(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーションプラットフォームにおいて、
−少なくとも３つの直立支柱を有する静止フレームと、
−前記静止フレーム内に実質的に配置されたサブフレームと、
−各直立支柱を前記サブフレームにそれぞれの接続点において接続するための少なくとも３つの接続部材であって、各接続部材は、アーム、第１の連結部、および第２の連結部を備えており、前記第１の連結部は、前記アームの第１の端を前記静止フレームの前記直立支柱の少なくとも１つに連結しており、前記第２の連結部は、前記アームの第２の端を前記接続点において前記サブフレームに連結している、少なくとも３つの接続部材と、
−前記サブフレームに接続されており、人を収容するのに適するようになっているキャビンと、
−複数のアクチュエータと、
を備えており、
前記サブフレーム、前記接続部材、および前記キャビンは、互いに接合された構造体を形成しており、前記構造体は、前記構造体に係合された前記複数のアクチュエータによって、前記静止フレームに対する前記キャビンの直進運動、およびピッチ、ヨー、およびロールからなる群の少なくとも１つを可能にするように構成されており、
前記サブフレームおよび前記接続部材は、使用中、前記接続点の各々が前記サブフレームの共通中心点に対して実質的に一定の距離にあるように構成されており、
前記接続部材の少なくとも１つの前記第１の連結部は、前記直立支柱に対する前記第１の連結部の垂直変位を可能にするために、関連する直立支柱に移動可能に取り付けられており、
使用中、前記接続点は、前記接続点間の距離を変化させるために、互いに対して移動可能になっており、各接続点は、前記サブフレームに対してそれぞれの円に沿って移動可能になっていることを特徴とする、モーションプラットフォーム。
【請求項２】
前記接続点の各々は、同一円上に位置しており、前記同一円は、該円の中心点として前記共通中心点、または、前記共通中心点を通って延在しており且つ前記円に直交している軸に位置している中心点を有していることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項３】
前記構造体は、前記静止フレームに対する前記キャビンの直進運動、ピッチ、ヨー、およびロールを可能にするように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項４】
前記接続部材の少なくとも１つの前記第１の連結部は、前記接続部材の前記少なくとも１つの前記アームが関連する直立支柱に対して旋回することを可能にするように構成されており、
前記接続部材の前記少なくとも１つの前記アームの前記関連する直立支柱に対する前記旋回を生じさせるために、個々に制御可能なアクチュエータが、前記接続部材の前記少なくとも１つまたは前記関連する直立支柱に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項５】
前記キャビンは、回転軸を中心として回転することができるように、前記サブフレームに旋回可能に取り付けられており、
前記回転軸は、前記共通中心点と交差しており、
前記キャビンは、前記共通中心点において、前記サブフレームに回転可能に取り付けられており、
前記接続点は、前記回転軸と直交して延在する面内に実質的に位置するようになっており、
前記キャビンを前記サブフレームに対して回転させるために、前記サブフレームまたは前記キャビンに配置されたアクチュエータを備えていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項６】
前記サブフレームは、複数の第１のさらなるアームを備えており、前記複数の第１のさらなるアームの各々は、前記共通中心点から接続点に向かって延在しており、
前記第１のさらなるアームは、好ましくは、前記共通中心点において互いにヒンジ接続されており、
前記共通中心点から離間したさらなる共通中心点をさらに備えており、前記さらなる共通中心点から、複数の第２のさらなるアームが前記接続点に延在しており、前記第１のさらなるアームおよび前記第２のさらなるアームは、前記共通中心点と前記さらなる共通中心点との間に延在するリブを形成しており、前記リブは、一緒になって、前記キャビンが収容される空洞を画定しており、
前記第２のさらなるアームは、前記さらなる共通中心点において互いにヒンジ接続されており、
請求項５に従属する限りにおいて、前記さらなる共通中心点は、前記回転軸に位置しており、
前記キャビンは、前記共通中心点および前記さらなる共通中心点において、前記サブフレームに回転可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項７】
個々に制御可能なアクチュエータを備えており、
−前記アクチュエータは、接続部材と前記キャビンとの間に、前記接続部材と前記キャビンとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように構成されており、または
−前記アクチュエータは、接続部材と前記サブフレームとの間に、前記接続部材と前記サブフレームとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように構成されており、または
−請求項５に従属する限りにおいて、前記アクチュエータは、前記サブフレームと前記キャビンとの間に、前記サブフレームと前記キャビンとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように構成されており、または
−請求項６に従属する限りにおいて、前記アクチュエータは、接続部材と該接続部材に接続された第１のさらなるアームとの間に、前記接続部材と前記第１のさらなるアームとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように構成されており、または
−請求項６に従属する限りにおいて、前記アクチュエータは、第１のさらなるアームと前記キャビンとの間に、前記第１のさらなるアームと前記キャビンとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように構成されており、
前記個々に制御可能なアクチュエータは、各さらなるアームまたはリブ上に配置されており、前記アクチュエータは、前記キャビンの回転方向において、前記キャビンに係合するように構成されており、
前記キャビンは、その外周に配置された湾曲した歯付きバーをさらに備えており、前記個々の制御可能なアクチュエータは、各々、個別のギアを駆動するように構成されており、
−前記歯付きバーは、前記ギアに直接係合しているか、または
−前記ギアは、前記歯付きバーから離れて配置されており、前記モーションプラットフォームは、前記ギアの各々と前記歯付きバーとの間に伝達をもたらすために、ノッチ付きベルトまたは歯付きベルトをさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項８】
前記サブフレームは、第２の連結部を周方向に沿って案内するための円形ガイドを備えており、
前記サブフレームは、前記キャビンに固定して接続されており、各第２の連結部は、前記円形ガイド内において案内されるようになっており、各第２の連結部は、前記円形ガイドおよび／または前記キャビンに周方向において係合する個々に制御可能なアクチュエータを備えており、
各個々に制御可能なアクチュエータは、個別のギアを駆動するように構成されており、前記キャビンおよび／または前記円形ガイドは、その周囲に配置された湾曲した歯付きバーを備えており、
−前記歯付きバーは、前記ギアに直接係合しているか、または
−前記ギアは、前記歯付きバーから離れて配置されており、前記モーションプラットフォームは、前記ギアの各々と前記歯付きバーとの間に伝達をもたらすノッチ付きベルトまたは歯付きベルトをさらに備えていることを特徴とする、請求項４に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項９】
各アームの長さは一定であり、前記接続点は前記共通中心点に対して移動可能になっており、各第２の連結部は、前記対応するアームと前記サブフレームとの間の運動に関連する３つの回転軸を備えていることを特徴とする、請求項４に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１０】
前記接続部材の少なくとも１つの前記アームの長さが調整可能になっており、
前記アームは、鋏のように互いに絡み合わされてヒンジ接合された複数のアーム部分を備えており、前記アームは、第１の端アーム部および第２の端アーム部を有しており、前記アームの長さは、前記第１および第２の端アーム部間の距離を前記アームの長さ方向と直交する方向において変化させることによって、調整可能になっており、
前記接続部材の前記少なくとも１つの前記第１の連結部は、前記第１および第２の端アーム部を関連する直立支柱に移動可能に連結するために、前記第１の端アーム部および前記第２の端アーム部に対する個別の連結部をさらに備えており、前記第１および第２の端アーム部の少なくとも１つを前記直立支柱に沿って移動させることを可能にするために、個々に制御可能なアクチュエータが、前記アームまたは関連する直立支柱に配置されており、
前記第１および第２の端アーム部を前記直立支柱に沿って個々に互いに移動させることを可能にするために、個々に制御可能なアクチュエータが、前記第１および第２の端アーム部ごとに、前記アームまたは関連する直立支柱に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１１】
前記接続点は、前記共通中心点に対して移動可能になっており、各第２の連結部は、前記対応するアームと前記サブフレームとの間の移動に関連する２つのみの回転軸を有しており、または
前記接続点は、前記共通中心点に関して固定されており、各第２の連結部は、前記対応するアームと前記サブフレームとの間の運動に関連する３つの回転軸を備えていることを特徴とする、請求項４または１０に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１２】
各第１の連結部は、前記第１の連結部が接続された前記直立支柱に対して旋回することができないようになっており、各第２の連結部は、前記対応するアームと前記サブフレームとの間の運動に関連する３つの回転軸を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１３】
前記直立支柱および前記接続アームは、実質的に同じように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１４】
３つのみの直立支柱および３つのみの接続部材を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１５】
前記モーションプラットフォーム内における各アクチュエータを個々に制御するための制御装置を備えていることを特徴とする、請求項１に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１６】
請求項１５に記載のモーションプラットフォームを備える航空機シミュレータであって、前記モーションプラットフォームの前記キャビン内に配置されるジョイステックのような手動操作可能な制御要素をさらに備えており、前記制御装置は、前記制御要素の操作に対応して前記モーションプラットフォームの各アクチュエータを制御するように構成されていることを特徴とする、航空機シミュレータ。
【請求項１７】
モーションプラットフォームにおいて、
−少なくとも３つの直立支柱を有する静止フレームと、
−前記静止フレーム内に実質的に配置されたサブフレームと、
−各直立支柱を前記サブフレームにそれぞれの接続点において接続するための少なくとも３つの接続部材であって、各接続部材は、アーム、第１の連結部、および第２の連結部を備えており、前記第１の連結部は、前記アームの第１の端を前記静止フレームの前記直立支柱の少なくとも１つに連結しており、前記第２の連結部は、前記アームの第２の端を前記接続点において前記サブフレームに連結している、少なくとも３つの接続部材と、
−前記サブフレームに接続されており、人を収容するのに適するようになっているキャビンと、
−複数のアクチュエータと、
を備えており、
前記サブフレーム、前記接続部材、および前記キャビンは、互いに接合された構造体を形成しており、前記構造体は、前記構造体に係合された前記複数のアクチュエータによって、前記静止フレームに対する前記キャビンの直進運動、およびピッチ、ヨー、およびロールからなる群の少なくとも１つを可能にするように構成されており、
前記接続部材の少なくとも１つの前記第１の連結部は、前記直立支柱に対する前記第１の連結部の垂直変位を可能にするために、関連する直立支柱に移動可能に取り付けられており、
使用中、前記接続点は、前記接続点間の距離を変化させるために、互いに対して移動可能になっており、各接続点は、前記サブフレームに対してそれぞれの曲線に沿って移動可能になっていることを特徴とする、モーションプラットフォーム。
【請求項１８】
前記曲線は、円であることを特徴とする、請求項１７に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項１９】
前記接続部材の各々の前記第１の連結部は、前記直立支柱に対する前記第１の連結部の垂直変位を可能にするために、関連する直立支柱に移動可能に取り付けられていることを特徴とする、請求項１７に記載のモーションプラットフォーム。
【請求項２０】
モーションプラットフォームにおいて、
−少なくとも３つの直立支柱を有する静止フレームと、
−前記静止フレーム内に実質的に配置されたサブフレームと、
−各直立支柱を前記サブフレームにそれぞれの接続点において接続するための少なくとも３つの接続部材であって、各接続部材は、アーム、第１の連結部、および第２の連結部を備えており、前記第１の連結部は、前記アームの第１の端を前記静止フレームの前記直立支柱の少なくとも１つに連結しており、前記第２の連結部は、前記アームの第２の端を前記接続点において前記サブフレームに連結している、少なくとも３つの接続部材と、
−前記サブフレームに接続されており、人を収容するのに適するようになっているキャビンと、
−複数のアクチュエータと、
を備えており、
前記サブフレーム、前記接続部材、および前記キャビンは、互いに接合された構造体を形成しており、前記構造体は、前記構造体に係合された前記複数のアクチュエータによって、前記静止フレームに対する前記キャビンの直進運動、およびピッチ、ヨー、およびロールからなる群の少なくとも１つを可能にするように構成されており、
使用中、前記接続点は、前記接続点間の距離を変化させるために、互いに対して移動可能になっており、各接続点は、前記サブフレームに対してそれぞれの曲線に沿って移動可能になっていることを特徴とする、モーションプラットフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーションプラットフォームおよび該モーションプラットフォームを備える航空機シミュレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機シミュレータは、当技術分野において知られている。このようなシミュレータは、人が着座することができるキャビンを収容する機械的なモーションプラットフォームを備えている。モーションプラットフォーム自体は、航空機の運動をシミュレートすることができるようになっている。このような運動として、ヨー（偏揺れ）、ピッチ（縦揺れ）、ロール（横揺れ）、および直進運動が挙げられる。ヨーは、通常の飛行中の垂直軸を中心とする航空機の回転に対応しており、ピッチは、翼と平行な軸を中心とする回転に対応しており、ロールは、面の長軸を中心とする回転に対応している。
【０００３】
典型的には、モーションシステムは、ディスプレイシステム、およびジョイステックのような手動操作可能な制御要素を備えている。ジョイステックを用いることによって、シミュレータは、モーションプラットフォームの機械的な位置、およびユーザーが実際に航空機を飛行させている印象をユーザーに与えるためにディスプレイシステムに表示されるコンテンツを制御することになる。この目的を達成するために、シミュレータは、ジョイステックの操作に応じてモーションプラットフォームのポジショニングを制御するように構成された制御装置を備えている。さらに詳細には、制御装置は、前述の運動を可能にするために、モーションプラットフォームに配置された種々のアクチュエータを制御することができるようになっている。
【０００４】
殆どのシミュレータは、６脚式モーションプラットフォームに基づいている。これらのモーションプラットフォームでは、多くの油圧シリンダーがその一端において静止フレームに接続されており、その他端においてキャビンに接続されている。他の構成では、電気アクチュエータを用いて、必要な作動をもたらすようになっている。
【０００５】
６脚式モーションプラットフォームを用いる欠点は、この機械的な構想が、場所を取ること、および高価な構成要素を必要とすることである。これが、６脚式原理に基づく航空機シミュレータの社会全般への利用可能性を制約している。他の欠点は、６つの可能な運動の１つまたは複数に対して、運動の範囲が制限されることである。具体的には、垂直方向における広範囲な運動が必要とされる場合、６脚式のアームを長くし、かつ互いに大きく離間して配置する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、周知のシミュレータに代わるシミュレータであって、好ましくは、前述の欠点のいくつかを解消するかまたは少なくとも低減させることができる、シミュレータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明によるモーションプラットフォームを用いることによって達成されることになる。本発明のモーションプラットフォームは、好ましくは、航空機のシミュレーション運動に適している。
【０００８】
本発明のモーションプラットフォームは、少なくとも３つの直立支柱を有する静止フレームと、静止フレーム内に実質的に配置されたサブフレームとを備えている。直立支柱は、一般的には、地面のような支持面に対して垂直方向に延在する細長の構造物である。
【０００９】
モーションプラットフォームは、各直立支柱をサブフレームにそれぞれの接続点において接続するための少なくとも３つの接続部材をさらに備えている。通常、直立支柱ごとに、単一の接続部材が配置されている。接続部材がサブフレームに接続されている点は、接続点と称されている。接続点は、サブフレームの質点に対応している。しかし、接続点は、例えば、接続点が空洞内に位置している場合、数学的対象と称されることもある。
【００１０】
一般的に、各接続部材は、互いに異なる接続点において、サブフレームに接続されている。従って、典型的な構成では、モーションプラットフォームは、直立支柱の数と同じ数の接続部材を備えている。これは、互いに異なる接続点の数にも当てはまる。
【００１１】
モーションプラットフォームは、キャビンをさらに備えている。キャビンは、サブフレームに接続されており、人を収容するのに適するようになっている。キャビンは、必ずしも閉じた構造物である必要がない。キャビンの目的は、人、およびディスプレイシステムおよびジョイステックのような手動操作可能な制御要素が用いられる場合、それらを収容することにある。
【００１２】
モーションプラットフォームの構成を変化させるために、複数のアクチュエータが配置されている。すなわち、サブフレーム、接続部材、およびキャビンは、互いに接合された構造物を構成している。この接合構造物を連動または作動させることによって、アクチュエータは、静止フレームに対するキャビンの直進運動および／またはピッチ、ヨー、およびロールからなる群の少なくとも１つ、またはこれらの組合せをもたらすことになる。これらの運動または移動は、必ずしも同時に生じる必要がない。
【００１３】
サブフレームおよび接続部材は、好ましくは、使用中、接続点の各々がサブフレームの共通中心点に対して実質的に一定の距離にあるように、構成されている。サブフレームの共通中心点は、必ずしもサブフレームの質点に対応している必要がない。ここでも、共通中心点は、サブフレーム内の空洞にある点のように、数学的対象と称されることもある。
【００１４】
加えて、共通中心点は、サブフレームに関連していることに留意されたい。一般的に、共通中心点は、例えば、静止フレームに関連する空間内の絶対的な位置ではない。それどころか、サブフレームが移動するので、共通中心点も移動することになる。同じことが、接続部材およびサブフレームに沿って移動する接続点にも当てはまる。
【００１５】
サブフレームは、静止フレーム内に実質的に配置されているので、同じことがキャビンにも当てはまる。モーションプラットフォームの一実施形態では、直立支柱は、三角形の形態で配置されている。この場合、キャビンおよびサブフレームは、（外縁が直立支柱と一致する）仮想的な円筒内に実質的に閉じ込められている。
【００１６】
さらに、一般的には、接続点を互いに離間して配置すると好ましい。さらに詳細には、接続点は、好ましくは、キャビンの外縁の近くに配置されている。殆どの場合、各接続点と共通中心点との間の距離は、キャビンの高さ、幅、または長さとほぼ同じであり、または１つまたは複数の方向におけるキャビンの大きさを代表する他の典型的なパラメータとほぼ同じである。もしキャビンが球形状として構成されているなら、各接続点と共通中心点との間の距離は、キャビンの外径のほぼ半分である。キャビンの他の幾何学的形状も本発明から特に排除されるものではない。接続点の全てが１つの平面内にある場合、キャビンが該平面と直交する方向において該平面に投影されたとき、接続点がキャビンの外縁の近くにまたは外縁を超えて位置していると、好ましい。例えば、もしキャビンが箱状であるなら、その投影は、正方形である。このような場合、接続点は、好ましくは、正方形の外縁の近くにまたはその外縁を超えて位置しているとよい。もしキャビンが球であるなら、その投影は、円である、この場合、接続点は、好ましくは、円の外側またはその近くに位置しているとよい。
【００１７】
もし接続点が互いに余りにも接近して配置されているなら、種々の望ましい運動を実現することが困難になる。接続部材のポジショニングのわずかな変化によって、キャビンのポジショニングの大きな変化がもたらされる可能性がある。その結果、このポジショニングの変化をもたらすのに必要な力が、著しく大きくなる。さらに他の欠点は、キャビンが、接続部材にすぐ接触することである。接続点を互いに大きく離間して配置することによって、この問題をなくすことができる。
【００１８】
接続部材は、ピッチおよび／または直進運動のような所望の運動が実現されるように構成されている。換言すれば、モーションプラットフォームは、システム内の種々の接合部または連結部によってもたらされる十分な自由度を有するべきである。モーションプラットフォームの接合構造体を前提として、アクチュエータによって十分な境界条件をもたらすことによって、安定したシステムを得るようにしなければならない。アクチュエータは、作動されると、システムの種々の構成要素間の特定の相互ポジショニングを規定することになる。コストおよび複雑性を低減させるために、通常、所望の機能性を達成するのに必要な最小限の数のアクチュエータを用いることが望ましい。接合構造体が多くの接合点を有している場合、構造体を安定にするために、多くのアクチュエータが必要になる。本発明のプラットフォームは、プラットフォームを６つの自由度を用いて運動させることを可能にするために、通常、限られた数、例えば、６つのアクチュエータしか必要としないという利点を有している。
【００１９】
本発明の文脈において、サブフレームの各接続点と共通中心点との間の距離は、実質的に一定である。この要件は、モーションプラットフォームの実現に機械的な制約条件を加えることになる。しかし、この要件は、共通中心点と１つまたは複数の接続点との間の距離を特定しているにすぎないことに留意されたい。これは、１つまたは複数の接続点または共通中心点の絶対位置を定めるものではない。さらに、それぞれの接続点は、共通中心点に対して一定の距離を保っているが、互いに異なる距離の位置にあってもよい。
【００２０】
モーションプラットフォームの実施形態では、接続点は、モーションプラットフォームの使用中に、共通中心点と接続点の各々との間の距離を実質的に一定に保ちながら、共通中心点に対して移動可能になっている。接続点が共通中心点に対して移動可能になっているので、サブフレームは、接続点が共通中心点に対して一定の位置に配置されている場合よりも柔軟になる。その結果、安定したシステムを維持するために、システムの他の構成要素に対する自由度が低減されることになる。
【００２１】
一実施形態では、接続点の各々は、同一円状に位置しており、この同一円は、該円の中心点として、共通中心点を有している。ここで、接続点と共通中心点との間の距離が同一であることによって、製造および組立が容易な対称的な構造体をもたらすことが可能になる。
【００２２】
前述したように、モーションプラットフォームは、静止フレームに対する前記キャビンの直進運動、すなわち、ｘ，ｙ，および／またはｚ方向における運動、およびピッチ、ヨー、およびロールからなる群の少なくとも１つをシミュレートすることが可能でなければならない。好ましくは、モーションプラットフォームは、静止フレームに対する前記キャビンのこれらの運動の全て、すなわち、直進運動、ピッチ、ヨー、およびロール、および／またはこれらの組合せを可能にするように構成されている。これらの運動または移動は、必ずしも同時に行われなくてもよい。
【００２３】
一実施形態では、各接続部材は、アーム、第１の連結部、および第２の連結部を備えている。第１の連結部は、アームの第１の端を静止フレームの直立支柱に連結しており、第２の連結部は、アームの第２の端を前記接続点においてサブフレームに連結している。
【００２４】
一実施形態では、接続部材の少なくとも１つの第１の連結部は、関連する直立支柱に対する第１の連結部の垂直方向の変位を可能にするために、該直立支柱に移動可能に取り付けられている。もし全ての第１の連結部がこのように配置されているなら、垂直方向における直進運動が達成されることになる。これによって、垂直方向における大きな運動範囲を容易に得ることができるという点において、周知のシステムを上回る利点がもたらされることになる。この運動範囲を拡大することによって、残りの構成要素、特に、アクチュエータに条件が課せられることは、全くまたは殆どない。さらに、よりバランスの取れたシステムを得るために、カウンターウエイトまたは他の重量補償システムが用いられてもよい。このようなシステムの例については、後述する。これらのカウンターウエイトを用いることによって、接続部材を上下に移動させるために配置されるアクチュエータを小型化することができる。周知の６脚式解決策では、カウンターウエイトを用いることができない。
【００２５】
もし垂直方向の運動が必要でなければ、単一の第１の連結部によって、ピッチまたはロール運動を生じさせることができる。
【００２６】
一実施形態では、第１の連結部は、直立支柱に摺動可能に取り付けられている。例えば、直立支柱の側方に沿って延在するループケーブルを用いるプーリーシステムを配置させることができる。このケーブルは、その途中で、第１の連結部に接続されている。ケーブルを駆動することによって、第１の連結部を直立支柱に対して垂直方向に移動させることができる。前述のカウンターウエイトがケーブルに接続されていてもよい。ケーブルは、第１の連結部に接続されたノッチ付きベルトまたは歯付きベルトの形態にあってもよい。
【００２７】
他の実施形態では、直立支柱には、その長手方向に沿って、歯付き構造体が設けられていてもよい。駆動可能なギアが、歯付き構造体に係合するために、接続部材に配置されている。このギアを駆動することによって、第１の連結部を直立支柱の上下に移動させることができる。
【００２８】
一実施形態では、接続部材の少なくとも１つの第１の連結部は、接続部材の前記少なくとも１つのアームが直立支柱に対して旋回することができるように構成されている。例えば、第１の連結部は、垂直変位を可能にするために直立支柱に接続された第１の部分、および第１の部分に接続された第２の部分を備えることができる。第２の部分は、対応するアームにヒンジ接続されている。第１の連結部は、リング状構造体から構成されていてもよく、該リング状構造体を通って直立支柱が延在することになる。これによって、第１の連結部は、直立支柱の周りを回転することが可能になる。
【００２９】
前述の旋回を生じさせるために、個々に制御可能なアクチュエータが接続部材または関連する直立支柱に配置されていてもよい。このアクチュエータを駆動させることによって、直立支柱に対するアームの旋回角度を規定することができる。
【００３０】
接続部材のアームは、種々の方法によって、直立支柱に対して旋回させることができることに留意されたい。第１に、アームは、直立支柱と平行に延在する軸を中心として旋回することができる。第２に、アームは、直立支柱と直交する軸を中心として旋回することもできる。これらの旋回の各々は、直立支柱または接続部材に配置されたアクチュエータによって駆動されるとよい。
【００３１】
一実施形態では、キャビンは、該キャビンを回転軸を中心として回転させるために、サブフレームに旋回可能に取り付けられている。従って、この実施形態では、サブフレームは、静止フレームに対して移動することができ、キャビンは、サブフレームに対して移動することができるようになっている。
【００３２】
一実施形態では、回転軸は、共通中心点と交差している。これによって、バランスの取れた構造体を得ることが可能になる。何故なら、共通中心点は、通常、サブフレームの中心部に対応しているからである。
【００３３】
本発明の文脈において、回転軸は、数学的対象に対応しており、該対象が回転する方向を定めている。回転軸は、必ずしも軸部またはシャフトのように、材料構造に関連していなくてもよい。例えば、キャビンは、回転軸から離れた位置において、キャビンに回転可能に取り付けられていてもよい、キャビンを支持するサブフレームに、軸受が設けられていてもよい。他のまたはさらなる実施形態では、ケーブルが、共通中心点において、サブフレームに回転可能に取り付けられている。
【００３４】
対称的なバランスの取れたモーションプラットフォームを得るために、モーションプラットフォームは、接続点が回転軸と直交して延在する面内に実質的に位置するように構成されているとよい。サブフレームおよび接続部材の運動によって、当該面は、空間内に固定されていないことに留意されたい。回転軸も、同様である。ここでも、当該面は、数学的対象と称されることがある。当該面は、必ずしも接続点内に延在するある種の平面に対応する必要がない。
【００３５】
キャビンがサブフレームに回転可能に取り付けられている場合、キャビンをサブフレームに対して回転させるために、アクチュエータが、サブフレームまたはキャビンに設けられているとよい。従って、キャビンは、静止フレームに対して回転することができ、またはサブフレームは、静止フレームに対して回転することができ、または両方が回転することもできる。
【００３６】
モーションプラットフォームの一実施形態では、サブフレームは、複数の第１のさらなるアームを備えている。前記複数の第１のさらなるアームの各々は、共通中心点から接続点に向かって延在している。一般的に、第１のさらなるアームの数は、接続点の数に対応しており、接続点の数は、直立支柱の数に対応している。
【００３７】
第１のさらなるアームは、共通中心点において、互いにヒンジ接続されているとよい。しかし、これは、必ずしも必要ではない。ここでも、所望の形態の運動を得るには、モーションプラットフォームの種々の構成要素の全体にわたって、必要な自由度を分配させることである。これは、第１のさらなるアームを１つの回転軸のみを中心として互いに旋回させるように構成されたヒンジ付き接続部を有することによって、十分に達成されることにさらに留意されたい。回転軸の数を増やす場合、一般的に、安定したモーションプラットフォームを得るために、アクチュエータの数を増やす必要がある。
【００３８】
さらに他の実施形態では、サブフレームは、共通中心点から離間したさらなる共通中心点を備えていてもよい。このさらなる共通中心点から、複数の第２のさらなるアームが接続点に延在している。第１のさらなるアームおよび第２のさらなるアームは、共通中心点とさらなる共通中心点との間に延在するリブを形成し、これらのリブは、一緒になって、キャビンが収容される空洞を画定している。一般的に、第２のさらなるアームの数は、第１のさらなるアームの数に対応している。加えて、第１および第２のさらなるアームは、必ずしも、接続点において互いに直接接続されていなくてもよい。中間的な構成要素が設けられてもよい。このような構成要素は、当該接続点に関連する第２の連結部であってもよい。
【００３９】
また、さらなる共通中心点は、一般的に、空間内の絶対位置ではない。それどころか、該位置は、サブフレームに基づく位置である。
【００４０】
一実施形態では、第１のさらなるアームは、キャビンの下方を部分的に通っているアームに対応しており、第２のさらなるアームは、キャビンの上方を部分的に通っているアームに対応しており、またはこれらの逆であってもよい。
【００４１】
第１のさらなるアームと同様、第２のさらなるアームも、さらなる共通中心点において互いにヒンジ接続されているとよい。
【００４２】
一実施形態では、さらなる共通中心点は、回転軸に位置している。キャビンは、共通中心点およびさらなる共通中心点において、サブフレームに回転可能に取り付けられているとよい。
【００４３】
一実施形態では、モーションプラットフォームは、個々に制御可能なアクチュエータを備えている。該アクチュエータは、接続部材とキャビンとの間に、前記接続部材と前記キャビンとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合をもたらすように、構成されている。または、該アクチュエータは、接続部材とサブフレームとの間に、前記接続部材と前記サブフレームとの間の相対的ポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように、構成されている。または、該アクチュエータは、サブフレームとキャビンとの間に、前記サブフレームと前記キャビンとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合をもたらすように、構成されている。または、該アクチュエータは、接続部材と該接続部材に接合された第１のさらなるアームとの間に、前記接続部材と前記第１のさらなるアームとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように、構成されている。または、該アクチュエータは、第１のさらなるアームとキャビンとの間に、前記第１のさらなるアームと前記キャビンとの間の相対的なポジショニングを変化させる係合状態をもたらすように、構成されている。
【００４４】
個々に制御可能なアクチュエータの前述の構成の各々によって、関連する接続点を共通中心点に対して一定の距離を保ちながら、共通中心点に対して移動させる駆動力がもたらされることになる。このような運動は、通常、共通中心点に対して円形経路を辿ることになる。しかし、以下に述べるように、アクチュエータの作動は、必ずしも接続点を共通中心点に対して移動させるようになっていなくてもよい。
【００４５】
さらに他の実施形態では、前述の個々に制御可能なアクチュエータは、もしサブフレームが運動または移動するようになっているなら、好ましくは、各第１のさらなるアームまたはリブに配置されている。これらのアクチュエータは、キャビンの回転方向においてキャビンに係合するように、さらに構成されている。もし全てのアクチュエータが同じ形態でキャビンに係合するように第１のさらなるアームに配置されているなら、各接続点と共通中心点との間の距離の差が生じるように構成されていても、キャビンは、サブフレームに対して回転し、接続点は移動しないことになる。しかし、もしこれらのアクチュエータがキャビンに対して互いに異なる形態で係合するように第１のさらなるアームに配置されているなら、接続点は、共通中心点に対して移動することになる。いくつかの実施形態では、接続点を共通中心点の周りに個々に移動させることによって、キャビンの水平方向の運動をもたらすことができることに留意されたい。従って、第１のさらなるアームまたはリブに配置されたアクチュエータを用いることによって、キャビンを回転させる別のアクチュエータが省略される点において、サブフレームと接続部材との間にのみ係合状態をもたらすアクチュエータを上回る利点が得られることになる。
【００４６】
さらに他の実施形態では、キャビンには、湾曲した歯付きバーがその周囲に配置されており、個々に制御可能なアクチュエータは、各々、個別のギアを駆動させるように構成されている。歯付きバーとギアとの連結は、直接的であってもよいし、またはモーションプラットフォームが、ギアの各々と歯付きバーとの間に伝達をもたらすノッチ付きベルトまたは歯付きベルトを備えていてもよい。
【００４７】
一実施形態では、サブフレームは、第２の連結部を周方向に沿って案内するための円形ガイドを備えている。この実施形態では、接続点は、共通中心点に対して同一の一定距離を保って位置している。さらに、共通中心点は、円形ガイドの中心点と実質的に対応している。
【００４８】
代替的に、サブフレームは、複数の湾曲ガイドを備えていてもよい。各湾曲ガイドは、接続部材の第２の連結部を案内するように配置されている。これによって、各第２の連結部は、特定の湾曲ガイドに割り当てられることになる。この場合、湾曲は、円またはその一部に対応しており、各円の中心は、共通中心点と一致している。しかし、この構成によって、接続点と共通中心点との間の距離を異ならせることができる。換言すれば、湾曲ガイドの各々は、互いに異なる半径を有する円またはその一部を規定することができることになる。
【００４９】
いずれの場合であっても、サブフレームは、キャビンに固定して接続されており、各第２の連結部は、円形ガイド内において案内されることになる。この場合、各第２の連結部は、円形ガイドおよびキャビンに周方向において係合するための個々に制御可能なアクチュエータを備えているとよい。しかし、このようなアクチュエータは、その円形ガイド自体に配置されていてもよい。
【００５０】
さらに他の実施形態では、各個々に制御可能なアクチュエータは、個別のギアを駆動させるように構成されており、キャビンおよび／または円形ガイドは、その周囲に配置された湾曲した歯付きバーを備えている。
【００５１】
歯付きバーとギアとの間の係合は、直接的であってもよいし、またはモーションプラットフォームが、ギアの各々と歯付きバーとの間に伝達をもたらすノッチ付きベルトまたは歯付きベルトを備えていてもよい。
【００５２】
次に、可能な実装例について、さらに詳細に説明する。直立支柱および接続部材の数について制限されていないが、３つの同一の接続部材および３つの同一の直立支柱に関連して、これらの実装例を説明する。さらに、各実装例は、６つの自由度、すなわち、ｘ，ｙ，およびｙ方向における直進運動、ピッチ、ロール、およびヨーをもたらすように構成されている。これらの実装例は、表１に示されている。
【００５３】
ここでは、左欄の数字は、実装例を番号によって示している。「＋」の符号は、特定の個々に制御可能なアクチュエータが配置されていることを示している。具体的なアクチュエータの配置は、以下の通りである。
【００５４】
「アクチュエータ／垂直／直立支柱」は、アクチュエータが、関連する第１の連結部の垂直変位をもたらすために、接続部材または直立支柱に配置されているかどうかを示している。
【００５５】
「アクチュエータ／旋回／直立支柱」は、アクチュエータが、第１の連結部を直立支柱に対して旋回させるために、接続部材または直立支柱に配置されているかどうかを示している。
【００５６】
「アクチュエータ／サブフレーム−キャビン間」は、アクチュエータが、サブフレームとキャビンとの間の相対運動、例えば、キャビンに対する接続点の運動をもたらすために、サブフレームまたはキャビンに配置されているかどうかを示している。
【００５７】
「アクチュエータ／アーム長さ」は、アクチュエータが、アーム長さを変化させるために、直立支柱または接続部材に配置されているかどうかを示している。
【００５８】
「アクチュエータ／キャビンの回転」は、アクチュエータが、キャビンをサブフレームに対して回転させるために、キャビン内またはサブフレーム上に配置されているかどうかを示している。「アクチュエータ／サブフレーム−キャビン間」との違いは、「アクチュエータ／サブフレーム−キャビン間」が、前述したように、モーションプラットフォームのポジショニングを変化させるためにも用いられることである。
【００５９】
右欄には、モーションプラットフォーム内のアクチュエータの総数が示されている。この数は、３つの直立支柱および３つの接続部材を有するモーションプラットフォームに基づいている。
【００６０】
【表１】
0005960698.tif 000002
【００６１】
第１の実装例（１＿１＆１＿２）では、各接続部材のアームの長さは、一定であり、第１の連結部は、直立支柱に対して旋回可能であり、接続点は、共通中心点に対して移動可能であり、各第２の連結部は、対応するアームとサブフレームとの間の運動に関連する３つの回転軸を備えている。
【００６２】
第２の実装例（２＿１−２＿３）では、各アームの長さは、可変であり、第１の連結部は、直立支柱に対して旋回可能であり、接続点は、共通中心点に対して移動可能であり、各第２の連結部は、対応するアームとサブフレームとの間の運動に関して２つのみの回転軸を備えている。
【００６３】
第３の実装例（３＿１＆３＿２）では、各アームの長さは、可変であり、第１の連結部は、対応する直立支柱に対して旋回することができず、接続点は、共通中心点に対して移動可能であり、各第２の連結部は、対応するアームとサブフレームとの間の運動に関する３つの回転軸を備えている。
【００６４】
第４の実装例（４＿１＆４＿２）では、各アームの長さは、可変であり、第１の連結部は、直立支柱に対して旋回可能であり、接続点は、共通中心点に対して固定されており、各第２の連結部は、対応するアームとサブフレームとの間の運動に対する３つの回転軸を備えている。一実施形態では、接続部材の少なくとも１つのアームの長さは、調整可能になっている。従って、一定のアーム長さおよび可変アーム長さを有する接続部材の組合せが可能である。
【００６５】
実装例２＿ｘ、３＿ｘ、および４＿ｘでは、アーム長さは、可変である。可変アーム長さを有するモーションプラットフォームの可能な実施形態は、鋏状に互いに絡み合わされてヒンジ接続された複数のアーム部分を備えている。アームは、第１の端アーム部および第２の端アーム部を有している。アームの長さは、第１および第２の端アーム部間の距離をアームの長さ方向と直交する方向において変化させることによって、調整することができる。
【００６６】
さらに他の実施形態では、接続部材の少なくとも１つの第１の連結部は、第１および第２の端アーム部を関連する直立支柱に移動可能に連結するために、前記第１の端アーム部および前記第２の端アーム部に対して個別の連結部を備えている。第１および第２の端アーム部の少なくとも１つを直立支柱に沿って移動させるために、個々に制御可能なアクチュエータをアームまたは関連する直立支柱に配置させることができる。しかし、個々に制御可能なアクチュエータを、第１および第２の端アーム部ごとに、アームまたは関連する直立支柱に配置することによって、第１および第２の端アーム部を直立支柱に沿って個々に互いに移動させることができる。これによって、アーム長さを変化させる能力および第１の連結部の垂直位置を変化させる能力が、同時に得られることになる。
【００６７】
他の実施形態では、表１に示されていないが、接続部材は、各々、伸縮性アームの形態にある可変長さを有するアームを備えている。アームは、第１の連結部によって直立支柱に接続されている。このような連結部は、アームと対応する直立支柱との間の運動に関連する単一の回転軸を有している。伸縮可能なアームは、管状部内に受け入れられるロッドを備えている。第２の連結部は、この場合、ロッドと管状部との間の連結部に対応している。さらに、接続点は、ロッドが管状部内に受け入れられる開始点である。接続部材の伸縮可能なアームは、共通中心点に向かって延在しており、該共通中心点において、ヒンジ装置を用いて互いにヒンジ接続されている、この装置は、互いに対して旋回するために、伸縮可能なアームに対して１つの回転軸をもたらしている。ただし、２つ以上の回転軸も排除されるものではない。この実施形態では、伸縮可能なアームは、サブフレームおよび関連する接続部材の一部である。例えば、接続部材は、該ロッドから構成されており、管状部は、サブフレームの一部と見なすことができる。これらの２つが交差する点は、接続点と称される。この実施形態におけるキャビンは、通常、ヒンジ装置に対して、好ましくは、旋回可能に接続されている。また、この実施形態では、可能な自由度は少なくなるが、接続点は互いに離間しており、共通中心点に対して移動できるようになっている。
【００６８】
実装例１＿１，２＿１，２＿３，３＿２に関して、キャビンを回転させるための個別のアクチュエータ（すなわち、「アクチュエータ／キャビンの回転」）は、キャビンをその軸を中心として十分に回転させねばならない。これは、接続点が移動することができない第４の実装例にも当てはまる。これらの実装例では、キャビンは、追加的なアクチュエータなしでは、静止フレームに対して十分な回転を行うことができない。
【００６９】
前述の実装例のいくつかでは、アクチュエータの組合せが用いられてもよい。例えば、実装例２＿２，２＿３は、組み合わされてもよい。このような場合、アーム長さを変化させるために直立支柱に配置された１つのアクチュエータは、垂直変位用のすでに存在しているアクチュエータと組み合わさっているが、キャビンをサブフレームに対して回転させるためにサブフレームに配置された２つのアクチュエータと組み合わされてもよい。当業者であれば、モーションプラットフォームのアクチュエータの数、所望の運動の種類、および自由度が適合している限り、アクチュエータの種々の組合せが可能であることを理解するだろう。
【００７０】
前述したように、もし接続点が共通中心点に対して一定の距離を保ちながら該共通中心点に対して移動可能であるなら、６つのアクチュエータを用いて、６つの自由度を得ることができる。しかし、現実の問題として、７つのアクチュエータに代わって、６つのアクチュエータが用いられるかどうかは、アクチュエータの位置に依存している。
【００７１】
直立支柱および接続アームを実質的に同じように構成すると、有利である。これによって、モーションプラットフォームを同様の構成要素、例えば、同じ接続部材および同じ直立支柱を用いて作製することができる。その結果、組立プロセスの複雑さが緩和され、各構成要素を作製するためのコストをスケールメリットによって低減させることができる。
【００７２】
もしモーションプラットフォームが３つの直立支柱のみおよび３つのみの接続部材を備えているなら、最小の構成ではないにしても、安定したモーションステーションを実現することができる著しく縮小された構成が得られることになる。
【００７３】
一実施形態では、モーションプラットフォームは、モーションプラットフォームの各アクチュエータを個々に制御する制御装置を備えている。このような制御装置は、所定のモーションシーケンスが行なわれるようにプログラム化可能であるとよい。可能な商業的実施形態として、例えば、催事会場またはアミューズメントパークのアトラクションが挙げられる。
【００７４】
本発明は、前述のモーションプラットフォームを備える航空機シミュレータも提供している。加えて、このシミュレータは、モーションプラットフォームのキャビン内に配置されるジョイステックのような手動操作可能な制御要素を備えている。前記制御装置は、前記制御要素の操作に応じてモーションプラットフォームの各アクチュエータを制御するように構成されている。
【００７５】
シミュレータは、モーションプラットフォームのポジショニングおよび方位によって、映像を表示するディスプレイシステムと組み合わされていてもよい。
【００７６】
さらに他の態様によれば、本発明は、少なくとも３つの直立支柱を有する静止フレームと、静止フレーム内に実質的に配置されたサブフレームと、各直立支柱をサブフレームにそれぞれの接続点において接続するための少なくとも３つの接続部材と、サブフレームに接続されており、人を収容するのに適するようになっているキャビンと、複数のアクチュエータとを備えるモーションプラットフォームに関する。サブフレーム、接続部材、およびキャビンは、互いに接合された構造体を形成しており、この構造体は、該構造体に係合された複数のアクチュエータによって、静止フレームに対する前記キャビンの直進運動、およびピッチ、ヨー、およびロールからなる群の少なくとも１つを可能とするように構成されている。さらに、サブフレームおよび接続部材は、使用中、接続点の各々がサブフレームの共通中心点に対して実質的に一定の距離にあるように構成されている。さらに、使用中、接続点は、共通中心点と接続点の各々との間の距離を実質的に一定に保ちながら、互いに対してかつ共通中心点に対して移動可能になっている。このモーションプラットフォームは、ここまでに述べた特徴のいずれかによって、さらに特徴付けられるようになっていてもよい。
【００７７】
次に、添付の図面を参照して、実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明によるモーションプラットフォームの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の実施形態の底斜視図である。
【図３】キャビンが省略されている、図１の実施形態を示す斜視図である。
【図４】図１の実施形態のサブフレームと接続部材との接続を示す詳細図である。
【図５Ａ．５Ｂ】図１の実施形態の側面図および上面図である。
【図６】サブフレームが円形ガイドを備えている、図１の実施形態と同様のモーションプラットフォームを示す斜視図である。
【図７Ａ−７Ｃ】アーム長さが可変になっている、本発明によるモーションプラットフォームのさらに他の実施形態を示す斜視図である。
【図８Ａ．８Ｂ】アーム長さが可変になっており、接続部材が直立支柱の周りに回転することができないようになっている、本発明によるモーションプラットフォームのさらに他の実施形態を示す斜視図である。
【図９Ａ−９Ｅ】図１〜図８のモーションプラットフォームの実施形態に重量補償をもたらす種々の方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００７９】
図１〜図５Ｂは、本発明によるモーションプラットフォームの実施形態を示している。このモーションプラットフォームは、支持面１１に固定して接続された３つの直立支柱１０を備えている。サブフレーム３０が、直立支柱１０によって画定された空間内に実質的に配置されている。サブフレーム３０は、接続部材２０によって直立支柱１０に接続されている。これらの部材は、各々、第１の連結部２１、アーム２２、および第２の連結部２３からなっている。図１において、第１の連結部２１は、アーム２２に一体に接続されており、直立支柱１０に回転可能に連結されている。第１の連結部２１は、直立支柱１０を包囲するリング形状を有している。
【００８０】
第２の連結部２３は、サブフレーム３０に接続されている。サブフレーム３０は、図２において、第１のさらなるアーム３１を備えている。サブフレーム３０は、キャビン４０に接続されている。モーションプラットフォームのユーザーは、キャビン４０内のシート４４に着座することができるようになっている。さらに、ディスプレイシステム４５が、配置されており、このディスプレイシステム４５上に、シミュレートされた航空機の架空の環境を表す映像が、ユーザーのために示されるようになっている。
【００８１】
第１の連結部２１を直立支柱１０の上下に移動させるために、プーリーシステムが用いられている。このシステムは、駆動ホイール１３を駆動するアクチュエータ１２を備えている。ケーブル１４が、駆動ホイール１３とプーリー１５との間に延在している。ケーブル１４は、接続部材２０の第１の連結部２１に接続されている。駆動ホイール１３によって、接続部材２０を上下に移動させることができる。各直立支柱１０には、個々に制御可能な別々のアクチュエータ１２が設けられている。さらに、バランスの取れたシステムを得るために、カウンターウエイトがケーブル１４に接続されていてもよい。これによって、アクチュエータ１２が第１の連結部２１をより容易に移動させることができるという利点が得られることになる。
【００８２】
図２にさらに詳細に示されているサブフレーム３０は、ヒンジ付き接続部３２によって相互に連結された第１のさらなるアーム３１を備えている。この接続部は、共通中心点Ａと一致している。さらなるアーム３１は、共通中心点Ａから、第１のさらなるアーム３１が第２の連結部２３に接続されている点に向かって、延在している。これらの点は、接続点Ｂと称されている。図１〜図５Ｂにおいて、３つの互いに異なる接続点Ｂが、３つの互いに異なる第１のさらなるアーム３１に対応して示されている。
【００８３】
共通中心点Ａと接続点Ｂの各々との間の距離が一定であることに留意されたい。さらに、ヒンジ付き接続部３２によって、第１のさらなるアーム３１は、共通中心点Ａに対して回転することができる。従って、これらの接続点Ｂは、共通中心点Ａに対して一定の距離を保ちながら、共通中心点Ａに対して移動することができる。
【００８４】
キャビン４０は、サブフレーム３０に回転可能に連結されている。湾曲した歯付きバー４１が、キャビン４０の周囲に沿って配置されており、アクチュエータ４３によって駆動可能になっているギア４２に係合されている。アクチュエータ４３は、第１のさらなるアーム３１に配置されている。図１のモーションプラットフォームは、個々に制御可能になっている３つのアクチュエータ４３を備えている。
【００８５】
もし全てのアクチュエータ１２が同一速度で作動されたなら、接続部材２０、サブフレーム３０、およびキャビン４０からなるシステムの全体が、上昇するかまたは下降するかのいずれかである。しかし、もしこれらアクチュエータ１２が同一速度で駆動されていないなら、接続部材２０、サブフレーム３０、および／またはキャビン４０は、接続部材２０の互いに異なる垂直方向の位置に応じて、それらのポジショニングを変更せざるを得なくなる。例えば、接続部材２０は、対応する直立支柱１０に対して回転することになり、サブフレーム３０は、直進運動のみならず、ピッチ運動、ヨー運動、またはロール運動を変化させることになる。
【００８６】
同様の考慮事項が、アクチュエータ４３にも当てはまる。同時にかつ同一速度で駆動された場合、キャビン４０は、第１のさらなるアーム３１の再ポジショニングを誘導することなくまたは必要とすることなく、サブフレーム３０に対して回転することになる。しかし、同時に駆動されない場合、接続部材２０、キャビン４０、および第１のさらなるアーム３１は、それらを再ポジショニングせざるを得なくなり、その結果、例えば、直進運動がもたらされることになる。
【００８７】
航空機に関連する種々の運動、すなわち、直進運動、ピッチ、ロール、およびヨーがシミュレートされることを確実なものとするために、第１の連結部２１および第２の連結部２３は、システムに対して適切な数の自由度をもたらさねばならない。図１から、第１の連結部２１は、直立支柱１０を中心とする回転および上下運動しか行うことができないことが明らかである。しかし、第２の連結部２３は、図４にさらに詳細に示されているように、３つの回転軸をもたらしている。これらの回転軸は、それぞれ、符号２４，２５，２６によって示されている。
【００８８】
図１〜図５Ｂに示されている実施形態は、表１の実装例１＿２に対応している。該表を用いると、アクチュエータ４３を、直立支柱１０に対する接続部材２０の回転角を定めるために接続部材２０に配置されたアクチュエータと置き換えることによって、同様の機能が達成されることが明らかである。換言すれば、直立支柱１０に対する接続部材２０の所定の位置によって、サブフレーム３０の単一のポジショニングがもたらされることになる。しかし、この場合、もしこのような機能性が望ましいなら、キャビンを回転させるために、余分のアクチュエータが必要である。このようなモーションプラットフォームは、表１の実装例１＿１に対応している。
【００８９】
図６は、第１のさらなるアーム３１が円形ガイド１３１に置き換えられた代替的な実施形態を示している。円形ガイド１３１内において、第２の連結部１２３が案内されるようになっている。また、この実施形態でも、接続点Ｂは、共通中心点Ａに対して移動可能になっている。図６において、円形ガイド１３１は、サブフレーム１３０を構成している。このサブフレームは、キャビン１４０に一体的に接続されている。
【００９０】
図６において、各第２の連結部１２３は、円形ガイド１３１および／またはキャビン４０に周方向において係合する個々に制御可能なアクチュエータ１４３を備えている。この目的を達成するために、キャビンおよび／または円形ガイドは、その周囲に配置された湾曲した歯付きバー１４１を備えている。各アクチュエータ１４３は、円形ガイド１３１に係合するギア１４２を駆動するようになっている。しかし、ノッチ付きベルトまたは歯付きベルト（図示せず）を用いて、各アクチュエータを歯付きバー１４１に連結させることも可能である。この場合、ギア１４２は、歯付きまたはノッチ付きバー１４１から離れて配置されることになる。
【００９１】
図６のモーションプラットフォームは、図１のモーションプラットフォームと同様に作動されるようになっている。システムの６つのアクチュエータを個々に制御することによって、どのような所望の運動も達成することができる。
【００９２】
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明によるモーションプラットフォームの別の実施形態を示している。図７Ａでは、接続部材２２０のアーム２２２は、複数のアーム部から構成されている。これらのアーム部は、ヒンジ２２４を用いて、鋏のように互いに絡み合わされてヒンジ接続されている。アーム２２２は、第１の端アーム部２２２＿１および第２の端アーム部２２２＿２を有している。アーム２２２の長さは、第１の端アーム部２２２＿１と第２の端アーム部２２２＿２との間の距離をアーム２２２の長さ方向と直交する方向において変化させることによって、調整可能になっている。
【００９３】
各端アーム部２２２＿１，２２２＿２は、個別の連結部２２１＿１，２２１＿２を用いて直立支柱２１０に接続されている。個別の連結部２２１＿１，２２１＿２は、一緒になって、第１の連結部２２１を形成している。連結部２２１＿１，２２１＿２の各々は、専用のプーリーシステム（図示せず）を用いて、直立支柱２１０の上下に駆動されるようになっているとよい。アーム２２２の長さは、連結部２２１＿１，２２１＿２を互いに対して移動させ、接続部材２２０を鋏のように作動せることによって、変化させることができる。さらに、図１の実施形態と同様、連結部２２１＿１，２２１＿２は、直立支柱２１０に対して旋回可能になっている。
【００９４】
図１の実施形態と比較して、自由度が増えている。すなわち、アーム長さを変化させることができる。その結果、図７Ｂに示されているように、第２の連結部２２３は、２つの回転軸２２５，２２６しか有していない。この実施形態の残り、すなわち、サブフレームおよびキャビンは、図１の実施形態と同様に配置することができる。
【００９５】
図７Ａの実施形態の操作は、第１の連結部２２１の連結部２２１＿１，２２１＿２を直立支柱２１０の上下に移動させるための個別のアクチュエータを用いることによって、達成されることになる。しかし、キャビン２４０を回転させるために、追加的なアクチュエータが必要である。このような実施形態は、表１の実装例２＿３に対応している。
【００９６】
アクチュエータは、図１におけるのと同様に配置されてもよい。この場合、連結部２２１＿１，２２１＿２の１つのみが、直立支柱２１０に配置されたアクチュエータによって、上下に移動するように作動されることになる。これらのアクチュエータは、第１のさらなるアーム２３１上のアクチュエータと組み合わされてもよい。これらの６つのアクチュエータを個々に制御することによって、モーションプラットフォームは、完全に制御されることになる。このような実施形態は、表１の実装例２＿２に対応している。
【００９７】
第１のさらなるアーム２３１上への配置に代わって、アクチュエータは、直立支柱２１０に対する接続部材２２０の回転角を定めるように設けられてもよい。このような実施形態は、表１の実装例２＿１に対応している。しかし、実装例２＿３と同じように、必要に応じて、キャビン２４０を回転させるために、追加的なアクチュエータが必要である。
【００９８】
図７Ｃは、第２のさらなるアーム２３３が第１のさらなるアーム２３１と鏡像関係で配置されている、さらに他の実施形態を示している。第１のさらなるアーム２３１および第２のさらなるアーム２３３は、一緒になって、キャビン２４０が配置される空洞を画定するリブを形成している。
【００９９】
この実施形態では、接続部材２２２は、各々、２つのみのアーム部分２２２＿１、２２２＿２を備えている。２つの連結部２２１＿１，２２１＿２を用いて、接続部材を直立支柱２１０に連結するようになっている。
【０１００】
図７Ｃにおいて、さらなる共通中心点Ｃが示されている。キャビン２４０の回転軸は、共通中心点Ａと共通中心点Ｃとの間に延在している。
【０１０１】
図７Ｃの実施形態に基づいて、他の実施形態を実現することもできる。このような実施形態では、アーム部分２２２＿１，２２２＿２の１つが省略され、その結果として、アーム長さは、もはや変更することができなくなる。しかし、残りの連結部２２１＿１または２２１＿２は、直立支柱２１０の長軸と直交する軸を中心として、およびこの長軸と平行の軸を中心として、接続部材２２０を直立支柱２１０に対して枢動させることを可能にするように、構成されている。その結果、接続部材２２０を直立支柱２１０に対して傾斜位置に配置させることができる。モーションプラットフォームの残りは、図７Ｃの実施形態と同じであればよい。
【０１０２】
図８Ａおよび図８Ｂは、図７Ａの実施形態の変更形態を示している。ここでは、接続部材３２０は、直立支柱３１０に対して旋回することができない。この実施形態では、直立支柱３１０は、２つの平行部分３１０＿１，３１０＿２を備えている。第１の連結部３２１＿１，３２１＿２を両方の部分３１０＿１，３１０＿２に接続することによって、第１の連結部３２１は、もはや、全体して旋回することができない。その結果、第２の連結部３２３が、図７Ｂの第２の連結部と比較して、追加的な自由度をもたらさねばならない。第２の連結部３２３の回転軸３２５，３２６，３２７が、図８Ｂに示されている。
【０１０３】
図８Ａにおいて、アクチュエータ（図示せず）が、連結部３２１＿１，３２１＿２の１つに対して配置されている。さらなるアクチュエータ（図示せず）が、キャビン３４０と係合するために第１のさらなるアームに配置されている。このような実施形態は、表１の実装例３＿１に対応している。アクチュエータは、異なる箇所に配置されてもよい。例えば、各連結部３２１＿１，３２１＿２は、個々に作動されてもよい。しかし、この場合、キャビン３４０を回転させるために、別のアクチュエータが必要である。このような実施形態は、表１の実装例３＿２に対応している。
【０１０４】
図８Ａの実施形態と図７Ｃのアーム構成に基づいて、他の実施形態を実現させることができる。このような実施形態では、アーム部分３２２＿１，３２２＿２の１つが、図７Ｃと同じように省略され、その結果として、アーム長さは、もはや変更することができなくなる。しかし、残りの連結部３２１＿１または３２１＿２が、直立支柱３１０の長軸と直交する軸を中心として、およびこの長軸と平行の軸を中心として、接続部材３２０を直立支柱３１０に対して旋回させることができるように構成されている。その結果、接続部材３２０を直立支柱３１０に対して傾斜した位置に配置させることができる。モーションプラットフォームの残りは、図８Ａの実施形態と同じであればよい。
【０１０５】
ここまで説明してきた実施形態では、アクチュエータを用いて、第１の連結部を直立支柱の上下に移動させるようになっている。通常、これは、第１の連結部を、モータまたはエンジンによって駆動されるギアを周回するベルトまたは鎖に接続することによって、達成されるようになっている。モータまたはエンジンに、第１の連結部が移動していないときでさえ、永続的に加えられる負担を避けるために、カウントウエイトを用いることができる。
【０１０６】
図９Ａは、図１〜図８のモーションプラットフォームの実施形態に対する重量補償の第１の実施形態を示している。ここでは、第１の接続点４２１が、直立支柱４１０の上下に移動できるようになっている。第１の接続点４２１は、ケーブル４５０または他の接続要素を介して、補償ウエイト４５２に接続されている。ウエイト４５２に作用する重力によって、（接続点４２１自体および該接続点に接続された種々の構成要素の配分重量によって生じる）第１の接続点に加えられる下向き力が補償されることになる。
【０１０７】
ケーブル４５０は、事実上、例えば、図１のケーブル１４と同じケーブルであってもよいし、または重量補償のための専用の別のケーブルまたはベルトであってもよいことに留意されたい。
【０１０８】
ケーブル４５０は、プーリー４５１を周回している。プーリー４５１は、直立支柱４１０に対する一定の位置に回転可能に取り付けられている。
【０１０９】
重量補償によって、アクチュエータ、例えば、図１のアクチュエータ１２は、接続点４２１に加えられる下向き力を補償するために連続的に駆動する代わりに、質量４５２および接続点４２１を加速するのみでよいことになる。
【０１１０】
しかし、前述の手法の欠点は、もし接続点４２１が直立支柱４１０に沿って直進運動する必要がある場合、接続点４２１および質量４５２の両方を加速する必要があることである。
【０１１１】
図９Ｂは、この問題への解決策を示している。この図では、接続点４２１に加えられる下向き力を補償するのに必要な力をもたらすために、バネ４５３が用いられている。バネを用いる欠点は、バネによって加えられる力が、バネが変形する程度に依存することである。換言すれば、バネによって加えられる力は、第１の接続点４２１の運動の全体にわたって一定ではない。さらに、直立支柱４１０は、数メートル上方に延在することもあるが、これに対応する物理的な長さのバネを要求することは、実用的ではない。
【０１１２】
この問題は、図９Ｂにおいて、プーリー４６０〜４６３を備えるプーリーシステムを用いることによって、解決されている。ここでは、プーリー４６０，４６２は、一定位置を有している。プーリー４６１，４６３は、バネ４５３に接続されたビーム４６５を介して一緒に接続されている。その結果、プーリー４６１，４６３は、垂直方向に直進運動することができる。ケーブル４５０の一端は、例えば、位置４６４においてフレームに固定されている。
【０１１３】
図９Ｂの実施形態の利点は、バネ４５３を第１の接続点４２１が移動する距離の１／４しか移動させる必要がないことである。その結果、システムの運動範囲が改良され、バネ４５３に対する物理的要件が緩和されることになる。しかし、プーリーシステムに起因して、力のバランスを得るために、バネ４５３によってビーム４６５に加えられる力が、接続点４２１に加えられる下向き力の４倍になることに留意されたい。
【０１１４】
図９Ｃは、多数の第１の接続点が同一の直立支柱を上下するようになっている実施形態、例えば、図７〜図８に示されている実施形態に適する重量補償の実施形態を示している。ここでは、接続点４２１＿１，４２１＿２は、ケーブル４５０を介してウエイト４５２に接続されている。ケーブル４５０は、プーリー４７０，４７１，４７２，４７３を周回しており、このうち、プーリー４７２のみが垂直方向に移動可能になっている。このプーリー構成の利点は、第１の接続点４２１＿１，４２１＿２が、例えば、キャビンの水平移動中に、それらの中心点を一定に保って、互いに対して移動するときはいつでも、質量４５２は、静止しており、加速される必要がないことである。
【０１１５】
図９Ｄは、多数の第１の接続点が直立支柱に接続されている、図９Ｂに示されている解決策と同様の解決策を示している。図９Ｄでは、プーリー４７１，４７２，４７４，４７６は、一定の位置にある。プーリー４７３，４７５は、図９Ｂのプーリー４６１，４６３と同様、ビーム４６５と共に垂直方向に移動するようになっている。
【０１１６】
図９Ｅは、図９Ｂに示されている解決策と同様の解決策を示している。しかし、この図では、２つのホイール４８０，４８１が用いられている。ホイール４８０，４８１は、これらのホイール４８０，４８１のそれぞれに固定して接続された歯４８２，４８３を介して、互いに係合されている。
【０１１７】
図９Ｅでは、ケーブル４５０は、ホイール４８０を周回している。これによって、第１の接続点４２１が移動するとき、ホイール４８０が回転することになる。また、ホイール４８１が、相互に係合した歯４８２，４８３を介して、回転することになる。歯４８２，４８３間のギア比は、ホイール４８１がホイール４８０よりもわずかしか回転しないように設定されている、従って、ホイール４８１を周回しているケーブル４８４は、ケーブル４５０よりもわずかしか移動しない。図９Ｅに示されているように、ケーブル４５０，４８４が周回しているそれぞれの有効半径は、ホイール４８０とホイール４８１との間で異なっている。
【０１１８】
前述したように、ケーブル４８４は、第１の接続点４２１の対応する直進運動よりも極めてわずかしか移動しない。従って、図９Ｂと同様、バネ４５３の物理的要件が緩和されることになる。多くのギアを用いることによって、この効果を増大させることができる。同様の手法が、例えば、図９Ｃに示されているような、多くの第１の接続点が同一の直立支柱に用いられている実施形態に適用されてもよい。このような場合、ギアに基づく重量補償方法を、例えば、各第１の接続点に個々に適用することができる。例えば、図９Ｃのプーリー４７１，４７３は、各々、図９Ｅに示されている一連の連結されたホイール４８０，４８１に置き換えられてもよい。このような場合、ケーブル４５０を適切に案内するために、補助プーリーが用いられるとよい。
【０１１９】
前述した実施形態では、共通中心点Ａは、キャビンの回転軸と一致していた。さらに、共通中心点Ａは、第１のさらなるアームのヒンジ付き接続点とも一致していた。しかし、当業者であれば、この選択が構造的な利点を有しているにもかかわらず、回転軸は、共通中心点からずれて配置されてもよいし、および／またはヒンジ付き接続部は、固定された接続部に置き換えられてもよいことを理解するだろう。ただし、後者の場合、第１および／または第２の連結部は、自由度の損失に応じるように構成されていなければならない。
【０１２０】
以上、本発明をその実施形態を用いて説明してきた。当業者であれば、これらまたは他の実施形態に対する種々の修正が、添付の請求項に記載されている保護の範囲から逸脱することなく、行われてもよいことを理解するだろう。
【０１２１】
例えば、このモーションプラットフォームおよびシミュレータは、他の装置、例えば、一般的に、自動車または原動機付き乗物、例えば、乗用車またはオートバイルの運動または挙動をシミュレートするために用いられてもよい。しかし、このモーションプラットフォームおよびシミュレータは、ボート、ヘリコプターなどをシミュレートするために用いられてもよい。さらに、このモーションプラットフォームおよびシミュレータは、一般的に、対象物に運動を与えるためにのみ用いられてもよい。後者の場合、キャビンは、該対象物を収容する働きをする。キャビンは、必ずしも人を収容する大きさを有していなくてもよい。このような場合、キャビンが省略されてもよい。何故なら、該対象物を、好ましくは離脱可能に、サブフレームに接続することができるからである。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図９Ｅ】
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