(57)【要約】【課題】転動ロボットの動作を利用して商品性の高い遊技機を提供する。【解決手段】制御ユニットは、操作ボードの操作ボタンに入力された動作パターンに応じてメインモータ３の回転軸４を回転させ、メインモータ３の回転トルクの反力により筐体２を第１面２ａが接地する接地状態から、第１面２ａの一辺を回動中心Ｏとして筐体２を転動させることを特徴とする【選択図】図５
2010068936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの転動ロボットと、前記転動ロボットの動作を操作する操作部とを備えた遊技機であって、
前記転動ロボットは、多面体状の筐体と、
前記筐体内で前記筐体に支持されたモータと、
前記モータの回転軸に固定されたフライホイールと、
前記モータの前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記筐体の姿勢を検出する姿勢センサと、
前記転動ロボットを統括的に制御する制御部とを備え、
前記操作部は、前記転動ロボットが行う所定の動作パターンを決定する入力部と、
前記入力部で決定された動作パターンを前記転動ロボットの前記制御部へ向けて出力する送信回路とを備え、
前記制御部は、前記操作部の前記入力部に入力された動作パターン信号に応じて前記モータの前記回転軸を回転させ、前記モータの回転トルクの反力により前記筐体を一の面が接地する接地状態から、前記一の面の一辺を回動中心として前記筐体を転動させることを特徴とする遊技機。
【請求項２】
前記筐体の各面には、各面をそれぞれ認識可能な識別パターンが配されており、
前記制御部は、前記識別パターンが記憶された記憶部と、前記記憶部に記憶された前記識別パターンから任意の前記識別パターンを選択する選択部とを備え、
前記制御部は、前記筐体の現在の向きから前記選択部により選択された前記任意の識別パターンが所定の向きを向くように、前記操作部の操作を促す転動ゲームモードを有していることを特徴とする請求項１記載の遊技機。
【請求項３】
前記転動ロボットは、前記筐体の転動中における所定の動作姿勢の範囲内で、前記操作部の前記入力部から前記筐体の転動方向と逆方向に転動させるような動作パターン信号が入力された場合に、前記モータの回転により前記筐体の転動方向を交互に切り替え、前記筐体を中立位置で揺動させるバランスゲームモードを有していることを特徴とする請求項１記載の遊技機。
【請求項４】
前記姿勢センサは、前記転動ロボットの姿勢変化を検出する角速度センサと、
前記転動ロボットの向きを検出する加速度センサとを備えていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の遊技機。
【請求項５】
前記制御部は、前記転動ゲームモード及び前記バランスゲームモード中の経過時間を計測するタイマを有していることを特徴とする請求項２から請求項４の何れか１項に記載の遊技機。
【請求項６】
前記操作部は、前記ゲームモード情報や前記タイマによる計測時間が表示される表示部を備えていることを特徴とする請求項５記載の遊技機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遊技機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、多面体形状の筐体内に収容されたモータを回転させて、モータの回転トルクの反力により筐体を転動させる、いわゆる転動ロボットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
転動ロボットは、略立方体形状の筐体と、筐体内に収容されたモータと、モータの回転軸に固定されたフライホイールとで構成されている。そして、筐体内のモータを急加速して回転させることで、この時生じるモータのトルクの反力により一の面の一辺を回動中心として、モータの回転の加速方向と逆方向に向けて筐体を転動させることができる。
この構成によれば、外形からは転動できないと思われるものを転動させることができるため、筐体が転動した場合には、その不思議さにより転動ロボットに対する興味を大きなものとすることができる。
【特許文献１】特開２００７−５４２９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した転動ロボットにあっては、研究段階からようやく実用化への第１歩を踏み出そうとしているのが現状であり、この転動ロボットを用いた応用機器は未だ開発されていない。そこで、転動ロボットを例えば遊技機として用いるような構成が考えられるが、この場合、転動ロボットの動作をどのように商品性と結び付けていくか等の課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、転動ロボットの動作を利用して商品性の高い遊技機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、少なくとも１つの転動ロボットと、前記転動ロボットの動作を操作する操作部とを備えた遊技機であって、前記転動ロボットは、多面体状の筐体と、前記筐体内で前記筐体に支持されたモータと、前記モータの回転軸に固定されたフライホイールと、前記モータの前記回転軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記筐体の姿勢を検出する姿勢センサと、前記転動ロボットを統括的に制御する制御部とを備え、前記操作部は、前記転動ロボットが行う所定の動作パターンを決定する入力部と、前記入力部で決定された動作パターンを前記転動ロボットの前記制御部へ向けて出力する送信回路とを備え、前記制御部は、前記操作部の前記入力部に入力された動作パターン信号に応じて前記モータの前記回転軸を回転させ、前記モータの回転トルクの反力により前記筐体を一の面が接地する接地状態から、前記一の面の一辺を回動中心として前記筐体を転動させることを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、前記筐体の各面には、各面をそれぞれ認識可能な識別パターンが配されており、前記制御部は、前記識別パターンが記憶された記憶部と、前記記憶部に記憶された前記識別パターンから任意の前記識別パターンを選択する選択部とを備え、前記制御部は、前記筐体の現在の向きから前記選択部により選択された前記任意の識別パターンが所定の向きを向くように、前記操作部の操作を促す転動ゲームモードを有していることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載した発明は、前記転動ロボットは、前記筐体の転動中における所定の動作姿勢の範囲内で、前記操作部の前記入力部から前記筐体の転動方向と逆方向に転動させるような動作パターン信号が入力された場合に、前記モータの回転により前記筐体の転動方向を交互に切り替え、前記筐体を中立位置で揺動させるバランスゲームモードを有していることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、前記姿勢センサは、前記転動ロボットの姿勢変化を検出する角速度センサと、前記転動ロボットの向きを検出する加速度センサとを備えていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載した発明は、前記制御部は、前記転動ゲームモード及び前記バランスゲームモード中の経過時間を計測するタイマを有していることを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載した発明は、前記操作部は、前記ゲームモード情報や前記タイマによる計測時間が表示される表示部を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、操作者が操作部の入力部から所定の動作パターン信号を転動ロボットに向けて出力することで、この出力された動作パターン信号に応じて制御部は所定の方向に向けてモータを回転させる。すると、この回転により得られる回転トルクの反力によりモータの回転方向とは逆方向のモーメントが筐体に生じる。この反作用のモーメントを転動ロボットの重心と回動中心の位置関係および、転動ロボットの重力によって発生するモーメントよりも大きく発生させることにより、筐体の一辺を回動中心として、モータの回転の加速方向とは逆方向に向けて転動するようになっている。
このように、操作者は入力部を操作することで、入力部により入力した動作パターンに基づいて転動ロボットを操作することができるため、転動ロボットの動作を利用して商品性の高い商品を提供することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、転動ゲームにおいては、まず記憶部に記憶された筐体の識別パターンの中から任意の識別パターンが選択部により選択される。そして、操作者は識別パターンが配された面が所定の向きを向くように操作部を操作し、転動ロボットを転動させる。これにより、操作者は選択部により選択された識別パターンが所定の向きを向くまでの道筋（方法）を頭の中で思考することになり、転動ロボットの動きを楽しみつつ、脳の活性に寄与することができ、高いリハビリ効果を得ることができる。したがって、例えばリハビリ装置等の分野において、高い商品性を得ることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、転動ロボットを揺動させるために、操作者は転動中の所定の動作姿勢の範囲内でタイミングを見計らって、転動方向とは逆方向に転動させるように操作部を操作することで、動体視力や反射の活性に寄与することができる。これにより、上述した転動ゲームと同様に転動ロボットの動きを楽しみつつ、脳の活性に寄与することができ、高いリハビリ効果を得ることができる。したがって、例えばリハビリ装置等の分野において、高い商品性を得ることができる。
【００１５】
請求項４記載の発明によれば、角速度センサにより転動ロボットの角速度を検出することで、転動ロボットの姿勢変化、すなわち転動ロボットの接地面に対する傾斜角を検出することができる。また、加速度センサによって重力方向を検出することで、転動ロボットの向き、例えば筐体の各面のうち、どの面が上を向いているか等を検出することができる。
これにより、転動ゲームモードやバランスゲームモード中において、転動ロボットの姿勢変化や向きを確実に検出することができる。
【００１６】
請求項５記載の発明によれば、ゲーム開始からゲーム終了までの経過時間をタイマにより計測することで、操作者はゲームの達成時間を知ることができ、この達成時間を短縮していくことで満足感や達成感を得ることができる。
【００１７】
請求項６記載の発明によれば、現在行われているゲームモードの情報が表示部に表示されることで、操作者は表示された情報を即座に認識することができる。これにより、操作者による操作性を向上させることができるため、転動ロボットの動作を利用して商品性の高い商品を提供することができる。
また、タイマによる計測時間が表示部に表示されることで、操作者が新たな目標を設定しやすくなり、遊戯に対する操作者の意欲を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の遊技機及びそれを用いた遊技方法の実施形態について添付図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の遊技機は、例えば高齢者等に対して脳の活性を促すリハビリ装置１２であって、転動ロボット１と、転動ロボット１の動作を操作する操作ボード（操作部）１３と、これら転動ロボット１及び操作ボード１３が載置されたフレーム１４とを備えている。
【００１９】
フレーム１４は、４本の脚部１５に水平支持された天板部１６を備え、この天板部１６上に転動ロボット１が載置されている。天板部１６は平面視矩形状のものであり、その上面における中央部分が、転動ロボット１が動作するための動作フィールド１６ａとなっている。そして、天板部１６には、動作フィールド１６ａを覆うように半球状のドーム１７が設けられている。このドーム１７は、プラスチック等の透明部材からなり、転動ロボット１が天板部１６（動作フィールド１６ａ）上から転落することを防止するためのものである。
【００２０】
フレーム１４の４本の脚部１５のうち、隣接する２本の脚部１５ａ，１５ｂには、操作台１８が連結支持されている。この操作台１８は、２本の脚部１５ａ，１５ｂにおける高さ方向中途部から水平方向に沿って延出する平面視矩形状のものであり、その幅方向一端側が脚部１５ａ，１５ｂに連結されている。操作台１８の幅方向他端側における一方の角部は、操作台１８の下面から天板部１６の脚部１５ａと平行に延びる脚部１９に支持されており、他方の角部は天板部１６の脚部１５ｂから連結されたＬ字状の屈曲フレーム２０に支持されている。
そして、この操作台１８上に上述した操作ボード１３とモニタＰＣ７６とが載置されている。
【００２１】
図２，３に示すように、転動ロボット１は、例えば筐体２の内部に収容された、メインモータ３と、メインモータ３の回転軸４の一方の端部に固定されたフライホイール５と、回転軸４に略直交する方向に延在し、メインモータ３自体を回動可能に支持するモータ支持軸６，７と、メインモータ３をモータ支持軸６，７周りに回動駆動するサブモータ８と、転動ロボット１の姿勢変化を検出する角速度センサ（姿勢センサ）９と、筐体２の向きを検出する加速度センサ（姿勢センサ）３５と、メインモータ３の回転角度を検出するエンコーダ（回転角度検出手段）１１と、制御ユニット１０とを備えて構成されている。
【００２２】
筐体２は、多面体（例えば、略立方体）状に形成され、各面の交差稜線部は円弧状等に面取りされている。なお、筐体２の各面には、それぞれ異なる識別パターン（本実施形態では、「１」〜「６」の数字）がランダムに描かれており、後述する各種ゲームの際に操作者が各面を識別可能になっている（図４参照）。
筐体２を構成する適宜の１対の対向面の一方には、モータ支持軸６の一方の端部が装着される軸孔２１が形成され、メインモータ３を覆うカバー２２の外周面上にはモータ支持軸６の他方の端部が装着される凹溝２２ａが形成され、モータ支持軸６は軸孔２１および凹溝２２ａによって回転可能に支持されている。
【００２３】
また、モータ支持軸７は、モータ支持軸６と同軸に配置され、モータ支持軸７の一方の端部にはギア２４が固定され、モータ支持軸７の他方の端部は、筐体２を構成する適宜の１対の対向面の他方の内面上に設けられた支持部材２３によって回転可能に支持されている。
【００２４】
メインモータ３を覆うカバー２２の外周面上において、回転軸４に略直交する方向で凹溝２２ａと対向する位置にはギアボックス２５が設けられている。このギアボックス２５にはサブモータ８が固定され、サブモータ８の回転軸に固定されたピニオンギア２６と、モータ支持軸７に固定されたギア２４とが噛合状態に配置されている。これにより、サブモータ８から出力される駆動力によって、サブモータ８の回転軸がモータ支持軸７周りに旋回移動し、メインモータ３がモータ支持軸７周りに回動する。
【００２５】
角速度センサ９は、例えば前後方向および左右方向および上下方向の角速度を検出する３軸角速度センサであって、カバー２２の外周上に固定されている。この角速度センサ９は、転動ロボット１の姿勢状態に係る各検出信号（例えば、角速度の検出信号等）をアナログ信号として出力するものである。なお、角速度センサとしては、振動ジャイロ、マイクロジャイロ、光ジャイロ等のジャイロを使用してもよい。
加速度センサ３５は、重力方向を検出する３軸加速度センサであって、筐体２の一方の内面（図２における下面の内面）に設けられている。加速度センサ３５は、例えば可撓性を有する梁部で錘部を吊り下げ支持したものであって、錘部に何らかの力学量が外部から加えられたときに錘部が変位し、錘部の変位を検出して、その検出結果から加速度を測定する。そして、加速度センサ３５の向きによって筐体２の姿勢、すなわち筐体２の各面のうち、どの面が上面となっているか等を検出できるようになっている。
【００２６】
エンコーダ１１は、回転軸４の他方の端部側に設けられ、回転軸４の時計回りおよび反時計回りの回転角度を検出するものである。具体的には、位相の異なるセンサから発生するパルス信号の位相差により、回転軸４の回転方向を検出する一方で、パルス信号をカウントして回転軸４の回転角度を検出できるようになっている。このように、回転軸４の回転方向及び回転角度を検出することで、フライホイール５の回転方向及び回転角度を検出するものである。
これら角速度センサ９、加速度センサ３５、及びエンコーダ１１は、電源であるバッテリ２７（図７参照）に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。そして、バッテリ２７から出力された直流電力は、第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２８により変換されて角速度センサ９及びエンコーダ１１等に供給される。
【００２７】
次に、上述した転動ロボットの動作について説明する。まず、転動モードについて説明する。本実施形態では、図４に示すように、転動ロボット１の上面が「４」を向いた状態（操作者との対向面が「１」を向いた状態）が転動ロボット１の基準位置となっており、この状態を基準位置として、転動ロボット１から操作者を見て上側（後側）Ｈ、下側（前側）Ｉ、右側Ｊ、左側Ｋにそれぞれ転動可能に構成されている。なお、以下の説明では、転動ロボット１が上述した基準位置の状態から左側（操作者側から見て右側）Ｋに転動する場合について説明する。
【００２８】
まず、転動モードについて説明する。
図５（ａ）に示すように、転動ロボット１を転動させるには、メインモータ３を駆動させてフライホイール５を回転させる（図５（ａ）中矢印Ａ参照）。フライホイール５が回転すると、この回転により得られる回転トルクの反力によりメインモータ３の回転方向とは逆方向のモーメントが筐体２に生じる。この反作用のモーメントを転動ロボット１の重心と回動中心Ｏの位置関係および、転動ロボット１の重力によって発生するモーメント（このモーメントのことを、重力によるモーメントともいうことにする。）よりも大きく発生させることにより、筐体２の第１面２ａにおける回転軸４と平行な一辺を回動中心Ｏとして、メインモータ３の回転の加速方向とは逆方向に向けて転動するようになっている（図５（ａ）中矢印Ｆ参照）。続いて、図５（ｂ）に示すように、転動ロボット１の傾斜角θが４５度を超えて、転動ロボット１の重心が回動中心Ｏを通る垂線上から転動方向（図５（ａ）中矢印Ｆ方向）に移ると、転動ロボット１は転動ロボット１自体の自重により角速度を増しながら転動していく。その後、図５（ｃ）に示すように、転動ロボット１の転動方向に向けて第１面２ａに隣接する第２面２ｂが着地することになる。
なお、この転動ロボット１において、サブモータ８の駆動力によりメインモータ３をモータ支持軸６，７周りに回動させることで、メインモータ３におけるモータ支持軸６，７周りの向きを変えることができるようになっている。これにより、基準位置に対する筐体２の転動方向を変えることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、メインモータ３の回転速度と、筐体２の傾斜角とをフィードバック制御することにより、転動中の転動ロボット１の姿勢状態を制御できるようになっている。具体的には、本実施形態の転動ロボット１は、上述した転動モードの他に、バランスモード等の動作が可能である。
バランスモードは、図６（ａ）に示すように、メインモータ３を駆動させてフライホイール５を正転（図６（ａ）中矢印Ｂ参照）させる。そして、接地状態で接地していた第１面（一の面）２ａの一辺を回動中心Ｏとして、フライホイール５の回転方向とは逆方向に向けて回動中心Ｏ周りに転動ロボット１を転動させる（図６（ａ）中矢印Ｃ参照）。
【００３０】
そして、図６（ｂ）に示すように、例えば、転動ロボットの傾斜角θが４５度を超えたら、メインモータ３を逆転方向に駆動させ、フライホイール５を逆転させる。
この時、転動ロボット１の転動方向とは逆方向のモーメント（メインモータ３の回転トルクの反力）が、転動方向に向かう重力によるモーメント（転動ロボットの自重）よりも大きくなるように、メインモータ３を駆動させる。すると、転動ロボット１はメインモータ３の回転トルクの反力により、傾斜角θが小さくなる方向にむけて転動し始める。
【００３１】
さらに、例えば、傾斜角θが４５度を下回ると、再びフライホイール５を正転させ、転動方向とは逆方向のモーメント（メインモータ３の回転トルクの反力）が、転動方向に向かう重力によるモーメント（転動ロボットの自重）よりも大きくなるように、メインモータ３を駆動させる。すると、転動ロボット１はメインモータ３の回転トルクの反力により、傾斜角θが大きくなる方向にむけて再び転動し始める。
このような転動ロボット１の転動方向とは逆方向のモーメントに加え、転動方向に向かうモーメントとの大小を繰り返すことで（図６（ｂ）中矢印Ｄ参照）、転動ロボット１が倒れずにバランスを保ち続け、中立位置で回動中心Ｏ周りに揺動する（図６（ｂ）中矢印Ｅ参照）。なお、上述した傾斜角θは、接地面と第１面２ａとのなす角を示す。
【００３２】
次に、本実施形態におけるモータの制御ユニットについて説明する。
図７に示すように、上述した制御ユニット１０は、操作ボード１３の後述する動作パターン送受信回路７１（図１０参照）との信号の入出力を行う送受信モジュール３３と、電流センサ３１と、モータ駆動回路３２と、これらを統括的に制御するマイコン（選択部）３４とを備えている。
【００３３】
送受信モジュール３３は、バッテリ２７に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。送受信モジュール３３は、操作ボード１３の動作パターン送受信回路７１により出力された指令信号を受信し、その信号を動作パターン信号としてマイコン３４に向けて送信する一方で、マイコン３４から出力された転動ロボット１の動作結果を操作ボード１３に伝達する動作結果信号を操作ボード１３に向けて出力している。
【００３４】
モータ駆動回路３２は、マイコン３４から出力されるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）デューティパルス信号、つまりスイッチング素子のオン／オフ状態を制御するパルスからなる各ゲート信号に応じて、バッテリ２７から出力される直流電力を、メインモータ３に通電している。メインモータ３のコイルに流す電流（電力）の量は、スイッチング素子がＯＮになる割合、つまりＰＷＭ信号の駆動デューティを変化させることで制御できる。なお、上述したサブモータ８（図７においては、ギアボックス２５等を合わせてサブモータユニット８という）は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２９を介してバッテリ２７に接続されており、バッテリ２７から出力された直流電力は、第２ＤＣ／ＤＣコンバータ２９により変換されてサブモータ８に供給される。
【００３５】
電流センサ３１は、バッテリ２７に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。電流センサ３１は、メインモータ３の駆動電流を検出するものであり、検出した電流をマイコン３４に向けて出力するものである。
【００３６】
マイコン３４は、例えばメインモータ３の回転速度と、筐体２の傾斜角と、筐体２の向きとのフィードバック制御を行うものであり、バッテリ２７に第１ＤＣ／ＤＣコンバータ２８を介して接続されている。マイコン３４は、ＳＣＩ（Ｓｅｒｉａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）３５と、カウンタ３６と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）３７と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）３８と、アナログ／デジタル変換回路（以下、Ａ／Ｄ変換回路という）３９と、演算装置４０と、入力／出力ポート（以下、Ｉ／Ｏという）４１と、タイマ４３とがバス４２に接続されて構成されている。
【００３７】
ＳＣＩ３５は、送受信モジュール３３から出力された動作パターン信号を受信し、この信号をＳＣＩ通信によりバス４２を介してＲＡＭ３７に向けて出力している。
カウンタ３６は、エンコーダ１１から出力されるエンコーダパルス信号をカウントし、この測定結果をバス４２を介してＲＡＭ３７に向けて出力している。
ＲＯＭ（記憶部）３８は、転動ロボット１の各種パラメータの初期値が記憶されたものである。例えばＲＯＭ３８には、操作ボード１３の後述する操作ボタン７４（図１０参照）のうち、押下した操作ボタン７４の種類やパターン（複数の操作ボタンを同時押し等）に基づいて、転動ロボット１の動作パターンを決定するためのデータや、転動ロボット１の筐体２の各面に配された識別パターンに対応するデータが記憶されている。
【００３８】
Ｉ／Ｏ４１は、演算装置４０により算出された演算結果をサブモータ８と、メインモータ３のモータ駆動回路３２とに向けてＰＷＭデューティパルス信号として出力するものである。
Ａ／Ｄ変換回路３９は、角速度センサ９から出力された角速度センサ信号と、電流センサ３１から出力された電流センサ信号とをアナログ信号として受信するものである。そして、Ａ／Ｄ変換回路３９は、受信したアナログ信号に対してアナログ・デジタル変換（Ａ／Ｄ変換）を行い、デジタル信号としてバス４２を介してＲＡＭ３７に向けて出力している。
【００３９】
タイマ４３は、後述する各種ゲーム中において、操作ボード１３の動作パターン送受信回路７１からの指令信号がマイコン３４に入力されてからの経過時間を計測するものであり、この計測結果をＲＡＭ３７に向けて出力している。
【００４０】
ＲＡＭ３７は、ＳＣＩ３５や、カウンタ３６、Ａ／Ｄ変換回路３９、Ｉ／Ｏ４１から出力された情報や、演算装置４０で演算された情報等の各種情報を記憶するものであり、これら情報が更新される度に随時書き換えられるようになっている。そして、タイマ割込（例えば、１ｍｓｅｃ毎）が許可されると、ＲＡＭ３７に記憶しているデジタル信号を演算装置４０が読み込むようになっている。
またＲＡＭ３７は、操作ボード１３から出力された動作パターン信号に基づいて、上述したＲＯＭ３８から各種情報の読み込みや書き込みを行うものであり、リハビリ装置１２のモードや転動ロボット１の姿勢変化や向き等の情報が更新される度に随時書き換えられるようになっている。例えば、ＲＡＭ３７は、筐体２の各面に配された識別パターンに対応するマップ（仮想モデル）を有しており、後述する転動ゲームにおいてＲＯＭ３８に記憶された識別パターンのデータから選択された任意の識別パターンが書き込まれるとともに、筐体２の転動に同期して上面を向いている識別パターンが書き込まれるようになっている。
【００４１】
図８に示すように、演算装置４０は、姿勢安定化制御部４４と、電流制御器４５とで構成されている。
電流制御器４５は、姿勢安定化制御部４４で算出された電流指令値と電流センサ３１から出力された電流センサ信号とに基づいて、モータ駆動回路３２における各スイッチング素子のオン／オフ状態を制御するＰＷＭデューティ指令信号を生成するものである。そして、電流制御器４５は、生成したＰＷＭデューティ指令信号をモータ駆動回路３２に出力する。
【００４２】
姿勢安定化制御部４４は、動作パターン設定部４６と、回転速度変換器４９と、目標値設定部５１と、操作量演算部５０とを備えている。
【００４３】
動作パターン設定部４６は、送受信モジュール３３から出力された動作パターン信号に基づいて転動ロボット１の目標傾斜角とメインモータ３の目標回転速度とのそれぞれの更新信号（目標傾斜角更新信号及び目標回転速度更新信号）を目標値設定部５１に向けて出力している。
また、動作パターン設定部４６は、動作パターン信号を信号レベルに応じて設定された傾斜角設定用ゲイン更新信号と減衰モード設定用ゲイン更新信号とを、操作量演算部５０に向けて出力している。
【００４４】
回転速度変換器４９は、ＲＡＭ３７に記憶されたエンコーダ１１のカウント値をエンコーダカウンタ信号として受信し、この信号に基づいてメインモータ３の回転速度を算出している。そして、算出されたメインモータ３の回転速度を回転速度信号として操作量演算部５０に向けて出力する。
【００４５】
目標値設定部５１は、目標傾斜角設定器４８と目標回転速度設定器４７とで構成されている。
目標回転速度設定器４７は、動作パターン設定部４６から出力された目標回転速度更新信号を受信し、この信号に基づいてメインモータ３の目標回転速度を設定している。そして、設定した目標回転速度を回転速度指令信号として操作量演算部５０に向けて出力する。
目標傾斜角設定器４８は、動作パターン設定部４６から出力された目標傾斜角更新信号を受信し、この信号に基づいて転動ロボット１の目標傾斜角を設定している。そして、設定した目標傾斜角を傾斜角指令信号として操作量演算部５０に向けて出力する。
【００４６】
図９に示すように、操作量演算部５０は、傾斜角算出手段５３と、傾斜角設定手段５４と、減衰モード設定手段５５と、電流値演算部６０とを備えている。
【００４７】
傾斜角算出手段５３は、ＲＡＭ３７に記憶された角速度センサ９の測定値（実測値）を角速度センサ信号として受信し、この値を積分することで転動ロボット１の傾斜角θを算出するものである（演算結果（１））。そして、算出された演算結果（１）を傾斜角信号として、演算回路５７へ出力する。
演算回路５７は、傾斜角算出手段５３により算出された転動ロボット１の現在の傾斜角θと、目標傾斜角設定器４８から出力された傾斜角指令信号との偏差を算出するものである（演算結果（２））。そして、算出された演算結果（２）を、現在の傾斜角θから目標傾斜角までの角度差を示す傾斜角偏差信号として傾斜角設定手段５４に出力する。
【００４８】
傾斜角設定手段５４は、動作パターン設定部４６から出力された傾斜角設定用ゲイン更新信号と、演算回路５７で算出された傾斜角偏差信号とを受信し、これらの信号に基づいて傾斜角設定値を設定するものである。つまり、傾斜角設定用ゲイン更新信号に基づいて例えばＰ（比例）動作により、目標傾斜角と現在の傾斜角θとの偏差を、その値に応じて制御増幅し、指令値を設定する（演算結果（３））（ただし、傾斜角設定用ゲインは、メインモータ３により筐体２に発生するモーメントが傾斜角偏差をゼロに近づける向きに発生するように設定されている。）。そして、指令値の出力信号を電流値演算部６０に出力する。
【００４９】
減衰モード設定手段５５は、動作パターン設定部４６から出力された減衰モード設定用ゲイン更新信号と、角速度センサ９から出力された角速度信号とに基づいて、転動ロボット１の角速度を減衰させるために必要な減衰モード設定値を算出する（演算結果（４））。例えば、減衰モード設定用ゲイン更新信号に基づいてＰ（比例）動作により、角速度信号を、その値に応じて制御増幅して減衰モード設定値を設定する。そして、算出された減衰モード設定値を、減衰モード設定値信号として電流値演算部６０に向けて出力する。
【００５０】
ここで、減衰モード設定値は、筐体２に転動方向とは逆方向のモーメントを発生させるものであり、その値が大きい程、筐体２の転動方向とは逆方向のモーメントが大きい。このように、減衰モード設定値を調整することで、筐体２の転動方向の角速度が減衰する向きに発生するモーメントを、大きくしたり小さくしたりすることができる。
【００５１】
演算回路５８は、目標回転速度設定器４７から出力された回転速度指令信号と、回転速度変換器４９から出力された回転速度信号との偏差を算出するものである。そして、この演算結果（演算結果（６））を回転速度偏差信号として回転速度設定手段５６に出力する。なお、メインモータ３の始動時等において、回転速度変換器４９から回転速度信号が入力されていない場合には、演算回路５８は、回転速度指令信号に応じた値を回転速度設定手段５６に出力する。
【００５２】
回転速度設定手段５６は、演算回路５８で算出された回転速度偏差信号に基づき、回転速度設定値（演算結果（７））を設定するものである。つまり、例えばＰＩ（比例積分）動作により、目標回転速度と現在の回転速度との偏差を、その値に応じて制御増幅し、指令値を設定する（演算結果（７））。そして、設定された回転速度設定値を回転速度設定信号として、電流値演算部６０に出力する。
【００５３】
電流値演算部６０は、演算回路６１，６２で構成されている。
演算回路６１は、傾斜角設定手段５４から出力された傾斜角設定値と、減衰モード設定手段５５から出力された減衰モード設定値とを加算している（演算結果（５））。そして、算出された演算結果（５）を信号として演算回路６１に向けて出力する。
また、演算回路６２は、演算回路６１で算出された演算結果（５）の出力信号と、回転速度設定手段５６から出力された回転速度設定信号とに基づいて、電流値を算出し、電流指令信号として上述した電流制御器４５に出力するものである。
【００５４】
そして、電流制御器４５に出力された電流指令信号は、上述した電流センサ３１から出力された電流センサ信号と比較され、これらの信号に基づいてＰＷＭデューティ指令信号が生成される。そして、このＰＷＭデューティ指令信号がＩ／Ｏ４１を介してモータ駆動回路３２に出力されることで、このＰＷＭデューティ指令信号に応じた電流をメインモータ３に通電する。
これにより、指令された動作パターンに応じてメインモータ３を駆動させることができる。
【００５５】
一方、図１に示すように、操作ボード１３は、載置台の長手方向一端側に配置されており、ケーシング７０と、ケーシング７０に設けられた操作ボタン（入力部）７４、電光掲示板（表示部）７５及び制御部７２（図１０参照）を備えている。
ケーシング７０は、例えば三角柱形状のものであり、その一の面が前方に向けて（すなわち、操作者側に向けて）下方に傾斜する操作面７０ａとなっている。操作面７０ａにおける下半部側には、転動ロボット１の動作パターンを決定する操作ボタン７４ａ〜７４ｄが上下左右に４箇所配置されている。すなわち、各操作ボタン７４ａ〜７４ｄには、転動ロボット１を転動させるための動作パターンがそれぞれ設定されており、任意の操作ボタン７４ａ〜７４ｄを押下することで、押下した操作ボタン７４に応じたＯＮ信号が制御部７２に向けて出力されるようになっている。本実施形態では、各操作ボタン７４の配置位置が基準位置に対する転動ロボット１の転動方向と一致しており、それぞれの方向に配置された操作ボタン７４を任意に押下することで、基準位置に対する押下した操作ボタン７４の方向に転動ロボット１を上側（裏側）Ｈ、下側（前側）Ｉ、右側Ｊ、左側Ｋに向けて転動するように構成されている。なお、各操作ボタン７４ａ〜７４ｄをそれぞれ区別する必要がない場合は、まとめて操作ボタン７４とする。
また、本実施形態では、これら複数の操作ボタン７４のうち、例えば所定の２つの操作ボタン７４を同時に押下することで、各種モードやゲームの切り替え操作を行えるように構成されている。
【００５６】
電光掲示板７５は、操作面７０ａの上半部に配置されており、制御部７２で受信した各種情報を制御部７２の後述するコントローラ７３からの指示でメッセージ信号として受信するものである。具体的には、電光掲示板７５には、転動ロボット１のマイコン３４に設けられたタイマ４３による計測時間や、モード表示、ゲーム中に押下された操作ボタン７４の種類等の情報が表示され、操作者により認識可能に構成されている。また、ゲーム中において電光掲示板７５には、コントローラ７３に記憶された転動ロボット１の筐体２の展開図（図１１参照）や外観図が表示されるようになっている。そして、操作者は、電光掲示板７５に表示された情報に基づいて操作ボタン７４を操作することができる。このように、電光掲示板７５に上述した各種情報が表示されるため、操作者は表示された情報を即座に認識することができ、操作者による操作性を向上させることができる。
【００５７】
図１０に示すように、制御部７２は、動作パターン送受信回路７１と、コントローラ７３とを備えている。
コントローラ７３は、操作ボード１３を統括的に制御するものであり、押下された操作ボタン７４に応じた後述する転動ゲーム、バランスゲーム、手動モード、自動モード等の動作パターンや各種モードのプログラムが記憶されている。例えば、コントローラ７３は操作者の入力操作、すなわち操作者が操作ボード１３の操作ボタン７４を押下することにより、操作ボタン７４から出力されるＯＮ信号を受信して、このＯＮ信号に応じた動作パターン信号を動作パターン送受信回路７１に向けて出力する。また、コントローラ７３は、転動ロボット１のマイコン３４から出力される動作結果信号や、タイマ４３の計測信号、識別パターンの選択信号等の各種信号を動作パターン送受信回路７１を介して受信し、この動作結果信号等に基づいて電光掲示板７５に向けてメッセージ信号を出力して、電光掲示板７５にコントローラ７３からのプログラムを表示させる。
【００５８】
動作パターン送受信回路７１は、操作者の入力操作、すなわち操作者が操作ボード１３の操作ボタン７４を押下することにより出力されるＯＮ信号を指令信号として、転動ロボット１の送受信モジュール３３に向けて出力するとともに、マイコン３４から出力された上述した転動ロボット１の動作結果信号等を受信するものである。なお、動作パターン送受信回路７１と転動ロボット１とは、無線で接続されている。また、動作パターン送受信回路７１からは、上述した転動モード、バランスモード等の動作パターンや、後述する転動ゲーム、バランスゲーム、手動モード、自動モード等のゲーム、モード変更等の指令信号も出力される。
また、モニタＰＣ７６は、操作台１８の長手方向他端側に配置されており、そのディスプレイ７６ａには各種ゲームの説明が表示されるようになっている。
【００５９】
次に、上述した転動ロボットの制御方法について説明する。
まず、図１２に示すように、ステップＳ１において、ＲＯＭ３８に記憶された初期値に基づいて各種パラメータを初期化した後、ステップＳ２においてゲイン値等の設定を行う。
次に、ステップＳ３において、タイマ割込を許可し、例えば図１３、図１４に示す割込みが発生するのを待つ。
【００６０】
次に、ＳＣＩ割込ルーチンについて説明する。ＳＣＩ割込ルーチンは、操作ボード１３の操作ボタン７４が押下された際に、押下された操作ボタン７４に応じて転動ロボット１を動作（転動）させるために転動ロボット１の各種初期値を設定する制御である。
まず、図１３に示すように、ステップＳ１１において、操作ボード１３の動作パターン送受信回路７１から動作パターン信号が出力されると、転動ロボット１の送受信モジュール３３がこの動作パターン信号を受信し、ＳＣＩ３５を通して、この動作パターン信号に応じた情報（例えば、転動ロボット１の動作パターンや、後述する転動ゲーム、バランスゲーム等のモード設定情報等）がＲＡＭ３７に記憶される。そして、演算装置４０は、ＲＡＭ３７を通じて動作パターン信号を取得し、動作パターン設定部４６へ出力する。
【００６１】
次に、ステップＳ１２において、動作パターン信号を受信した動作パターン設定部４６は、その信号に基づいて各動作パターンを行うために必要な目標値更新信号を目標値設定部５１に向けて出力する。具体的には、目標傾斜角更新信号及び目標回転速度更新信号を、目標傾斜角設定器４８及び目標回転速度設定器４７にそれぞれ出力する。
【００６２】
次に、ステップＳ１３において、動作パターン設定部４６からゲイン更新信号を出力する。具体的には、傾斜角設定用ゲイン更新信号及び減衰モード設定用ゲイン更新信号を、傾斜角設定手段５４及び減衰モード設定手段５５にそれぞれ出力する。
【００６３】
ここで、図１４に基づいて、タイマ割込ルーチンについて説明する。このタイマ割込ルーチンは、動作パターン送受信回路７１から出力された動作パターン信号に応じて、メインモータ３の回転速度と、筐体２の傾斜角とのフィードバック制御を行うものである。この割込ルーチンは所定時間（例えば、１ｍｓｅｃ）毎に割込が発生する。
同図に示すように、まずステップＳ１０１において、傾斜角指令値・回転速度指令値を取得する。具体的には、動作パターン設定部４６で受信した動作パターン信号に基づいて、動作パターンを行うために必要な転動ロボット１の傾斜角θ及びメインモータ３の回転速度の目標値を設定する。
【００６４】
続いて、ステップＳ１０２において、メインモータ３の回転速度を算出する。具体的には、回転速度変換器４９で受信したエンコーダカウンタ信号に基づいて、メインモータ３の回転速度を算出する。
【００６５】
次に、ステップＳ１０３において、転動ロボット１の角速度及びメインモータ３の回転速度を取得する。具体的には、角速度センサ９で測定した転動ロボット１の現在の角速度と、上述したステップＳ１０２で算出したメインモータ３の現在の回転速度とを、それぞれ角速度信号及び回転速度信号として取得する。
続いて、ステップＳ１０４において、角速度信号に基づいて転動ロボット１の現在の傾斜角θを算出する。具体的には、傾斜角算出手段５３においてステップＳ１０３で取得した転動ロボット１の角速度を積分することで、転動ロボット１の傾斜角θの測定値を算出する（演算結果（１））。そして、ステップＳ１０４で得られた結果を傾斜角信号として演算回路５７に向けて出力する。
【００６６】
そして、ステップＳ１０５において、現在の傾斜角θと目標傾斜角との偏差を算出する。具体的には、演算回路５７において、ステップＳ１０４で演算された転動ロボット１の現在の傾斜角θを傾斜角信号として受信するとともに、目標傾斜角設定器４８から出力された傾斜角指令信号を受信し、これらの偏差を算出する（演算結果（２））。そして、算出された演算結果（２）を傾斜角偏差信号として、傾斜角設定手段５４に出力する。
【００６７】
続いて、ステップＳ１０６において、傾斜角設定値を演算する（演算結果（３））。具体的には、傾斜角設定手段５４において、傾斜角偏差信号として受信した演算結果（２）と、動作パターン設定部４６から出力された傾斜角設定用ゲイン更新信号に基づいて、例えばＰ（比例）動作により、目標傾斜角と現在の傾斜角θとの偏差を、その値に応じて制御増幅し、傾斜角設定値を演算する（演算結果（３））（ただし、傾斜角設定用ゲインは、メインモータにより筐体２に発生するモーメントが傾斜角偏差をゼロに近づける向きに発生するように設定されている。）。そして、出力信号（演算結果（３））を電流値演算部６０に出力する。
【００６８】
次に、ステップＳ１０７において減衰モード設定値を算出する（演算結果（４））。具体的には、動作パターン設定部４６から出力された減衰モード設定用ゲイン更新信号と、角速度センサ９から出力された角速度信号とに基づいて、転動ロボット１の角速度を減衰させるために必要な減衰モード設定値を算出する（演算結果（４））。例えば、減衰モード設定用ゲイン更新信号に基づいてＰ（比例）動作により、角速度信号を、その値に応じて制御増幅して減衰モード設定値を設定する。そして、算出された減衰モード設定値を、減衰モード設定値信号として電流値演算部６０に向けて出力する。
【００６９】
そして、電流値演算部６０の演算回路６１において、ステップＳ１０６で求めた傾斜角設定値（演算結果（３））の出力信号と、ステップＳ１０７で求めた減衰モード設定値（演算結果（４））の減衰モード設定値信号とを加算する（ステップＳ１０８）。そして、この加算結果を演算結果（５）として、演算結果（５）の信号を演算回路６２に向けて出力する。
【００７０】
一方、演算回路５８において、回転速度指令信号と回転速度信号とに基づいて、メインモータ３の回転速度の偏差を算出する（ステップＳ１０９）。そして、算出された結果を演算結果（６）とし、回転速度偏差信号として回転速度設定手段５６に出力する。
次に、ステップＳ１１０において、ステップＳ１０９で演算された演算結果（６）の回転速度偏差信号に基づいて、回転速度設定値（演算結果（７））を設定する。具体的には、例えばＰＩ（比例積分）動作により、目標回転速度と現在の回転速度との偏差を、その値に応じて制御増幅し、指令値を設定する（演算結果（７））。そして、設定された回転速度設定値を回転速度設定信号として、電流値演算部６０に出力する。
【００７１】
そして、電流値演算部６０の演算回路６２において、指令された動作パターンを行うために必要な電流指令値を算出する（ステップＳ１１１）。具体的には、ステップＳ１０８で求めた演算結果（５）の出力信号と、ステップＳ１１０で求めた演算結果（７）の出力信号とを加算する。続いて、算出された電流指令値が電流制御器４５に向けて出力される。図１４のタイマ割込ルーチンについては以上。
電流指令値を受信した電流制御器４５は、電流指令値に基づいて各ゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成し、ＰＷＭデューティ指令信号としてモータ駆動回路３２に出力する。そして、ＰＷＭデューティ指令信号に基づいてメインモータ３が駆動する。
【００７２】
以上のステップを繰り返すことで、転動ロボット１の傾斜角θに応じて、指令された動作パターンに必要な出力信号がモータ駆動回路３２に出力されるように電流制御することができる（例えば、図５，６参照）。
【００７３】
このように、上述の実施の形態では、動作パターン信号に応じた転動ロボット１の目標傾斜角とメインモータ３の目標回転速度を設定し、目標傾斜角と転動ロボット１の（実測した角速度データを基に算出した）傾斜角θとの偏差、及び目標回転速度とメインモータ３の回転速度の実測値との偏差を算出する（ただし、本明細書においては、この算出した傾斜角を実測値としている。）。そして、これらの偏差に基づいて、それぞれ傾斜角設定値、回転速度設定値を、信号（傾斜角設定信号、回転速度設定信号）として出力する。
【００７４】
さらに、動作パターン設定部４６から出力された減衰モード設定用ゲイン更新信号と、姿勢センサの検出結果とに基づいて、筐体２の角速度を減衰させるために必要な減衰モード設定値を算出し減衰モード設定信号として出力する。この減衰モード設定値に応じて筐体２の転動方向とは逆方向のモーメントを筐体２に発生させることができる。つまり、減衰モード設定値を調整することで、筐体２の転動方向の角速度が減衰する向きの、筐体２に発生するモーメントの大きさを調整することができる。
上記、傾斜角設定信号、回転速度設定信号および減衰モード設定信号から算出された出力信号に基づいて、メインモータ３を駆動させることで、転動ロボット１に動作パターン信号に応じた動作を行わせることができる。具体的には、上述した転動モードのように、メインモータ３を駆動させてフライホイール５を回転させることで、この回転により得られる回転トルクの反力によってメインモータ３を転動させることができる。また、転動ロボット１の転動方向とは逆方向のモーメントと、転動方向に向かうモーメントとの大小を繰り返すことで、転動ロボット１が倒れずにバランスを保ち続け、回動中心Ｏ周りに転動ロボット１を揺動させることも可能である（バランスモード）。
【００７５】
次に、上述したリハビリ装置１２の各種ゲーム方法について説明する。本実施形態のリハビリ装置１２は、例えば転動ゲーム、バランスゲームの他に自動モード等を備えており、操作ボード１３を操作することで操作者の好みによって適宜モードの切り替えができるようになっている。本実施形態では、複数の操作ボタン（例えば、操作ボタン７４ａ，７４ｂ）を同時に押下することにより、モードの切り替えが行えるようになっている。なお、自動モードとは、転動ロボット１の接地状態から上述した転動モードやバランスモードが自動的に行われる、いわゆるデモモードであって、モードの切り替え操作と同時に開始され、再びモードの切り替えが行われる時点で自動的に終了するようになっている。
【００７６】
次に、転動ゲームについて説明する。転動ゲームとは、転動ロボット１と、電光掲示板７５に表示された転動ロボット１の展開図（図１１参照）とを用いて行うゲームである。具体的には、展開図上に描かれた識別パターンから任意の識別パターンが選択され、転動ロボット１の現在の状態（向き）から展開図上に指令された識別パターンが転動ロボット１の上面を向くように転動ロボット１を転動させるゲームである。なお、以下の説明では、転動ロボット１が上述した基準位置（図４参照）の状態、すなわち転動ロボット１の上面が「４」を向いた状態（操作者との対向面が「１」を向いた状態）から「５」を向く状態まで転動させる場合について説明する。つまり、現在の転動ロボット１の下面が上面を向くまで転動させる場合について説明する。
【００７７】
まず、転動ゲームを開始すると、転動ロボット１のマイコン３４は、ＲＯＭ３８に記憶された筐体２の識別パターンから任意の識別パターン（例えば、「５」）を選択し、選択した識別パターンをＲＡＭ３７に書き込むとともに、送受信モジュール３３を介して操作ボード１３の動作パターン送受信回路７１に識別パターンの選択信号を出力する。動作結果信号を受信した制御部７２は、この情報をメッセージ信号として電光掲示板７５に向けて出力する。これにより、電光掲示板７５に表示された展開図（図１１参照）上に、マイコン３４により選択された識別パターンが認識可能に表示される。
【００７８】
そして、操作者は、電光掲示板７５に表示された情報に基づいて、選択された識別パターンが上面を向くまでの道筋を展開図（図１１参照）と照らし合わせて頭の中で思考し、操作ボタン７４を操作する。
具体的には、図１，４に示すように、転動ロボット１における操作者との対向面（以下、前面という）が「１」を向いた状態から、例えば転動ロボット１を上側（後側）Ｈ（図４参照）に転動させる。前面が「１」を向いた状態から転動ロボット１を上側Ｈへ転動させるには、操作ボード１３の操作ボタン７４ａ〜７４ｄのうち、上側の操作ボタン７４ａを押下すればよい。操作ボタン７４ａを押下すると、操作ボタン７４ａに応じたＯＮ信号がコントローラ７３に向けて出力され、このＯＮ信号に基づいた動作パターン信号がコントローラ７３を介して転動ロボット１へ出力される。この動作パターン信号に基づいて、上述したタイマ割込みルーチンにより転動ロボット１が基準位置に対して後側へ転動する。これにより、転動ロボット１の上面が「１」、前面が「５」を向いた状態になる。この時、転動ロボット１の転動に同期して、ＲＡＭ３７に記憶された識別パターンのマップが書き換えられるようになっており、ＲＯＭ３８から選択された識別パターンと上面を向いている識別パターンとの関係が随時書き換えられるようになっている。これにより、制御ユニット１０は、現在の筐体２の向きを把握できるようになっている。
【００７９】
次に、転動ロボット１の前面が「５」を向いた状態から、上面を向いた状態に転動させるためには、この状態からさらに転動ロボット１を後側Ｈ（図４参照）へ転動させる。具体的には、上述したように上側の操作ボタン７４ａを押下することで、転動ロボット１が基準位置に対して後側Ｈに転動する。これにより、転動ロボット１の上面が「５」を向いた状態となり、ゲームが終了する。
【００８０】
この時、転動ロボット１のタイマでは、ゲーム開始からゲーム終了までに要した時間が計測されており、この計測結果が転動ロボット１の送受信モジュール３３を介して操作ボード１３に向けて出力される。そして、操作ボード１３の動作パターン送受信回路７１で受信した計測結果は、メッセージ信号としてコントローラ７３から電光掲示板７５に向けて出力される。そして、メッセージ出力信号を受信した電光掲示板７５には、タイマ４３の計測結果に基づいた時間が表示される。
【００８１】
なお、上述したＲＯＭ３８には、ゲーム開始からゲーム終了までに要した時間と、この時間に対する達成度との関係を示したテーブル等が記憶されている。具体的には、テーブルは、ゲームに要した時間が短ければ短い程、達成度が高くなるように設定されており、タイマ４３による実測値に基づいてゲームの達成度が上述したタイマ４３の計測結果とともに電光掲示板７５に表示されるようになっている。
【００８２】
このように、操作者は操作ボタン７４を操作することで、操作ボタン７４により入力した動作パターン信号に基づいて転動ロボット１を操作することができるため、転動ロボット１の動作を利用して商品性の高い商品を提供することができる。
特に、転動ゲームにおいては、まずＲＯＭ３８に記憶された筐体２の識別パターンの中から任意の識別パターンがマイコン３４により選択される。そして、操作者は識別パターンが配された面が上面を向くように操作ボタン７４を操作し、転動ロボット１を転動させる。これにより、操作者は識別パターンが上面を向くように転動ロボット１を操作することで、指令された識別パターンが上面を向くまでの道筋（方法）を、電光掲示板７５に表示された展開図（図１１参照）と照らし合わせて頭の中で思考することになる。これにより、転動ロボット１の動きを楽しみつつ、脳の活性に寄与することができ、高いリハビリ効果を得ることができる。
また、ゲーム開始からゲーム終了までの経過時間をタイマ４３により計測することで、操作者はゲームの達成時間を知ることができ、この達成時間を短縮していくことで満足感や達成感を得ることができる。さらに、達成時間とともにゲームの達成度が電光掲示板７５に表示されるため、操作者が新たな目標を設定しやすくなり、リハビリ装置１２に対する操作者の意欲を向上させることができるとともに、より高い満足感や達成感を得ることができる。
【００８３】
次に、バランスゲームについて説明する。バランスゲームとは、図６に示すように、転動ロボット１の任意の面（例えば、第１面２ａ）が接地している接地状態から第１面２ａの一辺を回動中心Ｏとして転動ロボット１を一方向に向けて転動させ、この転動中において転動方向と逆方向に転動ロボット１を転動させることで、転動ロボット１を上述したバランスモード状態に維持するゲームである。
【００８４】
まず、図１５に示すように、ステップＳ１００１において、バランスゲームを開始するために、任意の操作ボタン（例えば、右側の操作ボタン７４ｄ）を押下して転動ロボット１を基準位置に対して左側Ｋ（図４参照）に転動させる。すると、操作ボタン７４ｄからコントローラ７３に向けて操作ボタン７４ｄに応じたＯＮ信号が出力され、コントローラ７３を介して転動ロボット１へ動作パターン信号が出力される。この動作パターン信号に基づいて、上述したタイマ割込みルーチンによりフライホイール５が正転し始める。これにより、転動ロボット１が、第１面２ａが接地している接地状態から第１面２ａの一辺を回動中心Ｏとして一方向に向けて転動し始める。
【００８５】
次に、ステップＳ１００２において、転動ロボット１の転動方向とは逆方向に転動させるために、ステップＳ１００１で押下した操作ボタン（例えば、右側の操作ボタン７４ｄ）とは反対側の操作ボタン（例えば、左側の操作ボタン７４ｃ）を押下する。すると、操作ボタン７４ｃからコントローラ７３に向けて操作ボタン７４ｃに応じたＯＮ信号が出力され、コントローラ７３を介して転動ロボット１へ動作パターン信号が出力される。この動作パターン信号に基づいて、上述したタイマ割込みルーチンによりフライホイール５が逆転し始める。
【００８６】
次に、ステップＳ１００３において、上述したステップＳ１００２において操作ボタン７４ｃを押下したタイミングが許容範囲内か否かを判断する。具体的には、操作ボタン７４ｃを押下した時点における転動ロボット１の傾斜角θが、所定の傾斜角θ（例えば、４５度±１０度）の範囲内にあるか否かによって判断する。
操作ボタン７４ｃを押下した時点の転動ロボット１の傾斜角θが、所定の傾斜角θ未満の場合、すなわち操作ボタン７４ｃを押下するタイミングが早すぎた場合は、メインモータ３の回転トルクの反力と転動ロボット１の自重とが同一方向に働くため、転動ロボット１は再び第１面２ａの接地状態に戻ってしまう。一方、操作ボタン７４ｃを押下した時点の転動ロボット１の傾斜角θが、所定の傾斜角θより大きい場合、すなわち操作ボタン７４ｃを押下するタイミングが遅すぎた場合は、転動ロボット１の転動方向とは逆方向のモーメントが、転動方向に向かう重力によるモーメントよりも小さいため、転動ロボット１はそのまま転動し続けて第１面２ａに隣接する第２面２ｂに接地してしまう。なお、操作ボタンの押下タイミングは、傾斜角θによる判断に限らず、ステップＳ１００１からステップＳ１００２までの所要時間、すなわちゲームスタートから所定時間以内に操作ボタン７４ｃを押下したか否かによりにより判断することも可能である。
【００８７】
そして、ステップＳ１００３の判断結果が「許容範囲外」の場合、すなわち上述したように操作ボタン７４ｃの押下タイミングが早すぎたり、遅すぎたりした場合にはステップＳ１００４に進む。そして、ステップＳ１００４において、転動ロボット１は転動方向または転動方向とは逆方向に転動して接地状態となり、フローが終了する（ゲーム失敗）。
【００８８】
一方、ステップＳ１００３の判断結果が「許容範囲内」の場合、すなわち上述したように操作ボタン７４ｃを押下した時点の転動ロボット１の傾斜角θが、所定の傾斜角θの範囲内にある場合にはステップＳ１００５に進み、そして、ステップＳ１００５においてバランスモードが開始される。具体的には、転動ロボット１の転動方向とは逆方向のモーメントに加え、転動方向に向かうモーメントとの大小を繰り返すことで、転動ロボット１が倒れずにバランスを保ち続け、中立位置で回動中心Ｏ周りに揺動する。
【００８９】
ここで、本実施形態では、ステップＳ１００５においてバランスモードが開始してから所定時間経過後に転動ロボット１が自動的に接地状態に戻るように構成されている。そのため、バランスモードが開始されると、転動ロボット１のタイマ４３により時間計測を行う。
【００９０】
そして、ステップＳ１００６において、タイマ４３による時間計測がタイムオーバーか否かの判断を行う。
ステップＳ１００６の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわちバランスモードの開始から所定時間が経過していないと判断し場合は、バランスモードがそのまま継続され、ステップＳ１００６のフローが繰り返される。
一方、ステップＳ１００６の判断結果が「ＹＥＳ」の場合、すなわちバランスモードの開始から所定時間が経過したと判断した場合は、バランスモードが終了し、転動ロボット１はその重力方向に転動する。そして、転動ロボット１が接地状態となった時点でバランスゲームが終了する。
【００９１】
なお、上述したステップＳ１００３における操作ボタン７４を押下するタイミングは、適宜設定変更が可能であり、これによりバランスゲームの難易度を設定することができる。具体的には、転動ロボット１のＲＯＭ３８には、許容範囲（傾斜角θの範囲）の異なる複数のデータが設けられており、操作ボタン７４の操作（例えば、複数の操作ボタンの同時押し等）により、ＲＡＭ３８に書き換えられるように構成されている。そして、難易度を易しくする場合には、タイミングの許容範囲が広い設定に変更したり、また難易度を難しくする場合には、タイミングの許容範囲が狭い設定に変更したりすることが可能である。
【００９２】
このように、バランスゲームでは、操作者は転動ロボット１を回動中心Ｏ周りに揺動させるために、操作者はタイミングを見計らって、転動ロボット１を転動方向とは逆方向に転動させるように操作ボタン７４を押下することで、動体視力や反射の活性に寄与することができる。これにより、上述した転動ゲームと同様に転動ロボット１の動きを楽しみつつ、脳の活性に寄与することができ、高いリハビリ効果を得ることができる。
また、操作ボタン７４を押下するタイミングを変更することで、バランスゲームの難易度を変更することができるため、リハビリ装置１２に対する操作者の意欲を向上させることができるとともに、高難易度で成功した場合における操作者の達成感と満足感を満たすことができる。
これにより、転動ロボット１の動きを楽しみつつ、脳の活性に寄与することができ、高いリハビリ効果を得ることができる。したがって、転動ロボット１の動作を利用して商品性の高い商品を提供することができる。
【００９３】
なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、筐体は立方体形状に限られず、直方体、４面体、６面体等の多面体を採用することが可能である。
【００９４】
さらに、上述した実施形態では、姿勢センサとして３軸角速度センサや３軸加速度センサを用いた場合について説明したが、必ずしも３軸角速度センサや３軸加速度センサを用いる必要はなく、１軸、２軸の角速度センサや加速度センサを用いることも可能である。
また、エンコーダの代わりに、角度検出器を用いる構成にしても構わない。
また、ブラシ付ＤＣモータにおいては回転速度と誘起電圧の間に、所定の関係（例えば、比例の関係）にあるということを利用すれば、メインモータの回転速度をエンコーダ等の角度を検出するセンサを用いずに、誘起電圧を検出することでメインモータの回転速度を取得しても構わない。
また、実際においては、転動ロボットの部品の配置や製造上の誤差等により、重心の位置は筐体の中心とは限らないが、本明細書においては、重心は筐体の中心にあるものとしている。
【００９５】
また、転動ロボットの筐体の形状は、図２のように交差稜線部は円弧状等に面取りされているが、転動ロボットの運動の説明を簡単化するために、図５，６においては、筐体の回動中心Ｏの角部を直角としている。
また、実際においては、筐体の転動方向の角速度を検出する角速度センサの出力信号をＡ／Ｄ変換回路によって検出する際には、例えばセンサのオフセット誤差、ノイズ誤差、分解能、計算上の誤差等の影響を受けるため、ずれが無く角速度を検出することは困難である。しかし、本実施形態においては、ずれが無く角速度を扱えるものとする。また、角速度信号（測定値）から傾斜角算出手段（図９）によって算出された傾斜角もずれ無く算出できるものとする。
さらに、メインモータの回転速度においても同様に、本実施形態においては、ずれが無い回転速度を扱えるものとする。
【００９６】
さらに、上述の実施形態では、転動ロボット１を１個のみ用いた場合について説明したが、１個に限らず複数個用いてもよい。これにより、操作者の興味をより引き付けることができるとともに、転動ロボット１の操作も難しくなり、より操作者の意欲を引き立たせることができる。
また、上述の実施形態では、モードの切り替え動作等を行う場合に、複数の操作ボタンを同時に押す等、操作ボタンによる入力動作のパターンにより各種モード切替や設定を行っていたが、操作ボタンに加えて新たにモード切替ボタン等を設けても構わない。
【００９７】
また、上述した実施形態では、操作ボード１３と転動ロボット１とを無線で接続した場合について説明したが、有線で接続してもよい。また、上述した実施形態では、電源を筐体内部のバッテリとして説明したが、外部電源から有線により電力を供給してもよい。
さらに、上述した実施形態では、転動ロボット１の送受信モジュール３３と操作ボード１３の動作パターン送受信回路７１との相互間で信号の入出力を行う構成について説明したが、操作ボード１３から転動ロボット１への信号の出力のみの構成も可能である。例えば、操作ボード１３の制御部７２内に転動ロボット１のＲＡＭ３７に記憶されているような転動ロボット１のマップ（仮想モデル）を記憶させる。そして、操作ボタン７４の入力の度に仮想モデルを操作することにより、操作ボード１３側で基準位置に対する転動ロボット１の現在の状態（向き）等を把握することができる。また、操作ボード１３の制御部７２に各動作パターンの実行時間を予め記憶させておくことで、時間経過後に操作パターンの終了を判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施形態に係るリハビリ装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る転動ロボットの概略構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る転動ロボットの内部構造を示す一部破断斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る転動ロボットの外観構成図（斜視図）である。
【図５】本発明の実施形態に係る転動ロボットの転動モードの転動原理を説明するための説明図である。
【図６】本発明の実施形態に係る転動ロボットのバランスモードの転動原理を説明するための説明図である。
【図７】本発明の実施形態に係るリハビリ装置のブロック図である。
【図８】本発明の実施形態に係る演算装置のブロック図である。
【図９】本発明の実施形態に係る操作量演算部のブロック図である。
【図１０】本発明の実施形態に係る操作ボードのブロック図である。
【図１１】本発明の実施形態に係る筐体の展開図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る転動ロボットのメインルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施形態に係る転動ロボットのＳＣＩ割込ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態に係る転動ロボットのタイマ割込ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】本発明の実施形態に係るバランスゲームを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１…転動ロボット  ２…筐体  ３…メインモータ（モータ）  ９…角速度センサ（姿勢センサ）  １０…制御ユニット（制御部）  １１…エンコーダ（回転角度検出手段）  １２…リハビリ装置（遊技機）  １３…操作ボード（操作部）  ２６…加速度センサ（姿勢センサ）  ３４…マイコン（選択部）  ３８…ＲＯＭ（記憶部）  ４３…タイマ  ７１…動作パターン送受信回路（送信回路）  ７４…操作ボタン（入力部）  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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