Driven support platform for video system

本発明は一般的には運動シミュレータに関し、特定的にはビデオ出力内に発生する動作の関数として運動信号を受信する運動シミュレータシステムの構造的構成に関する。

ホームビデオゲーム及びホームビデオシステムは、長い間ビューワとの視覚及び音響だけの相互作用に制限されてきた。 例えば、ビデオゲームは、ゲーマーのプレイに応答して視覚及び音響応答を発生する。 ビデオゲームからより大きい感動を得ようとする場合、ゲーマーはアーケードゲームに頼ることが多かった。 アーケードゲームの幾つかのビデオゲームには、視覚及び音響応答の他に、ある感覚を追加する力フィードバックインタフェースが装備されている。

ホームビデオゲーム及びホームビデオシステムの人気が高いことから、力フィードバックインタフェースが開発され、それを使用すればビューワに容易に感覚を与えることができる。 例えばバトルチェア（商品名）には、椅子及びそれに着座する人にビデオ出力の音響出力を伝えるための種々のスピーカが設けられている。 詳述すれば、バトルチェアは中空であり、ビデオ出力から伝えられた音響の関数として椅子を振動させるサブウーファ及び３ウェイスピーカを有している。 即ち、バトルチェアはプレイ中のゲーマーにゲームの感覚を与えるのである。 アーケードゲームでは、幾つかの力フィードバックインタフェースは、ゲーマーが着座するゲーマー受入れレセプタクルを含んでいる。 ゲーマーがゲームの感覚を完全に体感できるようにするために、ゲーマー受入れレセプタクルはゲーマーの四肢を支えて、ゲーマーを無重力状態の位置に置くようにすることが多い。

類似の技術が家庭用にも開発されているが、これらの型の力フィードバックインタフェースは嵩張り、且つ重い。 これらのインタフェースを家庭内に持ち込むためには、これらの型のインタフェースの所有者はかなり大きい床空間を、場合によっては一つの部屋を使用しなければならない。 これらのインタフェースは配置換えが容易ではなく、従って非実用的である。

2004年11月18日付けRoyらの米国特許出願公開No. US 2004 / 0229192に運動シミュレータが開示されている。 この運動シミュレータは、アクチュエータによって床上に支持される台座部分を有している。 その一実施の形態ではアクチュエータは台座部分の一体部分であるので、消費者は運動シミュレータを、アクチュエータを有する台座部分の一体システムとして購入する。

しかしながら、消費者は彼／彼女が所有している家庭装飾／スタイルにマッチさせたいために、運動シミュレータが特定の設計に制限されることがないことを望むかもしれない。 本発明は、家庭で使用することを考慮して、それ程場所を占めない運動シミュレータのような力フィードバックインタフェースを提供することを意図するものである。

従って、本発明の目的は、従来技術に伴う諸問題を解消する運動シミュレータのための被駆動支持プラットフォームを提供することである。

本発明のさらなる目的は、運動シミュレーションシステムの台座システムの設置方法を提供することである。

ビデオ出力に関連する運動信号の関数として、基盤（グラウンド）に対する運動を座席に伝えるための本発明による被駆動支持フレームは、少なくとも１つの伸張／収縮度(degree)に沿って伸張可能／収縮可能なフレームと、座席を支持する寸法になるようにフレームの伸張／収縮によって互いに他方に対して変位可能なフレーム上の支持表面と、フレームと基盤との間にあって、運動信号を受信してビデオ出力と同期してフレームを基盤に対して選択的に変位させる少なくとも１つのアクチュエータとを含み、それによって、フレーム上に支持された座席をフレームと共に変位可能にした特徴としている。

更に、運動シミュレータシステムの台座システムを設置する本発明による方法は、伸張可能／収縮可能なフレームをアクチュエータと共に有する被駆動支持フレームを準備するステップと、アクチュエータがフレームを基盤に対して変位させることができるように、被駆動支持フレームを基盤上に位置決めするステップと、フレームによって支持される座席の幅及び長さ寸法の関数としてフレームのサイズを調整するステップと、フレーム上に座席を位置決めするステップと、アクチュエータを選択されたビデオ出力と同期して信号源に接続するステップとを含み、それによって、アクチュエータを駆動すると、座席が選択されたビデオ出力と同期して基盤に対して変位するようになっていることを特徴としている。

以上に本発明の本質を概述したが、以下に添付図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を詳述する。

図１に、本発明の好ましい実施の形態による被駆動支持プラットフォームの全体を参照番号１０で示す。 支持プラットフォーム１０は、フレーム１２及びアクチュエータモジュール１４を有している。

フレーム１２は、図６に示すように座席Ａを支持するために設けられている。 フレーム１２は、座席及びアクチュエータモジュール１４と基盤との間のインタフェースである。

アクチュエータモジュール１４はビデオシステム、ゲームコンソール等に接続され、ビデオシステム、ゲームコンソール等のビデオ出力に関連するモニタ（例えば、スクリーン、テレビジョン）のビデオ出力の関数として、座席Ａ（図６）を変位させるための動作信号または類似プロトコルを受信するようになっている。 ビデオ出力は、ゲームコンソール、ビデオディスクプレーヤー、ＶＨＳ、ＨＤテレビジョン等のようなビデオシステムが発生するオーディオ及び／またはビデオ出力全体に関係付けられている。

図１を参照する。 フレーム１２は全体的に矩形であり、４本の管状部材２０を有している。 これらの管状部材２０は、端コネクタ２１によって相互に関係付けられている。 端コネクタ２１は、フレーム１２の手前（図面上で）の端コネクタ２１Ａと、フレーム１２の奥（図面上で）の端コネクタ２１Ｂとを含む。

典型的には両端コネクタ２１Ａの間の管状部材２０上に、支持具即ち脚２１Ｃが設けられており、プラットフォーム１０の前端を基盤上に支持するようになっている。 ２つの端コネクタ２１Ｂは共にアクチュエータモジュール１４に堅固に接続され、アクチュエータモジュール１４からフレーム１２へ運動を伝えるように両者を関係付けている。

端コネクタ部材２１は各々１対のフレームハウジング２２を有しており、これらのハウジング２２内に管状部材２０が受入れられている。 このように管状部材２０とフレームハウジング２２とが嵌め込み関係にあるのでフレームは２つの並進自由度(translational degrees-of-freedom)を有しており、従ってフレーム１２はＸ軸及びＹ軸に沿って伸張可能／収縮可能である。

フレーム１２の４つの隅には支持板２３が設けられている。 支持板２３は、端コネクタ２１の支持ハウジング２５内に受けられている管状部材２４によってフレーム１２に関係付けられている。 管状部材２４と支持ハウジング２５とが嵌め込み関係になっているので、支持板２３はＸ軸に沿って並進することができるようになっている。

以上のように、Ｘ及びＹ軸並進自由度が存在しているので、フレーム１２は、被駆動支持プラットフォーム１０と共に使用される座席の関数としてサイズを調整することができる。 図６に示すように、座席Ａは４つの脚Ｂ（その中の３つだけが図示されている）を有し、脚Ｂの各々は支持板２３の１つのトップ上に位置決めされる。 座席を支持するようにフレーム１２の寸法を調整した後は、管状部材２０／２４を端コネクタ２１に固定する（例えば、幾つかのボルトまたは他の適当なファスナを使用して）ことが好ましい。

従って、フレーム１２上に位置決めされた座席Ａは、アクチュエータモジュール１４の動きを受けることになる。 従って、座席Ａの着座者（一人または複数の人）には、アクチュエータモジュール１４によってもたらされる運きが伝えられる。

支持板２３の支持面（即ち、支持表面）が、管状部材２０／フレームハウジング２２の上面よりも低いことに注目されたい。 このような構成では、座席Ａが基盤に極めて近くなるので、支持プラットフォーム１０は殆ど目立たなくなる。

しかしながら、支持板２３の支持面を管状部材２０／フレームハウジング２２の上面よりも上に位置決めすることも考えられる。 このようにすると、脚Ｂのような突き出た４本の脚を有していない座席を、支持プラットフォーム１０によって支えることができる。

図示してないが、座席Ａをフレーム１２に固定するような種々の構成を支持板２３上に設けることができる。 例えば、座席Ａを重力と共同してフレーム１２に対して所定の位置に維持するように、支持板２３内に凹みを設けることができる。 同様に、座席Ａの脚を支持板２３に固着することができるように、オプションとして、支持板２３の上面にクッション用の層、または接続手段（例えば、突出したボルト、孔）を設けることができる。

図１に示すように、アクチュエータモジュール１４には、アクチュエータモジュール１４の種々の構成要素を覆うカバー４０が設けられている。 図２は、カバー４０を取除いて１対のアクチュエータ４１を示している。 アクチュエータ４１は倒置されており、出力シャフト４２が基盤の方を向き、一方アクチュエータ４１のケーシング４３がアクチュエータモジュール１４のケーシング４４に固定されている。

従って、出力シャフト４２は、フレーム１２の奥の端において支持プラットフォーム１０を支えている。 アクチュエータ４１の動作は、それが個々にであろうと、組合わされてであろうとフレーム１２を運動させ、従って、フレーム１２が支持している座席Ａを運動させるようになる。

図２には１対のアクチュエータ４１を図示してあるが、プラットフォーム１０には１つまたはそれ以上のアクチュエータを設けることができることは理解できよう。 １対のアクチュエータ４１を有するプラットフォーム１０は２つの自由度内で運動し（例えば、ピッチ及びロール）、一方単一のアクチュエータ４１を有するプラットフォーム１０は単一の自由度に沿って変位可能である（例えば、ピッチ）。 後述するように、より多くのアクチュエータを使用して付加的な自由度を与えることができる。

図３に示すように、ケーシング４４は、アクチュエータ４１を運動シミュレータ命令システムに相互接続する（例えば、ビデオ出力の関数として）電子要素４５を支持することができる。 電子要素４５は、アクチュエータ４１に電力を供給する。

図２に示すフレーム１２'は、図１に示すフレーム１２と若干異なっていることに注目されたい。 しかしながら、フレーム１２'もＸ及びＹ軸に沿って、即ち２つの並進自由度に沿って伸張可能／収縮可能である。 従って、フレーム１２'も、座席の寸法に合わせて調整することができる。

図２及び５のフレーム１２'は、１対の管状部材６１によって相互接続される１対の端サブフレーム６０を有している。 管状部材６１は、フレーム１２'がＹ軸に沿って伸張可能／収縮可能であるようにサブフレーム６０内に嵌め込み式に取付けられている。

同様に、支持板６２がフレーム１２'の４隅に位置決めされている。 支持板６２には、サブフレーム６０内に嵌め込まれる管状部材６３が設けられている。 従って、支持板６２はＸ軸に沿って変位可能であり、それによってフレーム１２'を座席（図６の座席Ａのような）の幅に合わせるように調整することができる。

図５では、脚６４が手前のサブフレーム６０に固定されているように図示されている。 アクチュエータモジュール１４は奥のサブフレーム６０に固定されている。 従って、フレーム１２'は脚６４と１対の出力シャフト（図２）とによって基盤に対して支持される。 フレーム１２'が適当な寸法になった時に、管状部材６１をサブフレーム６０に解放可能なようにロックするために、ファスナ６５がサブフレーム６０に設けられている。 支持板６２をサブフレーム６０に解放可能なようにロックするために、類似のファスナ６６が設けられている。

フレーム１２及び１２'は、典型的に、一人または二人乗りのような比較的小さい座席を支持するために使用され、アクチュエータモジュール１４は座席Ａの背後に位置決めされている。 図４及び７に示す支持プラットフォーム１０の代替実施の形態では、１対のアクチュエータモジュール１４がサブフレーム６０上に設けられてフレーム１２”を形成し、図７の座席Ａ１のようなより大きい座席を支持するようになっている。

図４に示す支持プラットフォームは１対のサブフレーム６０を有し、各サブフレーム６０にはアクチュエータモジュール１４が設けられている。 サブフレーム６０は、図２及び５の奥のサブフレーム６０に類似しており、類似要素には類似番号が付されている。 １対のアクチュエータモジュール１４を使用することによって、３つの自由度に沿って（例えば、ピッチ、ロール、及びＺ軸に沿う並進）プラットフォーム１０を運動させることができる。

サブフレーム６０は、管状部材６１と相互に関係付けられており、フレーム１２”をＸ軸に沿って伸張可能にしている。支持板６２は、フレーム１２”を２つの並進自由度内で伸張可能／収縮可能にするために、Ｙ軸に沿って変位可能である。 フレーム１２”は、２つのアクチュエータモジュール１４の４つの出力シャフトによって支持される。

図１乃至７に示す実施の形態による台座システム（即ち、座席Ａ、Ａ１を伴う被駆動支持プラットフォーム１０）を設置する方法は以下の通りである。 １つまたは複数のアクチュエータモジュール１４のアクチュエータ４０がフレーム１２／１２'／１２”を基盤に対して変位させることができるように、被駆動支持プラットフォーム１０を基盤上に位置決めする。フレーム１２／１２'／１２”のサイズを、フレーム１２／１２'／１２”によって支持される座席Ａ／Ａ１の幅及び長さ寸法の関数として調整し、フレーム１２／１２'／１２”をその位置にロックする（例えば、ファスナ６５及び６６を使用して）。 次いで、座席Ａ／Ａ１をフレーム１２／１２'／１２”上に位置決めする。アクチュエータ４０を選択されたビデオ出力に接続すると、被駆動支持プラットフォーム１０を使用して座席Ａ／Ａ１を基盤に対して変位させることができる。

図８に示す被駆動支持プラットフォーム１０は、アクチュエータモジュール１４に接続されているフレーム１１２を有し、異なる構造を有している。 フレーム１１２は図９Ａ乃至９Ｅに示すような種々の構成を得るように、互いに固定される管状部材２０'を有している。 従って、支持板２３'は、フレーム１１２を異なるサイズの座席Ａに合わせるように種々の位置に位置決めすることができる。 支持板２３'は管状部材２０'に沿って変位可能であり、管状部材２０'に沿って接続孔が設けられていてフレーム１１２の伸張／収縮度を可能にするようになっている。

本発明の第１の好ましい実施の形態による運動シミュレータ用被駆動支持プラットフォームの前方からの斜視図である。

図１の被駆動支持プラットフォームの後方からの斜視図であって、アクチュエータモジュールとフレームとの関係を示す図である。

図１の被駆動支持プラットフォームの斜視図であって、カバーを除去して示してある。

本発明の第２の好ましい実施の形態による１対のアクチュエータモジュールを有する被駆動支持プラットフォームの斜視図である。

代替フレームを有する図１の被駆動支持プラットフォームの前方からの斜視図である。

被駆動支持プラットフォームと座席との組立図である。

図４の被駆動支持プラットフォームと座席との組立図である。

本発明の第３の好ましい実施の形態による運動シミュレータ用被駆動支持プラットフォームの斜視図である。

Ａ乃至Ｅは、種々の接続構成を有する図８の被駆動支持プラットフォームの上面図である。