JPH01190376A - 馬の運動の分析法及びシミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は馬の運動の種々のパラメータを、様々な目的
に、とりわけシミュレータに再生するために、個々に分
析することを可能にした方法及びシミュレーションシス
テムに関する。

【従来の技術】

動きのシミュレーションに間する技術は特に航空機や戦
車に関し知られている。 しかしながら、例えば、航空機の動きをできるだけ忠実
に再現するためには、数理的モデルにより航空機の動き
の各パラメータの値を各瞬間匍に計算しなければならな
かった。 この方法は、複雑で比較的不確実な動き、例えば馬の並
足、だく足、襲歩や、ハードルを飛び越したり、旋回（
フィギュア）をしたりするような場合に使用するのは困
難であることが証明されている。 何故なら、馬の動きの種々のパラメータを支配する数理
的法則は非常に複雑で実際に法則化するのは不可能だか
らである。 もし、そのような法則が連続的な近似値によって得られ
たとしても、標準的な馬の理論的な動きが出るだけで、
あまり実際的な重要性はない。

【発明が解決しようとする問題点】

本発明者は馬の動きを分析した結果、馬が動くときは、
前後、左右、上下に、つまりＸ軸（縦）、Ｙ軸（横）、
Ｘ軸（垂直）の三つの軸に沿って、速度を変化させなが
ら鞍が動き、一方てこの三つの軸に沿って横揺れ、縦揺
れ、揺首の回転を伴う、ことを見いだした。 そして、このＸ軸、Ｙ軸、Ｘ軸をもとにした速度の変化
と変位を測定すれば、馬の運動を分析できることを知り
、禾発明を完成するに至った。

【問題点を解決するための手段】

本発明に係る方法は以下の構成よりなっている。 （ａ）、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸の三つの軸に沿う馬の直線移
動の速度及び位置変化を実際の動きから測定する測定手
段（例えば加速度計、ジャイロスコープ、慣性制御ユニ
ット等）を馬の鞍なとの所定位置に設ける。 （ｂ）、上記測定手段より得られた各周期毎の直線移動
の速度及び位置変化をもとに代表的な曲線を定める。 くｃ）、このようにして、ある馬の実際の動きのパラメ
ータの正確な分析を行う。 また、この分析法を用いた馬の運動のシミュレーション
システムとしては、上記構成に加えて、（ｄ）、シミュ
レーション装置の台を所定数の自由度となるよう作動可
能に支持する複数のジヤツキを設け、 （ｅ）、該ジヤツキを速度−位置曲線の組合せにより決
定された数理モデルの速度−位置曲線の所定数のグルー
プを導入して制御する制御手段を設ける、 という技術的手段を請じている。 このようにして、一定数の「速度の変化及び位置の変化
」を示す曲線のグループがＹ軸、Ｙ軸。 Ｚ軸の三軸に沿った変位として得られる。例えばこのよ
うな曲線の三つのグループ、即ち直線の変位である。 また、後述の実施例に述べるごとく上記Ｘ、　　Ｙ。 Ｚ軸を中心とした回転変位も併せて検出すれば、例えば
このような曲線の六つのグループ、即ち三つは直線の変
位、三つは回転の変位であってもよこれらの「速度−位
置」曲線の分析をすることで、一定の条件で動作する馬
の移動の最も特徴的なパラメータを分析することが可能
になる。 更に、馬の足並（つまり馬の移動）に関連した上記三つ
または六つのパラメータの他に、馬の典型的な他のパラ
メータ、つまり首（き甲）及び／または頭（首筋）等の
分析にも役立つ。 その研究は更に首の長さの動きが再び同軸に沿って、つ
まり、首筋の動作である直接曲げ（縦揺れ）、左右曲げ
（揺け）、頭の回転（横揺れ）と同様に、首の上げ下げ
（縦揺れ軸Ｙ）、左右の曲げ＜ｔｉＩ！首軸Ｚ）、回転
（横揺れ軸Ｘ）に関し、行われる。 これらの曲線を考察すると、本時点ではある馬特有のも
のであるが、多目的使用のために他の馬と比較され、そ
れらの能力や適性を決定することが可能になる。 更にこの考察は、足並の不規則性や病理的欠陥を見出す
ことを可能にする。 従って、本発明の分析法は、従来単に専門家の観察のみ
に頼フていた馬の特徴的な動作や適性の科学的分析を更
にずっと厳密で正確なものにすることができる。 次に、本発明の分析法を用いたシミュレーションシステ
ムシステムによれば、上記分析処理の後に、シミュレー
ション台のジヤツキの位置を決定する数理的モデルにお
いて得られた曲線を導入して、該曲線の合計により、馬
の運動の絹み合わされた動作を再生することが可能であ
る。 ここでは大かれ少なかれ複合性を有するシミュレーショ
ン装置があり、このシミュレーション装置は、使用者が
得ようと望むシミュレーションの複合性に応じた一定数
の自由度を持っており、これにより決定された前記曲線
のいくつか、または全部が使用される。 例えば、自由度３を有するシミュレーション装置では、
Ｙ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三つの軸に沿った直線動作しか再生
することができないので直線変位の曲線のみしか用いら
れない。 また、自由度６を有するタイプのシミュレーション装置
を用いることもできる。 このシミュレーション装置は、例えば第６図に示すごと
く、二つの逆向きの三角形のシミュレーション台（以下
、単に台とする）１．２で、基盤として用いる下方の略
三角形の台１の各頂点部分と、上方に配置された三角形
の台２の各頂点部分とを６本の伸縮自在なジヤツキ３〜
８て連結してなり、幾何的容量が前記２つの三角形の台
Ｌ　　２と６つのジヤツキ３〜８とで８つの三角形の面
を有するよう構成されている。 このジヤツキ３〜８はそれぞれ自由度６を有するように
その両端が台１．　２に連結されている。 即ち、図示例の場合、矢印で示すごとく下端の連結点は
自由度２で上端の連結点は同一点で連結される隣接する
ジヤツキと共に自由度３となるよう連結されている。 そして上記各ジヤツキ３〜８はそれぞれ制御手段１０と
接続されて伸縮動自在に制御される。 この場合、その馬特有の足並の六つのグループの曲線を
使用することができ、この六つの曲線ヲ合算することに
より、数理的モデルは自由度６を持つ台の六つのジヤツ
キの作動位置を決定することになる。 そしてまた、これらの曲線のうち所定のいくつかだけを
使用することができる。 一例として、６自由度の台（即ち六つのジヤツキを備え
ている）からなるシミュレーション装置を使用した場合
、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｘ軸に沿った直線度イ◇の曲線の三つの
グループが数理的モデルに導入されるので、上方の三角
形の台の回転を伴わない並進変位のみが得られる。 しかしながら、このようにして馬の動作のシミュレーシ
ョンは、習熟した乗り手が馬の足並みのみならず足並み
の内、特有の足とり（左側襲歩、右側襲歩等）について
も明確に認識できることと同様のものが得られることが
見いだされた。 馬上の乗り手は、その馬の一歩一歩の足どりに従い、−
秒間に数理の連続した加減速を受ける。

【実施例】

以下に、この発明の実施例について第７図を参四しなが
ら説明する。 本発明の馬の運動の分析法の実施例によれば、Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｘ軸の三つの軸に沿って直角に配置された三つの加
速度計Ｓｌ〜Ｓ３が、馬の背中（乗り手がいるときは接
頭に、またいないときは腹帯）部分に配置される。 このようにして総合的な測定がなされ、曲線データ演算
処理手段２０により前記三つの軸に沿った直線変位の速
度変化の曲線が演鐸される。 第１．２．３図は、並足（第１図）、だく足（第２図）
及び襲歩（第３図）におけるＸ軸に沿−った三つの記録
を示す。 この三つの記録は、第２図及び第３図では１／１０Ｇで
、第１図では１／１００Ｇで測定された加速度の時間（
１／２５秒）における展開を表ねす。 これらの図表を考察すると、その信号は非常に読み取り
易く、各足並について特有のものであることがわかる。 例えば、第１図より並足の複合性がわかり、更にそれは
各半歩毎に三つの正負の頂点を含んでいることがわかる
。 更に、データの演算により、速度と変位（中間地点付近
における）を計算するための二重積分と、この周期的現
象における基本波と調和振動を識別するためのフーリエ
級数の解析が行なわれ、正弦曲線現象を重ねたものに変
換される。 第４図及び第５図は二頭の異なる馬、つまり第４図は（
第３図に対応）馬Ａの、第５図は馬ＢのＸ軸に沿った記
録を示す。 これらの曲線を考察すると、二頭とも典型的な襲歩をす
る場合、二頭の馬についての曲線が非常に異なることが
示される。 本発明の第２実施例によると、慣性制御ユニツ）Ｓｌ’
が馬の背に設置される。 ここては乗り手は乗らない。 このようにして、馬の動きに沿フた軌跡と同様に、三つ
の軸に沿った直線移動及び回転における加速度と速度変
化を同時に測定することが可能である。 １記手法により得られた曲線データは、メモリ１２に記
録され、シミュレーション装置に人力される。 ここでシミュレーション装置は、前記第６１２１に示す
ごとく自由度６を有するようジヤツキ３〜８で支えられ
た台１．　２を有しており、ジヤツキ３１〜８は制御手
段１０から送られる制御信号によって作動するようにな
っている。 この装置はその他航空機のシミュレーション装置として
公知の構成を用いることができる。 本発明では、またシミュレーション装置の台の動きを随
意に修正するために前記−つまたは他の曲線を随意に修
正する曲線修正手段を制御手段１０に設けることができ
る。 例えば、シミュレーション装置の制御手段ｌＯを構成す
るコンピュータのメモリ１２に並足の直線変位に対応す
る曲線データ、だく足の直線変位に対応する曲線データ
、襲歩の直線変位に対応する曲線データ、跳躍の直線変
位に対応する曲線デ−タを記録しておき、警世及び跳躍
のＸ軸に沿った移動の曲線データをコンピュータと接続
されたデイスプレィｌｌ上に表わして、入力手段１３で
その端と端をつないで一連に接続する連続した曲線デー
タを得る。 同様の方法でＹ軸及びＸ軸に沿った曲線データも一連に
接続する。 このようにして、馬の動作のシミュレーションはその足
並が警世から続けて跳躍をするのと同様に得られる。 あるいは、前記曲線データ演算処理手段２０で同様の処
理をしてもよい。 従って、上記構成によれば、馬の移動の種々のパラメー
タを代表する曲線及びその動作のシミュレーションを任
意に修正することができるので有益である。 そして、例えば、馬のだく足には毎分１３０の振動が伴
うので、明らかに成人（勿論習熟した乗り手は別として
）にとっては、肉体的に耐えがたいものである。 本発明によれば、毎分６０の振動の快適なだく足をシミ
ュレートし、乗り手の進行に伴って漸進的に１３０まで
振動を増加させることができる。 これは乗り手の訓練及び安全性のためにすばらしい刊益
をもたらす。 更に、振幅の増幅及びリズムの減衰をすることができる
ので、乗り手が馬の足並の特有の動作をより良く感知す
ることができる。 障害物の跳躍の場合での特別な問題として、特に乗り手
の健康上の理由から訓練ｔｉ業中に馬の跳躍できる回数
が限定されざるを得ない点がある。 一方、もし乗り手が授業中に訓練のため例えば９０回の
跳躍をしたいときには、障害物、またはトラックの作用
として静適な振動点を査定し、トラックの有効な長さを
査定し、難易度の高い状況を再設定したいときにはシミ
ュレーション装置上でそのような設定ができる。 そして乗り手の持久力もこのようにして向上する。 この方法は、特に身体障害者や動きの不自由な人々が馬
の背に乗ってリハビリテーションを行うのに有用である
。 特に、従来上記入々が困難であった乗馬の姿勢をとるこ
とがリズムや振幅を減衰することでうまく対応できる。 同様に、医療にたずされる人々にも分析や減速や振幅の
増大による知覚を理解させるのに非常に有益なものにな
る。 本構成を用いれば、ある馬の足並の病理学的現象を示す
曲線をメモリに登録しておくことにより、異常やびっこ
を早期に見つけ、見分けることが可能となる。 また、競争における多数の馬の足並の記録の系統的な分
析処理を行なってから、様々な馬術訓練のために、競争
馬の理想的な前記曲線の外形を定義することができる。 シミュレーション装置による乗り手の感覚を再生するに
は振幅、またはリズムにおけるあるパラメータを変化さ
せなければならないことがあるが、上記曲線修正手段を
用いれば曲線のそれぞれを任意に修正することができる
ので、これを改善することができる。 様々な例で種々の足並（並足、だく足、警世）を取り上
げてきたが、本発明は直線移動のみならず、旋回（ｆｉ
ｇｕｒｅ）の場合にも適用できる。 航述の例では、メモリの記録より呼び出された曲線の修
正はデイスプレーで目視した後に連結して行なった。 更に、コンピュータの数個のカーソル操作によっても、
リズムまたは振幅を修正することができる。 本発明においては、シミュレーション装置上でシミュレ
ーションの展開で作用するさせるシグナルジェネレータ
１４を配置してもよい。 従って、例えば圧力測定器を乗り手の膝の高さまたは鞍
の下に設置しておき、これを乗り手が膝を圧迫したり座
席を押しつけたりしたときにシミュレータのコントロー
ルモジュールでの曲線の展開に作用させる。 これにより、乗り手が与えた圧力を圧力測定器で検出し
、制御手段でそれに応じて曲線データにもとづくジヤツ
キの制御を早く行なうことができる。 圧力測定器はシミュレータの轡のはみに相当する部分に
も設置してもよい。 従って、乗り手が手綱を引いたときにコントロールモジ
ュールの曲線の展開に作用し、明らかにこの二つの信号
を重ね合わすことができる。 このようにして、乗り手がもはや受動的のみならず相互
に作用し合うシミュレーションの展開をすることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は並足におけるＺ軸に沿った曲線データ、第２図
はだく足におけるＺ軸に沿った曲線データ、第３図は警
世におけるＺ軸に沿った曲線データ、第４図は馬ＡのＺ
軸に沿った曲線データ、第５図は馬ＢのＺ軸に沿った曲
線データ、第６図はシミュレーション装置の概念を示す
図、第７図はシステムブロック図である。 ｌ・・・・下方の台 ２・・・・上方の台 ３〜８命・ジャ・ンキ １０・・・制御手段 １１・・・デイスプレー １２・・・曲線データを記録したメモリ１３・・・人力
手段 １４・・・シグナルジェネレータ ５１〜Ｓ３・・・加速度計 Ｓｌ’　　・・・・・慣性制御ユニット２０・・・曲線
データ演算処理手段 Ｍ・・・・メモリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）、馬の鞍などの所定位置にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三
   つの軸に沿う馬の直線移動の速度を実際の動きから測定
   する測定手段を設け、上記測定手段より得られたデータ
   をもとに反復する周期の直線移動の速度と位置の変化の
   代表的な曲線を求め、この曲線を分析して、種々の足並
   、旋回、または跳躍における馬の能力及び適性を分析す
   ることを特徴とする馬の運動の分析法。 （２）、測定手段が、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三つの軸に沿
   う馬の直線移動の速度及び位置の変化と共に、Ｘ軸、Ｙ
   軸、Ｚ軸に沿う回転変位の速度及び位置の変化を検出し
   、それをもとにそれぞれ代表的な曲線を求めることを特
   徴とする請求項１記載の馬の運動の分析法。（３）、馬
   の鞍などの所定位置にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三つの軸に沿
   う馬の直線移動の速度及び位置変化を実際の動きから測
   定する測定手段を設け、上記測定手段より得られたデー
   タをもとに反復する周期の直線移動の速度及び位置変化
   の代表的な曲線を求めて記録しておき、 シミュレーション装置の台を所定数の自由度となるよう
   作動可能に支持する複数の伸縮可能なジャッキを設け、
   該ジャッキを速度−位置曲線の組合せにより決定された
   数理モデルの速度−位置曲線の所定数のグループを導入
   して制御する制御手段を設けることを特徴とする馬の運
   動のシミュレーションシステム。 （４）、測定手段で検出されたデータをもとに、Ｘ軸、
   Ｙ軸、Ｚ軸に沿った速度曲線の三つのグループを得るた
   めに直線移動における速度及び変位のみを測定すること
   を特徴とした請求項１記載の馬の運動のシミュレーショ
   ンシステム。 （５）、速度曲線の六つのグループを得るために、三つ
   の軸、即ちＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿った直線移動のみなら
   ず、その三軸に関する回転における速度及び位置変化を
   も測定することを特徴とする請求項１記載の馬の運動の
   シミュレーションシステム。 （６）、馬の鞍の高さにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に沿って加速
   度計を配置し、反復周期毎に基本波と調和振動を識別し
   、正弦曲線型の曲線を得ることができるように二重積分
   及びフーリエ級数による解析を行なうことを特徴とする
   請求項１記載の馬の運動のシミュレーションシステム。 （７）、直線移動および回転における各周期毎の速度及
   び位置の変化の曲線を直接検出する慣性制御ユニットを
   馬の鞍の高さに配置することを特徴とする請求項１記載
   の馬の運動のシミュレーションシステム。 （８）、直線変位に対応した速度−位置曲線の三つのグ
   ループを自由度３の台の制御位置を決定する数理モデル
   のみに導入することを特徴とする請求項７記載の馬の運
   動のシミュレーションシステム。 （９）、三つの直線動作及び三つの回転動作に対応する
   六つのグループの速度−位置曲線を自由度６の台の６つ
   のジャッキの位置を決定する数理モデルに導入すること
   を特徴とする請求項３記載の馬の運動のシミュレーショ
   ンシステム。 （１０）、直線変位に対応する３つのグループの速度位
   置曲線を自由度６の台の６つのジャッキの位置、つまり
   直線方向のみに動く上方の台を決定する数理モデルのみ
   に導入することを特徴とする請求項１記載の馬の運動の
   シミュレーションシステム。 （１１）、曲線が導入されるシミュレーション装置の動
   きを結果として修正するためのに、各曲線を任意に修正
   することを特徴とする請求項１記載の馬の運動のシミュ
   レーションシステム。 （１２）、シミュレーション装置に乗り手により操作さ
   れるシグナルジェネレータを設置し、シミュレータの作
   動を展開させることを特徴とする請求項１記載の馬の運
   動のシミュレーションシステム。