JPH09325682A - 水上走行シミュレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水面を移動する移動体ととして設定されたラ
イド部に対し、水面移動時と同様なソフトな振動を与
え、リアリティーの高い水上走行感を使用者に体感させ
ることができる水上走行シミュレータを提供すること。 【解決手段】 水面を移動する移動体として設定された
ライド部５４と、前記ライド部を上下動させる空圧アク
チュエータ１０と、前記移動体の移動するシミュレーシ
ョン空間の演算を行ない、前記空圧アクチュエータの空
圧を制御する演算制御部とを含む水上走行シミュレータ
である。前記演算制御部は、前記空圧アクチュエータに
空気が充填された状態を基準状態として、空圧アクチュ
エータの空圧を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水上走行シミュレー
タ、特に移動体として設定されたライド部に乗った人間
に対し、移動体の水面走行時と同様な体感を与える水上
走行シミュレータに関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】水上走
行シミュレータは、例えばゲームの分野や、モータボー
ト、水上バイクなどの運転教習用の分野への適応が考え
られる。

【０００３】このような水上走行シミュレータにおい
て、人間の乗るライド部は、ベース上に体感振動発生型
の支持装置を介して支持されることが多い。例えば、プ
レーヤが水上走行体を操縦するゲーム装置を例にとる
と、水上走行体を型どったライド部がベース部上に支持
装置を用いて支持され、ライド部に乗ったプレーヤは、
ディスプレイ上に表示されるゲーム画面を見ながら、水
上走行体を運転する。この時、水上走行体が水面を滑走
する体感をプレーヤに与えるため、走行体の走行環境に
合わせて、前記支持装置がライド部に上下方向への振動
を与える。これにより、実際の走行体、例えば水上走行
バイクやモーターボートなどを運転する場合と同様な体
感をプレーヤに与えることができる。

【０００４】しかし、従来の支持装置は、ライド部の上
下方向への動作、特にそのピッチング動作を油圧シリン
ダなどを用いて行なっていた。このため、水上走行体が
水面を漂う浮遊感や、水面走行時の浮遊感を再現するこ
とが難しく、発生する振動がリアリティーの乏しいもの
となってしまうという問題があった。

【０００５】即ち油圧シリンダなどを用いた支持装置
は、実際の路面上を走行するバイクや自動車などの振動
を演出する場合には極めて好適なものであるが、発生す
る振動が堅い感じのものとなってしまうため、水上走行
体の体感振動発生装置としては問題があった。

【０００６】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、その目的は、水面を移動する移動体として設
定されたライド部に対し、水面移動時と同様なソフトな
振動を与え、リアリティーの高い水上走行感を使用者に
体感させることができる水上走行シミュレータを提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、水面を移動する移動体として設
定されたライド部と、前記ライド部を上下動させる空圧
アクチュエータと、前記移動体の移動するシミュレーシ
ョン空間の演算を行ない、前記空圧アクチュエータの空
圧を制御する演算制御手段と、を含み、前記演算制御手
段は、前記空圧アクチュエータに空気が充填された状態
を基準状態として、空圧アクチュエータの空圧を制御す
ることを特徴とする。

【０００８】本発明の水上走行シミュレータは、水上走
行時におけるソフトな振動を発生させるため、空圧アク
チュエータを振動発生手段として用いる。この空圧アク
チュエータの制御は、通常、オン状態と、オフ状態とを
切り換えることにより行われる。

【０００９】図１には、空圧アクチュエータ１０の原理
図が示されている。同図に示すよう、空圧アクチュエー
タ１０は、弁Ａを開け、弁Ｂを閉めた状態でポンプ１２
から空気が供給されるようにオン制御され、そのストロ
ークが伸びる。そして、弁Ｂを開け、弁Ａを閉めた状態
で空気が排出されるようにオフ制御され、そのストロー
クが縮む。

【００１０】従って、前記オン制御時には、空圧アクチ
ュエータ１０は、図２に示すようストロークが伸びつつ
ある状態１００と、ストロークが伸びきった状態（最大
ストローク長の状態）１１０との２つの状態をとること
になる。また、オフ制御時には、空圧アクチュエータ１
０は、ストロークが縮みつつある状態１２０と、ストロ
ークが縮みきった状態（最小ストローク長の状態）１３
０の２つの状態をとることになる。

【００１１】一般に空圧アクチュエータ１０の制御機構
は、このように４つの状態１００、１１０、１２０、１
３０をとることができるが、その機構上、特別な制御装
置を設けない限り、ストロークの長さを最大ストローク
長と最小ストローク長の間の任意の値に固定的に制御す
ることはできない。

【００１２】従って、このような使用環境のもとでは、
どのようにして空圧アクチュエータ１０を用い、ライド
部に対し水上走行と同様な上下動を与えることができる
かが問題となる。

【００１３】ストロークが伸びつつある状態１００、ス
トロークが縮みつつある状態１２０の傾きα、βは、空
圧アクチュエータ１０に空気の入る速度、抜ける速度を
表しており、これらの値はそれぞれ弁Ａ、弁Ｂを通る空
気量に依存する。しかも、これらの傾きα、βは、空圧
アクチュエータ１０にかかる荷重により変化するため、
不特定多数の使用者を対象とするシミュレータでは、こ
れを推測することはできない。即ち、このような空圧ア
クチュエータ１０では、構造的に一旦空気弁Ａ、Ｂを選
んでしまうと、傾きα、βはプログラムで変更すること
はできない。

【００１４】不特定多数の使用者に対応することを考え
ながら、移動体が水上を任意の振動インターバルで上下
動しながら移動する水上走行感を表現する為に、本発明
者は、図３、図４に示す二とおりのオペレーションを考
えた。

【００１５】図３は、振動と振動との間を、ストローク
が縮みきった状態１３０に制御する手法であり、図４
は、振動と振動との間をストロークが伸びきった状態１
１０に制御する手法である。空圧アクチュエータ１０の
耐久性などの問題から、図３に示すオペレーションを採
用することも考えられるが、この手法を水上走行シミュ
レータに用い、ライド部の上下動を行うと、エアクッシ
ョンが全く無い状態が発生し、ライド部が水上を走行し
ているような浮遊感を使用者に体感させることはできな
い。

【００１６】このため、本発明者は、図４に示すよう
に、振動と振動との間の基準状態を空気が充填された状
態（エアクッションがある状態）、例えばストロークが
伸びきった状態１１０に制御することにより、空圧アク
チュエータのエアクッションを利用し使用者に常に水面
を走行しているような浮遊感を与えながら、ライド部に
振動を発生させることができる。

【００１７】これにより、本発明の水上走行シミュレー
タは、ライド部に乗る使用者に対し、水面を移動する移
動体に乗った場合と同様な振動を体感させ、リアリティ
ーの高い水上走行シミュレーションを行うことが可能と
なる。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１において、前
記ライド部は、前方が回動自在に固定され、後方が前記
空圧アクチュエータにより上下動されることを特徴とす
る。

【００１９】本発明によれば、ライド部は、空圧アクチ
ュエータにより先端部が固定された状態で後方が上下動
される為、水上走行時におけるピッチング動作を再現
し、使用者に体感させることができる。

【００２０】請求項３の発明は、請求項１、２のいずれ
かにおいて、前記空圧アクチュエータにより上下動され
る前記ライド部を、ベース上に揺動自在に支持する揺動
支持手段を含み、前記揺動支持手段による揺動と前記空
圧アクチュエータによる上下動を組み合わせて前記ライ
ド部の水上走行を表現することを特徴とする。

【００２１】本発明の水上走行シミュレータによれば、
支持手段による揺動と、空圧アクチュエータによる上下
動とを組み合わせてライド部に与え、ライド部の水上走
行感を表現する構成を採用している。これにより、例え
ば、水上走行時におけるライド部の左右の傾きや、上下
動を使用者に体感させることができ、水上走行をより高
いリアリティーを持ってプレーヤに体感させることがで
きる。

【００２２】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ
かにおいて、前記演算制御手段は、前記移動体のジャン
プ動作時には、着水予定時間から逆算したタイミング
で、着水時の衝撃発生用空圧制御を開始することを特徴
とする。

【００２３】即ち、水上走行シミュレータにおいて、移
動体が水面をジャンプした場合には、その着水予定時間
はコンピュータの計算により予め算出することができ
る。従って、移動体のジャンプ動作時には、着水時の衝
撃発生用空圧制御を、着水予定時間から逆算した時間か
ら開始する。これにより、ライド部にジャンプ着水時に
おける大きな衝撃を空圧アクチュエータを用いて与える
ことができ、よりリアリティーの高い水上走行感を再現
することができる。

【００２４】特に、本発明の水上走行シミュレータによ
れば、プレーヤの操縦する移動体がジャンプ台を用いて
ジャンプした場合や、大きな波によりジャンプした場合
などにおける着水感覚を正確なタイミングで表現するこ
とができる為、より現実感の高い水上走行シミュレータ
を実現することができる。

【００２５】また、請求項５の発明は、請求項４におい
て、前記着水時の衝撃発生用空圧制御は、基準状態に制
御した空圧の減圧を、着水予定時間から逆算したタイミ
ングで、開始し、空圧の増加を着水タイミングで開始す
るシーケンス制御であることを特徴とする。

【００２６】本発明によればシーケンス制御により、着
水時の衝撃発生用の空圧制御を行うことにより、より簡
単なプログラムで、着水時の衝撃を再現することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施例の形態
を、図面に基づき詳細に説明する。

【００２８】図６には、本発明が適用された水上走行バ
イクゲーム装置の一例が示されている。実施例のゲーム
装置は、床面に設置されるベース部３０上に、プレーヤ
Ｐの乗る水上バイク体５０が設けられると共に、その前
方にゲーム画面が表示されるディスプレイ４０が設けら
れている。

【００２９】前記水上バイク体５０は、水上バイクと同
様な外観形状を有しており、図８〜図１０に示す揺動型
の支持装置５８を用いてベース部３０上に揺動自在に取
付け固定されている。そして水上バイク体５０に乗った
プレーヤＰは、ディスプレイ４０上に表示されるゲーム
画面を見ながら、この画面内を走行する自分の水上バイ
クを、ハンドル５９を操作し、さらには体重移動により
水上バイク体５０を左右に傾けながら運転し、ゲームを
楽しむことができる。

【００３０】図７には、前記水上バイク体５０の外観が
概略的に示されている。

【００３１】この水上バイク体５０は、取付けボード５
２と、プレーヤの乗るライド部５４とを含んで構成され
る。ライド部５４は、水上バイクと同様な外観を有する
ように構成されており、このライド部５４に乗ったプレ
ーヤＰが、ハンドルポール５７を図中矢印方向へ引き起
こし、ハンドル５９を進行方向に対し左右方向へ操作で
きるように構成されている。さらに、このライド部５４
は、その前方下部が連結部５６を介して取付けボード５
２に対し回動自在に連結固定され、その後ろ側下部が空
圧アクチュエータ１０を介して取付けボード５２へ取付
け固定されている。従って、後述する演算制御手段を用
い空圧アクチュエータ１０を伸縮させることにより、ラ
イド部５４は連結部５６を中心として図中矢印３００方
向へ上下動し、ライド部５４が水面の波などに合わせて
ピッチング動作しながら水上走行する状況をシュミレー
トすることができる。

【００３２】図８〜図１０に示すように、実施例の支持
装置５８は、ベース部３０上に水上走行体５０を揺動自
在に支持するものである。この支持装置５８は、水上走
行体５０の前側を、その下方に位置する第１の支点Ｘで
ベース部３０上に連結する支持機構部６０と、前記水上
走行体５０の後ろ側を、その上方に位置する仮想揺動中
心Ｙを中心に揺動自在に支持する揺動機構部７０とを含
んで構成される。

【００３３】そして、前記第１の支点Ｘと、仮想揺動中
心Ｙとを結ぶ仮想中心軸２００を中心として、水上走行
体５０をベース部３０に対し揺動自在に支持するもので
ある。

【００３４】前記支持機構部６０は、水上走行体５０の
取付けボード５２の前側下端位置から、下方に延設され
た支持アーム６２と、この支持アーム６２の先端側をベ
ース部３０上に回動自在に軸支するボールジョイント部
６４とを含んで構成される。このボールジョイント部６
４の取付け位置が、前述した第１の支点Ｘとなる。

【００３５】前記揺動機構部７０は、図９、図１０に示
す一対の揺動アーム７２ａ，７２ｂを含んで構成され、
この揺動アームの上端側がボールジョイント部７４ａ，
７４ｂを用いて、ベース部３０から立設された支持部３
２に回動自在に軸支され、その下端部がボールジョイン
ト部７６ａ，７６ｂを用いて、取付けボード５２の後端
部に回動自在に軸支されている。ここにおいて、前記一
対の揺動アーム７２ａ，７２ｂはその長さが等しく形成
されており、しかもボールジョイント部７４ａ，７４ｂ
間の距離に比べ、ボールジョイント部７６ａ，７６ｂ間
の距離が大きくなるように設定されている。

【００３６】これにより、図１０に示すように、この揺
動機構部７０は、４節回転連鎖されたリンク機構と同じ
揺動動作を行うことになる。

【００３７】特に、実施例の、揺動機構部７０は、台形
リンク機構を採用しているため、図１０に示すようにリ
ンク機構が左右方向に揺動すると、その揺動角度に合わ
せて仮想揺動中心Ｙも移動する。例えば、図中右方向に
揺動すると、仮想揺動中心は、Ｙ−２に示すように左方
向に移動し、または逆に左方向に揺動すると、仮想揺動
中心はＹ−１に示すように右方向へ移動する。

【００３８】これにより、プレーヤＰが水上走行体５０
を左右方向に揺動すると、第１の支点Ｘと仮想揺動中心
Ｙとを結ぶ仮想中心軸２００も移動するため、例えは水
上バイクを傾けて水面をカーブ際に、水上バイクのテー
ル部分が回転半径の外側に向けてスライドする感覚を再
現でき、よりリアリティーの高い水上バイクゲームを実
現することができる。

【００３９】特に実施例のゲームに装置によれば、この
支持装置５８の動作による揺動動作と、前述した空圧ア
クチュエータ１０の上下動とを組合わせることにより、
実際の水上バイクの走行動作に近い状況を再現し、プレ
ーヤに体感させることが可能となる。

【００４０】すなわち、水上走行体５０を左右方向に揺
動するにより、水上バイクを傾けながらカーブ走行する
状態を再現でき、このとき水面に波などがある場合に
は、この波の影響を空圧アクチュエータ１０で再現でき
る。このようにすることにより、波のある水面を水上バ
イクで走行する状態を、体感的に正確に再現することが
可能となる。

【００４１】次に、前記空圧アクチュエータ１０の制御
動作を詳細に説明する。

【００４２】図１には、本実施例のゲーム装置の機能ブ
ロック図が概略的に示されている。

【００４３】実施例のゲーム装置は、プレーヤＰの操縦
する水上バイクが走行する３次元ゲーム空間を演算する
演算制御部１４と、演算された３次元ゲーム空間を所定
視点位置から見た画像を合成し、ディスプレイ４０上に
表示する画像合成部１６とを含んで構成される。

【００４４】前記演算制御部１４は、プレーヤＰの操縦
する水上バイクの走行状況に基づき、弁Ａ、弁Ｂをオ
ン、オフ制御し、空圧アクチュエータ１０による前述し
たピッチング動作の制御を行う。

【００４５】本実施例において、前記演算制御部１４
は、空圧アクチュエータ１０に空気が充填された状態を
基準状態とし、この空圧制御を行うことを特徴とする。

【００４６】図４には、その具体的な制御パターンが示
されている。

【００４７】振動と振動との間は、弁Ａを開け、弁Ｂを
閉め、空圧アクチュエータ１０をそのストロークが伸び
きった状態１１０に制御する。この状態を、本実施例に
おいては基準状態として用いる。

【００４８】これにより、ライド部５４に乗ったプレー
ヤＰは、空圧アクチュエータ１０のエアーによる柔らか
なクッション感覚を体感でき、水面に漂う水上バイクの
浮遊感を感じることができる。

【００４９】そして、振動を発生させる場合には、空圧
アクチュエータ１０を振動の大きさに合わせて所定時間
オフ制御し、次にオン制御するオン、オフ切替制御を行
う。即ち、基準状態１１０から、弁Ｂを開け、弁Ａを閉
め、ストロークが縮みつつあるオフ状態１２０となる制
御を時間ｔa だけ行い、次に弁Ａを開け弁Ｂを閉めスト
ロークが伸びつつあるオン状態１００となる制御を時間
ｔb 行う。これにより、水上走行体５０には、空圧アク
チュエータ１０の沈み込みと、伸び上がりによる振動が
与えられ、水上バイクが波の上をピッチングしながら走
行する状況を再現することができる。

【００５０】特に、本実施例によれば、前記ｔa 、ｔb
の時間を制御することで、水上バイクが、大きな波によ
って大きくピッチングする場合や、小さな波で小さくピ
ッチングする場合を正確に表現することができる。

【００５１】なお、このような空圧アクチュエータ１０
の制御を行う際に、前記時間ｔa を長くとりすぎ、空圧
アクチュエータ１０のストロークが縮みきった状態１３
０とならないようにすることが好ましい。ストロークが
縮みきった状態では、エアクッションが無いためプレー
ヤＰに波の上を漂うような浮遊感を与えることができ
ず、水上バイクとしての走行感を損ねるおそれがあるか
らである。

【００５２】更に、実施例の演算制御部１４は、水上バ
イクが空中をジャンプして着水するときの衝撃を、図５
に示すようなシーケンス空圧制御により実現している。
例えば、水上バイクが、ジャンプ台を用いて、ｔ00のタ
イミングでジャンプを行うと、この時の飛び出し角度、
飛び出しスピード等により、演算制御部１４は予めその
着水時点ｔ02を予測演算する。そして、着水時点ｔ02か
ら所定期間Ｔ手前のタイミングｔ01から、着水時の衝撃
発生用シーケンス空圧制御を開始する。このシーケンス
空圧制御は、まずタイミングｔ01において、空圧アクチ
ュエータ１０を基準状態１１０からストロークが縮みつ
つある状態であるオフ状態１２０にきり換え制御し、次
に着水タイミングｔ02において、空圧アクチュエータ１
０をストロークが伸びつつあるオン状態１００に切替制
御をする。これにより、空圧アクチュエータ１０の空気
圧は、着水タイミングｔ02において空気圧が最も低いＶ
字型の空圧制御パターンを示すことになるため、着水タ
イミングｔ02において、プレーヤＰに大きな衝撃を体感
させることができる。即ち、プレーヤＰは、着水タイミ
ングｔ02において、急激に下から突き上げるような衝撃
を体感することができ、ディスプレイ上に表示される着
水時のゲーム画面とあいまって、プレーヤＰに対し、水
上走行バイクで空中をジャンプし、着水した時の状況を
正確にシミュレートすることができる。

【００５３】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で各種の変形実施が
可能である。

【００５４】例えば、前記実施例では、本発明を水上走
行バイクを操縦するゲーム装置に適用する場合を例にと
り説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、ゲーム
装置以外の各種運転教習用のシミュレータにも適応する
ことができる。

【００５５】更に、水上走行バイク以外のシミュレー
タ、例えば、モーターボート、ウィンドサーフィン、水
上スキー等の各種水上移動体用のシミュレータとして適
用可能である。

【００５６】また、前記実施例では、ライド部５４の前
方を回動自在に軸支し、後方を空圧アクチュエータを用
いて上下動するものを例にとり説明したが、空圧アクチ
ュエータの配置はこれに限らず、必要に応じ各種の構成
を採用することができる。例えば、空圧アクチュエータ
を前後左右に配置し、ライド部全体を空圧アクチュエー
タを用いて上下動するように形成してもよい。

【００５７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水上走行シミュレータの一例の機能ブ
ロック図である。

【図２】実施例に用いられる空圧アクチュエータの動作
説明図である。

【図３】空圧アクチュエータを、ストロークが縮みきっ
た状態を基準として制御する場合の説明図である。

【図４】空圧アクチュエータを、ストロークが伸びきっ
た状態を基準として制御する場合の説明図である。

【図５】水上走行体がジャンプし、着水する場合の衝撃
発生動作の説明図である。

【図６】本発明が適用された水上バイク用ゲーム装置の
概略説明図である。

【図７】図６に示す装置に用いられる水上走行体の概略
説明図である。

【図８】実施例の装置に用いられる支持装置の概略説明
図である。

【図９】実施例の装置に用いられる支持装置の概略説明
図である。

【図１０】実施例の装置に用いられる支持装置を、後ろ
側から見た場合の動作を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 空圧アクチュエータ １４ 演算制御部 ３０ ベース部 ５２ 取付けボード ５４ ライド部 ５６ 連結部 ５８ 支持装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水面を移動する移動体として設定された
   ライド部と、 前記ライド部を上下動させる空圧アクチュエータと、 前記移動体の移動するシミュレーション空間の演算を行
   ない、前記空圧アクチュエータの空圧を制御する演算制
   御手段と、 を含み、 前記演算制御手段は、 前記空圧アクチュエータに空気が充填された状態を基準
   状態として、空圧アクチュエータの空圧を制御すること
   を特徴とする水上走行シミュレータ。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記ライド部は、 前方が回動自在に固定され、後方が前記空圧アクチュエ
   ータにより上下動されることを特徴とする水上走行シミ
   ュレータ。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれかにおいて、 前記空圧アクチュエータにより上下動される前記ライド
   部を、ベース上に揺動自在に支持する揺動支持手段を含
   み、 前記揺動支持手段による揺動と前記空圧アクチュエータ
   による上下動とを組み合わせて前記ライド部の水上走行
   を表現することを特徴とする水上走行シミュレータ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記演算制御手段は、 前記移動体のジャンプ動作時には、着水予定時間から逆
   算したタイミングで、着水時の衝撃発生用空圧制御を開
   始することを特徴とする水上走行シミュレータ。
5. 【請求項５】 請求項４において、 前記着水時の衝撃発生用空圧制御は、 基準状態に制御した空圧の減圧を、着水予定時間から逆
   算したタイミングで開始し、空圧の増加を着水タイミン
   グで開始するシーケンス制御であることを特徴とする水
   上走行シミュレータ。