投球装置
【課題】回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供する。
【解決手段】本発明における投球装置１は、ボール２を対向する２つの把持部２１で挟んで把持するボール把持手段２０１と、ボール２に所定の回転数を与える回転付与手段２０３と、ボール２の離球位置３７を設定する離球位置設定手段４０２と、ボール２の投球方向を設定する投球方向設定手段４０３と、ボール２の回転方向を設定する回転方向設定手段２０４と、把持部２１に把持されて所定の回転数で回転するボール２を離球位置３７に向けて投球方向に移動させるボール移動手段３０１と、移動するボール２に所定の移動速度を付与する速度付与手段３０２と、ボール２の把持を開放して、ボール２を離球位置３７から投球方向に放出するボール放出手段２０２と、これら各手段を制御する投球制御手段５０とを備える。
【解決手段】本発明における投球装置１は、ボール２を対向する２つの把持部２１で挟んで把持するボール把持手段２０１と、ボール２に所定の回転数を与える回転付与手段２０３と、ボール２の離球位置３７を設定する離球位置設定手段４０２と、ボール２の投球方向を設定する投球方向設定手段４０３と、ボール２の回転方向を設定する回転方向設定手段２０４と、把持部２１に把持されて所定の回転数で回転するボール２を離球位置３７に向けて投球方向に移動させるボール移動手段３０１と、移動するボール２に所定の移動速度を付与する速度付与手段３０２と、ボール２の把持を開放して、ボール２を離球位置３７から投球方向に放出するボール放出手段２０２と、これら各手段を制御する投球制御手段５０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は投球装置に関する。詳しくは回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投球装置は、例えば投球アームの先端に球を回転させる回転手段を設けると共に、投球アームを回転させることにより、球を前方に投球する投球装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２５２３８７号公報（段落００１５〜００２７、図１〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の装置では、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球するものはなく、このため、回転するボールの投球コースを精度良くコントロールすることは困難であった。
【０００４】
本発明は、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における投球装置１は、例えば図１、図２に示すように、所定の距離離れた所定のエリアにボール２を投球する投球装置１において、ボール２を対向する２つの把持部２１で挟んで把持するボール把持手段２０１と、把持部２１の少なくとも一方を回転させて、ボール２に所定の回転数を与える回転付与手段２０３と、把持部２１に把持されたボール２の離球位置３７を設定する離球位置設定手段４０２と、把持部２１に把持されたボール２の投球方向を設定する投球方向設定手段４０３と、把持部２１に把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を設定する回転方向設定手段２０４と、把持部２１に把持されて所定の回転数で回転するボール２を離球位置３７に向けて投球方向に移動させるボール移動手段３０１と、ボール移動手段３０１により移動するボール２に所定の移動速度を付与する速度付与手段３０２と、所定の回転数で回転し、所定の移動速度で移動するボール２の把持を開放して、ボール２を離球位置３７から投球方向に放出するボール放出手段２０２と、ボール把持手段２０１と回転付与手段２０３と離球位置設定手段４０２と投球方向設定手段４０３と回転方向設定手段２０４とボール移動手段３０１と速度付与手段３０２とボール放出手段２０２を制御する投球制御手段５０とを備える。
【０００６】
ここにおいて、所定の距離とは、典型的にはホームベースからピッチングマウンドまでの距離をいうが、適宜練習用に変えても良い。所定のエリアとは、典型的にはストライクゾーンを含んで上下左右に余裕を見た範囲であるが、上下左右の４方向にストライクゾーン長延ばした位が適当であろう。デッドボールや暴投になるような範囲は安全上避けることが好ましい。また、所定の回転数及び所定の移動速度は、それぞれ、ボール２の回転数（単位時間当たりの回転数）及び投球速度として投球制御手段５０に入力、設定された値である。また、各手段は必ずしも独立して存在するものでなくても良く、図１に示すように、複数の部品が共同して各手段の機能を発揮するようなものでも良い。また、各手段に重複して寄与する部品があっても良い。なお、３７はボール放出位置を示すが、正しくは、投球方向が設定された上でのボール放出位置３７が離球位置となる。このように構成すると、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球できるので、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様における投球装置は、第１の態様において、例えば図３、図４に示すように、ボール把持回転装置２０はボール把持手段２０１と回転付与手段２０３とを有し、ボール把持手段２０１は、ボール２を両側から挟んで把持する押さえ部材２１Ａと、押さえ部材２１Ａのボール２を把持する側と反対側に設けられた回転軸２１Ｂとを有する把持部２１と、２つの把持部２１の回転軸２１Ｂの軸線が一致するように、押さえ部材２１Ａを対向させて回転軸２１Ｂの周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材２４と２つのアーム部材２４を回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板２５とを有する支持部２２とを有し、回転付与手段２０３は、少なくとも一方の把持部２１の回転軸２１Ｂに接続され、一方の把持部２１を回転軸２１Ｂの周りに回転させるボール回転用モータ２３を有する。このように構成すると、ボールを一定の回転速度で回転させながら把持できるボール把持回転装置を構成できる。
【０００８】
また、本発明の第３の態様における投球装置は、第２の態様において、例えば図５、図６に示すように、ボール把持回転装置２０は回転方向設定手段２０４（第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８を有する）を有し、回転方向設定手段２０４は、把持部２１をボール２の回転軸の軸線Ｘ−Ｘに対して垂直な２軸線Ｙ−Ｙ，Ｚ−Ｚの周りに回転可能に構成される。このように構成すると、投球方向に対して任意の方向に回転方向を付与できる。なお、回転しない無回転ボールとすることも可能である。
【０００９】
また、本発明の第４の態様における投球装置１は、第２又は第３の態様において、例えば図２に示すように、ボール移動装置３０はボール移動手段３０１と速度付与手段３０２を有し、ボール移動手段３０１はボール把持回転装置２０をスライドさせるレール３１を有し、ボール把持回転装置２０は支持部２２を介してレール３１に係合され、速度付与手段３０２はレール３１に沿ってボール把持回転装置２０を移動させるスプリング３２を有する。このように構成すると、ボール移動装置３０を静止した状態で投球でき、またボール２は長いレール３１上を回転・移動してから放出されるので、ボールの投球コースを高精度にコントロールできる。
【００１０】
また、本発明の第５の態様における投球装置１Ａは、第２又は第３の態様において、例えば図８に示すように、ボール移動装置３０はボール移動手段３０１と速度付与手段３０２を有し、ボール移動手段３０１は、投球アーム回転用モータ６２と、支持手段７０に投球アーム回転用モータ６２により回動可能に接続され、接続部分の反対側の先端にボール把持回転装置２０を設置する投球アーム６１を有し、速度付与手段３０２は、投球アーム回転用モータ６２により投球アーム６１を回転して移動速度を付与する。このように構成すると、簡易で小スペースの投球装置を提供できる。
【００１１】
また、本発明の第６の態様における投球装置１Ｂは、第２の態様において、例えば図９に示すように、ボール把持回転装置２０のボール回転リリース機構２０Ａを掌に設置するロボット型に構成される。このように構成すると、ロボットは人間を模倣した動作ができ、より多様多彩な投球が可能になる。
【００１２】
また、本発明の第７の態様におけるボール把持回転装置２０は、例えば図３、図４に示すように、ボール把持回転装置２０はボール把持手段２０１と回転付与手段２０３とを有し、ボール把持手段２０１は、ボール２を両側から挟んで把持する押さえ部材２１Ａと、押さえ部材２１Ａのボール２を把持する側と反対側に設けられた回転軸２１Ｂとを有する把持部２１と、２つの把持部２１の回転軸２１Ｂの軸線が一致するように、押さえ部材２１Ａを対向させて回転軸２１Ｂの周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材２４と２つのアーム部材２４を回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板２５とを有する支持部２２とを有し、回転付与手段２０３は、少なくとも一方の把持部２１の回転軸２１Ｂに接続され、一方の把持部２１を回転軸２１Ｂの周りに回転させるボール回転用モータ２３を有する。このように構成すると、ボールを一定の回転速度で回転させながら把持できるボール把持回転装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１に本発明に係る第１の実施の形態における投球装置１の構成例をブロック図で示す。本実施の形態では、ボールを把持するボール把持回転装置がレールに沿って移動する例を説明する。なお、具体的な構成については図２を参照されたい。
【００１６】
投球装置１は、ボール２を供給するボール供給手段１０と、ボールを回転させながら把持するボール把持回転装置２０と、ボール把持回転装置２０を移動させるボール移動装置３０と、ボール移動装置３０における移動方向を調整し、ボール移動装置３０を支持する支持手段４０と、これら各装置・各手段１０〜４０を制御して、投球装置１にその機能を発揮させる投球制御手段５０を含んで構成される。
【００１７】
投球装置１は、典型的にはホームベースからピッチングマウンドからまでの距離に設置される。そして、典型的にはストライクゾーンを含んで上下左右に余裕を見たエリアに向けて投球する。余裕は上下左右の４方向にストライクゾーン長延ばした位が適当であろう。
【００１８】
ボール供給手段１０は、例えばボール移動装置３０を挟んで支持手段４０の直上に配置され、ボール移動装置３０のボール供給位置（例えば支持手段４０の直上）３６に置かれたボール把持回転装置２０にボール２を１個ずつ供給する。
【００１９】
ボール把持回転装置２０は、ボール回転リリース機構２０Ａとボール回転軸傾斜機構２０Ｂとを有する。ボール回転リリース機構２０Ａはボール２を把持、回転、放出する機能を有し、ボール２を対向する２つの把持部２１で挟んで把持するボール把持手段２０１と、把持部２１の少なくとも一方を回転させて、ボール２に所定の回転数を与える回転付与手段２０３と、所定の回転数で回転し、所定の移動速度で移動するボール２の把持を開放して、ボール２を離球位置３７から投球方向に放出するボール放出手段２０２とを有する。ボール把持装置２０は、ボール供給位置３６で供給されたボール２を、対向する２つの把持部２１で挟んで把持し、移動中は把持を継続し、また、離球位置でボール２の把持を開放して、ボール２を投球方向に放出する。ボール２の把持及び開放は把持部２１を取り付けたアーム部材２４を把持用モータ２６で回転駆動することにより行なう。すなわち、ボール把持手段２０１及びボール放出手段２０２は把持部２１と把持用モータ２６を含んで構成される。また、回転付与部２３としてのボール回転用モータは把持部２１を介してボール２に所定の回転数を付与する、すなわち、回転付与手段２０３はボール回転用モータ２３を含んで構成される。この場合ボール回転用モータ２３は少なくとも一方の把持部２１を回転すれば良く、回転はボール２を介して他方の把持部２１にも伝達される。
【００２０】
また、ボール回転軸傾斜機構２０Ｂはボール２の回転方向を投球方向に対して変更可能にする機能を有し、把持部２１に把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を設定する回転方向設定手段２０４を有する。把持部２１を支持する支持部２２において、ボール２の回転軸線Ｘ−Ｘに対して、垂直な２つ面内、すなわち、水平面内（軸線Ｚ−Ｚ周り）及び鉛直面内（軸線Ｙ−Ｙ周り）で把持部２１を第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８で回転・傾斜させることにより、把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を任意に設定できる（図５参照）。すなわち、回転方向設定手段２０４は第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８を含んで構成される。ここで、水平面及び鉛直面は正確には傾斜を付与する前の状態をいう（以下同様）。
【００２１】
ボール移動装置３０は、把持部２１に把持されて所定の回転数で回転するボール２を離球位置３７に向けて投球方向に移動させるボール移動手段３０１、ボール移動手段３０１により移動するボール２に所定の移動速度を付与する速度付与手段３０２、レール３１上のボール２の移動開始位置を設定する移動開始位置設定手段３０３、レール３１上のボール２の放出位置を設定するボール放出位置設定手段３０４とを有する。ボール移動装置３０は、ボール把持回転装置２０をレール３１に沿って移動させることにより、把持部２１に把持されて回転するボール２を離球位置に向けて投球方向に移動させる。また、ボール把持回転装置２０にスプリング３２のバネ力を作用させて、ボール把持回転装置２０を移動させる。すなわち、ボール移動手段３０１及び速度付与手段３０２はレール３１とスプリング３２を含んで構成される。ここで、ボールの放出について、ボール放出位置３７はボール移動手段３０内での放出に焦点を当てて称するもの、離球位置は投球装置１全体に焦点を当てて称するものとする。
【００２２】
また、スプリング３２のバネ力により、ボール移動装置３０を移動するボール２に所定の移動速度を付与する。レール３１上で、移動速度は、移動開始位置がスプリング３２の根元に近いほど高速に、遠いほど低速になる。そこで、所定の移動速度を得るための移動開始位置を設定する。移動開始位置は、ボール把持回転装置２０にスプリング圧縮用のワイヤ３３を取り付け、ワイヤ巻取用モータ３４によりワイヤ３３のスプリング３２の根元からの長さを調整して設定する。すなわち、速度付与手段３０２はスプリング３２とワイヤ巻取用モータ３４を含んで構成され、移動開始位置設定手段３０３はワイヤ巻取用モータ３４を含んで構成される。移動速度はレールの位置により変化する。他方、ボール放出位置３７を例えばレール長をＬとし、先端から距離Ｌ１の位置に固定的に設定し、そこで所定の移動速度となるように移動開始位置を定めるのが良い。ボール把持回転装置２０がスプリング３２に接続された状態では、スプリング３２が伸びきる前に移動速度が低下するので、距離Ｌ１の位置を移動速度が低下する前の位置に設定する。移動速度は速度センサー３５により監視するのが好ましい。この場合、速度センサー３５でボール把持回転装置２０の通過を検出し、投球制御手段５０でボール放出位置３７に到達する時間を演算し、ボール２の把持を開放するタイミングを把持用モータ２６に伝達する。すなわち、ボール放出位置設定手段３０４は速度センサー３５と投球制御手段５０を含んで構成される。なお、速度センサー３５を用いず、移動開始位置から把持を開放するタイミングを定めても良い。この場合には、ボール放出位置設定手段３０４は投球制御手段５０を含んで構成される。
【００２３】
支持手段４０は、ボール移動装置を支持する移動装置支持手段４０１、把持部２１に把持されたボール２の離球位置３７を設定する離球位置設定手段４０２、把持部２１に把持されたボール２の投球方向を設定する投球方向設定手段４０３とを有する。支持手段４０は、その主要部である三脚４１でボール移動装置３０を支持する。すなわち、移動装置支持手段４０１は三脚４１などの主要部を含んで構成される。また、ボール移動装置３０のレール３１の方向を支持手段４０の鉛直軸線Ｚ１に対し、第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３を用いて水平方向（軸線Ｚ１周り）及び鉛直方向（軸線Ｘ１周り）で可変にすることにより、投球方向を設定できる。また、投球方向を設定されたボール移動装置３０のボール放出位置３７が離球位置となる。ボール放出位置３７が固定的に設定されれば、第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３を用いて離球位置を設定できる。すなわち、離球位置設定手段４０２及び投球方向設定手段４０３は投球コース調整用モータ４２，４３を含んで構成される。ボール放出位置３７が固定的でなければ、離球位置設定手段４０２にはボール放出のタイミングを調整する投球制御手段５０も含まれる。
【００２４】
投球制御手段５０は、ボール供給手段１０、ボール把持回転装置２０、ボール移動装置３０、支持手段４０の動作とタイミングを制御し、投球装置１としての機能を実行させる。すなわち、ボール把持回転装置２０のボール回転用モータ２３、把持用モータ２６、第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８、ボール移動装置３０のワイヤ巻取用モータ３４、支持手段４０の第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３の駆動とそのタイミング等を制御する。
【００２５】
［ボール移動装置］
図２は第１の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。図２は、投球装置１を打者の方向（ホームベースの方向）に向かって投球するように設置された状態を示す。まず、ボール移動装置３０について説明する。ボール移動装置３０は、ボール把持回転装置２０を移動させるためのスライドレール３１（単にレールともいう）と、ボール把持回転装置２０の移動を介してボール２に移動速度を付与するためのスプリング３２とスプリング３２を圧縮させ、ボール把持回転装置２０をレール３１の始点方向、すなわち、スプリング３２を圧縮させる方向に引き戻すためのワイヤ３３と、ワイヤ３３を巻き取るためのワイヤ巻取用モータ３４を有する。スライドレール３１は直線状であり、その側面の溝３８をガイドとして、その上面をボール把持回転装置２０がスライドするようになっている。ボール把持回転装置２０は側面の溝３８に第３の支板２５Ｂ（支持部２２に含まれる）の下部に形成された爪を挿し込んでスライドレール３１に沿ってスライドする。
【００２６】
まず、ワイヤ巻取用モータ３４を駆動して、ボール把持回転装置２０をボール供給位置３６に設置し、ボール供給手段１０からボール把持回転装置２０にボール２を供給し、ボール把持回転装置２０は把持部２１でボール２を把持する。ボール供給位置３６は例えば、支持手段４０の上方に位置し、さらにその上に設けられたボール供給手段１０から図示しないホース等を通ってボール供給位置３６にボール２が１個ずつ供給される。ボール把持回転装置２０がボール２を把持した後に、ワイヤ巻取用モータ３４を駆動して、ボール把持回転装置２０を移動開始位置に設置する。その後、ワイヤ巻取用モータ３４からワイヤ３３を無負荷の状態（自由に動く状態）に開放し、スプリング３２のバネの力によって、ボール把持回転装置２０を瞬時に移動させ、移動速度を付与する。
【００２７】
移動速度を付与されたボール把持回転装置２０はボール放出位置３７でボール２の把持を開放し、ボール２が移動方向に向かって所定の回転数と所定の移動速度で放出される。所定の回転数及び所定の移動速度は、それぞれ、ボール２の回転数及び投球速度として投球制御手段５０に入力、設定された値である。ボール放出位置３７は、バネ力により移動速度が最大になる位置が好ましく、例えばレール長をＬとし、先端から距離Ｌ１の位置に固定的に設定する。ボール把持回転装置２０がスプリング３２に接続された状態では、スプリング３２が伸びきる前に移動速度が低下するので、距離Ｌ１の位置を移動速度が低下する前の位置に設定する。ボール放出位置３７での移動速度がボール２に伝達され、投球速度となる。投球速度は移動開始位置により変化し、移動開始位置がスプリング３２の根元に近いほど高速になる。ボール放出位置３７が離球位置となり、レール３１の方向、すなわちボール把持回転装置２０の移動方向が投球方向となる。ボール放出後にボール把持回転装置２０はワイヤ巻取用モータ３４によりボール供給位置３６に戻される。
【００２８】
［支持手段］
次に、支持手段４０について説明する。ボール移動装置３０のスライドレール３１の方向（長手方向）は水平方向（軸線Ｚ１周り）、鉛直方向（軸線Ｘ１周り）に可変に構成される。本実施の形態では、ボール移動装置３０を支持する支持手段４０の主部として三脚４１が使用される。三脚に代えて支柱で支持しても良い。三脚４１上にＬ字状のレール支持板４４が設けられ、その第１の面板４４Ａ１が三脚４１の鉛直軸（軸線Ｚ１）の周りに第１の投球コース調整用モータ４１により回転可能に接続されている。そして、レール支持板４４の第１の面板４４Ａ１に垂直な第２の面板４４Ａ２にスライドレール３１が第２の投球コース調整用モータ４３により回転可能に接続されている。第１の投球コース調整用モータ４２はスライドレール３１の水平面内（軸線Ｚ１周り）での方向を調整し、投球コースを水平方向に、すなわち打者に対してインコース、中央、アウトコースに調整する。第２の投球コース調整用モータ４３はスライドレール３１の鉛直面内（軸線Ｘ１周り）での方向を調整し、投球コースを鉛直方向に、すなわち打者に対して高め、中央、低めに調整する。
【００２９】
［ボール把持回転装置］
図３はボール把持回転装置２０におけるボール回転リリース機構２０Ａの構成例を示す斜視図、図４はそのボールの回転軸線（Ｘ−Ｘ）を通る断面図である。ボール把持回転装置２０（図５参照）は、ボール回転リリース機構２０Ａとボール回転軸傾斜機構２０Ｂにより構成される。ボール回転リリース機構２０Ａは、ボール２を把持する把持部２１と、把持部２１を支持してレール３１に沿って移動する支持部２２と、把持部２１を介してボール２に回転を付与する回転付与部２３とで構成される。把持部２１はボール２を両側から挟んで把持するために、２つ有る。それぞれ、円錐キャップ状の押さえ部材２１Ａの内側でボール２を押圧し、押圧と摩擦力で把持するようになっており、また、押さえ部材２１Ａの円錐キャップの頂点に回転軸２１Ｂが一体的に取り付けられている。支持部２２は、２つの把持部２１の回転軸２１Ｂの軸線が一致するように押さえ部材２１Ａを対向させて回転軸２１Ｂの周りに回転可能に支持すると共に、レール３１に沿って移動するようになっている。先端に回転軸２１Ｂを通す穴を有する２つのアーム部材２４が、第１の支板２５に回転軸２１Ｂの軸線を含む面内に把持用モータ２６により回動可能に取り付けられている。第１の支板２５は平板と回転軸とを有し、これらのアーム部材２４と第１の支板２５の平板は、ボール２を把持した状態で、例えばＵ字（コの字を含む）状になり、ボールを放出（リリース）した状態では直線状になる。一方のアーム部材２４の穴を通った回転軸２１Ｂには回転付与部としてのボール回転用モータ２３が取り付けられ、ボール２を把持した状態で、回転軸２１Ｂに連なる把持部２１を回転させてボール２に回転を付与すると共に、ボール２の反対側にある他方の把持部２１を回転させ、その回転軸２１Ｂは他方のアーム部材２４の穴中で回転する。
【００３０】
図５にボール回転軸傾斜機構２０Ｂを含むボール把持回転装置２０の構成例を示す。また、図６にその側面図を示す。ボール回転軸傾斜機構２０Ｂは、ボール２の回転軸線（Ｘ−Ｘ）を２軸線（Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚ）の周りに傾斜させる機構である。ここにおいて、軸線Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚはボール２の中心で直交する。第１の支板２５は、Ｌ字状の第２の支板２５Ａの第１の面板２５Ａ１に、第１のボール傾斜用モータ２７により第１の支板２５の回転軸線（Ｚ−Ｚ）のまわりに回転可能に接続されている。これにより、ボール２の回転軸線（Ｘ−Ｘ）は軸線Ｚ−Ｚの周りに回転できる。第２の支板２５Ａの第１の面板２５Ａ１と垂直な第２の面板２５Ａ２は第３の支板２５Ｂに第２のボール傾斜用モータ２８により回転可能に接続されている。これにより、ボール２の回転軸線（Ｘ−Ｘ）は第２の支板２５Ａ）の回転軸線（Ｙ−Ｙ）の周りに回転できる。すなわち、ボール２の回転方向は、第１のボール傾斜用モータ２７を駆動することにより投球方向に対して水平面内（軸線Ｚ−Ｚ周り）で変化でき、さらに、第２のボール傾斜用モータ２８を駆動することにより投球方向に対して鉛直面内（軸線Ｙ−Ｙ周り）で変化できる。
【００３１】
［投球制御手段］
投球制御手段５０は、ボール把持部２１の把持、開放のタイミングの設定・制御、ボール回転用モータ２３での回転数、回転付与のタイミングの設定・制御、第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８でのボールの傾斜角、すなわち、ボールの投球方向に対する回転方向の設定・制御、ワイヤ巻取用モータ３４でのレール３１上の移動開始位置、速度付与のタイミング、移動速度の設定・制御、ボール放出位置３７、すなわち、放出タイミングの設定・制御、第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３でのレール３１の方向（長手方向、投球方向）の設定・制御等を行なう。なお、ボールの離球位置は、投球方向すなわちレール３１の方向が設定された状態でのボール放出位置３７の設定・制御により設定・制御される。これらの設定及びタイミングはプログラム化されて、プログラム制御される。
【００３２】
〔動作フロー〕
図７に本実施の形態における投球装置の動作フロー例を示す。まず、投球装置１をホームベースの方向に投球するように設置する（Ｓ０１０）。次に、これから投球する予定の各球について、それぞれ、離球位置、投球方向、投球速度、ボールの回転方向、回転速度を入力・設定し、これらを定めるための各手段の動作とタイミングをプログラムに記憶するそして、１番目のボールについて各手段の動作とタイミングを設定する（Ｓ０２０）。次に、ボール供給手段１０からボール把持回転装置２０にボール２を１個供給し、ボール把持回転装置２０は、把持用モータ２６を駆動し、把持部２１でボール２を１個把持する（Ｓ０３０）。次に、ボール把持回転装置２０は、ボール回転用モータ２３を用いて把持部２１を介してボール２に所定の回転数を付与する（Ｓ０４０）。次に、支持部２２において、ボール２の回転軸２１Ｂを水平面内（軸線Ｚ−Ｚ周り）及び鉛直面内（軸線Ｙ−Ｙ周り）で第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８を用いて回転・傾斜させることにより、把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を設定する（Ｓ０５０）。
【００３３】
次に、支持手段４０は、ボール移動装置３０のレール３１の方向を投球コース調整用モータ４２，４３を用いて水平方向（軸線Ｚ１周り）及び鉛直方向（軸線Ｘ１周り）で調整にすることにより、ボール把持回転装置２０の移動方向であるレール３１の方向、すなわち、投球方向を設定する（Ｓ０６０）。ボール放出位置３７がレール３１上で固定的に設定されていれば、これにより、離球位置も設定される。次に、ボール移動装置３０は、ボール把持回転装置２０に取り付けられたスプリング圧縮用のワイヤ３３を用いて、移動開始位置をワイヤ巻取用モータ３４により設定する（Ｓ０７０）。次に、ワイヤ巻取用モータ３４はワイヤ３３を自由に開放し、スプリング３２はボール把持回転装置２０を介してボール２に移動速度を付与する（Ｓ０８０）。次に速度センサー３５で移動速度を検出し、投球制御手段５０は検出された移動速度から、ボール放出位置３７に到達するまでの時間、すなわち、ボール放出のタイミングを求める（Ｓ０９０）。速度センサー３５を用いない場合は、投球制御手段５０は移動開始位置からボール放出のタイミングを求める。次に、ボール把持回転装置２０は、ボール放出位置３７、すなわち、離球位置に来た時に、把持用モータ２６を駆動して、把持部２１でのボール２の把持を開放して、ボール２を所定の回転数と所定の移動速度で投球方向に放出する（Ｓ１００）。次に、投球予定のボールが残っているか否かを判断する（Ｓ１１０）。次のボールがあれば（Ｙであれば）、Ｓ０２０に戻り、制御プログラムは次のボールについて各手段の動作とタイミングの設定を行い、次のボールについて同様な処理が繰り返され、予定したボールが全て投球され、なくなれば（Ｎであれば）、処理を終了する。
【００３４】
本実施の形態によれば、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球できるので、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。また、ボール移動装置３０を静止した状態で投球でき、ボール２は長いレール３１上を回転・移動してから放出されるので、ボールの投球コースを高精度にコントロールできる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
図８は本発明の第２の実施の形態における投球装置１Ａの構成例を示す斜視図である。本実施の形態では、ボールを把持するボール把持回転装置が投球アームによって移動する例を説明する。図８は、投球装置１Ａを打者の方向（ホームベースの方向）に向かって投球するように設置された状態を示す。
【００３６】
ボール把持回転装置２０の構成は第１の実施の形態と同様である。ただし、第２の支板２５Ａの第２の面板２５Ａ２は、第３の支板２５Ｂに接続される代わりに、ボール移動装置６０の回転式投球アーム６１（単に投球アームともいう）に投球アーム回転用モータ６２により回転可能に接続されている。また、ボール移動装置６０の構成及びボール移動装置６０を支持する支持手段７０が第１の実施の形態と異なる。ボール移動装置６０は、先端にボール把持回転装置２０を把持する回転式投球アーム６１と投球アーム回転用モータ６２を有する。ボール２の移動は回転式投球アーム６１を投球アーム回転用モータ６２で駆動することによりなされ、移動速度は投球アーム回転用モータ６２の回転数と回転式投球アーム６１の長さにより定まる。すなわち、ボール移動手段３０１は、投球アーム回転用モータ６２と、支持手段７０に投球アーム回転用モータ６２により接続部材６３を介して回動可能に接続され、接続部分と反対側の先端にボール把持回転装置２０を設置する投球アーム６１を有し、速度付与手段３０２は、投球アーム回転用モータ６２により投球アーム６１を回転して移動速度を付与する。支持手段７０は支台７１とアーム支持板７２と第３の投球コース調整用モータ７３を有する。支持手段７０には支台７１の上にＬ字状のアーム支持板７２が設けられ、その第１の面板７２Ａ１が支台７１の鉛直軸の周りに第３の投球コース調整用モータ７３により回転可能に接続されている。そして、アーム支持板７２の第１の面板７２Ａ１に垂直な第２の面板７２Ａ２に回転式投球アーム６１が接続部材６３を介して投球アーム回転用モータ６２により回転可能に接続されている。すなわち、移動装置支持手段４０１は支台７１とアーム支持板７２を含んで構成される。
【００３７】
回転式投球アーム６１は、先端にボール把持回転装置２０が設置された状態で回転軸線Ｘ２の周りに回転するように構成されており、この回転により、ボール２はボール把持回転装置２０を介して、回転軸線Ｘ２の周りに円弧を描いて移動する。回転式投球アーム６１は投球アーム回転用モータ６２により回転駆動される。まず、回転式投球アーム６１はボール供給位置、例えば回転軸線Ｘ２に対して斜め後上方にきたときに図示しないボール供給手段１０からボール２を供給され、ボール把持回転装置２０がボール２を把持する。ボール供給位置が移動開始位置となり、回転式投球アーム６１は回転軸線Ｘ２の周りに回転駆動され、ボール把持回転装置２０の位置での移動速度が所定の値に達した後に、回転軸線Ｘ２の略鉛直上方に位置したときに、ボール把持回転装置２０はボール２の把持を開放し、ボール２が円弧の接線方向に向かって所定の回転数と所定の移動速度で放出される。鉛直上方の近傍でのボール放出位置が離球位置となり、ボール放出位置における円弧の接線方向が投球方向となる。また、ボール放出位置でのボール把持回転装置２０の移動速度がボール２に伝達され、投球速度となる。また、ボール放出位置、すなわち、ボール放出のタイミングは回転式投球アーム６１の回転角を投球制御手段５０により設定され、ボール放出位置設定手段３０４は投球アーム回転用モータ６２と投球制御手段５０を含んで構成される。ボール放出後に回転式投球アーム６１は投球アーム回転用モータ６２によりボール供給位置に戻される。
【００３８】
第３の投球コース調整用モータ７３は回転式投球アーム６１のスイング方向を調整し、投球コースを水平方向（軸線Ｚ２周り）に、すなわち打者に対してインコース、中央、アウトコースに調整する。この調整により離球位置も水平方向に変化する。また、ボール放出位置、すなわちボール放出のタイミングは、投球コースを鉛直方向（軸線Ｘ２周り）に、すなわち打者に対して高め、中央、低めに調整する。したがって、投球方向は第３の投球コース調整用モータ７３とボール放出位置を調整する投球アーム回転用モータ６２とにより調整される。これらの調整により離球位置も水平方向及び鉛直方向に変化する。すなわち、離球位置設定手段４０２及び投球方向設定手段４０３は第３の投球コース調整用モータ７３と投球アーム回転用モータ６２と投球制御手段５０を含んで構成される。
【００３９】
本実施の形態によれば、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球できるので、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。また、簡易で小スペースの投球装置を提供できる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
図９は本発明の第３の実施の形態における投球装置１Ｂの構成例を示す斜視図である。本実施の形態ではロボット型の投球装置を示すもので、ボールを把持するボール回転リリース機構２０Ａがロボットのアームによって移動する例を説明する。
【００４１】
ボール把持回転装置のボール回転リリース機構２０Ａは第１の実施の形態と同様であり、ロボット８０の一方の手の掌に設置されている。ボール移動装置８１がロボットのアームである点で第２の実施の形態と似ているが、関節部分が人間に似せて比較的自由に動くので、ボールの移動ルート、移動速度、ボールの開放位置などは制御装置を使用してかなり変化させられる。これにより、離球位置、投球方向、投球速度を変化させられる。また、ボールの回転方向は手首と肘の関節で変化させられる。また、ロボット８０は車輪８２のついた基台８３に搭載され、軸足が基台８３に固定されるが、他方の足は位置と方向を変えられる。ロボット８０は、基台の後方に搭載されたボール供給手段１０Ａのボール供給口１１にボール回転リリース機構２０Ａのついた手の掌を差し出して、ボール回転リリース機構２０Ａでボールを把持する。また、ロボットの足は人間に似せて比較的自由に動くようになっており、軸足（ボール回転リリース機構２０Ａを有する手の側）の底を基台８３上に残した状態で、他方の足を基台８３から外に踏み出して投球可能である。
【００４２】
図１０にロボット型投球装置１Ｂにおけるロボット８０の動作を示す。ロボット８０はプログラム制御されて、恰も投手が投球するように動作し、ボール回転リリース機構２０Ａに把持されたボール２を回転させながら移動させ、把持を開放して投球する。
【００４３】
図１１にロボット型投球装置１Ｂにおける関節の構成例を示す。関節部分にＡＣサーボモータとハーモニックドライブギアを有する関節型アクチュエータ８４を配置し、関節型アクチュエータ８４に高強度プラスチックからなる関節部保護カバー８５を取り付け、関節型アクチュエータ８４を衝撃などから保護する。また、骨格部分には炭素繊維複合材料製チューブ構造からなる骨格フレーム８６を使用し、骨格フレーム８６の周囲の筋肉部分には超軽量発泡プラスチックからなる被服材８７を使用し、関節部分及び被服材８７の外部をユニフォーム布生地８８でカバーする。
【００４４】
［第４の実施の形態］
第１の実施の形態では、スプリング３２が第３の支板２５Ｂに接続される例を説明したが、本実施の形態では、スプリング３２が第３の支板に接続されない例を説明する。この場合にはスプリング３２の先端が最大速度に達した後（またはスプリング３２が伸びきった後）は、ボール把持回転装置２０はその最大速度でレール３１上をスライドし、レール３１の方向に投球される。ボール把持回転装置２０はボール放出前にレール３１上を等速度で長く移動できるので、投球コース及び投球速度が安定する。その他の構成及び動作は第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
また、本発明は、以上の実施の形態に記載の投球装置の動作処理を投球制御手段に実行させるためのプログラムとしても実現可能である。プログラムは投球制御手段の内蔵メモリに蓄積して使用してもよく、外付けの記憶装置に蓄積して使用してもよく、インターネットからダウンロードして使用しても良い。また、当該プログラムを記録した記録媒体としても実現可能である。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に種々変更を加えられることは明白である。
【００４７】
例えば、第１の実施の形態または第２の実施の形態の投球装置を車輪の付いた基台上に設置しても良い。このようにすると、例えばピッチングマウンドのサイズの範囲で、離球位置、投球方向を可変にできる。また、第１の実施の形態ではスプリングのバネ力でボール把持回転装置に移動速度を付与する例を説明したが、ピストンの衝撃力で移動速度を付与しても良く、レールに沿ってボール把持回転装置を移動させる移動用アームを動かすことにより移動速度を付与しても良い。また、投球制御装置の設定を無線などでリモートコントロールできるようにしても良い。また、ボール把持回転装置の形状もＵ字状、コの字状に限定されず、十手状、ホームベース状でも良い。また、動作フローの順序も変更可能であり、例えば回転数の付与（Ｓ０４０）、回転方向の傾斜の付与（Ｓ０５０）、移動方向の設定（Ｓ０６０）の順序を変更しても良い。また、第１の実施の形態ではボール放出位置を固定にする例を説明したが、ボール把持回転装置の移動速度が最高になる位置を投球制御手段で演算してボール放出位置としても良い。また、把持部の形状は円錐キャップ状に限られず、凹面球状であっても良い。その他、各部品の配置、形状、寸法などは種々変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、投球装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態における投球装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。
【図３】ボール把持回転装置におけるボール回転リリース機構の構成例を示す斜視図である。
【図４】ボール回転リリース機構の断面図である。
【図５】ボール回転軸傾斜機構を含むボール把持回転装置の構成例を示す斜視図である。
【図６】ボール回転軸傾斜機構を含むボール把持回転装置の断面図である。
【図７】第１の実施の形態における投球装置の動作フロー例を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。
【図９】第３の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。
【図１０】ロボット型投球装置におけるロボットの動作を示す図である。
【図１１】ロボット型投球装置における関節の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ，１Ｂ 投球装置
２ ボール
１０，１０Ａ ボール供給手段
１１ ボール供給口
２０ ボール把持回転装置
２０Ａ ボール回転リリース機構
２０Ｂ ボール回転軸傾斜機構
２１ 把持部
２１Ａ 押さえ部材
２１Ｂ 回転軸
２２ 支持部
２３ ボール回転用モータ（回転付与部）
２４ アーム部材
２５ 第１の支板
２５Ａ 第２の支板
２５Ａ１，２５Ａ２ 第２の支板の第１、第２の面板
２５Ｂ 第３の支板
２６ 把持用モータ
２７ 第１のボール傾斜用モータ
２８ 第２のボール傾斜用モータ
３０ ボール移動装置
３１ レール
３２ スプリング
３３ ワイヤ
３４ ワイヤ巻取用モータ
３５ 速度センサー
３６ ボール供給位置
３７ ボール放出位置
３８ 溝
４０ 支持手段
４１ 三脚
４２ 第１の投球コース調整用モータ
４３ 第２の投球コース調整用モータ
４４ レール支持板
４４Ａ１，４４Ａ２ レール支持板の第１、第２の面板
５０ 投球制御手段
６０ ボール移動装置
６１ 回転式投球アーム
６２ 投球アーム回転用モータ
６３ 接続部材
７０ 支持手段
７１ 支台
７２ アーム支持板
７２Ａ１，７２Ａ２ アーム支持板７２の第１、第２の面板
７３ 第３の投球コース調整用モータ
８０ ロボット
８１ ボール移動装置（ロボットのアーム）
８２ 車輪
８３ 基台
８４ 関節型アクチュエータ
８５ 関節部保護カバー
８６ 骨格フレーム
８７ 被服材
８８ ユニフォーム布生地
２０１ ボール把持手段
２０２ ボール放出手段
２０３ 回転付与手段
２０４ 回転方向設定手段
３０１ ボール移動手段
３０２ 速度付与手段
３０３ 移動開始位置設定手段
３０４ ボール放出位置設定手段
４０１ 移動装置支持手段
４０２ 離球位置設定手段
４０３ 投球方向設定手段
Ｘ−Ｘ ボールの回転軸線
Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚ 回転軸線
Ｘ１，Ｘ２，Ｚ１，Ｚ２ 回転軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は投球装置に関する。詳しくは回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投球装置は、例えば投球アームの先端に球を回転させる回転手段を設けると共に、投球アームを回転させることにより、球を前方に投球する投球装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２５２３８７号公報（段落００１５〜００２７、図１〜図６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の装置では、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球するものはなく、このため、回転するボールの投球コースを精度良くコントロールすることは困難であった。
【０００４】
本発明は、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置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】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様における投球装置１は、例えば図１、図２に示すように、所定の距離離れた所定のエリアにボール２を投球する投球装置１において、ボール２を対向する２つの把持部２１で挟んで把持するボール把持手段２０１と、把持部２１の少なくとも一方を回転させて、ボール２に所定の回転数を与える回転付与手段２０３と、把持部２１に把持されたボール２の離球位置３７を設定する離球位置設定手段４０２と、把持部２１に把持されたボール２の投球方向を設定する投球方向設定手段４０３と、把持部２１に把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を設定する回転方向設定手段２０４と、把持部２１に把持されて所定の回転数で回転するボール２を離球位置３７に向けて投球方向に移動させるボール移動手段３０１と、ボール移動手段３０１により移動するボール２に所定の移動速度を付与する速度付与手段３０２と、所定の回転数で回転し、所定の移動速度で移動するボール２の把持を開放して、ボール２を離球位置３７から投球方向に放出するボール放出手段２０２と、ボール把持手段２０１と回転付与手段２０３と離球位置設定手段４０２と投球方向設定手段４０３と回転方向設定手段２０４とボール移動手段３０１と速度付与手段３０２とボール放出手段２０２を制御する投球制御手段５０とを備える。
【０００６】
ここにおいて、所定の距離とは、典型的にはホームベースからピッチングマウンドまでの距離をいうが、適宜練習用に変えても良い。所定のエリアとは、典型的にはストライクゾーンを含んで上下左右に余裕を見た範囲であるが、上下左右の４方向にストライクゾーン長延ばした位が適当であろう。デッドボールや暴投になるような範囲は安全上避けることが好ましい。また、所定の回転数及び所定の移動速度は、それぞれ、ボール２の回転数（単位時間当たりの回転数）及び投球速度として投球制御手段５０に入力、設定された値である。また、各手段は必ずしも独立して存在するものでなくても良く、図１に示すように、複数の部品が共同して各手段の機能を発揮するようなものでも良い。また、各手段に重複して寄与する部品があっても良い。なお、３７はボール放出位置を示すが、正しくは、投球方向が設定された上でのボール放出位置３７が離球位置となる。このように構成すると、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球できるので、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。
【０００７】
また、本発明の第２の態様における投球装置は、第１の態様において、例えば図３、図４に示すように、ボール把持回転装置２０はボール把持手段２０１と回転付与手段２０３とを有し、ボール把持手段２０１は、ボール２を両側から挟んで把持する押さえ部材２１Ａと、押さえ部材２１Ａのボール２を把持する側と反対側に設けられた回転軸２１Ｂとを有する把持部２１と、２つの把持部２１の回転軸２１Ｂの軸線が一致するように、押さえ部材２１Ａを対向させて回転軸２１Ｂの周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材２４と２つのアーム部材２４を回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板２５とを有する支持部２２とを有し、回転付与手段２０３は、少なくとも一方の把持部２１の回転軸２１Ｂに接続され、一方の把持部２１を回転軸２１Ｂの周りに回転させるボール回転用モータ２３を有する。このように構成すると、ボールを一定の回転速度で回転させながら把持できるボール把持回転装置を構成できる。
【０００８】
また、本発明の第３の態様における投球装置は、第２の態様において、例えば図５、図６に示すように、ボール把持回転装置２０は回転方向設定手段２０４（第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８を有する）を有し、回転方向設定手段２０４は、把持部２１をボール２の回転軸の軸線Ｘ−Ｘに対して垂直な２軸線Ｙ−Ｙ，Ｚ−Ｚの周りに回転可能に構成される。このように構成すると、投球方向に対して任意の方向に回転方向を付与できる。なお、回転しない無回転ボールとすることも可能である。
【０００９】
また、本発明の第４の態様における投球装置１は、第２又は第３の態様において、例えば図２に示すように、ボール移動装置３０はボール移動手段３０１と速度付与手段３０２を有し、ボール移動手段３０１はボール把持回転装置２０をスライドさせるレール３１を有し、ボール把持回転装置２０は支持部２２を介してレール３１に係合され、速度付与手段３０２はレール３１に沿ってボール把持回転装置２０を移動させるスプリング３２を有する。このように構成すると、ボール移動装置３０を静止した状態で投球でき、またボール２は長いレール３１上を回転・移動してから放出されるので、ボールの投球コースを高精度にコントロールできる。
【００１０】
また、本発明の第５の態様における投球装置１Ａは、第２又は第３の態様において、例えば図８に示すように、ボール移動装置３０はボール移動手段３０１と速度付与手段３０２を有し、ボール移動手段３０１は、投球アーム回転用モータ６２と、支持手段７０に投球アーム回転用モータ６２により回動可能に接続され、接続部分の反対側の先端にボール把持回転装置２０を設置する投球アーム６１を有し、速度付与手段３０２は、投球アーム回転用モータ６２により投球アーム６１を回転して移動速度を付与する。このように構成すると、簡易で小スペースの投球装置を提供できる。
【００１１】
また、本発明の第６の態様における投球装置１Ｂは、第２の態様において、例えば図９に示すように、ボール把持回転装置２０のボール回転リリース機構２０Ａを掌に設置するロボット型に構成される。このように構成すると、ロボットは人間を模倣した動作ができ、より多様多彩な投球が可能になる。
【００１２】
また、本発明の第７の態様におけるボール把持回転装置２０は、例えば図３、図４に示すように、ボール把持回転装置２０はボール把持手段２０１と回転付与手段２０３とを有し、ボール把持手段２０１は、ボール２を両側から挟んで把持する押さえ部材２１Ａと、押さえ部材２１Ａのボール２を把持する側と反対側に設けられた回転軸２１Ｂとを有する把持部２１と、２つの把持部２１の回転軸２１Ｂの軸線が一致するように、押さえ部材２１Ａを対向させて回転軸２１Ｂの周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材２４と２つのアーム部材２４を回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板２５とを有する支持部２２とを有し、回転付与手段２０３は、少なくとも一方の把持部２１の回転軸２１Ｂに接続され、一方の把持部２１を回転軸２１Ｂの周りに回転させるボール回転用モータ２３を有する。このように構成すると、ボールを一定の回転速度で回転させながら把持できるボール把持回転装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置等には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１に本発明に係る第１の実施の形態における投球装置１の構成例をブロック図で示す。本実施の形態では、ボールを把持するボール把持回転装置がレールに沿って移動する例を説明する。なお、具体的な構成については図２を参照されたい。
【００１６】
投球装置１は、ボール２を供給するボール供給手段１０と、ボールを回転させながら把持するボール把持回転装置２０と、ボール把持回転装置２０を移動させるボール移動装置３０と、ボール移動装置３０における移動方向を調整し、ボール移動装置３０を支持する支持手段４０と、これら各装置・各手段１０〜４０を制御して、投球装置１にその機能を発揮させる投球制御手段５０を含んで構成される。
【００１７】
投球装置１は、典型的にはホームベースからピッチングマウンドからまでの距離に設置される。そして、典型的にはストライクゾーンを含んで上下左右に余裕を見たエリアに向けて投球する。余裕は上下左右の４方向にストライクゾーン長延ばした位が適当であろう。
【００１８】
ボール供給手段１０は、例えばボール移動装置３０を挟んで支持手段４０の直上に配置され、ボール移動装置３０のボール供給位置（例えば支持手段４０の直上）３６に置かれたボール把持回転装置２０にボール２を１個ずつ供給する。
【００１９】
ボール把持回転装置２０は、ボール回転リリース機構２０Ａとボール回転軸傾斜機構２０Ｂとを有する。ボール回転リリース機構２０Ａはボール２を把持、回転、放出する機能を有し、ボール２を対向する２つの把持部２１で挟んで把持するボール把持手段２０１と、把持部２１の少なくとも一方を回転させて、ボール２に所定の回転数を与える回転付与手段２０３と、所定の回転数で回転し、所定の移動速度で移動するボール２の把持を開放して、ボール２を離球位置３７から投球方向に放出するボール放出手段２０２とを有する。ボール把持装置２０は、ボール供給位置３６で供給されたボール２を、対向する２つの把持部２１で挟んで把持し、移動中は把持を継続し、また、離球位置でボール２の把持を開放して、ボール２を投球方向に放出する。ボール２の把持及び開放は把持部２１を取り付けたアーム部材２４を把持用モータ２６で回転駆動することにより行なう。すなわち、ボール把持手段２０１及びボール放出手段２０２は把持部２１と把持用モータ２６を含んで構成される。また、回転付与部２３としてのボール回転用モータは把持部２１を介してボール２に所定の回転数を付与する、すなわち、回転付与手段２０３はボール回転用モータ２３を含んで構成される。この場合ボール回転用モータ２３は少なくとも一方の把持部２１を回転すれば良く、回転はボール２を介して他方の把持部２１にも伝達される。
【００２０】
また、ボール回転軸傾斜機構２０Ｂはボール２の回転方向を投球方向に対して変更可能にする機能を有し、把持部２１に把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を設定する回転方向設定手段２０４を有する。把持部２１を支持する支持部２２において、ボール２の回転軸線Ｘ−Ｘに対して、垂直な２つ面内、すなわち、水平面内（軸線Ｚ−Ｚ周り）及び鉛直面内（軸線Ｙ−Ｙ周り）で把持部２１を第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８で回転・傾斜させることにより、把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を任意に設定できる（図５参照）。すなわち、回転方向設定手段２０４は第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８を含んで構成される。ここで、水平面及び鉛直面は正確には傾斜を付与する前の状態をいう（以下同様）。
【００２１】
ボール移動装置３０は、把持部２１に把持されて所定の回転数で回転するボール２を離球位置３７に向けて投球方向に移動させるボール移動手段３０１、ボール移動手段３０１により移動するボール２に所定の移動速度を付与する速度付与手段３０２、レール３１上のボール２の移動開始位置を設定する移動開始位置設定手段３０３、レール３１上のボール２の放出位置を設定するボール放出位置設定手段３０４とを有する。ボール移動装置３０は、ボール把持回転装置２０をレール３１に沿って移動させることにより、把持部２１に把持されて回転するボール２を離球位置に向けて投球方向に移動させる。また、ボール把持回転装置２０にスプリング３２のバネ力を作用させて、ボール把持回転装置２０を移動させる。すなわち、ボール移動手段３０１及び速度付与手段３０２はレール３１とスプリング３２を含んで構成される。ここで、ボールの放出について、ボール放出位置３７はボール移動手段３０内での放出に焦点を当てて称するもの、離球位置は投球装置１全体に焦点を当てて称するものとする。
【００２２】
また、スプリング３２のバネ力により、ボール移動装置３０を移動するボール２に所定の移動速度を付与する。レール３１上で、移動速度は、移動開始位置がスプリング３２の根元に近いほど高速に、遠いほど低速になる。そこで、所定の移動速度を得るための移動開始位置を設定する。移動開始位置は、ボール把持回転装置２０にスプリング圧縮用のワイヤ３３を取り付け、ワイヤ巻取用モータ３４によりワイヤ３３のスプリング３２の根元からの長さを調整して設定する。すなわち、速度付与手段３０２はスプリング３２とワイヤ巻取用モータ３４を含んで構成され、移動開始位置設定手段３０３はワイヤ巻取用モータ３４を含んで構成される。移動速度はレールの位置により変化する。他方、ボール放出位置３７を例えばレール長をＬとし、先端から距離Ｌ１の位置に固定的に設定し、そこで所定の移動速度となるように移動開始位置を定めるのが良い。ボール把持回転装置２０がスプリング３２に接続された状態では、スプリング３２が伸びきる前に移動速度が低下するので、距離Ｌ１の位置を移動速度が低下する前の位置に設定する。移動速度は速度センサー３５により監視するのが好ましい。この場合、速度センサー３５でボール把持回転装置２０の通過を検出し、投球制御手段５０でボール放出位置３７に到達する時間を演算し、ボール２の把持を開放するタイミングを把持用モータ２６に伝達する。すなわち、ボール放出位置設定手段３０４は速度センサー３５と投球制御手段５０を含んで構成される。なお、速度センサー３５を用いず、移動開始位置から把持を開放するタイミングを定めても良い。この場合には、ボール放出位置設定手段３０４は投球制御手段５０を含んで構成される。
【００２３】
支持手段４０は、ボール移動装置を支持する移動装置支持手段４０１、把持部２１に把持されたボール２の離球位置３７を設定する離球位置設定手段４０２、把持部２１に把持されたボール２の投球方向を設定する投球方向設定手段４０３とを有する。支持手段４０は、その主要部である三脚４１でボール移動装置３０を支持する。すなわち、移動装置支持手段４０１は三脚４１などの主要部を含んで構成される。また、ボール移動装置３０のレール３１の方向を支持手段４０の鉛直軸線Ｚ１に対し、第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３を用いて水平方向（軸線Ｚ１周り）及び鉛直方向（軸線Ｘ１周り）で可変にすることにより、投球方向を設定できる。また、投球方向を設定されたボール移動装置３０のボール放出位置３７が離球位置となる。ボール放出位置３７が固定的に設定されれば、第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３を用いて離球位置を設定できる。すなわち、離球位置設定手段４０２及び投球方向設定手段４０３は投球コース調整用モータ４２，４３を含んで構成される。ボール放出位置３７が固定的でなければ、離球位置設定手段４０２にはボール放出のタイミングを調整する投球制御手段５０も含まれる。
【００２４】
投球制御手段５０は、ボール供給手段１０、ボール把持回転装置２０、ボール移動装置３０、支持手段４０の動作とタイミングを制御し、投球装置１としての機能を実行させる。すなわち、ボール把持回転装置２０のボール回転用モータ２３、把持用モータ２６、第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８、ボール移動装置３０のワイヤ巻取用モータ３４、支持手段４０の第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３の駆動とそのタイミング等を制御する。
【００２５】
［ボール移動装置］
図２は第１の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。図２は、投球装置１を打者の方向（ホームベースの方向）に向かって投球するように設置された状態を示す。まず、ボール移動装置３０について説明する。ボール移動装置３０は、ボール把持回転装置２０を移動させるためのスライドレール３１（単にレールともいう）と、ボール把持回転装置２０の移動を介してボール２に移動速度を付与するためのスプリング３２とスプリング３２を圧縮させ、ボール把持回転装置２０をレール３１の始点方向、すなわち、スプリング３２を圧縮させる方向に引き戻すためのワイヤ３３と、ワイヤ３３を巻き取るためのワイヤ巻取用モータ３４を有する。スライドレール３１は直線状であり、その側面の溝３８をガイドとして、その上面をボール把持回転装置２０がスライドするようになっている。ボール把持回転装置２０は側面の溝３８に第３の支板２５Ｂ（支持部２２に含まれる）の下部に形成された爪を挿し込んでスライドレール３１に沿ってスライドする。
【００２６】
まず、ワイヤ巻取用モータ３４を駆動して、ボール把持回転装置２０をボール供給位置３６に設置し、ボール供給手段１０からボール把持回転装置２０にボール２を供給し、ボール把持回転装置２０は把持部２１でボール２を把持する。ボール供給位置３６は例えば、支持手段４０の上方に位置し、さらにその上に設けられたボール供給手段１０から図示しないホース等を通ってボール供給位置３６にボール２が１個ずつ供給される。ボール把持回転装置２０がボール２を把持した後に、ワイヤ巻取用モータ３４を駆動して、ボール把持回転装置２０を移動開始位置に設置する。その後、ワイヤ巻取用モータ３４からワイヤ３３を無負荷の状態（自由に動く状態）に開放し、スプリング３２のバネの力によって、ボール把持回転装置２０を瞬時に移動させ、移動速度を付与する。
【００２７】
移動速度を付与されたボール把持回転装置２０はボール放出位置３７でボール２の把持を開放し、ボール２が移動方向に向かって所定の回転数と所定の移動速度で放出される。所定の回転数及び所定の移動速度は、それぞれ、ボール２の回転数及び投球速度として投球制御手段５０に入力、設定された値である。ボール放出位置３７は、バネ力により移動速度が最大になる位置が好ましく、例えばレール長をＬとし、先端から距離Ｌ１の位置に固定的に設定する。ボール把持回転装置２０がスプリング３２に接続された状態では、スプリング３２が伸びきる前に移動速度が低下するので、距離Ｌ１の位置を移動速度が低下する前の位置に設定する。ボール放出位置３７での移動速度がボール２に伝達され、投球速度となる。投球速度は移動開始位置により変化し、移動開始位置がスプリング３２の根元に近いほど高速になる。ボール放出位置３７が離球位置となり、レール３１の方向、すなわちボール把持回転装置２０の移動方向が投球方向となる。ボール放出後にボール把持回転装置２０はワイヤ巻取用モータ３４によりボール供給位置３６に戻される。
【００２８】
［支持手段］
次に、支持手段４０について説明する。ボール移動装置３０のスライドレール３１の方向（長手方向）は水平方向（軸線Ｚ１周り）、鉛直方向（軸線Ｘ１周り）に可変に構成される。本実施の形態では、ボール移動装置３０を支持する支持手段４０の主部として三脚４１が使用される。三脚に代えて支柱で支持しても良い。三脚４１上にＬ字状のレール支持板４４が設けられ、その第１の面板４４Ａ１が三脚４１の鉛直軸（軸線Ｚ１）の周りに第１の投球コース調整用モータ４１により回転可能に接続されている。そして、レール支持板４４の第１の面板４４Ａ１に垂直な第２の面板４４Ａ２にスライドレール３１が第２の投球コース調整用モータ４３により回転可能に接続されている。第１の投球コース調整用モータ４２はスライドレール３１の水平面内（軸線Ｚ１周り）での方向を調整し、投球コースを水平方向に、すなわち打者に対してインコース、中央、アウトコースに調整する。第２の投球コース調整用モータ４３はスライドレール３１の鉛直面内（軸線Ｘ１周り）での方向を調整し、投球コースを鉛直方向に、すなわち打者に対して高め、中央、低めに調整する。
【００２９】
［ボール把持回転装置］
図３はボール把持回転装置２０におけるボール回転リリース機構２０Ａの構成例を示す斜視図、図４はそのボールの回転軸線（Ｘ−Ｘ）を通る断面図である。ボール把持回転装置２０（図５参照）は、ボール回転リリース機構２０Ａとボール回転軸傾斜機構２０Ｂにより構成される。ボール回転リリース機構２０Ａは、ボール２を把持する把持部２１と、把持部２１を支持してレール３１に沿って移動する支持部２２と、把持部２１を介してボール２に回転を付与する回転付与部２３とで構成される。把持部２１はボール２を両側から挟んで把持するために、２つ有る。それぞれ、円錐キャップ状の押さえ部材２１Ａの内側でボール２を押圧し、押圧と摩擦力で把持するようになっており、また、押さえ部材２１Ａの円錐キャップの頂点に回転軸２１Ｂが一体的に取り付けられている。支持部２２は、２つの把持部２１の回転軸２１Ｂの軸線が一致するように押さえ部材２１Ａを対向させて回転軸２１Ｂの周りに回転可能に支持すると共に、レール３１に沿って移動するようになっている。先端に回転軸２１Ｂを通す穴を有する２つのアーム部材２４が、第１の支板２５に回転軸２１Ｂの軸線を含む面内に把持用モータ２６により回動可能に取り付けられている。第１の支板２５は平板と回転軸とを有し、これらのアーム部材２４と第１の支板２５の平板は、ボール２を把持した状態で、例えばＵ字（コの字を含む）状になり、ボールを放出（リリース）した状態では直線状になる。一方のアーム部材２４の穴を通った回転軸２１Ｂには回転付与部としてのボール回転用モータ２３が取り付けられ、ボール２を把持した状態で、回転軸２１Ｂに連なる把持部２１を回転させてボール２に回転を付与すると共に、ボール２の反対側にある他方の把持部２１を回転させ、その回転軸２１Ｂは他方のアーム部材２４の穴中で回転する。
【００３０】
図５にボール回転軸傾斜機構２０Ｂを含むボール把持回転装置２０の構成例を示す。また、図６にその側面図を示す。ボール回転軸傾斜機構２０Ｂは、ボール２の回転軸線（Ｘ−Ｘ）を２軸線（Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚ）の周りに傾斜させる機構である。ここにおいて、軸線Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚはボール２の中心で直交する。第１の支板２５は、Ｌ字状の第２の支板２５Ａの第１の面板２５Ａ１に、第１のボール傾斜用モータ２７により第１の支板２５の回転軸線（Ｚ−Ｚ）のまわりに回転可能に接続されている。これにより、ボール２の回転軸線（Ｘ−Ｘ）は軸線Ｚ−Ｚの周りに回転できる。第２の支板２５Ａの第１の面板２５Ａ１と垂直な第２の面板２５Ａ２は第３の支板２５Ｂに第２のボール傾斜用モータ２８により回転可能に接続されている。これにより、ボール２の回転軸線（Ｘ−Ｘ）は第２の支板２５Ａ）の回転軸線（Ｙ−Ｙ）の周りに回転できる。すなわち、ボール２の回転方向は、第１のボール傾斜用モータ２７を駆動することにより投球方向に対して水平面内（軸線Ｚ−Ｚ周り）で変化でき、さらに、第２のボール傾斜用モータ２８を駆動することにより投球方向に対して鉛直面内（軸線Ｙ−Ｙ周り）で変化できる。
【００３１】
［投球制御手段］
投球制御手段５０は、ボール把持部２１の把持、開放のタイミングの設定・制御、ボール回転用モータ２３での回転数、回転付与のタイミングの設定・制御、第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８でのボールの傾斜角、すなわち、ボールの投球方向に対する回転方向の設定・制御、ワイヤ巻取用モータ３４でのレール３１上の移動開始位置、速度付与のタイミング、移動速度の設定・制御、ボール放出位置３７、すなわち、放出タイミングの設定・制御、第１、第２の投球コース調整用モータ４２，４３でのレール３１の方向（長手方向、投球方向）の設定・制御等を行なう。なお、ボールの離球位置は、投球方向すなわちレール３１の方向が設定された状態でのボール放出位置３７の設定・制御により設定・制御される。これらの設定及びタイミングはプログラム化されて、プログラム制御される。
【００３２】
〔動作フロー〕
図７に本実施の形態における投球装置の動作フロー例を示す。まず、投球装置１をホームベースの方向に投球するように設置する（Ｓ０１０）。次に、これから投球する予定の各球について、それぞれ、離球位置、投球方向、投球速度、ボールの回転方向、回転速度を入力・設定し、これらを定めるための各手段の動作とタイミングをプログラムに記憶するそして、１番目のボールについて各手段の動作とタイミングを設定する（Ｓ０２０）。次に、ボール供給手段１０からボール把持回転装置２０にボール２を１個供給し、ボール把持回転装置２０は、把持用モータ２６を駆動し、把持部２１でボール２を１個把持する（Ｓ０３０）。次に、ボール把持回転装置２０は、ボール回転用モータ２３を用いて把持部２１を介してボール２に所定の回転数を付与する（Ｓ０４０）。次に、支持部２２において、ボール２の回転軸２１Ｂを水平面内（軸線Ｚ−Ｚ周り）及び鉛直面内（軸線Ｙ−Ｙ周り）で第１、第２のボール傾斜用モータ２７，２８を用いて回転・傾斜させることにより、把持されたボール２の投球方向に対する回転方向を設定する（Ｓ０５０）。
【００３３】
次に、支持手段４０は、ボール移動装置３０のレール３１の方向を投球コース調整用モータ４２，４３を用いて水平方向（軸線Ｚ１周り）及び鉛直方向（軸線Ｘ１周り）で調整にすることにより、ボール把持回転装置２０の移動方向であるレール３１の方向、すなわち、投球方向を設定する（Ｓ０６０）。ボール放出位置３７がレール３１上で固定的に設定されていれば、これにより、離球位置も設定される。次に、ボール移動装置３０は、ボール把持回転装置２０に取り付けられたスプリング圧縮用のワイヤ３３を用いて、移動開始位置をワイヤ巻取用モータ３４により設定する（Ｓ０７０）。次に、ワイヤ巻取用モータ３４はワイヤ３３を自由に開放し、スプリング３２はボール把持回転装置２０を介してボール２に移動速度を付与する（Ｓ０８０）。次に速度センサー３５で移動速度を検出し、投球制御手段５０は検出された移動速度から、ボール放出位置３７に到達するまでの時間、すなわち、ボール放出のタイミングを求める（Ｓ０９０）。速度センサー３５を用いない場合は、投球制御手段５０は移動開始位置からボール放出のタイミングを求める。次に、ボール把持回転装置２０は、ボール放出位置３７、すなわち、離球位置に来た時に、把持用モータ２６を駆動して、把持部２１でのボール２の把持を開放して、ボール２を所定の回転数と所定の移動速度で投球方向に放出する（Ｓ１００）。次に、投球予定のボールが残っているか否かを判断する（Ｓ１１０）。次のボールがあれば（Ｙであれば）、Ｓ０２０に戻り、制御プログラムは次のボールについて各手段の動作とタイミングの設定を行い、次のボールについて同様な処理が繰り返され、予定したボールが全て投球され、なくなれば（Ｎであれば）、処理を終了する。
【００３４】
本実施の形態によれば、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球できるので、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。また、ボール移動装置３０を静止した状態で投球でき、ボール２は長いレール３１上を回転・移動してから放出されるので、ボールの投球コースを高精度にコントロールできる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
図８は本発明の第２の実施の形態における投球装置１Ａの構成例を示す斜視図である。本実施の形態では、ボールを把持するボール把持回転装置が投球アームによって移動する例を説明する。図８は、投球装置１Ａを打者の方向（ホームベースの方向）に向かって投球するように設置された状態を示す。
【００３６】
ボール把持回転装置２０の構成は第１の実施の形態と同様である。ただし、第２の支板２５Ａの第２の面板２５Ａ２は、第３の支板２５Ｂに接続される代わりに、ボール移動装置６０の回転式投球アーム６１（単に投球アームともいう）に投球アーム回転用モータ６２により回転可能に接続されている。また、ボール移動装置６０の構成及びボール移動装置６０を支持する支持手段７０が第１の実施の形態と異なる。ボール移動装置６０は、先端にボール把持回転装置２０を把持する回転式投球アーム６１と投球アーム回転用モータ６２を有する。ボール２の移動は回転式投球アーム６１を投球アーム回転用モータ６２で駆動することによりなされ、移動速度は投球アーム回転用モータ６２の回転数と回転式投球アーム６１の長さにより定まる。すなわち、ボール移動手段３０１は、投球アーム回転用モータ６２と、支持手段７０に投球アーム回転用モータ６２により接続部材６３を介して回動可能に接続され、接続部分と反対側の先端にボール把持回転装置２０を設置する投球アーム６１を有し、速度付与手段３０２は、投球アーム回転用モータ６２により投球アーム６１を回転して移動速度を付与する。支持手段７０は支台７１とアーム支持板７２と第３の投球コース調整用モータ７３を有する。支持手段７０には支台７１の上にＬ字状のアーム支持板７２が設けられ、その第１の面板７２Ａ１が支台７１の鉛直軸の周りに第３の投球コース調整用モータ７３により回転可能に接続されている。そして、アーム支持板７２の第１の面板７２Ａ１に垂直な第２の面板７２Ａ２に回転式投球アーム６１が接続部材６３を介して投球アーム回転用モータ６２により回転可能に接続されている。すなわち、移動装置支持手段４０１は支台７１とアーム支持板７２を含んで構成される。
【００３７】
回転式投球アーム６１は、先端にボール把持回転装置２０が設置された状態で回転軸線Ｘ２の周りに回転するように構成されており、この回転により、ボール２はボール把持回転装置２０を介して、回転軸線Ｘ２の周りに円弧を描いて移動する。回転式投球アーム６１は投球アーム回転用モータ６２により回転駆動される。まず、回転式投球アーム６１はボール供給位置、例えば回転軸線Ｘ２に対して斜め後上方にきたときに図示しないボール供給手段１０からボール２を供給され、ボール把持回転装置２０がボール２を把持する。ボール供給位置が移動開始位置となり、回転式投球アーム６１は回転軸線Ｘ２の周りに回転駆動され、ボール把持回転装置２０の位置での移動速度が所定の値に達した後に、回転軸線Ｘ２の略鉛直上方に位置したときに、ボール把持回転装置２０はボール２の把持を開放し、ボール２が円弧の接線方向に向かって所定の回転数と所定の移動速度で放出される。鉛直上方の近傍でのボール放出位置が離球位置となり、ボール放出位置における円弧の接線方向が投球方向となる。また、ボール放出位置でのボール把持回転装置２０の移動速度がボール２に伝達され、投球速度となる。また、ボール放出位置、すなわち、ボール放出のタイミングは回転式投球アーム６１の回転角を投球制御手段５０により設定され、ボール放出位置設定手段３０４は投球アーム回転用モータ６２と投球制御手段５０を含んで構成される。ボール放出後に回転式投球アーム６１は投球アーム回転用モータ６２によりボール供給位置に戻される。
【００３８】
第３の投球コース調整用モータ７３は回転式投球アーム６１のスイング方向を調整し、投球コースを水平方向（軸線Ｚ２周り）に、すなわち打者に対してインコース、中央、アウトコースに調整する。この調整により離球位置も水平方向に変化する。また、ボール放出位置、すなわちボール放出のタイミングは、投球コースを鉛直方向（軸線Ｘ２周り）に、すなわち打者に対して高め、中央、低めに調整する。したがって、投球方向は第３の投球コース調整用モータ７３とボール放出位置を調整する投球アーム回転用モータ６２とにより調整される。これらの調整により離球位置も水平方向及び鉛直方向に変化する。すなわち、離球位置設定手段４０２及び投球方向設定手段４０３は第３の投球コース調整用モータ７３と投球アーム回転用モータ６２と投球制御手段５０を含んで構成される。
【００３９】
本実施の形態によれば、一定の回転を持続させながら、ボールを移動させて投球できるので、任意の速度で任意の方向に回転するボールの投球コースを精度良くコントロールできる投球装置を提供できる。また、簡易で小スペースの投球装置を提供できる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
図９は本発明の第３の実施の形態における投球装置１Ｂの構成例を示す斜視図である。本実施の形態ではロボット型の投球装置を示すもので、ボールを把持するボール回転リリース機構２０Ａがロボットのアームによって移動する例を説明する。
【００４１】
ボール把持回転装置のボール回転リリース機構２０Ａは第１の実施の形態と同様であり、ロボット８０の一方の手の掌に設置されている。ボール移動装置８１がロボットのアームである点で第２の実施の形態と似ているが、関節部分が人間に似せて比較的自由に動くので、ボールの移動ルート、移動速度、ボールの開放位置などは制御装置を使用してかなり変化させられる。これにより、離球位置、投球方向、投球速度を変化させられる。また、ボールの回転方向は手首と肘の関節で変化させられる。また、ロボット８０は車輪８２のついた基台８３に搭載され、軸足が基台８３に固定されるが、他方の足は位置と方向を変えられる。ロボット８０は、基台の後方に搭載されたボール供給手段１０Ａのボール供給口１１にボール回転リリース機構２０Ａのついた手の掌を差し出して、ボール回転リリース機構２０Ａでボールを把持する。また、ロボットの足は人間に似せて比較的自由に動くようになっており、軸足（ボール回転リリース機構２０Ａを有する手の側）の底を基台８３上に残した状態で、他方の足を基台８３から外に踏み出して投球可能である。
【００４２】
図１０にロボット型投球装置１Ｂにおけるロボット８０の動作を示す。ロボット８０はプログラム制御されて、恰も投手が投球するように動作し、ボール回転リリース機構２０Ａに把持されたボール２を回転させながら移動させ、把持を開放して投球する。
【００４３】
図１１にロボット型投球装置１Ｂにおける関節の構成例を示す。関節部分にＡＣサーボモータとハーモニックドライブギアを有する関節型アクチュエータ８４を配置し、関節型アクチュエータ８４に高強度プラスチックからなる関節部保護カバー８５を取り付け、関節型アクチュエータ８４を衝撃などから保護する。また、骨格部分には炭素繊維複合材料製チューブ構造からなる骨格フレーム８６を使用し、骨格フレーム８６の周囲の筋肉部分には超軽量発泡プラスチックからなる被服材８７を使用し、関節部分及び被服材８７の外部をユニフォーム布生地８８でカバーする。
【００４４】
［第４の実施の形態］
第１の実施の形態では、スプリング３２が第３の支板２５Ｂに接続される例を説明したが、本実施の形態では、スプリング３２が第３の支板に接続されない例を説明する。この場合にはスプリング３２の先端が最大速度に達した後（またはスプリング３２が伸びきった後）は、ボール把持回転装置２０はその最大速度でレール３１上をスライドし、レール３１の方向に投球される。ボール把持回転装置２０はボール放出前にレール３１上を等速度で長く移動できるので、投球コース及び投球速度が安定する。その他の構成及び動作は第１の実施の形態と同様である。
【００４５】
また、本発明は、以上の実施の形態に記載の投球装置の動作処理を投球制御手段に実行させるためのプログラムとしても実現可能である。プログラムは投球制御手段の内蔵メモリに蓄積して使用してもよく、外付けの記憶装置に蓄積して使用してもよく、インターネットからダウンロードして使用しても良い。また、当該プログラムを記録した記録媒体としても実現可能である。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、実施の形態に種々変更を加えられることは明白である。
【００４７】
例えば、第１の実施の形態または第２の実施の形態の投球装置を車輪の付いた基台上に設置しても良い。このようにすると、例えばピッチングマウンドのサイズの範囲で、離球位置、投球方向を可変にできる。また、第１の実施の形態ではスプリングのバネ力でボール把持回転装置に移動速度を付与する例を説明したが、ピストンの衝撃力で移動速度を付与しても良く、レールに沿ってボール把持回転装置を移動させる移動用アームを動かすことにより移動速度を付与しても良い。また、投球制御装置の設定を無線などでリモートコントロールできるようにしても良い。また、ボール把持回転装置の形状もＵ字状、コの字状に限定されず、十手状、ホームベース状でも良い。また、動作フローの順序も変更可能であり、例えば回転数の付与（Ｓ０４０）、回転方向の傾斜の付与（Ｓ０５０）、移動方向の設定（Ｓ０６０）の順序を変更しても良い。また、第１の実施の形態ではボール放出位置を固定にする例を説明したが、ボール把持回転装置の移動速度が最高になる位置を投球制御手段で演算してボール放出位置としても良い。また、把持部の形状は円錐キャップ状に限られず、凹面球状であっても良い。その他、各部品の配置、形状、寸法などは種々変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、投球装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】第１の実施の形態における投球装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。
【図３】ボール把持回転装置におけるボール回転リリース機構の構成例を示す斜視図である。
【図４】ボール回転リリース機構の断面図である。
【図５】ボール回転軸傾斜機構を含むボール把持回転装置の構成例を示す斜視図である。
【図６】ボール回転軸傾斜機構を含むボール把持回転装置の断面図である。
【図７】第１の実施の形態における投球装置の動作フロー例を示す図である。
【図８】第２の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。
【図９】第３の実施の形態における投球装置の構成例を示す斜視図である。
【図１０】ロボット型投球装置におけるロボットの動作を示す図である。
【図１１】ロボット型投球装置における関節の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１，１Ａ，１Ｂ 投球装置
２ ボール
１０，１０Ａ ボール供給手段
１１ ボール供給口
２０ ボール把持回転装置
２０Ａ ボール回転リリース機構
２０Ｂ ボール回転軸傾斜機構
２１ 把持部
２１Ａ 押さえ部材
２１Ｂ 回転軸
２２ 支持部
２３ ボール回転用モータ（回転付与部）
２４ アーム部材
２５ 第１の支板
２５Ａ 第２の支板
２５Ａ１，２５Ａ２ 第２の支板の第１、第２の面板
２５Ｂ 第３の支板
２６ 把持用モータ
２７ 第１のボール傾斜用モータ
２８ 第２のボール傾斜用モータ
３０ ボール移動装置
３１ レール
３２ スプリング
３３ ワイヤ
３４ ワイヤ巻取用モータ
３５ 速度センサー
３６ ボール供給位置
３７ ボール放出位置
３８ 溝
４０ 支持手段
４１ 三脚
４２ 第１の投球コース調整用モータ
４３ 第２の投球コース調整用モータ
４４ レール支持板
４４Ａ１，４４Ａ２ レール支持板の第１、第２の面板
５０ 投球制御手段
６０ ボール移動装置
６１ 回転式投球アーム
６２ 投球アーム回転用モータ
６３ 接続部材
７０ 支持手段
７１ 支台
７２ アーム支持板
７２Ａ１，７２Ａ２ アーム支持板７２の第１、第２の面板
７３ 第３の投球コース調整用モータ
８０ ロボット
８１ ボール移動装置（ロボットのアーム）
８２ 車輪
８３ 基台
８４ 関節型アクチュエータ
８５ 関節部保護カバー
８６ 骨格フレーム
８７ 被服材
８８ ユニフォーム布生地
２０１ ボール把持手段
２０２ ボール放出手段
２０３ 回転付与手段
２０４ 回転方向設定手段
３０１ ボール移動手段
３０２ 速度付与手段
３０３ 移動開始位置設定手段
３０４ ボール放出位置設定手段
４０１ 移動装置支持手段
４０２ 離球位置設定手段
４０３ 投球方向設定手段
Ｘ−Ｘ ボールの回転軸線
Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚ 回転軸線
Ｘ１，Ｘ２，Ｚ１，Ｚ２ 回転軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の距離離れた所定のエリアにボールを投球する投球装置において；
ボールを対向する２つの把持部で挟んで把持するボール把持手段と；
前記把持部の少なくとも一方を回転させて、ボールに所定の回転数を与える回転付与手段と；
前記把持部に把持されたボールの離球位置を設定する離球位置設定手段と；
前記把持部に把持されたボールの投球方向を設定する投球方向設定手段と；
前記把持部に把持されたボールの前記投球方向に対する回転方向を設定する回転方向設定手段と；
前記把持部に把持されて前記所定の回転数で回転するボールを前記離球位置に向けて前記投球方向に移動させるボール移動手段と；
前記ボール移動手段により移動するボールに所定の移動速度を付与する速度付与手段と；
前記所定の回転数で回転し、前記所定の移動速度で移動するボールの把持を開放して、前記ボールを前記離球位置から前記投球方向に放出するボール放出手段と；
前記ボール把持手段と前記回転付与手段と前記離球位置設定手段と前記投球方向設定手段と回転方向設定手段と前記ボール移動手段と前記速度付与手段と前記ボール放出手段を制御する投球制御手段とを備える；
投球装置。
【請求項２】
ボール把持回転装置は前記ボール把持手段と前記回転付与手段とを有し、前記ボール把持手段は、前記ボールを両側から挟んで把持する押さえ部材と、前記押さえ部材のボールを把持する側と反対側に設けられた回転軸とを有する把持部と、２つの前記把持部の前記回転軸の軸線が一致するように、前記押さえ部材を対向させて前記回転軸の軸線の周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材と前記２つのアーム部材を前記回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板とを有する支持部とを有し、前記回転付与手段は、少なくとも一方の前記把持部の回転軸に接続され、前記一方の把持部を前記回転軸の周りに回転させるボール回転用モータを有する；
請求項１に記載の投球装置。
【請求項３】
前記ボール把持回転装置は前記回転方向設定手段を有し、前記回転方向設定手段は、前記把持部をボールの回転軸の軸線に対して垂直な２軸線の周りに回転可能に構成される；
請求項２に記載の投球装置。
【請求項４】
ボール移動装置は前記ボール移動手段と前記速度付与手段を有し、前記ボール移動手段は前記ボール把持回転装置をスライドさせるレールを有し、前記ボール把持回転装置は前記支持部を介して前記レールに係合され、前記速度付与手段は前記レールに沿って前記ボール把持回転装置を移動させるスプリングを有する；
請求項２又は請求項３に記載の投球装置。
【請求項５】
ボール移動装置は前記ボール移動手段と前記速度付与手段を有し、前記ボール移動手段は、投球アーム回転用モータと、支持手段に前記投球アーム回転用モータにより回動可能に接続され、接続部分の反対側の先端に前記ボール把持回転装置を設置する投球アームを有し、前記速度付与手段は、前記投球アーム回転用モータにより前記投球アームを回転して移動速度を付与する；
請求項２又は請求項３に記載の投球装置。
【請求項６】
前記ボール把持回転装置のボール回転リリース機構を掌に設置するロボット型に構成される；
請求項２に記載の投球装置。
【請求項７】
ボール把持手段と回転付与手段とを有し、前記ボール把持手段は、ボールを両側から挟んで把持する押さえ部材と、前記押さえ部材のボールを把持する側と反対側に設けられた回転軸とを有する把持部と、２つの前記把持部の前記回転軸の軸線が一致するように、前記押さえ部材を対向させて前記回転軸の周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材と、前記２つのアーム部材を前記回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板とを有する支持部とを有し、前記回転付与手段は、少なくとも一方の前記把持部の回転軸に接続され、前記一方の把持部を前記回転軸の周りに回転させるボール回転用モータを有する；
ボール把持回転装置。
【請求項１】
所定の距離離れた所定のエリアにボールを投球する投球装置において；
ボールを対向する２つの把持部で挟んで把持するボール把持手段と；
前記把持部の少なくとも一方を回転させて、ボールに所定の回転数を与える回転付与手段と；
前記把持部に把持されたボールの離球位置を設定する離球位置設定手段と；
前記把持部に把持されたボールの投球方向を設定する投球方向設定手段と；
前記把持部に把持されたボールの前記投球方向に対する回転方向を設定する回転方向設定手段と；
前記把持部に把持されて前記所定の回転数で回転するボールを前記離球位置に向けて前記投球方向に移動させるボール移動手段と；
前記ボール移動手段により移動するボールに所定の移動速度を付与する速度付与手段と；
前記所定の回転数で回転し、前記所定の移動速度で移動するボールの把持を開放して、前記ボールを前記離球位置から前記投球方向に放出するボール放出手段と；
前記ボール把持手段と前記回転付与手段と前記離球位置設定手段と前記投球方向設定手段と回転方向設定手段と前記ボール移動手段と前記速度付与手段と前記ボール放出手段を制御する投球制御手段とを備える；
投球装置。
【請求項２】
ボール把持回転装置は前記ボール把持手段と前記回転付与手段とを有し、前記ボール把持手段は、前記ボールを両側から挟んで把持する押さえ部材と、前記押さえ部材のボールを把持する側と反対側に設けられた回転軸とを有する把持部と、２つの前記把持部の前記回転軸の軸線が一致するように、前記押さえ部材を対向させて前記回転軸の軸線の周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材と前記２つのアーム部材を前記回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板とを有する支持部とを有し、前記回転付与手段は、少なくとも一方の前記把持部の回転軸に接続され、前記一方の把持部を前記回転軸の周りに回転させるボール回転用モータを有する；
請求項１に記載の投球装置。
【請求項３】
前記ボール把持回転装置は前記回転方向設定手段を有し、前記回転方向設定手段は、前記把持部をボールの回転軸の軸線に対して垂直な２軸線の周りに回転可能に構成される；
請求項２に記載の投球装置。
【請求項４】
ボール移動装置は前記ボール移動手段と前記速度付与手段を有し、前記ボール移動手段は前記ボール把持回転装置をスライドさせるレールを有し、前記ボール把持回転装置は前記支持部を介して前記レールに係合され、前記速度付与手段は前記レールに沿って前記ボール把持回転装置を移動させるスプリングを有する；
請求項２又は請求項３に記載の投球装置。
【請求項５】
ボール移動装置は前記ボール移動手段と前記速度付与手段を有し、前記ボール移動手段は、投球アーム回転用モータと、支持手段に前記投球アーム回転用モータにより回動可能に接続され、接続部分の反対側の先端に前記ボール把持回転装置を設置する投球アームを有し、前記速度付与手段は、前記投球アーム回転用モータにより前記投球アームを回転して移動速度を付与する；
請求項２又は請求項３に記載の投球装置。
【請求項６】
前記ボール把持回転装置のボール回転リリース機構を掌に設置するロボット型に構成される；
請求項２に記載の投球装置。
【請求項７】
ボール把持手段と回転付与手段とを有し、前記ボール把持手段は、ボールを両側から挟んで把持する押さえ部材と、前記押さえ部材のボールを把持する側と反対側に設けられた回転軸とを有する把持部と、２つの前記把持部の前記回転軸の軸線が一致するように、前記押さえ部材を対向させて前記回転軸の周りに回転可能に先端で支持する２つのアーム部材と、前記２つのアーム部材を前記回転軸の軸線を含む面内に回動可能に接続された支板とを有する支持部とを有し、前記回転付与手段は、少なくとも一方の前記把持部の回転軸に接続され、前記一方の把持部を前記回転軸の周りに回転させるボール回転用モータを有する；
ボール把持回転装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−２１３６５０（Ｐ２００９−２１３６５０Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５９９５２（Ｐ２００８−５９９５２）
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（５０６２２１７０１）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１０日（２００８．３．１０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ハーモニックドライブ
【出願人】（５０６２２１７０１）
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