(57)【要約】【課題】歩行者の少なくとも２つの方向への移動を１つのベルトを用いて相殺する歩行者保持装置を提供する。【解決手段】歩行者保持装置は、外側リング５１と、内側リング５２と、複数のローラ５４１〜５４８，５５１〜５５８と、モータ５８１〜５８８とを含む。複数のローラ５４１〜５４８，５５１〜５５８は、外側リング５１と内側リング５２との間に挟持される。ベルト２は、それぞれ、ローラ５４１〜５４８とローラ５５１〜５５８との間に装着される。複数のローラ５５１〜５５８は、それぞれ、複数のモータ５８１〜５８８により独立に駆動される。複数のローラ５４１〜５４８の各々は、第１の回転軸の回りに回転可能なメインローラと、第１の回転軸に直交する第２の回転軸の回りに回転可能な複数のサブローラとから成る。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージと、
前記ステージ上における歩行者の移動を相殺するように前記歩行者を任意の方向へ移動させる移動手段とを備える歩行者保持装置。
【請求項２】
前記移動手段は、
前記ステージ上に設置され、前記歩行者を載せるベルトと、
前記歩行者の位置が前記歩行者の移動を相殺する位置になるように前記ベルトを任意の方向へ移動させる移動装置とを含む、請求項１に記載の歩行者保持装置。
【請求項３】
前記移動装置は、前記ステージの周囲に設けられ、回転により前記ベルトを前記任意の方向に移動可能な複数のローラ装置を含み、
前記複数のローラ装置の各々は、前記歩行者の移動に応じて、回転または停止する、請求項２に記載の歩行者保持装置。
【請求項４】
前記複数のローラ装置の各々は、
前記ベルトの表側及び裏側から前記ベルトを挟持する複数のローラと、
前記歩行者の移動に応じて、前記歩行者の位置が前記歩行者の移動を相殺する位置になるように前記複数のローラの一部を回転または停止させるモータとを含む、請求項３に記載の歩行者保持装置。
【請求項５】
歩行者保持装置と、
前記歩行者保持装置における歩行者の動作を計測する計測手段と、
前記計測された動作を解析し、前記歩行者の移動方向、移動量及び移動速度を得る解析手段と、
前記解析手段により解析された前記移動方向、前記移動量及び前記移動速度に基づいて、前記歩行者の移動を相殺して前記歩行者の位置を一定に保持するように前記歩行者保持装置を駆動するための第１の駆動信号を生成して前記歩行者保持装置へ出力する第１の駆動手段と、
前記解析手段により解析された前記移動方向、前記移動量及び前記移動速度に基づいて前記歩行者の移動先を検出し、その検出した移動先における地形情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段により抽出された地形情報によって特定される地形における前記歩行者の移動を映像として表示する表示手段と、
前記解析手段により解析された前記移動方向、前記移動量及び前記移動速度と、前記抽出手段により抽出された地形情報とに基づいて、前記地形情報によって特定される地形における前記歩行者の移動感覚を前記歩行者に伝達するように前記歩行者保持装置を駆動するための第２の駆動信号を生成して前記歩行者保持装置へ出力する第２の駆動手段とを備え、
前記歩行者保持装置は、
ステージと、
前記第１の駆動信号に応じて、前記ステージ上における歩行者の移動を相殺するように前記歩行者を任意の方向へ移動させる移動手段と、
前記第２の駆動信号に応じて、前記ステージの面内方向を変更する変更手段とを含む、移動感覚提示装置。
【請求項６】
前記移動手段は、
前記ステージ上に設置され、前記歩行者を載せるベルトと、
前記ステージの周囲に設けられ、回転により前記ベルトを前記任意の方向に移動可能な複数のローラと、
前記複数のローラに対応して設けられ、前記第１の駆動信号に応じて、対応するローラを回転駆動する複数のモータとを含み、
前記第１の駆動手段は、前記移動方向、前記移動量及び前記移動速度に基づいて、前記複数のローラを回転駆動するための複数の駆動ベクトルを演算し、その演算した複数の駆動ベクトルを前記第１の駆動信号として前記複数のモータへ出力する、請求項５に記載の移動感覚提示装置。
【請求項７】
前記第１の駆動手段は、前記ローラの回転方向を反映した第１のベクトルと、前記移動速度、前記移動量及び前記移動方法を反映した第２のベクトルとの内積を演算し、その演算した内積と前記第１のベクトルの方向とをそれぞれ大きさ及び方向として有する駆動速度ベクトルを前記複数のローラの各々に対して求めることにより前記複数の駆動ベクトルを演算する、請求項６に記載の移動感覚提示装置。
【請求項８】
前記第１のベクトルは、前記ローラの回転軸に直交する方向と所定の大きさとから成り、
前記第２のベクトルは、前記移動速度及び前記移動量を反映した大きさと前記移動方向の反対方向とから成る、請求項７に記載の移動感覚提示装置。
【請求項９】
歩行者保持装置において歩行者の移動を相殺する制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記歩行者保持装置は、
ステージと、
前記ステージ上における前記歩行者の移動を相殺するように前記歩行者を任意の方向へ移動させる移動手段とを備え、
前記プログラムは、
前記歩行者の動作を計測する第１のステップと、
前記計測された動作に基づいて前記歩行者の移動量、移動速度及び移動方向を解析する第２のステップと、
前記解析された移動量、移動速度及び移動方向に基づいて、前記歩行者の移動を相殺するように前記移動手段を制御する第３のステップとをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１０】
前記移動手段は、
前記ステージ上に設置され、前記歩行者を載せるベルトと、
前記ステージの周囲に設けられ、回転により前記ベルトを前記任意の方向に移動可能な複数のローラと、
前記複数のローラに対応して設けられ、対応するローラを回転駆動する複数のモータとを含み、
前記プログラムの前記第３のステップは、
前記移動方向、前記移動量及び前記移動速度に基づいて、前記複数のローラを回転駆動するための複数の駆動ベクトルを演算する第１のサブステップと、
前記演算された複数の駆動ベクトルをそれぞれ対応する複数のモータへ出力する第２のサブステップとを含む、請求項９に記載のコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、歩行者の移動を相殺して歩行者を一定の位置に保持する歩行者保持装置、それを用いた移動感覚提示装置、及び歩行者の移動を相殺する制御をコンピュータに実行させるためのプログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ある空間内における歩行者の歩行感覚を生成する歩行感覚生成装置が特許第３２００５９２号公報に記載されている。図２０は、特許第３２００５９２号公報に開示された歩行感覚生成装置の一部を示す。歩行感覚生成装置３００は、ベルト機構３０１と、歩行面保持機構３０２とを含む。ベルト機構３０１は、歩行面保持機構３０２の上に配置される。ベルト機構３０１は、歩行者３が矢印３０３の方向へ移動した場合、矢印３０３の方向と反対方向である矢印３０４の方向へベルトを移動させることにより、歩行者３を一定の位置に保持する。つまり、ベルト機構３０１は、歩行者３の移動を相殺する。
【０００３】
歩行面保持機構３０２は、ベルト機構３０１をＪ１軸、Ｊ２軸及びＪ３軸の回りに回転する。歩行面保持機構３０２は、歩行者３がＪ３軸の軸方向と異なる方向へ移動しようとするとき、歩行者３がベルト機構３０１の中央を歩行可能なようにベルト機構３０１をＪ１軸の回りに回転する。
【０００４】
また、歩行面保持機構３０２は、歩行者３が下り坂を歩行しているとき、その歩行感覚を歩行者３に伝達するためにＪ２軸を中心にしてベルト機構３０１を反時計回りに回転し、歩行者３が上り坂を歩行しているとき、その歩行感覚を歩行者３に伝達するためにＪ２軸を中心にしてベルト機構３０１を時計回りに回転する。
【０００５】
更に、歩行面保持機構３０２は、歩行者３が斜面を歩行しているときの歩行感覚を歩行者３に伝達するためにＪ３軸を中心にしてベルト機構３０１を回転する。
【０００６】
このように、歩行感覚生成装置３００は、１つの方向に移動可能なベルトを用いて各種の歩行感覚を生成する。
【０００７】
歩行者の２つ以上の方向への移動を相殺可能なトレッドミルがヒロオイワタ（Ｈｉｒｏｏ  Ｉｗａｔａ）著，「ウォーキング  アバウト  バーチャル  エンバイアメンツオン  アン  インフィニット  フロアー（Ｗａｌｋｉｎｇ  Ａｂｏｕｔ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔｓ  ｏｎ  ａｎ  Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｆｌｏｏｒ）」，アイトリプルイーバーチャルリアリティ（ＩＥＥＥ−Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）１９９９，ｐｐ２８６−２９３（非特許文献１）及びルドルフピー・ダーケン（Ｒｕｄｏｌｐｈ  Ｐ．  Ｄａｒｋｅｎ）、デービッド  カーマイン（Ｄａｖｉｄ  Ｃａｒｍｅｉｎ）著，「ザ  オムニ−ディレクショナルトレッドミル：ア  ロコモーションディバイス  フォー  バーチャル  ワールズ（Ｔｈｅ  Ｏｍｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒｅａｄｍｉｌｌ：  Ａ  Ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｗｏｒｌｄｓ）」，エイシーエム−ユーアイエスティ（ＡＣＭ−ＵＩＳＴ）９７，ｐｐ２１３−２２１（非特許文献２）に記載されている。
【０００８】
図２１及び図２２は、非特許文献１に記載されたトレッドミルを示す。トレッドミル３１０は、ベルト機構３１１とベルト機構３１２とを含む。ベルト機構３１２は、ベルト機構３１１の内部に設けられる。ベルト機構３１１は、複数のベルト３１１１，３１１２，３１１３，・・・を輪状に接続した構造からなる。そして、複数のベルト３１１１，３１１２，３１１３，・・・の各々は、矢印３１３の方向に回転可能である。また、ベルト機構３１１は、ベルト機構３１２によって矢印３１３に直交する矢印３１４の方向に回転可能である。
【０００９】
歩行者３がＸ軸の方向へ移動するとき、ベルト３１１ｋ−２，３１１ｋ−１，３１１ｋは、矢印３１３の方向へ回転され、Ｘ軸方向への歩行者の移動が相殺される。また、歩行者３がＸ軸に直交するＹ軸の方向へ移動するとき、ベルト３１１１，３１１２，３１１３，・・・は、ベルト機構３１２によって矢印３１４の方向へ回転され、Ｙ軸方向への歩行者の移動が相殺される。
【００１０】
このように、トレッドミル３１０は、歩行者の２つの方向への移動を相殺する。
【００１１】
図２３及び図２４は、非特許文献２に記載されたトレッドミルを示す。トレッドミル３２０は、ベルト３２１，３２２を含む。ベルト３２１は、ローラ３２１１を複数個、矢印３２３の方向に接続した構造から成る。ローラ３２１１は、矢印３２４の方向に自由に回転可能である。
【００１２】
ベルト３２２は、ベルト３２１の下側に配置される。ベルト３２２は、ローラ３２２１を複数個、矢印３２５の方向に接続した構造から成る。ベルト３２１及びベルト３２２は、ローラ３２１１の回転軸がローラ３２２１の回転軸と直交するように編み合わされる。ローラ３２２１は、架台３２７によって両端を固定され、矢印３２６の方向に自由に回転可能である。そして、ローラ３２１１は、専用サーボモータによって矢印３２３の方向へ移動可能である。また、ローラ３２２１は、別の専用サーボモータによって矢印３２５の方向へ移動可能である。
【００１３】
歩行者３がベルト３２１上を矢印３２８で示す対角方向へ歩行したとき、ベルト３２１は、歩行者３から矢印３３０の方向の力と矢印３３１の方向の力とを受ける。矢印３３０の方向の力は、ベルト３２１のローラを矢印３３０の方向へ回転させる。そして、ベルト３２１の下側に配置されたベルト３２２は、ベルト３２１のローラの回転力により矢印３３０と反対方向に引かれるので、ベルト３２２用の専用サーボモータは、ベルト３２２を矢印３３０の方向へ移動させる。
【００１４】
また、矢印３３１の方向の力は、ベルト３２１を矢印３３１の方向へ引っ張る。ベルト３２１のローラ３２１１は、ベルト３２２のローラ３２２１と直交し、この場合、ローラ３２２１は、矢印３３１の方向へ自由に回転可能である。従って、ローラ３２２１は、ベルト３２１を矢印３３１の方向へ引っ張る力によって矢印３３１の方向へ自由に回転する。そして、ベルト３２１は、矢印３３１の方向へ移動する。その結果、ベルト表面は、矢印３２９の方向へ移動し、歩行者３の移動は、相殺される。
【００１５】
歩行者３が矢印３３０と反対方向へ移動したとき、ベルト３２１は、矢印３３０の方向の力のみを受け、ベルト３２１のローラは、矢印３３０の方向へ回転する。そして、ベルト３２２は、ベルト３２１のローラの回転力により矢印３３０と反対方向に引かれるので、ベルト３２２用の専用サーボモータは、ベルト３２２を矢印３３０の方向へ移動させる。その結果、ベルト表面は、矢印３３０の方向へ移動し、歩行者３の移動は、相殺される。
【００１６】
歩行者３が矢印３３１と反対方向へ移動したとき、ベルト３２１は、矢印３３１の方向の力のみを受け、矢印３３１の方向へ引っ張られる。そして、ベルト３２１のローラ３２１１は、ベルト３２２のローラ３２２１と直交し、この場合、ローラ３２２１は、矢印３３１の方向へ自由に回転可能であるので、ローラ３２２１は、ベルト３２１を矢印３３１の方向へ引張る力によって矢印３３１の方向へ自由に回転し、ベルト３２１は、矢印３３１の方向へ移動する。その結果、ベルト表面は、矢印３３１の方向へ移動し、歩行者３の移動は、相殺される。
【００１７】
このように、歩行者３がベルト３２１上を任意の方向へ移動したとき、上述した３つの機構のいずれかの機構により、トレッドミル３２０は、歩行者３の移動を相殺する。
【００１８】
【特許文献１】
特許第３２００５９２号公報
【００１９】
【非特許文献１】
ヒロオイワタ（Ｈｉｒｏｏ  Ｉｗａｔａ）著，「ウォーキング  アバウト  バーチャル  エンバイアメンツ  オン  アン  インフィニット  フロアー（Ｗａｌｋｉｎｇ  Ａｂｏｕｔ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｅｎｖｉｒｏｍｅｎｔｓ  ｏｎ  ａｎ  Ｉｎｆｉｎｉｔｅ  Ｆｌｏｏｒ）」，アイトリプルイーバーチャルリアリティ（ＩＥＥＥ−Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｒｅａｌｉｔｙ）１９９９，ｐｐ２８６−２９３
【００２０】
【非特許文献２】
ルドルフ  ピー・ダーケン（Ｒｕｄｏｌｐｈ  Ｐ．  Ｄａｒｋｅｎ）、デービッド  カーマイン（Ｄａｖｉｄ  Ｃａｒｍｅｉｎ）著，「ザ  オムニ−ディレクショナルトレッドミル：ア  ロコモーション  ディバイス  フォー  バーチャル  ワールズ（Ｔｈｅ  Ｏｍｎｉ−Ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒｅａｄｍｉｌｌ：  Ａ  Ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅ  ｆｏｒ  Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｗｏｒｌｄｓ）」，エイシーエム−ユーアイエスティ（ＡＣＭ−ＵＩＳＴ）９７，ｐｐ２１３−２２１
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許第３２００５９２号公報に開示された技術では、ベルトを２つ以上の方向に移動させることができないため、歩行者の２つ以上の方向への移動を相殺するためにベルト機構自体を回転させる必要があり、装置全体が大掛かりになるという問題がある。
【００２２】
また、非特許文献１に開示されたトレッドミルでは、重いベルトを動かし、トレッドミルの反応が遅いため、ベルト面の応答性が低く、歩行者はゆっくりとしか歩くことができないという問題がある。
【００２３】
更に、非特許文献２に開示されたトレッドミルでは、ベルトは、複数のローラから構成されるため、部品点数が多く、駆動時に大きな騒音が発生するという問題がある。また、歩行面が平面でなく、足底への感覚が通常と大きく異なるという問題がある。
【００２４】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、歩行者の任意の方向への移動を１つのベルトを用いて相殺する歩行者保持装置を提供することである。
【００２５】
また、この発明の別の目的は、歩行者の任意の方向への移動を１つのベルトを用いて相殺する歩行者保持装置を備える移動感覚提示装置を提供することである。
【００２６】
更に、この発明の別の目的は、歩行者の任意の方向への移動を相殺する制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを提供することである。
【００２７】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
この発明によれば、歩行者保持装置は、ステージと、移動手段とを備える。移動手段は、ステージ上における歩行者の移動を相殺するように歩行者を任意の方向へ移動させる。
【００２８】
好ましくは、移動手段は、ベルト、移動装置とを含む。ベルトは、ステージ上に設置され、歩行者を載せる。移動装置は、歩行者の位置が歩行者の移動を相殺する位置になるようにベルトを任意の方向へ移動させる。
【００２９】
好ましくは、移動装置は、複数のローラ装置を含む。複数のローラ装置は、ステージの周囲に設けられ、回転によりベルトを任意の方向に移動可能である。そして、複数のローラ装置の各々は、歩行者の移動に応じて、回転または停止する。
【００３０】
好ましくは、複数のローラ装置の各々は、複数のローラと、モータとを含む。複数のローラは、ベルトの表側及び裏側からベルトを挟持する。モータは、歩行者の移動に応じて、歩行者の位置が歩行者の移動を相殺する位置になるように複数のローラの一部を回転または停止させる。
【００３１】
また、この発明によれば、移動感覚提示装置は、歩行者保持装置と、計測手段と、解析手段と、第１及び第２の駆動手段と、抽出手段と、表示手段とを備える。計測手段は、歩行者保持装置における歩行者の動作を計測する。解析手段は、計測手段によって計測された動作を解析し、歩行者の移動方向、移動量及び移動速度を得る。第１の駆動手段は、解析手段により解析された移動方向、移動量及び移動速度に基づいて、歩行者の移動を相殺して歩行者の位置を一定に保持するように歩行者保持装置を駆動するための第１の駆動信号を生成して歩行者保持装置へ出力する。抽出手段は、解析手段により解析された移動方向、移動量及び移動速度に基づいて歩行者の移動先を検出し、その検出した移動先における地形情報を抽出する。表示手段は、抽出手段により抽出された地形情報によって特定される地形における歩行者の移動を映像として表示する。第２の駆動手段は、解析手段により解析された移動方向、移動量及び移動速度と、抽出手段により抽出された地形情報とに基づいて、地形情報によって特定される地形における歩行者の移動感覚を歩行者に伝達するように歩行者保持装置を駆動するための第２の駆動信号を生成して歩行者保持装置へ出力する。
【００３２】
歩行者保持装置は、ステージと、移動手段と、変更手段とを含む。移動手段は、第１の駆動信号に応じて、ステージ上における歩行者の移動を相殺するように歩行者を任意の方向へ移動させる。変更手段は、第２の駆動信号に応じて、ステージの面内方向を変更する。
【００３３】
好ましくは、移動手段は、ベルトと、複数のローラと、複数のモータとを含む。ベルトは、ステージ上に設置され、歩行者を載せる。複数のローラは、ステージの周囲に設けられ、回転によりベルトを任意の方向に移動可能である。複数のモータは、複数のローラに対応して設けられ、第１の駆動信号に応じて、対応するローラを回転駆動する。そして、第１の駆動手段は、移動方向、移動量及び移動速度に基づいて、複数のローラを回転駆動するための複数の駆動ベクトルを演算し、その演算した複数の駆動ベクトルを第１の駆動信号として複数のモータへ出力する。
【００３４】
好ましくは、第１の駆動手段は、ローラの回転方向を反映した第１のベクトルと、移動速度、移動量及び移動方法を反映した第２のベクトルとの内積を演算し、その演算した内積と第１のベクトルの方向とをそれぞれ大きさ及び方向として有する駆動速度ベクトルを複数のローラの各々に対して求めることにより複数の駆動ベクトルを演算する。
【００３５】
好ましくは、第１のベクトルは、ローラの回転軸に直交する方向と所定の大きさとから成る。第２のベクトルは、移動速度及び移動量を反映した大きさと移動方向の反対方向とから成る。
【００３６】
更に、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムは、歩行者保持装置において歩行者の移動を相殺する制御をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、歩行者保持装置は、ステージと、ステージ上における歩行者の移動を相殺するように歩行者を任意の方向へ移動させる移動手段とを備え、プログラムは、歩行者の動作を計測する第１のステップと、計測された動作に基づいて歩行者の移動量、移動速度及び移動方向を解析する第２のステップと、解析された移動量、移動速度及び移動方向に基づいて、歩行者の移動を相殺するように移動手段を制御する第３のステップとをコンピュータに実行させる。
【００３７】
好ましくは、移動手段は、ステージ上に設置され、歩行者を載せるベルトと、ステージの周囲に設けられ、回転によりベルトを任意の方向に移動可能な複数のローラと、複数のローラに対応して設けられ、対応するローラを回転駆動する複数のモータとを含み、プログラムの第３のステップは、移動方向、移動量及び移動速度に基づいて、複数のローラを回転駆動するための複数の駆動ベクトルを演算する第１のサブステップと、演算された複数の駆動ベクトルをそれぞれ対応する複数のモータへ出力する第２のサブステップとを含む。
【００３８】
この発明においては、歩行者がステージ上を移動すると、その歩行者の移動を相殺するように歩行者が任意の方向へ移動される。従って、この発明によれば、歩行者が任意の方向へ移動しても、その歩行者の移動を相殺できる。
【００３９】
また、この発明においては、歩行者がステージ上で移動すると、歩行者は、自己の移動を相殺されて一定の位置に保持され、歩行者保持装置上における歩行者の移動に合わせた移動対象空間における移動が歩行者に提示されるとともに、その移動対象空間における歩行感覚が歩行者に与えられる。従って、この発明によれば、歩行者の任意の方向への移動を相殺し定点に保持しながら、移動対象空間における歩行感覚を歩行者に与えることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
本発明の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。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００４１】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による移動感覚提示装置の概略ブロック図を示す。移動感覚提示装置１００は、歩行者保持装置１０と、動作計測装置２０と、プロジェクター３０と、動作計測部４０と、動作解析部５０と、移動対象空間生成部６０と、移動結果画像表示部７０と、ステージ姿勢計算部８０と、ステージ駆動計算部９０と、リニアリンク駆動装置１１０と、移動動作キャンセル計算部１２０と、ベルト駆動計算部１３０と、ベルト駆動装置１４０とを備える。
【００４２】
歩行者保持装置１０は、スクリーン１と、ベルト２と、リング状機構５と、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ（なお、図１には図示されていないが、更に２本のアームが存在する。以下同じ。）と、リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ（なお、図１には図示されていないが、更に２個のリニアアクチュエータが存在する。以下同じ。）と、ユニバーサルジョイント８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ（なお、図１には図示されていないが、更に１個のユニバーサルジョイントが存在する。以下同じ。）とを含む。
【００４３】
スクリーン１は、リング状機構５上に固定され、プロジェクター３０によって投影された映像を視覚情報として歩行者３に与える。ベルト２は、袋状ベルトであり、ステージを包み込んでいる。そして、ベルト２の一部は、ステージに接しており、リング状機構５は、ステージの周囲に設けられる。そして、リング状機構５は、歩行者３がベルト２上を移動すると、ベルト駆動装置１４０からの駆動信号ＤＲＳ１に基づいて、歩行者３の任意の方向への移動を相殺するようにベルト２を移動させる。
【００４４】
リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは、それぞれ、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄに取付けられる。そして、リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは、モータを内蔵しており、その内蔵したモータがリニアリンク駆動装置１１０からの駆動信号ＤＲＳ２によって駆動されることにより、それぞれ、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを長手方向へ伸縮する。これにより、ステージの姿勢が変更される。
【００４５】
ユニバーサルジョイント８Ａは、アーム６Ａの一方端をもう１つのアーム（図示せず）の一方端と接続する。ユニバーサルジョイント８Ｂは、リング状機構５に固定され、アーム６Ａの他方端をアーム６Ｂの他方端と接続する。
【００４６】
ユニバーサルジョイント８Ｃは、アーム６Ｂの他方端をアーム６Ｃの他方端と接続する。ユニバーサルジョイント８Ｄは、リング状機構５に固定され、アーム６Ｃの一方端をアーム６Ｄの一方端と接続する。ユニバーサルジョイント８Ｅは、アーム６Ｄの他方端をもう１つのアーム（図示せず）の他方端と接続する。
【００４７】
ユニバーサルジョイント８Ａ，８Ｃ，８Ｅは、地面に接し、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ、リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ及びユニバーサルジョイント８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅは、リング状機構５及びステージを支える。
【００４８】
なお、図１においては、４本のアーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄが示されているが、実際には、６本のアームが歩行者保持装置１０に含まれる。
【００４９】
このように、歩行者保持装置１０は、歩行者３が移動したとき、ベルト駆動装置１４０からの駆動信号ＤＲＳ１に基づいて、歩行者３の任意の方向への移動を相殺する。また、歩行者保持装置１０は、リニアリンク駆動装置１１０からの駆動信号ＤＲＳ２に基づいてステージの姿勢を変更し、歩行者３が歩行している地形における歩行感覚を歩行者３に与える。歩行者保持装置１０の詳細については後述する。
【００５０】
動作計測装置２０は、歩行者保持装置１０における歩行者３の動作を計測し、その計測結果を動作計測部４０へ出力する。より具体的には、動作計測装置２０は、信号発信部と複数のマイクとを内蔵し、信号発信部によって歩行者３の両方の足先に取付けられたスピーカ４Ａ，４Ｂに向けて信号を発信する。スピーカ４Ａ，４Ｂは、外部からの信号を受信すると超音波を発信する。従って、動作計測装置２０は、スピーカ４Ａ，４Ｂからの超音波を複数のマイクによって受信し、信号を発信した時刻と超音波を受信した時刻とを動作計測部４０へ出力する。
【００５１】
プロジェクター３０は、移動結果画像表示部７０から送られる画像データを映像に変換してスクリーン１に投影する。
【００５２】
動作計測部４０は、動作計測装置２０から受けた時刻に基づいて、動作計測装置２０が信号を発信してから超音波を受信するまでの時間差を演算し、その演算した時間差に基づいて歩行者３の歩行者保持装置１０における位置を計測する。そして、動作計測部４０は、演算した時間差と計測した位置とを動作解析部５０へ出力する。
【００５３】
動作解析部５０は、動作計測部４０から受けた時間差及び位置を解析し、歩行者３の移動量、移動速度及び移動方向を得る。より具体的には、動作解析部５０は、歩行者保持装置１０において保持される歩行者３の一定位置を記憶しており、その記憶した一定位置と動作計測部４０からの位置との差を演算して歩行者３の移動量及び移動方向を求める。そして、動作解析部５０は、求めた移動量を動作計測部４０からの時間差で除算して移動速度を求める。動作解析部５０は、求めた移動量、移動方向及び移動速度を移動対象空間生成部６０、ステージ姿勢計算部８０及び移動動作キャンセル計算部１２０へ出力する。
【００５４】
移動対象空間生成部６０は、ロボット６１と、データベース６２とを内蔵する。データベース６２は、移動対象空間の地形情報を記憶する。そして、移動対象空間生成部６０は、遠隔地等の移動対象空間におけるロボット６１の歩行を、動作解析部５０から受けた移動量、移動方向及び移動速度に基づいて制御する。即ち、移動対象空間生成部６０は、動作解析部５０からの移動量、移動方向及び移動速度に基づいて、歩行者３０の移動を移動対象空間におけるロボット６１の移動に反映させる。これにより、ロボット６１は、移動対象空間において、歩行者３の移動と同じ移動を行なう。そして、移動対象空間生成部６０は、ロボット６１が歩行している移動対象空間の動画像データを移動結果画像表示部７０へ出力する。そして、移動対象空間生成部６０は、ロボット６１が移動した移動先の地形情報をデータベース６２から読出し、その読出した地形情報をステージ姿勢計算部８０へ出力する。
【００５５】
また、移動対象空間生成部６０は、動作解析部５０からの移動量、移動方向及び移動速度に基づいて仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを作成し、その作成したコンピュータグラフィックスを移動結果画像表示部７０へ出力する。
【００５６】
移動結果画像表示部７０は、移動対象空間生成部６０からの移動対象空間におけるロボット６１の動画像データ又はコンピュータグラフィックスを処理してプロジェクター３０へ出力する。
【００５７】
ステージ姿勢計算部８０は、動作解析部５０から歩行者３の移動量、移動方向及び移動速度を受け、移動対象空間生成部６０から地形情報を受ける。そして、ステージ姿勢計算部８０は、移動量、移動方向、移動速度及び地形情報に基づいて、地形情報によって特定される地形における歩行者３の移動感覚を歩行者３に与えるために、歩行者保持装置１０のステージの姿勢を計算する。より具体的には、ステージ姿勢計算部８０は、歩行者３の移動先の地形を地形情報から認識し、その移動先へ歩行者３がどの方向から、どのような速度で、どれだけ移動したのかを移動方向、移動速度及び移動量に基づいて検出し、歩行者３が移動した地形における歩行感覚を歩行者３に与えるために必要な歩行者保持装置１０のステージの姿勢を計算する。
【００５８】
例えば、歩行者３が下り坂を速い速度で大きく移動したとき、ステージ姿勢計算部８０は、歩行者保持装置１０における歩行者３の前側を大きく低下させたステージの姿勢を計算する。
【００５９】
また、ステージ姿勢計算部８０は、歩行者３が同じ下り坂を移動していても、その移動速度が遅く、移動量も少ないときは、歩行者保持装置１０における歩行者３の前側を小さく低下させたステージの姿勢を計算する。
【００６０】
このように、ステージ姿勢計算部８０は、歩行者３の移動先の地形のみならず、歩行者３の移動量、移動方向及び移動速度を反映した歩行感覚を表わすステージの姿勢を計算する。そして、ステージ姿勢計算部８０は、計算したステージの姿勢をステージ駆動計算部９０へ出力する。
【００６１】
ステージ駆動計算部９０は、ステージ姿勢計算部８０からのステージの姿勢を歩行者保持装置１０において実現するために、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを伸縮する伸縮量を計算し、その計算した伸縮量をリニアリンク駆動装置１１０へ出力する。
【００６２】
リニアリンク駆動装置１１０は、ステージ駆動計算部９０からの伸縮量に応じて、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを伸縮するためにリニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに内蔵されたモータを駆動するための駆動信号ＤＲＳ２を生成し、その生成した駆動信号ＤＲＳ２をリニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄへ出力する。
【００６３】
なお、リニアリンク駆動装置１１０は、４個のリニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに駆動信号ＤＲＳ２を出力すると説明したが、実際には、６本のアームに対応する６個のリニアアクチュエータが存在するため、リニアリンク駆動装置１１０は、６個のリニアアクチュエータに駆動信号ＤＲＳ２を出力する。
【００６４】
移動動作キャンセル計算部１２０は、動作解析部５０から歩行者３の移動量、移動速度及び移動方向を受ける。そして、移動動作キャンセル計算部１２０は、移動量、移動速度及び移動方向に基づいて、歩行者３の移動をキャンセルするためにベルト２を駆動するためのベルト駆動ベクトルを計算し、その計算したベルト駆動ベクトルをベルト駆動計算部１３０へ出力する。
【００６５】
ベルト駆動計算部１３０は、移動動作キャンセル計算部１２０からのベルト駆動ベクトルを用いて、後述する方法によって、ベルト駆動速度ベクトルを計算し、その計算したベルト駆動速度ベクトルをベルト駆動装置１４０へ出力する。
【００６６】
ベルト駆動装置１４０は、ベルト駆動速度ベクトルに基づいてベルト２を駆動するための駆動信号ＤＲＳ１を生成し、その生成した駆動信号ＤＲＳ１をリング状機構５へ出力する。
【００６７】
図２は、歩行者保持装置１０の主要部を示す。歩行者３は、ベルト２上を任意の方向へ移動する。リング状機構５は、ベルト駆動装置１４０からの駆動信号ＤＲＳ１に基づいて、ベルト２を移動させ、歩行者３の移動を相殺する。ステージは円形であり、リング状機構５は、ステージの周囲に沿って設けられた複数のローラを含み、後述するように、複数のローラの回転によりベルト２を移動させるため、歩行者３が任意の方向に移動しても、歩行者３の移動が相殺される。これにより、歩行者３は、ステージのほぼ中央に保持される。
【００６８】
アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ、リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ及びユニバーサルジョイント８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅは、リング状機構５及びステージを支えるとともに、リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄが駆動信号ＤＲＳ２に基づいて、それぞれアーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを長手方向に伸縮させることによってステージの姿勢を変更する。これにより、歩行者３は、スクリーン１に写された地形における歩行感覚を得ることができる。
【００６９】
図３は、歩行者保持装置１０を上側から見た平面図を示す。リング状機構５は、外側リング５１と、内側リング５２と、ローラ装置５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈとを含む。ローラ装置５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈは、外側リング５１及び内側リング５２によって挟み込まれ、外側リング５１及び内側リング５２の円周に沿って配置される。
【００７０】
ローラ装置５３Ａ及びローラ装置５３Ｅは、中心Ｏに対して対称の位置に配置され、ローラ装置５３Ｂ及びローラ装置５３Ｆは、中心Ｏに対して対称の位置に配置される。また、ローラ装置５３Ｃ及びローラ装置５３Ｇは、中心Ｏに対して対称の位置に配置され、ローラ装置５３Ｄ及びローラ装置５３Ｈは、中心Ｏに対して対称の位置に配置される。
【００７１】
ローラ装置５３Ａは、ローラ５４１，５５１（ローラ５５１の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７１と、モータ５８１とを含む。ローラ装置５３Ｂは、ローラ５４２，５５２（ローラ５５２の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７２と、モータ５８２とを含む。
【００７２】
ローラ装置５３Ｃは、ローラ５４３，５５３（ローラ５５３の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７３と、モータ５８３とを含む。ローラ装置５３Ｄは、ローラ５４４，５５４（ローラ５５４の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７４と、モータ５８４とを含む。
【００７３】
ローラ装置５３Ｅは、ローラ５４５，５５５（ローラ５５５の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７５と、モータ５８５とを含む。ローラ装置５３Ｆは、ローラ５４６，５５６（ローラ５５６の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７６と、モータ５８６とを含む。
【００７４】
ローラ装置５３Ｇは、ローラ５４７，５５７（ローラ５５７の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７７と、モータ５８７とを含む。ローラ装置５３Ｈは、ローラ５４８，５５８（ローラ５５８の紙面奥側にもう１つのローラが配置されている。）と、保持部材５７８と、モータ５８８とを含む。
【００７５】
内側リング５２は、円盤状構造から成り、その周囲にローラ５４１〜５４８を保持する。そして、内側リング５２は、ステージの機能も兼ねる。ローラ５４１〜５４８は、最内周に配置される。ローラ５５１〜５５８は、ローラ５４１〜５４８の外側に、それぞれ、ローラ５４１〜５４８に対応して配置される。そして、ローラ５５１〜５５８は、それぞれ、ローラ５４１〜５４８の形状にフィットするように、両端から中央部に行くに従って直径が小さくなる形状を有する。保持部材５７１〜５７８は、それぞれ、ローラ５５１〜５５８を保持する。モータ５８１〜５８８は、駆動信号ＤＲＳ１に基づいて、それぞれ、ローラ５５１〜５５８を所定の方向に所定の速度で回転させる。ローラ５４１〜５４８は、自由に回転可能である。
【００７６】
ベルト２（図３においては省略されている）は、ローラ５４１〜５４８及び内側リング５２を包み込み、ローラ５５１〜５５８が外側になるように装着される。つまり、ベルト２は、ローラ装置５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈにおいて、それぞれ、ローラ５４１とローラ５５１との間、ローラ５４２とローラ５５２との間、ローラ５４３とローラ５５３との間、ローラ５４４とローラ５５４との間、ローラ５４５とローラ５５５との間、ローラ５４６とローラ５５６との間、ローラ５４７とローラ５５７との間、ローラ５４８とローラ５５８との間に装着される。上述したように、ローラ５５１〜５５８は、それぞれ、ローラ５４１〜５４８の形状にフィットした形状を有するので、ベルト２は、ローラ５４１〜５４８，５５１〜５５８によってしっかりと挟持される。
【００７７】
ユニバーサルジョイント８Ｂ，８Ｄ，８Ｆは、１２０°の中心角でリング状機構５の周囲に固定される。
【００７８】
図４は、図３に示すＡ−Ａ線におけるリング状機構５の断面構造図を示す。外側リング５１の下側にローラ５５１，５６１が配置される。内側リング５２は、ローラ５４１によって保持される。そして、ベルト２は、ローラ５４１とローラ５５１，５６１とによって挟み込まれる。ローラ５６１は、ベルト２をローラ５４１との間に保持するための保持ローラである。モータ５８１がローラ５５１を反時計回りに回転させると、ベルト２は矢印１１の方向へ移動する。この場合、ローラ５６１は反時計回りに回転し、ローラ５４１は時計回りに回転し、ベルト２は矢印１１の方向にスムーズに移動する。また、モータ５８１がローラ５５１を時計回りに回転させると、ベルト２は矢印１２の方向１２へ移動する。この場合、ローラ５６１は時計回りに回転し、ローラ５４１は反時計回りに回転し、ベルト２は矢印１２の方向にスムーズに移動する。
【００７９】
このように、ローラ装置５３Ａは、ベルト２を矢印１１または１２の方向へ移動させる。
【００８０】
ローラ装置５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈは、ローラ装置５３Ａと同じ断面構造から成る。従って、ローラ装置５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈは、上述した機構によってベルト２をスムーズに移動可能である。
【００８１】
また、ローラ装置５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈは、それぞれ、ローラ５４１，５５１、ローラ５４２，５５２、ローラ５４３，５５３、ローラ５４４，５５４、ローラ５４５，５５５、ローラ５４６，５５６及びローラ５４７，５５７、ローラ５４８，５５８によってベルト２を挟持するので、ローラ５５１〜５５８がモータ５８１〜５８８によって駆動されないとき、ベルト２を引張る。
【００８２】
従って、リング状機構５は、ベルト２を引張り、ステージを構成する内側リング５２上に平坦な平面を保持したまま、歩行者３の移動を相殺するようにベルト２を移動する。
【００８３】
図５は、ローラ５４１〜５４８の斜視図兼断面図を示す。ローラ５４１〜５４８の各々は、回転軸１３，１６と、メインローラ１４と、複数のサブローラ１５とから成る。メインローラ１４は、回転軸１３の回りに回転する。複数のサブローラ１５の各々は、回転軸１３に直交する回転軸１６の回りに回転する。ローラ５５１〜５５８がベルト２を移動させることにより、ローラ５４１〜５４８に力Ｆが印加されたとき、メインローラ１４は、力Ｆの成分Ｆ１によって回転軸１３の回りに回転し、複数のサブローラ１５は、力Ｆの成分Ｆ２によって回転軸１６の回りに回転する。その結果、ベルト２は、ローラ５４１〜５４８によって力Ｆの方向に移動される。
【００８４】
成分Ｆ１と成分Ｆ２との大小関係に応じて、力Ｆの方向は変化するので、ベルト２は、メインローラ１４の回転量と複数のサブローラ１５の回転量との組合わせによって任意の方向へ移動され得る。
【００８５】
図６は、ベルト２を所定の方向に所定量移動させるときに、ローラ５４１〜５４８の各々の回転量を示す図である。ベルト２が移動量１７だけ移動されるとき、ローラ５４１，５４５のメインローラ１４は、最大の回転量１８で回転し、ローラ５４２，５４４，５４６，５４８のメインローラ１４は、その次に大きい回転量１９で回転し、ローラ５４３，５４７のメインローラ１４は回転しない。
【００８６】
また、ローラ５４１，５４５の複数のサブローラ１５は回転せず、ローラ５４２，５４４，５４６，５４８の複数のサブローラ１５は回転量１９と同じ回転量で回転し、ローラ５４３，５４７の複数のサブローラ１５は回転量１８と同じ回転量で回転する。
【００８７】
このように、リング状機構５においては、最内周に設けられたローラ５４１〜５４８がメインローラ１４と複数のサブローラ１５との２重ローラからなり、ベルト２の移動に伴い、メインローラ１４及びサブローラ１５の少なくとも一方が回転するので、ベルト２は任意の方向にスムーズに移動される。
【００８８】
図７及び図８は、歩行者３の移動を相殺するためのローラ５５１〜５５８の駆動方法を説明する図である。なお、ローラ５５１〜５５８が駆動されることにより、ローラ５４１〜５４８が回転駆動されるため、図７及び図８においては、ローラ５４１〜５４８が示されている。
【００８９】
歩行者３がベルト２上をステージの中心Ｏからローラ５４２の方向へ距離ｘだけ移動すると、歩行者３の移動を相殺するためにベルト２は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖによって駆動される（この出願の明細書においては、↑Ｖは、ベクトルを意味する。Ｖ以外の文字についても、ベクトルを表示するときは「↑」を用いて表示する。以下、同じ。）。この場合、歩行者３がローラ５４２の方向に距離ｘだけ移動したことを位置ベクトル↑Ｘ（↑Ｘはベクトルを意味する。以下、同じ。）で表わすと、ベルト駆動ベクトル↑Ｖは、次式によって表わされる。
【００９０】
【数１】
2004157329.tif 000003
【００９１】
但し、ａ，ｂは、それぞれ、フィードバック制御及びフィードフォワード制御のパラメータである。また、↑ｖは、位置ベクトル↑Ｘを微分したものである。
【００９２】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖは、位置ベクトル↑Ｘと反対方向であり、位置ベクトル↑Ｘの絶対値と、速度ベクトル↑ｖ（↑ｖはベクトルを意味する。以下、同じ。）の絶対値との和を大きさとして有する。これは、歩行者３の移動速度が速い場合、歩行者３を移動先から元の場所へ戻し、歩行者３を一定の位置に保持するためにはベルト２を速く移動させる必要があるからである。
【００９３】
従って、ベルト２のベルト駆動ベクトル↑Ｖは、歩行者３の移動量のみならず、歩行者３の移動速度も考慮して演算される。
【００９４】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖが演算されると、ベルト駆動ベクトル↑Ｖを用いてローラ５４１〜５４８の各々を駆動する駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８（↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８はベクトルを意味する。以下、同じ。）が演算される。ローラ５４１〜５４８の回転軸１３に直交し、かつ、外向きの方向を有する単位ベクトルをそれぞれ↑Ｒ１〜↑Ｒ８（↑Ｒ１〜↑Ｒ８はベクトルを意味する。以下、同じ。）とすると、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８は、単位ベクトル↑Ｒ１〜↑Ｒ８とベルト駆動ベクトル↑Ｖとの内積を大きさとして有し、それぞれ、単位ベクトル↑Ｒ１〜↑Ｒ８の方向を有するベクトルとして演算される。即ち、ローラ５４１〜５４８の各駆動速度ベクトル↑ＶＲｎ（ｎ：１〜８）（↑ＶＲｎは、ベクトルを意味する。以下、同じ。）は、次式により演算される。
【００９５】
【数２】
2004157329.tif 000004
【００９６】
式（２）を用いた駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８の具体的な演算例を図８に示す。ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向は、ローラ５４２からローラ５４６へ向かう方向であるので、ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ１との成す角度は、１３５°である。従って、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１は、↑ＶＲ１＝−（（２）１／２／２）・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ１）＝−０．７０７｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ１）となる。即ち、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１は、単位ベクトル↑Ｒ１と反対の方向を有し、かつ、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの約０．７倍の大きさを有する。
【００９７】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ２との成す角度は、１８０°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ２は、↑ＶＲ２＝−｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ２）となる。即ち、駆動速度ベクトル↑ＶＲ２は、単位ベクトル↑Ｒ２と反対の方向を有し、かつ、ベルト駆動ベクトル↑Ｖと同じ大きさを有する。
【００９８】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ３との成す角度は、１３５°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ３は、↑ＶＲ３＝−（（２）１／２／２）・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ３）＝−０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ３）となる。即ち、駆動速度ベクトル↑ＶＲ３は、単位ベクトル↑Ｒ３と反対の方向を有し、かつ、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの約０．７倍の大きさを有する。
【００９９】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ４との成す角度は、９０°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ４は、零（０）である。
【０１００】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ５との成す角度は、４５°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ５は、↑ＶＲ５＝（（２）１／２／２）・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ５）＝０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ５）となる。即ち、駆動速度ベクトル↑ＶＲ５は、単位ベクトル↑Ｒ５と同じ方向を有し、かつ、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの約０．７倍の大きさを有する。
【０１０１】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ６との成す角度は、０°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ６は、↑ＶＲ６＝｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ６）となる。即ち、駆動速度ベクトル↑ＶＲ６は、単位ベクトル↑Ｒ６と同じ方向を有し、かつ、ベルト駆動ベクトル↑Ｖと同じ大きさを有する。
【０１０２】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ７との成す角度は、４５°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ７は、↑ＶＲ７＝（（２）１／２／２）・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ７）＝０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ７）となる。即ち、駆動速度ベクトル↑ＶＲ７は、単位ベクトル↑Ｒ７と同じ方向を有し、かつ、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの約０．７倍の大きさを有する。
【０１０３】
ベルト駆動ベクトル↑Ｖと単位ベクトル↑Ｒ８との成す角度は、９０°であるので、駆動速度ベクトル↑ＶＲ８は、零（０）である。
【０１０４】
このようにして、ローラ５４１〜５４８の各々を駆動する駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８が演算される。そして、ローラ５４１〜５４８は、それぞれ、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８に基づいて駆動される。即ち、ローラ５４１は、内側へ０．７０７・｜↑Ｖ｜の速さで回転され、ローラ５４２は、内側へ｜↑Ｖ｜の速さで回転され、ローラ５４３は、内側へ０．７０７・｜↑Ｖ｜の速さで回転され、ローラ５４４は、回転が停止され、ローラ５４５は、外側へ０．７０７・｜↑Ｖ｜の速さで回転され、ローラ５４６は、外側へ｜↑Ｖ｜の速さで回転され、ローラ５４７は、外側へ０．７０７・｜↑Ｖ｜の速さで回転され、ローラ５４８は、回転が停止される。
【０１０５】
ローラ５４１〜５４８が駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８に従って駆動されたとき、ローラ５４１〜５４８のメインローラ１４の回転によるベルト２の移動への寄与率は、図７に示すＣＢ１〜ＣＢ８によって表される。
【０１０６】
ローラ５４２，５４６のメインローラ１４の回転方向は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向に一致するので、ローラ５４２，５４６は、メインローラ１４の回転による寄与率ＣＢ２，ＣＢ６が最も大きく、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７のメインローラ１４の回転方向は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向と４５°の角度を成すので、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７は、メインローラ１４の回転による寄与率ＣＢ１，ＣＢ３，ＣＢ５，ＣＢ７がローラ５４２，５４６に次いで大きく、ローラ５４４，５４８のメインローラ１４の回転方向は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向と直交するので、ローラ５４４，５４８は、メインローラ１４の回転による寄与率ＣＢ４，ＣＢ８が最も小さく、零（０）である。
【０１０７】
一方、ローラ５４１〜５４８は、図５に示すようにメインローラ１４の回転軸１３に直交する回転軸１６の回りに回転する複数のサブローラ１５を含むので、ローラ５４１〜５４８の各々は、このサブローラ１５の自由回転によってもベルト２の移動へ寄与する。
【０１０８】
ローラ５４４，５４８のサブローラ１５の回転方向は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向に一致するので、ローラ５４４，５４８は、サブローラ１５の自由回転による寄与率が最も大きい。また、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７のサブローラ１５の回転方向は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向と４５°の角度を成すので、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７は、サブローラ１５の自由回転による寄与率がローラ５４４，５４８に次いで大きい。更に、ローラ５４２，５４６のサブローラ１５の回転方向は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向と直交するので、ローラ５４２，５４６は、サブローラ１５の自由回転による寄与率が最も小さく、零（０）である。
【０１０９】
このように、ローラ５４１〜５４８は、そのメインローラ１４及びサブローラ１５の少なくともいずれか一方によりベルト２の移動に寄与する。その結果、ベルト２は、歩行者３の移動（位置ベクトル↑Ｘで表される。）を相殺するようにベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向に移動される。
【０１１０】
図１に示す移動動作キャンセル計算部１２０は、上述したベルト駆動ベクトル↑Ｖを式（１）に従って演算し、ベルト駆動計算部１３０は、上述した駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８を式（２）に従って演算する。その結果、歩行者３が任意の方向に移動しても、その歩行者３の移動が相殺される。
【０１１１】
ベルト駆動装置１４０は、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８に基づいて、それぞれ、駆動信号ＭＤＲ１〜ＭＤＲ８を生成する。即ち、ベルト駆動装置１４０は、駆動速度ベクトル↑ＶＲ２，↑ＶＲ６に基づいて、ローラ５４２，５４６をベルト駆動ベクトル↑Ｖの大きさを反映した速さで回転するための駆動信号ＭＤＲ２，ＭＤＲ６を生成する。また、ベルト駆動装置１４０は、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１，↑ＶＲ３，↑ＶＲ５，↑ＶＲ７に基づいて、それぞれ、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７をローラ５４２，５４６の回転速度の約７０％で回転するための駆動信号ＭＤＲ１，ＭＤＲ３，ＭＤＲ５，ＭＤＲ７を生成する。更に、ベルト駆動装置１４０は、駆動速度ベクトル↑ＶＲ４，↑ＶＲ８に基づいて、それぞれ、ローラ５４４，５４８の回転を停止するための駆動信号ＭＤＲ４，ＭＤＲ８を生成する。そして、ベルト駆動装置１４０は、生成した駆動信号ＭＤＲ１〜ＭＤＲ８をそれぞれモータ５８１〜５８８へ出力する。従って、駆動信号ＤＲＳ１は、駆動信号ＭＤＲ１〜ＭＤＲ８から成る。
【０１１２】
なお、上記においては、駆動速度ベクトル↑ＶＲｎ（ｎ：１〜８）の各々を演算する場合、ローラ５４１〜５４８の各々の回転軸１３に直交する単位ベクトル↑Ｒｎ（ｎ：１〜８）を用いたが、この発明においては、ローラ５４１〜５４８の各々の回転軸１３に直交し、かつ、所定の大きさを有するベクトル↑ＲＬｎ（ｎ：１〜８）を用いて駆動速度ベクトル↑ＶＲｎ（ｎ：１〜８）を演算するものであればよい（↑ＲＬｎは、ベクトルを意味する。以下、同じ。）。但し、ベクトル↑ＲＬｎ（ｎ：１〜８）の各々は、同じ大きさを有する必要がある。ベクトル↑ＲＬｎ（ｎ：１〜８）の各々で大きさが異なれば、ベルト２をベルト駆動ベクトル↑Ｖの方向に移動させることができないからである。
【０１１３】
図９は、移動感覚提示装置１００の動作を説明するためのフローチャートを示す。一連の動作が開始されると、歩行者３の移動を相殺するように歩行者保持装置１０が制御される（ステップＳ１０）。図１０は、図９に示すステップＳ１０の詳細な動作を示すフローチャートである。歩行者３の移動を相殺する動作が開始されると、動作計測装置２０は、歩行者保持装置１０における歩行者３の足先に取り付けられたスピーカ４Ａ，４Ｂに信号を発信し、スピーカ４Ａ，４Ｂから超音波を受信する。そして、動作計測装置２０は、信号を発信した時刻と、超音波を受信した時刻とを動作計測部４０へ出力する。
【０１１４】
動作計測部４０は、動作計測装置２０から受けた時刻に基づいて、動作計測装置２０が信号を発信してから超音波を受信するまでの時間差を演算し、その演算した時間差に基づいて歩行者３の歩行者保持装置１０における位置を計測する。そして、動作計測部４０は、演算した時間差と計測した位置とを動作解析部５０へ出力する。
【０１１５】
動作解析部５０は、動作計測部４０から受けた時間差及び位置を解析し、歩行者３の移動速度を得る。これにより、歩行者３の位置及び移動速度が計測される（ステップＳ１）。そして、動作解析部５０は、位置を解析し、中心Ｏからのずれ量、即ち、歩行者３の移動量を得る（ステップＳ２）。これにより、歩行者の移動量、移動速度及び移動方向が得られる。
【０１１６】
移動動作キャンセル計算部１２０は、動作解析部５０から移動量、移動速度及び移動方向を受け、歩行者３を一定の位置に保持するための位置に関するフィードバック制御及び歩行者３の移動速度を考慮して歩行者３の移動を相殺するための速度に関するフィードフォワード制御を行なうために式（１）の定数ａ，ｂを決定する（ステップＳ３）。そして、移動動作キャンセル計算部１２０は、式（１）に基づいて、ベルト駆動ベクトル↑Ｖを演算し、その演算したベルト駆動ベクトル↑Ｖをベルト駆動計算部１３０へ出力する（ステップＳ４）。
【０１１７】
ベルト駆動計算部１３０は、ベルト駆動ベクトル↑Ｖと、単位ベクトル↑Ｒ１〜↑Ｒ８とに基づいて、上述した方法によってローラ５４１〜５４８の駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８を演算し、その演算した駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８をベルト駆動装置１４０へ出力する（ステップＳ５）。ベルト駆動装置１４０は、駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８に基づいて、上述した方法によって駆動信号ＭＤＲ１〜ＭＤＲ８から成る駆動信号ＤＲＳ１を生成し、その生成した駆動信号ＤＲＳ１をモータ５８１〜５８８へ出力する。
【０１１８】
これにより、モータ５８１〜５８８は、それぞれ、対応するローラ５５１〜５５８を駆動信号ＭＤＲ１〜ＭＤＲ８に基づいて駆動する。そして、ローラ５４１〜５４８は、上述したように、回転してベルト２を移動させ、歩行者３の移動が相殺される。
【０１１９】
歩行者３の移動を相殺する動作が終了すると、図９に示すステップＳ２０，Ｓ３０が実行される。移動対象空間生成部６０は、遠隔地等の移動対象空間におけるロボット６１の歩行を、動作解析部５０から受けた移動量、移動方向及び移動速度に基づいて制御する。即ち、移動対象空間生成部６０は、動作解析部５０からの移動量、移動方向及び移動速度に基づいて、歩行者３０の移動を移動対象空間におけるロボット６１の移動に反映させる。これにより、ロボット６１は、移動対象空間において、歩行者３の移動と同じ移動を行なう。そして、移動対象空間生成部６０は、ロボット６１が歩行している移動対象空間の動画像データを移動結果画像表示部７０へ出力する。そして、移動対象空間生成部６０は、ロボット６１が移動した移動先の地形情報をデータベース６２から読出し、その読出した地形情報をステージ姿勢計算部８０へ出力する。
【０１２０】
また、移動対象空間生成部６０は、動作解析部５０から受けた移動量、移動方向及び移動速度に基づいて、仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを生成して移動結果画像表示部７０へ出力する。
【０１２１】
移動結果画像表示部７０は、移動対象空間生成部６０からの移動対象空間におけるロボット６１の動画像データ又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを処理してプロジェクター３０へ出力する。プロジェクター３０は、動画像データ又はコンピュータグラフィックスを映像に変換してスクリーン１に表示する。これにより、ロボット６１の移動対象空間における歩行又はコンピュータグラフィックスが映像として表示される（ステップＳ２０）。
【０１２２】
その後、ステージ姿勢計算部８０は、動作解析部５０から歩行者３の移動量、移動方向及び移動速度を受け、移動対象空間生成部６０から地形情報を受ける。そして、ステージ姿勢計算部８０は、移動量、移動方向、移動速度及び地形情報に基づいて、地形情報によって特定される地形における歩行者３の移動感覚を歩行者３に与えるために、歩行者保持装置１０のステージの姿勢を計算する。つまり、ステージ姿勢計算部８０は、歩行者３の移動先の地形を地形情報から認識し、歩行者３が移動先へ移動する際の方向、速度及び移動量を反映した歩行感覚を検出し、その検出した歩行感覚を歩行者に与えるために必要な歩行者保持装置１０のステージの姿勢を計算する。
【０１２３】
ステージ駆動計算部９０は、ステージ姿勢計算部８０からのステージの姿勢を歩行者保持装置１０において実現するために、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを伸縮する伸縮量を計算し、その計算した伸縮量をリニアリンク駆動装置１１０へ出力する。
【０１２４】
リニアリンク駆動装置１１０は、ステージ駆動計算部９０からの伸縮量に応じて、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄを伸縮するためにリニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄに内蔵されたモータを駆動するための駆動信号ＤＲＳ２を生成し、その生成した駆動信号ＤＲＳ２をリニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄへ出力する。これにより、移動対象空間において歩行者が移動した移動先の地形における歩行感覚が歩行者３に伝達される（ステップＳ３０）。そして、一連の動作が終了する。
【０１２５】
このように、移動感覚提示装置１００は、歩行者保持装置１０における歩行者３の動作を計測して歩行者３の移動を相殺することにより、歩行者３を歩行者保持装置１０上の一定の位置に保持し、移動対象空間において歩行者３の移動に合わせて移動するロボットを歩行者３に提示するとともに、その移動対象空間における歩行感覚を歩行者３に与える。
【０１２６】
図１に示す動作計測部４０における歩行者３の位置及び時間差の計測、動作解析部５０における歩行者３の移動量、移動速度及び移動方向の解析、移動動作キャンセル計算部１２０におけるベルト駆動ベクトル↑Ｖの演算、ベルト駆動計算部１３０における駆動速度ベクトル↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８の演算及びベルト駆動装置１４０における駆動信号ＤＲＳ１の生成は、実際には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって行なわれる。ＣＰＵは、図９及び図１０に示すフォローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）から読出し、その読出したプログラムを実行して、上述したように、歩行者３の移動を相殺するように歩行者保持装置１０を制御する。従って、歩行者３の移動を相殺する制御をコンピュータに実行させるためのプログラムは、図９及び図１０に示すフローチャートの各ステップを備える。また、ＲＯＭは、図９及び図１０に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に相当する。
【０１２７】
上記においては、歩行者保持装置１０のステージの周囲に配置されるローラ装置の個数は、８個であると説明したが、ローラ装置の個数は、８個に限らず、少なくとも４個配置されていればよい。図１１は、ローラ装置を４個配置した歩行者保持装置１０の平面図を示す。４個のローラ装置５３Ａ，５３Ｃ，５３Ｅ，５３Ｇに含まれる４個のローラ５４１，５４３，５４５，５４７がステージの周囲に配置される。歩行者３の移動を相殺するためにベルト２を矢印２０の方向に移動させる場合、ローラ５４１，５４５をそれぞれ駆動速度ベクトル↑ＶＲ１＝−｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ１）及び↑ＶＲ５＝｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ５）に従って回転させ、ローラ５４３，５４７の回転を停止させる。その結果、ローラ５４１，５４５は、メインローラ１４の回転によってベルト２を矢印２０の方向へ移動させ、ローラ５４３，５４７は、サブローラ１５の自由回転によってベルト２を矢印２０の方向に移動させる。
【０１２８】
一方、歩行者３の移動を相殺するためにベルト２を矢印２１の方向へ移動させる場合、ローラ５４３，５４７をそれぞれ駆動速度ベクトル↑ＶＲ３＝−｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ３）及び↑ＶＲ７＝｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ７）に従って回転させ、ローラ５４１，５４５の回転を停止させる。その結果、ローラ５４３，５４７は、メインローラ１４の回転によってベルト２を矢印２１の方向へ移動させ、ローラ５４１，５４５は、サブローラ１５の自由回転によってベルト２を矢印２１の方向に移動させる。
【０１２９】
図１２は、図１１と同じように４個のローラ５４１，５４３，５４５，５４７が配置された歩行者保持装置１０の平面図を示す。歩行者３の移動を相殺するためにベルト２を矢印２２の方向へ移動させる場合、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７をそれぞれ駆動速度ベクトル↑ＶＲ１１＝−０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ１）、↑ＶＲ３１＝−０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ３）、↑ＶＲ５１＝０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ５）及び↑ＶＲ７１＝０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ７）に従って回転させる（↑ＶＲ１１，↑ＶＲ３１，↑ＶＲ５１，↑ＶＲ７１は、ベクトルを意味する。以下、同じ。）。その結果、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７は、メインローラ１４の回転及びサブローラ１５の自由回転によってベルト２を矢印２２の方向へ移動させる。
【０１３０】
また、歩行者３の移動を相殺するためにベルト２を矢印２３の方向へ移動させる場合、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７をそれぞれ駆動速度ベクトル↑ＶＲ１２＝０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ１）、↑ＶＲ３２＝−０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ３）、↑ＶＲ５２＝−０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ５）及び↑ＶＲ７２＝０．７０７・｜↑Ｖ｜・（↑Ｒ７）に従って回転させる（↑ＶＲ１２，↑ＶＲ３２，↑ＶＲ５２，↑ＶＲ７２は、ベクトルを意味する。以下、同じ。）。その結果、ローラ５４１，５４３，５４５，５４７は、メインローラ１４の回転及びサブローラ１５の自由回転によってベルト２を矢印２３の方向へ移動させる。
【０１３１】
図１１及び図１２に示したように、ステージの周囲に配置されるローラの個数が４個であっても、歩行者３の移動を相殺するためにベルト２を２つの方向に移動させることができる。そして、ベルト２がしわにならなければ、任意の方向へベルト２を移動させることができる。
【０１３２】
従って、この発明による歩行者保持装置１０は、歩行者３の任意の方向への移動を相殺し、歩行者３を一定の位置に保持するものであればよい。
【０１３３】
また、上記においては、動作計測装置２０が歩行者３の足先に取り付けられたスピーカ４Ａ，４Ｂに向けて信号を発信し、スピーカ４Ａ，４Ｂから超音波を受信するまでの時間差を検出することにより歩行者３の動作を計測すると説明したが、この発明においては、これに限らず、次のような方法によって歩行者３の動作が計測されてもよい。
【０１３４】
複数のビデオカメラをステージの周囲に配置し、これらから歩行者３の両足の動きを計測する。計測を単純、かつ、確実にするために歩行者３の足先に小型のマーカーを取り付けてもよい。ビデオカメラは、歩行者３の足の動きを計測する。動作計測部４０は、ビデオカメラから受けた歩行者３の足の動きから歩行者３の位置の判断と遊・立脚の判断とを行ない、動作解析部５０は、動作計測部４０から受けた位置及び遊・立脚の判断を解析し、歩行者３の移動量、移動速度及び移動方法を得る。
【０１３５】
この場合、動作解析部５０は、歩行者３の移動速度Ｖｗを得る場合、次式により移動速度Ｖｗを得る。
【０１３６】
【数３】
2004157329.tif 000005
【０１３７】
但し、ｃ、ｄは定数、Ｔは立脚時間である。立脚時間Ｔは、歩行者３の足がベルト２に着地している時間である。動作解析部５０は、ビデオカメラからの映像を解析することにより、歩行者３の立脚時間を検出することができ、その検出した立脚時間Ｔを用いれば、式（３）より移動速度Ｖｗを容易に推定することができる。この場合、歩行者３には、基本的に小型のマーカー以外には何も装着しないため、この方法により歩行者３の動作を計測する場合、歩行者３の負荷が少ない。
【０１３８】
また、ステージ面に多数の感圧センサーを配置しておき、この多数の感圧センサーにより歩行者３の足が着地している場所を計測する。そして、計測した歩行者３の足の着地場所に基づいて、歩行者３の移動量、移動速度及び移動方向が解析される。
【０１３９】
更に、歩行者３の腰に自由に回転可能なベルトを取り付け、このベルトに対してステージの周囲から複数のワイヤーを接続し、このワイヤーの長さからステージ上における歩行者３の位置を計測する。また、ワイヤーの長さの変化度合いから歩行者３の移動速度を計測する。
【０１４０】
なお、この発明においては、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ、リニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ及びユニバーサルジョイント８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅは、歩行者保持装置１０のステージの面内方向を変更する「変更手段」を構成する。
【０１４１】
また、この発明においては、アーム６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ及びリニアアクチュエータ７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは、伸縮自在な「複数の伸縮部材」を構成する。
【０１４２】
実施の形態１によれば、歩行者保持装置は、ステージと、ステージ上に設置され、歩行者を載せるベルトと、ステージ上における歩行者の移動を相殺するようにベルトを任意の方向へ移動させる複数のローラ装置とを備えるので、歩行者が任意の方向へ移動しても、その移動を１つのベルトを用いて相殺することができる。
【０１４３】
また、実施の形態１によれば、移動感覚提示装置は、歩行者の任意の方向への移動を相殺可能な歩行者保持装置と、その歩行者の移動を移動対象空間におけるロボットに反映し、そのロボットの移動対象空間における移動を示す動画像又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを歩行者に表示するプロジェクターと、移動対象空間における移動先の地形を歩行した場合の歩行感覚を歩行者に与える手段とを備えるので、歩行者の任意の方向への移動を相殺しながら、移動対象空間における歩行感覚を歩行者に与えることができる。
【０１４４】
［実施の形態２］
図１３は、実施の形態２による移動感覚提示装置２００の概略ブロック図を示す。移動感覚提示装置２００は、移動感覚提示装置１００の歩行者保持装置１０を歩行者保持装置１０Ａに代えたものであり、その他は、移動感覚提示装置１００と同じである。
【０１４５】
歩行者保持装置１０Ａは、歩行者保持装置１０のリング状機構５をリング状機構５Ａに代えたものであり、その他は、歩行者保持装置１０と同じである。
【０１４６】
図１４は、リング状機構５Ａの一部を示す斜視図である。リング状機構５Ａは、８個のローラ装置７１を図３に示す態様でベルト２の周囲に配置した構造から成る。ローラ装置７１は、ローラ７１１〜７１３と、モータ７１４とを含む。
【０１４７】
ローラ７１１〜７１３は、ベルト２に接し、回転することによりベルト２を移動させる。モータ７１４は、ベルト駆動装置１４０からの駆動信号ＤＲＳ１に基づいて、ローラ７１１〜７１３を所定の方向に所定の速度で回転させる。
【０１４８】
図１５は、図１４のＢ−Ｂ線における断面構造図を示す。ベルト２は、ステージ９を包み込んでいる。ステージ９は、トーラス状の端９Ａを有する。ローラ７１１〜７１３は、ステージ９のトーラス状の端９Ａを取り囲むように配置される。そして、ベルト２は、ローラ７１１〜７１３とトーラス状の端９Ａとの間に装着される。ローラ７１１〜７１３がモータ７１４によって半時計回りに回転されると、ベルト２は、矢印２４の方向に移動し、ローラ７１１〜７１３がモータ７１４によって時計回りに回転されると、ベルト２は、矢印２５の方向に移動する。
【０１４９】
実施の形態２においては、３つのローラ７１１〜７１３及びモータ７１４は、袋状のベルト２の外側に配置される。従って、ローラ装置７１が故障しても、ローラ７１１〜７１３及びモータ７１４のメンテナンスを容易に行なうことができる。
【０１５０】
図１６は、ローラ７１１，７１３の斜視図兼断面図を示す。ローラ７１１，７１３は、回転軸２６，２８と、円柱形状のメインローラ２７と、複数のサブローラ２９とから成る。メインローラ２７は、回転軸２６の回りに回転する。複数のサブローラ２９の各々は、回転軸２６に直交する回転軸２８の回りに回転する。
【０１５１】
その結果、ローラ７１１，７１３は、メインローラ２７による回転軸２６の回りへの回転と、複数のサブローラ２９による回転軸２８の回りへの回転とにより、ベルト２を任意の方向に移動させることができる。
【０１５２】
図１７は、ローラ７１２の斜視図兼断面図を示す。ローラ７１２は、回転軸３１，３３と、メインローラ３２と、複数のサブローラ３４とから成る。回転軸３１の方向におけるメインローラ３２の断面形状は、中央部が最も狭くなるように湾曲した形状である。ローラ７１２は、ステージ９の円周に沿って配置されるため、ステージ９の端９Ａとの間でベルト２をステージ９の円形状に沿って挟持できるようにするために、中央部に向かって凹型に湾曲するようにしたものである。従って、複数のサブローラ３４は、ステージ９の縁に接する。
【０１５３】
メインローラ３２は、回転軸３１の回りに回転する。複数のローラ３４の各々は、回転軸３１に直交する回転軸３３の回りに回転する。その結果、ローラ７１２は、メインローラ３２による回転軸３１の回りへの回転と、複数のサブローラ３４による回転軸３３の回りへの回転とにより、ベルト２を任意の方向に移動させることができる。
【０１５４】
リング状機構５Ａは、ベルト駆動装置１４０から駆動信号ＤＲＳ１を受け、その受けた駆動信号ＤＲＳ１に基づいて、８個のローラ装置７１に含まれるローラ７１１〜７１３を所定の方向に所定の回転速度で回転させて、歩行者３の移動を相殺するようにベルト２を移動させる。
【０１５５】
その他は、実施の形態１と同じである。
実施の形態２によれば、歩行者保持装置は、ステージと、ステージ上に設置され、歩行者を載せるベルトと、ステージ上における歩行者の移動を相殺するようにベルトを任意の方向へ移動させる複数のローラ装置とを備えるので、歩行者が任意の方向へ移動しても、その移動を１つのベルトを用いて相殺することができる。また、複数のローラ装置の各々は、袋状のベルトの外側に配置され、ステージとの間でベルトを挟み込む３つのローラと、３つのローラを回転するモータとを含むので、複数のローラ装置を容易にメンテナンスすることができる。
【０１５６】
また、実施の形態２によれば、移動感覚提示装置は、歩行者の任意の方向への移動を相殺可能な歩行者保持装置と、その歩行者の移動を移動対象空間におけるロボットに反映し、そのロボットの移動対象空間における移動を示す動画像を歩行者に表示するプロジェクターと、移動対象空間における移動先の地形を歩行した場合の歩行感覚を歩行者に与える手段とを備えるので、歩行者の任意の方向への移動を相殺しながら、移動対象空間における歩行感覚を歩行者に与えることができる。
【０１５７】
移動感覚提示装置１００，２００においては、図１８に示す方法により移動対象空間におけるロボットの歩行を示す映像又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスが表示されてもよい。スクリーン４１〜４４が歩行者保持装置１０の周囲に配置され、プロジェクター５１〜５４がスクリーン４１〜４４の周囲に配置される。スクリーン４１〜４４の各々は、床面に固定される。
【０１５８】
プロジェクター５１〜５４は、それぞれ、スクリーン４１〜４４上に映像を投影する。これにより、歩行者３は、歩行者保持装置１０上を移動すると、自己の移動に合わせて移動対象空間において移動するロボットの映像又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを見ることができる。
【０１５９】
また、移動感覚提示装置１００，２００においては、図１９に示す方法により移動対象空間におけるロボットの歩行を示す映像又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスが表示されてもよい。歩行者３は、ＨＭＤ（Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔ  Ｄｉｓｐｌａｙ）４５を装着している。そして、移動結果画像表示部７０は、移動対象空間生成部６０からの動画像データをＨＭＤ４５へ出力し、ＨＭＤ４５は、移動結果画像表示部７０からの動画像を表示する。これにより、歩行者３は、歩行者保持装置１０上を移動すると、自己の移動に合わせて移動対象空間において移動するロボットの映像又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを見ることができる。
【０１６０】
移動対象空間におけるロボットの移動を示す映像又は仮想世界におけるコンピュータグラフィックスを映し出す方法は、図１、図１８及び図１９に示すように各種の方法があるが、上述した方法のいずれを採用しても、歩行者保持装置１０（または１０Ａ）を床面に設置する面積さえあればよく、移動感覚提示装置１００（または２００）をコンパクト化できる。
【０１６１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による移動感覚提示装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す歩行者保持装置を示す斜視図である。
【図３】図２に示すリング状機構の平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線における断面図である。
【図５】図３において最内周に配置されたローラの斜視図兼断面図である。
【図６】ベルトの移動に伴なう複数のローラの回転量を示す図である。
【図７】歩行者の移動を相殺するための複数のローラの駆動方法を説明する図である。
【図８】歩行者の移動を相殺するための複数のローラの駆動方法を説明する図である。
【図９】図１に示す移動感覚提示装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図９のステップＳ１０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】ローラ装置の他の配置例を示す図である。
【図１２】ローラ装置の他の配置例を示す図である。
【図１３】実施の形態２による移動感覚提示装置の概略ブロック図である。
【図１４】図１３に示すリング状機構の一部の斜視図である。
【図１５】図１４のＢ−Ｂ線における断面図である。
【図１６】図１５に示すローラの斜視図兼断面図である。
【図１７】図１５に示すローラの他の斜視図兼断面図である。
【図１８】映像の他の投影方法を説明するための図である。
【図１９】映像の更に他の投影方法を説明するための図である。
【図２０】従来のトレッドミルを示す斜視図である。
【図２１】従来の他のトレッドミルを示す斜視図である。
【図２２】従来の他のトレッドミルを示す他の斜視図である。
【図２３】従来の更に他のトレッドミルを示す斜視図である。
【図２４】図２３に示すトレッドミルの平面図である。
【符号の説明】
１，４１〜４４  スクリーン、２，３２１，３２２  ベルト、３  歩行者、４Ａ，４Ｂ  スピーカ、５，５Ａ  リング状機構、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ  アーム、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ  リニアアクチュエータ、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ  ユニバーサルジョイント、１０，１０Ａ  歩行者保持装置、１１，１２，２０〜２５，３０３，３０４，３１３，３１４，３２３〜３２５，３２８〜３３１  矢印、１３，１６，２６，２８，３１，３３  回転軸、１４，２７，３２メインローラ、１５，２９，３４  サブローラ、１８，１９  回転量、２０  動作計測装置、３０，５１〜５４  プロジェクター、４０  動作計測部、４５  ＨＭＤ、５０  動作解析部、５１  外側リング、５２  内側リング、５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ，５３Ｅ，５３Ｆ，５３Ｇ，５３Ｈ，７１  ローラ装置、６０  移動対象空間生成部、６１  ロボット、６２  データベース、７０  移動結果画像表示部、８０  ステージ姿勢計算部、９０  ステージ駆動計算部、１００，２００  移動感覚提示装置、１１０  リニアリンク駆動装置、１２０  移動動作キャンセル計算部、１３０  ベルト駆動計算部、１４０  ベルト駆動装置、３００  歩行感覚生成装置、３０１，３１１，３１２  ベルト機構、３０２  歩行面保持機構、３１０，３２０  トレッドミル、３２７  架台、５４１〜５４８，５５１〜５５８，５６１，７１１〜７１３，３２１１，３２２１  ローラ、５７１〜５７８  保持部材、５８１〜５８８，７１４  モータ、３１１１〜３１１３，３１１ｋ−２，３１１ｋ−１，３１１ｋ  ベルト、ＣＢ１〜ＣＢ８  寄与率、↑Ｖ  ベルト駆動ベクトル、↑Ｒ１〜↑Ｒ８  単位ベクトル、↑ＶＲ１〜↑ＶＲ８，↑ＶＲ１１〜↑ＶＲ８１，↑ＶＲ１２〜↑ＶＲ８２  駆動速度ベクトル。
【図１】
2004157329.tif 000006
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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