阅读说明：本技术 旋转型操作装置、旋转型操作装置的控制方法、以及程序 (The control method and program of rotary operation device, rotary operation device ) 是由 涌田宏 于 2018-04-10 设计创作，主要内容包括：基于旋转角传感器(105)中的操作部件(102)的旋转角的检测值的时间变化,以将使操作部件(102)相对于旋转操作的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩(J2)不同的校正转矩追加到控制转矩(T1)的方式,对控制信号(D1、D2)进行校正。通过使操作部件(102)的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩(J2)不同,能够使该表观上的惯性力矩适合于操作部件(102)的外观的质感。因而,能够有效地减少由操作部件(102)的外观的质感与实际的操作中所感觉到的负荷的差异引起的操作触感的不协调感。(The time change of the detected value of rotation angle based on the operating member (102) in rotation angle sensor (105), in such a way that the correction torque for keeping operating member (102) different relative to the apparent moment of inertia of rotation process and moment of inertia (J2) of script to be appended to control torque (T1), control signal (D1, D2) is corrected.By keeping the apparent moment of inertia of operating member (102) different from moment of inertia (J2) of script, the apparent moment of inertia can be made to be suitable for the texture of the appearance of operating member (102).Thus, it is possible to efficiently reduce the incongruity of operation feeling caused by the difference for the load felt in texture and actual operation as the appearance of operating member (102).)

旋转型操作装置、旋转型操作装置的控制方法、以及程序

技术领域

本发明涉及能够对伴随着旋转操作的操作触感进行控制的旋转型操作装置、旋转型操作装置的控制方法、以及程序。

背景技术

已知有通过使操作部件旋转来受理车辆的变速器的切换、音频装置的音量的调节等输入的旋转型操作装置。例如，下述的专利文献1所记载的力觉施加输入装置具备由操作者进行旋转操作的操作部件、对操作部件施加转矩的电动促动器、对操作部件的旋转角进行检测的旋转角度检测单元、对操作部件的角速度进行检测的旋转速度检测单元、以及根据操作部件的旋转角及角速度对电动促动器进行控制的控制单元。该力觉施加输入装置通过根据伴随着旋转操作的操作部件的旋转角以及旋转速度来控制从电动促动器对操作部件施加的转矩，能够产生类似于点击机构的操作触感。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004－114201号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，旋转型操作装置的操作触感基于伴随着旋转操作的负荷的感觉、传递到手指的冲击的感觉等通过实际的操作而得的感觉，但若该实际的感觉与操作者预想的感觉的差异变大，则有时会给操作者带来不协调感。

例如在车载的设备中，为了实现轻量化并且展现出外观的高级感，有时实施对树脂等轻量的材料的表面赋予金属质感的处理。在操作部件的外观的质感接近金属的情况下，操作者会无意识地预想与金属相称的较重的负荷。因此，若实际的操作中所感觉到的负荷比预想的负荷轻，则该感觉的不同会给操作者带来不协调感。

当操作部件的质量不同时，操作部件的惯性转矩不同，因此该惯性转矩的不同会给旋转操作的负荷的感觉带来影响。操作部件的惯性转矩根据操作部件的惯性力矩与角加速度而变化。假设即使使用电动促动器等对操作部件施加一定的转矩，也由于不根据角加速度变化的一定的转矩与惯性转矩不同而无法消除上述的操作者的不协调感。

本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，提供一种能够减少由操作部件的外观的质感与实际的操作中所感觉到的负荷的差异引起的操作触感的不协调感的旋转型操作装置、旋转型操作装置的控制方法、以及程序。

用来解决课题的手段

本发明的第一观点的旋转型操作装置具有：操作部件，能够对应于旋转操作而进行旋转；转矩产生部，根据所输入的控制信号，产生用于对所述操作部件进行旋转驱动或者制动的控制转矩；旋转角传感器，对所述操作部件的旋转角进行检测；控制信号生成部，生成与所述旋转角传感器中的所述旋转角的检测值对应的所述控制信号；以及第一校正部，基于所述旋转角的检测值的时间变化，以将用于使所述操作部件相对于所述旋转操作的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩不同的校正转矩追加到所述控制转矩的方式，对所述控制信号进行校正。

根据该构成，通过将用于使所述操作部件相对于所述旋转操作的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩不同的所述校正转矩追加到所述控制转矩，能够使所述操作部件的表观上的惯性力矩适合于所述操作部件的外观的质感。因此，可减少由所述操作部件的外观的质感与实际的操作中所感觉到的负荷的差异引起的操作触感的不协调感。

优选地，所述第一校正部可以基于所述旋转角的检测值计算所述操作部件的角加速度，以将与基于所述操作部件的惯性力矩和所述角加速度推断的第一惯性转矩对应的校正转矩追加到所述控制转矩的方式，对所述控制信号进行校正。

根据该构成，通过将与基于所述操作部件的惯性力矩和所述角加速度推断的第一惯性转矩对应的所述校正转矩追加到所述控制转矩，所述操作部件相对于所述旋转操作的表观上的惯性力矩相对于原本的假想力矩变化。

优选地，上述旋转型操作装置可以具有：转矩传感器，对在所述操作部件中作用于被施加所述旋转操作的操作转矩的部分与被施加所述控制转矩的部分之间的扭矩进行检测；以及第二校正部，对所述控制信号进行校正，以使基于所述扭矩的检测值和所述旋转角的检测值推断的所述控制转矩与对应于所述控制信号的所述控制转矩之差即误差转矩变小。

根据该构成，基于所述扭矩的检测值和所述旋转角的检测值推断的所述控制转矩与对应于所述控制信号的所述控制转矩之差即所述误差转矩变小。由此，可高精度地设定所述操作部件的表观上的惯性力矩。

优选地，所述第二校正部可以基于所述旋转角的检测值计算所述操作部件的角加速度，基于从所述转矩传感器观察时所述转矩产生部侧的旋转的部件的惯性力矩和所述角加速度计算第二惯性转矩，对所述控制信号进行校正，以使基于所述扭矩的检测值和所述第二惯性转矩推断的所述控制转矩与对应于所述控制信号的所述控制转矩之差即所述误差转矩变小。

根据该构成，基于从所述转矩传感器观察时所述转矩产生部侧的旋转的部件的惯性力矩和所述角加速度，计算所述第二惯性转矩。所述误差转矩是基于所述扭矩的检测值和所述第二惯性转矩推断的所述控制转矩与对应于所述控制信号的所述控制转矩之差。通过减小所述误差转矩，可高精度地设定所述操作部件的表观上的惯性力矩。

优选地，所述转矩产生部可以包括：驱动机，根据所输入的第一控制信号，产生对所述操作部件进行旋转驱动的驱动转矩；以及制动机，根据所输入的第二控制信号，产生对所述操作部件的旋转进行制动的制动转矩。所述第一校正部可以对所述第一控制信号以及所述第二控制信号的至少一方进行校正。所述第二校正部可以对所述第一控制信号以及所述第二控制信号的至少一方进行校正。

根据该构成，与所述第一控制信号对应的所述驱动转矩在所述驱动机中产生，与所述第二控制信号对应的所述制动转矩在所述制动机中产生。因此，通过所述驱动转矩与所述制动转矩的组合，能够生成产生各种操作触感的所述控制转矩。另外，在所述第一校正部以及所述第二校正部中，通过分别校正所述第一控制信号以及所述第二控制信号的至少一方，从而将所述校正转矩追加到所述控制转矩，并且实现所述误差转矩的降低。

优选地，所述制动机可以包括：磁粘滞性流体，与所述操作部件接触；以及磁场控制部，产生与所述第二控制信号对应的磁场，通过该磁场使所述磁粘滞性流体的粘性变化。

根据该构成，通过使所述磁粘滞性流体的粘性变化，使得施加于所述操作部件的所述制动转矩发生变化。因而，与对所述操作部件施加机械式的摩擦力的方法相比，能够进行所述制动转矩的精密控制。

优选地，所述控制信号生成部可以基于所述操作部件的旋转角与所述第一控制信号的信号值的预先设定的对应关系、以及所述操作部件的旋转角与所述第二控制信号的信号值的预先设定的对应关系，生成所述第一控制信号以及所述第二控制信号，所述第一控制信号以及所述第二控制信号具有与所述旋转角的检测值对应的信号值。

根据该构成，基于针对所述第一控制信号以及所述第二控制信号的各个而预先设定的所述对应关系，分别生成具有与所述旋转角的检测值对应的信号值的所述第一控制信号以及所述第二控制信号。

优选地，上述旋转型操作装置可以具有壳体，该壳体将所述操作部件支承为能够旋转。所述操作部件可以包括被所述壳体支承为能够旋转的轴、以及固定于所述轴的旋转操作用的旋钮。所述驱动机可以产生对所述轴进行旋转驱动的所述驱动转矩。所述制动机可以产生对所述轴的旋转进行制动的所述制动转矩。所述转矩传感器可以对在所述轴中作用于被施加所述驱动转矩及所述制动转矩的部分与固定所述旋钮的部分之间的所述扭矩进行检测。

根据该构成，能够减少由所述旋钮的外观的质感与对所述旋钮的实际的旋转操作中所感觉到的负荷的差异引起的操作触感的不协调感。

本发明的第二观点涉及一种旋转型操作装置的控制方法，该旋转型操作装置具有：操作部件，能够根据由旋转操作施加的操作转矩进行旋转；转矩产生部，根据所输入的控制信号，产生用于对所述操作部件进行旋转驱动或者制动的控制转矩；以及旋转角传感器，对所述操作部件的旋转角进行检测。该控制方法具有如下步骤：生成与所述旋转角传感器中的所述旋转角的检测值对应的所述控制信号；以及基于所述旋转角的检测值的时间变化，以将用于使所述操作部件相对于所述旋转操作的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩不同的校正转矩追加到所述控制转矩的方式，对所述控制信号进行校正。

所述旋转型操作装置可以具有转矩传感器，该转矩传感器对在所述操作部件中作用于被施加所述操作转矩的部分与被施加所述控制转矩的部分之间的扭矩进行检测。所述旋转型操作装置的控制方法可以具有如下步骤：对所述控制信号进行校正，以使基于所述扭矩的检测值和所述旋转角的检测值推断的所述控制转矩与对应于所述控制信号的所述控制转矩之差即误差转矩变小。

本发明的第三观点涉及一种程序，用于使计算机执行上述第二观点的旋转型操作装置的控制方法。

发明效果

根据本发明，能够减少由操作部件的外观的质感与实际的操作中所感觉到的负荷的差异引起的操作触感的不协调感。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式的旋转型操作装置的外观的一个例子的立体图。

图2是通过图1所示的2－2线的截面中的旋转型操作装置的局部截面图。

图3是表示图1所示的旋转型操作装置的构成的一个例子的框图。

图4是表示与控制转矩的控制信号的生成和校正相关的构成的一个例子的框图。

图5是表示根据旋转角而变化的第一控制信号和第二控制信号、以及与其对应的驱动转矩和控制转矩的例子的图。

图6是用于说明作用于图1所示的旋转型操作装置的各部的转矩的图。

图7是用于说明与控制信号的生成和校正相关的处理的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的旋转型操作装置进行说明。图1是表示本实施方式的旋转型操作装置100的外观的一个例子的立体图。图2是通过图1所示的2－2线的截面中的旋转型操作装置100的局部截面图。图3是表示图1所示的旋转型操作装置100的构成的一个例子的框图。

如图1所示，旋转型操作装置100具有能够对应于操作者的旋转操作进行旋转的操作部件102、以及将操作部件102支承为能够旋转的壳体101。旋转型操作装置100生成操作部件102的旋转角或旋转位置、旋转速度等与旋转操作相关的操作信息。旋转型操作装置100例如用于音频装置中的音量的调整、车辆中的变速器的切换等。

图2的截面通过操作部件102的旋转轴AX。如图2所示，操作部件102包括被壳体101支承为能够旋转的轴112、以及固定于轴112的旋钮111。轴112收容于壳体101的内部。旋钮111在壳体101的外侧露出，接受操作者的旋转操作。在图1以及图2的例子中，旋钮111与轴112具有以旋转轴AX为中心轴的圆柱状的形状，绕旋转轴AX一体地旋转。

如图2所示，旋转型操作装置100作为机械系统的构成，具有转矩产生部103、转矩传感器104、以及旋转角传感器105。转矩产生部103、转矩传感器104以及旋转角传感器105分别收容于壳体101的内部，并沿着操作部件102的轴112而设置。

另外，如图3所示，旋转型操作装置100作为控制系统的构成，还包括处理部108、存储部109、以及接口部110。

(转矩产生部103)

转矩产生部103根据从后述的处理部108(图3)输入的控制信号(D1、D2)，产生用于对操作部件102进行旋转驱动或者制动的控制转矩T1。在图2的例子中，转矩产生部103包括驱动机106与制动机107。

驱动机106根据从处理部108输入的第一控制信号D1，产生对操作部件102进行旋转驱动的驱动转矩Td。驱动机106例如如图2所示那样，包括DC马达等电动机120。在图2的例子中，电动机120包括与轴112一体地旋转的多个转子121、以及与转子121对置地配置的多个定子122。转子121例如是永久磁铁，定子122例如是线圈。通过向多个定子122的线圈分别供给规定的波形的驱动电流，产生作用于多个转子121的磁场，并产生将多个转子121与轴112一起旋转驱动的驱动转矩Td。驱动转矩Td的大小根据供给至定子122的线圈的驱动电流的大小而变化。

如图3所示，驱动机106还包括驱动电路123与驱动信号生成部124。驱动电路123产生与所输入的驱动信号对应的驱动电流，并分别供给至电动机120的多个定子122。驱动信号生成部124生成与从处理部108输入的第一控制信号D1对应的驱动信号，并输入至驱动电路123。第一控制信号D1是对供给至定子122的线圈的驱动电流的大小进行设定的信号。驱动信号生成部124生成驱动信号，以供给与该第一控制信号D1的设定对应的驱动电流。

例如，驱动信号生成部124包括D/A转换器，该D/A转换器输出具有与第一控制信号D1的信号值(数字值)对应的振幅的模拟的驱动信号。或者，驱动信号生成部124也可以包括平滑电路，该平滑电路将根据第一控制信号D1的信号值(数字值)进行了脉冲宽度调制的PWM信号平滑化，并作为驱动信号而输出。

另外，驱动机106并不限定于上述的电动机120，也可以包括基于其他动力源产生转矩的各种类型的原动机。

制动机107根据从处理部108输入的第二控制信号D2，产生对操作部件102的旋转进行制动的制动转矩Tb。例如，制动机107包括与操作部件102接触的磁粘滞性流体134、以及对作用于磁粘滞性流体134的磁场进行控制的磁场控制部132。

磁场控制部132产生与第二控制信号D2对应的磁场，通过该磁场使磁粘滞性流体134的粘性变化。例如，磁场控制部132是在轴112的周围卷绕成环状的线圈。如图2所示，磁场控制部132配置于在操作部件102的轴112上固定的环状的线圈壳体131之中。线圈壳体131具有与旋转轴AX大致垂直的对置面133。在轴112上固定有具有与旋转轴AX大致垂直的面的圆盘状的阻力盘135，该阻力盘135的一方的面与线圈壳体131的对置面133接近而配置。磁粘滞性流体134填充在线圈壳体131的对置面133与阻力盘135的间隙，通过未图示的密封部件封闭在该间隙之中。

若流经磁场控制部132的驱动电流发生变化，则通过磁粘滞性流体134的磁场发生变化，由于磁场的变化，构成磁粘滞性流体134的粒子的结合力发生变化，由于粒子的结合力的变化，磁粘滞性流体134的粘性发生变化。若磁粘滞性流体134的粘性发生变化，则阻碍线圈壳体131与阻力盘135的相对旋转的力、即摩擦力发生变化。该摩擦力越大，对操作部件102的旋转进行制动的制动转矩Tb越大。制动转矩Tb的大小根据流经磁场控制部132的驱动电流的大小而变化。

如图3所示，制动机107还包括驱动电路136与驱动信号生成部137。驱动电路136产生与输入的驱动信号对应的驱动电流，并供给至磁场控制部132。驱动信号生成部137生成与从处理部108输入的第二控制信号D2对应的驱动信号，并输入至驱动电路136。第二控制信号D2是对供给至磁场控制部132的驱动电流的大小进行设定的信号。驱动信号生成部137生成驱动信号，以供给与该第二控制信号D2的设定对应的驱动电流。

例如，驱动信号生成部137包括D/A转换器，该D/A转换器输出具有与第二控制信号D2的信号值(数字值)对应的振幅的模拟的驱动信号。或者，驱动信号生成部137也可以包括平滑电路，该平滑电路将根据第二控制信号D2的信号值(数字值)进行了脉冲宽度调制的PWM信号平滑化，并作为驱动信号而输出。

另外，制动机107并不限定于如上述那样利用磁粘滞性流体134的粘性的制动机，也可以通过其他各种方法产生制动转矩Tb。例如，制动机107也可以通过使部件机械地与操作部件102接触的方法、使用电磁力的方法来产生制动转矩Tb。

(旋转角传感器105)

旋转角传感器105是检测操作部件102的旋转角的传感器，例如包括旋转编码器140。旋转编码器140例如如图2所示那样，包括固定于操作部件102的轴112的圆盘状的检测盘141、以及接近检测盘141的外周缘附近而配置的光学检测部142。在检测盘141中，在外周缘附近形成有多个孔。光学检测部142光学地检测该孔的有无。根据光学检测部142的检测结果，对操作部件102的旋转角进行检测。

另外，旋转角传感器105并不限定于上述的旋转编码器140，也可以通过其他各种方法来检测旋转角。例如，旋转角传感器105可以基于固定于轴112的永久磁铁的磁场的变化来检测旋转角，也可以通过对应于轴112的旋转而电阻值、其他物理量发生变化的传感器来检测旋转角。

(转矩传感器104)

转矩传感器104对在操作部件102中作用于被施加旋转操作的操作转矩T2的部分与被施加转矩产生部103的控制转矩T1的部分之间的扭矩Ts进行检测。即，转矩传感器104对在轴112上作用于被施加驱动转矩Td及制动转矩Tb的部分与固定旋钮111的部分之间的扭矩Ts进行检测。

转矩传感器104例如利用强磁性体的磁致伸缩效应对扭矩Ts进行检测。在图2的例子中，转矩传感器104具有形成于轴112的磁致伸缩膜115A及115B、卷绕于磁致伸缩膜115A的周围的检测线圈116A、以及卷绕于磁致伸缩膜115B的周围的检测线圈116B。在图3中，将检测线圈116A以及116B一并表示为“检测线圈116”。转矩传感器104包括将检测线圈116A以及116B的输出信号之差放大的放大器电路117。

磁致伸缩膜115A以及115B彼此具有反方向的磁各向异性，若一方的透磁率根据对应于作用于轴112的扭矩Ts而增大，则另一方的透磁率减少。检测线圈116A以及116B与未图示的励磁线圈磁耦合，根据施加于励磁线圈的信号分别输出电磁感应的信号。检测线圈116A以及116B的输出信号之差根据磁致伸缩膜115A以及115B的透磁率之差而变化，表示扭矩Ts的大小。转矩传感器104将相当于检测线圈116A以及116B的输出信号之差的信号作为扭矩Ts的检测结果而输出。

另外，转矩传感器104并不限定于利用上述的磁致伸缩效应的方法，也可以通过其他各种方法来检测扭矩。例如，转矩传感器104也可以通过经由滑环等输出安装于轴112的转矩仪的信号的方法来检测扭矩Ts。

如图2所示，在夹持转矩传感器104的轴112的一侧固定有旋钮111，在轴112的另一侧设有旋转角传感器105与转矩产生部103。另外，在图2的例子中，旋转角传感器105位于比转矩产生部103靠近转矩传感器104的位置，在转矩产生部103的中，驱动机106位于比制动机107靠近转矩传感器104的位置。

(处理部108)

处理部108是执行与旋转型操作装置100的动作相关的控制、数据的输入输出等处理的装置，例如包括基于储存于存储部109的程序155执行各种处理的计算机。处理部108可以通过计算机执行全部的处理，也可以通过专用的硬件(逻辑电路)执行至少一部分的处理。

处理部108作为进行与在转矩产生部103中产生的转矩(控制转矩T1)的控制相关的处理的构成要素，包括控制信号生成部151、第一校正部152、以及第二校正部153。

(控制信号生成部151)

控制信号生成部151生成与旋转角传感器105中的旋转角的检测值对应的控制信号(D1、D2)。即，控制信号生成部151基于操作部件102的旋转角与第一控制信号D1的信号值的预先设定的对应关系、以及操作部件102的旋转角与第二控制信号D2的信号值的预先设定的对应关系，生成具有与旋转角的检测值对应的信号值的第一控制信号D1以及第二控制信号D2。操作部件102的旋转角与第一控制信号D1的信号值的对应关系以及操作部件102的旋转角与第二控制信号D2的信号值的对应关系作为模式数据156储存于存储部109。控制信号生成部151参照该模式数据156，生成与旋转角的检测值对应的第一控制信号D1以及第二控制信号D2。

图4是表示与控制转矩T1的控制信号(D1、D2)的生成和校正相关的构成的一个例子的框图。在图4的例子中，控制信号生成部151包括角度数据生成部161、第一控制信号生成部162、以及第二控制信号生成部163。

角度数据生成部161生成与旋转角传感器105中的旋转角的检测值对应的角度数据A。例如，角度数据生成部161将能够使操作部件102旋转的范围内的旋转角的检测值转换为角度数据A，该角度数据A表示该范围所含的多个角度范围的各个中的相对的旋转角。作为具体例，设为在能够旋转的范围中没有限制，旋转一圈(360°)的范围被分为12个角度范围，各角度范围具有30°的幅度。在该情况下，角度数据生成部161在旋转角的检测值从0°变化到360°的期间，使角度数据A从0°到30°变化12次。

第一控制信号生成部162基于模式数据156所含的第一控制信号D1的信号值与角度数据A的对应关系，生成具有与角度数据A对应的信号值的第一控制信号D1。

第二控制信号生成部163基于模式数据156所含的第二控制信号D2的信号值与角度数据A的对应关系，生成具有与角度数据A对应的信号值的第二控制信号D2。

图5是表示根据旋转角而变化的第一控制信号D1和第二控制信号D2、以及与其对应的驱动转矩Td和控制转矩T1的例子的图。图5中的横轴表示旋转角向以操作部件102的旋转方向为正的一个方向的变化。图5中的正的第一控制信号D1表示在抑制操作部件102的旋转的方向上产生驱动转矩Td，负的第一控制信号D1表示在促进操作部件102的旋转方向上产生驱动转矩Td。图5中的正的驱动转矩Td表示抑制操作部件102的旋转的转矩，负的驱动转矩Td表示促进操作部件102的旋转的转矩。图5中的第二控制信号D2对制动转矩Tb的大小进行指定。图5中的控制转矩T1表示驱动转矩Td与制动转矩Tb之和，正负的符号的意思与驱动转矩Td相同。另外，图5所例示的控制转矩T1是使操作部件102以一定的速度旋转的情况下的控制转矩，未接受由后述的第一校正部152进行的校正。

在通过右旋与左旋使操作部件102的旋转方向反转的情况下，例如控制信号生成部151可以在各个旋转方向上生成与图5相同的第一控制信号D1以及第二控制信号D2。在该情况下，在各个旋转方向上，图5中的正的第一控制信号D1表示在抑制操作部件102的旋转的方向上产生驱动转矩Td，负的第一控制信号D1表示在促进操作部件102的旋转方向上产生驱动转矩Td。

如图5所示，在连续的两个角度范围R0－1以及R0－2中，相对于旋转角的变化的第一控制信号D1的变化的模式相同。在旋转一周的范围(360°)中，包括与角度范围R0－1、R0－2相同的多个角度范围。不区分这些多个角度范围地称为“R0”。角度数据生成部161在各个角度范围R0中，生成从起点朝向终点同样地变化的角度数据A。由此，第一控制信号生成部162以及第二控制信号生成部163在各个角度范围R0中生成同样地变化的第一控制信号D1以及第二控制信号D2。

在图5的例子中，在一个角度范围R0中包含第一区间R1与第二区间R2。在角度数据从“A1”到“A3”的第一区间R1中，第一控制信号D1从负的峰值DL1向正的峰值DH1连续地变化，驱动转矩Td从负的峰值TL1向正的峰值TH1连续地变化。在第一区间R1的角度数据A2中，第一控制信号D1变为零，驱动转矩Td也相应地变为零。

在角度数据从“A3”到“A1”的第二区间R2中，第一控制信号D1从正的峰值DH1向负的峰值DL1连续地变化，驱动转矩Td从正的峰值TH1向负的峰值TL1连续地变化。在第二区间R2的角度数据A4中，第一控制信号D1变为零，驱动转矩Td也相应地变为零。

在角度数据从“A1”到“A2”的第一副区间S1和角度数据从“A4”到“A1”的第四副区间S4中，由于驱动转矩Td为负，因此驱动转矩Td向促进操作部件102的旋转的方向(以下，有时记作“促进方向”。)变动。在角度数据从“A2”到“A3”的第二副区间S2和角度数据从“A3”到“A4”的第三副区间S3中，由于驱动转矩Td为正，因此驱动转矩Td向抑制操作部件102的旋转的方向(以下，有时记作“抑制方向”。)变动。

在图5的例子中，第二控制信号D2保持为一定的值DL2。因此，制动机107的制动转矩Tb也保持为一定的值TM3。

由于控制转矩T1是驱动转矩Td与制动转矩Tb的和，因此图5所示的控制转矩T1的曲线图是使图5所示的驱动转矩Td的曲线图向正方向位移了制动转矩Tb的值TM3后的曲线图。

控制转矩T1在第一区间R1的角度数据A5中变为零。若使操作部件102从角度数据A5至A3旋转，则控制转矩T1向正方向增大，抑制方向的控制转矩T1增大，因此操作者感觉到逐渐变大的阻力。在角度数据超过“A3”时，由于控制转矩T1从增大转为减少，因此操作者感觉到阻力的变化。若进一步使操作部件102从角度数据A3至A1旋转，则正方向的控制转矩T1逐渐减少，因此操作者感到阻力变轻的感觉。若在该旋转的中途控制转矩T1变为零，并进一步向负方向增大，则促进方向的控制转矩T1增大，因此操作者感到***作部件102向旋转方向牵拉的感觉。若超过角度数据A1而使操作部件102旋转，则向促进方向的牵拉力变弱，在控制转矩T1成为零的角度数据A5中，牵拉力变为零。因此，操作者能够在角度数据A5的位置使操作部件102的旋转稳定地停止。

(第一校正部152)

第一校正部152基于旋转角传感器105中的旋转角的检测值的时间变化，以将用于使操作部件102相对于旋转操作的表观上的惯性力矩与原本的假想力矩不同的校正转矩追加到控制转矩T1的方式对控制信号(D1、D2)进行校正。

图6是用于说明作用于图1所示的旋转型操作装置100的各部的转矩的图。在图6中，“T1”表示转矩产生部103产生的控制转矩，“T2”表示通过操作者的旋转操作施加到旋钮111的操作转矩，“Ts”表示由转矩传感器104检测到的扭矩。“Tf”表示由后述的第二校正部153校正的误差转矩。

在图6中，“α2”表示旋钮111的角加速度，“α1”表示转矩产生部103的旋转的加速度。在本实施方式中，由于轴112的扭转基本不产生，因此设为角加速度“α1”和“α2”与角加速度“α”相等。

在图6中，“J1”表示从转矩传感器104观察时转矩产生部103侧的旋转的部件(转子121、阻力盘135、检测盘141、轴112的一部分等)的惯性力矩。另外，“J2”表示从转矩传感器104观察时旋钮111侧的旋转的部件(旋钮111、轴112的一部分)的原本的惯性力矩。

若将误差转矩Tf设为零，则在图6中比转矩传感器104靠旋钮111侧的部件中，下式成立。

J2·α＝Ts－T2…(1)

这里，在将“k”设为一定的系数的情况下，式(1)能够如下式那样变形。

(k+1)·J2·α＝(k+1)·(Ts－T2)…(2)

式(2)还能够如下式那样变形。

(k+1)·J2·α＝(Ts－T2)+k·J2·α…(3)

这里，考虑将控制转矩T1与校正转矩“k·J2·α”相加。若将控制转矩T1与校正转矩“k·J2·α”相加，则由转矩传感器104检测到的扭矩的检测值从“Ts”变化为“Ts+k·J2·α”。若将该变化后的检测值设为“Ts”，则式(3)如以下那样表示。

(k+1)·J2·α＝(Ts’－T2)…(4)

将式(4)与式(1)比较可知，通过将控制转矩T1与校正转矩“k·J2·α”相加，操作部件102相对于旋转操作的表观上的惯性转矩相对于原本的惯性力矩J2成为(k+1)倍。

因此，第一校正部152进行将控制转矩T1与校正转矩“k·J2·α”相加的校正。即，第一校正部152基于旋转角传感器105的旋转角的检测值计算操作部件102的角加速度α，以将与基于惯性力矩J2和角加速度α推断的第一惯性转矩Ti1对应的校正转矩“k·J2·α”追加到控制转矩T1的方式对控制信号(D1、D2)进行校正。这里，第一惯性转矩Ti1是由式(1)表示的“J2·α”。

第一校正部152例如如图4所示那样，包括角加速度计算部164、惯性转矩计算部165、校正信号生成部166、以及加法部167。

角加速度计算部164通过进行旋转角传感器105中的旋转角的检测值θ的二阶微分，来计算角加速度α。

惯性转矩计算部165通过将由角加速度计算部164计算出的角加速度α乘以惯性力矩J2，来计算第一惯性转矩Ti1。

校正信号生成部166生成用于对第一控制信号D1进行校正的校正信号，以将控制转矩T1与校正转矩“k·J2·α”相加。

加法部167将在校正信号生成部166中生成的校正信号与由第一控制信号生成部162生成的第一控制信号D1相加。

另外，在图4的例子中，第一校正部152仅对第一控制信号D1进行校正，但在本实施方式的其他例中，也可以对第一控制信号D1与第二控制信号D2这两方进行校正、或者仅对第二控制信号D2进行校正，而将控制转矩T1与校正转矩“k·J2·α”相加。

(第二校正部153)

第二校正部153对控制信号(D1、D2)进行校正，以使基于转矩传感器104中的扭矩Ts的检测值和旋转角传感器105中的旋转角的检测值推断的控制转矩T1与对应于控制信号(D1、D2)的控制转矩T1之差即误差转矩Tf变小。

误差转矩Tf例如因驱动机106中的电动机120的滑动摩擦、制动机107中的磁粘滞性流体134的粘性的温度变化等而产生。

在图6中比转矩传感器104靠驱动机106侧的部件中，下式成立。

T1＝J1·α+Ts+Tf…(5)

在将误差转矩Tf设为零的情况下的控制转矩T1A由下式表示。

T1A＝J1·α+Ts…(6)

根据式(5)与式(6)，误差转矩Tf由下式表示。

Tf＝T1－T1A

＝T1－(J1·α+Ts)…(7)

这里，若将第一控制信号D1的信号值设为“D1”、将用于将信号值D1换算为驱动转矩Td的系数设为“Kd”、将第二控制信号D2的信号值设为“D2”、将用于将信号值D2换算为制动转矩Tb的系数设为“Kb”，则式(7)能够如下式那样变形。

Tf＝(Td－Tb)－(J1·α+Ts)

＝(Kd·D1－Kb·D2)－(J1·α+Ts)…(8)

因此，第二校正部153基于式(8)的关系计算误差转矩Tf。即，第二校正部153基于旋转角传感器105中的旋转角的检测值计算操作部件102的角加速度α，基于惯性力矩J1与角加速度α计算第二惯性转矩Ti2，对控制信号(D1、D2)进行校正，以使基于扭矩Ts的检测值和第二惯性转矩Ti2推断的控制转矩T1A与对应于控制信号(D1、D2)的控制转矩T1之差即误差转矩Tf变小。这里，第二惯性转矩Ti2为“J1·α”。

第二校正部153例如如图4所示那样，包括角加速度计算部168、惯性转矩计算部169、驱动转矩计算部170、制动转矩计算部171、校正信号生成部172、以及加法部173、174。

角加速度计算部168通过进行旋转角传感器105中的旋转角的检测值θ的二阶微分，来计算角加速度α。

惯性转矩计算部169通过将由角加速度计算部168计算出的角加速度α乘以惯性力矩J1，来计算第二惯性转矩Ti2。

驱动转矩计算部170通过将第一控制信号D1的信号值乘以系数Kd，来计算驱动转矩Td的推断值。

制动转矩计算部171通过将第二控制信号D2的信号值乘以系数Kb，来计算制动转矩Tb的推断值。

加法部173通过从由驱动转矩计算部170计算出的驱动转矩Td的推断值中减去由制动转矩计算部171计算出的制动转矩Tb的推断值、由惯性转矩计算部169计算出的第二惯性转矩Ti2、以及转矩传感器104中的扭矩Ts的检测值，来计算误差转矩Tf。

校正信号生成部172生成用于对第一控制信号D1进行校正的校正信号，以将抵消误差转矩Tf的转矩追加到控制转矩T1。

加法部174将在校正信号生成部166中生成的校正信号与由第一控制信号生成部162生成的第一控制信号D1相加。

另外，在图4的例子中，第二校正部153仅对第一控制信号D1进行校正，但在本实施方式的其他例中，也可以对第一控制信号D1与第二控制信号D2这两方进行校正、或者仅对第二控制信号D2进行校正，而将抵消误差转矩Tf的转矩追加到控制转矩T1。

另外，在图4的例子中，在第一校正部152与第二校正部153分别设有角加速度α的计算部(164、168)，但在本实施方式的其他例中，也可以将第一校正部152与第二校正部153中的角加速度α的计算部共用化。

(存储部109)

存储部109将在处理部108中用于处理的常数数据或变量数据、作为处理的结果而得的数据等存储。在处理部108包括计算机的情况下，存储部109也可以存储在计算机中执行的程序155。存储部109例如构成为，包括DRAM、SRAM等易失性存储器、闪速存储器等非易失性存储器、硬盘等。

(接口部110)

接口部110是用于在旋转型操作装置100与其他装置(从旋转型操作装置100输入操作信息并用于处理的主计算机等)之间交换数据的电路。处理部108将存储于存储部109的信息(与操作部件102的旋转操作相关的操作信息等)从接口部110向未图示的装置输出。

另外，接口部110也可以从网络上的服务器等取得在处理部108的计算机中执行的程序155，并加载到存储部109。在其他例中，接口部110也可以包括从非暂时的有形的介质(光盘、USB存储器等)中读出程序155并保存在存储部109的读取装置。

这里，关于在具有上述的构成的旋转型操作装置100中执行的与控制信号(D1、D2)的生成和校正相关的处理，参照图7所示的流程图进行说明。例如每当以规定的周期取得旋转角传感器105以及转矩传感器104的各检测结果时，执行图7的流程图的处理。

ST100：

处理部108分别取得旋转角传感器105中的操作部件102的旋转角的检测值与转矩传感器104中的扭矩Ts的检测值。

ST105：

控制信号生成部151分别生成与在步骤ST100中取得到的旋转角的检测值对应的第一控制信号D1以及第二控制信号D2。

ST110：

第一校正部152基于在步骤ST100中取得到的旋转角的检测值的时间变化，以将使操作部件102的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩J2不同的校正转矩追加到控制转矩T1的方式对控制信号(D1、D2)进行校正。例如，第一校正部152基于旋转角传感器105的旋转角的检测值计算操作部件102的角加速度α，并计算与基于惯性力矩J2和角加速度α推断的第一惯性转矩Ti1对应的校正转矩“k·J2·α”。第一校正部152以将计算出的校正转矩“k·J2·α”追加到控制转矩T1的方式对控制信号(D1、D2)进行校正。

ST115：

另外，第二校正部153基于在步骤ST100中取得到的旋转角的检测值和扭矩Ts的检测值对控制信号(D1、D2)进行校正，以使误差转矩Tf变小。例如，第一校正部152基于旋转角传感器105中的旋转角的检测值计算操作部件102的角加速度α，基于惯性力矩J1和角加速度α计算第二惯性转矩Ti2，并将基于扭矩Ts的检测值和第二惯性转矩Ti2推断的控制转矩T1A与对应于控制信号(D1、D2)的控制转矩T1之差作为误差转矩Tf而计算。第二校正部153以将抵消计算出的误差转矩Tf的转矩追加到控制转矩T1的方式对控制信号(D1、D2)进行校正。

ST120：

处理部108将在步骤ST110以及ST115中校正后的控制信号(D1、D2)输出至转矩产生部103，产生与控制信号(D1、D2)对应的控制转矩T1。

如以上说明那样，根据本实施方式，基于旋转角传感器105中的操作部件102的旋转角的检测值的时间变化，以将使操作部件102相对于旋转操作的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩J2不同的校正转矩追加到控制转矩T1的方式，对控制信号(D1、D2)进行校正。通过使操作部件102的表观上的惯性力矩与原本的惯性力矩J2不同，能够使该表观上的惯性力矩适合于操作部件102的外观的质感。因而，能够有效地减少由操作部件102的外观的质感与实际的操作中所感觉到的负荷的差异引起的操作触感的不协调感。例如，即使在操作部件102的外观的质感接近金属、实际的惯性力矩比金属小的情况下，由于能够增大操作部件102的表观上的惯性力矩，因此像能够金属那样模拟较大的惯性转矩。

根据本实施方式，对控制信号(D1、D2)进行校正，以使基于扭矩Ts的检测值和旋转角的检测值推断的控制转矩T1A与对应于控制信号(D1、D2)的控制转矩T1之差即误差转矩Tf变小。通过利用该校正使误差转矩Tf变小，能够高精度地设定操作部件102的表观上的惯性力矩。因此，容易使操作部件102的表观上的惯性力矩与操作部件102的外观的质感一致，能够更有效地减少操作触感的不协调感。

根据本实施方式，与第一控制信号D1对应的驱动转矩Td在驱动机106中产生，与第二控制信号D2对应的制动转矩Tb在制动机107中产生。因此，通过驱动转矩Td与制动转矩Tb的组合，能够生成产生各种操作触感的控制转矩T1。

根据本实施方式，通过利用磁场控制部132的磁场使磁粘滞性流体134的粘性变化，施加于操作部件102的制动转矩Tb发生变化。因而，与对操作部件102施加机械的摩擦力的方法相比，能够进行制动转矩Tb的精密控制。

本发明并不限定于上述的实施方式，包含各种变更。

例如，在上述的实施方式中列举的操作部件102的形状或构造、转矩产生部103中的控制转矩T1的产生单元、旋转角传感器105中的旋转角的检测单元、转矩传感器104中的扭矩Ts的检测单元等是一个例子，能够分别置换为与实施方式相匹配的其他形状、构造、机构、单元等。

附图标记说明

100…旋转型操作装置，101…壳体，102…操作部件，103…转矩产生部，104…转矩传感器，105…旋转角传感器，106…驱动机，107…制动机，108…处理部，109…存储部，110…接口部，111…旋钮，112…轴，115A、115B…磁致伸缩膜，116…检测线圈，117…放大器电路，120…电动机，121…转子，122…定子，123…驱动电路，124…驱动信号生成部，131…线圈壳体，132…磁场控制部，133…对置面，134…磁粘滞性流体，135…阻力盘，136…驱动电路，137…驱动信号生成部，140…旋转编码器，141…检测盘，142…光学检测部，151…控制信号生成部，152…第一校正部，153…第二校正部，155…程序，156…模式数据，161…角度数据生成部，162…第一控制信号生成部，163…第二控制信号生成部，164…角加速度计算部，165…惯性转矩计算部，166…校正信号生成部，167…加法部，168…角加速度计算部，169…惯性转矩计算部，170…驱动转矩计算部，171…制动转矩计算部，172…校正信号生成部，173…加法部，174…加法部，D1…第一控制信号，D2…第二控制信号，α…角加速度，T1…控制转矩，Td…驱动转矩，Tb…制动转矩，Tf…误差转矩，Ti1…第一惯性转矩，Ti2…第二惯性转矩，T2…操作转矩，Ts…扭矩，J1、J2…惯性力矩，AX…旋转轴。