JP5427424B2

JP5427424B2 - 加速度シミュレータおよび加速度シミュレーション方法

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Publication number: JP5427424B2
Application number: JP2009016784A
Authority: JP
Inventors: 真弘後藤; 伊智郎粟屋; 義直高桑; 卓三岡田; 幸一郎岡田; 壮久保
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2009-01-28
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2029-01-28
Also published as: JP2010175716A

Description

本発明は、加速度シミュレータおよび加速度シミュレーション方法に関し、特に、乗り物に乗るときに感覚される加速度を模擬的に生成する加速度シミュレータおよび加速度シミュレーション方法に関する。

乗り物に乗るときに感覚される加速度を模擬的に生成する加速度シミュレータが知られている。このような加速度シミュレータは、被験者が配置されるモーションベースを可動範囲内で駆動することにより、仮想の乗り物の加速度をその被験者に擬似的に感覚させている。このような加速度シミュレータは、被験者が感じる違和感を低減することが望まれ、違和感によって生じる被験者の乗り物酔いを低減することが望まれている。

特開平０８−２４８８７２号公報には、揺動台の可動範囲が狭くなることなく、運転者に不快感を与えることを防止又は軽減することが可能な運転模擬試験装置が開示されている。その運転模擬試験装置は、運転者が着座する模擬運転席及び該模擬運転席に着座した運転者が運転操作を行うための操作部が少なくとも設置された揺動台と、前記揺動台を揺動させると共に、前記揺動における揺動中心の位置を変更可能な揺動装置と、前記運転者の運転操作に基づいて該運転操作により加わる仮想的な加速度を演算し、前記演算した加速度が模擬されるように前記揺動装置により所定の揺動中心点を揺動中心として前記揺動台を揺動させる制御手段と、前記演算された加速度の変化に応じて模擬運転席に着座している運転者と前記揺動中心点との距離が変化するように揺動中心点の位置を変更する揺動中心変更手段とを含んでいる。

特開２００８−７６６８８号公報には、運転者（被験者）の行う運転操作に対し、運転者が違和感を感ぜずに加速度のシミュレート（模擬）を行える加速度シミュレート方法が開示されている。その加速度シミュレート方法は、被験者を配置する座席が設けられた空間を有する仮想の乗り物の運動状態を前記被験者が行う運転操作の情報に基づいて算出し、該算出結果に基づいて前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動と該ＸＹＺ軸を中心とする回転とを行わせて前記被験者に、前記運転操作に基づく加速度を体感させる加速度シミュレート方法において、被験者の加速度を体感させる位置座標を入力する第１のステップと、前記被験者が行う運転操作情報を取得する第２のステップと、該第２のステップで取得した運転操作情報により前記仮想の乗り物の運動状態を算出する第３のステップと、該第３のステップで算出した仮想の乗り物の運動状態と前記第１のステップで入力した加速度体感位置座標とにより、前記運転操作に基づく加速度を前記加速度体感位置座標において再現するよう前記仮想の乗り物のＸＹＺ軸方向移動量と該ＸＹＺ軸を中心とする回転量とを算出する第４のステップと、該第４のステップで算出したＸＹＺ軸方向移動量と回転量とで前記仮想の乗り物の駆動装置を駆動する第５のステップとからなり、前記第１のステップで入力した加速度体感位置で前記第４のステップで算出した移動量と回転量とを算出し、該算出結果によって前記第５のステップで前記仮想の乗り物を駆動して加速度を再現することを特徴とする。

特開２００８−２１６４００号公報には、運動についての違和感が少ない運転シミュレータが開示されている。その運転シミュレータは、被験者を乗せるモーションベースと、前記モーションベースに取り付けられた操作装置と、前記操作装置の操作に基づいて仮想の乗り物の加速度を演算する運動演算部と、前記加速度に基づいて前記モーションベースが実現すべき目標加速度を演算する目標加速度演算部と、前記目標加速度に基づいて前記モーションベースを動かすサーボ装置と、加速度感覚推定部と、目標加速度修正部とを具備し、前記加速度感覚推定部は、前記モーションベースが前記加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第１加速度感覚を数式モデルに基づいて推定し、前記モーションベースが前記目標加速度で運動した場合に前記被験者が感じるであろう第２加速度感覚を前記数式モデルに基づいて推定し、前記目標加速度修正部は、前記第１加速度感覚と前記第２加速度感覚とに基づいて前記目標加速度を修正する。

特開平０８−２４８８７２号公報特開２００８−０７６６８８号公報特開２００８−２１６４００号公報

本発明の課題は、被験者が感覚する違和感を低減する加速度シミュレータおよび加速度シミュレーション方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、モーションベースに乗る被験者に仮想の乗り物が停止するときの加速度をより現実的に感覚させる加速度シミュレータおよび加速度シミュレーション方法を提供することにある。

以下に、発明を実施するための形態・実施例で使用される符号を括弧付きで用いて、課題を解決するための手段を記載する。この符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態・実施例の記載との対応を明らかにするために付加されたものであり、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明による加速度シミュレータ（１）は、モーションベース（５）に乗る被験者が仮想乗り物に乗っていると感じるように、その仮想乗り物の仮想運動を示している仮想値に基づいてモーションベース（５）の目標運動を示している目標値を算出する目標値算出部（１４）と、モーションベース（５）がその目標運動をするように、モーションベース（５）を駆動する駆動装置（８）をその目標値に基づいて制御する制御部（１６）と、その仮想値に基づいて回転中心位置を算出する回転軸位置算出部（１５）とを備えている。制御部（１６）は、さらに、その回転中心がその回転中心位置に配置されるように、駆動装置（８）を制御する。このような加速度シミュレータ（１）によれば、モーションベース（５）に乗る被験者は、仮想乗り物に乗っているときの加速度の感覚との違和感が小さい。

その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速しているときに、その仮想の乗り物の速度に関して単純に増加することが好ましい。

その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速していないときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より小さい。その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速している場合で、その仮想の乗り物の速度が所定速度より小さいときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より大きい。その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速している場合で、その仮想の乗り物の速度がその所定速度より小さいときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より大きい。

その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その速度に関して滑らかに変化することが好ましい。

その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が走行しているときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より小さく、その仮想の乗り物が停止するときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より大きいことが好ましい。

回転中心位置算出部（１５）は、その仮想乗り物に乗る人が感じる第１感覚をその仮想値に基づいて算出する第１モデル部（７１）と、その被験者が感じる第２感覚をその目標値に基づいて算出する第２モデル部（７２）と、その第１感覚とその第２感覚とに基づいて違和感を算出する違和感算出部（７３）と、その違和感の程度に基づいてその回転中心位置を算出する回転中心位置算出部本体（７４，７５）とを備えている。

その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その違和感の程度に関して単純に増加する。その被験者の足元とその回転中心との距離は、その違和感の程度に関して単純に減少することが好ましい。

本発明による加速度シミュレータ（１）は、操作装置（６）の操作内容に基づいてその仮想値を算出するシミュレーション部（１１）をさらに備えていることが好ましい。

本発明による加速度シミュレーション方法は、モーションベース（５）に乗る被験者が仮想乗り物に乗っていると感じるように、その仮想乗り物の仮想運動を示している仮想値に基づいてモーションベース（５）の目標運動を示している目標値を算出するステップと、モーションベース（５）がその目標運動をするように、モーションベース（５）を駆動する駆動装置（８）をその目標値に基づいて制御するステップと、その仮想値に基づいて回転中心位置を算出するステップとを備えている。制御部（１６）は、さらに、その回転中心がその回転中心位置に配置されるように、駆動装置（８）を制御する。このような加速度シミュレーション方法によれば、モーションベース（５）に乗る被験者は、仮想乗り物に乗っているときの加速度の感覚との違和感が小さい。

その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速していないときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より小さい。その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速している場合で、その仮想の乗り物の速度が所定速度より小さいときに、その被験者の足元とその回転中心との距離より大きい。その被験者の頭部とその回転中心との距離は、その仮想の乗り物が減速している場合で、その仮想の乗り物の速度がその所定速度より小さいときに、その被験者の足元とその回転軸との距離より大きい。

本発明による加速度シミュレーション方法は、その仮想乗り物に乗る人が感じる第１感覚をその仮想値に基づいて算出するステップと、モーションベース（５）に乗る被験者が感じる第２感覚をその目標値に基づいて算出するステップと、その第１感覚とその第２感覚とに基づいて違和感を算出するステップとを備えている。このとき、その回転中心位置は、その違和感の程度に基づいて算出されることが好ましい。

本発明による加速度シミュレーション方法は、操作装置の操作内容に基づいてその仮想値を算出するステップをさらに備えていることが好ましい。

本発明による加速度シミュレータおよび加速度シミュレーション方法によれば、モーションベースに乗る被験者は、仮想乗り物に乗っているときの加速度の感覚との違和感が小さい。

図１は、本発明による加速度シミュレータを示すブロック図である。図２は、仮想の乗り物の速度と回転中心の位置との関係を示すグラフである。図３は、仮想の乗り物が加速したときのモーションベースの運動を示す側面図である。図４は、仮想の乗り物が減速したときのモーションベースの運動を示す側面図である。図５は、仮想の乗り物が停止したときのモーションベースの運動を示す側面図である。図６は、仮想の乗り物が減速して停止したときのモーションベースの運動の比較例を示す側面図である。図７は、仮想の乗り物の速度と回転中心の位置との他の関係を示すグラフである。図８は、仮想の乗り物の速度と回転中心の位置とのさらに他の関係を示すグラフである。図９は、他の回転中心位置算出部を示すブロック図である。図１０は、被験者が感覚する違和感と回転中心の位置との関係を示すグラフである。

図面を参照して、本発明による加速度シミュレータの実施の形態を説明する。その加速度シミュレータ１は、図１に示されているように、加速度シミュレータ本体２と加速度シミュレータ制御装置３とシミュレーション装置４とを備えている。加速度シミュレータ本体２は、モーションベース５と操作装置６とディスプレイ７と駆動装置８とを備えている。モーションベース５は、土台に対して、所定の範囲を平行移動することができるように、かつ、所定の回転角度範囲を回転移動することができるように、その土台に支持されている。モーションベース５は、被験者が着席する座席を備えている。

操作装置６は、モーションベース５に支持されている。操作装置６は、その被験者に操作可能であるステアリングハンドルとアクセルペダルとブレーキペダルとを備え、シミュレーション装置４に情報伝達可能に接続されている。操作装置６は、その被験者により操作される操作内容を示す電気信号をシミュレーション装置４に出力する。その操作内容は、ステアリングハンドルの回転角とアクセルペダルの踏み込み量とブレーキペダルの踏み込み量とを示している。

ディスプレイ７は、モーションベース５に支持されている。ディスプレイ７は、表示面を備え、シミュレーション装置４に情報伝達可能に接続されている。ディスプレイ７は、シミュレーション装置４により作成された画像をその表示面に表示する。

駆動装置８は、ドライバと複数のアクチュエータとを備えている。そのドライバは、加速度シミュレータ制御装置３から出力される目標値に対応する電気信号をその複数のアクチュエータに出力する。その複数のアクチュエータは、それぞれ、その土台とモーションベース５との間に設置され、その電気信号に応答してモーションベース５を駆動し、モーションベース５の位置、姿勢、運動を加速度シミュレータ制御装置３に出力する。すなわち、加速度シミュレータ制御装置３と駆動装置８とは、目標値に追従するようにモーションベース５を自動で駆動するサーボ機構を構成している。

駆動装置８は、その土台に対してモーションベース５を任意の方向に平行に平行移動させ、任意の方向に平行である回転軸を中心に回転移動させる。このような駆動装置８は、周知であり、たとえば、特開平０８−２４８８７２号公報に開示されている。このとき、モーションベース５の運動は、第１回転移動と第２回転移動と平行移動とから形成されている運動を含んでいる。その第１回転移動は、モーションベース５の仮想の乗り物の進行方向に対応する方向に垂直であり、かつ、鉛直方向に垂直である第１回転軸を中心に回転する回転移動を示している。その第２回転移動は、その第１回転軸と平行でない第２回転軸を中心に回転する回転移動を示している。その平行移動は、その第１回転軸に平行に移動する平行移動を示している。

シミュレーション装置４は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、シミュレーション装置４にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。そのインターフェースは、シミュレーション装置４に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、操作装置６とディスプレイ７と加速度シミュレータ制御装置３とを含んでいる。

そのコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムであるシミュレーション部１１と映像作成部１２とを含んでいる。

シミュレーション部１１は、操作装置６に操作された操縦内容を操作装置６から収集し、その操縦内容に基づいて、仮想の乗り物が配置される位置と姿勢とを算出し、その仮想の乗り物の加速度を算出し、その仮想の乗り物の速度を算出する。その仮想の乗り物としては、自動車が例示される。このようなシミュレーション部１１は、周知である。

映像作成部１２は、シミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物が配置される位置と姿勢とに基づいて仮想の乗り物に乗る人から見える映像を作成し、その映像をディスプレイ７に表示する。このような映像作成部１２は、周知である。

加速度シミュレータ制御装置３は、コンピュータであり、図示されていないＣＰＵと記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを備えている。そのＣＰＵは、加速度シミュレータ制御装置３にインストールされるコンピュータプログラムを実行して、その記憶装置と入力装置と出力装置とインターフェースとを制御する。その記憶装置は、そのコンピュータプログラムを記録し、そのＣＰＵにより生成される情報を一時的に記録する。その入力装置は、ユーザに操作されることにより情報を生成し、その情報をそのＣＰＵに出力する。その入力装置としては、キーボード、マウスが例示される。その出力装置は、そのＣＰＵにより生成される情報をユーザに認識可能に出力する。その出力装置としては、ディスプレイが例示される。さらに、その入力装置または出力装置としては、リムーバルメモリドライブ、通信装置が例示される。そのリムーバルメモリドライブは、リムーバルメモリに記録されている情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をそのリムーバルメモリに記録する。そのリムーバルメモリとしては、フラッシュメモリ、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスク）、磁気テープ（ビデオテープ）、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）、光磁気ディスクが例示される。その通信装置は、通信回線網を介してそのＣＰＵにより生成された情報を他のコンピュータに送信し、その通信回線網を介して他のコンピュータから出力された情報をそのＣＰＵに出力する。その通信回線網としては、ＬＡＮ、インターネット、専用回線が例示される。そのインターフェースは、加速度シミュレータ制御装置３に接続される外部機器により生成される情報をそのＣＰＵに出力し、そのＣＰＵにより生成された情報をその外部機器に出力する。その外部機器は、シミュレーション装置４と駆動装置８とを含んでいる。

そのコンピュータプログラムは、コンピュータプログラムである目標値算出部１４と回転中心位置算出部１５と制御部１６とを含んでいる。

目標値算出部１４は、シミュレーション装置４のシミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物の加速度に基づいて、目標値を算出する。その目標値は、モーションベース５の加速度を示し、モーションベース５に乗る被験者がその仮想の乗り物に乗っていると感じるように、すなわち、モーションベース５に乗る被験者がその仮想の乗り物の加速度を感じるように、算出されている。

回転中心位置算出部１５は、シミュレーション装置４のシミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物の加速度と速度とに基づいて回転中心位置を算出する。

制御部１６は、目標値算出部１４により算出された目標値が示す加速度でモーションベース５が運動するように、駆動装置８を制御する。すなわち、制御部１６は、目標値算出部１４により算出された目標値に基づいて駆動装置８の複数のアクチュエータの各々の動作を算出し、その複数のアクチュエータの各々がその動作をするように、電気信号を駆動装置８に出力する。

図２は、シミュレーション部１１により算出される仮想の乗り物の速度と回転中心位置算出部１５により算出される回転中心位置との関係を示している。その関係２１は、特に、その仮想の乗り物が減速しているときに、シミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物の速度に対応する回転中心位置との関係を示している。その仮想の乗り物の速度の定義域は、第１範囲２２と第２範囲２３と第３範囲２４とから形成されている。第１範囲２２は、その速度が閾値２５より小さい区間を示している。第２範囲２３は、その速度が閾値２５より大きく、かつ、閾値２６より小さい区間を示している。第３範囲２４は、その速度が閾値２６より大きい区間を示している。関係２１は、その仮想の乗り物の速度が第１範囲２２に含まれるときに、その回転中心位置がモーションベース５に乗る被験者の足元に配置されることを示している。関係２１は、さらに、その仮想の乗り物の速度が第３範囲２４に含まれるときに、その回転軸位置がモーションベース５に乗る被験者の頭部に配置されることを示している。関係２１は、さらに、その仮想の乗り物の速度が第２範囲２３に含まれるときに、その回転中心とその被験者の足元との距離がその速度に関して単純に増加することを示し、その回転中心とその被験者の頭部との距離がその速度に関して単純に減少することを示している。関係２１は、さらに、その回転中心位置がその速度に関してなだらかに変化することを示し、すなわち、その回転中心位置をその速度で微分した関数がその速度に関して連続であることを示している。

さらに、回転中心位置算出部１５により算出される回転中心位置は、その仮想の乗り物が加速しているときに（すなわち、シミュレーション部１１により算出される仮想の乗り物の加速度が正であるときに）、その仮想の乗り物の速度に関係なく、モーションベース５に乗る被験者の頭部の位置を示している。

本発明による加速度シミュレーション方法の実施の形態は、加速度シミュレータ制御装置３とシミュレーション装置４とにより実行される。ユーザは、まず、加速度シミュレータ制御装置３の入力装置を用いて周波数帯を加速度シミュレータ制御装置３に入力する。被験者は、モーションベース５の座席に着席して、ディスプレイ７に表示される画面を見て、操作装置６を操作する。シミュレーション装置４は、被験者が操作装置６を操作した操作内容を収集する。シミュレーション装置４は、操作装置６に操作された操縦内容を操作装置６から収集し、その操縦内容に基づいて、仮想の乗り物が配置される位置と姿勢とを算出し、その仮想の乗り物の加速度を算出し、その仮想の乗り物の速度を算出する。シミュレーション装置４は、その仮想の乗り物が配置される位置と姿勢とに基づいて仮想の乗り物に乗る人から見える映像を作成し、その映像をディスプレイ７に表示する。

加速度シミュレータ制御装置３は、その仮想の乗り物の加速度に基づいて、目標値を算出する。その目標値は、モーションベース５の加速度を示し、モーションベース５に乗る被験者がその仮想の乗り物に乗っていると感じるように、すなわち、モーションベース５に乗る被験者がその仮想の乗り物の加速度を感じるように、算出される。

加速度シミュレータ制御装置３は、さらに、その算出された仮想の乗り物の加速度と速度とに基づいて回転中心位置を算出する。その回転中心位置は、その仮想の乗り物が加速しているときに、モーションベース５に乗る被験者の頭部に近い位置を示し、その仮想の乗り物が減速しているときに、図２に示されているように、その仮想の乗り物の速度に対応する位置を示している。

加速度シミュレータ制御装置３は、その算出された目標値が示す加速度でモーションベース５が運動するように、かつ、その算出された回転中心位置に配置された回転中心を中心にモーションベース５が回転するように、駆動装置８の複数のアクチュエータの各々の動作を算出する。加速度シミュレータ制御装置３は、その複数のアクチュエータの各々がその動作をするように、駆動装置８から出力されたモーションベース５の位置、姿勢、運動に基づいて生成された電気信号を駆動装置８に出力する。駆動装置８は、その電気信号に応答してモーションベース５を駆動し、モーションベース５の位置、姿勢、運動を加速度シミュレータ制御装置３に出力する。

このような操作装置６の操作内容をモーションベース５の運動に反映させる動作は、ループを形成している。そのループのサンプリング周期は、仮想の乗り物の性能により決定される。

図３は、その仮想の乗り物が加速したときのモーションベース５の運動を示している。このとき、モーションベース５は、被験者３１が仰向けの状態３２になる方向に、モーションベース５に乗る被験者３１の頭部に近い回転中心３３を中心に回転する。図４は、その仮想の乗り物が減速したときのモーションベース５の運動を示している。このとき、モーションベース５は、被験者３４がうつ伏せの状態３５になる方向に、モーションベース５に乗る被験者３１の頭部に近い回転中心３６を中心に回転する。人は、頭部に配置される耳石と三半規管とを用いて、加速度を感覚する。このため、このようなモーションベース５の回転によれば、加速度シミュレータ１は、モーションベース５に乗る被験者に加速または減速する仮想の乗り物に乗ったときの感覚をより現実的に感覚させることができる。

図５は、その仮想の乗り物が減速して停止したときのモーションベース５の運動を示している。このとき、モーションベース５は、被験者３８がうつ伏せの状態から通常の状態３７になる方向に、モーションベース５に乗る被験者３８の足元に近い回転中心３９を中心に回転する。図６は、その仮想の乗り物が減速して停止したときのモーションベース５の運動の比較例を示している。この比較例では、モーションベース５は、被験者４１がうつ伏せの状態から通常の状態４２になる方向に、モーションベース５に乗る被験者４１の頭部に近い回転中心４３を中心に回転する。図５のようなモーションベース５の回転によれば、図６のようなモーションベース５の回転に比較して、モーションベース５に乗る被験者は、上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができ、加速度シミュレータ１は、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの感覚をより現実的に感覚させることができる。

加速度シミュレータ１は、さらに、その仮想の乗り物が減速しているときに、その回転中心位置がその速度に関してなだらかに変化することにより、その回転中心の移動の感覚を低減し、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの感覚をより現実的に感覚させることができる。

図７は、シミュレーション部１１により算出される仮想の乗り物の速度と回転中心位置算出部１５により算出される回転中心位置との他の関係を示している。その関係５１は、特に、その仮想の乗り物が減速しているときに、シミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物の速度に対応する回転中心位置との関係を示している。その仮想の乗り物の速度の定義域は、第１範囲５２と第２範囲５３と第３範囲５４とから形成されている。第１範囲５２は、その速度が閾値５５より小さい区間を示している。第２範囲５３は、その速度が閾値５５より大きく、かつ、閾値５６より小さい区間を示している。第３範囲５４は、その速度が閾値５６より大きい区間を示している。関係５１は、その仮想の乗り物の速度が第１範囲５２に含まれるときに、その回転中心位置がモーションベース５に乗る被験者の足元に配置されることを示している。関係５１は、さらに、その仮想の乗り物の速度が第３範囲５４に含まれるときに、その回転中心位置がモーションベース５に乗る被験者の頭部に配置されることを示している。関係５１は、さらに、その仮想の乗り物の速度が第２範囲５３に含まれるときに、その回転中心とその被験者の足元との距離がその速度に関して単純に増加することを示し、その回転中心とその被験者の頭部との距離がその速度に関して単純に減少することを示している。関係５１は、さらに、その回転中心位置がその速度に関して直線的に変化することを示している。

加速度シミュレータ１は、図７に示されているように回転中心位置を算出することにより、図２に示されているように回転中心位置を算出することと同様にして、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができる。

図８は、シミュレーション部１１により算出される仮想の乗り物の速度と回転中心位置算出部１５により算出される回転軸位置との他の関係を示している。その関係６１は、特に、その仮想の乗り物が減速しているときに、シミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物の速度に対応する回転中心位置との関係を示している。その仮想の乗り物の速度の定義域は、第１範囲６２と第２範囲６４とから形成されている。第１範囲６２は、その速度が閾値６５より小さい区間を示している。第２範囲６４は、その速度が閾値６５より大きい区間を示している。関係６１は、その仮想の乗り物の速度が第１範囲６２に含まれるときに、その回転中心位置がモーションベース５に乗る被験者の足元に配置されることを示している。関係６１は、さらに、その仮想の乗り物の速度が第２範囲６４に含まれるときに、その回転中心位置がモーションベース５に乗る被験者の頭部に配置されることを示している。

加速度シミュレータ１は、図８に示されているように回転中心位置を算出することにより、図２に示されているように回転中心位置を算出することと同様にして、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができる。

なお、加速度シミュレータ１は、仮想の乗り物が減速するときに、モーションベース５に乗る被験者の頭部と回転中心位置との距離がその仮想の乗り物の速度に関して単純に減少し、かつ、その被験者の頭部と回転中心位置との距離がその速度に関して単純に増加する他の関数により、回転中心位置を算出することもできる。このような加速度シミュレータは、図２に示されているように回転中心位置を算出することと同様にして、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができる。

なお、加速度シミュレータ１は、仮想の乗り物が減速して停止するときにだけ、その回転中心をその被験者の足元に配置することもできる。このような加速度シミュレータは、図２に示されているように回転中心位置を算出することと同様にして、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができる。

本発明による加速度シミュレータの実施の他の形態は、既述の実施の形態における回転中心位置算出部１５が他の回転中心位置算出部に置換されている。その回転中心位置算出部７０は、図９に示されているように、第１耳石器官モデル部７１と第２耳石器官モデル部７２と違和感算出部７３と違和感絶対値算出部７４と回転中心位置算出部本体７５とを備えている。第１耳石器官モデル部７１は、数学モデルを用いて、シミュレーション部１１により算出された仮想の乗り物の加速度に基づいて、その仮想の乗り物に乗っている人の感覚を算出する。第２耳石器官モデル部７２は、数学モデルを用いて、目標値算出部１４により算出された目標値に基づいて、モーションベース５に乗っている被験者の感覚を算出する。違和感算出部７３は、第１耳石器官モデル部７１により算出された感覚と第２耳石器官モデル部７２により算出された感覚とに基づいて、違和感を算出する。このような感覚と違和感との算出は、周知であり、たとえば、特開２００８−２１６４００号公報に開示されている。違和感絶対値算出部７４は、違和感算出部７３により算出された違和感に基づいて違和感絶対値（スカラー量）を算出する。その違和感絶対値は、その違和感の程度を示し、値が大きいほど違和感の程度が大きいことを示している。回転中心位置算出部本体７５は、違和感絶対値算出部７４により算出された違和感絶対値に基づいて回転中心位置を算出する。

図１０は、違和感絶対値算出部７４により算出される違和感絶対値と回転中心位置算出部本体７５により算出される回転中心位置との関係を示している。その関係８１は、特に、その仮想の乗り物が減速しているときに、違和感絶対値算出部７４により算出された違和感絶対値に対応する回転中心位置との関係を示している。その違和感絶対値の定義域は、第１範囲８２と第２範囲８３と第３範囲８４とから形成されている。第１範囲８２は、その違和感絶対値が閾値８５より小さい区間を示している。第２範囲８３は、その違和感絶対値が閾値８５より大きく、かつ、閾値８６より小さい区間を示している。第３範囲８４は、その違和感絶対値が閾値８６より大きい区間を示している。関係８１は、その違和感絶対値が第１範囲８２に含まれるときに、その回転中心位置がモーションベース５に乗る被験者の足元に配置されることを示している。関係８１は、さらに、その違和感絶対値が第３範囲８４に含まれるときに、その回転軸位置がモーションベース５に乗る被験者の頭部に配置されることを示している。関係８１は、さらに、その違和感絶対値が第２範囲８３に含まれるときに、その回転中心とその被験者の足元との距離がその速度に関して単純に増加することを示し、その回転中心とその被験者の頭部との距離がその速度に関して単純に減少することを示している。関係８１は、さらに、その回転中心位置がその速度に関して直線的に変化することを示している。

さらに、回転中心位置算出部本体７５により算出される回転中心位置は、その仮想の乗り物が加速しているときに（すなわち、シミュレーション部１１により算出される仮想の乗り物の加速度が正であるときに）、その違和感絶対値に関係なく、モーションベース５に乗る被験者の頭部の位置を示している。

モーションベース５に乗る被験者が感覚する違和感は、一般に、モーションベース５が回転する回転中心の位置が不適切であるときに、大きくなる。違和感絶対値算出部７４により算出される違和感絶対値は、通常の減速と加速とに比較して、その仮想の乗り物が減速して停止するときに、大きくなる。このため、このような加速度シミュレータは、モーションベース５に乗る被験者に、減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができる。

なお、加速度シミュレータは、仮想の乗り物が減速するときに、モーションベース５に乗る被験者の頭部と回転中心位置との距離がその違和感絶対値に関して単純に減少し、かつ、その被験者の頭部と回転中心位置との距離がその違和感絶対値に関して単純に増加する他の関数により、回転中心位置を算出することもできる。このような加速度シミュレータは、図２に示されているように回転中心位置を算出することと同様にして、モーションベース５に乗る被験者に減速して停止する仮想の乗り物に乗ったときの上半身が後ろに振り戻される感覚をより現実的に感覚することができる。

なお、目標値算出部１４は、操作装置６の操作内容により変化しない仮想の乗り物の運動に基づいて目標値を算出する他の目標値算出部に置換されることができる。このような加速度シミュレータとしては、遊園地のアトラクションが例示される。このような加速度シミュレータは、加速度シミュレータ本体２が操作装置６を備える必要がなく、加速度シミュレータ制御装置３がシミュレーション部１１を備える必要がなく、より容易に作製されることができ、さらに、既述の実施の形態における加速度シミュレータ１と同様にして、モーションベース５に乗る被験者の乗り物酔いを防止することができる。

１：加速度シミュレータ
２：加速度シミュレータ本体
３：加速度シミュレータ制御装置
５：モーションベース
６：操作装置
７：ディスプレイ
８：駆動装置
１１：シミュレーション部
１２：映像作成部
１４：目標値算出部
１５：回転中心位置算出部
１６：制御部
２１：関係
２２：第１範囲
２３：第２範囲
２４：第３範囲
２５：閾値
２６：閾値
３１：被験者
３２：仰向けの状態
３３：回転軸
３４：被験者
３５：うつ伏せの状態
３６：回転軸
３７：通常の状態
３８：被験者
３９：回転軸
５１：関係
５２：第１範囲
５３：第２範囲
５４：第３範囲
５５：閾値
５６：閾値
６１：関係
６２：第１範囲
６４：第２範囲
６５：閾値
７０：回転軸位置算出部
７１：第１耳石器官モデル部
７２：第２耳石器官モデル部
７３：違和感算出部
７４：違和感絶対値算出部
７５：回転中心位置算出部本体
８１：関係
８２：第１範囲
８３：第２範囲
８４：第３範囲
８５：閾値
８６：閾値

Claims

モーションベースに乗る被験者が仮想乗り物に乗っていると感じるように、前記仮想乗り物の仮想運動を示す仮想値に基づいて前記モーションベースの目標運動を示す目標値を算出する目標値算出部と、
前記モーションベースが前記目標運動をするように、前記モーションベースを駆動する駆動装置を前記目標値に基づいて制御する制御部と、
前記仮想値に基づいて回転中心位置を算出する回転中心位置算出部と
を具備し、
前記目標運動は、前記仮想乗り物の進行方向と鉛直方向とに垂直である回転中心を中心に回転する回転運動を含み、
前記制御部は、さらに、前記回転中心が前記回転中心位置に配置されるように、前記駆動装置を制御し、
前記被験者の頭部と前記回転中心との距離は、前記仮想の乗り物が減速しているときに、前記仮想の乗り物の速度に関して単純に増加し、
前記被験者の頭部と前記回転中心との距離は、
前記仮想の乗り物が減速していないときに、前記被験者の足元と前記回転中心との距離より小さく、
前記仮想の乗り物が減速している場合で、前記仮想の乗り物の速度が第１の速度より大きいときに、前記被験者の足元と前記回転中心との距離より小さく、
前記仮想の乗り物が減速している場合で、前記仮想の乗り物の速度が第２の速度より小さいときに、前記被験者の足元と前記回転中心との距離より大きい
加速度シミュレータ。
請求項１において、
前記モーションベースに乗る被験者の頭部と前記回転中心との距離は、前記速度に関して滑らかに変化する
加速度シミュレータ。
請求項１において、
前記第２の速度は、前記第１の速度より大きくない
加速度シミュレータ。
請求項１〜請求項３のいずれかにおいて、
操作装置の操作内容に基づいて前記仮想値を算出するシミュレーション部
をさらに具備する加速度シミュレータ。
モーションベースに乗る被験者が仮想乗り物に乗っていると感じるように、前記仮想乗り物の仮想運動を示す仮想値に基づいて前記モーションベースの目標運動を示す目標値を算出するステップと、
前記モーションベースが前記目標運動をするように、前記モーションベースを駆動する駆動装置を前記目標値に基づいて制御するステップと、
前記仮想値に基づいて回転中心位置を算出するステップとを具備し、
前記目標運動は、前記仮想乗り物の進行方向と鉛直方向とに垂直である回転中心を中心に回転する回転運動を含み、
前記制御するステップは、さらに、前記回転中心が前記回転中心位置に配置されるように、前記駆動装置を制御するステップを含み、
前記被験者の頭部と前記回転中心との距離は、前記仮想の乗り物が減速しているときに、前記仮想の乗り物の速度に関して単純に増加し、
前記被験者の頭部と前記回転中心との距離は、
前記仮想の乗り物が減速していないときに、前記被験者の足元と前記回転中心との距離より小さく、
前記仮想の乗り物が減速している場合で、前記仮想の乗り物の速度が第１の速度より大きいときに、前記被験者の足元と前記回転中心との距離より小さく、
前記仮想の乗り物が減速している場合で、前記仮想の乗り物の速度が第２の速度より小さいときに、前記被験者の足元と前記回転中心との距離より大きい
加速度シミュレーション方法。
請求項５において、
前記モーションベースに乗る被験者の頭部と前記回転中心との距離は、前記速度に関して滑らかに変化する
加速度シミュレーション方法。
請求項５において、
前記第２の速度は、前記第１の速度より大きくない
加速度シミュレーション方法。
請求項５〜請求項７のいずれかにおいて、
操作装置の操作内容に基づいて前記仮想値を算出するステップ
をさらに具備する加速度シミュレーション方法。