JP2007517585A - アニマトロニクス・フィギュアの現実的な動作を生成する計算環境 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は一般にロボティクス・フィギュア(ロボット的な人形等)に関するものであり、特にアニマトロニクス・フィギュア(生き物のような動きをする人形等)に関するものである。
アニマトロニクス・フィギュアは、1つ以上の電気機械的装置によって動きを与えられるロボティクス・フィギュア、動く人形、あるいは他の動きのある物体である。「動きを与えられる」とは、動作を行わせることを意味する。上記電気機械的装置は、電子的部分、機械的部分、液圧及び/または空気圧部分を含む。アニマトロニクス・フィギュアは、テーマパークのようなエンターテインメント(娯楽)の場所では一般的である。例えば、アニマトロニクス・キャラクタ(配役)は、テーマパーク内のショー、ライド(乗り物)、及び/または他のイベントで見ることができる。アニマトロニクス・キャラクタの身体部分、例えば頭及び腕は一般に自由に動くことができる。しかし、アニマトロニクス・キャラクタは通常、1つの場所から他の場所へと歩き回ったり歩いて行ったりすることはできない。
本発明の1つの態様のアニマトロニクスシステムでは、受信モジュールが固定ショー選択入力及び人形操作入力をオペレータ(操作員)から受信する。固定ショー選択入力は、少なくとも1つの固定ショー命令に関連する。人形操作入力は人形操作命令を与える。アニマトロニクス・フィギュアが存在する。変換ソフトウェアモジュールは、前記固定ショー選択入力に関連する前記少なくとも1つの固定ショー命令を、少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令に変換し、そして受信した前記人形操作命令を少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令に変換する。動作ソフトウェアモジュールは、前記少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令を受信し、かつ前記少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令を受信して、前記少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令及び前記少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令から合成動作命令を計算し、これにより、少なくとも一人の役者が、アニマトロニクス・フィギュアの少なくとも1つの構成要素を生き物のように動かすことができる。
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、アニマトロニクスシステムを制御することについて、以前に見られたものよりも大きな柔軟性(フレキシビリティ)を提供し、かつリアルタイム(実時間)の合成動作を生成する能力を提供する計算環境を開示する。この計算環境は、ロボティクスシステムに一般的に適用することができ、アニマトロニクスシステムのみに限定されない。さらに、この計算環境はいずれの特定言語にも限定されない。一具体例では、スクリプト記述言語を用いて、アニマトロニクス・フィギュアに命令して現実的な、生き物のような動きを作り出し生み出させる高レベルのツールをプログラマに提供する。
軌跡の自動的な生成を可能にする。一具体例では、簡単に使用できると共にC2連続を維持するキーフレーム連続動作への取り組みを用いる。C2連続によれば、軌跡及びその最初2つの(1次及び2次)導関数が連続であることを意味する。このことは、アニマトロニクス・フィギュア108が1つの位置から他の位置へ不連続的にジャンプしないことだけでなく、その速度及び加速度が限定され、かつ滑らかに変化することも保証する。限定されかつ滑らかに変化する速度及び加速度は、モータトルクも限定しかつ滑らかに変化させる。この情報の維持は、要素動作を特定の一般化された変換によって射影することを可能にし、変換空間の組合せにおいて同時に記述される滑らかな複数軌跡を生成することを可能にする。
τ=t−ti
dt=ti+1−ti
c0=xi
c1=vi
c2=ai
f(τ)=3τ(10+τ(6τ−15))
で行い、ここにスケール時間τは0≦τ≦1である。2つの軌跡T1及びT2、並びに遷移関数f(t)がC2連続である場合には、次式の線形結合もC2連続である:
f(αt)T1+(1−f(αt))T2
ここに、αは定数の時間のスケーリング(拡大縮小)係数である。
クロスフェードは、あらゆる軌跡に用いることができる。クロスフェードは、内部軌跡または変換された軌跡を遷移させるために有用であることが多い。このことは、1つの合成動作から異なる合成動作への滑らかな遷移を、直感的ではないことが多いが強力な方法で生じさせる。
Claims (50)
- 固定ショー選択入力及び人形操作入力をオペレータから受信する受信モジュールであって、前記固定ショー選択入力は少なくとも1つの固定ショー命令に関連し、前記人形操作入力は人形操作命令を与える受信モジュールと;
アニマトロニクス・フィギュアと;
前記固定ショー選択入力に関連する前記少なくとも1つの固定ショー命令を、少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令に変換し、前記受信した人形操作命令を少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令に変換する変換ソフトウェアモジュールと;
前記少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令を受信し、前記少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令を受信し、前記少なくとも1つの固体ショーの物理的動作命令及び前記少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令から合成動作命令を計算し、これにより、少なくとも1つのアクチュエータが前記アニマトロニクス・フィギュアの少なくとも1つの構成要素を生き物のように動作させることができる動作ソフトウェアモジュールと
を具えていることを特徴とするアニマトロニクスシステム。 - さらに、前記アニマトロニクス・フィギュアの前記少なくとも1つの構成要素の動作が行われる際に、音響装置に命令を与えて音響信号を出力させる音響ソフトウェアモジュールを具えていることを特徴とする請求項1に記載のアニマトロニクスシステム。
- さらに、前記固定ショー選択入力を、所定時刻に自動的に前記受信モジュールに供給する自動固定ショー・ソフトウェアモジュールを具えていることを特徴とする請求項1に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記所定時刻は、オペレータが前記人形操作入力を与える時刻と一致することを特徴とする請求項3に記載のアニマトロニクスシステム。
- さらに、オペレータがボタンを押して前記固定ショー選択入力を与えるためのボタンを具えていることを特徴とする請求項1に記載のアニマトロニクスシステム。
- さらに、前記アニマトロニクス・フィギュアに動作的に接続され、事象の発生を測定するセンサを具えていることを特徴とする請求項1に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記事象の発生をきっかけとして、前記固定ショー選択入力が前記受信モジュールに入力されることを特徴とする請求項6に記載のアニマトロニクスシステム。
- さらに、オペレータがダイヤルを回して前記固定ショー選択入力を前記受信モジュールに与えるためのダイヤルを具えていることを特徴とする請求項1に記載のアニマトロニクスシステム。
- アニマトロニクス・フィギュアの動作を生成する方法において、
人形操作の動作を実行するための人形操作命令を前記アニマトロニクス・フィギュアに与えるステップと;
固定ショーの動作を実行するための少なくとも1つの固定ショー命令に関連する固定ショー選択を前記アニマトロニクス・フィギュアに与えるステップと;
前記人形操作命令と前記少なくとも1つの固定ショー命令とを組み合わせて組合せ命令を形成するステップと;
前記アニマトロニクス・フィギュアに、前記組合せ命令を実行することを命令するステップと
を具えていることを特徴とするアニマトロニクス・フィギュアの動作生成方法。 - 前記固定ショー選択がユーザによって与えられることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記アニマトロニクス・フィギュアに前記組合せ命令を実行することを命令することによって、前記人形操作の動作と前記固定ショーの動作との合成動作が行われることを特徴とする請求項9に記載の方法。
- 前記人形操作の動作が、前記アニマトロニクス・フィギュアの前記固定ショーの動作を実行する構成要素と同じ構成要素によって実行されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 前記人形操作の動作が、前記アニマトロニクス・フィギュアの前記固定ショーの動作を実行する構成要素とは異なる構成要素によって実行されることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- アニマトロニクス・フィギュアと;
第1コマンド及び第2コマンドをオペレータから受信する受信モジュールであって、前記受信モジュールは前記アニマトロニクス・フィギュアに動作的に接続され、前記受信モジュールは前記アニマトロニクス・フィギュアと通信し、前記アニマトロニクス・フィギュアは前記第1コマンドに従って第1動作を行い、前記アニマトロニクス・フィギュアは前記第2コマンドに従って第2動作を行う受信モジュールと;
前記第1コマンドを第1フィルタに通してフィルタ処理し、前記第2コマンドを第2フィルタに通してフィルタ処理して、前記第1コマンドによって生じる前記アニマトロニクス・フィギュアの前記第1動作を、前記第2コマンドによって生じる前記アニマトロニクス・フィギュアの前記第2動作と調和させて、前記アニマトロニクス・フィギュアの動作を生き物のように見せるフィルタモジュールと
を具えていることを特徴とするアニマトロニクスシステム。 - 前記第1コマンドが人形操作命令であることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第2コマンドが、少なくとも1つの固定ショー命令に関連する固定ショー選択であることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第1フィルタがローパスフィルタであることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第2フィルタがハイパスフィルタであることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第2フィルタがバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第1フィルタと前記第2フィルタとが、前記アニマトロニクス・フィギュアの同じ身体部分の異なる構成要素上に配置されていることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第1フィルタと前記第2フィルタとが、前記アニマトロニクス・フィギュアの異なる身体部分に配置されていることを特徴とする請求項14に記載のアニマトロニクスシステム。
- 脚と;
前記脚に動作的に接続され、前記脚の動作を行わせる脚部アクチュエータと;
車輪と;
前記車輪に動作的に接続され、前記車輪の動作を行わせる車輪アクチュエータと;
前記脚の動作及び前記車輪の動作を決定して前記アニマトロニクス・フィギュアの動作を行わせるプロセッサであって、前記脚の動作を前記脚部アクチュエータに送信し、前記車輪の動作を前記車輪アクチュエータに送信するプロセッサと
を具えていることを特徴とするアニマトロニクス・フィギュア。 - さらに、前記アニマトロニクス・フィギュアの第1現在位置を測定する位置センサを具えていることを特徴とする請求項22に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- さらに、前記アニマトロニクス・フィギュアの相対的な第2現在位置を、前記アニマトロニクス・フィギュアの初期位置から進んだ距離だけ増加させることによって測定する増分センサを具えていることを特徴とする請求項23に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- さらに、前記アニマトロニクス・フィギュアの前記第2現在位置と前記アニマトロニクス・フィギュアの前記第1現在位置との差が位置クリッピング限界に達したか否かを判定するクリッピングモジュールを具えていることを特徴とする請求項24に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- 前記クリッピングモジュールが、前記位置クリッピング限界に達したか否かの判定に加えて、前記第1現在位置から前記第2現在位置へ移動中の前記アニマトロニクス・フィギュアの速度が速度クリッピング限界に達したか否かを判定することを特徴とする請求項25に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- さらに、前記第1現在位置から前記第2現在位置へ移動中の前記アニマトロニクス・フィギュアの速度がクリッピング限界に達したか否かを判定するクリッピングモジュールを具えていることを特徴とする請求項24に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- さらに、前記第1現在位置から前記第2現在位置へ移動中の前記アニマトロニクス・フィギュアの加速度がクリッピング限界に達したか否かを、請求項25に記載の位置クリッピング限界に達したか否か、及び/または請求項26に記載の速度クリッピング限界に達したか否かとは別個に、あるいはこれらと共に判定するクリッピングモジュールを具えていることを特徴とする請求項24に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- 前記クリッピング限界に達した場合に、前記クリッピングモジュールが、前記アニマトロニクス・フィギュアの軌跡を短縮することを特徴とする請求項25に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- 前記クリッピング限界に達した場合に、前記クリッピングモジュールが、前記アニマトロニクス・フィギュアの速度を低下させることを特徴とする請求項22に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- 前記クリッピング限界に達した場合に、前記クリッピングモジュールが、前記アニマトロニクス・フィギュアの加速度を低下させることを特徴とする請求項22に記載のアニマトロニクス・フィギュア。
- アニマトロニクス・フィギュアの動作を生成する方法において、
前記アニマトロニクス・フィギュアに人形操作命令を与えて人形操作の動作を実行させるステップと;
固定ショー選択コマンドを前記アニマトロニクス・フィギュアに与えて、固定ショーの選択に関連する少なくとも1つの固定ショーの動作を実行させるステップと;
前記人形操作の動作と前記固定ショーの動作とを組み合わせて合成動作にするステップと;
前記アニマトロニクス・フィギュアに、前記合成動作を実行することを命令するステップと
を具えていることを特徴とする請求項22に記載のアニマトロニクス・フィギュアの動作生成方法。 - 前記固定ショーの選択がユーザによって行われることを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記人形操作の動作と前記固定ショーの動作とを組み合わせることが、前記人形操作の動作と前記少なくとも1つの固定ショーの動作との合成であることを特徴とする請求項32に記載の方法。
- 前記人形操作の動作が、前記アニマトロニクス・フィギュアの前記固定ショーの動作が行われる構成要素と同じ構成要素上で行われることを特徴とする請求項34に記載の方法。
- 前記人形操作の動作が、前記アニマトロニクス・フィギュアの前記固定ショーの動作が行われる構成要素とは異なる構成要素上で行われることを特徴とする請求項35に記載の方法。
- さらに、前記人形操作の動作と前記固定ショーの動作との合成を低減する所定限界を具えていることを特徴とする請求項34に記載の方法。
- アニマトロニクスシステムにおいて、
アニマトロニクス・フィギュアと;
第1コマンドをオペレータから受信する受信モジュールであって、前記受信モジュールは前記アニマトロニクス・フィギュアに動作的に接続され、前記受信モジュールは前記アニマトロニクス・フィギュアと通信し、前記アニマトロニクスシステムが前記第1コマンドを、第1動作を決定するための計算の一部として用いる受信モジュールと;
前記第1コマンドが前記アニマトロニクス・フィギュアに与えられたことの発生に基づいて、第2コマンドを前記アニマトロニクス・フィギュアに与えるアルゴリズム応答モジュールであって、前記アルゴリズム応答モジュールは、前記第1コマンドを前記受信モジュールから受信し、前記アニマトロニクス・フィギュアは、前記第2コマンドに従って第2動作を行うアルゴリズム応答モジュールと
を具えていることを特徴とするアニマトロニクスシステム。 - 前記第1コマンドが人形操作命令であることを特徴とする請求項38に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第2コマンドが、少なくとも1つの固定ショー命令に関連する固定ショー選択入力であることを特徴とする請求項38に記載のアニマトロニクスシステム。
- 前記第2コマンドが、前記アニマトロニクス・フィギュアに動作的に接続されたセンサが刺激を検出したことの発生に基づくアニマトロニクス固定ショー命令であることを特徴とする請求項38に記載のアニマトロニクスシステム。
- さらに、前記第1動作を第1フィルタに通してフィルタ処理し、前記第2動作を第2フィルタに通してフィルタ処理して、前記第1動作を前記第2動作と調和させて、前記アニマトロニクス・フィギュアの動作を生き物のように見せるフィルタモジュールを具えていることを特徴とする請求項38に記載のアニマトロニクスシステム。
- 固定ショー選択入力及び人形操作入力をオペレータから受信する受信モジュールであって、前記固定ショー選択入力は少なくとも1つの固定ショー命令に関連し、前記人形操作入力は人形操作命令を与える受信モジュールと;
ロボティクス・フィギュアと;
前記固定ショー選択入力に関連する前記少なくとも1つの固定ショー命令を、少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令に変換し、前記受信した人形操作命令を少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令に変換する変換ソフトウェアモジュールと;
前記少なくとも1つの固定ショーの物理的動作命令を受信し、前記少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令を受信し、前記少なくとも1つの固体ショーの物理的動作命令及び前記少なくとも1つの人形操作の物理的動作命令から合成動作命令を計算し、これにより、少なくとも1つのアクチュエータが前記ロボティクス・フィギュアの少なくとも1つの構成要素を生き物のように動作させることができる動作ソフトウェアモジュールと
ことを特徴とするロボティクスシステム。 - さらに、前記ロボティクス・フィギュアの前記少なくとも1つの構成要素の動作が行われる際に、音響装置に命令を与えて音響信号を出力させる音響ソフトウェアモジュールを具えていることを特徴とする請求項43に記載のロボティクスシステム。
- さらに、前記固定ショー選択入力を、所定時刻に自動的に前記受信モジュールに供給する自動固定ショー・ソフトウェアモジュールを具えていることを特徴とする請求項43に記載のロボティクスシステム。
- 前記所定時刻は、オペレータが前記人形操作入力を与える時刻と一致することを特徴とする請求項45に記載のロボティクスシステム。
- さらに、オペレータがボタンを押して前記固定ショー選択入力を与えるためのボタンを具えていることを特徴とする請求項45に記載のロボティクスシステム。
- さらに、前記ロボティクス・フィギュアに動作的に接続され、事象の発生を測定するセンサを具えていることを特徴とする請求項45に記載のロボティクスシステム。
- 前記事象の発生をきっかけとして、前記固定ショー選択入力が前記受信モジュールに入力されることを特徴とする請求項48に記載のロボティクスシステム。
- さらに、オペレータがダイヤルを回して前記固定ショー選択入力を前記受信モジュールに与えるためのダイヤルを具えていることを特徴とする請求項43に記載のロボティクスシステム。
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