JP3493708B2 - Walking simulator, control method thereof, and predictive control method - Google Patents

Walking simulator, control method thereof, and predictive control method

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JP3493708B2
JP3493708B2 JP02195294A JP2195294A JP3493708B2 JP 3493708 B2 JP3493708 B2 JP 3493708B2 JP 02195294 A JP02195294 A JP 02195294A JP 2195294 A JP2195294 A JP 2195294A JP 3493708 B2 JP3493708 B2 JP 3493708B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、空間的な位置を変え
ずに任意の方向への歩行を可能にした歩行模擬装置およ
びその制御方法並びに予測制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a walking simulator and a walking simulator which allow walking in any direction without changing the spatial position.
And a predictive control method thereof .

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バーチャルリアリティ(仮想現実
感)の実現により、現実には存在しない空間中にいる状
態を容易に体験することが可能になった。バーチャルリ
アリティにおいては、被験者はコンピュータ・グラフィ
ックス技術で作成した立体影像を映し出すヘッドセット
を頭部に装着し、歩いた方向および距離に応じて映像上
の視点を自動的に移動させることにより、被験者はあた
かもその空間にいるような雰囲気を味わうことができ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, the realization of virtual reality has made it possible to easily experience a state of being in a space that does not actually exist. In virtual reality, the subject wears a headset that displays a stereoscopic image created by computer graphics technology on his / her head, and the viewpoint on the image is automatically moved according to the walking direction and distance. You can enjoy the atmosphere as if you were in that space.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】バーチャルリアリティ
においては、被験者の目の前に映し出される映像は、コ
ンピュータ・グラフィックス技術により、どのような遠
い場所にでも視点を移動させることができる。しかし、
被験者はその映像の中を歩き回る場合、実空間での移動
を伴うので、例えば広大な自然の中や建造物中を歩く雰
囲気を味わうには実際に被験者が移動するための広い空
間が必要となり、ビルの中の狭い室内等でこれを実現す
ることはできなかった。
In virtual reality, the image displayed in front of the subject's eyes can be moved to any distant place by computer graphics technology. But,
When the subject walks in the image, it involves movement in a real space, so for example, to enjoy the atmosphere of walking in vast nature or a building, a large space is actually required for the subject to move, This could not be achieved in a small room in a building.

【0004】この発明は、上述の点に鑑みてなされたも
ので、バーチャルリアリティ等に好適な、空間的な位置
を変えずに任意の方向への歩行を可能にした歩行模擬装
およびその制御方法並びに予測制御方法を提供しよう
とするものである。
The present invention has been made in view of the above points, and is suitable for virtual reality and the like, and a walking simulation apparatus capable of walking in an arbitrary direction without changing a spatial position and a control method thereof. Another object is to provide a predictive control method .

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
人を乗せてその場でその平面内の任意の角度方向に搬送
可能に構成された床であって、該人は該床上を任意の方
向に歩行することができる移動床と、この移動床をその
平面内の任意の角度方向に駆動する移動床駆動手段と、
前記移動床における人の位置を検出する位置検出手段
と、この位置検出手段で検出される人の位置が常に所定
位置となるように前記移動床駆動手段を制御する移動床
駆動制御手段とを具備してなるものである。
The invention according to claim 1 is
A floor configured to be capable of carrying a person on the spot in an arbitrary angular direction within the plane, the person being on the floor
A moving floor that can walk in the direction, and a moving floor driving means that drives the moving floor in any angle direction within the plane,
Position detecting means for detecting the position of the person on the moving bed, and moving bed drive control means for controlling the moving bed driving means so that the position of the person detected by the position detecting means is always at a predetermined position. It will be done.

【0006】請求項2記載の発明は、前記移動床駆動制
御手段が、前記移動床上の人の、該移動床から浮いてい
る方の足の移動状態の検出に基づき人の移動状態を予測
し、この予測結果に適合するように前記移動床駆動手段
を予測制御する予測制御手段を含むことを特徴とするも
のである。請求項7記載の発明は、人を乗せてその場で
その平面内の任意の角度方向に搬送可能に構成された
であって、該人は該床上を任意の方向に歩行することが
できる移動床と、この移動床をその平面内の任意の角度
方向に駆動する移動床駆動手段とを具備し、該移動床駆
動手段が前記移動床の所定の原点の周りに配置された各
駆動部の駆動方向および駆動速度比に応じて該移動床を
前記平面内の任意の角度方向に駆動する歩行模擬装置の
制御方法であって、前記移動床における人の位置を求め
るステップと、該求められた人の位置を前記移動床の所
定の原点に戻すために必要な前記各駆動部の駆動方向お
よび駆動速度比を算出するステップと、該算出された駆
動方向および駆動速度比に応じて前記各駆動部を駆動し
て人の位置を前記移動床上の所定の原点に戻すステップ
とを含むものである。請求項8記載の発明は、人を乗せ
てその場でその平面内の任意の角度方向に搬送可能に構
成された床であって、該人は該床上を任意の方向に歩行
することができる移動床と、この移動床をその平面内の
任意の角度方向に駆動する移動床駆動手段とを具備して
なる歩行模擬装置の予測制御方法であって、前記移動床
における人の左右の足の位置を検出するステップと、該
検出された人の左右の足の、前記移動床から浮いている
方の足の位置の動きから歩行の方向および速さを予測す
るステップと、該予測された方向と逆方向に前記移動床
を駆動するステップとを含むものである。
According to a second aspect of the present invention, the moving floor drive control means floats above the moving floor of a person on the moving floor.
It is characterized by including a predictive control means for predicting a moving state of a person based on the detection of the moving state of one foot and predictively controlling the moving bed driving means so as to match the predicted result. The invention according to claim 7 is a floor configured so that a person can be carried and transported on the spot in an arbitrary angular direction within the plane.
And the person can walk on the floor in any direction.
A moving bed that can, comprising a moving bed drive means for driving the moving bed in an arbitrary angular orientation of that plane, the drive for the moving bed drive means is arranged around the predetermined origin of the moving bed A method of controlling a walking simulator that drives the moving floor in an arbitrary angular direction within the plane according to a driving direction and a driving speed ratio of a section, the method comprising: obtaining a position of a person on the moving floor; Calculating a driving direction and a driving speed ratio of each of the driving units necessary for returning the position of the person to the predetermined origin of the moving floor, and the calculating unit according to the calculated driving direction and the driving speed ratio. Driving each drive unit to return the position of the person to a predetermined origin on the moving floor. The invention according to claim 8 is a floor configured so that a person can be carried on the spot and conveyed in an arbitrary angular direction within the plane, and the person walks on the floor in an arbitrary direction.
A predictive control method for a walking simulator, comprising: a moving floor capable of moving and a moving bed driving means for driving the moving floor in an arbitrary angular direction within a plane thereof. Detecting the positions of the left and right feet, and floating the detected left and right feet of the person from the moving floor
The method includes the steps of predicting the direction and speed of walking from the movement of the position of one foot, and driving the moving bed in the direction opposite to the predicted direction.

【0007】[0007]

【作用】請求項1記載の発明によれば、移動床上での人
の位置を検出して、常に所定位置に来るように移動床を
駆動制御するので、移動床上で人は空間的な位置を変え
ずに任意の方向に歩行することができ、バーチャルリア
リティ等に適用することができる。
According to the first aspect of the present invention, the position of the person on the moving floor is detected and the moving floor is drive-controlled so as to always come to the predetermined position. Therefore, the person can determine the spatial position on the moving floor. It can walk in any direction without changing, and can be applied to virtual reality or the like.

【0008】請求項2記載の発明によれば、歩行時に人
の体で最初に移動する足の移動を検出して、これに基づ
き人の移動を予測して移動床を駆動するので、移動床を
早目に駆動することができ、これにより人の動きに対す
る追従性が良好になる。
According to the second aspect of the present invention, the moving floor is driven by detecting the movement of the first moving foot of the human body during walking and predicting the movement of the person based on the detected movement. Can be driven early, which makes it possible to follow the movement of a person well.

【0009】[0009]

【実施例】この発明の一実施例を図1に示す。図1にお
いて(a)は歩行模擬装置10の縦断面図、(b)は平
面図である。この歩行模擬装置10は、ベース台12上
に、剛性球14をその場で任意の方向に回転可能に支持
している。ベース台12の上方には、固定床16がその
周囲の壁面18に固定された状態で配設されている。固
定床16の中央部には円型の開口部20が形成されてお
り、そこから剛性球14の頂部が露出して移動床22を
構成している。この移動床22上を人23が歩行する。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In FIG. 1, (a) is a vertical cross-sectional view of the walking simulator 10, and (b) is a plan view. The walking simulator 10 supports a rigid sphere 14 on a base 12 so that it can rotate in any direction on the spot. A fixed floor 16 is arranged above the base 12 in a state of being fixed to a wall surface 18 around the fixed floor 16. A circular opening 20 is formed at the center of the fixed floor 16, and the top of the rigid sphere 14 is exposed from the opening 20 to form a moving floor 22. A person 23 walks on the moving floor 22.

【0010】剛性球14は、位置検出用センサの可視光
や赤外線を通すものであればよく、例えば人が乗っても
潰れない強度を有する厚さの透明塩ビ、透明硬質アクリ
ル樹脂等の中空球で構成することができる。剛性球14
の大きさは、図2に示すように、踏台面(移動床)22
が直径1mの円で高さ10cmの凸状を許容するならば、
球の半径は約130cmとなる。なお、剛性球14が回転
する時の摩擦を減らすため、剛性球14は3〜5個の鋼
球24でベース台12上に回転自在に支持されている。
The rigid sphere 14 may be one that allows the visible light and infrared rays of the position detecting sensor to pass therethrough, and is, for example, a hollow sphere made of transparent vinyl chloride, transparent hard acrylic resin or the like having a thickness that does not crush even if a person gets on it. Can be composed of Rigid sphere 14
2, the size of the step surface (moving floor) 22
Is a circle with a diameter of 1 m and a convex shape with a height of 10 cm,
The radius of the sphere is about 130 cm. In order to reduce friction when the rigid sphere 14 rotates, the rigid sphere 14 is rotatably supported on the base 12 by 3 to 5 steel balls 24.

【0011】剛性球14の周囲には、これを回転駆動す
るための駆動部26が例えば3台等間隔に配置されてい
る。この駆動部26(26−1乃至26−3)は、図3
に拡大して示すように、壁面18に固定された油圧アー
ム28の先端にモータ30(ステップモータ等)を固定
し、このモータ30の回転軸にゴム製等の駆動ローラ3
2を取り付けて構成されている。駆動ローラ32の周面
32aには丸みを持たせており、油圧アーム28によっ
て、剛性球14の周面14aの赤道位置(球の上下方向
中央位置)に直角に適度な押圧力で当接している。駆動
ローラ32の回転軸は水平方向に設定されており、これ
により剛性球14は、その球の中心点36を通る水平方
向の任意の軸を回転軸として任意の方向に回転駆動され
る。したがって、剛性球14の頂部に形成された移動床
24は、その水平面内で任意の角度方向に移動すること
ができる。
Around the rigid sphere 14, three driving units 26 for rotatably driving the rigid sphere 14 are arranged at equal intervals, for example. The drive unit 26 (26-1 to 26-3) is shown in FIG.
As shown in enlarged form, a motor 30 (step motor or the like) is fixed to the tip of a hydraulic arm 28 fixed to the wall surface 18, and a drive roller 3 made of rubber or the like is attached to the rotation shaft of the motor 30.
It is configured by attaching 2. The peripheral surface 32a of the drive roller 32 is rounded so that the hydraulic arm 28 makes contact with the peripheral surface 14a of the rigid sphere 14 at a right angle to the equator position (center position in the vertical direction of the sphere) with an appropriate pressing force. There is. The rotation axis of the drive roller 32 is set in the horizontal direction, whereby the rigid sphere 14 is rotationally driven in any direction with an arbitrary axis in the horizontal direction passing through the center point 36 of the sphere as the rotation axis. Therefore, the moving floor 24 formed on the top of the rigid sphere 14 can move in an arbitrary angular direction within its horizontal plane.

【0012】剛性球14の内部には、おもり40が収容
されている。おもり40はその下面に3〜5個配置され
た鋼球43を介して剛性球14の内周面に支持されてお
り、剛性球14の回転にかかわらず、常に剛性球14の
内部の底部に位置している。おもり40の中心部には支
柱42が垂直に立てられ、その上にセンサ部38が剛性
球14の頂部の内周面に微少な間隙をもって対向するよ
うに配置されている。
A weight 40 is housed inside the rigid sphere 14. The weight 40 is supported on the inner peripheral surface of the rigid sphere 14 through three to five steel balls 43 arranged on the lower surface of the weight 40. positioned. A column 42 is erected vertically at the center of the weight 40, and a sensor unit 38 is arranged thereon so as to face the inner peripheral surface of the top of the rigid sphere 14 with a minute gap.

【0013】センサ部38の上面には、図4に示すよう
に投光器および受光器を具えた位置検出用センサ44が
上方に向けて所定間隔で多数配置されている。各センサ
44はその上方に可視光や赤外光等のセンサ光45を投
射し、その上方の移動床22上に着地しあるいは移動床
22から浮いている足46の靴底48で反射された光を
受光することにより、左右の足46の位置を検出する。
位置検出用センサ44の配置間隔aは、図4(a)に示
すように、足(靴)46のサイズをb×cと仮定すると
(通常c>2b)、例えばa<bに設定することができ
る。このように設定すると、各足46の裏にはセンサ4
4がほぼ2個以上入る。
On the upper surface of the sensor section 38, as shown in FIG. 4, a large number of position detecting sensors 44 having a light projector and a light receiver are arranged upward at a predetermined interval. Each sensor 44 projects sensor light 45 such as visible light or infrared light above it, and is reflected by the soles 48 of the feet 46 that land on or float above the moving floor 22 above it. The position of the left and right feet 46 is detected by receiving the light.
As shown in FIG. 4A, assuming that the size of the foot (shoe) 46 is b × c (normally c> 2b), the arrangement interval a of the position detection sensor 44 should be set to, for example, a <b. You can With this setting, the sensor 4 is placed on the sole of each foot 46.
Approximately 2 or more 4 will be included.

【0014】図1のセンサ部38には、位置検出センサ
44の検出情報に基づき移動床22上での人23の位置
を演算する演算装置50が収容されている。演算装置5
0は、例えば左右の足を検出したセンサ44全部で構成
される多角形や直線の重心(図4(a))を人23の重
心位置として求めて、これを人23の位置の情報として
出力することができる。このようにして求められた人の
位置の情報は、アンテナ52から外部に無線で送信され
る。
The sensor unit 38 shown in FIG. 1 contains an arithmetic unit 50 for calculating the position of the person 23 on the moving floor 22 based on the detection information of the position detection sensor 44. Arithmetic unit 5
0 is, for example, the center of gravity of a polygon or a straight line (FIG. 4A) formed by all the sensors 44 that detect left and right feet is determined as the center of gravity of the person 23, and this is output as information of the position of the person 23. can do. The information on the position of the person thus obtained is wirelessly transmitted from the antenna 52 to the outside.

【0015】なお、剛性球14の動きに起因するセンサ
部38の揺れを補正するため、センサ部38には水平セ
ンサ(図示せず)が具えられ、その検出情報に基づき演
算装置50は位置検出センサ44の位置情報を補正して
人23の位置を算出する。また、これら位置検出センサ
44、水平センサ、演算装置50、無線装置等は、セン
サ部38に配置された電池(図示せず)で駆動される。
A horizontal sensor (not shown) is provided in the sensor unit 38 in order to correct the shake of the sensor unit 38 caused by the movement of the rigid sphere 14, and the arithmetic unit 50 detects the position based on the detection information. The position information of the sensor 44 is corrected to calculate the position of the person 23. The position detection sensor 44, the horizontal sensor, the arithmetic device 50, the wireless device, etc. are driven by a battery (not shown) arranged in the sensor unit 38.

【0016】固定床16には、制御部54が配設されて
いる。制御部54は前記センサ部52から送られてくる
人23の位置情報をアンテナ56で受信し、その位置を
移動床22の中心位置22aに戻すために必要な各駆動
部26−1乃至26−3の駆動方向および駆動速度の比
を算出して、各駆動部26−1乃至26−3を駆動す
る。
A control unit 54 is arranged on the fixed floor 16. The control unit 54 receives the position information of the person 23 sent from the sensor unit 52 by the antenna 56, and each drive unit 26-1 to 26- necessary for returning the position to the central position 22a of the moving floor 22. The driving direction and the driving speed of No. 3 are calculated, and the driving units 26-1 to 26-3 are driven.

【0017】制御部54による駆動部26−1乃至26
−3の駆動方法について説明する。いま、図5に示すよ
うに、移動床22の中心位置22aを原点とする水平方
向の座標X,Yを設定する。ここで、例えば図5にPで
示す位置が人23のいる位置として検出されたとする。
この場合、人23を移動床22の中心位置22aに戻す
には、点Pの位置を点線Fで示す軌跡で移動させればよ
いことになる。すなわち、この軌跡FのY軸に対する角
度をθとすると、X軸を+θ°だけ水平方向に回転した
軸Gを中心に剛性球14を矢印H方向に回転すればよい
ことになる。このような回転を実現するには、駆動部2
6−1乃至26−3の各駆動ローラ32を、剛性球14
におけるそれぞれの当接位置と回転軸Gとの距離r1,
r2,r3に応じた速度比で駆動すればよい。すなわ
ち、剛性球の半径をdとすると、 r1=d sin (60°−θ) r2=d sin (60°+θ) r3=d sin θ となるから、駆動部26−1,26−2,26−3を sin (60°−θ):sin (60°+θ):sin θ の速度比で駆動すれば、点Pにいる人を移動床22の中
心位置22aに戻すことができる。
Drive units 26-1 to 26 by the control unit 54
The driving method of -3 will be described. Now, as shown in FIG. 5, coordinates X and Y in the horizontal direction with the center position 22a of the moving floor 22 as the origin are set. Here, it is assumed that the position indicated by P in FIG. 5 is detected as the position of the person 23.
In this case, in order to return the person 23 to the center position 22a of the moving floor 22, it is sufficient to move the position of the point P along the locus indicated by the dotted line F. That is, if the angle of the locus F with respect to the Y axis is θ, it is sufficient to rotate the rigid sphere 14 in the arrow H direction around the axis G that is rotated by + θ ° in the X axis in the horizontal direction. To realize such rotation, the drive unit 2
The drive rollers 32 of 6-1 to 26-3 are attached to the rigid sphere 14
Distance r1 between each contact position and the rotation axis G at
The driving may be performed at a speed ratio according to r2 and r3. That is, assuming that the radius of the rigid sphere is d, r1 = d sin (60 ° −θ) r2 = d sin (60 ° + θ) r3 = d sin θ, and therefore the driving units 26-1, 26-2, 26 By driving -3 at a speed ratio of sin (60 ° -θ): sin (60 ° + θ): sin θ, the person at the point P can be returned to the center position 22a of the moving floor 22.

【0018】尚、上記実施例においては、人の重心位置
を求めて、その位置が移動床22の中心位置に来るよう
にフィードバック制御したが、移動床22の動作の応答
性を向上させるために、左右の足の位置の動き(移動床
22から浮いている方の足の位置も検出できるので、そ
の位置の変化から足の動きがわかる)から人の歩行の方
向や速さを前もって予測して、早目に駆動部26を駆動
する予測制御を併せて行なうこともできる。その場合
は、演算装置56は、人の重心位置のほかに、左右各足
ごとに、足を検出したセンサ44の位置を結んで構成さ
れる多角形や直線の重心位置を左右各足の重心位置とし
て求めて、外部に送信する。
In the above embodiment, the position of the center of gravity of the person is obtained and feedback control is performed so that the position is at the center position of the moving bed 22, but in order to improve the responsiveness of the operation of the moving bed 22. , Predicting the direction and speed of a person's gait in advance from the movement of the left and right foot positions (the position of the foot floating from the moving floor 22 can also be detected, so the movement of the foot can be known from the change in that position). Thus, the predictive control for driving the drive unit 26 early can be performed together. In that case, in addition to the position of the center of gravity of the person, the arithmetic unit 56 determines the position of the center of gravity of each of the left and right legs such that the position of the sensor 44 that detects the foot is connected to each other. Obtain it as a position and send it to the outside.

【0019】制御部54には、予測制御手段60が組み
込まれており、これら左右の足の位置の動きから歩行の
方向や速さを予測して、その方向と逆の方向に剛性球1
4を駆動することにより、人23の動きに対する追従性
を向上させることができる。
Prediction control means 60 is incorporated in the control unit 54, predicts the direction and speed of walking from the movements of the positions of the left and right feet, and moves the rigid sphere 1 in the opposite direction.
By driving No. 4, the followability to the movement of the person 23 can be improved.

【0020】また、図1の実施例では、センサ部38が
水平方向に回転すると、センサ44で検出される位置と
実際の位置にずれが生じる。これを防止するには、例え
ば図6(a)に示すように、おもり40の外周位置の複
数箇所に等間隔で磁石62を取り付け、一方ベース台1
2上にこれに対向するように逆極性の磁石64を取り付
けてこれらを吸引状態にしておくことにより、おもり4
0が水平方向に回転しないようにする方向が考えられ
る。また、別の方法として、図6(b)に示すように、
おもり40の周面全体にその周方向位置を示すバーコー
ド66を記しておき、一方ベース台12上にバーコード
リーダ68を設置してバーコード66を読み取り、読み
取った情報を演算装置(図(a))に送ってセンサ44
の位置情報を補正する方法が考えられる。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, when the sensor portion 38 rotates in the horizontal direction, the position detected by the sensor 44 deviates from the actual position. In order to prevent this, for example, as shown in FIG. 6A, magnets 62 are attached at a plurality of positions on the outer periphery of the weight 40 at equal intervals, and the base 1
By attaching a magnet 64 of opposite polarity to the magnet 2 so as to face it and keeping them in a suction state, the weight 4
A direction in which 0 does not rotate horizontally can be considered. Further, as another method, as shown in FIG.
A bar code 66 indicating the circumferential position of the weight 40 is written on the entire circumferential surface of the weight 40. On the other hand, a bar code reader 68 is installed on the base 12 to read the bar code 66, and the read information is calculated by an arithmetic unit (see FIG. a)) Send to sensor 44
A possible method is to correct the position information of.

【0021】[0021]

【他の実施例】前記実施例では人の位置を検出するセン
サを剛性球14の内部に配置したが、外部に配置するこ
ともできる。図7はその一例を示したもので、固定床1
6上に移動床22を挾んでX軸方向に投光器70と受光
器74を配置し、Y軸方向に投光器72と受光器76を
それぞれ対向配置する。各投光器70,72からは水平
方向に所定間隔ごとに光線78,80をX軸、Y軸方向
に発し、受光器74,76の各受光素子で受光する。足
46,46がある位置の光線は遮断されるので、X軸方
向、Y軸方向各位置の受光信号の有無により移動床22
上の足46の位置を検出することができる。
Other Embodiments Although the sensor for detecting the position of the person is arranged inside the rigid sphere 14 in the above embodiment, it may be arranged outside. Fig. 7 shows an example of the fixed bed 1
A light projector 70 and a light receiver 74 are arranged in the X-axis direction across the moving floor 22 on the upper surface of the movable member 6, and a light projector 72 and a light receiver 76 are arranged opposite to each other in the Y-axis direction. Light beams 78 and 80 are emitted from the light projectors 70 and 72 in the horizontal direction at predetermined intervals in the X-axis and Y-axis directions, and are received by the light-receiving elements of the light-receivers 74 and 76. Since the light rays at the positions where the feet 46, 46 are present are blocked, the moving floor 22 is detected depending on the presence or absence of the received light signal at each position in the X axis direction and the Y axis direction.
The position of the upper foot 46 can be detected.

【0022】また、図8は別の例を示したもので、移動
床22の中心位置22aの直上にTVカメラ82を下方
に向けて配設し、その画像信号を画像処理回路84で画
像処理することにより、移動床22上の人23の位置を
検出することができる。図7,8の場合とも剛性球14
は透明である必要はなく、金属球やFRP球等を用いる
こともできる。
Further, FIG. 8 shows another example, in which the TV camera 82 is arranged downward just above the center position 22a of the moving floor 22, and the image signal thereof is processed by the image processing circuit 84. By doing so, the position of the person 23 on the moving floor 22 can be detected. Rigid sphere 14 in both FIGS.
Does not have to be transparent, and metal spheres, FRP spheres and the like can be used.

【0023】また、前記実施例では移動床を剛性球で構
成したが、これに限るものではない。例えば図9は、広
い面積を有する可撓幕86を踏台88上に被せ、これを
ローラを用いた駆動部90で駆動することにより、人2
3は空間上の位置を移動しないで任意の方向に可撓幕8
6の端部に至るまで歩行することができる。この場合、
人23の位置を検出するセンサは、可撓幕86が透明で
あれば、例えば踏台88の上面に埋め込んだ光センサを
用いることができ、透明でなければ、例えば踏台88の
上面に所定間隔で配置した圧力センサを用いることがで
きる。
Further, although the moving bed is made of rigid spheres in the above embodiment, the present invention is not limited to this. For example, in FIG. 9, the flexible curtain 86 having a large area is covered on the step 88 and is driven by a driving unit 90 using rollers, so that the person 2
3 is a flexible curtain 8 in any direction without moving the position in space
You can walk to the end of 6. in this case,
As the sensor for detecting the position of the person 23, if the flexible curtain 86 is transparent, for example, an optical sensor embedded in the upper surface of the step 88 can be used, and if not transparent, for example, on the upper surface of the step 88 at predetermined intervals. Arranged pressure sensors can be used.

【0024】また、この発明は、バーチャルリアリティ
に限らず、歩行訓練装置その他各種用途に用いることが
できる。
The present invention is not limited to virtual reality, and can be used for various training applications such as a walking training device.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、移動床上での人の位置を検出して、常に所
定位置に来るように移動床を駆動制御するので、移動床
上で人は空間的な位置を変えずに任意の方向に歩行する
ことができ、バーチャルリアリティ等に適用することが
できる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the position of a person on the moving floor is detected and the moving bed is drive-controlled so as to always stay at the predetermined position. Thus, a person can walk in any direction without changing the spatial position, and can be applied to virtual reality and the like.

【0026】請求項2記載の発明によれば、歩行時に人
の体で最初に移動する足の移動を検出して、これに基づ
き人の移動を予測して移動床を駆動するので、移動床を
早目に駆動することができ、これにより人の動きに対す
る追従性が良好になる。
According to the second aspect of the present invention, the movement of the foot that first moves in the human body during walking is detected, and the movement of the person is predicted based on the detected movement of the foot to drive the moving floor. Can be driven early, which makes it possible to follow the movement of a person well.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 この発明の一実施例を示す縦断面図および平
面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view and a plan view showing an embodiment of the present invention.

【図2】 図1の移動床22の縦断面図である。2 is a vertical cross-sectional view of the moving floor 22 of FIG.

【図3】 図1の駆動部26の詳細構成を示す側面図お
よび平面図である。
3A and 3B are a side view and a plan view showing a detailed configuration of a drive unit 26 in FIG.

【図4】 図1のセンサ部38の詳細構成を示す平面図
および縦断面図である。
4A and 4B are a plan view and a vertical cross-sectional view showing a detailed configuration of the sensor unit 38 in FIG.

【図5】 図1の駆動部26の駆動方法を示す平面図で
ある。
5 is a plan view showing a driving method of the driving unit 26 in FIG. 1. FIG.

【図6】 図1のおもり40の水平方向の回転に対する
対策を示す正面図である。
6 is a front view showing a measure against horizontal rotation of the weight 40 in FIG. 1. FIG.

【図7】 位置検出手段の他の実施例を示す平面図およ
び縦断面図である。
7A and 7B are a plan view and a vertical sectional view showing another embodiment of the position detecting means.

【図8】 位置検出手段のさらに別の実施例を示す配置
図および検出処理ブロック図である。
FIG. 8 is a layout view and a detection processing block diagram showing still another embodiment of the position detection means.

【図9】 移動床の他の実施例を示す縦断面図および平
面図である。
FIG. 9 is a vertical sectional view and a plan view showing another embodiment of the moving bed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 歩行模擬装置 22 移動床 23 人 26 駆動部(駆動手段) 44 位置検出センサ(位置検出手段) 54 制御部(移動床駆動制御手段) 60 予測制御手段 10 Walking simulator 22 moving floor 23 people 26 Drive Unit (Drive Means) 44 Position detection sensor (position detection means) 54 control unit (moving floor drive control means) 60 Predictive control means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A63B 22/02 A63B 22/06 A63B 22/20 A63B 23/04 A63B 69/00 - 69/40 A63G 31/00 - 31/16 G09B 9/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) A63B 22/02 A63B 22/06 A63B 22/20 A63B 23/04 A63B 69/00-69/40 A63G 31 / 00-31/16 G09B 9/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】人を乗せてその場でその平面内の任意の角
度方向に搬送可能に構成された床であって、該人は該床
上を任意の方向に歩行することができる移動床と、 この移動床をその平面内の任意の角度方向に駆動する移
動床駆動手段と、 前記移動床における人の位置を検出する位置検出手段
と、 この位置検出手段で検出される人の位置が常に所定位置
となるように前記移動床駆動手段を制御する移動床駆動
制御手段とを具備してなる歩行模擬装置。
1. A floor constructed so that a person can be placed and transported on the spot in an arbitrary angular direction within the plane, the person being the floor.
A moving floor capable of walking on an arbitrary direction, a moving floor driving means for driving the moving floor in an arbitrary angular direction within the plane, and a position detecting means for detecting a position of a person on the moving floor. A walking simulator comprising: a moving floor drive control means for controlling the moving floor drive means so that the position of the person detected by the position detecting means is always at a predetermined position.
【請求項2】前記移動床駆動制御手段が、前記移動床上
の人の、該移動床から浮いている方の足の移動状態の検
出に基づき人の移動状態を予測し、この予測結果に適合
するように前記移動床駆動手段を予測制御する予測制御
手段を含むことを特徴とする請求項1記載の歩行模擬装
置。
2. The moving floor drive control means predicts a moving state of a person on the basis of detection of a moving state of a foot of the person floating on the moving floor of the person on the moving floor, and conforms to the prediction result. The walking simulator according to claim 1, further comprising a predictive control means for predictively controlling the moving floor drive means.
【請求項3】前記移動床が剛性球の頂部で構成され、該
剛性球がその球の中心点を通る水平方向の任意の軸を回
転軸として任意の方向に回転駆動される請求項1または
2記載の歩行模擬装置。
3. The moving floor comprises a rigid sphere top,
A rigid sphere rotates around an arbitrary horizontal axis passing through the center of the sphere.
Claim 1 or which is rotationally driven as an axis of rotation in an arbitrary direction.
2. The walking simulation device described in 2.
【請求項4】固定床がその周囲の壁面に固定された状態
で配設され、該固定床に開口部が形成され、該開口部か
ら前記剛性球の頂部が露出して前記移動床を構成してい
る請求項3記載の歩行模擬装置。
4. A state in which a fixed floor is fixed to a wall surface around the fixed floor.
And an opening is formed in the fixed floor.
And the top of the rigid sphere is exposed to form the moving floor.
The walking simulator according to claim 3.
【請求項5】映像上の視点を移動可能としたバーチャル
リアリティの被験者の歩行に用いられることを特徴とす
る請求項1から4のいずれかに記載の歩行模擬装置。
5. The walking simulation device according to claim 1 , wherein the walking simulation device is used for walking a virtual reality subject whose viewpoint on an image is movable.
【請求項6】歩行訓練に用いられることを特徴とする請
求項1から4のいずれかに記載の歩行模擬装置。
6. The walking simulator according to claim 1, which is used for walking training.
【請求項7】人を乗せてその場でその平面内の任意の角
度方向に搬送可能に構成された床であって、該人は該床
上を任意の方向に歩行することができる移動床と、この
移動床をその平面内の任意の角度方向に駆動する移動床
駆動手段とを具備し、該移動床駆動手段が前記移動床の
所定の原点の周りに配置された各駆動部の駆動方向およ
び駆動速度比に応じて該移動床を前記平面内の任意の角
度方向に駆動する歩行模擬装置の制御方法であって、 前記移動床における人の位置を求めるステップと、 該求められた人の位置を前記移動床の所定の原点に戻す
ために必要な前記各駆動部の駆動方向および駆動速度比
を算出するステップと、 該算出された駆動方向および駆動速度比に応じて前記各
駆動部を駆動して人の位置を前記移動床上の所定の原点
に戻すステップとを含む歩行模擬装置の制御方法。
7. A floor configured so that a person can be carried and transported on the spot in an arbitrary angular direction within the plane, the person being the floor.
It comprises a moving floor that can walk on an arbitrary direction, and a moving floor driving means that drives the moving floor in an arbitrary angular direction within the plane, and the moving floor driving means is a predetermined part of the moving floor. Is a control method of a walking simulator that drives the moving floor in an arbitrary angular direction within the plane according to the driving direction and the driving speed ratio of each driving unit arranged around the origin of the moving floor. A step of obtaining the position of the person, a step of calculating a drive direction and a drive speed ratio of each of the drive units necessary for returning the obtained position of the person to a predetermined origin of the moving bed, and the calculated A method of controlling a walking simulator, comprising the step of driving each of the driving units according to a driving direction and a driving speed ratio to return the position of a person to a predetermined origin on the moving floor.
【請求項8】人を乗せてその場でその平面内の任意の角
度方向に搬送可能に構成された床であって、該人は該床
上を任意の方向に歩行することができる移動床と、この
移動床をその平面内の任意の角度方向に駆動する移動床
駆動手段とを具備してなる歩行模擬装置の予測制御方法
であって、 前記移動床における人の左右の足の位置を検出するステ
ップと、 該検出された人の左右の足の、前記移動床から浮いてい
る方の足の位置の動きから歩行の方向および速さを予測
するステップと、 該予測された方向と逆方向に前記移動床を駆動するステ
ップとを含む歩行模擬装置の予測制御方法。
8. A floor configured so that a person can be placed and transported on the spot in an arbitrary angular direction within the plane, the person being the floor.
A predictive control method for a walking simulator, comprising: a moving floor capable of walking in an arbitrary direction and a moving floor driving means for driving the moving floor in an arbitrary angular direction within the plane. Detecting the positions of the left and right feet of the person on the moving floor, and the detected left and right feet of the person floating from the moving floor.
A predictive control method for a walking simulator, comprising: a step of predicting a walking direction and a speed from the movement of the foot position of one foot ; and a step of driving the moving floor in a direction opposite to the predicted direction.
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