JPH0863090A - 個人の運動性をシュミレーションする装置および方法 - Google Patents
個人の運動性をシュミレーションする装置および方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、操縦者の運動性を有効且つ
現実的にシュミレーションする方法および装置で、操縦
者に安全で、その行動を注意深く且つ密接に監視できる
方法および装置を提供することである。 【構成】 この装置は台座12、台座上に移動可能に取
り付けられた操縦者の足を保持する手段80bを含み、
足保持手段は操縦者の足の動きに応じて移動できる。抵
抗力発生装置88が備えられ、足保持手段の動きに対抗
する抵抗力を状況信号に応じて加える。操縦者が眺める
ことのできる情景(場面)を表示信号に応じて展開する
ディスプレイ手段は、操縦者を取り囲むスクリーン、ま
たは操縦者の眼を覆うように着用されるヘッドギヤ手段
140とされ得る。表示されている場面に応じて足保持
手段に加えられる抵抗力を変化させるために、抵抗力発
生装置に制御ユニットが状況信号を供給する。例えば、
場面が上り坂の地形であれば大きな抵抗力を足保持手段
に加え、足保持手段の動きを一層困難にしてシュミレー
ションするようになす。
現実的にシュミレーションする方法および装置で、操縦
者に安全で、その行動を注意深く且つ密接に監視できる
方法および装置を提供することである。 【構成】 この装置は台座12、台座上に移動可能に取
り付けられた操縦者の足を保持する手段80bを含み、
足保持手段は操縦者の足の動きに応じて移動できる。抵
抗力発生装置88が備えられ、足保持手段の動きに対抗
する抵抗力を状況信号に応じて加える。操縦者が眺める
ことのできる情景(場面)を表示信号に応じて展開する
ディスプレイ手段は、操縦者を取り囲むスクリーン、ま
たは操縦者の眼を覆うように着用されるヘッドギヤ手段
140とされ得る。表示されている場面に応じて足保持
手段に加えられる抵抗力を変化させるために、抵抗力発
生装置に制御ユニットが状況信号を供給する。例えば、
場面が上り坂の地形であれば大きな抵抗力を足保持手段
に加え、足保持手段の動きを一層困難にしてシュミレー
ションするようになす。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は戦闘兵士のような操縦者
の運動性をシュミレーションする装置に関する。
の運動性をシュミレーションする装置に関する。
【0002】
【従来の技術】戦闘状態のシュミレーションに有効であ
ると同時に、人の安全性を維持して人を訓練する方法の
提供が長いこと陸軍の望みであった。勿論、これを達成
する1つの方法は、人を屋外の訓練場所に配して計画さ
れた演習を実施する、恐らくシュミレーション戦争ゲー
ムを指揮するというだけのものである。この方法の欠点
は、より実際的な戦闘条件で人を訓練するために必要で
ある望ましい様々な地形を準備すること、および人員お
よびその全ての装備をその訓練場所へ移送することが大
きな費用を発生することである。また、たとえ戦闘条件
のみシュミレーションできても、野原に人員を配するこ
との危険性(セーフティーハザード)がある。結局、屋
外の訓練場所での個人の行動を監視して彼らの能力を評
価することは、管理状況のもとであればあるほど一層困
難になる。
ると同時に、人の安全性を維持して人を訓練する方法の
提供が長いこと陸軍の望みであった。勿論、これを達成
する1つの方法は、人を屋外の訓練場所に配して計画さ
れた演習を実施する、恐らくシュミレーション戦争ゲー
ムを指揮するというだけのものである。この方法の欠点
は、より実際的な戦闘条件で人を訓練するために必要で
ある望ましい様々な地形を準備すること、および人員お
よびその全ての装備をその訓練場所へ移送することが大
きな費用を発生することである。また、たとえ戦闘条件
のみシュミレーションできても、野原に人員を配するこ
との危険性(セーフティーハザード)がある。結局、屋
外の訓練場所での個人の行動を監視して彼らの能力を評
価することは、管理状況のもとであればあるほど一層困
難になる。
【0003】共同性および機敏性を測定する手動式触覚
装置、スタミナを測定するトレッドミル等の多数の装置
が研究所内の戦闘員シュミレーションを行うために提供
されてきた。これらの装置は、実際の生命に係わる戦闘
状況の場合のようには、戦闘員の手や足の自由で自然な
動きを許容できないという厳しい制約を受ける。一層管
理された且つ安全な条件のもとで兵士のスタミナ、熟練
度、反応性等に関して一層現実的に戦闘環境をシュミレ
ーションすることのできる研究所的なシュミレーション
装置を提供することが望まれる。
装置、スタミナを測定するトレッドミル等の多数の装置
が研究所内の戦闘員シュミレーションを行うために提供
されてきた。これらの装置は、実際の生命に係わる戦闘
状況の場合のようには、戦闘員の手や足の自由で自然な
動きを許容できないという厳しい制約を受ける。一層管
理された且つ安全な条件のもとで兵士のスタミナ、熟練
度、反応性等に関して一層現実的に戦闘環境をシュミレ
ーションすることのできる研究所的なシュミレーション
装置を提供することが望まれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、兵士
のような個々の操縦者の運動性を有効且つ現実的にシュ
ミレーションする方法および装置を提供することであ
る。
のような個々の操縦者の運動性を有効且つ現実的にシュ
ミレーションする方法および装置を提供することであ
る。
【0005】本発明の目的はまた、操縦者に安全な上述
のような方法および装置を提供することでもある。
のような方法および装置を提供することでもある。
【0006】本発明の他の目的は、操縦者の行動が注意
深く且つ密接に監視できる上述のような方法および装置
を提供することでもある。
深く且つ密接に監視できる上述のような方法および装置
を提供することでもある。
【0007】
【課題を達成するための手段】本発明の上述したおよび
他の目的は、操縦者の運動性をシュミレーションする装
置の特別な図示実施例において実現される。この装置は
台座と、この台座上に移動可能に取り付けられて操縦者
の足を受け止めて保持する1対の足保持手段とを含み、
足保持手段は操縦者の足の動きに応答して移動される。
抵抗力発生装置が足保持手段に連結されてその足保持手
段の動きに対抗する抵抗力を状況信号に応答して加える
ようになされる。この装置は操縦者が眺めることのでき
る可視情景すなわち場面を展開するために表示信号に応
答する可視ディスプレイ手段も含む。この可視ディスプ
レイ手段は操縦者を少なくとも部分的に取り囲んでその
上に場面が投影されるスクリーンとされるか、操縦者の
眼を覆うように操縦者の頭部に配置されて、そこに展開
された場面を眺めることができるようになす着用可能な
保護帽すなわちヘッドギヤ手段とされることができる。
この装置はまた、表示される場面を発生させるために可
視ディスプレイ手段に表示信号を供給し、また表示され
ている場面に応じて足保持手段に加えられる抵抗力を変
化させるために抵抗力発生装置に状況信号を供給する制
御ユニットも含む。例えば、場面が上り坂の地形であれ
ば、一層大きな抵抗力が足保持手段に加えられて、足保
持手段の動きを一層困難にし、これにより上り坂の歩行
を一層困難にシュミレーションするようになす。
他の目的は、操縦者の運動性をシュミレーションする装
置の特別な図示実施例において実現される。この装置は
台座と、この台座上に移動可能に取り付けられて操縦者
の足を受け止めて保持する1対の足保持手段とを含み、
足保持手段は操縦者の足の動きに応答して移動される。
抵抗力発生装置が足保持手段に連結されてその足保持手
段の動きに対抗する抵抗力を状況信号に応答して加える
ようになされる。この装置は操縦者が眺めることのでき
る可視情景すなわち場面を展開するために表示信号に応
答する可視ディスプレイ手段も含む。この可視ディスプ
レイ手段は操縦者を少なくとも部分的に取り囲んでその
上に場面が投影されるスクリーンとされるか、操縦者の
眼を覆うように操縦者の頭部に配置されて、そこに展開
された場面を眺めることができるようになす着用可能な
保護帽すなわちヘッドギヤ手段とされることができる。
この装置はまた、表示される場面を発生させるために可
視ディスプレイ手段に表示信号を供給し、また表示され
ている場面に応じて足保持手段に加えられる抵抗力を変
化させるために抵抗力発生装置に状況信号を供給する制
御ユニットも含む。例えば、場面が上り坂の地形であれ
ば、一層大きな抵抗力が足保持手段に加えられて、足保
持手段の動きを一層困難にし、これにより上り坂の歩行
を一層困難にシュミレーションするようになす。
【0008】本発明の1つの見地によれば、この装置は
足保持手段の動きを感知してその動きを示す信号を発生
するセンサーを更に含む。制御ユニットはこの動きを示
す信号に応答して表示信号を可視ディスプレイ手段に供
給し、表示されている場面を変化させるようになす。例
えば、足保持手段の動きが操縦者の前進歩行をシュミレ
ーションするならば、制御ユニットはこれを検出して、
表示されている場面を操縦者のその場面内での前進移動
をシュミレーションするように変化させる。
足保持手段の動きを感知してその動きを示す信号を発生
するセンサーを更に含む。制御ユニットはこの動きを示
す信号に応答して表示信号を可視ディスプレイ手段に供
給し、表示されている場面を変化させるようになす。例
えば、足保持手段の動きが操縦者の前進歩行をシュミレ
ーションするならば、制御ユニットはこれを検出して、
表示されている場面を操縦者のその場面内での前進移動
をシュミレーションするように変化させる。
【0009】本発明の他の見地によれば、この装置は操
縦者の頭部の回転を感知してその頭部回転信号を発生す
るために操縦者に装着されるヘッド回転センサーも含
む。これはヘッドギヤ式の可視ディスプレイ手段に関連
して使用される。制御ユニットはヘッド回転信号に応答
してヘッドギヤ式可視ディスプレイ手段に表示信号を供
給して、表示されている場面を変化させるようになす。
例えば、制御ユニットは操縦者の頭部の回転方向と反対
の方向に場面を移動させて、頭部を回転するときに操縦
者の眼がスクリーンを掃引するように、操縦者にとって
場面が静止されているように見えるようになす。
縦者の頭部の回転を感知してその頭部回転信号を発生す
るために操縦者に装着されるヘッド回転センサーも含
む。これはヘッドギヤ式の可視ディスプレイ手段に関連
して使用される。制御ユニットはヘッド回転信号に応答
してヘッドギヤ式可視ディスプレイ手段に表示信号を供
給して、表示されている場面を変化させるようになす。
例えば、制御ユニットは操縦者の頭部の回転方向と反対
の方向に場面を移動させて、頭部を回転するときに操縦
者の眼がスクリーンを掃引するように、操縦者にとって
場面が静止されているように見えるようになす。
【0010】本発明の上述のおよび他の目的、特徴およ
び利点は添付図面と関連して与えられる以下の詳細な説
明を考えることで明白となろう。
び利点は添付図面と関連して与えられる以下の詳細な説
明を考えることで明白となろう。
【0011】
【実施例】図1を参照すれば、個人の運動性をシュミレ
ーションする装置4が示されており、この装置の上に人
すなわち操縦者8が乗ってこのシュミレーション装置を
運転する。このシュミレーション装置4は支持面上に配
置するための台座12を含む。台座12から下方へ4本
の足16が突出し、これらの足は台座を水平状態にでき
るようにするために高さを調整できるようになされ得
る。
ーションする装置4が示されており、この装置の上に人
すなわち操縦者8が乗ってこのシュミレーション装置を
運転する。このシュミレーション装置4は支持面上に配
置するための台座12を含む。台座12から下方へ4本
の足16が突出し、これらの足は台座を水平状態にでき
るようにするために高さを調整できるようになされ得
る。
【0012】台座12上には架台20を含むシュミレー
ション組立体の残りの部分が回転可能に取り付けられ
る。この取り付けは通常の何れかの形式で行え、この形
式には図2に最も良く見られるように台座12から直立
した支柱24が含まれ、この支柱の頂部にほぼ水平の状
態で固定スプロケット28が取り付けられている。台座
12からスプロケット28を通して上方へ環状支持部3
2が突出され、この支持部の上に架台20が回転可能に
取り付けられる。リング軸受36が架台20と環状支持
部32とのインターフェースをなしており、架台の滑ら
かな回転可能を可能にしている。
ション組立体の残りの部分が回転可能に取り付けられ
る。この取り付けは通常の何れかの形式で行え、この形
式には図2に最も良く見られるように台座12から直立
した支柱24が含まれ、この支柱の頂部にほぼ水平の状
態で固定スプロケット28が取り付けられている。台座
12からスプロケット28を通して上方へ環状支持部3
2が突出され、この支持部の上に架台20が回転可能に
取り付けられる。リング軸受36が架台20と環状支持
部32とのインターフェースをなしており、架台の滑ら
かな回転可能を可能にしている。
【0013】図1および図2の両方をここで参照すれ
ば、回転モーター40が架台20の上に取り付けられて
駆動シャフト44およびそれに取り付けられたスプロケ
ット48が架台20(図2)の下方位置へ伸長できるよ
うになされる。駆動チェーンまたはベルト52が駆動ス
プロケット48および固定スプロケット28に巻き付け
られており、モーター40が作動されると駆動スプロケ
ット48がベルト52に対抗して回転するのであり、ベ
ルトは固定スプロケット28に巻き付けられているため
に移動は許容されない。このことは架台20を回転させ
る。架台の回転方向は勿論のことながらモーター40の
回転すなわち作動方向によって決まる。
ば、回転モーター40が架台20の上に取り付けられて
駆動シャフト44およびそれに取り付けられたスプロケ
ット48が架台20(図2)の下方位置へ伸長できるよ
うになされる。駆動チェーンまたはベルト52が駆動ス
プロケット48および固定スプロケット28に巻き付け
られており、モーター40が作動されると駆動スプロケ
ット48がベルト52に対抗して回転するのであり、ベ
ルトは固定スプロケット28に巻き付けられているため
に移動は許容されない。このことは架台20を回転させ
る。架台の回転方向は勿論のことながらモーター40の
回転すなわち作動方向によって決まる。
【0014】架台20からその回転軸線にほぼ整合して
管状支柱56が突出されている。支柱56内にスライド
可能に調整可能な支柱60が配置されており、この支柱
60は支柱56内で長手方向に調整されて通常の絞りク
ランプ64により所望位置にて所定の状態でクランプさ
れる。調整可能な支柱60の上端部には回転力/位置検
出装置すなわちセンサー68が取り付けられており、こ
のセンサーは導線で制御装置(図4)に連結されてい
る。回転力/位置センサー68から上方へ向けて座席支
柱72および座席76が延在している。回転力/位置セ
ンサー68は直ぐに詳細に説明される。
管状支柱56が突出されている。支柱56内にスライド
可能に調整可能な支柱60が配置されており、この支柱
60は支柱56内で長手方向に調整されて通常の絞りク
ランプ64により所望位置にて所定の状態でクランプさ
れる。調整可能な支柱60の上端部には回転力/位置検
出装置すなわちセンサー68が取り付けられており、こ
のセンサーは導線で制御装置(図4)に連結されてい
る。回転力/位置センサー68から上方へ向けて座席支
柱72および座席76が延在している。回転力/位置セ
ンサー68は直ぐに詳細に説明される。
【0015】支柱56の前側に自転車用駆動スプロケッ
トおよびペダル80が取り付けられている。スプロケッ
ト80a、ペダル80b、およびペダル−スプロケット
連結アーム80cが含まれる。スプロケットおよびペダ
ル80は支柱56の前側に取り付けられたブラケット8
4に取り付けられ、通常の方法でほぼ垂直面内で回転さ
れるようになされる。架台20にはペダルモーター88
が取り付けられ、ペダルモーターは駆動シャフト92お
よびスプロケット96を含み、スプロケットのまわりに
は駆動チェーンまたはベルト100が配置されており、
ベルトは駆動スプロケット80aのまわりにも配置され
ている。ペダルモーター88のスプロケットおよびペダ
ル80に対する連結は、操縦者8が遭遇するペダル操作
に抗する抵抗を制御できる。すなわち、スプロケットお
よびペダル80の試みられた回転方向と逆方向の逆EM
F(逆回転力)の導入は、ペダル操作に操縦者が感じる
ほどの抵抗を加える。この逆EMFが大きくなるほど大
きな抵抗が感じられる。これは直ぐに更に説明される。
トおよびペダル80が取り付けられている。スプロケッ
ト80a、ペダル80b、およびペダル−スプロケット
連結アーム80cが含まれる。スプロケットおよびペダ
ル80は支柱56の前側に取り付けられたブラケット8
4に取り付けられ、通常の方法でほぼ垂直面内で回転さ
れるようになされる。架台20にはペダルモーター88
が取り付けられ、ペダルモーターは駆動シャフト92お
よびスプロケット96を含み、スプロケットのまわりに
は駆動チェーンまたはベルト100が配置されており、
ベルトは駆動スプロケット80aのまわりにも配置され
ている。ペダルモーター88のスプロケットおよびペダ
ル80に対する連結は、操縦者8が遭遇するペダル操作
に抗する抵抗を制御できる。すなわち、スプロケットお
よびペダル80の試みられた回転方向と逆方向の逆EM
F(逆回転力)の導入は、ペダル操作に操縦者が感じる
ほどの抵抗を加える。この逆EMFが大きくなるほど大
きな抵抗が感じられる。これは直ぐに更に説明される。
【0016】電流をそれぞれモーター40および88に
運ぶケーブル104および108は支柱56の後側部の
開口112を通り、支柱の中央を下方へ、架台20の開
口116を通り、台座12の開口120を通って、台座
12の下側から制御装置(図4)へそれぞれ延在する。
制御装置を支柱56の中央を通るケーブルでモーター4
0および88に連結することは、制御装置とモーターと
の間のケーブルまたは導線による連結の保守を簡単に
し、また架台20が回転されるときに支柱56のまわり
にケーブルが捩れることを防止する。
運ぶケーブル104および108は支柱56の後側部の
開口112を通り、支柱の中央を下方へ、架台20の開
口116を通り、台座12の開口120を通って、台座
12の下側から制御装置(図4)へそれぞれ延在する。
制御装置を支柱56の中央を通るケーブルでモーター4
0および88に連結することは、制御装置とモーターと
の間のケーブルまたは導線による連結の保守を簡単に
し、また架台20が回転されるときに支柱56のまわり
にケーブルが捩れることを防止する。
【0017】調整可能な支柱60から前方且つ上方へ支
持棒130が突出している。支持棒130の上端部には
胴体支持部134が取り付けられ、この胴体支持部に対
して操縦者8はもたれかかって、自身をシュミレーショ
ン装置(図1)上で安定化し得る。更に詳細に後述され
るように、ある像制御装置が胴体支持部134の内部に
配置されてケーブル(図示せず)で制御装置に連結され
る。
持棒130が突出している。支持棒130の上端部には
胴体支持部134が取り付けられ、この胴体支持部に対
して操縦者8はもたれかかって、自身をシュミレーショ
ン装置(図1)上で安定化し得る。更に詳細に後述され
るように、ある像制御装置が胴体支持部134の内部に
配置されてケーブル(図示せず)で制御装置に連結され
る。
【0018】可視ディスプレイヘッドギヤ140は操縦
者8の頭部上に位置され、このヘッドギヤに制御ユニッ
ト(図4)の制御により且つまた操縦者が行うある動作
に応答して可視表示が展開される。特に、シュミレーシ
ョンする戦闘状況で操縦者8が遭遇するであろう地形の
様々な場面が可視ディスプレイヘッドギヤ140に展開
され、例えば上り坂、平坦地、下り坂の地形および同様
の変形した地形をシュミレーションする。可視ディスプ
レイヘッドギヤ140は図解的にVIMヘッド取り付け
ディスプレイを含み、これはカイザー・エアロスペース
・アンド・エレクトロニクス・インコーポレーテッド社
から入手できる。
者8の頭部上に位置され、このヘッドギヤに制御ユニッ
ト(図4)の制御により且つまた操縦者が行うある動作
に応答して可視表示が展開される。特に、シュミレーシ
ョンする戦闘状況で操縦者8が遭遇するであろう地形の
様々な場面が可視ディスプレイヘッドギヤ140に展開
され、例えば上り坂、平坦地、下り坂の地形および同様
の変形した地形をシュミレーションする。可視ディスプ
レイヘッドギヤ140は図解的にVIMヘッド取り付け
ディスプレイを含み、これはカイザー・エアロスペース
・アンド・エレクトロニクス・インコーポレーテッド社
から入手できる。
【0019】図2および図3を参照すれば、図1および
図2の回転力/位置センサー68の図解的な実施例が示
されている。この回転力/位置センサー68は座席支柱
72(図2)に取り付けられた上側プレートすなわちブ
ラケット150を含む。このブラケット150は回転力
/位置センサーハウジング154上に回転可能に係止さ
れ、このハウジングは調整可能な支柱160の頂部に取
り付けられ、座席支柱の下端部72aが調整可能な支柱
の上端部の中に延在できるように開口を有している。ポ
テンシオメータ158は回転力/位置センサーハウジン
グ154の下側に取り付けられ、また枢動アーム160
を含み、このアームはポテンシオメータ158から2つ
の支柱162および164の間の位置へ延在しており、
これらの支柱はブラケット150から下方へ延在する。
2個のばね166および168が支柱162および16
4のそれぞれとハウジング154のそれぞれの取り付け
面172および174との間に配置され、ブラケット1
50を中央位置へ押圧するようになされている。
図2の回転力/位置センサー68の図解的な実施例が示
されている。この回転力/位置センサー68は座席支柱
72(図2)に取り付けられた上側プレートすなわちブ
ラケット150を含む。このブラケット150は回転力
/位置センサーハウジング154上に回転可能に係止さ
れ、このハウジングは調整可能な支柱160の頂部に取
り付けられ、座席支柱の下端部72aが調整可能な支柱
の上端部の中に延在できるように開口を有している。ポ
テンシオメータ158は回転力/位置センサーハウジン
グ154の下側に取り付けられ、また枢動アーム160
を含み、このアームはポテンシオメータ158から2つ
の支柱162および164の間の位置へ延在しており、
これらの支柱はブラケット150から下方へ延在する。
2個のばね166および168が支柱162および16
4のそれぞれとハウジング154のそれぞれの取り付け
面172および174との間に配置され、ブラケット1
50を中央位置へ押圧するようになされている。
【0020】操縦者8が座席76上で捩れるすなわち回
転すると、座席は回転(水平面内で)を生じ、これはブ
ラケット150の回転を引き起こす。ブラケット150
の回転は支柱162または164(回転方向により決ま
る)の1つをポテンシオメータ158の電気抵抗を変化
させる枢動アームに接触させて、電流はそこを流れるこ
とができるようになる。ばね166および168は勿論
ながらブラケット150の回転に対抗して押圧される
が、それにも拘わらずに座席76に対する操縦者8の位
置変化はブラケット150の回転度数に反映され、した
がってポテンシオメータ158の枢動アーム160が移
動される度数に反映される。枢動アーム160が一方向
へ移動されると、ポテンシオメータ158は例えばより
大きな電流がそこを通して流れることができるようにな
し、また枢動アームが反対方向へ移動されると、ポテン
シオメータは少ない電流がそこを流れるようにさせる。
このようにして、操縦者は座席76の位置変化で回転モ
ーター40の作動を操縦者が制御できる。ポテンシオメ
ータ158を通る電流の流れは図4の制御ユニットの制
御下にある。真っ直ぐな回転力センサーもまた位置セン
サーよりもむしろ本願において使用されることができ、
この場合、座席に操縦者が加えた力すなわち回転力より
も、座席76の変位または回転は全く生じない。
転すると、座席は回転(水平面内で)を生じ、これはブ
ラケット150の回転を引き起こす。ブラケット150
の回転は支柱162または164(回転方向により決ま
る)の1つをポテンシオメータ158の電気抵抗を変化
させる枢動アームに接触させて、電流はそこを流れるこ
とができるようになる。ばね166および168は勿論
ながらブラケット150の回転に対抗して押圧される
が、それにも拘わらずに座席76に対する操縦者8の位
置変化はブラケット150の回転度数に反映され、した
がってポテンシオメータ158の枢動アーム160が移
動される度数に反映される。枢動アーム160が一方向
へ移動されると、ポテンシオメータ158は例えばより
大きな電流がそこを通して流れることができるようにな
し、また枢動アームが反対方向へ移動されると、ポテン
シオメータは少ない電流がそこを流れるようにさせる。
このようにして、操縦者は座席76の位置変化で回転モ
ーター40の作動を操縦者が制御できる。ポテンシオメ
ータ158を通る電流の流れは図4の制御ユニットの制
御下にある。真っ直ぐな回転力センサーもまた位置セン
サーよりもむしろ本願において使用されることができ、
この場合、座席に操縦者が加えた力すなわち回転力より
も、座席76の変位または回転は全く生じない。
【0021】図4は図1および図2の個人の運動性をシ
ュミレーションする(および直ぐに説明する他の)装置
の作動を監視または感知する、および可視ディスプレイ
ヘッドギヤ140(図1)に表示するために環境または
戦場の可視シュミレーションを生じる制御装置の概略を
示している。図4の制御ユニットはまた個人の運動性を
シュミレーションする装置の操縦者が遭遇するペダル操
作における抵抗を、操縦者がシュミレーションする環境
すなわち戦場での横断する地形の自然性によって、制御
する。
ュミレーションする(および直ぐに説明する他の)装置
の作動を監視または感知する、および可視ディスプレイ
ヘッドギヤ140(図1)に表示するために環境または
戦場の可視シュミレーションを生じる制御装置の概略を
示している。図4の制御ユニットはまた個人の運動性を
シュミレーションする装置の操縦者が遭遇するペダル操
作における抵抗を、操縦者がシュミレーションする環境
すなわち戦場での横断する地形の自然性によって、制御
する。
【0022】図4の制御装置は制御ユニット180を含
み、この回転モーター40、ペダルモーター88、座席
回転力/位置センサー68、胴体支持部134の中に配
置された像制御装置184、および可視ディスプレイヘ
ッドギヤ140とのインターフェースを形成する。頭部
回転センサー188はまた制御ユニット180に連結さ
れて示されている。また、制御ユニット180は分解器
192および196に連結され、これらの分解器は回転
モーター40およびペダルモーター88のそれぞれの一
部とされている。分解器はモーターの回転速度を示す信
号を発生するための従来装置である。
み、この回転モーター40、ペダルモーター88、座席
回転力/位置センサー68、胴体支持部134の中に配
置された像制御装置184、および可視ディスプレイヘ
ッドギヤ140とのインターフェースを形成する。頭部
回転センサー188はまた制御ユニット180に連結さ
れて示されている。また、制御ユニット180は分解器
192および196に連結され、これらの分解器は回転
モーター40およびペダルモーター88のそれぞれの一
部とされている。分解器はモーターの回転速度を示す信
号を発生するための従来装置である。
【0023】制御ユニット180は電源200を含み、
電源は回転モーター40の作動およびペダルモーター8
8に対する逆EMFの発生の両方のための電流を与え
る。電源200は電流制御装置204を経て回転モータ
ー204およびペダルモーター88に連結される。この
電流制御装置は主制御装置208の制御下でモーターに
対する電流供給を可能にする。分解器192および19
6からの信号は電流制御装置204により主制御装置2
08へも送られる。主制御装置208は図解的にモトロ
ーラ・インコーポレーテッド社で製造されているM68
040プロセッサのようなメモリーを備えたマイクロプ
ロセッサとされる。
電源は回転モーター40の作動およびペダルモーター8
8に対する逆EMFの発生の両方のための電流を与え
る。電源200は電流制御装置204を経て回転モータ
ー204およびペダルモーター88に連結される。この
電流制御装置は主制御装置208の制御下でモーターに
対する電流供給を可能にする。分解器192および19
6からの信号は電流制御装置204により主制御装置2
08へも送られる。主制御装置208は図解的にモトロ
ーラ・インコーポレーテッド社で製造されているM68
040プロセッサのようなメモリーを備えたマイクロプ
ロセッサとされる。
【0024】作動において、制御ユニット180は主制
御装置208に与えられたシュミレーションデータベー
スから展開される可視場面(戦場)における予め定めら
れた位置(他の所望される目的および状況とともに)に
操縦者を配して、プログラム制御の下でシュミレーショ
ン手順を開始する。次ぎにこの場面はディスプレイ14
0に与えられて、操縦者が眺めるようになされる(場面
内の操縦者が配置された)。したがって操縦者は駆動ス
プロケットおよびペダル80(図1)のペダル操作を経
て歩行または走行をシュミレーションして移動を開始す
る。ペダルに加えられる抵抗は操縦者に対して表示され
た場面で決定される、すなわち平坦か、上り坂か、下り
坂か、またはある程度の中間的な条件であるかどうかで
決定される。例えば、表示されている場面が丘にあっ
て、操縦者が丘へ且つ上方へ向かって移動するとき、主
制御装置208は電流制御装置204へ信号を供給し
て、大きな逆EMFがペダルモーター88に供給されて
ペダル操作に対する大きな抵抗を生じるようにする。
御装置208に与えられたシュミレーションデータベー
スから展開される可視場面(戦場)における予め定めら
れた位置(他の所望される目的および状況とともに)に
操縦者を配して、プログラム制御の下でシュミレーショ
ン手順を開始する。次ぎにこの場面はディスプレイ14
0に与えられて、操縦者が眺めるようになされる(場面
内の操縦者が配置された)。したがって操縦者は駆動ス
プロケットおよびペダル80(図1)のペダル操作を経
て歩行または走行をシュミレーションして移動を開始す
る。ペダルに加えられる抵抗は操縦者に対して表示され
た場面で決定される、すなわち平坦か、上り坂か、下り
坂か、またはある程度の中間的な条件であるかどうかで
決定される。例えば、表示されている場面が丘にあっ
て、操縦者が丘へ且つ上方へ向かって移動するとき、主
制御装置208は電流制御装置204へ信号を供給し
て、大きな逆EMFがペダルモーター88に供給されて
ペダル操作に対する大きな抵抗を生じるようにする。
【0025】場面の中で操縦者の移動方向を変化させる
ことを操縦者が望むならば、操縦者は望まれる移動方向
への捩れ回転力を座席76(図1)に加え、生じた座席
の位置変化が座席回転力/位置センサー68により検出
されてこれに応じて主制御装置208に信号が供給され
る。主制御装置208はそのデータベースを操縦者の移
動方向の変化を示すようにアップデートし、また操縦者
に表示される場面は同様に操縦者が新たに対面する方向
における地形を表示するように変化される。また、主制
御装置208は回転モーター40に対して電力を供給し
て架台20(図1)を回転させるように電流制御装置2
04を制御する。このようにして操縦者は、その者が移
動した大地、その位置、傾斜および進行能力を示すため
に表示された場面および操縦者に与えられた抵抗をアッ
プデートするために追跡されて、仮想(バーチャル)環
境を体験する。操縦者の移動速度は、操縦者が仮想表示
の中で大地を移動し、データベースの連続的なアップデ
ートが行われる速度で決定される。
ことを操縦者が望むならば、操縦者は望まれる移動方向
への捩れ回転力を座席76(図1)に加え、生じた座席
の位置変化が座席回転力/位置センサー68により検出
されてこれに応じて主制御装置208に信号が供給され
る。主制御装置208はそのデータベースを操縦者の移
動方向の変化を示すようにアップデートし、また操縦者
に表示される場面は同様に操縦者が新たに対面する方向
における地形を表示するように変化される。また、主制
御装置208は回転モーター40に対して電力を供給し
て架台20(図1)を回転させるように電流制御装置2
04を制御する。このようにして操縦者は、その者が移
動した大地、その位置、傾斜および進行能力を示すため
に表示された場面および操縦者に与えられた抵抗をアッ
プデートするために追跡されて、仮想(バーチャル)環
境を体験する。操縦者の移動速度は、操縦者が仮想表示
の中で大地を移動し、データベースの連続的なアップデ
ートが行われる速度で決定される。
【0026】座席回転力/位置センサー68に加えて、
例えば操縦者の首の後側に着用される頭部の回転を検出
する頭部回転センサー188が、操縦者の眺める方向を
示すために備えられる。主制御装置208は頭部回転セ
ンサー188から操縦者が眺めていた方向を示す信号を
受け取って、操縦者に表示される場面をアップデートし
て変化させ、操縦者が眺めている新しい方向を示すよう
になす。頭部回転センサーは多くの供給源から入手でき
るが、1つのこのようなセンサーは、ポルヘマス(Po
lhemus)インコーポレーテッドで製造され、ファ
ストラク(Fastrak)の名称で販売されている。
例えば操縦者の首の後側に着用される頭部の回転を検出
する頭部回転センサー188が、操縦者の眺める方向を
示すために備えられる。主制御装置208は頭部回転セ
ンサー188から操縦者が眺めていた方向を示す信号を
受け取って、操縦者に表示される場面をアップデートし
て変化させ、操縦者が眺めている新しい方向を示すよう
になす。頭部回転センサーは多くの供給源から入手でき
るが、1つのこのようなセンサーは、ポルヘマス(Po
lhemus)インコーポレーテッドで製造され、ファ
ストラク(Fastrak)の名称で販売されている。
【0027】像制御パネル184は仮想表示の中で操縦
者を表すいわゆる像発生装置と関連させて使用される。
このような像は、操縦者が直立姿勢、中腰姿勢または平
伏姿勢の何れであるかに応じて場面の中での操縦者の視
界を表すために、仮想場面の中の操縦者を表す図形すな
わち対象となる。操縦者は像制御装置184の3つのボ
タン186の1つを操作して表示される像の寸法を指示
し、すなわち直立姿勢では大きく、中腰姿勢では中間的
に、および匍匐すなわち平伏姿勢では小さく指示し、主
制御装置108が場面中の像の寸法を変化させる。
者を表すいわゆる像発生装置と関連させて使用される。
このような像は、操縦者が直立姿勢、中腰姿勢または平
伏姿勢の何れであるかに応じて場面の中での操縦者の視
界を表すために、仮想場面の中の操縦者を表す図形すな
わち対象となる。操縦者は像制御装置184の3つのボ
タン186の1つを操作して表示される像の寸法を指示
し、すなわち直立姿勢では大きく、中腰姿勢では中間的
に、および匍匐すなわち平伏姿勢では小さく指示し、主
制御装置108が場面中の像の寸法を変化させる。
【0028】操縦者の像はその者には表示されないが
(何故なら場面中で自身の姿は見られないからであ
る)、戦場場面に他の操縦者が表示されるとするなら
ば、場面中における各操縦者(像)の位置および寸法の
ような情報は操縦者に伝えられて、各制御ユニットによ
り展開された場面には位置および寸法を含むシュミレー
ションを実施している他の全ての操縦者の像を含むよう
になされる。このようにして、他の操縦者が示されて一
層現実的な戦場のシュミレーションが行えるのである。
(何故なら場面中で自身の姿は見られないからであ
る)、戦場場面に他の操縦者が表示されるとするなら
ば、場面中における各操縦者(像)の位置および寸法の
ような情報は操縦者に伝えられて、各制御ユニットによ
り展開された場面には位置および寸法を含むシュミレー
ションを実施している他の全ての操縦者の像を含むよう
になされる。このようにして、他の操縦者が示されて一
層現実的な戦場のシュミレーションが行えるのである。
【0029】姿勢制御スイッチ186による入力は主制
御装置208が読み取る。主制御装置は平伏姿勢でペダ
ル抵抗を増大し、匍匐前進に必要な増大されたエネルギ
ー負荷をシュミレーションするようになされる。主制御
装置はいく人であろうといるならば他の操縦者の表示発
生装置140にも信号を供給して、正しい姿勢で操縦者
を眺めることができるようになす。多数の操縦者が共通
した状況での訓練されるならば、各操縦者の位置、姿
勢、向き、および速度に関する情報は主制御装置208
により共通のネットワーク通信ライン190を経て他の
全ての主制御装置に伝えられる。
御装置208が読み取る。主制御装置は平伏姿勢でペダ
ル抵抗を増大し、匍匐前進に必要な増大されたエネルギ
ー負荷をシュミレーションするようになされる。主制御
装置はいく人であろうといるならば他の操縦者の表示発
生装置140にも信号を供給して、正しい姿勢で操縦者
を眺めることができるようになす。多数の操縦者が共通
した状況での訓練されるならば、各操縦者の位置、姿
勢、向き、および速度に関する情報は主制御装置208
により共通のネットワーク通信ライン190を経て他の
全ての主制御装置に伝えられる。
【0030】図5は合成されたまたはシュミレーション
された戦場の地形を示す装置の代替実施例を示す。この
装置では、操縦者300および個人の運動性のシュミレ
ーション装置304(図6に関して記載された形式のも
の)が聴覚視覚ブース、すなわち巻き上げ式の半透明の
単数または複数のスクリーン312a、312bおよび
312cで構成された合成環境(ワイズ)308の中に
配置されている。スクリーン312は後方映写スクリー
ンであり、これに対して3つの映写機316a、316
b、316cによりコンピュータ形成された地形の像が
与えられる。音響スピーカー320がこのブース内に配
置され、シュミレーションされる戦場の音を流すように
なされる。映写機316およびスピーカー320の全て
が主制御装置208(図4)の制御の下で作動される。
地形像に加えて、シュミレーションされる航空機および
地上走行軍用車両が投影場面に含まれ、戦場の状況を一
層現実的にしている。映写機316は図解的にエレクト
ロホーム・インコーポレーテッド社で製造されたマーク
8000ipとされ得る。
された戦場の地形を示す装置の代替実施例を示す。この
装置では、操縦者300および個人の運動性のシュミレ
ーション装置304(図6に関して記載された形式のも
の)が聴覚視覚ブース、すなわち巻き上げ式の半透明の
単数または複数のスクリーン312a、312bおよび
312cで構成された合成環境(ワイズ)308の中に
配置されている。スクリーン312は後方映写スクリー
ンであり、これに対して3つの映写機316a、316
b、316cによりコンピュータ形成された地形の像が
与えられる。音響スピーカー320がこのブース内に配
置され、シュミレーションされる戦場の音を流すように
なされる。映写機316およびスピーカー320の全て
が主制御装置208(図4)の制御の下で作動される。
地形像に加えて、シュミレーションされる航空機および
地上走行軍用車両が投影場面に含まれ、戦場の状況を一
層現実的にしている。映写機316は図解的にエレクト
ロホーム・インコーポレーテッド社で製造されたマーク
8000ipとされ得る。
【0031】図5の装置の利点は、操縦者300がヘッ
ドギヤ式のディスプレイ140を着用する必要が無く、
したがってレーザー保護レンズ、夜間視界ゴーグル、ガ
スマスクまたは他の頭部取り付け装置のような標準的な
軍用ギヤを着用できることである。操縦者300はまた
表示されている場面を乱さずに(ヘッドギヤディスプレ
イが着用された場合に生じるように)、個人の運動性の
シュミレーション装置304から容易に降りることがで
きる。
ドギヤ式のディスプレイ140を着用する必要が無く、
したがってレーザー保護レンズ、夜間視界ゴーグル、ガ
スマスクまたは他の頭部取り付け装置のような標準的な
軍用ギヤを着用できることである。操縦者300はまた
表示されている場面を乱さずに(ヘッドギヤディスプレ
イが着用された場合に生じるように)、個人の運動性の
シュミレーション装置304から容易に降りることがで
きる。
【0032】図6は、個人の運動性のシュミレーション
装置の代替実施例の斜視後面図である。この実施例は支
持面上に配置するための台座404、および後部フレー
ム408を含み、このフレームは台座404の側部およ
び後部から上方へ延在する1対の側部支柱412および
416、および2本の側部支柱の頂部を結合したがって
剛性フレームを形成する頂部棒420を有する。1対の
関節連結アーム424および428は棒420の下側で
側部支柱412および416の間に移動可能に取り付け
られ、水平軸線432のまわりを枢動するように(直ぐ
に説明されるように)、また垂直軸線436および44
0のそれぞれのまわりを回転するようになされている。
枢動モーター444が関節連結アーム424に連結さ
れ、図1および図2の実施例でペダルモーターに関して
説明したのと同様にして制御ユニット446の制御の下
でアームの枢動に抵抗を加えるようになされている。頂
部棒420に取り付けられた回転モーター448および
452はそれぞれ関節連結アーム424および428に
連結されて、再び説明するが制御ユニット446の制御
の下でアームの回転に抵抗を加えるようになされてい
る。
装置の代替実施例の斜視後面図である。この実施例は支
持面上に配置するための台座404、および後部フレー
ム408を含み、このフレームは台座404の側部およ
び後部から上方へ延在する1対の側部支柱412および
416、および2本の側部支柱の頂部を結合したがって
剛性フレームを形成する頂部棒420を有する。1対の
関節連結アーム424および428は棒420の下側で
側部支柱412および416の間に移動可能に取り付け
られ、水平軸線432のまわりを枢動するように(直ぐ
に説明されるように)、また垂直軸線436および44
0のそれぞれのまわりを回転するようになされている。
枢動モーター444が関節連結アーム424に連結さ
れ、図1および図2の実施例でペダルモーターに関して
説明したのと同様にして制御ユニット446の制御の下
でアームの枢動に抵抗を加えるようになされている。頂
部棒420に取り付けられた回転モーター448および
452はそれぞれ関節連結アーム424および428に
連結されて、再び説明するが制御ユニット446の制御
の下でアームの回転に抵抗を加えるようになされてい
る。
【0033】関節連結アーム424および428の各々
は平行四辺形の上側部分456(アーム428に関し
て)および下側アーム460を含み、下側アームは平行
四辺形部分456の下端部から下方且つ前方へ延在して
いる。下側アームの自由端部は足保持手段464であ
り、これは水上スキーの足入れ部に似て、その中に操縦
者468が図示するように足を挿入できる。
は平行四辺形の上側部分456(アーム428に関し
て)および下側アーム460を含み、下側アームは平行
四辺形部分456の下端部から下方且つ前方へ延在して
いる。下側アームの自由端部は足保持手段464であ
り、これは水上スキーの足入れ部に似て、その中に操縦
者468が図示するように足を挿入できる。
【0034】操縦者支持棒472は頂部棒420から操
縦者468の背中に接触するように前方へ延在し、図6
の個人の運動性シュミレーション装置が作動されるとき
に支持部を形成する。
縦者468の背中に接触するように前方へ延在し、図6
の個人の運動性シュミレーション装置が作動されるとき
に支持部を形成する。
【0035】図6のシュミレーション装置によれば、関
節連結アーム424および428の構造は足保持手段4
64の中に足を入れて操縦者が歩き、走り、または登る
ことを一層自然且つ現実的にシュミレーションできるよ
うにする。完全連結アームの動きは図7を参照して最も
良く理解でき、図7は一方の完全連結アームの斜視図を
示している。このアームは平行四辺形部分456を含
み、この部分は平行な脚476(この上端部は枢動モー
ター444aの駆動シャフトに連結されている)および
480(この上端部はリンケージアーム484の一端に
枢動連結されている)を有する。リンケージアーム48
4の他端部は枢動モーター444bの駆動シャフトに連
結されている。脚476および480の下端部は、図示
されるように間隔を隔てた位置で下側アーム460に枢
動連結されている。棒488は枢動モーター444aお
よび444bの頂部に取り付けられ、したがって棒48
8は回転モーター448の駆動シャフトに連結される。
回転モーター448は頂部棒420と同様なフレームの
頂部棒に取り付けられ、回転モーターの駆動シャフトは
頂部棒を通して棒488に連結されるように延在してい
る。
節連結アーム424および428の構造は足保持手段4
64の中に足を入れて操縦者が歩き、走り、または登る
ことを一層自然且つ現実的にシュミレーションできるよ
うにする。完全連結アームの動きは図7を参照して最も
良く理解でき、図7は一方の完全連結アームの斜視図を
示している。このアームは平行四辺形部分456を含
み、この部分は平行な脚476(この上端部は枢動モー
ター444aの駆動シャフトに連結されている)および
480(この上端部はリンケージアーム484の一端に
枢動連結されている)を有する。リンケージアーム48
4の他端部は枢動モーター444bの駆動シャフトに連
結されている。脚476および480の下端部は、図示
されるように間隔を隔てた位置で下側アーム460に枢
動連結されている。棒488は枢動モーター444aお
よび444bの頂部に取り付けられ、したがって棒48
8は回転モーター448の駆動シャフトに連結される。
回転モーター448は頂部棒420と同様なフレームの
頂部棒に取り付けられ、回転モーターの駆動シャフトは
頂部棒を通して棒488に連結されるように延在してい
る。
【0036】既に説明したように、枢動モーター444
aおよび444bおよび回転モーター448は、足保持
手段464に関して1a、2aおよび3aを付された矢
印で示された移動の3自由度について、制御ユニット4
46(図6)の制御下で関節連結アームの動きに抵抗を
加える。特に、回転モーター448(図7)は矢印「3
a」で示される方向において関節連結アーム組立体全体
の回転に対して抵抗を加えるのであり、これは足保持手
段464がそこから延在する矢印「3b」で示されるよ
うに横方向へ移動することを可能にする。枢動モーター
444aは、「2a」を付された矢印で示される方向に
おいて関節連結アームの平行四辺形部分456の脚47
6の動きに抵抗を加え、これは足保持手段から延在する
矢印「2b」で示されるようにほぼ前方または後方への
足保持手段464の動きを決定する。最後に、枢動モー
ター444bは「1a」を付された矢印で示されるよう
に上下方向のリンケージアーム484の動きに抵抗を加
え、またこのようにして足保持手段から延在する矢印
「1b」で示される上下方向の足保持手段464の動き
に抵抗を加える。したがって、運動の3自由度において
操縦者の足の動きに対して、図7に示された関節連結ア
ームにより抵抗が加えられ、操縦者の歩き、走り等の一
層現実的なシュミレーションが行われるようになされ
る。
aおよび444bおよび回転モーター448は、足保持
手段464に関して1a、2aおよび3aを付された矢
印で示された移動の3自由度について、制御ユニット4
46(図6)の制御下で関節連結アームの動きに抵抗を
加える。特に、回転モーター448(図7)は矢印「3
a」で示される方向において関節連結アーム組立体全体
の回転に対して抵抗を加えるのであり、これは足保持手
段464がそこから延在する矢印「3b」で示されるよ
うに横方向へ移動することを可能にする。枢動モーター
444aは、「2a」を付された矢印で示される方向に
おいて関節連結アームの平行四辺形部分456の脚47
6の動きに抵抗を加え、これは足保持手段から延在する
矢印「2b」で示されるようにほぼ前方または後方への
足保持手段464の動きを決定する。最後に、枢動モー
ター444bは「1a」を付された矢印で示されるよう
に上下方向のリンケージアーム484の動きに抵抗を加
え、またこのようにして足保持手段から延在する矢印
「1b」で示される上下方向の足保持手段464の動き
に抵抗を加える。したがって、運動の3自由度において
操縦者の足の動きに対して、図7に示された関節連結ア
ームにより抵抗が加えられ、操縦者の歩き、走り等の一
層現実的なシュミレーションが行われるようになされ
る。
【0037】関節連結アーム424および428の動き
に抵抗を加えることの他に、枢動モーター444aおよ
び444bおよび回転モーター448は分解器を含み、
許される運動の3自由度の各々における関節連結アーム
の動きを測定するようになされている。この情報は制御
ユニット446(図6)に伝達され、この制御ユニット
はその情報を処理して仮想環境の中で操縦者が移動した
距離および方向を決定するようにされ、先に説明したよ
うに場面の中での操縦者の移動を表すように表示されて
いる場面がアップデートされることができる。
に抵抗を加えることの他に、枢動モーター444aおよ
び444bおよび回転モーター448は分解器を含み、
許される運動の3自由度の各々における関節連結アーム
の動きを測定するようになされている。この情報は制御
ユニット446(図6)に伝達され、この制御ユニット
はその情報を処理して仮想環境の中で操縦者が移動した
距離および方向を決定するようにされ、先に説明したよ
うに場面の中での操縦者の移動を表すように表示されて
いる場面がアップデートされることができる。
【0038】図8は図1および図2または図6における
ように個人の運動性をシュミレーションする装置が取り
付けられる移動すなわち加速架台504の斜視図を示
す。架台504は、一定した場所で簡単に歩きまたは走
るのではなく操縦者が地面に対して実際に移動すること
から、一層現実的な歩きおよび走りの感覚を与える。以
下の説明から明確となるように、この移動架台は運動の
2自由度、すなわち前進後退および側方の動きを可能に
する。
ように個人の運動性をシュミレーションする装置が取り
付けられる移動すなわち加速架台504の斜視図を示
す。架台504は、一定した場所で簡単に歩きまたは走
るのではなく操縦者が地面に対して実際に移動すること
から、一層現実的な歩きおよび走りの感覚を与える。以
下の説明から明確となるように、この移動架台は運動の
2自由度、すなわち前進後退および側方の動きを可能に
する。
【0039】移動架台504はほぼ平坦な台座シート5
08およびフレーム512を含み、このフレームは2つ
のほぼ平行な側部レール512aおよび512bおよび
端部レール512cを有する。フレーム512内には台
座シート508上で前後に転動するように第1架台51
6が配置される。
08およびフレーム512を含み、このフレームは2つ
のほぼ平行な側部レール512aおよび512bおよび
端部レール512cを有する。フレーム512内には台
座シート508上で前後に転動するように第1架台51
6が配置される。
【0040】第1架台516は支持バー524上に取り
付けられた1対の間隔を隔てた横方向レール520を含
み、その端部にはホイール528が取り付けられ、この
ホイールは台座プレート508の上に係止され且つまた
その上を転動する。第1架台516はプーリー装置の力
の作用で矢印532で示される方向へ移動される。
付けられた1対の間隔を隔てた横方向レール520を含
み、その端部にはホイール528が取り付けられ、この
ホイールは台座プレート508の上に係止され且つまた
その上を転動する。第1架台516はプーリー装置の力
の作用で矢印532で示される方向へ移動される。
【0041】第2架台536は第1架台516の上を横
方向レール520に沿って横方向へ転動するように配置
される。第2架台536はほぼ正方形のフレーム540
を含み、それにホイール544が取り付けられて横方向
レール520に接触され且つその上を転動される。第2
架台536は矢印548で示される方向へ移動される。
方向レール520に沿って横方向へ転動するように配置
される。第2架台536はほぼ正方形のフレーム540
を含み、それにホイール544が取り付けられて横方向
レール520に接触され且つその上を転動される。第2
架台536は矢印548で示される方向へ移動される。
【0042】第1架台516および第2架台536は何
れもプーリー装置によりモーター552および556の
制御下で移動され、モーターは制御ユニット550で制
御される。特に、第2架台536(図11を参照された
い)上に取り付けられた個人の運動性をシュミレーショ
ンする装置上の操縦者がそのシュミレーション装置上で
歩きまたは走ると、架台516および536は操縦者の
歩きまたは走りの方向に動きを実現して、これにより操
縦者による加速度のシュミレーションを行わせるように
一緒に移動するが、その後架台はフレームの中央位置へ
移動されて戻される。架台516および536の戻り移
動は、この戻り「ストローク」で操縦者が受ける加速度
感覚を最少限にする閾値以下で行われる。
れもプーリー装置によりモーター552および556の
制御下で移動され、モーターは制御ユニット550で制
御される。特に、第2架台536(図11を参照された
い)上に取り付けられた個人の運動性をシュミレーショ
ンする装置上の操縦者がそのシュミレーション装置上で
歩きまたは走ると、架台516および536は操縦者の
歩きまたは走りの方向に動きを実現して、これにより操
縦者による加速度のシュミレーションを行わせるように
一緒に移動するが、その後架台はフレームの中央位置へ
移動されて戻される。架台516および536の戻り移
動は、この戻り「ストローク」で操縦者が受ける加速度
感覚を最少限にする閾値以下で行われる。
【0043】プーリー装置は駆動プーリー560および
第1架台516を駆動する閉ループ駆動ライン564
と、駆動プーリーおよび第2架台536を駆動する閉ル
ープ駆動ライン572とを含む。駆動プーリー560は
駆動モーター552に駆動連結され、駆動プーリー56
8は駆動モーター556に駆動連結される。プーリー装
置の連結は架台516および536の移動を行わせるた
めに数通りで構成でき、これには図9(第1架台516
を移動させる連結)および図10(第2架台536を移
動させる連結)が含まれる。
第1架台516を駆動する閉ループ駆動ライン564
と、駆動プーリーおよび第2架台536を駆動する閉ル
ープ駆動ライン572とを含む。駆動プーリー560は
駆動モーター552に駆動連結され、駆動プーリー56
8は駆動モーター556に駆動連結される。プーリー装
置の連結は架台516および536の移動を行わせるた
めに数通りで構成でき、これには図9(第1架台516
を移動させる連結)および図10(第2架台536を移
動させる連結)が含まれる。
【0044】図11は図6に示された形式に類似のシュ
ミレーション装置が第2架台536の上に取り付けられ
ている移動架台504の斜視図である。この実施例で
は、シュミレーション604はそのフレーム612から
下方へ延在するピストン608を含み、このピストンは
第2架台536に取り付けられてそこから上方へ延在す
るシリンダ616の中に配置される。ピストン608お
よびシリンダ616は流体圧作動昇降装置を構成し、こ
の昇降装置は作動流体源620の制御下で作動されるの
であり、作動流体源は制御ユニットの制御下で作動され
る。作動流体源620は作動流体をシリンダ616に選
択的に供給して、その中のピストン608の上昇または
降下の移動を制御し、これによりシュミレーション装置
604および操縦者の垂直方向の動きを与える。このよ
うにして、移動架台504は操縦者に関して動きの3自
由度を与えることができる。シュミレーション装置の垂
直方向の動きすなわち移動は電気モーターによっても実
現できる。
ミレーション装置が第2架台536の上に取り付けられ
ている移動架台504の斜視図である。この実施例で
は、シュミレーション604はそのフレーム612から
下方へ延在するピストン608を含み、このピストンは
第2架台536に取り付けられてそこから上方へ延在す
るシリンダ616の中に配置される。ピストン608お
よびシリンダ616は流体圧作動昇降装置を構成し、こ
の昇降装置は作動流体源620の制御下で作動されるの
であり、作動流体源は制御ユニットの制御下で作動され
る。作動流体源620は作動流体をシリンダ616に選
択的に供給して、その中のピストン608の上昇または
降下の移動を制御し、これによりシュミレーション装置
604および操縦者の垂直方向の動きを与える。このよ
うにして、移動架台504は操縦者に関して動きの3自
由度を与えることができる。シュミレーション装置の垂
直方向の動きすなわち移動は電気モーターによっても実
現できる。
【0045】上述した方法で、現実的なシュミレーショ
ン環境が陸軍兵士の訓練に与えられ、これらの兵士は野
原での訓練から解放され、また更に練習運動が可能にな
るとともに、野原で必要とされるのと同様な決定が可能
となる。このシュミレーションは個人の安全を良く保証
し、一層密接な監視および個人の能力の評価を可能にし
て、研究所的な場所で行える。
ン環境が陸軍兵士の訓練に与えられ、これらの兵士は野
原での訓練から解放され、また更に練習運動が可能にな
るとともに、野原で必要とされるのと同様な決定が可能
となる。このシュミレーションは個人の安全を良く保証
し、一層密接な監視および個人の能力の評価を可能にし
て、研究所的な場所で行える。
【0046】個人の運動性をシュミレーションする装置
が特に戦闘のシュミレーションに適用されて説明された
が、このシュミレーション装置は娯楽、アスレチック訓
練および評価、および監視および/または評価が望まれ
るような全ての肉体的活動にも使用できる。
が特に戦闘のシュミレーションに適用されて説明された
が、このシュミレーション装置は娯楽、アスレチック訓
練および評価、および監視および/または評価が望まれ
るような全ての肉体的活動にも使用できる。
【0047】上述した構造は本発明の原理の適用を説明
するだけであることが理解されねばならない。多くの変
更および代替構造が当業者により本発明の精神および範
囲から逸脱せずに考え得るのであり、特許請求の範囲の
記載はこのような変更および構造を包含することを意図
している。
するだけであることが理解されねばならない。多くの変
更および代替構造が当業者により本発明の精神および範
囲から逸脱せずに考え得るのであり、特許請求の範囲の
記載はこのような変更および構造を包含することを意図
している。
【図1】本発明の原理により作られた個人の運動性をシ
ュミレーションする装置の特別な図示実施例の斜視図。
ュミレーションする装置の特別な図示実施例の斜視図。
【図2】図1の個人の運動性をシュミレーションする装
置の部分的に断面とされた側面図。
置の部分的に断面とされた側面図。
【図3】図1および図2の個人の運動性をシュミレーシ
ョンする装置の回転力/位置検出機構の頂平面図。
ョンする装置の回転力/位置検出機構の頂平面図。
【図4】個人の運動性をシュミレーションする装置の作
動を制御するための制御装置の1実施例の概略図。
動を制御するための制御装置の1実施例の概略図。
【図5】ディスプレイ框体内に位置された、すなわち合
成された環境内で歩行する個人の運動性をシュミレーシ
ョンする装置の斜視図。
成された環境内で歩行する個人の運動性をシュミレーシ
ョンする装置の斜視図。
【図6】本発明により作られた個人の運動性をシュミレ
ーションする装置の代替実施例の後斜視図。
ーションする装置の代替実施例の後斜視図。
【図7】図6のシュミレーション装置の一方の関節連結
アームの後斜視図。
アームの後斜視図。
【図8】本発明により作られた移動架台の斜視図。
【図9】図8の第1架台を移動させるプーリー装置の頂
概略図。
概略図。
【図10】図8の第2架台を移動させるプーリー装置の
頂概略図。
頂概略図。
【図11】個人の運動性をシュミレーションする装置が
上部に取り付けられた図8の移動架台の斜視図。
上部に取り付けられた図8の移動架台の斜視図。
4 個人の運動性をシュミレーションする装置 8 操縦者 12 台座 20 架台 28 固定スプロケット 40 回転モーター 52 ベルト 56、60、72 支柱 68 回転力/位置センサー 76 座席 80 駆動スプロケットおよびペダル 88 ペダルモーター 104、108 ケーブル 130 支持棒 134 胴体支持部 140 可視ディスプレイヘッドギヤ 158 ポテンシオメータ 166、168 ばね 180 制御ユニット 184 像制御装置 188 頭部回転センサー 192、196 分解器 200 電源 204 電流制御装置 208 主制御装置 300 操縦者 304 個人の運動性をシュミレーションする装置 308 剛性環境ブース 312 スクリーン 316 映写機 404 台座 424、428 関節連結アーム 444、448、452 モーター 446 制御ユニット 484 リンケージアーム 504 加速すなわち移動架台 508 台座シート 512、520 レール 516 第1架台 536 第2架台 550 制御ユニット 604 シュミレーション装置 608 ピストン 616 シリンダ
Claims (35)
- 【請求項1】 支持面上に配置される台座、 大体垂直な軸線のまわりを回転するように台座上に取り
付けられた架台手段、 架台手段から上方へ向けて延在されて上端部にて終端す
る操縦ポスト、 操縦ポストの上端部に取り付けられた、操縦者が座る座
席手段、 座席手段に加えられた、前記垂直軸線に一般的に関する
回転力/変位を検出する手段、および台座に対して架台
手段を回転させる回転力/変位を検出する手段に応答す
る第1動力手段を含む個人の運動性をシュミレーション
する装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の装置であって、座席手
段に加えられた回転力/変位の方向を検出する手段を前
記検出手段が含み、また検出した回転力/変位の方向に
架台手段を回転させるようにするために検出手段に応答
する手段を前記第1動力手段が含む個人の運動性をシュ
ミレーションする装置。 - 【請求項3】 請求項2に記載の装置であって、管状シ
ャフトを前記操縦ポストが含み、この管状シャフトの上
端部に挿入可能で且つその内部で回転可能な座席ポスト
を前記座席手段が含み、また管状シャフトに対する座席
ポストの変位を検出する手段を検出手段が含む個人の運
動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の装置であって、表示信
号に応答して操縦者の眺める場面を展開するために操縦
者の頭部に着用するディスプレイ手段、およびディスプ
レイ手段に表示信号を供給する制御手段を更に含む個人
の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項5】 請求項4に記載の装置であって、座席手
段に加えられた回転力/変位を検出する手段に応答して
表示場面を変化させるように表示信号をディスプレイ手
段に供給する手段を前記制御手段が含む個人の運動性を
シュミレーションする装置。 - 【請求項6】 請求項5に記載の装置であって、座席手
段に加えられた回転力/変位の方向を検出する手段を前
記検出手段が含み、またディスプレイ手段に表示信号を
供給し、表示されている場面を検出された回転力/変位
の方向と反対方向へディスプレイ手段上で操縦者に対し
て動かす手段を前記制御手段が含む個人の運動性をシュ
ミレーションする装置。 - 【請求項7】 請求項4に記載の装置であって、操縦者
の頭部の回転動作を感知するために操縦者に取り付け可
能な手段を更に含み、この感知手段による操縦者の頭部
の回転動作の感知に応答して表示信号をディスプレイ手
段に供給し、表示される場面を変化させるようにするた
めの手段を前記制御手段が含む個人の運動性をシュミレ
ーションする装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の装置であって、操縦者
の頭部の回転方向を検出する手段を前記感知手段が含
み、またディスプレイ手段に表示信号を供給して、表示
されている場面をディスプレイ手段上で操縦者の頭部の
回転方向と反対の方向へ操縦者に対して移動させるよう
にする手段を前記制御手段が含む個人の運動性をシュミ
レーションする装置。 - 【請求項9】 請求項1に記載の装置であって、 操縦ポスト上に回転可能に取り付けられるペダル手段で
あって、操縦者の足がペダル操作のために載せられてペ
ダル手段を回転させるようになされた2つのペダルを含
むペダル手段、 抵抗回転力をペダル手段に供給するためにペダル手段に
連結されて、抵抗信号に応答して操縦者によるペダル操
作に対して抵抗力を与える第2動力手段、および第2動
力手段に対して抵抗信号を選択的に供給するための制御
手段を更に含む個人の運動性をシュミレーションする装
置。 - 【請求項10】 請求項9に記載の装置であって、表示
信号に応答して操縦者が眺めることのできる場面を展開
するためのディスプレイ手段を更に含み、前記場面には
様々なそれぞれの表示信号に応答した上り坂、平坦地お
よび下り坂のような様々な地形の変化させることのでき
る眺めが含まれており、また表示信号をディスプレイ手
段に供給する手段と、上り坂の地形が表示されたときは
ペダル操作に対する抵抗力を増大させ、下り坂の地形が
表示されたときは抵抗力を減少させるように抵抗信号を
第2動力手段に供給する手段とを前記制御手段が含む個
人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項11】 請求項10に記載の装置であって、操
縦者の頭部に位置される着用可能なゴーグル手段を前記
ディスプレイ手段が含み、前記ゴーグル手段は操縦者が
場面を直接に眺めることができるようにするために操縦
者の眼前に配置される場面形成のためのスクリーンを含
む個人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項12】 請求項10に記載の装置であって、操
縦者を少なくとも部分的に取り囲む1つまたはそれ以上
のスクリーンと、操縦者が眺める場面をスクリーン上に
投影する映写手段とを前記ディスプレイ手段が含む個人
の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項13】 請求項10に記載の装置であって、ペ
ダル信号に応答して表示されている場面を変化させるた
めにディスプレイ手段に表示信号を供給する手段を前記
制御手段が含み、またペダル手段の回転を検出してペダ
ル信号を制御手段に供給するための手段を更に含んでい
るような個人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項14】 請求項13に記載の装置であって、ペ
ダル手段の回転方向を検出する手段を前記ペダル回転検
出手段が含み、また表示されている場面をディスプレイ
手段上にて操縦者に対して移動させる、すなわちペダル
手段が前進方向へ回転されたならば操縦者へ向け、また
ペダル手段が後退方向へ回転されたならば操縦者から離
れる方向へ移動させるようにするための表示信号をディ
スプレイ手段へ供給する手段を前記制御手段が含む個人
の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項15】 請求項13に記載の装置であって、実
質的に同じでそれぞれ異なる操縦者を受け入るように構
成された1つまたはそれ以上の付加的なシュミレーショ
ン装置を更に含み、各シュミレーション装置のそれぞれ
の制御手段が、 他の操縦者に関して場面内のそれぞれの操縦者を表す像
の位置を認識するデータを発生する手段、 他のシュミレーション装置の制御手段にこのデータを供
給する手段、およびこのデータに応答してそれぞれのデ
ィスプレイ手段が表示場面に他の操縦者の像を表示する
ようにそれぞれのディスプレイ手段に表示信号を供給す
る手段を含む個人の運動性をシュミレーションする装
置。 - 【請求項16】 請求項15に記載の装置であって、各
々が座席手段の上方且つ前方の位置へ向けて上方へ突出
している支持棒を更に含んでおり、この支持棒にそれぞ
れの操縦者がもたれかかることのできる個人の運動性を
シュミレーションする装置。 - 【請求項17】 請求項16に記載の装置であって、操
縦者が直立姿勢、中腰姿勢、または平伏姿勢にあること
をそれぞれの制御手段に信号で知らせるためにそれぞれ
の支持棒に配置されてそれぞれの操縦者により作動可能
な手動手段を各々の装置が更に含み、また各制御手段は
前記手動手段に応答してそれぞれの操縦者を表す像の寸
法を、直立姿勢が示されたときの最大値から、中腰姿勢
が示されたときの中間値、更に平伏姿勢が示されたとき
の最少値に減少させるようにする手段を更に含む個人の
運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項18】 請求項1に記載の装置であって、 細長いシート手段、 このシート手段上で長手方向に選択的に移動できる第1
の架台、および第1の架台の移動方向に対して横方向に
第1の架台上で選択的に移動可能な第2の架台であり、
前記台座が第1および/または第2の架台の移動により
移動されるように第2の架台上に取り付けられている第
2の架台で構成された移動架台を更に含む個人の運動性
をシュミレーションする装置。 - 【請求項19】 請求項18に記載の装置であって、第
1の架台手段を選択的に移動させるために第3の制御信
号に応答する第3の動力手段、第2の架台手段を選択的
に移動させるために第4の制御信号に応答する第4の動
力手段、および第3の制御信号を第3の動力手段に且つ
また第4の制御信号を第4の動力手段に選択的に供給す
る制御手段を更に含む個人の運動性をシュミレーション
する装置。 - 【請求項20】 請求項18に記載の装置であって、第
2の架台に取り付けられた垂直昇降手段であってその上
に台座が取り付けられ、この台座を昇降制御信号に応答
してほぼ垂直方向に選択的に移動させるための垂直昇降
手段、および垂直昇降手段にその制御信号を選択的に供
給する制御手段を更に含む個人の運動性をシュミレーシ
ョンする装置。 - 【請求項21】 台座、 操縦者の足を受け止めて支持するために台座に移動可能
に取り付けられ、操縦者の足の動きに応答して移動され
る1対の足支持部、 姿勢信号に応答して足支持部の移動に対して抵抗力を加
えるために足支持部に連結された抵抗力手段、 操縦者が眺めることのできる場面を展開するように表示
信号に応答するディスプレイ手段、および表示される場
面を決定するためにディスプレイ手段に表示信号を供給
し、また足支持部に加えられる抵抗力を選択的に変化さ
せるために抵抗力手段に姿勢信号を供給するための制御
手段を含む人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項22】 請求項21に記載の装置であって、様
々なそれぞれの表示信号に応答して上り坂、平坦地およ
び下り坂のような様々な地形の場面を展開する手段を前
記ディスプレイ手段が含み、また表示信号をディスプレ
イ手段に供給する手段と、上り坂の地形が表示されたと
きはペダル操作に対する抵抗力を増大させ、下り坂の地
形が表示されたときは抵抗力を減少させるように抵抗信
号を第2動力手段に供給する手段とを前記制御手段が含
む人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項23】 請求項21に記載の装置であって、足
支持部の動きを感知し且つまた動きを示す信号を発生す
る手段を更に含み、またこの動きを示す信号に応答して
表示されている場面を変化させるようにディスプレイ手
段に表示信号を供給する手段を前記制御手段が含む人の
運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項24】 請求項23に記載の装置であって、前
記ディスプレイ手段が、 操縦者の少なくとも前方に配置されたるスクリーン、お
よび制御手段からの表示信号に応答して操縦者が眺めら
れるように場面をスクリーン上に投影する映写手段を含
む人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項25】 請求項23に記載の装置であって、操
縦者により眺められるように場面を表示するために操縦
者の眼を覆って操縦者の頭部に配置される保護帽すなわ
ちヘッドギヤ手段を前記ディスプレイ手段が含む人の運
動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項26】 請求項25に記載の装置であって、操
縦者の頭部の回転を検出して頭部回転信号を発生させる
ために操縦者の着脱自在に着用される手段を更に含み、
またこの頭部回転信号に応答して表示されている場面を
変化させるヘッドギヤ手段に表示信号を供給する手段を
前記制御手段が含む人の運動性をシュミレーションする
装置。 - 【請求項27】 請求項26に記載の装置であって、操
縦者の頭部の回転方向を検出する手段を前記頭部回転検
出手段が含み、また表示されている場面を操縦者の頭部
の回転方向と反対の方向に移動させて、頭部の回転時に
場面が静止状態を維持するように操縦者に見えるように
するためにヘッドギヤ手段に表示信号を供給する手段を
前記制御手段が含む人の運動性をシュミレーションする
装置。 - 【請求項28】 請求項21に記載の装置であって、 その上に台座が回転可能に取り付けられる支持部、 台座から上方へ延在し、その上に操縦者が座るようにな
される座席手段、 座席手段上で捩れ運動が生じたときに操縦者から座席手
段に加えられる回転力を検出する手段、および検出され
た回転力に応答して台座および座席手段を支持部に対し
て回転させる手段を更に含む人の運動性をシュミレーシ
ョンする装置。 - 【請求項29】 請求項21に記載の装置であって、後
部を有する台座支持部およびこの台座支持部の後部から
直立するフレームを前記台座が含み、また前記足支持部
の各々が、 基端部分にてフレームに取り付けられて、台座支持部の
ほぼ上方を前方へ突出するとともに先端部分で終端する
ようになされ、前記先端部分が少なくとも前後方向およ
び上下方向へ移動可能とされた関節連結アーム手段、お
よび操縦者の足を受け止めて保持するように関節連結ア
ームの先端部分に取り付けられた足保持手段を含む人の
運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項30】 請求項29に記載の装置であって、関
節連結アームの各々が、 それぞれの足保持手段に一端部を連結された下側アー
ム、および下端部にてそれぞれ前後に間隔を隔てた位置
で下側アームの他端部に枢動連結されたほぼ平行な第1
および第2脚と、第1脚の上端部へ向けて前方へ突出す
るように第2脚の上端部に一端で枢動連結されたリンケ
ージアームとを含む上側部分を含む人の運動性をシュミ
レーションする装置。 - 【請求項31】 請求項30に記載の装置であって、 第1抵抗信号に応答してある平面内での第1脚の枢動に
抵抗力を与えるように第1脚の上端部に連結された第1
動力手段、および第2抵抗信号に応答して前記平面内で
のリンケージの枢動に抵抗力を加えるようにリンケージ
アームの他端部に連結された第2動力手段を前記抵抗力
手段が含み、 第1動力手段に第1抵抗信号を、第2動力手段に第2抵
抗信号を選択的に供給する手段を前記制御手段が含む人
の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項32】 請求項31に記載の装置であって、第
3抵抗信号に応答してほぼ垂直な軸線のまわりの第1お
よび第2動力手段の回転に抵抗力を加えるために第1お
よび第2動力手段に連結された第3動力手段を前記抵抗
力手段が更に含み、また第3動力手段に第3抵抗信号を
選択的に供給する手段を前記制御手段が更に含む人の運
動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項33】 請求項21に記載の装置であって、 支持面上に配置される台座支持部、 台座支持部上で第1の方向に選択的に移動可能な第1架
台手段、および第1の方向に対して直角な方向に第1架
台支持部上を選択的に移動可能な第2架台手段であっ
て、前記台座が第2架台手段上に取り付けられて第1お
よび第2架台手段の動きで移動されるようになされる第
2架台手段を有して構成された加速架台を更に含む人の
運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項34】 請求項33に記載の装置であって、第
1架台手段を選択的に移動させる第1制御信号に応答す
る第1動力手段、および第2架台手段を選択的に移動さ
せる第2制御信号に応答する第2動力手段を更に含み、
第1動力手段に第1制御信号を、また第2動力手段に第
2制御信号を選択的に供給する手段を前記制御手段が含
む人の運動性をシュミレーションする装置。 - 【請求項35】 請求項34に記載の装置であって、第
2架台手段上に取り付けられた第3動力手段を更に含
み、その上に台座が取り付けられて第3制御信号に応答
してその台座および足支持部をほぼ垂直方向に選択的に
移動させるようになされており、また第3動力手段に第
3制御信号を選択的に供給する手段を前記制御手段が含
む人の運動性をシュミレーションする装置。
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