ流入するため及び流体を第1の空間2aから流出させるための流出入口を有している。
筐体10の上部において第1の空間2aに対応する位置には、筐体10を貫通する貫通穴が設けられており、第1の連結パイプ22aの一端側は、この貫通穴に対して挿入及び固定されている。同様に、筐体10の下部において第2の空間2bに対応する位置には、筐体10を貫通する貫通穴が設けられており、第2の連結パイプ22bの一端側は、この貫通穴に対して挿入及び固定されている。
パイプ21は、第1の連結パイプ22aに連結される箇所に第1の連結部21aを有しており、また、第2の連結パイプ22bに連結される箇所に第2の連結部21bを有している。第1の連結部21a及び第2の連結部21bは、パイプ21において他の箇所よりも径が大きく形成されている。
第1の連結部21aには、パイプ21を径方向に貫通する貫通穴が設けられており、第1の連結パイプ22aの他端側は、この貫通穴に対して挿入及び固定されている。同様に、第2の連結部21bには、パイプ21を径方向に貫通する貫通穴が設けられており、第2の連結パイプ22bの他端側は、この貫通穴に対して挿入及び固定されている。
駆動部40は、制御装置50(制御部)の制御に従って駆動することにより、第1の空間2a及び第2の空間2bにおいて流体の流出入を独立に制御する。これにより、駆動部40は、図3に示すように、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが離間する離間状態(第1の状態)と、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの少なくとも一部が互いに近接する近接状態(第2の状態)とを切り替える。
駆動部40は、パイプ21の流路内に設けられた第1のアクチュエータ41a、第2のアクチュエータ41b、第3のアクチュエータ41cを備えている。
第1のアクチュエータ41aは、供給源30及び第1の連結部21aの間の流路に配置されており、この第1のアクチュエータ41aは、供給源30及び第1の空間2aの間に位置している。第2のアクチュエータ41bは、第1の連結部21a及び第2連結部21bの間の流路に配置されており、この第2のアクチュエータ41bは、第1の空間2a及び第2の空間2bの間に位置している。第3のアクチュエータ41cは、第2の連結部21b及び供給源30の間の流路に配置されており、この第3のアクチュエータ41cは、第2の空間2b及び供給源30の間に位置している。
第1実施形態では、アクチュエータ41が、一方向に圧力勾配を発生させるタイプとされている。第1実施形態では、第1のアクチュエータ41aは、供給源30側から第1の空間2a側に向けて圧力勾配を発生させ、第2のアクチュエータ41bは、第1の空間2a側から第2の空間2b側に向けて圧勾配を発生させる。また、第3のアクチュエータ41cは、第2の空間2b側から供給源30側に向けて圧力勾配を生じさせる。
図2は、アクチュエータ41の一例を示す図である。図2に示す例では、アクチュエータ41の一例として、圧電ダイアフラムポンプが示されている。このダイアフラムポンプは、内部に圧電ダイアフラム42を有している。圧電ダイアフラム42は、加えられて電圧に応じて振動することで、一方向に圧力勾配を生じさせ、これにより流体を流すことが可能とされている。
圧電ダイアフロムポンプにおいて流体の流出側及び流出側には、逆流防止用の逆止弁43、44が設けられている。なお、流入側の逆止弁43は省略されてもよい。
この圧電ダイアフロムポンプは、電圧の印加時に一方向に圧力勾配を生じさせてその方向に流体を流すことが可能とされている。一方で、圧電ダイアフロムは、電圧の非印加時において圧電ダイアフロムが振動していない場合に、逆流の方向に圧力勾配が生じているとき(例えば、第1の空間2aよりも第2の空間2bの圧力が高い場合等)、その圧力勾配に応じて流体を逆流させることが可能とされている。
第1実施形態では、アクチュエータ41が、一方向に圧力勾配を発生させるタイプとされているが、アクチュエータ41は、両方向に圧力勾配を発生させるタイプとされていてもよい。なお、アクチュエータ41は、ファン、ブロア、ポンプ等どのような種類のアクチュエータ41が用いられてもよい。また、アクチュエータ41は、羽根車を回転させるターボ型や、一定の空間容積に存在する流体を往復運動又は回転運動によって動かす容積型、圧縮流体及び電磁弁による構成等のその他の特殊型などのいずれが用いられてもよい。
供給源30は、流路部20を介して第1の空間2a及び第2の空間2bに流体を供給可能に構成されている。図1に示す供給源30は便宜的に2つに分離して示されているが、図に示される供給源30は同一物である。供給源30は、例えば、用いられる流体が空気の場合、エアコンプレッサなどの圧縮空気圧源であってもよい。また、用いられる流体が水などの液体である場合や、空気以外の特殊な気体(例えば、ヘリウムなど)である場合、流体を貯留可能なタンクなどであってもよい。なお、用いられる流体が空気の場合には、供給源30を省略することも可能である。この場合、パイプ21の両端(あるいは一端)が大気に解放され、大気がそのまま供給源30となる(このため、図では、供給源30が破線で示されている)。
制御装置50は、制御部、記憶部、通信部などを備えている。制御部は、記憶部に記憶された各種のプログラムに基づき種々の演算を実行し、触覚提示装置100の各部を統括的に制御する。制御部は、記憶部に記憶されたプログラムに従って駆動部40を駆動させることで、第1の空間2a及び第2の空間2bにおいて流体の流出入を独立に制御する。
制御部は、ハードウェア、又は、ハードウェア及びソフトウェアの組合せにより実現される。ハードウェアは、制御部の一部又は全部として構成され、このハードウェアとしては、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、あるいは、これらに類するもの等が挙げられる。
記憶部は、制御部の処理に必要な各種のプログラムや、各種のデータが記憶される不揮発性のメモリと、制御部の作業領域として用いられる揮発性のメモリとを含む。通信部は、触覚提示装置100以外の他の装置と通信可能に構成されている。
なお、制御装置50は、触覚提示装置100に専用の機器(例えば、マイクロコントローラ)であってもよいし、PC(Personal Computer:デスクトップPC、ラップトップPC、タブレットPC、ネットワーク上のサーバ装置等)や、携帯電話機(スマートフォンを含む)等の他の汎用の装置であってもよい。
<第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さ>
次に、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さについて説明する。第1実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さが異なっており、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されている。なお、各実施形態の説明において「硬さ」とは、変形層1の上下方向に一定の圧力差が生じたときの変形層1における面内方向の変形量の小ささ(面内方向の伸びにくさ)を意味するこことする。
次に、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さについて説明する。第1実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さが異なっており、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されている。なお、各実施形態の説明において「硬さ」とは、変形層1の上下方向に一定の圧力差が生じたときの変形層1における面内方向の変形量の小ささ(面内方向の伸びにくさ)を意味するこことする。
ここで、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さは、1.変形層1に用いられる材料のヤング率、2.変形層1の厚さのうちうちいずれか1つに起因して異なり得る。
1.第1の変形層1a及び第2の変形層1bが、ヤング率の異なる材料で構成されている。
例えば、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが同じ厚さで構成されているが(異なっていてもよいが)、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが、ヤング率の異なる材料で構成されているので、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さが異なる(ヤング率が高いほど硬い)。
例えば、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが同じ厚さで構成されているが(異なっていてもよいが)、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが、ヤング率の異なる材料で構成されているので、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さが異なる(ヤング率が高いほど硬い)。
第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く、この場合、例えば、第1の変形層1aが、シリコンゴム等のゴムにより構成され、第2の変形層1bが、第1の変形層1aよりもヤング率が高いゴム、樹脂、金属、木材等により構成される。
なお、逆に、第1の変形層1aが第2の変形層1bよりも硬く構成されていてもよく、この場合、例えば、第2の変形層1bが、シリコンゴム等のゴムにより構成され、第1の変形層1aが、第1の変形層1aよりもヤング率が高いゴム、樹脂、金属、木材等により構成される。
2.第1の変形層1a及び第2の変形層1bの厚さが異なる。
例えば、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが同じ材料により構成されているが(異なっていてもよいが)、第1の変形層1a及び第1の変形層1aの厚さが異なるので、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さが異なる(厚いほど硬い)。
例えば、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが同じ材料により構成されているが(異なっていてもよいが)、第1の変形層1a及び第1の変形層1aの厚さが異なるので、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの硬さが異なる(厚いほど硬い)。
第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く、この場合、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも厚く構成される。
なお、逆に、第1の変形層1aが第2の変形層1bよりも硬く構成されていてもよく、この場合、例えば、第1の変形層1aが第2の変形層1bよりも厚く構成される。
<動作説明>
次に、触覚提示装置100の動作について説明する。図3は、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。図4は、3つのアクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。図5は、流体が、供給源30、第1の空間2a及び第2の空間2bの間で循環する様子を示す図である。
次に、触覚提示装置100の動作について説明する。図3は、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。図4は、3つのアクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。図5は、流体が、供給源30、第1の空間2a及び第2の空間2bの間で循環する様子を示す図である。
なお、動作の説明では、流体の制御を行う主体を制御部として説明するが、この制御部の流体の制御は、駆動部40を駆動することで実行される(流体の制御を行う主体が駆動部40に置き換えられてもよい)。
図3に示すように、制御装置50の制御部は、第1の空間2a及び第2の空間2bにおいて流体の流出入を制御することで、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが離間する離間状態と、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの少なくとも一部が近接する近接状態とを切り替える。
なお、第1の変形層1a及び第2の変形層1b(互いに隣り合う層)が「近接する」とは、第1の変形層1aの背面(内側)と、第2の変形層1bの表面(外側)とが接触する場合を含む。また、「近接する」とは、第1の変形層1aの背面と、第2の変形層1bの表面とがある程度離れていても(最も近い箇所)、ユーザが第1の変形層1aの表面(外側)に触れたときに触覚が変わったと感じる程度に第1の変形層1a及び第2の変形層1bが近づいた場合を含む。
まず、制御部が、離間状態を近接状態へと切り替えるときの動作について説明する(図3の上側→図3の下側)。この場合、制御部は、第2のアクチュエータ41bを第1のアクチュエータ41aよりも強く駆動させ、第3のアクチュエータ41bを第2のアクチュエータ41c以下の強さで駆動させる(図4参照)。
このとき、第1の空間2a内の圧力が負圧となり、第2の空間2bの圧力が正圧となる。そして、第1の空間2a内の流体が流路部20を介して第2の空間2bに移動し(図5参照)、第1の空間2aが拡張し、第1の空間2aが縮小する。このとき、第2の変形層1bが面方向に伸長しながら、第2の変形層1bの中央近傍の部分が第2の空間2b内の流体に押し上げられるようにして第1の変形層1aに近接(接触)する(図3の下側参照)。これにより離間状態が近接状態に切り替えられる。
なお、実施形態の説明では、近接状態において、第1の変形層1a及び第2の変形層1b(互いに隣り合う層)が互いに近接する箇所を近接部4と呼ぶ。図3に示す例では、近接部4は、第1の変形層1a及び第2の変形層1bにおいて、面方向の中央を含む中央近傍の領域を指す。
近接状態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2つの層が近接部4において重なった状態となる。これにより、近接部4においてユーザの柔軟感が変化し、ユーザは近接部4が先ほどよりも硬くなったと感じる。特に、第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されているので、ユーザは、柔らかかった第1の変形層1aの表面が近接部4において硬くなったように感じることになる。つまり、第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されているので、ユーザの触覚について広いダイナミックレンジの柔軟感を提示することができる。
なお、制御部は、離間状態を近接状態へと切り替えるとき、第2のアクチュエータ41bを第3のアクチュエータ41cよりもどの程度強く駆動させかによって、ユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
次に、制御部が、近接状態を離間状態へと切り替えるときの動作について説明する(図3の下側→図3の上側)。この場合、制御部は、第1のアクチュエータ41aを第2のアクチュエータ41b以上の強さで駆動させ、第3のアクチュエータ41cを第2のアクチュエータ41bよりも強く駆動させる。
このとき、第1の空間2a内の圧力が正圧となり、第2の空間2bの圧力が負圧となる。そして、供給源30からの流体が流路部20を介して第1の空間2aに供給され、第2の空間2b内の流体が流路部20を介して供給源30へと戻される(図5参照)。これにより、第1の空間2aが拡張し、一方で第2の空間2bが縮小する。このとき、第2の変形層1bは、面方向に収縮しながら、第1の変形層1aから離れ、略水平な状態へと戻る(図3の上側参照)。これにより近接状態が離間状態に切り替えられる。
離間状態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2つの層が全体的に離間した状態となる。これにより、近接部4においてユーザの柔軟感が変化し、ユーザは近接部4が先ほどよりも柔らかくなったと感じる。特に、第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されているので、ユーザは、硬かった第1の変形層1aの表面が近接部4において柔らかくなったように感じることになる。つまり、第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されているので、ユーザの触覚について広いダイナミックレンジの柔軟感を提示することができる。
<作用等>
次に、第1実施形態の作用について説明するが、この作用の説明の前に、第1実施形態と比較される各比較例について説明する。
次に、第1実施形態の作用について説明するが、この作用の説明の前に、第1実施形態と比較される各比較例について説明する。
図6は、各比較例を示す図である。図6における4つの図は、上から順番に、第1の比較例、第2の比較例、第3の比較例、第4の比較例を示している。
第1の比較例に係る触覚提示装置101は、反力によってユーザに触覚を提示するタイプの装置とされている。この触覚提示装置101は、ユーザに接触する接触部61と、反力を発生する反力発生部62とを備えている。接触部61は、例えば、樹脂などの硬い材料により構成されている。反力発生部62は、例えば、モータの回転によるトルク等を利用して反力を発生させることで、疑似的にユーザに柔軟感を提示している。
第1の比較例では、接触部61自体の硬さを変えることができないので、ユーザに提示可能な柔軟感のダイナミックレンジが狭いといった問題がある。特に、第1比較例では、接触部61自体が硬いのでユーザに柔らかいと感じさせることが困難であるといった問題がある。
第2の比較例に係る触覚提示装置102は、第1実施形態と同様に、筐体10内部の空間2内における流体の流出入を制御して変形層1を伸縮させることで、ユーザに触覚を提示するタイプの装置とされている。
しかし、この第2の比較例は、第1実施形態とは異なり、変形層1xが1層のみであり、また、流体を保持する空間2も1つのみである。このため、ユーザに提示可能な柔軟感のダイナミックレンジが狭いといった問題がある。特に、第2の比較例では、変形層1xは伸縮する必要があり、変形層1x自体は一般的に柔らかいので、ユーザに硬いと感じさせることが困難であるといった問題がある。
第3の比較例に係る触覚提示装置103は、パーティクルジャミングを利用したタイプの装置である。この第3の比較例は、第2の比較例と略同様の構成となっているが、第3の変形例では、変形層1y内に、摩擦を発生させる粒子が含まれる。
第3の比較例では、空間2内における流体の流出入の制御によって変形層1yが伸縮されることで、摩擦力が働く粒子同士の間隔が変化される。変形層1yが伸びた状態では粒子同士の距離が離れるので粒子同士の摩擦力が弱まり、変形層1yが柔らかくなる。一方で、変形層1yが縮んだ状態では粒子同士の距離が近づくので粒子同士に強い摩擦力が生じて、変形層1yが伸びているときよりも変形層1yが硬くなる(パーティクルジャミング)。第3の比較例では、この関係が利用されて、ユーザに柔軟感が提示される。
この第3の比較例は、粒子同士の静止摩擦係数を超える力に対して変形しない硬さを実現することができず、従って、ユーザに提示可能な柔軟感のダイナミックレンジが狭いといった問題がある。また、変形層1y内に均一に粒子を含ませることが技術的に困難であるといった問題もある。さらに、第3の比較例では、要求される柔軟感を提示するためには、変形層1y内に一定の粒子を含ませる必要があり、変形層1の薄型化が困難であるといった問題がある。
第4の比較例に係る触覚提示装置104は、布などのシートを用いたシートジャミングを利用したタイプの装置である。この第4の比較例は、相互に摩擦を発生させる複数のシートが積層されて変形層1zが構成されている。
第4の比較例では、空間2内における流体の流出入の制御によって変形層1zが伸縮されることで、摩擦力が働くシートの面同士の間隔が変化される。変形層1zが伸びた状態ではシートの面同士の距離が離れるのでシート同士の摩擦力が弱まり、変形層1が柔らかくなる。一方で、変形層1zが縮んだ状態ではシートの面同士の距離が近づくので面同士に強い摩擦力が生じて、変形層1zが伸びているときよりも変形層1zが硬くなる(シートジャミング)。
この第4の比較例も、ユーザに提示可能な柔軟感のダイナミックレンジが狭いといった問題がある。例えば、変形層1zを硬くするためにはシート自体を伸縮しないように構成する必要があり、このため、シート自体が硬くなり、柔らかさをユーザに提示するのが困難であるといった問題がある。
一方、第1実施形態では、変形層1が(2以上)の多段構造とされ、また、流体を保持する複数の空間2において流体の流出入が制御される。これにより、ユーザに対して、柔軟感を含む様々な触覚の変化を提示することができる。
特に、第1実施形態では、離間状態と、近接状態との切り替えによって、ユーザに対して、広いダイナミックレンジの柔軟感を提示することができる。例えば、ユーザの指に沿って大きく変形するような柔らかさから、強く押されても変形しないような硬さまで実現可能である。つまり、第1実施形態では、柔軟感のダイナミックレンジが狭いといった上記各比較例における問題を解消することができる。
また、第1実施形態では、第3の比較例(パーティクルジャミング)のように、薄型化が困難であるといった問題も解消される。なお、第1実施形態では、変形層1等を多段層構造とする必要があるので、全体としてある程度の厚さが必要となるが、パーティクルジャミング方式の変形層1の厚さに比べると、小さくて済む。
また、第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されているので、さらに広いダイナミックレンジの柔軟感を提示することができる。
なお、第1実施形態では、第2の変形層1bが第1の変形層1aよりも硬く構成されている場合について説明したが、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが同じ硬さで構成されていてもよい。この場合でも、近接状態において、第1の変形層1a及び第2の変形層1bが近接部4において重なるので、広いダイナミックレンジで適切にユーザに柔軟感を提示することができる。
また、逆に、第1の変形層1aが第2の変形層1bよりも硬く構成されていてもよい。この場合、ユーザに提示する柔軟感のダイナミックレンジは多少狭まってしまうものの、柔軟感の微調整が可能となる。
第1実施形態では、変形層1が第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2層であり、空間2が第1の空間2a及び第2の空間2bの2つである場合について説明した。一方、触覚提示装置100は、変形層1が3層以上であり、空間2が3つ以上で構成されていてもよい。この場合、下層に位置する変形層1ほど、その硬さが硬くなるように構成されていてもよい。逆に、上層に位置する変形層1ほど、その硬さが硬くなるように構成されていてもよい。
なお、第1実施形態では、図5に示すように、供給源30→第1の空間2a→第2の空間2b→供給源30→・・・と流体が循環する循環式の流体制御が採用されている。一方、これとは逆に、供給源30→第2の空間2b→第1の空間2a→供給源30→・・・と流体が循環する循環式の流体制御が採用されてもよい。この場合、第1のアクチュエータ41a、第2のアクチュエータ41b及び第3のアクチュエータ41cは、図1に示す向きとは逆向きに配置される。循環式の流体制御が採用される場合、アクチュエータ41の数が、空間2の数+1個で済むので、コストを削減することができる。
<第2実施形態>
次に、本技術の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態以降の説明では、同じ構成及び機能を有する各部については、同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
次に、本技術の第2実施形態について説明する。なお、第2実施形態以降の説明では、同じ構成及び機能を有する各部については、同一符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
図7は、第2実施形態に係る触覚提示装置105において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
上述の第1実施形態では、第2の変形層1bの全体の硬さが、第1の変形層1aの全体の硬さよりも硬い場合について説明した。一方、第1の変形層1a及び第2の変形層1bにおいて、柔軟感の変化に寄与している主な部分は、近接部4である。従って、第1の変形層1a及び第2の変形層1bは、必ずしも全体的に硬さが異なっている必要はなく、第1の変形層1a及び第2の変形層1bは、少なくとも近接部4において硬さが異なっていればよい。
第2実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1fにおいて近接部4の硬さが異なっており、近接部4以外の部分については、硬さが同じとされている(異なっていてもよいが)。従って、この点を中心に説明する。なお、各実施形態の説明では、第1の変形層1a及び第2の変形層1fにおいて近接部4を除いた、近接部4の周囲の部分を周辺部5(非近接部)とよぶ。
第2実施形態における第1の変形層1aは、第1実施形態における第1の変形層1aと同様の構成であり、例えば、伸縮性を考慮して、その全体がシリコンゴム、天然ゴムなどの各種のゴム等により構成される。なお、第1の変形層1aにおいて、近接部4a及び周辺部5aは同じ硬さとされている。
一方、第2実施形態における第2の変形層1fは、その近接部4fが第1の変形層1aよりも硬く構成されおり、周辺部5fが第1の変形層1aと同じ硬さとされている(異なっていてもよいが)。なお、第2の変形層1fの近接部4fは、第2の変形層1fの周辺部5fよりも硬く構成されている。
第2の変形層1fの周辺部5fは、伸縮性を考慮して、例えば、シリコンゴム、天然ゴムなどの各種のゴム等により構成される。ここで、近接状態において、第2の変形層1fが第1の変形層1aに近接する際に、第2の変形層1fはある程度伸びる必要がある。一方、第2実施形態では、第2の変形層1fの近接部4fが比較的に硬く、全体的に見ると第2の変形層1fは面方向に伸びにくい。従って、第2の変形層1fの周辺部5fに伸縮性の高いゴムなどが用いられると効果的である。
第2の変形層1fの近接部4fは、例えば、第1の変形層1aよりも(第2の変形層1fの周辺部5fよりも)ヤング率が高いゴム、樹脂、金属、木材等により構成される。あるいは、第2の変形層1fの近接部4fの厚さが、第1の変形層1aの近接部4aの厚さよりも(第2の変形層1fの周辺部5fの厚さよりも)厚く構成される。なお、図7に示す例では、第2の変形層1fの近接部4fが厚くなっているが、第2の変形層1fの近接部4fが第1の変形層1aよりも硬ければ、この部分は必ずしも厚くなっている必要はない。
第2実施形態においても第1実施形態と同様の効果を奏する。例えば、離間状態と、近接状態との切り替えによって、ユーザに対して、広いダイナミックレンジの柔軟感を提示することができる。
第2実施形態では、第2の変形層1fの近接部4fが第1の変形層1aの近接部4aよりも硬く構成されている場合について説明した。一方、逆に、第1の変形層1aの近接部4aが第2の変形層1fの近接部4fよりも硬く構成されていてもよい。
ここで、第1の変形層1aの近接部4a及び第2の変形層1fの近接部4fのうち、硬い方の近接部4が、ヤング率100MPa以上の材料(例えば、比較的硬いゴム)により構成されていてもよい。この場合、柔らかい方の近接部4がヤング率100MPa未満の材料により構成されていてもよい。
例えば、第2の変形層1fの近接部4fの硬さがヤング率100MPa以上とされ、第1の変形層1aの近接部4aの硬さがヤング率100MPa未満とされた場合、ユーザに対して、さらに広いダイナミックレンジの柔軟感を提示することができる。
逆に、第1の変形層1aの近接部4aの硬さがヤング率100MPa以上とされ、第2の変形層1fの近接部4fの硬さがヤング率100MPa未満とされた場合、ユーザに提示する柔軟感のダイナミックレンジは多少狭まってしまうものの、柔軟感の微調整がさらに容易となる。
なお、第1の変形層1a及び第2の変形層1fの近接部4のうち、硬い方の近接部4は、ヤング率400MPa以上(例えば、ポリエチレン等)、1GPa以上(例えばポリスチレン等)、10GPa以上(木材、金属等)の材料により構成されていてもよい。この場合、柔らかい方の近接部4は、対応して、ヤング率100MPa未満、1GPa未満、10GPa未満の材料により構成されていてもよい。
<第3実施形態>
次に、本技術の第3実施形態について説明する。図8は、第3実施形態に係る触覚提示装置106において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。第3実施形態の説明では、上述の第2実施形態と異なる点を中心に説明する。
次に、本技術の第3実施形態について説明する。図8は、第3実施形態に係る触覚提示装置106において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。第3実施形態の説明では、上述の第2実施形態と異なる点を中心に説明する。
図8に示すように、第1の変形層1g及び第2の変形層1fは、近接状態において互いの近接部4を嵌合させるための嵌合機構70を有している。この嵌合機構70は、第1の変形層1gの近接部4gが有する凹部71と、第2の変形層1fの近接部4fが有する凸部72とを含む。
第1の変形層1gは、近接部4g及び周辺部5gの厚さが異なっており、周辺部5gの厚さが近接部4gの厚さよりも厚く構成されている。第1の変形層1gの近接部4gは、第1の変形層1gの周辺部5gの表面側(上側)と繋がっており、これにより、第1の変形層1gの背面側において中央近傍の位置(近接部4g)に凹部71が形成される。
第1の変形層1gの周辺部5gの硬さは、例えば、ヤング率100MPa以上とされ、第1の変形層1gの近接部4gの硬さは、例えば、ヤング率100MPa未満とされる。
第2の変形層1fも、第1の変形層1gと同様に、近接部4f及び周辺部5fの厚さが異なっているが、第1の変形層1gとは逆に、近接部4fの厚さが周辺部5fの厚さよりも厚く構成されている。第1の第2の変形層1fの周辺部5fは、第2の変形層1fの近接部4fの背面側(下側)と繋がっており、これにより、第2の変形層1fの表面側において中央近傍の位置(近接部4f)に凸部72が形成される。
第2の変形層1fの近接部4fの硬さは、例えば、ヤング率100MPa以上とされ、第2の変形層1fの周辺部5fの硬さは、例えば、ヤング率100MPa未満とされる。
なお、第2の変形層1fの近接部4fは、第1の変形層1gの近接部4gよりも厚く構成されており、また、第1の変形層1gの近接部4gよりも硬く構成されている。
第3実施形態に係る触覚提示装置106は、第2の変形層1fにおける凸部72が第1の変形層1gの凹部71に嵌合した状態で、凸部72を凹部71に対して係止させる係止機構73を有している。この係止機構73は、第1の変形層1gが有する第1のテーパ面74と、第2の変形層1fが有する第2のテーパ面75とを含む。
第1のテーパ面74は、第1の変形層1gの周辺部5gにおける内周面であり、この第1のテーパ面74は、上側に向けて徐々に狭まるように形成されている。第2のテーパ面75は、第2の変形層1fにおける近接部4fの外周面であり、この第2のテーパ面75も、上側に向けて徐々に狭まるように形成されている。
離間状態が近接状態に切り替えられたとき、第2の変形層1fの凸部72が第1の変形層1gの凹部71に対して嵌合し、第1のテーパ面74と、第2のテーパ面75が接触する。このとき、凹部71における第1のテーパ面74が上側に向けて徐々に狭まるように形成され、凸部72における第2のテーパ面75が上側に向けて徐々に狭まるように形成されているので、凸部72が凹部71に対して係止される。これにより、例えば硬い触覚をユーザに提示するために第2の空間2bを高圧にしたときに、第2の変形層1fの周辺部5fが伸び過ぎてしまうことを防止することができ、安全性を確保することができる。
第1のテーパ面74及び第2のテーパ面75は、静止摩擦係数が、0.3以上とされていていてもよい。これにより、近接状態において、第2の変形層1fにおける凸部72(近接部4f)の水平方向の横ずれを防止することができるので、ユーザに対してより硬い触覚を提示することができる。なお、静止摩擦係数は、0.4以上、0.5以上、0.6以上などとされていてもよく、静止摩擦係数を高くするためにテーパ面74、75に表面加工が施されてもよい。
第3実施形態の説明では、第1の変形層1gが凹部71を有し、第2の変形層1fが凸部72を有する場合について説明した。一方、これとは逆に、第2の変形層1fが凹部71を有し、第1の変形層1gが凸部72を有していてもよい。また、第3実施形態の説明では、係止機構73の一例としてテーパ状の係止機構を例にして説明したが、係止機構73は、例えば、階段状などの他の形状であっても構わない。
また、凸部72と凹部71は、典型的には、嵌合可能な形状であればよく、例えば、凹部71がドット状の細かい複数の穴形状や、ライン状の複数の穴形状であり、凸部72が、この穴形状に嵌合可能なドット状やライン状の複数の突起であってもよい。また、凸部72が凹部71に嵌合したときに、凸部72が凹部71よりも少し上に飛び出るような構成であってもよい。
<第4実施形態>
次に、本技術の第4実施形態について説明する。図9は、第4実施形態に係る触覚提示装置107において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
次に、本技術の第4実施形態について説明する。図9は、第4実施形態に係る触覚提示装置107において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
第4実施形態に係る触覚提示装置107は、第1の変形層1a及び第2の変形層1hに加えて、第3の変形層1iをさらに有しており、また、第1の空間2a及び第2の空間2bに加えて、第3の空間2cを有さらに有している。また、流路部25は、第1の連結パイプ22a、第2の連結パイプ22bに加えて第3の連結パイプ22cをさらに有しており、流路部25のパイプ21は、第1の連結部21a、第2の連結部21bに加えて第3の連結部21cをさらに有している。
また、駆動部45は、第1のアクチュエータ41a、第2のアクチュエータ41b、第3のアクチュエータ41cに加えて、第4のアクチュエータ41dをさらに有している。
なお、上述の第3実施形態では、近接状態において、第1の変形層1g及び第2の変形層1fが嵌合機構70により嵌合されていたが、この第4実施形態では、第2の変形層1h及び第3の変形層1iが嵌合機構76により嵌合される。
第3の変形層1iは、第2の変形層1hより内側(下層側)の位置において、第2変形層1hとは所定の間隔を開けて配置されている。第3の空間2cは、第3の変形層1i、筐体10の底部11及び筐体10下部の壁部に囲まれた空間(第3の変形層1iよりも内側の空間)であり、その内部に流体を保持することが可能とされている。
流路部25の第3の連結パイプ22cは、パイプ21及び第3の空間2cを連結する。この第3の連結パイプ22cは、流体を第3の空間2c内へ流入するため及び流体を第3の空間2cから流出させるための流出入口を有している。パイプ21の第3の連結部21cは、パイプ21において他の箇所よりも径が大きく形成されており、この第3の連結部21cに第3の連結パイプ22cが連結される。第4のアクチュエータ41dは、第3の連結部21c及び供給源30の間の流路に配置されており、この第4のアクチュエータ41dは、第3の空間2c及び供給源30の間に位置している。
第4実施形態における第1の変形層1aは、第1実施形態における第1の変形層1aと同様の構成であり、例えば、伸縮性を考慮して、その全体がシリコンゴム、天然ゴムなどの各種のゴム等により構成される(例えば、ヤング率100MPa以下)。
第2の変形層1h及び第3の変形層1iは、近接状態において互いの近接部4を嵌合させるための嵌合機構76を有している。この嵌合機構76は、第2の変形層1hの近接部4hが有する凹部77と、第3の変形層1iが有する凸部78とを含む。
第2の変形層1hは、近接部4hの厚さが周辺部5hの厚さよりも厚く構成されている(近接部4の中央部7を除く)。第2の変形層1hの周辺部5hは、第2の変形層1hの近接部4hの背面側(下側)と繋がっている。第2の変形層1hの近接部4hは、環状に形成された環状部6と環状部6に囲まれた中央部7とを含む。中央部7は、環状部6よりも薄く構成されており、この中央部7は、環状部6の上部と繋がっている。これにより、第2の変形層1hの近接部4hの背面側において、その中央の位置に凹部77が形成される。
環状部6の硬さは、例えば、ヤング率100MPa以上とされ、中央部7の硬さは、例えば、ヤング率100MPa未満とされる。
第3の変形層1iは、近接部4iの中央が部分的に厚く構成されており、これにより、第3の変形層1iの近接部4iの表面側において、その中央の位置に凸部78が形成される。第3の変形層1iにおいて、凸部78の硬さは、例えば、ヤング率100MPa以上とされ、第3の変形層1iにおける他の部分の硬さは、例えば、ヤング率100MPa未満とされる。
なお、第3の変形層1iの近接部4における凸部72は、第2の変形層1hの近接部4hにおける中央部7(凹部77に対応する箇所)よりも硬く構成されている。
第1の空間2aの圧力が負圧となり、第2の空間2bの圧力が正圧となると、第1の変形層1aの近接部4a及び第2の変形層1hの近接部4hが互いに近接する(図9の中央)。この場合、近接部4においてユーザの柔軟感が変化し、ユーザは近接部4が部分的に硬くなったと感じる。
さらに、第2の空間2bの圧力が負圧となり、第3の空間2cの圧力が正圧となると、第1の変形層1aの近接部4a、第2の変形層1hの近接部4h及び第3の変形層1iの近接部4iが互いに近接する(図9の下側)。この場合、近接部4においてユーザの柔軟感が変化し、ユーザは近接部4が全体的に硬くなったと感じる。
第2の変形層1h及び第3の変形層1iの嵌合構造に加えて、第1の変形層1a及び第2の変形層1hの嵌合構造が設けられてもよい。また、上述の第3実施形態で説明したような係止機構73が設けられていてもよい。
<第5実施形態>
次に、本技術の第5実施形態について説明する。図10は、第5実施形態に係る触覚提示装置108において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。第5実施形態では、上述の第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
次に、本技術の第5実施形態について説明する。図10は、第5実施形態に係る触覚提示装置108において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。第5実施形態では、上述の第3実施形態と異なる点を中心に説明する。
第5実施形態係る触覚提示装置108は、嵌合機構70及び係止機構73の他に、ロック機構80を備えている点で上述の第3実施形態とは異なっている。このロック機構80は、凸部72が凹部71に嵌合した状態で、凸部72を凹部71に対してロックする。
第5実施形態では、第1の変形層1gの構成については第3実施形態と同様であり、第1の変形層1gは、近接部4gにおいて第1のテーパ面74を有している。一方、第5実施形態では、第1の変形層1gの下側の位置にロック機構80が配置されている。このロック機構80は、水平方向に摺動可能に構成された可動部材81と、可動部材81を水平方向に摺動可能に案内する案内部材82とを含む。
可動部材81は、制御装置50の制御部に対して電気的に接続されており、制御部の制御に応じて異なる2つの位置(退避位置及び作動位置)を移動可能に構成されている。案内部材82は、第1の空間2aの気密性を維持しつつ可動部材81を案内することが可能に構成されている。
可動部材81は、離間状態においては、第2の変形層1jの凸部72による第1の変形層1gの凹部71への嵌合の制限とならないように、退避位置に退避されている(図10上側参照)。一方、可動部材81は、近接状態において第2の変形層1jの凸部72が第1の変形層1gの凹部71に嵌合した状態で、作動位置に移動され、凸部72を凹部71に対してロックする(図10下側参照)。
第5実施形態では、第2の変形層1jの周辺部5jの構成は、上述の第3実施形態と同様であるが、第2の変形層1jの近接部4jの構成が上述の第3実施形態とは異なっている。第5実施形態では、第2の変形層1jの近接部4j(凸部)は、その上部の外周面が第2のテーパ面75となっており、その下部の外周面が第3のテーパ面83となっている。
第2のテーパ面75は、上述の第3実施形態と同様に、上側(第1の変形層1a側)に向けて徐々に狭まるように形成されている。逆に、第3のテーパ面83は、上側に向けて徐々に広がるように形成されている。第2の変形層1jの近接部4jは、例えば、ヤング率が100MPa以上の材料により構成される。
可動部材81は、第2の変形層1bの第3のテーパ面83に対応する第4のテーパ面84を有している。第4のテーパ面84は、可動部材81の中央側の一端面であり、この第4のテーパ面84は、上側に向けて徐々に広がるように形成されている。なお、ロック機構80は、第2の変形層1jの第3のテーパ面83と、可動部材81の第4のテーパ面84とを含む。
近接状態において、可動部材81が作動位置に移動されると、第2の変形層1jの第3のテーパ面83と、可動部材81の第4のテーパ面84とが接触する。これにより、第2の変形層1jの近接部4j(凸部)が下方から支持され、凸部72が凹部71に対してロックされる。これにより、第2の空間2bを高圧に維持しなくても、近接部4において硬さを維持することができる。
第3のテーパ面83及び第4のテーパ面84も、第1のテーパ面74及び第2のテーパ面75と同様に、静止摩擦係数が、0.3以上とされていていてもよい。これにより、近接状態において、凸部72(近接部4)の水平方向の横ずれを防止することができ、ユーザに対してより硬い触覚を提示することができる。なお、静止摩擦係数は、0.4以上、0.5以上、0.6以上などとされていてもよく、静止摩擦係数を高くするために第3のテーパ面83及び第4のテーパ面84に表面加工が施されてもよい。
第3実施形態の説明では、ロック機構80の一例としてテーパ状のロック機構80を例にして説明したが、ロック機構80は、例えば、階段状などの他の形状であっても構わない。
なお、第5実施形態では、係止機構73及びロック機構80の両方の機構が用いられる場合について説明したが、ロック機構80が単体で用いられてもよい。
<第6実施形態>
次に、本技術の第6実施形態について説明する。図11は、第6実施形態に係る触覚提示装置109において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
次に、本技術の第6実施形態について説明する。図11は、第6実施形態に係る触覚提示装置109において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
第6実施形態に係る触覚提示装置109は、基本的に、第3実施形態に係る触覚提示装置106(図8参照)と同様の構成であるが、第6実施形態では、第2の変形層1fが温度調整部85を有している点で第3実施形態と異なっている。
図11に示すように、第6実施形態では、第2の変形層1fの近接部4fの内部に、温度を調整可能な温度調整部85が配置されている。第6実施形態では、温度調整部85の一例として、ペルチェ素子85を例に挙げて説明する。なお、温度調整部85は、ペルチェ素子85に限られず、ヒートパイプなどの他の機構によって構成されていてもよい。
第2の変形層1fにおける近接部4f(凸部72)は、温度調整部85(ペルチェ素子)の搭載が容易なように、典型的には、ヤング率が100MPa以上の材料によって構成される。
ペルチェ素子85は、制御装置50の制御部に電気的に接続されており、制御部の制御に応じて温度を調整可能に構成されている。制御部は、典型的には、近接状態においてペルチェ素子85を駆動させるが、離間状態が近接状態に切り替えられることが予め分かっている場合には、離間状態において予めペルチェ素子85を駆動させておいてもよい。
第6実施形態では、ユーザに対して、柔軟感に加えて温度感を提示することができる。これにより、例えば、ペルチェ素子85により冷感を提示することで、ユーザに金属感を提示することができる(近接部4が金属で構成されていなかったとしても)。また、例えば、ペルチェ素子85により温感を提示することで、ユーザに木材感を提示することもできる(近接部4が木材により構成されていなかったとしても)。
第1の変形層1g(特に、近接部4g)は、その熱伝導率が0.1W/m・k以上とされていてもよい。これにより、ペルチェ素子85による温度変化を効率的にユーザに提示することができる。なお、第1の変形層1g(特に、近接部4g)の熱伝導率は、0.2W/m・k以上、0.3W/m・k以上、0.4W/m・k以上、0.5W/m・k以上などとされてもよい。第1の変形層1g(特に、近接部4g)の熱伝導率を上げるため、例えば、シリコンゴムなどのゴムにセラミックスやカーボン等が含有されてもよい。
なお、第1の空間2aの負圧を制御して、第1の変形層1gの近接部4gと、第2の変形層1fの近接部4fとの間の密着度を上げることで、温度調整部85による温度変化をさらに効率的にユーザに提示することができる。
第6実施形態の説明では、温度調整部85が第2の変形層1fに設けられる場合について説明した。一方、温度調整部85は、第1の変形層1gに設けられていてもよいし、第1の変形層1g及び第2の変形層1fの両方に設けられていてもよい。
<第7実施形態>
次に、本技術の第7実施形態について説明する。図12は、第7実施形態に係る触覚提示装置110において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
次に、本技術の第7実施形態について説明する。図12は、第7実施形態に係る触覚提示装置110において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
第7実施形態に係る触覚提示装置110は、基本的に、第3実施形態に係る触覚提示装置108(図8参照)と同様の構成であるが、第7実施形態では、第2の変形層1fが振動部86を有している点で第3実施形態と異なっている。
図12に示すように、第7実施形態では、第2の変形層1fの近接部4fの内部に振動部86が配置されている。振動部86は、例えば、偏心モータや、ボイスコイルモータ等により構成されるが、振動部86の種類については特に限定されない。
第2の変形層1fにおける近接部4f(凸部72)は、振動部86を搭載しやすいように、典型的には、ヤング率が100MPa以上の材料によって構成される。
振動部86は、制御装置50の制御部に電気的に接続されており、制御部の制御に応じて振動可能に構成されている。制御部は、典型的には、近接状態において振動部86を駆動させる。
第7実施形態では、ユーザに対して、柔軟感に加えて振動を提示することができる。例えば、振動部86の振動により弾性波を生じさせることで、ユーザに対して金属や木材などの硬い質感を提示することができる(近接部4が金属、木材により構成されていなかったとしても)。また、第7実施形態では、第2の変形層1fにおける近接部4f(凸部72)が比較的に硬く(ヤング率100MPa以上)、この部分が振動するので、ユーザが感じやすい高周波(100Hz~200Hz等)な振動の伝達効率が良い。
なお、第1の空間2aの負圧を制御して、第1の変形層1gの近接部4gと、第2の変形層1fの近接部4fとの間の密着度を上げることで、振動部86による振動さらに効率的にユーザに提示することができる。
第7実施形態の説明では、振動部86が第2の変形層1fに設けられる場合について説明した。一方、振動部86は、第1の変形層1gに設けられていてもよいし、第1の変形層1g及び第2の変形層1fの両方に設けられていてもよい。
<第8実施形態>
次に、本技術の第8実施形態について説明する。図13は、第8実施形態に係る触覚提示装置111を示す図である。第8実施形態に係る触覚提示装置111は、基本的に、第2実施形態に係る触覚提示装置105(図7参照)と同様の構成であるが、第8実施形態は、センサ部87を有している点で第2実施形態と異なっている。
次に、本技術の第8実施形態について説明する。図13は、第8実施形態に係る触覚提示装置111を示す図である。第8実施形態に係る触覚提示装置111は、基本的に、第2実施形態に係る触覚提示装置105(図7参照)と同様の構成であるが、第8実施形態は、センサ部87を有している点で第2実施形態と異なっている。
図13に示すように、触覚提示装置111は、第1のセンサ88及び第2のセンサ8989を含むセンサ部87を備えている。第1のセンサ88は、第2の変形層1fの近接部4fにおいて、その中央付近に設けられている。第2のセンサ89は、筐体10の底部11において、その中央付近(近接部4に対応する位置)に設けられている。
第2の変形層1fにおける近接部4fは、第1のセンサ88を搭載しやすいように、典型的には、ヤング率が100MPa以上の材料によって構成される。
第1のセンサ88は、第1の空間2aに関する情報(圧力、体積等)を取得可能に構成されている。第2のセンサ89は、第2の空間2bに関する情報(圧力、体積等)を取得可能に構成されている。
第1のセンサ88及び第2のセンサ89としては、例えば、ピエゾ型、抵抗型、静電容量型等の圧力センサや、光、電磁波、音などを用いた距離センサ等が挙げられるが、これらに限定されない。
例えば、第1のセンサ88及び第2のセンサ89が圧力センサである場合、第1のセンサ88は、第1の空間2a内の圧力を測定可能に構成され、第2のセンサ89は、第2の空間2b内の圧力を測定可能に構成される。
また、例えば、第1のセンサ88及び第2のセンサ89が距離センサである場合、第1のセンサ88は、第1の変形層1a及び第2の変形層1fの間の距離(特に、近接部4に対応する箇所)を測定可能に構成される。また、この場合、第2のセンサ89は、筐体10の底部11と、第2の変形層1fとの間の距離(特に、近接部4に対応する箇所)を測定可能に構成される。
第1のセンサ88及び第2のセンサ89は、制御装置50の制御部に電気的に接続されており、取得した情報を制御部へと送信する。制御部は、第1のセンサ88及び第2のセンサ89から出力された情報を参照して、第1の空間2a及び第2の空間2bにおける流体の流出入を制御する(フィードバック制御)。
例えば、第1のセンサ88及び第2センサが圧力センサである場合、制御部は、第1のセンサ88によって測定された第1の空間2aの現在の圧力と、第2のセンサ89によって測定された第2の空間2bの現在の圧力とを参照して、第1の空間2a及び第2の空間2bにおける流体の流出入を制御する。
また、例えば、第1のセンサ88及び第2センサが距離センサである場合、制御部は、第1のセンサ88によって測定された第1の変形層1a及び第2の変形層1fの間の距離に基づいて、第1の空間2aにおける現在の体積を推定する。また、この場合、制御部は、第2のセンサ89によって測定された筐体10の底部11及び第2の変形層1fの間の距離に基づいて、第2の空間2bにおける現在の体積を推定する。そして、制御部は、推定された第1の空間2a及び第2の空間2bの現在の体積を参照して、第1の空間2a及び第2の空間2bにおける流体の流出入を制御する。
第8実施形態では、センサ部87が設けられているので、第1の空間2a及び第2の空間2bにおける流体の流出入の精度を向上させることができ、これにより、ユーザに対して精度よく柔軟感を提示することができる。
第8実施形態の説明では、第1のセンサ88が第2の変形層1fに設けられ、第2のセンサ89が筐体10の底部11に設けられる場合について説明した。一方、第1のセンサ88が第1の変形層1aに設けられ、第2のセンサ89が第2の変形層1fに設けられていてもよい。
典型的には、第1のセンサ88は、第1の空間2aに面している箇所であればどこに設けられていてもよく、同様に、第2のセンサ89は、第2の空間2bに面している箇所であればどこに設けられていてもよい。
なお、第1のセンサ88及び第2のセンサ89が距離センサである場合は、これらのセンサが第1の変形層1aや、第2の変形層1f、筐体10の底部11(特に、近接部4に対応する箇所)に設けられると第1の空間2a及び第2の空間2bの体積の推定の精度が向上する。
第8実施形態では、第1の空間2a及び第2の空間2bの両方にそれぞれセンサ部87が設けられる場合について説明した。一方、センサ部87は、第1の空間2a及び第2の空間2bのうち一方に設けられていてもよい。典型的には、センサ部87は、第1の空間2a又は第2の空間2bのうち少なくとも一方の空間に関する情報を取得することが可能なように構成されていればよい。なお、例えば、部品点数削減のために、センサ部87の数が1つとされる場合、このセンサ部87は、ユーザに対する柔軟感の提示において最も重要となる第1の空間2aに関する情報を取得可能な位置に配置される。
<第9実施形態>
次に、本技術の第9実施形態について説明する。図14は、第9実施形態に係る触覚提示装置112において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
次に、本技術の第9実施形態について説明する。図14は、第9実施形態に係る触覚提示装置112において、離間状態と、近接状態とが切り替えられるときの様子を示す図である。
ここで、以上の各実施形態では、典型的に、第1の変形層及び第2の変形層(特に、近接部4)の"硬さ"の違いによりユーザに対して柔軟感の変化を提示する形態とされていた。一方、第9実施形態では、典型的に、第1の変形層1a及び第2の変形層1k(特に、近接部4)の"形状(初期形状)"の違いによりユーザに対して、例えば、凸凹感、平坦感、ツルツル感、ザラザラ感等の触覚の変化をユーザに提示する形態とされている。
なお、第9実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1kにおいて、硬さ及び形状(初期形状)の両方が異なる場合について説明するが、硬さが同じで形状のみが異なっていてもよい。
図14に示すように、第9実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1kの初期形状が異なっている。ここで、初期形状とは、離間状態において、変形層1の上下方向に圧力差が生じていないときの変形層1における形状を意味する。
第1の変形層1aは、第1実施形態などと同じであり、厚さが一定の薄い膜状に構成されている。この第1の変形層1aの初期形状は、平坦な形状とされる。一方、第2の変形層1kの初期形状は、その表面側に複数の凹凸を有する形状とされている。
なお、第1の変形層1a及び第2の変形層1kの初期形状の他の例としては、ドット状の細かい凸状または凹状、ライン状の凸状又は凹状、ドーム状の凸状又は凹状、布や岩などを再現した形状などが挙げられるが、典型的には、どのような形状が用いられてもよい。
第9実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1kは、初期形状が全体的に異なっているが、典型的には、少なくとも近接部4において初期形状が異なっていればよい。
第9実施形態においては、近接状態において、第2の変形層1kの形状を第1の変形層1aの表面に現れ易くするために、第2の変形層1kが、第1の変形層1aよりも硬く構成されている。この場合、例えば、第1の変形層1aの硬さがヤング率100MPa未満、第2の変形層1kの硬さがヤング率100MPa以上などとされてもよい。
なお、第1の変形層1aが、第2の変形層1kよりも硬く構成されていてもよい。また、第9実施形態では、第1の変形層1a及び第2の変形層1kは、その硬さが全体的に異なっているが、典型的には、少なくとも近接部4において硬さが異なっていればよい。第9実施形態において、第1の変形層1a及び第2の変形層1kの硬さは同じであっても構わない。
離間状態では(図14上側)、ユーザが、近接部4に触れると柔らかく平坦な触感を覚える。一方、近接状態(図14下側)では、ユーザが、近接部4に触れると硬く凸凹した触感を覚える。このように、第9実施形態では、ユーザに対して、柔軟感に加えて(あるいは、柔軟感に代えて)、凹凸感、平坦感等の様々な触覚を提示することができる。
また、第9実施形態では、離間状態と、近接状態とで、表面に現れる外観を変更することができるので、外観を変更しつつ、ユーザに対して異なる触覚を提示することができる。
<第10実施形態>
次に、本技術の第10実施形態について説明する。図15は、第10実施形態に係る触覚提示装置113を模式的に示す図である。図16は、流体が、供給源30、第1の空間2a及び第2の空間2bの間で移動する様子を示す図である。図17は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
次に、本技術の第10実施形態について説明する。図15は、第10実施形態に係る触覚提示装置113を模式的に示す図である。図16は、流体が、供給源30、第1の空間2a及び第2の空間2bの間で移動する様子を示す図である。図17は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
第10実施形態では、流路部26及び駆動部46の構成が上述の各実施形態と異なっている。従って、この点を中心に説明する。
図15に示すように、第10実施形態では、上述の各実施形態とは異なり、流路部26のパイプ21において下側の端部(供給源30とは反対側の端部)が閉じられており、この下側の端部は供給源30とは繋がっていない。また、第10実施形態では、上述の各実施形態とは異なり、駆動部46は、第3のアクチュエータ41cを有していない。
離間状態では、制御装置50の制御部は、第1のアクチュエータ41aを駆動し、第2のアクチュエータ41bをOFFとする。なお、このときの第1のアクチュエータ41aの駆動の強弱によってユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
近接状態では、制御部は、第2のアクチュエータ41bを第1のアクチュエータ41aよりも強く駆動させる。このとき、第2のアクチュエータ41bを第1のアクチュエータ41aよりもどの程度強く駆動させるかによってユーザに提示する柔軟感の微調整が可能となる。
第10実施形態では、アクチュエータ41の数が、空間2の数と等しい数で済むので、コストを削減することができる。
<第11実施形態>
次に、本技術の第11実施形態について説明する。図18は、第11実施形態に係る触覚提示装置114を模式的に示す図である。図19は、流体が、第1の空間2a及び第2の空間2bの間で循環する様子を示す図である。図20は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
次に、本技術の第11実施形態について説明する。図18は、第11実施形態に係る触覚提示装置114を模式的に示す図である。図19は、流体が、第1の空間2a及び第2の空間2bの間で循環する様子を示す図である。図20は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
図18に示すように、第11実施形態では、上述の各実施形態とは異なり、流路部27の上下方向の両端が閉じられており、流路部27は、供給源30とは繋がっていない。つまり、第11実施形態では、流体が、第1の空間2a及び第2の空間2bにおいて移動する内部完結式の流体制御が採用されている。
流路部27の第1の連結部21a及び第2の連結部21bの間には、第1のパイプ23a及び第2のパイプ23bが連結さている。第1のパイプ23aの流路には、駆動部47における第1のアクチュエータ41aが配置され、第2のパイプ23bの流路には駆動部47における第2のアクチュエータ41bが配置される。第1のアクチュエータ41aは、第1の空間2a及び第2の空間2bの間に配置され、第1の空間2a側から第2の空間2b側に向けて圧力勾配を生じさせる。第2のアクチュエータ41bは、第1の空間2a及び第2の空間2bの間に配置され、第2の空間2b側から第1の空間2a側に向けて圧力勾配を生じさせる。
離間状態では、制御装置50の制御部は、第2のアクチュエータ41bを駆動させ、第1のアクチュエータ41aをOFFとする。なお、このときの第2のアクチュエータ41bの駆動の強弱によってユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
近接状態では、制御装置50の制御部は、第1のアクチュエータ41aを駆動させ、第2のアクチュエータ41bをOFFとする。なお、このときの第1のアクチュエータ41aの駆動の強弱によってユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
第11実施形態では、アクチュエータ41の数が、空間2の数と等しい数で済むので、コストを削減することができる。また、第11実施形態は、内部完結式の流体制御が採用されているので、第1の空間2a及び第2の空間2bの内部に、外部から埃等の異物が侵入してしまうことを防止することができる。
<第12実施形態>
次に、本技術の第12実施形態について説明する。図21は、第12実施形態に係る触覚提示装置115を模式的に示す図である。図22は、流体が、第1の空間2a、第2の空間2b及び第3の空間2cの間で循環する様子を示す図である。図23は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
次に、本技術の第12実施形態について説明する。図21は、第12実施形態に係る触覚提示装置115を模式的に示す図である。図22は、流体が、第1の空間2a、第2の空間2b及び第3の空間2cの間で循環する様子を示す図である。図23は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
第12実施形態に係る触覚提示装置100は、変形層1が3層で、かつ、空間2が3つの場合に、内部完結式の流体制御が採用された場合の一例について説明する。
図21に示すように、第12実施形態では、流路部28のパイプ21において上下方向の両端が連結されており、流路部28は、供給源30とは繋がっていない。
駆動部48の第1のアクチュエータ41aは、第3の空間2c及び第1の空間2aの間に配置され、第3の空間2c側から第1の空間2a側に向けて圧力勾配を生じさせる。第2のアクチュエータ41bは、第1の空間2a及び第2の空間2bの間に配置され、第1の空間2a側から第2の空間2b側に向けて圧力勾配を生じさせる。第3のアクチュエータ41cは、第2の空間2b及び第3の空間2cの間に配置され、第2の空間2b側から第3の空間2c側に向けて圧力勾配を生じさせる。
第12実施形態では、図22に示すように、第1の空間2a→第2の空間2b→第3の空間2c→第1の空間2a→・・・と流体が循環する循環式の流体制御が採用されている。一方、これとは逆に、第1の空間2a→第3の空間2c→第2の空間2b→第1の空間2a→・・・と流体が循環する循環式の流体制御が採用されてもよい。この場合、第1のアクチュエータ41a、第2のアクチュエータ41b及び第3のアクチュエータ41cは、図21に示す向きとは逆向きに配置される。
離間状態では、制御装置50の制御部は、第1のアクチュエータ41aを中程度に駆動し、第2のアクチュエータ41bをOFFとし、第3のアクチュエータ41cを弱く駆動させる。なお、このときの第1のアクチュエータ41aの駆動の強弱によってユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2層が近接する近接状態では、制御装置50の制御部は、第1のアクチュエータ41aを弱く駆動させ、第2のアクチュエータ41bを中程度に駆動させ、第3のアクチュエータ41cをOFFとする。なお、このときの第2のアクチュエータ41bの駆動の強弱によってユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
第1の変形層1a、第2の変形層1b及び第3の変形層1cの3層が近接する近接状態では、制御装置50の制御部は、第1のアクチュエータ41aをOFFとし、第2のアクチュエータ41bを弱く駆動させ、第3のアクチュエータ41cを中程度に駆動する。なお、このときの第3のアクチュエータ41cの駆動の強弱によってユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
第12実施形態では、第11実施形態と同様に、アクチュエータ41の数が、空間2の数と等しい数で済むので、コストを削減することができる。また、第12実施形態では、第11実施形態と同様に、内部完結式の流体制御が採用されているので、第1の空間2a、第2の空間2b及び第3の空間2cの内部に、外部から埃等の異物が侵入してしまうことを防止することができる。
<第13実施形態>
次に、本技術の第13実施形態について説明する。図24は、第13実施形態に係る触覚提示装置116を示す概略図である。図25は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
次に、本技術の第13実施形態について説明する。図24は、第13実施形態に係る触覚提示装置116を示す概略図である。図25は、アクチュエータ41の駆動の切り替えを示す図である。
図24に示すように、触覚提示装置116は、第1の変形層1a、第2の変形層1b及び第3の変形層1cの3つの変形層1を有している。また、触覚提示装置116は、第1の空間2a、第2の空間2b及び第3の空間2cの3つの空間2を有している。
供給源30(図24に示す例では、大気)と、第1の空間2aとの間には、第1のアクチュエータ41a及び第2のアクチュエータ41bが配置される。供給源30と、第2の空間2bとの間には、第3のアクチュエータ41c及び第4のアクチュエータ41dが配置される。また、供給源30と、第3の空間2cとの間には、第5のアクチュエータ41ee及び第6のアクチュエータ41fが配置される。
第1のアクチュエータ41aは、供給源30側から第1の空間2a側へ向けて圧力勾配を生じさせ、逆に、第2のアクチュエータ41bは、第1の空間2a側から供給源30側へ向けて圧力勾配を生じさせる。第3のアクチュエータ41cは、供給源30側から第2の空間2b側へ向けて圧力勾配を生じさせ、逆に、第4のアクチュエータ41dは、第2の空間2b側から供給源30側へ向けて圧力勾配を生じさせる。また、第5のアクチュエータ41eは、供給源30側から第3の空間2c側へ向けて圧力勾配を生じさせ、逆に、第6のアクチュエータ41fは、第3の空間2c側から供給源30側へ向けて圧力勾配を生じさせる。
制御装置50の制御部は、第1の変形層1a、第2の変形層1b及び第3の変形層1cが近接する近接状態を離間状態へと切り替えるとき、第1のアクチュエータ41aを強く駆動させ、第2のアクチュエータ41bをOFFとする。また、制御部は、第3のアクチュエータ41cをOFFとし、第4のアクチュエータ41dを強く駆動させる。また、このとき、制御部は、第5のアクチュエータ41eをOFFとし、第6のアクチュエータ41fを強く駆動させる。
近接状態が離間状態に切り替えられた後、この離間状態を維持するとき、制御部は、第1のアクチュエータ41aを第2のアクチュエータ41b以上の強さで駆動させる。また、制御部は、第3のアクチュエータ41cをOFFにしたまま、強く駆動されていた第4のアクチュエータ41dを弱く駆動、あるいは、OFFとする。また、このとき、制御部は、第5のアクチュエータ41eをOFFにしたまま、強く駆動されていた第6のアクチュエータ41fを弱く駆動、あるいは、OFFとする。
なお、離間状態を維持するとき、第1のアクチュエータ41aを第2のアクチュエータ41bよりもどの程度強く駆動させかによって、ユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
制御部は、離間状態を、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2層が近接する近接状態へと切り替えるとき、第1のアクチュエータ41aをOFFとし、第2のアクチュエータ41bを強く駆動させる。また、制御部は、第3のアクチュエータ41cを強く駆動し、第4のアクチュエータ41dをOFFとする。また、このとき、制御部は、第5のアクチュエータ41eをOFFとし、第6のアクチュエータ41fを強く駆動させる。
離間状態が第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2層が近接する近接状態へと切り替えられた後、この近接状態を維持するとき、制御部は、第1のアクチュエータ41aをOFFにしたまま、強く駆動されていた第2のアクチュエータ41bを弱く駆動、あるいはOFFとする。また、制御部は、第3のアクチュエータ41cを第4のアクチュエータ41d以上の強さで駆動させる。また、このとき、制御部は、第5のアクチュエータ41eをOFFにしたまま、強く駆動されていた第6のアクチュエータ41fを弱く駆動、あるいは、OFFとする。
なお、第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2層の近接状態を維持するとき、制御部は、第3のアクチュエータ41cを第4のアクチュエータ41dよりもどの程度強く駆動させかによって、ユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
第1の変形層1a及び第2の変形層1bの2層が近接する近接状態(第2の変形層1b及び第3の変形層1cが離間する離間状態)を、第1の変形層1a、第2の変形層1b及び第3の変形層1cの3層が近接する近接状態へ切り替えるとき、制御部は、第1のアクチュエータ41aをOFFとし、第2のアクチュエータ41bを強く駆動する。
また、このとき、制御部は、第3のアクチュエータ41cをOFFとし、第4のアクチュエータ41dを強く駆動する。また、制御部は、第5のアクチュエータ41eを強く駆動し、第6のアクチュエータ41fをOFFとする。
2層の近接状態が3層の近接状態へと切り替えられた後、この近接状態を維持するとき、制御部は、第1のアクチュエータ41aをOFFにしたまま、強く駆動されていた第2のアクチュエータ41bを弱く駆動、あるいはOFFとする。また、制御部は、第3のアクチュエータ41cをOFFにしたまま、強く駆動されていた第4のアクチュエータ41dを弱く駆動、あるいはOFFとする。また、制御部は、第5のアクチュエータ41eを第6のアクチュエータ41f以上の強さで駆動させる。
なお、第1の変形層1a、第2の変形層1b及び第3の変形層1cの3層の近接状態を維持するとき、制御部は、第5のアクチュエータ41eを第6のアクチュエータ41fよりもどの程度強く駆動させかによって、ユーザへ提示する柔軟感の微調整が可能となる。
<第14実施形態>
次に、本技術の第14実施形態について説明する。図26は、第14実施形態に係る触覚提示装置117を示す概略図である。
次に、本技術の第14実施形態について説明する。図26は、第14実施形態に係る触覚提示装置117を示す概略図である。
上述の第13実施形態では、第1の空間2a、第2の空間2b及び第3の空間2cで供給源30が共通とされていたが、この第14実施形態では、それぞれの空間2に対応して供給源30が別々に設けられている。
図26に示すように、触覚提示装置117は、第1の空間2aに流体を供給可能な第1の供給源30aと、第2の空間2bに流体を供給可能な第2の供給源30bと、第3の空間2cに流体を供給可能な第3の供給源30cとを有する。
第1のアクチュエータ41a及び第2のアクチュエータ41bは、第1の供給源30a及び第1の空間2aの間で流体の流出入を制御する。第3のアクチュエータ41c及び第4のアクチュエータ41dは、第2の供給源30b及び第2の空間2bの間で流体の流出入を制御する。第4のアクチュエータ41d及び第5のアクチュエータ41eは、第3の供給源30c及び第3の空間2cの間で流体の流出入を制御する。
第1の供給源30a、第2の供給源30b及び第3の供給源30c内の流体は、それぞれ性質が異なっており、第1の空間2a、第2の空間2b及び第3の空間2cに対しては、それぞれ、性質が異なる流体が流出入される。なお、少なくとも1つの供給源30(空間2)の流体が、他の供給源30(空間2)の流体と性質が異なっていればよい。
流体の性質が異なる例としては、例えば、流体の温度や種類等が異なる場合が挙げられる。種類が異なる流体の例としては、流体として気体が用いられるが、その気体の種類が異なる場合(例えば、空気とヘリウム等)や、流体として液体が用いられるが、その液体の種類が異なる場合(水と油など)が挙げられる。また、流体として気体及び液体が用いられる場合(空気と水、水と水蒸気等)が挙げられる。また、種類が異なる流体の例としては、含有される成分が異なる流体(例えば、空気とヘリウムの混合気体でヘリウムの含有量が異なる等)が挙げられる。なお、流体の種類が異なれば、流体の密度も異なることになる。
例えば、温度が異なる流体が用いられる場合、離間状態及び近接状態の切り替えに応じて、ユーザに対して異なる温度感を提示することができる。また、種類が異なる流体が用いられる場合、離間状態及び近接状態の切り替えに応じて、ユーザに対して異なる質量感熱伝導感、応答感等を提示することができる。
<適用例>
本技術に係る触覚提示装置は、各種の用途に用いることができる。例えば、触覚提示装置が、VR(Virtual Reality)、AR(Augmented Reality)装置等に用いられることで、仮想の物体に実際に触れたかのような触覚をユーザに提示することができる。また、触覚提示装置が、ディスプレイに用いられることで、ユーザがディスプレイに接触したときに、様々な触覚をユーザに提示することができる。特に、本技術に係る触覚提示装置(特に、変形層1の形状違いの実施形態:図14参照)がディスプレイに用いられた場合、物体を立体的に表示しつつ、ユーザにその物体の触覚を提示することができる(タンジブルディスプレイ)。
本技術に係る触覚提示装置は、各種の用途に用いることができる。例えば、触覚提示装置が、VR(Virtual Reality)、AR(Augmented Reality)装置等に用いられることで、仮想の物体に実際に触れたかのような触覚をユーザに提示することができる。また、触覚提示装置が、ディスプレイに用いられることで、ユーザがディスプレイに接触したときに、様々な触覚をユーザに提示することができる。特に、本技術に係る触覚提示装置(特に、変形層1の形状違いの実施形態:図14参照)がディスプレイに用いられた場合、物体を立体的に表示しつつ、ユーザにその物体の触覚を提示することができる(タンジブルディスプレイ)。
本技術に係る触覚提示装置は、例えば、ウェアラブル装置、入力装置、医療装置、シミュレート装置、娯楽機器等、典型的には、ユーザに触覚を提示する用途であればどのような用途にも用いることができる。
なお、本技術は、ユーザに触覚を提示する以外の用途にも用いることができ、この場合、本技術は、流体制御装置として用いられる(各実施形態における触覚提示装置の文言は、流体制御装置と読み替え得る)。この流体制御装置は、触覚提示装置を含む。また、流体制御装置は、目的とする表示対象物毎に形状を変化可能な表示装置(ユーザが接触可能かどうかは不問)、掴む対象物毎に把持部の硬さや形状を変化可能なロボットハンド等として用いることができる。典型的には、流体制御装置は、ある面の硬さ又は形状のうち少なくとも一方を変化させる目的であれば、どのような用途にも用いることができる。
<各種変形例>
以上説明した各実施形態は、適宜、互いに組み合わせることができる。例えば、嵌合機構70(図9等)、係止機構73(図8等)、ロック機構80(図10)、温度調整部85(図11)、振動部86(図12)、センサ部87(図13)のうち2以上が組合わされてもよい。
以上説明した各実施形態は、適宜、互いに組み合わせることができる。例えば、嵌合機構70(図9等)、係止機構73(図8等)、ロック機構80(図10)、温度調整部85(図11)、振動部86(図12)、センサ部87(図13)のうち2以上が組合わされてもよい。
<変形例1>
図27は、本技術の第1の変形例に係る触覚提示装置118を示す図である。この触覚提示装置118では、制御装置50における制御が上記した各実施形態と異なっている。
図27は、本技術の第1の変形例に係る触覚提示装置118を示す図である。この触覚提示装置118では、制御装置50における制御が上記した各実施形態と異なっている。
この触覚提示装置118は、第1の変形層1a、第2の変形層1b、第1の空間2a及び第2の空間2bを含む2層構造とされている。なお、触覚提示装置118は、3層以上の構造とされていてもよい。
図27の上側に示すように、制御装置50は、第1の空間2a及び第2の空間2bを同時に正圧として、第1の空間2a及び第2の空間2bに対して流体を同時に流入させる。これにより、第1の変形層1aの表面を素早く膨張させることができ、強く押されるような触覚をユーザに提示することができる。
また、図27の下側に示すように、制御装置50は、第1の空間2a及び第2の空間2bを同時に負圧として、第1の空間2a及び第2の空間2bから流体を同時に流出させる。これにより、第1の変形層1aの表面を素早く収縮させることができ、強く引き込まれるような触覚をユーザに提示することができる。
<変形例2>
次に、本技術の第2の変形例について説明する。図28は、第2の変形例に係る触覚提示装置119を示す図である。
次に、本技術の第2の変形例について説明する。図28は、第2の変形例に係る触覚提示装置119を示す図である。
第2の変形例では、VR表示、AR表示等が可能なヘッドマウントディスプレイ60により表示される映像に合わせて触覚提示装置119により触覚が提示される場合について説明する。
触覚提示装置119は、第1の変形層1a、第2の変形層1b、第1の空間2a、第2の空間2bを含む2層構造とされている。なお、触覚提示装置119は、3層以上の構造とされていてもよい。典型的には、触覚提示装置119は、上述の各実施形態、変形例で説明した触覚提示装置100、105~118のいずれかに対応している。
図28の左側を参照して、この図では、ヘッドマウントディスプレイ60によりマシュマロの映像が表示され、この映像に合わせて柔らかい触感が触覚提示装置119によりユーザに提示されているときの様子が示されている。
この場合、例えば、第1の空間2aが正圧とされて、第2の空間2bが負圧とされる(離間状態)ことでマシュマロを触っているような柔らかい触感をユーザに提示することができる。
ここでの例では、柔らかい物体の一例としてマシュマロを例に挙げて説明したが、これについては、クッション、ぬいぐるみ等であってもよく、適宜変更可能である。
図28の中央を参照して、この図では、ヘッドマウントディスプレイ60によりハムスターの映像が表示され、この映像に合わせて、柔らかい触感と、心臓の鼓動、呼吸等による微小な動きとが触覚提示装置119によりユーザに提示されているときの様子が示されている。
この場合、例えば、第1の空間2aが正圧とされて、第2の空間2bが負圧とされる(離間状態)ことでハムスターを触っているような柔らかい触感をユーザに提示することができる。また、第1の空間2aにおいて、時間に応じて圧力を増減させることで、ハムスターの心臓の鼓動、呼吸等による微小な動きのような触感をユーザに提示することができる。
ここでの例では、柔らかい動物の一例としてハムスターを例に挙げて説明したが、これについては、猫、犬等であってもよく、適宜変更可能である。また、ここでの例では、表面が動く場合の一例として、動物の心臓の鼓動や呼吸を例に挙げて説明したが、これについては、表面が動くものであればどのようなものにも適用可能である。
図28の右側を参照して、この図では、ヘッドマウントディスプレイ60により石の映像が表示され、この映像に合わせて硬い触感が触覚提示装置119によりユーザに提示されているときの様子が示されている。
この場合、例えば、第1の空間2aが負圧とされて、第2の空間2bが負圧とされることで石を触っているような硬い触感をユーザに提示することができる(指が筐体10の底部11に触れるので)。
ここでの例では、硬い物体の一例として石を例に挙げて説明したが、これについては、金属、木材等であってもよく、適宜変更可能である。
また、図28に示す例では、触感として柔らかい場合と、硬い場合とについて説明した。一方、触覚提示装置119は、柔らかめ、少し硬い柔らかめ、少し柔らかい硬め、硬め等の物体の映像と共に、これらの触感をユーザに提示することもできる(上述のように、柔軟感のダイナミックレンジが広いので)。
例えば、柔らかめの触覚をユーザに提示する場合、柔らかい場合と同様に、第1の空間2aが正圧され、第2の空間2bが負圧とされるが、このとき、柔らかい場合よりも第1の空間2aの圧力が少し増やされる。
また、少し硬い柔らかめ触覚をユーザに提示する場合も、第1の空間2aが正圧され、第2の空間2bが負圧とされるが、このとき、柔らかめ場合よりも第1の空間2aの圧力が少し増やされる。
つまり、第1の空間2aの圧力の調整により柔らかさの微調整が可能である。
また、例えば、少し柔らかい硬めの触覚をユーザに提示する場合、第1の空間2aが負圧とされ、第2の空間2bが正圧とされる。これにより、第2の変形層1bが第1の変形層1aに接触して2層が重なった状態となり(近接状態)、少し柔らかい硬めの触覚がユーザに提示される。
また、硬めの触覚をユーザに提示する場合、少し柔らかい硬めと同様に、第1の空間2aが負圧され、第2の空間2bが正圧とされるが(近接状態)、このとき、少し柔らかい硬めの場合よりも第2の空間2bの圧力が少し増やされる。
つまり、第2の空間2bの圧力の調整により硬さの微調整が可能である。
また、柔軟感だけでなく、映像と共に、温度感(図11参照)、振動(図12参照)、凹凸感等の触感(図14参照)がユーザに提示されてもよい。
図14において一例を説明する。例えば、図14の上側に示すように、第1の変形層1a及び第2の変形層1kが離間状態とされているときに、ヘッドマウントディスプレイ60において、ビニールボールの映像が表示されるとする。この場合、ユーザが第1の変形層1aの表面(提示面)に触れることで、ビニールボールの表面に触れているような、柔らかく且つツルツルした触感を提供することができる。
一方、図14の下側に示すように、第1の変形層1a及び第2の変形層1kが近接状態とされているときに、ヘッドマウントディスプレイ60において、ゴルフボールの映像が表示されるとする。この場合、ユーザが第1の変形層1aの表面(第2の変形層1kにより凸凹が形成される)に触れることで、ゴルフボールの表面に触れているような、硬めで且つ凸凹した触感を提供することができる。
ここで、図28では、ユーザに映像を提示する装置の一例として、ヘッドマウントディスプレイ60を例に挙げて説明した。一方、ユーザに映像を提示する装置は、テレビジョン装置、モニタ、プロジェクタ等であっても構わない。
<変形例3>
次に、本技術の第3の変形例について説明する。図29は、第3の変形例に係る触覚提示装置120を示す模式図である。
次に、本技術の第3の変形例について説明する。図29は、第3の変形例に係る触覚提示装置120を示す模式図である。
図29に示すように、第3の変形例に係る触覚提示装置120は、第1の触覚提示部121aと、第2の触覚提示部121bとの2つの触覚提示部121を備えている。
第1の触覚提示部121aは、第1の変形層1a、第2の変形層1b、第1の空間2a、第2の空間2bを含む2層構造とされている。同様に、第2の触覚提示部121bは、第1の変形層1a、第2の変形層1b、第1の空間2a、第2の空間2bを含む2層構造とされている。なお、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bは、3層以上の構造とされていてもよい。
第1の触覚提示部121aと、第2の触覚提示部121bとは、180°逆向きに配置されている。また、ユーザに触覚を提示する2つの提示面(第1の変形層1aの表面)が180°逆向きに配置されている。
典型的には、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bは、上述の各実施形態、変形例で説明した触覚提示装置100、105~119のいずれかに対応している。
第3の変形例に係る触覚提示装置120は、いわば、上記各実施形態、各変形例に係る触覚提示装置100、105~119が2つ用意され、この2つの触覚提示装置が180°逆向きに配置されて底部11(下層側)が連結されたような構成とされている。
図29に示す例では、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bが、同じ構成とされているが、異なる構成とされていてもよい。例えば、第1の触覚提示部121aが第1実施形態に係る触覚提示装置100(図1参照)により構成され、第2の触覚提示部121bが第2実施形態に係る触覚提示装置105(図5参照)により構成されていてもよい。
図30は、ユーザが触覚提示装置120を2本の指で摘むことにより、ユーザに触覚が提示されているときの様子を示す図である。
図30の上側の図では、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bにおけるそれぞれの第1の空間2aが正圧とされ、第2の空間2bが負圧とされている。これにより、柔らかい(あるいは、柔らかめ、少し硬い柔らかめ)物体を2本の指(例えば、親指と、親指以外の指)で摘んでいるような触感をユーザに提示することができる。
図30の中央の図では、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bにおけるそれぞれの第1の空間2aが負圧とされ、第2の空間2bが正圧とされている。これにより、硬め(あるいは、少し柔らかい硬め)の物体を2本の指で摘んでいるような触感をユーザに提示することができる。
図30の下側の図では、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bにおけるそれぞれの第1の空間2aが負圧とされ、かつ、第2の空間2bが負圧とされている。これにより、硬くかつ小さな物体を2本の指で摘んでいるような触感をユーザに提示することができる。
なお、図30では、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bで同じ圧力制御が行われる場合について説明した。一方、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bで異なる圧力制御が行われてもよい。これにより、2本の指に対して異なる柔軟感を提示することができる(例えば、一方の指に対しては硬い触感、他方の指に対しては柔らかい触感)。
また、図30では、ユーザが触覚提示装置120を2本指で摘む場合ついて説明した。一方、ユーザは、触覚提示装置120を3本以上の指で摘んでも(掴んでも)よい。また、ユーザは、例えば、一方の手の指(1~5本)で一方の触覚提示部121の提示面(第1の変形層1aの表面)に触れ、他方の手の指(1~5本)で他方の触覚提示部121の提示面(第1の変形層1aの表面)に触れてもよい。
ここで、第1の触覚提示部121aの第2の空間2bと、第2の触覚提示部121bの第2の空間2bとが連通されていてもよい。
図31は、第1の触覚提示部121aの第2の空間2bと、第2の触覚提示部121bの第2の空間2bとが連通される場合の一例を示す図である。
図31に示すように、触覚提示装置122では、第1の触覚提示部121aの第2の空間2bと、第2の触覚提示部121bの第2の空間2bとを連通させる複数の連通口12が設けられている。
このように、2つの第2の空間2bを連通させることによって、2つの第2の空間2bが一体となる。従って、2つの第2の空間2bの圧力の制御を別々に行う必要がなくなり、圧力の制御が容易となる(典型的には、第1の触覚提示部121a及び第2の触覚提示部121bで同じ圧力制御が用いられる場合にこの方法が用いられる)。
ここでの説明では、ユーザに触覚を提示する2つの提示面(第1の変形層1aの表面)が180°逆向きに配置されている場合について説明した。一方、この角度は、180°逆向きに限られず、任意の角度に設定可能である。
図32は、2つの提示面が任意の角度に設定された場合の一例を示す図である。図32に示す触覚提示装置123では、第1の触覚提示部121aの提示面(第1の変形層1aの表面)と、第2の触覚提示部121bの提示面(第1の変形層1aの表面)とが90°の角度で配置されている。
また、ここでの説明では、触覚提示装置が有する触覚提示部121の数が2つである場合について説明した。一方、触覚提示部121の数は、2以上であれば任意に設定可能である。
図33は、触覚提示部の数が任意の数とされた場合の一例を示す図である。図33に示す触覚提示装置124は、5本指に対応して5つの触覚提示部121(121a~121e)を有している。ユーザは、5本指で触覚提示装置124を掴むことで、5本指の全体から触感を得ることができる。
本技術は、以下の構成をとることもできる。
(1)表面側に位置する第1の変形層と、
前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層と、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、その駆動により前記流体の流出入を制御する駆動部と
を具備する触覚提示装置。
(2) 上記(1)に記載の触覚提示装置であって、
前記駆動部は、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える
触覚提示装置。
(3) 上記(2)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において硬さが異なる
触覚提示装置。
(4) 上記(3)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の硬さが異なる
触覚提示装置。
(5) 上記(4)に記載の触覚提示装置であって、
前記第2の変形層の近接部は、前記第1の変形層の近接部よりも硬い
触覚提示装置。
(6) 上記(4)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層の近接部は、前記第2の変形層の近接よりも硬い
触覚提示装置。
(7) 上記(4)~(6)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部のヤング率が100MPa以上であり、他方の近接部のヤング率が100MPa未満である
触覚提示装置。
(8) 上記(2)~(7)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において形状が異なる
触覚提示装置。
(9) 上記(8)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の形状が異なる
触覚提示装置。
(10) 上記(2)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いの近接部を嵌合させるための嵌合機構を有する
触覚提示装置。
(11) 上記(10)に記載の触覚提示装置であって、
前記嵌合機構は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部が有する凹部と、他方の近接部が有する、前記凹部に嵌合する凸部とを含む
触覚提示装置。
(12) 上記(11)に記載の触覚提示装置であって、
前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対して係止させる係止機構をさらに具備する
触覚提示装置。
(13) 上記(11)又は(12)に記載の触覚提示装置であって、
前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対してロックするロック機構をさらに具備する
触覚提示装置。
(14) 上記(1)~(13)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、温度を調整可能な温度調整部を有する
触覚提示装置。
(15) 上記(1)~(14)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、振動部を有する
触覚提示装置。
(16) 上記(1)~(15)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の空間又は前記第2の空間のうち少なくとも一方の空間に関する情報を取得するセンサ部をさらに具備する
触覚提示装置。
(17) 上記(1)~(16)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、前記第1の空間に流出入される流体及び前記第2の空間に流出入される流体の性質が異なる
触覚提示装置。
(18) 表面側に位置する第1の変形層と、
前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層と、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える駆動部と
を具備する流体制御装置。
(19) 表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
流体制御方法。
(20) 表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
(1)表面側に位置する第1の変形層と、
前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層と、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、その駆動により前記流体の流出入を制御する駆動部と
を具備する触覚提示装置。
(2) 上記(1)に記載の触覚提示装置であって、
前記駆動部は、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える
触覚提示装置。
(3) 上記(2)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において硬さが異なる
触覚提示装置。
(4) 上記(3)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の硬さが異なる
触覚提示装置。
(5) 上記(4)に記載の触覚提示装置であって、
前記第2の変形層の近接部は、前記第1の変形層の近接部よりも硬い
触覚提示装置。
(6) 上記(4)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層の近接部は、前記第2の変形層の近接よりも硬い
触覚提示装置。
(7) 上記(4)~(6)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部のヤング率が100MPa以上であり、他方の近接部のヤング率が100MPa未満である
触覚提示装置。
(8) 上記(2)~(7)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において形状が異なる
触覚提示装置。
(9) 上記(8)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の形状が異なる
触覚提示装置。
(10) 上記(2)に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いの近接部を嵌合させるための嵌合機構を有する
触覚提示装置。
(11) 上記(10)に記載の触覚提示装置であって、
前記嵌合機構は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部が有する凹部と、他方の近接部が有する、前記凹部に嵌合する凸部とを含む
触覚提示装置。
(12) 上記(11)に記載の触覚提示装置であって、
前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対して係止させる係止機構をさらに具備する
触覚提示装置。
(13) 上記(11)又は(12)に記載の触覚提示装置であって、
前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対してロックするロック機構をさらに具備する
触覚提示装置。
(14) 上記(1)~(13)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、温度を調整可能な温度調整部を有する
触覚提示装置。
(15) 上記(1)~(14)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、振動部を有する
触覚提示装置。
(16) 上記(1)~(15)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、
前記第1の空間又は前記第2の空間のうち少なくとも一方の空間に関する情報を取得するセンサ部をさらに具備する
触覚提示装置。
(17) 上記(1)~(16)のうちいずれか1つに記載の触覚提示装置であって、前記第1の空間に流出入される流体及び前記第2の空間に流出入される流体の性質が異なる
触覚提示装置。
(18) 表面側に位置する第1の変形層と、
前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層と、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える駆動部と
を具備する流体制御装置。
(19) 表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
流体制御方法。
(20) 表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
1…変形層
2…空間
10…筐体
20…流路部
30…供給源
40…駆動部
50…制御装置
100、105~120、122~124…触覚提示装置(流体制御装置)
2…空間
10…筐体
20…流路部
30…供給源
40…駆動部
50…制御装置
100、105~120、122~124…触覚提示装置(流体制御装置)
Claims (20)
- 表面側に位置する第1の変形層と、
前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層と、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、その駆動により前記流体の流出入を制御する駆動部と
を具備する触覚提示装置。 - 請求項1に記載の触覚提示装置であって、
前記駆動部は、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える
触覚提示装置。 - 請求項2に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において硬さが異なる
触覚提示装置。 - 請求項3に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の硬さが異なる
触覚提示装置。 - 請求項4に記載の触覚提示装置であって、
前記第2の変形層の近接部は、前記第1の変形層の近接部よりも硬い
触覚提示装置。 - 請求項4に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層の近接部は、前記第2の変形層の近接よりも硬い
触覚提示装置。 - 請求項 4に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部のヤング率が100MPa以上であり、他方の近接部のヤング率が100MPa未満である
触覚提示装置。 - 請求項2に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、少なくとも一部において形状が異なる
触覚提示装置。 - 請求項8に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
少なくとも前記第1の変形層の近接部及び前記第2の変形層の近接部の形状が異なる
触覚提示装置。 - 請求項2に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いに近接する近接部をそれぞれ有し、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層は、前記第2の状態において互いの近接部を嵌合させるための嵌合機構を有する
触覚提示装置。 - 請求項10に記載の触覚提示装置であって、
前記嵌合機構は、前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち一方の近接部が有する凹部と、他方の近接部が有する、前記凹部に嵌合する凸部とを含む
触覚提示装置。 - 請求項11に記載の触覚提示装置であって、
前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対して係止させる係止機構をさらに具備する
触覚提示装置。 - 請求項11に記載の触覚提示装置であって、
前記凸部が前記凹部に嵌合した状態で、前記凸部を前記凹部に対してロックするロック機構をさらに具備する
触覚提示装置。 - 請求項1に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、温度を調整可能な温度調整部を有する
触覚提示装置。 - 請求項1に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層のうち少なくとも一方の変形層は、振動部を有する
触覚提示装置。 - 請求項1に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の空間又は前記第2の空間のうち少なくとも一方の空間に関する情報を取得するセンサ部をさらに具備する
触覚提示装置。 - 請求項1に記載の触覚提示装置であって、
前記第1の空間に流出入される流体及び前記第2の空間に流出入される流体の性質が異なる
触覚提示装置。 - 表面側に位置する第1の変形層と、
前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層と、
前記第1の変形層及び前記第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御することで、前記第1の変形層及び前記第2の変形層が離間する第1の状態と、前記第2の変形層及び前記第2の変形層の少なくとも一部が互いに近接する第2の状態とを切り替える駆動部と
を具備する流体制御装置。 - 表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
流体制御方法。 - 表面側に位置する第1の変形層及び前記第1の変形層よりも内側に位置する第2の変形層の間で流体を保持する第1の空間と、前記第2の変形層よりも内側で流体を保持する第2の空間とにおいて、前記流体の流出入を制御する
処理をコンピュータに実行させるプログラム。
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DE112020005461.6T DE112020005461T5 (de) | 2019-11-05 | 2020-10-23 | Haptische präsentationseinrichtung, fluidsteuerungseinrichtung, fluidsteuerungsverfahren und programm |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 20885221 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
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