(57)【要約】【課題】本発明は、エンドエフェクタの動揺中心を、機構的に、被験者が実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点（被験者の頭部から腰の付近）に合せる事、及び、被験者の頭部から腰付近の任意の位置に調整可能とすることにより、従来のシミュレータに比べ、より現実に近い加速度感を被験者に与え、且つ、シミュレータ酔いに対する機構的対策を講じる事でより長時間のシミュレーション試験が可能なシミュレータおよびシミュレーション方法を提案することを目的とする。【解決手段】動揺機構２に自在継手４を介してエンドエフェクタ３が連結され、動揺機構２を制御して被験者Ｍに動揺を体感させるシミュレータ１において、エンドエフェクタ３側の自在継手４を被験者用着座シート１２の頭部１２ａレベルに配置することを特徴とするシミュレータ。【選択図】図１
2008185798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動揺機構に自在継手を介してエンドエフェクタが連結され、動揺機構を制御して被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタ側の自在継手を被験者用着座シートの頭部レベルに配置することを特徴とするシミュレータ。
【請求項２】
ベースフレームとエンドエフェクタとの間に、自在継手を介して複数のアクチュエータを連結し、各アクチュエータを制御してエンドエフェクタ上のキャビン内の被験者用コックピットを動揺させる動揺機構を具え、被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタにキャビンフレームを立設し、被験者用着座シートの頭部レベルのキャビンフレーム位置にアクチュエータとの自在継手を配置することを特徴とするシミュレータ。
【請求項３】
ベースフレームとエンドエフェクタとの間に、自在継手を介して複数のアクチュエータを連結し、各アクチュエータを制御して被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタの下面に被験者用コックピットを固定し、被験者用コックピット内に被験者用着座シートを具えることを特徴とするシミュレータ。
【請求項４】
前記キャビン又は被験者用コックピット又は被験者用着座シートが昇降可能であることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のシミュレータ。
【請求項５】
前記エンドエフェクタ側の自在継手とアクチュエータのロッド先端部とがスライド調整可能であることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載するシミュレータ。
【請求項６】
前記エンドエフェクタ、又は、エンドエフェクタ上に載置するコックピット支持ベース、に旋回機構が内蔵されていることを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のシミュレータ。
【請求項７】
前記被験者用着座シート、又は、被験者用着座シートの固定床が旋回可能となっていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のシミュレータ。
【請求項８】
前記動揺機構が６本の直動アクチュエータを具えた６軸モーションベースであることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のシミュレータ。
【請求項９】
前記シミュレータが車両又は航空機等の運転操作時の加速度を擬似体感させるものであることを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載のシミュレータ。
【請求項１０】
ベースフレームとエンドエフェクタとの間に、自在継手を介して複数のアクチュエータを連結し、各アクチュエータを制御して被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタの下面に被験者用コックピットを固定し、被験者用コックピット内に被験者搭乗台を具えると共に、被験者搭乗台が上下昇降可能であることを特徴とするシミュレータ。
【請求項１１】
請求項４又は５に記載のシミュレータにより、被験者用着座シートの高さ位置を任意の位置に変更してシミュレーションを行うことを特徴とするシミュレーション方法。
【請求項１２】
請求項４又は５に記載のシミュレータにより、被験者の身長に応じて被験者用着座シートの高さ位置を設定した後、シミュレーションを行うことを特徴とするシミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライビングシミュレータやフライトシミュレータ等のシミュレータおよびシミュレーション方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１〜４に示す従来のシミュレータ（ドライビングシミュレータ、フライトシミュレータ等）は、例えば、図７に示すように、動揺機構２である６軸モーションベース（スチュワートプラットホーム）上に被験者用コックピット６（操縦席等）を設置し、車両や航空機等の運転操作環境（運転操作に応じた加速度を被験者に体感させる）を模擬する機構を採用していた。この従来技術における加速度模擬の概略手法は、以下のとおりである。
（従来技術に於ける加速度模擬の概略手法）
（ａ）被験者の操舵により模擬すべき発生加速度を演算する。
（ｂ）模擬加速度を実現する為の６軸モーションベース部のエンドエフェクタ３の並進量、傾斜量を演算する。
（ｃ）（ｂ）で演算されたエンドエフェクタ３の並進量、傾斜量に応じて６軸モーションベースを構成している６本の直動アクチュエータ５を伸縮させる。
（ｄ）（ｃ）で発生させた並進運動による加速度及び傾斜によって生じる重力加速度の傾斜成分が被験者に作用する。
上記の従来手法で加速度模擬を行う際の課題は、以下のとおりである。
（従来技術に於ける課題）
（ｅ）６軸モーションベースのエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂが、エンドエフェクタ３上にある為、操作者（被験者）への加速度作用点Ａが、実際の車両や航空機の運転時に於けるものと異なることから、
・操作量に対して模擬される加速度への違和感を感じる。
・上記の違和感を過度に被験者が感じる場合は、被験者が、シミュレータ酔いを起こす。
・上記シミュレータ酔いにより、シミュレーション試験の時間が制約される。
等の問題が生じる。
（ｆ）（ｅ）を回避する為、被験者が実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点（頭部から腰の付近）を、制御上のエンドエフェクタ３動揺中心Ｂとする手法を採った場合、
・動揺中心Ｂがエンドエフェクタ３上にある場合に比べ、６軸モーションベースのアクチュエータ伸縮量が大きくなる為、エンドエフェクタ３の動作範囲が狭くなる（模擬できる加速度の範囲が狭くなる）。
【０００３】
シミュレータに於いて車両又は航空機の加速度模擬の典型パターンとして、モーションベースの傾斜により重力加速度の傾斜成分を被験者に作用させる場合での従来型モーションベースの動揺方法を図８（ａ）、（ｂ）に示す。
従来型モーションベースに於いて、エンドエフェクタ３のベースの動揺中心Ｂを動揺の中心としてエンドエフェクタ３を傾斜させた場合を図８（ａ）に示す。この場合、エンドエフェクタ３のベース上の傾斜中心（動揺中心Ｂ）と被験者への加速度作用点Ａ（被験者が加速度を主として感じる部位、図中では頭部付近に設定）の位置が異なっている。
この為、エンドエフェクタ３の傾斜のみの動揺では、被験者の加速度作用点Ａもエンドエフェクタ３の傾斜に従って、車両後方向へ移動してしまう。
これにより、被験者は、本来必要とした傾斜による重力加速度の傾斜成分以外に、加速度作用点が車両後方へ傾けられる頭部変動の角加速度成分を感じてしまい、実際の車両運転時とは異なる事（違和感）を感じてしまうことになる。
従来型モーションベースに於いて、被験者への加速度作用点を動かさないように、エンドエフェクタ３のベースを動揺させた場合を図８（ｂ）に示す。この場合は、被験者への加速度作用点を動かさずに、被験者を傾斜させる事となる。これは、被験者への加速度作用点Ａをエンドエフェクタベース制御上の動揺中心Ｂとする動揺方法となる。
上記の動揺方法に於いては、エンドエフェクタ３のベースを傾斜させる動作に加えて、被験者への加速度作用点Ａを動かさない様にする為の車両上方向及び前方向のエンドエフェクタ３の動作も必要になる。
この様な動作を行うため、エンドエフェクタ３のベースの傾斜に必要なアクチュエータ５伸縮量に加え、エンドエフェクタ３を上方向、前方向に動かす為のアクチュエータ５伸縮量が必要となる。
従って、或る加速度をエンドエフェクタ３の傾斜により模擬する場合に、傾斜以外に並進運動も必要となることから、本来有しているモーションベースの動揺範囲を最大限有効に利用する事が、出来ない状態となっている事が判る。
なお、図７中、４、４ａは自在継手、８はコックピット支持ベース、９はキャビン、１１はベースフレーム、１３は映像スクリーンである。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２９３０９４号公報（図１）
【特許文献２】特開平８−２４８８７２号公報（図１）
【特許文献３】特開２００１−６６９８１号公報（図１）
【特許文献４】特開平２００１−２１５８６７号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、エンドエフェクタの動揺中心を、機構的に、被験者が実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点（被験者の頭部から腰の付近）に合せる事、及び、被験者の頭部から腰付近の任意の位置に調整可能とすることにより、従来のシミュレータに比べ、より現実に近い加速度感を被験者に与え、且つ、シミュレータ酔いに対する機構的対策を講じる事でより長時間のシミュレーション試験を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するために、以下の（１）〜（１２）の手段を採用する。
（１）動揺機構に自在継手を介してエンドエフェクタが連結され、動揺機構を制御して被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタ側の自在継手を被験者用着座シートの頭部レベルに配置することを特徴とするシミュレータ。
上記手段を換言すれば、被験者用着座シートの頭部レベルをエンドエフェクタ側の自在継手位置となるように配置することである。
（２）ベースフレームとエンドエフェクタとの間に、自在継手を介して複数のアクチュエータを連結し、各アクチュエータを制御してエンドエフェクタ上のキャビン内の被験者用コックピットを動揺させる動揺機構を具え、被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタにキャビンフレームを立設し、被験者用着座シートの頭部レベルのキャビンフレーム位置にアクチュエータとの自在継手を配置することを特徴とするシミュレータ。
（３）ベースフレームとエンドエフェクタとの間に、自在継手を介して複数のアクチュエータを連結し、各アクチュエータを制御して被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタの下面に被験者用コックピットを固定し、被験者用コックピット内に被験者用着座シートを具えることを特徴とするシミュレータ。
（４）前記キャビン又は被験者用コックピット又は被験者用着座シートが昇降可能であることを特徴とする（１）ないし（３）の何れかに記載のシミュレータ。
（５）前記エンドエフェクタ側の自在継手とアクチュエータのロッド先端部とがスライド調整可能であることを特徴とする（１）ないし（４）の何れかに記載するシミュレータ。
【０００７】
（６）前記エンドエフェクタ、又は、エンドエフェクタ上に載置するコックピット支持ベース、に旋回機構が内蔵されていることを特徴とする（１）ないし（５）の何れかに記載のシミュレータ。
（７）前記被験者用着座シート、又は、被験者用着座シートの固定床が旋回可能となっていることを特徴とする（１）ないし（６）の何れかに記載のシミュレータ。
（８）前記動揺機構が６本の直動アクチュエータを具えた６軸モーションベースであることを特徴とする（１）ないし（７）の何れかに記載のシミュレータ。
（９）  前記シミュレータが車両又は航空機等の運転操作時の加速度を擬似体感させるものであることを特徴とする（１）ないし（８）の何れかに記載のシミュレータ。
（１０）ベースフレームとエンドエフェクタとの間に、自在継手を介して複数のアクチュエータを連結し、各アクチュエータを制御して被験者に動揺を体感させるシミュレータにおいて、エンドエフェクタの下面に被験者用コックピットを固定し、被験者用コックピット内に被験者搭乗台を具えると共に、被験者搭乗台が上下昇降可能であることを特徴とするシミュレータ。
（１１）（４）又は（５）に記載のシミュレータにより、被験者用着座シートの高さ位置を任意の位置に変更してシミュレーションを行うことを特徴とするシミュレーション方法。
（１２）（４）又は（５）に記載のシミュレータにより、被験者の身長に応じて被験者用着座シートの高さ位置を設定した後、シミュレーションを行うことを特徴とするシミュレーション方法。
【発明の効果】
【０００８】
（１）第１の手段は、エンドエフェクタ側の自在継手を被験者用着座シートの頭部レベルに配置しているので、従来、エンドエフェクタの平面上にあった動揺中心が、被験者用着座シートに座る被験者の頭部側に移動し、被験者の頭部付近が動揺中心となり、被験者が運転者である場合、運転の際に感じる加速度作用点とほぼ一致し、被験者は現実に近い動揺（揺動）や加速感を体感することになりシミュレータ酔いを起こす危険性を低減することが可能になり、従来に比べ長時間のシミュレーション試験を行うことができる。
運転操作を行わない被験者も、上記と同様に、現実に近い加速感を体感することになり、車両酔いを起こす危険性を低減できる。
なお、上記動揺中心は、エンドエフェクタ側の各自在継手中心を結んだ平面上の中心位置である。また、被験者が運転の際に感じる加速度作用点は、通常、被験者の頭部（耳部の三半規管）付近であるが、個人差があり、被験者の頭部から腰部位置で感じることもある。
（２）第２の手段は、キャビンフレームを介して、上記と同様、エンドエフェクタ側の自在継手を被験者用着座シートの頭部レベルに配置しているので、被験者用着座シートに着座する被験者の頭部付近が動揺中心となり、被験者が運転の際に感じる加速度作用点と一致し、被験者は現実に近い加速感を体感することになりシミュレータ酔いを起こす危険性を低減することが可能となり、従来に比べ長時間のシミュレーション試験を行うことができる。また、キャビンフレームに自在継手を設けているので、自在継手の配置高さ位置の設計自由度が高まる。
（３）第３の手段は、エンドエフェクタの下面に被験者用コックピットを固定し、被験者用コックピット内に被験者用着座シートを具えているので、エンドエフェクタと被験者用着座シートの頭部側とは、従来よりも近接し、被験者用着座シートに座る被験者の頭部近傍が動揺中心となり、被験者は現実に近い加速感を体感することができシミュレータ酔いを起こす危険性を低減することが可能となり、従来に比べ長時間のシミュレーション試験を行うことができる。
（４）第４の手段は、上記（１）〜（３）の作用効果を奏すると共に、キャビン又は被験者用コックピット又は被験者用着座シートが昇降可能であるので、昇降することにより、被験者をシミュレータ内の任意高さ位置に着座させることができ、個人差がある、被験者の体感加速度作用点を、動揺中心に正確に合わせることができる。また、異なる高さ位置に設定することで、被験者の運転視界良好性、又は、操作性、又は、疲労度などを比較試験することができる。
また、運転操作を行わない被験者も、上記と同様、昇降させて異なる高さ位置での乗車体験を行うことができ、種々の高さ位置での車両酔いの程度を試験研究することができる。
【０００９】
（５）第５の手段は、上記（１）〜（４）の作用効果を奏すると共に、エンドエフェクタ側の自在継手とアクチュエータのロッド先端部とがスライド調整可能であるので、スライド調整することにより、上記と同様、被験者をシミュレータ内の任意高さ位置に着座又は立たせることができ、個人差がある、被験者の加速度作用点を、動揺中心に正確に合わせることができる。また、異なる高さ位置に設定することで、被験者の運転視界良好性、又は、操作性、又は、疲労度などを比較試験することができると共に、上記（４）と併用することにより、より広範囲の高さ調整が可能となる。
また、運転操作を行わない被験者も、上記と同様、昇降させて異なる高さ位置での乗車体験を行うことができ、種々の高さ位置での車両酔いの程度を試験研究することができる。
（６）第６の手段は、上記（１）〜（５）の作用効果を奏すると共に、エンドエフェクタ、又は、エンドエフェクタ上に載置するコックピット支持ベース、に旋回機構が内蔵されているので、被験者の操舵に合わせたエンドエフェクタ、又は、コックピット支持ベースの旋回制御が簡単に行い得、被験者の模擬体験をより現実的に行い得ることができる。
（７）第７の手段は、上記（１）〜（６）の作用効果を奏すると共に、被験者用着座シート、又は、着座シートの固定床が旋回可能となっているので、上記と同様、被験者の操舵に合わせた被験者用着座シート、又は、着座シート固定床の旋回制御が簡単に行い得、被験者の模擬体験をより現実的に行い得ることができると共に、上記（６）と併用することにより、より複雑な旋回方向加速度や反力荷重を被験者に体験させることができる。
（８）第８の手段は、上記（１）〜（７）の作用効果を奏すると共に、動揺機構が６本の直動アクチュエータを具えた６軸モーションベースであるので、被験者の運転操作や試験モード（加減速や旋回モード、上下坂モードなど）に応じて６本の直動アクチュエータを伸縮制御することで、被験者に目的とする３次元方向の揺動や加速度を模擬体験させることができる。
（９）第９の手段は、上記（１）〜（８）の作用効果を奏すると共に、前記シミュレータが車両又は航空機等の運転操作時の加速度を擬似体感させるものであるので、運転操作者や搭乗者の操作性や疲労度調査試験を容易に行うことができる。
【００１０】
（１０）第１０の手段は、エンドエフェクタの下面に被験者用コックピットを固定し、被験者用コックピット内に被験者搭乗台を具えると共に、被験者搭乗台が上下昇降可能であるので、エンドエフェクタと被験者搭乗台上に立つ被験者の頭部側とは、従来よりも近接し、被験者は現実に近い加速感を体感することができシミュレータ酔いを起こす危険性を低減することが可能となり、従来に比べ長時間のシミュレーション試験を行うことができる。
また、昇降操作させることにより、被験者をシミュレータ内の任意の高さ位置に立たせることができ、個人差がある、被験者の加速度作用点を、動揺中心に正確に合わせることができる。また、異なる高さ位置に設定することで、被験者の運転視界良好性、又は、操作性、又は、疲労度などを比較試験することができる。
また、運転操作を行わない被験者も、上記と同様、昇降させて異なる高さ位置での乗車体験を行うことができ、種々の高さ位置での車両酔いの程度を試験研究することができる。
（１１）第１１の手段は、上記（４）又は（５）の作用効果を奏すると共に、被験者用着座シートの高さ位置を任意の位置に変更してシミュレーションを行うことで、被験者の加速度作用点とシミュレータの動揺中心との相対位置の違いによる、被験者の運転操作性、又は、疲労度などを比較試験することができる。
（１２）第１２の手段は、上記（４）又は（５）の作用効果を奏すると共に、被験者の身長に応じて被験者用着座シートの高さ位置を設定した後、シミュレーションを行うものであり、例えば、被験者がシミュレータの標準設定基準よりも長身である場合には、身長に応じてコックピット位置を下げることで、被験者の加速度作用点位置（通常、被験者の頭部付近）をモーションベース（エンドエフェクタ等）の動揺中心に合わせる、又は、両者を近接してシミュレーションを行うことができるので、被験者の個人差に対応した模擬試験を行い得る。
【００１１】
要するに、上記（１）〜（１２）の手段によれば、エンドエフェクタの動揺中心と被験者が実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点（通常、頭部から腰の付近）の位置を機構的に合せる事ができることから、次の作用効果が得られる。
（ａ）操作量に対して模擬される加速度への違和感を低減可能。
（ｂ）上記（ａ）が達成可能であることから、シミュレータ酔いの発生率を低減可能。
（ｃ）上記（２）のシミュレータ酔いにより制限されていたシミュレーション試験時間を延長可能。
（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）の対策の為、従来の６軸モーションベース等の動揺装置では、被験者が実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点（頭部から腰の付近）を、制御上のエンドエフェクタ動揺中心とする手法を採用していたことにより、６軸モーションベースのアクチュエータ伸縮量が大きくなり、エンドエフェクタ動揺範囲をそのまま加速度模擬の為の動揺範囲として利用できなくなっていた（模擬できる加速度の範囲が狭くなっていた）のを、本発明では、エンドエフェクタの当初の動揺範囲をそのまま加速度模擬の為の動作範囲として利用できる。
なお、本発明は、上記車両運転体験用のシミュレータ、シミュレーション方法の他、車両搭乗体験などを行う遊戯用のシミュレータにも適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１ないし図６は本発明に係る実施例１〜４に係るもので、図１はシミュレータのキャビン内部を透視して示す側面図、図２はモーションベースの傾斜による加速度模擬図、図３は直動アクチュエータ配置を示す平面図、図４は実施例２に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図、図５は実施例３に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図、図６は実施例４に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図である。
【００１３】
本発明に係るシミュレータの主な課題解決指針、特徴、効果、装置構成、基本動作は次のものである。
１、課題解決指針
（１）エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂを機構的に、被験者Ｍが実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点Ａ（頭部から腰の付近）に合せる。
（２）被験者Ｍへの加速度作用点Ａを機構的に、被験者Ｍの頭部から腰付近の任意の位置で調整可能とする。
以上の指針を反映した機構を本発明で実現し、従来のシミュレータに比し、より現実に近い加速度感を被験者に与え、且つ、シミュレータ酔いを起こす危険性を低減する。この効果により、より長時間のシミュレーション試験を可能にする。
２、特徴
（１）６軸モーションベース２ａのエンドエフェクタ３側のアクチュエータ接続部分（上部側の自在継手４）を被験者Ｍの頭部レベルに配置し、エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂと被験者Ｍへの加速度作用点Ａを機構的に一致させる。
（２）被験者搭乗部（被験者用コックピット６：図中では車両モデル）の鉛直方向位置を任意に調整が可能な構造とすることで、被験者Ｍへの加速度作用点Ａを常にエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂと一致させると共に、被験者Ｍへの加速度作用点Ａの鉛直方向位置を任意に調整可能とする。
【００１４】
３、効果
エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂと被験者Ｍが実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点Ａ（頭部から腰の付近）の位置を機構的に合せる事ができることから、
ａ．操作量に対して模擬される加速度への違和感を低減可能。
ｂ．ａが達成可能であることから、シミュレータ酔いの発生率を低減可能。
ｃ．ｂのシミュレータ酔いにより制限されていたシミュレーション試験時間を延長可能。
ｄ．上記ａ〜ｃの対策の為、従来は、被験者が実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点Ａ（頭部から腰の付近）を、制御上のエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂとする手法を採用していたことにより、６軸モーションベース２ａのアクチュエータ伸縮量が大きくなり、エンドエフェクタ３の動揺範囲をそのまま加速度模擬の為の動揺範囲として利用できなくなっていた（模擬できる加速度の範囲が狭くなっていた）のを、本発明では、エンドエフェクタ３の当初の動揺範囲をそのまま加速度模擬の為の動作範囲として利用できる。
【００１５】
４、本発明に係るシミュレータ（以下、Ｂｅｅｔｌｅ型モーションベースと称する）の装置構成
（１）エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂを機構的に、被験者Ｍの頭部付近に配置する構造とした点（従来技術では、エンドエフェクタベース上に被験者搭乗用のコックピットが設置され、機構上の動揺中心は、エンドエフェクタ上にあった）。
本発明に係るＢｅｅｔｌｅ型モーションベースに於いては、エンドエフェクタ３のベースは、キャビンフレーム１０と一体化されており、６本の直動アクチュエータ（以下、アクチュエータとも称す）５ａ〜５ｃが被験者頭部付近のレベルで、キャビンフレーム１０と自在継手４を介して接続されている。
これにより、機構上のエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂと被験者Ｍが実際の車両や航空機を運転する際に感じる加速度作用点Ａ（頭部付近）の位置を機構的に合せる事が可能となる。
（２）Ｂｅｅｔｌｅ型モーションベースのエンドエフェクタ３のベース上にコックピットレベル調整装置７を設置し、コックピットレベル（被験者への加速度作用点レベル）を調整可能とした点（従来技術に於いては、被験者への加速度作用点を調整する機構は、設置されておらず、モーションベースの制御に於いて、その位置を調整する手法が採られており、これによりモーションベースが本来性能上有している加速度模擬範囲が制約（縮小化）されていた）。
（３）Ｂｅｅｔｌｅ型モーションベースでは、エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂが最初から被験者Ｍの加速度作用点Ａ（頭部付近）にあり、更に、コックピットレベル調整装置７によりコックピットのレベルを可変とする事で、被験者Ｍの加速度作用点を頭部付近から腰付近まで調整できるようにしている。
これにより、被験者Ｍへの加速度作用点Ａを機構的に微調整する事が可能となり、被験者Ｍがシミュレータに於いて感じる実際の車両や航空機での加速度作用点Ａとの差異を低減できる。
また、モーションベースの加速度模擬範囲（動揺範囲）の制限を受ける事無く、被験者Ｍへの加速度作用点Ａを調整する事が可能となる。
【００１６】
５、基本動作
本発明を適用したＢｅｅｔｌｅ型モーションベースの基本動作を以下に示す。
＜シミュレーション試験時の動作＞
（１）被験者Ｍへの加速度作用点Ａを被験者Ｍの頭部から腰までの任意の位置に設定する。
（２）（１）の設定に応じて、コックピットレベル調整装置７が上下し、コックピットレベルを調整し、（１）で設定した被験者Ｍへの加速度作用点Ａとエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂを一致させる。
（３）被験者Ｍ操舵により模擬すべき発生加速度を演算する。
（４）模擬加速度を実現する為の６軸モーションベース部のエンドエフェクタ３の並進量，傾斜量を演算する。
（５）（４）で演算されたエンドエフェクタ３の並進量，傾斜量に応じてＢｅｅｔｌｅ型モーションベースを構成している６本の直動アクチュエータが伸縮し、被験者Ｍへの加速度作用点Ａ（頭部付近）と一致したキャビンフレーム１０の動揺中心Ｂを基準に、エンドエフェクタ３が動揺する。
（６）（５）で発生させた並進運動による加速度及び傾斜によって生じる重力加速度の傾斜成分が被験者Ｍの加速度作用点Ａに作用する。
６、Ｂｅｅｔｌｅ型モーションベースの動揺方法
Ｂｅｅｔｌｅ型モーションベースに於いてエンドエフェクタ３のキャビンフレーム１０の動揺中心Ｂを動揺の中心としてエンドエフェクタ３を傾斜させた場合、キャビンフレーム１０上の傾斜中心（動揺中心Ｂ）と被験者Ｍへの加速度作用点Ａ（被験者が加速度を優位に感じる部位であり図中では頭部付近に設定）の位置が、一致する。
この為、被験者Ｍの加速度作用点Ａを動かすこと無く、エンドエフェクタ３の傾斜のみの動揺が可能となっており、被験者Ｍに傾斜による重力加速度成分以外の加速度を感じさせる事なく、所要の加速度模擬を行うことができる。
【００１７】
（実施例１）
本実施例１に係る図１〜３及び後述する実施例２、３に示すシミュレータ１は、車を対象とするものであり、被験者Ｍの運転操作（ハンドル、アクセル、ブレーキ操作）や、模擬試験モード（加速度模擬、悪路、上り、下り坂など）に応じて、動揺機構２が制御駆動され、エンドエフェクタ３上の被験者コックピット６（被験者Ｍ）を動揺させものである。
図１〜３に示すシミュレータ１は、ベースフレーム１１とエンドエフェクタ３との間に、上部の自在継手４と、下部の自在継手４ａを介して６本の直動タイプのアクチュエータ（５ａ〜５ｃ）を連結し、各アクチュエータ（５ａ〜５ｃ）を制御してキャビン９内の被験者用コックピット６を動揺させる動揺機構２を具え、被験者Ｍの運転操作や模擬試験モードに応じた加速度を被験者Ｍに体感させる装置である。自在継手（４、４ａ）は何れも３軸方向に回転可能なユニバーサルジョイントである。
また、エンドエフェクタ３にキャビンフレーム１０を立設し、被験者用着座シート１２の頭部１２ａレベルのキャビンフレーム１０位置にアクチュエータ５ａ〜５ｃとの自在継手４を配置してある。
エンドエフェクタ３より立設されたキャビンフレーム１０は、被験者用コックピット６を覆う形に形成された強度部材であり、その他の多数本の補強フレーム（図示せず）と共に、被験者用コックピット６全体を囲む自由空間を有するキャビン９を形成していて、それらフレーム間の隙間はシート（図示せず）で塞がれている。
【００１８】
また、被験者用コックピット６はコックピットレベル調整装置７により昇降可能であり、また、エンドエフェクタ３上に固定載置されているコックピット支持ベース８には旋回機構が内蔵されていて、被験者用コックピット６を水平旋回し得る。
コックピットレベル調整装置７を昇降調整する手段は、キャビン９外および被験者用コックピット６内に具えている。また、キャビン９外の自在継手４レベル位置を示す印が映像スクリーン１３などに設けてあり、被験者用コックピット６内の被験者Ｍ操作による昇降調整を容易ならしめている。
また、図３に示すように、ベースフレーム１１とエンドエフェクタ３のフレームとを自在継手（４、４ａ）を介して連結するアクチュエータ（５ａ〜５ｃ）は、略三角状の頂点部分間に設けられている。
被験者Ｍは、キャビン９の入口（図示せず）から被験者用コックピット６内に搭乗し、被験者用着座シート１２に着座した状態で、プロジェクタ１５よりの映像スクリーン１３を視認しながら運転操作を行い、シミュレーションを行う。また、同シミュレーションは被験者Ｍの身長に応じて被験者用着座シート１２の高さ位置を昇降調整し、被験者用着座シート１２の頭部１２ａをエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂに一致設定した後に行う。
例えば、被験者Ｍがシミュレータ１の標準設定基準よりも長身である場合には、身長に応じてコックピット位置を下げることで、被験者Ｍの加速度作用点Ａ位置（通常、被験者Ｍの頭部付近）をエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂに合わせる、又は、両者を近接してシミュレーションを行えば、被験者Ｍの個人差に対応した模擬試験を行い得る。
【００１９】
また、被験者用着座シート１２の高さ位置を複数回変更してシミュレーションを行う、例えば、被験者用着座シート１２を昇降操作して、被験者Ｍの頭、胸部、腰部との、３つの高さレベルに変更して、それぞれシミュレーションすることで、被験者Ｍの加速度作用点Ａとエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂとの相対位置の違いによる、被験者用コックピット６の運転操作性や視野良好性、被験者Ｍの疲労度等を検証する試験を行うことができると共に、被験者Ｍによって個人差がある加速度作用点Ａの確認、及び、疲労度が少ない被験者用着座シート１２の高さ位置レベルを確認検証できる。
エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂは、キャビンフレーム１０に設けられている６個の自在継手４で囲まれる平面上の中央位置（キャビン９を水平支持した状態での水平線Ｘと垂直線Ｙとの交点位置）にある（図１〜３参照）。
本実施例では、被験者用着座シート１２の頭部１２ａ（被験者Ｍの頭部）の高さ位置レベルを、動揺中心Ｂに一致するように設定しているので、通常、被験者Ｍが感じる加速度作用点Ａ位置は、被験者Ｍの耳部付近であるので、被験者Ｍの加速度作用点Ａと装置側の動揺中心Ｂが一致することになる。また、本実施例でのアクチュエータ（５ａ〜５ｃ）は電動であるが、水圧、油圧、空圧駆動のものを用いても良い。
本実施例は、キャビンフレーム１０を設けることにより、エンドエフェクタ３側の自在継手４位置をエンドエフェクタ３の上方に移動し、自在継手４を被験者用着座シート１２の頭部１２ａレベルに配置したものであるが、逆に、エンドエフェクタ３側の自在継手４の位置に、被験者用着座シート１２の頭部１２ａレベルを配置してもよい。つまり、エンドエフェクタ３の側面部に自在継手４を設ける場合には、被験者用着座シート１２（頭部１２ａ）側を自在継手４に近接するように移動配置すればよく、その場合でも上記と同様の作用効果があり、その事例を下記実施例２、３にて説明する。
【００２０】
（実施例２）  
図４に示すシミュレータ１は、ベースフレーム１１とエンドエフェクタ３との間に、上下の自在継手（４、４ａ）を介して６本のアクチュエータ（５ａ〜５ｃ）を連結し、各アクチュエータ（５ａ〜５ｃ）を制御して被験者を動揺させる動揺機構を具え、運転操作や設定モードに応じた加速度を被験者Ｍに体感させる装置である。
また、本シミュレータ１は、エンドエフェクタ３の側面部に自在継手４を設けた場合において、エンドエフェクタ３の下面に被験者用コックピット６を固定支持し、被験者用コックピット６内に被験者用着座シート１２を具えている。このように配置することにより、被験者用着座シート１２の頭部１２ａが、エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂの直下の近接位置に設置される。
上記のようにエンドエフェクタ３の下面に被験者用コックピット６を固定支持すれば、エンドエフェクタ３が被験者用コックピット６の天井位置となり、エンドエフェクタ３の動揺中心Ｂと被験者用着座シート１２の頭部１２ａ側とは、従来に比べ近接し、被験者用着座シート１２に着座する被験者Ｍの頭部がエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂの近傍位置となるので、被験者Ｍは現実に近い加速感を体感することができシミュレータ酔いを起こすことなく、従来に比べ長時間のシミュレーション試験を行うことができる。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００２１】
（実施例３）
図５に示すシミュレータ１は、上記実施例と同様に、ベースフレーム１１とエンドエフェクタ３との間に、自在継手（４、４ａ）を介して６本のアクチュエータ（５ａ〜５ｃ）を連結し、各アクチュエータ（５ａ〜５ｃ）を制御して被験者を動揺させる動揺機構を具え、運転操作に応じた加速度を被験者Ｍに体感させる装置である。
本シミュレータ１は、エンドエフェクタ３の側面部に自在継手４を設けた場合において、エンドエフェクタ３の央部に開口３ａを設け、開口３ａを囲むエンドエフェクタ３の下面（下側）に被験者用コックピット６を固定し、被験者用コックピット６内に被験者用着座シート１２を、その頭部レベルがエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂ位置となるように配置している。
また、被験者用着座シート１２を昇降させる昇降機構１４を具えており、被験者Ｍを開口３ａより被験者用コックピット６天井方向に昇降可能となっている。また、エンドエフェクタ３側の自在継手４と、アクチュエータ（５ａ〜５ｃ）の各ロッド５ｄ先端部との間に、ラックピニオン機構が設けてあり、ラックピニオン機構により自在継手４に対し、ロッド５ｄがスライド調整可能となっている。また、各自在継手４のスライド調整は通常、同期して作動させるが、個別調整も可能となっている。
よって、本実施例のものは、上記スライド調整により被験者用コックピット６全体が昇降可能であると共に、被験者用着座シート１２に着座する被験者Ｍを昇降できるので、身長など個人差がある被験者Ｍへの加速度作用点Ａを、常にエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂと一致させることができると共に、被験者Ｍへの加速度作用点Ａの鉛直方向位置を任意に調整可能とすることができる。
なお、実施例２、３においては被験者用コックピット６の事例で説明したが、同被験者用コックピット６を実施例１でのキャビン９としてもよい。
また、本実施例でのスライド調整機構を実施例１、２のものに設けてもよい。その他の構成は、実施例１と同様である。
【００２２】
実施例１はアクチュエータ（５ａ〜５ｃ）とキャビン９との連結位置をエンドエフェクタ３の上方位置に設定し、実施例２はエンドエフェクタ３の下面に被験者用コックピット６を吊り下げ固定し、実施例３は実施例２におけるエンドエフェクタ３の央部に開口３ａを設け、被験者用着座シート１２（被験者Ｍ）の上方移動を可能としたものであり、何れの実施例を採用しても、エンドエフェクタ３と被験者用着座シート１２の頭部１２ａ側とは、従来に比べ近接し、被験者用着座シート１２に着座する被験者Ｍの頭部がエンドエフェクタ３の動揺中心Ｂに一致又は近傍位置となり、被験者Ｍは現実に近い加速感を体感することができシミュレータ酔いを起こす危険性を低減し、従来に比べ長時間のシミュレーション試験を行うことができる。
【００２３】
なお、上記実施例１〜３における、動揺機構２は、前記の６軸モーションベース２ａに限らず、要するに、キャビン９や被験者用コックピット６を２次元又は３次元方向に揺動させるものでよく、例えば、前記直動アクチュエータ（５ａ〜５ｃ）の他、多関節型のロボットアームやスライド機構、ワイヤー吊り下げ機構などを利用した動揺機構でもよい。また、動揺機構２を、実施例１におけるキャビン９や実施例２、３における被験者用コックピット６の上方に設置し、キャビン９や被験者用コックピット６を上方より吊り下げ支持としてもよい。
また、上記実施例１〜３における被験者用着座シート１２や被験者用着座シート１２の固定床を水平旋回させるようにしてもよい。
また、映像スクリーン１３を、実施例１におけるキャビン９の外側に、及び、実施例２、３における被験者用コックピット６の外側に設けてよい。また、プロジェクタ１５による映像スクリーン１３を、テレビジョンとしてもよい。
なお、上記実施例１〜３は、被験者Ｍが立った状態で搭乗するシミュレータや遊戯装置にも適用可能であり、その場合には、上記実施例での被験者用着座シート１２が、被験者Ｍを保護するための被験者保護シートとなり、被験者保護シートの頭部レベルを上記実施例記載通りに配置すればよい。
【００２４】
（実施例４）
図６に示すシミュレータ１は、立った状態の被験者Ｍに動揺を体感させるもので、ベースフレーム１１とエンドエフェクタ３に立設するキャビンフレーム１０との間に、上下の自在継手（４、４ａ）を介してアクチュエータ５が連結されている。各アクチュエータ５の伸縮量や伸縮速度などをパソコン制御することにより被験者Ｍに種々の動揺を体感させるシミュレータ１である。
また、本シミュレータ１は、エンドエフェクタ３の下面に、箱状の被験者用コックピット６が固定してあり、被験者用コックピット６内には被験者搭乗台１６を具えている。また、被験者搭乗台１６はシザース型リフタ等の昇降装置１４と、旋回機能を具えており、上下昇降および旋回可能であり、昇降させることで被験者Ｍの高さ位置レベルを任意高さに設定できると共に、被験者Ｍを旋回できるように構成されている。
図６は、被験者Ｍを最も上方の高さレベルに位置せしめた場合を示し、通常は図示よりも低位位置である、被験者用コックピット６内で模擬体験を行う。本シミュレータ１の動揺中心Ｂは上方側の各自在継手４の中心を結んだ平面上の中心位置にあり、被験者Ｍを被験者用コックピット６内に下降せしめた位置で模擬体験を行うことにより、従来に比べ、動揺中心Ｂを被験者Ｍの加速度作用点（頭部から腰部）に近づけることができ、シミュレータ酔いを起こす危険性を低減することが可能となる。
また、図６において、１３は球状の映像スクリーン、１５はプロジェクタを示す。また、図示されていないが、被験者搭乗台１６と被験者用コックピット６との間には、被験者Ｍの安全確保のための塞ぎ板を具えている。
【００２５】
要するに、従来のシミュレータは、動揺機構上に被験者が搭乗しており、シミュレータの動揺中心と被験者との距離が、比較的、遠かったのに対し、上記各実施例のものは、
ａ．動揺機構のアクチュエータの上部側の自在継手位置レベルを被験者位置レベルにより近接すること、又は、
ｂ．被験者位置レベルを上部側の自在継手位置レベルにより近接することにより、
被験者の着座位置や搭乗位置を、従来に比べ、シミュレータの動揺中心を被験者側に近接せしめ、動揺試験や遊戯体験時での快適性を高めたものである。また、上記ａとｂとを併用して採用してもよい。また、上記各実施例において、アクチュエータ等の動揺機構を設備の天井に設け、上方よりキャビンや被験者用コックピットを吊り下げ支持してもよい。その場合には、上記の上部側の自在継手は、下部側（キャビンや被験者用コックピット側）の自在継手となる。
また、上記各実施例では、被験者が運転者である事例で説明したが、運転操作を行わない被験者（助手席や後部座席搭乗者など）の体感試験も可能であり、運転操作や環境条件の異なる動揺体験や、昇降させて異なる高さ位置での動揺体験を行うことができ、種々の体験条件での車両酔いや、快適性などを試験研究することができる。
また、上記各実施例のものは、遊戯用のシミュレータにも適用でき、遊戯者の体感疲労度などを低減できる効果がある。
また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく必要に応じ、適宜設計変更し得るものであると共に、上記各実施例における各構成要素には、当業者が容易に想定できるものや、実質的に同一のものが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るモーションベースの傾斜による加速度模擬図である。
【図３】本発明の実施例１に係る直動アクチュエータ配置を示す平面図である。
【図４】本発明の実施例２に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図である。
【図５】本発明の実施例３に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図である。
【図６】本発明の実施例４に係るシミュレータの内部を透視して示す側面図である。
【図７】従来型６軸モーションベースを採用したシミュレータ構成図である。
【図８】（ａ）は従来型モーションベースの傾斜による加速度模擬図、（ｂ）はその他の従来型モーションベースの傾斜による加速度模擬図である。
【符号の説明】
【００２７】
１    シミュレータ
２    動揺機構
２ａ  ６軸モーションベース
３    エンドエフェクタ
４    自在継手
５    アクチュエータ
５ｄ  ロッド
６    被験者用コックピット
７    コックピットレベル調整装置
８    コックピット支持ベース
９    キャビン
１０  キャビンフレーム
１１  ベースフレーム
１２  被験者用着座シート
Ａ    加速度作用点
Ｂ    動揺中心
Ｍ    被験者
【図１】
2008185798.tif 000003
【図２】
2008185798.tif 000004
【図３】
2008185798.tif 000005
【図４】
2008185798.tif 000006
【図５】
2008185798.tif 000007
【図６】
2008185798.tif 000008
【図７】
2008185798.tif 000009
【図８】
2008185798.tif 000010