JP6953093B2 - Tactile presentation device - Google Patents
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Description
本発明は、物体の表面を押すときに得られる触覚を提示する触覚提示装置に関し、特に、磁気粘性流体を用いて所望の触覚を提示する触覚提示装置に関する。 The present invention relates to a tactile presenting device that presents a tactile sensation obtained when pressing the surface of an object, and more particularly to a tactile presenting device that presents a desired tactile sensation using a ferrofluid.
例えば特許文献1に開示された触覚提示装置は、磁気粘性流体を収容した収容体と電磁石とを備え、電磁石によって磁気粘性流体に磁場を印加して所望の触覚を提示する。電磁石のヨーク(同文献では「主ヨーク」と称している。)は、両端部が大きく離れた位置で対向しており、その間に触覚を提示する部分となる収容体が設置されている。 For example, the tactile presentation device disclosed in Patent Document 1 includes an accommodating body accommodating a magnetic viscous fluid and an electromagnet, and applies a magnetic field to the magnetic viscous fluid by the electromagnet to present a desired tactile sensation. The yoke of the electromagnet (referred to as the "main yoke" in the same document) faces each other at a position where both ends are far apart from each other, and an accommodating body that serves as a tactile sensation is installed between them.
同文献に開示された触覚提示装置では、ヨークの両端部の間に磁性体(同文献では「中継ヨーク」と称している。)が設けられているため、ヨークの両端部が大きく離れていても、磁気粘性流体に十分な強さの磁場を印加でき、所望の触覚を提示することができる。 In the tactile presentation device disclosed in the same document, since a magnetic material (referred to as "relay yoke" in the same document) is provided between both ends of the yoke, both ends of the yoke are greatly separated. Also, a magnetic field of sufficient strength can be applied to the ferrofluid, and a desired tactile sensation can be presented.
ところで、特許文献1のヨークの両端部ほど大きく離れている訳ではないが、ある程度離れたヨークの両端部の間に、磁性体を介在させることなく、磁気粘性流体の収容体を設置して、所望の触覚を提示したいという要望がある。しかし、この場合、電磁石による起磁力を相当に高めることが必要であり、多量の電力を消費してしまうという問題が生じる。 By the way, although it is not as far apart as the two ends of the yoke of Patent Document 1, a magnetic viscous fluid accommodating body is installed between both ends of the yoke which are separated to some extent without interposing a magnetic material. There is a desire to present the desired tactile sensation. However, in this case, it is necessary to considerably increase the magnetomotive force of the electromagnet, which causes a problem of consuming a large amount of electric power.
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであり、磁気粘性流体を収容した収容体が、ある程度離れたヨークの両端部の間に挟まれて設置された触覚提示装置であっても、電力の消費を抑制しながら、効率よく、所望の触覚を提示できるようにすることを目的とする。 The present invention has been devised in view of the above problems, and even if the accommodating body accommodating the ferrofluid is sandwiched between both ends of the yoke at a certain distance, the tactile presenting device is installed. The purpose is to be able to efficiently present a desired tactile sensation while suppressing power consumption.
本発明の一態様に係る触覚提示装置は、内部に磁気粘性流体を収容し、押圧されることで変形する収容体と、対向した両端部を有するヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルと、を備えるものを前提とし、前記収容体は、前記ヨークの両端部の間に挟まれて設置され、前記ヨークは、前記コイルが巻かれた部分と前記端部との間に、前記コイル側から前記端部側に向かって断面積が漸次減少する断面積減少部を有する、ことを特徴とする。 The tactile presentation device according to one aspect of the present invention includes an accommodating body that accommodates a ferrofluid and is deformed by being pressed, a yoke having opposite end portions, a coil wound around the yoke, and the like. The housing is installed so as to be sandwiched between both ends of the yoke, and the yoke is installed between the coil-wound portion and the end portion from the coil side. It is characterized by having a cross-sectional area decreasing portion in which the cross-sectional area gradually decreases toward the end side.
かかる構成を備える触覚提示装置によれば、断面積減少部において磁束密度が高められることにより、効率良く、磁気粘性流体を貫通する磁路を形成することができる。すなわち、磁気粘性流体を収容した収容体が、ある程度離れたヨークの両端部の間に挟まれて設置された触覚提示装置であっても、電力の消費を抑制しながら、効率よく、所望の触覚を提示できる可能性が高まる。 According to the tactile presentation device having such a configuration, it is possible to efficiently form a magnetic path penetrating the magnetic viscous fluid by increasing the magnetic flux density in the cross-sectional area reduction portion. That is, even if the accommodating body accommodating the ferrofluid is a tactile presenting device installed by being sandwiched between both ends of a yoke separated to some extent, the desired tactile sensation is efficiently performed while suppressing power consumption. Is more likely to be presented.
前記構成を備える触覚提示装置において、断面積減少部は、前記ヨークの端部に至るまで断面積が漸次減少するものであってもよい。 In the tactile presentation device having the above configuration, the cross-sectional area reduction portion may be one in which the cross-sectional area gradually decreases up to the end portion of the yoke.
前記構成を備える触覚提示装置において、前記収容体は、その一部のみが前記ヨークの両端部の間に介在してもよい。 In the tactile presentation device having the above configuration, only a part of the housing may be interposed between both ends of the yoke.
かかる構成を備える触覚提示装置によれば、ヨークの両端部の間に収容体の一部のみが介在することで、所望の触覚を収容体全体に亘って提示させることができる。 According to the tactile presentation device having such a configuration, the desired tactile sensation can be presented over the entire housing by interposing only a part of the housing between both ends of the yoke.
また、本発明の他の一態様に係る触覚提示装置は、内部に磁気粘性流体を収容し、押圧されることで変形する収容体と、対向した両端部を有するヨークと、前記ヨークに巻かれたコイルと、を備えるものを前提とし、前記収容体は、前記ヨークの両端部の間に挟まれて設置され、かつ、前記収容体の一部のみが前記ヨークの両端部の間に介在していることを特徴としている。 Further, the tactile presentation device according to another aspect of the present invention is wound around the yoke, a yoke having both ends facing each other, and an accommodating body that houses a ferrofluid and is deformed by being pressed. The accommodating body is installed so as to be sandwiched between both ends of the yoke, and only a part of the accommodating body is interposed between both ends of the yoke. It is characterized by being.
かかる構成を備える触覚提示装置によれば、ヨークの両端部の間に収容体の一部のみが介在することで、所望の触覚を収容体全体に亘って提示させることができる。 According to the tactile presentation device having such a configuration, the desired tactile sensation can be presented over the entire housing by interposing only a part of the housing between both ends of the yoke.
本発明に係る触覚提示装置によれば、収容体が、ある程度離れたヨークの両端部の間に挟まれて設置されていても、電力の消費を抑制しながら、効率よく、所望の触覚を提示できる可能性が高まる。 According to the tactile presentation device according to the present invention, even if the housing is sandwiched between both ends of the yoke separated to some extent, the desired tactile sensation is efficiently presented while suppressing power consumption. The possibility of being able to do it increases.
以下、本発明の実施の形態に係る触覚提示装置について図面を参照しながら説明する。図1〜図5に示すように、触覚提示装置1は、収容体2、磁気粘性流体3、ヨーク4、コイル5、給電装置6等を備えている。なお、図2〜図5では給電装置の図示を省略している。
Hereinafter, the tactile presentation device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 to 5, the tactile presentation device 1 includes an
収容体2は、内部に磁気粘性流体3を収容しており、後述するヨーク4の両端部4a,4bの間に挟まれて設置されている。収容体2は、ユーザの手、指等によって押圧されることで変形する。本実施形態では、収容体2は、薄いゴム製の材料を使用して構成されており、収容体2の形状は、押圧されていない状態で略直方体である。
The
ヨーク4は、両端部4a,4bが対向しており、両端部4a,4bの間に収容体2の一部(中央部)が介在している。本実施形態では、図1および図6に示すように、ヨークの両端部4a,4bは、互いに平行な平坦面を形成している。また、図5および図6に示すように、ヨーク4は、縦断面形状が略コ字状ないし略C字状となっている。なお、収容部2の全体に対する上記収容部2の一部の割合は、特定の数値に限定されないものの、例えば、50%以下、30%以下又は10%以下とすることができる。
Both
ヨーク4の中間部にはボビン7を介してコイル5が巻かれている。ヨーク4のコイル5が巻かれた部分とヨーク4の両端部4a,4bとの間には、断面積減少部4c(図1および図6で灰色に塗り潰した部分)が形成されている。この断面積減少部4cでは、コイル側から端部4a,4b側に向かって断面積が漸次減少している。本実施形態では、図1に示すように、断面積減少部4cは、ヨーク4の途中部から端部4a,4bに至るまで形成されている。図面に例示する断面積減少部4cは、ヨークの端部4a,4bに向かって幅方向寸法のみがテーパ状に漸次減少し、厚さ方向寸法は一定になっている。
A
給電装置6は、コイル5に供給する電流値を制御する機能を有する。本実施形態では、給電装置6は、コイル5に対して一定の電流値、または変動する電流値の何れをも供給することができる。変動する電流値としては、電流値の時間変化が矩形波となるものが一例として挙げられる。
The
磁気粘性流体3は、磁性粒子を分散媒に分散させてなる液体であり、特にその磁性粒子がナノサイズの金属粒子(金属ナノ粒子)からなるものが使用できる。磁性粒子は磁化可能な金属材料からなり、金属材料に特に制限はないが軟磁性材料が好ましい。軟磁性材料としては、例えば鉄、コバルト、ニッケル及びパーマロイ等の合金が挙げられる。分散媒は、特に限定されるものではないが、一例として疎水性のシリコーンオイルを挙げることができる。磁気粘性流体における磁性粒子の配合量は、例えば3〜40vol%とすればよい。磁気粘性流体にはまた、所望の各種特性を得るために、各種の添加剤を添加することも可能である。
The
以上の構成を備える触覚提示装置1において、給電装置6がコイル5に電流を供給すると、図5に示すように、矢印Pが示す方向に沿って磁路が形成される。これにより、ヨーク4の両端部4a,4bの間に介在する収容体2内の磁気粘性流体3に磁場が印加される。このとき、ヨーク4の断面積減少部4cにおいて磁束密度が高まるため、効率良く、磁気粘性流体3を貫通する磁路が形成される。すなわち、起磁力を大きくすることなく、磁気粘性流体3を貫通する磁路を形成することができ、消費電力を抑制することができる。
In the tactile presentation device 1 having the above configuration, when the
また、本実施形態では、収容体2の中央部のみがヨーク4の両端部4a,4bの間に介在しているが、磁気粘性流体3に磁場を印加したときの触覚の変化は収容体2全体に亘って生じる。すなわち、収容体2の中央部内の磁気粘性流体に磁場が印加されると、磁気粘性流体3内の磁性粒子の作用により、磁場が磁気粘性流体3の全体に伝播し、磁気粘性流体3の全体に亘ってクラスターが形成される。その結果、収容体2全体に亘って磁場の強さに応じた触覚を発現する。
Further, in the present embodiment, only the central portion of the
<他の実施形態>
既述した実施形態においては、ヨーク4の両端部4a,4bの間に収容体2の中央部が介在していたが、ヨーク4の両端部4a,4bの間に、収容体2の中央部から片側にずれた部分を介在させるようにすることも可能である。
<Other embodiments>
In the above-described embodiment, the central portion of the
本発明は、例えば、物体の表面を押すときに得られる触覚を提示する触覚提示装置に適用することができる。 The present invention can be applied to, for example, a tactile presentation device that presents the tactile sensation obtained when pressing the surface of an object.
1 触覚提示装置
2 収容体
3 磁気粘性流体
4 ヨーク
4a,4b 端部
4c 断面積減少部
5 コイル
1
Claims (3)
対向した両端部を有するヨークと、
前記ヨークに巻かれたコイルと、
を備える触覚提示装置であって、
前記収容体は、前記ヨークの両端部の間に挟まれて設置され、
前記ヨークは、前記コイルが巻かれた部分と前記端部との間に、前記コイル側から前記端部側に向かって断面積が漸次減少する断面積減少部を有する、
ことを特徴とする触覚提示装置。 An accommodating body that accommodates ferrofluid inside and deforms when pressed,
A yoke with opposite ends and
The coil wound around the yoke and
It is a tactile presentation device equipped with
The accommodating body is sandwiched between both ends of the yoke and installed.
The yoke has a cross-sectional area reduction portion in which the cross-sectional area gradually decreases from the coil side to the end portion side between the portion around which the coil is wound and the end portion.
A tactile presentation device characterized by this.
前記断面積減少部は、前記ヨークの端部に至るまで断面積が漸次減少するものである、ことを特徴とする触覚提示装置。 In the tactile presentation device according to claim 1,
The tactile presentation device is characterized in that the cross-sectional area is gradually reduced up to the end of the yoke.
前記収容体は、その一部のみが前記ヨークの両端部の間に介在している、ことを特徴とする触覚提示装置。
In the tactile presentation device according to claim 1 or 2.
The tactile presentation device is characterized in that only a part of the housing is interposed between both ends of the yoke.
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