JP3673331B2 - 運動機能調整装置 - Google Patents
運動機能調整装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3673331B2 JP3673331B2 JP19672796A JP19672796A JP3673331B2 JP 3673331 B2 JP3673331 B2 JP 3673331B2 JP 19672796 A JP19672796 A JP 19672796A JP 19672796 A JP19672796 A JP 19672796A JP 3673331 B2 JP3673331 B2 JP 3673331B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- display device
- data
- displayed
- boarding
- image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Instructional Devices (AREA)
- Rehabilitation Tools (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として身体の運動機能の回復や訓練に用いられる運動機能調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、身体の運動機能の回復（主として治療目的）や訓練（賦活を含む）を目的とした各種の装置が提供されている。この種の装置では、運動方向や運動強度を変更するための操作手段が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の操作手段を知識のない使用者が操作するのは難しいという問題がある。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、装置について知識のない使用者でも容易に使用することができるようにした運動機能調整装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、使用者が乗る搭乗台と、搭乗台の前方に配置されたディスプレイ装置と、定位置に固定されるとともに上記定位置に対してディスプレイ装置の画面に直交する方向を含む互いに直交する３方向への平行移動および各方向の回りの回転移動を可能とするように６自由度で搭乗台を移動させる駆動手段と、使用者の操作に応じた操作データを生成する操作手段と、搭乗台の移動に関して上記３方向の位置と各方向の回りの回転角度との６つ組を時刻に対応付けた基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより制御データを生成するとともに、駆動手段に対して上記搭乗台の動きを決めるための制御データを与える制御手段と、上記使用者に対して上記操作手段の操作を指示する指示手段とを具備するのである。
【０００５】
この構成によれば、指示手段が操作手段の操作を指示するから、知識のない使用者であっても指示手段の指示に従って操作手段を操作すれば、困難なく装置を使用して治療や訓練を行なうことができる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、少なくとも上記ディスプレイ装置とスピーカとからなる環境生成手段と、上記ディスプレイ装置に映像を出力するための画像データおよび上記スピーカから音響を出力するための音響データを上記制御データに関連付けるように生成する環境制御手段とを付加したものである。
【０００６】
この構成によれば、映像や音響によって各種環境をシミュレートすることが可能であり、たとえば風景を見ながら治療や訓練を行なうことで、使用者を飽きさせないようにすることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、上記ディスプレイ装置が映像により上記使用者に指示を与える上記指示手段に兼用されている。
この構成によれば、環境生成手段と指示手段とがディスプレイ装置を共用するから、別途に映像表示手段を設ける場合よりも省スペースかつ低コストになる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、上記環境制御手段がディスプレイ装置に地上の風景を表示させる画像データを生成し、上記制御手段が上記風景に対応した起伏のデータに基づく上記補正値と上記操作手段からの操作データとを上記基本データに加算することにより上記駆動手段への制御データを生成するのである。
【００１０】
この構成によれば、ディスプレイ装置に表示されている風景に合わせて搭乗台が移動するとともに、操作手段による操作によっても搭乗台が制御されるから、画像表示装置に表示された風景に連動した体感が得られるとともに、その体感を操作手段にフィードバックすることによって治療や訓練の効果を高めることができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、上記画像データが原画面の中からディスプレイ装置に表示する領域をシーンとして切り出すことによって生成され、原画面から切り出されるシーンは上記操作データに基づいて搭乗台の移動に合致するように選択されるのである。
この構成によれば、ディスプレイ装置に表示されるシーンよりも広い領域を有した原画面からシーンを切り出すことによってディスプレイ装置に表示されるシーンを操作データに同期させながらも迅速に作成することができる。つまり、原画面は時系列的に表示させ、操作データに応じて位置や傾きを考慮したシーンを原画像から抽出するだけであるから、処理が簡単かつ高速に行なえるとともに、操作データに合致した臨場感が得られるのである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項２の発明において、上記映像が風景であって上記ディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、地図に示された進行方向の行程に分岐点があるときには上記タッチパネルに触れることにより分岐方向を選択し、当該分岐方向の映像を上記ディスプレイ装置に表示させるのである。
【００１５】
この構成によれば、操作表示手段に地図を表示することでカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、分岐点での分岐方向を使用者に選択させるような選択肢を与えることによって、変化を付けることができ、使用者を飽きさせないようにすることができる。
請求項７の発明は、請求項２の発明において、上記映像が風景であって上記ディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、上記タッチパネルにより地図上の位置を指定するとその位置に関連する映像を上記ディスプレイ装置に表示させるのである。
【００１６】
この構成によれば、請求項６の発明と同様に、操作表示手段に地図を表示することによってカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、地図上の適宜の位置を指定すればその位置に関連した映像をディスプレイ装置に表示するから、使用者の興味を一層引き付けることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、足置き１ａおよび背もたれ１ｂを有する椅子状の搭乗台１を備え、この搭乗台１を駆動手段としてのパラレルメカニズム２により移動させるように構成されている。パラレルメカニズム２は、図２に示すように、定位置に固定される固定台２１と、６本のアーム２３を介して固定台２１の上方に支持された可動台２２とを備える。各アーム２３は、固定台２１および可動台２２に対してそれぞれユニバーサルジョイント２４ａ，２４ｂを介して結合されている。また、各アーム２３は、固定台２１にユニバーサルジョイント２４ａを介して結合したサポート筒２３ａと、サポート筒２３ａの中に進退自在に挿入されたボールねじよりなるロッド２３ｂと、ロッド２３ｂに噛合するギアを備え正逆の回転に伴ってロッド２３ｂを進退させるモータ２３ｃとからなる。ロッド２３ｂの先端部はユニバーサルジョイント２４ｂを介して可動台２２に結合される。したがって、各アーム２３のモータ２３ｃをそれぞれ制御してロッド２３ｂの進退量を調節すれば固定台２１に対する可動台２２の位置を適宜に調節することができる。ここで、パラレルメカニズム２は、６本のアーム２３を用いていることにより、互いに直交する３方向の平行移動と、各方向の軸を中心とする回転移動との６自由度の制御が可能である。つまり、搭乗台１も６自由度で移動する。
【００１８】
搭乗台１の前方には画像表示装置としてのディスプレイ装置３が配置される。このディスプレイ装置３には３管投影式のテレビジョンモニタを用いている。ここにおいて、ディスプレイ装置３の画面に直交する方向をＹ軸方向とし、ディスプレイ装置３の画面に平行な面内で上下方向をＺ軸方向、水平方向をＸ軸方向とする。ここに、原点はパラレルメカニズム２の中心とする。パラレルメカニズム２の可動台２２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３方向に平行移動が可能であるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りに回転移動が可能となる。Ｘ軸回りの回転をピッチ、Ｙ軸回りの回転をロール、Ｚ軸回りの回転をヨーと呼ぶ。ディスプレイ装置３の両側には音響出力装置としてのスピーカ４がそれぞれ配置される。ディスプレイ装置３およびスピーカ４は、使用者に臨場感を与えるために環境生成手段として用いられるものであり、ディスプレイ装置３には地上の風景が表示され、風景に応じた音響がスピーカ４より出力される。ここに、風景は実写したものでも、コンピュータグラフィックにより作成したものでもよい。また、スピーカ４はステレオ音響を出力するように配置されている。環境生成手段は、映像と音響とを出力する手段を含んでいれば、他にも風、光、香りなどの環境を形成するような装置を付加してよいのはもちろんのことである。
【００１９】
ディスプレイ装置３の側方には搭乗台１に乗った人が操作できる位置にはタッチパネル５が配置される。タッチパネル５は、液晶ディスプレイのような表示装置の画面上に透明なスイッチ群を密着させたものであって、表示装置の表示内容に応じて各スイッチ群を複数の領域に分割し、各領域ごとに異なるスイッチとして機能させるものである。タッチパネル５は、制御手段としてのコンピュータ装置６に格納されているデータに従って制御される。コンピュータ装置６は、環境生成手段を制御するための環境制御手段としても兼用されており、コンピュータ装置６は、映像や音響を出力するための画像データや音響データを格納した媒体を制御することができるようになっている。この種の媒体としてはビデオテープを用いてもよいが、ランダムアクセスが可能なものを用いることが望ましい。つまり、画像データおよび音響データは現状の技術ではビデオＣＤ、レーザディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクから選択される媒体を用いて記録される。また、近く実用化されるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）を用いることも可能と考えられる。
【００２０】
ところで、搭乗台１には操作手段としてのレバー７が設けられ、レバー７を操作すると、その操作に応じた操作データがコンピュータ装置６に入力され、コンピュータ装置６ではレバー７からの操作データを用いて搭乗台１を移動させるようにパラレルメカニズム２を制御する。ここに、パラレルメカニズム２の制御には、レバー７からの操作データのみではなく、後述する他のデータも用いられる。レバー７は、図３に示すように、搭乗台１の背もたれ１ｂから突設されたアーム７ａの先端部に、ジョイスティックと同様の構造を有した操作杆７ｂを取り付けたものであり、操作杆７ｂはアーム７ａに対してボールジョイント部７ｃで結合されることにより前後左右に自在に傾けることができるようになっている。さらに、操作杆７ｂの上面には２つの押釦７ｄが配設され、押釦７ｄの押し方と操作杆７ｂの傾け方との組み合わせにより搭乗台１を６自由度で所望の位置に移動させることができるようになっている。
【００２１】
次に、動作を説明する。本発明は、装置側からの指示に従って使用者にレバー７を操作させる点に特徴があり、装置側からの指示には主としてディスプレイ装置３が用いられる。また、本実施形態では、地上を走行する状態のシミュレーションを行なうことによって、使用者を楽しませ飽きさせないようにしながら運動機能の治療や訓練を行なうものであり、ディスプレイ装置３の画面には地上の風景を示し、タッチパネル５には地図と現在位置とを表示する。さらに、スピーカ４からは走行中の音（たとえば、自転車の風きり音や自動車やバイクのエンジン音など）やディスプレイ装置３に表示されている風景に関連した周囲の音を出力させる。このように、ディスプレイ装置３は、指示手段と環境生成手段とに兼用されている。ディスプレイ装置３やタッチパネル５に表示する映像やスピーカ４から出力する音響はコンピュータ装置６に設けた上述のような媒体に記録されており、適宜に選択されて表示ないし出力される。ディスプレイ装置３に表示される風景は、後述するように、搭乗台１の位置に応じて変化するように制御されており、行程（道の場合が多いが、必ずしも道はなくてもよい）にＸ軸回りの傾き（つまり上り坂や下り坂）があったり、Ｙ軸回りの傾き（つまり行程の左右の傾斜）があったりすれば、搭乗台１も行程の傾斜に応じて傾斜し、また行程にＺ軸回りの角度変化があれば（つまり行程が左右に曲がれば）、搭乗台１も左右に回ることになる。さらに、各軸方向の速度を時間の経過に伴って変化させることによって、ディスプレイ装置３に表示される画面の時間変化とあいまって使用者に加速度感を与えることができるようになっている。
【００２２】
搭乗台１の位置の制御は、具体的には以下のように行なう。コンピュータ装置６に設けた媒体６１（図４参照）には、表１に示すように、搭乗台１に関して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi （ｉは整数）と、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの回転角度（ロール、ピッチ、ヨー）θXi，θYi，θZi（ｉは整数）との６つ組を時刻に対応付けた基本データが格納されている。基本データは、たとえば搭乗台１によって自動車の座席に座っている状態をシミュレートするものとすれば、自動車の走行時に生じる振動をシミュレートしたデータになる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
搭乗台１の位置制御に際しては、基本データの時系列をディスプレイ装置３に表示されるシーンに対応付けて補正部６２および合成部６３で補正した制御データを用いる。つまり、コンピュータ装置６に設けた媒体６１にはディスプレイ装置３に表示されるシーン（風景）の起伏データが格納されており、補正部６２では後述の処理によって基本データのうちの角度に関するデータに起伏データを加算するのである。
【００２５】
さらに具体的に説明すると、媒体６１に格納された風景には上述のように起伏を示す起伏データが含まれているから、ディスプレイ装置３の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じて角度に関する補正値φＸｉ，φＹｉ，φＺｉを設定することができ、これらの補正値φＸｉ，φＹｉ，φＺｉを媒体６１に格納された基本データの回転角度θＸｉ，θＹｉ，θＺｉに加算して搭乗台１の角度位置ΘＸｉ，ΘＹｉ，ΘＺｉが決定されるのである。すなわち、
ΘＸｉ＝θＸｉ＋φＸｉ
ΘＹｉ＝θＹｉ＋φＹｉ
ΘＺｉ＝θＺｉ＋φＺｉ
という関係になる。このようにして、搭乗台１の位置の時間変化は表２のようなテーブルで表されることになる。ここに、行程として道が示されているときには、Ｚ軸回りの回転角度θＺｉを道の左右の向きに応じて補正する必要があるが、道がなく後述のようにレバー７の操作によって行程を決めるときには、Ｚ軸回りの角度の補正は不要である。
【００２６】
【表２】
【００２７】
一方、搭乗台１に座った使用者はディスプレイ装置３の画面上に表示された指示に従って操作手段としてのレバー７を操作する。ディスプレイ装置３に表示される指示は、コンピュータ装置６の媒体６１に格納された指示データに基づくものであり、読出部６０が読み出してディスプレイ装置３に表示する。このようにして、文字・図形または人物をディスプレイ装置３に表示し、装置の操作方法やレバー７の操作方法についての指示を与えることになる。ここに、必要に応じてスピーカ４からも指示のための音響（声）を出力するようにすれば使用者の理解を一層高めることができる。
【００２８】
ところで、レバー７の操作は、搭乗台１の位置、ディスプレイ装置３に表示される風景、スピーカ４から出力される音により形成される音像の位置に反映されなければならないから、各時刻のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置Ｘｉ ，Ｙｉ ，Ｚｉ と上述した補正後の角度位置ΘＸｉ，ΘＹｉ，ΘＺｉに対してレバー７からの入力値が合成部６３で加算され、その加算値に基づいて、搭乗台１の位置、画面に表示される風景、音像の位置が制御される。この概念を示すと図５のようになる。つまり、基本データにより与えられた位置Ｘｉ ，Ｙｉ ，Ｚｉ や基本データに補正を加えた角度位置ΘＸｉ，ΘＹｉ，ΘＺｉの時系列が図５（ａ）のように示されるときに、レバー７によって図５（ｂ）のような操作データが入力されたとすると、両者が加算されて図５（ｃ）のような制御データが生成されるのである。
【００２９】
ここに、ディスプレイ装置３の画面に表示される風景と制御データとの関係を図６に基づいて説明する。ディスプレイ装置３に表示されるシーンは、そのシーンよりも広い領域の原画面から領域を選択することによってディスプレイ装置３の画面に表示されるようになっている。つまり、原画面Ｐ０ とシーンＰ１ とは図６（ａ）に示すような関係になる。ここで、ディスプレイ装置３の画面の大きさはあらかじめ決まっているから、原画面Ｐ０ からシーンＰ１ を選択するには、原画面Ｐ０ の縦横の位置を指定すればよいことになる。たとえば、図６（ａ）に示す原画面Ｐ０ の中心位置を（０，０）とし、シーンＰ１ の縦横の幅をそれぞれＷ１ ，Ｗ２ とするとき、シーンＰ１ の中心位置を（０，０）と指定すれば、原画面Ｐ０ の（０，０）の位置を中心として、横方向と縦方向との幅がそれぞれＷ１ ，Ｗ２ である領域をシーンＰ１ として抽出する。
【００３０】
また、搭乗台１の移動に従ってディスプレイ装置３の画面に表示されるシーンＰ1 は変化するから、シーンＰ1 の中心位置が原画面Ｐ0 の中心位置に対して横方向にλ、縦方向にδだけ偏移したとすると、図６（ｂ）のように、（λ，δ）を中心として横方向と縦方向との幅がそれぞれＷ1 ，Ｗ2 である領域をシーンＰ1 として抽出するのである。媒体６１に格納された画像データは基本的には原画面選択部６４によって系列的に順次読み出され、これが原画面Ｐ0 になる。また、シーン抽出部６５においては合成部６３で求めた位置に対応するシーンＰ1 を原画面Ｐ0 から抽出し、このシーンＰ1 がディスプレイ装置３に表示されるのである。
【００３１】
このようにシーンＰ1 を抽出する際、ディスプレイ装置３の画面はＸＺ平面と平行であるから、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の移動分は、そのまま横方向と縦方向との偏移に反映させればよいが、ピッチ（Ｘ軸回りの回転）、ヨー（Ｚ軸回りの回転）については、搭乗台１とディスプレイ装置３との位置関係に基づいて偏移量を調節することになる。たとえば、搭乗台１（厳密には使用者の目の位置であるが、便宜的に搭乗台１の定位置を基準にとる）とディスプレイ装置３との距離をＤとしピッチをωとすれば、Ｄ・ tanωがＺ軸方向の偏移量になる。ヨーについても同様の演算によってＸ軸方向の偏移になる。さらに、ロール（Ｙ軸回りでの回転）が０度でなければ、その角度に応じてシーンＰ1 として抽出する領域を傾けることになる。なお、Ｙ軸方向についても搭乗台１は偏移し、ディスプレイ装置３に表示された画像を拡大ないし縮小することによってＹ軸方向の偏移に対応した画像を形成することが可能であるが、処理時間が長くなったりデータ量が増加したりするから、この処理はとくに必要ではない。実際に搭乗台１のＹ軸方向への偏移量は比較的少ないものであるから、画像の内容を修正してもあまり意味がなく、このような修正は行なう必要がない。むしろ、ロール、ピッチ、ヨーは視野を大きく変えるから、シーンＰ1 の抽出にはこれらが重視される。
【００３２】
音像についても画像と同様であり、原画面Ｐ0 からシーンＰ1 を抽出する領域が変わると、左右のスピーカ４から出力される音波の位相差を調節することによって音像の位置を変化させる。いま、自動車をシミュレートしていものとすれば、たとえばエンジン音やタイヤがきしむ音をスピーカ４から送出させ、カーブを切るときの音像の位置などを変化させる。また、シーンＰ1 に応じて川の流れる音、鳥の声などのような音を含めるようにしてもよく、シーンＰ1 に応じてこれらの音像の位置を調節するのである。つまり、コンピュータ装置６の媒体６１には画像データや基本データに応じた音響データが格納されており、この音響データは位相差制御部６６を通してスピーカ４から出力される。位相差制御部６６は、合成部６３で選択されるシーンに応じて左右のスピーカ４から出力する音に位相差を付与するのであって、この位相差によって音像の位置を制御する。
【００３３】
搭乗台１は、合成部６３で得た制御データをパラレルメカニズム２の各アーム７ａの長さに変換し、パラレルメカニズム２の各アーム７ａの長さを調節することによって位置が制御される。つまり、基本データにより与えられた位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi や基本データに補正を加えた角度位置ΘXi，ΘYi，ΘZiの時系列をレバー７からの操作データに基づいて修正して得た制御データから各アーム７ａの長さデータを求め、このデータに基づいてアーム７ａを制御するのである。
【００３４】
ところで、上述のように、搭乗台１に乗った使用者の操作できる位置にはタッチパネル５が配置されている。このタッチパネル５には図７に示すように、地図が表示される。この地図はコンピュータ装置６の媒体６１に地図データとしてあらかじめ登録されているものであり、ディスプレイ装置３に表示されているシーンＰ1 を現在位置とするときの周辺、およびその地図内での現在位置を示す。たとえば、タッチパネル５に図７（ａ）のような地図が示され、▲１▼が現在位置であるとすれば、ディスプレイ装置３には図７（ｂ）のようなシーンＰ1 が表示される。図７（ａ）の地図では、現在位置の前方で道が分岐しているから、どちらに進むかを選択することが使用者に要求される。もちろん分岐点の選択の仕方はディスプレイ装置３（必要に応じてスピーカ４も併用される）により指示される。つまり、前方に分岐があれば、分岐の手前の所定位置まで進んだときに、文字・図形または人物がディスプレイ装置３に表示され、分岐点での道を選択することが指示されるとともに、その選択の仕方が示されるのである。
【００３５】
上述のように分岐点の選択が指示され、使用者が図７（ａ）に示すタッチパネル５の▲２▼の位置に触れると、右への分岐を選択したことになる。タッチパネル５に触れるタイミングは▲１▼の位置から分岐点に達するまでの期間であって、その間にタッチパネル５に触れるとコンピュータ装置６の原画面選択部６４において画像データから読み出す原画面Ｐ0 が選択される。つまり、図７に示した例では、分岐点から右向きに進む場合の原画面Ｐ0 が選択され、分岐点を右に曲がった時点でのシーンＰ1 は図７（ｃ）のようになる。
【００３６】
また、タッチパネル５に表示された地図のうち分岐点ではない適宜の位置に触れると、その場所についての情報が媒体６１に登録されているときには、ディスプレイ装置３に指定した場所の関連情報が表示されたり、スピーカ４からその場所に関連した音声が出力される。たとえば、地図上に建物が表示されていれば、その建物の静止画や動画や文字による説明がディスプレイ装置４の全面ないし一部に表示されたり、音声による説明がなされたりするのである。
【００３７】
（実施形態２）
実施形態１においては、搭乗台１の位置をレバー７の操作に連動させているが、図８に示すように、搭乗台１はレバー７の操作とは無関係に制御してもよい。つまり、ディスプレイ装置３に表示される映像やスピーカ４から送出される音響はレバー７の操作に連動させるが、搭乗台１は基本データに対してディスプレイ装置３に表示される画像に含まれる起伏データにより修正されたデータによって制御され、レバー７の操作とは無関係に制御されることになる。この構成では合成部６３は不要になっており、レバー７の操作がシーン抽出部６５や位相差制御部６６に直接反映されるようにしてある。
【００３８】
言い換えると、実施形態１は、ディスプレイ装置３に表示される行程に沿って移動するようにレバー７を操作したり、搭乗台１を水平に保つようにレバー７を操作するなどすることによって平衡感覚を訓練することができ、またディスプレイ装置３に表示される風景の中で自由に移動することによって、あたかも自転車でポタリングしているかのように使用者をリラックスさせる目的で使用することができるのに対して、本実施形態では、搭乗台１の位置変化に応じてバランスを保つことにより、腰部の筋肉を訓練するなどの目的に用いることができる。また、レバー７の操作によって風景を変化させることができるから、視界を変化させることで飽きさせることなく訓練を継続させることができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００３９】
上述した各実施形態においては環境生成手段を設けているが、環境生成手段は必ずしも設けなくてもよく、ディスプレイ装置３やスピーカ４を省略することが可能である。ただし、指示手段としては、ディスプレイ装置３とスピーカ４とを併用するのが望ましい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、使用者が乗る搭乗台と、搭乗台の前方に配置されたディスプレイ装置と、定位置に固定されるとともに上記定位置に対してディスプレイ装置の画面に直交する方向を含む互いに直交する３方向への平行移動および各方向の回りの回転移動を可能とするように６自由度で搭乗台を移動させる駆動手段と、使用者の操作に応じた操作データを生成する操作手段と、搭乗台の移動に関して上記３方向の位置と各方向の回りの回転角度との６つ組を時刻に対応付けた基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより制御データを生成するとともに、駆動手段に対して搭乗台の動きを決めるための制御データを与える制御手段と、使用者に対して操作手段の操作を指示する指示手段とを具備するものであり、指示手段が操作手段の操作を指示するから、知識のない使用者であっても指示手段の指示に従って操作手段を操作すれば、困難なく装置を使用して治療や訓練を行なうことができるという利点がある。
【００４１】
請求項２の発明のように、少なくともディスプレイ装置とスピーカとからなる環境生成手段と、ディスプレイ装置に映像を出力するための画像データおよびスピーカから音響を出力するための音響データを制御データに関連付けるように生成する環境制御手段とを付加したものでは、映像や音響によって各種環境をシミュレートすることが可能であり、たとえば風景を見ながら治療や訓練を行なうことで、使用者を飽きさせないようにすることができるという利点がある。
【００４３】
請求項３の発明のように、ディスプレイ装置が映像により使用者に指示を与える指示手段に兼用されているものでは、環境生成手段と指示手段とがディスプレイ装置を共用するから、別途に映像表示手段を設ける場合よりも省スペースかつ低コストになるという利点を有する。
【００４４】
請求項４の発明のように、環境制御手段がディスプレイ装置に地上の風景を表示させる画像データを生成し、制御手段が風景に対応した起伏のデータに基づく補正値と操作手段からの操作データとを基本データに加算することにより駆動手段への制御データを生成するものでは、ディスプレイ装置に表示されている風景に合わせて搭乗台が移動するとともに、操作手段による操作によっても搭乗台が制御されるから、画像表示装置に表示された風景に連動した体感が得られるとともに、その体感を操作手段にフィードバックすることによって治療や訓練の効果を高めることができるという利点がある。
【００４７】
請求項５の発明のように、画像データが原画面の中からディスプレイ装置に表示する領域をシーンとして切り出すことによって生成され、原画面から切り出されるシーンが操作データに基づいて搭乗台の移動に合致するように選択されるものでは、ディスプレイ装置に表示されるシーンよりも広い領域を有した原画面からシーンを切り出すことによってディスプレイ装置に表示されるシーンを操作データに同期させながらも迅速に作成することができるのであり、原画面は時系列的に表示させ、操作データに応じて位置や傾きを考慮したシーンを原画像から抽出するだけであるから、処理が簡単かつ高速に行なえるとともに、操作データに合致した臨場感が得られるという利点がある。
【００４８】
請求項６の発明のように、映像が風景であってディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、地図に示された進行方向の行程に分岐点があるときにはタッチパネルに触れることにより分岐方向を選択し、当該分岐方向の映像を上記ディスプレイ装置に表示させるものでは、操作表示手段に地図を表示することでカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、分岐点での分岐方向を使用者に選択させるような選択肢を与えることによって、変化を付けることができ、使用者を飽きさせないようにすることができるという利点がある。
【００４９】
請求項７の発明のように、映像が風景であってディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、タッチパネルにより地図上の位置を指定するとその位置に関連する映像をディスプレイ装置に表示させるものでは、請求項６の発明と同様に、タッチパネルに地図を表示することによってカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、地図上の適宜の位置を指定すればその位置に関連した映像をディスプレイ装置に表示するから、使用者の興味を一層引き付けることができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上に用いるパラレルメカニズムの斜視図である。
【図３】同上に用いるレバーの要部斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１を示すブロック図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】本発明の実施形態２を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 搭乗台
２ パラレルメカニズム
３ ディスプレイ装置
４ スピーカ
５ タッチパネル
６ コンピュータ装置
７ レバー
６０ 読出部
６１ 媒体
６２ 補正部
６３ 合成部
６４ 原画面選択部
６５ シーン抽出部
６６ 位相差制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として身体の運動機能の回復や訓練に用いられる運動機能調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、身体の運動機能の回復（主として治療目的）や訓練（賦活を含む）を目的とした各種の装置が提供されている。この種の装置では、運動方向や運動強度を変更するための操作手段が設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の操作手段を知識のない使用者が操作するのは難しいという問題がある。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、装置について知識のない使用者でも容易に使用することができるようにした運動機能調整装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、使用者が乗る搭乗台と、搭乗台の前方に配置されたディスプレイ装置と、定位置に固定されるとともに上記定位置に対してディスプレイ装置の画面に直交する方向を含む互いに直交する３方向への平行移動および各方向の回りの回転移動を可能とするように６自由度で搭乗台を移動させる駆動手段と、使用者の操作に応じた操作データを生成する操作手段と、搭乗台の移動に関して上記３方向の位置と各方向の回りの回転角度との６つ組を時刻に対応付けた基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより制御データを生成するとともに、駆動手段に対して上記搭乗台の動きを決めるための制御データを与える制御手段と、上記使用者に対して上記操作手段の操作を指示する指示手段とを具備するのである。
【０００５】
この構成によれば、指示手段が操作手段の操作を指示するから、知識のない使用者であっても指示手段の指示に従って操作手段を操作すれば、困難なく装置を使用して治療や訓練を行なうことができる。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、少なくとも上記ディスプレイ装置とスピーカとからなる環境生成手段と、上記ディスプレイ装置に映像を出力するための画像データおよび上記スピーカから音響を出力するための音響データを上記制御データに関連付けるように生成する環境制御手段とを付加したものである。
【０００６】
この構成によれば、映像や音響によって各種環境をシミュレートすることが可能であり、たとえば風景を見ながら治療や訓練を行なうことで、使用者を飽きさせないようにすることができる。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、上記ディスプレイ装置が映像により上記使用者に指示を与える上記指示手段に兼用されている。
この構成によれば、環境生成手段と指示手段とがディスプレイ装置を共用するから、別途に映像表示手段を設ける場合よりも省スペースかつ低コストになる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、上記環境制御手段がディスプレイ装置に地上の風景を表示させる画像データを生成し、上記制御手段が上記風景に対応した起伏のデータに基づく上記補正値と上記操作手段からの操作データとを上記基本データに加算することにより上記駆動手段への制御データを生成するのである。
【００１０】
この構成によれば、ディスプレイ装置に表示されている風景に合わせて搭乗台が移動するとともに、操作手段による操作によっても搭乗台が制御されるから、画像表示装置に表示された風景に連動した体感が得られるとともに、その体感を操作手段にフィードバックすることによって治療や訓練の効果を高めることができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、上記画像データが原画面の中からディスプレイ装置に表示する領域をシーンとして切り出すことによって生成され、原画面から切り出されるシーンは上記操作データに基づいて搭乗台の移動に合致するように選択されるのである。
この構成によれば、ディスプレイ装置に表示されるシーンよりも広い領域を有した原画面からシーンを切り出すことによってディスプレイ装置に表示されるシーンを操作データに同期させながらも迅速に作成することができる。つまり、原画面は時系列的に表示させ、操作データに応じて位置や傾きを考慮したシーンを原画像から抽出するだけであるから、処理が簡単かつ高速に行なえるとともに、操作データに合致した臨場感が得られるのである。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項２の発明において、上記映像が風景であって上記ディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、地図に示された進行方向の行程に分岐点があるときには上記タッチパネルに触れることにより分岐方向を選択し、当該分岐方向の映像を上記ディスプレイ装置に表示させるのである。
【００１５】
この構成によれば、操作表示手段に地図を表示することでカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、分岐点での分岐方向を使用者に選択させるような選択肢を与えることによって、変化を付けることができ、使用者を飽きさせないようにすることができる。
請求項７の発明は、請求項２の発明において、上記映像が風景であって上記ディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、上記タッチパネルにより地図上の位置を指定するとその位置に関連する映像を上記ディスプレイ装置に表示させるのである。
【００１６】
この構成によれば、請求項６の発明と同様に、操作表示手段に地図を表示することによってカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、地図上の適宜の位置を指定すればその位置に関連した映像をディスプレイ装置に表示するから、使用者の興味を一層引き付けることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、図１に示すように、足置き１ａおよび背もたれ１ｂを有する椅子状の搭乗台１を備え、この搭乗台１を駆動手段としてのパラレルメカニズム２により移動させるように構成されている。パラレルメカニズム２は、図２に示すように、定位置に固定される固定台２１と、６本のアーム２３を介して固定台２１の上方に支持された可動台２２とを備える。各アーム２３は、固定台２１および可動台２２に対してそれぞれユニバーサルジョイント２４ａ，２４ｂを介して結合されている。また、各アーム２３は、固定台２１にユニバーサルジョイント２４ａを介して結合したサポート筒２３ａと、サポート筒２３ａの中に進退自在に挿入されたボールねじよりなるロッド２３ｂと、ロッド２３ｂに噛合するギアを備え正逆の回転に伴ってロッド２３ｂを進退させるモータ２３ｃとからなる。ロッド２３ｂの先端部はユニバーサルジョイント２４ｂを介して可動台２２に結合される。したがって、各アーム２３のモータ２３ｃをそれぞれ制御してロッド２３ｂの進退量を調節すれば固定台２１に対する可動台２２の位置を適宜に調節することができる。ここで、パラレルメカニズム２は、６本のアーム２３を用いていることにより、互いに直交する３方向の平行移動と、各方向の軸を中心とする回転移動との６自由度の制御が可能である。つまり、搭乗台１も６自由度で移動する。
【００１８】
搭乗台１の前方には画像表示装置としてのディスプレイ装置３が配置される。このディスプレイ装置３には３管投影式のテレビジョンモニタを用いている。ここにおいて、ディスプレイ装置３の画面に直交する方向をＹ軸方向とし、ディスプレイ装置３の画面に平行な面内で上下方向をＺ軸方向、水平方向をＸ軸方向とする。ここに、原点はパラレルメカニズム２の中心とする。パラレルメカニズム２の可動台２２は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３方向に平行移動が可能であるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りに回転移動が可能となる。Ｘ軸回りの回転をピッチ、Ｙ軸回りの回転をロール、Ｚ軸回りの回転をヨーと呼ぶ。ディスプレイ装置３の両側には音響出力装置としてのスピーカ４がそれぞれ配置される。ディスプレイ装置３およびスピーカ４は、使用者に臨場感を与えるために環境生成手段として用いられるものであり、ディスプレイ装置３には地上の風景が表示され、風景に応じた音響がスピーカ４より出力される。ここに、風景は実写したものでも、コンピュータグラフィックにより作成したものでもよい。また、スピーカ４はステレオ音響を出力するように配置されている。環境生成手段は、映像と音響とを出力する手段を含んでいれば、他にも風、光、香りなどの環境を形成するような装置を付加してよいのはもちろんのことである。
【００１９】
ディスプレイ装置３の側方には搭乗台１に乗った人が操作できる位置にはタッチパネル５が配置される。タッチパネル５は、液晶ディスプレイのような表示装置の画面上に透明なスイッチ群を密着させたものであって、表示装置の表示内容に応じて各スイッチ群を複数の領域に分割し、各領域ごとに異なるスイッチとして機能させるものである。タッチパネル５は、制御手段としてのコンピュータ装置６に格納されているデータに従って制御される。コンピュータ装置６は、環境生成手段を制御するための環境制御手段としても兼用されており、コンピュータ装置６は、映像や音響を出力するための画像データや音響データを格納した媒体を制御することができるようになっている。この種の媒体としてはビデオテープを用いてもよいが、ランダムアクセスが可能なものを用いることが望ましい。つまり、画像データおよび音響データは現状の技術ではビデオＣＤ、レーザディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスクから選択される媒体を用いて記録される。また、近く実用化されるＤＶＤ（デジタルビデオディスク）を用いることも可能と考えられる。
【００２０】
ところで、搭乗台１には操作手段としてのレバー７が設けられ、レバー７を操作すると、その操作に応じた操作データがコンピュータ装置６に入力され、コンピュータ装置６ではレバー７からの操作データを用いて搭乗台１を移動させるようにパラレルメカニズム２を制御する。ここに、パラレルメカニズム２の制御には、レバー７からの操作データのみではなく、後述する他のデータも用いられる。レバー７は、図３に示すように、搭乗台１の背もたれ１ｂから突設されたアーム７ａの先端部に、ジョイスティックと同様の構造を有した操作杆７ｂを取り付けたものであり、操作杆７ｂはアーム７ａに対してボールジョイント部７ｃで結合されることにより前後左右に自在に傾けることができるようになっている。さらに、操作杆７ｂの上面には２つの押釦７ｄが配設され、押釦７ｄの押し方と操作杆７ｂの傾け方との組み合わせにより搭乗台１を６自由度で所望の位置に移動させることができるようになっている。
【００２１】
次に、動作を説明する。本発明は、装置側からの指示に従って使用者にレバー７を操作させる点に特徴があり、装置側からの指示には主としてディスプレイ装置３が用いられる。また、本実施形態では、地上を走行する状態のシミュレーションを行なうことによって、使用者を楽しませ飽きさせないようにしながら運動機能の治療や訓練を行なうものであり、ディスプレイ装置３の画面には地上の風景を示し、タッチパネル５には地図と現在位置とを表示する。さらに、スピーカ４からは走行中の音（たとえば、自転車の風きり音や自動車やバイクのエンジン音など）やディスプレイ装置３に表示されている風景に関連した周囲の音を出力させる。このように、ディスプレイ装置３は、指示手段と環境生成手段とに兼用されている。ディスプレイ装置３やタッチパネル５に表示する映像やスピーカ４から出力する音響はコンピュータ装置６に設けた上述のような媒体に記録されており、適宜に選択されて表示ないし出力される。ディスプレイ装置３に表示される風景は、後述するように、搭乗台１の位置に応じて変化するように制御されており、行程（道の場合が多いが、必ずしも道はなくてもよい）にＸ軸回りの傾き（つまり上り坂や下り坂）があったり、Ｙ軸回りの傾き（つまり行程の左右の傾斜）があったりすれば、搭乗台１も行程の傾斜に応じて傾斜し、また行程にＺ軸回りの角度変化があれば（つまり行程が左右に曲がれば）、搭乗台１も左右に回ることになる。さらに、各軸方向の速度を時間の経過に伴って変化させることによって、ディスプレイ装置３に表示される画面の時間変化とあいまって使用者に加速度感を与えることができるようになっている。
【００２２】
搭乗台１の位置の制御は、具体的には以下のように行なう。コンピュータ装置６に設けた媒体６１（図４参照）には、表１に示すように、搭乗台１に関して、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi （ｉは整数）と、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの回転角度（ロール、ピッチ、ヨー）θXi，θYi，θZi（ｉは整数）との６つ組を時刻に対応付けた基本データが格納されている。基本データは、たとえば搭乗台１によって自動車の座席に座っている状態をシミュレートするものとすれば、自動車の走行時に生じる振動をシミュレートしたデータになる。
【００２３】
【表１】
搭乗台１の位置制御に際しては、基本データの時系列をディスプレイ装置３に表示されるシーンに対応付けて補正部６２および合成部６３で補正した制御データを用いる。つまり、コンピュータ装置６に設けた媒体６１にはディスプレイ装置３に表示されるシーン（風景）の起伏データが格納されており、補正部６２では後述の処理によって基本データのうちの角度に関するデータに起伏データを加算するのである。
【００２５】
さらに具体的に説明すると、媒体６１に格納された風景には上述のように起伏を示す起伏データが含まれているから、ディスプレイ装置３の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じて角度に関する補正値φＸｉ，φＹｉ，φＺｉを設定することができ、これらの補正値φＸｉ，φＹｉ，φＺｉを媒体６１に格納された基本データの回転角度θＸｉ，θＹｉ，θＺｉに加算して搭乗台１の角度位置ΘＸｉ，ΘＹｉ，ΘＺｉが決定されるのである。すなわち、
ΘＸｉ＝θＸｉ＋φＸｉ
ΘＹｉ＝θＹｉ＋φＹｉ
ΘＺｉ＝θＺｉ＋φＺｉ
という関係になる。このようにして、搭乗台１の位置の時間変化は表２のようなテーブルで表されることになる。ここに、行程として道が示されているときには、Ｚ軸回りの回転角度θＺｉを道の左右の向きに応じて補正する必要があるが、道がなく後述のようにレバー７の操作によって行程を決めるときには、Ｚ軸回りの角度の補正は不要である。
【００２６】
【表２】
一方、搭乗台１に座った使用者はディスプレイ装置３の画面上に表示された指示に従って操作手段としてのレバー７を操作する。ディスプレイ装置３に表示される指示は、コンピュータ装置６の媒体６１に格納された指示データに基づくものであり、読出部６０が読み出してディスプレイ装置３に表示する。このようにして、文字・図形または人物をディスプレイ装置３に表示し、装置の操作方法やレバー７の操作方法についての指示を与えることになる。ここに、必要に応じてスピーカ４からも指示のための音響（声）を出力するようにすれば使用者の理解を一層高めることができる。
【００２８】
ところで、レバー７の操作は、搭乗台１の位置、ディスプレイ装置３に表示される風景、スピーカ４から出力される音により形成される音像の位置に反映されなければならないから、各時刻のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置Ｘｉ ，Ｙｉ ，Ｚｉ と上述した補正後の角度位置ΘＸｉ，ΘＹｉ，ΘＺｉに対してレバー７からの入力値が合成部６３で加算され、その加算値に基づいて、搭乗台１の位置、画面に表示される風景、音像の位置が制御される。この概念を示すと図５のようになる。つまり、基本データにより与えられた位置Ｘｉ ，Ｙｉ ，Ｚｉ や基本データに補正を加えた角度位置ΘＸｉ，ΘＹｉ，ΘＺｉの時系列が図５（ａ）のように示されるときに、レバー７によって図５（ｂ）のような操作データが入力されたとすると、両者が加算されて図５（ｃ）のような制御データが生成されるのである。
【００２９】
ここに、ディスプレイ装置３の画面に表示される風景と制御データとの関係を図６に基づいて説明する。ディスプレイ装置３に表示されるシーンは、そのシーンよりも広い領域の原画面から領域を選択することによってディスプレイ装置３の画面に表示されるようになっている。つまり、原画面Ｐ０ とシーンＰ１ とは図６（ａ）に示すような関係になる。ここで、ディスプレイ装置３の画面の大きさはあらかじめ決まっているから、原画面Ｐ０ からシーンＰ１ を選択するには、原画面Ｐ０ の縦横の位置を指定すればよいことになる。たとえば、図６（ａ）に示す原画面Ｐ０ の中心位置を（０，０）とし、シーンＰ１ の縦横の幅をそれぞれＷ１ ，Ｗ２ とするとき、シーンＰ１ の中心位置を（０，０）と指定すれば、原画面Ｐ０ の（０，０）の位置を中心として、横方向と縦方向との幅がそれぞれＷ１ ，Ｗ２ である領域をシーンＰ１ として抽出する。
【００３０】
また、搭乗台１の移動に従ってディスプレイ装置３の画面に表示されるシーンＰ1 は変化するから、シーンＰ1 の中心位置が原画面Ｐ0 の中心位置に対して横方向にλ、縦方向にδだけ偏移したとすると、図６（ｂ）のように、（λ，δ）を中心として横方向と縦方向との幅がそれぞれＷ1 ，Ｗ2 である領域をシーンＰ1 として抽出するのである。媒体６１に格納された画像データは基本的には原画面選択部６４によって系列的に順次読み出され、これが原画面Ｐ0 になる。また、シーン抽出部６５においては合成部６３で求めた位置に対応するシーンＰ1 を原画面Ｐ0 から抽出し、このシーンＰ1 がディスプレイ装置３に表示されるのである。
【００３１】
このようにシーンＰ1 を抽出する際、ディスプレイ装置３の画面はＸＺ平面と平行であるから、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の移動分は、そのまま横方向と縦方向との偏移に反映させればよいが、ピッチ（Ｘ軸回りの回転）、ヨー（Ｚ軸回りの回転）については、搭乗台１とディスプレイ装置３との位置関係に基づいて偏移量を調節することになる。たとえば、搭乗台１（厳密には使用者の目の位置であるが、便宜的に搭乗台１の定位置を基準にとる）とディスプレイ装置３との距離をＤとしピッチをωとすれば、Ｄ・ tanωがＺ軸方向の偏移量になる。ヨーについても同様の演算によってＸ軸方向の偏移になる。さらに、ロール（Ｙ軸回りでの回転）が０度でなければ、その角度に応じてシーンＰ1 として抽出する領域を傾けることになる。なお、Ｙ軸方向についても搭乗台１は偏移し、ディスプレイ装置３に表示された画像を拡大ないし縮小することによってＹ軸方向の偏移に対応した画像を形成することが可能であるが、処理時間が長くなったりデータ量が増加したりするから、この処理はとくに必要ではない。実際に搭乗台１のＹ軸方向への偏移量は比較的少ないものであるから、画像の内容を修正してもあまり意味がなく、このような修正は行なう必要がない。むしろ、ロール、ピッチ、ヨーは視野を大きく変えるから、シーンＰ1 の抽出にはこれらが重視される。
【００３２】
音像についても画像と同様であり、原画面Ｐ0 からシーンＰ1 を抽出する領域が変わると、左右のスピーカ４から出力される音波の位相差を調節することによって音像の位置を変化させる。いま、自動車をシミュレートしていものとすれば、たとえばエンジン音やタイヤがきしむ音をスピーカ４から送出させ、カーブを切るときの音像の位置などを変化させる。また、シーンＰ1 に応じて川の流れる音、鳥の声などのような音を含めるようにしてもよく、シーンＰ1 に応じてこれらの音像の位置を調節するのである。つまり、コンピュータ装置６の媒体６１には画像データや基本データに応じた音響データが格納されており、この音響データは位相差制御部６６を通してスピーカ４から出力される。位相差制御部６６は、合成部６３で選択されるシーンに応じて左右のスピーカ４から出力する音に位相差を付与するのであって、この位相差によって音像の位置を制御する。
【００３３】
搭乗台１は、合成部６３で得た制御データをパラレルメカニズム２の各アーム７ａの長さに変換し、パラレルメカニズム２の各アーム７ａの長さを調節することによって位置が制御される。つまり、基本データにより与えられた位置Ｘi ，Ｙi ，Ｚi や基本データに補正を加えた角度位置ΘXi，ΘYi，ΘZiの時系列をレバー７からの操作データに基づいて修正して得た制御データから各アーム７ａの長さデータを求め、このデータに基づいてアーム７ａを制御するのである。
【００３４】
ところで、上述のように、搭乗台１に乗った使用者の操作できる位置にはタッチパネル５が配置されている。このタッチパネル５には図７に示すように、地図が表示される。この地図はコンピュータ装置６の媒体６１に地図データとしてあらかじめ登録されているものであり、ディスプレイ装置３に表示されているシーンＰ1 を現在位置とするときの周辺、およびその地図内での現在位置を示す。たとえば、タッチパネル５に図７（ａ）のような地図が示され、▲１▼が現在位置であるとすれば、ディスプレイ装置３には図７（ｂ）のようなシーンＰ1 が表示される。図７（ａ）の地図では、現在位置の前方で道が分岐しているから、どちらに進むかを選択することが使用者に要求される。もちろん分岐点の選択の仕方はディスプレイ装置３（必要に応じてスピーカ４も併用される）により指示される。つまり、前方に分岐があれば、分岐の手前の所定位置まで進んだときに、文字・図形または人物がディスプレイ装置３に表示され、分岐点での道を選択することが指示されるとともに、その選択の仕方が示されるのである。
【００３５】
上述のように分岐点の選択が指示され、使用者が図７（ａ）に示すタッチパネル５の▲２▼の位置に触れると、右への分岐を選択したことになる。タッチパネル５に触れるタイミングは▲１▼の位置から分岐点に達するまでの期間であって、その間にタッチパネル５に触れるとコンピュータ装置６の原画面選択部６４において画像データから読み出す原画面Ｐ0 が選択される。つまり、図７に示した例では、分岐点から右向きに進む場合の原画面Ｐ0 が選択され、分岐点を右に曲がった時点でのシーンＰ1 は図７（ｃ）のようになる。
【００３６】
また、タッチパネル５に表示された地図のうち分岐点ではない適宜の位置に触れると、その場所についての情報が媒体６１に登録されているときには、ディスプレイ装置３に指定した場所の関連情報が表示されたり、スピーカ４からその場所に関連した音声が出力される。たとえば、地図上に建物が表示されていれば、その建物の静止画や動画や文字による説明がディスプレイ装置４の全面ないし一部に表示されたり、音声による説明がなされたりするのである。
【００３７】
（実施形態２）
実施形態１においては、搭乗台１の位置をレバー７の操作に連動させているが、図８に示すように、搭乗台１はレバー７の操作とは無関係に制御してもよい。つまり、ディスプレイ装置３に表示される映像やスピーカ４から送出される音響はレバー７の操作に連動させるが、搭乗台１は基本データに対してディスプレイ装置３に表示される画像に含まれる起伏データにより修正されたデータによって制御され、レバー７の操作とは無関係に制御されることになる。この構成では合成部６３は不要になっており、レバー７の操作がシーン抽出部６５や位相差制御部６６に直接反映されるようにしてある。
【００３８】
言い換えると、実施形態１は、ディスプレイ装置３に表示される行程に沿って移動するようにレバー７を操作したり、搭乗台１を水平に保つようにレバー７を操作するなどすることによって平衡感覚を訓練することができ、またディスプレイ装置３に表示される風景の中で自由に移動することによって、あたかも自転車でポタリングしているかのように使用者をリラックスさせる目的で使用することができるのに対して、本実施形態では、搭乗台１の位置変化に応じてバランスを保つことにより、腰部の筋肉を訓練するなどの目的に用いることができる。また、レバー７の操作によって風景を変化させることができるから、視界を変化させることで飽きさせることなく訓練を継続させることができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【００３９】
上述した各実施形態においては環境生成手段を設けているが、環境生成手段は必ずしも設けなくてもよく、ディスプレイ装置３やスピーカ４を省略することが可能である。ただし、指示手段としては、ディスプレイ装置３とスピーカ４とを併用するのが望ましい。
【００４０】
【発明の効果】
請求項１の発明は、使用者が乗る搭乗台と、搭乗台の前方に配置されたディスプレイ装置と、定位置に固定されるとともに上記定位置に対してディスプレイ装置の画面に直交する方向を含む互いに直交する３方向への平行移動および各方向の回りの回転移動を可能とするように６自由度で搭乗台を移動させる駆動手段と、使用者の操作に応じた操作データを生成する操作手段と、搭乗台の移動に関して上記３方向の位置と各方向の回りの回転角度との６つ組を時刻に対応付けた基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより制御データを生成するとともに、駆動手段に対して搭乗台の動きを決めるための制御データを与える制御手段と、使用者に対して操作手段の操作を指示する指示手段とを具備するものであり、指示手段が操作手段の操作を指示するから、知識のない使用者であっても指示手段の指示に従って操作手段を操作すれば、困難なく装置を使用して治療や訓練を行なうことができるという利点がある。
【００４１】
請求項２の発明のように、少なくともディスプレイ装置とスピーカとからなる環境生成手段と、ディスプレイ装置に映像を出力するための画像データおよびスピーカから音響を出力するための音響データを制御データに関連付けるように生成する環境制御手段とを付加したものでは、映像や音響によって各種環境をシミュレートすることが可能であり、たとえば風景を見ながら治療や訓練を行なうことで、使用者を飽きさせないようにすることができるという利点がある。
【００４３】
請求項３の発明のように、ディスプレイ装置が映像により使用者に指示を与える指示手段に兼用されているものでは、環境生成手段と指示手段とがディスプレイ装置を共用するから、別途に映像表示手段を設ける場合よりも省スペースかつ低コストになるという利点を有する。
【００４４】
請求項４の発明のように、環境制御手段がディスプレイ装置に地上の風景を表示させる画像データを生成し、制御手段が風景に対応した起伏のデータに基づく補正値と操作手段からの操作データとを基本データに加算することにより駆動手段への制御データを生成するものでは、ディスプレイ装置に表示されている風景に合わせて搭乗台が移動するとともに、操作手段による操作によっても搭乗台が制御されるから、画像表示装置に表示された風景に連動した体感が得られるとともに、その体感を操作手段にフィードバックすることによって治療や訓練の効果を高めることができるという利点がある。
【００４７】
請求項５の発明のように、画像データが原画面の中からディスプレイ装置に表示する領域をシーンとして切り出すことによって生成され、原画面から切り出されるシーンが操作データに基づいて搭乗台の移動に合致するように選択されるものでは、ディスプレイ装置に表示されるシーンよりも広い領域を有した原画面からシーンを切り出すことによってディスプレイ装置に表示されるシーンを操作データに同期させながらも迅速に作成することができるのであり、原画面は時系列的に表示させ、操作データに応じて位置や傾きを考慮したシーンを原画像から抽出するだけであるから、処理が簡単かつ高速に行なえるとともに、操作データに合致した臨場感が得られるという利点がある。
【００４８】
請求項６の発明のように、映像が風景であってディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、地図に示された進行方向の行程に分岐点があるときにはタッチパネルに触れることにより分岐方向を選択し、当該分岐方向の映像を上記ディスプレイ装置に表示させるものでは、操作表示手段に地図を表示することでカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、分岐点での分岐方向を使用者に選択させるような選択肢を与えることによって、変化を付けることができ、使用者を飽きさせないようにすることができるという利点がある。
【００４９】
請求項７の発明のように、映像が風景であってディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、タッチパネルにより地図上の位置を指定するとその位置に関連する映像をディスプレイ装置に表示させるものでは、請求項６の発明と同様に、タッチパネルに地図を表示することによってカーナビゲーションをシミュレートすることができて使用者の興味を引くことができ、しかも、地図上の適宜の位置を指定すればその位置に関連した映像をディスプレイ装置に表示するから、使用者の興味を一層引き付けることができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】同上に用いるパラレルメカニズムの斜視図である。
【図３】同上に用いるレバーの要部斜視図である。
【図４】本発明の実施形態１を示すブロック図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】本発明の実施形態２を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 搭乗台
２ パラレルメカニズム
３ ディスプレイ装置
４ スピーカ
５ タッチパネル
６ コンピュータ装置
７ レバー
６０ 読出部
６１ 媒体
６２ 補正部
６３ 合成部
６４ 原画面選択部
６５ シーン抽出部
６６ 位相差制御部
Claims (7)
- 使用者が乗る搭乗台と、搭乗台の前方に配置されたディスプレイ装置と、定位置に固定されるとともに上記定位置に対してディスプレイ装置の画面に直交する方向を含む互いに直交する３方向への平行移動および各方向の回りの回転移動を可能とするように６自由度で搭乗台を移動させる駆動手段と、使用者の操作に応じた操作データを生成する操作手段と、搭乗台の移動に関して上記３方向の位置と各方向の回りの回転角度との６つ組を時刻に対応付けた基本データのうちの回転角度にディスプレイ装置の画面を基準平面としたときの映像内での進行方向に応じた角度に関する補正値を加算し、さらに基本データのうちの３方向の位置と回転角度を補正した角度位置とに操作手段で生成した操作データを加算することにより制御データを生成するとともに、駆動手段に対して搭乗台の動きを決めるための制御データを与える制御手段と、使用者に対して操作手段の操作を指示する指示手段とを具備することを特徴とする運動機能調整装置。
- 少なくとも上記ディスプレイ装置とスピーカとからなる環境生成手段と、上記ディスプレイ装置に映像を出力するための画像データおよび上記スピーカから音響を出力するための音響データを上記制御データに関連付けるように生成する環境制御手段とを付加したことを特徴とする請求項１記載の運動機能調整装置。
- 上記ディスプレイ装置は映像により上記使用者に指示を与える上記指示手段に兼用されることを特徴とする請求項２記載の運動機能調整装置。
- 上記環境制御手段は上記ディスプレイ装置に地上の風景を表示させる画像データを生成し、上記制御手段は上記風景に対応した起伏のデータに基づく上記補正値と上記操作手段からの操作データとを上記基本データに加算することにより上記駆動手段への制御データを生成することを特徴とする請求項２記載の運動機能調整装置。
- 上記画像データは原画面の中から上記ディスプレイ装置に表示する領域をシーンとして切り出すことによって生成され、原画面から切り出されるシーンは上記操作データに基づいて搭乗台の移動に合致するように選択されることを特徴とする請求項４記載の運動機能調整装置。
- 上記映像は風景であって上記ディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、地図に示された進行方向の行程に分岐点があるときには上記タッチパネルに触れることにより分岐方向を選択し、当該分岐方向の映像を上記ディスプレイ装置に表示させることを特徴とする請求項２記載の運動機能調整装置。
- 上記映像は風景であって上記ディスプレイ装置に表示された風景が見られる場所の地図を表示するタッチパネルを備え、上記タッチパネルにより地図上の位置を指定するとその位置に関連する映像を上記ディスプレイ装置に表示させることを特徴とする請求項２記載の運動機能調整装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19672796A JP3673331B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 運動機能調整装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19672796A JP3673331B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 運動機能調整装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1039743A JPH1039743A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3673331B2 true JP3673331B2 (ja) | 2005-07-20 |
Family
ID=16362596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19672796A Expired - Fee Related JP3673331B2 (ja) | 1996-07-25 | 1996-07-25 | 運動機能調整装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3673331B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3570208B2 (ja) * | 1997-09-25 | 2004-09-29 | 松下電工株式会社 | 運動分析装置および運動補助装置 |
| JP3606033B2 (ja) * | 1998-03-13 | 2005-01-05 | 松下電工株式会社 | 腰痛予防訓練装置 |
| JP2000107446A (ja) * | 1998-10-08 | 2000-04-18 | Matsushita Electric Works Ltd | 運動補助装置 |
| KR20010067726A (ko) * | 2001-03-13 | 2001-07-13 | 김대열 | 교육용 자동차의 전기장치 및 음성 시뮬레이터 장치 |
| JP3727866B2 (ja) * | 2001-06-28 | 2005-12-21 | 富士重工業株式会社 | 電動動揺装置及び該電動動揺装置を用いた模擬体験装置 |
| CN105185184B (zh) * | 2015-07-17 | 2018-06-12 | 北京大华旺达科技有限公司 | 一种六自由度并联动感平台 |
| CN110191746A (zh) * | 2016-10-26 | 2019-08-30 | 株式会社哈希洛斯 | Vr娱乐搭乘装置 |
| CN107775627A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-03-09 | 嘉兴复尔机器人有限公司 | 一种六自由度并联机器人 |
| CN112957691B (zh) * | 2021-02-04 | 2022-04-26 | 哈尔滨工业大学 | 融合人体深感觉与前庭觉的体感模拟并联运动平台 |
-
1996
- 1996-07-25 JP JP19672796A patent/JP3673331B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1039743A (ja) | 1998-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10181212B2 (en) | Method and system for reducing motion sickness in virtual reality ride systems | |
| US5547382A (en) | Riding simulation system for motorcycles | |
| KR20190031572A (ko) | 몰입형 가상 디스플레이 | |
| JPH1118025A (ja) | 画像呈示装置 | |
| JP3233199B2 (ja) | シミュレーション装置の操作入力装置 | |
| JP2004334850A (ja) | ゲームプレイの状態に基づいてカメラのパラメータを動的に制御する方法および装置 | |
| EP0561943A1 (en) | Generating supplemental motion in a simulator | |
| JP2000502464A (ja) | 静止表示装置および回転支持構造を有するパノラマ式ディスプレイ | |
| JP3673331B2 (ja) | 運動機能調整装置 | |
| US5961195A (en) | Image display device and simulation device | |
| JP2013257524A (ja) | 加速度運転体験機 | |
| JP2007181569A (ja) | ゲーム装置及びその制御方法 | |
| JP2001175883A (ja) | バーチャルリアリティ装置 | |
| JPH0588605A (ja) | ライデイングシミユレーシヨン装置 | |
| KR20160099075A (ko) | 영상 시뮬레이팅 시스템, 플랫폼 제어 장치 및 플랫폼 제어 방법 | |
| JP3883224B2 (ja) | 画像合成装置及び画像合成方法 | |
| JP4040609B2 (ja) | 移動体シミュレーション装置及び移動体シミュレーションプログラム | |
| JPH08131659A (ja) | 疑似現実感発生装置 | |
| JP2005315999A (ja) | ドライビングシミュレーション方法とドライビングシミュレータ | |
| JP2013130928A (ja) | 設計支援装置、設計支援方法及びプログラム | |
| JPH1021425A (ja) | 画像処理装置、画像処理方法及びゲーム装置並びに遊戯装置 | |
| JP6740158B2 (ja) | 仮想旅行の体験装置 | |
| JP2004246214A (ja) | ライディングシミュレーション装置 | |
| JP3331342B2 (ja) | ドライブゲーム装置 | |
| JP2923497B1 (ja) | 動き感覚生成装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20020903 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050328 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050422 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080428 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090428 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100428 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110428 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130428 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |