(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭乗者に任意の方向の加速度を与える体感装置であって、
搭乗者を収容するケージと、
前記ケージに連結された８本の索条と、
前記各索条を引っ張って前記ケージの位置及び姿勢を変化させるためのアクチュエータと、
前記各索条に常に張力が作用するように前記張力を制御する制御装置と、を有し、
前記ケージは、その外形が正面視において実質的に八角形であって初期位置において平行な２平面が床面および天井面を形成するように配置され、
前記８本の索条のうちの２本の索条は、前記ケージの上面の前後の端部の中央に連結されて当該上面のほぼ中央の上方に向かって引っ張られ、
前記８本の索条のうちの他の２本の索条は、前記ケージの上面の右端部の前後に連結されて右側面のほぼ中央の右方に向かって引っ張られ、
前記８本の索条のうちの他の１本の索条は、前記ケージの下面の右端部の中央に連結されて右側面のほぼ中央の右方に向かって引っ張られ、
前記８本の索条のうちの他の２本の索条は、前記ケージの上面の左端部の前後に連結されて左側面のほぼ中央の左方に向かって引っ張られ、
前記８本の索条のうちの他の１本の索条は、前記ケージの下面の左端部の中央に連結されて左側面のほぼ中央の左方に向かって引っ張られるように構成されてなる、
ことを特徴とする体感装置。
【請求項２】
前記アクチュエータは、サーボモータにより回転するナット部材、前記ナット部材の回転により軸方向に駆動されるネジ軸、および前記ネジ軸の一端に固定された滑車を有し、
前記各策条は、前記ケージに連結されていない端部が前記滑車に巻きかけられて前記滑車の近辺に固定された固定具に連結されてなる、
請求項１記載の体感装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、６自由度運動の駆動方法及び体感装置に関し、フライトシミュレータなどの訓練用の疑似体感システム、又はその他の訓練用、遊戯用、又は医療用の体感装置に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の体感装置として、被駆動体であるケージの床面を６本の油圧シリンダにより支持し、各油圧シリンダを駆動することによってケージに６自由度運動を行わせるシステム（パラレルリンクシステム）が多く用いられている（特開平９−２８５９８８号公報を参照）。
【０００３】
しかし、油圧シリンダによるパラレルリンクシステムでは、ケージの床面と設置面との間に油圧シリンダが設置されるので、ケージの床面の最低高さが設置面から１ｍ程度と高くなり、装置全体の高さが高くなる。しかも、搭乗者が設置面からケージに乗り込むために踏み台が必要である。
【０００４】
また、油圧シリンダ同士が干渉し易いため、装置の寸法形状に比較してケージの可動範囲を大きくとることができない。さらに、駆動のための油圧シリンダ自体が移動するので、駆動のために大きなエネルギー又はパワーを必要とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上に述べた問題を解決するために、ケージを複数のワイヤによって引っ張って駆動することが提案されている。そのような体感装置は、ワイヤ駆動モーションシステムと呼称されることがある。
【０００６】
ワイヤ駆動モーションシステムにおいて、ケージをどのような形状とし、何本のワイヤでケージをどのように引っ張るかが問題である。
例えば、５本以下のワイヤによってケージを引っ張る場合では、ケージに６自由度運動を実現することは原理的に不可能である。６本のワイヤを用いた場合には、重力の助けを借りることによって６自由度運動を実現することができる。しかし、その場合に実現できる加速度及び角加速度には制約がある。例えば、ケージを上方から６本のワイヤで吊る形式のシステムでは、鉛直下向きに重力加速度以上の加速度を実現することができない。
【０００７】
そこで、７本のワイヤを用いることが考えられる。７本のワイヤを用いたワイヤ駆動モーションシステムでは、ケージを６自由度運動させることが可能であることが判明している。すなわち、７本のワイヤによって、ケージに対し種々の方向に任意の加速度及び角加速度を与えることができる。このような特性は、ケージの搭乗者に与える仮想体感の範囲を広くするために必要不可欠である。
【０００８】
しかし、本発明者が種々の検討及びテストを重ねた結果、７本のワイヤを用いた場合に、ケージの回転可能な範囲を全ての回転軸について大きく取ること、大きなモーメントをケージに与えること、ケージが大きな角加速度で回転することなどが困難である。
【０００９】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、被駆動体を６自由度運動の可能なようにワイヤによって駆動することができ、しかも可動範囲を大きくとることができ、パラレルリンク機構と比較して可動部の重量を小さくして駆動のためのエネルギーを少なくすることができる６自由度運動の駆動方法及び体感装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る装置は、搭乗者に任意の方向の加速度を与える体感装置であって、搭乗者を収容するケージと、前記ケージに連結された８本の索条と、前記各索条を引っ張って前記ケージの位置及び姿勢を変化させるためのアクチュエータと、前記各索条に常に張力が作用するように前記張力を制御する制御装置と、を有し、前記ケージは、その外形が正面視において実質的に八角形であって初期位置において平行な２平面が床面および天井面を形成するように配置され、前記８本の索条のうちの２本の索条は、前記ケージの上面の前後の端部の中央に連結されて当該上面のほぼ中央の上方に向かって引っ張られ、前記８本の索条のうちの他の２本の索条は、前記ケージの上面の右端部の前後に連結されて右側面のほぼ中央の右方に向かって引っ張られ、前記８本の索条のうちの他の１本の索条は、前記ケージの下面の右端部の中央に連結されて右側面のほぼ中央の右方に向かって引っ張られ、前記８本の索条のうちの他の２本の索条は、前記ケージの上面の左端部の前後に連結されて左側面のほぼ中央の左方に向かって引っ張られ、前記８本の索条のうちの他の１本の索条は、前記ケージの下面の左端部の中央に連結されて左側面のほぼ中央の左方に向かって引っ張られるように構成される。
【００１１】
請求項２の発明に係る装置では、前記アクチュエータは、サーボモータにより回転するナット部材、前記ナット部材の回転により軸方向に駆動されるネジ軸、および前記ネジ軸の一端に固定された滑車を有し、前記各策条は、前記ケージに連結されていない端部が前記滑車に巻きかけられて前記滑車の近辺に固定された固定具に連結されてなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る体感装置１の概略の構成を示す正面図、図２は体感装置１の右側面図、図３は体感装置１の平面図である。
【００１７】
これらの図において、体感装置１は、ケージ１１、ケージ１１が収容される体感室１２、ケージ１１に連結された８本のワイヤＷ（ワイヤＷ１〜８）、体感室１２の壁面に回転（自転）可能に且つ公転可能に取り付けられた８個のプーリＲＬ（プーリＲＬ１〜８）、ワイヤＷを引っ張ってケージ１１の位置及び姿勢を変化させるためのアクチュエータ１３（図７を参照）、及び、各ワイヤＷに常に零を超える張力が作用するように張力を制御する制御装置１８（図１２を参照）などからなっている。
【００１８】
ケージ１１は、その外形が正面視において八角形であり、平面視及び側面視において四角形である。つまり、ケージ１１は、天井面１１ａ、右側面１１ｂ〜１１ｄ、左側面１１ｅ〜１１ｇ、及び床面１１ｈを有する。また、背面１１ｉを有し、前面は開放されている。ケージ１１の内部には、搭乗者が座る座席及び座席ベルトなどが設けられている。ケージ１１は、幾何形状が左右対称であり、重量的にもほぼ左右対称である。
【００１９】
体感室１２は、剛性を有するフレームによって形成されており、その内部において、ケージ１１が運動するための自由空間を確保するものである。体感室１２の前面は、出入りの可能なように図示しない扉が設けられており、また、搭乗者の体感を増長させるための映像を投影するスクリーンが設けられている。体感室１２の適所には、音声及び効果音を発するためのスピーカが設けられている。
【００２０】
体感室１２の壁面に設けられた８個のプーリＲＬのうち、２個のプーリＲＬ１，２は天井面に、他の３個のプーリＲＬ３，４，５は右側面に、さらに３個のプーリＲＬ６，７，８は左側面に、それぞれ取り付けられている。
【００２１】
また、８本のワイヤＷのうち、２本のワイヤＷ１，２は、ケージ１１の天井面１１ａの前後の端部に連結され、天井面１１ａのほぼ中央の上方にあるプーリＲＬ１，２に向かって引っ張られる。他の２本のワイヤＷ３，４は、右側面１１ｂの上端部の前後に連結され、右側面１１ｃの右方にあるプーリＲＬ３，４に向かって引っ張られる。他の１本のワイヤＷ５は、右側面１１ｄの下端部の中央に連結され、右側面１１ｃの右方にあるプーリＲＬ５に向かって引っ張られる。さらに、他の２本のワイヤＷ６，７は、左側面１１ｅの上端部の前後に連結され、左側面１１ｆの左方にあるプーリＲＬ６，７に向かって引っ張られる。他の１本のワイヤＷ８は、左側面１１ｇの下端部の中央に連結され、左側面１１ｆの左方にあるプーリＲＬ８に向かって引っ張られる。
【００２２】
各ワイヤＷ１〜８とケージ１１との連結部分には、球面軸受けのような自在継ぎ手が設けられている。これによって、ワイヤＷに曲げ力などを作用させることなく、ケージ１１を任意の方向に引っ張ることができる。
【００２３】
図でも分かるように、プーリＲＬ１，２、プーリＲＬ３，４，５、プーリＲＬ６，７，８は、それぞれ、実質的に一点とみなせる位置にある。したがって、ケージ１１の天井面１１ａは、２本のワイヤＷ１，２によってその上方の実効上一点の位置から引っ張られ、右側面１１ｂ〜１１ｄは、３本のワイヤＷ３，４，５によってその右方の実効上一点の位置から引っ張られ、左側面１１ｅ〜１１ｇは、３本のワイヤＷ６，７，８によってその左方の実効上一点の位置から引っ張られることとなる。
【００２４】
次に、アクチュエータ１３及びアクチュエータ１３とワイヤＷとの連結関係、及びプーリＲＬを支持するプーリ支持装置１５について説明する。
図７はアクチュエータ１３とワイヤＷとの連結部分を示す平面図、図８は移動台３５の近辺を示す断面正面図、図９は移動台３５の側面図、図１０はワイヤＷの端部とロードセルＬＣとの連結部分を示す図、図１１はプーリＲＬを支持するプーリ支持装置１５の断面正面図である。なお、図１１に示すプーリ支持装置１５の姿勢は、図１におけるプーリＲＬ５及びワイヤＷ５に対応する。
【００２５】
図７において、アクチュエータ１３は、サーボモータＭＲ、ベルト３１、ナット部材３２、ネジ軸３３、レール３４、移動台３５、及び滑車３６などからなる。
【００２６】
図８乃至図１０をも参照して、サーボモータＭＲは、正逆転が可能であり、回転速度（回転方向を含む）及び回転位置を検出するセンサ（後述のパルスジェネレータＰＧ）を備えている。サーボモータＭＲは、制御装置１８によって回転速度及び回転位置が制御される。ナット部材３２は、サーボモータＭＲによりベルト３１を介して回転駆動される。
【００２７】
ネジ軸３３は、ナット部材３２とネジ結合しており、且つ、移動台３５に固定されることによって回転不能となっている。したがって、ナット部材３２が回転することによって、ネジ軸３３は軸方向に駆動させる。移動台３５は、レール３４上を移動可能であり、ネジ軸３３の移動にともなって移動する。
【００２８】
滑車３６は、移動台３５に回転可能に取り付けられており、移動台３５の移動にともなって移動する。滑車３６には、ワイヤＷがその端部の近辺において巻きかけられている。ワイヤＷの端部には輪が形成されており、その輪がアイボルトを介してロードセルＬＣの一端部に連結されている。ロードセルＬＣの他端部は、ボルト４１によってブラケット４２に連結されている。つまり、ロードセルＬＣは、ワイヤＷによって引っ張られることによって延びる方向に歪み、ワイヤＷの張力に応じた検出信号を出力する。
【００２９】
図１１において、プーリ支持装置１５は、基板１２ａ、筒状ブラケット５１、回動筒部材５２、ベアリング５３，５４、支持ブラケット５５、軸部材５７、及びベアリング５８などからなっている。
【００３０】
基板１２ａは、体感室１２の壁面に対して固定的に設けられている。体感室１２の壁面自体であってもよい。筒状ブラケット５１は、基板１２ａにボルトで固定されている。回動筒部材５２は、２つのベアリング５３，５４によって回転可能に支持されている。ベアリング５３，５４は、いずれも、スラスト方向及びラジアル方向の両方の荷重を受けることができるベアリングである。回動筒部材５２の中央には軸穴５２ａが設けられており、軸穴５２ａの中心をワイヤＷが貫通している。
【００３１】
支持ブラケット５５は、回動筒部材５２とボルトによって連結され、回動筒部材５２と一体的に回動する。支持ブラケット５５に軸部材５７が設けられ、ベアリング５８を介してプーリＲＬが回転可能に支持されている。
【００３２】
プーリＲＬの中心位置、つまり軸部材５７の中心位置と、軸穴５２ａの中心位置とは、距離ＬＡ１だけ離れている。また、アクチュエータ１３へ向かうワイヤＷが軸穴５２ａの中心を通るように、プーリＲＬのワイヤＷを受ける部分の接線が軸穴５２ａの中心付近にある。
【００３３】
したがって、回動筒部材５２の回動によって、軸部材５７が軸穴５２ａを中心として回動する。これによって、プーリＲＬの接線方向が変化し、プーリＲＬからケージ１１に向かうワイヤＷの方向が変化する。このとき、軸穴５２ａ内のワイヤＷは回動筒部材５２の回動中心にあるため移動しない。そのため、アクチュエータ１３へ向かうワイヤＷの方向は変化しない。また、ワイヤＷは、プーリＲＬの軸を中心とする円周方向に自由に移動可能であり、ワイヤＷの伸縮方向にも自由に移動可能である。
【００３４】
したがって、ケージ１１の移動にともなってワイヤＷがどのように移動しても、ワイヤＷの動きは、プーリＲＬの回転及び回動筒部材５２の回動によって吸収され、アクチュエータ１３へ向かうワイヤＷは移動しない。つまり、アクチュエータ１３によってワイヤＷを引っ張り、ケージ１１を移動させた場合に、ワイヤＷは、ケージ１１の移動に追従して、且つ撓むことなく、移動することが可能である。
【００３５】
但し、そのとき、ワイヤＷは軸穴５２ａ内において少し捩じれることとなるが、捩れる部分のワイヤＷを適当な長さにしておくことによって、捩れはワイヤＷ自体の撓みで吸収され、他への影響はない。
【００３６】
したがって、サーボモータＭＲの回転によってナット部材３２が回転し、その回転数及び回転角度に応じた距離だけネジ軸３３が移動し、同時に移動台３５及び滑車３６が移動する。滑車３６は、ワイヤＷに対して動滑車として働くので、滑車３６が移動した距離の２倍の距離だけワイヤＷが伸縮移動する。ワイヤＷの伸縮移動によって、ケージ１１が引っ張られる。そのときのワイヤＷの張力はロードセルＬＣによって検出される。ケージ１１の移動に応じてワイヤＷの位置が変わるが、それに追従してワイヤＷを支持するように、プーリ支持装置１５の回動筒部材５２が回転する。
【００３７】
このようなアクチュエータ１３、ロードセルＬＣ、及びプーリ支持装置１５が、８本の各ワイヤＷ毎に設けられている。各サーボモータＭＲは、制御装置１８によって制御され、各ワイヤＷがケージ１１との連結部分をそれぞれ引っ張る。各ロードセルＬＣは、それぞれのワイヤＷに加わる張力を検出し、検出信号を制御装置１８に出力する。
【００３８】
したがって、制御装置１８によって各ワイヤＷ１〜８の張力及び軸方向の位置（伸縮状態）を制御することによって、ケージ１１を任意の方向に任意の速度及び加速度で移動させ、また任意の位置に停止させることが可能である。
【００３９】
また、後述するジョイスティックＪＳを操作することによって、ケージ１１を任意の位置及び姿勢とすることも可能である。
次に、ワイヤＷにより移動されるケージ１１の姿勢について説明する。
【００４０】
図４はケージ１１の初期位置を示す図、図５はケージ１１が右下後方へ平行移動した状態を示す図、図６はケージ１１を傾けた状態を示す図である。なお、各図４乃至６において、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は平面図である。
【００４１】
図４において、ケージ１１は、体感室１２のほぼ中央において、天井面１１ａ及び床面１１ｈがほぼ水平状であり、右側面１１ｃ、左側面１１ｆ、背面１１ｉ、及び前面がほぼ鉛直状の状態で静止しており、図１乃至図３に示す状態と同じである。このとき、右側のワイヤＷ３〜５と左側のワイヤＷ６〜８とに対して、互いに均等な張力が与えられている。また、上方のワイヤＷ１とワイヤＷ２とに対しても、互いにほぼ均等な張力が与えられており、これらは正面視において鉛直状である。つまり、このとき、ケージ１１に作用する重力及び張力は左右対称である。
【００４２】
図５に示すケージ１１の状態は、図４に示す状態に対して、左側のワイヤＷ６〜８よりも右側のワイヤＷ３〜５の張力が相対的に増大され、後側のワイヤＷ２，４，７よりも前側のワイヤＷ１，３，６の張力が相対的に増大され、且つ左右面の下側のワイヤＷ５，８よりも上側のワイヤＷ３，４，６，７の張力が相対的に増大された結果である。
【００４３】
ワイヤＷ１〜８の位置及び張力を制御することにより、図４に示す状態から、ケージ１１の姿勢を保持した状態で、図５に示す位置に並進移動させることが可能である。また、ケージ１１の姿勢を一旦変更した後、図５に示す位置に移動させ且つ姿勢を元の状態に戻すことも可能である。このとき、ワイヤＷの張力の大きさに応じてケージ１１の加速度が決まる。いずれのワイヤＷ１〜８に対しても、常に最低値以上の張力が与えられ、弛まないように制御される。
【００４４】
図６に示すケージ１１の位置及び姿勢についても、各ワイヤＷ１〜８の位置及び張力を制御することによって実現される。
図１２は制御装置１８の構成を示すブロック図である。
【００４５】
図１２において、制御装置１８は、処理装置６１、表示装置６２、キーボード６３、マウス６４、ジョイスティックＪＳ、インタフェース６５、及び、８つのサーボパッケージＳＰ１〜８などからなる。
【００４６】
処理装置６１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、他の周辺素子などからなり、ＣＰＵがプログラムを実行し、インタフェース６５に指令信号を出すことにより、各アクチュエータ１３を制御してワイヤＷの張力及び位置を制御する。処理装置６１には、磁気ディスク装置、光磁気ディスク装置、フロッピィディスク装置、及びＣＤ−ＲＯＭ装置などが必要に応じて内蔵されている。これらの記録媒体、及び外部から供給される記録媒体ＳＴには、制御のためのプログラム及びデータが記録され、実行時にＲＡＭにローディングされる。また、モデムなどによって他のコンピュータ又はネットワークとの間での通信が可能である。
【００４７】
表示装置６２は、処理装置６１の実行状態、アクチュエータ１３の動作状態、ケージ１１の姿勢及び位置、体感室１２内の状態など、種々のデータ及び画像を表示する。キーボード６３及びマウス６４は、データ、プログラム、及び処理装置６１に対する指令を入力するために用いられる。データとして、例えば、その時々の各ワイヤＷの張力及び位置などを入力する。ジョイスティックＪＳは、ケージ１１の姿勢及び位置を手動によって任意の状態とするために用いられる。
【００４８】
これら、処理装置６１、表示装置６２、キーボード６３、マウス６４、及びジョイスティックＪＳなどは、例えば、パーソナルコンピュータ又はワークステーションに適当な周辺機器を設けることによって実現される。
【００４９】
インタフェース６５は、ＤＳＰ、ＣＰＵ、ＲＡＭ、論理回路、他の周辺素子などからなり、処理装置６１との間で信号の授受を行ってサーボパッケージＳＰ１〜８を制御する。
【００５０】
各サーボパッケージＳＰ１〜８は、サーボコントローラ６６、アンプ６７、上に述べたサーボモータＭＲ、パルスジェネレータＰＧ、及びロードセルＬＣ、リミットスイッチＮＬＳ，ＰＬＳなどからなる。
【００５１】
サーボコントローラ６６は、インタフェース６５から出力される信号、パルスジェネレータＰＧから出力されるパルス信号、ロードセルＬＣからアンプ６７を介して出力される検出信号、リミットスイッチＮＬＳ，ＰＬＳからの信号、その他の図示しないセンサ、スイッチ、押しボタンなどからの信号に基づいて、サーボモータＭＲを制御する。
【００５２】
処理装置６１又は記録媒体ＳＴに、８つのサーボパッケージＳＰ１〜８を制御するプログラム、及びスクリーンに映し出す映像、スピーカから発する音声などのデータを記録しておき、プログラムを実行することによって、ケージ１１が８つのワイヤＷ１〜８により引っ張られ、任意の姿勢、位置に制御され、任意の加速度及び速度が与えられる。
【００５３】
したがって、ケージ１１に搭乗した搭乗者に対して、広い範囲の仮想体感を与えることができる。
上の実施形態の体感装置１によると、被駆動体を６自由度運動の可能なようにワイヤＷによって駆動することができる。８本のワイヤＷを用いてケージ１１を引っ張っているので、以下に述べる利点がある。
【００５４】
すなわち、７本のワイヤＷによる構成では、ケージ１１の運動領域の中心において機構学で特異点と呼ばれる状熊になることがある。そこでは、加減速できない方向が存在したり、力やモーメントを発生できない方向が存在し、ケージ１１の制御が非常に困難になる。本実施形態のように８本のワイヤＷを用いることにより、そのような状態を避けることができる。
【００５５】
また、８本のワイヤＷを設けることによって、所望の運動を実現するためのワイヤＷの張力の組み合わせに任意性が生じる。これによって、効率のよい位置にあるワイヤＷのみを使ってケージ１１を駆動することが可能になり、消費電力の低減を図ることができ、サーボモータＭＲの出力が小さくてすむ。つまり、同じ電力でより大きな加速度又は角加速度を出すことができる。
【００５６】
また、８本のワイヤＷを設けることによって、７本のワイヤＷの場合と比較して機構の剛性が向上し、より剛性感のある体感を実現できる。このように、７本のワイヤＷに、冗長性を有する１本のワイヤＷを加えて８本とすることにより、上に述べた種々の特性を飛躍的に改善することができる。
【００５７】
因みに、このような疑似体感システムにおいては、並進による加速感を作り出すよりも、回転によって重力を有効利用する方法が、加速感の持続時間を長くするために、また装置全体のサイズを最小化するために有効である。また、人間は回転運動により振り回されることによってより高い興奮を覚える、という点からも優れている。
【００５８】
さらに、８本のワイヤＷは対称的な張り方が容易であり、それによってケージ１１の運動特性を対称的にすることができる。人間は左右の非対称についての知覚が鋭敏であり、このような対称性は搭乗者に違和感を覚えさせないために重要である。
【００５９】
そして、ワイヤＷに冗長性を持たせることによって、ケージ１１の可動空間の拡大、及びワイヤＷに加わる荷重の軽減が図られる。したがって、ワイヤＷの破断の予防が図られ、万一不可抗力などによって破断が発生した場合にも、ケージ１１の落下などの重大事故を防ぐことができる。
【００６０】
また、本実施形態に示すような張り方で８本のワイヤＷを設けたことにより、ケージ１１の運動できる空間が一層広くなり、特に、非常に大きな回転範囲を取ることができる。広い空間で大きな加速度及び角加速度を出すことができる。特異点が可動空間中心に存在しない、ワイヤＷ同士が絡まりにくい、という効果もある。
【００６１】
本実施形態の体感装置１では、ｘ軸を図４（ａ）の左右方向に、ｙ軸を図４（ｂ）の左右方向に、ｚ軸を図４（ａ）の上下方向にそれぞれとった場合に、ｘｚ平面、ｙｚ平面に対して構造が対称であり、運動特性も対称である。
【００６２】
なお、本実施形態のように８本のワイヤＷを用いた場合に、力学的に冗長であり過拘束系となる。そのため、各ワイヤＷを位置制御することによってケージ１１の全体を制御する際に、各ワイヤＷの張力が互いに打ち消しあって内力に消えてしまい、ケージ１１を運動させるために有効に働かなかったり、張力が零になってワイヤＷが弛んでしまうという問題の生じる可能性がある。しかし、この問題は、目標となるケージ１１の運動と現在の運動とを元にして、ケージ１１が受けるべき力及びモーメントのトータルを算出する。この力及びモーメントを、各ワイヤＷの出す張力に分配する。各ワイヤＷに分配された張力を出すように、サーボコントローラ６６によって制御する。
【００６３】
なお、ワイヤＷによる被駆動体の駆動に関して、次の文献を参照することができる。「Ｓａｔｏｓｈｉ  Ｔａｄｏｋｏｒｏ，Ｓｈｉｎｓｕｋｅ  Ｎｉｓｈｉｏｋａ，Ｔｅｔｓｕｙａ  Ｋｉｍｕｒａ，Ｍｏｔｏｆｕｍｉ  Ｈａｔｔｏｒｉ，Ｔｏｓｈｉ  Ｔａｋａｍｏｒｉ  ａｎｄ  Ｋｉｙｏｓｈｉ  Ｍａｅｄａ，Ｏｎ  Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｗｉｒｅ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｗｉｒｅ−Ｄｒｉｖｅｎ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｍａｎｉｐｕｌａｔｏｒｓ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ，Ｐｒｏｃ．１９９６  Ｊａｐａｎ−Ｕ．Ｓ．Ａ．  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｆｌｅｘｉｂｌｅ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，  Ｍａｒｒｉｏｔｔ  Ｈｏｔｅｌ  ａｔ  Ｃｏｐｌｅｙ  Ｐｌａｃｅ，Ｂｏｓｔｏｎ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ，Ｊｕｌｙ  ７−１０，Ｖｏｌ．１，ｐｐ．１５１‐１５８，１９９６」
上に述べた実施形態の体感装置１によると、ケージ１１が八角形であるので、搭乗者のための内部空間を広くとることが可能であり、且つ、左右のワイヤＷを引っ張ることによって左右の側面を体感室１２の壁面に引きつけることができるので、ケージ１１の可動範囲を大きくとることができる。また、四角形と比較して、ワイヤＷの干渉が少ない。ケージ１１の各面を体感室１２の壁面に接近させることができるので、体感室１２の広さに対するケージ１１の可動範囲の割合を大きくすることができ、空間が有効利用される。したがって、体感室１２を従来よりも小さくすることが可能であり、例えば、通常のビルディングの各階内に体感装置１を設置することが可能である。
【００６４】
ケージ１１をワイヤＷで引っ張っており、ワイヤＷは比較的軽いので、可動部の重量が小さくなり、駆動のためのエネルギーが少なくて済む。ケージ１１の床面１１ｈの下方が空いているので、ケージ１１を体感室１２の底面に着床させることができ、ケージ１１への乗降が容易である。
【００６５】
上に述べた実施形態において、アクチュエータ１３の駆動源として電気式のサーボモータＭＲを用いたが、油圧シリンダによる純油圧式、油圧シリンダに電気式のサーボモータ及びポンプを付加した電気油圧式などとすることもできる。
【００６６】
また、アクチュエータ１３により滑車３６を介してワイヤＷを引っ張ったが、さらに多くの動滑車を介して、又は滑車３６を介することなく直接に引っ張ることも可能である。また、ワイヤＷをドラムなどに巻き取り、ドラムを回転駆動することによって引っ張ることも可能である。ケージ１１内において、搭乗者が前面を向くように説明したが、搭乗者が横方向又は奥方向を向くようにしてもよい。ワイヤＷに代えて、ロープ、チェーン、その他の種々の索条を用いることが可能である。その他、ケージ１１、体感室１２、アクチュエータ１３、プーリ支持装置１５、又は体感装置１の全体又は各部の構成、形状、寸法、材質、個数、固定方法、連結方法、動作内容、動作順序などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。
【００６７】
【発明の効果】
本発明によると、被駆動体を６自由度運動の可能なようにワイヤによって駆動することができ、しかも可動範囲を大きくとることができ、パラレルリンク機構と比較して可動部の重量を小さくして駆動のためのエネルギーを少なくすることができる。
【００６８】
本発明によると、搭乗者のための内部空間を広くとることが可能であり、且つケージの可動範囲を大きくとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る体感装置の概略の構成を示す正面図である。
【図２】体感装置の右側面図である。
【図３】体感装置の平面図である。
【図４】ケージの初期位置を示す図である。
【図５】ケージが右下後方へ平行移動した状態を示す図である。
【図６】ケージを傾けた状態を示す図である。
【図７】アクチュエータとワイヤとの連結部分を示す平面図である。
【図８】移動台の近辺を示す断面正面図である。
【図９】移動台の側面図である。
【図１０】ワイヤの端部とロードセルとの連結部分を示す図である。
【図１１】プーリを支持するプーリ支持装置の断面正面図である。
【図１２】制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  体感装置
１１  ケージ（被駆動体）
１１ａ  天井面
１１ｂ〜１１ｄ  右側面
１１ｅ〜１１ｇ  左側面
１１ｈ  床面
１２  体感室
１３  アクチュエータ
１５  プーリ支持装置
１８  制御装置
３２  ナット部材
３３  ネジ軸
３６  滑車
４２  ブラケット（固定具）
ＭＲ  サーボモータ
Ｗ１〜８  ワイヤ（索条）
【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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