JP7379798B2 - 地震疑似体感装置、地震疑似体感制御プログラム - Google Patents

Description

本発明は、地震による床面振動時応答波形に基づいて、地震の疑似体感を可能とする地震疑似体感装置、地震疑似体感制御プログラムに関する。

従来、例えば、地震に対する免震構造の安全や安心をアピールする対象者等には、応答加速度の比較グラフや、振動試験の映像を提供していた。

これに対して、近年では、対象者等に、ＶＲ（バーチャルリアリティシステム）を活用して地震の疑似体感を提供し、地震時挙動のコンテンツ（耐震、免震比較等）により、免震構造の安心感の体感向上を図っている。

特許文献１には、搭乗部に複数の往復運動を同時に付与可能な運動付与機構と、その搭乗部に搭乗する利用者の視認可能な画像を表示する手段とを備えており、搭乗部に搭乗する利用者に視認される画像を、その搭乗部の往復運動に対応して変化させることで、利用者に搭乗部の往復運動に対応した画像を視認させることが記載されている。

特許文献１によれば、利用者は画像の内容に応じた疑似体感をすることができる。また、設置スペースを小さくでき、大掛かりなセッティングは不要になり、時間やコストを低減でき、安全性を向上できる。

また、特許文献２には、地震による揺れの状況を映像で見せる画面と、地震による揺れの状況を振動で体感させる振動源と、地震による揺れの状況を音で聞かせるスピーカとが備えられ、地震による揺れの状況が、体感する者に、画面に表示される映像と、振動源から伝えられる振動と、スピーカからの音とで、同時に伝えられるようになされており、かつ、該態様で伝えられる揺れの状況を複数種類、比較して体感できるようになされていることが記載されている。

特許文献２によれば、地震による揺れの状況をからだと目と耳の三感で説得力をもって感じ取ってもらうことができ、しかも、それを省スペースで実現することができる。

さらに、特許文献３には、実現象に基づく複数種の地震被害データの間の同期をとる地震被害データ処理装置と、前記地震被害データ処理装置によって同期がとられた地震被害データを再生する地震被害データ再生部と、からなる模擬地震被害の仮想現実体感システムが記載されている。

特許文献３によれば、シミュレーションでは再現困難な、実現象に則した、高い臨場感、没入感のある地震体感を、死角、聴覚及び震動の体感において違和感なく提供することができる。

特開平８－３３９１５９号公報 特開２００６－１８９４８１号公報 特開２０１７－１９９０１７号公報

しかしながら、従来の地震を体感させるための装置として、立位状態（例えば、特許文献１）であっても、座位状態（例えば、特許文献２及び特許文献３）であっても、床を振動させることを前提しており、体感者自身が疑似地震（振動）に対してバランスをとる必要がある。

言い換えれば、床面が振動する構造は、疑似体感上、安全管理を十分とる必要があり、そのための準備（体感者には、ヘルメットの着用、装置には、手すりや柵の設置等）、地震体感構造とは直接関係ない装備が必須となり、利便性が低下する。また、利用の地震体感装置として部品点数が増加し、重量の増加による可搬性の低下を招くことになる。可搬性とは、疑似地震を体感する体感者の居所へ出向く場合の搬送の容易さであり、小型軽量であればあるほど好ましいが、リアリティのある疑似体感を実現することとは、二律背反の関係にあり、小型軽量、かつ、リアリティの高い疑似地震を体感させることが望まれる。

本発明は、体感者の立位ベース、又は座位ベースとなる床面を振動させることなく、可搬性の高いコンパクトな形状で、臨場感のある疑似地震を体感することができる地震疑似体感装置、地震疑似体感制御プログラムを得ることが目的である。

本発明に係る地震疑似体感装置は、床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに前記体感者への振動入力源となる振動子と、前記振動子を所定の振動パターンで駆動させる駆動制御部と、を備えた振動デバイスと、床面に対して立位状態又は座位状態の前記体感者に装着される表示部と、前記表示部に疑似地震画像を表示させる表示制御部と、を備えた表示デバイスとを有し、前記駆動制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記振動子の床面からの高さ位置に基づいて、前記振動パターンを演算する振動デバイス挙動パターン生成部で演算された前記振動パターンで前記振動子を駆動させることを特徴としている。

本発明に係る地震疑似体感装置は、床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに前記体感者への振動入力源となる振動子と、前記振動子を所定の振動パターンで駆動させる駆動制御部と、を備えた振動デバイスと、床面に対して立位状態又は座位状態の前記体感者に装着される表示部と、前記表示部に少なくとも三次元の疑似地震画像を表示させる表示制御部と、を備えたバーチャルリアリティヘッドセットとを有し、前記駆動制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記振動子の床面からの高さ位置に基づいて、前記振動パターンを演算する振動デバイス挙動パターン生成部で演算された前記振動パターンで前記振動子を駆動させることを特徴としている。
本発明に係る地震疑似体感装置は、床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに前記体感者への振動入力源となる振動子と、前記振動子を所定の振動パターンで駆動させる駆動制御部と、を備えた振動デバイスと、床面に対して立位状態又は座位状態の前記体感者に装着される表示部と、前記表示部に少なくとも三次元の疑似地震画像を表示させる表示制御部と、を備えたバーチャルリアリティヘッドセットとを有し、前記駆動制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記振動子の床面からの高さ位置に基づいて、前記振動パターンを演算する振動デバイス挙動パターン生成部で演算された前記振動パターンで前記振動子を駆動させると共に、前記表示制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記表示部の床面からの高さ位置に基づいて、前記表示部に表示するための前記疑似地震画像の転倒評価値を演算する表示制御値演算部で演算された前記転倒評価値を用いて前記表示部に前記疑似地震画像を表示させることを特徴としている。

本発明によれば、振動デバイスの駆動制御部では、床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに振動入力源となる振動子を所定の振動パターンで駆動させる。

また、表示デバイスの表示制御部では、床面に対して立位状態又は座位状態の体感者に合わせた疑似地震画像を表示させる。例えば、バーチャルリアリティヘッドセットの場合、表示制御部では、床面に対して立位状態又は座位状態の体感者に装着される表示部に少なくとも三次元の疑似地震画像を表示させる。

振動デバイスと表示デバイス（バーチャルリアリティヘッドセット）とにより、体感者は少なくとも視覚と触覚とにより、疑似地震を体感することができる。このとき、振動入力源が床面から離れた高さ位置であるため、床面を振動させる必要がなく、体感者がバランスを崩すといったことが回避され、安全性を確保しつつ、臨場感のある疑似地震を体感することができる。また、振動デバイスが床に設置するといった大がかりな設備ではなく、可搬性の高いコンパクトな形状とすることができる。特に、振動デバイスと、バーチャルリアリティヘッドセットとの組み合わせでは、振動デバイスとの間で相乗効果が生まれ、臨場感をさらに増すことができる。

振動パターンを単純に地震の強度で決めるのではなく、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、振動デバイスの振動子の床面からの高さ位置に基づいて計算することで、リアリティのある振動パターンを生成することができる。

疑似地震画像を単純に地震の強度で決めるのではなく、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、表示デバイス又はバーチャルリアリティヘッドセットの表示部の床面からの高さ位置に基づいて計算することで、リアリティのある疑似地震画像を生成することができる。

本発明において、前記振動子に接触させる前記体感者の身体の一部が、予め定められている身体の各部の敏感度に基づき選択されることを特徴としている。より詳しくは、前記振動子が、予め定められている身体の各部の敏感度に基づき、所定の敏感度を超える敏感度となる前記体感者の身体の一部に相当する高さに設定される。

本発明において、前記振動子に接触させる前記体感者の身体の一部が、前記体感者の足の裏よりも敏感度が強い部分から選択されることを特徴としている。より詳しくは、前記所定の敏感度が、前記体感者の足の裏の敏感度であり、前記体感者の足の裏よりも敏感度が強い部分が前記体感者の身体から選択される。

本発明において、前記振動子に接触させる前記体感者の身体の一部が、手のひらであることを特徴としている。

身体の各部の振動に対する敏感度が異なることが知られている。例えば、床面を振動させないことを前提とし、当該床面と接触する足の裏よりも敏感度が強い部分から選択することで、従来の床面を振動させる疑似地震体感装置よりもコンパクトなスケールでリアリティのある疑似地震を体感することができる。さらには、手のひらを振動入力源とすることで、振動デバイス自体をコンパクトにすることができ、安全性、可搬性を向上させることができる。

本発明において、前記振動子が、前記振動パターンによる振動時に振動を吸収しない硬さを持ち、かつ、接触する身体の一部にフィットする形状であることを特徴としている。

例えば、振動入力源として平板のプレートを用いるよりも、手のひらで覆うような硬質の突起部（半球形等）とすることで、手のひらのフィット感を増すことでき、振動の伝達効率を向上することができる。

本発明において、前記振動子の前記振動パターンが、一方向に移動する一次元動作、二方向に移動する二次元動作、三方向に移動する三次元動作、旋回軸を中心とする回転動作、及びこれらの組み合わせ動作であることを特徴としている。

振動パターンは、実施の揺れの縮小版とすることが好ましいが、バーチャルリアリティヘッドセットとの併用により、単純に一次元動作であっても十分に臨場感を与えることができる。もちろん、振動パターンは、一方向に移動する一次元動作に限らず、二方向に移動する二次元動作、三方向に移動する三次元動作、旋回軸を中心とする回転動作、及びこれらの組み合わせ動作としてもよい。

本発明の地震疑似体感制御プログラムは、コンピュータを、振動デバイスの駆動制御部、及びバーチャルリアリティヘッドセットの表示制御部として動作させる、ことを特徴としている。

以上説明した如く本発明では、体感者の立位ベース、又は座位ベースとなる床面を振動させることなく、可搬性の高いコンパクトな形状で、臨場感のある疑似地震を体感することができるという効果を奏する。

本実施の形態に係る地震疑似体感装置を用いて、疑似地震の体感が可能な疑似地震体感ブースを示す正面図である。 『伊藤ら「人間工学ハンドブック」（２０１２）ｐ７８』より引用した、身体の各部分における２００Ｈｚでの振動感覚しきい値（振幅値）を示した特性図である。 本実施の形態の振動デバイスの斜視図である。 本実施の形態の振動デバイスの振動子を動作させるための駆動部を示す内部構造図である。 本実施の形態に係るＶＲヘッドセットを体感者が装着した装着例を示す斜視図である。 （Ａ）はＴＡＦＴ（登録商標）の疑似地震条件ファクタの入力画面、（Ｂ）は地震動画の時間軸上の３つのコマ画像を抽出した表示画面である。 本実施の形態に係る疑似地震体感制御装置を機能別に分類した制御ブロック図である。 実施の形態に係る疑似地震体感制御装置の処理の流れを示す制御フローチャートである。

図１には、本実施の形態に係る疑似地震体感装置１０を用いて、疑似地震の体感が可能な疑似地震体感ブース１２が示されている。

疑似地震体感ブース１２には、床１４から立ち上がった縦壁部１６から水平方向にテーブル１８が突出されている。テーブル１８は、支持部材２０によって縦壁部１６に支持されており、所定の荷重がかかっても当該所定の高さＨｂｄの位置で、水平状態が維持される。なお、上記支持部材２０に限らず、床１４から支持する脚部等の他の支持体であってよい。

疑似地震体感装置１０は、疑似地震体感制御装置２２、振動デバイス２４、及びＶＲヘッドセット２６を備えている。テーブル１８上には、疑似地震体感制御装置２２と、振動デバイス２４と常時据え置かれており、ＶＲヘッドセット２６は、非使用状態では、テーブル１８上におかれて待機する。なお、本実施の形態では、ＶＲヘッドセット２６を利用した三次元の疑似地震画像を生成することを前提として説明するが、通常の二次元表示モニタでも、臨場感の低下はあるものの、代用は可能である。

テーブル１８上に常時置かれた振動デバイス２４の振動子２８（詳細後述）は、所定の高さＨｂｄとなるように設定されている。高さＨｂｄは、疑似地震を体感する体感者３０の身長に依存するが、設定例としては、７０ｃｍ～１００ｃｍであり、本実施の形態では、高さＨｂｄは９０ｃｍに固定されている。

すなわち、本実施の形態では、振動デバイス２４は、体感者３０が立位状態のとき、手のひら（手掌）を置くのに、ちょうど良い高さ位置に設定され、手のひらから振動を受けることが最大の特徴となっている。

なお、例えば、振動デバイス２４自体、又は、テーブル１８に昇降装置を設けることで、高さＨｂｄを調整することが可能である。

ＶＲヘッドセット２６は、疑似地震の体感を希望する体感者３０の頭部に装着されるようになっている。

体感者３０の頭部に装着されたＶＲヘッドセット（詳細後述）は、体感者３０の立位状態で、所定の高さＨｖｒとなる。すなわち、高さＨｖｒは、疑似地震を体感する体感者３０の身長に依存するが、設定例としては、１２０ｃｍ～１６０ｃｍである。例えば、図１に示す体感者３０は平均的な身長であり、高さＨｖｒは１５０ｃｍに固定されている。

高さＨｂｄ及び高さＨｖｒは、後述する床面振動時応答波形に基づく、それぞれの高さ位置での数値（振動デバイス２４の振幅、振動数変換、及び、ＶＲヘッドセット２６の転倒評価変換）を設定するための要素であり、本実施の形態の疑似地震体感制御装置２２では、高さＨｂｄ及び高さＨｖｒを不変の定数として記憶している。このため、固定値設定例から大きく乖離する場合は、記憶した定数を調整する必要がある。なお、予め、調整可能な調整部を設けるようにしてもよい。

（手のひらを振動入力源とする根拠）

図２は『伊藤ら「人間工学ハンドブック」（２０１２）ｐ７８』より引用した、身体の各部分における２００Ｈｚでの振動感覚しきい値（振幅値）を示した特性図である。

この図２では、人間の身体の各部における敏感度を棒状のグラフで視覚的に表示されており、グラフの長さが短いほど敏感度が高いことを表している。

この図２によれば、指、手掌（手のひら）、及び手の甲が、他の各部分よりも敏感であることが顕著に表現されている。

そこで、本実施の形態では、立位状態の体感者３０が手のひらを自然に置きやすい高さにテーブル１８を設置し、振動デバイス２４の振動子２８が所定の高さＨｂｄとなるようにした。

なお、本実施の形態では、手のひらを振動入力源としたが、手のひらに限らず、少なくとも、従来のような、足の裏を振動入力源として床１４から振動を受けるときの敏感度よりも強い敏感度となる身体の部分（例えば、指、手の甲、胸骨、前腕（尺骨側）等）を振動の入力源としてもよい。言い換えれば、所定以上の敏感度合いを有する身体の部分を振動入力源とすればよい。

（振動デバイス２４の構成）

図３は、本実施の形態の振動デバイス２４の斜視図であり、図４は、本実施の形態の振動デバイス２４の振動子２８を動作させるための駆動ユニット３２を示す内部構造図である。

図３に示される如く、振動デバイス２４は、安全パネル３４を備え、安全パネル３４は４本の脚部３６(図３では３個を図示)によって支持されている。

安全パネル３４は、長方形状であり、その長手方向に沿って互いに平行な３個のスリット部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃが形成されている。

スリット部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、安全パネル３４の下面まで貫通されている。

スリット部３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃは、一対の端部側の支持用スリット部３４Ａ、３４Ｂと、安全パネル３４上に設置された振動子２８に駆動力を伝達する中央の駆動力伝達用スリット部３４Ｃに分類することができる。

振動子２８は、安全パネル３４よりも面積が小さいベースプレート３８と、このベースプレート３８の上面から突出された半球型のフィット部４０とで構成されている。フィット部４０は、体感者３０が手のひらを乗せる部位であり、半球形状とすることで、手のひらを、フィット部４０を包み込むように乗せることができる。

なお、フィット部４０の形状は半球形に限定されず、突起部に手形（てがた）に合わせた凹みを形成した形状や、単純に矩形状や棒状であってもよい。さらに、ベースプレートに手形（てがた）に合わせた凹みを形成してもよい。

また、フィット部４０の表面の硬さは、非変形固体である必要はないが、振動を吸収してしまうほどの弾性変形や塑性変形は回避することが好ましい。

図３に示される如く、支持用スリット部３４Ａ、３４Ｂには、連結プレート４２がそれぞれ貫通されており、連結プレート４２の上端部は、振動子２８に固定されている。この連結プレート４２により、振動子２８は、安全パネル３４の上面に対して、所定の隙間を持って配置されることになる。

また、連結プレート４２の下端部は、それぞれ一対のレール部材４４のスライダ（図示省略）に固定されている。スライダは、レール部材４４のベースに対してスライドベアリング等を介して取付けられており、ベースに支持された状態で、安全パネル３４の長手方向にスライド可能であり、これに伴って振動子２８が移動する。

一対のレール部材４４の間には、駆動ユニット３２（図４参照）が配置されている。駆動ユニット３２は、安全パネル３４の長手方向の両端部に対応した位置に一対のローラ部４６(図４では一方のみ図示)が取り付けられ、平板状の駆動ベルト４８が巻き掛けられている。駆動ベルト４８の一部には、前記振動子２８から駆動力伝達用スリット部３４Ｃを通過して延長された駆動プレート５０が取り付けられている。このため、駆動ベルト４８がローラ部４６の回転で往復移動すると、振動子２８が安全パネル３４の長手方向に沿って往復移動する。

駆動ユニット３２は、ステッピングモータ５２を備えている。ステッピングモータ５２の回転軸は、ギヤユニット５４を介して、一方のローラ部４６の回転軸に連結されている。このため、ステッピングモータ５２の駆動を制御することで、振動子２８を安全パネル３４の長手方向に沿って往復移動（直線移動）させることができる。

（ＶＲヘッドセット）

図５には、ＶＲヘッドセット２６を体感者３０が装着した装着例が示されている。

ＶＲヘッドセット２６は、体感者３０に対して視覚を通じて情報を伝達するためのゴーグル５６と、体感者３０に対して聴覚を通じて情報を伝達するためのヘッドホン５８と、ゴーグル５６とヘッドホン５８とを体感者３０の頭部に装着するためのベルトユニット６０と、を備える。

ゴーグル５６は表示部５６Ａを備えており、ＶＲコントローラ６１の制御により、表示部５６Ａに、疑似地震が発生する仮想空間を表示する。

また、ヘッドホン５８はスピーカ５８Ａを備えており、ＶＲコントローラ６１の制御により、仮想空間上での疑似地震発生中の音を出力する。なお、本実施の形態では、ヘッドホン５８により音を出力しているが、表示部５６Ａでの表示が主体であり、音の出力は必須ではない。臨場感を増すためには、例えば、什器が揺れる音を表現することが好ましい。

なお、ベルトユニット６０には、図示しない生体情報センサが取り付け可能である。生体情報センサは、体感者の心拍数、血圧、体温、発汗量、及び体感者３０の視線の軌跡情報等を含む生体情報を検出する機能を有している。生体情報センサは、単数に限らず複数個取り付けてもよく、取り付け位置もベルトユニット６０に限定されず、体感者３０の身体の適宜箇所に取り付けてもよい。

視線の軌跡情報とは、例えば、ドライブシミュレータ等で周知であり、体感者３０の視線を表示部５６Ａに表示される画像の座標と同期させることで、体感者３０が疑似地震の体感中にどこを見ているかを認識することが可能である。

（揺れシミュレーションシステムの利用）

ここで、本実施の形態では、振動デバイス２４による振動状態（振幅、振動数）、及びＶＲヘッドセット２６による表示部５６Ａでの什器等の転倒状態（動画）を作成するため、既存の揺れシミュレーションシステム６２（図７参照）を導入している。

揺れシミュレーションシステム６２では、疑似地震条件ファクタに応じて、予め定めた計算式を用いて計算し、計算結果に基づいて、動画（二次元画像）を用いて、地震の揺れをシミュレーションする。揺れシミュレーションシステム６２の一例としては、ＴＡＦＴ（登録商標「TAkenaka Furniture Teller」）が適用可能である。

図６（Ａ）は、揺れシミュレーションシステム６２（ＴＡＦＴ（登録商標））の疑似地震条件ファクタの入力画面６２Ｍであり、３つの項目（どんな部屋、何で比較、どんな地震）を設定することで、計算がスタートする。

計算が終了すると、図６（Ｂ）に示す動画（図６（Ｂ）では、時間軸上の３つのコマ画像６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃを図示した。）が表示され、設定された疑似地震条件ファクタに基づいて、居室の状態が表現される。

本実施の形態では、疑似地震条件ファクタを受け付けると、受け付けたファクタを揺れシミュレーションシステム６２へ送出する。これにより、揺れシミュレーションシステム６２では、所定の計算を実行し、地震時床応答波形生成機能によって設定された、地震時床応答波形情報がフィードバックされるようになっている。

疑似地震体感制御装置２２では、このフィードバックされた地震時床応答波形に基づいて、テーブル１８上に置かれた振動デバイス２４の高さＨｂｄに応じた振動子２８の振幅及び振動数が設定されると共に、ＶＲヘッドセット２６の高さＨｖｒに応じた表示部５６Ａでの動画（転倒評価）が設定される。

（疑似地震体感制御装置２２）

図７は、本実施の形態に係る疑似地震体感制御装置２２を機能別に分類した制御ブロック図である。なお、図７における各ブロックは、ハード構成を限定するものではなく、一部又は全部の機能を予めインストールした疑似地震体感制御プログラムの起動によって、ＣＰＵ等で処理するようにしてもよい。

疑似地震条件ファクタはファクタ受付部６４で受け付けるようになっている。ファクタ受付部６４は、例えば、ネットワークを介して、揺れシミュレーションシステム６２にアクセスして、受け付けた疑似地震条件ファクタによる計算を依頼する。

揺れシミュレーションシステム６２では、既存の地震時床応答波形生成機能に基づく所定の計算を実行し、算出された地震時床応答波形を回答情報として、床面振動時応答波形情報取得部６６へ送出する。

床面振動時応答波形情報取得部６６は、振動制御値演算部６８及び表示制御値演算部７０に接続されており、取得した地震時床応答波形を、振動制御値演算部６８及び表示制御値演算部７０のそれぞれへ送出する。

振動制御値演算部６８は、振動デバイス高さ情報記憶部７２に接続され、振動体感位置情報（高さＨｂｄ）を得る。振動制御値演算部６８では、地震時床応答波形を基準として、高さＨｂｄに応じた、振動デバイス２４の振幅、振動数に変換し、振動デバイス挙動パターン生成部７４へ送出する。

振動デバイス挙動パターン生成部７４では、振動子２８を動作させる挙動パターン（振動パターン）を生成する。本実施の形態では、一方向の往復移動であるので、その往復移動の振幅と振動数を設定する。

本実施の形態では、振幅は疑似地震の強さ、例えば、設定した震度やマグニチュード等によるが、３０ｃｍ以内で設定される。振動数は、耐震構造では１秒、免震構造では４秒に設定している。この数値は、振動デバイスの仕様に依存するものであり、限定されるものではない。

なお、本実施の形態の振動デバイス２４は、振動子２８を一方向のみに移動可能（一次元動作）としたが、縦－横（ｘ－ｙ）の二方向に移動可能な二次元動作、縦－横－高さ（ｘ－ｙ－ｚ）の三方向に移動可能な三次元動作、旋回軸を中心とするピボット（θ方向）回転動作、及びこれらの組み合わせ動作としてもよい。振動デバイス挙動パターン生成部７４では、振動子の動作可能方向に併せて、挙動パターンが生成されることになる。

振動デバイス挙動パターン生成部７４は、振動デバイス２４の振動デバイスコントローラ７６（主として、モータドライバ）に接続され、生成した挙動パターンを送出する。振動デバイスコントローラ７６は、ステッピングモータ５２を制御して、時計回り方向、反時計回り方向へ回転させる。

この回転により、ギヤユニット５４を介して、一方のローラ部４６の回転軸に伝達されて回転する。ローラ部４６の回転により、駆動ベルト４８を介して、振動子２８が安全パネル３４の長手方向に沿って往復移動（直線移動）され、手のひらを乗せた体感者３０は、疑似地震を体感することができる。

表示制御値演算部７０は、ＶＲ高さ情報記憶部７８に接続され、人間視点高さ情報（高さＨｖｒ）を得る。表示制御値演算部７０では、地震時床応答波形を基準として、高さＨｖｒに応じた、表示部５６Ａに表示する画像（什器等）の転倒評価変換を実行し、ＶＲ表示画像生成部８０へ送出する。ＶＲ表示画像生成部８０では、表示部５６Ａに表示する動画と、スピーカ５８Ａから出力される什器のきしみ音や転倒音等を生成する。

ＶＲ表示画像生成部８０は、ＶＲヘッドセット２６のＶＲコントローラ６１（主として、表示ドライバ、音声ドライバ）に接続され、生成した画像及び音を送出する。ＶＲコントローラ６１は、表示部５６Ａを制御して動画表示を実行し、かつ、スピーカ５８Ａを制御して、動画表示に同期させてスピーカ５８Ａから音を出力する。

ＶＲヘッドセット２６による視覚及び聴覚を通じた疑似地震の動画表示及び音出力により、振動デバイス２４の振動子２８に手のひらを乗せた体感者３０は、疑似地震をよりリアリティを持って体感することができる。

以下に本実施の形態の作用を図８のフローチャートに従い説明する。

まず、体感者３０がＶＲヘッドセット２６を装着し、立位状態でテーブル１８に置かれた振動デバイス２４の振動子２８（フィット部４０）に手のひらを乗せる（配置する）ことで、体感姿勢の待機状態となり、制御フローチャートを起動する。

ステップ１００では、疑似地震条件ファクタを受け付けたか否かを判断する。なお、疑似地震条件ファクタの受け付けは、体感姿勢をとる前であってもよい。ステップ１００で否定判定された場合は、このルーチンは終了する。また、ステップ１００で肯定判定されると、ステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、揺れシミュレーションシステム６２へアクセスし、地震時床応答波形を取得して、ステップ１０４へ移行する。すなわち、揺れシミュレーションシステム６２では、既存の地震時床応答波形生成機能に基づく所定の計算を実行し、算出された地震時床応答波形を回答情報として、床面振動時応答波形情報取得部６６へ送出する。

ステップ１０４では、人間立位視点高さとしてのＶＲ高さ情報（Ｈｖｒ）を取り込み、次いでステップ１０６へ移行して地震時床応答波形に基づき、表示制御値を演算する。表示制御値とは、表示部５６Ａに表示される什器の転倒評価である。

次のステップ１０８では、演算された転倒評価に基づき、ＶＲヘッドセット２６の表示部５６Ａに表示される揺れ対象物（什器等）の表示画像及び、揺れるときのきしみ音や転倒音を生成し、ステップ１１０へ移行して、生成した表示画像情報及び音情報を一時記憶する。

次のステップ１１２では、地震時床応答波形に基づき、振動制御値を演算する。振動制御値とは、振動デバイス２４の振動子２８の振幅、振動数である。

次のステップ１１４では、演算された振動制御値（振幅、振動数）に基づき、振動子２８の挙動パターンを生成し、ステップ１１６へ移行して、生成した挙動パターンを一時記憶する。

次のステップ１１８では、開始指示があったか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ１２０へ移行して、表示画像、音情報、及び挙動パターンを読み出し、ステップ１２２へ移行する。また、ステップ１１８で否定判定された場合は、ステップ１２４へ移行する。

ステップ１２２では、ＶＲヘッドセット２６、及び振動デバイス２４の同期駆動制御を実行する。この同期駆動制御により、視覚（表示部５６Ａ）と音（スピーカ５８Ａ）、及び触覚（振動子２８）による疑似地震体感が実行される。

このとき、振動子２８は、床１４を基準として高さＨｂｄに合わせた振幅及び振動数で振動し、表示部５６Ａは、床１４を基準として高さＨｖｒに合わせた転倒評価で画像が生成されるため、体感者は、実際の地震の際に、立位状態で何かにつかまった状態で地震を経験しているときとほぼ同等の状況となり、リアリティのある疑似体感とすることができる。

ステップ１２２での一連の疑似地震体感が終了すると、ステップ１２４へ移行して、今回の疑似地震体感を終了する指示があったか否かを判断し、否定判定された場合は、ステップ１１８へ戻り、開始指示を受けて、再度、同一条件の地震疑似体感を実行する。

また、ステップ１２４で肯定判定されると、ステップ１２６へ移行して、データの消去等の終了処理を実行し、このルーチンは終了する。

以上説明したように本実施の形態では、手のひらを振動入力源とする振動デバイス２４と、ＶＲヘッドセット２６とを併用し、かつ、揺れシミュレーションシステム６２における地震時応答波形を基準として、振動デバイス２４の高さＨｂｄでの振動制御値と、ＶＲヘッドセット２６の高さＨｖｒでの転倒評価を計算し、体感者３０が手で何かを支えにして立位状態と同等の疑似地震を体感することができる。手のひらは振動に対して敏感であることに着目したため、床を振動させる振動台や、振動椅子といった大掛かりな設備を構築する必要がなく、かつ可搬性の高い疑似地震体感装置１０とすることができる。

以下、表１に、従来のＶＲと振動台との組み合わせ、及びＶＲと振動椅子との組み合わせと、本実施の形態のＶＲと手の振動デバイスとの比較（疑似地震体感効果、課題と効果）を列挙する。

なお、本実施の形態では、基本姿勢として、立位でテーブル１８上の振動デバイス２４のフィット部４０に触れた状態で疑似地震を体感するようにしたが、体感者が椅子等に着座して、足を床面につけず、ぶらぶらさせた状態で、疑似地震を手の振動デバイス２４で体感するといった、基本姿勢とは異なる姿勢をとるようにしてもよい。

また、本実施の形態では、疑似地震体感制御装置２２と、振動デバイス２４とを別体構成としたが、振動デバイス２４に疑似地震体感制御装置２２を組み込んで、一体化することも可能である。振動デバイス２４と疑似地震体感制御装置２２とを一体化した方が、可搬性がさらに向上する。

１０ 疑似地震体感装置
１２ 疑似地震体感ブース
１４ 床
１６ 縦壁部
１８ テーブル
２０ 支持部材
２２ 疑似地震体感制御装置（駆動制御部、表示制御部）
２４ 振動デバイス
２６ ＶＲヘッドセット（表示デバイス、バーチャルリアリティヘッドセット）
２８ 振動子
３０ 体感者
３２ 駆動ユニット
３４ 安全パネル
３４Ａ、３４Ｂ 支持用スリット部
３４Ｃ 駆動力伝達用スリット部
３８ ベースプレート
４０ フィット部
４２ 連結プレート
４４ レール部材
４６ ローラ部
４８ 駆動ベルト
５０ 駆動プレート
５２ ステッピングモータ
５４ ギヤユニット
５６ ゴーグル
５６Ａ 表示部
５８ ヘッドホン
５８Ａ スピーカ
６０ ベルトユニット
６１ ＶＲコントローラ
６２ 揺れシミュレーションシステム
６２Ｍ 入力画面
６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ コマ画像
６４ ファクタ受付部
６６ 床面振動時応答波形情報取得部
６８ 振動制御値演算部
７０ 表示制御値演算部
７２ 振動デバイス高さ情報記憶部
７４ 振動デバイス挙動パターン生成部
７６ 振動デバイスコントローラ
７８ ＶＲ高さ情報記憶部
８０ ＶＲ表示画像生成部

Claims (9)

1. 床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに前記体感者への振動入力源となる振動子と、前記振動子を所定の振動パターンで駆動させる駆動制御部と、を備えた振動デバイスと、
   床面に対して立位状態又は座位状態の前記体感者に装着される表示部と、前記表示部に疑似地震画像を表示させる表示制御部と、を備えた表示デバイスとを有し、
   前記駆動制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記振動子の床面からの高さ位置に基づいて、前記振動パターンを演算する振動デバイス挙動パターン生成部で演算された前記振動パターンで前記振動子を駆動させる地震疑似体感装置。
2. 床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに前記体感者への振動入力源となる振動子と、前記振動子を所定の振動パターンで駆動させる駆動制御部と、を備えた振動デバイスと、
   床面に対して立位状態又は座位状態の前記体感者に装着される表示部と、前記表示部に少なくとも三次元の疑似地震画像を表示させる表示制御部と、を備えたバーチャルリアリティヘッドセットとを有し、
   前記駆動制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記振動子の床面からの高さ位置に基づいて、前記振動パターンを演算する振動デバイス挙動パターン生成部で演算された前記振動パターンで前記振動子を駆動させる地震疑似体感装置。
3. 床面から予め定められた高さ位置に設けられ、疑似地震の体感者の身体の一部と接しているときに前記体感者への振動入力源となる振動子と、前記振動子を所定の振動パターンで駆動させる駆動制御部と、を備えた振動デバイスと、
   床面に対して立位状態又は座位状態の前記体感者に装着される表示部と、前記表示部に少なくとも三次元の疑似地震画像を表示させる表示制御部と、を備えたバーチャルリアリティヘッドセットとを有し、
   前記駆動制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記振動子の床面からの高さ位置に基づいて、前記振動パターンを演算する振動デバイス挙動パターン生成部で演算された前記振動パターンで前記振動子を駆動させると共に、
   前記表示制御部が、揺れシミュレーションシステムを用いて取得した、地震による床面振動時応答波形を基準として、前記表示部の床面からの高さ位置に基づいて、前記表示部に表示するための前記疑似地震画像の転倒評価値を演算する表示制御値演算部で演算された前記転倒評価値を用いて前記表示部に前記疑似地震画像を表示させる
   地震疑似体感装置。
4. 前記振動子が、予め定められている身体の各部の敏感度に基づき、所定の敏感度を超える敏感度となる前記体感者の身体の一部に相当する高さに設定される、請求項１から請求項３の何れか１項記載の地震疑似体感装置。
5. 前記所定の敏感度が、前記体感者の足の裏の敏感度であり、前記体感者の足の裏よりも敏感度が強い部分が前記体感者の身体から選択される、請求項４記載の地震疑似体感装置。
6. 前記振動子に接触させる前記体感者の身体の一部が、手のひらである請求項１から請求項５の何れか１項記載の地震疑似体感装置。
7. 前記振動子が、前記振動パターンによる振動時に振動を吸収しない硬さを持ち、かつ、接触する身体の一部にフィットする形状である請求項１から請求項６の何れか１項記載の地震疑似体感装置。
8. 前記振動子の前記振動パターンが、一方向に移動する一次元動作、二方向に移動する二次元動作、三方向に移動する三次元動作、旋回軸を中心とする回転動作、及びこれらの組み合わせ動作である請求項１から請求項７の何れか１項記載の地震疑似体感装置。
9. コンピュータを、
   請求項１から請求項８の何れか１項記載の前記駆動制御部、及び前記表示制御部として動作させる、
   地震疑似体感制御プログラム。