接口裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將在遠(yuǎn)程位置或在虛擬空間中的力感呈現(xiàn)給用戶的接口裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，用于將在遠(yuǎn)程位置或在虛擬空間中的力感呈現(xiàn)給用戶的接口裝置的開(kāi)發(fā)正在推進(jìn)中，例如，用于將從虛擬空間中的對(duì)象處接收到的反作用力呈現(xiàn)給用戶。作為如剛剛描述的這樣的裝置，在被設(shè)置在桌子、地板或類似物上的狀態(tài)中使用的筆式接口裝置在日本專利公開(kāi)號(hào)2008-209689中提出。以往還提出了一種用戶將他的手穿入其內(nèi)的手套形接口裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]技術(shù)問(wèn)題
[0004]在被設(shè)置在桌子或地板上的狀態(tài)中使用接口裝置具有的問(wèn)題在于，用戶在空間中移動(dòng)雙手時(shí)不能使用該接口裝置，并且該接口裝置具有的問(wèn)題在于，它在使用形式上是非常受限制的。另外，手套形接口裝置包括用于移動(dòng)手指的多個(gè)電機(jī)，因而具有的問(wèn)題在于，部件數(shù)量很大并且機(jī)構(gòu)復(fù)雜。
[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種能夠減少電機(jī)數(shù)量并且具有比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的接口裝置。
[0006]本發(fā)明的另一目的是提供一種用戶在空間中移動(dòng)雙手時(shí)能夠使用的接口裝置。
[0007]問(wèn)題的解決方案
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一種形式，一個(gè)接口裝置包括:第一臂和第二臂，其分別地附連到拇指和除拇指外的一根手指并且安裝用于開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)；電機(jī)，其構(gòu)造為在第一臂和第二臂的開(kāi)閉方向施加力。電機(jī)包括支撐用于旋轉(zhuǎn)的電機(jī)主體，以及相對(duì)于電機(jī)主體相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸。旋轉(zhuǎn)軸被連接到所述第一臂和第二臂中的一個(gè)，而第一臂和第二臂中的另一個(gè)與所述電機(jī)主體連接到彼此，以便將所述電機(jī)主體的旋轉(zhuǎn)傳遞到所述臂中的另一個(gè)。以這種接口裝置，移動(dòng)臂所需的電機(jī)的數(shù)量可以被減少。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，接口裝置包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)，其包括第一部分和能夠相對(duì)于第一部分相對(duì)移動(dòng)的第二部分，并且具有移動(dòng)所述第一和第二部分中的一個(gè)的驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置在第一和第二部分中的另一個(gè)處。該接口裝置還包括構(gòu)造為支撐第一部分并且由用戶的上肢之一保持的第一被保持單元，以及從第一被保持單元以在左右方向上間隔開(kāi)的關(guān)系布置并且連接到第二部分的第二被保持單元，第二被保持單元被允許通過(guò)第二部分的相對(duì)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行相對(duì)于第一被保持單元旋轉(zhuǎn)和相對(duì)位置的變化中的至少一個(gè)，所述第二被保持單元構(gòu)造由用戶上肢的手中的另一個(gè)保持。以這種接口裝置，用戶可以使用這種接口裝置同時(shí)在空間中移動(dòng)雙手，并且使用形式的自由度能夠增加。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)接口裝置的透視圖。
[0011 ]圖2是接口裝置的上部的透視圖。
[0012]圖3是描繪其中兩個(gè)臂打開(kāi)的狀態(tài)的俯視平面圖。
[0013]圖4是描繪其中兩個(gè)臂閉合的狀態(tài)的俯視平面圖。
[0014]圖5是沿描繪在圖3中的線V-V截取的剖視圖。
[0015]圖6是描繪其中兩個(gè)臂被放置在打開(kāi)位置與閉合位置之間的中間位置的狀態(tài)的俯視平面圖。
[0016]圖7是沿描繪在圖6中的線VI1-VII截取的剖視圖。
[0017]圖8是描繪第一臂的透視圖。該圖描述了其中設(shè)置在第一臂上的蓋被移除的狀態(tài)。
[0018]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的接口裝置的俯視平面圖。
[0019]圖10是位置改變機(jī)構(gòu)的俯視平面圖。
[0020]圖11是位置改變機(jī)構(gòu)的后視圖。
[0021 ]圖12是構(gòu)造位置改變機(jī)構(gòu)的臂的透視圖。
[0022]圖13是描繪構(gòu)造位置改變機(jī)構(gòu)的差動(dòng)裝置的透視圖。
[0023 ]圖14是沿描繪在圖1O中的線XIV-XIV截取的剖視圖。
[0024]圖15是沿描繪在圖1O中的線XV-XV截取的剖視圖。
[0025]圖16是旋轉(zhuǎn)容許機(jī)構(gòu)的俯視平面圖。
[0026]圖17是旋轉(zhuǎn)容許機(jī)構(gòu)的后正視圖。
[0027]圖18是旋轉(zhuǎn)容許機(jī)構(gòu)的右側(cè)視圖。
[0028]圖19是旋轉(zhuǎn)容許機(jī)構(gòu)的剖視圖。
[0029]圖20是描繪設(shè)置在右被保持單元上的操作部的支撐機(jī)構(gòu)的透視圖。
[0030]圖21是支撐機(jī)構(gòu)的側(cè)正視圖。
[0031]圖22是描繪其中操作部被在上下方向打開(kāi)的狀態(tài)的支撐機(jī)構(gòu)的側(cè)正視圖。
[0032]圖23是在由描繪在圖21中的XXII1-XXIII線表示的剖面中得到的右被保持單元的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在下面，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。
[0034]第一實(shí)施例
[0035]圖1至圖7是描繪根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的接口裝置I的視圖。圖1和圖2是透視圖。圖3是描繪其中兩個(gè)臂10和20打開(kāi)的狀態(tài)的俯視平面圖。在圖3中，上支撐構(gòu)件42和下文描繪的間隔件33a被移除，而描繪了將電機(jī)30與臂10和20彼此連接的連桿機(jī)構(gòu)El和E2。圖4是描繪其中臂10和20閉合的狀態(tài)的俯視平面圖。上支撐構(gòu)件42和間隔件33a在圖4(a)中被移除，并且連桿機(jī)構(gòu)E2在圖4(b)中被進(jìn)一步移除。圖5是沿描繪在圖3中的線V-V截取的剖視圖。圖6是描繪其中兩個(gè)臂10和20被放置在打開(kāi)位置與閉合位置之間的中間位置的狀態(tài)的俯視平面圖，并且上支撐構(gòu)件42在圖6中也被移除。圖7是沿描繪在圖6中的線VI1-VII截取的剖視圖。
[0036]如圖1中所描繪的，接口裝置I包括安裝成用于開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)的第一臂10和第二臂20。第一臂10是用于被安裝在用戶的拇指上的臂。第二臂20用于被安裝在除拇指之外的一個(gè)手指上的臂。在圖1所示的例子中，第二臂20安裝在食指上。
[0037]所述接口裝置I包括用于檢測(cè)所述臂10和20的打開(kāi)和閉合角度的傳感器。接口裝置I通過(guò)有線或無(wú)線連接而連接到信息處理裝置，諸如游戲裝置或個(gè)人計(jì)算機(jī)，并將傳感器的輸出發(fā)送到信息處理裝置。在接口裝置I的使用形式的一個(gè)例子中，如果用戶打開(kāi)或閉合臂10和20，則接口裝置I將對(duì)應(yīng)于臂10和20的運(yùn)動(dòng)的傳感器輸出發(fā)送到信息處理裝置。在連接到信息處理裝置的顯示裝置上，所顯示的諸如手的操作對(duì)象抓握或釋放不同的對(duì)象(操作目標(biāo)對(duì)象)。
[0038]此外，接口裝置I包括電機(jī)30(參照?qǐng)D5)，其用于在臂10和20上施加在開(kāi)閉方向上的力，并且在開(kāi)閉方向上移動(dòng)所述臂10和20。電機(jī)30施加反作用力以抵抗用戶用于移動(dòng)臂10和20的力，并且打開(kāi)和閉合所述臂10和20，例如，根據(jù)從信息處理裝置接收的指令。例如，當(dāng)在顯示裝置上顯示的操作目標(biāo)對(duì)象是硬物時(shí)，電機(jī)30在臂10和20上施加強(qiáng)的反作用力。此外，當(dāng)在顯示裝置上的操作目標(biāo)對(duì)象移動(dòng)時(shí)，電機(jī)30例如打開(kāi)所述臂10和20。
[0039]如圖3中所描繪的，支撐軸15設(shè)置在第一臂10的基部，并且第一臂10通過(guò)支撐軸15支撐。特別地，第一臂10可以圍繞由支撐軸15設(shè)置的中心移動(dòng)(參照?qǐng)D3和圖4(a))。第二臂20可圍繞通過(guò)支撐軸25設(shè)置的中心移動(dòng)，所述支撐軸25以從支撐軸15在徑向方向上間隔開(kāi)的關(guān)系定位，并且與支撐軸15是不同的(參照?qǐng)D3和圖4(b))。支撐軸25設(shè)置在第二臂20的基部。當(dāng)用戶打開(kāi)或閉合食指和拇指時(shí)，所述兩個(gè)手指的支點(diǎn)被彼此隔開(kāi)。因?yàn)橹屋S15和20a是彼此隔開(kāi)的，食指的運(yùn)動(dòng)與第二臂20的運(yùn)動(dòng)之間的錯(cuò)位可以被抑制，并且拇指的運(yùn)動(dòng)與第一臂10的運(yùn)動(dòng)之間的錯(cuò)位可以被抑制。但應(yīng)該指出的是，臂10和20的支撐結(jié)構(gòu)并不一定受限于此。臂10和20可通過(guò)共同的支撐軸支撐。
[0040]在圖3所示的例子中，支撐軸15被附連到第一臂10以便與第一臂10—體地旋轉(zhuǎn)，并且被臂支撐構(gòu)件43的一個(gè)端部通過(guò)軸承15a支撐。支撐軸25被附連到第二臂20以便與第二臂20—體地旋轉(zhuǎn)，并且被臂支撐構(gòu)件43的另一端部通過(guò)軸承25a支撐。應(yīng)當(dāng)指出的是，支撐軸15和25的安裝結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br>[0041]如圖5所描繪的，電機(jī)30包括支撐用于旋轉(zhuǎn)的電機(jī)主體31和能夠相對(duì)于電機(jī)主體31相對(duì)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸32。在這里描述的例子中，電機(jī)主體31被容納在電機(jī)殼體39中并且被支撐用于在電機(jī)殼體39的內(nèi)側(cè)上旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)軸32被連接到兩個(gè)臂10和20中的一個(gè)。電機(jī)主體31連接到所述臂中的一個(gè)，以便電機(jī)的旋轉(zhuǎn)被傳遞到臂中的所述一個(gè)。特別地，通過(guò)旋轉(zhuǎn)電機(jī)主體31，臂中的所述一個(gè)圍繞通過(guò)支撐軸設(shè)置的中心移動(dòng)。
[0042]在這里描述的例子中，旋轉(zhuǎn)軸32通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)E2連接到第二臂20(參照?qǐng)D3)。電機(jī)主體31通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)El連接到第一臂10(參照?qǐng)D3和圖5)。由于電機(jī)主體31被支撐用于旋轉(zhuǎn)，并且電機(jī)主體31和第一臂10以這種方式連接到彼此，兩個(gè)臂10和20能夠被單個(gè)電機(jī)打開(kāi)和閉合。例如，即使第二臂20的位置不改變(S卩，旋轉(zhuǎn)軸32不旋轉(zhuǎn))，第一臂10也能夠通過(guò)電機(jī)主體31的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。在這里描述的例子中，構(gòu)造連桿機(jī)構(gòu)的El的第一連桿臂11通過(guò)螺釘16固定到電機(jī)主體31(參照?qǐng)D7)。電機(jī)主體31與第一臂10之間的連接結(jié)構(gòu)在后文中詳細(xì)說(shuō)明。
[0043]電機(jī)30被布置在使得旋轉(zhuǎn)軸32與第一臂10和第二臂20在其中開(kāi)閉的平面正交的姿態(tài)中。換句話說(shuō)，第一臂10和第二臂20開(kāi)閉的平面垂直于旋轉(zhuǎn)軸32的軸線(“軸線”在這里的描述中是穿過(guò)旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)中心的直線)。因此，各自具有與旋轉(zhuǎn)軸32的軸線平行的軸線的連接軸13、14、23和24(參照?qǐng)D3)可用于連桿機(jī)構(gòu)El和E2。其結(jié)果是，電機(jī)30與臂10和20之間的耦合結(jié)構(gòu)可以被簡(jiǎn)化。電機(jī)30被布置成使得它的旋轉(zhuǎn)軸32被定位在電機(jī)主體31的上側(cè)上。
[0044]在俯視圖中觀看該接口裝置I時(shí)，電機(jī)30被定位在兩個(gè)臂10和20之間。更具體地，相比臂10和20的支撐軸15和20a，電機(jī)30定位為相當(dāng)接近臂10和20的端部。因此，當(dāng)接口裝置I被安裝在用戶的手上時(shí)，電機(jī)30和電機(jī)殼體39可定位在用戶手掌內(nèi)側(cè)上。因此，電機(jī)殼體39能起到被用戶抓握的把手的作用，因而接口裝置I的安裝穩(wěn)定性得以提高。
[0045]電機(jī)30的布局并不限于上面描述的那些。例如，電機(jī)30可與兩個(gè)臂10和20在其中打開(kāi)和關(guān)閉的平面平行地布置。另外，電機(jī)30可布置在兩個(gè)臂10和20的外側(cè)。
[0046]用于檢測(cè)電機(jī)主體31與旋轉(zhuǎn)軸32的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角的旋轉(zhuǎn)傳感器設(shè)置在電機(jī)30上。旋轉(zhuǎn)傳感器被設(shè)置為與電機(jī)主體31和旋轉(zhuǎn)軸32中的一個(gè)是一體的。旋轉(zhuǎn)傳感器由例如旋轉(zhuǎn)編碼器構(gòu)造。可選地，旋轉(zhuǎn)傳感器可以是電位計(jì)。因此，第一臂10與第二臂20的相對(duì)的開(kāi)閉角度可通過(guò)數(shù)量減少的傳感器檢測(cè)。在這里描述的例子中，旋轉(zhuǎn)傳感器內(nèi)置在電機(jī)主體31中。應(yīng)當(dāng)注意的是，如下文所描述的，不僅旋轉(zhuǎn)傳感器內(nèi)置在電機(jī)主體31中，用于檢測(cè)第二臂20的絕對(duì)旋轉(zhuǎn)位置(即，關(guān)于電機(jī)殼體39的旋轉(zhuǎn)位置)的旋轉(zhuǎn)傳感器38(參照?qǐng)D2)也設(shè)置在接口裝置I中。
[0047]另外，電機(jī)30是通過(guò)在電機(jī)主體31中內(nèi)置減速齒輪構(gòu)造的齒輪電機(jī)。因此，接口裝置I的部件的數(shù)量可以被減少。電機(jī)30不局限于此。例如，減速齒輪也可以與電機(jī)30分離地設(shè)置。
[0048]連桿機(jī)構(gòu)的El被構(gòu)造為使得在電機(jī)主體31相對(duì)于電機(jī)殼體39旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一臂10圍繞由支撐軸15設(shè)置的中心移動(dòng)。在這里描述的例子中，連桿機(jī)構(gòu)El包括第一連桿臂11、連接軸13、第二連桿臂12和連接軸14(參照?qǐng)D3)。
[0049]第一連桿臂11被布置成在電機(jī)主體31的徑向方向上從電機(jī)主體31延伸，并附連到電機(jī)主體31，從而與電機(jī)主體31—體地旋轉(zhuǎn)。如圖7所描繪的，第一連桿臂11例如附連到電機(jī)主體31的上表面。開(kāi)口形成在第一連桿臂11中，并且電機(jī)30的旋轉(zhuǎn)軸32被布置在所述開(kāi)口的內(nèi)側(cè)。第一連桿臂11通過(guò)多個(gè)(在本示例中，兩個(gè))螺釘16附連到電機(jī)主體31的上表面。
[0050]電機(jī)主體31與電機(jī)30的第一連桿臂11的附連結(jié)構(gòu)并不限于上述結(jié)構(gòu)。例如，第一連桿臂11可以附連到電機(jī)主體31的外周面。如圖5所描繪的，在此處描述的例子中，電機(jī)主體31被裝配在