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技術 バランス訓練システムの制御方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 高橋正浩
出願日 2015年8月6日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2015-155691
公開日 2017年2月9日 (3年0ヶ月経過) 公開番号 2017-032926
状態 特許登録済
技術分野 電気的に作動する教習具 自動自転車、自転車一般 自転車スタンド・錠
主要キーワード 経過履歴 初期ゲイン 訓練課題 訓練メニュー 移動体制御 訓練モード 後退操作 最大張力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月9日)のものです。
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図面 (11)

課題

訓練者身体的特徴相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できるバランス訓練システム制御方法を提供する。

解決手段

バランス訓練システム1は、移動体2、吊り具3、指示部4などを備える。吊り具3は、基準位置P1の鉛直方向上方に固設された固定部材6と訓練者Sの身体とを連結する。指示部4は、訓練メニューに応じて訓練者に対し移動体2を移動させる位置を指示する。バランス訓練システム1の制御方法は、訓練の実施中に吊り具3にかかる負荷が予め定められた閾値を超えたか否かを監視するステップと、上記負荷が閾値を超えた場合に指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な位置の基準位置P1からの最大距離LMを短縮するステップと、を有する。

概要

背景

ユーザが搭乗して操作することが可能な倒立二輪型移動体(以下、単に移動体と記載)が提案されている。

例えば、特許文献1には、移動体の姿勢センサが検出した自己姿勢情報に基づいて走行を制御する移動体が開示されている。具体的に、この移動体は、訓練モードにおいて搭乗者が重心を移動させた際、その姿勢センサが自己のピッチ角度及びロール角度を検出する。移動体の制御部は、検出されたピッチ角度及びロール角度に基づいて、車輪の駆動を制御する。このようにして、特許文献1にかかる移動体は、訓練モードにおいて、搭乗者の身体機能バランス機能の改善を図ることができる。

概要

訓練者身体的特徴相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できるバランス訓練システム制御方法を提供する。バランス訓練システム1は、移動体2、吊り具3、指示部4などを備える。吊り具3は、基準位置P1の鉛直方向上方に固設された固定部材6と訓練者Sの身体とを連結する。指示部4は、訓練メニューに応じて訓練者に対し移動体2を移動させる位置を指示する。バランス訓練システム1の制御方法は、訓練の実施中に吊り具3にかかる負荷が予め定められた閾値を超えたか否かを監視するステップと、上記負荷が閾値を超えた場合に指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な位置の基準位置P1からの最大距離LMを短縮するステップと、を有する。

目的

本発明は、以上の背景に鑑み、訓練者の身体的特徴の相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できるバランス訓練システムの制御方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

訓練者搭乗させ訓練者の操作によって倒立状態を維持しつつ移動する移動体と、訓練の開始時に前記移動体が位置する基準位置鉛直方向上方でかつ訓練者の上方である位置に固設された固定部材と訓練者の身体とを連結し訓練者の転倒を防止する吊り具と、訓練の実施中に、訓練メニューに応じて訓練者に対し前記移動体を移動させる位置を指示する指示部と、前記吊り具にかかる負荷を検出する負荷検出部と、前記指示部が訓練者に対し前記移動体を移動させるよう指示することが可能な位置の前記基準位置からの最大距離を制御する制御部と、を有するバランス訓練システム制御方法であって、前記制御部が、訓練の実施中に前記負荷が予め定められた閾値を超えたか否かを監視するステップと、前記負荷が前記閾値を超えた場合に前記制御部が前記最大距離を短縮するステップと、を有するバランス訓練システムの制御方法。

請求項2

訓練者を搭乗させ訓練者の操作によって倒立状態を維持しつつ移動する移動体と、訓練者の上方に固設された固定部材と訓練者の身体とを連結し訓練者の転倒を防止する吊り具と、前記吊り具にかかる負荷を検出する負荷検出部と、前記移動体の移動しやすさを決める制御ゲインを制御する移動体制御部と、を有するバランス訓練システムの制御方法であって、前記移動体制御部が、訓練の実施中に前記負荷が予め定められた閾値を超えたか否かを監視するステップと、前記負荷が前記閾値を超えた場合に前記移動体制御部が前記制御ゲインを下げるようにするステップと、を有するバランス訓練システムの制御方法。

技術分野

0001

本発明は、バランス訓練システム制御方法に関する。

背景技術

0002

ユーザが搭乗して操作することが可能な倒立二輪型移動体(以下、単に移動体と記載)が提案されている。

0003

例えば、特許文献1には、移動体の姿勢センサが検出した自己姿勢情報に基づいて走行を制御する移動体が開示されている。具体的に、この移動体は、訓練モードにおいて搭乗者が重心を移動させた際、その姿勢センサが自己のピッチ角度及びロール角度を検出する。移動体の制御部は、検出されたピッチ角度及びロール角度に基づいて、車輪の駆動を制御する。このようにして、特許文献1にかかる移動体は、訓練モードにおいて、搭乗者の身体機能バランス機能の改善を図ることができる。

先行技術

0004

特開2011−203549号公報

発明が解決しようとする課題

0005

脳卒中や老化によりバランス感覚が低下した人が、特許文献1に記載されたような移動体に搭乗してバランス感覚の訓練を行う場合、訓練の安全性を確保するため、訓練者に対して吊り具を用いるのが一般的である。訓練者に対し効果的な訓練を行うためには、吊り具をつけた状態の訓練者が過度拘束されないよう、吊り具にはある程度のたるみ(余長)を設定する必要がある。一方、吊り具の余長は、訓練者の身体的特徴相違に関わらず十分な安全性を確保できるような長さに設定する必要がある。ここで、十分な安全性を確保する、とは、訓練者が訓練中にバランスを失って転倒した場合でも体を強打する等の危険を回避できることを意味する。

0006

しかしながら、高齢者などに多い背中の曲がった人やリハビリ初期に多い上体を大きく動かしがちな人が訓練者である場合、移動体の位置が吊り具のたるみを十分に確保できると想定された訓練範囲内にあっても、の曲がりや状態を反らすことで吊り具のたるみが無くなり、吊り具からの張力によって訓練者が移動体から引き離されてしまう恐れがあった。

0007

本発明は、以上の背景に鑑み、訓練者の身体的特徴の相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できるバランス訓練システムの制御方法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

0008

本発明は、訓練者を搭乗させ訓練者の操作によって倒立状態を維持しつつ移動する移動体と、訓練の開始時に前記移動体が位置する基準位置鉛直方向上方でかつ訓練者の上方である位置に固設された固定部材と訓練者の身体とを連結し訓練者の転倒を防止する吊り具と、訓練の実施中に、訓練メニューに応じて訓練者に対し前記移動体を移動させる位置を指示する指示部と、前記吊り具にかかる負荷を検出する負荷検出部と、前記指示部が訓練者に対し前記移動体を移動させるよう指示することが可能な位置の前記基準位置からの最大距離を制御する制御部と、を有するバランス訓練システムの制御方法であって、前記制御部が、訓練の実施中に前記負荷が予め定められた閾値を超えたか否かを監視するステップと、前記負荷が前記閾値を超えた場合に前記制御部が前記最大距離を短縮するステップと、を有するものである。

0009

本発明は、訓練者を搭乗させ訓練者の操作によって倒立状態を維持しつつ移動する移動体と、訓練者の上方に固設された固定部材と訓練者の身体とを連結し訓練者の転倒を防止する吊り具と、前記吊り具にかかる負荷を検出する負荷検出部と、前記移動体の移動しやすさを決める制御ゲインを制御する移動体制御部と、を有するバランス訓練システムの制御方法であって、前記移動体制御部が、訓練の実施中に前記負荷が予め定められた閾値を超えたか否かを監視するステップと、前記負荷が前記閾値を超えた場合に前記移動体制御部が前記制御ゲインを下げるようにするステップと、を有するものである。

発明の効果

0010

本発明によれば、訓練者の身体的特徴の相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できる。

図面の簡単な説明

0011

実施の形態1にかかるバランス訓練システムの制御方法の用いるバランス訓練システムの概略構成を示す外観図である。
実施の形態1にかかるバランス訓練システムの制御方法の用いるバランス訓練システムの訓練エリアについて説明する図である。
実施の形態1にかかるバランス訓練システムの制御方法における最大距離LMを変更するための基準となる閾値について説明する図である。図である。
実施の形態1にかかるバランス訓練システムの制御方法の用いるバランス訓練システムの訓練メニューであるテニスゲームについて説明する図である。
図4中のプレイヤーボール打ち返すことのできる範囲について説明する図である。
実施の形態1にかかるバランス訓練システムの制御方法の用いるバランス訓練システムの訓練メニューであるロデオゲームについて説明する図である。
実施の形態1にかかるバランス訓練システムの制御方法における最大距離LMを変更する制御の処理フローを示すフローチャートである。
実施の形態2にかかるバランス訓練システムの制御方法において、吊り具にかかる張力とともに基準位置からの移動距離を考慮して制御ゲインの大きさを変更する方法について説明する図である。
実施の形態2にかかるバランス訓練システムの制御方法において、吊り具にかかる張力とともに基準位置からの移動距離を考慮して制御ゲインの大きさを変更する方法について説明する図である。
実施の形態2にかかるバランス訓練システムの制御方法において、移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインを変更する処理フローを示すフローチャートである。

実施例

0012

[実施の形態1]
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。
まず、本実施の形態にかかる訓練システムの制御方法を用いるバランス訓練システム1について説明する。

0013

図1は、本実施の形態にかかるバランス訓練システムの制御方法の用いるバランス訓練システム1の概略構成を示す外観図である。図1に示すように、バランス訓練システム1は、移動体2と、吊り具3と、指示部4と、負荷検出部5と、制御部100と、を備えている。

0014

移動体2は、訓練者Sを搭乗させ訓練者の操作によって倒立状態を維持しつつ移動する。移動体2は、車両本体10と操作ハンドル11とステップ部12R及び12Lと車輪13R及び13Lを備える。操作ハンドル11は、車両本体10に連結されたハンドルであり、訓練者Sが操作ハンドル11を操作することにより、移動体2を移動させることができる。例えば、訓練者Sが操作ハンドル11を前後方向に傾けることによって、移動体2の前進又は後退操作が実行され、ロール方向(左右方向)へ傾けることによって、移動体2の旋回操作を実行することができる。車両本体10は、操作ハンドル11をロール方向へ回転自在に支持する。

0015

車両本体10の上面かつ操作ハンドル11の左右両側には、一対のステップ部12R、12Lが設けられている。各ステップ部12R、12Lは、訓練者Sが片足ずつ乗せて搭乗するステップである。車輪13Rは、移動体2の右下方に回転自在に支持されており、車輪13Lは、移動体2の左下方に回転自在に支持されている。一対の車輪13R、13Lは、車両本体10の走行方向と直交する方向の両側において同軸上に配置されている。移動体2は、倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うよう、車輪13R、13Lのトルクを制御する移動体制御部を備えている。

0016

吊り具3は、一端が固定部材6に接続され、他端が訓練者Sの身体に接続されている。吊り具3によって、訓練者Sの身体と固定部材6とが連結されることで、訓練中に訓練者Sが転倒するのを防止する。訓練を開始する時、移動体2の位置は基準位置P1にある。固定部材6は、バランス訓練システム1の骨組みであるフレーム7における、訓練の開始時に移動体2が位置する基準位置P1の鉛直方向(図中の破線矢印)上方でかつ訓練者Sの上方である位置に固設されている。

0017

指示部4は、訓練の実施中に、訓練メニューに応じて訓練者に対し移動体2を移動させる位置を指示する。指示部4はモニタを備えており、モニタを通して訓練者に対し指示を行う。負荷検出部5は、ロードセル等のセンサで、吊り具3にかかる負荷(張力)を検出する。また、負荷検出部5は、吊り具3にかかる張力をピークホールドサンプリングすることによって検出された張力のピーク値最大張力)を検出する。制御部100は、負荷検出部5が検出した吊り具3の最大張力の大きさに応じて、後述する最大距離LMの距離を短縮したり伸長したりする。なお、制御部100は、ハードウエアによって実現してもソフトウエアによって実現してもよい。

0018

図2に示すように、指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な位置は、基準位置P1からの距離が最大距離LMの範囲(訓練エリア)内のいずれかの位置である。訓練者Sは、指示部4からの指示を受けて移動体2を前後に移動させたり、左右に旋回させたりする。

0019

訓練者Sが、高齢者などに多い背中の曲がった人やリハビリ初期に多い上体を大きく動かしがちな人である場合、指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な位置の基準位置P1からの最大距離LMが通常の人と同じであっても、訓練中における吊り具3にかかる最大張力は相対的に大きくなる。吊り具3にかかる最大張力が限界値を超えると、訓練者Sは吊り具3からの張力によって移動体2から引き離されてしまう恐れが高まる。

0020

図3は、最大距離LMを変更するための基準となる閾値について説明する図である。図3において、横軸は時間、縦軸は負荷検出部5によって検出された張力を表す。図3に示すように、上記限界値よりも小さい閾値(第2閾値)を予め設定する。制御部100が、吊り具3にかかる張力を負荷検出部5のピークホールドでサンプリングすることによって検出された張力のピーク値(最大張力)が第2閾値を超えたか否かを監視し、最大張力が第2閾値を超えた場合には最大距離LMを短縮する。これにより、訓練者Sが吊り具3からの張力によって移動体2から引き離されてしまうことを防止することができる。

0021

一方、吊り具3にかかる最大張力が予め定められた標準値(第1閾値)よりも小さい場合、当該訓練は訓練者Sにとって余裕がありすぎると考えられる。制御部100が、最大張力が第1閾値よりも小さいか否かを監視し、吊り具3にかかる最大張力が予め定められた標準値(第1閾値)よりも小さい場合には最大距離LMを伸長する。これにより、訓練者Sに対する訓練をより効果的なものとすることができる。

0022

訓練メニューには、訓練者Sの意思により移動体2を移動させたい方向に移動させる、いわゆる“能動的”な訓練と、移動体2が勝手に移動しようとするのを元の位置に維持させるようにする、いわゆる“受動的”な訓練と、がある。これらの訓練メニューは、テニス、ロデオ等のゲーム形式で行う。これらの訓練メニューについて、テニスゲーム、ロデオゲームを例に具体的に説明する。

0023

テニスゲームは、“能動的”な前後バランス感覚の訓練メニューである。図4は、テニスゲームによるバランス訓練について説明する図である。図4に示すように、モニタ上において、コンピュータが打ってくるボールをプレイヤーが打ち返すためには、プレイヤーをボールの飛んでくる方向に移動させる必要がある。移動体2の動きとモニタ上のプレイヤーの動きとは連動している。つまり、移動体2を前進させる(前方向に体重を掛ける)とモニタの奥側にプレイヤーが移動し、移動体2を後退させる(後方向に体重を掛ける)とモニタの手前側にプレイヤーが移動する。

0024

図5は、図4中のプレイヤーがボールを打ち返すことのできる範囲について説明する図である。訓練者Sが移動体2を移動させ、図5に示す実線Wで囲った範囲にボールがくるようにプレイヤーを移動させることができれば、プレイヤーはボールを打ち返すことができる。コンピュータが打ってくるボールをプレイヤーの正面中央(実線Wで囲った範囲の中央)で打ち返すほど得点が高くなる。なお、テニスゲームでは、訓練者Sは移動体2を、前後方向に移動させることのみ求められ、旋回させることは求められない。つまり、訓練者Sは、移動体2を旋回させないように左右のバランスを維持しながら、移動体を前後に移動をさせる必要がある。

0025

テニスゲームにおける訓練エリアは、基準位置P1を中心として前後方向に最大距離内にある範囲である。負荷検出部5が検知した張力のピーク値(最大張力)が大きい場合、指示部4は、モニタ上におけるボールを打ち返す範囲を狭め、プレイヤーを前後にあまり動かさなくてもボールを打ち返すことができるようにする。つまり、指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な前後方向における位置の基準位置P1からの最大距離を短縮する。これにより、訓練中に訓練者Sが移動体2を移動させなければならない前後方向の範囲が狭くなるので、訓練者Sが吊り具3からの張力によって移動体2から引き離されてしまうことを防止することができる。

0026

一方、負荷検出部5が検知した最大張力が小さい場合、指示部4は、モニタ上におけるボールを打ち返す範囲を広げ、プレイヤーを前後に大きく動かさなければボールを打ち返すことができないようにする。つまり、指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な前後方向における位置の基準位置P1からの最大距離を伸長する。これにより、訓練中に訓練者Sが移動体2を移動させなければならない前後方向の範囲が広くなるので、訓練者Sに対する訓練をより効果的なものとすることができる。

0027

ロデオゲームは、“受動的”な前後左右バランス感覚の訓練メニューである。図6は、ロデオゲームによるバランス訓練について説明する図である。図6に示すように、モニタ上において、プレイヤーの乗ったが円の中心から前後左右に動こうとするので、馬を円の内側に居続けさせるために、馬が前後方向に移動、または左右に旋回するように操る必要がある。

0028

移動体2の動きとモニタ上の馬の動きとが連動している。馬が後退しようとしているならば、移動体2も後退するように動く。訓練者Sは前方向に体重をかけ、移動体2が後退しようとするのを止める。同様に、馬が前進しようとしているならば、訓練者Sは後方向に体重をかけ、移動体2が前進しようとするのを止める。馬が左に旋回しようとしているならば、訓練者Sは右方向に体重をかけ、移動体2が左に旋回しようとするのを止める。馬が右に旋回しようとしているならば、訓練者Sは左方向に体重をかけ、移動体2が右に旋回しようとするのを止める。図6中の数値が書かれた円の内側に居続けると得点が加算される。円の中心が基準位置P1で、馬が基準位置P1に近い円にいるほど得点が高くなる。

0029

ロデオゲームにおける訓練エリアは、基準位置P1を中心として半径が最大距離LM内の範囲である。負荷検出部5が検知した張力のピーク値(最大張力)が大きい場合、指示部4は、モニタ上における馬が動こうとする範囲を狭め、プレイヤーが移動体を前後左右にあまり移動させなくても馬を円の中心付近に居続けさせることができるようにする。つまり、指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な前後左右方向における位置の基準位置P1からの最大距離を短縮する。これにより、訓練中に訓練者Sが移動体2を移動させなければならない前後左右方向の範囲が狭くなるので、訓練者Sが吊り具3からの張力によって移動体2から引き離されてしまうことを防止することができる。

0030

一方、負荷検出部5が検知した最大張力が小さい場合、指示部4は、モニタ上における馬が動こうとする範囲を広げ、プレイヤーが移動体を前後左右に大きく移動させなければ馬を円の中心付近に居続けさせることができないようにする。つまり、指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な前後左右方向における位置の基準位置P1からの最大距離を伸長する。これにより、訓練中に訓練者Sが移動体を移動させなければならない前後左右方向の範囲が広くなるので、訓練者Sに対する訓練をより効果的なものとすることができる。

0031

バランス訓練システム1の最大距離LMを変更する制御フローについて以下で説明する。
図7は、バランス訓練システム1の最大距離LMを変更する制御の処理フローを示すフローチャートである。図7に示すように、まず、制御部100が訓練エリア(最大距離LM)を初期値に設定し(ステップS1)、訓練を開始する(ステップS2)。そして、指示部4がモニタを通して訓練者Sに訓練課題を出す(ステップS3)。

0032

ステップS3に続き、負荷検出部5が吊り具3の張力のピーク値(最大張力)をピークホールドでサンプリングする(ステップS4)。次に、制御部100が、最大張力が第2閾値(図3参照)よりも大きいか否かを判断する(ステップS5)。ステップS5で最大張力が第2閾値よりも大きいと判断された場合は、制御部100が訓練エリアを決める最大距離LMを規定量だけ狭める(ステップS6)。

0033

ステップS6に続いて、規定の訓練時間が終了したか否かを判断する(ステップS7)。ステップS7で規定の訓練時間が終了したと判断された場合は、負荷検出部5による吊り具3の最大張力のサンプリングを終了する(ステップS8)。ステップS7で規定の訓練時間が終了していないと判断された場合は、処理をステップS3に戻す。ステップS8に続き、指示部4が、訓練者Sに次の訓練をするか否かを確認する(ステップS9)。ステップS9で次の訓練をすると確認された場合は、処理をステップS2に戻す。ステップS9で次の訓練をしないと確認された場合は、処理を終了する。

0034

ステップS5で最大張力が第2閾値以下である(最大張力≦第2閾値)と判断された場合は、最大張力が第1閾値(図3参照)よりも小さいか否かを判断する(ステップS10)。ステップS10で最大張力が第1閾値よりも小さいと判断された場合は、制御部100が訓練エリアを決める最大距離LMを規定量だけ広げ(ステップS11)、ステップS7に進む。ステップS10で最大張力が第1閾値以上(最大張力≧第1閾値)と判断された場合は、ステップS7に進む。

0035

以上のように、訓練の実施中に吊り具にかかる負荷(最大張力)と予め定められた閾値とを比較して、比較結果に基づいて指示部4が訓練者Sに対し移動体2を移動させるよう指示することが可能な位置の基準位置P1からの最大距離を変更する。このようにすることで、訓練者の身体的特徴の相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できる。

0036

[実施の形態2]
以下、図面を参照して本発明に関連する実施の形態2について説明する。なお、実施の形態1と共通の部分には共通の符号を付してその説明を省略する。
本実施の形態にかかるバランス訓練システムの制御方法を用いるバランス訓練システム201の概略構成は、実施の形態1において図1を用いて説明したバランス訓練システム1の概略構成と基本的に同じであるが、バランス訓練システム201では、バランス訓練システム1における制御部100を備えている必要はない。

0037

本実施の形態にかかる訓練システムの制御方法では、移動体2において倒立状態を維持しつつ所望の走行を行うよう車輪13R、13L(図1参照)のトルクを制御する移動体制御部300が、負荷検出部5が検出した吊り具3の張力の情報に応じて移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインの大きさを変更する。なお、負荷検出部5が検出した吊り具3の張力の情報は、有線または無線によって移動体2の移動体制御部300に送る。

0038

バランス訓練システム201において、負荷検出部5が検出した吊り具3の張力が予め定めた張力の上限値よりも大きい場合に、訓練者Sが移動体2を基準位置P1から離れる方向にさらに移動させてしまうと、吊り具3の張力がさらに上昇し、吊り具3からの張力によって訓練者Sが移動体2から引き離されてしまう恐れが高まる。この場合、移動体制御部300が移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインの大きさを下げて移動体2を移動し難くする。これにより、吊り具3からの張力によって訓練者Sが移動体2から引き離されてしまうことを防止できる。

0039

一方、バランス訓練システム201において、負荷検出部5が検出した吊り具3の張力が予め定めた張力の上限値よりも小さく、かつ、制御ゲインが予め定めた制御ゲインの上限値以下である場合、吊り具3からの張力によって訓練者Sが移動体2から引き離されてしまう恐れは低い。この場合、移動体制御部300が制御ゲインを上げて移動体2を移動しやすくする。これにより、訓練者Sに対する訓練効果を高めることができる。

0040

また、移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインの変更において、上述した吊り具3にかかる張力とともに、移動体2の位置の基準位置P1から距離(移動距離)を考慮してもよい。図8及び図9は、吊り具3にかかる張力とともに移動距離を考慮して移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインの大きさを変更する方法について説明する図である。

0041

図8中の一点鎖線ケース1)に示すように、基準位置P1付近で負荷検出部5により張力が検出されなかった場合(吊り具3がたるんだ状態)、図9中の一点差線(ケース1)に示すように、基準位置P1付近における制御ゲインを制御ゲイン上限値まで上げ、基準位置P1付近において移動体2をより移動させやすくする。また、図8中の破線(ケース2)に示すように、移動距離が大きくなるにつれて負荷検出部5により検出された張力が徐々に増加する場合、図9中の破線(ケース2)に示すように、移動距離が大きくなるにつれて初期ゲイン図9中の実線で示すカーブ)との差が広がるように制御ゲインを下げる。さらに、図8中の二点鎖線(ケース3)に示すように、負荷検出部5により検出された張力が、移動体2の位置が基準位置P1にあるときからずっと予め定められた張力の上限値を超えている場合、図9中の二点鎖線(ケース3)に示すように、移動距離の全範囲において制御ゲインを初期ゲイン(図9中の実線で示すカーブ)よりも下げる。

0042

移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインを変更する制御フローについて以下で説明する。
図10は、移動体2の移動しやすさを決める制御ゲインを変更する処理フローを示すフローチャートである。図10に示すように、まず、移動体制御部300が制御ゲインを初期値に設定し(ステップS101)、訓練を開始する(ステップS102)。次に、指示部4がモニタを通して訓練者Sに訓練課題を出す(ステップS103)。

0043

次に、負荷検出部5が吊り具3の張力をモニタリングするとともに移動体2の基準位置P1からの移動距離をモニタリングする(ステップS104)。なお、移動体2の基準位置P1からの移動距離は、移動体2のモータ回転数履歴などから算出してもよいし、バランス訓練システム201にカメラを設置し、画像認識技術によりカメラで撮影した画像中における移動体2の位置を割り出すようにしてもよい。次に、吊り具3の張力が予め定めた張力の上限値(図8参照)よりも大きいか否かを判断する(ステップS105)。ステップS105で吊り具3の張力が予め定めた張力の上限値よりも大きいと判断された場合は、移動体制御部300が制御ゲインを下げる(ステップS106)。

0044

ステップS6に続いて、規定の訓練時間が終了したか否かを判断する(ステップS107)。ステップS107で規定の訓練時間が終了したと判断された場合は、負荷検出部5による吊り具3の最大張力のサンプリングを終了する(ステップS108)。ステップS107で規定の訓練時間が終了していないと判断された場合は、処理をステップS103に戻す。ステップS108に続いて、指示部4が、訓練者Sに次の訓練をするか否かを確認する(ステップS109)。ステップS9で次の訓練をすると確認された場合は、処理をステップS102に戻す。ステップS109で次の訓練をしないと確認された場合は、処理を終了する。

0045

ステップS105で吊り具3の張力が予め定めた張力の上限値以下(吊り具3の張力≦張力の上限値)であると判断された場合は、さらに、制御ゲインが予め定めた制御ゲインの上限値以上であるか否かを判断する(ステップS110)。ステップS110で制御ゲインが予め定めた制御ゲインの上限値以上であると判断された場合は、移動体制御部300が制御ゲインを規定量だけ下げ(ステップS111)、ステップS107に進む。ステップS110で制御ゲインが予め定めた制御ゲインの上限値より小さい(制御ゲイン<制御ゲインの上限値)と判断された場合は、ステップS107に進む。

0046

以上のようにすることで、訓練者の身体的特徴の相違に関わらず、十分な安全性を確保できるとともに、吊り具からの張力により訓練者が移動体から引き離されてしまうことを防止できる。なお、本実施の形態は、実施の形態1と組み合わせることも可能である。

0047

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記実施の形態1では、訓練中の吊り具3の最大張力に応じて訓練エリア(最大距離LM)を随時変更するようにした。これに対し、前日の訓練状況(吊り具3の最大張力の経過履歴)に応じてその日の訓練エリア(最大距離LM)の初期値を見直すようにしてもよい。

0048

1バランス訓練システム
2 移動体
3 吊り具
4指示部
5負荷検出部
100 制御部

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