JP2915900B1 - 加速度感覚生成装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 シミュレータの搭乗者に対して、前進または
後退時における加速度感覚を生じさせる加速度感覚生成
装置を提供する。 【解決手段】 加速度感覚生成装置１００では、表示さ
れる映像に同期して、シミュレータ本体１０の傾きと回
転ベルト１１の回転とが変化する。搭乗者用座席台車１
４の底部には、車輪１３を装着する。ダンパ機構１５
は、回転ベルト１１の回転加速度に応答して、オン／オ
フする。ダンパ機構１５は、オンするとダンパとして機
能する。搭乗者用座席台車１４は、回転に併せて移動し
た後、ダンパ機構１５により元の位置に引戻される。回
転ベルト１１が等速運動をしている間、ダンパ機構１５
はオフするため、搭乗者用座席台車１４はシミュレータ
本体１０に対して固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度感覚生成装
置に関し、特に、シミュレータの搭乗者に、慣性力の発
生と加速度感覚の発生とを擬似的に感じさせる加速度感
覚生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】移動感覚を体験するものとして、操作訓
練のための乗物シミュレータや遊園地にある擬似体験型
の乗物娯楽装置がある。

【０００３】これらの装置は、移動する物体から観測さ
れる映像を表示するスクリーンとユーザの搭乗する擬似
的な乗物（以下、シミュレータと称す）とを備える。シ
ミュレータは、ヨウ、ピッチ、ローのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
についての回転機構および前後・上下の並進機構を備え
ている。

【０００４】シミュレータの搭乗者は、表示される映像
に合わせたシミュレータの回転運動および前進または後
退の動きから、たとえばシミュレータが実際に道路上を
移動しているかのように錯覚する。

【０００５】岩田その他による「モーションプラットホ
ームを用いた移動感覚の合成」，日本バーチャルリアリ
ティ学会論文集，Ｖｏ．ｌ，ｐｐ．２３９〜２４４（１
９９６年１０月）では、シミュレータ本体を急激に傾斜
させ、重力加速度の分力成分を利用して加速度感覚を生
じさせる方法が示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シミュ
レータ本体を急激に傾斜させて加速度感覚を発生させる
従来の方法によると、次の加速度感覚を生じさせるため
に、傾斜したシミュレータ本体を傾斜前の傾きに戻して
おく必要がある。

【０００７】したがって、搭乗者にシミュレータ本体の
傾斜の変化を気づかれないようにするためには、シミュ
レータ本体の運動制御が複雑になってしまう。

【０００８】そこで、本発明は係る課題を解決するため
になされたものであり、その目的は、シミュレータ本体
の複雑な運動制御によらず、加速度感覚を生じさせる加
速度感覚生成装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る加速度感
覚生成装置は、移動する物体から観測される視覚映像を
ユーザに表示する表示手段と、表示手段に表示された映
像に同期して、物体が移動する移動面の相対的な動きを
模擬する模擬手段と、模擬手段の上に配置される回転可
能な車輪と、ユーザを乗せる、車輪を装着した搭乗部
と、移動面の相対的な動きによる加速度に応じて、搭乗
部の動きと模擬手段の動きとの間に時間遅れを生じさせ
る加速度生成手段とを備える。

【００１０】請求項２に係る加速度感覚生成装置は、請
求項１に係る加速度感覚生成装置であって、加速度生成
手段は、搭乗部と前記模擬手段との間に配置されるダン
パを含み、模擬手段は、少なくとも並進または回転する
第１の移動手段と、第１の移動手段の上をスライドする
ことにより、移動面から物体に伝わる振動を車輪に伝達
する第２の移動手段と、表示手段に表示された映像に合
わせて、第１の移動手段および第２の移動手段のそれぞ
れの動きを変化させるとともに、ダンパをオン状態／オ
フ状態にさせる制御手段とを含み、車輪は、第２の移動
手段の上に配置される。

【００１１】請求項３に係る加速度感覚生成装置は、請
求項２に係る加速度感覚生成装置であって、加速度生成
手段は、移動面の加速度が所定の値を越えるとオン状態
になることでダンパとして機能し、移動面の加速度が所
定の値以下になるとオフ状態になることで搭乗部と模擬
手段との位置関係を保持する。

【００１２】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、本発明
の実施の形態１における加速度感覚生成装置１００の全
体構成を示す図である。図１に示す加速度感覚生成装置
１００は、映像蓄積装置１、映像出力装置２、および映
像出力用スクリーン３を含む。

【００１３】映像蓄積装置１には、模擬する乗物から予
め撮影した映像、またはコンピュータグラフィックス技
術によって作成した映像に関する情報が蓄積（記憶）さ
れる。

【００１４】映像出力装置２は、映像蓄積装置１から読
出される映像情報を受ける。映像出力用スクリーン３に
は、映像出力装置２の制御に基づき、映像蓄積装置１か
ら読出された映像情報に応じた映像が表示される。

【００１５】図１に示す加速度感覚生成装置１００はさ
らに、シミュレータ本体１０、搭乗者用座席台車１４お
よびダンパ機構１５を含む。

【００１６】シミュレータ本体１０は、移動面の相対的
な動きを模擬する。シミュレータ本体１０は、上下・前
後の並進運動機能およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸回りに
ついての回転運動機能を有する。

【００１７】シミュレータ本体１０はさらに、回転ベル
ト１１を備える。回転ベルト１１は、Ｘ軸方向を中心軸
として回転する。なお、回転ベルト１１は、シミュレー
タ本体１０とともに姿勢が変化する。

【００１８】搭乗者用座席台車１４は、シミュレータ本
体１０に取付けられた回転ベルト１１の上に配置され
る。ユーザ１６は、搭乗者用座席台車１４に座り、映像
出力用スクリーン３に表示される映像を見る。搭乗者用
座席台車１４の底の部分には、車輪１３が取付けられて
いる。車輪１３は、回転ベルト１１の動きに合わせて回
転する。

【００１９】ダンパ機構１５は、加速度に応じて、搭乗
者用座席台車１４の動きとシュミュレータ本体１０の動
きとの間に時間遅れを生じさせる。これにより、ユーザ
１６に対して、慣性力の発生とともに加速度の発生を感
じさせる。図１においては、ダンパ機構１５は、搭乗者
用座席台車１４の前後を挟む状態で配置され、その端部
はシミュレータ本体１０に固定されている。

【００２０】図１に示す加速度感覚生成装置１００はさ
らに、シミュレータ動き情報蓄積装置４、シミュレータ
本体制御装置５、回転ベルト制御装置６、コントローラ
７、およびダンパ制御装置８を含む。

【００２１】シミュレータ動き情報蓄積装置４には、シ
ミュレータ動き情報が蓄積（記憶）される。シミュレー
タ動き情報は、具体的には、シミュレータ本体１０の姿
勢を制御するためのシュミュレータ本体制御情報、回転
ベルト１１の回転を制御するための回転ベルト制御情
報、およびダンパ機構１５をオン／オフするためダンパ
制御情報を含む。これらは、映像出力用スクリーン３に
表示される映像と対応している。

【００２２】コントローラ７は、映像蓄積装置１および
シミュレータ動き情報蓄積装置４の読出動作を制御す
る。コントローラ７はさらに、シミュレータ動き情報蓄
積装置４から読出されるシミュレータ動き情報に変化が
有るか否かを判定する。

【００２３】シミュレータ本体制御装置５は、シミュレ
ータ動き情報蓄積装置４から受けるシミュレータ本体制
御情報に従い、シミュレータ本体１０の姿勢を変化させ
るための制御を行なう。これにより、シミュレータ本体
１０は、上下・前後の並進運動およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
の３軸回りについての回転運動を行なう。

【００２４】回転ベルト制御装置６は、シミュレータ動
き情報蓄積装置４から受ける回転ベルト制御情報に従
い、回転ベルト１１の回転速度および回転方向を変化さ
せるための制御を行なう。これにより、回転ベルト１１
の回転速度および回転方向が変化する。

【００２５】ダンパ制御装置８は、シミュレータ動き情
報蓄積装置４から受けるダンパ制御情報に従い、ダンパ
機構１５をオン／オフさせるための制御を行なう。

【００２６】次に、本発明の実施の形態１におけるダン
パ機構１５の構成例およびその動作について、図２を用
いて説明する。

【００２７】図２（Ａ）〜図２（Ｂ）は、本発明の実施
の形態１におけるダンパ機構１５について説明するため
の図である。図２（Ａ）は、ダンパ機構１５のオン状態
に、図２（Ｂ）は、ダンパ機構１５のオフ状態にそれぞ
れ対応している。

【００２８】図２（Ａ）〜図２（Ｂ）を参照して、ダン
パ機構１５は、弾性体であるバネ２０、軸２４、軸締付
部２２、および支持部２６から構成されている。実施の
形態１においては、弾性体の一例として円錐形のコイル
バネを用いているが、バネに限定されない。

【００２９】軸２４は、弾性体であるバネ２０の中心軸
に配置する。軸２４の一端は、搭乗者用座席台車１４に
装着される。支持部２６は、シミュレータ本体１０に固
定する。軸締付部２２は、ダンパ制御装置８の制御に基
づき、軸２４を支持部２６に対して固定／開放（オフ／
オン）させる。

【００３０】ダンパ機構１５がオフ状態になると、軸締
付部２２が軸２４を締付ける（固定する）。これによ
り、搭乗者用座席台車１４の位置が、シュミュレータ本
体１０に対して固定される。

【００３１】ダンパ機構１５がオン状態になると、軸締
付部２２が軸２４を開放する。これにより、ダンパ機構
１５は、ダンパとして機能する。この結果、搭乗者用座
席台車１４は、バネ２０の振動を受けて移動することに
なる。

【００３２】次に、本発明の実施の形態１におけるシミ
ュレータ本体１０およびダンパ機構１５の制御につい
て、フロー図である図３を用いて説明する。

【００３３】図３は、図１に示すシミュレータ本体１０
およびダンパ機構１５の制御について説明するためのフ
ロー図である。なお、コントローラ７の制御により、映
像出力用スクリーン３に映像が表示されているものとす
る。

【００３４】コントローラ７の制御により、シミュレー
タ動き情報蓄積装置４から、表示される映像に同期して
対応するシミュレータ動き情報が読出される（ステップ
Ｓ１）。

【００３５】コントローラ７は、このシミュレータ動き
情報を受けて、変化した情報（変化情報）があるか否か
を判定する（ステップＳ２）。

【００３６】変化情報がない場合には、次の映像に同期
したシミュレータ動き情報の読出が行なわれる（ステッ
プＳ１に戻る）。

【００３７】変化情報がある場合について説明する。コ
ントローラ７は、シミュレータ動き情報に基づき、回転
ベルト１１の回転速度の変化を検出する（ステップＳ
３）。

【００３８】回転速度に変化があると判定された場合、
回転ベルト制御装置６は、回転ベルト制御情報に基づ
き、回転ベルト１１の回転数を増減する（ステップＳ
４）。これにより、回転ベルト１１の回転速度が変化す
る。なお、回転方向についても変化がある場合は、回転
方向の修正が行なわれる。

【００３９】回転数を増減させた後、コントローラ７
は、シミュレータ動き情報に基づき、シュミュレータ本
体１０の加速度の大きさを検出する（ステップＳ５）。
加速度が所定の値より大きいと判定された場合、ダンパ
制御装置８は、ダンパ制御情報に基づき、ダンパ機構１
５をオン状態にする（ステップＳ６）。これにより、搭
乗者用座席台車１４は、弾性体の動きに併せて移動す
る。

【００４０】加速度が所定の値より小さいと判定された
場合、ダンパ制御装置８は、ダンパ機構１５をオフ状態
にする（ステップＳ７）。これにより、搭乗者用座席台
車１４の位置は、シュミュレータ本体１０に対して固定
される。

【００４１】速度変化および加速度の検出に続いて、コ
ントローラ７は、シミュレータ本体制御情報に基づき、
シミュレータ本体１０の３軸回りの傾きに変化があるか
否かを判定する（ステップＳ８、ステップＳ１０または
ステップＳ１２）。

【００４２】シミュレータ本体制御情報に変化があった
場合、シミュレータ本体制御装置５は、シミュレータ本
体１０の傾きを変化させる。なお、並進運動についても
変化がある場合には、前後・上下方向への位置の修正が
行なわれる。

【００４３】より具体的には、Ｘ軸回りの回転に変化が
ある場合（ステップＳ８）、シミュレータ本体制御装置
５により、シミュレータ本体１０におけるＸ軸回りの回
転速度や回転の大きさが変化する（ステップＳ９）。

【００４４】Ｙ軸回りの回転に変化がある場合（ステッ
プＳ１０）、シミュレータ本体制御装置５により、シミ
ュレータ本体１０のＹ軸回りの回転速度や回転の大きさ
が変化する（ステップＳ１１）。

【００４５】Ｚ軸回りの回転に変化がある場合（ステッ
プＳ１２）、シミュレータ本体制御装置５により、シミ
ュレータ本体１０のＺ軸回りの回転速度や回転の大きさ
が変化する（ステップＳ１３）。

【００４６】シミュレータ本体１０または回転ベルト１
１の状態を変化させた後は、さらにステップＳ１に戻
る。

【００４７】したがって、回転ベルト１１が回転を開始
すると、搭乗者用座席台車１４は、回転ベルト１１の回
転とともに移動する。搭乗者用座席台車１４がある距離
だけ移動すると、ダンパ機構１５により、搭乗者用座席
台車１４は、元の位置に引戻される。

【００４８】回転ベルト１１が等速回転している限り、
ダンパ機構１５はオフ状態になる。これにより、搭乗者
用座席台車１４の位置は大きく変化しない。

【００４９】さらに、回転ベルト１１の回転速度が変化
した場合、すなわち加速度が生じた場合には、さらに搭
乗者用座席台車１４の移動と位置の安定とが起こる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の加速度感覚生成
装置によれば、シミュレータ本体の傾斜の制御によるこ
となく、前進・後退時の加速度感覚を生じさせることが
可能となる。

【００５１】これにより、たとえば遊園地のジェットコ
ースターに乗った場合と同様な感覚を生成することが可
能となるため、従来のシミュレータに比べ、擬似体験の
リアリティを増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における加速度感覚生成
装置１００の全体構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態１におけるダンパ機構１５
について説明するための図である。

【図３】図１に示すシミュレータ本体１０およびダンパ
機構１５の制御について説明するためのフロー図であ
る。

【符号の説明】

１ 映像蓄積装置 ２ 映像出力装置 ３ 映像出力用スクリーン ４ シミュレータ動き情報蓄積装置 ５ シミュレータ本体制御装置 ６ 回転ベルト制御装置 ７ コントローラ ８ ダンパ制御装置 １０ シミュレータ本体 １１ 回転ベルト １３ 車輪 １４ 搭乗者用座席台車 １５ ダンパ機構 ２０ 弾性体 ２２ 軸締付部 ２４ 軸 ２６ 支持部 １００ 加速度感覚生成装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G09B 9/02 A63G 31/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 移動する物体から観測される視覚映像を
   ユーザに表示する表示手段と、 前記表示手段に表示された前記映像に同期して、前記物
   体が移動する移動面の相対的な動きを模擬する模擬手段
   と、 前記模擬手段の上に配置される回転可能な車輪と、 前記ユーザを乗せる、前記車輪を装着した搭乗部と、 前記移動面の相対的な動きによる加速度に応じて、前記
   搭乗部の動きと前記模擬手段の動きとの間に時間遅れを
   生じさせる加速度生成手段とを備える、加速度感覚生成
   装置。
2. 【請求項２】 前記加速度生成手段は、 前記搭乗部と前記模擬手段との間に配置されるダンパを
   含み、 前記模擬手段は、 少なくとも並進または回転する第１の移動手段と、 前記第１の移動手段の上をスライドすることにより、前
   記移動面から前記物体に伝わる振動を前記車輪に伝達す
   る第２の移動手段と、 前記表示手段に表示された前記映像に合わせて、前記第
   １の移動手段および前記第２の移動手段のそれぞれの動
   きを変化させるとともに、前記ダンパをオン状態／オフ
   状態にさせる制御手段とを含み、 前記車輪は、前記第２の移動手段の上に配置される、請
   求項１記載の加速度感覚生成装置。
3. 【請求項３】 前記加速度生成手段は、 前記移動面の加速度が所定の値を越えると前記オン状態
   になることで前記ダンパとして機能し、前記移動面の加
   速度が前記所定の値以下になると前記オフ状態になるこ
   とで前記搭乗部と前記模擬手段との位置関係を保持す
   る、請求項２記載の加速度感覚生成装置。