JP7054132B2 - Vibration device - Google Patents
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Description
本発明は、音信号に基づいて振動を制御する振動装置に関する。 The present invention relates to a vibration device that controls vibration based on a sound signal.
音信号に基づいて振動を制御する振動装置であって、対象部を振動させるアクチュエータと、音信号に基づく電気信号を取得する取得手段とを備え、前記アクチュエータが、前記取得手段によって取得された電気信号に基づいて制御される振動装置が公知になっている(例えば、特許文献1を参照。)。 It is a vibration device that controls vibration based on a sound signal, and includes an actuator that vibrates a target portion and an acquisition means for acquiring an electric signal based on the sound signal, and the actuator is the electricity acquired by the acquisition means. Vibration devices controlled based on signals are known (see, for example, Patent Document 1).
このような振動装置によれば、音信号によって再生させる音に合せて対象部が振動するため、アミューズメント性が向上する。 According to such a vibrating device, the target portion vibrates in accordance with the sound reproduced by the sound signal, so that the amusement property is improved.
一方、音楽には、間奏などが設けられることも多くある。この間奏が流れている間、振動が単調になるケースがあり、場合によっては振動しないような状態が長く続くこともある。そして、この結果、アミューズメント性が低下する場合がある。 On the other hand, music is often provided with interludes and the like. During this interlude, the vibration may become monotonous, and in some cases, the state of not vibrating may continue for a long time. As a result, the amusement property may decrease.
本発明は、音信号に基づいて振動を制御する振動装置であって、音信号のもとになった音楽の間奏部分が再生されている場合にアミューズメント性が低下することを防止可能な振動装置を提供することを課題とする。 The present invention is a vibration device that controls vibration based on a sound signal, and is a vibration device capable of preventing deterioration of amusement property when an interlude portion of music that is the source of the sound signal is reproduced. The challenge is to provide.
上記課題を解決するため、音信号に基づいて振動を制御する振動装置であって、対象部を振動させるアクチュエータと、音信号に基づく電気信号である第1信号を取得する第1信号取得手段と、前記第1信号とは異なる電気信号である第2信号を取得する第2信号取得手段と、取得した上記第1信号及び上記第2信号を合成する信号合成手段とを備え、前記アクチュエータは、前記信号合成手段によって合成された電気信号である合成信号に基づいて制御されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a vibration device that controls vibration based on a sound signal, an actuator that vibrates the target portion, and a first signal acquisition means that acquires a first signal that is an electric signal based on the sound signal. The actuator comprises a second signal acquisition means for acquiring a second signal which is an electric signal different from the first signal, and a signal synthesis means for synthesizing the acquired first signal and the second signal. It is characterized in that it is controlled based on a synthetic signal which is an electric signal synthesized by the signal synthesis means.
上記第1信号のみによって前記アクチュエータが制御されるシングルモードと、上記合成信号によって前記アクチュエータが制御される複合モードとの切替を行う切替手段を備えたものとしてもよい。 It may be provided with a switching means for switching between the single mode in which the actuator is controlled only by the first signal and the composite mode in which the actuator is controlled by the combined signal.
前記アクチュエータは周期を有して作動するように構成され、前記制御部は、前記アクチュエータの制御を行うように構成され、音信号の周期的なリズムを抽出するリズム抽出手段と、前記アクチュエータによる位相を検出する位相検出手段とを備え、前記制御部は、前記リズム抽出手段及び位相検出手段の検出結果に基づいて前記アクチュエータを制御することにより、音のリズムと振動のリズムの位相を合せ且つ周期を同期させるものとしてもよい。 The actuator is configured to operate with a period, and the control unit is configured to control the actuator, a rhythm extraction means for extracting a periodic rhythm of a sound signal, and a phase by the actuator. The control unit is provided with a phase detecting means for detecting the above, and the control unit controls the actuator based on the detection results of the rhythm extracting means and the phase detecting means to match the phase of the sound rhythm and the vibration rhythm and the period. May be synchronized.
前記制御部は上記第1信号取得手段を有するものとしてもよい。 The control unit may have the first signal acquisition means.
また、本発明は、制御部を設け、前記制御部が周期性を有する前記第2信号を生成する処理によって、前記第2信号取得手段が構成され、前記制御部が前記第1信号と前記第2信号とを合成する処理によって、前記信号合成手段を構成するか、或いは、前記第1信号と前記第2信号とを合成する信号合成回路によって、前記信号合成手段が構成された。 Further, in the present invention, the second signal acquisition means is configured by the process of providing the control unit and the control unit generating the second signal having periodicity, and the control unit has the first signal and the first signal. The signal synthesizing means is configured by the process of synthesizing the two signals, or the signal synthesizing means is configured by the signal synthesizing circuit that synthesizes the first signal and the second signal .
音信号のもとになった音楽の間奏部分が再生されている場合でも、音信号に基づく電気信号とは異なる電気信号である第2信号に基づいて、対象部が振動するため、アミューズメント性が低下することが効率的に防止される。 Even when the interlude part of the music that is the source of the sound signal is reproduced, the target part vibrates based on the second signal, which is an electric signal different from the electric signal based on the sound signal, so that the amusement property is achieved. It is effectively prevented from dropping.
図1は本発明を適用した振動装置の概念図である。振動装置は、装置本体1と、音源(音楽データが収録された媒体)に基づいて音楽を再生する再生装置として機能するスマートフォン2とblueooth(登録商標)等の無線又は有線によって通信可能に接続され且つ該スマートフォン2から音源データに基づいて作成されている音信号を受信する受信装置3と、受信装置3と有線又は無線によって接続され且つ音信号を電気信号に変換する変換装置(変換手段)4とを備えている。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a vibration device to which the present invention is applied. The vibrating device is connected to the
装置本体1は、振動する振動台(対象部)6と、振動台6を上下、左右又は前後(本例では上下)に振動可能に下支えする支持体7とを備えている。
The apparatus
この振動装置を使用する使用者は、椅子に着座した姿勢又は起立した姿勢で且つ両足又は片足を上面に乗せた状態の振動台6を振動させる。使用者は、振動台6の振動中、上記姿勢及び上記状態を保持させることにより、筋肉に負荷をかけ、運動を行うことが可能になる。 The user who uses this vibrating device vibrates the shaking table 6 in a posture of sitting on a chair or standing up and with both feet or one foot resting on the upper surface. By maintaining the above posture and the above state while the shaking table 6 is vibrating, the user can apply a load to the muscles and perform exercise.
この際、振動台6の振動は、スマートフォン2によって再生される音楽に対応したものにあるため、該音楽を聴きながら、上記運動を行えば、楽しみながらエクササイズを行うことが容易になり、アミューズメント性が向上する。
At this time, since the vibration of the shaking table 6 corresponds to the music played by the
図2は本振動装置の制御構成を示すブロック図である。支持体7の筐体内には制御部8が設置されている。制御部8は、CPU、RAM及びROMその他の記憶部がユニット化されたマイコン9によって、少なくともその一部が構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing a control configuration of the vibration device. A
この制御部8の入力側には、上記変換装置4の他、後述する2つのセンサ11,12が接続されている。一方、制御部8の出力側には、モータ制御回路(制御手段)13を介して、電動モータ(アクチュエータ)14が接続されている。
In addition to the
変換装置4は、イヤホン又はスピーカ等を利用すると音に変換される音信号を、受信装置3から受取り、該受取った音信号を、振動制御に適した電気信号(さらに具体的には電圧信号)である第1信号に変換し、この第1信号を制御部8に入力する。
The
また、この変換装置4には、出力する第1信号の振幅(電圧値)を0~所定値の間で増減させるダイヤル操作具(切替手段)4aが設けられている。
Further, the
マイコン9の入力側には、制御部8の一部を構成し且つ上述の変換装置4が接続されるADコンバータ又はIOポートが第1信号入力手段(第1信号取得手段)16として設けられている。
On the input side of the
電動モータ14は、通常のDCモータでもよいし、或いはステッピングモータでもよい。モータ制御回路13は、FET回路又はスイッチング回路等から構成され、電動モータ14の駆動の入切及び回転数(回転速度)を制御する。
The
マイコン9の出力側には、制御部8の一部を構成し且つ上述のモータ制御回路13が接続されるDAコンバータ及びIOポートの一方又は両方が合成信号出力手段17として設けられている。
On the output side of the
図3は本振動装置の駆動部側の制御構成を示すブロック図である。この電動モータ14の回転動力はクランク機構又はカム機構からなる変換機構18によって往復運動に変換され、この往復運動が振動台6に伝えられ、該振動台6を振動させる。すなわち、振動台6は、電動モータ14の回転数に応じて、所定周期で振動する。
FIG. 3 is a block diagram showing a control configuration on the drive unit side of the vibration device. The rotational power of the
図4に示す通り、この振動台6の振動の周期(振動数)は、電動モータ14の図示しない出力軸又はクランク機構の一部を構成するクランク軸19であるセンシング対象軸の回転数(回転速度)を検出するエンコーダ等の回転センサ(周期検出手段、速度検出手段)12によって検出される。この回転センサ12は、制御部8の入力側に接続される上述したセンサの1つである。
As shown in FIG. 4, the vibration cycle (frequency) of the shaking table 6 is the rotation speed (rotational speed) of the sensing target shaft, which is the output shaft (not shown) or the
また、この振動台6の振動時の位相は、前記センシング対象軸の周方向の一部に一体的に形成され且つ該センシング対象軸と一体で回転作動する回転突起部21の通過を検出する通過センサ(位相検出手段)11によって検出される。この通過センサ11も、制御部8の入力側に接続される上述したセンサの1つである。
Further, the phase of the shaking table 6 at the time of vibration is a passage that detects the passage of the
該通過センサ11は、センシング対象軸の軸方向の並べて配置された発光部と受光部とを有し、この発光部と受光部との間を回転突起部21が通過するタイミングによって回転位相(振動時の位相)を検出するように構成されている。
The
図2に示す通り、マイコン9の入力側には、制御部8の一部を構成し且つ上述の通過センサ11が接続されるIOポートが位相信号入力手段22として設けられている。
As shown in FIG. 2, on the input side of the
また、マイコン9の入力側には、制御部8の一部を構成し且つ上述の回転センサ12が接続されるADコンバータが周期信号入力手段(速度信号入力手段)23として設けられている。
Further, on the input side of the
図5は、マイコンの処理内容を示すフロー図である。マイコン9は、電源がONされると、ステップS100に進む。ステップS100では、調整処理のサブルーチンを実行し、このサブルーチン処理が終了すると、ステップS200に進む。ステップS200では、振動制御処理のサブルーチン処理を実行し、このサブルーチン処理が終了すると、ステップS100に処理を戻す。
FIG. 5 is a flow chart showing the processing contents of the microcomputer. When the power is turned on, the
図6は、調整処理のサブルーチンの処理手順を示すフロー図である。マイコン9は、調整処理のサブルーチンの処理が開始されると、ステップS101に進む。ステップS101では、電動モータ14による振動台6の振動の周期及び位相を、音信号により抽出される音楽のリズムの周期及び位相に対応させて調整する処理を行ったか否かを示すフラグをチェックし、OFFの場合には、この調整処理がまだ完了していないものとして、ステップS102に進む。
FIG. 6 is a flow chart showing a processing procedure of a subroutine of adjustment processing. When the processing of the subroutine of the adjustment processing is started, the
このフラグは、初期状態時にOFFにリセットされ、仮に一度ONにセットされても、1つの楽曲の再生をスタートしてから終了するまでの間隔等から算出される時間が経過すると、再びOFFにリセットされる。 This flag is reset to OFF in the initial state, and even if it is set to ON once, it will be reset to OFF again when the time calculated from the interval from the start to the end of the playback of one song elapses. Will be reset.
ステップS102では、変換装置4から入力される第1信号に基づいて、該第1信号のもとになった音信号(音楽)のリズムを抽出する処理を行い、ステップS103に進む。すなわち、このステップS103の処理は、音信号のリズムを抽出するリズム抽出手段を構成している。
In step S102, a process of extracting the rhythm of the sound signal (music) that is the source of the first signal is performed based on the first signal input from the
ステップS103では、電動モータ14の回転の周期及び位相(振動台6の振動の周期及び位相)を、通過センサ11及び回転センサ12によって検出し、ステップS104に進む。
In step S103, the rotation cycle and phase of the electric motor 14 (the vibration cycle and phase of the shaking table 6) are detected by the passing
ステップS104では、検出された電動モータ14の回転周期と抽出された音信号のリズムの周期とが同期し且つ両者の位相が一致している状態であるか否かを確認し、両者の周期が同期し且つ位相が一致している場合にはステップS106に進む一方で、それ以外の場合にはステップS105に進む。
In step S104, it is confirmed whether or not the detected rotation cycle of the
ステップS105では、両者の周期を一致させ且つ位相が一致する(合う)ように、電動モータ14の回転数を制御し、このサブルーチン処理を終了させる。一方、ステップS106では、フラグをONにセットし、このサブルーチン処理を終了させる。
In step S105, the rotation speed of the
ちなみに、1回のサブルーチン処理によって、両者の周期が同期し且つ位相が一致しない場合でも、ステップS101→ステップS102→ステップS103→ステップS104→ステップS105の処理が繰り返されることにより、徐々に周期及び位相が目標値に近づいていく。 By the way, even if the cycles of the two are synchronized and the phases do not match by one subroutine process, the cycle and phase are gradually repeated by repeating the processes of step S101 → step S102 → step S103 → step S104 → step S105. Approaches the target value.
ステップS101において、フラグがONの場合、このサブルーチン処理を終了させる。 If the flag is ON in step S101, this subroutine process is terminated.
図7は、振動制御処理のサブルーチンの処理手順を示すフロー図である。マイコン9は、振動制御処理のサブルーチンの処理が開始されると、ステップS201に進む。ステップS201では、変換装置4から入力されてくる第1信号を、第1信号入力手段16によって取得し、ステップS202に進む。
FIG. 7 is a flow chart showing a processing procedure of a subroutine of vibration control processing. When the processing of the subroutine of the vibration control processing is started, the
ステップS202では、マイコン9が、第1信号とは異なる電気信号である第2信号を生成するか、或いは自身の記憶部等から読出すことによって取得し、ステップS203に進む。すなわち、ステップS202の処理によって、第2信号を取得する第2信号取得手段を構成している。
In step S202, the
ちなみに、この第2信号は、周期性を有する信号であって、第1信号と周期及び位相を一致させてもよいし、周期及び位相の一方又は両方を異なるものに設定してもよい。 Incidentally, the second signal is a signal having periodicity, and the period and the phase may be matched with the first signal, or one or both of the period and the phase may be set to be different.
ステップS203では、第1信号及び第2信号を合成し、ステップS204に進む。すなわち、このステップS203は、第1信号と第2信号を合成する信号合成手段を構成している。 In step S203, the first signal and the second signal are combined, and the process proceeds to step S204. That is, this step S203 constitutes a signal synthesis means for synthesizing the first signal and the second signal.
ステップS204では、ステップS203によって合成された電気信号である合成信号を、合成信号出力手段17によって、モータ制御回路13を介して、電動モータ14に出力し、振動台6を振動させ、このサブルーチン処理を終了させる。
In step S204, the combined signal, which is the electric signal synthesized in step S203, is output to the
図8は、図5乃至図7に示す処理の一例を説明する説明図である。同図に示す通り、変換装置4は、音信号から所定以上の振幅を有する部分を抽出し、この抽出した成分に基づいて第1信号への変換を実行する。第2信号は、マイコン9によって生成するか、或いは読出する。
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating an example of the processing shown in FIGS. 5 to 7. As shown in the figure, the
このようにして取得された第1信号及び第2信号を合成して合成信号を生成する。この合成信号に基づいて、振動台6の振動を制御する。 The first signal and the second signal acquired in this way are combined to generate a combined signal. The vibration of the shaking table 6 is controlled based on this combined signal.
以上のように構成される振動装置によれば、スマートフォン2によって再生する音楽のリズムに合わせて振動台6が振動するため、利用者は楽しくエクササイズを行うことが可能になる一方で、歌詞が無い間奏時においても、第2信号に基づいて、振動台6が振動するため、不自然に間が空くこともない。
According to the vibrating device configured as described above, the vibrating table 6 vibrates according to the rhythm of the music played by the
ちなみに、音源は、スマートフォン2で再生可能であれば、種々の形式を用いることが可能である。
Incidentally, the sound source can use various formats as long as it can be reproduced by the
また、ダイヤル操作具4aによって第2信号をキャンセルすることも可能であり、この場合は、第1信号のみによって振動台7が振動されることになる。言換えると、このダイヤル操作具4aは、第1信号のみによって電動モータ14が制御されるシングルモードと、合成信号によって電動モータ14が制御される複合モードとの切替を行う切替手段として機能する。
Further, it is also possible to cancel the second signal by the
ちなみに、制御部8に複合モードとシングルモードとの切替手段を実装してもよい。さらに、この切替手段を、第1信号のみを出力する第1信号出力モードと、第2信号のみを出力する第2信号出力モードと、第1信号及び第2信号の少なくとも一方に出力がある場合(振幅が0でない)場合には、該信号を出力する上述の複合モードと、第1信号及び第2信号の両方に出力がある場合(振幅が0でない)場合のみ、該信号を出力するANDモードとの切替を行うように構成してもよい。
Incidentally, the
なお、電動モータ14としてステッピングモータを使用する場合、回転センサ12及び通過センサ11を省略することが可能になる。
When a stepping motor is used as the
また、電動モータ14の代わりのアクチュエータとして、周期性を有して作動するアクチュエータを用いてもよい。例えば、油圧モータなどが考えられ、この場合には、油圧モータへの作動油の供給・排出や流量を制御する電磁式の比例制御弁(制御手段)などが、上述のモータ制御回路13の代わりに、合成信号出力手段17の出力側に設けられる。
Further, as an actuator instead of the
これに加えて、電磁式の比例制御弁により制御可能な水圧式のモータや、空間式のモータを用いることも可能である。 In addition to this, it is also possible to use a hydraulic motor or a spatial motor that can be controlled by an electromagnetic proportional control valve.
また、第1信号及び第2信号を合成する際、図8に仮想線で示す通り、両信号の振幅を加算してもよい。 Further, when synthesizing the first signal and the second signal, the amplitudes of both signals may be added as shown by the virtual line in FIG.
さらに、振動させる対象部は振動台6に限定されるものではなく、使用者に身に着ける者を振動の対象部としてもよい。 Further, the target portion to be vibrated is not limited to the shaking table 6, and a person worn by the user may be the target portion of vibration.
次に、図9に基づき、本発明の別実施形態について、上述の形態と異なる部分を説明する。 Next, with reference to FIG. 9, a portion different from the above-described embodiment of the present invention will be described.
図9は、本発明の別実施形態に係る振動装置の制御構成を示すブロック図である。同図に示す形態では、マイコン等から構成される制御部24が、第2信号を生成又は読出して出力する。
FIG. 9 is a block diagram showing a control configuration of a vibration device according to another embodiment of the present invention. In the form shown in the figure, the
変換装置4から出力される第1信号は、第1信号入力回路(第1信号取得手段)26を介して、信号合成回路(信号合成手段)27に入力される。一方、制御部24から出力される第2信号は、第2信号入力回路(第2信号取得手段)28を介して、信号合成回路(信号合成手段)27に入力される。
The first signal output from the
信号合成回路27は、第1信号入力回路26と第2信号入力回路28とを並列に接続し、合成信号出力回路29を介して、上述のモータ制御回路13に出力するように構成されている。
The
以上のように構成される振動装置によれば、プログラムにより処理が殆ど必要としない簡素化された構成によって、第1信号及び第2信号を合成し、この合成した合成信号に基づいて対象部である振動台6を振動させることが可能になる。 According to the vibration device configured as described above, the first signal and the second signal are combined by a simplified configuration that requires almost no processing by the program, and the target unit is based on the combined combined signal. It becomes possible to vibrate a certain shaking table 6.
なお、アクチュエータとして、電動モータの他に、直動式のエヤシリンダや油圧シリンダや水圧シリンダ等を用いてもよく、この場合には、前記モータ制御回路13に代えて、これらの直動式のアクチュエータへのエヤ、作動油、水等の流体の供給・排出や流量を制御する電磁式の比例制御弁(制御手段)を設ける。
In addition to the electric motor, a direct-acting air cylinder, a hydraulic cylinder, a hydraulic cylinder, or the like may be used as the actuator. In this case, these direct-acting actuators may be used instead of the
4a ダイヤル操作具(切替手段)
6 振動台(対象部)
8 制御部
11 通過センサ(位相検出手段)
13 モータ制御回路(制御手段)
14 電動モータ(アクチュエータ)
16 第1信号入力手段(第1信号取得手段)
18 クランク機構(変換機構,カム機構)
26 第1信号入力回路(第1信号取得手段)
27 信号合成回路(信号合成手段)
28 第2信号入力回路(第2信号取得手段)
4a Dial operation tool (switching means)
6 Shaking table (target part)
8
13 Motor control circuit (control means)
14 Electric motor (actuator)
16 First signal input means (first signal acquisition means)
18 Crank mechanism (conversion mechanism, cam mechanism)
26 First signal input circuit (first signal acquisition means)
27 Signal synthesis circuit (signal synthesis means)
28 Second signal input circuit (second signal acquisition means)
Claims (3)
周期を有して作動するように構成され且つ対象部を振動させるアクチュエータと、
音信号に基づく電気信号である第1信号を取得する第1信号取得手段と、
前記第1信号とは異なる電気信号である第2信号を取得する第2信号取得手段と、
取得した上記第1信号及び上記第2信号を合成する信号合成手段と、
音信号の周期的なリズムを抽出するリズム抽出手段と、
前記アクチュエータによる位相を検出する位相検出手段と、
前記アクチュエータの制御を行う制御部とを備え、
前記アクチュエータは、前記信号合成手段によって合成された電気信号である合成信号に基づいて制御され、
前記制御部が周期性を有する前記第2信号を生成する処理によって、前記第2信号取得手段が構成され、
前記制御部が前記第1信号と前記第2信号とを合成する処理によって、前記信号合成手段が構成されるか、或いは、前記第1信号と前記第2信号とを合成する信号合成回路によって、前記信号合成手段が構成され、
前記制御部は、前記リズム抽出手段及び位相検出手段の検出結果に基づいて前記アクチュエータを制御することにより、音のリズムと振動のリズムの位相を合せ且つ周期を同期させる
ことを特徴とする振動装置。 A vibration device that controls vibration based on sound signals.
An actuator that is configured to operate with a period and vibrates the target part,
A first signal acquisition means for acquiring a first signal, which is an electric signal based on a sound signal,
A second signal acquisition means for acquiring a second signal, which is an electric signal different from the first signal,
A signal synthesizing means for synthesizing the acquired first signal and the second signal ,
Rhythm extraction means for extracting the periodic rhythm of sound signals,
A phase detecting means for detecting the phase by the actuator and
A control unit that controls the actuator is provided.
The actuator is controlled based on a synthetic signal which is an electric signal synthesized by the signal synthesis means.
The second signal acquisition means is configured by the process in which the control unit generates the second signal having periodicity.
The signal synthesis means is configured by the process in which the control unit synthesizes the first signal and the second signal, or the signal synthesis circuit that synthesizes the first signal and the second signal. The signal synthesis means is configured .
The control unit controls the actuator based on the detection results of the rhythm extraction means and the phase detection means to match the phase of the sound rhythm and the vibration rhythm and synchronize the period.
A vibrating device characterized by that.
請求項1に記載の振動装置。 The vibration device according to claim 1, further comprising a switching means for switching between a single mode in which the actuator is controlled only by the first signal and a combined mode in which the actuator is controlled by the combined signal.
請求項1又は2の何れかに記載の振動装置。 The vibration device according to claim 1 or 2, wherein the control unit has the first signal acquisition means.
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