JP2018130470A - シート駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構成が簡易化されたシート駆動装置を提供する。【解決手段】シート駆動装置１００は、ハンド部５を移動させることが可能なロボット２と、ユーザ１０を支持可能なシート３と、シート３を取り囲む箱体１とを備えている。ハンド部５を搖動させたときに、それに応じてシート３を搖動させることが可能である。【選択図】図１

Description

本発明は、シートを搖動させるシート駆動装置に関する。

従来、シートを搖動させてシート上に座っているユーザを楽しませるシート駆動装置が使用されている。シートを搖動させるシート駆動装置としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。

特開２０１０−０１２１１３号公報

特許文献１に開示されたシート駆動装置によれば、映像に連動させてライド部を搖動させることができるので、ライド部を映像のストーリーに沿った疑似環境とすることができる。

しかしながら、特許文献１に開示されたシート駆動装置では、シートは予め設定されている軌道上を移動している。そのため、軌道の設置された空間の全体に亘って疑似空間を作る必要があり、疑似空間を作るための構成が大型化してしまう可能性がある。

そこで、本発明は上記の事情に鑑み、構成が簡易化されたシート駆動装置を提供することを目的とする。

本発明のシート駆動装置は、ハンド部を移動させることが可能なロボットと、ユーザを支持可能なシートと、前記シートを取り囲む箱体とを備え、前記ハンド部を搖動させたときに、それに応じて前記シートを搖動させることが可能であることを特徴とする。

本発明によれば、シート駆動装置の構成が簡易化されるので、シート駆動装置を小型化することができる。

本発明の第１実施形態に係るシート駆動装置についての構成図である。 図１のシート駆動装置におけるロボットの制御部について示したブロック図である。 図１のシート駆動装置における箱体が搖動されたときの状態についての箱体内の構成図である。 第１実施形態の他の形態についてのシート駆動装置の箱体内の構成図である。 第１実施形態のさらに別の形態についてのシート駆動装置の箱体内の構成図である。 第２実施形態に係るシート駆動装置についての構成図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１に、本発明の第１実施形態に係るシート駆動装置１００についての全体的な構成図を示す。

シート駆動装置１００は、箱体１とロボット２とを備えている。

箱体１は、内部にシート３を備えており、シート３が箱体１の内部に取り囲まれて配置されている。箱体１には、不図示の開閉可能な扉が取り付けられている。ユーザ１０が、扉を介して箱体１の内部と外部とを出入りすることが可能に構成されている。箱体１の内部にはシート３が配置されており、シート３は、ユーザ１０を支持可能に構成されている。従って、箱体１の内部に入ったユーザ１０がシート３に座ることが可能に構成されている。なお、本実施形態では、箱体１内に１つのシート３のみが設置されているが、本発明は上記実施形態に限定されない。箱体１の内部にシート３が複数設置されていてもよい。

箱体１は、壁面によって閉じられた空間として構成されている。なお、箱体１は、網によって形成された壁によって囲まれていてもよい。箱体１の内部に閉じられた空間が形成されればよい。

シート３はシート支持部４に接続されており、シート３はシート支持部４によって支持されている。シート支持部４は、ロボット２のハンド部５から吊り下げられて、ロボット２のハンド部５に接続されている。本実施形態ではシート支持部４はハンド部５に対し固定的に取り付けられているが、シート支持部４がハンド部５に対し相対的に移動することによりシート支持部４がハンド部５に対し搖動することが可能に取り付けられていてもよい。

シート支持部４は、ハンド部５に接続されハンド部５から鉛直方向に延びたシリンダ部４１と、シリンダ部４１に接続されると共にシート３に接続されてＬ字状に形成された接続部４２とを備えている。

箱体１には、開口部１１が形成されている。開口部１１を通してシート支持部４が箱体１の外部から箱体１の内部に挿入されるように、シート支持部４が開口部１１に挿通されて箱体１及びシート支持部４が構成されている。箱体１の開口部１１を囲むように、箱体１にフレーム１６が取り付けられている。本実施形態では、フレーム１６は、円環状に形成されている。また、フレーム１６の径方向の中心の周囲には、フレーム１６を鉛直方向に貫通した貫通口１６ａが形成されている。本実施形態では、フレーム１６は、比較的強固な材料によって形成されている。

開口部１１は、フレーム１６の径方向の内側に形成された貫通口１６ａに接続されて形成されている。箱体１の開口部１１とフレーム１６の貫通口１６ａを介して、箱体１の内部と外部とが連通している。シート支持部４は、フレーム１６の径方向の内側に形成された貫通口１６ａと、箱体１の開口部１１とを通って配置されている。従って、シート支持部４は、フレーム１６の径方向の内側に配置されている。

なお、本実施形態では、フレーム１６は円環状に形成されているが、フレーム１６は他の形状を有していてもよい。フレーム１６の内側にシート支持部４を通す通路を備えていれば、フレーム１６は他の形状であってもよい。すなわち、内側に貫通口１６ａを有して環状に形成されていれば、フレーム１６は円環状でなくてもよい。

箱体１の内部には、画像を表示する画像表示部１２が取り付けられている。画像表示部１２はユーザ１０に対向する位置に画面を有しており、画面に映像を映し出すことが可能に構成されている。画像表示部１２の上部には、音を発生させる音発生部としてのスピーカ部１３が取り付けられている。スピーカ部１３によって音声が発せられる。

箱体１の内部には、風を発生させる風発生部を備えている。本実施形態では、風発生部として扇風機１４が取り付けられている。

箱体１の内部には、熱を発生させる発熱部を備えている。本実施形態では、発熱部としてヒータ１５が取り付けられている。

次に、本実施形態で用いられるロボット２の構成について説明する。本実施形態に係るロボット２は、６軸の垂直多関節型ロボットである。ただし、本発明は上記に限定されず、水平多関節型・垂直多関節型を問わず、また、軸数を問わず、多関節アームを備えるロボットに広く適用することができる。

ロボット２は、ベース２１と、ベース２１に支持された多関節アーム（以下、単に「アーム」という）２２と、アーム２２の先端部に装着されたハンド部５とを備えている。また、ロボット２は、アーム２２、ハンド部５の動作を制御する制御部２５を備えている。

アーム２２は、複数のリンクが直列的に連接されて成る。具体的には、アーム２２は、第１リンク２２１、第２リンク２２２、第３リンク２２３、第４リンク２２４、第５リンク２２５、第６リンク２２６の各リンクが、基端部から先端部へ向けてこの順に連接されて成る。

第１リンク２２１は、ベース２１に対し、旋回関節ＪＴ１を介して垂直軸回りを旋回可能に連結されている。第２リンク２２２の基端部は、第１リンク２２１に回転関節ＪＴ２を介して連結されている。第２リンク２２２の先端部と第３リンク２２３の基端部とは回転関節ＪＴ３を介して連結されている。回転関節ＪＴ２、ＪＴ３は、リンク同士を水平軸回りに垂直に回転するように連結する関節である。第３リンク２２３の先端部と第４リンク２２４の基端部とは捻れ関節ＪＴ４を介して連結されている。

第４リンク２２４の先端部と第５リンク２２５の基端部とは回転関節ＪＴ５を介して連結されている。第５リンク２２５の先端部と第６リンク２２６の基端部とは捻れ関節ＪＴ６を介して連結されている。

第６リンク２２６の先端部にはメカニカルインターフェース２２７が設けられている。このメカニカルインターフェース２２７にハンド部５が交換可能に装着される。

アーム２２は、各関節ＪＴ１〜ＪＴ６（軸）に対応した関節駆動部を備えている。各関節駆動部は、サーボドライバ、サーボモータ、回転角検出器及び減速機などを含んでいる。サーボモータの回転は制御部２５によってサーボ制御される。

また、ロボット２は、制御部２５を備えている。制御部２５は、例えば不図示の台車や、ベース２１、アーム２２等の内部に設けられていてもよい。

制御部２５についてのブロック図を図２に示す。図２に示されるように、制御部２５は、ＣＰＵ等の演算部２５ａと、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部２５ｂと、サーボ制御部２５ｃと、を備えている。制御部２５は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを備えたロボットコントローラである。なお、制御部２５は、集中制御する単独の制御部２５によって構成されていてもよいし、互いに協働して分散制御する複数の制御部２５によって構成されていてもよい。

記憶部２５ｂには、ロボットコントローラとしての基本プログラム、各種固定データ等の情報が記憶されている。演算部２５ａは、記憶部２５ｂに記憶された基本プログラム等のソフトウェアを読み出して実行することにより、ロボット２の各種動作を制御する。たとえば、制御部２５は、記憶部２５ｂに予め記憶されたプログラム、または、作業者により入力された操作に基づいてアーム２２の動作を制御する。

すなわち、演算部２５ａは、ロボット２の制御指令を生成し、これをサーボ制御部２５ｃに出力する。サーボ制御部２５ｃは、演算部２５ａにより生成された制御指令に基づいて、アーム２２の各関節ＪＴ１〜ＪＴ６に対応するサーボモータの駆動を制御するように構成されている。

なお、本実施形態では、ロボット２の制御部２５は、サーボモータの駆動を制御することによって、アーム２２及びハンド部５の移動を制御しているが、本発明はこれに限定されない。制御部２５は、ロボット２のアーム２２及びハンド部５の移動と共に箱体１内部の画像表示部１２、スピーカ部１３、扇風機１４、ヒータ１５等、他の構成についても制御することとしてもよい。つまり、制御部２５は、ロボット２の構成要素以外のものについても制御を行ってもよい。

上記のように構成されたシート駆動装置１００についての動作について説明する。

ユーザが不図示の扉を通って箱体１内部に入りシートに座る。ユーザ１０がシートに座ると、適切なタイミングで画像表示部１２に所定の映像が表示される。また、画像表示部１２に表示される映像に合わせて、スピーカ部１３から音声が発せられる。これによって、画像表示部１２、スピーカ部１３を介して、ユーザ１０が所定のコンテンツを楽しむことができる。

このとき、図３に示されるように、画像表示部１２に表示される映像に合わせ、所定のタイミングでシート３が搖動される。このとき、ロボット２のハンド部５が搖動し、シート支持部４を介してハンド部５に接続されたシート３へ搖動が伝達されることにより、シート３が搖動される。つまり、ハンド部５を搖動させたときに、それに応じてシート３を搖動させることが可能である。画像表示部１２の映像に合わせてシート３が搖動されるので、シート３に座ったユーザ１０があたかも映像の中の世界にいるかのように、箱体１の内部に疑似的な環境を作ることができる。

本実施形態では、箱体１の内部に疑似環境が作られるので、疑似環境を箱体１の内部に収めることができる。従って、疑似環境を作るに当たっての構成をコンパクトに収めることができる。このように、大きな空間の全体に亘って疑似環境を作るのではなく、比較的狭い囲まれた空間である箱体１の内部にのみ疑似環境を作ることができるので、疑似環境を作るための構成が簡易化される。従って、シート駆動装置１００を小型化することができる。

特に、本実施形態では、ロボット２のハンド部５から吊り下げられたシート支持部４を介して、ハンド部５からの搖動がシート３に伝達されている。従って、搖動を引き起こすものは、ロボット２のハンド部５である。ロボット２のハンド部５による搖動によってシート３の搖動を引き起こすので、搖動を引き起こすのに軌道等を敷設する必要がなく、疑似環境を作るための構成をさらに簡易化することができる。従って、シート駆動装置１００をさらに小型化することができる。

また、ハンド部５は、制御部２５によって位置を制御されることにより、水平方向及び鉛直方向に沿って移動することが可能に構成されている。ハンド部５は、移動の際の制限が少なく、移動の自由度が高い。従って、シート３を搖動させる際に、軌道上を搖動させる場合に比べ、搖動への制限が少ない。搖動への制限が少ないことから、実際の搖動に即し、より忠実に再現された搖動によってシート３を搖動させることができる。また、本実施形態では、搖動のパターンが、軌道上で決まったパターンによる搖動に限定されないので、ユーザ１０が搖動のパターンを予測できない。従って、ユーザ１０の思いがけないパターンによってユーザ１０を搖動させることができ、ユーザ１０をさらに楽しませることができる。従って、よりエンターテイメント性の高いシート駆動装置１００とすることができる。

本実施形態では、箱体１の内部に扇風機１４が取り付けられている。例えば、映像で風を感じられるようなシーンが流れているときに、そのシーンに合わせて扇風機１４によってユーザ１０に向けて風が送られる。これにより、箱体１の内部に、さらに映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができ、ユーザ１０がさらに臨場感を感じることができる。

本実施形態では、箱体１の内部にヒータ１５が取り付けられている。例えば、映像で熱を感じられるようなシーンが流れているときに、そのシーンに合わせてヒータ１５によってユーザ１０に向けて熱や温風が送られる。これにより、箱体１の内部に、さらに映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができ、ユーザ１０にさらに臨場感を感じさせることができる。

また、箱体１には、他の要素が取り付けられていてもよい。例えば、箱体１の内部で匂いを発生させる匂い発生装置が箱体１の内部に取り付けられていてもよい。映像の内容が匂いを感じられるようなシーンであるときに、シーンに合わせて匂い発生装置から匂いを発生させることにより、箱体１の内部に、さらに映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができる。

また、箱体１の内部で水滴の飛沫を発生させる飛沫発生装置が箱体１の内部に取り付けられていてもよい。映像の内容がユーザ１０に向かって飛沫が飛んでくるようなシーンであるときに、シーンに合わせて飛沫発生装置から飛沫をユーザ１０に向けて発することにより、箱体１の内部に、さらに映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができる。

シート支持部４は、フレーム１６に形成された貫通口１６ａの内側に配置されている。シート支持部４がフレーム１６の内側に形成された開口部１１を通って構成されているので、シート支持部４が移動できる範囲は、開口部１１の内部に制限されている。従って、ロボット２のハンド部５の動作範囲が、所定範囲内に制限されることがフレーム１６によって担保されている。

なお、上記実施形態では、図１に示されるように、箱体１が地面に固定的に設置されている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。図４に示されるように、箱体１が、箱体１を支持する支持台６の上に設置され、箱体１が支持台６に対し水平方向に移動可能であってもよい。支持台６にレール６ａが取り付けられ、レール６ａに沿って箱体１がスライドすることにより箱体１が支持台６に対し移動することが可能であってもよい。これによって、シート３が搖動されると共に箱体１も搖動されるように構成される。シート３が搖動されたときに箱体１も搖動されることが可能になることにより、より映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができる。

図４では、箱体１は、一方向に沿って搖動するように構成されているが、本発明はこれに限定されない。箱体１は、支持台６に対し、水平面内で、図４に示される方向に加え、図４に示される方向に交差する方向に沿って搖動されることとしてもよい。すなわち、箱体１は、水平方向のあらゆる方向に沿って搖動することとしてもよい。また、箱体１は、支持台６に対し、鉛直方向に沿って搖動することとしてもよい。

また、本実施形態では、画像表示部１２は、画面に映像が映し出される構成としたが、本発明はこれに限定されない。図５に示されるように、画像表示部としてのプロジェクタ１７が、箱体１の内側の壁面に映し出す構成としてもよい。また、プロジェクタ１７による映像を映し出すためのスクリーンが箱体１の内部に配置されてもよい。このとき、スピーカ部１３は、プロジェクタ１７の上に置かれなくてもよく、ユーザ１０の背面側に置かれてもよい。また、別の場所に置かれてもよい。

また、画像表示部は、箱体１の内部になくてもよい。箱体１の外側から箱体１の内側に向けて映像を映し出すようにしてもよい。また、箱体１の外側に映像を映し出すようにしてもよい。また、シート駆動装置１００において、画像表示部は無くてもよい。また、箱体１の内側に装飾が施されていてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るシート駆動装置１００ａについて説明する。なお、上記第１実施形態と同様に構成される部分については図中同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。

第１実施形態では、箱体１が地面に固定的に設置されている、あるいは箱体１が支持台６上に設置されている形態について説明した。これに対し、第２実施形態では、箱体１ａが、ハンド部５から吊り下げられて構成されている。

図６に、第２実施形態におけるシート駆動装置１００ａについての構成図を示す。図６に示されるように、第２実施形態では、箱体１ａが、箱体支持部３１を介して、ハンド部５から吊り下げられて構成されている。シート３は、箱体１ａに取り付けられている。

また、箱体１ａを取り囲むように、フレーム構成部材３２が配置されている。すなわち、フレーム構成部材３２は、箱体１ａを内部に収容可能に構成されている。

フレーム構成部材３２には、上部に開口部３３が形成されている。フレーム構成部材３２の開口部３３を通して箱体支持部３１がフレーム構成部材３２の内部に挿入されるように、箱体支持部３１が開口部３３に挿通されて箱体支持部３１及びフレーム構成部材３２が構成されている。フレーム構成部材３２における開口部３３を取り囲む周縁には、フレーム３４が取り付けられている。フレーム３４は、円環状に形成されている。

このように構成されたシート駆動装置１００ａにおいて、ハンド部５が搖動されると、ハンド部５と箱体１ａとが箱体支持部３１を介して接続されていることから、箱体１ａが搖動される。このように、シート駆動装置１００ａは、ハンド部５を搖動させたときに、それに応じてシート３を搖動させることが可能であるように構成されている。

箱体支持部３１は、フレーム構成部材３２に形成された開口部３３の内側に挿通されて配置されている。箱体支持部３１がフレーム３４の内側に形成された開口部３３を通って構成されているので、箱体支持部３１が移動できる範囲は、フレーム３４の内部に制限されている。従って、ハンド部５の動作範囲が、所定範囲内に制限されることがフレーム３４によって担保されている。

なお、本実施形態では、フレーム構成部材３２が、箱体１ａを取り囲むように構成されているが、本発明はこれに限定されない。箱体支持部３１の移動できる範囲を制限するのであれば、フレーム３４は、他の構成であってもよい。例えば、フレーム構成部材３２は箱体１ａを取り囲む構成でなくてもよく、フレーム構成部材３２が箱体１ａの上方の部分にのみ設けられ、そこにフレーム３４が設けられた構成であってもよい。また、フレーム構成部材３２が配置されなくてもよい。別の構成によってフレーム３４が設けられてもよい。

また、画像表示部３５が箱体１ａの内部に配置されて構成されている。従って、箱体１ａが搖動されたときに、画像表示部３５も共に搖動される。例えば、コックピット内で航空機をあたかも操縦しているように、画像表示部に表示された画像も搖動させることができる。従って、箱体１ａの内部に、より映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができる。

箱体１ａの内部には、操縦桿３８が配置されている。操縦桿３８を動かすことにより、画像表示部３５に表示された映像内での自身の動きを操縦することができる。これにより、例えば、コックピット内で航空機等の乗り物を操縦しているような環境を作ることができる。

また、画像表示部３５に表示される画像とは別に、箱体１ａの外部に、画像表示部３６が配置されている。箱体１ａの外部の画像表示部３６に背景を表示することにより、箱体１ａの内部にさらに映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができる。

また、ユーザ１０は、メガネ型のディスプレイ上に画像を表示するいわゆるヘッドマウントディスプレイとしての画像表示部３７を装着している。画像表示部３７に画像を表示することにより、ユーザ１０にさらに映像の中の世界に近い疑似的な環境を作ることができる。

これらの画像表示部３５、３６、３７については、これらの画像表示部のうちいずれかが用いられてもよいし、全ての画像表示部が同時に用いられてもよい。また、画像表示部が用いられなくてもよい。また、フレーム構成部材３２の外側に画像を映し出す構成であってもよい。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、シート駆動装置は、画像表示部に映し出された映像に合わせて箱体を搖動させ、映像の世界に応じた疑似世界を作っている。これにより、シート駆動装置は、映画やゲームといったアミューズメントとしてのコンテンツを楽しむものとしている。しかしながら、本発明はこれに限定されない。本発明のシート駆動装置は、乗り物の運転に際してのシミュレータや、競技のためのトレーニング用装置といった他の用途に適用されても構わない。

乗り物の運転に際してのシミュレータとして本発明のシート駆動装置を用いる場合には、例えば、電車、船、航空機、ロボットといった乗り物のシミュレータとして用いることができる。なお、本発明は、上記の乗り物のシミュレータのみに限定されず、他の乗り物のシミュレータとして本発明のシート駆動装置が用いられてもよい。

１ 箱体
２ ロボット
３ シート
５ ハンド部

Claims (9)

1. ハンド部を移動させることが可能なロボットと、
   ユーザを支持可能なシートと、
   前記シートを取り囲む箱体とを備え、
   前記ハンド部を搖動させたときに、それに応じて前記シートを搖動させることが可能であることを特徴とするシート駆動装置。
2. 前記箱体は、前記箱体を支持する支持台に設置され、前記箱体が前記支持台に対し移動可能であることを特徴とする請求項１に記載のシート駆動装置。
3. 前記ハンド部と前記シートとの間に接続されて前記シートを支持するシート支持部を備え、
   前記箱体には開口部が形成され、
   前記シート支持部が前記開口部に挿通されて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のシート駆動装置。
4. 前記箱体に、貫通口の形成されたフレームが取り付けられ、
   前記開口部は、前記フレームの前記貫通口に接続されて形成されていることを特徴とする請求項３に記載のシート駆動装置。
5. 前記箱体は、前記ハンド部から吊り下げられ、
   前記シートは、前記箱体に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のシート駆動装置。
6. 前記箱体の内部に、画像を表示する画像表示部が配置され、
   前記ハンド部は、前記画像表示部に表示された画像に応じて前記シートを移動させることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のシート駆動装置。
7. 前記箱体の内部に、風を発生させる風発生部が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシート駆動装置。
8. 前記箱体の内部に、熱を発生させる発熱部が配置されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のシート駆動装置。
9. 前記箱体の内部に、音を発生させる音発生部が配置されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のシート駆動装置。
   
   

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