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JP2012201119A - Remote control device - Google Patents

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JP2012201119A
JP2012201119A JP2011064339A JP2011064339A JP2012201119A JP 2012201119 A JP2012201119 A JP 2012201119A JP 2011064339 A JP2011064339 A JP 2011064339A JP 2011064339 A JP2011064339 A JP 2011064339A JP 2012201119 A JP2012201119 A JP 2012201119A
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Japan
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force
unit
remote control
detection
control device
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Withdrawn
Application number
JP2011064339A
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Japanese (ja)
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Shogo Yamaguchi
翔吾 山口
Takao Imai
貴夫 今井
Kenzo Taniguchi
健造 谷口
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Tokai Rika Co Ltd
Original Assignee
Tokai Rika Co Ltd
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Application filed by Tokai Rika Co Ltd filed Critical Tokai Rika Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inexpensive remote control device which is operated at low operation load by reducing mechanical friction and has excellent operation feeling.SOLUTION: The remote control device includes: an operation knob 20 as an operation portion which is provided to be movable with respect to a body base 110 via a mechanism portion; an X-axis encoder 170 and a Y-axis encoder 175 as operation detection portions for detecting the operated state of the operation knob 20; an X-axis motor 150 and a Y-axis motor 155 as drive force applying portions for applying a drive force to the operation knob 20; strain gauges 50 and 52 as force detection portions for detecting a force applied to the operation knob 20 during an operation; and a control ECU 200 as a control portion for comparing a detection value which is based on the output of the strain gauges with the value of an expected friction force set to a predetermined value, calculating an assist force based on the result of the comparison, and performing control to apply an assist-force added drive force (reaction force) to the operation of the operation knob 20 based on the detection results of the X-axis encoder 170 and the Y-axis encoder 175.

Description

本発明は、遠隔操作装置に関し、特に、操作感覚に優れる遠隔操作装置に関する。   The present invention relates to a remote control device, and more particularly, to a remote control device excellent in operation feeling.

従来、遠隔操作装置において、操作者によって操作される操作部に操作感を付与するものとして、力覚付与型の遠隔操作装置がある(例えば、特許文献1参照)。この遠隔操作装置は、操作者によって操作される操作部と、操作状態を検出するストローク検出部と、操作部に力覚を付与する力覚発生部と、外部装置と、ストローク検出部より出力されるストローク情報及び外部装置より送信される部品データに基づいて力覚発生部の駆動を制御し、操作部にその操作状態に応じた所定の力覚を付与する制御部と、を有して構成されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a remote operation device, there is a force sense imparting type remote operation device (see, for example, Patent Document 1) that gives an operational feeling to an operation unit operated by an operator. The remote operation device is output from an operation unit operated by an operator, a stroke detection unit that detects an operation state, a force generation unit that applies a force sense to the operation unit, an external device, and a stroke detection unit. A control unit that controls driving of the force generation unit based on stroke information and component data transmitted from an external device, and applies a predetermined force sense corresponding to the operation state to the operation unit. Has been.

この遠隔操作装置によれば、操作者が操作部を操作するときに力覚発生部から操作部に反力が作用するので、その操作状態に応じた操作感が得られる。そして、反力を操作部に付与するための力覚パターンを何段階にも切替えて調整することで操作ノブの操作による遠隔操作性の向上を行なう構成とされている。   According to the remote operation device, when the operator operates the operation unit, a reaction force acts on the operation unit from the force sense generating unit, so that an operational feeling corresponding to the operation state can be obtained. And it is set as the structure which improves the remote operativity by operation of an operation knob by switching and adjusting in several steps the force sense pattern for providing reaction force to an operation part.

特開2004−319173号公報JP 2004-319173 A

しかし、特許文献1に示す遠隔操作装置は、操作ノブの操作時の移動しやすさについては機構の摩擦に依存するところが大きく、操作ノブのがたつきを抑えつつ摩擦を低くするには高い技術が必要であった。また、操作ノブの停止時から動き始めるときの動き出し荷重が大きく、操作性に問題を有していた。   However, the remote control device shown in Patent Document 1 largely depends on the friction of the mechanism with respect to the ease of movement of the operation knob, and is a high technology for reducing the friction while suppressing the rattling of the operation knob. Was necessary. In addition, there is a large movement load when the operation knob starts to move from when it stops, and there is a problem in operability.

従って、本発明の目的は、機械摩擦を低減して操作負荷が少なく、安価で操作感覚に優れた遠隔操作装置を提供する。   Therefore, an object of the present invention is to provide a remote operation device that reduces mechanical friction, reduces the operation load, is inexpensive, and has an excellent operation feeling.

[1]本発明は上記目的を達成するため、本体部に対して機構部を介して移動操作可能な操作部と、前記操作部の操作状態を検出する操作検出部と、前記操作部に駆動力を付与する駆動力付与部と、操作時に前記操作部に作用する力を検出する力検出部と、前記力検出部の出力に基づく検出値と所定の値に設定された期待摩擦力の値を比較して、この比較の結果に基づいてアシスト力を算出し、前記操作検出部の検出結果に基づいて、前記操作部に対して前記アシスト力を加重した駆動力を付与する制御を行なう制御部と、を有することを特徴とする遠隔操作装置を提供する。   [1] In order to achieve the above-described object, the present invention drives an operation unit that can be moved and operated with respect to a main body unit via a mechanism unit, an operation detection unit that detects an operation state of the operation unit, and the operation unit. A driving force applying unit for applying a force; a force detecting unit for detecting a force acting on the operating unit during operation; a detection value based on an output of the force detecting unit; and an expected friction force value set to a predetermined value Control for calculating the assist force based on the result of the comparison, and applying control for applying the driving force weighted to the assist force to the operation unit based on the detection result of the operation detection unit And a remote control device.

[2]前記アシスト力は、前記力検出部の検出値と前記期待摩擦力の差に基づいて算出されることを特徴とする上記[1]に記載の遠隔操作装置であってもよい。   [2] The remote operation device according to [1], wherein the assist force is calculated based on a difference between a detection value of the force detection unit and the expected friction force.

[3]また、前記期待摩擦力の値は、任意に設定可能であることを特徴とする上記[1]または[2]に記載の遠隔操作装置であってもよい。   [3] The remote operation device according to [1] or [2], wherein the value of the expected friction force can be arbitrarily set.

本発明によれば、機械摩擦を低減して操作負荷が少なく、安価で操作感覚に優れた遠隔操作装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a remote control device that reduces mechanical friction, reduces an operation load, is inexpensive, and has an excellent operation feeling.

図1は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置を構成する遠隔操作部が車両のセンターコンソールに装着された一例の斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of an example in which a remote control unit constituting a remote control device according to an embodiment of the present invention is mounted on a center console of a vehicle. 図2は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置を構成する遠隔操作部の機構を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a mechanism of a remote control unit constituting the remote control device according to the embodiment of the present invention. 図3は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置の構成ブロック図である。FIG. 3 is a configuration block diagram of the remote control device according to the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施の形態に係る操作ノブのノブシャフトに設けられた力センサ(ひずみゲージ)の取付け状態とその検出回路を示す検出構成図である。FIG. 4 is a detection configuration diagram showing an attachment state of a force sensor (strain gauge) provided on the knob shaft of the operation knob according to the embodiment of the present invention and a detection circuit thereof. 図5は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置の動作、すなわち、アシスト力の付与を行なう反力調整制御の力Fと時間tの関係図である。FIG. 5 is a relationship diagram between the operation F of the remote control device according to the embodiment of the present invention, that is, the reaction force adjustment control force F for applying the assist force and time t. 図6は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置の動作、すなわち、アシスト力の付与を行なう反力調整制御のフローチャートを示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of the reaction force adjustment control for applying the assist force, that is, the operation of the remote control device according to the embodiment of the present invention.

(本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1の構成)
本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1は、モータによる駆動力を反力として呈示するものであって、操作力にアシスト力を加重して付与することにより操作負荷を軽減して、機構部の機構摩擦力に抗して操作ノブを操作負荷が少なく移動操作できるものである。
(Configuration of remote control device 1 according to the embodiment of the present invention)
The remote control device 1 according to the embodiment of the present invention presents a driving force by a motor as a reaction force, and reduces an operation load by applying an assist force to the operation force to give a mechanism. The operation knob can be moved and operated with little operation load against the mechanical frictional force of the part.

本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1は、本体部ベース110に対して機構部を介して移動操作可能に設けられた操作部としての操作ノブ20と、この操作ノブ20の操作状態を検出する操作検出部としてのX軸エンコーダ170、Y軸エンコーダ175と、操作ノブ20に駆動力を付与する駆動力付与部としてのX軸モータ150、Y軸モータ155と、操作時に操作ノブ20に作用する力を検出する力検出部としてのひずみゲージ50、52と、ひずみゲージの出力に基づく検出値と所定の値に設定された期待摩擦力の値を比較して、この比較の結果に基づいてアシスト力を算出し、X軸エンコーダ170とY軸エンコーダ175の検出結果に基づいて、操作ノブ20の操作に対してアシスト力を加重した駆動力(反力)を付与する制御を行なう制御部としての制御ECU200と、を有して概略構成される。その他、操作対象機器のメニュー画面及び操作状態等が表示される表示部300と、入力スイッチ190を有している。   The remote control device 1 according to the embodiment of the present invention includes an operation knob 20 as an operation unit provided so as to be movable with respect to the main body base 110 via a mechanism unit, and an operation state of the operation knob 20. An X-axis encoder 170 and Y-axis encoder 175 as operation detection units to be detected, an X-axis motor 150 and Y-axis motor 155 as drive force applying units that apply drive force to the operation knob 20, and the operation knob 20 during operation Based on the result of this comparison, the strain gauges 50 and 52 serving as force detectors for detecting the acting force are compared with the detection value based on the output of the strain gauge and the value of the expected friction force set to a predetermined value. The assist force is calculated, and based on the detection results of the X-axis encoder 170 and the Y-axis encoder 175, a driving force (reaction force) obtained by adding the assist force to the operation of the operation knob 20 is applied. And control ECU200 as a control unit that performs control, schematically configured to have a. In addition, it has a display unit 300 for displaying the menu screen and operation state of the operation target device, and an input switch 190.

上記の操作に対する反力は、力覚パターンとして定義される。力覚パターンは、呈示する反力がメニュー表示に対応して形成された2次元データプロファイルである。具体的には、後述する図7のように、メニュー表示に対応して、X方向、Y方向距離Sと反力レベルFとの関係(F−S特性)が規定され、力覚パターンとして定義されている。このF−S特性は、記憶部に数値データ、テーブルとして格納され、所定の処理時に適宜参照される。   The reaction force to the above operation is defined as a haptic pattern. The haptic pattern is a two-dimensional data profile in which the reaction force to be presented is formed corresponding to the menu display. Specifically, as shown in FIG. 7 to be described later, the relationship (FS characteristic) between the X direction and Y direction distance S and the reaction force level F is defined corresponding to the menu display, and is defined as a haptic pattern. Has been. This FS characteristic is stored as numerical data and a table in the storage unit, and is referred to as appropriate during predetermined processing.

図1は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1を構成する遠隔操作部100が車両のセンターコンソール6に装着された一例の斜視図である。運転席5の左方で車両の中央付近に遠隔操作部100が設けられたセンターコンソール6が配置され、インスツルメントパネル8でステアリング7の左方、運転者から視認できる位置に表示部300が設けられている。   FIG. 1 is a perspective view of an example in which a remote control unit 100 constituting a remote control device 1 according to an embodiment of the present invention is mounted on a center console 6 of a vehicle. A center console 6 provided with a remote control unit 100 is arranged on the left side of the driver's seat 5 near the center of the vehicle, and the display unit 300 is located on the instrument panel 8 on the left side of the steering wheel 7 and at a position visible to the driver. Is provided.

図2は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1を構成する遠隔操作部100の機構を示す斜視図である。遠隔操作部100には、ベース110およびベース110を覆うカバー111と、運転者が操作できるようにこのカバー111から突出して取付けられた操作ノブ20が設けられている。この操作ノブ20は、ベース110に取付けられたXY球面軸受124に一端が支持されたノブシャフト21に取り付けられている。   FIG. 2 is a perspective view showing a mechanism of the remote control unit 100 constituting the remote control device 1 according to the embodiment of the present invention. The remote operation unit 100 is provided with a base 110, a cover 111 that covers the base 110, and an operation knob 20 that is attached so as to protrude from the cover 111 so that the driver can operate it. The operation knob 20 is attached to a knob shaft 21 having one end supported by an XY spherical bearing 124 attached to the base 110.

X方向にはノブシャフト21と当接しY方向にはノブシャフト21と摺動するX方向へスライド移動可能なXキャリッジ140と、Xキャリッジ140と直交しY方向にはノブシャフト21と当接しX方向にはノブシャフト21と摺動するY方向へスライド移動可能なYキャリッジ145により、2次元スライド機構が構成されている。操作ノブ20のXY操作により、ノブシャフト21はこの2次元スライド機構をX方向およびY方向に移動させる。   An X carriage 140 that abuts the knob shaft 21 in the X direction and slides in the X direction to slide with the knob shaft 21 in the Y direction, and is orthogonal to the X carriage 140 and abuts the knob shaft 21 in the Y direction X In the direction, a two-dimensional slide mechanism is configured by a Y carriage 145 that can slide in the Y direction sliding with the knob shaft 21. The knob shaft 21 moves the two-dimensional slide mechanism in the X direction and the Y direction by XY operation of the operation knob 20.

一方、Xキャリッジ140、Yキャリッジ145は、それぞれの両端がX軸スライドガイド180とY軸スライドガイド185にそれぞれ支持されている。それぞれの一端側にはX軸ラックギア130、Y軸ラックギア135が取付けられており、このラックギアはベース110側に装着されたX軸モータ150、Y軸モータ155と歯合して、各モータから力覚パターンに基づいた駆動力(反力)を受ける。   On the other hand, both ends of the X carriage 140 and the Y carriage 145 are supported by the X axis slide guide 180 and the Y axis slide guide 185, respectively. An X-axis rack gear 130 and a Y-axis rack gear 135 are attached to one end of each, and these rack gears mesh with the X-axis motor 150 and the Y-axis motor 155 mounted on the base 110 side, and force from each motor. Receives a driving force (reaction force) based on the sense pattern.

上記の駆動力は、2次元スライド機構およびノブシャフト21を介してX軸モータ150、Y軸モータ155からの力を操作ノブ20に作用させて反力を呈示する。すなわち、遠隔操作部100に対して力覚制御を行い、操作者が操作ノブ20を操作する際に適度な操作感覚を付与する。   The driving force presents a reaction force by applying forces from the X-axis motor 150 and the Y-axis motor 155 to the operation knob 20 via the two-dimensional slide mechanism and the knob shaft 21. That is, force control is performed on the remote operation unit 100, and an appropriate operation feeling is imparted when the operator operates the operation knob 20.

図3は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1の構成ブロック図である。遠隔操作部100は、入力スイッチ190、位置検出部としてのX軸エンコーダ170とY軸エンコーダ175、2次元駆動部としてのX軸モータ150とY軸モータ155、および、ひずみゲージ(x)50、(y)52を備える。入力スイッチ190、X軸エンコーダ170、Y軸エンコーダ175、および、X軸モータ150、Y軸モータ155、ひずみゲージ(X)50、(Y)52は、いずれも制御ECU200と接続されている。   FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the remote control device 1 according to the embodiment of the present invention. The remote operation unit 100 includes an input switch 190, an X-axis encoder 170 and a Y-axis encoder 175 as position detection units, an X-axis motor 150 and a Y-axis motor 155 as two-dimensional drive units, and a strain gauge (x) 50, (Y) 52 is provided. The input switch 190, the X-axis encoder 170, the Y-axis encoder 175, the X-axis motor 150, the Y-axis motor 155, and the strain gauges (X) 50, (Y) 52 are all connected to the control ECU 200.

入力スイッチ190は、操作ノブ20の押圧操作によりスイッチONされて、制御ECU200にスイッチ信号を出力する。また、X軸エンコーダ170とY軸エンコーダ175は、操作ノブ20のXY操作によるX方向移動信号およびY方向移動信号を制御ECU200に出力する。一方、X軸モータ150、Y軸モータ155には、制御ECU200から力覚制御のための駆動電流が供給される。   The input switch 190 is turned on when the operation knob 20 is pressed and outputs a switch signal to the control ECU 200. Further, the X-axis encoder 170 and the Y-axis encoder 175 output to the control ECU 200 an X direction movement signal and a Y direction movement signal due to the XY operation of the operation knob 20. On the other hand, a drive current for force sense control is supplied from the control ECU 200 to the X-axis motor 150 and the Y-axis motor 155.

制御ECU200は、主に判断処理を行なうマイコン(CPU)、処理演算プログラム、メニュー画面の位置データ、力覚付与のための力覚パターン等を記憶しておく記憶部、演算処理の作業領域としてのRAM等から構成される。また、X軸モータ150とY軸モータ155をドライブするための駆動部201、後述する反力調整のための調整部202を備えている。この制御ECU200は表示部300に接続され、メニュー画面の位置データに基づいて表示部300にメニュー表示を行なうと共に、操作ノブ20のXY操作によるポインタを表示部300に表示する。   The control ECU 200 mainly includes a microcomputer (CPU) that performs a determination process, a processing calculation program, menu screen position data, a force sense pattern for giving a force sense, and the like, and a work area for the calculation process. It is composed of RAM and the like. Further, a driving unit 201 for driving the X-axis motor 150 and the Y-axis motor 155 and an adjusting unit 202 for adjusting a reaction force described later are provided. The control ECU 200 is connected to the display unit 300, displays a menu on the display unit 300 based on the position data of the menu screen, and displays a pointer by the XY operation of the operation knob 20 on the display unit 300.

また、制御ECU200は、CAN通信等の車載LANの車両通信バス400を介して制御対象機器、例えば、カーナビ装置401、エアコン装置402等と接続されている。これにより、表示部300に表示されたメニュー表示に対する遠隔操作部100の操作に基づいて、車両通信バス400を介して制御対象機器、例えば、カーナビ装置401、エアコン装置402等が遠隔制御される。   In addition, the control ECU 200 is connected to control target devices such as a car navigation device 401 and an air conditioner 402 via a vehicle communication bus 400 of an in-vehicle LAN such as CAN communication. Thereby, based on the operation of the remote operation unit 100 with respect to the menu display displayed on the display unit 300, the control target devices such as the car navigation device 401 and the air conditioner device 402 are remotely controlled via the vehicle communication bus 400.

図4は、本発明の実施の形態に係る入力装置のノブシャフト21に設けられた力センサ(ひずみゲージ)の取付け状態とその検出回路を示す検出構成図である。図4に示すように、ノブシャフト21のシャフト部分のX、Yの直交する面にそれぞれひずみゲージ50、52が貼り付けられている。ひずみゲージ(strain gauge)は機械的な微小変化量であるひずみを電気信号として検出する素子で、荷重や圧力、加速度、トルク、変位などを測定するものである。ひずみゲージ自体は抵抗体で、変形すると微小ながら抵抗値が変わり、本実施の形態では、この微小な抵抗値の変化をブリッジを組んで差動電圧を計測することで力センサとして使用する。   FIG. 4 is a detection configuration diagram showing an attached state of a force sensor (strain gauge) provided on the knob shaft 21 of the input device according to the embodiment of the present invention and a detection circuit thereof. As shown in FIG. 4, strain gauges 50 and 52 are attached to the X and Y orthogonal surfaces of the shaft portion of the knob shaft 21, respectively. A strain gauge is an element that detects a strain, which is a mechanical minute change amount, as an electric signal, and measures a load, pressure, acceleration, torque, displacement, and the like. The strain gauge itself is a resistor, and its resistance value changes slightly when deformed. In this embodiment, this minute change in resistance value is used as a force sensor by measuring a differential voltage using a bridge.

操作ノブ20のx方向に作用する力を検出するために、ひずみゲージ50をノブシャフト21のシャフト部分のx面に貼り付け、これをブリッジ抵抗の一部として使用してブリッジ回路60を構成する。このひずみゲージ50と略等しい抵抗値の抵抗Rを使用してブリッジを組み、ブリッジ電源Eを印加して、差動電圧を検出する。この検出された差動電圧は微小なので差動増幅部(インスツルメンテーションアンプ)70により増幅する。この増幅された検出信号は、制御ECU200に取り込まれ、キャリブレーションにより実際に操作ノブ20に作用するx方向の力に換算されてセンサ出力Fxとされる。尚、このセンサ出力Fxは、停止状態では、操作力Fsに等しい。   In order to detect the force acting on the operation knob 20 in the x direction, the strain gauge 50 is attached to the x surface of the shaft portion of the knob shaft 21, and this is used as a part of the bridge resistance to constitute the bridge circuit 60. . A bridge is assembled using a resistance R having a resistance value substantially equal to that of the strain gauge 50, and a bridge power supply E is applied to detect a differential voltage. Since the detected differential voltage is very small, it is amplified by a differential amplifier (instrumentation amplifier) 70. This amplified detection signal is taken into the control ECU 200, converted into an x-direction force actually acting on the operation knob 20 by calibration, and used as a sensor output Fx. This sensor output Fx is equal to the operating force Fs in the stopped state.

操作ノブ20のy方向に作用する力を検出する構成も同様であり、直交する面に貼り付けられたひずみゲージ52を使用してブリッジ回路62を構成する。同様に、差動増幅部(インスツルメンテーションアンプ)72により増幅する。この増幅された検出信号は、制御ECU200に取り込まれ、キャリブレーションにより実際に操作ノブ20に作用する力に換算されてセンサ出力Fyとされる。尚、ブリッジ回路60,62において、ひずみゲージを2枚あるいは4枚使用してそれぞれのブリッジ回路を構成することもできる。また、ブリッジ電源Eを直流電源としたが、交流電源を用いる交流ブリッジ方式とすることもできる。   The configuration for detecting the force acting in the y direction of the operation knob 20 is the same, and the bridge circuit 62 is configured by using the strain gauge 52 attached to the orthogonal surface. Similarly, the signal is amplified by a differential amplifier (instrumentation amplifier) 72. This amplified detection signal is taken into the control ECU 200, converted into a force actually acting on the operation knob 20 by calibration, and used as a sensor output Fy. In the bridge circuits 60 and 62, two or four strain gauges can be used to form each bridge circuit. Further, although the bridge power supply E is a DC power supply, an AC bridge system using an AC power supply may be used.

操作ノブ20の操作量の検出として、所定時間毎にX軸リニアエンコーダ161及びY軸リニアエンコーダ162から、Xキャリッジ121のX軸方向の位置を示す信号及びYキャリッジ122のY軸方向の位置を示す信号を取得し、これらの信号に基づいて操作ノブ20の本体部10に対する位置を示すX軸座標及びY軸座標を算出する。算出した操作ノブ20のX軸座標及びY軸座標の情報は記憶部に記憶されると共に、車両通信バス400を介して表示部300等へ送信される。   As detection of the operation amount of the operation knob 20, a signal indicating the position of the X carriage 121 in the X axis direction and the position of the Y carriage 122 in the Y axis direction are detected from the X axis linear encoder 161 and the Y axis linear encoder 162 every predetermined time. X-axis coordinates and Y-axis coordinates indicating the position of the operation knob 20 relative to the main body 10 are calculated based on these signals. Information on the calculated X-axis coordinates and Y-axis coordinates of the operation knob 20 is stored in the storage unit and transmitted to the display unit 300 and the like via the vehicle communication bus 400.

(本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1の動作)
図5は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1の動作、すなわち、アシスト力の付与を行なう反力調整制御の力Fと時間tの関係図である。ここで、機構部の動摩擦に起因する動摩擦力をF(μ)、静止摩擦に起因する静止摩擦力をF(μ)とする。また、操作者が操作ノブ20を操作している時に受ける操作負荷が小さく操作感覚に優れた操作力に抗する力を期待摩擦力Feとする。この期待摩擦力Feは、任意に設定できる所定の値であり、動摩擦に起因する機構部の動摩擦力F(μ)よりも小さい値に設定される。
(Operation of remote control device 1 according to the embodiment of the present invention)
FIG. 5 is a relationship diagram between the operation F of the remote control device 1 according to the embodiment of the present invention, that is, the reaction force adjustment control force F for applying the assist force and time t. Here, the dynamic friction force resulting from the dynamic friction of the mechanism portion is F (μ), and the static friction force resulting from the static friction is F (μ 0 ). In addition, the expected friction force Fe is a force that resists an operation force that is small in operation load when the operator operates the operation knob 20 and has an excellent operation feeling. The expected friction force Fe is a predetermined value that can be arbitrarily set, and is set to a value that is smaller than the dynamic friction force F (μ) of the mechanism portion caused by dynamic friction.

摩擦力Fmは、遠隔操作装置の機構部に起因する機構摩擦力であり、機構部を動かすために操作ノブ20に加えられる力である。アシスト力Faは、機構部の操作時に操作者の操作をアシストする力であって、停止状態では、Fs≧Feの場合、Fa=Fm−Fs、また、Fs<Feの場合、Fa=0となる。
一方、動きだしてからの動作状態では、アシスト力Faは、動摩擦に起因する機構部の動摩擦力F(μ)と所定の値に設定された期待摩擦力Feとの差分である。操作力Fsは、動作状態では、操作力に関係なく一定の動摩擦力F(μ)が発生しているため、Fa=F(μ)−Feとなる。このようにすることで、操作者は、操作力Fs=Feを加えることで操作が可能となる。
The frictional force Fm is a mechanical frictional force caused by the mechanism unit of the remote control device, and is a force applied to the operation knob 20 to move the mechanism unit. The assist force Fa is a force that assists the operation of the operator during the operation of the mechanism unit. In the stopped state, Fa = Fm−Fs when Fs ≧ Fe, and Fa = 0 when Fs <Fe. Become.
On the other hand, in the operation state after starting to move, the assist force Fa is a difference between the dynamic friction force F (μ) of the mechanism portion caused by dynamic friction and the expected friction force Fe set to a predetermined value. The operating force Fs is Fa = F (μ) −Fe because a constant dynamic friction force F (μ) is generated regardless of the operating force in the operating state. In this way, the operator can perform an operation by applying the operation force Fs = Fe.

操作者が、時間tから操作ノブ20を操作したときの、時間と力の関係を図5により説明する。操作ノブ20に操作力を加えると、ノブシャフト21に貼り付けられたひずみゲージ50、52に応力が発生してX方向、Y方向のそれぞれの操作力に対応したセンサ出力が制御ECU200に出力される。以下では、このセンサ出力によるX方向の操作力Fsを用いて、X方向の力関係について説明する。Y方向も同様である。 Operator, when operating the operation knob 20 from the time t 0, will be described with reference to FIG relationships of time and power. When an operation force is applied to the operation knob 20, stress is generated in the strain gauges 50 and 52 attached to the knob shaft 21, and sensor outputs corresponding to the operation forces in the X and Y directions are output to the control ECU 200. The Hereinafter, the force relationship in the X direction will be described using the operation force Fs in the X direction based on the sensor output. The same applies to the Y direction.

摩擦力Fmは、設定された期待摩擦力Feに達するまでは、アシスト力Faがゼロであるから操作力Fsに等しい(時間t〜t)。さらに操作ノブ20に操作力Fsを加えようとすると、アシスト力Faが発生し、Fa=Fm−Fsが加重されて摩擦力Fmは増加する(時間t〜t)。摩擦力Fmが静止摩擦力F(μ)に達すると、機構部が動作を始める(時間t)。操作ノブ20の操作により機構部が動作を始めると、以降は動摩擦力F(μ)に応じた摩擦力Fmが働く。一定の操作力Fsにアシスト力Fa=F(μ)−Feが加重されて、動摩擦力F(μ)に抗して定常動作としてX方向への移動動作がなされる(時間t〜)。 The friction force Fm is equal to the operation force Fs since the assist force Fa is zero until reaching the set expected friction force Fe (time t 0 to t 1 ). Further, when an operation force Fs is applied to the operation knob 20, an assist force Fa is generated, Fa = Fm−Fs is applied, and the friction force Fm increases (time t 1 to t 2 ). When the frictional force Fm reaches the static frictional force F (μ 0 ), the mechanism starts to operate (time t 2 ). When the mechanism portion starts operating by operating the operation knob 20, a friction force Fm corresponding to the dynamic friction force F (μ) is applied thereafter. An assist force Fa = F (μ) −Fe is applied to the constant operating force Fs, and a moving operation in the X direction is performed as a steady operation against the dynamic friction force F (μ) (from time t 2 ).

尚、図5において、アシスト力Faは折れ線状としたが、機構部の動作開始をスムーズにするために、アシスト力Faを連続的な曲線により構成してもよい。   In FIG. 5, the assist force Fa is a polygonal line, but the assist force Fa may be configured by a continuous curve in order to smoothly start the operation of the mechanism unit.

図6は、本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置の動作、すなわち、アシスト力の付与を行なう反力調整制御のフローチャートを示す図である。   FIG. 6 is a diagram showing a flowchart of the reaction force adjustment control for applying the assist force, that is, the operation of the remote control device according to the embodiment of the present invention.

(Step1)
本発明の実施の形態に係る遠隔操作装置1の反力調整制御が開始されると、まず、制御ECU200は、X軸エンコーダ170とY軸エンコーダ175の出力から、停止状態かどうかを判断する。停止状態のときは、Step2へ進み、動作状態のときは、Step5へ進む。
(Step 1)
When the reaction force adjustment control of the remote control device 1 according to the embodiment of the present invention is started, first, the control ECU 200 determines whether or not it is in a stopped state from the outputs of the X-axis encoder 170 and the Y-axis encoder 175. When in the stop state, the process proceeds to Step 2, and when in the operation state, the process proceeds to Step 5.

(Step2)
センサ出力から求められる操作力Fsと設定された期待摩擦力Feを比較する。|操作力Fs|≧|期待摩擦力Fe|のときは、Step3へ進み、|操作力Fs|<|期待摩擦力Fe|のときは、Step4へ進む。
(Step 2)
The operation force Fs obtained from the sensor output is compared with the set expected friction force Fe. When | operating force Fs | ≧ | expected friction force Fe |, the process proceeds to Step 3, and when | operating force Fs | <| expected friction force Fe |, the process proceeds to Step 4.

(Step3)
|操作力Fs|≧|期待摩擦力Fe|のときは、アシスト力をFa=Fm−Fsと設定する。
(Step 3)
When | operating force Fs | ≧ | expected friction force Fe |, the assist force is set as Fa = Fm−Fs.

(Step4)
|操作力Fs|<|期待摩擦力Fe|のときは、アシスト力Faをゼロに設定する。
(Step 4)
When | operating force Fs | <| expected frictional force Fe |, assist force Fa is set to zero.

(Step5)
停止状態のときは、アシスト力をFa=F(μ)と設定する。
(Step 5)
In the stop state, the assist force is set as Fa = F (μ).

(Step6)
制御ECU200は、X軸モータ150(Y軸モータ155)により、操作ノブ20に反力を付与し、力覚制御を行なう。この制御では、図5で説明したように、操作力Fsにアシスト力Fa=Fm−Fsが加重されて、X軸モータ150(Y軸モータ155)により操作ノブ20に反力が付与される。
(Step 6)
The control ECU 200 applies a reaction force to the operation knob 20 by the X-axis motor 150 (Y-axis motor 155) and performs force sense control. In this control, as described with reference to FIG. 5, the assist force Fa = Fm−Fs is applied to the operation force Fs, and a reaction force is applied to the operation knob 20 by the X-axis motor 150 (Y-axis motor 155).

(Step7)
操作終了または反力調整制御が終了したと判断された場合は、一連の反力調整制御を終了し、終了したと判断さない場合は、Step1へ戻って繰り返して反力調整制御を行なう。
(Step 7)
If it is determined that the operation has been completed or the reaction force adjustment control has been completed, the series of reaction force adjustment control is terminated. If it is not determined that the operation has been completed, the process returns to Step 1 and the reaction force adjustment control is repeated.

(本発明の実施の形態の効果)
センサ出力から求められる操作力Fs、及び、停止/動作状態に応じ、機械摩擦をFeに補正するアシスト力FaがX軸モータ150(Y軸モータ155)により操作ノブ20に付与されるので、機械摩擦を低減して操作負荷が少ない遠隔操作装置が可能となる。従って、本発明によれば、機械摩擦を低減して操作負荷が少なく、安価で操作感覚に優れた遠隔操作装置を提供することができる。また、本発明によれば、適切な動き出し荷重を操作者に提供して、操作感覚に優れた遠隔操作装置を提供することができる。
(Effect of the embodiment of the present invention)
Since the operation force Fs obtained from the sensor output and the assist force Fa for correcting the mechanical friction to Fe according to the stop / operation state are applied to the operation knob 20 by the X-axis motor 150 (Y-axis motor 155), the machine A remote operation device with reduced friction and reduced operation load is possible. Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a remote operation device that reduces mechanical friction, reduces an operation load, is inexpensive, and has an excellent operation feeling. In addition, according to the present invention, it is possible to provide an appropriate movement start load to the operator and to provide a remote operation device that is excellent in operation feeling.

尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from or adjusting the technical idea of the present invention.

1…遠隔操作装置、5…運転席、6…センターコンソール、7…ステアリング、8…インスツルメントパネル
20…操作ノブ、21…ノブシャフト、50、52…ひずみゲージ、、62、60…ブリッジ回路、70、72…差動増幅部
100…遠隔操作部、110…ベース、111…カバー、124…球面軸受、125…ノブシャフト、130…X軸ラックギア、135…Y軸ラックギア、140…Xキャリッジ、145…Yキャリッジ、150…X軸モータ、155…Y軸モータ、170…X軸エンコーダ、175…Y軸エンコーダ、180…X軸スライドガイド、185…Y軸スライドガイド、190…入力スイッチ
200…制御ECU、201…駆動部、202…調整部
300…表示部、310…表示メニュー、311〜316…アイコン、317…周辺領域、320…ポインタ
400…車両通信バス、401…カーナビ装置、402…エアコン装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Remote control device, 5 ... Driver's seat, 6 ... Center console, 7 ... Steering, 8 ... Instrument panel 20 ... Operation knob, 21 ... Knob shaft, 50, 52 ... Strain gauge, 62, 60 ... Bridge circuit , 70, 72 ... differential amplification unit 100 ... remote control unit, 110 ... base, 111 ... cover, 124 ... spherical bearing, 125 ... knob shaft, 130 ... X-axis rack gear, 135 ... Y-axis rack gear, 140 ... X carriage, 145 ... Y carriage, 150 ... X axis motor, 155 ... Y axis motor, 170 ... X axis encoder, 175 ... Y axis encoder, 180 ... X axis slide guide, 185 ... Y axis slide guide, 190 ... input switch 200 ... control ECU, 201 ... drive unit, 202 ... adjustment unit 300 ... display unit, 310 ... display menu, 311 to 316 ... eye Down, 317 ... peripheral region 320 ... pointer 400 ... vehicle communication bus, 401 ... car navigation device, 402 ... Air conditioning equipment

Claims (3)

本体部に対して機構部を介して移動操作可能な操作部と、
前記操作部の操作状態を検出する操作検出部と、
前記操作部に駆動力を付与する駆動力付与部と、
操作時に前記操作部に作用する力を検出する力検出部と、
前記力検出部の出力に基づく検出値と所定の値に設定された期待摩擦力の値を比較して、この比較の結果に基づいてアシスト力を算出し、前記操作検出部の検出結果に基づいて、前記操作部に対して前記アシスト力を加重した駆動力を付与する制御を行なう制御部と、
を有することを特徴とする遠隔操作装置。
An operation unit that can be moved and operated with respect to the main body unit via a mechanism unit;
An operation detection unit for detecting an operation state of the operation unit;
A driving force applying unit that applies a driving force to the operation unit;
A force detection unit for detecting a force acting on the operation unit during operation;
The detection value based on the output of the force detection unit is compared with the value of the expected friction force set to a predetermined value, the assist force is calculated based on the result of this comparison, and based on the detection result of the operation detection unit A control unit that performs control to apply a driving force obtained by weighting the assist force to the operation unit;
A remote control device characterized by comprising:
前記アシスト力は、停止時は、前記力検出部の検出値と前記期待摩擦力の差に基づいて算出され、動作中は、動摩擦力と前記期待摩擦力との差に基づいて算出されることを特徴とする請求項1に記載の遠隔操作装置。   The assist force is calculated based on the difference between the detection value of the force detection unit and the expected friction force when stopped, and is calculated based on the difference between the dynamic friction force and the expected friction force during operation. The remote control device according to claim 1. 前記期待摩擦力の値は、任意に設定可能であることを特徴とする請求項1又は2に記載の遠隔操作装置。   The remote control device according to claim 1, wherein the value of the expected friction force can be arbitrarily set.
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