接口裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于將在遠程位置或在虛擬空間中的力感呈現給用戶的接口裝置。
【背景技術】
[0002]以往，用于將在遠程位置或在虛擬空間中的力感呈現給用戶的接口裝置的開發正在推進中，例如，用于將從虛擬空間中的對象處接收到的反作用力呈現給用戶。作為如剛剛描述的這樣的裝置，在被設置在桌子、地板或類似物上的狀態中使用的筆式接口裝置在日本專利公開號中提出。以往還提出了一種用戶將他的手穿入其內的手套形接口裝置。

【發明內容】

[0003]技術問題
[0004]在被設置在桌子或地板上的狀態中使用接口裝置具有的問題在于，用戶在空間中移動雙手時不能使用該接口裝置，并且該接口裝置具有的問題在于，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手指的多個電機，因而具有的問題在于，部件數量很大并且機構復雜。
[0005]本發明的一個目的是提供一種能夠減少電機數量并且具有比較簡單的結構的接口裝置。
[0006]本發明的另一目的是提供一種用戶在空間中移動雙手時能夠使用的接口裝置。
[0007]問題的解決方案
[0008]根據本發明的一種形式，一個接口裝置包括: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閉運動；電機，其構造為在第一臂和第二臂的開閉方向施加力。電機包括支撐用于旋轉的電機主體，以及相對于電機主體相對旋轉的旋轉軸。旋轉軸被連接到所述第一臂和第二臂中的一個，而第一臂和第二臂中的另一個與所述電機主體連接到彼此，以便將所述電機主體的旋轉傳遞到所述臂中的另一個。以這種接口裝置，移動臂所需的電機的數量可以被減少。
[0009]根據本發明的另一種形式，接口裝置包括移動機構，其包括第一部分和能夠相對于第一部分相對移動的第二部分，并且具有移動所述第一和第二部分中的一個的驅動裝置，所述驅動裝置設置在第一和第二部分中的另一個處。該接口裝置還包括構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的關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第二部分的相對運動執行相對于第一被保持單元旋轉和相對位置的變化中的至少一個，所述第二被保持單元構造由用戶上肢的手中的另一個保持。以這種接口裝置，用戶可以使用這種接口裝置同時在空間中移動雙手，并且使用形式的自由度能夠增加。
【附圖說明】
[0010]圖1是根據本發明的第一實施例的一個接口裝置的透視圖。
[0011 ]圖2是接口裝置的上部的透視圖。
[0012]圖3是描繪其中兩個臂打開的狀態的俯視平面圖。
[0013]圖4是描繪其中兩個臂閉合的狀態的俯視平面圖。
[0014]圖5是沿描繪在圖3中的線V-V截取的剖視圖。
[0015]圖6是描繪其中兩個臂被放置在打開位置與閉合位置之間的中間位置的狀態的俯視平面圖。
[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。該圖描述了其中設置在第一臂上的蓋被移除的狀態。
[0018]圖9是根據本發明的第二實施例的接口裝置的俯視平面圖。
[0019]圖10是位置改變機構的俯視平面圖。
[0020]圖11是位置改變機構的后視圖。
[0021 ]圖12是構造位置改變機構的臂的透視圖。
[0022]圖13是描繪構造位置改變機構的差動裝置的透視圖。
[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是旋轉容許機構的俯視平面圖。
[0026]圖17是旋轉容許機構的后正視圖。
[0027]圖18是旋轉容許機構的右側視圖。
[0028]圖19是旋轉容許機構的剖視圖。
[0029]圖20是描繪設置在右被保持單元上的操作部的支撐機構的透視圖。
[0030]圖21是支撐機構的側正視圖。
[0031]圖22是描繪其中操作部被在上下方向打開的狀態的支撐機構的側正視圖。
[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。
【具體實施方式】
[0033]在下面，本發明的一個實施例參照附圖進行說明。
[0034]第一實施例
[0035]圖1至圖7是描繪根據本發明的第一實施例的接口裝置I的視圖。圖1和圖2是透視圖。圖3是描繪其中兩個臂10和20打開的狀態的俯視平面圖。在圖3中，上支撐構件42和下文描繪的間隔件33a被移除，而描繪了將電機30與臂10和20彼此連接的連桿機構El和E2。圖4是描繪其中臂10和20閉合的狀態的俯視平面圖。上支撐構件42和間隔件33a在圖4(a)中被移除，并且連桿機構E2在圖4(b)中被進一步移除。圖5是沿描繪在圖3中的線V-V截取的剖視圖。圖6是描繪其中兩個臂10和20被放置在打開位置與閉合位置之間的中間位置的狀態的俯視平面圖，并且上支撐構件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包括安裝成用于開閉運動的第一臂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包括用于檢測所述臂10和20的打開和閉合角度的傳感器。接口裝置I通過有線或無線連接而連接到信息處理裝置，諸如游戲裝置或個人計算機，并將傳感器的輸出發送到信息處理裝置。在接口裝置I的使用形式的一個例子中，如果用戶打開或閉合臂10和20，則接口裝置I將對應于臂10和20的運動的傳感器輸出發送到信息處理裝置。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象抓握或釋放不同的對象(操作目標對象)。
[0038]此外，接口裝置I包括電機30(參照圖5)，其用于在臂10和20上施加在開閉方向上的力，并且在開閉方向上移動所述臂10和20。電機30施加反作用力以抵抗用戶用于移動臂10和20的力，并且打開和閉合所述臂10和20，例如，根據從信息處理裝置接收的指令。例如，當在顯示裝置上顯示的操作目標對象是硬物時，電機30在臂10和20上施加強的反作用力。此外，當在顯示裝置上的操作目標對象移動時，電機30例如打開所述臂10和20。
[0039]如圖3中所描繪的，支撐軸15設置在第一臂10的基部，并且第一臂10通過支撐軸15支撐。特別地，第一臂10可以圍繞由支撐軸15設置的中心移動(參照圖3和圖4(a))。第二臂20可圍繞通過支撐軸25設置的中心移動，所述支撐軸25以從支撐軸15在徑向方向上間隔開的關系定位，并且與支撐軸15是不同的(參照圖3和圖4(b))。支撐軸25設置在第二臂20的基部。當用戶打開或閉合食指和拇指時，所述兩個手指的支點被彼此隔開。因為支撐軸15和20a是彼此隔開的，食指的運動與第二臂20的運動之間的錯位可以被抑制，并且拇指的運動與第一臂10的運動之間的錯位可以被抑制。但應該指出的是，臂10和20的支撐結構并不一定受限于此。臂10和20可通過共同的支撐軸支撐。
[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，并且被臂支撐構件43的一個端部通過軸承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，并且被臂支撐構件43的另一端部通過軸承25a支撐。應當指出的是，支撐軸15和25的安裝結構可以適當地改變。
[0041]如圖5所描繪的，電機30包括支撐用于旋轉的電機主體31和能夠相對于電機主體31相對旋轉的旋轉軸32。在這里描述的例子中，電機主體31被容納在電機殼體39中并且被支撐用于在電機殼體39的內側上旋轉。旋轉軸32被連接到兩個臂10和20中的一個。電機主體31連接到所述臂中的一個，以便電機的旋轉被傳遞到臂中的所述一個。特別地，通過旋轉電機主體31，臂中的所述一個圍繞通過支撐軸設置的中心移動。
[0042]在這里描述的例子中，旋轉軸32通過連桿機構E2連接到第二臂20(參照圖3)。電機主體31通過連桿機構El連接到第一臂10(參照圖3和圖5)。由于電機主體31被支撐用于旋轉，并且電機主體31和第一臂10以這種方式連接到彼此，兩個臂10和20能夠被單個電機打開和閉合。例如，即使第二臂20的位置不改變(S卩，旋轉軸32不旋轉)，第一臂10也能夠通過電機主體31的旋轉移動。在這里描述的例子中，構造連桿機構的El的第一連桿臂11通過螺釘16固定到電機主體31(參照圖7)。電機主體31與第一臂10之間的連接結構在后文中詳細說明。
[0043]電機30被布置在使得旋轉軸32與第一臂10和第二臂20在其中開閉的平面正交的姿態中。換句話說，第一臂10和第二臂20開閉的平面垂直于旋轉軸32的軸線(“軸線”在這里的描述中是穿過旋轉軸的旋轉中心的直線)。因此，各自具有與旋轉軸32的軸線平行的軸線的連接軸13、14、23和24(參照圖3)可用于連桿機構El和E2。其結果是，電機30與臂10和20之間的耦合結構可以被簡化。電機30被布置成使得它的旋轉軸32被定位在電機主體31的上側上。
[0044]在俯視圖中觀看該接口裝置I時，電機30被定位在兩個臂10和20之間。更具體地，相比臂10和20的支撐軸15和20a，電機30定位為相當接近臂10和20的端部。因此，當接口裝置I被安裝在用戶的手上時，電機30和電機殼體39可定位在用戶手掌內側上。因此，電機殼體39能起到被用戶抓握的把手的作用，因而接口裝置I的安裝穩定性得以提高。
[0045]電機30的布局并不限于上面描述的那些。例如，電機30可與兩個臂10和20在其中打開和關閉的平面平行地布置。另外，電機30可布置在兩個臂10和20的外側。
[0046]用于檢測電機主體31與旋轉軸32的相對旋轉角的旋轉傳感器設置在電機30上。旋轉傳感器被設置為與電機主體31和旋轉軸32中的一個是一體的。旋轉傳感器由例如旋轉編碼器構造。可選地，旋轉傳感器可以是電位計。因此，第一臂10與第二臂20的相對的開閉角度可通過數量減少的傳感器檢測。在這里描述的例子中，旋轉傳感器內置在電機主體31中。應當注意的是，如下文所描述的，不僅旋轉傳感器內置在電機主體31中，用于檢測第二臂20的絕對旋轉位置(即，關于電機殼體39的旋轉位置)的旋轉傳感器38(參照圖2)也設置在接口裝置I中。
[0047]另外，電機30是通過在電機主體31中內置減速齒輪構造的齒輪電機。因此，接口裝置I的部件的數量可以被減少。電機30不局限于此。例如，減速齒輪也可以與電機30分離地設置。
[0048]連桿機構的El被構造為使得在電機主體31相對于電機殼體39旋轉時，第一臂10圍繞由支撐軸15設置的中心移動。在這里描述的例子中，連桿機構El包括第一連桿臂11、連接軸13、第二連桿臂12和連接軸14(參照圖3)。
[0049]第一連桿臂11被布置成在電機主體31的徑向方向上從電機主體31延伸，并附連到電機主體31，從而與電機主體31—體地旋轉。如圖7所描繪的，第一連桿臂11例如附連到電機主體31的上表面。開口形成在第一連桿臂11中，并且電機30的旋轉軸32被布置在所述開口的內側。第一連桿臂11通過多個(在本示例中，兩個)螺釘16附連到電機主體31的上表面。
[0050]電機主體31與電機30的第一連桿臂11的附連結構并不限于上述結構。例如，第一連桿臂11可以附連到電機主體31的外周面。如圖5所描繪的，在此處描述的例子中，電機主體31被裝配在