【発明の詳細な説明】
ロボットゴルフゲーム
技術分野
本発明は小型ゴルフ場で遠隔制御人形の行うゲームに係る。本発明は人のプレ
ーヤが実際のゴルフ上でする実際のゲームをできるだけ近く真似るものである。
技術の背景
ゴルフその他のスポーツをする人が老齢、疾病 あるいは事故によって機能障
害状態にになってもはや実際の遊び場に出て実際のゲームのできなくなる人は多
い。彼らは機能障害状態になってもなおゲーム興味は必ずしも減らず、減らない
ことが多い。彼らは実際のゲームからと同じ喜びをモデルゲームから引き出すこ
とができる（例えば、米国特許4,322,081第１欄第11〜18行参照）。この喜びは
モデルゲームが実際のゲームを模写する程度高められる。
モデルでのゴルフのゲームの従来技術の模写では全然実際的でない代替物しか
提供されていない。従来のゴルフゲームのゴルファ人形は車に載せられる（例え
ば、米国特許4,591,158）か、又はゴルファ自身より大きい装置によって動かさ
れる（例えば、米国特許4,239,217）ものである。コルフコースで遊んでいるゴ
ルファ人形は急峻な傾斜地形に沿って動きにくいので模型のゴルフコースでは実
際のゴルフコースと違って殆んど立体的な凹凸がない（例えば、米国特許4,058,
313）。実際、このようなゲームは平面コースだけで現実主義の試みはなされて
いない（例えば、米国特許4,202,545）。
発明の開示
本発明の目的は人が実際のゲームを現実的に真似た人形プレーヤとボールや他
のゲーム道具でフィールドゲームができるようにするシステムを提供するにある
。
本発明のさらに一つの目的はプレーヤがどんなに急峻な傾斜の模型地形でも自
動的に追従する模型ゴルフゲームを提供するにある。
本発明のなお一つの目的はコンピュータが人の介入なしに模型ゴルフゲームを
することができるようにするシステムを提供するにある。
本発明のまたもう一つの目的はコンピュータに機能障害状態になった人に模型
フィールドゲームをする助けをさせるシステムを提供するにある。
本発明のなおもう一つの目的は一人または数人の小型の人または動物の像また
は乗物の三次元表面上の運動を制御する一般化された構成を実証するにある。
簡単に述べると、本発明は遠隔制御ゴルファが小型コースでプレーする模擬ゴ
ルフゲームを提供するものである。ゲームの制御の物理的機構と方法は現実性を
高めるようにせられている。コースには実際のゴルフコースのすべての特性、例
えば、小山、谷、砂地および樹木がある。ゴルファは小径の強剛な管によってゴ
ルファの背中につながった頭上構台位置付け機構によって遠隔制御される。構台
はゴルファを付けて管をゴルフコースの周りに移動させて歩行を模擬する。管内
に通したケーブルを駆動する一組の電動機によってゴルファ自身を動かす（腰を
曲げ、クラブを振る、など）。沢山のモータを同時に作動させてゴルファを生き
物のように見せさせる。モータ作動はコンピュータによって制御する。ゲームは
人が操縦桿制御で遊ぶことができるが、これには操縦に技量がいる。別法として
、コンピュータが頭上カメラの助けでボールの位置を定めることによって自動的
にゲームをすることができる。コンピュータはまた初心者、技量レベルの高い人
に応じで種々の程度に人のプレーヤにゲームができるように支援できる。
本発明の一実施例によれば、モデルゲームは、模型ゴルフ場、少なくとも一人
を表す少なくとも一つの模型人形、少なくとも一つの人形を支持する手段、少な
くとも一つの人形の複数の運動を制御する手段を含む支持手段、実ゴルフ場で実
ゲームをしている実プレーヤの複数の運動を模擬する手段を含む制御手段、およ
び少なくとも一つの人形を模型ゴルフ場で位置付ける手段を含む模擬手段より成
るものである。
本発明の特徴として、一人を表すモデル人形の複数の運動を制御する装置は、
人形の全体としての運動である第一組の運動と人形の部分の運動である第二組の
運動を含む複数の運動、二次元平面上で第一組の運動を制御する第一手段である
第一制御手段、垂直次元に第一組の運動を制御する第二手段である第二制御手段
、人形の軸の周りの回転の第一組の運動を制御する第三手段である第三制御手段
、第二組の運動を制御する第四手段である第四制御手段、人形を支持する手段、
および第一、第二、第三および第四制御手段の支持部をさらに含む支持手段より
成るものである。
本発明のもう一つの特徴では、ボールをカップに向けるモデル人形によるスト
ロークを自動的に決める装置は、ボールを打つ面に置く手段、ボールの側にモデ
ル人形を位置付ける手段、ストロークの力と方向を計算するためにボールを置く
手段と人形を位置付ける手段と共同してストロークを決める手段、およびその方
向にその力のストロークをなしてモデル人形がボールをほぼカップへ動かさせる
手段より成るものである。
本発明のなおもう一つの特徴では、ボールをカップへ向けるモデル人形による
ストロークを自動的に決める方法は、x-y-z座標でプレー面のボールの位置を測
定し、x-y-z位置座標でモデル人形を位置付けて、軸からの人形の回転を測定す
る角座標でモデル人形を位置付け、ストロークの大きさを決めてモデル人形を動
作させてストロークをなすのである。
本発明のさらにもう一つの特徴では、モデル人形を位置付ける装置がx-y座標
の一面上でモデル人形の位置を測定する手段、x-y座標により決まるモデル人形
の各位値にz座標を関連させる手段、およびその位置をモデル人形が占有してい
る時にx-y座標に対応してz方向にモデル人形を位置付ける手段より成るものであ
る。
本発明の上記その他の目的、特徴および利点については付属図面に照合して次
に説明する。これらの図面では同じ照合番号で同じ機素を表す。
５．図面の簡単な説明
第１図は全体の装置の等角投影図、
第１（A）図は第１図の拡大図でゴルファを駆動する機構を示し、
第２図はゴルファが歩行中のように直立しているところの等角投影図、
第３図はゴルフスイングを行っているゴルファの等角投影図、
第４図はゴルファの内部機構とゴルファを局部で動かすモータアセンブリの正
面図で、それらの関係を示し、
第５図はゴルファの内部機構と第４図に示すようにゴルファを局部的に動かす
モータアセンブリの側面図、
第６図はアームを切除して自由継ぎ手アセンブリを露出した第４図に示すゴル
ファの内部機構の拡大正面図、
第７図は6-6で断面をとった第６図に示す機構の拡大横断面図、
第8a、8bは手動プレーモードで人のプレーヤとコンピュータのとるステップを
示す流れ図、
第9a、9bは第８図に流れ図に示した手動プレーモードのゴルフスイング部分を
行わせるよう人のプレーやとコンピュータのなす作用をより詳細に示す流れ図、
第10a、10bは自動プレーモードでコンピュータのとるステップを示す流れ図で
あり、
第11図は電気、電子機素の機能ブロック図である。
発明を実施するための最適な実施形態
第１、１（A）図に照合して、この実施例におけるゴルフコース８は各側が約3
6インチの四角形である。コース８には各々にゴルフホール付きの三つのグリー
ン２がある。グリーン２は平坦で、緑色のフェルトで覆われている。コース８の
残部はラテックス配合物で覆われた鋼の金網で形作られている。この造形は小山
、谷と砂地より成っている。砂地は本砂と透明なにかわの混合物で覆ってある。
すべての他の小山と谷の面は緑色に塗装してある。標高の最大変化は約３”（イ
ンチ）である。周辺付近はすべての表面を上向きに傾斜させてゴルフボールが端
縁に止まらないようにしてある。
コース８はすべての四つの側を高さ約18"の透明なプラスチックパネル４で取
り巻いている。パネル４によってボールがコース８から外に打ち出されないよう
にしまた人が機構を損傷したりそれらの運動によってけがをしないようにされる
。
一対の平行なレール６がコース８の最高点より約18"上の所に固定されている
。一つのレール６はコース８の一つの境界と一致している。他のレール６は反対
側の境界の上に取り付けられている。各レール６には一端にアイドラプリー10が
ある。アイドラプリー10の反対側のレール６の各端には歯付きベルトプリー12が
あり、両プリー12は長さ約36"の共通軸14を共有している。軸14の中心には歯車1
6が強固に固定されている。歯車16はステッピングモータ18によって駆動される
。二つの歯付きベルト20は各レール６に一つずつあって、軸14がモータ18によっ
て駆動される時同時に動く。一つのレール22がこれら二つのレール６を橋渡しし
ている。レール22は各端で転がりキャリジ24に取り付けられている。各キャリジ
24は相応するレール６にある歯付きベルト20に締着されてそれ沿いに自由に転動
する。
歯車比、歯付きベルトプリー直径および歯付きベルトピッチは第１、１（A）
図に示すようにモータ18の一ステップでｘ軸沿いの方向にベルトが1/1000"の距
離駆動されるように選定されている。
転がりキャリジ26はブリッジレール22に載せられている。ブリッジレール22の
一端にはステッピングモータ28があり、これが一組の歯車（図示せず）を介して
歯付きベルトプリー30を駆動する。ブリッジレール22の他端にはアイドラプリー
34がある。歯付きベルト36はプリー30、34の間に掛けられ、モータ28によって駆
動される。転がりキャリジ26は歯付きベルト36に締着されている。
転がりキャリジ26はモータ28が各ステップごとにy-軸沿いの方向に運動を与え
て1/1000"の割合で歯付きベルト36によって駆動されてブリッジレール22沿いに
移動する。
白黒ビデオカメラ98が下向きにキャリジ26に固定されている。第１、１（A）
図に示すように、カメラ98はゴルファ64と同じくx-y平面に位置付けられ、カメ
ラ98がゴルファ64とその直ぐ周りのコース８の面に臨んでいる。第11図に示すよ
うに、ビデオフレームグラバ304がコンピュータ310に画像を240x256グレースケ
ール画素としてデジタル化させることができる。カメラ98の表面への距離は、変
化があってもそれは地形の高さの変化によるもので、ほぼ一定である。それ故ビ
デオ画像は常に一定大きさの表面積を表している。本実施例では、この面積は約
17x22インチすなわちコース８の面積の約1/4である。それでコンピュータはビデ
オ画素位置をx-y座標における現在カメラ位置からの一定の片寄りとして表面上
のボールの位置を決めることができる。
線形ボールスライドアセンブリ38もボールハウジング27をキャリジ26に固定し
管スライダ40が垂直方向に移動するようにキャリジ26に取り付けられている。管
スライダ40はステッピングモータ（図示せず）によって駆動される親ねじアセン
ブリに取り付けられている。管スライダ40の昇降行程は約4"で、最小要求条件は
ゴルフコース表面の最大垂直変化である。小さい水平の板46が管スライダ40の下
端に締着されている。軸受48が板46にはめ込まれ中空管状軸50を保持している。
中空管状軸50の上端には歯車52が同軸に締着されている。歯車56の付いたステッ
ピングモータ54が板46に取り付けられている。
第１、１（A）、4、5図に照合して、水平下板58が中空管状軸50の下端に締着
されておりそれとともに回転する。下板58にはゴルファ64を保持し位置付ける強
固な中空支持管60が締着されている。支持管60の上端は下板58を通る穴42に挿入
されている。穴42は下板58で管50の中心線にある回転軸62であるシータ軸から約
2"片寄っている。支持管60はゴルフコースの最も高い所より二三インチ上へ垂直
に下方へ約16"突き出している。支持管60は下端で90度の角度曲がって水平にな
っている。水平部は回転軸の中心62の方へ延在している。ゴルファは背丈約4.5
インチで支持管60の下端に取り付けられている。ゴルファの腰の垂直中心は回転
軸62と一致するように調整されている。
第2図に照合して、ゴルファ64は 頭がプラスチック製で、布のシャツと布の
ニッカーズを着ている。ゴルファの足と靴もプラスチックで、第４図に示すよう
にベースブロック76に取り付けられている。ゴルファ64は歩行中にあるように静
止位置にあるところ
を示している。この位置でゴルファ64は腰を曲げたりねじったりせず、ゴルファ
の腕90と持っているクラブ74は下向きでトルソー84の中心線と45度をなしている
。
第３図に照合して、中間スイングではゴルファ64のできる全部で三つの程度の
運動を行う。腰を前方へ約30度曲げ、スイングに必要な程度どれだけでもねじる
。腕90とクラブ74は上げてトルソー84と約90度の角度をなすようにする。
第４〜５図はゴルファ64を活動させる運動を例示している。腰曲げ運動はゴル
ファ64のすべての局部の運動のための駆動法を代表するものであるので十分説明
する。小型ステッピングモータ65が下板58に取り付けられている。主軸68はステ
ッピングモータ65の軸に取り付けられている。一つの腰曲げプリー70がゴルファ
64内に取り付けられている。たわみケーブル72のループが主軸68とプリー70の間
に掛けられている。ケーブル72の二つの撚り線が主軸68から板58へ、穴42を通っ
て、支持管内を下がり、内側へ、そして90度曲がりを周って送られ、二本の撚り
線がプリー70に数回巻き付けられる。ケーブル72は主軸68の両側で反対方向に巻
かれ、モータ65が回転するとケーブルの一本の撚り線は主軸68で巻き取られるが
、他のケーブルの撚り線は繰り出されるようにする。このケーブル運動はゴルフ
ァ64の腰曲げプリー70の対応する統合運動に変換される。
ケーブル72は0.024"7x7ステンレス製で引っ張りをできるだけ少なくし、たわ
み性をできるだけ大きくしてある。各撚り線はテフロン管を通して潤滑し、鋭い
曲りをスムーズにし、また撚り線を相互にまた支持管60の壁から隔離するように
してある。主軸68の軸径は1/8"であるがプリー70の直径は1/2"である。モータに
与えられるこの４対１の機械的利点で出力トルクと位置付け分解能が増す。
この動力伝達法、ことにこの型の応用には多くの利点がある。第一に、このシ
ステムには単一ケーブルシステムの場合と違って静的張力を要しない。後者の場
合、プリー70に戻しバネが必要である。この方法では拘束をできるだけ少なくし
、モータ65に必要とされるトルクが低減され、支持管60をゆがめる力が減少する
。
第二に、大きい逓減駆動比が容易に得られる。（駆動比とはプリー70の直径対
主軸68の軸径の比である。）モータの大きさ（従ってコスト）を小さくし位置決
め分解能をよくする両方のためにはこの比の大きいことが望ましい。
第三に、静的引っ張りと固有の拘束がないとケーブルを多くの曲がりに通すこ
とができ、頭上モータの取付けが簡単になり（それらを直接穴42の直上に置かな
くてもよい）、
またゴルファ64内で込み入った分岐ができて穿孔穴だけを案内として多くの機能
を制御できるようになる。
第四に、ケーブルには引っ張りロードがかかるだけであるのでとても細くでき
る。それで圧縮ロードで座屈しないように剛性にしなければならない単線プッシ
・プルケーブルと比較して鋭い曲がりを通して案内できる。
第五に、たわみ軸系による遠隔駆動と比較して、バックラッシがほとんどない
。
第六には、プリー70と主軸68の周りにケーブル72を多重巻きして360度よりず
っと大きく容易に回転させることができる。
第七に、ゴルファ64内に特殊仕組みが要らない。各運動軸にプリー一つで十分
であって小さい人形により多くの機能を当て合うことができる。
第４、５、６、および７図に照合して、ゴルファ64は支持管60に強固に固定し
たベースブロッグ76を含む。腰ねじりプリー78はベースブロック76にはめ込まれ
ており、主軸69の周りに回転自在である。プリー78は腰曲げプリー70について上
に述べたと同じようにステッピングモータ66とたわみケーブル71によって駆動さ
れる。自由継手81の下半分80はプリー78の上端に固定されている。ゴルファ64の
トルソー84は自由継手81の上半分82に固定されている。ブラケット86がトルソー
84を取り巻き、トルソー84を位置付けて自由に回転できるようになっている。ブ
ラケット86は蝶番88によってベースブロック76に固定されている。蝶番88の軸は
自由継手81の蝶番留め中心に心合わせされている。プリー70はブラケット86に固
定されている。プリー70が回転するとブラケット86が自由継手82の上半分ととも
に動かされてトルソー84を動かしてゴルファ64の腰を曲げさせる。プリー78が回
転すると自由継手81がトルソー84とともに回転せられて、ゴルファ64の体をねじ
らせる。
ねじりと曲げの運動が完全に独立であることがわかる。一つの運動をしても他
に何ら影響がない。また腰ねじりプリー78と腰曲げプリー70はともに回転運動だ
けし、どちらも並進運動はしない。それで各プリー70、78を各々の主軸68、69か
ら一定の距離に保って連携したケーブル72、71の張力を一定にしている。
一対の腕90は共通軸92に締着されている。プリー94は軸92の中心に固定されて
いる。プリー94用の二本撚り駆動ケーブル96は自由継手81のスパイダーの中心に
穿孔した穴95を通ってルート付けられている。ステッピングモータ67はケーブル
96を駆動してゴルフ
ァ64が腕90、従ってスイングクラブ74を動かせるようにする。ゴルファ64が腰を
曲げるかひねる時ケーブルに引き起こされる引っ張りはとても少ない。すなわち
プリー94から腕モータ主軸までのケーブルの長さはほぼ一定で、腕90の位置付け
はひねりでも曲げでも腰の運動のどちらによっても影響されずまたどちらにも影
響を与えない。
再び第１、１（A）図に照合して、ゴルファ64の歩行をモータ18、28を運転し
て行い、支持管60と取り付けたゴルファ64をx-y平面でコース表面を移動させる
。現実味を加えるために同時にモータ54を運転するとゴルファ64が回転軸62の周
りに回転してx-y運動の方向に面するようになる。z-軸ステッピングモータ（図
示せず）を運転してゴルファ64をz-軸沿いに垂直に動かして小山や谷の傾斜面に
従わせるようにしてさらに実感が得られる。すなわちゴルファ64が地形に従って
動くのである。
ゴルファ64が歩いている間に傾斜地形に沿って動かすには、四つのモータを同
時に独立に運転しまた空中位置リードバック能力のある電子モータ制御器308が
必要である。各モータのステップ位置はそれの制御する軸上の物理的位置に関係
付けられる。モータ制御器304には上級コンピュータから約1/20秒（50ミリ秒）
以内に命令を受け実行する通信通路がなければならない。この実施例ではこれら
の最低要求条件を満たす市販の制御器を用いている。
コース８の表面高さを1/10"ごとにデジタル化して360x360=129,600の高さ値の
データ配列を作る。この配列をz-マップとする。この配列中のデータ要素の位置
はコース８上の位置に相応している。データ要素の値は1/10"平方の面積内のコ
ース８の高さである。すなわち地形の各平方インチはz-軸沿いの相対高さすなわ
ち距離を表す100数値にによって特徴付けられる。z-マップ配列は最初ゴルファ6
4の人形を押ボタンスイッチアセンブリ（図示せず）と一時的に置き換えて作る
。この押ボタンは長さ2"、直径1/10"の無空棒とコース８の表面に下向けに付勢
されたばねによって動かされる。電子インターフェースがコンピュータにスイッ
チの状態の読みがとれるようにする。z-軸モータを動かすことによってスイッチ
アセンブリを下向きに動かすと棒が表面に触れてばねを圧縮し、遂にスイッチを
閉じる。表面のマッピングをするには、スイッチアセンブリを最高の所まで持ち
上げてすべての地形の突出物をクリアしてからモータ18、28を用いてスイッチア
センブリをコースの隅の任意に割り当てた（x、y）位置（1、1）へ動かす。コン
ピュータがスイッチの状態をポーリングしている間にスイッチは遅い速度で下降
する。コ
ンピュータがスイッチ閉成を検知するとすぐz-軸モータに停止するよう指令され
る。z-軸モータの位置（モータステップで）をコース８のこの（x、y）位置にお
ける表面高さとして記録される。この手順をコース８のどの1/10"（x、y）位置
についても反復する。全マッピングには現在約72時間かかるがコース８の所定表
面については一度だけしか行わない。マッピング配列はマッピングオペレーショ
ンを終了する時ディスクファイルとして保管する。
地形高さデータは通常１で表面の最低点を表し小山の上昇面を増大する正の値
で表して正の数として記憶される。ゴルファ64に物理的に立入り禁止する地域を
表すにはこれらの地域のx-y座標に相当するデータ配列の値は大きさを変えない
で符号を負にする。この表示法でコンピュータ310にゴルファ64が立入り禁止地
域に入らないようにできるが、なおボールが立入り禁止地域の縁に立っているゴ
ルファ64の手の届く所にある限り立入り禁止地域に転げ込んだボールでプレーで
きるようにするものであることがわかる。
この実施例ではゴルフコース周辺の外部3"を表す配列位置は負とされている。
この情報は下記のようにゴルファがコースの縁付近に居る時コンピュータ310に
よって認知される。この技術でゴルファ64の体の中心がどの周辺壁へ3"より近付
けないようにされることがわかる。それでゴルファ64は透明なプラスチックパネ
ル4に当たらないようにできるが、ゴルファ64の腕90とクラブ74はなおゴルフコ
ースのこの3"帯域に伸ばしてそこに落ちたボールを打つことができる。
ソフトウェアユーティリティによってコース８上の任意の矩形面の配列値を負
にすることができる。例えば、コース８の中央付近に木を植え付け加えるよう望
まれる。ソフトウェアユーティリティによってプレヤーが制御盤操縦桿306によ
ってゴルファ64を木を植えた所の一隅へ位置付ける。それからプレヤーに操縦桿
306を用いてゴルファ64をコース８の対角反対隅へ移動させるように促す。この
ようにして画定される全矩形面の配列値を負にする。次いでこのデータ配列をデ
ィスクに保存してこの変更を永久に記録する。その後はプレヤーがゴルファ64を
この画定された矩形面に歩かせようとしてもコンピュータ310によって妨げられ
る。
第２図に照合して、ゲームが始まる時、ゴルファ64は腕90とクラブ74を下向け
にして前を向いて立っているようである。モータが作動していずゴルファ64は動
いていない。
第8a図は手動プレーモードにおけるステップのシーケンスを示す。コンビュー
タ310
はこのステップのシーケンスを実行する。スムーズで現実的なオペレーションを
なすには、全プログラムを少なくとも毎秒十回実行せねばならない。プログラム
実行速度はコンピュータ310の計数速度、ステップ206における操縦桿306（第11
図参照）のポテンショメータのA/D読みをとるに要する時間、およびモータ制御
器308（第11図参照）に命令を発してステップ202からステップ220までの命令の
シーケンスを完了させるに要する時間の関数である。本実施例では、このプログ
ラムは約30回/秒実行される。
主制御プログラム200は連続的に反復され、プレヤーがゴルファ64をコース８
を歩かせて次のショットをする位置に来させるようにする。プログラム200を最
初に通る時はステップ202における決定は常に「イエス」である。ゴルファ64が
スイングをする前にコースで移動している時は、ステップ204における決定は「
ノー」である。ボールがゴルファ64から少し離れた所に止まっているとすると、
プレヤーはここで操縦桿306を曲げでx-y方向とボールを打つためにゴルファ64を
歩かせたいと思う速度を示す。ゴルファ64はステップ220になるまで実際動き始
めない。動き始める前にステップ208〜216およびオプションとしてステップ218
を実行してプレヤが操縦桿306によってなす歩行要請を尊重すべきかを決定する
。
ゴルファ64のx-y-zの基準位置を任意に選んで靴の底、直立したときの垂直中
心線上の一点とする。それでコース上の所定のx-y位置例えば（x=50、y=75）で
、z-軸データ配列の値が+100単位であれば、ゴルファを（x=50、y=75、z=101）
に位置付ければゴルファの靴の中心がコース上のその点で丁度表面の上に来る。
モータ制御器308は各モータに指令を発せられたステップ数のレジスタを管理す
る。ステッピングモータ54、65、66、およびz-軸モータは歯付きベルト、直接歯
車かみあい、親ねじ、または滑り止めケーブルのいずれかによって同期してすべ
てのモータを駆動する。それ故モータに指令を発したステップ数は制御する軸の
特定の位置を表すことになる。コンピュータはモータステップ位置についてモー
タ制御器308に照会して表す線か角度の位置を計算できる。この計算はステップ2
08で行う。
ステップ210では、初めモータ18、28に所定の最大速度で運転するように命令
することによってゴルファ64が操縦桿306をいっぱい曲げる時それの要求する方
向と速度で歩くと想定されている。ステップ212では操縦桿306のx-y曲げが最大
曲げのパーセント数に変換される。この計算によってプレヤーの要求する方向と
速度を表すベクトルが
得られる。ステップ214ではゴルファ64のx-y位置がz-マップデータ配列の相応す
る位置に関係付けられる。線引き算法によってゴルファ64が歩いている方向にコ
ースのx-y平面上に予定線が計算される。予定線はゴルファ64の現在のx-y位置に
始まる。この線上の各x-yデータ点に対するz-マップ配列のその線沿いの30点（
またはデータ位置）の負の値をチェックする。（上記のように、これらの点は1/
10"間隔が置かれている。）負の値があれば、１から30までの点のうちのその位
置をステップ216で注意する。ステップ218ではこの相対位置を全30点で除してパ
ーセントを出す。ステップ210で開始した最大歩行速度をこのパーセント数で減
らす。このパーセント計算は214における予定線上の最初の点がz-マップから負
であることがわかれは、このパーセント数は零である。
ステップ220で、コンピュータ310は操縦桿306の曲げを反映するようモータ18
、28を運転するに必要なステッピングレートを計算する。ステップ218で出た最
大限度がこれらのレートより小さければ、制限値で代替する。この代替をすると
プレヤーがパネル４に入り込まないようにできる。プレヤーが操縦桿306を全曲
げまで押してそこに保持すれば、コンピュータ310がゴルファ64に全速力でパネ
ルの方へ歩くように命令する。パネル４から２インチの所では、コンピュータ31
0は2/3速度、壁から１インチの所では、1/3速度しか命令しない。というように
して最後に壁に到達すると、コンピュータ310は０速度を命令する、これはゴル
ファ64が止まっていることを意味する。この実施例では境界から３インチ以内の
すべての位置のz-マップデータ配列値は負の値に前設定されている。これでゴル
ファ64とパネル４の中心の間に常に３インチを維持して回りスイングする余地が
与えられる。
第8b図に照合して、ゴルファ64の回転運動はステップ222、224、および226で
決まる。通常の歩行速度ではステップ222では「ノー」になりステップ226へ行く
。ゴルファ64の現在のシータ軸の各位値と操縦桿による歩行ベクトル角方向と比
較することによって、プレヤーがゴルファ64に前方か後方へ歩かせようとしてい
るかが決定される。歩行ベクトル角度がゴルファ64の現在の角度より+90と-90度
の間であれば、前方歩行と想定される。モータ54は歩行ベクトル方向に相当する
ステップ位置へ、すなわちゴルファ64を歩行方向に向けるように命令される。す
べての他の角度では、モータ54は歩行ベクトル角度から180度となる、すなわち
ゴルファ64の背中を歩行方向に回すように命令される。
ステップ224では、プレヤーはボールを打つように準備する時ゴルファ64の位
置を微同調することができる。操縦桿306が全曲げの1/4より多く押されている時
にねじっても、このよじりは無視されるが、操縦桿306を曲げないで右でも左で
もわずかにねじると、ゴルファ64がかかとで回るようになる。操縦桿306をねじ
らないでわずかに曲げると、ゴルファ64を回さないで横歩きさせることもできる
。ステップ226でシータ軸角度を求めるために少し歩行運動をするように要求さ
れるので、ステップ224ではゴルファ64のシータ角度も歩行無しに別個に調整で
きるようになっている。
自動地形追従はステップ228、230、232、および234で行う。ステップ230はス
テップ214と同様であるが、一つのz-マップデータ点について行う。これでステ
ップ214におけるような簡単な正／負のフラグではなくz-マップデータの実際の
大きさが得られる。ステップ232ではゴルファ64の靴のどの部分も地ぼうに触れ
ないようにするためゴルファを持ち上げねばならない高さを計算する。ゴルファ
64の足跡は1/10"平方より大きい一定の面積を覆っている。この実施例ではこの
面積は長さ0.8"、幅0.6"、すなわち面積48 1/10"平方である。ゴルファ64のx-y-
z位置はこの足跡の中心の一点である。この足跡の下にあるすべてのz-マップデ
ータ値は標高をチェックする。
これらがどの点であるかを求めるのは現在のシータ軸回転角度法では複雑であ
る。この場合足跡が異なった面を陰にする。プログラム200を実行するに速度条
件があるので、三角法ですべての点を求めるにはより速くより高価なコンピュー
タが必要となる。妥協として、x-y平面上の足跡の陰を10度の回転ごとについて
前計算し、一連の表に記憶しておく。これらの表のデータはz-マップデータ配列
の所定点からのx-y偏差である。ステップ232において、現在のシータ軸位置をモ
ータ制御器308から読み戻し、最も近い10度位に丸める。この10度回転増分に相
応する表の最高高さ値についてz-マップを選択的に操作する。この最高値がステ
ップ232から得られることになる。ステップ234ではステップ230と232のの結果が
用いられる。
第１１図に照合して、ステップ204の判定が「イエス」となってプレヤーがボ
タン298を押すまでプログラム200が無限に続く。
第9a、9b、10a、10b、および11図に照合して、装置をスイングモードにすると
操縦桿306の機能性が変わる。スイングモードにする前にプレヤーは操縦桿306を
用いてゴルファ64をボールを打つ位置に置いた。プレヤーはここでボタン298を
押してゴルファ64
がスイングするということを示す。コンピュータ310はランプ300を点灯して応答
し、プレヤーに操縦桿306が最早歩行を制御しないことを知らせる。プレヤーは
ここでゴルファ64を見てボールを打たせたい方向に操縦桿306を押す。曲りの大
きさでスイングの相対力が決まる。プレヤーは操縦桿306を曲げたままにしてボ
タン302を押す。
ステップ238ではコンピュータ310はボタン302の押されるのを待っている。ボ
タン302が押されるとすぐ操縦桿306の曲げをステップ240で読み込む。次いでコ
ンピュータ310がステップ242でランプ300を消して、プレヤーが操縦桿306を放し
たことを示す。ステップ244ではコンピュータ310がゴルファ64の現在のシータ軸
角位置をステップ240で読み込んだ操縦桿306の曲げの角度と比較し、スイングを
左手にするか右手にするか決める。
ステツプ248、250、252、および254はスイングしている間にコース8の平坦で
ない面を現実的に処理するに必要である。ゴルファ64の靴と比較して、ボールは
小山の上でも谷間でも置け、クラブ74のヘッドを地表に整合さすのにゴルファの
腕/クラブを調節することが必要となる。ステップ248ではゴルファ64が腰を前方
に曲げる前に有り得る地ぼうをクリアできるだけクラブヘッドを高くする。ステ
ップ250、252、および254は計算だけで、プレヤーには短時間の休止と思える。
ステップ250でゴルファ64の腰の曲げ角度は前方30度回し、次いで腕／クラブの
角度を一度増分で下方へ回転させる。各一度の増分でクラブの頭の直接陰になっ
たz-マップデータ配列を高さについてチェックする。陰のx-y平面座標の計算に
はゴルファ64のシータ軸角度位置とクラブヘッドのゴルファからの距離を入れる
。クラブヘッドの高さとゴルファ64からの距離はクラブヘッドを下方へ回すと変
わる。ある点ではクラブヘッドの陰がクラブヘッドの高さより大きくなる。こう
なる前の腕/クラブの角度はステップ250の結果である。さてスイングの弧はステ
ップ254でチェックし、これによって例えはゴルファ64が小山の近くに立ってい
る場合のようにクラブヘッドが地形に当たるようになるか見なければならない。
ステップ252でスイングが制限せられないように初期化する。ステップ254ではス
テップ250で求められた腕角度とゴルファ64の腰を一度増分でねじるための固有
の30度前方曲げ角度が用いられる。再びクラブヘッドの陰をゴルファ64のシータ
軸角度、腰ねじり角度、および求めたzマップデータから計算する。クラブの高
さは腰ねじり角度を増すにつれて増す。最初クラブの高さ値がz-マップデータ点
より小ささくなるような角度であれば、前者の
角度をステップ252で設定した限度とする。
ステップ256、258、および260では実際のスイングを行う。ステッピングモー
タ65、66、および67を同時に動かすと現実的でロボットらしさがなくなる。ステ
ップ262ではゴルファ64が第２図のように静止位置へ戻される。
第10a、10b図に照合して、自動プレーモードではプログラム263はプレヤーの
介入なしに実行する。ステップ264、266においてコンピュータ310はビデオカメ
ラ98でボールをコース８上に位置付けようとする。ビデオフレームグラッバ304
はカメラ像をグレースケール値の配列として供給する。ボールの像の大きさと明
るさは装置の組立て中に以前に特徴付けされている。表面のすべての面はビデオ
像で見る時ボールよりも暗く見えるようにされている。草地域では緑色でこの効
果が得られる。砂地はボールと十分対比できるように暗く色付けする。コース８
の表面はすべての角度（図示せず）から照らしてボールを砂地に対して隠しがち
な影をなくす助けとする。ボールはカメラ像配列で最も明るいグレースケールレ
ベルであるように見える。ステップ268では、ボールがビデオ像に見つからなけ
れば、まずそれが常に存在するゴルファ64の体によって陰になったと想定される
。ステップ270ではコンピュータ310が前決めの二三インチ離れるようゴルファ64
を歩かせるが、これはビデオ像が以前に陰になったコース８を部分露出させるに
十分な片寄りである。ステップ272でボールの新しいビデオ像が得られ、求めら
れる。なおボールが見付からなけれは（ステップ274）、コース８のどこかだが
カメラ98の現在の視野外にあると想定される。コンピュータ310はゴルファ64（
とカメラ98）をコースの異なった部分へ動かし、カメラ98の視野をボールの所に
移動させようとする。最終的にはボールは見付かることになっている。ボールが
見付からなければエラー状態があるので、自動プレーモードを終了させねばなら
ない。手動モードはなお使える。
通常ボールはビデオ画像に見られる。ステップ280ではビデオ画像のボールの
位置をコース８上のx-y位置に関係付ける。（ビデオ座標のコース座標へのマッ
ピングは装置の組立て中に特徴付けられる。）ステップ282、284は計算だけで、
ゴルファ64を動かさない。ステップ286、288ではゴルファ64がある位置へ動かさ
れる。第8a、8b図に示すステップは実行するが、操縦桿306からの入力はコンピ
ュータ310によって発生される歩行ベクトルの大きさと方向によって置き換えら
れる。ステップ290では第9a図のステップ240とステップ244に相当した実行をな
す。ステップ292ではステップ246で実行
し始め代9a、9bの手順が呼び出される。ステップ294、296はオプションで、装置
が動画の装飾具として意図されたものであれば不必要である。プログラム263は
無限に反復できる。各ホールに入れば次のホールがプレーホール（図示せず）に
なる。
この実施例には組み込まれていないが身体的、精神的に障害の有るプレヤーの
手動プレーの助けを自動プレーでできるようにこの装置の機素が容易に改造され
る。一例が第8a図のステップ204に見られる。結果が「イエス」であれば、コン
ピュータ310がボールをカメラ98で位置付けし、ゴルファ64の位置を正確に調整
し、最適スイングを計算し実行することによってゴルフスイングを完全に引き受
けることができる。それからは制御は前のようにプレヤーに戻される。
上には本発明の好適な実施例について付属図面に照合して説明したが、本発明
はこれらの精細な実施例に限定されるものでなく、この技術に熟練した人は付属
の特許請求の範囲に明記するように本発明の範囲、趣旨から離れることなく種々
変更改造できることは明らかである。
流れ図の照合番号対照表
第8a図
200: （手続入口点）： 手動プレーモード。
202（欠点）: すべてのモータ停止しているか。
204（欠点）: スイングモード用制御パネルボタンプレヤーが押したか。
［205］（手続出口点）: ゴルフスイングを行うための出口（第９図参照）。
206（プロセス）: プレヤーによる操縦桿Ｘ、Ｙ、およびねじり曲げ入力を読み
込む。
208（プロセス）: コース上のゴルファの現時点のＸとＹの位置を読み戻す。Ｘ
とＹのモータステップを浮動中のモータ制御器から読み込む。各モータステップ
はコース表面の距離1/1000インチに相当する。モータは位置を読み取る時動いて
いてもよい。
210（プロセス）: X-速度限度とY-速度限度の変数をこれら二つの運動に許され
る最高速度に初期化する。
212（プロセス）: プレヤーによる操縦桿ＸとＹ［曲げ］に比例する歩行ベクト
ル（大きさと方向）を計算する。
214（プロセス）:前方に障害物がないか見る。歩行ベクトル方向でX-Y平面上に3
-インチ線を射影する。各Ｘ、Ｙ点について、Z-マップでた配列に障害物を示す
負の値がないか
チェックする。
216（決定）：障害物検出されたか。
218（プロセス）：歩行速度を減速する。ゴルファのX、Y位置から障害物までの
距離を計算する。この距離と３インチの比を計算する。この比に比例してX-速度
限度とY-速度限度を逓減する。
220（プロセス）：歩行ベクトルの大きさに比例してX-速度（モータ18）とY-速
度（モータ28）に命令する。X-速度限度またはY-速度限度がこれらの新しい速度
より小さければ制限速度を代替する。これは諸る害物に近づくとゴルファに減速
を強制するものである。
第8b図
222（決定）：歩行速度を止めるか遅くすることが必要か。
224（プロセス）：プレヤーはゴルファを回す。モータ54に操縦桿ねじり入力に
比例した速度、方向にゴルファを回すように命令する。
226（プロセス）：コンピュータがゴルファを歩いている方向に向かうように回
す。歩行ベクトル角度がゴルファの前方であれば、モータ54にゴルファが歩行ベ
クトル方向に向くように命令する。そうでなければ、モータ54にゴルファの背中
が方向ベクトル方向に向くように回して後方へ歩いているゴルファを模擬する。
228（プロセス）：ゴルファの瞬間の垂直位置を読み戻す。Z-軸モータ［44］位
置を浮動中のモータ制御器から読み戻す。モータは動いていてもよい。
230（プロセス）：［ゴルファの現在位置と］歩行ベクトル方向から遭遇するこ
とになる次の1/10インチ平方コース面［:Z-マップデータ配列］のX-Y位置を計算
する。方向ベクトルの大きさからこの次のX-Y平方に到達するに要する時間を計
算する。
232（プロセス）：次のX-Y平方でゴルファに要求されるZ-軸位置を計算する。
234（プロセス）：ゴルファがX-Y位置に到達する同じ時間にそこに来させる速度
で新しいZ-軸位置へ向かってゴルファを垂直に動き始めさせる。現在のZ-位置か
ら新しいZ-軸位置を差引き新しいX-Y平方に到達するに要する経過時間で割る。
モータ44にこの一定速度で動くように命令する。
第9a図
［235］（手続き入口点）：ゴルフスイングを実行する。［この手続き］に入る
と、ゴルファは腕/クラブを下向きにして前方を真っ直ぐ向いて直立している。
プレヤーがゴルファ
をまともにボールを打つように位置付けたと想定する。
236（プロセス）：スイングモードを示す制御盤灯を点灯する。
238（プロセス）：スイング!ボタンが押されるまで制御盤をポーリングする。
240（プロセス）：操縦桿Ｘ、Ｙ位置を読み込む。操縦桿ベクトルの大きさと方
向を計算する。
242（プロセス）：スイングモード表示灯を消灯する
244（プロセス）：左手か右手のスイングかを決める。ゴルファが向いている現
在の方向に基づいて、操縦桿ベクトル方向を用いてプレヤーが指図している最も
ありそうなスイング方向を決定する。
246（手続き入口点）：ここで力と方向の値［コンピュータによって既に決めら
れている］をもって自動プレースイング命令がここで入力される。
248（プロセス）：腕/クラブを持ち上げて地ぼうをクリアする。モータ110に地
面に並行になる、すなわち真っすぐ前に向けられるまで腕／クラブを動かすよう
命令する。
250（プロセス）：クラブヘッドを地面に下ろすに必要な腕／クラブ角度を計算
する。これはクラブヘッドの直下の地ぼうの高さによって変わる。計算には突き
出した前方腰曲げ角度30度を含める。モータはまだ実際動かされていない。
第9b図
252（プロセス）：スイングアーク角度正限度を+90ど設定する。スイングアーク
角度負限度を-90度に設定する。
254（プロセス）：スイングアーク角度の正と負の限度を計算する。クラブヘッ
ドを前の計算で決めた表面において開始し、Z-マップ配列高さ値に照合しながら
スイングのアークを時計方向と反時計方向に描く。クラブヘッドが地ぼうに触れ
るのが見えれば、スイングアーク角限度をこの新しい値に減らす。モータは実際
まだ動かされていない。
256（プロセス）：ボールに向かう。三つのモータ65、66、67に同時に動くよう
に命令する。腕/クラブを地面へ下げている間に腰を前閉30度曲げ、腰を中心か
ら3度回してクラブをボールの頭に降ろさないようにする。
258（プロセス）：スイングワインドアップ。モータ66に左手または右手のスイ
ングのワインドアップをするために腰を回すように命令する。回す角度は操縦桿
ベクトルの大きさに比例している［しかしスイングアーク角度限度に制限できる
］。
260（プロセス）：ボールを打つ。モータ66に今のワインドアップ角度から中心
の反対側のある角位置へ腰を回すよううに命令する。運動の速度は操縦桿のベク
トルの大きさに比例している［しかしスイングアーク角度限度に制限できる］。
262（プロセス）：初めの静止位置へ戻す。三つのモータ65、66、67に同時に動
くように命令する。腕/クラブを下向き位置にする間に腰を後に30度曲げてトル
ソーを直立させ、腰を回し戻して前向きにする。
［261］（手続き出口点）歩行モードに戻す。
第10a図
263（手続き入口点）：自動プレーモード
264（プロセス）：カメラのフレームをデジタル化する。
266（プロセス）：コースを背景にしてボールを表す小さい明るい面のあるフレ
ームを探す。
268（決定）：ボール見つかったか。
270（プロセス）：ボールがゴルファの下にあってカメラに見えない。
モータにゴルファ３を３インチ横へ歩かせるように命令する。
272（プロセス）：カメラの新しいフレームをデジタル化する。フレーム中のボ
ールの像を探す。
274（決定）：ボール見つかったか。
276（プロセス）：ゴルファを異なった位置へ歩かせてコースの新しい面をカメ
ラに見えるようにする。各々の新しい位置で、新しいカメラフレームをデジタル
化しボールの像を探す。
278（決定）：ボールとうとう見つかったか。
280（プロセス）：カメラの現在のＸ、Ｙ位置とカメラの像フレーム内の位置に
基づいてコース上のボールの位置を計算する。
282（プロセス）：ボールをホールへ打つのにゴルファはどこに立てばよいかを
求める。
狙っているホールへボールから直線を引く。
第一の線に垂直にボールと交差して第二の線を引く。
284（プロセス）：左手か右手のスイング（後に好まれる）とゴルファの立つ必
要のある打つ位置を確定する。垂直線上にボールの両側に一つづつ二つの点を確
定する。これらの
点からボールまでの距離はクラブヘッドが地面の定位置にある時ゴルファの中心
からクラブヘッドの中心までの距離に等しい。右手スイングに相応する点のZ-マ
ップデータ配列位置が負（障害）であるかチェックする。負でなければそれを選
ぶ。そうでなければ、他の点を選ぶ（左手スイング）
286（プロセス）：ゴルファを今確定したコース位置へ歩かせる。
ゴルファの現在位置から新しい打ち位置へ直線を引く。ボールがこの線上にあれ
ば、この線を二つの接続部分に曲げてゴルファがボールの回りを歩けるようにす
る。歩行中ゴルファを垂直に調整して地形に追従させ、回して歩いている方向に
向かせる。
第10B図
288（プロセス）：ゴルファをボールに向かわせる。
290（プロセス）：スイングの力を求める。ボールからホールへの距離を用いて
相対力を計算する。
292（プロセス）：実スイングを行う。スイングアーク角度制限は第９図に示す
ように保つ。
294（プロセス）：制御パネルを操作する。
296（決定）：ボタン押されて手動プレーであることを示しているか。
［297］（手続き出口点）：手動プレーを開始する出口。
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フロントページの続き
(72)発明者 ローランド ディーン
アメリカ合衆国 マサチューセッツ州
01950 ニューバリーポート，テンプル
ストリート，56
【要約の続き】
を変えて助けて、初心者から技量レベルの高い人に渡っ
てゲームができるようにもできる。