JPH09149957A - シミュレータ - Google Patents

シミュレータ

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JPH09149957A
JPH09149957A JP7336173A JP33617395A JPH09149957A JP H09149957 A JPH09149957 A JP H09149957A JP 7336173 A JP7336173 A JP 7336173A JP 33617395 A JP33617395 A JP 33617395A JP H09149957 A JPH09149957 A JP H09149957A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間がボード等の支持台に乗って行う動作行
為を臨場感豊かに模擬できるシミュレータを提供する。 【解決手段】 オペレータは支持台7の上に乗り、支持
台7を軸線L1 のまわりに旋回移動及び軸線L2 のまわ
りに傾斜移動させながらスノーボードの模擬動作を行
う。角度センサ29及び31によって支持台7の回転角
度を検知してディスプレイ上のスノーボード滑降映像を
制御する。旋回移動と傾斜移動とを組み合わせた複合移
動によって模擬動作を制御するので精密な模擬動作を実
現できる。反力付与装置18及び反力付与装置28の働
きにより、地面等からの反力を体験でき、従って、臨場
感豊かな模擬動作を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オペレータの動作
に対応してディスプレイ等といった表現手段によって模
擬動作を表現するシミュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のようなシミュレータとし
て、例えば特開平3−222971号公報に開示された
ように、オペレータすなわちスキーヤーがスキー板を模
したボードの上に乗って擬似的なスキー動作を行うよう
にしたスキーシミュレータが知られている。このスキー
シミュレータでは、スキー板を模したボードを入力装置
として用いて仮想スキーを行い、その様子をディスプレ
イに表示するようにしている。
【0003】周知の通り、スキーは2個のスキー板のそ
れぞれにスキーヤーが片足を乗せた状態で行われるが、
近年では、スノーボードと呼ばれる単一板の上にプレイ
ヤが両足を乗せた状態で雪面を滑降する滑走方法も一般
的になってきた。上記従来のスキーシミュレータは、そ
のようなスノーボードを用いた滑走を模擬する場合にも
用いることができると考えられる。しかしながらこの従
来のスキーシミュレータでは、スキーヤーを乗せるボー
ドの動きが非常に単純であり、従って、スキーの臨場感
に乏しかった。
【0004】スキーヤー等といったオペレータが乗るボ
ードの動きに臨場感を持たせるための技術として、従
来、例えば特公昭58−15796号公報によれば、船
体を模したボードを左右に旋回させたり、ボード中央を
中心としてボードの左右側辺を上下に傾斜移動させたり
する技術が開示されている。また、実公平2−3877
7号公報には、オペレータを乗せたボードをその底面に
設けたキャスターを中心として揺動させるようにした技
術が開示されている。
【0005】しかしながらこれらの従来技術では、ボー
ドがオペレータの動きに合わせて単純に旋回移動や揺動
等をするだけであって、そのボードの運動時にボートか
らオペレータへ抵抗力を付与しようという考えは全く無
い。従って、例えば雪面を滑走する動作を模擬しようと
する際、その雪面からスキーヤーに抵抗力が加わるとい
う感覚を模擬的に実現することができず、よって臨場感
に富んだシミュレーションを実現できない。
【0006】また、これらの文献では、ボードの動きを
ディスプレイ等の表現手段による表現内容に反映させよ
うという技術的思想が全くなく、従って、ボードの動き
をディスプレイ等へどのようにして伝えれば良いのかと
いうことに関して何らの示唆も与えていない。
【0007】また、特開昭60−119969号公報や
特開平4−150877号公報によれば、オペレータが
乗ったサーフィンボードを油圧シリンダやモータ等とい
った駆動装置によって旋回移動や、傾斜移動させる技術
が開示されている。しかしながらこれらの従来技術にお
いては、ボードがオペレータからの働きかけによって動
くのではなくて、単に、油圧シリンダ等の駆動装置の働
きによって動くようになっており、よって、オペレータ
の動作に対応してボードを動かすという考えは何ら示さ
れていない。
【0008】また、これらの文献にも、ボードの動きを
ディスプレイ等の表現手段による表現内容に反映させよ
うという技術的思想が全くなく、従って、ボードの動き
をディスプレイ等へどのようにして伝えれば良いのかと
いうことに関して何らの示唆も与えていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたものであって、人間がボード等の支
持台に乗って行う動作行為を臨場感豊かに模擬できるシ
ミュレータを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るシミュレータは、オペレータの動作に
対応して表現手段によって模擬動作を表現するシミュレ
ータにおいて、(1)第1軸線を中心として往復旋回移
動可能であり且つ第1軸線と交わる方向に延びる第2軸
線を中心として往復傾斜移動可能であってオペレータを
乗せるための支持台と、(2)支持台を自然状態下で第
1軸線に対して中立位置に保持すると共に支持台がその
中立位置から外れる方向へ旋回移動するときにその支持
台に抵抗力を加える第1抵抗力付与手段と、(3)支持
台を自然状態下で第2軸線に対して中立位置に保持する
と共に支持台がその中立位置から外れる方向へ傾斜移動
するときにその支持台に抵抗力を加える第2抵抗力付与
手段と、(4)支持台の第1軸線及び第2軸線のまわり
の往復移動に応じて表現手段による模擬動作を制御する
制御手段とを有することを特徴とする。
【0011】このシミュレータによれば、オペレータが
支持台を旋回移動及び傾斜移動させることにより、表現
手段によって表現される模擬動作に積極的に働きかける
ことができる。旋回移動と傾斜移動とを組み合わせた複
合移動によって模擬動作を制御するので精密な模擬動作
を実現できる。また、第1抵抗力付与手段及び第2抵抗
力付与手段の働きにより、地面等からの抵抗力を体験で
き、従って、臨場感豊かな模擬動作を体験できる。
【0012】上記記載で第2軸線が第1軸線と交わる方
向に延びるというのは、第2軸線が第1軸線に対して直
角方向に延びる場合はもとより、直角以外の任意の角度
方向に延びる場合も含むことを意味する。また、上記支
持台の形状は特定の形状に限定されるものでなく、対象
となる模擬動作に対応した適宜の形状とされる。例え
ば、スノーボードによる雪面の滑走を模擬する場合には
スノーボードを模した形状とされる。
【0013】上記第1軸線というのは支持台を往復旋回
可能に支持する軸線のことであり、多くの場合は、シミ
ュレータを設置する床面に対して垂直方向に延びる軸線
である。
【0014】表現手段というのは、任意の模擬動作をオ
ペレータに対して視覚的に認識できるようにするための
手段であって、その表現方法は特定の方法に限定されな
い。例えば、映像的に表示するディスプレイや、現実的
に表示する人形模型等を用いることができる。
【0015】第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手
段は、請求の範囲に記載した動作を実現できる構造であ
りさえすれば任意の構造を採用できる。例えば、支持台
と一体に動く断面角形状の芯部材と、その芯部材を包囲
する断面角形状のケーシング部材と、芯部材とケーシン
グ部材との間の空間に配設された弾性部材とを有する構
造を採用できる。ここで、弾性部材というのは、圧縮さ
れることによって反発力を生じる部材のことであり、例
えば、ゴム、合成樹脂などによって形成できる。また、
断面角形状というのは、断面三角形状、断面四角形状、
あるいはそれ以上の角数の断面形状を含む意味である。
【0016】制御手段は、コンピュータを含んだ電気制
御系によって構成できる。また、制御手段は、支持台の
第1軸線まわりの旋回角度及び第2軸線まわりの傾斜角
度を検出する必要がある。そのため支持台には、第1軸
線のまわりの旋回角度を検出するための第1回転角度検
出手段及び第2軸線のまわりの傾斜角度を検出するため
の第2回転角度検出手段が設けられる。これらの検出手
段は、例えば、入力軸の回転角度に応じて抵抗値が変化
する可変抵抗器を用いた角度検出器を用いることができ
る。
【0017】表現すべき模擬動作としてスノーボードを
用いた滑走動作を考えると、オペレータの身体はディス
プレイ等の表現手段に対して横方向を向き、頭部だけが
表現手段の方向を向く。オペレータがこのような姿勢を
とるときにもオペレータの安全を確保できるようにする
ためには、支持台のまわりの空間内に手摺り部材を設け
ることが望ましい。この手摺り部材は、例えば、支持台
の上に横向きに乗ったオペレータと表現手段との間及び
そのオペレータの前後両側において、棒部材をオペレー
タに対して横方向に延びるように配置することによって
構成できる。
【0018】また、表現すべき模擬動作としてスノーボ
ードを用いた滑走動作を考えるときには、オペレータの
身体がディスプレイなどの表現手段に対して横方向を向
かなければならない。従って、支持台上にオペレータの
足を案内するための案内用突起を設けて、オペレータが
支持台上に乗ったときには自動的にその身体が表現手段
に対して横方向を向くように案内することが望ましい。
このような案内用突起は、例えば、表現手段に向かう方
向に関して足の長さに対応した間隔をおいて互いに平行
に並べられた複数の突起によって構成できる。
【0019】
【発明の実施の形態】図6は、本発明に係るシミュレー
タの一実施形態の全体的な外観を示している。このシミ
ュレータは、表現手段としてのディスプレイ1を支持す
ると共に内部にそのディスプレイ1を制御するための制
御装置2を内蔵した筐体3を有している。筐体3から延
びる基台4上には操作部5が設けられ、その操作部5の
下部から延び出るアーム部材6によって支持台7が片持
ち状態で支持されている。操作部5の上面には、各種の
選択ボタン10やコイン投入口20等を備えた操作パネ
ル5aが設けられる。オペレータ8は、支持台7の上に
乗ってその支持台7を矢印A−A’のように第1軸線L
1 を中心として左右に往復旋回移動させたり、同時に矢
印B−B’のように第2軸線L2 を中心として往復傾斜
移動させることにより、ディスプレイ1上に映し出され
る模擬動作としての映像を制御する。本実施形態の場
合、第1軸線L1 は垂直軸線であり、第2軸線L2 は水
平軸線である。
【0020】本実施形態の場合、ディスプレイ1上には
スキー場の景色映像及びスノーボードを用いて雪面を滑
走するプレイヤの映像が映し出されるものとする。ま
た、支持台7は、スノーボードを模した形状に形成され
る。また、支持台7のまわりには4個の支柱9が固定さ
れて上方へ延び、それらの支柱9により、オペレータ8
とディスプレイ1との間及び支持台7上に横向きに乗っ
たオペレータ8の前後両側に手摺り部材11が支持され
ている。これらの手摺り部材11は、比較的剛性の高い
棒部材によって形成される。オペレータ8は、これらの
手摺り部材11につかまることにより、操作台7を激し
く動かす場合でも安全に保持される。
【0021】支持台7は、例えば図1、図2及び図3に
示す構造を有している。図1は側面図、図2は平面図、
そして図3は正面図を示している。図1において、操作
部5の内部には、位置不動の機枠14に固定された軸受
12,12によって第1軸線L1 を中心として回転自在
に、しかし上下移動不能に支持された回転軸13が配設
され、その回転軸13にアーム部材6が固定されてい
る。回転軸13の上端には、図2に示すように、その回
転軸13と一体な断面正方形状の芯部材15と、その芯
部材15を取り囲む断面正方形状で筒形状のケーシング
部材16と、そしてケーシング部材16と芯部材15と
の間に形成される空間内に挿入された弾性部材としての
ゴム17とによって構成された第1抵抗力付与装置18
が設けられる。ケーシング部材16は機枠14に固定さ
れる。弾性部材は、ゴム17以外に、圧縮されたときに
反力を生じる材料、例えば合成樹脂等によって形成でき
る。
【0022】図1において、アーム部材6の下端には、
角筒形状のパイプ基台19が水平方向に延びる状態で強
固に固定される。このパイプ基台19の上には軸受け部
材21a及び21bが固定され、さらにそれらの軸受け
部材によって2本の回転軸22a及び22bが第2軸線
L2 を中心として回転自在に支持される。これらの回転
軸22a及び22bの外周面には、支持台7の底面に固
着したブラケット23が固定される。この構成により、
支持台7は、第1軸線L1 を中心として水平面内の左右
方向(図2の矢印A−A’方向)へ往復旋回移動可能で
あり、さらに第2軸線L2 を中心として図3の矢印B−
B’方向へ往復傾斜移動可能である。
【0023】図1において、操作部5に近い側の回転軸
22aの右端に第2抵抗力付与装置28が設けられる。
この第2抵抗力付与装置28も、第1抵抗力付与装置1
8と同様にして図5に示すように、回転軸22aと一体
な断面正方形状の芯部材25と、その芯部材25を取り
囲む断面正方形状で筒形状のケーシング部材26と、そ
してケーシング部材26と芯部材25との間に形成され
る空間内に挿入された弾性部材としてのゴム27とを有
している。ケーシング部材26はパイプ基台19の上面
に固定される。
【0024】図2において第1抵抗力付与装置18は、
支持台7に外力が加わらない自然状態のときに、各ゴム
17が力学的に平衡となる状態にあり、このとき支持台
7は中立位置に保持される。支持台7が矢印A方向又は
矢印A’方向へ旋回移動すると支持台7を支持する回転
軸13がそれと一体になって回転し、それと同時に芯部
材15がそれと一体になって回転する。芯部材15が回
転すると、各ゴム17がケーシング部材16に押しつけ
られて弾性変形して抵抗力を発生する。この抵抗力は、
回転軸13の回転角度、従って支持台7の旋回角度の大
きさに比例して変化する。
【0025】第2抵抗力付与装置28は、支持台7に外
力が加わらない自然状態のときに、図5において、各ゴ
ム27が力学的に平衡となる状態にあり、このとき支持
台7は図3に実線で示す水平状態の中立位置に保持され
る。支持台7が矢印B方向又は矢印B’方向へ傾斜移動
すると支持台7を支持する回転軸22aがそれと一体に
なって回転し、それと同時に芯部材25がそれと一体に
なって回転する。芯部材25が回転すると、各ゴム27
がケーシング部材26に押しつけられて弾性変形して抵
抗力を発生する。この抵抗力は、回転軸22aの回転角
度、従って支持台7の傾斜角度の大きさに比例して変化
する。
【0026】図1において第1軸線L1 を中心として回
転する回転軸13の下端には、その回転軸13の回転角
度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を含む第1角度
センサ29が設けられる。また、第2軸線L2 を中心と
して回転する回転軸22aの先端には、その回転軸22
aの回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を含
む第2角度センサ31が設けられる。
【0027】支持台7の下部には、支持台7の第2軸線
まわりの傾斜移動を禁止するためのロック装置32が配
設される。このロック装置32は、抵抗力発生器33
と、抵抗力調整部34と、そしてレバー35とを有して
いる。抵抗力発生器33は、本体部分36と、その本体
部分36に入出する出力ロッド37と、その出力ロッド
37の先端に固定された押圧片38とを有している。
【0028】抵抗力発生器33の本体部分36は、図4
に示すように、外管43、内管39及び可動子41を有
する。内管39には複数のオリフィス42が設けられ、
さらに出力ロッド37と一体なピストン45が内管39
の内周面を滑り移動する。可動子41の左端部41aは
外管43の後端部とネジ結合し、その左端部41aを回
すことにより可動子41が矢印C方向へ進退移動する。
内管39と外管43との間にはリング状の空間Sが形成
され、その空間Sと内管39の内部とがオリフィス42
によってつながっている。また、可動子41には空間S
に連通する流体通路44が設けられ、可動子41が矢印
C方向へ移動するとき、通路44の開口面積が狭められ
たり、あるいは広められたりして、該部を流れる流体、
例えば油の流量を調節する。
【0029】内管39の内部及び空間Sには流体、例え
ば油が充填されており、この流体の働きによって出力ロ
ッド37に抵抗力が付与される。この抵抗力は、可動子
41の通路44が完全に閉じられて流体の流量が完全に
絞られたときに最大となり、他方、その通路44が完全
に開いて流体の流量が最大流量に設定されたときに最小
となる。抵抗力が最大値になったときには、出力ロッド
37の左方向への進入移動が完全に阻止される状態、い
わゆるロック状態になる。一方、抵抗力が最小値になっ
たときには、出力ロッド37の左方向への自由な進入移
動が許容される。
【0030】本実施形態では、可動子41の端部41a
が角度0°の基準位置に合わされたときに流体通路44
が全開状態(出力ロッド37のロック解除状態)にな
り、端部41aが角度180°まで回されたときに通路
44が全閉状態(出力ロッド37のロック状態)にな
り、そして角度0°から角度180°までの間はその角
度値に比例して出力ロッド37に対する抵抗力すなわち
ロック力の大きさが変化する。なお、出力ロッド37は
自然状態において、圧縮バネ40によって押されて外管
43から最も突出する状態にある。
【0031】図1において、出力ロッド37の先端に取
り付けた押圧片38は、レバー35の下端に接触する。
レバー35は、図2に示すように、パイプ基台19上に
回転自在に配設された回転軸46の両端に1個づつ固着
されている。つまり、レバー35は、基台19を境とし
て支持台7の下方の左右両側に配設されている。図1に
おいて、支持台7が水平状態にあるとき、出力ロッド3
7がシリンダ本体部分36に対して最も突出して接触片
35を押し上げ、これにより接触片35の先端が実線で
示すように最も上方位置へ押し上げられて、支持台7の
底面に接触する。他方、支持台7が第2回転中心軸線L
2 のまわりに傾斜移動すると、接触片35が破線で示す
ように押し下げられて回転し、このとき、出力ロッド3
7がシリンダ本体部分36の内部へ引っ込む。
【0032】出力ロッド37が最も突出してレバー35
の先端が最上位置に置かれ、さらに抵抗力発生器33の
内部流体通路44が全閉状態にセットされると、レバー
35がその最上位置でロック状態となる。この状態にな
ると、支持台7が水平状態を維持した状態でロック状態
になり、この支持台7にオペレータが乗ったとしてもそ
の支持台7は往復傾斜移動すなわち傾斜揺動しない。
【0033】図1において、抵抗力発生器33の後方位
置に配設された抵抗力調整部34は、パイプ基台19の
側部に固定したブラケット47によって回転自在に支持
された回転軸48と、モータ49と、そしてモータ49
の出力回転を回転軸48へ伝達するギヤ列51とを有し
ている。図4において、回転軸48の先端にはドライバ
54が取り付けられており、そのドライバ54が可動子
41の左端部41aに嵌合する。また、図1において、
回転軸48の適所には、回転角度位置を検出するための
マークを備えたホイール52が固定配置され、そのホイ
ール52のマークを検出するために透過型又は反射型の
光センサ53が設けられる。本実施形態では、図4に示
した可動子41の端部41aが基準角度0°(全開位
置)にあるとき及び角度180°(全閉位置)にあると
きのそれぞれに対応させてホイール52にマークが設け
られる。
【0034】モータ49が作動して回転軸48が角度1
80°の全閉位置から角度0°の全開位置まで回転する
と、レバー35従って支持台7はロック状態からロック
解除状態へと状態変化する。この状態変化の際、抵抗力
発生器33によって出力ロッド37に発生する抵抗力
は、ロック状態を実現する最大力から、ほとんど抵抗力
を示さない最小力へと徐々に且つ連続的に小さくなって
ゆく。従って、水平状態にロックされている支持台7の
上にオペレータが乗り、その後、シミュレート動作を開
始するために支持台7のロック状態を解除するとき、支
持台7は瞬間的にロック状態を解除されるのではなくて
徐々にそのロック状態が解除される。
【0035】仮に、ロック状態が瞬間的にいきなり解除
されるものとすると、オペレータが乗った支持台7に加
わるロック力が最大力からいきなり0(ゼロ)になるの
で、オペレータがバランスを崩すおそれがある。これに
対し、本実施形態のように、ロック力を徐々に小さくし
てゆくように構成すれば、オペレータが支持台7の上で
バランスを崩すおそれが無い。また、支持台7の支持機
構などに大きな負荷が加わってそれらを損傷することも
ない。
【0036】上記の説明は、モータ49が作動して回転
軸48が角度180°の全閉位置から角度0°の全開位
置まで回転する場合のことであるが、これとは逆に、回
転軸48が角度0°の全開位置から角度180°の全閉
位置まで回転する際、すなわちシミュレート動作が終了
して、支持台7をロック解除状態からロック状態へと復
帰させる際にも同様のことが言える。つまりこの場合に
も、支持台7がロック解除状態からいきなりロック状態
へと状態変化するのでは無くて、徐々にロック状態へと
変化するので、オペレータが支持台7の上でバランスを
崩すおそれが無い。
【0037】図6において、筐体3の内部に設置された
制御装置2は、コンピュータを含んだ電気回路によって
構成されていて、例えば図7に示すように、ゲーム演算
部61及び画像合成部62を有する。操作部63は、図
1の操作パネル5aに配置された各種選択ボタン10
や、コイン投入口20から投入されたコインを検知する
コインセンサや、支持台7の旋回角度を検知する第1角
度センサ29や、支持台7の傾斜角度を検知する第2角
度センサ31等を含む。
【0038】ゲーム演算部61は、マップ情報記憶部6
4、移動体情報記憶部65、ゲーム空間演算部66及び
記憶部67を有する。マップ情報記憶部64は、ボード
滑走コースに関する情報を分割マップ情報として記憶す
る。すなわち、コース情報が各地点の平面座標とその地
点の高度座標として記憶されている。移動体情報記憶部
65は、ボードプレイヤの現在位置を3次元座標で記憶
する。ゲーム空間演算部66は、移動体情報記憶部65
からボードプレイヤの現在位置を読み出し、さらに操作
部63からの操作信号及びマップ情報記憶部64からの
地形信号に基づいてボードプレイヤの移動位置を演算
し、そして記憶部67に格納された自然条件の変化や、
風の変化等に従ってボードプレイヤの移動位置を演算す
る。なお、移動体情報記憶部65内の記憶内容は、模擬
動作を表示する手段としてディスプレイ1を用いた関係
上、ゲーム空間演算部66の演算に基づいて1/60秒
ごとに更新される。ゲーム空間演算部66は、支持台7
の上に乗っているオペレータに対応するボードプレイヤ
の位置座標を演算することはもとより、ディスプレイ1
上に映し出される他のボードプレイヤに関する位置座標
も演算する。
【0039】画像合成部62は、3次元演算部68、画
像描画部69及びオブジェクト画像情報記憶部71を有
する。オブジェクト画像情報記憶部71は、コースの映
像を作成するために必要な情報、例えば、ボードプレイ
ヤなどの移動体の画像情報、雪面の地面、山、木、川、
建物などの画像情報を記憶する。3次元演算部68は、
ゲーム空間演算部66から出力されたデータ、すなわち
移動体情報、分割マップ情報等に基づいて、対応する画
像情報をオブジェクト画像情報記憶部71から読み出
し、例えば図8に示すような3次元のゲーム空間を演算
する。この図において、81はボードプレイヤ、82は
旗門、83は建物、84はリフト、85は雪山、そして
86は樹木を示している。
【0040】3次元演算部68は、また、視野外にある
データを除去するクリッピング処理、スクリーン座標系
への透視投影変換及びソーティング処理などの処理を行
ってその処理後のデータを画像描画部69へ出力する。
画像描画部69は、3次元演算部68の出力データをデ
ィスプレイ1で映像表示可能な映像データへ変換する。
例えば、図8に示した3次元ゲーム空間は、図9に示す
ような映像としてディスプレイ1上に表示される。この
映像は、ゲーム空間演算部66による演算処理に基づい
て1/60秒ごとに更新され、オペレータにとっては連
続して変化するスキー場の景色映像として認識される。
【0041】以下、上記構成より成るシミュレータに関
してその動作を説明する。図1において、支持台7の上
にオペレータが乗る前、その支持台7は、第1抵抗力付
与装置18の働きによって旋回揺動範囲内の中立位置に
保持され、さらに第2抵抗力付与装置28の働きによっ
て傾斜揺動範囲内の中立位置すなわち水平状態に保持さ
れる。支持台7は、また、ロック装置32の働きによっ
て水平状態に固定すなわちロックされる。
【0042】その後、図6に示すように、オペレータ8
が支持台7の上に乗る。このとき、支持台7はロック状
態にあるので、それに外力が加わっても揺動せず、よっ
て、オペレータ8はバランスを崩すことなく支持台7の
上に乗ることができる。その後、コイン投入口20にコ
インを投入し、さらに選択ボタン10を操作すると、シ
ミュレータ動作、本実施形態の場合はスノーボードゲー
ムが開始される。ゲームが開始されると、図1におい
て、抵抗力調整装置34のモータ49が作動して回転軸
48が角度180°の全閉位置から角度0°の全開位置
へと回転する。これにより、抵抗力発生器33の本体部
分36内の流体通路44(図4参照)が全閉位置から全
開位置へ向かって徐々に開かれ、その結果、支持台7に
対するロック力が最大値から最小値へと徐々に解除され
る。
【0043】ロック力が完全に解除されると、支持台7
は、オペレータ8の操作に従って第2軸線L2 を中心と
して自由に往復傾斜移動できる状態となる。このロック
力の解除の際、ロック力は最大力から最小力へと瞬時に
解除されるのでは無く、モータ49の回転軸48の回転
に応じて徐々に小さくなっていくので、支持台7はゲー
ムスタートと共にいきなり自由に傾斜移動できる状態に
なるのではなくて、徐々にその自由状態へと移行する。
従って、支持台7の上に乗ったオペレータ8がバランス
を崩すことを防止できる。なお、本実施形態の場合は、
第1軸線L1 を中心とする支持台7の往復旋回移動に関
してはロック装置を設けていないので、その旋回方向に
関しては支持台7はロックされない。この旋回方向に関
してもロック作業が必要な場合は、ロック装置32と同
様なロック装置を回転軸13に対して付設する。
【0044】支持台7に関するロック状態が解除された
後、スキー場を滑り降りるときの景色の移り変わりの様
子を模した映像がディスプレイ1上に映し出され、オペ
レータ8はその景色の中をスノーボードに乗ってうまく
滑り降りるように支持台7を両足によって操作する。具
体的には、支持台7を第1軸線L1 のまわりに旋回移動
させたり、同時に第2軸線L2 のまわりに傾斜移動させ
る。このとき、支持台7の旋回移動の角度及び傾斜移動
の角度は第1角度センサ29及び第2角度センサ31に
よって検出されてゲーム空間演算部66(図7)へ送ら
れる。ゲーム空間演算部66は、それらの角度情報に基
づいて、ディスプレイ1に映し出される景色映像及びボ
ードプレイヤ映像を制御する。このようにオペレータ8
は、支持台7を旋回移動及び傾斜移動させることによ
り、ディスプレイ1によって表現される滑走画面、すな
わち模擬動作に対して積極的に働きかけることができ
る。
【0045】支持台7が第1軸線L1 のまわりに旋回移
動して中立位置から角度的に外れると、図2において、
第1抵抗力付与装置18内のゴム17が芯部材15によ
って圧縮されて抵抗力を発生し、この抵抗力が支持台7
を通してオペレータ8に体感される。また、支持台7が
第2軸線L2 のまわりに傾斜移動して中立位置すなわち
水平状態から角度的に外れると、図5において、第2抵
抗力付与装置28内のゴム27が芯部材25によって圧
縮されて抵抗力を発生し、この抵抗力が支持台7を通し
てオペレータ8に体感される。これらの抵抗力によりオ
ペレータ8は、雪面を滑走するときの旋回滑走に対する
抵抗力や、スノーボードを立ててエッジング操作を行っ
たときの抵抗力などを臨場感豊かに体感できる。
【0046】本実施形態では、ディスプレイ1上にスノ
ーボードの滑走画面を模擬動作として映し出し、そして
支持台7をスノーボードを模して使用するように設定し
た。従ってオペレータ8は、支持台7の上に横向き状態
で乗りながら支持台7を操作する。この操作は、オペレ
ータ8にとってバランスを崩しやすい操作であるが、本
実施形態ではオペレータ8のまわりに手摺り部材11を
設けたので、オペレータ8は、その手摺り部材11につ
かまることにより、バランスを崩すことなく安定して疑
似スノーボード操作を行うことができる。また、手摺り
部材11を支点として支持台7を大きな角度幅で往復旋
回移動及び往復傾斜移動させることができる。
【0047】疑似スノーボード操作を行う場合、オペレ
ータ8は横向き状態で支持台7の上に乗らなくてはなら
ない。仮にオペレータ8がディスプレイ1に真っ直ぐに
向かい合う状態で支持台7上に乗ったのでは、正常なス
ノーボード操作はできない。このような問題を解消する
ため、図10に示すように、オペレータ8の左右の足裏
8a及び8bを案内するための案内用突起72を支持台
7の上に設けることが望ましい。これらの案内用突起7
2は、ディスプレイ1へ向かう方向(矢印D方向)に関
して左右の足裏の長さに対応したそれぞれの間隔E1 及
びE2 をおいて互いに平行に並べられているので、オペ
レータ8は必然的に横向きに乗らざるを得なくなり、デ
ィスプレイ1に対して真っ直ぐに乗ってしまう状態を確
実に回避できる。なお、E1 及びE2 は等しい値とする
こともできるし、あるいは異なった値とすることもでき
る。
【0048】以上、好ましい実施形態を用いて本発明を
説明したが、本発明はその実施形態に限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載された技術的範囲内で種々に
改変できる。例えば、本発明はスノーボード動作に限ら
れず他の任意の動作を模擬対象とするシミュレータにも
適用できる。第1抵抗力付与装置18及び第2抵抗力付
与装置28は、請求の範囲に記載した動作を実現できる
範囲内で上記実施形態に示した構成以外の任意の構成と
することができる。手摺り部材11は、オペレータ8と
ディスプレイ1との間だけに設けても良く、あるいは、
ディスプレイ1に対して横方向を向くオペレータ8の前
後両側だけに設けても良い。また、手摺り部材11の形
状は、単なる直線状の棒部材に限られず、適宜に湾曲す
る棒部材を用いることもできる。
【0049】
【発明の効果】請求項1記載のシミュレータによれば、
オペレータが支持台を旋回移動及び傾斜移動させること
により、ディスプレイなどの表現手段によって表現され
る模擬動作に積極的に働きかけることができる。旋回移
動と傾斜移動とを組み合わせた複合移動によって模擬動
作を制御するので精密な模擬動作を実現できる。また、
第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手段の働きによ
り、地面等からの抵抗力を体験でき、従って、臨場感豊
かな模擬動作を提供できる。
【0050】請求項2記載のシミュレータによれば、第
1軸線と第2軸線とがほぼ直交するので、スノーボード
滑走の模擬動作やスキー滑走の模擬動作等を忠実に再現
できる。
【0051】請求項3記載のシミュレータによれば、非
常に小型で簡単でしかも故障のない安定した構成によっ
て、第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手段に請求
項1記載の動作を達成できる。
【0052】請求項4記載のシミュレータによれば、現
実に動作する物体を用いて表現手段を構成する場合に比
べて、多種多様な模擬動作を表現できる。
【0053】請求項5記載のシミュレータによれば、ス
ノーボードを用いた滑降動作を模擬できる。
【0054】請求項6記載のシミュレータによれば、簡
単な検出機構によって支持台の細かな動きを正確に読み
出すことができる。
【0055】請求項7記載のシミュレータによれば、オ
ペレータが支持台上に横向きになって乗り、そして支持
台を旋回移動方向及び傾斜移動方向に操作する場合で
も、オペレータを手摺り部材につかまらせることによ
り、オペレータの安全を確保できる。また、オペレータ
が手摺り部材を支点として身体を動かすことにより、オ
ペレータの安全を確保した上で支持台の動作量を大きく
できる。
【0056】請求項7記載のシミュレータによれば、オ
ペレータのまわりの広い範囲に手摺り部材が配置される
ので、オペレータは支持台の上で種々の姿勢をとること
が可能になる。
【0057】請求項8記載のシミュレータによれば、オ
ペレータが支持台上で間違った姿勢をとることを防止で
きる。特に、請求項9記載のシミュレータによれば、ス
ノーボード動作を模擬する場合のように、オペレータが
支持台上で表現手段に対して横方向を向かなければなら
ない場合に好都合である。
【0058】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシミュレータの要部を示す側面図
である。
【図2】図1に示す部分の平面図である。
【図3】図1に示す部分の正面図である。
【図4】図1に示す構造で用いられる要素、特にロック
機構の主要部を示す側面断面図である。
【図5】図1に示す構造で用いられる要素、特に抵抗力
付与機構の主要部を示す正面断面図である。
【図6】本発明に係るシミュレータの一実施形態の全体
の外観を示す斜視図である。
【図7】図6に示すシミュレータに用いられる電気制御
系の一例を示すブロック図である。
【図8】図6のシミュレータで表現される模擬動作の一
例を3次元的に示す図である。
【図9】図8に示す3次元空間をディスプレイ上に2次
元的に表示した状態を示す図である。
【図10】支持台の改変例を示す平面図である。
【符号の説明】
1 ディスプレイ(表現手段) 2 制御装置 3 筐体 6 アーム部材 7 支持台 8 オペレータ 11 手摺り部材 13 回転軸 14 機枠 15,25 芯部材 16,26 ケーシング部材 17,27 ゴム(弾性部材) 18 第1抵抗力付与装置 19 パイプ基台 21a,21b 軸受け部材 22a,22b 回転軸 23 ブラケット 28 第2抵抗力付与装置 29 第1角度センサ 31 第2角度センサ 32 ロック装置 33 抵抗力発生器 34 抵抗力調整器 35 レバー L1 第1軸線 L2 第2軸線
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年5月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の詳細な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、オペレータの動作
に対応してディスプレイ等といった表現手段によって模
擬動作を表現するシミュレータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上記のようなシミュレータとし
て、例えば特開平3−222971号公報に開示された
ように、オペレータすなわちスキーヤーがスキー板を模
したボードの上に乗って擬似的なスキー動作を行うよう
にしたスキーシミュレータが知られている。このスキー
シミュレータでは、スキー板を模したボードを入力装置
として用いて仮想スキーを行い、その様子をディスプレ
イに表示するようにしている。
【0003】周知の通り、スキーは2個のスキー板のそ
れそれにスキーヤーが片足を乗せた状態で行われるが、
近年では、スノーボードと呼ばれる単一板の上にプレイ
ヤが両足を乗せた状態で雪面を滑降する滑走方法も一般
的になってきた。上記従来のスキーシミュレータは、そ
のようなスノーボードを用いた滑走を模擬する場合にも
用いることができると考えられる。しかしながらこの従
来のスキーシミュレータでは、スキーヤーを乗せるボー
ドの動きが非常に単純であり、従って、スキーの臨場感
に乏しかった。
【0004】スキーヤー等といったオペレータが乗るボ
ードの動きに臨場感を持たせるための技術として、従
来、例えば特公昭58−15796号公報によれば、船
体を模したボードを左右に旋回させたり、ボード中央を
中心としてボードの左右側辺を上下に傾斜移動させたり
する技術が開示されている。また、実公平2−3877
7号公報には、オペレータを乗せたボードをその底面に
設けたキャスターを中心として揺動させるようにした技
術が開示されている。
【0005】しかしながらこれらの従来技術では、ボー
ドがオペレータの動きに合わせて単純に旋回移動や揺動
等をするだけであって、そのボードの運動時にボードか
らオペレータへ抵抗力を付与しようという考えは全く無
い。従って、例えば雪面を滑走する動作を模擬しようと
する際、その雪面からスキーヤーに抵抗力が加わるとい
う感覚を模擬的に実現することができず、よって臨場感
に富んだシミュレーションを実現できない。
【0006】また、これらの文献では、ボードの動きを
ディスプレイ等の表現手段による表現内容に反映させよ
うという技術的思想が全くなく、従って、ボードの動き
をディスプレイ等へどのようにして伝えれば良いのかと
いうことに関して何らの示唆も与えていない。
【0007】また、特開昭60−119969号公報や
特開平4−150877号公報によれば、オペレータが
乗ったサーフィンボードを油圧シリンダやモータ等とい
った駆動装置によって旋回移動や、傾斜移動させる技術
が開示されている。しかしながらこれらの従来技術にお
いては、ボードがオペレータからの働きかけによって動
くのではなくて、単に、油圧シリンダ等の駆動装置の働
きによって動くようになっており、よって、オペレータ
の動作に対応してボードを動かすという考えは何ら示さ
れていない。
【0008】また、これらの文献にも、ボードの動きを
ディスプレイ等の表現手段による表現内容に反映させよ
うという技術的思想が全くなく、従って、ボードの動き
をディスプレイ等へどのようにして伝えれば良いのかと
いうことに関して何らの示唆も与えていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に鑑みてなされたものであって、人間がボード等の支
持台に乗って行う動作行為を臨場感豊かに模擬できるシ
ミュレータを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るシミュレータは、オペレータの動作に
対応して表現手段によって模擬動作を表現するシミュレ
ータにおいて、(1)第1軸線を中心として往復旋回移
動可能であり且つ第1軸線と交わる方向に延びる第2軸
線を中心として往復傾斜移動可能であってオペレータを
乗せるための支持台と、(2)支持台を自然状態下で第
1軸線に対して中立位置に保持すると共に支持台がその
中立位置から外れる方向へ旋回移動するときにその支持
台に抵抗力を加える第1抵抗力付与手段と、(3)支持
台を自然状態下で第2軸線に対して中立位置に保持する
と共に支持台がその中立位置から外れる方向へ傾斜移動
するときにその支持台に抵抗力を加える第2抵抗力付与
手段と、(4)支持台の第1軸線及び第2軸線のまわり
の往復移動に応じて表現手段による模擬動作を制御する
制御手段とを有することを特徴とする。
【0011】このシミュレータによれば、オペレータが
支持台を旋回移動及び傾斜移動させることにより、表現
手段によって表現される模擬動作に積極的に働きかける
ことができる。旋回移動と傾斜移動とを組み合わせた複
合移動によって模擬動作を制御するので精密な模擬動作
を実現できる。また、第1抵抗力付与手段及び第2抵抗
力付与手段の働きにより、地面等からの抵抗力を体験で
き、従って、臨場感豊かな模擬動作を体験できる。
【0012】上記記載で第2軸線が第1軸線と交わる方
向に延びるというのは、第2軸線が第1軸線に対して直
角方向に延びる場合はもとより、直角以外の任意の角度
方向に延びる場合も含むことを意味する。また、上記支
持台の形状は特定の形状に限定されるものでなく、対象
となる模擬動作に対応した適宜の形状とされる。例え
ば、スノーボードによる雪面の滑走を模擬する場合には
スノーボードを模した形状とされる。
【0013】上記第1軸線というのは支持台を往復旋回
可能に支持する軸線のことであり、多くの場合は、シミ
ュレータを設置する床面に対して垂直方向に延びる軸線
である。
【0014】表現手段というのは、任意の模擬動作をオ
ペレータに対して視覚的に認識できるようにするための
手段であって、その表現方法は特定の方法に限定されな
い。例えば、映像的に表示するディスプレイや、現実的
に表示する人形模型等を用いることができる。
【0015】第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手
段は、請求の範囲に記載した動作を実現できる構造であ
りさえすれば任意の構造を採用できる。例えば、支持台
と一体に動く断面角形状の芯部材と、その芯部材を包囲
する断面角形状のケーシング部材と、芯部材とケーシン
グ部材との間の空間に配設された弾性部材とを有する構
造を採用できる。ここで、弾性部材というのは、圧縮さ
れることによって反発力を生じる部材のことであり、例
えば、ゴム、合成樹脂などによって形成できる。また、
断面角形状というのは、断面三角形状、断面四角形状、
あるいはそれ以上の角数の断面形状を含む意味である。
【0016】制御手段は、コンピュータを含んだ電気制
御系によって構成できる。また、制御手段は、支持台の
第1軸線まわりの旋回角度及び第2軸線まわりの傾斜角
度を検出する必要がある。そのため支持台には、第1軸
線のまわりの旋回角度を検出するための第1回転角度検
出手段及び第2軸線のまわりの傾斜角度を検出するため
の第2回転角度検出手段が設けられる。これらの検出手
段は、例えば、入力軸の回転角度に応じて抵抗値が変化
する可変抵抗器を用いた角度検出器を用いることができ
る。
【0017】表現すべき模擬動作としてスノーボードを
用いた滑走動作を考えると、オペレータの身体はディス
プレイ等の表現手段に対して横方向を向き、頭部だけが
表現手段の方向を向く。オペレータがこのような姿勢を
とるときにもオペレータの安全を確保できるようにする
ためには、支持台のまわりの空間内に手摺り部材を設け
ることが望ましい。この手摺り部材は、例えば、支持台
の上に横向きに乗ったオペレータと表現手段との間及び
そのオペレータの前後両側において、棒部材をオペレー
タに対して横方向に延びるように配置することによって
構成できる。
【0018】また、表現すべき模擬動作としてスノーボ
ードを用いた滑走動作を考えるときには、オペレータの
身体がディスプレイなどの表現手段に対して横方向を向
かなければならない。従って、支持台上にオペレータの
足を案内するための案内用突起を設けて、オペレータが
支持台上に乗ったときには自動的にその身体が表現手段
に対して横方向を向くように案内することが望ましい。
このような案内用突起は、例えば、表現手段に向かう方
向に関して足の長さに対応した間隔をおいて互いに平行
に並べられた複数の突起によって構成できる。
【0019】
【発明の実施の形態】図6は、本発明に係るシミュレー
タの一実施形態の全体的な外観を示している。このシミ
ュレータは、表現手段としてのディスプレイ1を支持す
ると共に内部にそのディスプレイ1を制御するための制
御装置2を内蔵した筐体3を有している。筐体3から延
びる基台4上には操作部5が設けられ、その操作部5の
下部から延び出るアーム部材6によって支持台7が片持
ち状態で支持されている。操作部5の上面には、各種の
選択ボタン10やコイン投入口20等を備えた操作パネ
ル5aが設けられる。オペレータ8は、支持台7の上に
乗ってその支持台7を矢印A−A’のように第1軸線L
1を中心として左右に往復旋回移動させたり、同時に矢
印B−B’のように第2軸線L2を中心として往復傾斜
移動させることにより、ディスプレイ1上に映し出され
る模擬動作としての映像を制御する。本実施形態の場
合、第1軸線L1は垂直軸線であり、第2軸線L2は水
平軸線である。
【0020】本実施形態の場合、ディスプレイ1上には
スキー場の景色映像及びスノーボードを用いて雪面を滑
走するプレイヤの映像が映し出されるものとする。ま
た、支持台7は、スノーボードを模した形状に形成され
る。また、支持台7のまわりには4個の支柱9が固定さ
れて上方へ延び、それらの支柱9により、オペレータ8
とディスプレイ1との間及び支持台7上に横向きに乗っ
たオペレータ8の前後両側に手摺り部材11が支持され
ている。これらの手摺り部材11は、比較的剛性の高い
棒部材によって形成される。オペレータ8は、これらの
手摺り部材11につかまることにより、操作台7を激し
く動かすことができる。
【0021】支持台7は、例えば図1、図2及び図3に
示す構造を有している。図1は側面図、図2は平面図、
そして図3は正面図を示している。図1において、操作
部5の内部には、位置不動の機枠14に固定された軸受
12,12によって第1軸線L1を中心として回転自在
に、しかし上下移動不能に支持された回転軸13が配設
され、その回転軸13にアーム部材6が固定されてい
る。回転軸13の上端には、図2に示すように、その回
転軸13と一体な断面正方形状の芯部材15と、その芯
部材15を取り囲む断面正方形状で筒形状のケーシング
部材16と、そしてケーシング部材16と芯部材15と
の間に形成される空間内に挿入された弾性部材としての
ゴム17とによって構成された第1抵抗力付与装置18
が設けられる。ケーシング部材16は機枠14に固定さ
れる。弾性部材は、ゴム17以外に、圧縮されたときに
反力を生じる材料、例えば合成樹脂等によって形成でき
る。
【0022】図1において、アーム部材6の下端には、
角筒形状のパイプ基台19が水平方向に延びる状態で強
固に固定される。このパイプ基台19の上には軸受け部
材21a及び21bが固定され、さらにそれらの軸受け
部材によって2本の回転軸22a及び22bが第2軸線
L2を中心として回転自在に支持される。これらの回転
軸22a及び22bの外周面には、支持台7の底面に固
着したブラケット23が固定される。この構成により、
支持台7は、第1軸線L1を中心として水平面内の左右
方向(図2の矢印A−A’方向)へ往復旋回移動可能で
あり、さらに第2軸線L2を中心として図3の矢印B−
B’方向へ往復傾斜移動可能である。
【0023】図1において、操作部5に近い側の回転軸
22aの右端に第2抵抗力付与装置28が設けられる。
この第2抵抗力付与装置28も、第1抵抗力付与装置1
8と同様にして図5に示すように、回転軸22aと一体
な断面正方形状の芯部材25と、その芯部材25を取り
囲む断面正方形状で筒形状のケーシング部材26と、そ
してケーシング部材26と芯部材25との間に形成され
る空間内に挿入された弾性部材としてのゴム27とを有
している。ケーシング部材26はパイプ基台19の上面
に固定される。
【0024】図2において第1抵抗力付与装置18は、
支持台7に外力が加わらない自然状態のときに、各ゴム
17が力学的に平衡となる状態にあり、このとき支持台
7は中立位置に保持される。支持台7が矢印A方向又は
矢印A’方向へ旋回移動すると支持台7を支持する回転
軸13がそれと一体になって回転し、それと同時に芯部
材15がそれと一体になって回転する。芯部材15が回
転すると、各ゴム17がケーシング部材16に押しつけ
られて弾性変形して抵抗力を発生する。この抵抗力は、
回転軸13の回転角度、従って支持台7の旋回角度の大
きさに比例して変化する。
【0025】第2抵抗力付与装置28は、支持台7に外
力が加わらない自然状態のときに、図5において、各ゴ
ム27が力学的に平衡となる状態にあり、このとき支持
台7は図3に実線で示す水平状態の中立位置に保持され
る。支持台7が矢印B方向又は矢印B’方向へ傾斜移動
すると支持台7を支持する回転軸22aがそれと一体に
なって回転し、それと同時に芯部材25がそれと一体に
なって回転する。芯部材25が回転すると、各ゴム27
がケーシング部材26に押しつけられて弾性変形して抵
抗力を発生する。この抵抗力は、回転軸22aの回転角
度、従って支持台7の傾斜角度の大きさに比例して変化
する。
【0026】図1において第1軸線L1を中心として回
転する回転軸13の下端には、その回転軸13の回転角
度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を含む第1角度
センサ29が設けられる。また、第2軸線L2を中心と
して回転する回転軸22aの先端には、その回転軸22
aの回転角度に応じて抵抗値が変化する可変抵抗器を含
む第2角度センサ31が設けられる。
【0027】支持台7の下部には、支持台7の第2軸線
まわりの傾斜移動を禁止するためのロック装置32が配
設される。このロック装置32は、抵抗力発生器33
と、抵抗力調整部34と、そしてレバー35とを有して
いる。抵抗力発生器33は、本体部分36と、その本体
部分36に入出する出力ロッド37と、その出力ロッド
37の先端に固定された押圧片38とを有している。
【0028】抵抗力発生器33の本体部分36は、図4
に示すように、外管43、内管39及び可動子41を有
する。内管39には複数のオリフィス42が設けられ、
さらに出力ロッド37と一体なピストン45が内管39
の内周面を滑り移動する。可動子41の左端部41aは
外管43の後端部とネジ結合し、その左端部41aを回
すことにより可動子41が矢印C方向へ進退移動する。
内管39と外管43との間にはリング状の空間Sが形成
され、その空間Sと内管39の内部とがオリフィス42
によってつながっている。また、可動子41には空間S
に連通する流体通路44が設けられ、可動子41が矢印
C方向へ移動するとき、通路44の開口面積が狭められ
たり、あるいは広められたりして、該部を流れる流体、
例えば油の流量を調節する。
【0029】内管39の内部及び空間Sには流体、例え
ば油が充填されており、この流体の働きによって出力ロ
ッド37に抵抗力が付与される。この抵抗力は、可動子
41の通路44が完全に閉じられて流体の流量が完全に
絞られたときに最大となり、他方、その通路44が完全
に開いて流体の流量が最大流量に設定されたときに最小
となる。抵抗力が最大値になったときには、出力ロッド
37の左方向への進入移動が完全に阻止される状態、い
わゆるロック状態になる。一方、抵抗力が最小値になっ
たときには、出力ロッド37の左方向への自由な進入移
動が許容される。
【0030】本実施形態では、可動子41の端部41a
が角度0゜の基準位置に合わされたときに流体通路44
が全開状態(出力ロッド37のロック解除状態)にな
り、端部41aが角度180゜まで回されたときに通路
44が全閉状態(出力ロッド37のロック状態)にな
り、そして角度0゜から角度180゜までの間はその角
度値に比例して出力ロッド37に対する抵抗力すなわち
ロック力の大きさが変化する。なお、出力ロッド37は
自然状態において、圧縮バネ40によって押されて外管
43から最も突出する状態にある。
【0031】図1において、出力ロッド37の先端に取
り付けた押圧片38は、レバー35の下端に接触する。
レバー35は、図2に示すように、パイプ基台19上に
回転自在に配設された回転軸46の両端に1個づつ固着
されている。つまり、レバー35は、基台19を境とし
て支持台7の下方の左右両側に配設されている。図1に
おいて、支持台7が水平状態にあるとき、出力ロッド3
7がシリンダ本体部分36に対して最も突出して接触片
35を押し上げ、これにより接触片35の先端が実線で
示すように最も上方位置へ押し上げられて、支持台7の
底面に接触する。他方、支持台7が第2回転中心軸線L
2のまわりに傾斜移動すると、接触片35が破線で示す
ように押し下げられて回転し、このとき、出力ロッド3
7がシリンダ本体部分36の内部へ引っ込む。
【0032】出力ロッド37が最も突出してレバー35
の先端が最上位置に置かれ、さらに抵抗力発生器33の
内部流体通路44が全閉状態にセットされると、レバー
35がその最上位置でロック状態となる。この状態にな
ると、支持台7が水平状態を維持した状態でロック状態
になり、この支持台7にオペレータが乗ったとしてもそ
の支持台7は往復傾斜移動すなわち傾斜揺動しない。
【0033】図1において、抵抗力発生器33の後方位
置に配設された抵抗力調整部34は、パイプ基台19の
側部に固定したブラケット47によって回転自在に支持
された回転軸48と、モータ49と、そしてモータ49
の出力回転を回転軸48へ伝達するギヤ列51とを有し
ている。図4において、回転軸48の先端にはドライバ
54が取り付けられており、そのドライバ54が可動子
41の左端部41aに嵌合する。また、図1において、
回転軸48の適所には、回転角度位置を検出するための
マークを備えたホイール52が固定配置され、そのホイ
ール52のマークを検出するために透過型又は反射型の
光センサ53が設けられる。本実施形態では、図4に示
した可動子41の端部41aが基準角度0゜(全開位
置)にあるとき及び角度180゜(全閉位置)にあると
きのそれそれに対応させてホイール52にマークが設け
られる。
【0034】モータ49が作動して回転軸48が角度1
80゜の全閉位置から角度0゜の全開位置まで回転する
と、レバー35従って支持台7はロック状態からロック
解除状態へと状態変化する。この状態変化の際、抵抗力
発生器33によって出力ロッド37に発生する抵抗力
は、ロック状態を実現する最大力から、ほとんど抵抗力
を示さない最小力へと徐々に且つ連続的に小さくなって
ゆく。従って、水平状態にロックされている支持台7の
上にオペレータが乗り、その後、シミュレート動作を開
始するために支持台7のロック状態を解除するとき、支
持台7は瞬間的にロック状態を解除されるのではなくて
徐々にそのロック状態が解除される。
【0035】図6において、筐体3の内部に設置された
制御装置2は、コンピュータを含んだ電気回路によって
構成されていて、例えば図7に示すように、ゲーム演算
部61及び画像合成部62を有する。操作部63は、図
1の操作パネル5aに配置された各種選択ボタン10
や、コイン投入口20から投入されたコインを検知する
コインセンサや、支持台7の旋回角度を検知する第1角
度センサ29や、支持台7の傾斜角度を検知する第2角
度センサ31等を含む。
【0036】ゲーム演算部61は、マップ情報記憶部6
4、移動体情報記憶部65、ゲーム空間演算部66及び
記憶部67を有する。マップ情報記憶部64は、ボード
滑走コースに関する情報を分割マップ情報として記憶す
る。すなわち、コース情報が各地点の平面座標とその地
点の高度座標として記憶されている。移動体情報記憶部
65は、ボードプレイヤの現在位置を3次元座標で記憶
する。ゲーム空間演算部66は、移動体情報記憶部65
からボードプレイヤの現在位置を読み出し、さらに操作
部63からの操作信号及びマップ情報記憶部64からの
地形信号に基づいてボードプレイヤの移動位置を演算
し、そして記憶部67に格納された自然条件の変化や、
風の変化等に従ってボードプレイヤの移動位置を演算す
る。なお、移動体情報記憶部65内の記憶内容は、模擬
動作を表示する手段としてディスプレイ1を用いた関係
上、ゲーム空間演算部66の演算に基づいて1/60秒
ごとに更新される。ゲーム空間演算部66は、支持台7
の上に乗っているオペレータに対応するボードプレイヤ
の位置座標を演算することはもとより、ディスプレイ1
上に映し出される他のボードプレイヤに関する位置座標
も演算する。
【0037】画像合成部62は、3次元演算部68、画
像描画部69及びオブジェクト画像情報記憶部71を有
する。オブジェクト画像情報記憶部71は、コースの映
像を作成するために必要な情報、例えば、ボードプレイ
ヤなどの移動体の画像情報、雪面の地面、山、木、川、
建物などの画像情報を記憶する。3次元演算部68は、
ゲーム空間演算部66から出力されたデータ、すなわち
移動体情報、分割マップ情報等に基づいて、対応する画
像情報をオブジェクト画像情報記憶部71から読み出
し、例えば図8に示すような3次元のゲーム空間を演算
する。この図において、81はボードプレイヤ、82は
旗門、83は建物、84はリフト、85は雪山、そして
86は樹木を示している。
【0038】3次元演算部68は、また、視野外にある
データを除去するクリッピング処理、スクリーン座標系
への透視投影変換及びソーティング処理などの処理を行
ってその処理後のデータを画像描画部69へ出力する。
画像描画部69は、3次元演算部68の出力データをデ
ィスプレイ1で映像表示可能な映像データへ変換する。
例えば、図8に示した3次元ゲーム空間は、図9に示す
ような映像としてディスプレイ1上に表示される。この
映像は、ゲーム空間演算部66による演算処理に基づい
て1/60秒ごとに更新され、オペレータにとっては連
続して変化するスキー場の景色映像として認識される。
【0039】以下、上記構成より成るシミュレータに関
してその動作を説明する。図1において、支持台7の上
にオペレータが乗る前、その支持台7は、第1抵抗力付
与装置18の働きによって旋回揺動範囲内の中立位置に
保持され、さらに第2抵抗力付与装置28の働きによっ
て傾斜揺動範囲内の中立位置すなわち水平状態に保持さ
れる。支持台7は、また、ロック装置32の働きによっ
て水平状態に固定すなわちロックされる。
【0040】その後、図6に示すように、オペレータ8
が支持台7の上に乗る。このとき、支持台7はロック状
態にあるので、それに外力が加わっても揺動しない。そ
の後、コイン投入口20にコインを投入し、さらに選択
ボタン10を操作すると、シミュレータ動作、本実施形
態の場合はスノーボードゲームが開始される。ゲームが
開始されると、図1において、抵抗力調整装置34のモ
ータ49が作動して回転軸48が角度180゜の全閉位
置から角度0゜の全開位置へと回転する。これにより、
抵抗力発生器33の本体部分36内の流体通路44(図
4参照)が全閉位置から全開位置へ向かって徐々に開か
れ、その結果、支持台7に対するロック力が最大値から
最小値へと徐々に解除される。
【0041】ロック力が完全に解除されると、支持台7
は、オペレータ8の操作に従って第2軸線L2を中心と
して自由に往復傾斜移動できる状態となる。このロック
力の解除の際、ロック力は最大力から最小力へと瞬時に
解除されるのでは無く、モータ49の回転軸48の回転
に応じて徐々に小さくなっていくので、支持台7はゲー
ムスタートと共にいきなり自由に傾斜移動できる状態に
なるのではなくて、徐々にその自由状態へと移行する。
なお、本実施形態の場合は、第1軸線L1を中心とする
支持台7の往復旋回移動に関してはロック装置を設けて
いないので、その旋回方向に関しては支持台7はロック
されない。この旋回方向に関してもロック作業が必要な
場合は、ロック装置32と同様なロック装置を回転軸1
3に対して付設する。
【0042】支持台7に関するロック状態が解除された
後、スキー場を滑り降りるときの景色の移り変わりの様
子を模した映像がディスプレイ1上に映し出され、オペ
レータ8はその景色の中をスノーボードに乗ってうまく
滑り降りるように支持台7を両足によって操作する。具
体的には、支持台7を第1軸線L1のまわりに旋回移動
させたり、同時に第2軸線L2のまわりに傾斜移動させ
る。このとき、支持台7の旋回移動の角度及び傾斜移動
の角度は第1角度センサ29及び第2角度センサ31に
よって検出されてゲーム空間演算部66(図7)へ送ら
れる。ゲーム空間演算部66は、それらの角度情報に基
づいて、ディスプレイ1に映し出される景色映像及びボ
ードプレイヤ映像を制御する。このようにオペレータ8
は、支持台7を旋回移動及び傾斜移動させることによ
り、ディスプレイ1によって表現される滑走画面、すな
わち模擬動作に対して積極的に働きかけることができ
る。
【0043】支持台7が第1軸線L1のまわりに旋回移
動して中立位置から角度的に外れると、図2において、
第1抵抗力付与装置18内のゴム17が芯部材15によ
って圧縮されて抵抗力を発生し、この抵抗力が支持台7
を通してオペレータ8に体感される。また、支持台7が
第2軸線L2のまわりに傾斜移動して中立位置すなわち
水平状態から角度的に外れると、図5において、第2抵
抗力付与装置28内のゴム27が芯部材25によって圧
縮されて抵抗力を発生し、この抵抗力が支持台7を通し
てオペレータ8に体感される。これらの抵抗力によりオ
ペレータ8は、雪面を滑走するときの旋回滑走に対する
抵抗力や、スノーボードを立ててエッジング操作を行っ
たときの抵抗力などを臨場感豊かに体感できる。
【0044】本実施形態では、ディスプレイ1上にスノ
ーボードの滑走画面を模擬動作として映し出し、そして
支持台7をスノーボードを模して使用するように設定し
た。従ってオペレータ8は、支持台7の上に横向き状態
で乗りながら支持台7を操作する。また、オペレータは
手摺り部材11を支点として支持台7を大きな角度幅で
往復旋回移動及び往復傾斜移動させることができる。
【0045】疑似スノーボード操作を行う場合、オペレ
ータ8は横向き状態で支持台7の上に乗らなくてはなら
ない。仮にオペレータ8がディスプレイ1に真っ直ぐに
向かい合う状態で支持台7上に乗ったのでは、正常なス
ノーボード操作はできない。このような問題を解消する
ため、図10に示すように、オペレータ8の左右の足裏
8a及び8bを案内するための案内用突起72を支持台
7の上に設けることが望ましい。これらの案内用突起7
2は、ディスプレイ1へ向かう方向(矢印D方向)に関
して左右の足裏の長さに対応したそれぞれの間隔E1及
びE2をおいて互いに平行に並べられているので、オペ
レータ8は必然的に横向きに乗らざるを得なくなり、デ
ィスプレイ1に対して真っ直ぐに乗ってしまう状態を確
実に回避できる。なお、E1及びE2は等しい値とする
こともできるし、あるいは異なった値とすることもでき
る。
【0046】以上、好ましい実施形態を用いて本発明を
説明したが、本発明はその実施形態に限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載された技術的範囲内で種々に
改変できる。例えば、本発明はスノーボード動作に限ら
れず他の任意の動作を模擬対象とするシミュレータにも
適用できる。第1抵抗力付与装置18及び第2抵抗力付
与装置28は、請求の範囲に記載した動作を実現できる
範囲内で上記実施形態に示した構成以外の任意の構成と
することができる。手摺り部材11は、オペレータ8と
ディスプレイ1との間だけに設けても良く、あるいは、
ディスプレイ1に対して横方向を向くオペレータ8の前
後両側だけに設けても良い。また、手摺り部材11の形
状は、単なる直線状の棒部材に限られず、適宜に湾曲す
る棒部材を用いることもできる。
【0047】
【発明の効果】請求項1記載のシミュレータによれば、
オペレータが支持台を旋回移動及び傾斜移動させること
により、ディスプレイなどの表現手段によって表現され
る模擬動作に積極的に働きかけることができる。旋回移
動と傾斜移動とを組み合わせた複合移動によって模擬動
作を制御するので精密な模擬動作を実現できる。また、
第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手段の働きによ
り、地面等からの抵抗力を体験でき、従って、臨場感豊
かな模擬動作を提供できる。
【0048】請求項2記載のシミュレータによれば、第
1軸線と第2軸線とがほぼ直交するので、スノーボード
滑走の模擬動作やスキー滑走の模擬動作等を忠実に再現
できる。
【0049】請求項3記載のシミュレータによれば、非
常に小型で簡単でしかも故障のない安定した構成によっ
て、第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手段に請求
項1記載の動作を達成できる。
【0050】請求項4記載のシミュレータによれば、現
実に動作する物体を用いて表現手段を構成する場合に比
べて、多種多様な模擬動作を表現できる。
【0051】請求項5記載のシミュレータによれば、ス
ノーボードを用いた滑降動作を模擬できる。
【0052】請求項6記載のシミュレータによれば、簡
単な検出機構によって支持台の細かな動きを正確に読み
出すことができる。
【0053】請求項7記載のシミュレータによれば、オ
ペレータが支持台上に横向きになって乗り、そして支持
台を旋回移動方向及び傾斜移動方向に操作する場合で
も、オペレータが手摺り部材につかまって、それを支点
として身体を動かすことにより、支持台の動作量を大き
くできる。
【0054】請求項8記載のシミュレータによれば、オ
ペレータのまわりの広い範囲に手摺り部材が配置される
ので、オペレータは支持台の上で種々の姿勢をとること
が可能になる。
【0055】請求項9記載のシミュレータによれば、オ
ペレータが支持台上で間違った姿勢をとることを防止で
きる。特に、請求項10記載のシミュレータによれば、
スノーボード動作を模擬する場合のように、オペレータ
が支持台上で表現手段に対して横方向を向かなければな
らない場合に好都合である。
【0056】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシミュレータの要部を示す側面図
である。
【図2】図1に示す部分の平面図である。
【図3】図1に示す部分の正面図である。
【図4】図1に示す構造で用いられる要素、特にロック
機構の主要部を示す側面断面図である。
【図5】図1に示す構造で用いられる要素、特に抵抗力
付与機構の主要部を示す正面断面図である。
【図6】本発明に係るシミュレータの一実施形態の全体
の外観を示す斜視図である。
【図7】図6に示すシミュレータに用いられる電気制御
系の一例を示すブロック図である。
【図8】図6のシミュレータで表現される模擬動作の一
例を3次元的に示す図である。
【図9】図8に示す3次元空間をディスプレイ上に2次
元的に表示した状態を示す図である。
【図10】支持台の改変例を示す平面図である。
【符号の説明】 1 ディスプレイ(表現手段) 2 制御装置 3 筐体 6 アーム部材 7 支持台 8 オペレータ 11 手摺り部材 13 回転軸 14 機枠 15,25 芯部材 16,26 ケーシング部材 17,27 ゴム(弾性部材) 18 第1抵抗力付与装置 19 パイプ基台 21a,21b 軸受け部材 22a,22b 回転軸 23 ブラケット 28 第2抵抗力付与装置 29 第1角度センサ 31 第2角度センサ 32 ロック装置 33 抵抗力発生器 34 抵抗力調整器 35 レバー L1 第1軸線 L2 第2軸線

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オペレータの動作に対応して表現手段に
    よって模擬動作を表現するシミュレータにおいて、 第1軸線を中心として往復旋回移動可能であり且つ第1
    軸線と交わる方向に延びる第2軸線を中心として往復傾
    斜移動可能であって、オペレータを乗せるための支持台
    と、 支持台を自然状態下で第1軸線に対して中立位置に保持
    すると共に、支持台がその中立位置から外れる方向へ旋
    回移動するときその支持台に抵抗力を加える第1抵抗力
    付与手段と、 支持台を自然状態下で第2軸線に対して中立位置に保持
    すると共に、支持台がその中立位置から外れる方向へ傾
    斜移動するときその支持台に抵抗力を加える第2抵抗力
    付与手段と、 支持台の第1軸線及び第2軸線のまわりの往復移動に応
    じて表現手段による模擬動作を制御する制御手段とを有
    することを特徴とするシミュレータ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のシミュレータにおいて、
    第2軸線は第1軸線に対して直角方向に延びることを特
    徴とするシミュレータ。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のシミュレー
    タにおいて、第1抵抗力付与手段及び第2抵抗力付与手
    段の少なくとも1つは、 支持台と一体に動く断面角形状の芯部材と、 その芯部材を包囲する断面角形状のケーシング部材と、 芯部材とケーシング部材との間の空間に配設された弾性
    部材とを有することを特徴とするシミュレータ。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のうちの少なくと
    もいずれか1つに記載のシミュレータにおいて、表現手
    段は仮想ゲーム空間を映像として表現するディスプレイ
    であることを特徴とするシミュレータ。
  5. 【請求項5】 請求項1から請求項4のうちの少なくと
    もいずれか1つに記載のシミュレータにおいて、 支持台は雪面滑降用の単一板であるスノーボードを模し
    て形成され、 表現手段はスキー場の景色を仮想ゲーム空間として映像
    表示することを特徴とするシミュレータ。
  6. 【請求項6】 請求項1から請求項5のうちの少なくと
    もいずれか1つに記載のシミュレータにおいて、制御手
    段は、 支持台の第1軸線のまわりの旋回角度を検出するために
    その第1軸線の軸線上に配設された第1回転角度検出手
    段と、 支持台の第2軸線のまわりの傾斜角度を検出するために
    その第2軸線の軸線上に配設された第2回転角度検出手
    段とを有することを特徴とするシミュレータ。
  7. 【請求項7】 請求項1から請求項6のうちの少なくと
    もいずれか1つに記載のシミュレータにおいて、支持台
    のまわりの空間内にオペレータを支えるための手摺り部
    材を設けたことを特徴とするシミュレータ。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のシミュレータにおいて、
    手摺り部材は、支持台上に横向きに乗ったオペレータと
    表現手段との間及びそのオペレータの前後両側において
    オペレータに対して横方向に延びるように配置された棒
    部材であることを特徴とするシミュレータ。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項8のうちの少なくと
    もいずれか1つに記載のシミュレータにおいて、支持台
    上にオペレータの足を案内するための案内用突起を設け
    たことを特徴とするシミュレータ。
  10. 【請求項10】 請求項9記載のシミュレータにおい
    て、案内用突起は、表現手段に向かう方向に関して足の
    長さに対応した間隔をおいて互いに平行に並べられた複
    数の突起によって構成されることを特徴とするシミュレ
    ータ。
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