專利名稱：加速度產(chǎn)生裝置及模擬力覺產(chǎn)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使利用者知覺如手感般的力覺的技術(shù)，特別是涉及不需要將支承其反作用力的支點及力點置于外部及人體上，作為物理的作用力的平均值保持為零而能夠知覺力覺的裝置。

背景技術(shù)：
現(xiàn)代是信息膨脹的時代。但人的信息處理能力有限。不僅如此，現(xiàn)有的信息提供方法主要是以使用視覺及聽覺為中心的方法。因此，對于視聽覺的信息提供，存在所提供的信息集中在視聽覺而會轉(zhuǎn)移使用者的注意的問題。另外，由于將視聽覺的刺激反映為運動需要意識上的解釋，因此，還存在從收到信息到開始動作的延遲時間較長的問題。
為解決這樣的問題，作為視聽覺系統(tǒng)以外的信息提供系統(tǒng)，人們正在開發(fā)手感等的力覺系統(tǒng)。
以往的力覺研究可分為接地型、非接地型兩類。接地型是將支承所產(chǎn)生的力覺的反作用的支點及力點固定在外部或人體上的方式，非接地型是不使用這樣的支點、力點的方式(例如，參照非專利文獻1、專利文獻1)。
但是，現(xiàn)有的力覺產(chǎn)生方法存在如下問題，難以應用于移動設(shè)備及可穿戴計算機(wearable computer)等的可移動型設(shè)備領(lǐng)域。
例如，在將支點、力點固定在外部的接地型的情況下，難于應用于進行自由移動的移動設(shè)備及可穿戴計算機等的領(lǐng)域。另外，在將支點、力點設(shè)置在作用點以外的身體部位的接地型的情況下，由于所提示的力覺信息的反作用力也作用于人體，因此難于通過該力覺信息提示準確的方向信息。另外，專利文獻1“沖擊力產(chǎn)生裝置及其控制裝置、控制方法以及程序”是為了解決由于急劇的瞬間力的反作用而導致所述的問題而發(fā)明的，但是，可提示的力覺僅限于沖擊力，而難以提示在時間上穩(wěn)定的力覺。
對此，本申請的發(fā)明者提出了不設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在時間上穩(wěn)定的力覺的方法(在本申請的優(yōu)先權(quán)期間未公開的“特開2006-065665”)，該方法對于旋轉(zhuǎn)動力使用連桿機構(gòu)等，產(chǎn)生正負的絕對值大不相同的加速度。
非專利文獻1筧直之、矢野博昭、齊藤充、小木哲郎、廣瀨通考投入型虛擬空間的力覺提示器件HapticGERA的開發(fā)及其評價，日本虛擬現(xiàn)實學會論文雜志，VOL.5，No.4，pp.1113-1120，2000.(筧直之，矢野博昭，斉藤充，小木哲郎，広瀬通考投入型仮想空間にぉける力覚提示デバィスHapticGERAの開発とその評価，日本バ一チャルリァリティ學會論文誌，VOL.5，No.4，pp.1113-1120，200.) 專利文獻1特開2002-346225號公報 然而，使用連桿機構(gòu)或非圓形齒輪機構(gòu)的特開2006-065665的方法存在如下問題，即，當旋轉(zhuǎn)動力被傳遞到連桿機構(gòu)等時，也會產(chǎn)生與想要知覺力覺的方向不同方向的力矢量。該力矢量作為與想要知覺力覺的方向不同方向的振動被知覺，從而成為使力覺提示功能降低的原因。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于這些問題而開發(fā)的，其目的是提供一種技術(shù)，該技術(shù)可以不在外部及人體上設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在長時間上穩(wěn)定的力覺，并且，能夠抑制與想要知覺力覺的方向不同方向的力矢量的產(chǎn)生，能夠更明確地知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
為了解決所述問題，本發(fā)明第一方面提供一種加速度產(chǎn)生裝置，其具有移動部件，其在特定的直線上進行周期的平移運動；第一作用部，其對于移動部件，在與特定的直線平行的方向施加在與特定的直線平行的方向產(chǎn)生的第一力；以及第二作用部，其對于移動部件，在與特定的直線平行的方向施加在與特定的直線平行的方向產(chǎn)生的第二力，其中，第一力的大小，由于相對第一作用部的支點的移動部件的相對位置而不同，第二力的大小，由于相對第二作用部的支點的移動部件的相對位置而不同，移動部件進行平移運動，該平移運動是，當將與特定的直線平行的一個方向設(shè)為正方向，將該正方向的相反方向設(shè)為負方向時，移動部件在一個周期中的加速度的時間變化在該加速度是正方向的情況與是負方向的情況成為非對稱。
通常，為了物理地產(chǎn)生完全的作用力，需要設(shè)置支承其反作用力的支點及力點。對此，在本發(fā)明中，不設(shè)置那樣的支點及力點，作為物理的作用力的平均值為零。但是，本發(fā)明的移動部件進行正方向的加速度和負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。而且，通過該移動部件的加速度的正負的絕對值的差、作用時間的差以及人的力覺知覺的非線形性，顯示所述的特定的直線上的所期望方向的模擬力覺(后面詳述)。另外，本發(fā)明通過第一作用部以及第二作用部在移動部件上作用與所述的特定的直線平行的力，而實現(xiàn)移動部件的平移運動。此時，第一作用部以及第二作用部不產(chǎn)生與所述的特定的直線平行的方向以外的加速度。因此，能夠抑制與所述的特定的直線方向不同方向的力矢量的產(chǎn)生。另外，本發(fā)明的所謂“平行”不是嚴格意義上的平行，而是具有能夠達到本發(fā)明目的程度的幅度的概念(大致平行)。
此外，在本發(fā)明的第一方面中，第一力的大小與第二力的大小的比率，根據(jù)移動部件相對第一作用部的支點以及第二作用部的支點的相對位置而變化。由此，移動部件進行正方向的加速度與負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。
此外，在本發(fā)明的第一方面中，移動部件的正方向的加速度的最大值部分和負方向的加速度的絕對值的最大值部分，相對加速度變化的人體的知覺反應量的變化比率不同。由此，不設(shè)置支承反作用力的支點及力點，就能夠知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
該移動部件的平移運動是如下的運動，正方向的加速度的絕對值的最大值與負方向的加速度的最大值不同，具有該最大值大的方向的加速度的時間比具有該最大值小的方向的加速度的時間短。而且，例如，移動部件進行平移運動，該平移運動是，表示該加速度與將該加速度施加到人體上時人體所知覺的加速度的關(guān)系的S字形曲線的傾斜度，在移動部件的正方向的加速度的最大值點和負方向的加速度的最大值點不同。通過該移動部件的加速度的正負的絕對值的差、作用時間的差以及人的力覺知覺的非線形性，能夠顯示所述的特定的直線上向所期望方向的模擬力覺(后面詳述)。
此外，在本發(fā)明的第一方面中，優(yōu)選的是第一作用部以及第二作用部的至少一方采用通過彈簧的彈性力對于移動部件施加力的結(jié)構(gòu)，該加速產(chǎn)生裝置具有使彈簧的至少一方的彈簧常數(shù)變化的彈簧常數(shù)可變部。在此，所謂的“彈簧”不限于金屬材料的螺旋彈簧及板簧，而是還包含橡膠、合成樹脂、空氣彈簧及液體彈簧等的其它彈性體的廣義的概念。
在此，通過由彈簧常數(shù)可變部使所述的彈簧常數(shù)變化，能夠使第一作用部作用到移動部件上的第一力以及第二作用部作用到移動部件上的第二力的至少一方變化。由此，能夠使移動部件進行的平移運動的周期及振幅變化，能夠調(diào)整移動部件的加速度。而且，該調(diào)整不僅在使加速度產(chǎn)生裝置動作前，而且也可以在移動部件進行平移運動的過程中。
此外，優(yōu)選的是，本發(fā)明的第一方面的加速度產(chǎn)生裝置，具備支架，特定的直線是以支架為基準的直線，移動部件具備在特定的直線上進行周期的平移運動的第一永久磁鐵，第一作用部是彈性體，該彈性體支點相對于支架被固定，另一端被固定在移動部件上，其使移動部件在特定的直線上進行振幅運動，第二作用部是第二永久磁鐵，該第二永久磁鐵配置在特定的直線上的位置且支點相對于支架被固定。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的第一方面的結(jié)構(gòu)。
此外，優(yōu)選的是，本發(fā)明的第一方面的加速度產(chǎn)生裝置，具備支架，特定的直線是以所述支架為基準的直線，第一作用部具有第一鐵芯，其配置在特定的直線上；以及第一彈性體，其支點相對于支架被固定，另一端被固定在第一鐵芯上，其使第一鐵芯在特定的直線上進行振幅運動，第二作用部具有第二鐵芯，其配置在特定的直線上；以及第二彈性體，其支點相對述支架被固定，另一端被固定在第二鐵芯上，其使第二鐵芯在特定的直線上進行振幅運動，移動部件在第一鐵芯與第二鐵芯之間沿特定的直線進行平移運動。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的第一方面的結(jié)構(gòu)。
進而，在該結(jié)構(gòu)中，更優(yōu)選的是，第一彈性體以及第二彈性體的至少一方是彈簧，該加速度產(chǎn)生裝置還具有彈簧常數(shù)可變部，該彈簧常數(shù)可變部將作為彈簧的第一彈性體以及第二彈性體的任意位置相對于支架固定。此外，也可以是如下結(jié)構(gòu)，將第一彈性體以及第二彈性體的至少一方作為導電性的彈簧，該加速度產(chǎn)生裝置還具有作為電源的彈簧常數(shù)可變部，該作為電源的彈簧常數(shù)可變部對于作為導電性的彈簧的第一彈性體以及第二彈性體施加電壓。被施加電壓的彈簧對應其電阻而發(fā)熱。由此，彈簧的彈簧常數(shù)產(chǎn)生變化。其結(jié)果是，使移動部件進行的平移運動的周期及振幅產(chǎn)生變化，從而可以調(diào)整移動部件的加速度。而且，這些調(diào)整不僅在使加速度產(chǎn)生裝置動作前，而且也可以在移動部件進行平移運動的過程中。
此外，優(yōu)選的是，本發(fā)明第一方面的加速度產(chǎn)生裝置，具有支架；以及可動部，其能夠變更相對支架的所述特定的直線方向的相對位置，第一作用部采用以支架為支點并對于移動部件施加第一力的結(jié)構(gòu)，第二作用部采用以可動部為支點并對于移動部件施加第二力的結(jié)構(gòu)。
在此，在使相對支架的可動部的相對位置在所述的特定的直線方向變化時，相對第一作用部以及第二作用部的至少一方的移動部件的相對位置一定產(chǎn)生變化。其結(jié)果是，作用到移動部件上的第一力和第二力的合力也能夠產(chǎn)生變化，從而能夠使移動部件的平移運動的周期以及振幅產(chǎn)生變化。即，只是使相對支架的可動部的相對位置變化，就能夠容易調(diào)整移動部件的加速度。而且，該調(diào)整不僅在使加速度產(chǎn)生裝置動作前，而且也可以在移動部件進行平移運動的過程中。
此外，為解決所述課題，本發(fā)明的第二方面的模擬力覺產(chǎn)生裝置具備兩臺以上本發(fā)明的第一方面的加速度產(chǎn)生裝置。由此，合成各加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的加速度，能夠在二維或三維空間內(nèi)任意地產(chǎn)生非對稱的加速度。
此外，優(yōu)選的是，本發(fā)明的第二方面的模擬力覺產(chǎn)生裝置，在驅(qū)動構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的規(guī)定數(shù)量的加速度產(chǎn)生裝置時，各個加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻都為零。由此，能夠進行控制，而根據(jù)被驅(qū)動的模擬力覺產(chǎn)生裝置產(chǎn)生任意方向的力覺或完全不產(chǎn)生力覺。
優(yōu)選的是，本發(fā)明的第二方面的模擬力覺產(chǎn)生裝置，具有使構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個所述加速度產(chǎn)生裝置之間的位置關(guān)系變化的位置可變部，在構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個加速度產(chǎn)生裝置處于規(guī)定的位置關(guān)系時，各個加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力矢量的總和在所有時刻都為零，在構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個加速度產(chǎn)生裝置處于其它的位置關(guān)系時，各個加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力矢量的總和在至少一部分的時刻為零以外的值。由此，通過使用位置可變部使構(gòu)成模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個加速度產(chǎn)生裝置的位置關(guān)系變化，能夠控制產(chǎn)生任意方向的力覺或完全不產(chǎn)生力覺。
此外，為了解決所述課題，本發(fā)明的第三方面的模擬力覺產(chǎn)生裝置，具有旋轉(zhuǎn)輸入軸，其傳遞旋轉(zhuǎn)動力；動力傳遞部，其將傳遞到旋轉(zhuǎn)輸入軸的旋轉(zhuǎn)動力變換成在特定的直線上的周期的平移運動；移動部件，其利用由動力傳遞部傳遞的動力進行在所述特定的直線上的周期的平移運動；以及對稱部，其構(gòu)成為與動力傳遞部對稱，移動部件進行平移運動，該平移運動是，當將與特定的直線平行的一個方向設(shè)為正方向，將該正方向的相反方向設(shè)為負方向時，移動部件在一個周期中的加速度的時間變化在該加速度是正方向的情況與是負方向的情況成為非對稱，除了與特定的直線平行的方向以外，動力傳遞部以及對稱部各自產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻都是零。由此，能夠抑制產(chǎn)生與想要知覺力覺的方向不同方向的力矢量。
如上所述，本發(fā)明不在外部及人體上設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在長時間上穩(wěn)定的力覺，并且，能夠抑制與想要知覺力覺的方向不同方向的力矢量的產(chǎn)生，能夠更明確地知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。



圖1A是表示第一實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的上面圖。圖1B是圖1A的1B-1B的剖面圖； 圖2A～圖2C是表示加速度產(chǎn)生裝置的動作的曲線圖； 圖3是表示第二實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖4是表示第三實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖5A～圖5C是表示加速度產(chǎn)生裝置的動作的曲線圖； 圖6是表示第四實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖7A及圖7B是用于說明匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)的結(jié)構(gòu)例的局部剖面圖； 圖8是表示第五實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖9A及圖9B表示第六實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖10A～圖10C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖11A～圖11C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖12A～圖12C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致的加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖13A～圖13C是表示第七實施方式的變形的圖； 圖13D～圖13E是表示第七實施方式的變形的圖； 圖14是圖13A所示的結(jié)構(gòu)的具體例，是表示利用第六實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的模擬力覺產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖15A～圖15C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致的加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖16A～圖16C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致的加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖17A～圖17C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致的加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖18A～圖18C是表示由于可動繞線筒相對支架的相對位置不同而導致的加速度產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖； 圖19是表示第八實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖； 圖20A是表示第九實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖20B是圖20A的20B-20B的剖面圖。
圖21A是表示第十實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖21B是圖21A的21B-21B的剖面圖。
圖22是例示第十一實施方式的并進型的加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)的平面圖； 圖23A是從圖22的WO方向看到的正視圖，圖23B是圖22的25A-25A局部剖面圖。
圖24A及圖24B是例示由電動機使旋轉(zhuǎn)輸入軸向WI方向旋轉(zhuǎn)時的各機構(gòu)的動作的圖； 圖25是表示組合兩個加速度產(chǎn)生裝置的模擬力覺產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)圖； 圖26A～圖26C是表示模擬力覺產(chǎn)生裝置的模型的示意圖； 圖26D～圖26F是表示模擬力覺產(chǎn)生裝置的模型的示意圖； 圖27是表示近似知覺反應的S字形曲線的圖； 圖28A是表示各被驗者的極性的正確回答率的表。圖28B是表示將各被驗者的正確回答率的平均按每種極性表示的曲線圖； 圖29是表示各被驗者的正確回答率的曲線圖； 圖30A、30B是分別表示電動機的旋轉(zhuǎn)頻率為10Hz、20Hz時的錘284的加速度的曲線圖； 圖30C、30D是分別表示電動機的旋轉(zhuǎn)頻率為30Hz、40Hz時的錘284的加速度的曲線圖； 圖31A是表示同相位串聯(lián)裝置的力覺知覺方位精度的實驗結(jié)果的曲線圖。圖31B表示反相位串聯(lián)裝置的力覺知覺方位精度的實驗結(jié)果的曲線圖。
標記說明 10、40、50、60、91～94、110、201加速度產(chǎn)生裝置 100、130、300模擬力覺產(chǎn)生裝置
具體實施例方式 下面，參照

本發(fā)明的實施方式。
(原理) 首先，對于利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)不設(shè)置支承反作用力的支點及力點而在時間上知覺穩(wěn)定的力覺的原理進行說明?？紤]具有一定質(zhì)量的物體的平移運動。而且，該平移運動是以大的加速度在短時間內(nèi)向想要提示模擬力覺的方向移動，以小的加速度在長時間內(nèi)向相反方向移動的具有偏加速度的周期運動。該情況下，保持包含該物體的系統(tǒng)的使用者知覺向其提示方向的模擬力覺。這是利用人的知覺特性而開發(fā)的，是由于把持動作的固有知覺和觸覺而產(chǎn)生的現(xiàn)象。即，肌梭(感知肌肉的收縮而引起知覺的骨骼筋中的知覺器)的反射特性有筋的長度變化時強興奮的動反應、和被伸長的筋保持在一定長度時持續(xù)脈沖發(fā)射的靜反應。另外，動反應在筋的長度變化較小而急時較強(例如，參照“大山正、今井省吾、和氣典二編著新編感覺、知覺心理學手冊，誠信書店，1994.(大山正，今井省吾，和気典二編新編 感覺.知覺心理學ハンドブック，誠信書房，1994.)”)。眾所周知，這樣的知覺反應通?？赏ㄟ^圖27所示的S字形曲線(sigmoid curve)來進行近似。另外，該圖的橫軸表示作用在人體上的物理的加速度，縱軸表示該加速度作用在人體上時人體知覺的加速度(知覺反應量)。在物理的周期運動中，如果將加速度積分一個周期，就成為零，但即使將該S字形曲線的知覺反應量同樣地進行積分，也不限于變?yōu)榱?。例如，在圖27的f1(x)的范圍內(nèi)，加速度的變化即微分值的差(f1(a+k)-f1(a))大于感覺值的差。反之，在f2(x)的范圍內(nèi)，加速度的變化(f1(b+k)-f1(b))小于感覺值的差。這就意味著存在感覺上過小地評價物理加速度變化的部位和感覺上過大評價的部位。并且，意味著通過利用該感覺強度的差異，能夠產(chǎn)生模擬力覺。
另外，在皮膚表面與運動物體的接觸面上，有時由于靜止摩擦系數(shù)與動摩擦系數(shù)的關(guān)系，在某加速度下平移運動的平移力超過靜止摩擦力而產(chǎn)生滑動。因此，通過向想提示的方向施加大的加速度，也能夠產(chǎn)生該滑動而顯示出力覺。
(第一實施方式) 首先，說明本發(fā)明的第一實施方式。
(結(jié)構(gòu)) 圖1A是表示第一實施方式的加速度產(chǎn)生裝置10的結(jié)構(gòu)的上面圖。圖1B是圖1A的1B-1B的剖面圖。
如圖1所例示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置10具有在表背面磁極性不同的圓盤狀的永久磁鐵11、17(相當于“第一、第二永久磁鐵”)；環(huán)狀的支架12a；作為環(huán)形圓盤的支架基座12b；在圓盤的中心部具有凹陷部13a的杯狀的磁軛(軛鐵)13；由聚丙烯等的特殊纖維組成的線狀的彈性體即多個中心懸掛件14(相當于“彈性體”)；封閉圓筒的一端(端部15b)的形狀的繞線筒(絕緣材料)15；用絕緣體覆蓋銅線等導線側(cè)面的線圈16；以及圓柱狀的磁軛(軛鐵)18。
在磁軛13的凹陷部13a內(nèi)的底面13b固接有永久磁鐵17。該例中，永久磁鐵17的N極側(cè)的面固接在底面13b上。另外，在該永久磁鐵17的S極側(cè)的面(相當于與底面13b側(cè)相反的面/“支點”)上固接磁軛18的底面18a。由此，磁軛18的支點相對于支架12a被固定。
另外，在磁軛13的表面部13c上固接有支架基座12b。另外，支架基座112b的中空部12ba配置在凹陷部13a的開口位置。在支架基座12b的磁軛13相反側(cè)的面的邊緣部分固接有支架12a。在該支架12a的內(nèi)周的同一圓周上，多個中心懸掛件14的一端(相當于“支點”)以一定的間隔固接，各中心懸掛件14的另一端分別在構(gòu)成“移動部件”的繞線筒15的側(cè)面部15c的同一圓周上以一定的間隔固接。由此，繞線筒15通過各中心懸掛件14的張力配置在支架12a內(nèi)的位置。并且，在該繞線筒15的內(nèi)部15a的開口部側(cè)配置磁軛18的至少一部分。在此，磁軛18的外徑比繞線筒15的內(nèi)徑小。另外，在繞線筒15的側(cè)面部15c上，線圈16沿繞其周圍的一定的方向卷繞。還有，在繞線筒15的端部15b的外面固接有永久磁鐵11。該例的情況下，永久磁鐵11的S極側(cè)的面固接在端部15b的外面。而且，永久磁鐵11、17的中心軸、磁軛13的底面13b的中心軸、繞線筒15的端部15b的中心軸、磁軛18的中心軸配置在以支架12a為基準的大致同一直線A(相當于“特定的直線”)上。
(動作) 根據(jù)如上結(jié)構(gòu)，繞線筒15配置在永久磁鐵11和永久磁鐵17的庫侖力(磁極同為S而相斥的力)、中心懸掛件14的張力、和重力平衡的位置(稱作“原點位置”)。而且，當向線圈16供給正弦波狀的交流電流時，就會產(chǎn)生對應該電流方向的磁場(弗萊明的左手定律)，繞線筒15以及永久磁鐵11(相當于“移動部件”)在直線A上進行周期的平移運動。
在此，繞線筒15以及永久磁鐵11位于偏離原點位置的位置時，作為彈性體的中心懸掛件14(相當于“第一作用部”)的張力的合力(相當于“第一力”)在與直線A平行的方向產(chǎn)生。該合力對于繞線筒15以及永久磁鐵11作用在與直線A平行的方向。而且，其大小根據(jù)相對于中心懸掛件14的支點的繞線筒15以及永久磁鐵11的相對位置而變化。另外，永久磁鐵17(相當于“第二作用部”)和永久磁鐵11的庫侖力(相當于“第二力”)成為與直線A平行的方向，該力對于永久磁鐵11作用在與直線A平行的方向。另外，其大小根據(jù)相對于永久磁鐵17的支點的繞線筒15以及永久磁鐵11的相對位置變化。即，所述的“第一力”的大小與“第二力”的大小的比率根據(jù)中心懸掛件14的支點、成為磁軛18的支點的永久磁鐵17、繞線筒15以及永久磁鐵11的相對位置變化。由此，繞線筒15以及永久磁鐵11進行正方向(與直線A平行的圖1B的上方向)的加速度和負方向(與直線A平行的圖1B的下方向)的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。即，繞線筒15以及永久磁鐵11進行在一個周期中的加速度的時間變化在該加速度為正方向的情況下和為負方向的情況下成為非對稱的平移運動。更具體地說，本實施方式的繞線筒15以及永久磁鐵11的平移運動，是正方向的加速度的絕對值的最大值和負方向的加速度的最大值不同，該最大值具有大的方向的加速度的時間比該最大值具有小的方向的加速度的時間短的運動。
將其由忽略重力以及線圈16的庫侖力的運動方程式近似表示如下。
mx”＝-k(x-x0)+M/x2(1) M＝m1m2/(4πμ)(2) 其中，本實施方式的情況下，k表示中心懸掛件14的彈簧常數(shù)，m表示繞線筒15以及永久磁鐵11的合計質(zhì)量，x0表示繞線筒15以及永久磁鐵11位于“原點位置”時的永久磁鐵11和永久磁鐵17的距離，x表示永久磁鐵11和永久磁鐵17的距離，x”表示x的二階微分(加速度)。另外，M是永久磁鐵11和永久磁鐵17的磁排斥力的比例常數(shù)，m1、m2分別表示永久磁鐵11和永久磁鐵17的磁通量，μ表示導磁率。
圖2是表示加速度產(chǎn)生裝置10的動作的曲線圖，此時，m＝0.04(kg)，k＝50(N/m)，M＝0.2(N/m2)，x0＝130×10-3(m)，繞線筒15以及永久磁鐵11的初始速度x’(0)＝0(m/s)，永久磁鐵11和永久磁鐵17的距離的初始值x(0)＝100×10-3(m/s)。在此，圖2A表示時間和距離x的關(guān)系，縱軸表示距離x(m)，橫軸表示時間(s)。另外，圖2B表示時間和速度x’的關(guān)系，縱軸表示速度x’(m/s)，橫軸表示時間(s)。還有，圖2C表示時間和加速度x”的關(guān)系，縱軸表示加速度x”(m/s2)，橫軸表示時間(s)。另外，在圖2B以及圖2C中，設(shè)圖1B的上方向為正，下方向為負。
如圖2C所示，繞線筒15以及永久磁鐵11進行正方向的加速度和負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。具體地說，正方向的加速度的最大值為500[m/s2]左右，與之相對，負方向的加速度的絕對值的最大值為其一半左右。而且，在正方向的加速度的最大值部分和負方向的加速度的絕對值的最大值部分，在知覺反應量相對加速度的變化的變化比率不同的情況下，即，正方向的加速度的最大值處于圖27例示的S字形曲線的f2(x)的范圍，負方向的加速度的絕對值的最大值處于f1(x)的范圍的情況下，產(chǎn)生如上所述的模擬力覺。換言之，在作為“移動部件”的繞線筒15以及永久磁鐵11在移動部件的正方向的加速度的最大值點和負方向的加速度的最大值點進行所述的S字形曲線的傾斜度不同的平移運動的情況下，產(chǎn)生如所述的模擬力覺。
(本實施方式的特征) 如上所述，在本實施方式中，不設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
還有，加速度產(chǎn)生裝置10僅通過直線A方向的單振動在該A方向產(chǎn)生模擬力覺。因此，幾乎不產(chǎn)生與直線A不同的方向的力矢量。由此，能夠更明確地知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
另外，加速度產(chǎn)生裝置10，如果不存在摩擦等損耗，而能量被完全保存，就永久地持續(xù)平移運動。因而，供給線圈16的交流電流只要是補充該損耗的程度即可。即，能夠以低的耗電產(chǎn)生所述的模擬力覺。另外，對供給線圈16的交流電流的控制例如與通常的諧振驅(qū)動電路同樣地進行。即，例如，檢測在線圈16產(chǎn)生的感應電動勢，根據(jù)該感應電動勢計算繞線筒15以及永久磁鐵11的速度，控制流過線圈16的交流電流，以達到指定的速度。
而且，加速度產(chǎn)生裝置10不是將暫時產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動，而是通過向線圈16供給交流電流直接產(chǎn)生平移運動方向(直線A方向)的動力。因此，不需要在將旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動的情況下所需的機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型、輕量化。其結(jié)果，也能夠?qū)⒓铀俣犬a(chǎn)生裝置10內(nèi)置于移動電話等的電子設(shè)備內(nèi)，從而其應用領(lǐng)域擴大。
另外，在本實施方式中，使用圓盤狀的永久磁鐵11、17；環(huán)狀的支架12a；環(huán)形的圓盤即支架基座12b；在圓盤的中心部具有凹陷部13a的杯狀的磁軛13；封閉圓筒的一端的形狀的繞線筒15等的與B-B剖面垂直的剖面形狀為圓形的部件構(gòu)成加速度產(chǎn)生裝置10，但也可以使用剖面形狀為多邊形等其它形狀的部件構(gòu)成加速度產(chǎn)生裝置10。另外，也可以是使永久磁鐵11、17的磁極顛倒的結(jié)構(gòu)。并且，在本實施方式中，通過向線圈16供給交流電流而產(chǎn)生平移運動方向(直線A方向)的動力，也可以是利用往復式電動機及傳動軸電動機產(chǎn)生該動力的結(jié)構(gòu)。
(第二實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第二實施方式。
第二實施方式也是利用彈簧的彈性力和永久磁鐵之間的庫侖力使移動部件平移運動，產(chǎn)生模擬力覺的實施方式。與第一實施方式的不同點只是其結(jié)構(gòu)。
(結(jié)構(gòu)) 圖3是表示第二實施方式的加速度產(chǎn)生裝置20的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖3所例示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置20，具有在表背面磁極性不同的圓盤狀的永久磁鐵21、27(相當于“第一、第二永久磁鐵”)；堵塞圓筒的兩開口部的形狀的支架(絕緣材料)22；堵塞圓筒的一端的杯狀的磁軛(軛鐵)23；彈性體即彈簧24；封閉圓筒的一端(端部25b)的形狀的繞線筒(絕緣材料)25；用絕緣體覆蓋銅線等的側(cè)面的線圈26；以及圓柱狀的磁軛(軛鐵)28。
在磁軛23內(nèi)部的底面23a上固接有支架22的長度方向的一端22b以及永久磁鐵27。該例的情況中，永久磁鐵27的N極側(cè)的面(相當于“支點”)固接在底面23b上。另外，在該永久磁鐵27的S極側(cè)的面(與底面23a側(cè)相反的面)上固接磁軛28的底面28a。在位于支架22的長度方向的一端22c(與一端22b相反側(cè))的內(nèi)部的支點22a上固接彈簧24的一端。該彈簧24的另一端固接永久磁鐵21。該例中，永久磁鐵21的N極側(cè)的面固接在彈簧24的一端。并且，該永久磁鐵21的另一面(在該例中為S極側(cè)的面)固接繞線筒25的端部25b。還有，在該繞線筒25的內(nèi)部25a的開口部側(cè)配置磁軛28的至少一部分。在此，磁軛28的外徑小于繞線筒25的內(nèi)徑。另外，在繞線筒25的側(cè)面部25c上，線圈26沿繞其外周的一定的方向卷繞。并且，永久磁鐵21、27的中心軸；磁軛23的中心軸；支點22a；彈簧24的向永久磁鐵21的固接位置；繞線筒25的端部25b的中心軸；磁軛28的中心軸，配置在以支架22a為基準的大致同一的直線C(相當于“特定的直線”)上。
(動作) 通過如上結(jié)構(gòu)，繞線筒25配置在永久磁鐵21和永久磁鐵27的庫侖力(磁極同為S而相斥的力)和彈簧24的彈性力的平衡的位置(稱作“原點位置”)。而且，當對線圈26供給正弦波狀的交流電流時，就會產(chǎn)生對應其電流方向的磁場，繞線筒25以及永久磁鐵21(相當于“移動部件”)在直線C上進行周期的平移運動。
在此，彈簧24(相當于“第一作用部”)的彈性力(相當于“第一力”)，在與直線C平行的方向產(chǎn)生，由此作用到繞線筒25以及永久磁鐵21上的力成為與直線C平行的方向。而且，其大小根據(jù)相對于彈簧24的支點22a的繞線筒25以及永久磁鐵21的相對位置變化。另外，永久磁鐵27(相當于“第二作用部”)和永久磁鐵21的庫侖力(相當于“第二力”)在與直線A平行的方向產(chǎn)生，由此作用在永久磁鐵21上的力也成為與直線C平行的方向。另外，其大小根據(jù)相對于永久磁鐵27的支點的繞線筒25以及永久磁鐵21的相對位置變化。即，所述的“第一力”的大小與“第二力”的大小的比率根據(jù)彈簧24的支點22a、永久磁鐵27的支點、繞線筒25以及永久磁鐵21的相對位置變化。由此，繞線筒25以及永久磁鐵21進行正方向(與直線C平行的圖3的右方向)的加速度和負方向(與直線C平行的圖3的左方向)的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。即，繞線筒25以及永久磁鐵21進行在該一個周期中的加速度的時間變化在該加速度為正方向的情況下和為負方向的情況下成為非對稱的平移運動。更具體地說，本實施方式的繞線筒25以及永久磁鐵21的平移運動，是正方向的加速度的絕對值的最大值和負方向的加速度的最大值不同，該最大值具有大的方向的加速度的時間比該最大值具有小的方向的加速度的時間短的運動。
如果將由忽略重力以及線圈26的庫侖力的運動方程式近似表示，則與所述的式(1)(2)相同。但是，本實施方式的情況下，k表示彈簧24的彈簧常數(shù)，m表示繞線筒25以及永久磁鐵21的合計質(zhì)量，x0表示繞線筒25以及永久磁鐵21位于“原點位置”時的永久磁鐵21和永久磁鐵27的距離，x表示永久磁鐵21和永久磁鐵27的距離，x”表示x的二階微分(加速度)。另外，M是永久磁鐵21和永久磁鐵27的磁排斥力的比例常數(shù)，m1、m2分別表示永久磁鐵21和永久磁鐵27的磁通量，μ表示導磁率。
而且，在正方向的加速度的最大值部分和負方向的加速度的絕對值的最大值部分，知覺反應量的相對加速度變化的變化比率不同的情況下，即，正方向的加速度的最大值處于圖27例示的S字形曲線的f2(x)的范圍，負方向的加速度的絕對值的最大值處于f1(x)的范圍的情況下，產(chǎn)生如上所述的模擬力覺。換言之，作為“移動部件”的繞線筒25以及永久磁鐵21在移動部件的正方向的加速度的最大值點和負方向的加速度的最大值點進行所述的S字形曲線的傾斜度不同的平移運動的情況下，產(chǎn)生所述的模擬力覺。
(本實施方式的特征) 如上所述，在本實施方式中，不設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在長時間上穩(wěn)定的力覺。
還有，加速度產(chǎn)生裝置20僅通過直線C方向的單振動，在該C方向產(chǎn)生模擬力覺。因此，幾乎不產(chǎn)生與直線C不同的方向的力矢量。由此，能夠更明確地知覺在長時間上穩(wěn)定的力覺。
另外，加速度產(chǎn)生裝置20的結(jié)構(gòu)為，如果不存在摩擦等損耗，而能量被完全保存，就能夠永久地持續(xù)進行平移運動。因而，供給線圈26的交流電流只要是補充該損耗的程度即可。即，通過低耗電就能夠產(chǎn)生所述的模擬力覺。再者，對供給線圈26的交流電流的控制，例如與第一實施方式同樣地進行。
而且，加速度產(chǎn)生裝置20不是將一度產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動，而是通過向線圈26供給交流電流，直接產(chǎn)生平移運動方向(直線C方向)的動力。因此，不需要將旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動時所需的機構(gòu)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型、輕量化。其結(jié)果，也可以將加速度產(chǎn)生裝置20內(nèi)置于移動電話等的電子設(shè)備內(nèi)，從而擴大其應用領(lǐng)域。
另外，本實施方式中，使用圓盤狀的永久磁鐵21、27；堵塞圓筒的兩開口部的形狀的支架22；堵塞圓筒的一端的磁軛23；封閉圓筒的一端的形狀的繞線筒25；圓柱狀的磁軛28等的剖面形狀為圓形的部件構(gòu)成加速度產(chǎn)生裝置20，但也可以使用剖面形狀為多邊形等其它形狀的部件構(gòu)成加速度產(chǎn)生裝置20。另外，也可以是使永久磁鐵21、27的磁極顛倒的結(jié)構(gòu)。另外，本實施方式中，通過對線圈26供給交流電流產(chǎn)生平移運動方向(直線C方向)的動力，但也可以是利用往復式電動機及傳動軸電動機產(chǎn)生該動力的結(jié)構(gòu)。
(第三實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第三實施方式。
第三實施方式采用如下結(jié)構(gòu)，即，在由兩個以上的彈簧組成的質(zhì)點彈簧系中，移動部件(推桿)進行平移運動。并且，通過移動部件與根據(jù)其位置具有不同的彈簧常數(shù)的彈簧撞擊，該移動部件進行在一個周期中加速度非對稱的平移運動。另外，本實施方式例示的是由兩個以上的彈簧組成的質(zhì)點彈簧系，但本發(fā)明不限于此。
(結(jié)構(gòu)) 圖4是表示第三實施方式的加速度產(chǎn)生裝置30的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖4例示，本發(fā)明的加速度產(chǎn)生裝置30具有圓盤狀的鐵芯31a、31b(相當于“第一鐵芯”、“第二鐵芯”)；為堵塞圓筒的兩開口部的形狀的由絕緣材料構(gòu)成的支架32；彈簧常數(shù)具有很大不同的彈簧34a、34b；用絕緣體覆蓋銅線等的側(cè)面的線圈36；強磁性體即可動鐵芯(推桿)37(相當于“移動部件”)。
在位于支架32的長度方向的一端32c的內(nèi)側(cè)的支點32a固接有彈簧34a的一端，在該彈簧34a的另一端固接有鐵芯31a的一面?zhèn)取Ａ硗?，在位于支?2的長度方向的另一端的一端32d的內(nèi)側(cè)的支點32b固接彈簧34b的一端，在該彈簧34b的另一端固接鐵芯31b的一面?zhèn)?。鐵芯31a、31b能夠沿直線D進行平移運動。還有，可動鐵芯37配置在支架32內(nèi)部空間的鐵芯31a和鐵芯31b之間。該可動鐵芯37不與鐵芯31a、31b連接。因此，可動鐵芯37能夠與鐵芯31a、31b獨立地在其間沿支架32的長度方向的直線D(相當于以支架32為基準的“特定的直線”)進行平移運動。另外，本實施方式的鐵芯31a、31b及可動鐵芯37的外形比支架32的內(nèi)徑稍小。因此，鐵芯31a、31b及可動鐵芯37被支承在支架32的內(nèi)壁并進行平移運動。另外，作為其它的結(jié)構(gòu)例，在支架32的內(nèi)部設(shè)置導軌，鐵芯31a、31b及可動鐵芯37也可以是被支承在該導軌上并進行平移運動的結(jié)構(gòu)。
另外，在可動鐵芯37進行平移運動的附近的支架32的外周，線圈36在圍繞支架32的一定的方向卷繞。并且，鐵芯31a、31b的中心軸、支點32a、32b、向彈簧34a、34b的鐵芯31a、31b的固接位置、可動鐵芯37的中心軸大致配置在直線D上。
(動作) 當將支架32的一端32d設(shè)為基準位置(x＝0)時，在初始靜止狀態(tài)，鐵芯31a靜止在x＝xA0的位置，鐵芯31b靜止在x＝xB0的位置。另外，在初始靜止狀態(tài)下，可動鐵芯37(相當于“移動部件”)配置在偏向鐵芯31a、31b的任意一方側(cè)的位置。下面，可動鐵芯37配置在偏向鐵芯31a側(cè)的位置。另外，設(shè)沿圖4的直線D的右方向為正方向，左方向為負方向。
在此，當正弦波狀的交流電流供給線圈36時，則產(chǎn)生對應該電流方向的磁場，可動鐵芯37被磁化。被磁化后的可動磁鐵37被拉向鄰接的鐵芯31a，由此，施加可動磁鐵37直線D方向(負)的初速度。另外，可動磁鐵37的速度例如使用線圈36產(chǎn)生的感應電動勢進行檢測，在施加可動磁鐵37規(guī)定的初速度時，對線圈36的電流供給暫時被中止。
被施加初速度的可動磁鐵37首先撞擊鐵芯31a，受到該力的鐵芯31a使與其連接的彈簧34a(相當于“第一作用部”)向負方向收縮。其次，鐵芯31a將收縮后的彈簧34a產(chǎn)生的與直線D平行的方向(正方向)的彈性力(相當于“第一力”)，對于可動磁鐵37作用在與直線D平行的方向(正方向)。可動磁鐵37受到該力而在直線D上向正方向移動。接著，可動磁鐵37撞擊鐵芯31b，受到該力的鐵芯31b使與其連接的彈簧34b(相當于“第二作用部”)向正方向收縮。并且，鐵芯31b將收縮的彈簧34b產(chǎn)生的與直線D平行的方向(負方向)的彈性力(相當于“第二力”)對于可動磁鐵37作用在與直線D平行的方向(負方向)?？蓜哟盆F37受到該力，在直線D上向負方向移動。
通過重復這樣的動作，可動磁鐵37在直線D上進行周期的平移運動。另外，如果完全保存能量，則可動磁鐵37的平移運動將永遠持續(xù)。但是，實際上，由于可動磁鐵37與鐵芯31a、鐵芯31b的撞擊等會損耗能量。因此，通過與在可動磁鐵37上施加初速度相同的處理，在可動磁鐵37上補充能量，由此，繼續(xù)進行該平移運動。
在此，彈簧34a在可動磁鐵37與鐵芯31a接觸期間，將對應彈簧34a的收縮量的力(相當于“第一力”)與直線D平行地施加可動磁鐵37，但當可動磁鐵37與鐵芯31a不接觸時，該力不作用到可動磁鐵37上。同樣，彈簧34b在可動磁鐵37與鐵芯31b接觸期間，將對應彈簧34b的收縮量的力(相當于“第二力”)與直線D平行地施加可動磁鐵37，當可動磁鐵37與鐵芯31a不接觸時，該力不作用到可動磁鐵37上。即，彈簧34a、34b將由于相對各支點32a、32b的可動磁鐵37的相對位置而具有很大不同的力作用在與直線D平行的方向。另外，彈簧34a、34b分別施加可動磁鐵37的力的大小比率，根據(jù)可動磁鐵37與彈簧34a、34b的支點32a、32b的相對位置而變化。其結(jié)果，可動磁鐵37進行正方向的加速度和負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。即，可動磁鐵37進行平移運動，該平移運動是在一個周期中的加速度的時間變化在該加速度是正方向的情況下和負方向的情況下成為非對稱。更具體地說，本實施方式的可動磁鐵37的平移運動是如下的運動，既，正方向的加速度的絕對值的最大值與負方向的加速度的最大值不同，具有該最大值大的方向的加速度的時間比具有該最大值小的方向的加速度的時間短。
下面，表示可動磁鐵37與鐵芯31a接觸時的可動磁鐵37的平移運動的周期TA和可動磁鐵37與鐵芯31b接觸時的可動磁鐵37的平移運動的周期TB。其中，kA、kB分別是34a、34b的彈簧常數(shù)，m是可動磁鐵37的質(zhì)量。
(式1) 因此，包括可動磁鐵37與鐵芯31b的一方接觸時、以及可動磁鐵37與鐵芯31a、31b都不接觸時的可動鐵芯37的周期T如下表示。另外，Tnotouch表示可動鐵芯37與鐵芯31a、31b都不接觸時的周期。
(式2) 此外，下面表示可動鐵芯37的平移運動的運動方程式。
(數(shù)3) 如式(3)、(4)、(5)所示，為了將在一個周期中正負大不相同的加速度作用到可動鐵芯37上，只要選擇彈簧34a、34b的彈簧常數(shù)kA、kB以使TA、TB具有很大不同即可。
圖5是表示加速度產(chǎn)生裝置30的動作的曲線圖，此時，m＝0.02(kg)，kA＝1000.0(N/m)，KB＝30(N/m)，xA0＝20×10-3(m)，xB0＝40×10-3(m)，初始靜止狀態(tài)時的可動磁鐵37的速度x’(0)＝0(m/s)，可動磁鐵37的初始位置x(0)＝20×10-3(m)。在此，圖5A表示時間和距離可動磁鐵37的基準點的距離x的關(guān)系，縱軸表示距離x(m)，橫軸表示時間(s)。另外，圖5B表示時間與速度x’的關(guān)系，縱軸表示速度x’(m/s2)，橫軸表示時間(s)。進而，圖5C表示時間與加速度x”的關(guān)系，縱軸表示加速度x”(m/s2)，橫軸表示時間(s)。
如圖5C所示，可動磁鐵37進行正方向的加速度與負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。具體而言，相對于正方向的加速度的最大值為500(m/s2)左右，負方向的加速度的絕對值最大值為100(m/s2)左右。并且，在正方向的加速度的最大值部分和負方向的加速度的絕對值的最大值部分，當相對加速度的變化的知覺反應量的變化比率不同時，即，當正方向的加速度的最大值處于圖27例示的S字形曲線的f2(x)的范圍，負方向的加速度的絕對值的最大值處于f1(x)的范圍時，產(chǎn)生如上所述的模擬力覺。換言之，在作為“移動部件”的可動鐵芯37進行在移動部件的正方向的加速度的最大值點與負方向的加速度的最大值點所述的S字形曲線的傾斜度不同的平移運動時，產(chǎn)生所述的模擬力覺。
(本實施方式的特征) 如上所述，在本實施方式中，不設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
此外，加速度產(chǎn)生裝置30僅通過直線D方向的單振動在該D方向產(chǎn)生模擬力覺。因此，幾乎不產(chǎn)生與直線D不同的方向的力矢量。由此，能夠更明確地知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
進而，加速度產(chǎn)生裝置30的結(jié)構(gòu)是，如果不存在損耗，而能量被完全保存，就能夠永久地持續(xù)平移運動。因而，供給線圈26的電流只要是補充該損耗量的程度即可。即，通過低耗電就能夠產(chǎn)生所述的模擬力覺。
而且，加速度產(chǎn)生裝置30不是將一度產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動，而是通過向線圈36供給交流電流直接產(chǎn)生平移運動方向(直線D方向)的動力。因此，不需要將旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動時所需的機構(gòu)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型、輕量化。其結(jié)果，能夠?qū)⒓铀俣犬a(chǎn)生裝置30內(nèi)置于移動電話等的電子設(shè)備內(nèi)，從而擴大其應用領(lǐng)域。
另外，與第一、第二實施方式相同，構(gòu)成本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置30的各部件的形狀不限于至此所例示的實施方式。在本實施方式中，通過向線圈36供給電流而產(chǎn)生平移運動方向(直線D方向)的動力，但也可以是利用往復式電動機及傳動軸電動機產(chǎn)生該動力的結(jié)構(gòu)。
(第四實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第四實施方式。
本實施方式是第三實施方式的變形例，設(shè)置使彈簧的至少一方的彈簧常數(shù)變化的機構(gòu)(彈簧常數(shù)可變部)，通過使彈簧常數(shù)變化來控制可動鐵芯的諧振頻率。本實施方式采用通過改變彈簧的匝數(shù)N而使彈簧常數(shù)變化的結(jié)構(gòu)。下面，以與第三實施方式的不同點為中心進行說明。
(結(jié)構(gòu)) 圖6是表示第四實施方式的加速度產(chǎn)生裝置40的結(jié)構(gòu)的剖面圖。如圖6所例示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置40具有圓盤狀的鐵芯41a、41b；是堵塞圓筒的兩開口部的形狀的由絕緣材料構(gòu)成的支架42；彈簧44a、44b(相當于“第一彈性體”、相當于“第二彈性體”)；用絕緣體覆蓋銅線等的導線側(cè)面的線圈46；強磁性體即可動鐵芯(推桿)47；可分別變更彈簧44a、44b的彈簧常數(shù)的匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a、48b(相當于“彈簧常數(shù)可變部”)，其中，使可動鐵芯與直線E平行地進行平移運動。
匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a、48b以外的結(jié)構(gòu)與第三實施方式相同。即，鐵芯44a、44b；支架42；彈簧44a、44b；線圈46；可動鐵芯47以及直線E分別相當于第三實施方式的鐵芯31a、31b；支架32；彈簧34a、34b；線圈36；可動鐵芯37以及直線D。下面，說明匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a、48b的結(jié)構(gòu)。
圖7A、圖7B是用于說明匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的結(jié)構(gòu)例的局部剖面圖。另外，下面，只表示匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的結(jié)構(gòu)例，但匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48b也具有相同的結(jié)構(gòu)。另外，圖7A、圖7B的例子是可適用于作為彈簧44a、44b使用螺旋彈簧的情況的例子。下面，將彈簧44a、44b作為螺旋彈簧進行說明。
圖7A表示匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的結(jié)構(gòu)之一例。該例的匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a在圓筒狀的基座部48aa的內(nèi)壁形成螺旋狀的螺紋槽48ab。該螺紋槽48ab是從基座部48aa的一方的開放端到另一方的開放端連成螺旋狀的槽，由該螺紋槽48ab保持彈簧44a。由此，彈簧44a的任意位置相對于支架42被固定。另外，在支架42的內(nèi)壁以直線E為軸形成有可旋轉(zhuǎn)地保持匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的保持部42a。該例的保持部42a是將支架42的內(nèi)壁面環(huán)狀圍繞的兩條環(huán)，在該兩條環(huán)之間以若干的間隙保持匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a。由此，匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a以直線E為軸沿F方向旋轉(zhuǎn)，在直線E方向不移動。當使這樣結(jié)構(gòu)的匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a以直線E為軸沿F方向旋轉(zhuǎn)時，被保持在其螺紋槽48ab的彈簧44a與直線E平行地被送出。另外，彈簧44a被送出的方向由螺紋槽48ab的螺旋方向、彈簧44a的卷繞方向以及匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的旋轉(zhuǎn)方向確定。在此，在彈簧44a中，作為彈性體發(fā)揮作用的只是位于匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的鐵芯41a側(cè)的外部的部分。所以，通過匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a所送出的彈簧44a的方向能夠調(diào)整彈簧44a中作為彈性體發(fā)揮作用的部分的長度(實際的匝數(shù)N)，由此，能夠調(diào)整實際的彈簧常數(shù)。
圖7B表示匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a的其它結(jié)構(gòu)例。該例的匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a具有被固接在支架42內(nèi)壁的基座部48ac、可旋轉(zhuǎn)地安裝在該基座部48ac上的進給驅(qū)動齒輪48ad。進給驅(qū)動齒輪48ad是可以與直線E垂直的旋轉(zhuǎn)軸為中心的G方向的旋轉(zhuǎn)以及旋轉(zhuǎn)固定的齒輪，由其齒48ae保持彈簧44a。由此，彈簧44a的任意的位置相對于支架42被固定。通過使這樣的進給驅(qū)動齒輪48ad旋轉(zhuǎn)，就能夠?qū)椈?4a與直線E平行地送出，能夠調(diào)整彈簧44a中作為彈性體發(fā)揮作用的部分(實際的匝數(shù)N)。由此，能夠調(diào)整實際的彈簧常數(shù)。
另外，當減少彈簧實際的匝數(shù)時，則增大彈簧常數(shù)。這是由于通常彈簧常數(shù)k用以下的等式表示。
(式4) (K彈簧常數(shù)(N/mm)，P負荷(N)，δ位移(mm)，G彈簧材料的剛性率(N/mm2＝Mpa)，d彈簧的線徑(mm)，N匝數(shù)，D平均線圈直徑(mm)) (本實施方式的特征) 在本實施方式中，由于可調(diào)整彈簧44a、44b的實際的彈簧常數(shù)，所以也能夠調(diào)整可動鐵芯47的平移運動的加速度。而且，如果是可通過電動機等驅(qū)動該匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)48a、48b的結(jié)構(gòu)，不僅在加速度產(chǎn)生裝置40的驅(qū)動前，而且也能夠在驅(qū)動過程中調(diào)整可動鐵芯47的平移運動的加速度。其結(jié)果，用于最佳地產(chǎn)生模擬的知覺的加速度的調(diào)整變得容易。
另外，能夠調(diào)整彈簧44a、44b雙方的實際的彈簧常數(shù)，也可以只調(diào)整彈簧44a、44b的任何一方的實際的彈簧常數(shù)。另外，使用本實施方式的匝數(shù)調(diào)整機構(gòu)，也可以是調(diào)整圖3的彈簧24的彈簧常數(shù)的結(jié)構(gòu)。
(第五實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第五實施方式。
本實施方式是第三實施方式的變形例，設(shè)置使彈簧的至少一方的彈簧常數(shù)變化的機構(gòu)(彈簧常數(shù)可變部)，通過改變彈簧常數(shù)，控制可動鐵芯的諧振頻率。本實施方式采用加熱彈簧而使彈簧常數(shù)變化的結(jié)構(gòu)。下面，重點對與第三實施方式的不同點進行說明。
(結(jié)構(gòu)) 圖8是表示第五實施方式的加速度產(chǎn)生裝置50的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖8所例示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置50具有圓盤狀的鐵芯51a、51b；是堵塞圓筒的兩開口部的形狀的由絕緣材料組成的支架52；導電性的彈簧54a、54b；用絕緣體覆蓋銅線等的導線的側(cè)面的線圈56；作為強磁性體的可動鐵芯(推桿)57；可分別供給彈簧54a、54b電流的電源55a、55b(相當于“彈簧常數(shù)可變部”)，其中，使可動鐵芯57與直線H平行地進行平移運動。
除了利用電源55a、55b分別供給彈簧54a、54b電流以外的結(jié)構(gòu)，與第三實施方式相同。即，鐵芯51a、51b；支架52；彈簧54a、54b；線圈56；可動鐵芯57以及直線H，分別相當于第三實施方式的鐵芯31a、31b；支架32；彈簧34a、34b；線圈36；可動鐵芯37以及直線D。下面，只說明由電源55a、55b向彈簧54a、54b供給電流的部分。
如圖8所示，電源55a向彈簧34a的端部54aa與端部54ab之間施加電壓。由此，彈簧54a與其電阻對應而發(fā)熱。同樣，電源55b向彈簧34b的端部54ba與端部54bb之間施加電壓。由此，彈簧54b與其電阻對應而發(fā)熱。由此，能夠改變彈簧54a、54b的彈簧常數(shù)。
另外，當彈簧的溫度上升時，彈簧常數(shù)增大。如下所示，這是由于表示彈簧常數(shù)k的式(6)的彈簧的剛性率G隨溫度的上升而減小。
(式5) (E彈性模量，γ泊松比) (7) (E0OK的彈性模量，T溫度(K)，Tc常數(shù))(8) (本實施方式的特征) 在本實施方式中，由于能夠調(diào)整彈簧54a、54b的彈簧常數(shù)，所以也能夠調(diào)整可動鐵芯57的平移運動的加速度。而且，該調(diào)整不僅在加速度產(chǎn)生裝置50的驅(qū)動前，而且也可以在驅(qū)動過程中。其結(jié)果，容易調(diào)整最佳地產(chǎn)生模擬的知覺的加速度。另外，如果電源55a、55b是可以調(diào)整供給電流量的結(jié)構(gòu)，則就能進行更詳細的調(diào)整，即使電源55a、55b不能夠調(diào)整供給電流量，也可以通過電源55a、55b的接通、斷開，而將彈簧54a、54b的彈簧常數(shù)分別調(diào)整為兩個等級。
另外，其中可以調(diào)整彈簧54a、54b雙方的彈簧常數(shù)，但也可以只調(diào)整彈簧54a、54b的任何一方的彈簧常數(shù)。另外，也可以使用本實施方式的結(jié)構(gòu)調(diào)整圖3的彈簧24的彈簧常數(shù)。
(第六實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第六實施方式。
本實施方式可以調(diào)整第一作用部和第二作用部和移動部件的相對位置，是可以使他們的平衡點移位的實施方式。
(結(jié)構(gòu)) 圖9A以及9B是表示第六實施方式的加速度產(chǎn)生裝置60的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖9A所示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置60具有在表背面磁極性不同的圓盤狀的永久磁鐵61a、67；在表背面磁極性不同且具有貫通孔61ba的圓盤狀的永久磁鐵61b；堵塞由絕緣材料構(gòu)成的圓筒的兩開口部的形狀的支架62；堵塞圓筒的兩開口部的形狀的在其長度方向的一端63b具備貫通孔63c、并由絕緣材料構(gòu)成的可動繞線筒63(相當于“可動部”)；彈簧64；以及用絕緣體覆蓋銅線等的導線側(cè)面的線圈66。
在支架62的內(nèi)部容納可動繞線筒63(相當于“可動部”)?？蓜永@線筒63其外形比支架62的內(nèi)徑稍小。可動繞線筒63在支架62的內(nèi)部沿直線I(相當于以支架62為基準的“特定的直線”)方向能夠滑動，并且能夠固定在期望的位置。另外，在可動繞線筒63的一端63b的內(nèi)壁固接有永久磁鐵61a。該例中，永久磁鐵61b的S極側(cè)的面固接在一端63b的內(nèi)壁，永久磁鐵61b的貫通孔61ba與可動繞線筒63的貫通孔63c配置在同一直線I上。此外，彈簧64(相當于“第一作用部”)的一端固接在支架62的長度方向的端部62a的內(nèi)壁(相當于“第一作用部的支點”)。該彈簧64的另一端通過永久磁鐵64b的貫通孔61ba和可動繞線筒63的貫通孔63c配置在可動繞線筒63的內(nèi)部63d，且被固接在永久磁鐵67(相當于“移動部件”)上。該例的情況，永久磁鐵67的N極側(cè)的面被固接在彈簧64上。另外，在可動繞線筒63的另一端63a的內(nèi)壁(相當于“第二作用部的支點”)固接有永久磁鐵61a(相當于“第二作用部”)。該例的情況，永久磁鐵61a的N極側(cè)的面被固接在另一端63a的內(nèi)壁。另外，在支架62的側(cè)面，圍繞其周圍向一定的方向卷繞有線圈66。并且，支架62的中心軸、可動繞線筒63的中心軸、永久磁鐵61a、61b、67的中心軸、彈簧64的兩端大致配置在直線I上。
此外，永久磁鐵67的外形比可動繞線筒63的內(nèi)徑稍小。因此，永久磁鐵67被支承在可動繞線筒63的內(nèi)壁并可以做平移運動。另外，例如，也可以是在可動繞線筒63的內(nèi)部設(shè)置導軌，永久磁鐵67被該導軌所支承并進行平移運動的結(jié)構(gòu)。
利用如上的結(jié)構(gòu)，可動繞線筒63能夠變更相對支架62的直線I方向的相對位置。另外，彈簧64采用如下結(jié)構(gòu)，以支架62的端部62a為支點產(chǎn)生直線I方向的“第一力”，對于永久磁鐵67施加直線I方向的“第一力”。進而，永久磁鐵61a采用如下結(jié)構(gòu)，以可動繞線筒63的另一端63a為支點產(chǎn)生直線I方向的“第二力”，對于永久磁鐵67施加直線I方向的“第二力”。此外，永久磁鐵61b采用如下結(jié)構(gòu)，以可動繞線筒63的一端63b為支點，對于永久磁鐵67施加直線I方向的力。
(動作) 利用如上的結(jié)構(gòu)，永久磁鐵67配置在受到的永久磁鐵61a、61b的庫侖力(都是相斥力)與受到的彈簧64的彈性力形成平衡的位置(稱作“原點位置”)。在圖9A、圖9B中，可動繞線筒63相對支架62的相對位置不同。該情況下，施加在永久磁鐵67上的以可動繞線筒63為支點的永久磁鐵61a、61b的庫侖力與以支架62為支點的彈簧64的彈性力不同。其結(jié)果是，在圖9A、圖9B中，原點位置也不同。而且，通過如此改變相對支架62的可動繞線筒63的相對位置的設(shè)定，能夠調(diào)整原點位置及永久磁鐵67的加速度的位移。另外，相對支架62的可動繞線筒63的相對位置的設(shè)定，既可以在加速度產(chǎn)生裝置60的驅(qū)動前進行，也可以在驅(qū)動過程中進行。
當對線圈66供給正弦波狀的交流電流時，產(chǎn)生對應其電流方向的磁場，受到該磁力作用的永久磁鐵67在直線I上進行周期的平移運動。
在此，通過彈簧64的彈性力作用到永久磁鐵67上的力成為與直線I平行的方向。而且，其大小根據(jù)永久磁鐵67和彈簧64的支點的相對位置而變化。另外，通過永久磁鐵61a、61b作用到永久磁鐵67上的庫侖力成為與直線I平行的方向，其大小根據(jù)永久磁鐵61a、61b和永久磁鐵67的相對位置而變化。即，所述的“第一力”的大小和(第二力)的大小的比率根據(jù)永久磁鐵67與彈簧64與永久磁鐵61a、61b的相對位置而變化。由此，永久磁鐵67進行正方向(與直線I平行的圖9的右方向)的加速度與負方向(與直線I平行的圖9的左方向)的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。即，永久磁鐵67進行在其一個周期中的加速度的時間變化在該加速度是正方向時與負方向時為非對稱的平移運動。更具體地說，本實施方式的永久磁鐵67的平移運動是如下的運動，即，正方向的加速度的絕對值的最大值與負方向的加速度的最大值不同，具有該最大值大的方向的加速度的時間比具有該最大值小的方向的加速度的時間短。
用運動方程式近似表示如下。
(數(shù)6) 其中，本實施方式中，m表示永久磁鐵67的質(zhì)量，x0表示位于“原點位置”時的永久磁鐵67到端部62a的距離，xB0表示永久磁鐵67位于“原點位置”時永久磁鐵61b到端部62a的距離，xC0表示永久磁鐵67位于“原點位置”時永久磁鐵61a到端部62a的距離，x表示永久磁鐵67到端部62a的距離。此外，k表示彈簧64的彈簧常數(shù)，MB表示永久磁鐵67與永久磁鐵61b的磁排斥力的比例常數(shù)，MC表示永久磁鐵67與永久磁鐵61a的磁排斥力的比例常數(shù)。
圖10～圖12是表示加速度產(chǎn)生裝置60因可動繞線筒63相對支架62的相對位置產(chǎn)生的動作不同的曲線圖。其中，圖10是如下情況的曲線圖，即，m＝0.05(kg)，k＝100(N/m)，x0＝150×10-3(m)，xB0＝100×10-3(m)，xC0＝400×10-3(m)，MB＝0.3(N/m2)，MC＝0.005(N/m2)，x’(0)＝0(m/s)，x(0)＝200×10-3(m)。圖11是如下情況的曲線圖，即，m＝0.05(kg)，k＝100(N/m)，x0＝150×10-3(m)，xB0＝50×10-3(m)，xC0＝250×10-3(m)，MB＝0.3(N/m2)，MC＝0.005(N/m2)，x’(0)＝0(m/s)，x(0)＝200×10-3(m)。圖12是如下情況的曲線圖，即，m＝0.05(kg)，k＝100(N/m)，x0＝150×10-3(m)，xB0＝0(m)，xC0＝300×10-3(m)，MB＝0.3(N/m2)，MC＝0.005(N/m2)，x’(0)＝0(m/s)，x(0)＝200×10-3(m)。在此，圖10A、圖11A、圖12A表示時間與距離x的關(guān)系，其中，縱軸表示距離x(m)，橫軸表示時間(s)。另外，圖10B、圖11B、圖12B表示時間與速度x’的關(guān)系，其中，縱軸表示速度x’(m/s)，橫軸表示時間(s)。進而，圖10C、圖11C、圖12C表示時間與加速度x”的關(guān)系，其中，縱軸表示加速度x”(m/s2)，橫軸表示時間(s)。
如圖10C、圖11C、圖12C所示，永久磁鐵67的平移運動的加速度的位移因可動繞線筒63相對支架62的相對位置而不同。即，圖10C、圖11C的情況下，永久磁鐵67進行正方向的加速度與負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動，圖12C的情況下，永久磁鐵67進行正方向的加速度與負方向的加速度在一個周期中大致對稱的平移運動。本實施方式，通過改變相對支架62的可動繞線筒63的相對位置的設(shè)定，能夠調(diào)整永久磁鐵67的加速度的位移。而且，在正方向的加速度的最大值部分和負方向的加速度的絕對值的最大值部分，相對加速度的變化的知覺反應量的變化比率不同的情況下，即，當正方向的加速度的最大值處于圖27例示的S字形曲線的f2(x)的范圍，而負方向的加速度的絕對值的最大值處于f1(x)的范圍時，產(chǎn)生所述的模擬力覺。換言之，在作為“移動部件”的可動鐵芯67進行在移動部件的正方向的加速度的最大值點和負方向的加速度的最大值點所述的S字形曲線的傾斜度不同的平移運動時，產(chǎn)生所述的模擬力覺。
(本實施方式的特征) 與第一實施方式相同，本實施方式也不用設(shè)置支承反作用力的支點及力點，而能夠知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。并且，本實施方式通過改變相對支架62的可動繞線筒63的相對位置的設(shè)定，能夠調(diào)整永久磁鐵67的加速度的位移。其結(jié)果是，能夠容易設(shè)定適于產(chǎn)生模擬力覺的加速度的位移。
另外，加速度產(chǎn)生裝置60只通過直線I方向的單振動在該I方向產(chǎn)生模擬力覺。因此，幾乎不產(chǎn)生與直線I不同的方向的力矢量。由此，能夠更明確地知覺在時間上穩(wěn)定的力覺。
進而，加速度產(chǎn)生裝置60，如果不存在摩擦等的損耗，而能量被完全保存，就能夠永久地持續(xù)平移運動。因此，供給線圈66的交流電流只要是能夠補充該損耗量的程度即可。即，通過低耗電就能夠產(chǎn)生所述的模擬力覺。另外，對供給線圈66的交流電流的控制，例如與通常的諧振驅(qū)動電路同樣地進行。
而且，加速度產(chǎn)生裝置60不是將一度產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動，而是通過向線圈16供給交流電流而直接產(chǎn)生平移運動方向(直線I方向)的動力。因此，不需要將旋轉(zhuǎn)動力變換成平移運動時所需的機構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型、輕量化。其結(jié)果，能夠?qū)⒓铀俣犬a(chǎn)生裝置60內(nèi)置于移動電話等的電子設(shè)備內(nèi)，從而擴大其應用領(lǐng)域。
另外，永久磁鐵61b不一定是必需的。可以使用永久磁鐵替代彈簧64，也可以使用彈簧替代永久磁鐵61a。除此以外，不用說可對如第一實施方式所述的部件的形狀及磁極的顛倒等進行變形。
(第七實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第七實施方式。
本實施方式是具備兩臺以上的本發(fā)明的加速度產(chǎn)生裝置的模擬力覺產(chǎn)生裝置的實施方式。由此，可以實現(xiàn)如下結(jié)構(gòu)，即，在不想產(chǎn)生模擬力覺時，能夠極力地抑制向外部的力的產(chǎn)生，在不想產(chǎn)生模擬力覺時，能夠明確地知覺模擬力覺。進而，也可以實現(xiàn)在二維或三維的所期望的方向上知覺模擬力覺的結(jié)構(gòu)。
(變形) 圖13是表示第七實施方式的變形的圖。
圖13A是表示模擬力覺產(chǎn)生裝置70的圖，其通過將兩臺本發(fā)明的加速度產(chǎn)生裝置71、72彼此固定在直線J上而構(gòu)成。這些加速度產(chǎn)生裝置71、72構(gòu)成為，其移動部件的平移運動方向都為直線J方向，其模擬力覺產(chǎn)生方向J1、J2彼此相反(在該圖為向外的方向)。
在此，在加速度產(chǎn)生裝置71、72的移動部件的加速度的振幅及周期相同的情況下，各自的加速度產(chǎn)生裝置71、72產(chǎn)生的力矢量的總和在所有時刻均為零。其結(jié)果是，幾乎不產(chǎn)生對于外部的力。但是，在加速度產(chǎn)生裝置71、72的移動部件的加速度的振幅及周期彼此失衡的情況下(例如，使一方的加速度產(chǎn)生裝置停止或使一方的加速度產(chǎn)生裝置的移動部件的加速度的振幅及周期變化)，能夠在方向J1或J2的任何一方的方向產(chǎn)生模擬力覺。其結(jié)果，能夠容易控制模擬力覺產(chǎn)生的有無、產(chǎn)生的方向、模擬力覺的強度等。
圖1 3B是表示通過將兩臺加速度產(chǎn)生裝置81、82彼此以一定角度固定而構(gòu)成的模擬力覺產(chǎn)生裝置80的例示圖。在此，加速度產(chǎn)生裝置81、82構(gòu)成為，其移動部件的平移運動方向分別為直線K、L(直線K與直線L具有一定的角度)方向，這些模擬力覺產(chǎn)生方向分別為K1、K2。此時，能夠在K1+L1方向上產(chǎn)生兩臺加速度產(chǎn)生裝置81、82分別在直線K、L方向產(chǎn)出的模擬力覺的合力。而且，該K1+L1方向能夠根據(jù)加速度產(chǎn)生裝置81、82的移動部件的加速度的振幅及周期的彼此的平衡而變化。另外，也可以是如下結(jié)構(gòu)，即，設(shè)置使兩臺加速度產(chǎn)生裝置81、82的位置關(guān)系變化的位置可變部，通過改變兩臺加速度產(chǎn)生裝置81、82的位置關(guān)系(例如，各加速度產(chǎn)生裝置81、82的可動部件的平移運動方向所形成的角度)，使該K1+L1方向變化?；蛘撸部梢允侨缦陆Y(jié)構(gòu)，即，在加速度產(chǎn)生裝置81、82處于規(guī)定的位置關(guān)系時，各加速度產(chǎn)生裝置81、82產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻均為零，當加速度產(chǎn)生裝置81、82處于其它的位置關(guān)系時，各加速度產(chǎn)生裝置81、82產(chǎn)生的力矢量的總和在至少一部分的時刻為零以外的值。由此，能夠容易控制模擬力覺產(chǎn)生的有無、產(chǎn)生的方向、模擬力覺的強度等。該結(jié)構(gòu)，例如圖13D、圖13E所示。
圖13D、圖13E所示的模擬力覺產(chǎn)生裝置80具有加速度產(chǎn)生裝置81、82、基座部83。在加速度產(chǎn)生裝置81、82上分別固接有齒輪81a、82a，各齒輪81a、82a可在彼此嚙合的狀態(tài)下相對于基座部83旋轉(zhuǎn)。而且，通過各齒輪81a、82a向Y1、Y2方向旋轉(zhuǎn)，使加速度產(chǎn)生裝置81、82以這些旋轉(zhuǎn)軸為中心分別向Y5、Y6方向旋轉(zhuǎn)。由此，能夠容易地切換如下狀態(tài)，即，如圖13D，加速度產(chǎn)生裝置81、82分別產(chǎn)生的Y3、Y4方向的模擬力覺相抵消的狀態(tài)；以及如圖13E，在加速度產(chǎn)生裝置81、82分別產(chǎn)生的Y3、Y4方向的模擬力覺的合力方向Y5產(chǎn)生模擬力覺的狀態(tài)。
圖13C是表示在連接正α面體的中心點與頂點的直線上一個一個地配置加速度產(chǎn)生裝置91～94的模擬力覺產(chǎn)生裝置90的例示圖。另外，圖13C是α＝4時的例子。各加速度產(chǎn)生裝置91～94配置在各自的移動部件在連接正四面體的中心點與頂點的直線上平移運動的位置上，各加速度產(chǎn)生裝置91～94從正四面體的中心點向各頂點產(chǎn)生模擬力覺。
在加速度產(chǎn)生裝置91～94的移動部件的加速度的振幅及周期相同時，各自的加速度產(chǎn)生裝置91～94所產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻均為零。其結(jié)果，幾乎不產(chǎn)生對于外部的力。但是，通過使加速度產(chǎn)生裝置91～94的移動部件的加速度的振幅及周期彼此失去平衡(例如，使一部分的加速度產(chǎn)生裝置停止、改變一部分的加速度產(chǎn)生裝置的移動部件的加速度的振幅及周期或者使加速度產(chǎn)生裝置91～94之間的相對位置及方向變化)，能夠使各加速度產(chǎn)生裝置91～94間產(chǎn)生的力矢量的總和在至少一部分的時刻為零以外的值，從而能夠在三維空間上的任意的方向上產(chǎn)生模擬力覺。由此，能夠容易控制模擬力覺產(chǎn)生的有無、產(chǎn)生方向、模擬力覺的強度等。
下面，說明如此組合多個加速度產(chǎn)生裝置的模擬力覺產(chǎn)生裝置的具體的結(jié)構(gòu)例。
(結(jié)構(gòu)) 圖14是圖13A所示的結(jié)構(gòu)的具體例，是表示利用第六實施方式的加速度產(chǎn)生裝置的模擬力覺產(chǎn)生裝置100的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖14所示，該例的模擬力覺產(chǎn)生裝置100具有在表背面磁極性不同的圓盤狀的永久磁鐵101a、107a、107b；在表背面磁極性不同且各自具有貫通孔101aa、101ca的圓盤狀的永久磁鐵101a、101c；圓筒狀的支架(絕緣材料)102；在其長度方向的端部103b、103c分別具備貫通孔103aa、103ca的圓筒形狀的可動繞線筒(絕緣材料)103；彈簧104a、104b；用絕緣體覆蓋銅線等的導線側(cè)面的線圈106a、106b。
可動繞線筒103(相當于“可動部”)被容納在支架102的內(nèi)部。可動繞線筒103可在支架102內(nèi)部沿直線N(相當于以支架102為基準的“特定的直線”)方向滑動，并且可固定在所期望的位置上。此外，永久磁鐵101a、101c分別被固接在可動繞線筒103的端部103a、103c的內(nèi)壁。該例中，永久磁鐵101a的N極側(cè)的面被固接在端部103a的內(nèi)壁，永久磁鐵101c的S極側(cè)的面被固接在端部103c的內(nèi)壁。另外，永久磁鐵101a的貫通孔101aa、可動繞線筒103的貫通孔103aa、永久磁鐵101c的貫通孔101ca、可動繞線筒103的貫通孔103ca配置在同一直線N上。另外，彈簧104a、104b(相當于“第一作用部”)的一端分別被固接在支架102的長度方向的端部102a、102b的各內(nèi)壁。這些彈簧104a、104b的另一端分別通過可動繞線筒103的貫通孔103aa、103ca以及永久磁鐵101a、101c的貫通孔101aa、101ca配置在可動繞線筒103的內(nèi)部，并分別被固接在永久磁鐵107a、107b(相當于“移動部件”)上。該例中，永久磁鐵107a的N極側(cè)的面被固接在彈簧104a上，并且，永久磁鐵107b的S極側(cè)的面被固接在彈簧104b上。還有，在永久磁鐵107a與永久磁鐵107b之間配置永久磁鐵101b(相當于“第二作用部”)，永久磁鐵101b的側(cè)面固接在可動繞線筒103的內(nèi)壁103b。該例的情況中，永久磁鐵101b的S極側(cè)朝向永久磁鐵107a側(cè)被固接，永久磁鐵101b的N極側(cè)朝向永久磁鐵107b側(cè)被固接。此外，在支架102的側(cè)面，線圈106a、106b繞其周圍向一定的方向卷繞。另外，線圈106a、106b配置在永久磁鐵107a、107b分別存在的位置附近(對永久磁鐵107a、107b施加庫侖力的位置)。另外，線圈106a、106b構(gòu)成為能夠分別控制供給其的電流量。而且，支架102的中心軸、可動繞線筒103的中心軸、永久磁鐵101a、101b、101c、107a、107b的中心軸、彈簧104a、104b的兩端大致配置在直線N上。
此外，永久磁鐵107a、107b的外形比可動繞線筒103的內(nèi)徑稍小。因此，永久磁鐵107a、107b能夠被支承在可動繞線筒103的內(nèi)壁并能夠進行平移運動。另外，例如，也可以是在可動繞線筒103的內(nèi)部設(shè)置導軌，永久磁鐵107a、107b被支承在該導軌上并進行平移運動的結(jié)構(gòu)。
通過所述結(jié)構(gòu)，可動繞線筒103可以變更相對支架102的直線N方向的相對位置。另外，彈簧104a、104b采用如下結(jié)構(gòu)，即，分別以支架102的端部102a、102b為支點，對于永久磁鐵107a、107b施加直線N方向的“第一力”。進而，永久磁鐵101b采用如下結(jié)構(gòu)，即，以可動繞線筒103的內(nèi)壁103b為支點，對于永久磁鐵107a、107b施加直線N方向的“第二力”。另外，永久磁鐵101a、101c采用如下結(jié)構(gòu)，即，分別以可動繞線筒103的端部103a、103c為支點，對于永久磁鐵107a、107b施加直線N方向的力。
(動作) 所述的結(jié)構(gòu)中，通過向線圈106a、106b供給交流電流，各永久磁鐵107a、107b進行與第六實施方式相同的平移運動。并且，可以根據(jù)相對支架102的可動繞線筒103的相對位置的設(shè)定，控制永久磁鐵107a和永久磁鐵107b的加速度運動的平衡，由此，能夠調(diào)整模擬力覺的有無產(chǎn)生、產(chǎn)生方向、強度。
圖15～圖18是表示對應相對支架102的可動繞線筒103的相對位置的模擬力覺產(chǎn)生裝置的動作不同的曲線圖。圖15A、圖16A、圖17A、圖18A表示永久磁鐵107a的加速度，圖15B、圖16B、圖17B、圖18B表示永久磁鐵107b的加速度，圖15C、圖16C、圖17C、圖18C表示永久磁鐵107a的加速度和永久磁鐵107b的加速度的合成加速度。另外，這些縱軸表示加速度(m/s2)，橫軸表示時間(s)。另外，設(shè)圖14的右方向為正方向，左方向為負方向。
其中，圖15是如下情況的曲線圖，即，mA＝0.05(kg)，kA＝100(N/m)，xA0＝150×10-3(m)，xD0＝100×10-3(m)，xCD0＝400×10-3(m)，MD＝0.3(N/m2)，MCA＝0.005(N/m2)，x’A(0)＝1(m/s)，xA(0)＝200×10-3(m)，mB＝0.05(kg)，kB＝100(N/m)，xB0＝150×10-3(m)，xE0＝100×10-3(m)，xCE0＝400×10-3(m)，ME＝0.3(N/m2)，MCB＝0.005(N/m2)，x’B(0)＝1(m/s)，xB(0)＝200×10-3(m)。
圖16是如下情況的曲線圖，即，mA＝0.05(kg)，kA＝100(N/m)，xA0＝150×10-3(m)，xD0＝130×10-3(m)，xCD0＝430×10-3(m)，MD＝0.3(N/m2)，MCA＝0.005(N/m2)，x’A(0)＝1(m/s)，xA(0)＝200×10-3(m)，mB＝0.05(kg)，kB＝100(N/m)，xB0＝150×10-3(m)，xE0＝70×10-3(m)，xCE0＝370×10-3(m)，ME＝0.3(N/m2)，MCB＝0.005(N/m2)，x’B(0)＝1(m/s)，xB(0)＝200×10-3(m)。
圖17是如下情況的曲線圖，即，mA＝0.05(kg)，kA＝100(N/m)，xA0＝300×10-3(m)，xD0＝200×10-3(m)，xCD0＝400×10-3(m)，MD＝0.01(N/m2)，MCA＝0.01(N/m2)，xA’(0)＝1(m/s)，xA(0)＝300×10-3(m)，mB＝0.05(kg)，kB＝100(N/m)，xB0＝300×10-3(m)，xE0＝200×10-3(m)，xCE0＝400×10-3(m)，ME＝0.01(N/m2)，MCB＝0.01(N/m2)，xB’(0)＝1(m/s)，xB(0)＝300×10-3(m)。
圖18是如下情況的曲線圖，即，mA＝0.05(kg)，kA＝100(N/m)，xA0＝300×10-3(m)，xD0＝290×10-3(m)，xCD0＝490×10-3(m)，MD＝0.01(N/m2)，MCA＝0.01(N/m2)，xA’(0)＝1(m/s)，xA(0)＝300×10-3(m)，mB＝0.05(kg)，kB＝100(N/m)，xB0＝300×10-3(m)，xE0＝110×10-3(m)，xCE0＝310×10-3(m)，ME＝0.01(N/m2)，MCB＝0.01(N/m2)，xB’(0)＝1(m/s)，xB(0)＝300×10-3(m)。
另外，mA、mB分別表示永久磁鐵107a、107b的質(zhì)量，kA、kB分別表示彈簧104a、104b的彈簧常數(shù)，MCA表示永久磁鐵101b與永久磁鐵107a的磁排斥力的比例常數(shù)，MCB表示永久磁鐵101a與永久磁鐵107a的磁排斥力的比例常數(shù)，MD表示永久磁鐵101c與永久磁鐵107a的磁排斥力的比例常數(shù)，ME表示永久磁鐵101a與永久磁鐵107b的磁排斥力的比例常數(shù)。另外，xA0表示均衡狀態(tài)的端部102a與永久磁鐵107a的距離，xD0表示端部102a與永久磁鐵101c的距離，xCD0表示端部102a與永久磁鐵101b的距離，xCE0表示端部102b與永久磁鐵101b的距離，xB0表示均衡狀態(tài)的端部102b與永久磁鐵107b的距離，xE0表示端部102b與永久磁鐵101a的距離，xA(0)表示端部102a與永久磁鐵107a的初始的距離，mB(0)表示端部102b與永久磁鐵107b的初始的距離，xA’(0)表示xA(0)的一階微分值(初始速度)，xB’(0)表示xB(0)的一階微分值(初始速度)。
如圖15C、圖16C、圖17C、圖18C所示，永久磁鐵107的加速度與永久磁鐵107b的加速度的合成加速度根據(jù)相對支架102的可動繞線筒103的相對位置而變化。因而，只調(diào)整相對支架102的可動繞線筒103的相對位置的設(shè)定，就能夠調(diào)整模擬力覺產(chǎn)生裝置100整體的合成加速度，從而能夠調(diào)整產(chǎn)生的模擬力覺。
(本實施方式的特征) 如上所述，在本實施方式中，由于采用由多個加速產(chǎn)生裝置構(gòu)成模擬力覺產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)，所以能夠容易控制模擬力覺的產(chǎn)生的有無、產(chǎn)生方向、模擬力覺的強度等。
(第八實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第八實施方式。
本實施方式是將來自傳遞旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸的輸入通過偏心凸輪(偏心板)機構(gòu)而引起具有非對稱的加速度的平移運動的實施方式。
(結(jié)構(gòu)) 圖19是表示第八實施方式的加速度產(chǎn)生裝置110的結(jié)構(gòu)的剖面圖。
如圖19所示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置110具有支架111；傳遞電動機等(未圖示)的旋轉(zhuǎn)動力的輸入軸112；固接在旋轉(zhuǎn)軸112上的進行偏心旋轉(zhuǎn)的偏心凸輪113；前端部114a與偏心凸輪113接觸并進行與偏心凸輪113的形狀對應的平移運動的引導棒114；固接在引導棒114的另一端114b(前端部114a的另一端)上的錘115。
(動作) 通過輸入軸112向P1方向旋轉(zhuǎn)，偏心凸輪113也向P2方向旋轉(zhuǎn)，與其連接的引導棒114做上下運動。該上下運動的加速度因偏心凸輪113的形狀而不同，由于其形狀而使被固接在引導棒114上的錘115的平移運動的加速度也不同。而且，通過這樣的結(jié)構(gòu)，在使錘115的正方向(圖19的上方向)的加速度的最大值部分和負方向(圖19的下方向)的加速度的最大值部分，相對加速度的變化的知覺反應量的變化比率不同的情況下，即，在正方向的加速度的最大值處于圖27例示的S字形曲線的f2(x)的范圍，負方向的加速度的絕對值的最大值處于f1(x)的范圍的情況下，產(chǎn)生所述的模擬力覺。
(第九實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第九實施方式。
本實施方式是第八實施方式的變形例，其結(jié)構(gòu)是，使對稱的兩個偏心凸輪旋轉(zhuǎn)，除了與特定的直線平行的方向外，使分別產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻為零。
(結(jié)構(gòu)) 圖20A是表示第九實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置120的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖20B是圖20A的20B-20B的剖面圖。
如圖20所示，模擬力覺產(chǎn)生裝置120具有支架121；傳遞旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸122a、122b；同形狀、同質(zhì)量的兩個偏心凸輪123a、123b；引導棒124；錘125；電動機126a、126b。
支架121由內(nèi)部為空洞的箱形狀構(gòu)成，板狀的軸保持部121a固接在其上面(圖20的上面)內(nèi)壁。在支架121的相對的兩個側(cè)面分別固接電動機126a、126b，各電動機126a、126b的旋轉(zhuǎn)軸即輸入軸122a、122b分別通過支架121的未圖示的貫通孔插入支架121的內(nèi)部。插入支架121的內(nèi)部的各輸入軸122a、122b的另一端分別可旋轉(zhuǎn)地被保持在軸保持部121a。另外，各輸入軸122a、122b配置在同軸上，但它們不聯(lián)動。在位于支架121內(nèi)部的各輸入軸122a、122b上分別固接偏心凸輪123a、123b，各偏心凸輪123a、123b隨各輸入軸122a、122b的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。另外，在設(shè)于支架121的上面(圖20的上面)的貫通孔121b中插入引導棒124。在該引導棒124的配置在支架121外部的另一端部124b固接錘125，配置在支架121內(nèi)部的前端部124a由于引導棒124以及錘125的重量而形成一方的偏心凸輪123a始終接觸的狀態(tài)。
另外，輸入軸122a相當于“傳遞旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸”，偏心凸輪123a相當于“使傳遞到旋轉(zhuǎn)輸入部的旋轉(zhuǎn)動力變換成在特定的直線上的周期的平移運動的動力傳遞部”，錘125相當于“通過由動力傳遞部傳遞的動力而進行在特定的直線上的周期的平移運動的移動部件”，偏心凸輪123b相當于“與動力傳遞部對稱構(gòu)成的對稱部”。
(動作) 電動機126a和電動機126b向同一旋轉(zhuǎn)方向以同一角速度旋轉(zhuǎn)。由此，輸入軸122a向S1方向旋轉(zhuǎn)，輸入軸122b向S2方向旋轉(zhuǎn)，隨之，偏心凸輪123a向S3方向旋轉(zhuǎn)，偏心凸輪123b向S4方向旋轉(zhuǎn)。另外，設(shè)定輸入軸122a、122b的旋轉(zhuǎn)相位，以使在相對與圖20A的紙面平行的面的偏心凸輪123a、123b各自的投影重合時，相對該面的偏心凸輪123a、123b各自的前端部123aa、123ba的投影位于直線R(相當于“特定的直線”)的投影上。由此，除了與直線R平行的方向外，偏心凸輪123a、123b各自產(chǎn)生的力矢量的總和在所有時刻均為零。其結(jié)果是，可在與直線R平行的方向產(chǎn)生力覺，而在直線R以外的方向不會產(chǎn)生力覺。
而且，當偏心凸輪123a向S3方向旋轉(zhuǎn)時，與其連接的引導棒124做上下運動，固接在引導棒124上的錘125也進行上下運動(S5方向的平移運動)。該錘125的平移運動的加速度因偏心凸輪123a的形狀而不同，本實施方式的偏心凸輪123a構(gòu)成為如下形狀，即，其正方向(與直線R平行的圖20的上方向)的加速度的位移和負方向(與直線R平行的圖20的下方向)的加速度的位移在一個周期中成為非對稱的形狀。由此，錘125進行加速度正方向時和負方向時為非對稱的平移運動。更具體地，本實施方式的錘125的平移運動是如下的運動，即，正方向的加速度的絕對值的最大值與負方向的加速度的最大值不同，具有該最大值大的方向的加速度的時間比具有該最大值小的方向的加速度的時間短。
而且，通過這樣的機構(gòu)，在錘125的正方向的加速度的最大值部分和負方向的加速度的絕對值的最大值部分，相對于加速度的變化的知覺反應量的變化比率不同時，即，正方向的加速度的最大值處于圖27例示的S字形曲線的f2(x)的范圍，負方向的加速度的絕對值的最大值處于f1(x)的范圍時，在直線R方向產(chǎn)生所述的模擬力覺。換言之，作為“移動部件”的錘125進行在移動部件的正方向的加速度的最大值點和負方向的加速度的最大值點所述的S字形曲線的傾斜度不同的平移運動時，產(chǎn)生所述的模擬力覺。
(本實施方式的特征) 采用本實施方式的結(jié)構(gòu)，也能夠產(chǎn)生所述的模擬力覺。而且，本實施方式的結(jié)構(gòu)中，由于產(chǎn)生模擬力覺的方向以外的方向的力矢量總是為零，所以，在產(chǎn)生模擬力覺的方向以外不會產(chǎn)生振動等。由此，能夠更明確地識別模擬力覺。
(第十實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第十實施方式。
本實施方式是第九實施方式的變形例，其結(jié)構(gòu)為，使用一個電動機使對稱的兩個偏心凸輪旋轉(zhuǎn)，除了與特定的直線平行的方向外，使分別產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻為零。
(結(jié)構(gòu)) 圖21A是表示第十實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置130的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖21B是圖21A的21B-21B的剖面圖。
如圖21所示，模擬力覺產(chǎn)生裝置130具有支架131；傳遞旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸132a、132b；同形狀、同質(zhì)量的兩個偏心凸輪133a、133b；引導棒134；錘135；電動機136a及其旋轉(zhuǎn)軸137。
支架121由內(nèi)部是空洞的箱形狀構(gòu)成，在其上面(圖21的上面)內(nèi)壁固接有板狀的軸保持部131a。在支架121的底面(圖21的下面)固接電動機136，電動機136的旋轉(zhuǎn)軸137通過支架131未圖示的貫通孔插入支架131的內(nèi)部。而且，在插入支架131的內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)軸137的前端137a固接錐形齒輪138a。另外，在與旋轉(zhuǎn)軸137垂直的直線上配置輸入軸132a、132b，它們的兩端部132aa、132ab以及兩端部132ba、132bb可旋轉(zhuǎn)地被保持在支架131的內(nèi)壁以及軸保持部131a上。還有，各輸入軸132a、132b的一端分別固接錐形齒輪138b、138c。這些錐形齒輪138b、138c與固接在旋轉(zhuǎn)軸137上的錐形齒輪138a嚙合而旋轉(zhuǎn)。
在位于支架131的內(nèi)部的各輸入軸132a、132b上分別固接偏心凸輪133a、133b，各偏心凸輪133a、133b隨著各輸入軸132a、132b的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。另外，在設(shè)于支架131的上面(圖21的上面)的貫通孔131b中插入引導棒134。在該引導棒134的配置在支架131外部的另一端134b上固接錘135，配置在支架131內(nèi)部的前端部由于引導棒134以及錘135的重量，成為與一方的偏心凸輪133a始終接觸的狀態(tài)。
另外，輸入軸132a相當于“傳遞旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸”，偏心凸輪133a相當于“將傳遞到旋轉(zhuǎn)輸入部的旋轉(zhuǎn)動力變換成在特定的直線上的周期的平移運動的動力傳遞部”，錘135相當于“通過由動力傳遞部傳遞的動力進行特定的直線上的周期的平移運動的移動部件”，偏心凸輪133b相當于“與動力傳遞部對稱構(gòu)成的對稱部”。
(動作) 當電動機136被驅(qū)動、旋轉(zhuǎn)軸137向U0方向旋轉(zhuǎn)時，輸入軸132a向U1方向旋轉(zhuǎn)，輸入軸132b向U2方向旋轉(zhuǎn)。而且，通過輸入軸132a向U1方向旋轉(zhuǎn)，偏心凸輪133a也向U3方向旋轉(zhuǎn)，通過輸入軸132b向U2方向旋轉(zhuǎn)，偏心凸輪133b也向U4方向旋轉(zhuǎn)。
另外，設(shè)定輸入軸132a、132b的旋轉(zhuǎn)相位，以使在相對與圖21A的紙面平行的面的偏心凸輪133a、133b各自的投影重合時，相對該面的偏心凸輪133a、133b各自的前端部133aa、133ba的投影位于直線T(相當于“特定的直線”)的投影上。由此，除了與直線T平行的方向外，偏心凸輪133a、133b各自產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻均為零。其結(jié)果，在與直線T平行的方向上產(chǎn)生力覺，但并不在直線T以外的方向產(chǎn)生力覺。
而且，當偏向凸輪133a向U3方向旋轉(zhuǎn)時，與其連接的引導棒134做上下運動，固接在引導棒134上的錘135也進行上下運動(U5方向的平移運動)。而且，根據(jù)與所述相同的原理，在直線T方向產(chǎn)生模擬力覺。
(本實施方式的特征) 本實施方式的結(jié)構(gòu)也能夠產(chǎn)生所述的模擬力覺。另外，本實施方式的結(jié)構(gòu)中，由于產(chǎn)生模擬力覺的方向以外的方向的力矢量始終為零，所以，在產(chǎn)生模擬力覺的方向以外不會產(chǎn)生振動等。由此，能夠進一步明確地識別模擬力覺。
(第十一實施方式) 下面，說明本發(fā)明的第十一實施方式。
本實施方式將旋轉(zhuǎn)動力變換成在一個周期中加速度的位移為非對稱的平移運動，通過該平移運動產(chǎn)生模擬力覺。而且，使用兩個這樣的機構(gòu)的加速度產(chǎn)生裝置，并將它們鏡面對稱地配置，而構(gòu)成模擬力覺產(chǎn)生裝置。
(加速度產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)) 圖22是例示第十一實施方式的平移型的加速度產(chǎn)生裝置201的結(jié)構(gòu)的平面圖，圖23A是從圖22的WO方向看的正面圖，圖23B是圖22的23B-23B部分剖面圖。另外，圖23B的基座部210不是剖面圖而是側(cè)面圖。
以下，使用這些圖說明本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置201的結(jié)構(gòu)。
如圖22、圖23所示，本實施方式的加速度產(chǎn)生裝置201的主要構(gòu)成部件有基座部210；內(nèi)置于基座部210的電動機220；傳遞電動機220的旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸221；固定在旋轉(zhuǎn)輸入軸221上的旋轉(zhuǎn)部件230(曲軸)；與旋轉(zhuǎn)輸入軸221以外的旋轉(zhuǎn)部件230上部分通過與該旋轉(zhuǎn)輸入軸221平行的第一旋轉(zhuǎn)軸233可旋轉(zhuǎn)地接合的第一連桿機構(gòu)250；與第一旋轉(zhuǎn)軸233以外的第一連桿機構(gòu)250上部分，通過與該第一旋轉(zhuǎn)軸233平行的第二旋轉(zhuǎn)軸251可旋轉(zhuǎn)地接合的第二連桿機構(gòu)270；滑動機構(gòu)282，該滑動機構(gòu)282與第二旋轉(zhuǎn)軸251以外的第二連桿機構(gòu)270上部分，通過與該第二旋轉(zhuǎn)軸251平行的第三旋轉(zhuǎn)軸283a可旋轉(zhuǎn)地接合，并且移動范圍被限于一個方向(W6方向)的滑動運動；滑動支點基座241，該滑動支點基座241相對旋轉(zhuǎn)輸入軸221的相對位置固定；滑動支點機構(gòu)242，該滑動支點機構(gòu)242通過與旋轉(zhuǎn)輸入軸221平行的滑動支點旋轉(zhuǎn)軸243可旋轉(zhuǎn)地接合在滑動支點基座部241上，并可向長度方向(W7方向)滑動地保持第一連桿機構(gòu)250；以及固接在旋轉(zhuǎn)輸入軸221上，隨著其旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)的齒輪291。
該例的基座210是包括通過一個臺階構(gòu)成低臺部211和高臺部212的階梯狀的中空體，在其底面構(gòu)成有設(shè)有螺紋孔的板狀的聯(lián)結(jié)片213、214。在該基座210的高臺部212的端部設(shè)有用于穿進傳遞電動機220的旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸221的貫通孔212a。另外，在基座210的設(shè)有貫通孔212a的相反側(cè)的面(圖23的下方向)也設(shè)有貫通孔(未圖示)。電動機220，傳遞其旋轉(zhuǎn)動力的旋轉(zhuǎn)輸入軸221通過這些貫通孔在向上下面外部突出的狀態(tài)下被固定配置在基座210的高臺部212的內(nèi)部。
在從貫通孔212a突出到基座部210的上面外部的旋轉(zhuǎn)輸入軸221上固接圓盤狀的旋轉(zhuǎn)部件230的中心部。另外，在突出到基座部210的下面外部的旋轉(zhuǎn)輸入軸221上固接圓盤狀的齒輪291。由此，旋轉(zhuǎn)部件230以及齒輪291利用旋轉(zhuǎn)輸入軸221的旋轉(zhuǎn)動力而向W1方向進行旋轉(zhuǎn)運動。
柱狀的第一連桿機構(gòu)250的端部通過第一旋轉(zhuǎn)軸233(螺桿)能夠沿W2方向旋轉(zhuǎn)地被安裝在旋轉(zhuǎn)部件230上的邊緣部232。由此，第一連桿機構(gòu)250在旋轉(zhuǎn)輸入軸221以外的旋轉(zhuǎn)部件230上部分通過與旋轉(zhuǎn)輸入軸221平行的第一旋轉(zhuǎn)軸233能夠旋轉(zhuǎn)地接合。在第一連桿機構(gòu)250的長度方向的兩側(cè)面構(gòu)成直線上的槽252。
另外，在基座部210的高臺部212的表面，剖面為コ字形的部件的兩端向外側(cè)彎折成直角的形狀(將該彎折的部分稱作聯(lián)結(jié)片)的滑動支點基座部241相對旋轉(zhuǎn)輸入軸221的相對位置被固定而配置。該例中，滑動支點基座部241，在從旋轉(zhuǎn)輸入軸221偏離基座部210的中央部側(cè)(即，低臺部211方向)的位置(更具體地，為在圖22的靜止狀態(tài)下第一連桿機構(gòu)250的旋轉(zhuǎn)輸入軸221側(cè)前端附近配置的位置)通過聯(lián)結(jié)片被螺栓固定。在該滑動支點基座部241的內(nèi)側(cè)中央部配置將第一連桿機構(gòu)250的槽252從兩側(cè)可滑動地嵌合的滑動支點機構(gòu)242。該滑動支點機構(gòu)242通過滑動支點旋轉(zhuǎn)軸243(螺桿等)相對于滑動支點基座部421可向W3方向旋轉(zhuǎn)地被安裝。另外，該滑動支點旋轉(zhuǎn)軸243的位置比第一旋轉(zhuǎn)軸233更靠近基座部210的中央(靠近低臺部211)。由此，滑動支點機構(gòu)242通過與旋轉(zhuǎn)輸入軸221平行的滑動支點旋轉(zhuǎn)軸243(螺桿等)能夠向W3方向旋轉(zhuǎn)地接合在滑動支點基座部241，可保持第一連桿機構(gòu)250向長度方向(W7)滑動。
在第一連桿機構(gòu)250的另一端部的基座部210側(cè)，加強部件260通過螺釘261、262被螺栓固定，通過該加強部件260，柱狀的第二連桿機構(gòu)270的端部通過第二旋轉(zhuǎn)軸251可向W4方向旋轉(zhuǎn)地被安裝。
此外，在位于連接圖22的旋轉(zhuǎn)輸入軸221和滑動支點旋轉(zhuǎn)軸243的直線上的基座部210的低臺部211表面，通過螺釘281a～281f螺栓固定有柱狀的導軌281。在該導軌281長度方向(W6方向)的兩側(cè)面設(shè)置直線上的槽282a，在該導軌281上配置從兩側(cè)夾住這些槽282a并沿該導軌281向W6方向滑動移動的滑動機構(gòu)282。在該滑動機構(gòu)282的與導軌281的相反側(cè)的面固接錘保持板283。而且，在該錘保持板283的與基座部210相反側(cè)面的兩端，通過螺釘284a、284b、285a、285b分別螺栓固定錘284、285(慣性質(zhì)量)。另外，在該錘保持板283的中央部，通過第三旋轉(zhuǎn)軸283a(螺桿等)可向W5方向旋轉(zhuǎn)地安裝第二連桿機構(gòu)270的另一端部。據(jù)該結(jié)構(gòu)，第二旋轉(zhuǎn)軸252以外的第二連桿機構(gòu)270上部分通過與該第二旋轉(zhuǎn)軸251平行的第三旋轉(zhuǎn)軸283a可旋轉(zhuǎn)地與滑動機構(gòu)282接合，該滑動機構(gòu)282的移動范圍通過導軌281被限定在一個方向(W6方向)的滑動運動。
圖24A以及圖24B是例示利用電動機220而使旋轉(zhuǎn)輸入軸221向W1方向旋轉(zhuǎn)時的各機構(gòu)的動作的圖。如這些圖所示，當旋轉(zhuǎn)輸入軸221向W1方向旋轉(zhuǎn)時，被其所保持的第一旋轉(zhuǎn)軸233也向W1方向旋轉(zhuǎn)移動。隨之，被第一連桿機構(gòu)250的第一旋轉(zhuǎn)軸233所保持的部分也隨以該第一旋轉(zhuǎn)軸233為中心的W2方向的旋轉(zhuǎn)運動而進行滑動移動。隨著該移動，被第一連桿機構(gòu)250的第二旋轉(zhuǎn)軸251部分所保持的第二機構(gòu)270也隨著以第二旋轉(zhuǎn)軸251為中心的旋轉(zhuǎn)運動而進行滑動移動。并且，隨著該移動，被旋轉(zhuǎn)保持在第二機構(gòu)270的第三旋轉(zhuǎn)軸283a部分的錘保持板283以及滑動機構(gòu)282向W6方向移動。
由此，加速度產(chǎn)生裝置201根據(jù)與所述相同的原理，產(chǎn)生W6方向的模擬力覺。
(模擬力覺產(chǎn)生裝置的結(jié)構(gòu)) 圖25是表示組合兩個如所述的加速度產(chǎn)生裝置201的模擬力覺產(chǎn)生裝置300的結(jié)構(gòu)圖。如圖25所示，本實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置300將所述的兩個加速度產(chǎn)生裝置201按照與其模擬力覺產(chǎn)生方向平行的方式鏡面對稱地配置。而且，兩個加速度產(chǎn)生裝置201的齒輪291彼此嚙合，它們以相同角速度向X1、X2方向旋轉(zhuǎn)。由此，兩個加速度產(chǎn)生裝置201進行鏡面對稱的動作，在X3、X4方向產(chǎn)生模擬力覺。
(模擬力覺產(chǎn)生裝置300的動作) 圖26A～圖26F是表示該模擬力覺產(chǎn)生裝置300的模型的示意圖。
如這些圖所示，隨著第一旋轉(zhuǎn)軸233的圓周旋轉(zhuǎn)運動(W13、W14方向)，第一連桿機構(gòu)250被滑動支點旋轉(zhuǎn)軸243保持滑動旋轉(zhuǎn)，并且進行旋轉(zhuǎn)移位運動，隨之，第二旋轉(zhuǎn)軸251沿大致橢圓狀的軌道移動，第三旋轉(zhuǎn)軸283a向W61或W62方向(W6方向)移動。該圖的例子中，在圖26A、圖26F的時刻，第三旋轉(zhuǎn)軸283a向W61方向移動，在圖26C、圖26C的時刻，向W62方向移動。隨著該第三旋轉(zhuǎn)軸283a的移動，滑動機構(gòu)282、錘保持板283以及錘284、285也向W6方向移動，在電動機220恒速旋轉(zhuǎn)時，這些平移運動成為在一個周期中具有正以及負的加速度的周期的加速度運動。
另外，兩個加速度產(chǎn)生裝置201彼此鏡面對稱地驅(qū)動。因此，產(chǎn)生模擬力覺的W6方向以外的方向的合力在各時刻均為零。該例中，在圖26A的時刻，產(chǎn)生相反方向的W81以及W82方向的相同的力。在圖26C、圖26D、圖26F的時刻，產(chǎn)生相反方向的W83方向以及W84方向的相同的力。由于這些力彼此相抵消，故其合力為零。另外，在所有的時刻，產(chǎn)生伴隨齒輪291等的W13、W14方向旋轉(zhuǎn)的力，但由于W13、W14方向彼此相反，因此由此產(chǎn)生的力的合力也為零。因此，能夠大幅度控制產(chǎn)生模擬力覺的X3、X4方向以外的合力，從而能夠明確地知覺模擬力覺。
(本實施方式的特征) 采用本實施方式的結(jié)構(gòu)，也能夠產(chǎn)生所述的模擬力覺。另外，在本實施方式的結(jié)構(gòu)中，由于產(chǎn)生模擬力覺的方向以外方向的力矢量始終為零，故在產(chǎn)生模擬力覺的方向以外的方向不產(chǎn)生振動等。由此，能夠更明確地識別模擬力覺。
另外，本實施方式中，使用齒輪291調(diào)整構(gòu)成模擬力覺產(chǎn)生裝置300的加速度產(chǎn)生裝置201的電動機220的相位。但也可以是通過電控制調(diào)整這些電動機220的相位的結(jié)構(gòu)。例如，也可以使用霍爾器件及旋轉(zhuǎn)編碼器獲得各電動機220的相位信息，利用這些信息進行各電動機220的同步控制。
(知覺特性評價結(jié)果) 最后，說明本發(fā)明的模擬力覺產(chǎn)生裝置的知覺特性評價結(jié)果。另外，以下是將第十一實施方式所示的旋轉(zhuǎn)運動變換成質(zhì)點的平移運動而構(gòu)成本發(fā)明時的評價結(jié)果。
<實驗一> (實驗方法) 為了只在任意的方向輸出，使用直線導軌(日本湯普森公司制造的LWEF(日本トムソン社製LWFF)，導軌長度400mm)，將錘的平移方向只限定在一軸。另外，設(shè)錘的重量為20g。在本實驗中，對設(shè)定從肘部到手掌的方向為正的軸進行測試。本實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置上裝載ABS樹脂的箱，被驗者用手握住該部分。被驗者是從24歲到31歲的五名男性，并利用眼罩遮擋來自視覺的信息。然后，驅(qū)動模擬力覺產(chǎn)生裝置，讓被驗者回答在“前方(從肘部到手掌的方向)”或“后方(從手掌到肘部的方向)”哪一方向感覺到力覺。另外，提示力覺的秒數(shù)為2秒鐘，為了防止振動成分的適應，每進行20次實驗，進行1分鐘左右的休息。另外，隨機地改變加速度的輸出極性(前方、后方)以及頻率的值，并在被驗者之間采用統(tǒng)一的順序。頻率的值從5Hz到11Hz按1Hz分為七個階段，對于每個被驗者進行10次實驗(正反各5次實驗)測定。
(實驗結(jié)果) 實驗結(jié)果如圖28所示。其中，圖28A是表示各被驗者的極性的正確回答率的表，圖28B是將各被驗者的正確回答率的平均按每個極性(前方“forward”，后方“backward”，兩方“total”)表示的曲線圖。
如圖所示，可以發(fā)現(xiàn)正確回答率具有隨著頻率的增加而提高的傾向。這是由于隨著頻率的增加而加速度成分的絕對值變大而引起的。而且，當頻率在10Hz以上時，全部被驗者的正確回答率超過80％。另外，所謂正確回答是指被驗者回答的力覺與模擬力覺產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力覺的極性一致。
<實驗二> (實驗方法) 為了只在任意的方向輸出，使用直線導軌，將錘的平移方向只限定在一軸。此外，錘的重量為20g。在本實驗中，對將從肘部到手掌的方向設(shè)為正的軸進行測試。在本實施方式的模擬力覺產(chǎn)生裝置上裝載ABS樹脂的箱，被驗者用手握住該部分。被驗者是從28歲到31歲的三名男性(IT、GK、TB)和一名女性(AM)，并用眼罩遮擋來自視覺的信息。然后，驅(qū)動模擬力覺產(chǎn)生裝置，讓被驗者回答在“前方(從肘部到手掌的方向)”或“后方(從手掌到肘部的方向)”哪一方向感覺到力覺。電動機的旋轉(zhuǎn)頻率值使用5、10、15、20、40Hz五個等級。隨機地改變加速度的輸出極性以及頻率的值，對于每個被驗者進行500次實驗(在每個旋轉(zhuǎn)頻率條件下進行100次實驗，其中，向前方的提示實驗50次，向后方的提示實驗50次)。對于每個被驗者隨機地改變加速度的輸出極性以及頻率的值的順序。被驗者按下把持的環(huán)形鼠標的所有按鈕，來回答其所知覺到的方向是“前方(從肘部到手掌的方向)”或“后方(從手掌到肘部的方向)”哪一方向。因此，概率為50％。在按下確定被驗者的回答的(確定)按鈕2秒后，下一刺激每2秒提示1次?？紤]到振動適應和疲勞的影響，每進行50次實驗，就進行2分鐘的休息。此外，計測了平移運動的錘284的加速度。
(實驗結(jié)果) 圖29以及圖30A～30D表示實驗結(jié)果。
圖29是表示各被驗者的正確回答率的曲線圖。其中，橫軸是電動機的旋轉(zhuǎn)頻率，縱軸是正確回答率。另外，圖30A、30B、30C、30D分別是表示電動機的旋轉(zhuǎn)頻率為10Hz、20Hz、30Hz、40Hz時的錘284的加速度的曲線圖。在圖30中，實線表示測定值，虛線表示模擬的理論值。
如圖29所示，所有的被驗者在電動機的旋轉(zhuǎn)頻率為10Hz時，正確回答率最高，平均正確回答率為96.5％。在40Hz時，正確回答率最低，是大致與概率相等的值。
如上所述，<實驗一>、<實驗二>是第十一實施方式所示的將旋轉(zhuǎn)運動變換成質(zhì)點的平移運動而構(gòu)成本發(fā)明時的評價結(jié)果。但是，通過在正方向和負方向加速度為非對稱的平移運動產(chǎn)生模擬力覺的原理，對于所有的實施方式都是共同的。因此，這些實驗的結(jié)果即使對于第十一實施方式以外的結(jié)構(gòu)也可以說是適當?shù)摹?br> <實驗三> 在實驗三中，在第十一實施方式的結(jié)構(gòu)中，通過將產(chǎn)生模擬力覺的方向以外方向的力矢量始終設(shè)為零，能夠更明確地識別模擬力覺。
(實驗方法) 在該實驗中，為了比較正交方向有無搖動的影響，使用由第十一實施方式說明的以反相位進行動作的兩個加速度產(chǎn)生裝置201、202構(gòu)成的模擬力覺產(chǎn)生裝置(下面稱作“反相位串列裝置”)、和與其不同的由以同相位進行動作的兩個加速度產(chǎn)生裝置201、202構(gòu)成的模擬力覺產(chǎn)生裝置(下面稱作“同相位串列裝置”)。模擬力覺產(chǎn)生裝置被固定于相對丙烯酸樹脂圓盤旋轉(zhuǎn)的平齒輪上。通過使該平齒輪旋轉(zhuǎn)，改變模擬力覺產(chǎn)生裝置的方向，從而可在任意方向產(chǎn)生模擬力覺。
被驗者用兩手握住丙烯酸樹酯圓盤的記號位置，進行實驗而不改變把持狀態(tài)。被驗者的腕及手沒有被固定，被驗者可用能動地轉(zhuǎn)動圓盤以探索方位。被驗者的聽覺信息由隔音保護器具限制，而視覺信息由一塊遮擋板限制。被驗者看著放置在該隔斷板上的分度器，口頭回答感覺到的力的方向。模擬力覺產(chǎn)生裝置的模擬力覺的產(chǎn)生持續(xù)進行，直到被驗者充分識別模擬力覺的產(chǎn)生方向為止。為了防止由于被驗者適應模擬力覺產(chǎn)生裝置的振動而難于知覺模擬力覺，被驗者在每進行10次實驗(大約55分鐘)，就進行2分鐘的休息。另外，考慮到被驗者的疲勞，允許被驗者自由地稍微休息。
(實驗結(jié)果) 圖31是表示力覺知覺方位精度的實驗結(jié)果的曲線圖。其中，圖31A表示同相位串聯(lián)裝置的實驗結(jié)果，圖31B表示反相位串聯(lián)裝置的實驗結(jié)果。在兩圖中，橫軸表示力覺刺激的提示方向，縱軸表示被驗者的回答方向。兩圖的黑圓點對應各實驗。另外，當這些黑圓點位于圖31的虛直線上時，表示對于其實驗的回答是正確的。另外，從被驗者看到的前方對應0度，后方對應±180度，左方對應90度，右方對應-90度。
如圖31B所示，在反相位串聯(lián)裝置中，在大部分的實驗中回答是正確的。與此相對，如圖31A所示，在同相位串聯(lián)裝置中，產(chǎn)生了回答錯誤。這就表示，通過在反相位串聯(lián)裝置中使產(chǎn)生模擬力覺的方向以外的方向的力矢量始終為零，能夠更明確地識別模擬力覺。
另外，本發(fā)明不限于所述的實施方式，另外，在不脫離本發(fā)明的宗旨范圍內(nèi)可以進行適當變更。
為了物理地產(chǎn)生完全的作用力，通常需要支承其反作用力的支點及力點，但在本發(fā)明中，作為物理的作用力的平均為0，能夠利用人的力覺知覺的非線形性和作用力的正負的絕對值的差模擬地進行期望方向的力覺顯示。于是，由于不需要在外部及人體上設(shè)置支點，因此，作為感覺提示器件可以應用于移動電話等的移動設(shè)備及可穿戴計算機等的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1.一種加速度產(chǎn)生裝置，具有
移動部件，其在特定的直線上進行周期的平移運動；
第一作用部，其對于所述移動部件，在與所述特定的直線平行的方向施加在與所述特定的直線平行的方向產(chǎn)生的第一力；以及
第二作用部，其對于所述移動部件，在與所述特定的直線平行的方向施加在與所述特定的直線平行的方向產(chǎn)生的第二力，
其中，所述第一力的大小，由于相對所述第一作用部的支點的所述移動部件的相對位置而不同，
所述第二力的大小，由于相對所述第二作用部的支點的所述移動部件的相對位置而不同，
所述移動部件進行平移運動，該平移運動是，當將與所述特定的直線平行的一個方向設(shè)為正方向，將該正方向的相反方向設(shè)為負方向時，所述移動部件在一個周期中的加速度的時間變化在該加速度是正方向的情況與是負方向的情況成為非對稱。
2.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
所述第一力的大小與所述第二力的大小的比率，根據(jù)所述移動部件相對所述第一作用部的支點以及所述第二作用部的支點的相對位置而變化。
3.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
所述移動部件的平移運動是如下的運動，正方向的加速度的絕對值的最大值與負方向的加速度的最大值不同，具有該最大值大的方向的加速度的時間比具有該最大值小的方向的加速度的時間短。
4.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
所述移動部件進行平移運動，該平移運動是，表示所述移動部件的加速度與將該加速度施加到人體上時人體所知覺的加速度的關(guān)系的S字形曲線的傾斜度，在所述移動部件的正方向的加速度的最大值點和負方向的加速度的最大值點不同。
5.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
所述第一作用部以及所述第二作用部的至少一方采用通過彈簧的彈性力對于所述移動部件施加力的結(jié)構(gòu)，
該加速產(chǎn)生裝置具有使所述彈簧的至少一方的彈簧常數(shù)變化的彈簧常數(shù)可變部。
6.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
具備支架，
所述特定的直線是以所述支架為基準的直線，
所述移動部件具備在所述特定的直線上進行周期的平移運動的第一永久磁鐵，
所述第一作用部是彈性體，該彈性體支點相對于所述支架被固定，另一端被固定在所述移動部件上，其使所述移動部件在所述特定的直線上進行振幅運動，
所述第二作用部是第二永久磁鐵，該第二永久磁鐵配置在所述特定的直線上的位置且支點相對于所述支架被固定。
7.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中
具備支架，
所述特定的直線是以所述支架為基準的直線，
所述第一作用部具有
第一鐵芯，其配置在所述特定的直線上；以及
第一彈性體，其支點相對于所述支架被固定，另一端被固定在所述第一鐵芯上，其使所述第一鐵芯在所述特定的直線上進行振幅運動，
所述第二作用部具有
第二鐵芯，其配置在所述特定的直線上；以及
第二彈性體，其支點相對于所述支架被固定，另一端被固定在所述第二鐵芯上，其使所述第二鐵芯在所述特定的直線上進行振幅運動，
所述移動部件在所述第一鐵芯與所述第二鐵芯之間沿所述特定的直線進行平移運動。
8.如權(quán)利要求7所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中
所述第一彈性體以及所述第二彈性體的至少一方是彈簧，
該加速度產(chǎn)生裝置還具有彈簧常數(shù)可變部，該彈簧常數(shù)可變部將作為彈簧的所述第一彈性體以及所述第二彈性體的任意位置相對于所述支架固定。
9.如權(quán)利要求7所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
所述第一彈性體以及所述第二彈性體的至少一方是導電性的彈簧，
該加速度產(chǎn)生裝置還具有作為電源的彈簧常數(shù)可變部，該作為電源的彈簧常數(shù)可變部對于作為導電性的彈簧的所述第一彈性體以及所述第二彈性體施加電壓。
10.如權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置，其中，
具有支架；以及可動部，其能夠變更相對所述支架的所述特定的直線方向的相對位置，
所述第一作用部采用以所述支架為支點并對于所述移動部件施加所述第一力的結(jié)構(gòu)，
所述第二作用部采用以所述可動部為支點并對于所述移動部件施加所述第二力的結(jié)構(gòu)。
11.一種模擬力覺產(chǎn)生裝置，其具備兩臺以上的權(quán)利要求1所述的加速度產(chǎn)生裝置。
12.如權(quán)利要求11所述的模擬力覺產(chǎn)生裝置，其特征在于，
在驅(qū)動構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的規(guī)定數(shù)量的所述加速度產(chǎn)生裝置時，各個所述加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻都為零。
13.如權(quán)利要求11所述的模擬力覺產(chǎn)生裝置，其特征在于，
具有使構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個所述加速度產(chǎn)生裝置之間的位置關(guān)系變化的位置可變部，
在構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個所述加速度產(chǎn)生裝置處于規(guī)定的位置關(guān)系時，各個所述加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力矢量的總和在所有時刻都為零，
在構(gòu)成該模擬力覺產(chǎn)生裝置的多個所述加速度產(chǎn)生裝置處于其它的位置關(guān)系時，各個所述加速度產(chǎn)生裝置所產(chǎn)生的力矢量的總和在至少一部分的時刻為零以外的值。
14.一種模擬力覺產(chǎn)生裝置，具有
旋轉(zhuǎn)輸入軸，其傳遞旋轉(zhuǎn)動力；
動力傳遞部，其將傳遞到所述旋轉(zhuǎn)輸入軸的旋轉(zhuǎn)動力變換成在特定的直線上的周期的平移運動；
移動部件，其利用由所述動力傳遞部傳遞的動力進行在所述特定的直線上的周期的平移運動；以及
對稱部，其構(gòu)成為與所述動力傳遞部對稱，
所述移動部件進行平移運動，該平移運動是，當將與所述特定的直線平行的一個方向設(shè)為正方向，將該正方向的相反方向設(shè)為負方向時，所述移動部件在一個周期中的加速度的時間變化在該加速度是正方向的情況與是負方向的情況成為非對稱，
除了與所述特定的直線平行的方向以外，所述動力傳遞部以及所述對稱部各自產(chǎn)生的力矢量的總和在所有的時刻都是零。
全文摘要
一種加速度產(chǎn)生裝置(20)，包括移動部件(21、25)，其在特定的直線上進行周期的平移運動；第一作用部(24)，其對于移動部件與所述的特定的直線平行地施加由于與移動部件的相對位置而大小不同的第一力；以及第二作用部(27)，其對于移動部件與所述的特定的直線平行地施加由于與移動部件的相對位置而大小不同的第二力。而且，移動部件進行正方向的加速度與負方向的加速度在一個周期中非對稱的平移運動。
文檔編號H02K33/16GK101213730SQ20078000003
公開日2008年7月2日 申請日期2007年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月24日
發(fā)明者雨宮智浩, 安藤英由樹, 前田太郎 申請人:日本電信電話株式會社