(57)【要約】【課題】  カラクリ技術を応用して作成され、馬などの動物の脚部の歩行動作を再現し、乗馬療法などに利用可能な動物シミュレータを提供することを課題とする。【解決手段】  動物シミュレータ１は、胴体部６、前後及び左右の四本の脚部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、頸部８、及び頭部９のそれぞれの内部に空間Ｓが設けられた模型馬２と、模型馬２の内部の空間Ｓに収容され、カラクリ技術を応用して模型馬２の脚部７ａ等に生馬と同様の歩行動作を再現可能な可動脚を有するカラクリ機構１０と、模型馬２の胴体部６の内部の空間Ｓに収容され、カラクリ機構のそれぞれの可動脚４を可動させるための動力伝達機構と、動力伝達機構と電気的に接続され、カラクリ機構１０の可動脚４の歩行動作の再現を制御可能な動作制御部１６とを具備して構成されている。【選択図】        図１
2005278787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動物を模して形成された模型動物と、
前記模型動物の内部に収容され、カラクリ技術を応用して複数のフレーム及び前記フレームを回動自在に連結する連結部を組合わせて形成された可動脚を有するカラクリ機構と、
前記カラクリ機構の前記可動脚を動作させるための動力を発生し、伝達する動力伝達手段と、
前記動力伝達手段によって発生した前記動力を利用して前記可動脚を動作させ、前記模型動物の脚部に歩行動作を再現可能に制御する動作制御手段と
を具備する動物シミュレータであって、
前記可動脚は、
一端に第一連結部、他端に前記模型動物の胴体内部に収容されたメインフレームの可動脚連結部と回動可能に連結される第一フレーム連結部、及び前記第一連結部の近傍に設けられた第一伝達連結部を有する第一脚フレームと、
一端に前記第一連結部と回動可能に連結される第二連結部、及び前記第二連結部の近傍に設けられた第二補助連結部を有する第二脚フレームと、
一端に前記第一伝達連結部と回動可能に連結される伝達連結部、他端に前記動力発生手段と連結可能な動力連結部、及び前記伝達連結部の近傍に設けられた伝達補助連結部を有する伝達フレームと、
前記第二脚フレームの前記第二補助連結部と回動可能に連結されるフレーム補助連結部、及び前記伝達フレームの前記伝達補助連結部と回動可能に連結される補助連結部を有する補助フレームと
を具備することを特徴とする動物シミュレータ。
【請求項２】
前記第一脚フレームは、前記第一連結部に近設された第一副連結部をさらに有し、
前記第二脚フレームは、他端に接地脚連結部をさらに有し、
前記可動脚は、
前記接地脚連結部と回動可能に連結される脚連結部及び前記脚連結部に近設された第二副連結部を有する接地脚と、
一端に前記第一副連結部と回動可能に連結される第一補助連結部、及び他端に前記第二副連結部と回動可能に連結される第二補助連結部を有する第二補助フレームと
をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の動物シミュレータ。
【請求項３】
前記カラクリ機構は、
前記メインフレームに配設されたアーム支持軸と、
一端に前記アーム支持軸に回動可能に連結されるアーム連結部、及び他端に支持連結部を有し、前記アーム支持軸から斜め上方及び斜め下方のいずれか一方に向かって突設された支持アームと
をさらに有し、
前記第二脚フレームは、
前記支持アームの支持連結部と回動可能に連結される第二支持連結部をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の動物シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動物シミュレータに関するものであり、特にカラクリ技術を応用し、二足歩行型若しくは四足（多足）歩行型の動物の歩行動作を模擬して制御可能な動物シミュレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人間やサルなどの二足歩行型の動物、或いは犬や馬などの四足歩行型の動物に対する歩行動作を模擬したロボット等の開発が種々の研究機関において行われている。そこで、これらのロボットの中には、歩行動作や制御機構を研究するための研究用ロボットの他に、動作、音声、及び光などによって人間とコミュニケーションを図ることができる娯楽性（エンターテイメント性）の高いロボットが、近年において数多く開発されている。さらに、ロボット等を医療分野などに積極的に活用することも注目され、係る分野での医療用のシミュレータとしての利用も期待されている。
【０００３】
ところで、古くから欧米などにおいて、障害者等のリハビリテーションを図ることを目的として乗馬を行う「乗馬療法」が盛んに実施されている。この乗馬療法により、１）乗馬時の揺れが適度な弛緩と緊張とを生じさせ、筋肉の発達を促進し、血液の循環が良くなり、肺活量の増加に伴う肉体的な効果、２）乗馬によってスピード感や騎乗位置の視野の高さなどから、精神的な開放感等を得る心理的効果、３）さらに生物とのコミュニケーションが図られるためさらに安定した心理的効果を得ることができる、などの優れた効果を得ることができる。そのため、乗馬療法は肉体的及び心理的の双方に優れた作用を奏するものであり、身体的障害の緩和、事故後のリハビリテーション、腰痛等の解消、及び不定愁訴の改善などに多大な効果があると言われている。そこで、乗馬療法を模擬的に体験可能な乗馬シミュレータの開発が望まれていた。
【０００４】
しかしながら、上述のロボット等に採用された機構及び制御技術を乗馬シミュレータに用いる場合は、精細な動作をロボットに再現させるために制御機構が複雑化し、さらに制御用のセンサやエンコーダなどの部品、及び油圧シリンダなどの駆動機構部など部品点数が飛躍的に増加することがあった。さらに、ロボットを動作させるための制御パラメータが大きくなり、制御の複雑化、ロボット重量の増大、及びコストの肥大化などの問題を生じることがあった。
【０００５】
ところで、日本には古来伝承される技術の一つとして、「カラクリ技術」が存在している。このカラクリ技術は、江戸時代に代表される「茶運人形」や、祭りの山車などに用いられているものがよく知られている。これらは、部品点数や作動機構が上述のロボット技術を適用したロボット等に比べ、著しく少ないにも関わらず、係るロボットと遜色なく、或いはそれ以上の複雑な動きを再現可能な優れた技術である。
【０００６】
そこで、乗馬療法を屋内等で模擬的に実施可能としたカラクリ技術を応用した乗馬シミュレータの開発が行われている（例えば、非特許文献１参照）。これにより、実際の馬（生馬）を用いることなく、乗馬の経験のない者であっても容易に体験（体感）することができる。さらに、生馬の場合に比較してリハビリ等に要する費用（主に馬の飼育管理費等）を低減し、さらに乗馬のための広大な牧地等を確保することがない。さらに、生馬の予測不可能な挙動によって被験者が落馬などをする事故の可能性を抑えることが可能になるなど、優れた利点を係る乗馬シミュレータは備えている。
【０００７】
【非特許文献１】木島  竜吾、外４名，「全体性を有する療法のためのＶＲカラクリ乗馬システムの構築とその効果検証」，日本バーチャルリアリティ学会  論文誌，日本バーチャルリアリティ学会，平成１２年，第６巻，第３号，ｐ．１５７−１６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、上述した乗馬シミュレータを利用して乗馬療法を体験させる場合、実際の馬を用いた場合と略同等の効果を体験者に対して与えることが要求されていた。そのため、乗馬シミュレータにおける各部の挙動や体験者に伝えられる振動などを生馬と同様に再現する必要があった。特に、馬の歩行動作によって体験者に伝達される振動は、乗馬療法におけるリハビリテーション効果に大きく影響を与えることが知られていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記実情に鑑み、カラクリ技術を応用して馬などの動物の脚部の歩行動作を忠実に再現し、医療分野などに適用可能な動物シミュレータの提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するための動物シミュレータは、「動物を模して形成された模型動物と、前記模型動物の内部に収容され、カラクリ技術を応用して複数のフレーム及び前記フレームを回動自在に連結する連結部を組合わせて形成された可動脚を有するカラクリ機構と、前記カラクリ機構の前記可動脚を動作させるための動力を発生し、伝達する動力伝達手段と、前記動力伝達手段によって発生した前記動力を利用して前記可動脚を動作させ、前記模型動物の脚部に歩行動作を再現可能に制御する動作制御手段とを具備する動物シミュレータであって、前記可動脚は、一端に第一連結部、他端に前記模型動物の胴体内部に収容されたメインフレームの可動脚連結部と回動可能に連結される第一フレーム連結部、及び前記第一連結部の近傍に設けられた第一伝達連結部を有する第一脚フレームと、一端に前記第一連結部と回動可能に連結される第二連結部、及び前記第二連結部の近傍に設けられた第二補助連結部を有する第二脚フレームと、一端に前記第一伝達連結部と回動可能に連結される伝達連結部、他端に前記動力発生手段と連結可能な動力連結部、及び前記伝達連結部の近傍に設けられた伝達補助連結部を有する伝達フレームと、前記第二脚フレームの前記第二補助連結部と回動可能に連結されるフレーム補助連結部、及び前記伝達フレームの前記伝達補助連結部と回動可能に連結される補助連結部を有する補助フレームと」を具備して主に構成されている。
【００１１】
ここで、模型動物として形成可能な動物としては、例えば、犬、馬、牛、及び象などの四足歩行の可能なもの、或いは人間、サル、オランウータン、及びゴリラなどの二足歩行の可能なものなどが上げられる。さらに、係る動物の中には、ティラノザウルスなどの太古に絶滅した恐竜などの動物、或いは神話や伝説などに登場するペガサスや麒麟などの創造上の動物が含まれる。加えて、映画やテレビなどに登場する架空の怪獣や種々のキャラクターであっても構わない。これにより、被験者が児童などである場合、動物シミュレータに親しみを感じやすくなる。なお、四足歩行可能な動物を模型動物に採用することにより、動物の背に人間などが乗る（跨る）ことが可能となる。
【００１２】
上記構成により、日本において古来から伝承されている「カラクリ技術」を応用して製作されたカラクリ機構によって、模型動物に動物の歩行動作を模擬的に再現させることが可能となる。ここで、歩行動作を再現するためのカラクリ機構の可動脚は、第一脚フレーム、第二脚フレーム、伝達フレーム、及び補助フレームから主に構成され、各々連結部を介して回動自在に連結されている。ここで、第一脚フレームはメインフレームと連結されるものであり、馬の骨格構造において主に上腕骨（大腿骨）、橈骨（脛骨）等に相当するものである。さらに、第二脚フレームは膝下の中手骨（中足骨）等に相当するものである。また、伝達フレームは駆動モータや駆動カムなどから構成される動力伝達手段と第一脚フレームを連結するものであり、駆動カムなどによって略水平方向の往復周期運動に変換された運動を第一脚フレームに伝えるものである。これにより、一端がメインフレームに回動自在に連結された第一脚フレームは、第一フレーム連結部を回動軸として進行方向に対して前後に揺動する。
【００１３】
このとき、第一脚フレームの揺動に伴って第一脚フレームの第一連結部と第二連結部を介して連結された第二脚フレームも動くことになる。ここで、第二脚フレームは、第二補助連結部に補助フレームの一端が連結され、係る補助フレームは他端がさらに伝達フレームに連結されている。その結果、伝達フレームによって伝達された第一脚フレームの動きに対し、第二脚フレームの動きが補助フレームによって規制される。これにより、第二脚フレームの動作タイミングがずれる（主に遅延する）作用が奏せられる。そのため、第一脚フレームの動きに対して、若干の遅延した状態で第二脚フレームが動作する状態が創出されるようになる。
【００１４】
一般に動物の場合、大腿骨などの身体の中心（腰及び股関節など）に近い部位の動きに対し、末端の部分（足先など）の動きは若干遅延して動作することが種々の観察などから確認されている。そのため、第二脚フレームと伝達フレームとの間を連結する補助フレームによって、上述した第二脚フレームの遅延作用が創出され、動物の歩行動作により近づいた状態を可動脚は再現することが可能となる。そして、かかる可動脚を乗馬（動物）シミュレータなどに採用することにより、実際の馬（以下、「生馬」と称す）の自然な歩行動作を再現した状態で乗馬療法が行えるようになる。これにより、乗馬シミュレータの体験者（以下、「被験者」と称す）は、歩行動作による振動などを実際の生馬を利用した場合とほぼ同様の感覚で体感することができ、乗馬療法による優れた作用を享受することが可能となる。
【００１５】
さらに、本発明にかかる動物シミュレータは、上記構成に加え、「前記第一脚フレームは、前記第一連結部に近設された第一副連結部をさらに有し、前記第二脚フレームは、他端に接地脚連結部をさらに有し、前記可動脚は、前記接地脚連結部と回動可能に連結される脚連結部及び前記脚連結部に近設された第二副連結部を有する接地脚と、一端に前記第一副連結部と回動可能に連結される第一補助連結部、及び他端に前記第二副連結部と回動可能に連結される第二補助連結部を有する第二補助フレームと」をさらに具備するものであってもよい。
【００１６】
これにより、可動脚の第二脚フレームの他端には、接地脚連結部が設けられ、接地脚連結部を介して脚連結部を有する接地脚を本発明の動物シミュレータは有していることとなる。ここで、接地脚連結部及び脚連結部が踝の箇所に相当し、接地脚は踝から下方のつま先及び踵を含む足首から下の部位に特に相当するものである。
【００１７】
そして、第一連結部に近設された第一副連結部と接地脚の第二副連結部を介して第二補助フレームが第二脚フレームに沿うようにして軸支されている。これにより、第二脚フレームの第一脚フレームに対する回動に伴い、第二脚フレームに対する接地脚の角度も変化、可動脚は、接地脚（足首）の動きを歩行動作に合わせて再現することが可能となる。
【００１８】
さらに、本発明の動物シミュレータは、上記構成に加え、「前記カラクリ機構は、前記メインフレームに配設されたアーム支持軸と、一端に前記アーム支持軸に回動可能に連結されるアーム連結部、及び他端に支持連結部を有し、前記アーム支持軸から斜め上方及び斜め下方のいずれか一方に向かって突設された支持アームとをさらに有し、前記第二脚フレームは、前記支持アームの支持連結部と回動可能に連結される第二支持連結部を」さらに有するものであってもよい。
【００１９】
ここで、支持アームは、メインフレームのアーム支持軸にアーム連結部を介して回動自在に連結されているため、支持アームの先端（支持連結部に相当）の動きは、アーム支持軸を回動軸として支持アームの長さが半径に相当する円弧運動を行うこととなる。そのため、支持アームの支持連結部を第二脚フレームと接続することにより、動力伝達手段よって第一脚フレームに伝達された前後方向の揺動に加え、第二脚フレームにアーム支持軸を回動軸とした側方向の動きを付加することが可能となる。ここで、動物の脚部は前後方向にのみ動くことによって歩行動作が可能なものではなく、後方から前方に向かって脚部を動かす際に、進行方向に向かって外側方向に若干膨らんだ状態で脚部を運ぶことが観察等により認識されている。そこで、可動脚（第二脚フレーム）に支持アームを連結し、可動脚を側方向に動かす円弧運動を強制することにより、模型動物により自然な歩行動作を再現させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の動物シミュレータは、伝達フレーム及び第二脚フレームの間に互いに回動自在に連結された補助フレームを有することにより、第一脚フレームの揺動に対する第二脚フレームの動作タイミングを遅らせることができる。これにより、実際の動物の歩行動作をより忠実に再現することができるため、例えば、乗馬療法に本発明の動物シミュレータを適用することにより、被験者に生馬に乗馬したときと同様の感覚を体感させることができるため、リハビリテーション等の効果をさらに高めることが可能となる。
【００２１】
さらに、第二補助フレームによって接地脚の動きをより自然なものに近づけることができる。また、支持アームを有することにより、可動脚（特に第二脚フレーム）を左右方向に膨らんだ軌道で揺動させることができるため、さらに実際の動物の歩行動作に近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施形態である動物シミュレータ１について、図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１は動物シミュレータ１の概略構成を示す説明図であり、図２は模型馬２に収容されるカラクリ機構１０の概略構成を示す説明図であり、図３及び図４はカラクリ機構１０の可動脚４の構成及び動きの一例を示す説明図であり、図５は支持アーム５２による可動脚４の円弧運動を示す説明図である。
【００２３】
本実施形態の動物シミュレータ１は、図１乃至図５に示すように、生馬のほぼ実物大のサイズに形成され、尾部に尻尾５を有する胴体部６、胴体部６の前後及び左右のそれぞれの箇所に設けられた四本の脚部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ、胴体部６の前方から突設された頸部８、及び頸部８の先端に取付けられた頭部９から主に構成され、内部の空間Ｓにカラクリ技術を応用して脚部７ａ等に生馬と同様の歩行動作を再現可能な可動脚４を有するカラクリ機構１０が収容された模型馬２と、空間Ｓのカラクリ機構１０に取付けられ、可動脚４を動作させるための動力を発生する駆動モータ１１、駆動モータ１１によって発生した回転駆動力を可動脚４に伝達させるための駆動ギア１２、駆動チェーン１３、及び駆動カム１４などを組合わせて構成される動力伝達機構１５と、動力伝達機構１５の駆動モータ１１等と電気的に接続され、カラクリ機構１０を生馬の歩行動作と同様に再現可能に制御する動作制御部１６とから主として構成されている。
【００２４】
ここで、本実施形態の動物シミュレータ１は、模型馬２の胴体部６に跨ることにより騎乗して、被験者Ｈが乗馬療法を擬似的に体験することが可能なように製作されたものである。ここで、本実施形態の動物シミュレータ１の動力伝達機構１５が本発明における動力伝達手段に相当する。なお、本実施形態の動物シミュレータ１において、模型馬２は四本の脚部７ａ等によって支持手段等を要することなく、独立した状態を保持することが可能なものを示したが、立脚した姿勢を安定させるための補助台などに支持されているものであってもよい。
【００２５】
さらに、本実施形態の動物シミュレータ１について説明すると、模型馬２は前述したように、被験者Ｈが騎乗し、乗馬姿勢を執ることができることの可能な強度で形成され、模型馬２の各部に乗馬用の種々の馬具が取着されている。例えば、模型馬２の胴体部６の背部６ａには、被験者Ｈの座る鞍１７が設置され、さらに鞍１７の側面から垂下した位置６ｂには、被験者Ｈが足をかけることのできる一対の鐙１８が設けられている。また、模型馬２の頭部９には頭絡１９が取付けられ、係る頭絡１９からは被験者Ｈが把持することのできる手綱２０が延設されている。上述の馬具１７，１８，１９，２０等によって、被験者Ｈは生馬に騎乗したときと同様の乗馬姿勢を、違和感を覚えることなく執ることができる。
【００２６】
また、模型馬２の空間Ｓに収容されたカラクリ機構１０は、図１及び図２に示すように、胴体部６の空間Ｓに略水平方向を保持した状態で収容された略長方形状を成す主枠体２１ａ，２１ｂ及び主枠体２１ａ，２１ｂを前後で連結する垂枠体２２ａ，２２ｂなどを含んで主に構成され、生馬における主骨格構造に相当するメインフレーム２３と、メインフレーム２３の前後及び左右の四カ所の可動脚連結部２４にそれぞれ取付けられ、模型馬２の脚部７ａ等の空間Ｓに収容される可動脚４とを有している。
【００２７】
さらに、詳細に説明すると、可動脚４は、図３及び図４に示すように、模型馬２の脚部７ａ等の空間Ｓにそれぞれ収容され、一端に第一連結部２５、他端にメインフレーム２３の可動脚連結部２４と回動可能に連結される第一フレーム連結部２６、第一連結部２５及び第一フレーム連結部２６の間の第一連結部２５の近傍に設けられた第一伝達連結部２７、及び第一連結部２５に近設された第一副連結部２８を有する第一脚フレーム２９と、一端に第一連結部２５と回動可能に連結される第二連結部３１、他端に接地脚３２（後述する）の脚連結部３３と回動可能に連結される接地脚連結部３４、及び第二連結部３１及び接地脚連結部３４の間に設けられ、第二連結部３１の近傍に設けられた第二補助連結部３５を有する第二脚フレーム３６と、一端に第一脚フレーム２９の第一伝達連結部２７と回動可能に連結される伝達連結部３７、他端に動力伝達機構１５の駆動カム１４と連結可能な動力連結部３８、及び第一伝達連結部２７の近傍に設けられた伝達補助連結部３９を有する伝達フレーム４０と、一端に第二脚フレーム３６の第二補助連結部３５と回動可能に連結されるフレーム補助連結部４１及び他端に伝達フレーム４０の伝達補助連結部３９と回動可能に連結される補助連結部４２を有する補助フレーム４４とを有して主に構成されている。
【００２８】
さらに、可動脚４は、第二脚フレーム３６の接地脚連結部３４と回動可能に連結される脚連結部３３、及び脚連結部３３に近設された第二副連結部４３を有する接地脚３２と、一端に第一脚フレーム２９の第一副連結部２８と回動可能に連結される第一補助連結部４５及び他端に接地脚３２の第二副連結部４３と回動可能に連結される第二補助連結部４６を有する第二補助フレーム４７とを有して構成されている。ここで、接地脚３２は、動作時に接地面Ｆとの接触によって可動脚４に伝達される衝撃や振動を吸収するためのコイルバネ３２ａ、及び接地面Ｆに対して滑動可能なローラ３２ｂを含んで構成されている。
【００２９】
また、胴体部６に収容されたメインフレーム２３の主枠体２１ａには、図５に示すように、模型馬２の略中心に沿うようにしてアーム支持軸４８が設けられている。そして、一端に係るアーム支持軸４８と回動可能に連結されるアーム連結部４９、及び他端に第二脚フレーム３６の第二支持連結部５０と回動可能に連結される支持連結部５１を有する支持アーム５２が設けられている。ここで、図５において紙面下方が動物シミュレータ１の前方に相当している。
【００３０】
さらに、空間Ｓに収容された動力伝達機構１５の駆動モータ１１等は、模型馬２の外部に設けられた動作制御部１６と電気的に接続されている。ここで、動作制御部１６が本発明における動作制御手段に相当する。なお、係る動作制御部１６には、汎用のパーソナルコンピュータが本発明において採用されている。
【００３１】
次に、本実施形態の動物シミュレータ１における可動脚４の動きについて、図２及び図４に基づいて説明する。始めに、動作制御部１６によって駆動モータ１１を回転させる制御が指示される。これにより、駆動モータ１１が回転し、さらに回転軸５３に接続された駆動ギア１２は軸回転を行う。そして、駆動ギア１２の回転は駆動チェーン１３を介して駆動カム１４に伝達され、駆動カム１４が軸回転運動αする。このとき、駆動カム１４のカム軸５４からずれた位置に伝達フレーム４０の動力連結部３８が軸支されているため、駆動カム１４のカム軸５４を中心とした軸回転運動αが往復周期運動βに変換される。そして、伝達フレーム４０は略水平方向の往復周期運動βを繰り返して行うようになる。
【００３２】
このとき、伝達フレーム４０の伝達連結部３７は、第一脚フレーム２９の第一伝達連結部２７と回動自在に連結されている。さらに、第一脚フレーム２９の第一フレーム連結部２６がメインフレーム２３の垂枠体２２ａ，２２ｂの可動脚連結部２４と回動可能に連結されているため、駆動カム１４の軸回転運動によって第一脚フレーム２９は前後方向に揺動する運動γを行う。
【００３３】
さらに、第一脚フレーム２９は第一連結部２５を介して第二脚フレーム３６の第二連結部３１と連結されている。これにより、前述した第一脚フレーム２９の揺動に追従し、第二脚フレーム３６も併動しようとする。ところが、カラクリ機構１０には、第二脚フレーム３６及び伝達フレーム４０の間を架渡して連結された補助フレーム４４をさらに含んで構成されているため、係る補助フレーム４４によって第二脚フレーム３６の動きが規制される。
【００３４】
これにより、第一脚フレーム２９に対する第二脚フレーム３６の併動のタイミングが、補助フレーム４４によってずれる（換言すれば、遅延する）状態が創出される。既に述べたように、実際に生馬などの動物の歩行動作を詳細に観察すると、膝の部分（可動脚４における第一連結部２５及び第二連結部３１の連結箇所に相当）の上と下と、同じタイミングで揺動することはなく、下の部分の動きが上の部分の動きに対して遅延することが知られている。そこで、上述したように、補助フレーム４４によって第二脚フレーム３６の動作を遅延させることにより、さらに歩行動作を実際の生馬に近づけて再現することができるようになる。
【００３５】
さらに、第一脚フレーム２９の第一連結部２５に近設された第一副連結部２８と接地脚３２の第二副連結部４３とをそれぞれ第一補助連結部４５及び第二補助連結部４６によって互いに回動自在に連結するように設けられた第二補助フレーム４７によって、第一脚フレーム２９及び第二脚フレーム３６の動きに伴って接地脚３２の第二脚フレーム３６に対する角度（接地脚角度θ）を変化させることができる。ここで、接地脚３２の部分は、動物に譬えると、足首から下の部分に相当する。このとき、歩行動作では、踵の部分から持上げられ、つま先部分を接地面から離間させるように脚部を前方に動かす。そして、前方に動かされた脚部はつま先部分から接地面に接し、さらに踵の部分が接地する。したがって、本実施形態の動作シミュレータ１における可動脚４は、係る動作を繰返すことにより、動物の歩行動作を忠実に再現することができる。
【００３６】
ここで、前述した第二補助フレーム４７によって、可動脚４が前方に動かされるときには、接地脚３２の後部５５（踵に相当）がまず接地面Ｆから離間し、その後、接地脚３２の前部５６が接地面Ｆから離間することにより、前部５６を接地面Ｆから浮いた状態にすることができる。このとき、接地脚角度θは後部５５及び前部５６が離間するに伴って接地面Ｆに接地した状態の接地脚角度θに対して広角になるように変化する。そして、可動脚４が前方に動くに従って接地脚角度θの値は徐々に大きくなり、最前の位置に到達するまで係る変化が継続される。その後、最前の位置Ｆから再び接地面Ｆに接地する後位置まで戻るときには、上述と逆の作用により、接地脚角度θは徐々に狭角になるように変化し、初期状態の接地脚角度θに近づくようになる。
【００３７】
上記構成により、第二脚フレーム３６に対する接地脚３２の接地脚角度θを可動脚４の動きとともに変化させることができるため、動物シミュレータ１における模型馬２の歩行動作をより自然な動きに近づけることができるようになる。
【００３８】
加えて、本実施形態の可動脚４は、メインフレーム２３のアーム支持軸４８に一端のアーム連結部４９が回動自在に連結された支持アーム５２を有している。そして、支持アーム５２の他端の支持連結部５１は、可動脚４の第二脚フレーム３６の第二支持連結部５０と回動自在に連結されている。ここで、支持アーム５２は、メインフレーム２３の主枠体２１から斜め下方に向かって突設されている。すなわち、支持アーム５２のアーム支持軸４８を回動軸とした回動運動により、支持連結部５１は支持アーム５２の長さを半径とする円弧運動δを行うことになる。これにより、支持アーム５２は模型馬２の進行方向に対する外側方向に膨れるような円弧軌道を描きながら回動することとなる。
【００３９】
そのため、第二支持連結部５０を介して支持アーム５２に連結された第二脚フレーム３６は、第一脚フレーム２９及び伝達フレーム４０を介して伝えられる前後方向の揺動に加え、外側方向に膨らむ動きが加えられる。そのため、可動脚４は単純な前後方向の動きだけでなく、外側方向へ膨らむ動きが加えられた複雑な動作を行うことができる。これにより、さらに可動脚４を動物の自然な歩行動作に近づけた状態を再現することができる。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態の動物シミュレータ１は、上述したカラクリ機構１０を備えることにより、生馬の歩行動作を精確に再現することができる。そのため、胴体部６に取付けられた鞍１７に騎乗した被験者Ｈは、生馬に騎乗した場合と同様の振動を、動物シミュレータ１を通じて体感することができ、生馬による乗馬療法と同様の優れたリハビリテーション効果などを被験者Ｈは享受することができる。さらに、生馬を使用する場合と比較して、生馬の飼育等に係る管理費や、乗馬療法を行うための広大な牧地を確保する必要などがないため、経済的負担を軽減させて乗馬療法を行うことができる。また、生馬を用いた場合において生馬が突然暴れ出すなどの予測不可能な挙動を心配する必要がないため、被験者Ｈが落馬をするなどの事故の発生の可能性を未然に防ぐことが可能となり、より安全な状態で乗馬療法を体感させることができるようになる。
【００４１】
以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００４２】
すなわち、本実施形態の動物シミュレータ１において、模型動物の例として乗馬療法に適用可能な模型馬２の場合を示したが、係る模型動物の種類等はこれに限定されるものではなく、その他の犬や象などの四足歩行型の動物、或いは人間やサル等の二足歩行型の動物であっても構わない。さらに、被験者Ｈの興味及び関心を高めるために、上述の地球上に実存している動物に限られず、恐竜や創造上の動物、及びテレビや映画などにおける怪獣やキャラクターなどを模して製作されたものを利用するものであっても良い。
【００４３】
さらに、乗馬療法等によるリハビリテーション効果を高めるために、本実施形態で示した模型馬２の前方に映像を映写可能なスクリーンを配し、動物シミュレータ１の稼働に連動させて係るスクリーンにプロジェクターなどの投影装置を利用して牧地や草原などの映像を映写するものであってもよい。これにより、さらに被験者Ｈの視覚を通じて実際の乗馬療法により近づけることが可能となる。
【００４４】
また、本実施形態の動物シミュレータ１において、模型馬２の内部の空間Ｓに収容可能なカラクリ機構１０は、説明を簡略化するため必要箇所のみを特に抽出した状態のものを図２等において図示したが、カラクリ機構１０の構成はこれに限定されるものではない。さらに、一つの駆動モータ１１の駆動により四肢の可動脚４を動作させるものを示したが、駆動モータを複数（例えば、二つ）設け、前脚７ａ，７ｂ及び後脚７ｃ，７ｄをそれぞれ独立して制御するものであってもよい。また、被験者Ｈが騎乗した場合に必要な強度を考慮して、補強用のフレーム等をメインフレーム２３に取付けたものであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本実施形態の動物シミュレータの概略構成を示す説明図である。
【図２】模型馬に収容されるカラクリ機構の概略構成を示す説明図である。
【図３】カラクリ機構の可動脚の構成及び動きの一例を示す説明図である。
【図４】カラクリ機構の可動脚の構成及び動きの一例を示す説明図である。
【図５】支持アームによる可動脚の円弧運動を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  動物シミュレータ
２  模型馬（模型動物）
４  可動脚
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ  脚部
１０  カラクリ機構
１５  動力伝達機構（動力伝達手段）
１６  動作制御部（動作制御手段）
２３  メインフレーム
２４  可動脚連結部
２５  第一連結部
２６  第一フレーム連結部
２７  第一伝達連結部
２８  第一副連結部
２９  第一脚フレーム
３１  第二連結部
３２  接地脚
３３  脚連結部
３４  接地脚連結部
３５  第二補助連結部
３６  第二脚フレーム
３７  伝達連結部
３８  動力連結部
３９  伝達補助連結部
４０  伝達フレーム
４１  フレーム補助連結部
４２  補助連結部
４３  第二副連結部
４４  補助フレーム
４５  第一補助連結部
４６  第二補助連結部
４７  第二補助フレーム
４８  アーム支持軸
４９  アーム連結部
５０  第二支持連結部
５１  支持連結部
５２  支持アーム
Ｓ  空間
【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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