(57)【要約】【課題】  エージェントが壁面等の実面に対して力を作用させたときに当該エージェントが当該実面から受ける反作用力を調整することで、壁面等の実面に対する相対的な位置を容易に調整できる運動環境生成システムを提供する。【解決手段】  運動環境生成システム１は、利用者Ａに装着される装具３に先端部が連結され、基部２に後端部が連結されるアーム４と、実面Ｐの所定の範囲の領域を撮像するステレオカメラ５と、アーム４の作動を制御する制御装置６とを備える。制御装置６は、ステレオカメラ５の撮像データから実面姿勢を認識すると共に、実面Ｐから利用者Ａに対して実面法線力が作用し、且つ実面法線力及び実面接線力の少なくともいずれかが、利用者Ａに対してアーム４から力が作用していない状態に対して異なるように、実面姿勢に基づいて、アーム４から利用者Ａに対して力を作用させる。【選択図】  図１
2014054714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部と、
自律的な動作が可能なエージェントに装着される装具と、
先端部が前記装具に連結されると共に、後端部が前記基部に連結されているアームと、
前記アームの作動を制御するように構成された制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記エージェントに対して前記アームから力が作用している状態であるＯＮ状態において、実面の法線方向である実面法線方向に当該実面から前記エージェントに作用する力である実面法線力が、当該エージェントに対して作用するという条件を満たすような当該エージェントに対する作用力を認識し、前記実面法線力及び前記実面法線方向に直交する方向である実面接線方向に前記エージェントに作用する力である実面接線力の少なくともいずれかが、前記ＯＮ状態では、前記エージェントに対して前記アームから力が作用していない状態であるＯＦＦ状態に対して異なるように、前記アームから前記エージェントに対して前記作用力に応じた力を作用させることを特徴とする運動環境生成システム。
【請求項２】
請求項１に記載の運動環境生成システムにおいて、前記制御装置は、力指令値によって前記アームを制御することを特徴とする運動環境生成システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の運動環境生成システムにおいて、前記実面の姿勢を認識するように構成された実面認識要素を備え、前記制御装置は、前記作用力の認識を、前記実面認識要素によって認識される前記実面の姿勢に基づいて行うことを特徴とする運動環境生成システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の運動環境生成システムにおいて、前記装具は、前記エージェントの基体部分に装着されると共に、前記基体から延設されている肢体を、当該装具を装着しているときに、当該装具を装着していないときと同様に動かすことができるように構成されていることを特徴とする運動環境生成システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の運動環境生成システムにおいて、前記制御装置は、前記アームの質量に由来して当該アームに作用する重力を補償するように、前記アームを制御するように構成されていることを特徴とする運動環境生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装具を装着したエージェントに対して、運動環境を生成するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業者が高所で作業をできるように、アームに接続されたバケットに作業者を載せ、バケットが所定の高さに位置するようにアームを制御するロボットが知られている（特許文献１）。
【０００３】
このようなロボットにおいては、バケットに載っている作業者が所定の位置に移動する場合、作業者は、ハンドル又はコントローラのような操作機器を操作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−６７２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなロボットにおいて、バケットに載っている作業者は、例えば、建造物の壁面に対して接近することができるが、当該壁面に対して力を作用させ、当該壁面から自身に作用する反作用力によって、当該壁面と当該作業者との相対的な位置を変化させることは困難である。
【０００６】
そこで、本発明は、エージェントが、壁面等の実面に対して力を作用させたときに当該エージェントが当該実面から受ける反作用力を調整することで、壁面等の実面に対する相対的な位置を容易に調整できる運動環境生成システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の運動環境生成システムは、基部と、自律的な動作が可能なエージェントに装着される装具と、先端部が前記装具に連結されると共に、後端部が前記基部に連結されているアームと、前記アームの作動を制御するように構成された制御装置とを備え、前記制御装置は、前記エージェントに対して前記アームから力が作用している状態であるＯＮ状態において、実面の法線方向である実面法線方向に当該実面から前記エージェントに作用する力である実面法線力が、当該エージェントに対して作用するという条件を満たすような当該エージェントに対する作用力を認識し、前記実面法線力及び前記実面法線方向に直交する方向である実面接線方向に前記エージェントに作用する力である実面接線力の少なくともいずれかが、前記ＯＮ状態では、前記エージェントに対して前記アームから力が作用していない状態であるＯＦＦ状態に対して異なるように、前記アームから前記エージェントに対して前記作用力に応じた力を作用させることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、アームからエージェントに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面法線力が大きくなる場合、エージェントと実面との間に生ずる摩擦力が大きくなり、エージェントは、実面に沿った方向への並進力を得ることで当該方向へ移動しやすくなる。
【０００９】
また、アームからエージェントに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面法線力が小さくなる場合、アームがエージェントを実面に押し付ける力が小さくなるので、エージェントにとって実面の法線方向への動きやすさが増加する。これにより、エージェントは、法線方向への位置変化が容易になる分だけ、当該位置変化を伴う並進移動動作が容易になる。
【００１０】
また、アームからエージェントに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面接線力が大きくなると、エージェントは、当該方向に向かって移動しやすくなる。これとは逆に、アームからエージェントに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面接線力が小さくなると、エージェントは、当該方向とは反対方向に向かって移動しやすくなる。
【００１１】
以上のように、エージェントが、壁面等の実面に対して力を作用させたときに当該エージェントが当該実面から受ける反作用力を調整することで、壁面等の実面に対する相対的な位置を容易に調整できる。
【００１２】
本発明において、前記制御装置は、力指令値によって前記アームを制御することが好ましい。これにより、エージェントは、少なくとも実面接線方向について任意の方向に自由に移動することができる。
【００１３】
本発明において、前記実面の姿勢を認識するように構成された実面認識要素を備え、前記制御装置は、前記作用力の認識を、前記実面認識要素によって認識される前記実面の姿勢に基づいて行うことが好ましい。これにより、制御装置は、実面認識要素が認識した実面の姿勢に基づいて作用力を認識することで、実面からエージェントに対して実面法線力を確実に作用するようにアームからエージェントに対して力を作用できると共に、実面法線力及び実面接線力のうち少なくともいずれかが、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態に対して異なるように、アームからエージェントに対して力を作用させることができる。
【００１４】
本発明において、前記装具は、前記エージェントの基体部分に装着されると共に、前記基体から延設されている肢体を、当該装具を装着しているときに、当該装具を装着していないときと同様に動かすことができるように構成されていることが好ましい。これにより、エージェントは、装具を装着している場合であっても、当該装具を装着していない場合と同様の肢体の動きによって実面上を運動できる。
【００１５】
本発明において、前記制御装置は、前記アームの質量に由来して当該アームに作用する重力を補償するように、前記アームを制御するように構成されていることが好ましい。これにより、アームの質量に由来した重力がエージェントに対して作用しないので、エージェントは、容易に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の運動環境生成システムの概念図。
【図２】本実施形態の運動環境生成システムの制御装置の構成図。
【図３】本実施形態の実面姿勢を示す概念図。
【図４】実施例における様々な姿勢の実面を移動している利用者を示す図。
【図５】実面姿勢に応じた各力について示す図であり、（ａ）は「φ＝0°」のとき、（ｂ）は「0°＜φ＜90°」のときを示す図。
【図６】実面姿勢に応じた各力について示す図であり、（ａ）は「φ＝90°」のとき、（ｂ）は「90°＜φ＜180°」のとき、（ｃ）は「0°＝180°」のときを示す図。
【図７】実面姿勢に応じた各力について示す図であり、（ａ）は「0°＜φ＜90°」のときに、実面法線力が変化せずに実面接線力が変化する場合、（ｂ）は「0°＜φ＜90°」のときに、実面接線力が変化せずに実面法線力が変化する場合を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（運動環境生成システムの構成）
本発明の実施形態としての運動環境生成システム１は、水平面Ｈに対して様々な傾斜を有している面（以下、「実面」という）Ｐに、所定の部位が接地しているエージェントに対して運動環境を生成することを目的としている。尚、本実施形態では、エージェントとして人間（以下、「利用者」という）Ａを想定している。
【００１８】
図１に示されるように、運動環境生成システム１は、基部２と、装具３と、アーム４と、ステレオカメラ５と、制御装置６とを備える。
【００１９】
基部２は、水平面Ｈ上に固定されている。装具３は、利用者Ａが装着可能に形成されている。詳細には、装具３は、所謂フライングハーネスであり、利用者Ａの腰骨（腰骨稜）の位置で胴回りに巻かれる腰ベルトと、利用者Ａの左右の各脚の大腿部上部に巻かれる２つの股ベルトとを備える。装具３の腰ベルト及び股ベルトの各々は、利用者Ａが装着した状態である装着状態において、該装着状態が解除された脱着状態になることを防止するために、利用者Ａの胴部及び大腿部を確実に保持できるように構成されている。
【００２０】
アーム４は、複数の関節機構Ｊkと、当該複数の関節機構Ｊkを介して連結されている複数のリンク部材Ｌkとを備えている。関節機構の数及び各関節機構の自由度（１〜３）は任意に設計されうる。
【００２１】
アーム４を構成するアクチュエータの動作に応じて、各関節機構Ｊkの回転自由度に応じた軸回りの関節角度ｑkが制御されることにより、第ｋ−１リンクＬk-1に対する第ｋリンクＬkの相対的な姿勢が調節される。運動環境生成システム１は各関節角度ｑkに応じた信号を出力する関節角度センサ（図示省略）をさらに備え、制御装置６は各関節角度センサからの出力信号に基づいて各関節角度ｑkを測定する。
【００２２】
また、アーム４の先端部には、装具３が連結されている。このとき、装具３は、当該アーム４から装具３に対して作用する力と、装具３から利用者Ａに対して作用する力とが同等となるようにアーム４に連結されている。これにより、アーム４から利用者Ａに対して想定通りの力を効率良く作用させることができる。
【００２３】
ステレオカメラ５は、利用者Ａの前方にある実面Ｐの所定の範囲の領域を撮像するために、アーム４の先端部の第ＮリンクＬNに接続されている。このとき、ステレオカメラ５は、アーム４の姿勢（第ＮリンクＬN）が変化した場合であっても、グローバル座標系における自身の姿勢が一定に保たれるように連結されている。ステレオカメラ５は、実面Ｐの所定の範囲の領域を撮像し、当該撮像データを信号として外部に出力する。
【００２４】
制御装置６は、電子制御ユニット（ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏ回路等により構成されている。）又はコンピュータにより構成されている。制御装置６には、ステレオカメラ５等の各種計測機器から出力された信号が入力される。制御装置６は、これらの入力された信号等に基づいて、アーム４の作動を制御する。
【００２５】
（運動環境生成システムの機能）
次に、制御装置６によって実行される処理について説明する。
【００２６】
（制御装置の構成）
図２に示されている制御装置６は、実面認識要素２０と、第１トルク指令要素２１と、第２トルク指令要素２２と、トルク制御要素２４とを備えている。制御装置６の各構成要素は、メモリと、当該メモリから必要なデータ及びプログラムを読み出した上で、後述する担当演算処理を実行する演算処理装置（ＣＰＵ）とにより構成されている。
【００２７】
実面認識要素２０は、ステレオカメラ５から出力された信号に基づき、実面Ｐの姿勢（以下、「実面姿勢」という）を認識し、当該認識結果を第２トルク指令要素２２に対して出力するように構成されている。
【００２８】
第１トルク指令要素２１は、各関節機構Ｊkの角度ｑ等に基づき、アーム４の動力学モデルに従って、各関節機構Ｊkの第１トルク指令値trq1_cmd(k)を設定するように構成されている。第２トルク指令要素２２は、利用者Ａに作用する重力Ｆg及び実面姿勢に基づいて力指令値Ｆcmdを設定する力指令値設定要素２２１と、力指令値Ｆcmdに基部２を基準として定義されるヤコビ行列に基づいて、グローバル座標系に変換されたヤコビ行列Ｊｃを用いた演算処理を施すことにより各関節機構Ｊkの第２トルク指令値trq2_cmd(k)を設定する要素２２２とを備えている。
【００２９】
トルク制御要素２４は、第１トルク指令値trq1_cmd(k)と第２トルク指令値trq2_cmd(k)との和又は合成結果であるトルク指令値trq_cmd(k)に基づき、各関節機構Ｊkのトルクを制御することによりアーム４の動作を制御する。
【００３０】
運動環境生成システム１が関節角度指令値ｑcmdによりアーム４の各関節機構Ｊkの関節角度ｑkが制御される関節駆動型のロボットの場合、制御装置６はトルク変換器を備えている（米国特許公報ＵＳ７，９８６，１１８Ｂ２参照）。各関節機構Ｊkのトルク指令値trq_cmd(k)が、当該トルク変換器により関節角度指令値ｑcmd(k)又は関節角速度指令値ｄｑcmd(k)／ｄｔに変換される。これにより、運動環境生成システム１が擬似的にトルク指令型のシステムとして制御されうる。
【００３１】
（実面姿勢について）
次に、本実施形態の実面の姿勢について図３を用いて説明する。本実施形態において、グローバル座標系は、鉛直方向上方を＋ｚ方向とし、且つこれに対して垂直な２つの方向の各々をｘ方向、ｙ方向とする３次元直交座標系として定義されている。本実施形態において、実面姿勢は「(θ,φ)」で表される。このとき、θは、実面Ｐの法線ベクトルｎとグローバル座標系におけるｚ軸とのなす角である。また、φは、実面Ｐの法線ベクトルｎを、グローバル座標系におけるx-y平面に投影したときの、当該投影されたベクトルｎx-yとx軸とのなす角である。従って、本実施形態では、実面Ｐは、x軸周りに角度φだけ回転させた後に、z軸周りに角度θだけ回転させたときのグローバル座標系におけるx-y平面に該当する。
【００３２】
（実面の位置及び姿勢の認識）
制御装置６の実面認識要素２０は、ステレオカメラ５が撮像したデータに基づいて、当該撮像したデータ内に撮像されている実面Ｐの所定の領域の姿勢と、当該領域の位置とを認識する（例えば、特開２００６−５３７５７号参照）。
【００３３】
詳細には、実面認識要素２０は、ステレオカメラ５が撮像したデータから所定の平面を検出し、当該検出した平面の法線ベクトル、及びステレオカメラ５から当該検出した平面までの距離を各々算出する。実面認識要素２０は、このとき算出した法線ベクトルの向きから実面Ｐの所定の領域の姿勢を認識する。また、実面認識要素２０は、このとき算出した距離からアーム４の各関節機構Ｊkの関節角度ｑkに応じて実面Ｐの所定の領域の位置を認識する。
【００３４】
ここで、ステレオカメラ５と制御装置６とが、本発明における「実面認識要素」に相当する。
【００３５】
なお、実面姿勢の認識方法は、ステレオカメラを用いるものに限る必要はない。例えば、距離画像センサを用いるものであってもよい。また、例えば、予め実面Ｐの姿勢に関する情報が制御装置６に記憶保持されており、制御装置６が、当該記憶保持された情報を取得することで、実面の姿勢を認識するように構成されていてもよい。この場合には、姿勢に関する情報を記憶すると共に、制御時に当該情報を取得する制御装置６が、本発明における「実面認識要素」に相当する。
【００３６】
また、実面姿勢の認識方法の他の例として、使用者が視覚等により実面姿勢を認識し、当該認識した実面姿勢を、コントローラ等の入力機器を介して情報として入力するように構成してもよい。この場合には、制御装置６は、入力機器を介して得られた情報に基づいて、実面姿勢を認識する。この場合には、コントローラ及び制御装置６が本発明における「実面認識要素」に相当する。
【００３７】
（第１トルク指令値）
第１トルク指令要素２１により、アーム４の動力学モデルを表わす関係式（２１）に従って、第１トルク指令値（関節空間におけるトルク指令値）trq_joint_cmd≡trq1_cmd＝［trq1_cmd(1), ..trq1_cmd(k), ..trq1_cmd(N)］が設定される。
【００３８】
C(q)(d2q/dt2)+B(q,(dq/dt))+g(q)=trq1_cmd ..(21)。
【００３９】
各関節機構の角度ｑ＝［ｑ(1), .ｑ(k), ..ｑ(N)］、関節角速度（ｄｑ／ｄｔ）、関節角加速度（ｄ2ｑ／ｄｔ2）、慣性行列Ｃ（ｑ）、遠心力・コリオリ力Ｂ（ｑ，（ｄｑ／ｄｔ））及び重力補償トルクｇ（ｑ）のそれぞれは、当該角度ｑの時系列的な変化態様を定める角度軌道に基づいて定められる。
【００４０】
関係式（２１）における重力補償トルクｇ（ｑ）により、アーム４の姿勢に関わらず各リンクＬkに作用する重力が補償される。これにより、アーム４は、各リンクＬkの位置及び姿勢をそのまま変化させずに維持することができる。
【００４１】
（第２トルク指令値）
第２トルク指令要素２２により、実面認識要素２０が認識した実面姿勢に基づいて、力指令値Ｆcmdが、関係式（２２１）に従って決定される。
【００４２】
Ｆcmd=Ｆr-mg ..(221)。
【００４３】
ここで、mgは利用者Ａに作用する重力である（mは利用者Ａの質量、gは重力加速度。なお、重力加速度gは、グローバル座標系におけるｘ，ｙ，ｚの３つの成分で表したとき「g=(0,0,-g)」と表される。但し、このときｚ成分の「g」は重力加速度gのスカラー値である）。Ｆrは、利用者Ａに対して、自身に作用していると感じさせたい力（目標合力）である。本実施形態において、目標合力Ｆrは、実面認識要素２０が認識した実面姿勢に基づいて設定される。本実施形態では、力指令値設定要素２２１が、後述する様々な方法によって、実面姿勢に基づいて目標合力Ｆrを設定する。ここで、目標合力Ｆrは、本発明における「作用力」に相当する。
【００４４】
力指令値Ｆcmdは、関係式（２２２）に従って各関節機構Ｊkの第２トルク指令値（グローバル座標系におけるトルク指令値）trq_task_cmd≡trq2_cmd＝［trq2_cmd(1), ..trq2_cmd(k), ..trq2_cmd(N)］として分配される。
【００４５】
trq2_cmd=JcT Fcmd ..(222)。
【００４６】
ここで、ヤコビ行列Ｊｃは、基部２の座標系を基準として関係式（２２３）に従って定義されている一般的なヤコビ行列である。
【００４７】
Jc=(J1, ..Ji, ..Jn), Ji=(Ji1, Ji2, Ji3, Ji4, Ji5, Ji6)T..(223)。
【００４８】
また、関係式（２２２）におけるＦcmdは、関係式（２２１）によって得られるＦcmdのｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の３つの成分（Ｆcmdx、Ｆcmdy、Ｆcmdz）に、０を３つ新たな要素（モーメント成分）として加えた６次元ベクトルで表わされる。すなわち、関係式（２２２）におけるＦcmdは、「Ｆcmd=(Ｆcmdx,Ｆcmdy,Ｆcmdz,0,0,0)」である。なお、当該新たに加えたモーメント成分は、０以外であってもよい。
【００４９】
（第１トルク指令値と第２トルク指令値の合成）
関係式（２４１）により表わされるゼロ空間への射影行列ＮｃTが用いられて、関係式（２４２）に従って最終的なトルク指令値trq_cmdが設定される。これにより、アーム４から利用者Ａに対して力を発生させるための第２トルク指令値trq2_cmdと、各関節機構Ｊkの第１トルク指令値trq1_cmd(k)とが相互に干渉することが回避されうる。
【００５０】
NcT=I-JcTJc*T, Jc*T=ΛcJcC-1, Λc-1=JcC-1JcT..(241)。
【００５１】
trq_cmd=NcTtrq1_cmd+trq2_cmd,
trq1_cmd=(trq1_cmd(1), ..trq1_cmd(N)),
trq2_cmd=(trq2_cmd(1), ..trq2_cmd(N)) ..(242)。
【００５２】
なお、制御装置６は、各関節機構Ｊkから出力されるトルクを制御するとき、各関節機構Ｊkから出力されるトルクを検知（例えば、関節機構Ｊkに供給される電流値等から推定）することで、当該検知したトルクによりフィードバック制御を行っている。
【００５３】
（力指令値）
前記関係式（２２１）において、目標合力Ｆrは、利用者Ａに対して実面Ｐから実面法線力ＦNが作用するように設定されている。これにより、利用者Ａは、当該利用者Ａの第１部位を実面Ｐに当接させた状態で、装具３が装着された利用者Ａの第２部位（本実施形態において、第２部位は腰部から大腿部である）に対して利用者Ａの第１部位を相対的に変化させながら、当該第１部位と実面Ｐとの間に生じる実面法線力ＦNに応じた摩擦力を並進力として、第１部位の動きに応じて第２部位を動かすことができる。従って、利用者Ａは、実面Ｐに沿って移動することができる。
【００５４】
ここで、実面法線力ＦNは、利用者Ａの動きに応じて変化する。例えば、利用者Ａの足平が実面Ｐに接触している状態において、アーム４から利用者Ａに対して力を作用させているときに、利用者Ａが膝を屈伸させることで、実面法線力ＦNが変化する。ここで目標合力Ｆrは、利用者Ａが静止している状態における実面Ｐから当該利用者Ａに作用すべき法線方向の力である実面法線力ＦNとしての設定値である。目標合力Ｆrが設定されるとき、静止状態である利用者Ａに作用する実面法線力ＦNが、同一姿勢の平面を移動する場合に一定のベクトルとして定義されることが好ましい。このとき、実面法線力ＦNの大きさは、利用者Ａの身体に比較的大きな負荷が付与されない程度か又は利用者Ａが不快に感じることがない程度に小さく設定されると共に、利用者Ａが実面Ｐに沿って移動するための摩擦力を得られる程度の大きさの範囲内に設定される。以下、利用者Ａが静止している状態における実面法線力ＦNをあえて明示するときには、静止実面法線力ＦNSという。
【００５５】
また、アーム４から利用者Ａに対して力を作用させることで、実面法線力ＦNが大きくなる場合、利用者Ａと実面Ｐとの間に生ずる摩擦力が大きくなり、利用者Ａは、実面Ｐに沿った方向への並進力を得ることで当該方向へ移動しやすくなる。
【００５６】
また、力指令値Ｆcmdが０ではない限り、利用者Ａに対してアーム４から力が作用しているＯＮ状態となる。この場合、実面Ｐから利用者Ａに対して作用する実面法線力ＦN、及び該実面法線力ＦNに直交する方向（以下、「実面接線方向」という）に利用者Ａに作用する力（以下、「実面接線力」という）ＦPの少なくともいずれかが、利用者Ａに対してアーム４から力が作用していないＯＦＦ状態に対して異なるように制御されうる。
【００５７】
アーム４から利用者Ａに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面法線力ＦNが小さくなる場合、アーム４が利用者Ａを実面Ｐに押し付ける力が小さくなるので、利用者Ａは実面Ｐの法線方向への動きやすさが増加する。これにより、利用者Ａは、実面Ｐの法線方向への位置変化が容易になる分だけ、当該位置変化を伴う実面Ｐ上の並進移動動作が容易になる。
【００５８】
また、アーム４から利用者Ａに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面接線力ＦPが大きくなると、利用者Ａは、当該力の方向に向かって移動しやすくなる。また、アーム４から利用者Ａに対して力を作用させることで、ＯＮ状態のときにＯＦＦ状態のときと比べて実面接線力ＦPが小さくなると、利用者Ａは、当該力の方向とは反対方向に向かって移動しやすくなる。
【００５９】
以上のように、利用者Ａが、実面Ｐに対して力を作用させたときに当該利用者Ａが当該実面Ｐから受ける反作用力を調整することで、実面Ｐに対する相対的な位置を容易に調整できる。
【００６０】
（実施例）
次に、図４〜図６を参照して、利用者Ａが、様々な姿勢の実面Ｐを歩行している場合について具体的な例を挙げて説明する。すなわち、当該例において、利用者Ａの第１部位は足平である。
【００６１】
なお、上述したように、本実施形態において、実面Ｐは、x軸周りに角度φだけ回転させた後に、z軸周りに角度θだけ回転させたときのグローバル座標系におけるx-y平面に該当する。本実施例では、説明を簡単にするために、実面Ｐは、グローバル座標系におけるx-y平面をx軸周りに角度φだけ回転させ、z軸周りには回転させない（θ＝0°）状態であると仮定して説明する。
【００６２】
また、以降の説明では、ＯＦＦ状態（アーム４から利用者Ａに対して力が作用していない状態）における力を明示的に表すときには符号の最後に「0」を付与し、ＯＮ状態（アーム４から利用者Ａに対して力が作用している状態）における力を明示的に表すときには符号の最後に「1」を付与することがある。
【００６３】
本実施例において、利用者Ａは、図４に示されるような様々な実面姿勢φ（φ０〜φ４）の実面Ｐ（Ｐ０〜Ｐ４）上を、運動環境生成システム１を利用して移動する。詳細には、利用者Ａは、最初に姿勢φが0°である水平面（以下、「第０実面」という）Ｐ０を歩行する（図５（ａ））。その後、利用者Ａは、姿勢φが「0°＜φ＜90°」である傾斜面（以下、「第１実面」という）Ｐ１を歩行し（図５（ｂ））、その後、姿勢φが90°である垂直面（以下、「第２実面」という）Ｐ２を歩行する（図６（ａ））。利用者Ａは、第２実面Ｐ２を歩行した後、姿勢φが「90°＜φ＜180°」である天井斜面（以下、「第３実面」という）Ｐ３を歩行し（図６（ｂ））、その後、姿勢φが180°である天井面（以下、「第４実面」という）Ｐ４を歩行する（図６（ｃ））。
【００６４】
これらの各実面Ｐにおいて、実面Ｐの姿勢φに応じて目標合力Ｆr（前述したように、利用者Ａに対して、自身に作用していると感じさせたい力）が設定されている。詳細には、各実面Ｐにおける目標合力Ｆrは、実面Ｐの法線方向に沿うと共に利用者Ａ側から実面Ｐに向かう方向で、且つその大きさが重力mgと同じ大きさの力に設定されている。
【００６５】
ＯＮ状態においては、静止状態の利用者Ａに作用する外力の合力Ｆ1が目標合力Ｆrと等しくなるようにアーム４から利用者Ａに対して力が作用するように、力指令値Ｆcmdが決定される。このため、ＯＮ状態においては、実面Ｐから利用者Ａに作用する実面法線力ＦN1（但し、利用者Ａは静止状態）は常に重力mgと同じ大きさの力となると共に、利用者Ａに作用する実面接線力ＦP1は常に０となる。
【００６６】
また、ＯＦＦ状態においては、利用者Ａに対して作用する外力の合力Ｆ0（重力mgと同じ）と実面姿勢φとに基づいて、実面法線力ＦN0は関係式（３２１）で表され、実面接線力ＦP0は関係式（３２２）で表される。ここで、以降の説明では、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0及びＯＮ状態における実面法線力ＦN1は、特にことわらない限り、利用者Ａが静止状態における力を表すこととする。
【００６７】
FN0=F0・cos(φ) ..(321)
FP0=F0・sin(φ) ..(322)。
【００６８】
このとき、ＯＮ状態における実面法線力ＦN1が、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0より増加した場合（以下、このような場合になったときの利用者Ａの状態を「Ａ状態」という）、実面法線力ＦNに応じた摩擦力が増加する。従って、ＯＦＦ状態よりもＯＮ状態の方が、利用者Ａが実面Ｐから作用する実面法線力に応じた摩擦力を並進力として利用する場合、当該並進力を大きくできるので、実面Ｐに沿って移動できるという効果が得られる。
【００６９】
また、このとき、ＯＮ状態における実面法線力ＦN1が、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0より減少した場合（以下、このような場合になったときの利用者Ａの状態を「Ｂ状態」という）、ＯＮ状態のときはＯＦＦ状態のときに比べて、実面Ｐから利用者Ａに対して作用する実面法線力ＦNが減少し、利用者Ａに対して実面Ｐの法線方向への動きやすさを増加できる。これにより、利用者Ａは、実面Ｐの法線方向への位置変化が容易になる分だけ、当該位置変化を伴う実面Ｐ上の並進移動動作が容易になるという効果が得られる。
【００７０】
また、各実面Ｐ０〜Ｐ４の各々の切替付近のように、実面Ｐの姿勢が変化する場合においては、実面Ｐの姿勢が変化する地点から所定の範囲内において、当該範囲内における各実面Ｐを仮想的な曲面で近似した仮想近似曲面が、力指令値設定要素２２１によって設定されている。目標合力Ｆrは、当該仮想近似曲面の法線方向において、利用者Ａ側から実面Ｐに向かうような力として目標合力Ｆrを設定する。本実施形態においては、このときの目標合力Ｆrの大きさは、重力mgの大きさと同じに設定されている。なお、実面Ｐの姿勢が変化する場合の目標合力Ｆrの設定方法は上記のものに限らない。例えば、当該目標合力Ｆrを、その向きを、互いの実面Ｐの姿勢に応じて設定される各々の目標合力Ｆrの合力と同じ向きに設定し、且つその大きさを、各々の目標合力Ｆrの大きさを平均した値に設定してもよい。
【００７１】
以下、図５〜図６を参照して、各実面姿勢φにおける実面法線力ＦN及び実面接線力ＦPについて説明をする。
【００７２】
なお、図５〜図６では、目標合力Ｆr、力指令値Ｆcmd、及びＯＮ状態及びＯＦＦ状態の各々において利用者Ａに作用している外力の合力Ｆ等をベクトルで表記している。このとき、力指令値Ｆcmdは破線の矢印で示され、ＯＮ状態における力指令値Ｆcmd以外の力は一点鎖線の矢印で示され、ＯＦＦ状態における力は実線の矢印で示される。
【００７３】
また、目標合力Ｆr、力指令値Ｆcmd、及び外力の合力Ｆを表すベクトルは、各力の関係を分かりやすくするために、利用者Ａの代表点（例えば重心位置）を基点として表記されている。また、これらのベクトルのうち大きさが０のベクトルは、図に表記されない。また、実面法線力ＦNSに関しては、説明を簡単にするため、利用者Ａの片方の足平が実面Ｐに接している点を基点として表記しており、静止状態では目標合力Ｆrとつりあうものとする。
【００７４】
（第０実面Ｐ０：φ＝0°）
図５（ａ）は、第１実面Ｐ０上を利用者Ａが歩行しているときの一例を示す。この場合、実面姿勢φ０が0°であるので、目標合力Ｆrは重力mgと同一となる。従って、力指令値Ｆcmdは０となる。すなわち、アーム４から利用者Ａに対して力が作用しない。従って、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態のいずれであっても、実面法線力ＦNSが「-mg」であると共に、実面接線力ＦPが「０」である。アーム４から利用者Ａに対して力が作用しないと共に、上述したようにアーム４が力制御されているので、利用者Ａは、第０実面Ｐ０上を、少なくとも実面接線方向に対して容易に移動できる。
【００７５】
なお、実面姿勢φが0°のとき、目標合力Ｆrが重力mgよりも大きな力に設定される場合には、力指令値Ｆcmdは、重力mgと同一方向の力となる。この場合には、Ａ状態となる。従って、前述したＡ状態の効果が得られる。
【００７６】
また、実面姿勢φが0°のとき、目標合力Ｆrが重力mgよりも小さな力に設定される場合には、力指令値Ｆcmdは、重力mgと同一方向の力となる。この場合には、Ｂ状態となる。従って、前述したＢ状態の効果が得られる。
【００７７】
（第１実面Ｐ１：0°＜φ＜90°）
図５（ｂ）は、第１実面Ｐ１上を利用者Ａが歩行しているときの一例を示す。この場合、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0は、関係式（３２１）より「-mg・cos(φ)」である。このため、ＯＮ状態における実面法線力ＦN1は、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0より大きくなる。従って、この場合には利用者Ａの状態はＡ状態となり、前述したＡ状態の効果が得られる。また、ＯＮ状態において、ＯＦＦ状態に比べて、利用者Ａは、自身を第１実面Ｐ１に沿って下方へ向かう力が減少するので、第１実面Ｐ１に沿って上方へ移動しやすくなる。また、目標合力ＦrがＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0（-mg・cos(φ)）よりも小さな力に設定される場合には、Ｂ状態となる。従って、前述したＢ状態の効果が得られる。
【００７８】
（第２実面Ｐ２：φ＝90°）
図６（ａ）は、第２実面Ｐ２上を利用者Ａが歩行しているときの一例を示す。この場合、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0は、関係式（３２１）より「０」である。このため、ＯＮ状態における実面法線力ＦN1は、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0より大きくなる。従って、この場合には利用者Ａの状態はＡ状態となり、前述したＡ状態の効果が得られる。
【００７９】
また、ＯＦＦ状態における実面接線力ＦP0は、関係式（３２２）より「mg」である。ＯＮ状態において、実面接線力ＦP1は「０」であると共に、実面法線力ＦN1が作用しているので、利用者Ａは、自由落下するようなことなく、第２実面Ｐ２との間に生じる摩擦力を調整することで、上方及び下方への相対的な位置を容易に調整することができる。
【００８０】
（第３実面Ｐ３：90°＜φ＜180°）
図６（ｂ）は、第３実面Ｐ３上を利用者Ａが歩行しているときの一例を示す。この場合、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0は、関係式（３２１）より「０」である。このため、ＯＮ状態における実面法線力ＦN1は、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0より大きくなる。従って、この場合には利用者Ａの状態はＡ状態となり、前述したＡ状態の効果が得られる。
【００８１】
ＯＮ状態において、実面接線力ＦP1は「０」であると共に、実面法線力ＦN1が作用しているので、利用者Ａは、自由落下するようなことなく、第３実面Ｐ３との間に生じる摩擦力を調整することで、上方及び下方への相対的な位置を容易に調整することができる。
【００８２】
（第４実面Ｐ４：φ＝180°）
図６（ｃ）は、第４実面Ｐ４上を利用者Ａが歩行しているときの一例を示す。この場合、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0は、関係式（３２１）より「０」である。このため、ＯＮ状態における実面法線力ＦN1は、ＯＦＦ状態における実面法線力ＦN0より大きくなる。従って、この場合には利用者Ａの状態はＡ状態となり、前述したＡ状態の効果が得られる。
【００８３】
以上のように、図４に示されるような複数の実面姿勢φ０〜φ４の実面Ｐ０〜Ｐ４に沿って、利用者Ａが移動する場合であっても、各々の実面姿勢φに基づいて、実面法線力ＦNが実面Ｐから利用者Ａに対して作用するように目標合力Ｆrが設定されているので、当該利用者Ａは、アーム４から力が作用していない状態に比べて、自由に実面Ｐ（Ｐ０〜Ｐ４）上を移動することができる。
【００８４】
（効果）
以上のように、運動環境生成システム１は、実面姿勢がどのようなものであっても、当該実面Ｐに所定の部位が接地している利用者Ａに対して、実面法線力ＦNが作用するように力指令値Ｆcmdを決定する。そして、運動環境生成システム１は、アーム４から利用者Ａに対して力指令値Ｆcmdで表される力を作用させる。これにより、利用者Ａには、実面Ｐからの実面法線力が作用し、利用者Ａと実面Ｐとの間の摩擦力を並進力として、壁面等の実面Ｐに対する相対的な位置を容易に調整することができる。
【００８５】
また、アーム４は、各関節機構Ｊkが出力するトルクを、トルク指令値trq_cmd(k)となるように制御される。これにより、利用者Ａは、少なくとも実面接線方向について任意の方向に自由に移動することができる。
【００８６】
また、本実施形態では、実面認識要素として構成されるステレオカメラ５及び制御装置６によって、実面Ｐの姿勢を認識している。そして、制御装置６は、図４に例示されたように該認識された実面Ｐの姿勢に応じた目標合力Ｆrを認識する。この目標合力Ｆrは、実面Ｐから利用者Ａに対して実面法線力ＦNが作用すると共に、該実面法線力ＦN又は実面接線力ＦPの少なくともいずれかがＯＮ状態のときにＯＦＦ状態に比べて異なるような力となる。
【００８７】
このため、制御装置６は、該認識された目標合力Ｆrに応じた力を、アーム４から利用者Ａに対して作用させる。詳細には、制御装置６は、アーム４から利用者Ａに対して作用する外力の合力が目標合力Ｆrになるように、当該目標合力Ｆrと、利用者Ａに作用する外力である利用者Ａの質量由来の重力mgに対して反対方向且つ同じ大きさの力「-mg」とから関係式（２２１）に従って、力指令値Ｆcmdを決定する。これにより、アーム４から利用者Ａに対して力が作用したときに、利用者Ａに作用する外力の合力が目標合力Ｆrになる。
【００８８】
従って、ＯＮ状態のときは、実面Ｐから利用者Ａに対して実面法線力ＦNが確実に作用すると共に、実面法線力ＦN及び実面接線力ＦPのうち少なくともいずれかが、ＯＦＦ状態に対して異なるように、アーム４から利用者Ａに対して力を作用させることができる。
【００８９】
また、本実施形態においては、利用者Ａの操作等を必要とせずに、ステレオカメラ５及び制御装置６によって実面Ｐの姿勢を認識し、制御装置６は、当該認識された実面Ｐの姿勢に基づいて目標合力Ｆrを認識している。このため、利用者Ａが実面Ｐの姿勢をコントローラのような入力機器等によって指定するような場合、又は目標合力Ｆrを入力機器等によって指定するような場合に比べて、利用者Ａの負担を軽減することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、装具３がフライングハーネスで構成されているので、利用者Ａは、肢体である手足を自在に動かすことができる。このため、利用者Ａは、装具３を装着している場合であっても、当該装具３を装着していない場合と同様の肢体の動きによって実面Ｐ上を移動する等の運動をすることができる。
【００９１】
（変形例）
（目標合力）
また、上述した例では、目標合力Ｆrを実面Ｐの法線方向に設定していたが、これに限らない。例えば、目標合力Ｆrが、実面Ｐの法線方向に対して、利用者Ａ等のエージェントの進行方向側に傾くように設定されている場合（例えば、図７（ａ））、エージェントにはアーム４から進行方向へ向かって押される力が作用するので、当該エージェントは、当該進行方向に向かって移動しやすくなる。このように運動環境生成システム１は、エージェントに対して当該エージェントの運動を補助することもできる。
【００９２】
また、例えば、例えば、目標合力Ｆrが、実面Ｐの法線方向に対して、利用者Ａ等のエージェントの進行方向とは反対方向側に傾くように設定されている場合、エージェントにはアーム４から進行方向とは反対方向に向かって押される（又は引かれる）力が作用するので、当該エージェントは、当該進行方向に向かって移動しにくくなる。このように運動環境生成システム１は、例えばトレーニング装置等のように、エージェントに対して当該エージェントの運動に対して負荷を与えることもできる。
【００９３】
以下、他の目標合力Ｆrについて例示する。
【００９４】
図７（ａ）は、第１実面Ｐ１上を利用者Ａが歩行しているときに、目標合力Ｆrが、力指令値Ｆcmdが実面Ｐに対して平行な方向の力となるように設定されているときの一例を示す。これにより、第１実面Ｐ１から利用者Ａに作用する実面法線力ＦNSがＯＮ状態とＯＦＦ状態とで同じになると共に、利用者Ａに作用する実面接線力ＦPがＯＮ状態とＯＦＦ状態とで異なる。
【００９５】
図７（ａ）では、目標合力Ｆrは、重力mgと同じ大きさで、且つ第１実面Ｐ１の法線方向に対してφ１だけ開くと共に、重力mgに対して２φ１だけ開いている。従って、実面法線力ＦNSは、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とで共に「-mg・cos(φ１)」である。また、実面接線力ＦPが、ＯＮ状態ではＯＦＦ状態に比べて、「mg・sin(φ１)」に対して同じ大きさで且つ反対方向である「Ｆ1・sin(φ１)」に変化する。
【００９６】
これにより、利用者Ａは、自身に作用する力が、ＯＮ状態ではＯＦＦ状態に比べて、自身を第１実面Ｐ１に沿って下方へ向かう力から、自身を第１実面Ｐ１に沿って上方へ向かう力に変化する。従って、利用者Ａは、実面Ｐに沿って上方へ移動しやすくなる。
【００９７】
また、図７（ｂ）は、第１実面Ｐ１上を利用者Ａが歩行しているときに、目標合力Ｆrが、力指令値Ｆcmdが実面Ｐに対して垂直な方向の力となるように設定されているときの一例を示す。これにより、第１実面Ｐ１から利用者Ａに作用する実面法線力ＦNSがＯＮ状態とＯＦＦ状態とで異なると共に、利用者Ａに作用する実面接線力ＦPがＯＮ状態とＯＦＦ状態とで同じになる。
【００９８】
図７（ｂ）の例では、力指令値Ｆcmdが、実面Ｐの法線方向で且つ利用者Ａ側から実面Ｐに向かう力であるので、利用者Ａの状態はＡ状態となり、前述したＡ状態の効果が得られる。なお、図７（ｂ）において、力指令値Ｆcmdが、力指令値Ｆcmdが、実面Ｐから利用者Ａに対して実面法線力ＦNが作用する程度に、実面Ｐの法線方向で且つ実面Ｐから利用者Ａ側に向かう力である場合には、利用者Ａの状態はＢ状態となり、前述したＢ状態の効果が得られる。
【００９９】
なお、本実施形態では、制御装置６の力指令値設定要素２２１が、実面姿勢に基づいて目標合力Ｆrを設定していたが、これに限らない。例えば、実面認識要素として機能するステレオカメラ５を設けずに、利用者Ａ等のエージェントが、コントローラのような入力機器等を操作することで、制御装置に対して目標合力Ｆrを設定するように運動環境生成システムを構成してもよい。このとき、制御装置が入力機器から出力された信号を認識することで、目標合力、すなわち実面から前記エージェントに対して実面法線力が作用するような当該エージェントに対する作用力を認識することとなる。
【０１００】
（力指令値）
本実施形態においては、力指令値Ｆcmd（本発明における作用力に応じた力）が関係式（２２１）に従って決定されるが、力指令値Ｆcmdの決定方法はこれに限らない。力指令値Ｆcmdは、実面Ｐから利用者Ａ等のエージェントに対して実面法線力ＦNが作用すると共に、実面法線力ＦN及び実面接線力ＦPの少なくともいずれかが、ＯＮ状態がＯＦＦ状態に対して異なるように決定されればよい。これにより、制御装置６は、アーム４から利用者Ａ等のエージェントに対して、目標合力Ｆr（本発明における作用力）に応じた力を作用させることとなる。この場合であっても、利用者Ａ等のエージェントが実面Ｐに対して力を作用させたときに、当該エージェントが当該実面Ｐから受ける反作用力を調整することで、実面Ｐに対する相対的な位置を容易に調整できるという本発明の効果を得ることができる。
【０１０１】
また、例えば、利用者Ａの足平が実面Ｐに接触している状態において、利用者Ａが自身の脚を実面Ｐに対して所定の位置及び姿勢を維持するように、当該脚を支える必要がある。この場合、利用者Ａは、脚を支える負担を軽減するために、足平と実面Ｐとによって生じる摩擦力を利用することが考えられる。このように、利用者Ａが摩擦力を利用して脚を支えた場合、当該利用者Ａには、実面Ｐの水平面に沿って作用する摩擦力の分だけ実面Ｐに沿って上方に持ち上げられる力が作用する。従って、摩擦力を利用して脚を支える場合には、関係式（２２１）において、Ｆcmdに対して当該摩擦力を減じるように補正すればよい。
【０１０２】
また、実面Ｐに接地する利用者Ａの部位、すなわち第１部位が足平ではなく他の部位であるならば、当該接触している部位と実面Ｐとの摩擦力を考慮すればよい。
【０１０３】
また、上記のように、摩擦力を利用して利用者Ａが脚を支えるのではなく、例えば、脚を重力方向とは反対方向に向かって持ち上げるようなアクチュエータを、利用者Ａの両脚に備えてもよい。この場合には、脚を支えるために摩擦力が利用されないので、関係式（２２２）によって力指令値Ｆcmdを決定すればよい。
【０１０４】
また、本実施形態では、制御装置６は、力指令値Ｆcmdに応じて各関節機構Ｊkが出力するトルクが目標トルクとなるようにアーム４を制御しているが、これに限らない。例えば、制御装置が、エージェントに対して実面から実面法線力が作用するように、アームの先端部の目標軌道を決定し、アームの先端部の実際の軌道が当該目標軌道になるように、アームの各関節機構Ｊkの関節角度ｑkを制御してもよい。
【０１０５】
（その他）
上記の説明において、利用者Ａの第１部位は、足平に限らず、手の平等他の部位であってもよい。また、利用者Ａの第２部位は、腰部から大腿部であったがこれに限らない。
【０１０６】
第１部位と第２部位は、第２部位がアーム４から力が作用したときに、当該力が第１部位に伝わりやすいように設定されていればよい。これにより、アーム４から利用者Ａの第２部位に力が作用させたとき、効率的に、実面Ｐから該実面Ｐに当接している第１部位に作用する実面法線力を作用させることができる。例えば、天井面を逆立ち状態で移動するときには、第１部位が手の平であり、第２部位が足平であってもよい。このとき、装具３は、例えば足平に固定されるような構成であればよい。この場合には、アーム４からの力が足平に作用することで、当該力の殆どは、足平から胴体を介して実面に当接している手の平に効率良く伝えることができる。これにより、利用者Ａは、所望の実面法線力ＦNが得られ、実面接線方向に対する移動が容易となる。
【０１０７】
このように、本発明の装具の構成は、本実施形態の装具３の構成に限らない。例えば、装具が、腰のみを保持するように構成されていてもよいし、大腿部下部付近から腰椎付近までを覆うように構成されていてもよい。このとき、装具は、利用者Ａの胴体に装着されると共に、アーム４から装具に対して作用する力と、装具から利用者Ａに対して作用する力とが同等となるようにアーム４に連結されていることが望ましい。これにより、実面Ｐから利用者Ａに対して実面法線力が充分に作用するように、アーム４から利用者Ａに力を作用させることができる。
【０１０８】
また、本実施形態においては、第１トルク指令要素２１によって、アーム４の自重を補償するように当該アーム４が制御されているが、これに限らない。例えば、アームからエージェントに対して力を作用させていない状態（すなわち、ＯＦＦ状態）において、実面からエージェントに対して実面法線力が生じているような場合においては、アームの自重補償を行なわなくてもよい。
【０１０９】
また、本実施形態においては、アームを多関節リンク機構で構成しているが、これに限らない。エージェントの所定の部位が接地する実面上を、どのように運動するかに応じて（三次元の動き又は二次元の動き等）、適宜アームの自由度が設定されていればよい。また、アームを駆動するアクチュエータは、本実施形態に示されたように回転力を出力するものに限らず、直進力を出力するアクチュエータであってもよい。また、アームは、長さ方向に伸縮可能に構成したものであってもよいし、多関節リンク機構の各リンクを長さ方向に伸縮可能に構成してもよい。
【０１１０】
また、本実施形態では、関係式（２１）の第３項の重力補償トルクｇ（ｑ）により、各リンクＬkに作用する重力が補償されているが、以下に例示される場合において、当該第３項は省略されてもよい。第１例として、アーム４に作用する重力による負荷が利用者Ａに作用した場合であっても、当該負荷が、当該利用者Ａが実面Ｐに沿って移動するために支障がない程度の負荷である場合が挙げられる。第２例として、各リンクＬｋを連結する関節機構の自由度が、ヨー方向が重力方向に一致している座標系において、ヨー軸周りの回動と、ピッチ軸方向への並進移動と、ロール軸方向への並進移動との３つの動きのうち任意の組み合わせの動きのみが許容されるように、当該関節機構が構成されている場合が挙げられる。第３例として、無重力空間又は重力が極めて小さい環境で本発明の運動環境システムが用いられる場合が挙げられる。
【０１１１】
また、本実施形態の基部２は、水平面Ｈに固定されているが、これに限らず、例えば、アーム４の先端部の位置が、実面Ｐに対して利用者Ａを押し付けることができる程度に当該基部の位置を移動可能に構成されていてもよい。また、基部２が水平面Ｈ上に位置しておらず、水平面Ｈに対して斜めの面等に位置していてもよい。この場合には、基部２が位置している面の姿勢に応じて、力指令値Ｆcmd等を適宜補正すればよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、エージェントとして人間を想定しているが、エージェントは、人間のみに限らず、犬又は猫等の動物、ロボット等のように、所定の部位が、所定の面に接地して運動するエージェントであれば、当該エージェントに対して様々な運動環境を生成することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１…運動環境生成システム、Ａ…利用者（エージェント）、Ｐ…実面、２…基部、３…装具、４…アーム、５…ステレオカメラ（実面認識要素）、６…制御装置（制御装置、実面認識要素）、２０…実面認識要素、ＦN…実面法線力、ＦP…実面接線力、Ｆcmd…力指令値（作用力に応じた力）、Ｆr…目標合力（作用力）。
【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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