(57)【要約】【課題】簡便に連打間隔をコントロールすることが可能な打楽器演奏マニピュレータを提供すること。【解決手段】本発明の一態様に係る打楽器演奏マニピュレータ１０は、スティック１５と、スティック１５を回転自在に支持する手部２３ｆと、手部２３ｆを動かして、スティック１５の先端がドラム３０の打面３０ａに向かう回転力をスティック１５に付与するアクチュエータ２８と、スティック１５と当接することによって、スティック１５の打面３０ａから離れる側の回転限界を規定する上側ストッパ１３と、上側ストッパ１３の位置を変更して、スティック１５の回転範囲を変えるアクチュエータ１４とを備えるものである。【選択図】図１
2008207299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スティックと、
前記スティックを回転自在に支持する支持部と、
前記支持部を動かして、前記スティックの先端が打楽器の打面に向かう回転力を前記スティックに付与する第１のアクチュエータと、
前記スティックと当接することによって、前記スティックの打楽器の打面から離れる側の回転限界を規定する第１のストッパと、
前記第１のストッパの位置を変更して、前記スティックの回転範囲を変える第２のアクチュエータとを備える打楽器演奏マニピュレータ。
【請求項２】
前記スティックの回転範囲が連打法よりも単打法のほうが大きくなるように、前記第１のストッパの位置が決定される請求項１に記載の打楽器演奏マニピュレータ。
【請求項３】
連打法の前記スティックの回転範囲は、発音量と１打目と２打目の時間間隔とに基づいて決定される請求項１又は２に記載の打楽器演奏マニピュレータ。
【請求項４】
連打法の場合、前記支持部は打楽器の打面の位置と略等しい位置に固定され、
前記スティックが１打目を叩いた後、１打目の反動を利用して２打目を叩く請求項１、２又は３に記載の打楽器演奏マニピュレータ。
【請求項５】
単打法の場合、前記スティックが１打目を叩いた後、前記スティックがリバウンドしている間に、前記支持部は前記スティックの先端が打楽器の打面に衝突しないように前記打楽器の打面から離れる請求項１〜４のいずれか１項に記載の打楽器演奏マニピュレータ。
【請求項６】
前記スティックと当接することによって、前記スティックの打楽器の打面に向かう側の回転限界を規定する第２のストッパをさらに備え、
前記支持部は、前記第２のストッパと当接するスティックの先端が打楽器の打面に衝突しないように、打楽器の打面から離れる請求項５に記載の打楽器演奏マニピュレータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の打楽器演奏マニピュレータと、
前記第１のアクチュエータを駆動する駆動部とを備える打楽器演奏ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打楽器を演奏するマニピュレータ及びそのマニピュレータを備えたロボットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、テーマパークのアトラクション等で、打楽器を演奏するロボットが活躍している。このロボットは、スティックを持ったマニピュレータを備えており、演奏する曲にあわせてマニピュレータを動作させることによって、スティックの先端を打楽器の打面に打ち下ろして演奏する。特許文献１には、スティックを備えるマニピュレータの振り下ろし開始タイミングと、振り下ろし速度と、マニピュレータの振り上げ開始タイミングとを制御することによって、打楽器を演奏する打楽器演奏ロボットが開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載の技術によると、打楽器から音を発生させるタイミングや、発生する音の音量を自在に制御することができ、ロボットに所望のパターンで演奏させることが可能である。しかしながら、特許文献１に記載の打楽器演奏ロボットでは、打楽器の打面を連続的に叩くロール演奏を行う場合、アクチュエータを駆動して腕先を繰返し上下動して、スティック先端を打面に繰返し衝突させる必要がある。アクチュエータが腕先を上下動させる速度は、アクチュエータの応答特性に大きく左右される。このため、ロール演奏の速度、すなわち、ロール演奏しているときの単位時間あたりの打数は、腕先の動きを制御するアクチュエータの性能によって制限される。ロール演奏の速度が遅いと、ロボットが演奏できるパターンが限られてしまう。ロボットに自在に演奏をさせるためには、アクチュエータの性能に関わらず、より速いロール演奏を実現できる技術が望まれていた。
【０００４】
そこで、アクチュエータの性能に関わらず、単打演奏も高速ロール演奏も実施することができる打楽器演奏ロボットが提案されている（特許文献２）。特許文献２に記載の打楽器演奏ロボットは、掌部に回転軸を支点として回転可能に連結されているスティックを有している。スティックと掌部の間にはバネが圧縮状態で挿入されており、このバネの復元力を利用して、スティックを動かすことにより高速なロール演奏を行うことができる。ロール演奏の速度は、バネの剛性やあらかじめ与えられた収縮量等を考慮して所望の速度となるように調整することができる。
【特許文献１】特開２００４−１７７６８６号公報
【特許文献２】特開２００６−１５９２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載の打楽器演奏ロボットでは、依然として改善すべき点が残されている。すなわち、特許文献２に記載の打楽器演奏ロボットは、打面へ向かう方向へのバネの復元力により、ロール演奏を行っていた。このため、スティックにはバネにより常に打面へ向かう方向への力がかかっており、このバネの力によって1回のストロークで２打叩くダブルストローク奏法を実現させることも可能である。しかし、ダブルストロークの幅、すなわち、１打目と２打目の間隔はバネ乗数に依存し、これを制御することは困難であった。
【０００６】
また、スティックに常にかかるバネの復元力により、小さい音量で演奏をすることが困難であった。さらに、打楽器の打面を単発的に叩く単打演奏を行うつもりでも、バネの力により２打目が誤って叩かれる場合があった。
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、簡便に連打間隔をコントロールすることが可能な打楽器演奏マニピュレータ及びこれを備える打楽器演奏ロボット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】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る打楽器演奏マニピュレータは、スティックと、前記スティックを回転自在に支持する支持部と、前記支持部を動かして、前記スティックの先端が打楽器の打面に向かう回転力を前記スティックに付与する第１のアクチュエータと、前記スティックと当接することによって、前記スティックの打楽器の打面から離れる側の回転限界を規定する第１のストッパと、前記第１のストッパの位置を変更して、前記スティックの回転範囲を変える第２のアクチュエータとを備えるものである。第１のストッパの位置を変更することにより、簡便に１ストロークで連打する際の連打間隔を調整することができる。
【０００９】
本発明の第２の態様に係る打楽器演奏マニピュレータは、上記のマニピュレータにおいて、前記スティックの回転範囲が連打法よりも単打法のほうが大きくなるように、前記第１のストッパの位置が決定されるものである。第１のストッパの位置を変更して、スティックの回転範囲を変えることにより、連打法と単打法とを実現することができる。
【００１０】
本発明の第３の態様に係る打楽器演奏マニピュレータは、上記のマニピュレータにおいて、連打法の前記スティックの回転範囲は、発音量と１打目と２打目の時間間隔とに基づいて決定されるものである。このように第１のストッパの位置を変更することにより、簡便に連打間隔を調整することができる。
【００１１】
本発明の第４の態様に係る打楽器演奏マニピュレータは、上記のマニピュレータにおいて、連打法の場合、前記支持部は打楽器の打面の位置と略等しい位置に固定され、前記スティックが１打目を叩いた後、１打目の反動を利用して２打目を叩くものである。これにより、確実に連打法を実現することができる。
【００１２】
本発明の第５の態様に係る打楽器演奏マニピュレータは、上記のマニピュレータにおいて、単打法の場合、前記スティックが１打目を叩いた後、前記スティックがリバウンドしている間に、前記支持部は前記スティックの先端が打楽器の打面に衝突しないように前記打楽器の打面から離れるものである。これにより、スティックの先端が打楽器の打面と衝突して跳ね上がってから、打面に再度衝突するまでの間に支持部を打面から遠ざけ、単打法を実現することができる。
【００１３】
本発明の第６の態様に係る打楽器演奏マニピュレータは、上記のマニピュレータにおいて、前記スティックと当接することによって、前記スティックの打楽器の打面に向かう側の回転限界を規定する第２のストッパをさらに備え、前記支持部は、前記第２のストッパと当接するスティックの先端が打楽器の打面に衝突しないように、打楽器の打面から離れるものである。これにより、スティックの先端が再び打楽器の打面へ衝突する前に、スティックがストッパと衝突して回転が規制され、スティックの先端が打楽器の打面へ到達せず、単打法を実現することができる。
【００１４】
本発明の第７の態様に係る打楽器演奏ロボットは、上記いずれかに記載の打楽器演奏マニピュレータと、前記第１のアクチュエータを駆動する駆動部とを備えるものである。これにより、簡便に連打間隔をコントロールでき、複数の奏法を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡便に連打間隔をコントロールすることが可能な打楽器演奏マニピュレータ及びこれを備える打楽器演奏ロボットを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。
【００１７】
本実施の形態に係る打楽器演奏マニピュレータ及び打楽器演奏ロボットについて、図１〜図５を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係る打楽器演奏ロボット２０の構成を示す図である。図２は、本実施の形態に係る打楽器演奏マニピュレータ１０の構成を示す図である。図３〜図５は、図２に示す打楽器演奏マニピュレータ１０を用いて打楽器を演奏する際の動作を示す図である。
【００１８】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係る打楽器演奏ロボット２０の構成について説明する。打楽器演奏ロボット２０は、ヒトを模して作成されたヒューマノイド・ロボットである。ここでは、打楽器演奏ロボット２０は、打楽器の一例であるドラム３０を演奏する場合について説明する。図１に示すように、打楽器演奏ロボット２０は、頭部２１、胴体部２２、右腕部２３、左腕部２４、車輪２５、制御部２６等を備えている。
【００１９】
胴体部２２は、略直方体形状を有している。胴体部２２には、打楽器演奏ロボット２０の動作を統括的に制御する制御部２６が収納されている。胴体部２２には、右腕部２３、左腕部２４が接続されている。右腕部２３は、肩関節２３ａ、上腕部２３ｂ、肘関節２３ｃ、前腕部２３ｄ、手首関節２３ｅ、手部２３ｆを有している。また、同様に、左腕部２４は、肩関節２４ａ、上腕部２４ｂ、肘関節２４ｃ、前腕部２４ｄ、手首関節２４ｅ、手部２４ｆを有している。なお、右腕部２３と、左腕部２４とは略同一の構成を有しているため、左腕部２４については説明を省略し、以下、右腕部２３の構成のみについて詳細に説明する。
【００２０】
胴体部２２には、上腕部２３ｂの一端が、肩関節２３ａを介して揺動自在に取り付けられている。上腕部２３ｂの他端には、肘関節２３ｃを介して、前腕部２３ｄの一端が接続されている。前腕部２３ｄは肘関節２３ｃを支点として揺動可能である。また、上腕部２３ｂの内部には前腕部２３ｄを揺動させるアクチュエータ２７が設けられている。アクチュエータ２７としては、例えば、ソレノイドやモータ等を用いることができる。このアクチュエータ２７は、制御部２６から出力される制御信号により駆動される。
【００２１】
前腕部２３ｄの他端には、手首関節２３ｅを介して手部２３ｆが連結されている。手部２３ｆは、手首関節２３ｅを支点として揺動可能である。前腕部２３ｄの内部には、手部２３を揺動させるアクチュエータ２８が設けられている。アクチュエータ２８としては、ソレノイドやモータ等を用いることができる。このアクチュエータ２８もまた、制御部２６から出力される制御信号により駆動される。手部２３ｆには、ドラム３０を演奏する（叩く）ためのスティック１５が支持されている。従って、手部２３ｆがスティック１５を支持する支持部である。手部２３ｆによるスティックの支持については、後に詳述する。
【００２２】
また、胴体部２２の下側には、車輪２５が接続されている。打楽器演奏ロボット２０は、車輪２５を回転させることによって、前進／後退をする。本実施の形態に係る打楽器演奏ロボット２０は、ヒトがドラム３０を叩きながら行進するように、車輪２５を回転させて移動しながらドラム３０の演奏を行う。
【００２３】
ここで、図２を参照して、手部２３ｆによるスティック１５の支持の様子について説明する。図２に示すｘｙｚ直交座標系において、ｘ方向はスティック１５を水平に保持したときの手部２３からスティック１５の先端１５ａに向かう方向（スティック１５が延びる方向）を示し、ｙ方向は水平に保持したスティック１５に垂直な方向（鉛直方向）を示し、ｚ方向はｘ、ｙ平面に垂直な方向を示している。図２に示すように、打楽器演奏マニピュレータ１０は、手部２３ｆ、回転軸１１、下側ストッパ１２、上側ストッパ１３等を備えている。
【００２４】
スティック１５は、回転軸１１によって手部２３ｆに回転自在に連結されている。スティック１５は、回転軸１１を支点として回転可能である。本実施の形態では、スティック１５は、そのグリップ部分１５ｂにおいて手部２３ｆに連結されている。
【００２５】
下側ストッパ１２は、スティック１５と当接することによって、スティック１５のドラム３０の打面３０ａに向かう側の回転限界を規定する。すなわち、図２において、反時計回りの方向のスティック１５の回転限界を規定している。下側ストッパ１２は、手部２３ｆの先端（指先）に、スティック１５よりも下側（−ｙ方向）の位置に固定されている。すなわち、下側ストッパ１２は、手部２３ｆにおいて、回転軸１１よりもスティック１５の先端１５ａ側に設けられている。また、下側ストッパ１２は、スティック１５よりも−ｙ方向においてドラム３０の打面３０ａ側の位置に設けられている。従って、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａに向かう方向は、スティック１５が下側ストッパ１２に近づく方向である。また、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａと衝突するとき、スティック１５は下側ストッパ１２と当接しない。
【００２６】
上側ストッパ１３は、スティック１５と当接することによって、スティック１５のドラム３０の打面３０ａから離れる側の回転限界を規定する。すなわち、図２において、時計回りの方向のスティック１５の回転限界を規定している。上側ストッパ１３は、手部２３ｆの手首側に、スティック１５よりも下側（−ｙ方向）の位置に設けられている。すなわち、上側ストッパ１３は、手部２３ｆにおいて、回転軸１１よりもスティック１５の先端１５ａと反対側に設けられている。また、上側ストッパ１３は、−ｙ方向においてスティック１５よりもドラム３０の打面３０ａ側の位置に設けられている。従って、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａから離れる方向は、スティック１５が上側ストッパ１３に近づく方向である。上側ストッパ１３は、モータ等のアクチュエータ１４により、±ｙ方向に移動可能に設けられている。なお、下側ストッパ１２、上側ストッパ１３は樹脂等により形成することができる。また、下側ストッパ１２、上側ストッパ１３の配置位置については、上述の例に限定されない。例えば、下側ストッパ１２を手部２３ｆの手首側に、スティック１５よりも上側（＋ｙ方向）の位置に設けてもよく上側ストッパ１３を手部２３ｆの先端に、スティック１５よりも上側（＋ｙ方向）の位置に設けてもよい。スティック１５が上側ストッパ１３、及び下側ストッパ１２の両方と当接することによって、回転軸１１を固定することができる。すなわち、上側ストッパ１３及び下側ストッパ１２によって、スティック１５の回転軸１１に対する角度が一定になる。従って、上側ストッパ１３及び下側ストッパ１２がスティック１５に当接している状態では、アクチュエータ２８によって手部２３を駆動しても回転軸１１は固定されている。
【００２７】
本実施の形態に係る打楽器演奏ロボット２０は、ドラム３０を単打法により演奏する動作と、連打法により演奏する動作を含む複数の演奏法を行うことができる。ここで、図３〜図５を参照して、単打法及び連打法における打楽器演奏マニピュレータ１０の動作について説明する。
【００２８】
なお、本明細書において「単打法」とは１回のストロークで打楽器の打面を単発的に叩くことをいい、「連打法」とは１回のストロークで打楽器の打面を連続的に叩くことをいう。以下の説明では、「単打法」を「シングルストローク奏法」とする。また、「連打法」の一例として１回のストロークで２回打面を叩く「ダブルストローク奏法」を行う場合について説明する。
【００２９】
まず、図３を参照して、ダブルストローク奏法を行う場合について説明する。図３において、破線はスティック１５の先端が打面３０ａに衝突している状態を示し、実線はスティック１５が打面３０ａに衝突して跳ね上げられた状態を示している。ダブルストローク奏法を行う際、制御部２６はアクチュエータ２８を駆動して、手部２３ｆをスティック１５をドラム３０から離れる方向に動かす。このとき、回転軸１１を固定し、スティック１５が動かないようにして、スティック１５を持ち上げる。例えば、上側ストッパ１３、及び下側ストッパ１２によって、スティック１５の回転角度を固定した状態で、手部２３ｆを駆動する。すなわち、スティック１５が回転軸１１に対して回転しない位置まで上側ストッパ１３を移動させる。その後、回転軸１１を固定した状態でアクチュエータ３８を駆動して、手部２３ｆをスティック１５を振り下ろす方向（図３の反時計回りの方向）に回転させて、スティック１５をドラム３０に向けて所定の初速度で振り下ろす。このスティック１５の初速度は、所望の発音量に応じて適宜変更することができる。このように、制御部２６は、アクチュエータ２８によって、スティック１５が所定の速度になるまで手部２３を加速させる。そして、スティック１５が所定の速度に到達したら、手部２３を等速で駆動する。手部２３が等速となったら、アクチュエータ１４によって上側ストッパ１３を駆動して、スティック１５の回転をフリーにする。このようにして、スティック１５に所定の初速度が与えられる。これにより、図３の破線で示すように、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａに衝突し、１打目の打音が発生する。
【００３０】
これにより、従来スティックに常にかかるバネの復元力により、小さい音量で演奏をすることが困難であったが、本発明によれば、所望の発音量に応じた初速度をスティック１５に付与することができるため、大きい音量のみならず小さい音量での演奏も実現することができる。なお、上記の例では、上側ストッパ１３及び下側ストッパ１によって、回転軸を固定したが、その他の方法によって、固定してもよい。
【００３１】
１打目を振り下ろした際、手部２３ｆの位置は、ドラム３０の打面３０ａにおいて、スティック１５の先端１５ａが衝突する打点位置と略等しい位置で固定される。すなわち、制御部２６はアクチュエータ２８を駆動して、手部２３ｆを減速させ、手部２３ｆを所定の位置で停止させる。また、１打目を振り下ろしている間に、スティック１５に所定の初速度が与えられたら、制御部２６はアクチュエータ１４を制御して、上側ストッパ１３を所定の位置まで移動させる。これにより、スティック１５がフリーとなり、回転軸１１に対して回転する。従って、スティック１５は、回転軸１１を中心として自由に回転できる状態で手部２３ｆに保持される。このため、図３の実線で示すように、スティック１５の先端１５ａは、打面３０ａとの衝突によって跳ね上げられる。
【００３２】
このとき、上側ストッパ１３の位置は、スティック１５の可動範囲が、例えば０°〜６°となるようにアクチュエータ１４により変更されている。ここで、スティック１５の可動範囲とは、スティック１５が下側ストッパ１２と当接し、上側ストッパ１３と当接するまでのスティック１５の角度をいう。従って、ダブルストローク奏法を行う際のスティック１５の可動範囲は、図３に示すθｄの角度である。ここでは、θｄ＝６°に設定している。これにより、図３の実線で示すように、スティック１５は回転軸１１を支点として時計回りの方向に回転し、上側ストッパ１３に衝突する。
【００３３】
その後、スティック１５の後ろ側が上側ストッパ１３により跳ね上げられ、再度図３の破線で示すように、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａの方向に向かって振り下ろされる。これにより、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａに再度衝突し、２打目の打音が発生する。このように、上側ストッパ１３により、スティック１５の可動範囲を規定することにより、１回のストロークで２打の打音を発生するダブルストローク奏法を実現することができる。
【００３４】
スティック１５の可動範囲は、発音量と、１打目と２打目の時間間隔によって決定することができる。すなわち、発音量により、手部２３ｆの初速度が決定され、打面３０ａに衝突するときの打点速度が算出される。１打目と２打目の時間間隔は、１回目の打面３０ａへの衝突際のスティック１５のリバウンド時間である。このため、打点速度と１打目と２打目の時間間隔に基づいてスティック１５の可動範囲を決定する。例えば、１打目と２打目の時間間隔を４０〜７０ｍｓｅｃの間で調整することができる。このようにしてスティック１５の可動範囲を決定すると、スティック１５の回転は上側ストッパ１３との衝突等により徐々に減衰し、２打目の打音が発生した後は再度スティック１５が跳ね上がることはない。
【００３５】
このように、上側ストッパ１３の位置に応じて、手部２３ｆの動作を変更することにより、簡便に１打目と２打目の時間間隔を所望の値に調整したダブルストローク奏法が実現できる。発音量と、１打目と２打目の時間間隔とに応じたスティック１５の初速度及び上側ストッパ１３の位置を予め登録しておいてもよい。例えば、制御部２６のメモリなどに、スティック１５の初速度、及び上側ストッパ１３の位置を発音量と時間間隔に応じて設定しておく。そして、実際の演奏時に、所定の発音量及び時間間隔になるように、制御部２６が各アクチュエータを駆動する。
【００３６】
また、手部２３ｆの位置は、ドラム３０の打面３０ａにおいて、スティック１５の先端１５ａが衝突する打点位置と略等しい位置に限定されるものではない。例えば、手部２３ｆをドラム３０の打面３０ａにおいて、スティック１５の先端１５ａが衝突する打点位置よりも下側としてもよい。すなわち、スティック１５がドラム３０に深く打ち込まれるようにしてもよい。このような場合でも、スティック１５の先端１５ａの打面３０ａとの衝突による跳ね上がりを利用して、連打法を実現することができる。
【００３７】
また、２打目の打音を発生した後に、手部２３ｆを＋ｙ方向に移動させ、下側ストッパ１２にスティック１５を当接させて２打目以降、スティック１５の先端１５ａが打面３０ａに衝突しないようにしてもよい。
【００３８】
次に、図４を参照して、シングルストローク奏法を行う場合について説明する。図４（ａ）において、破線はスティック１５の先端が打面３０ａに衝突している状態を示し、実線はスティック１５が打面３０ａに衝突して跳ね上げられた状態を示している。また、図４（ｂ）において、破線は手部２３ｆを上げる前の状態を示し、実線は手部２３ｆを上げた後の状態を示している。シングルストローク奏法を行う際、制御部２６はアクチュエータ２８を駆動して、手部２３ｆをスティック１５をドラム３０から離れる方向に動かす。このとき、下側ストッパ１２、及び上側ストッパ１３によって回転軸１１を固定し、スティック１５が動かないようにして、スティック１５を持ち上げる。その後、回転軸１１を固定したままアクチュエータ３８を駆動して、手部２３ｆをスティック１５を振り下ろす方向（図４（ａ）の反時計回りの方向）に回転させて、スティック１５をドラム３０に向けて所定の初速度で振り下ろす。この手部２３ｆの初速度は、所望の発音量に応じて適宜変更することができる。スティック１５に所定の初速度が与えられたら、上側ストッパ１３を駆動して、スティック１５をフリーにする。これにより、図４（ａ）の破線で示すように、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａに衝突し、打音が発生する。
【００３９】
スティック１５に所定の初速度が与えられた後、スティック１５が自由に回転できるように、回転軸１１の固定を解除する。従って、スティック１５は、回転軸１１を中心として自由に回転できる状態で手部２３ｆに保持される。このため、図４（ａ）の実線で示すように、スティック１５の先端１５ａは、打面３０ａとの衝突によって跳ね上げられる。このとき、上側ストッパ１３の位置は、スティック１５の可動範囲が、例えば０°〜４５°となるようにアクチュエータ１４により変更されている。従って、シングルストローク奏法を行う際のスティック１５の可動範囲は、図４（ａ）に示すθｓの角度である。図４（ａ）に示すように、ここでは、θｓ＝４５°に設定している。これにより、図４（ａ）中実線で示すように、打面３０ａにより跳ね上げられたスティック１５は回転軸１１を支点として時計回りの方向に回転し、上側ストッパ１３に衝突する。その後、スティック１５の後ろ側が上側ストッパ１３により跳ね上げられ、再度スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａの方向に向かって振り下ろされる。
【００４０】
１打目の打音が発生した後スティック１５がリバウンドしている間に、手部２３ｆの位置は、ドラム３０の打面３０ａにおいて、スティック１５の先端１５ａが衝突する打点位置よりも高い位置（＋ｙの位置）で固定される。すなわち、手部２３ｆは、スティック１５の先端１５ａがドラム３０の打面３０ａに衝突して跳ね上げられた後、再度打面３０ａへ衝突する前に、その位置が変更される。例えば、図４（ｂ）に示すように、打点位置よりも５°高い位置に手部２３ｆが固定される。これにより、スティック１５の先端１５ａが再度ドラム３０の打面３０ａ方向に振り下ろされても、図４（ｂ）の破線で示されるようにスティック１５は下側ストッパ１２と当接して打面３０ａに衝突することがない。このような打楽器演奏ロボット２０の単打法の動作は、スティック１５の先端１５ａが打面３０ａから跳ね上げられてから再度打面３０ａへ衝突する前に、アクチュエータ２８を駆動して手部２３ｆをスティック１５を振り上げる方向に僅かに回転させることで、実現することができる。
【００４１】
上述のとおり、スティック１５の回転範囲は、ダブルストローク法よりもシングルストローク法のほうが大きい。このように、スティック１５の回転範囲を大きくすることによって、スティック１５の先端１５ａが再度打面に衝突するまでの時間を長くすることができる。これにより、スティック１５の先端１５ａが再度打面３０ａと衝突する前に、手部２３ｆをスティック１５を振り上げる方向に回転させることができる。このように、上側ストッパ１３の位置に応じて、手部２３ｆの動作を変更することにより、シングルストローク奏法も実現することができる。
【００４２】
このようにして単打を行うと、スティック１５は打面３０ａを叩いた後すぐに打面３０ａから離れる。従って、打面３０ａの振動が妨げられることがなく、ドラム３０からきれいな音を出すことができる。
【００４３】
次に、図５を参照して、シンバル奏法を行う場合について説明する。シンバル奏法とは、ドラムセットに用いられるクラッシュシンバルや、ライドシンバルを叩く際に用いられる奏法である。ここでは、シンバルの打面３０ｂを叩く例について説明する。図５（ａ）は、スティック１５がシンバルに衝突した状態を示している。また、図５（ｂ）において、破線は手部２３ｆを下げる前の状態を示し、実線は手部２３ｆを下げた後の状態を示している。
【００４４】
シンバル奏法を行う際、上述と同様に、制御部２６はアクチュエータ２８を駆動して、手部２３ｆをスティック１５を打面３０ｂから離れる方向に動かす。このとき、下側ストッパ１２、及び上側ストッパ１３によって回転軸１１を固定し、スティック１５が動かないようにして、スティック１５を持ち上げる。その後、回転軸１１を固定したままアクチュエータ３８を駆動して、手部２３ｆをスティック１５を振り下ろす方向（図５の反時計回りの方向）に回転させて、スティック１５をシンバルに向けて所定の初速度で振り下ろす。この手部２３ｆの初速度は、所望の発音量に応じて適宜変更することができる。これにより、スティック１５の先端１５ａがシンバル打面３０ｂに衝突し、打音が発生する。
【００４５】
このとき、上側ストッパ１３の位置は、スティック１５の可動範囲が、０°となるようにアクチュエータ１４により変更されている。このため、下側ストッパ１２及び上側ストッパ１３と当接して、スティック１５は回転しない。そして、１打目を振り下ろした後、手部２３ｆは、ドラム３０の打面３０ｂにおいて、スティック１５の先端１５ａが衝突する打点位置よりも低い位置（−ｙの位置）まで動かされる。例えば、図５（ｂ）の実線で示すように、手部２３ｆの位置が変更され、打点位置が１０°低い位置（−１０°）となる。
【００４６】
これにより、スティック１５は下側ストッパ１２及び上側ストッパ１３と当接したまま、打面３０ｂに深く打ち込まれる。このようにしてシンバルを叩くと、スティック１５は打面３０ｂと衝突した後、打面３０ｂを深く打ち込むこととなる。従って、シンバルの振動が妨げられることがなく、シンバルからきれいな音を出すことができる。このように、本発明によれば、上側ストッパ１３の位置に応じて、腕部の動きを変更することによって、複数の奏法を実現することができる。
【００４７】
なお、上述の実施の形態では、打楽器の一例としてドラム３０を用いた例について説明したが、これに限定されるものではない。これ以外にも、例えば、バスドラム、メロディックタム、フロアタム、ティンパニ、和太鼓といった膜鳴打楽器、シンバル、トライアングル、ゴング、釣鐘、木魚等の体鳴打楽器でもよい。さらに、シロフォン、マリンバを含む木琴や、グラッケンシュピール、ヴィブラフォンを含む鉄琴といった鍵盤打楽器でもよい。さらに、膜面の振動をセンサによって検知し、膜面の振動を信号によって送信し、他の音源で音を生成する電子ドラムであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施の形態に係る打楽器演奏ロボットの構成を説明する図である。
【図２】実施の形態に係るマニピュレータの構成を示す図である。
【図３】打楽器を演奏する際のマニピュレータの動作を説明する図である。
【図４】打楽器を演奏する際のマニピュレータの動作を説明する図である。
【図５】打楽器を演奏する際のマニピュレータの動作を説明する図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０  打楽器演奏マニピュレータ
１１  回転軸
１２  下側ストッパ
１３  上側ストッパ
１４  アクチュエータ
１５  スティック
１５ａ  スティックの先端
２０  打楽器演奏ロボット
２１  頭部
２２  胴体部
２３  右腕部
２４  左腕部
２３ａ、２４ａ  肩関節
２３ｂ、２４ｂ  上腕部
２３ｃ、２４ｃ  肘関節
２３ｄ、２４ｄ  前腕部
２３ｅ、２４ｅ  手首関節
２３ｆ、２４ｆ  手部
２５  車輪
２６  制御部
２７、２８  アクチュエータ
３０  ドラム
３０ａ、３０ｂ  打面
【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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