WO2024161820A1 - ばね機構の制御方法、ばね機構の制御装置、及びプログラム - Google Patents

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WO2024161820A1
WO2024161820A1 PCT/JP2023/045157 JP2023045157W WO2024161820A1 WO 2024161820 A1 WO2024161820 A1 WO 2024161820A1 JP 2023045157 W JP2023045157 W JP 2023045157W WO 2024161820 A1 WO2024161820 A1 WO 2024161820A1
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WO
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spring mechanism
user
spring
controlling
information
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/045157
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English (en)
French (fr)
Inventor
俊之 清水
信夫 足立
明子 藤瀬
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Filing date
Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/20—Input arrangements for video game devices
    • A63F13/21—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types
    • A63F13/218—Input arrangements for video game devices characterised by their sensors, purposes or types using pressure sensors, e.g. generating a signal proportional to the pressure applied by the player
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63F—CARD, BOARD, OR ROULETTE GAMES; INDOOR GAMES USING SMALL MOVING PLAYING BODIES; VIDEO GAMES; GAMES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • A63F13/00—Video games, i.e. games using an electronically generated display having two or more dimensions
    • A63F13/25—Output arrangements for video game devices
    • A63F13/28—Output arrangements for video game devices responding to control signals received from the game device for affecting ambient conditions, e.g. for vibrating players' seats, activating scent dispensers or affecting temperature or light
    • A63F13/285—Generating tactile feedback signals via the game input device, e.g. force feedback
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer

Definitions

  • This disclosure relates to a method for controlling a spring mechanism, a device for controlling a spring mechanism, and a program.
  • Patent document 1 discloses a game device that allows the player to intuitively control the character's jump by linking the player's jump with the character's jump on the game screen.
  • Patent Document 2 discloses a display system that can provide an effective presentation by equipping a footwear device with a sensory stimulation unit that stimulates the senses of the user's feet, and reproducing the sensation of the foot by controlling the sensory stimulation unit in response to the user's actions in response to the display on the display unit, or reproducing the sensation of shoes by controlling the sensory stimulation unit in response to the user's footwear selection operation.
  • Patent Documents 1 and 2 do not consider at all that, in XR technologies such as VR, AR, or MR, the load of a virtual object in a virtual space is reproduced for a user in real space by having the user wear shoes equipped with a spring mechanism with a variable spring constant and controlling the spring constant of the spring mechanism, or that the load of the virtual space is reproduced in real space.
  • XR technologies such as VR, AR, or MR
  • the present disclosure aims to provide a method for controlling a spring mechanism, a device for controlling a spring mechanism, and a program that can control the spring constant of a spring mechanism based on a load related to a user or real space and a load related to a virtual object or virtual space, thereby reproducing the load of a virtual object for a user, or reproducing the load of a virtual space in real space.
  • a method of controlling a spring mechanism is a method of controlling a spring mechanism that can variably control a spring constant, in which a control device acquires first information indicating a load on a user whose movement is assisted by the spring mechanism, acquires second information indicating a load on a virtual object corresponding to the user, and controls the spring constant of the spring mechanism based on the acquired first information and second information.
  • a method of controlling a spring mechanism is a method of controlling a spring mechanism in which the spring constant can be variably controlled, in which a control device acquires first information indicating a load related to a real space in which a user whose movement is assisted by the spring mechanism is located, acquires second information indicating a load related to a virtual space corresponding to the real space, and controls the spring constant of the spring mechanism based on the acquired first information and second information.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a spring-loaded shoe according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a side view illustrating a schematic configuration of one spring mechanism. 10 is a top view showing a schematic positional relationship between the leaf spring and the upper surface of the upper portion of the main body.
  • FIG. 11 is a side view showing a schematic diagram of a state in which the spring constant of the spring mechanism is changed;
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a mechanism for rotating a leaf spring.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a mechanism for rotating a leaf spring.
  • FIG. 1 is a diagram showing a simplified overall configuration of an XR system. 3 is a diagram showing functions of a processing unit and information held in a storage unit; FIG. FIG.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a simplified example of user capability information.
  • FIG. 13 is a diagram showing a simplified example of character ability information.
  • 11 is a flowchart showing a flow of processing executed by a processing unit in the first processing example.
  • 4 is a timing chart showing timing of controlling a spring constant.
  • 13 is a flowchart showing a flow of processing executed by a processing unit in the second processing example. 4 is a timing chart showing timing of controlling a spring constant.
  • 13 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit in the third processing example.
  • 13 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit in the fourth processing example.
  • 13 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit in the fifth processing example.
  • XR cross reality
  • VR virtual reality
  • AR augmented reality
  • MR mixed reality
  • XR space virtual space
  • the expression in the XR space is mainly video and audio, but it is desired to realize a means that allows a user to experience actions or experiences in a virtual space more realistically in the real space by reproducing the motor ability of a virtual object in the XR space to a user in the real space, or reproducing the weight environment of the XR space in the real space.
  • the inventor has discovered that by having a user wear shoes equipped with a spring mechanism with a variable spring constant and controlling the spring constant of the spring mechanism, it is possible to reproduce the athletic ability of a virtual object in XR space for a user in real space, or to reproduce the gravitational environment of XR space in real space, and has arrived at the present disclosure.
  • the method for controlling a spring mechanism according to the first aspect of the present disclosure is a method for controlling a spring mechanism in which the spring constant can be variably controlled, in which a control device acquires first information indicating a load on a user whose movement is assisted by the spring mechanism, acquires second information indicating a load on a virtual object corresponding to the user, and controls the spring constant of the spring mechanism based on the acquired first information and second information.
  • the control device controls the spring constant of the spring mechanism based on the acquired first information and second information. This makes it possible to control the spring constant of the spring mechanism based on the load on the user and the load on the virtual object, and as a result, it becomes possible to reproduce the load of the virtual object for the user.
  • the load on the user or the virtual object may include the motor ability of the user or the virtual object.
  • the mechanical energy of the user may be calculated
  • the mechanical energy of the virtual object may be calculated
  • the spring constant of the spring mechanism may be controlled based on the difference between the mechanical energy of the user and the mechanical energy of the virtual object.
  • the third aspect by controlling the spring constant based on the difference between the mechanical energy of the user and the mechanical energy of the virtual object, it is possible to appropriately control the spring constant of the spring mechanism.
  • the athletic ability includes jumping power
  • the mechanical energy of the user includes potential energy of the user who jumps and potential energy due to the elastic force of the spring mechanism
  • the mechanical energy of the virtual object includes potential energy of the virtual object who jumps.
  • the spring constant of the spring mechanism can be appropriately controlled by using the potential energy of the user who jumped, the potential energy due to the elastic force of the spring mechanism, and the potential energy of the virtual object who jumped.
  • the spring mechanism control method may further include, in any one of the first to fourth aspects, acquiring the fatigue level of the user and the fatigue level of the virtual object, and in controlling the spring constant of the spring mechanism, further controlling the spring constant of the spring mechanism based on the fatigue level of the user and the fatigue level of the virtual object.
  • the spring constant of the spring mechanism based on the fatigue level of the user and the fatigue level of the virtual object, it is possible to reproduce the change in athletic ability according to the fatigue level of either the user or the virtual object in the other of the user and the virtual object.
  • the method for controlling a spring mechanism is a method for controlling a spring mechanism in which the spring constant can be variably controlled, in which a control device acquires first information indicating a load related to a real space in which a user whose movement is assisted by the spring mechanism is located, acquires second information indicating a load related to a virtual space corresponding to the real space, and controls the spring constant of the spring mechanism based on the acquired first information and second information.
  • control device controls the spring constant of the spring mechanism based on the acquired first information and second information. This makes it possible to control the spring constant of the spring mechanism based on the load related to the real space and the load related to the virtual space, and as a result, it becomes possible to reproduce the load in the virtual space in the real space.
  • the load related to the real space or the virtual space may include a gravity value of the real space or the virtual space.
  • the seventh aspect it is possible to reproduce the gravity value in virtual space in real space.
  • the spring mechanism control method may be the seventh aspect, in which the spring constant of the spring mechanism is controlled based on the difference between gravity at the location of the user and gravity at the location of the virtual object.
  • the eighth aspect by controlling the spring constant based on the difference between gravity at the user's location and gravity at the virtual object's location, it becomes possible to appropriately control the spring constant of the spring mechanism.
  • the user may include a person wearing shoes in which the spring mechanism is arranged in the sole.
  • the ninth aspect by controlling the spring constant of a spring mechanism arranged in the sole of the shoe worn by the user, it is possible to control the user's jumping power or the floating sensation experienced by the user.
  • the spring mechanism control method may change the spring constant of the spring mechanism when the contracted spring mechanism starts to expand.
  • the spring mechanism control method in any one of the first to tenth aspects, further determines the degree of motion safety of the user, and in controlling the spring constant of the spring mechanism, further controls the spring constant of the spring mechanism based on the degree of motion safety of the user.
  • the eleventh aspect by controlling the spring constant based on the user's motion safety, it is possible to prevent a user from jumping indoors and colliding with the ceiling.
  • the spring mechanism control device is a spring mechanism control device capable of variably controlling a spring constant, and includes an acquisition unit that acquires first information indicating a load on a user whose motion is assisted by the spring mechanism and second information indicating a load on a virtual object corresponding to the user, and a control unit that controls the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition unit.
  • control unit controls the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition unit. This makes it possible to control the spring constant of the spring mechanism based on the load on the user and the load on the virtual object, and as a result, it becomes possible to reproduce the load of the virtual object for the user.
  • the spring mechanism control device is a spring mechanism control device capable of variably controlling a spring constant, and includes an acquisition unit that acquires first information indicating a load related to a real space in which a user whose movement is assisted by the spring mechanism is located, and second information indicating a load related to a virtual space corresponding to the real space, and a control unit that controls the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition unit.
  • control unit controls the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition unit. This makes it possible to control the spring constant of the spring mechanism based on the load related to the real space and the load related to the virtual space, and as a result, it becomes possible to reproduce the load in the virtual space in the real space.
  • the program according to the fourteenth aspect of the present disclosure is a program for causing an information processing device equipped with a control device for a spring mechanism capable of variably controlling a spring constant to function as an acquisition means for acquiring first information indicating a load on a user whose movement is assisted by the spring mechanism and second information indicating a load on a virtual object corresponding to the user, and a control means for controlling the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition means.
  • control means controls the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition means. This makes it possible to control the spring constant of the spring mechanism based on the load on the user and the load on the virtual object, and as a result, it becomes possible to reproduce the load of the virtual object for the user.
  • the program according to the fifteenth aspect of the present disclosure is a program for causing an information processing device equipped with a control device for a spring mechanism capable of variably controlling a spring constant to function as an acquisition means for acquiring first information indicating a load related to the real space in which a user whose movement is assisted by the spring mechanism is located and second information indicating a load related to a virtual space corresponding to the real space, and a control means for controlling the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition means.
  • control means controls the spring constant of the spring mechanism based on the first information and the second information acquired by the acquisition means. This makes it possible to control the spring constant of the spring mechanism based on the load related to the real space and the load related to the virtual space, and as a result, it becomes possible to reproduce the load in the virtual space in the real space.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a spring-loaded shoe 101 according to an embodiment of the present disclosure.
  • the spring-loaded shoe 101 is worn by a user located in real space.
  • the spring-loaded shoe 101 has a sole 102 on which multiple spring mechanisms B are arranged.
  • the multiple spring mechanisms B may be arranged in a matrix so as to be distributed over the entire surface of the sole 102.
  • a user wearing the spring-loaded shoe 101 is assisted in movements such as jumping or walking by the spring mechanisms B.
  • a motion sensor 54 such as an acceleration sensor or a gyro sensor is arranged on the spring-loaded shoe 101.
  • FIG. 2 is a side view showing the structure of one spring mechanism B.
  • Spring mechanism B includes a main body 3 having a generally cylindrical outer shape, and a first structure 2 and a second structure 4 having a generally disk-shaped outer shape that are shorter than the main body 3.
  • the upper surface 2U of the first structure 2 is fixed to the sole 102, and the lower surface 4L of the second structure 4 is in contact with the floor or ground.
  • the first structure 2 is disposed parallel to and spaced apart from the main body 3, facing the upper surface 3U of the main body 3.
  • the first structure 2 and the main body 3 are connected to each other by rod-shaped leaf springs 12A to 12C that are the same length.
  • FIG. 3 is a top view that shows a schematic diagram of the positional relationship between the leaf springs 12A to 12C and the upper surface 3U of the main body 3.
  • the leaf springs 12A to 12C are arranged in a spiral shape (one-sheet hyperboloid shape) with respect to the center of the upper surface 3U of the main body 3.
  • the leaf spring 12A has a first end that is movably connected to the upper surface 3U of the main body 3 by a bearing member 13A, and a second end that is movably connected to the lower surface 2L of the first structure 2 by a bearing member 11A.
  • the bearing member 11A is fixed to the first structure 2, and the bearing member 13A is fixed to the main body 3.
  • the installation location of the bearing member 11A and the installation location of the bearing member 13A do not coincide with each other.
  • leaf spring 12B has a first end that is movably connected to upper surface 3U of main body 3 by bearing member 13B, and a second end that is movably connected to lower surface 2L of first structure 2 by bearing member 11B.
  • Bearing member 11B is fixed to first structure 2, and bearing member 13B is fixed to main body 3.
  • the leaf spring 12C has a first end that is movably connected to the upper surface 3U of the main body 3 by a bearing member 13C, and a second end that is movably connected to the lower surface 2L of the first structure 2 by a bearing member 11C.
  • the bearing member 11C is fixed to the first structure 2, and the bearing member 13C is fixed to the main body 3.
  • the installation location of the bearing member 11C and the installation location of the bearing member 13C do not coincide with each other.
  • the number of leaf springs 12A to 12C is not limited to three, but may be one or more.
  • the second structure 4 is disposed parallel to and spaced from the main body 3, facing the lower surface 3L of the main body 3.
  • the second structure 4 and the main body 3 are connected to each other by rod-shaped leaf springs 22A-22C of the same length.
  • the leaf springs 22A-22C are disposed in a spiral shape (one-sheet hyperboloid shape) with respect to the center of the lower surface 3L of the main body 3.
  • the leaf spring 22A has a first end that is movably connected to the lower surface 3L of the main body 3 by a bearing member 23A, and a second end that is movably connected to the upper surface 4U of the second structure 4 by a bearing member 21A.
  • the bearing member 21A is fixed to the second structure 4, and the bearing member 23A is fixed to the main body 3.
  • the installation location of the bearing member 21A and the installation location of the bearing member 23A do not coincide with each other.
  • leaf spring 22B has a first end movably connected to the lower surface 3L of main body 3 by bearing member 23B, and a second end movably connected to the upper surface 4U of second structure 4 by bearing member 21B.
  • Bearing member 21B is fixed to second structure 4, and bearing member 23B is fixed to main body 3. When projected onto lower surface 3L of main body 3 from vertically below, the installation location of bearing member 21B and the installation location of bearing member 23B do not coincide with each other.
  • leaf spring 22C has a first end movably connected to the lower surface 3L of main body 3 by bearing member 23C, and a second end movably connected to the upper surface 4U of second structure 4 by bearing member 21C.
  • Bearing member 21C is fixed to second structure 4, and bearing member 23C is fixed to main body 3.
  • the number of leaf springs 22A-22C is not limited to three, but may be one or more.
  • Leaf springs 12A-12C and leaf springs 22A-22C are arranged in mirror symmetry with respect to main body 3.
  • the installation location of bearing member 11A is the same as the installation location of bearing member 21A
  • the installation location of bearing member 13A is the same as the installation location of bearing member 23A
  • the length of leaf spring 12A is the same as the length of leaf spring 22A.
  • the installation location of bearing member 11B is the same as the installation location of bearing member 21B
  • the installation location of bearing member 13B is the same as the installation location of bearing member 23B
  • the length of leaf spring 12B is the same as the length of leaf spring 22B.
  • the installation location of the bearing member 11C is the same as the installation location of the bearing member 21C
  • the installation location of the bearing member 13C is the same as the installation location of the bearing member 23C
  • the length of the leaf spring 12C is the same as the length of the leaf spring 22C.
  • a pressure sensor 40A such as a piezoelectric element is embedded in the center of the upper surface 2U of the first structure 2.
  • the pressure sensor 40A detects the magnitude of pressure applied to the first structure 2 from the outside.
  • a pressure sensor 40B such as a piezoelectric element is embedded in the center of the lower surface 4L of the second structure 4.
  • the pressure sensor 40B detects the magnitude of pressure applied to the second structure 4 from the outside.
  • the leaf springs 22A-22C and the second structure 4 may be omitted.
  • the leaf springs 12A-12C and 22A-22C are not limited to a thin plate shape, and may have any shape that includes at least a portion of a non-circular cross-sectional shape.
  • the spring constant k of spring mechanism B can be variably set by adjusting the rotational direction of leaf springs 12A-12C and 22A-22C.
  • FIG. 4 is a side view showing a schematic diagram of a situation in which the spring constant k of spring mechanism B is changed. As shown by the leftmost spring mechanism B, the spring constant k of spring mechanism B is set to a maximum value (max) by controlling the rotational direction of leaf springs 12A-12C and 22A-22C so that they are at their thickest when viewed from the side (i.e., at their thinnest when viewed from above).
  • the spring constant k of spring mechanism B is set to a minimum value (min) by controlling the rotational direction of leaf springs 12A-12C and 22A-22C so that they are at their thinnest when viewed from the side (i.e., at their thickest when viewed from above). Also, as shown by the central spring mechanism B, the spring constant k of spring mechanism B is set to a mid-value (mid) by controlling the rotational direction of leaf springs 12A-12C and 22A-22C so that the spring has a mid-value thickness when viewed from the side (i.e., a mid-value thickness when viewed from above).
  • the double-headed arrow in the figure indicates that the spring constant k of spring mechanism B can be changed in both directions.
  • Figures 5 and 6 are schematic diagrams showing the mechanism for rotating the leaf springs 12A to 12C.
  • a disk-shaped rotating member 75 is disposed in the center of the upper surface 3U of the main body 3.
  • a motor 76 and an electromagnetic brake 70 are disposed within the main body 3.
  • the motor 76 has a rotating shaft 77 extending in the vertical direction, and the rotating shaft 77 is connected to the underside of the rotating member 75 via the electromagnetic brake 70.
  • the rotating member 75 is driven to rotate around the rotating shaft 77.
  • the electromagnetic brake 70 may be omitted.
  • leaf spring 12A By driving motor 76 with electromagnetic brake 70 off, rotating member 75 is driven to rotate around rotation shaft 77.
  • the associated operation of leaf spring 12A will be explained using Figures 5 and 6.
  • a rotating member driven by motor 76, like rotating member 75, is also disposed on underside 3L of main body 3, and the operation of the other leaf springs 12B, 12C, 22A-22C is similar to that of leaf spring 12A, so a duplicated explanation will be omitted.
  • a connecting member 74A is fixed to the upper surface of the rotating member 75, and one end 73A of the link mechanism 72A is connected to the connecting member 74A.
  • the other end of the link mechanism 72A is connected to the leaf spring 12A by the connecting member 71A near the bearing member 13A.
  • the connecting member 74A fixed to the upper surface of the rotating member 75 also rotates. Then, the link mechanism 72A connected to the connecting member 74A pulls the connecting member 71A, causing the leaf spring 12A to rotate around its longitudinal axis. As shown in FIG. 5, when the connecting member 74A has moved to its limit position in the first direction, the leaf spring 12A is at its thinnest when viewed from above, and corresponds to the state in which the spring constant k of the spring mechanism B is set to its maximum value.
  • the connecting member 74A fixed to the upper surface of the rotating member 75 also rotates.
  • the link mechanism 72A connected to the connecting member 74A pulls the connecting member 71A, causing the leaf spring 12A to rotate around its longitudinal axis.
  • the leaf spring 12A is at its thickest when viewed from above, and corresponds to the state in which the spring constant k of the spring mechanism B is set to its minimum value.
  • FIG. 7 is a simplified diagram showing the overall configuration of an XR system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the XR system includes a control device 100, a headset 51, a remote control 52, a smartwatch 53, a motion sensor 54, a camera 55, a distance sensor 56, and a spring mechanism B.
  • the control device 100 is a cloud server or an edge server, etc.
  • the headset 51 is worn on the user's head.
  • the headset 51 is equipped with a monitor that outputs an image of the XR space and a speaker that outputs sound.
  • the headset 51 may be equipped with a motion sensor such as an acceleration sensor or a gyro sensor.
  • the remote control 52 is held by the user's hand.
  • the remote control 52 is equipped with a plurality of operation switches or input buttons, etc.
  • the remote control 52 may be equipped with a motion sensor such as an acceleration sensor or a gyro sensor.
  • the smart watch 53 is worn on the user's wrist.
  • the smart watch 53 is equipped with various sensors for detecting the user's health condition, such as heart rate, pulse rate, body temperature, blood pressure, or sweat rate.
  • the motion sensor 54 is disposed in the spring-loaded shoe 101 as shown in FIG. 1.
  • the camera 55 and the distance sensor 56 are installed in a room where the user is located when performing the XR experience, or are mounted on the headset 51.
  • the camera 55 takes an image of the user performing the XR experience.
  • the distance sensor 56 measures the distance between the user and the ceiling or walls of the room.
  • the headset 51, remote control 52, smart watch 53, motion sensor 54, camera 55, distance sensor 56, and spring mechanism B can communicate with the control device 100 via any communication network 59, such as a dedicated line network or a public line network.
  • the control device 100 includes a processing unit 81, a memory unit 82, and a communication unit 83.
  • the processing unit 81 is configured with an information processing device such as a CPU.
  • the memory unit 82 is configured using a HDD, SSD, or semiconductor memory, etc.
  • the communication unit 83 is configured with a communication module compatible with any communication method such as IP.
  • the spring mechanism B includes a processing unit 91, a memory unit 92, a communication unit 93, pressure sensors 40A and 40B, an electromagnetic brake 70, and a motor 76.
  • the processing unit 91 is configured with an information processing device such as a CPU or a microcontroller.
  • the memory unit 92 is configured using a semiconductor memory, etc.
  • the communication unit 93 is configured with a communication module compatible with any communication method such as IP.
  • FIG. 8 is a diagram showing various functions possessed by the processing unit 81 and various information held by the memory unit 82.
  • the processing unit 81 has an image control unit 201, an audio control unit 202, a spring control unit 203, a virtual space processing unit 204, a user ability identification unit 205, and a user state identification unit 206.
  • the spring control unit 203 has an acquisition unit 301, a setting unit 302, and a control unit 303.
  • the above program is a program for causing the processing unit 81, which is an information processing device mounted on the control device 100, to function as multiple processing means corresponding to these multiple processing units.
  • the video control unit 201 generates video data of the XR space to be displayed on the monitor of the headset 51.
  • the generated video data is transmitted from the processing unit 81 to the headset 51 via the communication unit 83 and the communication network 59.
  • the audio control unit 202 generates audio data for the XR space to be output from the speaker of the headset 51.
  • the generated audio data is transmitted from the processing unit 81 to the headset 51 via the communication unit 83 and the communication network 59.
  • the acquisition unit 301 acquires the first information by reading it from the memory unit 82.
  • the first information indicates at least one of user ability information 401 indicating the load on the user and real space information 405 indicating the load on the real space.
  • the load on the user includes, for example, the user's athletic ability.
  • the user's athletic ability includes, for example, at least one of the user's muscle strength and endurance.
  • One indicator of the user's muscle strength is, for example, the user's jumping power.
  • the user's jumping power can be measured by the vertical jump height.
  • the load on the real space includes, for example, the gravity value of the gravitational environment of the real space.
  • the real space information 405 includes data indicating the gravity value related to the gravitational environment of the real space.
  • the acquisition unit 301 acquires the second information by reading it from the memory unit 82.
  • the second information indicates at least one of character ability information 403 indicating the load on the virtual object corresponding to the user and virtual space information 406 indicating the load on the XR space corresponding to the real space.
  • the virtual object includes a character such as a game character in the XR space.
  • the load related to the virtual object includes, for example, the athletic ability of the character.
  • the athletic ability of the character includes, for example, at least one of the character's muscle strength and endurance.
  • One index representing the muscle strength of a character is, for example, the jumping power of the character.
  • the jumping power of a character can be measured by the vertical jump height.
  • the load related to the XR space includes, for example, the gravity value of the gravity environment of the XR space.
  • the virtual space information 406 includes data indicating the gravity value related to the gravity environment of the XR space.
  • the setting unit 302 sets the spring constant k of the spring mechanism B based on the first information and the second information acquired by the acquisition unit 301.
  • the method of setting the spring constant k by the setting unit 302 will be described in detail later.
  • the control unit 303 controls the spring mechanism B by transmitting a set value of the spring constant k to the spring mechanism B so that the spring constant k of the spring mechanism B becomes the spring constant k set by the setting unit 302.
  • the set value of the spring constant k is transmitted from the processing unit 81 to the spring mechanism B via the communication unit 83 and the communication network 59.
  • the processing unit 91 of the spring mechanism B sets the spring constant k of the spring mechanism B to the set value received from the control device 100 by driving the motor 76 by the required amount.
  • the user ability identification unit 205 identifies the user's athletic ability, generates user ability information 401 indicating that athletic ability, and stores it in the storage unit 82. For example, when the game is started for the first time, the user ability identification unit 205 has the user perform a vertical jump by displaying a command on the monitor of the headset 51, and identifies the vertical jump height measured by the motion sensor 54 as the user's athletic ability.
  • the measurement of the vertical jump height is not limited to when the game is started for the first time, and may be performed each time the game is started.
  • FIG. 9 is a simplified diagram showing an example of user ability information 401.
  • User ability information 401 has multiple items related to the registration date, height, weight, and vertical jump height for each user ID assigned to each of multiple users.
  • the registration date item is entered with the date when data registration of multiple items was completed for each user.
  • the height item is entered with a numerical value indicating the height of each user.
  • the weight item is entered with a numerical value indicating the weight of each user.
  • the numerical values indicating the height and weight of each user are entered by, for example, a data input operation using the input buttons of the remote control 52.
  • the vertical jump height item is entered with the measured value of each user's vertical jump height measured by the motion sensor 54 described above.
  • the user state identification unit 206 identifies the user's fatigue state, generates user state information 402 indicating the fatigue state, and stores it in the storage unit 82.
  • the user state information 402 includes multiple user IDs and a numerical value indicating the fatigue level of each user.
  • the user state identification unit 206 periodically acquires from the smartwatch 53 detection values of multiple items related to the user's health state detected by various sensors in the smartwatch 53 (detection values such as the above-mentioned heart rate, pulse rate, body temperature, blood pressure, or amount of sweat), and identifies the user's fatigue state by comparing the acquired detection values with threshold values for each item.
  • the virtual space processing unit 204 controls the progress of the game scenario in the XR space, and also controls or manages the character's actions, abilities, or status in the XR space.
  • the virtual space processing unit 204 identifies the character's athletic ability, generates character ability information 403 indicating the athletic ability, and stores it in the storage unit 82.
  • the virtual space processing unit 204 makes the character perform a vertical jump in the XR space when the game is started for the first time, and identifies the measured value of the vertical jump height as the character's athletic ability.
  • the measurement of the vertical jump height is not limited to the first time the game is started, and may be performed each time the game is started.
  • the virtual space processing unit 204 identifies the character's fatigue state, generates character status information 404 indicating the fatigue state, and stores it in the storage unit 82.
  • the character status information 404 includes multiple character IDs and a numerical value indicating the fatigue level of each character.
  • the virtual space processing unit 204 identifies the character's fatigue state according to, for example, the progress of the game scenario, the character's activity status, or the character's stamina gauge.
  • FIG. 10 is a simplified diagram showing an example of character ability information 403.
  • Character ability information 403 has multiple items related to registration date, height, weight, and vertical jump height for each character ID assigned to each of multiple characters corresponding to multiple users.
  • the registration date item is entered with the date when data registration of multiple items was completed for each character.
  • the height item is entered with a numerical value indicating the height of each character.
  • the weight item is entered with a numerical value indicating the weight of each character.
  • the height and weight of each character are set in advance by, for example, the virtual space processing unit 204.
  • the vertical jump height item is entered with the measured value of the vertical jump height of each character measured when the game is first started, or determined by the virtual space processing unit 204 according to the stamina gauge of each character, etc.
  • the spring control unit 203 controls the spring constant k of the spring mechanism B so as to match the athletic ability of the user in the real space with the athletic ability of the character in the XR space.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit 81 for the first processing example.
  • step S101 the acquisition unit 301 acquires the user capability information 401 by reading it from the storage unit 82.
  • step S102 the acquisition unit 301 acquires the character ability information 403 by reading it from the storage unit 82.
  • step S103 the setting unit 302 determines whether the difference between the user's athletic ability indicated in the user ability information 401 and the athletic ability of the character corresponding to that user indicated in the character ability information 403 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH1.
  • step S104 setting unit 302 sets spring constant k of spring mechanism B according to the difference in athletic ability between the user and the character.
  • the setting unit 302 calculates the mechanical energy of the user, and also calculates the mechanical energy of the character.
  • the setting unit 302 also sets the spring constant k of spring mechanism B based on the difference between the mechanical energy of the user and the mechanical energy of the character. For example, in a jumping motion, the mechanical energy of the user includes the potential energy at the highest point of the user who jumps, and the potential energy due to the elastic force of spring mechanism B when the user sinks to the lowest point before jumping.
  • the mechanical energy of the character includes the potential energy at the highest point of the character who jumps.
  • M be the weight of the user indicated in the user ability information 401
  • h y be the vertical jump height
  • m be the weight of the character indicated in the character ability information 403
  • hc be the vertical jump height
  • X be the change in the overall length of the spring mechanism B when the user sinks to the lowest point before jumping
  • g be the gravitational acceleration
  • ⁇ k be the correction amount of the spring constant k.
  • the setting unit 302 calculates the correction amount ⁇ k by performing the calculation of formula (2), and sets the value obtained by increasing or decreasing the correction amount ⁇ k relative to the initial value (e.g., the median value) of the spring constant k of the spring mechanism B as the setting value of the spring constant k of the spring mechanism B after correction.
  • the initial value e.g., the median value
  • step S105 the virtual space processing unit 204 acquires user operation information for causing the character to perform actions such as walking or jumping in the XR space from the remote control 52 or the spring-loaded shoes 101, etc.
  • the virtual space processing unit 204 controls the progress of the game scenario and the actions of the character in the XR space based on the acquired user operation information.
  • step S105 is executed without executing step S104.
  • step S106 the video control unit 201 generates video data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the video data to the headset 51.
  • the audio control unit 202 generates audio data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the audio data to the headset 51.
  • the control unit 303 of the spring control unit 203 controls the spring mechanism B according to the user's movement.
  • FIG. 12 is a timing chart showing the control timing of the spring constant k.
  • the control unit 303 controls the spring mechanism B so that the spring constant k of the spring mechanism B changes from the initial spring constant k1 to the corrected spring constant k2 set in step S104 at time T1, which is the moment when the user sinks the most before jumping in a jumping movement.
  • the control unit 303 identifies the timing when the contracted spring mechanism B starts to expand as the timing of the moment when the user sinks the most.
  • the control unit 303 can, for example, measure the distance between the bottom surface of the first structure 2 and the top surface of the main body 3 using a distance sensor such as a linear encoder, and detect the contraction or expansion of the spring mechanism B based on the change in the measured value.
  • the control unit 303 also controls the spring mechanism B so that the spring constant k of the spring mechanism B returns from the spring constant k2 to the spring constant k1 at time T2, which is the moment when the user jumps up and leaves the floor in a jumping motion.
  • the control unit 303 can detect the moment the foot leaves the floor by the measured value of the pressure sensor 40B arranged on the bottom surface of the second structure 4 becoming zero.
  • step S107 the virtual space processing unit 204 determines whether a predetermined end condition is met, such as receiving a game end command from the remote control 52.
  • step S107 NO
  • steps S105 to S107 are repeated.
  • step S107 If the termination condition is met (step S107: YES), the processing unit 81 terminates the process.
  • the control device 100 sets the spring constant k of the spring mechanism B based on the acquired first information and second information, and controls the spring mechanism B. This makes it possible to control the spring constant k of the spring mechanism B based on the load on the user or real space and the load on the character or XR space, and as a result, it becomes possible to reproduce the load on the character to the user, or reproduce the load in the XR space in the real space.
  • the virtual object includes a character in the XR space, making it possible to reproduce for the user the load on the character's athletic ability, etc. in the XR space.
  • the load on the user or character includes athletic ability
  • the load on the real space or XR space includes the gravitational environment, making it possible to reproduce the athletic ability of the character in the user, or reproduce the gravitational environment of the XR space in the real space.
  • the athletic ability includes at least one of muscle strength and endurance, making it possible to reproduce the character's muscle strength or endurance for the user.
  • the spring control unit 203 controls the spring constant k of the spring mechanism B so as to match the gravitational environment in the real space with the gravitational environment in the XR space.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit 81 for the second processing example.
  • step S201 the acquisition unit 301 acquires the real space information 405 by reading it from the storage unit 82.
  • step S202 the acquisition unit 301 acquires the virtual space information 406 by reading it from the storage unit 82.
  • step S203 the setting unit 302 determines whether the gravity difference between the gravity environment of the real space indicated by the real space information 405 and the gravity environment of the XR space indicated by the virtual space information 406 exceeds a predetermined threshold value TH2. Specifically, the setting unit 302 determines whether the difference value obtained by subtracting the gravity value of the XR environment from the gravity value of the real environment exceeds the threshold value TH2.
  • the threshold value TH2 may be zero.
  • step S204 the setting unit 302 sets the spring constant k of the spring mechanism B according to the gravity difference between the real space and the XR space.
  • the weight of the user indicated in the user ability information 401 is M
  • the change in the overall length of spring mechanism B when the user sinks is x
  • the gravitational acceleration is g
  • the spring constant k which is a function of x
  • the spring constant k(x) is spring constant k(x)
  • the setting unit 302 sets the spring constant k(x) according to the amount of change x by performing the calculation of formula (5).
  • step S205 the virtual space processing unit 204 acquires user operation information for causing the character to perform actions such as walking or jumping in the XR space from the remote control 52 or the spring-loaded shoes 101, etc.
  • the virtual space processing unit 204 controls the progress of the game scenario and the actions of the character in the XR space based on the acquired user operation information.
  • step S205 is executed without executing step S204.
  • step S206 the video control unit 201 generates video data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the video data to the headset 51.
  • the audio control unit 202 generates audio data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the audio data to the headset 51.
  • the control unit 303 of the spring control unit 203 controls the spring mechanism B according to the user's action.
  • FIG. 14 is a timing chart showing the control timing of the spring constant k.
  • the control unit 303 sets the spring constant k to the maximum value k3 because the amount of change x is zero until time T3 when the user starts to sink before jumping.
  • the control unit 303 controls the spring mechanism B so that the spring constant k gradually decreases.
  • the spring constant k becomes the minimum value k4.
  • the control unit 303 controls the spring mechanism B so that the spring constant k gradually increases, and at time T5, the moment the user jumps up and leaves the floor, the spring constant k reaches a maximum value k3.
  • step S207 the virtual space processing unit 204 determines whether a predetermined end condition is met, such as receiving a game end command from the remote control 52.
  • steps S205 to S207 are executed repeatedly.
  • step S207 If the termination condition is met (step S207: YES), the processing unit 81 terminates the process.
  • the spring constant k of spring mechanism B can be appropriately set, making it possible to reproduce the gravitational environment of the XR space in the real space.
  • the spring control unit 203 controls the spring constant k of the spring mechanism B so as to adapt the gravitational environment in the real space to the gravitational environment in the XR space, and further to adapt the athletic ability of the user in the real space to the athletic ability of the character in the XR space.
  • FIG. 15 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit 81 for the third processing example.
  • step S301 the acquisition unit 301 acquires the real space information 405 by reading it from the storage unit 82.
  • step S302 the acquisition unit 301 acquires the virtual space information 406 by reading it from the storage unit 82.
  • step S303 the setting unit 302 determines whether the gravity difference between the gravitational environment in the real space indicated by the real space information 405 and the gravitational environment in the XR space indicated by the virtual space information 406 exceeds a predetermined threshold value TH2, similar to step S203 described above.
  • step S304 the setting unit 302 sets the spring constant k of the spring mechanism B according to the gravity difference between the real space and the XR space, similar to step S204 described above.
  • step S305 the acquisition unit 301 acquires the user capability information 401 by reading it from the storage unit 82.
  • step S305 is executed without executing step S304.
  • step S306 the acquisition unit 301 acquires the character ability information 403 by reading it from the storage unit 82.
  • step S307 the setting unit 302 determines whether the difference between the user's athletic ability indicated in the user ability information 401 and the athletic ability of the character corresponding to the user indicated in the character ability information 403 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH1.
  • step S307 If the difference in athletic ability between the user and the character is equal to or greater than threshold value TH1 (step S307: YES), then in step S308, setting unit 302 sets spring constant k of spring mechanism B according to the difference in athletic ability between the user and the character, similar to step S104 described above.
  • step S309 the virtual space processing unit 204 acquires user operation information for causing the character to perform actions such as walking or jumping in the XR space from the remote control 52 or the spring-loaded shoes 101, etc.
  • the virtual space processing unit 204 controls the progress of the game scenario and the actions of the character in the XR space based on the acquired user operation information.
  • step S309 is executed without executing step S308.
  • step S310 the video control unit 201 generates video data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the video data to the headset 51.
  • the audio control unit 202 generates audio data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the audio data to the headset 51.
  • the control unit 303 of the spring control unit 203 controls the spring mechanism B according to the user's movements.
  • the setting unit 302 sets the spring constant k of the spring mechanism B by adding the correction amount ⁇ k shown in equation (2) to the spring constant k(x) shown in equation (5).
  • step S311 the virtual space processing unit 204 determines whether a predetermined end condition is met, such as receiving a game end command from the remote control 52.
  • steps S309 to S311 are executed repeatedly.
  • step S311 YES
  • the processing unit 81 terminates the process.
  • This processing example can achieve the effects of the first and second processing examples.
  • the spring control unit 203 matches the athletic ability of the user in the real space with the athletic ability of the character in the XR space, and further controls the spring constant k of the spring mechanism B based on the user's fatigue level and the character's fatigue level.
  • FIG. 16 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit 81 for the fourth processing example.
  • step S401 the acquisition unit 301 acquires the user capability information 401 by reading it from the storage unit 82.
  • step S402 the acquisition unit 301 acquires the character ability information 403 by reading it from the storage unit 82.
  • step S403 the setting unit 302 determines whether the difference between the user's athletic ability indicated in the user ability information 401 and the athletic ability of the character corresponding to the user indicated in the character ability information 403 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH1.
  • step S404 setting unit 302 sets spring constant k of spring mechanism B according to the difference in athletic ability between the user and the character, similar to step S104 described above.
  • step S405 the virtual space processing unit 204 acquires user operation information for causing the character to perform actions such as walking or jumping in the XR space from the remote control 52 or the spring-loaded shoes 101, etc.
  • the virtual space processing unit 204 controls the progress of the game scenario and the actions of the character in the XR space based on the acquired user operation information.
  • step S405 is executed without executing step S404.
  • step S406 the acquisition unit 301 acquires the user state information 402 by reading it from the storage unit 82.
  • step S407 the acquisition unit 301 acquires the character state information 404 by reading it from the storage unit 82.
  • step S408 the setting unit 302 determines whether the difference between the user's fatigue level indicated in the user state information 402 and the fatigue level of the character corresponding to that user indicated in the character state information 404 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH3.
  • step S409 the setting unit 302 sets the spring constant k of spring mechanism B according to the difference in fatigue levels between the user and the character. If the user's fatigue level is greater than the character's fatigue level, the setting unit 302 sets the spring constant k of spring mechanism B to a value greater than the initial value (e.g., an intermediate value) according to the difference in fatigue levels between the user and the character at the time the user sinks down before the jump.
  • the initial value e.g., an intermediate value
  • the setting unit 302 sets the spring constant k of spring mechanism B to a value less than the initial value (e.g., an intermediate value) according to the difference in fatigue levels between the user and the character at the time the user sinks down before the jump.
  • the initial value e.g., an intermediate value
  • step S410 the video control unit 201 generates video data for the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the video data to the headset 51.
  • the audio control unit 202 generates audio data for the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the audio data to the headset 51.
  • the control unit 303 of the spring control unit 203 controls the spring mechanism B according to the user's movements.
  • the setting unit 302 sets the spring constant k of the spring mechanism B by adding the correction amount ⁇ k shown in equation (2) to the spring constant k set in step S409.
  • step S410 is executed without executing step S409.
  • step S411 the virtual space processing unit 204 determines whether a predetermined end condition is met, such as receiving a game end command from the remote control 52.
  • steps S405 to S411 are executed repeatedly.
  • step S411 YES
  • the processing unit 81 terminates the process.
  • the spring control unit 203 matches the athletic ability of the user in the real space with the athletic ability of the character in the XR space, and further controls the spring constant k of the spring mechanism B based on the motion safety of the moving user.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the flow of processing executed by the processing unit 81 for the fifth processing example.
  • step S501 the acquisition unit 301 acquires the user capability information 401 by reading it from the storage unit 82.
  • step S502 the acquisition unit 301 acquires the character ability information 403 by reading it from the storage unit 82.
  • step S503 the setting unit 302 determines whether the difference between the user's athletic ability indicated in the user ability information 401 and the athletic ability of the character corresponding to the user indicated in the character ability information 403 is equal to or greater than a predetermined threshold value TH1.
  • step S504 the setting unit 302 sets the spring constant k of spring mechanism B according to the difference in athletic ability between the user and the character, similar to step S104 described above.
  • step S505 the virtual space processing unit 204 acquires user operation information for causing the character to perform actions such as walking or jumping in the XR space from the remote control 52 or the spring-loaded shoes 101, etc.
  • the virtual space processing unit 204 controls the progress of the game scenario and the actions of the character in the XR space based on the acquired user operation information.
  • step S505 is executed without executing step S504.
  • the acquisition unit 301 acquires distance information by receiving it in real time from the distance sensor 56.
  • the distance information is information that indicates the distance between the user having the XR experience and the ceiling or wall of the room, as measured by the distance sensor 56.
  • step S507 the setting unit 302 determines whether the user's motion safety level determined based on the distance information acquired in step S506 is less than a predetermined threshold value TH4. For example, the setting unit 302 determines the minimum value of the distance between the user and the ceiling or wall indicated by the distance information as the motion safety level. Alternatively, the setting unit 302 may determine the motion safety level as the difference value obtained by subtracting the potential energy of the user who jumped up to the ceiling from the elastic energy accumulated in the spring mechanism B due to the user sinking in the situation where the spring constant k was set in step S504.
  • step S508 the setting unit 302 sets a negative correction amount to reduce the spring constant k set in step S504 so that the distance between the highest point of the user's jump and the ceiling or wall is equal to or greater than the threshold value TH4.
  • step S509 the video control unit 201 generates video data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the video data to the headset 51.
  • the audio control unit 202 generates audio data of the XR space according to the progress of the game scenario, etc., and transmits the audio data to the headset 51.
  • the control unit 303 of the spring control unit 203 controls spring mechanism B according to the user's actions.
  • the setting unit 302 sets the spring constant k of spring mechanism B by adding the correction amount set in step S508 to the spring constant k set in step S504.
  • step S509 is executed without executing step S508.
  • step S510 the virtual space processing unit 204 determines whether a predetermined end condition is met, such as receiving a game end command from the remote control 52.
  • steps S505 to S510 are executed repeatedly.
  • step S510 YES
  • the processing unit 81 terminates the process.
  • This disclosure is particularly useful for application to XR systems such as VR, AR, or MR.

Landscapes

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Abstract

制御装置は、ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報を取得し、ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報を取得し、取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。

Description

ばね機構の制御方法、ばね機構の制御装置、及びプログラム
　本開示は、ばね機構の制御方法、ばね機構の制御装置、及びプログラムに関する。
　特許文献１には、プレイヤのジャンプとゲーム画面中のキャラクタのジャンプとを連動させることにより、キャラクタのジャンプの操作をプレイヤのジャンプによって直感的に実行可能なゲーム装置が開示されている。
　特許文献２には、ユーザの足の感覚を刺激する感覚刺激部を履物装置に備え、表示部の表示に対するユーザ動作に応じた感覚刺激部の制御によって足の感触を再現し、又は、ユーザによる履物の選択操作に応じた感覚刺激部の制御によって靴の感触を再現することにより、効果的な演出を実現可能な表示システムが開示されている。
　しかし、特許文献１，２では、ＶＲ、ＡＲ、又はＭＲ等のＸＲ技術において、ばね定数が可変なばね機構を備える靴をユーザに着用させ、ばね機構のばね定数を制御することによって、仮想空間の仮想オブジェクトの負荷を現実空間のユーザに再現し、又は、仮想空間の負荷を現実空間に再現することについては、何ら検討されていない。
特開２０１０－６８９１９号公報 特開２０１５－２２３３３４号公報
　本開示は、ユーザ又は現実空間に関する負荷と仮想オブジェクト又は仮想空間に関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、それによって仮想オブジェクトの負荷をユーザに再現し、又は、仮想空間の負荷を現実空間に再現することが可能な、ばね機構の制御方法、ばね機構の制御装置、及びプログラムを得ることを目的とする。
　本開示の一態様に係るばね機構の制御方法は、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御方法であって、制御装置が、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報を取得し、前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報を取得し、取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する。
　また、本開示の別の態様に係るばね機構の制御方法は、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御方法であって、制御装置が、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報を取得し、前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報を取得し、取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する。
本開示の実施形態に係るばね搭載靴の構成を模式的に示す側面図である。 一つのばね機構の構成を模式的に示す側面図である。 板ばねと本体上部の上面との位置関係を模式的に示す上面図である。 ばね機構のばね定数が変更されている状況を模式的に示す側面図である。 板ばねを回転させる機構を模式的に示す図である。 板ばねを回転させる機構を模式的に示す図である。 ＸＲシステムの全体構成を簡略化して示す図である。 処理部が有する機能及び記憶部が保持する情報を示す図である。 ユーザ能力情報の一例を簡略化して示す図である。 キャラクタ能力情報の一例を簡略化して示す図である。 第１処理例に関し、処理部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 ばね定数の制御タイミングを示すタイミングチャートである。 第２処理例に関し、処理部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 ばね定数の制御タイミングを示すタイミングチャートである。 第３処理例に関し、処理部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 第４処理例に関し、処理部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。 第５処理例に関し、処理部が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　（本開示の基礎となった知見）
　ＸＲ（クロス・リアリティ）は、ＶＲ（Virtual Reality）、ＡＲ（Augmented Reality）、又はＭＲ（Mixed Reality）等の仮想現実を構築する技術の総称であり、現実空間とＸＲ空間（仮想空間）とを融合することで、現実空間に所在するユーザがＸＲ空間を体感できる技術である。現状ではＸＲ空間における表現は映像及び音声が主となっているが、ＸＲ空間の仮想オブジェクトの運動能力を現実空間のユーザに再現し、又は、ＸＲ空間の重量環境を現実空間に再現することによって、仮想空間での行動又は体験等をユーザが現実空間でよりリアルに体感することが可能な手段の実現が望まれる。
　かかる課題を解決するために、本発明者は、ばね定数が可変なばね機構を備える靴をユーザに着用させ、ばね機構のばね定数を制御することによって、ＸＲ空間の仮想オブジェクトの運動能力を現実空間のユーザに再現でき、又は、ＸＲ空間の重力環境を現実空間に再現できるとの知見を得て、本開示を想到するに至った。
　次に、本開示の各態様について説明する。
　本開示の第１態様に係るばね機構の制御方法は、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御方法であって、制御装置が、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報を取得し、前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報を取得し、取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する。
　第１態様によれば、制御装置は、取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。これにより、ユーザに関する負荷と仮想オブジェクトに関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、その結果、仮想オブジェクトの負荷をユーザに再現することが可能となる。
　本開示の第２態様に係るばね機構の制御方法は、第１態様において、前記ユーザ又は前記仮想オブジェクトに関する前記負荷は、前記ユーザ又は前記仮想オブジェクトの運動能力を含むと良い。
　第２態様によれば、仮想オブジェクトの運動能力をユーザに再現することが可能となる。
　本開示の第３態様に係るばね機構の制御方法は、第２態様において、前記ばね機構のばね定数の制御において、前記ユーザの力学的エネルギーを算出し、前記仮想オブジェクトの力学的エネルギーを算出し、前記ユーザの前記力学的エネルギーと前記仮想オブジェクトの前記力学的エネルギーとの差に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御しても良い。
　第３態様によれば、ユーザの力学的エネルギーと仮想オブジェクトの力学的エネルギーとの差に基づいてばね定数を制御することにより、ばね機構のばね定数を適切に制御することが可能となる。
　本開示の第４態様に係るばね機構の制御方法は、第３態様において、前記運動能力はジャンプ力を含み、前記ユーザの前記力学的エネルギーは、ジャンプした前記ユーザの位置エネルギーと、前記ばね機構の弾性力による位置エネルギーとを含み、前記仮想オブジェクトの前記力学的エネルギーは、ジャンプした前記仮想オブジェクトの位置エネルギーを含むと良い。
　第４態様によれば、ジャンプしたユーザの位置エネルギー、ばね機構の弾性力による位置エネルギー、及び、ジャンプした仮想オブジェクトの位置エネルギーを用いることにより、ばね機構のばね定数を適切に制御することが可能となる。
　本開示の第５態様に係るばね機構の制御方法は、第１～第４態様のいずれか一つにおいて、さらに前記ユーザの疲労度及び前記仮想オブジェクトの疲労度を取得し、前記ばね機構のばね定数の制御において、さらに前記ユーザの疲労度及び前記仮想オブジェクトの疲労度に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御すると良い。
　第５態様によれば、ユーザの疲労度及び仮想オブジェクトの疲労度に基づいてばね機構のばね定数を制御することにより、ユーザ及び仮想オブジェクトの一方の疲労度に応じた運動能力の変化を、ユーザ及び仮想オブジェクトの他方に再現することが可能となる。
　本開示の第６態様に係るばね機構の制御方法は、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御方法であって、制御装置が、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報を取得し、前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報を取得し、取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する。
　第６態様によれば、制御装置は、取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。これにより、現実空間に関する負荷と仮想空間に関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、その結果、仮想空間の負荷を現実空間に再現することが可能となる。
　本開示の第７態様に係るばね機構の制御方法は、第６態様において、前記現実空間又は前記仮想空間に関する前記負荷は、前記現実空間又は前記仮想空間の重力値を含むと良い。
　第７態様によれば、仮想空間の重力値を現実空間に再現することが可能となる。
　本開示の第８態様に係るばね機構の制御方法は、第７態様において、前記ばね機構のばね定数の制御において、前記ユーザの所在場所における重力と前記仮想オブジェクトの所在場所における重力との差に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御しても良い。
　第８態様によれば、ユーザの所在場所における重力と仮想オブジェクトの所在場所における重力との差に基づいてばね定数を制御することにより、ばね機構のばね定数を適切に制御することが可能となる。
　本開示の第９態様に係るばね機構の制御方法は、第１～第８態様のいずれか一つにおいて、前記ユーザは、前記ばね機構が靴底に配置された靴を履いた人物を含むと良い。
　第９態様によれば、ユーザが履いている靴の靴底に配置されたばね機構のばね定数を制御することにより、ユーザのジャンプ力又はユーザが体感する浮遊感等を制御することが可能となる。
　本開示の第１０態様に係るばね機構の制御方法は、第１～第９態様のいずれか一つにおいて、前記ばね機構の制御において、収縮した前記ばね機構が伸張を開始したタイミングで、前記ばね機構のばね定数を変更すると良い。
　第１０態様によれば、収縮したばね機構が伸張を開始したタイミングでばね機構のばね定数を変更することにより、仮想オブジェクトの運動能力又は仮想空間の重力等の負荷をユーザに効果的に再現することが可能となる。
　本開示の第１１態様に係るばね機構の制御方法は、第１～第１０態様のいずれか一つにおいて、さらに前記ユーザの動作安全度を決定し、前記ばね機構のばね定数の制御において、さらに前記ユーザの前記動作安全度に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御すると良い。
　第１１態様によれば、ユーザの動作安全度に基づいてばね定数を制御することにより、室内でジャンプしたユーザが天井に衝突する等の事態を予め回避することが可能となる。
　本開示の第１２態様に係るばね機構の制御装置は、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置であって、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報と、前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御部と、を備える。
　第１２態様によれば、制御部は、取得部が取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。これにより、ユーザに関する負荷と仮想オブジェクトに関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、その結果、仮想オブジェクトの負荷をユーザに再現することが可能となる。
　本開示の第１３態様に係るばね機構の制御装置は、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置であって、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報と、前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報とを取得する取得部と、前記取得部が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御部と、を備える。
　第１３態様によれば、制御部は、取得部が取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。これにより、現実空間に関する負荷と仮想空間に関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、その結果、仮想空間の負荷を現実空間に再現することが可能となる。
　本開示の第１４態様に係るプログラムは、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置が備える情報処理装置を、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報と、前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報とを取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御手段と、として機能させるためのプログラムである。
　第１４態様によれば、制御手段は取得手段が取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。これにより、ユーザに関する負荷と仮想オブジェクトに関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、その結果、仮想オブジェクトの負荷をユーザに再現することが可能となる。
　本開示の第１５態様に係るプログラムは、ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置が備える情報処理装置を、前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報と、前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報とを取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御手段と、として機能させるためのプログラムである。
　第１５態様によれば、制御手段は、取得手段が取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構のばね定数を制御する。これにより、現実空間に関する負荷と仮想空間に関する負荷とに基づいてばね機構のばね定数を制御でき、その結果、仮想空間の負荷を現実空間に再現することが可能となる。
　（本開示の実施形態）
　以下、本開示の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。また、以下の実施形態で示される構成要素、構成要素の配置位置、接続形態、及び動作の順序等は、一例であり、本開示を限定する趣旨ではない。本開示は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
　図１は、本開示の実施形態に係るばね搭載靴１０１の構成を模式的に示す側面図である。ばね搭載靴１０１は、現実空間に所在するユーザによって着用される。ばね搭載靴１０１は靴底１０２を有し、靴底１０２には複数のばね機構Ｂが配置されている。複数のばね機構Ｂは、靴底１０２の全面に分布するように行列状に配置されていても良い。ばね搭載靴１０１を履いたユーザは、ばね機構Ｂによってジャンプ又は歩行等の運動が補助される。また、ばね搭載靴１０１には、加速度センサ又はジャイロセンサ等のモーションセンサ５４が配置されている。
　図２は、一つのばね機構Ｂの構成を模式的に示す側面図である。ばね機構Ｂは、略円筒状の外形を有する本体部３と、本体部３より背が低い略円板状の外形を有する第１構造体２及び第２構造体４とを備えている。例えば、第１構造体２の上面２Ｕが靴底１０２に固定され、第２構造体４の下面４Ｌが床面又は地面に接地する。
　第１構造体２は、本体部３の上面３Ｕに対向して本体部３と離間して平行に配置されている。第１構造体２と本体部３とは、長さが同一である棒状の板ばね１２Ａ～１２Ｃによって互いに接続されている。
　図３は、板ばね１２Ａ～１２Ｃと本体部３の上面３Ｕとの位置関係を模式的に示す上面図である。板ばね１２Ａ～１２Ｃは、本体部３の上面３Ｕの中心に対してらせん状（一葉双曲面状）に配置されている。
　図２を参照して、板ばね１２Ａは、軸受部材１３Ａによって本体部３の上面３Ｕに可動接続された第１端部と、軸受部材１１Ａによって第１構造体２の下面２Ｌに可動接続された第２端部とを有している。軸受部材１１Ａは第１構造体２に固定されており、軸受部材１３Ａは本体部３に固定されている。本体部３の上面３Ｕの垂直方向上方から上面３Ｕに投影したときに、軸受部材１１Ａの設置箇所と軸受部材１３Ａの設置箇所とは互いに一致しない。
　同様に、板ばね１２Ｂは、軸受部材１３Ｂによって本体部３の上面３Ｕに可動接続された第１端部と、軸受部材１１Ｂによって第１構造体２の下面２Ｌに可動接続された第２端部とを有している。軸受部材１１Ｂは第１構造体２に固定されており、軸受部材１３Ｂは本体部３に固定されている。本体部３の上面３Ｕの垂直方向上方から上面３Ｕに投影したときに、軸受部材１１Ｂの設置箇所と軸受部材１３Ｂの設置箇所とは互いに一致しない。
　同様に、板ばね１２Ｃは、軸受部材１３Ｃによって本体部３の上面３Ｕに可動接続された第１端部と、軸受部材１１Ｃによって第１構造体２の下面２Ｌに可動接続された第２端部とを有している。軸受部材１１Ｃは第１構造体２に固定されており、軸受部材１３Ｃは本体部３に固定されている。本体部３の上面３Ｕの垂直方向上方から上面３Ｕに投影したときに、軸受部材１１Ｃの設置箇所と軸受部材１３Ｃの設置箇所とは互いに一致しない。
　なお、板ばね１２Ａ～１２Ｃの本数は３本に限らず１本以上であれば良い。
　第２構造体４は、本体部３の下面３Ｌに対向して本体部３と離間して平行に配置されている。第２構造体４と本体部３とは、長さが同一である棒状の板ばね２２Ａ～２２Ｃによって互いに接続されている。板ばね２２Ａ～２２Ｃは、本体部３の下面３Ｌの中心に対してらせん状（一葉双曲面状）に配置されている。
　板ばね２２Ａは、軸受部材２３Ａによって本体部３の下面３Ｌに可動接続された第１端部と、軸受部材２１Ａによって第２構造体４の上面４Ｕに可動接続された第２端部とを有している。軸受部材２１Ａは第２構造体４に固定されており、軸受部材２３Ａは本体部３に固定されている。本体部３の下面３Ｌの垂直方向下方から下面３Ｌに投影したときに、軸受部材２１Ａの設置箇所と軸受部材２３Ａの設置箇所とは互いに一致しない。
　同様に、板ばね２２Ｂは、軸受部材２３Ｂによって本体部３の下面３Ｌに可動接続された第１端部と、軸受部材２１Ｂによって第２構造体４の上面４Ｕに可動接続された第２端部とを有している。軸受部材２１Ｂは第２構造体４に固定されており、軸受部材２３Ｂは本体部３に固定されている。本体部３の下面３Ｌの垂直方向下方から下面３Ｌに投影したときに、軸受部材２１Ｂの設置箇所と軸受部材２３Ｂの設置箇所とは互いに一致しない。
　同様に、板ばね２２Ｃは、軸受部材２３Ｃによって本体部３の下面３Ｌに可動接続された第１端部と、軸受部材２１Ｃによって第２構造体４の上面４Ｕに可動接続された第２端部とを有している。軸受部材２１Ｃは第２構造体４に固定されており、軸受部材２３Ｃは本体部３に固定されている。本体部３の下面３Ｌの垂直方向下方から下面３Ｌに投影したときに、軸受部材２１Ｃの設置箇所と軸受部材２３Ｃの設置箇所とは互いに一致しない。
　なお、板ばね２２Ａ～２２Ｃの本数は３本に限らず１本以上であれば良い。
　板ばね１２Ａ～１２Ｃと板ばね２２Ａ～２２Ｃとは、本体部３を挟んで鏡映対称に配置されている。つまり、本体部３の上面３Ｕ又は本体部３の下面３Ｌに投影したときに、軸受部材１１Ａの設置箇所と軸受部材２１Ａの設置箇所とは同一であり、軸受部材１３Ａの設置箇所と軸受部材２３Ａの設置箇所とは同一であり、板ばね１２Ａの長さと板ばね２２Ａの長さとは同一である。同様に、本体部３の上面３Ｕ又は本体部３の下面３Ｌに投影したときに、軸受部材１１Ｂの設置箇所と軸受部材２１Ｂの設置箇所とは同一であり、軸受部材１３Ｂの設置箇所と軸受部材２３Ｂの設置箇所とは同一であり、板ばね１２Ｂの長さと板ばね２２Ｂの長さとは同一である。同様に、本体部３の上面３Ｕ又は本体部３の下面３Ｌに投影したときに、軸受部材１１Ｃの設置箇所と軸受部材２１Ｃの設置箇所とは同一であり、軸受部材１３Ｃの設置箇所と軸受部材２３Ｃの設置箇所とは同一であり、板ばね１２Ｃの長さと板ばね２２Ｃの長さとは同一である。
　図２に示すように、第１構造体２の上面２Ｕの中心部には、圧電素子等の圧力センサ４０Ａが埋め込み配置されている。圧力センサ４０Ａは、外部から第１構造体２へ印加される圧力の大きさを検出する。同様に、第２構造体４の下面４Ｌの中心部には、圧電素子等の圧力センサ４０Ｂが埋め込み配置されている。圧力センサ４０Ｂは、外部から第２構造体４へ印加される圧力の大きさを検出する。
　なお、板ばね２２Ａ～２２Ｃ及び第２構造体４は省略しても良い。また、板ばね１２Ａ～１２Ｃ，２２Ａ～２２Ｃは、薄板形状に限らず、非真円の断面形状を少なくとも一部に含む形状であれば、どのようなものであっても良い。
　ばね機構Ｂは、板ばね１２Ａ～１２Ｃ，２２Ａ～２２Ｃの回転方向を調整することによって、ばね定数ｋを可変に設定可能である。図４は、ばね機構Ｂのばね定数ｋが変更されている状況を模式的に示す側面図である。左端のばね機構Ｂとして示すように、側面から眺めたときに最も太くなるよう（つまり上面から眺めたときに最も細くなるよう）、板ばね１２Ａ～１２Ｃ，２２Ａ～２２Ｃの回転方向を制御することで、ばね機構Ｂのばね定数ｋは最大値（ｍａｘ）に設定される。また、右端のばね機構Ｂとして示すように、側面から眺めたときに最も細くなるよう（つまり上面から眺めたときに最も太くなるよう）、板ばね１２Ａ～１２Ｃ，２２Ａ～２２Ｃの回転方向を制御することで、ばね機構Ｂのばね定数ｋは最小値（ｍｉｎ）に設定される。また、中央のばね機構Ｂとして示すように、側面から眺めたときに中間値の太さとなるよう（つまり上面から眺めたときに中間値の太さとなるよう）、板ばね１２Ａ～１２Ｃ，２２Ａ～２２Ｃの回転方向を制御することで、ばね機構Ｂのばね定数ｋは中間値（ｍｉｄ）に設定される。図中の両矢印は、ばね機構Ｂのばね定数ｋを双方向に変更可能であることを意味している。
　図５，６は、板ばね１２Ａ～１２Ｃを回転させる機構を模式的に示す図である。本体部３の上面３Ｕの中央部には、円板状の回転部材７５が配置されている。本体部３内にはモータ７６及び電磁ブレーキ７０が配置されている。モータ７６は上下方向に延在する回転軸７７を有しており、回転軸７７は電磁ブレーキ７０を介して回転部材７５の下面に接続されている。電磁ブレーキ７０をオフした状態でモータ７６を駆動することによって、回転部材７５が回転軸７７回りに回転駆動される。また、モータ７６の駆動を停止した状態で電磁ブレーキ７０をオンすることによって、回転部材７５の回転位置が機械的に保持される。なお、電磁ブレーキ７０は省略されても良い。
　電磁ブレーキ７０をオフした状態でモータ７６を駆動することによって、回転部材７５が回転軸７７回りに回転駆動される。それに伴う板ばね１２Ａの動作を、図５，６を用いて説明する。本体部３の下面３Ｌにも回転部材７５と同様にモータ７６によって駆動される回転部材が配置されており、他の板ばね１２Ｂ，１２Ｃ，２２Ａ～２２Ｃの動作も板ばね１２Ａの動作と同様であるため、重複した説明は省略する。
　回転部材７５の上面には接続部材７４Ａが固定されており、接続部材７４Ａにはリンク機構７２Ａの一端部７３Ａが接続されている。リンク機構７２Ａの他端部は、軸受部材１３Ａの近傍において、接続部材７１Ａによって板ばね１２Ａに接続されている。
　モータ７６を駆動して回転部材７５を第１方向に回転させると、回転部材７５の上面に固定された接続部材７４Ａも回転移動する。すると、接続部材７４Ａに接続されたリンク機構７２Ａによって接続部材７１Ａが引かれることによって、板ばね１２Ａがその長手方向の軸回りに回転する。図５に示すように、接続部材７４Ａが第１方向の限界位置まで移動した状態が、上面から眺めたときに板ばね１２Ａが最も細くなる状態であり、ばね機構Ｂのばね定数ｋが最大値に設定された状態に相当する。モータ７６を駆動して回転部材７５を第２方向に回転させると、回転部材７５の上面に固定された接続部材７４Ａも回転移動する。すると、接続部材７４Ａに接続されたリンク機構７２Ａによって接続部材７１Ａが引かれることによって、板ばね１２Ａがその長手方向の軸回りに回転する。図６に示すように、接続部材７４Ａが第２方向の限界位置まで移動した状態が、上面から眺めたときに板ばね１２Ａが最も太くなる状態であり、ばね機構Ｂのばね定数ｋが最小値に設定された状態に相当する。
　図７は、本開示の実施形態に係るＸＲシステムの全体構成を簡略化して示す図である。ＸＲシステムは、制御装置１００、ヘッドセット５１、リモコン５２、スマートウォッチ５３、モーションセンサ５４、カメラ５５、距離センサ５６、及びばね機構Ｂを備えている。
　制御装置１００は、クラウドサーバ又はエッジサーバ等である。ヘッドセット５１は、ユーザの頭部に装着される。ヘッドセット５１は、ＸＲ空間の映像を出力するモニタ、及び音声を出力するスピーカを備えている。ヘッドセット５１は、加速度センサ又はジャイロセンサ等のモーションセンサを備えていても良い。リモコン５２は、ユーザの手によって所持される。リモコン５２は、複数の操作スイッチ又は入力ボタン等を備えている。リモコン５２は、加速度センサ又はジャイロセンサ等のモーションセンサを備えていても良い。スマートウォッチ５３は、ユーザの手首に装着される。スマートウォッチ５３は、ユーザの心拍数、脈拍数、体温、血圧、又は発汗量等の健康状態を検出するための各種のセンサを備えている。モーションセンサ５４は、図１に示したようにばね搭載靴１０１に配置されている。カメラ５５及び距離センサ５６は、ＸＲ体験を行う際にユーザが所在する部屋に設置され、又はヘッドセット５１に搭載されている。カメラ５５は、ＸＲ体験を行っているユーザを撮影する。距離センサ５６は、ユーザと部屋の天井又は壁との間の距離を測定する。
　ヘッドセット５１、リモコン５２、スマートウォッチ５３、モーションセンサ５４、カメラ５５、距離センサ５６、及びばね機構Ｂは、専用回線網又は公衆回線網等の任意の通信ネットワーク５９を介して、制御装置１００と通信可能である。
　制御装置１００は、処理部８１、記憶部８２、及び通信部８３を備えている。処理部８１は、ＣＰＵ等の情報処理装置によって構成される。記憶部８２は、ＨＤＤ、ＳＳＤ、又は半導体メモリ等を用いて構成される。通信部８３は、ＩＰ等の任意の通信方式に対応した通信モジュールを備えて構成される。ばね機構Ｂは、処理部９１、記憶部９２、通信部９３、圧力センサ４０Ａ，４０Ｂ、電磁ブレーキ７０、及びモータ７６を備えている。処理部９１は、ＣＰＵ又はマイクロコントローラ等の情報処理装置によって構成される。記憶部９２は、半導体メモリ等を用いて構成される。通信部９３は、ＩＰ等の任意の通信方式に対応した通信モジュールを備えて構成される。
　図８は、処理部８１が有する各種の機能及び記憶部８２が保持する各種の情報を示す図である。コンピュータ読み取り可能な不揮発性記録媒体から読み出したプログラムをＣＰＵが実行することによって実現される機能として、処理部８１は、映像制御部２０１、音声制御部２０２、ばね制御部２０３、仮想空間処理部２０４、ユーザ能力特定部２０５、及びユーザ状態特定部２０６を有する。ばね制御部２０３は、取得部３０１、設定部３０２、及び制御部３０３を有する。換言すれば、上記プログラムは、制御装置１００に搭載される情報処理装置としての処理部８１を、これら複数の処理部に相当する複数の処理手段として機能させるためのプログラムである。
　映像制御部２０１は、ヘッドセット５１のモニタに表示するＸＲ空間の映像データを生成する。生成された映像データは、処理部８１から通信部８３及び通信ネットワーク５９を介してヘッドセット５１に送信される。
　音声制御部２０２は、ヘッドセット５１のスピーカから出力するＸＲ空間の音声データを生成する。生成された音声データは、処理部８１から通信部８３及び通信ネットワーク５９を介してヘッドセット５１に送信される。
　ばね制御部２０３に関し、取得部３０１は、第１情報を記憶部８２から読み出すことによって取得する。第１情報は、ユーザに関する負荷を示すユーザ能力情報４０１、及び、現実空間に関する負荷を示す現実空間情報４０５の少なくとも一方を示す。ユーザに関する負荷は、例えばユーザの運動能力を含む。ユーザの運動能力は、例えばユーザの筋力及び持久力の少なくとも一方を含む。ユーザの筋力を表す指標の一つは、例えばユーザのジャンプ力である。ユーザのジャンプ力は、垂直飛び高さによって測定可能である。現実空間に関する負荷は、例えば現実空間の重力環境の重力値を含む。現実空間情報４０５は、現実空間の重力環境に関する重力値を示すデータを含む。また、取得部３０１は、第２情報を記憶部８２から読み出すことによって取得する。第２情報は、ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示すキャラクタ能力情報４０３、及び、現実空間に対応するＸＲ空間に関する負荷を示す仮想空間情報４０６の少なくとも一方を示す。仮想オブジェクトは、ＸＲ空間内のゲームキャラクタ等のキャラクタを含む。仮想オブジェクトに関する負荷は、例えばキャラクタの運動能力を含む。キャラクタの運動能力は、例えばキャラクタの筋力及び持久力の少なくとも一方を含む。キャラクタの筋力を表す指標の一つは、例えばキャラクタのジャンプ力である。キャラクタのジャンプ力は、垂直飛び高さによって測定可能である。ＸＲ空間に関する負荷は、例えばＸＲ空間の重力環境の重力値を含む。仮想空間情報４０６は、ＸＲ空間の重力環境に関する重力値を示すデータを含む。
　設定部３０２は、取得部３０１が取得した上記第１情報及び上記第２情報に基づいて、ばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。設定部３０２によるばね定数ｋの設定手法の詳細については後述する。
　制御部３０３は、ばね機構Ｂのばね定数ｋが、設定部３０２が設定したばね定数ｋとなるよう、ばね定数ｋの設定値をばね機構Ｂに送信することによってばね機構Ｂを制御する。ばね定数ｋの設定値は、処理部８１から通信部８３及び通信ネットワーク５９を介してばね機構Ｂに送信される。ばね機構Ｂの処理部９１は、モータ７６を必要量駆動することによって、ばね機構Ｂのばね定数ｋを、制御装置１００から受信した設定値に設定する。
　ユーザ能力特定部２０５は、ユーザの運動能力を特定し、その運動能力を示すユーザ能力情報４０１を生成して記憶部８２に記憶する。ユーザ能力特定部２０５は、例えば、ゲームの初回開始時にヘッドセット５１のモニタへの命令表示によってユーザに垂直飛びを行わせ、モーションセンサ５４によって測定した垂直飛び高さを、ユーザの運動能力として特定する。但し、垂直飛び高さの測定は、ゲームの初回開始時に限らず、毎回開始時に行っても良い。
　図９は、ユーザ能力情報４０１の一例を簡略化して示す図である。ユーザ能力情報４０１は、複数のユーザの各々に割り当てられたユーザＩＤ毎に、登録日、身長、体重、及び垂直飛び高さに関する複数の項目を有している。登録日の項目には、各ユーザに関して、複数の項目のデータ登録が完了した年月日が入力される。身長の項目には、各ユーザの身長を示す数値が入力される。体重の項目には、各ユーザの体重を示す数値が入力される。各ユーザの身長及び体重を示す数値は、例えばリモコン５２の入力ボタンを用いたデータ入力操作によって入力される。垂直飛び高さの項目には、上述のモーションセンサ５４によって測定された各ユーザの垂直飛び高さの測定値が入力される。
　ユーザ状態特定部２０６は、ユーザの疲労状態を特定し、その疲労状態を示すユーザ状態情報４０２を生成して記憶部８２に記憶する。ユーザ状態情報４０２には、複数のユーザＩＤと、各ユーザの疲労度を示す数値とが含まれる。ユーザ状態特定部２０６は、例えば、スマートウォッチ５３の各種のセンサによって検出したユーザの健康状態に関する複数項目の検出値（上記の心拍数、脈拍数、体温、血圧、又は発汗量等の検出値）を定期的にスマートウォッチ５３から取得し、取得した検出値を項目毎のしきい値と比較することによって、ユーザの疲労状態を特定する。
　仮想空間処理部２０４は、ＸＲ空間におけるゲームシナリオ等の進行を制御し、また、ＸＲ空間におけるキャラクタの動作、能力、又は状態等を制御又は管理する。仮想空間処理部２０４は、キャラクタの運動能力を特定し、その運動能力を示すキャラクタ能力情報４０３を生成して記憶部８２に記憶する。仮想空間処理部２０４、例えば、ゲームの初回開始時にＸＲ空間でキャラクタに垂直飛びを行わせ、その垂直飛び高さの測定値をキャラクタの運動能力として特定する。但し、垂直飛び高さの測定は、ゲームの初回開始時に限らず、毎回開始時に行っても良い。また、仮想空間処理部２０４は、キャラクタの疲労状態を特定し、その疲労状態を示すキャラクタ状態情報４０４を生成して記憶部８２に記憶する。キャラクタ状態情報４０４には、複数のキャラクタＩＤと、各キャラクタの疲労度を示す数値とが含まれる。仮想空間処理部２０４は、例えば、ゲームシナリオの進行状況、キャラクタの活動状況、又はキャラクタの体力ゲージ等に応じて、キャラクタの疲労状態を特定する。
　図１０は、キャラクタ能力情報４０３の一例を簡略化して示す図である。キャラクタ能力情報４０３は、複数のユーザに対応する複数のキャラクタの各々に割り当てられたキャラクタＩＤ毎に、登録日、身長、体重、及び垂直飛び高さに関する複数の項目を有している。登録日の項目には、各キャラクタに関して、複数の項目のデータ登録が完了した年月日が入力される。身長の項目には、各キャラクタの身長を示す数値が入力される。体重の項目には、各キャラクタの体重を示す数値が入力される。各キャラクタの身長及び体重は、例えば仮想空間処理部２０４によって予め設定されている。垂直飛び高さの項目には、ゲームの初回開始時等に測定された、又は各キャラクタの体力ゲージ等に応じて仮想空間処理部２０４によって特定された、各キャラクタの垂直飛び高さの測定値が入力される。
　以下、ばね制御部２０３によってばね機構Ｂのばね定数ｋを制御する様々な処理例について、順に説明する。各処理例は任意に組み合わせて適用することが可能である。
　（第１処理例）
　第１処理例では、ばね制御部２０３は、現実空間のユーザの運動能力と、ＸＲ空間のキャラクタの運動能力とを適合させるように、ばね機構Ｂのばね定数ｋを制御する。
　図１１は、第１処理例に関し、処理部８１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　まずステップＳ１０１において取得部３０１は、ユーザ能力情報４０１を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ１０２において取得部３０１は、キャラクタ能力情報４０３を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ１０３において設定部３０２は、ユーザ能力情報４０１で示されるユーザの運動能力と、キャラクタ能力情報４０３で示される当該ユーザに対応するキャラクタの運動能力との差が、所定のしきい値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。
　ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）は、次にステップＳ１０４において設定部３０２は、ユーザとキャラクタとの運動能力の差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　具体的に、設定部３０２は、ユーザの力学的エネルギーを算出し、また、キャラクタの力学的エネルギーを算出する。また、設定部３０２は、ユーザの力学的エネルギーとキャラクタの力学的エネルギーとの差に基づいて、ばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。例えばジャンプ動作において、ユーザの力学的エネルギーは、ジャンプしたユーザの最高点での位置エネルギーと、ユーザがジャンプ前に最も沈み込んだ時のばね機構Ｂの弾性力による位置エネルギーとを含む。キャラクタの力学的エネルギーは、ジャンプしたキャラクタの最高点での位置エネルギーを含む。
　ユーザ能力情報４０１で示されるユーザの体重をＭ、垂直飛び高さをｈｙとし、キャラクタ能力情報４０３で示されるキャラクタの体重をｍ、垂直飛び高さをｈｃとし、ユーザがジャンプ前に最も沈み込んだ時のばね機構Ｂの全長の変化量をＸとし、重力加速度をｇとし、ばね定数ｋの補正量をΔｋとすると、エネルギー保存則より、
　ｍｇｈｃ＝Ｍｇｈｙ＋（１／２）ΔｋＸ２　　　・・・（１）
の関係が成り立つ。（１）式よりばね定数ｋの補正量Δｋは、
　Δｋ＝２ｇ（ｍｈｃ－Ｍｈｙ）／Ｘ２　　　・・・（２）
によって算出される。設定部３０２は、（２）式の演算を行うことによって補正量Δｋを算出し、ばね機構Ｂのばね定数ｋの初期値（例えば中央値）に対して補正量Δｋを増減した値を、補正後のばね機構Ｂのばね定数ｋの設定値として設定する。
　次にステップＳ１０５において仮想空間処理部２０４は、ＸＲ空間でキャラクタに対して歩行又はジャンプ等の動作を実行させるためのユーザ操作情報を、リモコン５２又はばね搭載靴１０１等から取得する。仮想空間処理部２０４は、取得したユーザ操作情報に基づいて、ＸＲ空間におけるゲームシナリオの進行及びキャラクタの動作を制御する。
　なお、ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１未満である場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）は、ステップＳ１０４を実行することなくステップＳ１０５が実行される。
　次にステップＳ１０６において映像制御部２０１は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の映像データを生成し、当該映像データをヘッドセット５１に送信する。また、音声制御部２０２は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の音声データを生成し、当該音声データをヘッドセット５１に送信する。また、ばね制御部２０３の制御部３０３は、ユーザの動作に応じてばね機構Ｂを制御する。図１２は、ばね定数ｋの制御タイミングを示すタイミングチャートである。制御部３０３は、ジャンプ動作においてユーザがジャンプ前に最も沈み込んだ瞬間である時刻Ｔ１に、ばね機構Ｂのばね定数ｋが、初期値のばね定数ｋ１から、ステップＳ１０４で設定した補正後のばね定数ｋ２となるように、ばね機構Ｂを制御する。制御部３０３は、収縮したばね機構Ｂが伸張を開始したタイミングを、ユーザが最も沈み込んだ瞬間のタイミングとして特定する。制御部３０３は、例えば、第１構造体２の下面と本体部３の上面との間の距離をリニアエンコーダ等の距離センサによって測定し、その測定値の変化態様に基づいて、ばね機構Ｂの収縮又は伸張を検出することができる。また、制御部３０３は、例えば、ジャンプ動作においてユーザが飛び上がって床面から足が離れた瞬間である時刻Ｔ２に、ばね機構Ｂのばね定数ｋがばね定数ｋ２からばね定数ｋ１に戻るように、ばね機構Ｂを制御する。制御部３０３は、第２構造体４の下面に配置されている圧力センサ４０Ｂの測定値がゼロとなることにより、床面から足が離れた瞬間を検出することができる。
　次にステップＳ１０７において仮想空間処理部２０４は、リモコン５２からゲーム終了コマンドを受信した等の所定の終了条件を満たすか否かを判定する。
　終了条件を満たさない場合（ステップＳ１０７：ＮＯ）は、ステップＳ１０５～Ｓ１０７が繰り返し実行される。
　終了条件を満たす場合（ステップＳ１０７：ＹＥＳ）は、処理部８１は処理を終了する。
　本実施形態によれば、制御装置１００は、取得した第１情報及び第２情報に基づいてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定し、ばね機構Ｂを制御する。これにより、ユーザ又は現実空間に関する負荷とキャラクタ又はＸＲ空間に関する負荷とに基づいてばね機構Ｂのばね定数ｋを制御でき、その結果、キャラクタの負荷をユーザに再現し、又は、ＸＲ空間の負荷を現実空間に再現することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、ユーザが履いているばね搭載靴１０１の靴底１０２に配置されたばね機構Ｂのばね定数ｋを制御することにより、ユーザのジャンプ力又はユーザが体感する浮遊感等を制御することが可能となる。
　また、本実施形態によれば、仮想オブジェクトはＸＲ空間内のキャラクタを含むことにより、ＸＲ空間内のキャラクタの運動能力等の負荷をユーザに再現することが可能となる。
　また、本処理例によれば、ユーザ又はキャラクタに関する負荷は運動能力を含み、現実空間又はＸＲ空間に関する負荷は重力環境を含むことにより、キャラクタの運動能力をユーザに再現し、又は、ＸＲ空間の重力環境を現実空間に再現することが可能となる。
　また、本処理例によれば、運動能力は筋力及び持久力の少なくとも一方を含むことにより、キャラクタの筋力又は持久力をユーザに再現することが可能となる。
　また、本処理例によれば、ユーザの力学的エネルギーとキャラクタの力学的エネルギーとの差に基づいてばね定数ｋを設定することにより、ばね機構Ｂのばね定数ｋを適切に設定することが可能となる。
　また、本処理例によれば、ジャンプしたユーザの位置エネルギー、ばね機構Ｂの弾性力による位置エネルギー、及び、ジャンプしたキャラクタの位置エネルギーを用いることにより、ばね機構Ｂのばね定数ｋを適切に設定することが可能となる。
　また、本処理例によれば、収縮したばね機構Ｂが伸張を開始したタイミングでばね機構Ｂのばね定数ｋを変更することにより、キャラクタの運動能力等の負荷をユーザに効果的に再現することが可能となる。
　（第２処理例）
　第２処理例では、ばね制御部２０３は、現実空間の重力環境と、ＸＲ空間の重力環境とを適合させるように、ばね機構Ｂのばね定数ｋを制御する。
　図１３は、第２処理例に関し、処理部８１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　まずステップＳ２０１において取得部３０１は、現実空間情報４０５を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ２０２において取得部３０１は、仮想空間情報４０６を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ２０３において設定部３０２は、現実空間情報４０５で示される現実空間の重力環境と、仮想空間情報４０６で示されるＸＲ空間の重力環境との重力差が、所定のしきい値ＴＨ２超であるか否かを判定する。具体的に、設定部３０２は、現実環境の重力値からＸＲ環境の重力値を減じることによって得られた差分値がしきい値ＴＨ２超であるか否かを判定する。しきい値ＴＨ２はゼロであっても良い。
　現実空間とＸＲ空間との重力差がしきい値ＴＨ２超である場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）は、次にステップＳ２０４において設定部３０２は、現実空間とＸＲ空間との重力差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　ユーザ能力情報４０１で示されるユーザの体重をＭ、ユーザが沈み込んだ時のばね機構Ｂの全長の変化量をｘ、重力加速度をｇ、ｘの関数であるばね定数ｋをばね定数ｋ（ｘ）とし、例えばＸＲ空間の重力値が現実空間の重力値の９／１０倍になった場合を想定すると、
　（９／１０）Ｍｇ＝Ｍｇ－ｋ（ｘ）ｘ　　　・・・（３）
の関係が成り立つ。（３）式よりばね定数ｋ（ｘ）は、
　ｋ（ｘ）＝（１／１０）Ｍｇ／ｘ　　　・・・（４）
によって算出される。（４）式を一般化すると、
　ｋ（ｘ）＝ΔｇＭ／ｘ　　　・・・（５）
で表される。設定部３０２は、（５）式の演算を行うことにより、変化量ｘに応じてばね定数ｋ（ｘ）を設定する。
　次にステップＳ２０５において仮想空間処理部２０４は、ＸＲ空間でキャラクタに対して歩行又はジャンプ等の動作を実行させるためのユーザ操作情報を、リモコン５２又はばね搭載靴１０１等から取得する。仮想空間処理部２０４は、取得したユーザ操作情報に基づいて、ＸＲ空間におけるゲームシナリオの進行及びキャラクタの動作を制御する。
　なお、現実空間とＸＲ空間との重力差がしきい値ＴＨ２以下である場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）は、ステップＳ２０４を実行することなくステップＳ２０５が実行される。
　次にステップＳ２０６において映像制御部２０１は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の映像データを生成し、当該映像データをヘッドセット５１に送信する。また、音声制御部２０２は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の音声データを生成し、当該音声データをヘッドセット５１に送信する。また、ばね制御部２０３の制御部３０３は、ユーザの動作に応じてばね機構Ｂを制御する。図１４は、ばね定数ｋの制御タイミングを示すタイミングチャートである。制御部３０３は、ユーザがジャンプ前に沈み込みを開始する時刻Ｔ３までは、変化量ｘがゼロであるため、ばね定数ｋを最大値ｋ３に設定する。時刻Ｔ３においてユーザが沈み込みを開始すると、変化量ｘは徐々に大きくなるため、制御部３０３は、ばね定数ｋが徐々に小さくなるようばね機構Ｂを制御する。ユーザが最も沈み込んだ瞬間である時刻Ｔ４において、ばね定数ｋは最小値ｋ４となる。時刻Ｔ４以降は変化量ｘは徐々に小さくなるため、制御部３０３は、ばね定数ｋが徐々に大きくなるようばね機構Ｂを制御し、ユーザが飛び上がって床面から足が離れた瞬間である時刻Ｔ５に、ばね定数ｋは最大値ｋ３となる。
　次にステップＳ２０７において仮想空間処理部２０４は、リモコン５２からゲーム終了コマンドを受信した等の所定の終了条件を満たすか否かを判定する。
　終了条件を満たさない場合（ステップＳ２０７：ＮＯ）は、ステップＳ２０５～Ｓ２０７が繰り返し実行される。
　終了条件を満たす場合（ステップＳ２０７：ＹＥＳ）は、処理部８１は処理を終了する。
　本処理例によれば、ユーザの所在場所における重力とキャラクタの所在場所における重力との差に基づいてばね定数ｋを設定することにより、ばね機構Ｂのばね定数ｋを適切に設定でき、ＸＲ空間の重力環境を現実空間に再現することが可能となる。
　（第３処理例）
　第３処理例では、ばね制御部２０３は、現実空間の重力環境とＸＲ空間の重力環境とを適合させ、さらに、現実空間のユーザの運動能力とＸＲ空間のキャラクタの運動能力とを適合させるように、ばね機構Ｂのばね定数ｋを制御する。
　図１５は、第３処理例に関し、処理部８１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　まずステップＳ３０１において取得部３０１は、現実空間情報４０５を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ３０２において取得部３０１は、仮想空間情報４０６を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ３０３において設定部３０２は、上述のステップＳ２０３と同様に、現実空間情報４０５で示される現実空間の重力環境と、仮想空間情報４０６で示されるＸＲ空間の重力環境との重力差が、所定のしきい値ＴＨ２超であるか否かを判定する。
　現実空間とＸＲ空間との重力差がしきい値ＴＨ２超である場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）は、次にステップＳ３０４において設定部３０２は、上述のステップＳ２０４と同様に、現実空間とＸＲ空間との重力差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　次にステップＳ３０５において取得部３０１は、ユーザ能力情報４０１を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　なお、現実空間とＸＲ空間との重力差がしきい値ＴＨ２以下である場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）は、ステップＳ３０４を実行することなくステップＳ３０５が実行される。
　次にステップＳ３０６において取得部３０１は、キャラクタ能力情報４０３を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ３０７において設定部３０２は、ユーザ能力情報４０１で示されるユーザの運動能力と、キャラクタ能力情報４０３で示される当該ユーザに対応するキャラクタの運動能力との差が、所定のしきい値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。
　ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）は、次にステップＳ３０８において設定部３０２は、上述のステップＳ１０４と同様に、ユーザとキャラクタとの運動能力の差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　次にステップＳ３０９において仮想空間処理部２０４は、ＸＲ空間でキャラクタに対して歩行又はジャンプ等の動作を実行させるためのユーザ操作情報を、リモコン５２又はばね搭載靴１０１等から取得する。仮想空間処理部２０４は、取得したユーザ操作情報に基づいて、ＸＲ空間におけるゲームシナリオの進行及びキャラクタの動作を制御する。
　なお、ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１未満である場合（ステップＳ３０７：ＮＯ）は、ステップＳ３０８を実行することなくステップＳ３０９が実行される。
　次にステップＳ３１０において映像制御部２０１は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の映像データを生成し、当該映像データをヘッドセット５１に送信する。また、音声制御部２０２は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の音声データを生成し、当該音声データをヘッドセット５１に送信する。また、ばね制御部２０３の制御部３０３は、ユーザの動作に応じてばね機構Ｂを制御する。設定部３０２は、（２）式で示される補正量Δｋを（５）式で示されるばね定数ｋ（ｘ）に加算することにより、ばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　次にステップＳ３１１において仮想空間処理部２０４は、リモコン５２からゲーム終了コマンドを受信した等の所定の終了条件を満たすか否かを判定する。
　終了条件を満たさない場合（ステップＳ３１１：ＮＯ）は、ステップＳ３０９～Ｓ３１１が繰り返し実行される。
　終了条件を満たす場合（ステップＳ３１１：ＹＥＳ）は、処理部８１は処理を終了する。
　本処理例によれば、第１処理例及び第２処理例の効果を得ることができる。
　（第４処理例）
　第４処理例では、ばね制御部２０３は、現実空間のユーザの運動能力とＸＲ空間のキャラクタの運動能力とを適合させ、さらに、ユーザの疲労度及びキャラクタの疲労度に基づいて、ばね機構Ｂのばね定数ｋを制御する。
　図１６は、第４処理例に関し、処理部８１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　まずステップＳ４０１において取得部３０１は、ユーザ能力情報４０１を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ４０２において取得部３０１は、キャラクタ能力情報４０３を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ４０３において設定部３０２は、ユーザ能力情報４０１で示されるユーザの運動能力と、キャラクタ能力情報４０３で示される当該ユーザに対応するキャラクタの運動能力との差が、所定のしきい値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。
　ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ４０３：ＹＥＳ）は、次にステップＳ４０４において設定部３０２は、上述のステップＳ１０４と同様に、ユーザとキャラクタとの運動能力の差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　次にステップＳ４０５において仮想空間処理部２０４は、ＸＲ空間でキャラクタに対して歩行又はジャンプ等の動作を実行させるためのユーザ操作情報を、リモコン５２又はばね搭載靴１０１等から取得する。仮想空間処理部２０４は、取得したユーザ操作情報に基づいて、ＸＲ空間におけるゲームシナリオの進行及びキャラクタの動作を制御する。
　なお、ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１未満である場合（ステップＳ４０３：ＮＯ）は、ステップＳ４０４を実行することなくステップＳ４０５が実行される。
　次にステップＳ４０６において取得部３０１は、ユーザ状態情報４０２を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ４０７において取得部３０１は、キャラクタ状態情報４０４を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ４０８において設定部３０２は、ユーザ状態情報４０２で示されるユーザの疲労度と、キャラクタ状態情報４０４で示される当該ユーザに対応するキャラクタの疲労度との差が、所定のしきい値ＴＨ３以上であるか否かを判定する。
　ユーザとキャラクタとの疲労度の差がしきい値ＴＨ３以上である場合（ステップＳ４０８：ＹＥＳ）は、次にステップＳ４０９において設定部３０２は、ユーザとキャラクタとの疲労度の差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。ユーザの疲労度がキャラクタの疲労度より大きい場合には、設定部３０２は、ジャンプ前にユーザが沈み込んだタイミングで、ユーザとキャラクタとの疲労度の差に応じて、ばね機構Ｂのばね定数ｋを初期値（例えば中間値）より大きく設定する。一方、ユーザの疲労度がキャラクタの疲労度より小さい場合には、設定部３０２は、ジャンプ前にユーザが沈み込んだタイミングで、ユーザとキャラクタとの疲労度の差に応じて、ばね機構Ｂのばね定数ｋを初期値（例えば中間値）より小さく設定する。
　次にステップＳ４１０において映像制御部２０１は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の映像データを生成し、当該映像データをヘッドセット５１に送信する。また、音声制御部２０２は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の音声データを生成し、当該音声データをヘッドセット５１に送信する。また、ばね制御部２０３の制御部３０３は、ユーザの動作に応じてばね機構Ｂを制御する。設定部３０２は、（２）式で示される補正量Δｋを、ステップＳ４０９で設定したばね定数ｋに加算することにより、ばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　なお、ユーザとキャラクタとの疲労度の差がしきい値ＴＨ３未満である場合（ステップＳ４０８：ＮＯ）は、ステップＳ４０９を実行することなくステップＳ４１０が実行される。
　次にステップＳ４１１において仮想空間処理部２０４は、リモコン５２からゲーム終了コマンドを受信した等の所定の終了条件を満たすか否かを判定する。
　終了条件を満たさない場合（ステップＳ４１１：ＮＯ）は、ステップＳ４０５～Ｓ４１１が繰り返し実行される。
　終了条件を満たす場合（ステップＳ４１１：ＹＥＳ）は、処理部８１は処理を終了する。
　本処理例によれば、ユーザの疲労度及びキャラクタの疲労度に基づいてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定することにより、ユーザ及びキャラクタの一方の疲労度に応じた運動能力の変化を、ユーザ及びキャラクタの他方に再現することが可能となる。
　（第５処理例）
　第５処理例では、ばね制御部２０３は、現実空間のユーザの運動能力とＸＲ空間のキャラクタの運動能力とを適合させ、さらに、移動するユーザの動作安全度に基づいて、ばね機構Ｂのばね定数ｋを制御する。
　図１７は、第５処理例に関し、処理部８１が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
　まずステップＳ５０１において取得部３０１は、ユーザ能力情報４０１を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ５０２において取得部３０１は、キャラクタ能力情報４０３を記憶部８２から読み出すことによって取得する。
　次にステップＳ５０３において設定部３０２は、ユーザ能力情報４０１で示されるユーザの運動能力と、キャラクタ能力情報４０３で示される当該ユーザに対応するキャラクタの運動能力との差が、所定のしきい値ＴＨ１以上であるか否かを判定する。
　ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１以上である場合（ステップＳ５０３：ＹＥＳ）は、次にステップＳ５０４において設定部３０２は、上述のステップＳ１０４と同様に、ユーザとキャラクタとの運動能力の差に応じてばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　次にステップＳ５０５において仮想空間処理部２０４は、ＸＲ空間でキャラクタに対して歩行又はジャンプ等の動作を実行させるためのユーザ操作情報を、リモコン５２又はばね搭載靴１０１等から取得する。仮想空間処理部２０４は、取得したユーザ操作情報に基づいて、ＸＲ空間におけるゲームシナリオの進行及びキャラクタの動作を制御する。
　なお、ユーザとキャラクタとの運動能力の差がしきい値ＴＨ１未満である場合（ステップＳ５０３：ＮＯ）は、ステップＳ５０４を実行することなくステップＳ５０５が実行される。
　次にステップＳ５０６において取得部３０１は、距離情報を距離センサ５６からリアルタイムで受信することによって取得する。距離情報は、距離センサ５６によって測定された、ＸＲ体験を行っているユーザと部屋の天井又は壁との間の距離を示す情報である。
　次にステップＳ５０７において設定部３０２は、ステップＳ５０６で取得した距離情報に基づいて決定したユーザの動作安全度が、所定のしきい値ＴＨ４未満であるか否かを判定する。設定部３０２は、例えば、距離情報で示されるユーザと天井又は壁との間の距離の最小値を、動作安全度として決定する。あるいは、設定部３０２は、ステップＳ５０４のばね定数ｋが設定された状況でユーザの沈み込みによってばね機構Ｂに蓄積される弾性エネルギーから、天井までジャンプしたユーザの位置エネルギーを減ずることに得られる差分値を、動作安全度として決定しても良い。
　動作安全度がしきい値ＴＨ４未満である場合（ステップＳ５０７：ＹＥＳ）は、次にステップＳ５０８において設定部３０２は、ジャンプしたユーザの最高点と天井又は壁との間の距離がしきい値ＴＨ４以上となるように、ステップＳ５０４で設定したばね定数ｋを減少させるためのマイナス値の補正量を設定する。
　次にステップＳ５０９において映像制御部２０１は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の映像データを生成し、当該映像データをヘッドセット５１に送信する。また、音声制御部２０２は、ゲームシナリオの進行状況等に応じてＸＲ空間の音声データを生成し、当該音声データをヘッドセット５１に送信する。また、ばね制御部２０３の制御部３０３は、ユーザの動作に応じてばね機構Ｂを制御する。設定部３０２は、ステップＳ５０４で設定したばね定数ｋに、ステップＳ５０８で設定した補正量を加算することにより、ばね機構Ｂのばね定数ｋを設定する。
　なお、動作安全度がしきい値ＴＨ４以上である場合（ステップＳ５０７：ＮＯ）は、ステップＳ５０８を実行することなくステップＳ５０９が実行される。
　次にステップＳ５１０において仮想空間処理部２０４は、リモコン５２からゲーム終了コマンドを受信した等の所定の終了条件を満たすか否かを判定する。
　終了条件を満たさない場合（ステップＳ５１０：ＮＯ）は、ステップＳ５０５～Ｓ５１０が繰り返し実行される。
　終了条件を満たす場合（ステップＳ５１０：ＹＥＳ）は、処理部８１は処理を終了する。
　本処理例によれば、移動するユーザの動作安全度に基づいてばね定数ｋを設定することにより、室内でジャンプしたユーザが天井又は壁に衝突する等の事態を予め回避することが可能となる。
　本開示は、ＶＲ、ＡＲ、又はＭＲ等のＸＲシステムへの適用が特に有用である。

Claims (15)

  1. 　ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御方法であって、
    　制御装置が、
    　前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報を取得し、
    　前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報を取得し、
    　取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する、
    ばね機構の制御方法。
  2. 　前記ユーザ又は前記仮想オブジェクトに関する前記負荷は、前記ユーザ又は前記仮想オブジェクトの運動能力を含む、請求項１に記載のばね機構の制御方法。
  3. 　前記ばね機構のばね定数の制御において、前記ユーザの力学的エネルギーを算出し、前記仮想オブジェクトの力学的エネルギーを算出し、前記ユーザの前記力学的エネルギーと前記仮想オブジェクトの前記力学的エネルギーとの差に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する、請求項２に記載のばね機構の制御方法。
  4. 　前記運動能力はジャンプ力を含み、
    　前記ユーザの前記力学的エネルギーは、ジャンプした前記ユーザの位置エネルギーと、前記ばね機構の弾性力による位置エネルギーとを含み、
    　前記仮想オブジェクトの前記力学的エネルギーは、ジャンプした前記仮想オブジェクトの位置エネルギーを含む、請求項３に記載のばね機構の制御方法。
  5. 　さらに前記ユーザの疲労度及び前記仮想オブジェクトの疲労度を取得し、
    　前記ばね機構のばね定数の制御において、さらに前記ユーザの前記疲労度及び前記仮想オブジェクトの前記疲労度に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する、請求項１に記載のばね機構の制御方法。
  6. 　ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御方法であって、
    　制御装置が、
    　前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報を取得し、
    　前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報を取得し、
    　取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する、
    ばね機構の制御方法。
  7. 　前記現実空間又は前記仮想空間に関する前記負荷は、前記現実空間又は前記仮想空間の重力値を含む、請求項６に記載のばね機構の制御方法
  8. 　前記ばね機構のばね定数の制御において、前記ユーザの所在場所における重力と前記仮想オブジェクトの所在場所における重力との差に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する、請求項７に記載のばね機構の制御方法。
  9. 　前記ユーザは、前記ばね機構が靴底に配置された靴を履いた人物を含む、請求項１又は６に記載のばね機構の制御方法。
  10. 　前記ばね機構の制御において、収縮した前記ばね機構が伸張を開始したタイミングで、前記ばね機構のばね定数を変更する、請求項１又は６に記載のばね機構の制御方法。
  11. 　さらに前記ユーザの動作安全度を決定し、
    　前記ばね機構のばね定数の制御において、さらに前記ユーザの前記動作安全度に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する、請求項１又は６に記載のばね機構の制御方法。
  12. 　ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置であって、
    　前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報と、前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報とを取得する取得部と、
    　前記取得部が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御部と、
    を備える、ばね機構の制御装置。
  13. 　ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置であって、
    　前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報と、前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報とを取得する取得部と、
    　前記取得部が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御部と、
    を備える、ばね機構の制御装置。
  14. 　ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置が備える情報処理装置を、
    　前記ばね機構によって運動が補助されるユーザに関する負荷を示す第１情報と、前記ユーザに対応する仮想オブジェクトに関する負荷を示す第２情報とを取得する取得手段と、
    　前記取得手段が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御手段と、
    として機能させるためのプログラム。
  15. 　ばね定数を可変に制御可能なばね機構の制御装置が備える情報処理装置を、
    　前記ばね機構によって運動が補助されるユーザが所在する現実空間に関する負荷を示す第１情報と、前記現実空間に対応する仮想空間に関する負荷を示す第２情報とを取得する取得手段と、
    　前記取得手段が取得した前記第１情報及び前記第２情報に基づいて、前記ばね機構のばね定数を制御する制御手段と、
    として機能させるためのプログラム。
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