【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种能够使手动操作的操作部向X轴方向以及Y轴方向倾斜且相对于作为操作部的中心轴的Z轴进行旋转(滚动)、并且经由操作部对触感进行输出控制的输入输出操作装置。
技术介绍
近年来，搭载于机动车的电子设备以提高安全、放心、舒适性为目的而进一步发展高功能化、多功能化。因此，驾驶者应进行的操作步骤变得非常复杂。从简化复杂的操作这样的观点出发，谋求例如在导航、空调、音响、收音机等的操作中与操作者的感觉很好地匹配且操作性高的HMI(Human-Machine-Interface)。作为具有亲和性的HMI，提出有能够进行三轴操作的输入装置和具有力反馈功能的触觉装置。例如，专利文献1公开了如下的三轴输入操作装置：限制操作部的移动方向以使操作部仅能够沿X、Y、Z轴方向移动，并且进行操作部在X、Y、Z轴方向上的位置检测。专利文献2公开了将操作部保持为能够绕三轴旋转、并且能够检测旋转角的输入操作装置。另外，专利文献3公开了如下的触觉装置：使操作部绕X、Y轴旋转，检测绕轴的相对位移量，并通过搭载于各个旋转机构的马达来对操作部赋予力觉。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开昭58-172739号公报专利文献2：日本特开平5-57645号公报专利文献3：日本特开2005-332039号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在现有的输入装置、触觉装置中，要求操作...
【技术保护点】
一种输入输出操作装置，其特征在于，所述输入输出操作装置具备致动器、检测电路部、控制运算处理部以及驱动电路部，所述致动器具备：操作部，其具有供手指接触的表面；可动单元，其搭载所述操作部和至少一个吸附用磁铁，且在一部分上具有凹部；固定单元，其具有至少一个磁性体以及供所述可动单元的所述凹部游隙嵌合的凸状球面，利用所述至少一个吸附用磁铁与所述至少一个磁性体的磁吸引力使所述可动单元的所述凹部与所述凸状球面点接触或线接触，从而将所述可动单元支承为以所述凸状球面的球心为中心自如地进行旋转；第一驱动部，其使所述操作部相对于所述同定单元以穿过所述球心的X轴为中心进行旋转；第二驱动部，其使所述操作部相对于所述固定单元以在包含所述X轴的平面内与所述X轴正交的Y轴为中心进行旋转；第三驱动部，其使所述可动单元相对于所述固定单元以与所述X轴和所述Y轴正交且作为所述操作部的中心轴的Z轴为中心进行旋转；以及检测器，其检测所述操作部相对于所述固定单元的绕所述X轴的第一旋转角度以及绕所述Y轴的第二旋转角度，在所述致动器中，所述凸状球面的所述球心设置在所述X轴、Y轴、Z轴的原点，所述检测电路部根据所述第一旋转角度以及所述第...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.12 JP 2013-257288;2014.05.09 JP 2014-097671.一种输入输出操作装置，其特征在于，
所述输入输出操作装置具备致动器、检测电路部、控制运算处理部以
及驱动电路部，
所述致动器具备：
操作部，其具有供手指接触的表面；
可动单元，其搭载所述操作部和至少一个吸附用磁铁，且在一部分上
具有凹部；
固定单元，其具有至少一个磁性体以及供所述可动单元的所述凹部游
隙嵌合的凸状球面，利用所述至少一个吸附用磁铁与所述至少一个磁性体
的磁吸引力使所述可动单元的所述凹部与所述凸状球面点接触或线接触，
从而将所述可动单元支承为以所述凸状球面的球心为中心自如地进行旋
转；
第一驱动部，其使所述操作部相对于所述同定单元以穿过所述球心的
X轴为中心进行旋转；
第二驱动部，其使所述操作部相对于所述固定单元以在包含所述X轴
的平面内与所述X轴正交的Y轴为中心进行旋转；
第三驱动部，其使所述可动单元相对于所述固定单元以与所述X轴和
所述Y轴正交且作为所述操作部的中心轴的Z轴为中心进行旋转；以及
检测器，其检测所述操作部相对于所述固定单元的绕所述X轴的第一
旋转角度以及绕所述Y轴的第二旋转角度，
在所述致动器中，所述凸状球面的所述球心设置在所述X轴、Y轴、
Z轴的原点，
所述检测电路部根据所述第一旋转角度以及所述第二旋转角度来生
成第一旋转角度信号以及第二旋转角度信号，
所述控制运算处理部基于所述第一旋转角度信号以及所述第二旋转
角度信号来生成第一目标旋转角度信号以及第二目标旋转角度信号，
所述驱动电路部接受所述第一目标旋转角度信号以及所述第二目标
旋转角度信号，生成驱动所述第一驱动部以及所述第二驱动部的信号。
2.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述控制运算处理部基于所述第一旋转角度信号、所述第二旋转角度
信号，生成与所述操作部的可动范围区域相当的二维坐标系中的所述操作
部的当前位置坐标，并基于使用了目标位置坐标与所述当前位置坐标的差
量的位置反馈控制，生成所述第一目标旋转角度信号、第二目标旋转角度
信号。
3.根据权利要求2所述的输入输出操作装置，其中，
所述控制运算处理部在所述二维坐标系中设定包含所述目标位置坐
标并成为目标的识别坐标区域，在所述操作部的所述当前位置坐标处于所
述识别坐标区域的范围内部的情况下，设定所述位置反馈控制的第一增
益，在所述当前位置坐标处于所述识别坐标区域的范围外的情况下，设定
比第一增益大的增益。
4.根据权利要求3所述的输入输出操作装置，其中，
所述控制运算处理部在所述二维坐标系中设定成为目标的多个识别
坐标区域，并且在根据所述操作部的所述当前位置坐标或者来自外部的信
号而从所述多个识别坐标区域中选出的一个识别坐标区域内设定所述目
标位置坐标，
所述控制运算处理部在所述操作部的所述当前位置坐标处于所述识
别坐标区域的范围内部的情况下，设定所述位置反馈控制的第一增益，在
所述当前位置坐标处于所述识别坐标区域的范围外的情况下，设定比第一
增益大的增益。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的输入输出操作装置，其中，
所述控制运算处理部生成具有规定的驱动波形图案的驱动信号，
所述驱动电路部接受所述驱动信号，生成对所述第三驱动部进行驱动
的信号，
通过所述第三驱动部来驱动可动单元向绕所述Z轴的方向进行振动。
6.根据权利要求5所述的输入输出操作装置，其中，
所述规定的驱动波形图案包括具有可听区域的频率成分的振动波形。
7.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述检测器包括：
第一检测部，其检测所述操作部相对于所述固定单元的绕所述X轴和
所述Y轴的旋转角度；以及
第二检测部，其检测所述操作部相对于所述固定单元的绕所述Z轴的
旋转角度。
8.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述可动单元的所述凹部为凸状球面，且所述固定单元的所述凸状球
面为凹部。
9.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述可动单元的所述凹部具有圆锥状的表面。
10.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述可动单元具有开口部，所述开口部供用于固定所述凸状球面的保
持杆插入，通过所述开口部与所述保持杆接触来限制所述可动单元的旋转
角度。
11.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述输入输出操作装置还具备防脱构件，该防脱构件设置于固定单元
且具有限制所述可动单元的移动的限制面，以避免所述可动单元从所述固
定单元脱落，
所述限制面具有凹状部分球面，该凹状部分球面具有与所述球心一致
的中心。
12.根据权利要求1所述的输入输出操作装置，其中，
所述第一驱动部包括：
在所述可动单元中相对于所述Z轴对称地配置的一对第一驱动磁铁；
以与所述一对第一驱动磁铁对置的方式分别配置于所述固定单元的
一对第一磁轭；以及
分别卷绕在所述一对第一磁轭上的一对第一驱动线圈，
所述第二驱动部包括：
在所述可动单元中相对于所述Z轴对称地配置的一对第二驱动磁铁；
以与所述一对第二驱动磁铁对置的方式分别配置于所述固定单元的
一对第二磁轭；以及
分别卷绕在所述一对第二磁轭上的一对第二驱动线圈，
所述一对第一驱动磁铁以及所述一对第一驱动线圈设置在穿过所述
凸状球面的球心的直线上，
所述一对第二驱动磁铁以及所述第二驱动线圈设置在穿过所述凸状
球面的球心且与所述直线正交的另一直线上，
各第一驱动磁铁、各第一驱动线圈、各第二驱动磁铁以及各第二驱动
线圈的所述Z轴方向上的中心位置与所述凸状球面的所述球心的位置大
致一致。
13.根据权利要求10所述的输入输出操作装置，其中，
所述第三驱动部包括分别卷绕在所述一对第一磁轭以及所述一对第
二磁轭上的第三驱动线圈，
将所述一对第一驱动磁铁以及所述一对第二驱动磁铁用作第三驱动
磁铁。
14.根据权利要求10所述的输入输...
【专利技术属性】
技术研发人员：熊原稔，森卓也，泷泽辉之，中泽刚士，关次郎，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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