JP2022175862A - Motion training system and program - Google Patents

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達也 大森
Tatsuya Omori
康太 日原
Kota Hihara
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    • A61H1/00—Apparatus for passive exercising; Vibrating apparatus; Chiropractic devices, e.g. body impacting devices, external devices for briefly extending or aligning unbroken bones
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Abstract

To provide a system and a program for executing effective motion training even when a user and a training instructor are at separate positions.SOLUTION: A motion training system 1000 is a system for connecting a first motion training device 1A and a second motion training device 1B to each other in a manner to transmit and receive data. The first motion training device 1A includes a first operation unit 3A operated by a user, a first force sensor 60A for detecting the force acting on the first operation unit 3A, and a first motor 6A and a second motor 30A for driving the first operation unit 3A. The second motion training device 1B includes a second operation unit 3B operated by a training instructor and a second force sensor 60B for detecting the force acting on the second operation unit 3B. A PC 70A of the first motion training device 1A can control the first motor 6A and the second motor 30A on the basis of a composite value of an input value of the first force sensor 60A and an input value of the second force sensor 60B.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本発明は、使用者の平面運動を支援可能な運動訓練システム、及び、運動訓練システムに用いられるプログラムに関する。 The present invention relates to an exercise training system capable of supporting a user's planar exercise, and a program used in the exercise training system.

従来、運動機能を向上させるために様々な運動訓練が行われている。例えば、机上を拭くような動作で肩や肘を屈伸させるワイピング訓練や傾斜したボード上で手を上下方向に滑動させるサンディング訓練が広く行われている。そして、これらの運動訓練を支援するために種々の運動訓練装置が提案されている。 BACKGROUND ART Conventionally, various exercise trainings have been performed in order to improve motor function. For example, wiping training in which the shoulders and elbows are bent and stretched like wiping a desk, and sanding training in which hands are slid up and down on an inclined board are widely performed. Various exercise training devices have been proposed to support these exercise trainings.

例えば、特許文献１には、ＸＹ平面で移動可能な操作部と、Ｘ軸およびＹ軸方向駆動モータを有し操作部をＸＹ平面で駆動する駆動部と、操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する力センサと、力センサで検出されたＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙに基づいてＸ軸およびＹ軸方向駆動モータを制御する制御部とを備えた運動訓練装置が開示されている。 For example, Patent Literature 1 discloses an operation unit that can move on the XY plane, a drive unit that has X-axis and Y-axis drive motors and drives the operation unit on the XY plane, an X-axis and a Y-axis that act on the operation unit. a force sensor for detecting axial forces Fx and Fy; and a controller for controlling the X-axis and Y-axis direction drive motors based on the X-axis and Y-axis directions forces Fx and Fy detected by the force sensors. An exercise training device is disclosed.

特開２０２０－８９６２１号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-89621

使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行うシステムが望まれる。 A system is desired that provides effective exercise training even when the user and the training instructor are in separate locations.

本発明の運動訓練システムは、ＸＹ平面で移動可能な第１操作部と、第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、前記第１操作部を操作する使用者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、ＸＹ平面で移動可能な第２操作部と、第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、前記第２操作部を操作する訓練指導者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有し、前記第１制御部は、前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値との合成値に基づいて、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御可能であることを特徴とする。 The exercise training system of the present invention includes a first operating unit movable on the XY plane, a first driving unit having a first X-axis and a first Y-axis driving motor, and driving the first operating unit on the XY plane. a first force sensor for detecting X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the first operation portion from a user who operates the first operation portion; a first control unit for controlling a motor; a second operation unit movable in an XY plane; a second X-axis and a second Y-axis direction drive motor; and a second force for detecting X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the second operation unit from a training instructor who operates the second operation unit. a second exercise training device connected to the first exercise training device so as to be able to transmit and receive data, the second exercise training device including a sensor and a second control section for controlling the second X-axis and second Y-axis driving motors; and the first control unit is capable of controlling the first X-axis and first Y-axis driving motors based on a combined value of the input value of the first force sensor and the input value of the second force sensor. It is characterized by

また、本発明のプログラムは、ＸＹ平面で移動可能な第１操作部と、第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、前記第１操作部を操作する使用者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、ＸＹ平面で移動可能な第２操作部と、第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、前記第２操作部を操作する訓練指導者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有する運動訓練システムに用いられるプログラムであって、前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値を取得する第１工程と、前記第１工程で取得した前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値との合成値に基づいて、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２工程と、をコンピュータにより実行させることを特徴とする。 Further, the program of the present invention includes a first operating unit movable on the XY plane, a first driving unit having a first X-axis and a first Y-axis driving motor, and driving the first operating unit on the XY plane. a first force sensor for detecting X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the first operation portion from a user who operates the first operation portion; a first control unit for controlling a motor; a second operation unit movable in an XY plane; a second X-axis and a second Y-axis direction drive motor; and a second force for detecting X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the second operation unit from a training instructor who operates the second operation unit. a second exercise training device connected to the first exercise training device so as to be able to transmit and receive data, the second exercise training device including a sensor and a second control section for controlling the second X-axis and second Y-axis driving motors; A program used in an exercise training system, comprising: a first step of acquiring an input value of the first force sensor and an input value of the second force sensor; and an input of the first force sensor acquired in the first step. and a second step of controlling the first X-axis and first Y-axis direction drive motors based on the combined value of the value and the input value of the second force sensor.

本発明によれば、使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行える。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, effective exercise training can be performed even when a user and a training leader are in a separate position.

実施形態の運動訓練装置の外観斜視図。1 is an external perspective view of an exercise training device according to an embodiment; FIG. 実施形態の運動訓練装置の装置本体の斜視図。The perspective view of the apparatus main body of the exercise|movement training apparatus of embodiment. 第１アクチュエータ機構の詳細を示す断面図。Sectional drawing which shows the detail of a 1st actuator mechanism. 第２アクチュエータ機構の詳細を示す断面図。Sectional drawing which shows the detail of a 2nd actuator mechanism. 操作部の構成を示す分解斜視図。FIG. 2 is an exploded perspective view showing the configuration of the operating section; 運動訓練装置の制御部のブロック図。A block diagram of a control unit of the exercise training device. 実施形態の運動訓練システムの概略図。Schematic of the exercise|movement training system of embodiment. 実施形態の運動訓練システムのブロック図。1 is a block diagram of an exercise training system according to an embodiment; FIG. 運動訓練システムの制御の流れを示すフローチャート。4 is a flow chart showing the control flow of the exercise training system.

以下、図面を参照して本発明が適用可能な実施形態の運動訓練システムについて説明する。本実施形態の運動訓練システムは、詳しくは後述するように、データの送受信可能に接続された複数の運動訓練装置を備えたものである。このため、まずは、１つの運動訓練装置について説明する。 An exercise training system according to an embodiment to which the present invention can be applied will be described below with reference to the drawings. The exercise training system of this embodiment includes a plurality of exercise training devices connected so as to be able to transmit and receive data, as will be described later in detail. For this reason, first, one exercise training device will be described.

［運動訓練装置］
本実施形態の運動訓練装置は略水平な載置面に載置され、例えば、使用者（運動訓練者）の上肢の運動機能向上を目的として行われる運動訓練に使用される（図１参照）。運動訓練装置１は、図１に示すように、操作部３を有し、使用者Ｕは運動訓練装置１の前側に位置し、例えば上肢運動訓練を行うために、右腕ＵＬを前方に伸ばして操作部３を右手で把持している。尚、本明細書中では、図１の運動訓練装置１における使用者Ｕの手前側を前側、奥側を後側と称することとする。 [Exercise training device]
The exercise training device of this embodiment is placed on a substantially horizontal mounting surface, and is used, for example, in exercise training for the purpose of improving motor function of the upper limbs of a user (exercise trainee) (see FIG. 1). . As shown in FIG. 1, the exercise training device 1 has an operation unit 3, and the user U is positioned in front of the exercise training device 1 and stretches the right arm UL forward to perform upper limb exercise training, for example. He is holding the operation unit 3 with his right hand. In this specification, the front side of the user U in the exercise training apparatus 1 of FIG. 1 is called the front side, and the back side is called the rear side.

運動訓練装置１は、装置本体１００と、ＰＣ（パーソナルコンピューター）７０とを有する。また、本実施形態の運動訓練装置１は、これら装置本体１００及びＰＣ７０に加えて、運動訓練装置１の情報を表示するモニター７６を含む。なお、ＰＣ７０は、運動訓練装置１全体を制御する制御部であり、制御プログラムがインストールされた汎用性のあるＰＣでも良いし、運動訓練装置１専用のものであっても良い。いずれにしても、制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら各部の制御を行う。また、ＲＡＭには、作業用データや入力データが格納されており、ＣＰＵは、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭに収納されたデータを参照して制御を行う。 The exercise training device 1 has a device body 100 and a PC (personal computer) 70 . Further, the exercise training device 1 of this embodiment includes a monitor 76 that displays information of the exercise training device 1 in addition to the device body 100 and the PC 70 . The PC 70 is a control unit that controls the entire exercise training apparatus 1 , and may be a general-purpose PC in which a control program is installed, or may be dedicated to the exercise training apparatus 1 . In any case, the control section has a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory). The CPU controls each part while reading a program corresponding to the control procedure stored in the ROM. The RAM stores work data and input data, and the CPU performs control by referring to the data stored in the RAM based on the above-described programs and the like.

装置本体１００は、ＸＹ平面（載置面および基台２と平行な水平面）で移動可能な操作部３、操作部３をＸＹ平面で駆動する駆動部２００などを有する。これら操作部３や駆動部２００は、基台２上に配置されている。駆動部２００は、Ｘ軸およびＹ軸方向駆動モータとしての第１モータ６及び第２モータ３０を有する。具体的には、駆動部２００は、第１モータ６を有し、操作部３をＸ軸方向（図２の矢印Ｘの方向）に移動させる第１アクチュエータ機構ＡＸと、第２モータ３０を有し、操作部３及び第１アクチュエータ機構ＡＸをＹ軸方向（図２の矢印Ｙの方向）に移動させる第２アクチュエータ機構ＡＹとを備えている。 The device main body 100 has an operation unit 3 that can move in the XY plane (horizontal plane parallel to the placement surface and the base 2), a drive unit 200 that drives the operation unit 3 in the XY plane, and the like. These operating section 3 and driving section 200 are arranged on the base 2 . The drive unit 200 has a first motor 6 and a second motor 30 as X-axis and Y-axis direction drive motors. Specifically, the drive unit 200 has a first motor 6 and a first actuator mechanism AX for moving the operation unit 3 in the X-axis direction (direction of arrow X in FIG. 2), and a second motor 30. and a second actuator mechanism AY for moving the operation unit 3 and the first actuator mechanism AX in the Y-axis direction (direction of arrow Y in FIG. 2).

操作部３は、ハンドル部材６２に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力を検出する力センサ６０（図５参照）を備えている。ＰＣ７０は、力センサ６０、モータ制御部２７，３１及びモニター７６に接続されている。Ｘ軸およびＹ軸方向駆動モータ６，３０は、ＸＹ平面での操作部３の位置を検出する位置検出手段としてのエンコーダ６ａ、３０ａ（図６）と一体に構成されている。 The operating portion 3 includes a force sensor 60 (see FIG. 5) that detects forces acting on the handle member 62 in the X-axis and Y-axis directions. The PC 70 is connected to the force sensor 60, the motor controllers 27 and 31 and the monitor 76. The X-axis and Y-axis direction drive motors 6, 30 are integrally configured with encoders 6a, 30a (FIG. 6) as position detection means for detecting the position of the operating portion 3 on the XY plane.

これらの構成により、制御部としてのＰＣ７０は、力センサ６０やエンコーダ６ａ、３０ａからの入力値に基づいて、モータ制御部２７，３１を介して第１モータ６及び第２モータ３０の駆動を制御し、操作部３をＸＹ平面上で移動させ、訓練情報や操作部３の移動軌跡等をモニター７６に表示する。 With these configurations, the PC 70 as a control unit controls the driving of the first motor 6 and the second motor 30 via the motor control units 27 and 31 based on the input values from the force sensor 60 and the encoders 6a and 30a. Then, the operation unit 3 is moved on the XY plane, and the training information, the movement trajectory of the operation unit 3, and the like are displayed on the monitor 76. FIG.

以下、図２～図５に基づいて各構成について詳細に説明する。操作部３は、第１スライダーブロック４（第１保持部材）に取付プレート５を介して取り付けられており、第１スライダーブロック４と一体となって移動するように構成されている。第１スライダーブロック４は、ＸＹ平面上のＸ軸方向に延設した第１ガイドロッド９ａおよび９ｂに沿ってスライド可能に設けられている。そして、第１ベルト１０の一部は、ベルト固定プレート２８とビス２９によって第１スライダーブロック４に固定されている。これにより、第１ベルト１０が第１モータ（Ｘ軸方向駆動モータ）６によって回転駆動すると、第１スライダーブロック４は第１ガイドロッド９ａ，９ｂに沿ってＸ軸方向にスライド移動する。 Each configuration will be described in detail below with reference to FIGS. 2 to 5. FIG. The operation part 3 is attached to the first slider block 4 (first holding member) via the attachment plate 5 and is configured to move integrally with the first slider block 4 . The first slider block 4 is slidably provided along first guide rods 9a and 9b extending in the X-axis direction on the XY plane. A portion of the first belt 10 is fixed to the first slider block 4 by a belt fixing plate 28 and screws 29 . Thus, when the first belt 10 is rotationally driven by the first motor (X-axis direction drive motor) 6, the first slider block 4 slides in the X-axis direction along the first guide rods 9a and 9b.

図３に示す通り、第１アクチュエータ機構ＡＸの第１モータ６の駆動は、軸１３、プーリー１４、ベルト１５、プーリー１７および軸１６を介してプーリー１８に伝達される。第１モータ６は支持板２１に設けられており、支持板２１は支持板１１に固定されている。支持板１１は、軸１６を回転可能に支持し、第２スライダーブロック７とモータ制御部２７を固定支持している。なお、支持板１１及び第２スライダーブロック７を併せて第１ガイドロッド９ａ，９ｂの一端およびプーリー１８を保持する第２保持部材という。 As shown in FIG. 3, the drive of the first motor 6 of the first actuator mechanism AX is transmitted to pulley 18 via shaft 13 , pulley 14 , belt 15 , pulley 17 and shaft 16 . The first motor 6 is provided on a support plate 21 , and the support plate 21 is fixed to the support plate 11 . The support plate 11 rotatably supports the shaft 16 and fixedly supports the second slider block 7 and the motor control section 27 . The support plate 11 and the second slider block 7 are collectively referred to as a second holding member that holds one end of the first guide rods 9a and 9b and the pulley 18. As shown in FIG.

Ｘ軸方向において第１モータ６の反対側には、支持板１２，２４が設けられている。支持板１２，２４は、軸１９を回転可能に支持し、第３スライダーブロック８を固定支持している。軸１９にはプーリー２０が設けられており、プーリー１８とプーリー２０との間に第１ベルト１０が架け渡されている。また、第１ガイドロッド９ａ，９ｂの一端は第２スライダーブロック７に固定支持され、第１ガイドロッド９ａ，９ｂの他端は第３スライダーブロック８に固定支持されている。なお、支持板１２，２４及び第３スライダーブロック８を併せて第１ガイドロッド９ａ，９ｂの他端およびプーリー２０を保持する第３保持部材という。 Support plates 12 and 24 are provided on the opposite side of the first motor 6 in the X-axis direction. The support plates 12 and 24 rotatably support the shaft 19 and fixedly support the third slider block 8 . A pulley 20 is provided on the shaft 19 , and the first belt 10 is stretched between the pulleys 18 and 20 . One ends of the first guide rods 9a and 9b are fixedly supported by the second slider block 7, and the other ends of the first guide rods 9a and 9b are fixedly supported by the third slider block 8. As shown in FIG. The support plates 12 and 24 and the third slider block 8 are collectively referred to as a third holding member that holds the other ends of the first guide rods 9a and 9b and the pulley 20. As shown in FIG.

上述した通り、第１スライダーブロック４は、第１ベルト１０の一部が固定されており、第１モータ６を駆動するとプーリー１８が回転してプーリー２０と共に第１ベルト１０が回転する。このため、第１スライダーブロック４は、第１ガイドロッド９ａ，９ｂに沿ってＸ軸方向にスライド移動する。なお、第１ベルト１０と第１ガイドロッド９ａ，９ｂは、それぞれＸ軸方向に平行で且つ第１ベルト１０の両側に第１ガイドロッド９ａと９ｂが配置され、基台２からの高さ位置は略同一となっている。 As described above, a portion of the first belt 10 is fixed to the first slider block 4 , and when the first motor 6 is driven, the pulley 18 rotates and the first belt 10 rotates together with the pulley 20 . Therefore, the first slider block 4 slides in the X-axis direction along the first guide rods 9a and 9b. The first belt 10 and the first guide rods 9a and 9b are arranged parallel to the X-axis direction, and the first guide rods 9a and 9b are arranged on both sides of the first belt 10. are approximately the same.

図２に示す様に、第１アクチュエータ機構ＡＸが有する第２スライダーブロック７と第３スライダーブロック８は、第２ガイドロッド５５と第３ガイドロッド４８に対してＹ軸方向にスライド移動可能に支持されている。そして、第２ベルト５３と第３ベルト４６が回転することで、第１アクチュエータ機構ＡＸ全体がＹ軸方向に移動可能となっている。図３に示す通り、第２ベルト５３の一部は、第２スライダーブロック７に固定された支持板２１に設けられたベルト固定プレートにビス２３によって固定されている。また、第３ベルト４６の一部は、第３スライダーブロック８に固定された支持板２４に設けられたベルト固定プレート２５にビス２６によって固定されている。そして、第２アクチュエータ機構ＡＹの第２モータ（Ｙ軸方向駆動モータ）３０が回転駆動することによって第３ベルト４６および第２ベルト５３が回転し、それにより第１アクチュエータ機構ＡＸはＹ軸方向にスライド移動する。 As shown in FIG. 2, the second slider block 7 and the third slider block 8 of the first actuator mechanism AX are slidably supported in the Y-axis direction with respect to the second guide rod 55 and the third guide rod 48. It is By rotating the second belt 53 and the third belt 46, the entire first actuator mechanism AX can move in the Y-axis direction. As shown in FIG. 3 , part of the second belt 53 is fixed by screws 23 to a belt fixing plate provided on a support plate 21 fixed to the second slider block 7 . A part of the third belt 46 is fixed by screws 26 to the belt fixing plate 25 provided on the support plate 24 fixed to the third slider block 8 . The third belt 46 and the second belt 53 are rotated by rotating the second motor (Y-axis direction drive motor) 30 of the second actuator mechanism AY, thereby moving the first actuator mechanism AX in the Y-axis direction. slide move.

次に、図２と図４を用いて第２アクチュエータ機構ＡＹについて説明する。第２アクチュエータ機構ＡＹは、第１アクチュエータ機構ＡＸをＹ軸方向に移動させるための機構である。第２モータ３０およびモータ制御部３１は、基台２に設けられた支持板３４，支柱３３および支持板３２からなる支持フレームの上部に設けられている。この支持フレームは使用者Ｕと反対の装置奥側（基台２のモニター７６側）の中央部に固定されている。 Next, the second actuator mechanism AY will be described with reference to FIGS. 2 and 4. FIG. The second actuator mechanism AY is a mechanism for moving the first actuator mechanism AX in the Y-axis direction. The second motor 30 and the motor control unit 31 are provided on the upper part of a support frame composed of a support plate 34 , a column 33 and a support plate 32 provided on the base 2 . This support frame is fixed to the central portion of the back side of the apparatus opposite to the user U (on the monitor 76 side of the base 2).

第２モータ３０には不図示の軸およびプーリーが設けられており、プーリー３６との間でベルト３７が架け渡されている。支持板３２と３４との間には軸３５が回転可能に支持され、この軸３５にはプーリー３６，３８および３９が設けられており、プーリー３６の回転力が軸３５を通じてプーリー３８および３９に伝達される。 The second motor 30 is provided with a shaft and a pulley (not shown), and a belt 37 is stretched between the second motor 30 and the pulley 36 . A shaft 35 is rotatably supported between the support plates 32 and 34. The shaft 35 is provided with pulleys 36, 38 and 39, and the rotational force of the pulley 36 is transferred to the pulleys 38 and 39 through the shaft 35. transmitted.

支持板３２、３４のＸ軸方向の両側には、コの字に形成された支持板４５ａ，５２ａが設けられている。支持板４５ａは、軸４３を回転可能に支持しており、軸４３にプーリー４２と４４ａが設けられている。プーリー３８とプーリー４２にはベルト４０が架け渡されており、第２モータ３０の回転駆動をベルト３７，プーリー３６，軸３５，プーリー３８，ベルト４０，プーリー４２および軸４３を介してプーリー４４ａに伝達する。つまり、ベルト４０は、第２モータ３０の駆動を第３ベルト４６に伝達するための第５ベルトである。 U-shaped support plates 45a and 52a are provided on both sides of the support plates 32 and 34 in the X-axis direction. The support plate 45a rotatably supports the shaft 43, and the shaft 43 is provided with pulleys 42 and 44a. A belt 40 is stretched between the pulleys 38 and 42, and the rotational drive of the second motor 30 is transmitted to the pulley 44a through the belt 37, the pulley 36, the shaft 35, the pulley 38, the belt 40, the pulley 42 and the shaft 43. introduce. In other words, the belt 40 is a fifth belt for transmitting the drive of the second motor 30 to the third belt 46 .

支持板４５ａ近傍にはガイド支持部４７ａが設けられており、第３ガイドロッド４８の一端を支持している。また、基台２上で支持板４５ａのＹ軸方向における反対側（装置右手前側）には、支持板４５ａの対となる支持板４５ｂとガイド支持部４７ａの対となるガイド支持部４７ｂとが配置されている。 A guide support portion 47a is provided in the vicinity of the support plate 45a and supports one end of the third guide rod 48. As shown in FIG. On the base 2, on the opposite side of the support plate 45a in the Y-axis direction (right front side of the device), there are a support plate 45b paired with the support plate 45a and a guide support portion 47b paired with the guide support portion 47a. are placed.

支持板４５ｂは、軸４３ｂを回転可能に支持し、軸４３ｂにはプーリー４４ａの対となるプーリー４４ｂが設けられている。第３ベルト４６はプーリー４４ａと４４ｂとの間で架け渡されており、上述した通りその一部が第３スライダーブロック８と一体に移動するベルト固定プレート２５に固定されている。また、ガイド支持部４７ｂは、第３ガイドロッド４８の他端を支持し、ガイド支持部４７ａと共に第３ガイドロッド４８を固定支持している。第３ベルト４６と第３ガイドロッド４８とはそれぞれＹ軸方向に平行に延設され、基台２からの高さ位置は略同一となっている。 The support plate 45b rotatably supports the shaft 43b, and the shaft 43b is provided with a pulley 44b that is paired with the pulley 44a. The third belt 46 is stretched between the pulleys 44a and 44b, and part of it is fixed to the belt fixing plate 25 that moves integrally with the third slider block 8 as described above. Further, the guide support portion 47b supports the other end of the third guide rod 48, and fixedly supports the third guide rod 48 together with the guide support portion 47a. The third belt 46 and the third guide rod 48 extend parallel to the Y-axis direction, and the height positions from the base 2 are substantially the same.

Ｘ軸方向において支持フレームに対して支持板４５ａの反対側（基台２の左奥側）には、支持板５２ａが配置されている。支持板５２ａは、軸４９を回転可能に支持しており、軸４９にプーリー５０と５１ａが設けられている。プーリー３９とプーリー５０には、ベルト４１が架け渡されており、第２モータ３０の回転駆動をベルト３７，プーリー３６，軸３５，プーリー３９，ベルト４１，プーリー５０および軸４９を介してプーリー５１ａに伝達する。つまり、ベルト４１は、第２モータ３０の駆動を第２ベルト５３に伝達するための第４ベルトである。 A support plate 52a is arranged on the opposite side of the support plate 45a (on the far left side of the base 2) with respect to the support frame in the X-axis direction. The support plate 52a rotatably supports the shaft 49, and the shaft 49 is provided with pulleys 50 and 51a. A belt 41 is stretched between the pulleys 39 and 50, and the rotation of the second motor 30 is transmitted through the belt 37, the pulley 36, the shaft 35, the pulley 39, the belt 41, the pulley 50 and the shaft 49 to the pulley 51a. to That is, the belt 41 is a fourth belt for transmitting the drive of the second motor 30 to the second belt 53 .

支持板５２ａ近傍にはガイド支持部５４ａが設けられており、第２ガイドロッド５５の一端を支持している。また、基台２上で支持板５２ａのＹ軸方向における反対側（装置左手前側）には支持板５２ａの対となる支持板５２ｂとガイド支持部５４ａの対となるガイド支持部５４ｂとが配置されている。 A guide support portion 54a is provided in the vicinity of the support plate 52a to support one end of the second guide rod 55. As shown in FIG. On the base 2, a support plate 52b paired with the support plate 52a and a guide support portion 54b paired with the guide support portion 54a are arranged on the opposite side of the support plate 52a in the Y-axis direction (front left side of the device). It is

支持板５２ｂは軸４９ｂを回転可能に支持し、軸４９ｂにはプーリー５１ａの対となるプーリー５１ｂが設けられている。第２ベルト５３は、プーリー５１ａと５１ｂとの間で架け渡されており、上述した通りその一部が第２スライダーブロック７と一体に移動するベルト固定プレート２２に固定されている。また、ガイド支持部５４ｂは、第２ガイドロッド５５の他端を支持し、ガイド支持部５４ａと共に第２ガイドロッド５５を固定支持している。第３ベルト４６と第３ガイドロッド４８とは、それぞれＹ軸方向に平行に延設され、基台２からの高さ位置は略同一となっている。 The support plate 52b rotatably supports the shaft 49b, and the shaft 49b is provided with a pulley 51b that forms a pair with the pulley 51a. The second belt 53 is stretched between the pulleys 51a and 51b, and part of it is fixed to the belt fixing plate 22 that moves integrally with the second slider block 7 as described above. Further, the guide support portion 54b supports the other end of the second guide rod 55, and fixedly supports the second guide rod 55 together with the guide support portion 54a. The third belt 46 and the third guide rod 48 extend parallel to the Y-axis direction, and the height positions from the base 2 are substantially the same.

上述した通り、第２モータ３０の回転駆動はプーリー４４ａとプーリー５１ａに伝達され、第３ベルト４６と第２ベルト５３が回転する。これにより、第３ベルト４６と第２ベルト５３にそれぞれ固定された第３スライダーブロック８と第２スライダーブロック７（つまり第１アクチュエータ機構ＡＸ全体）が第３ガイドロッド４８と第２ガイドロッド５５に沿ってＹ軸方向にスライド移動する。 As described above, the rotational drive of the second motor 30 is transmitted to the pulleys 44a and 51a, causing the third belt 46 and the second belt 53 to rotate. As a result, the third slider block 8 and the second slider block 7 fixed to the third belt 46 and the second belt 53 (that is, the entire first actuator mechanism AX) are connected to the third guide rod 48 and the second guide rod 55. slides in the Y-axis direction.

ここで、図４を参照するとベルト４０とベルト４１とは、Ｘ軸方向に平行に延設しているが、高さ方向の位置（基台２からの距離）が異なっている。具体的には、ベルト４０の下方にベルト４１が配置されている。そして、この高さ方向において、第３ベルト４６、第３ガイドロッド４８、第２ベルト５３および第２ガイドロッド５５は、ベルト４０とベルト４１との間で略同一高さに配置されている。 Here, referring to FIG. 4, the belts 40 and 41 extend parallel to the X-axis direction, but their positions in the height direction (distance from the base 2) are different. Specifically, a belt 41 is arranged below the belt 40 . In this height direction, the third belt 46, the third guide rod 48, the second belt 53, and the second guide rod 55 are arranged at substantially the same height between the belts 40 and 41. As shown in FIG.

また、図２及び図３を参照すると、操作部３をＸ軸方向に移動させるための第１ガイドロッド９ａ，９ｂおよび第１ベルト１０は、操作部３および第１アクチュエータ機構ＡＸをＹ軸方向に移動させるための第３ガイドロッド４８と第２ガイドロッド５５との間で、且つ、Ｙ軸方向に平行に配置された第３ガイドロッド４８，第３ベルト４６，第２ガイドロッド５５および第２ベルト５３に対して直交するＸ軸方向に延設するように配置されている。そして、これらの第１ベルト１０，第１ガイドロッド９ａ・９ｂ，第３ベルト４６，第３ガイドロッド４８，第２ベルト５３および第２ガイドロッド５５は、高さ方向においてベルト４０とベルト４１との間に配置されている。これにより、運動訓練装置の高さ方向の寸法を薄く構成することができる。 2 and 3, the first guide rods 9a and 9b and the first belt 10 for moving the operating section 3 in the X-axis direction move the operating section 3 and the first actuator mechanism AX in the Y-axis direction. The third guide rod 48, the third belt 46, the second guide rod 55, and the third guide rod 48, the third belt 46, the second guide rod 55, and the third guide rod 48 and the second guide rod 55, which are arranged in parallel to the Y-axis direction, are arranged between the third guide rod 48 and the second guide rod 55 for moving the 2 are arranged so as to extend in the X-axis direction perpendicular to the belt 53 . The first belt 10, the first guide rods 9a and 9b, the third belt 46, the third guide rod 48, the second belt 53 and the second guide rod 55 are separated from the belts 40 and 41 in the height direction. is placed between. As a result, the size of the exercise training device in the height direction can be made thin.

言い換えると、図４において基台２からプーリー４４ａ，５１ａの上端までの距離（ＸＹ平面と直交する方向、つまり高さ）をＬ１、基台２からプーリー４４ａ，５１ａの下端までの距離をＬ２、基台２からプーリー３８，４２の下端までの距離をＬ３、基台２からプーリー３９，５０までの距離をＬ４としたときに、以下の関係が成り立つように各部材が配置されている。「Ｌ１＞Ｌ２」「Ｌ３＞Ｌ１」「Ｌ２＞Ｌ４」。よって、「Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ４」となり、プーリー４４ａとプーリー５１ａとはＬ３とＬ４との間に配置されている。そして、ベルトはそれぞれプーリーの上端と下端との間で架け渡されており、第３ベルト４６，第２ベルト５３の高さ方向における中央と第３ガイドロッド４８，第２ガイドロッド５５の高さ方向の中央とが略同一で、第３ガイドロッド４８の上端がベルト４０に干渉せず、第２ガイドロッド５５の下端がベルト４１に干渉しないように配置されている。 In other words, in FIG. 4, the distance from the base 2 to the upper ends of the pulleys 44a and 51a (the direction perpendicular to the XY plane, that is, the height) is L1, the distance from the base 2 to the lower ends of the pulleys 44a and 51a is L2, When the distance from the base 2 to the lower ends of the pulleys 38 and 42 is L3, and the distance from the base 2 to the pulleys 39 and 50 is L4, the members are arranged so that the following relationship holds. "L1>L2", "L3>L1", "L2>L4". Therefore, "L3>L1>L2>L4" holds, and the pulley 44a and the pulley 51a are arranged between L3 and L4. The belts are respectively stretched between the upper end and the lower end of the pulleys, and the center of the third belt 46, the second belt 53 in the height direction and the height of the third guide rod 48, the second guide rod 55 It is arranged so that the upper end of the third guide rod 48 does not interfere with the belt 40 and the lower end of the second guide rod 55 does not interfere with the belt 41 .

また、図３において基台２とプーリー１８，１９の上端までの距離がＬ１、基台２とプーリー１８，１９の下端までの距離がＬ２となるように配置されている。以上から、第１ベルト１０、第１ガイドロッド９ａ，９ｂ、第３ベルト４６、第３ガイドロッド４８、第２ベルト５３および第２ガイドロッド５５は、高さ方向においてＬ３とＬ４との間、すなわちプーリー３８，４２の下端とプーリー３９，５０の上端との間で重複して配置されている。 3, the distance between the base 2 and the upper ends of the pulleys 18 and 19 is L1, and the distance between the base 2 and the lower ends of the pulleys 18 and 19 is L2. From the above, the first belt 10, the first guide rods 9a and 9b, the third belt 46, the third guide rod 48, the second belt 53, and the second guide rod 55 are positioned between L3 and L4 in the height direction, That is, the lower ends of the pulleys 38 and 42 and the upper ends of the pulleys 39 and 50 overlap each other.

また、第１ベルト１０は第１ガイドロッド９ａ，９ｂに挟まれるように配置されている。よって、使用者Ｕが操作部３に力を加えた際に第１ガイドロッド９ａまたは９ｂを中心に回転する力を受けることができ、回転方向の移動を抑えることができる。 Further, the first belt 10 is arranged so as to be sandwiched between the first guide rods 9a and 9b. Therefore, when the user U applies a force to the operation portion 3, it can receive a force to rotate around the first guide rod 9a or 9b, and movement in the rotation direction can be suppressed.

操作部３は、図１に示すように第１スライダーブロック４の前方向に配置され、図５に示すように、比較的短い垂直な操作ロッド６１と、その上端に設けられたハンドル部材６２とからなる。本実施形態のハンドル部材６２は、使用者Ｕの上肢ＵＬの運動機能を訓練するために片手で掴むことができるように、比較的厚い小型の円形ディスク状に形成されている。ハンドル部材６２は、使用者Ｕが掴んだ手で回すことができるように、操作ロッド６１を中心に回動可能に取り付けられる。 The operation part 3 is arranged in front of the first slider block 4 as shown in FIG. 1, and as shown in FIG. consists of The handle member 62 of this embodiment is formed in the shape of a relatively thick and small circular disk so that it can be grasped with one hand to train the motor function of the user's U upper limbs UL. The handle member 62 is attached so as to be rotatable about the operating rod 61 so that it can be turned by the user's U hand.

また、操作部３は、操作ロッド６１に一体に設けられた力センサ６０を有する。力センサ６０は、取付プレート５を介して、第１アクチュエータ機構ＡＸのスライダーブロック４に一体に固定されている。力センサ６０は、使用者Ｕが自力で操作部３を動かす能動訓練モード及び操作部３の力で上肢又は下肢を動かす受動訓練モードのいずれにおいても、ハンドル部材６２から操作ロッド６１に作用する使用者Ｕの力を検出する。本実施形態では、力センサ６０として、歪みゲージを用いた６軸力覚センサが採用されている。 Further, the operating section 3 has a force sensor 60 integrally provided with the operating rod 61 . The force sensor 60 is integrally fixed to the slider block 4 of the first actuator mechanism AX via the mounting plate 5 . The force sensor 60 acts on the operation rod 61 from the handle member 62 in both the active training mode in which the user U moves the operation part 3 by himself and the passive training mode in which the user U moves the upper limb or lower limb with the force of the operation part 3. Detect person U's power. In this embodiment, a six-axis force sensor using strain gauges is employed as the force sensor 60 .

一般に、６軸力覚センサは、直交する３軸方向ｘ，ｙ，ｚの力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とｘ，ｙ，ｚ３軸周りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを検出することができる。本実施形態では、６軸力覚センサを、そのＸ軸及びＹ軸が、第１アクチュエータ機構ＡＸの左右方向（第１ガイドロッド９ａ，９ｂと平行な方向）及び前後方向（第３ガイドロッド４８および第２ガイドロッド５５と平行な方向）とそれぞれ一致するように配向する。 In general, a six-axis force sensor detects forces (Fx, Fy, Fz) in three orthogonal three-axis directions (Fx, Fy, Fz) and moments (Mx, My, Mz) around the three axes x, y, z. can be done. In this embodiment, the 6-axis force sensor has its X-axis and Y-axis aligned in the horizontal direction (direction parallel to the first guide rods 9a and 9b) and the front-back direction (the third guide rod 48) of the first actuator mechanism AX. and the direction parallel to the second guide rod 55), respectively.

これにより、力センサ６０は、使用者Ｕの上肢又は下肢が操作部３を動かし又は該操作部により動かされるとき、操作ロッド６１が使用者Ｕの上肢又は下肢から直接受ける力を、前後方向の力成分と左右方向の力成分とそれらに直交する垂直方向の力成分とに分けて、更に前後方向、左右方向及び垂直方向の各軸周りにそれぞれ作用するモーメントとして、検出することができる。 As a result, the force sensor 60 detects the force that the operation rod 61 receives directly from the upper or lower limb of the user U when the upper or lower limb of the user U moves or is moved by the operation portion 3 in the front-rear direction. It can be divided into a force component, a lateral force component, and a vertical force component orthogonal to these components, and can be detected as moments acting around respective axes in the longitudinal, lateral, and vertical directions.

実際の運動訓練装置１の使用において、力センサ６０が検出する前後方向（Ｙ軸方向）、左右方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（ＸＹ平面と直交する高さ方向）の力成分は、第１及び／又は第２駆動モータ６、３０の回転力と使用者Ｕが操作部３に及ぼす力との差分、即ち操作部３が使用者Ｕの上肢又は下肢から受ける抗力として検出される。 In the actual use of the exercise training device 1, the force components detected by the force sensor 60 in the front-rear direction (Y-axis direction), the left-right direction (X-axis direction), and the vertical direction (height direction orthogonal to the XY plane) are 1 and/or the second driving motors 6 and 30 and the force applied to the operation unit 3 by the user U, that is, the reaction force the operation unit 3 receives from the user U's upper or lower limbs.

上述のように、運動訓練装置１は、第１モータ６及び第２モータ３０を制御するための制御部としてのＰＣ７０を備える。ＰＣ７０は、図６に示すように、駆動制御部７１と、信号制御部７２と、表示制御部７３と、メモリ７４と、それらを制御管理するための制御ＣＰＵ７５とを備える。 As described above, the exercise training device 1 includes the PC 70 as a controller for controlling the first motor 6 and the second motor 30. FIG. As shown in FIG. 6, the PC 70 includes a drive control section 71, a signal control section 72, a display control section 73, a memory 74, and a control CPU 75 for controlling and managing them.

駆動制御部７１は、モータ制御部２７，３１を介して第１モータ６及び第２モータ３０に接続され、それらの駆動を制御する。モータ制御部２７，３０は、ＰＣ７０の中に組み込んでもよい。信号制御部７２は、力センサ６０及びエンコーダ６ａ、３０ａに接続され、力センサ６０及びエンコーダ６ａ、３０ａから出力される信号を受信する。表示制御部７３は、モニター７６に接続され、該モニター７６の表示を制御する。メモリ７４は、運動訓練装置１を動作させるためのプログラムに加えて、例えば使用者Ｕの個人データや訓練履歴等の訓練に関するデータを保存する。 The drive control section 71 is connected to the first motor 6 and the second motor 30 via the motor control sections 27 and 31 and controls their driving. Motor controllers 27 and 30 may be incorporated into PC 70 . The signal control unit 72 is connected to the force sensor 60 and the encoders 6a and 30a and receives signals output from the force sensor 60 and the encoders 6a and 30a. The display control section 73 is connected to the monitor 76 and controls the display of the monitor 76 . The memory 74 stores, in addition to a program for operating the exercise training apparatus 1, training-related data such as user U's personal data and training history.

制御ＣＰＵ７５は、力センサ６０、エンコーダ６ａ，３０ａ、および不揮発性のメモリ７４から入力される情報に基づいて操作部３の速度を求め、駆動制御部７１に電流値（出力電流Ｉｉ、デューティ）を出力して、第１モータ６及び第２モータ３０への電力供給を制御する。 The control CPU 75 obtains the speed of the operation unit 3 based on information input from the force sensor 60, the encoders 6a and 30a, and the non-volatile memory 74, and outputs the current value (output current Ii, duty) to the drive control unit 71. output to control power supply to the first motor 6 and the second motor 30 .

なお、本実施形態では、操作部３を取付プレート５を介して第１スライダーブロック４と高さ方向において重複する位置に設け、操作部３の下端が基台２から浮いている状態で固定する態様を示したが、取付プレート５の下面に自由回転するコロなどの摺動部材を設けて基台２上で滑らかに動くようにした上で取付プレート５の下面と基台２とが接触するように構成してもよい。これにより、使用者Ｕによる下方にかかる力を基台２で受けることができる。また、操作部３を第１スライダーブロック４の上部に取り付けるようにしてもよい。そうすることで操作部３の可動領域がより装置奥側に広げることができる。 In this embodiment, the operation part 3 is provided at a position overlapping the first slider block 4 in the height direction via the mounting plate 5, and the operation part 3 is fixed in a state where the lower end of the operation part 3 is floating from the base 2. A sliding member such as a freely rotating roller is provided on the lower surface of the mounting plate 5 so as to move smoothly on the base 2, and then the lower surface of the mounting plate 5 and the base 2 come into contact with each other. It may be configured as Thereby, the force applied downward by the user U can be received by the base 2 . Also, the operating portion 3 may be attached to the upper portion of the first slider block 4 . By doing so, the movable area of the operation unit 3 can be extended to the back side of the apparatus.

［運動訓練システム］
次に、本実施形態の運動訓練システム１０００について、図７ないし図９を用いて説明する。従来、運動訓練装置１により使用者Ｕが運動訓練を行う際には、例えば、使用者Ｕが操作部３を掴みその上から訓練指導者が使用者Ｕの手をとって使用者Ｕの上肢状況に応じた動作範囲で操作部３を移動させることで、操作部３が辿る軌道を設定していた。そして、使用者Ｕのみが操作部３を掴み設定された軌道を辿ることで、使用者Ｕによる操作部３の位置とそのときに操作部３が受ける負荷とを検出する運動訓練モードを行なっていた。 [Exercise training system]
Next, the exercise training system 1000 of this embodiment will be described with reference to FIGS. 7 to 9. FIG. Conventionally, when the user U performs exercise training using the exercise training device 1, for example, the user U grasps the operation unit 3, and the training instructor takes the hand of the user U from above and moves the upper limbs of the user U. By moving the operation unit 3 within an operation range according to the situation, the trajectory that the operation unit 3 traces is set. Then, only the user U grasps the operation unit 3 and traces the set trajectory, thereby performing an exercise training mode in which the position of the operation unit 3 by the user U and the load applied to the operation unit 3 at that time are detected. rice field.

しかしながら、リハビリが必要な患者（使用者）が遠隔地にいる場合など、訓練指導者が直接、使用者の訓練を行うことが難しい場合もある。また、同じ建物内であっても、使用者と運動訓練者が別の部屋にいる状態で訓練する場合も考えられる。したがって、使用者と訓練指導者が離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行うシステムが望まれる。そこで、本実施形態では、複数の運動訓練装置を備えた運動訓練システムを用いることで、遠隔での運動訓練を可能としている。 However, in some cases, such as when a patient (user) who needs rehabilitation is in a remote location, it may be difficult for the training instructor to directly train the user. Also, even in the same building, training may be performed in a state where the user and the exercise trainee are in different rooms. Therefore, there is a demand for a system that provides effective exercise training even when the user and the training instructor are in separate locations. Therefore, in this embodiment, remote exercise training is made possible by using an exercise training system having a plurality of exercise training devices.

図７及び図８に示すように、運動訓練システム１０００は、第１運動訓練装置１Ａと、第２運動訓練装置１Ｂとを有し、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂをデータの送受信可能に接続したものである。例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット回線により両者が接続されている。本実施形態の場合、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂとは、それぞれ上述の運動訓練装置１と同じ構成を有し、図７、８では、それぞれの装置の構成であることを示す添え字「Ａ」、「Ｂ」を付して示している。また、本実施形態では、使用者Ｕが第１運動訓練装置１Ａを、訓練指導者Ｔが第２運動訓練装置１Ｂをそれぞれ操作することを想定している。 As shown in FIGS. 7 and 8, the exercise training system 1000 has a first exercise training device 1A and a second exercise training device 1B, and uses the first exercise training device 1A and the second exercise training device 1B as data. are connected so that they can be sent and received. For example, both are connected by a LAN (Local Area Network) or an Internet line. In the case of this embodiment, the first exercise training device 1A and the second exercise training device 1B each have the same configuration as the exercise training device 1 described above, and FIGS. are shown with suffixes "A" and "B". Moreover, in this embodiment, it is assumed that the user U operates the first exercise training device 1A and the training instructor T operates the second exercise training device 1B.

具体的には、図８に示すように、第１運動訓練装置１Ａは、第１操作部３Ａ、第１駆動部２００Ａ、第１力センサ６０Ａ、第１制御部としてのＰＣ７０Ａ、第１位置検出手段としてのエンコーダ６Ａａ、３０Ａａを有する。第１駆動部２００Ａは、第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータとしての第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを有し、第１操作部３ＡをＸＹ平面で駆動する。第１力センサ６０Ａは、第１操作部３Ａを操作する使用者から第１操作部３Ａに作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する。ＰＣ７０Ａは、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。エンコーダ６Ａａ、３０Ａａは、ＸＹ平面における第１操作部３Ａの位置を検出する。 Specifically, as shown in FIG. 8, the first exercise training device 1A includes a first operation section 3A, a first driving section 200A, a first force sensor 60A, a PC 70A as a first control section, a first position detection It has encoders 6Aa and 30Aa as means. The first drive section 200A has a first motor 6A and a second motor 30A as first X-axis and first Y-axis direction drive motors, and drives the first operation section 3A on the XY plane. The first force sensor 60A detects forces Fx and Fy in the X-axis and Y-axis directions acting on the first operation portion 3A from the user who operates the first operation portion 3A. The PC 70A controls the first motor 6A and the second motor 30A. The encoders 6Aa and 30Aa detect the position of the first operation section 3A on the XY plane.

同様に、第２運動訓練装置１Ｂは、第２操作部３Ｂ、第２駆動部２００Ｂ、第２力センサ６０Ｂ、第２制御部としてのＰＣ７０Ｂ、第２位置検出手段としてのエンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａを有する。第２駆動部２００Ｂは、第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータとしての第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを有し、第２操作部３ＢをＸＹ平面で駆動する。第２力センサ６０Ｂは、第２操作部３Ｂを操作する訓練指導者から第２操作部３Ｂに作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する。ＰＣ７０Ｂは、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御する。エンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａは、ＸＹ平面における第２操作部３Ｂの位置を検出する。 Similarly, the second exercise training device 1B has a second operating section 3B, a second driving section 200B, a second force sensor 60B, a PC 70B as a second control section, and encoders 6Ba and 30Ba as second position detecting means. . The second drive section 200B has a first motor 6B and a second motor 30B as second X-axis and second Y-axis direction drive motors, and drives the second operation section 3B on the XY plane. The second force sensor 60B detects forces Fx and Fy in the X-axis and Y-axis directions acting on the second operation portion 3B from the training instructor who operates the second operation portion 3B. The PC 70B controls the first motor 6B and the second motor 30B. The encoders 6Ba and 30Ba detect the position of the second operation section 3B on the XY plane.

なお、第２運動訓練装置１Ｂには、第２力センサ６０Ｂの入力値のＯＮ／ＯＦＦを操作可能なセンサ操作部としてのセンサスイッチ６００が設けられている。センサスイッチ６００は、装置に設けられた物理スイッチでも良いし、ＰＣ７０Ｂへの入力により第２力センサ６０Ｂの入力値を使用（ＯＮに相当）したり、無視（ＯＦＦに相当）したりできるソフトウェアによるスイッチであっても良い。なお、後述するように、或る条件を満たした場合に自動的に第２力センサ６０Ｂの入力値を無視する場合には、センサスイッチ６００を省略しても良い。また、センサスイッチ６００は、第１運動訓練装置１Ａにも設けても良い。 The second exercise training apparatus 1B is provided with a sensor switch 600 as a sensor operation section capable of turning ON/OFF the input value of the second force sensor 60B. The sensor switch 600 may be a physical switch provided in the device, or a software switch that can use (corresponds to ON) or ignore (corresponds to OFF) the input value of the second force sensor 60B by inputting to the PC 70B. It may be a switch. As will be described later, the sensor switch 600 may be omitted when automatically ignoring the input value of the second force sensor 60B when a certain condition is met. Moreover, the sensor switch 600 may also be provided in the first exercise training device 1A.

このような第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂを備える運動訓練システム１０００では、第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａが、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御可能である。同様に、第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂが、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御可能である。 In the exercise training system 1000 including the first exercise training device 1A and the second exercise training device 1B, the PC 70A of the first exercise training device 1A receives the input value of the first force sensor 60A and the input value of the second force sensor 60B. The first motor 6A and the second motor 30A can be controlled based on the combined value. Similarly, the PC 70B of the second exercise training device 1B can control the first motor 6B and the second motor 30B based on the combined value of the input value of the first force sensor 60A and the input value of the second force sensor 60B. is.

これにより、例えば、第１操作部３Ａを使用者Ｕが、第２操作部３Ｂを訓練指導者Ｔがそれぞれ操作した場合、第１操作部３Ａ及び第２操作部３Ｂのそれぞれに、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づく力を発生させることでき、上述のように、使用者Ｕが操作部を掴みその上から訓練指導者Ｔが使用者Ｕの手をとって操作部を移動させる状態を再現できる。 As a result, for example, when the user U operates the first operation unit 3A and the training instructor T operates the second operation unit 3B, the first force is applied to each of the first operation unit 3A and the second operation unit 3B. A force based on the combined value of the input value of the sensor 60A and the input value of the second force sensor 60B can be generated. It is possible to reproduce the state of taking U's hand and moving the operation part.

また、運動訓練の内容によっては、片方の力センサの入力値を無視した方が良い場合もある。このために本実施形態では、ＰＣ７０Ａ及びＰＣ７０Ｂは、それぞれ第１力センサ６０Ａと第２力センサ６０Ｂの何れかの入力値を無視するセンサ入力無視モードを実行可能である。センサ入力無視モードの具体例については後述する。 Also, depending on the content of exercise training, it may be better to ignore the input value of one of the force sensors. For this reason, in this embodiment, the PCs 70A and 70B can each execute a sensor input ignoring mode in which the input value of either the first force sensor 60A or the second force sensor 60B is ignored. A specific example of the sensor input ignoring mode will be described later.

［運動訓練システムの制御の流れ］
図９のフローチャートを用いて、運動訓練システム１０００の制御の流れを説明する。まず、図９に示す「装置Ａ」を使用者Ｕが操作する第１運動訓練装置１Ａ、「装置Ｂ」を訓練指導者Ｔが操作する第２運動訓練装置１Ｂとする。第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａの制御ＣＰＵ７５（図６参照）は、第１力センサ６０Ａの入力値（センサ値）を取得する（Ｓ１０１）。また、ＣＰＵ７５は、第２運動訓練装置１Ｂの第２力センサ６０Ｂの入力値（センサ値）を取得する（Ｓ１０２）。 [Control Flow of Exercise Training System]
The control flow of exercise training system 1000 will be described using the flowchart of FIG. First, let "apparatus A" shown in FIG. The control CPU 75 (see FIG. 6) of the PC 70A of the first exercise training device 1A acquires the input value (sensor value) of the first force sensor 60A (S101). The CPU 75 also acquires the input value (sensor value) of the second force sensor 60B of the second exercise training device 1B (S102).

第２力センサ６０Ｂのセンサ値は、次のように取得される。第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂの制御ＣＰＵ７５（図６参照）は、第２力センサ６０Ｂの入力値が有効か否かを判断する（Ｓ２０１）。即ち、第２力センサ６０Ｂの入力値を無視するセンサ入力無視モードであるか否かを判断する。例えば、上述のセンサスイッチ６００がＯＮであるかＯＦＦであるかを判断する。 The sensor value of the second force sensor 60B is obtained as follows. The control CPU 75 (see FIG. 6) of the PC 70B of the second exercise training device 1B determines whether or not the input value of the second force sensor 60B is valid (S201). That is, it is determined whether or not it is in the sensor input ignoring mode in which the input value of the second force sensor 60B is ignored. For example, it determines whether the sensor switch 600 described above is ON or OFF.

ＰＣ７０Ｂの制御ＣＰＵ７５は、第２力センサ６０Ｂの入力値が有効であれば（Ｓ２０１のＹ）、第２力センサ６０Ｂの入力値（センサ値）を取得し（Ｓ２０２）、運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａに第２力センサ６０Ｂのセンサ値を送信する（Ｓ２０３）。一方、Ｓ２０１で、第２力センサ６０Ｂの入力値が無効であれば（Ｓ２０１のＮ）、センサ値を０に設定し、ＰＣ７０Ａに第２力センサ６０Ｂのセンサ値を送信する（Ｓ２０３）。Ｓ１０２では、このように送信されたセンサ値を取得する。 If the input value of the second force sensor 60B is valid (Y of S201), the control CPU 75 of the PC 70B acquires the input value (sensor value) of the second force sensor 60B (S202), and (S203). On the other hand, if the input value of the second force sensor 60B is invalid in S201 (N of S201), the sensor value is set to 0, and the sensor value of the second force sensor 60B is transmitted to the PC 70A (S203). In S102, the sensor values thus transmitted are obtained.

次に、ＰＣ７０Ａの制御ＣＰＵ７５は、Ｓ１０１で取得したセンサ値とＳ１０２で取得したセンサ値を合成する（Ｓ１０３）。そして、この合成した値から第１操作部３Ａ及び第２操作部３Ｂの移動速度を演算し（Ｓ１０４）、演算結果に基づいて、第１運動訓練装置１Ａの第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを駆動する（Ｓ１０５）。また、演算結果に基づく軌道の表示、力の大きさや方向などを第１運動訓練装置１Ａのモニター７６（図６）に表示する（Ｓ１０６）。 Next, the control CPU 75 of the PC 70A synthesizes the sensor value acquired in S101 and the sensor value acquired in S102 (S103). Then, the moving speeds of the first operation unit 3A and the second operation unit 3B are calculated from the synthesized value (S104), and based on the calculation result, the first motor 6A and the second motor 30A of the first exercise training device 1A are calculated. is driven (S105). Further, the display of the trajectory based on the calculation result, the magnitude and direction of the force, etc. are displayed on the monitor 76 (FIG. 6) of the first exercise training device 1A (S106).

また、Ｓ１０４で演算した結果は、第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂに送られ、ＰＣ７０Ｂの制御ＣＰＵ７５は、演算結果に基づいて、第２運動訓練装置１Ｂの第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを駆動する（Ｓ２０５）。また、演算結果に基づく軌道の表示、力の大きさや方向などを第２運動訓練装置１Ｂのモニター７６（図６）に表示する（Ｓ２０６）。 Further, the result calculated in S104 is sent to the PC 70B of the second exercise training device 1B, and the control CPU 75 of the PC 70B controls the first motor 6B and the second motor 30B of the second exercise training device 1B based on the calculation result. Drive (S205). Further, the display of the trajectory based on the calculation result, the magnitude and direction of the force, etc. are displayed on the monitor 76 (FIG. 6) of the second exercise training device 1B (S206).

なお、上述の装置Ａと装置Ｂとの関係は逆であっても良い。即ち、「装置Ａ」を訓練指導者Ｔが操作する第２運動訓練装置１Ｂ、「装置Ｂ」を使用者Ｕが操作する第１運動訓練装置１Ａとしても良い。また、互いの装置で取得したセンサ値を、それぞれ相手の装置に送り、それぞれの装置の制御ＣＰＵ７５においてセンサ値の合成、移動速度演算を行うようにしても良い。 Note that the relationship between the devices A and B described above may be reversed. That is, the "apparatus A" may be the second exercise training apparatus 1B operated by the training instructor T, and the "apparatus B" may be the first exercise training apparatus 1A operated by the user U. Alternatively, the sensor values acquired by each device may be sent to the other device, and the control CPU 75 of each device may synthesize the sensor values and calculate the movement speed.

［運動訓練モード］
次に、上述のような運動訓練システム１０００を用いた運動訓練モードについて説明する。まず、運動訓練モードには、使用者Ｕが自ら設定された軌道をなぞるように操作部を移動させる能動訓練モード（アシストモード、自主トレーニングモード）と、自動的に軌道を辿る操作部に引っ張られて運動する受動訓練モード（訓練指導モード、自動モード）とがある。受動訓練モードは主としてリハビリ中の人を対象とする運動訓練モード、能動訓練モードはリハビリ最終段階の人や健常者を対象とする運動訓練モードとして想定されている。 [Exercise training mode]
Next, an exercise training mode using the exercise training system 1000 as described above will be described. First, the exercise training mode includes an active training mode (assist mode, self-training mode) in which the operation unit is moved so as to trace the trajectory set by the user U himself, and an active training mode (assist mode, voluntary training mode) in which the operation unit automatically follows the trajectory. There is a passive training mode (training guidance mode, automatic mode) in which the user exercises. The passive training mode is assumed to be an exercise training mode mainly for people in rehabilitation, and the active training mode is assumed to be an exercise training mode for people in the final stages of rehabilitation and healthy people.

［受動訓練モード］
上述の運動訓練モードのうち、受動訓練モードについて説明する。受動訓練モードとは、使用者Ｕが操作する第１操作部３Ａを自動的に移動させるモードである。本実施形態の受動訓練モードには訓練指導モードと自動モードが備わっている。本実施形態の訓練指導モードでは、第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａの制御ＣＰＵ７５は、第２力センサ６０Ｂの入力値に基づいて第１操作部３Ａを移動させる。そして、訓練指導モードの実行中に第１力センサ６０Ａの入力があった場合に、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。即ち、使用者Ｕが第１操作部３Ａを把持した状態で、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作する。すると、第２力センサ６０Ｂの入力値が運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ａに送信され、第１操作部３Ａが移動する。この際、訓練指導者Ｔ側のセンサ値である第２力センサ６０Ｂの入力値と、使用者Ｕ側のセンサ値である第１力センサ６０Ａの入力値が合成され、この合成値に基づいて第１操作部３Ａを駆動する第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａが制御される。なお、この際、第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂの制御ＣＰＵ７５は、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第２操作部３Ｂを駆動する第２モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御するようにしても良い。 [Passive training mode]
Among the exercise training modes described above, the passive training mode will be described. The passive training mode is a mode in which the first operation unit 3A operated by the user U is automatically moved. The passive training mode of this embodiment has a training guidance mode and an automatic mode. In the training instruction mode of the present embodiment, the control CPU 75 of the PC 70A of the first exercise training device 1A moves the first operation section 3A based on the input value of the second force sensor 60B. Then, when there is an input from the first force sensor 60A during execution of the training instruction mode, the first motor is operated based on the combined value of the input value from the first force sensor 60A and the input value from the second force sensor 60B. 6A and the second motor 30A. That is, the training instructor T operates the second operating section 3B while the user U is holding the first operating section 3A. Then, the input value of the second force sensor 60B is transmitted to the PC 70A of the exercise training device 1B, and the first operation section 3A moves. At this time, the input value of the second force sensor 60B, which is the sensor value on the training instructor T side, and the input value of the first force sensor 60A, which is the sensor value on the user U side, are synthesized, and based on this synthesized value A first motor 6A and a second motor 30A that drive the first operation unit 3A are controlled. At this time, the control CPU 75 of the PC 70B of the second exercise training apparatus 1B drives the second operation section 3B based on the combined value of the input value of the first force sensor 60A and the input value of the second force sensor 60B. You may make it control the 2nd motor 6B and the 2nd motor 30B which carry out.

例えば、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作することで、この操作方向と同方向の力が第１操作部３Ａに発生するが、第１操作部３Ａを把持している使用者Ｕがこの操作方向に十分に追従できない場合には、第１操作部３Ａに抵抗力が作用する。そして、操作方向と同方向の力とこの抵抗力とが合成された力が、それぞれのモータにより第１操作部３Ａ及び第２操作部３Ｂに発生する。 For example, when the training instructor T operates the second operation section 3B, a force in the same direction as this operation direction is generated in the first operation section 3A. cannot sufficiently follow this operation direction, a resistance force acts on the first operation portion 3A. A combined force of the force in the same direction as the operation direction and the resistance force is generated in the first operation portion 3A and the second operation portion 3B by the respective motors.

これにより、第１操作部３Ａが使用者Ｕから受ける抵抗力を無視して第２操作部３Ｂの操作方向に移動することがなく、使用者Ｕへの過度な負担を軽減できる。これと共に、第２操作部３Ｂにも同様の力が発生することで、第２操作部３Ｂにも第１操作部３Ａが使用者Ｕから受ける抵抗力に応じた力が発生し、第２操作部３Ｂを操作している訓練指導者Ｔは、使用者Ｕが上肢を動かしにくい位置などを把握できる。このため、訓練指導者Ｔは、その使用者Ｕに応じた速度や軌道で第２操作部３Ｂの操作が可能となる。この結果、使用者Ｕと訓練指導者Ｔが離れた位置にいる場合でも、従来行っていた、使用者Ｕが操作部３を掴みその上から訓練指導者が使用者Ｕの手をとって使用者Ｕの上肢状況に応じた動作範囲で操作部３を移動させる訓練と同等の訓練を行うことが可能となる。 As a result, the first operation portion 3A does not move in the operation direction of the second operation portion 3B ignoring the resistance received from the user U, and the excessive burden on the user U can be reduced. At the same time, a similar force is also generated in the second operation portion 3B, so that a force corresponding to the resistance force that the first operation portion 3A receives from the user U is generated in the second operation portion 3B, and the second operation is performed. The training instructor T who operates the part 3B can grasp the position where the user U cannot easily move the upper limb. Therefore, the training instructor T can operate the second operation unit 3B at a speed and trajectory according to the user U. As a result, even when the user U and the training instructor T are separated from each other, the user U grasps the operation unit 3 and the training instructor takes the user U's hand from above. It is possible to perform training equivalent to training for moving the operation unit 3 within a motion range according to the upper limb condition of the person U.

一方、本実施形態の自動モードでは、使用者Ｕが操作する第１操作部３Ａを装置に設定された所定の軌道に沿って自動的に移動させるモードであって、使用者Ｕが操作する第１操作部３Ａが所定の軌道からずれた場合に所定の軌道上の次の目標位置に導くように、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御するモードである。その際に、第１操作部３Ａの動きが訓練指導者Ｔ側の第２操作部３Ｂに再現され、訓練指導者Ｔは使用者Ｕの訓練内容を確認することができる。また、第１操作部３Ａの移動軌跡や第１力センサ６０Ａの入力値等の訓練情報を訓練指導者Ｔ側のモニターに表示することが望ましい。 On the other hand, in the automatic mode of the present embodiment, the first operation unit 3A operated by the user U is automatically moved along a predetermined trajectory set in the device. In this mode, the first motor 6A and the second motor 30A are controlled so that, when the 1 operation unit 3A deviates from the predetermined trajectory, it is guided to the next target position on the predetermined trajectory. At that time, the movement of the first operation section 3A is reproduced on the second operation section 3B on the side of the training instructor T, and the training instructor T can confirm the contents of the user U's training. Further, it is desirable to display the training information such as the locus of movement of the first operation unit 3A and the input value of the first force sensor 60A on the monitor of the training instructor T side.

［能動訓練モード］
次に、能動訓練モードについて説明する。能動訓練モードとは、使用者Ｕが第１操作部３Ａを能動的に操作するモードである。本実施形態の能動訓練モードにはアシストモードと自主トレーニングモードとが備わっている。本実施形態のアシストモードは、使用者Ｕが第１操作部３Ａを操作している際に、第１操作部３Ａの位置が所定の軌道から外れた場合に、操作部３を所定の軌道に向けて戻すアシスト力を発生させるように、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する能動訓練モードの１つである。本実施形態では、このアシスト力は、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作して第２力センサ６０Ｂに力が入力されることで発生させる。 [Active training mode]
Next, the active training mode will be described. The active training mode is a mode in which the user U actively operates the first operation unit 3A. The active training mode of this embodiment has an assist mode and a self-training mode. In the assist mode of the present embodiment, when the user U is operating the first operation unit 3A and the position of the first operation unit 3A deviates from the predetermined trajectory, the operation unit 3 is moved to the predetermined trajectory. It is one of the active training modes that controls the first motor 6A and the second motor 30A so as to generate a turning assist force. In this embodiment, the assist force is generated when the training instructor T operates the second operation section 3B to input force to the second force sensor 60B.

即ち、第１運動訓練装置１Ａの制御ＣＰＵ７５は、使用者Ｕが所定の軌道に沿って第１操作部３Ａを移動させている際に、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作した場合の第２力センサ６０Ｂの入力値がアシスト力となり、その際の第１力センサ６０Ａの入力値との合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させるように、第１モータ６Ａ及び第２モータ６Ｂを制御する。なお、所定の軌道は、予め設定されている目標軌道である。 In other words, the control CPU 75 of the first exercise training apparatus 1A controls the control CPU 75 when the training instructor T operates the second operation section 3B while the user U is moving the first operation section 3A along a predetermined trajectory. The input value of the second force sensor 60B becomes the assist force, and the first motor 6A and the second It controls the motor 6B. The predetermined trajectory is a preset target trajectory.

また、第２運動訓練装置１Ｂの制御ＣＰＵ７５は、アシストモードの実行時に、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを把持した状態で、第１操作部３Ａが移動する軌道に沿って第２操作部３Ｂを移動させるように、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御する。 Further, when the assist mode is executed, the control CPU 75 of the second exercise training device 1B performs the second operation along the trajectory along which the first operation unit 3A moves while the training instructor T is holding the second operation unit 3B. The first motor 6B and the second motor 30B are controlled to move the part 3B.

上述のアシストモードについて具体的に説明すると、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させると、第１力センサ６０Ａの入力値に基づいて、第２運動訓練装置１Ｂの第２操作部３Ｂも移動する。この際、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを把持している。この状態で訓練を行っている場合に、例えば、第１操作部３Ａが所定の軌道から外れた場合、第２操作部３Ｂも同様の動きをするため、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作して第１操作部３Ａが所定の軌道に向けて戻るように第２操作部３Ｂを移動させるとアシスト力が発生し、第２力センサ６０Ｂの入力値と第１力センサ６０Ａの入力値との合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させる。 Specifically describing the above assist mode, when the user U moves the first operation unit 3A along a predetermined trajectory, the second exercise training device 1B is activated based on the input value of the first force sensor 60A. The second operation section 3B also moves. At this time, the training instructor T is holding the second operation section 3B. When training is being carried out in this state, for example, if the first operation unit 3A deviates from the predetermined trajectory, the second operation unit 3B also moves in the same way. is operated to move the second operation portion 3B so that the first operation portion 3A returns toward a predetermined trajectory, an assist force is generated, and the input value of the second force sensor 60B and the input of the first force sensor 60A The first operation unit 3A is moved based on the composite value with the value.

これにより、使用者Ｕと訓練指導者Ｔが離れた位置にいる場合でも、使用者Ｕが所定の軌道に沿って第１操作部３Ａを移動させにくい場合に、訓練指導者Ｔによるサポートが行える。 As a result, even when the user U and the training instructor T are separated from each other, the training instructor T can provide support when it is difficult for the user U to move the first operation unit 3A along the predetermined trajectory. .

一方、本実施形態の自主トレーニングモードは、使用者Ｕが第１操作部３Ａを自由に移動させることができるモードであって、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させるように操作する。その際に訓練指導者Ｔのサポートは行われず、上述の自動モードと同様に訓練指導者Ｔ側の第２操作部３Ｂは第１操作部３Ａの動きが再現され、訓練指導者Ｔは使用者Ｕの訓練内容を確認することができる。また、第１操作部３Ａの移動軌跡や第１力センサ６０Ａの入力値等の訓練情報を訓練指導者Ｔ側のモニターに表示することが望ましい。 On the other hand, the voluntary training mode of the present embodiment is a mode in which the user U can freely move the first operation unit 3A, and the user U moves the first operation unit 3A along a predetermined trajectory. Operate to let At that time, the training instructor T is not supported, and the movement of the first operation unit 3A is reproduced in the second operation unit 3B on the training instructor T side in the same manner as in the above-described automatic mode. You can check U's training content. Further, it is desirable to display the training information such as the locus of movement of the first operation unit 3A and the input value of the first force sensor 60A on the monitor of the training instructor T side.

また、自主トレーニングモードにおいては、上述したアシストモードのアシスト力を装置が自動的に発生するようにしてもよい。その場合は、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させている際に、所定の軌道から所定以上外れた場合に第１操作部３Ａを所定の軌道に戻すアシスト力が発生し、第１力センサ６０Ａの入力値に応じた速度ベクトルとアシスト力に応じた速度ベクトルとの合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させるように第１モータ６Ａと第２モータ３０Ａを駆動する。 Also, in the self-training mode, the device may automatically generate the assist force of the assist mode described above. In that case, when the user U is moving the first operation unit 3A along a predetermined trajectory and deviates from the predetermined trajectory by a predetermined amount or more, an assist force to return the first operation unit 3A to the predetermined trajectory is generated, and the first motor 6A and the second motor Drives 30A.

［センサ入力無視モード］
ここで、アシストモードの実行時には、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを把持しているため、使用者が第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させている際に、第２力センサ６０Ｂの入力値が第１操作部３Ａの移動に影響を与えてしまう。このため、本実施形態では、上述のセンサ入力無視モードを実行可能としている。即ち、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させている場合には、第２操作部３Ｂは第１操作部３Ａが移動する軌道に沿って移動（第１力センサ６０Ａの入力値のみに従って第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを駆動して移動）する。この際、第２力センサ６０Ｂの入力値は無視する。そして、訓練指導者Ｔがアシストする場合に第２力センサ６０Ｂの入力値をモータの制御に反映させ、第１操作部３Ａにアシスト力を発生させる。 [Sensor Input Ignore Mode]
Here, when the assist mode is executed, the training instructor T holds the second operation unit 3B. The input value of the force sensor 60B affects the movement of the first operating portion 3A. Therefore, in the present embodiment, the sensor input ignoring mode described above can be executed. That is, when the user U moves the first operation unit 3A along a predetermined track, the second operation unit 3B moves along the track along which the first operation unit 3A moves (the first force sensor The first motor 6A and the second motor 30A are driven and moved only according to the input value of 60A. At this time, the input value of the second force sensor 60B is ignored. Then, when the training instructor T assists, the input value of the second force sensor 60B is reflected in the control of the motor, and the assist force is generated in the first operation unit 3A.

このようなセンサ入力無視モードは、例えば、次のように行う。上述のように、本実施形態では、第２運動訓練装置１Ｂには、第２力センサ６０Ｂの入力値のＯＮ／ＯＦＦを操作可能なセンサ操作部としてのセンサスイッチ６００が設けられている。第１運動訓練装置１Ａの制御ＣＰＵ７５は、センサスイッチ６００により第２力センサ６０Ｂの入力値がＯＦＦされた場合には、第２力センサ６０Ｂの入力値を無視する。一方、第１運動訓練装置１Ａの制御ＣＰＵ７５は、センサスイッチ６００により第２力センサ６０Ｂの入力値がＯＮされた場合には、第２力センサ６０Ｂの入力値と、その際の第１力センサ６０Ａの入力値との合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させるように、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。 Such a sensor input ignoring mode is performed, for example, as follows. As described above, in the present embodiment, the second exercise training device 1B is provided with the sensor switch 600 as a sensor operation section capable of turning ON/OFF the input value of the second force sensor 60B. When the input value of the second force sensor 60B is turned off by the sensor switch 600, the control CPU 75 of the first exercise training apparatus 1A ignores the input value of the second force sensor 60B. On the other hand, when the input value of the second force sensor 60B is turned on by the sensor switch 600, the control CPU 75 of the first exercise training apparatus 1A controls the input value of the second force sensor 60B and the first force sensor at that time. The first motor 6A and the second motor 30A are controlled so as to move the first operation unit 3A based on the combined value with the input value of 60A.

即ち、訓練指導者Ｔがアシストが必要であると判断した場合に、センサスイッチ６００をＯＮにし、それ以外の場合にはセンサスイッチ６００をＯＦＦにしておく。これにより、例えば、使用者Ｕが所定の軌道に第１操作部３Ａを移動させている場合に、訓練指導者Ｔが把持している第２操作部３Ｂの影響をなくすことができる。これと共に、第１操作部３Ａが所定の軌道から外れるなどして訓練指導者Ｔのアシストが必要である場合に、訓練指導者Ｔがセンサスイッチ６００をＯＮにすることで、適切なタイミングで訓練指導者Ｔによる使用者Ｕのアシストが可能となる。 That is, when the training instructor T determines that assistance is necessary, the sensor switch 600 is turned on, and in other cases, the sensor switch 600 is turned off. Thereby, for example, when the user U moves the first operation part 3A along a predetermined trajectory, the influence of the second operation part 3B held by the training instructor T can be eliminated. Along with this, when the first operation unit 3A deviates from the predetermined trajectory and the training instructor T needs to assist, the training instructor T turns on the sensor switch 600 so that the training can be performed at an appropriate timing. The user U can be assisted by the instructor T.

［センサ入力無視モードの別例］
センサ入力無視モードは、次のように行っても良い。即ち、第１運動訓練装置１Ａの制御ＣＰＵ７５は、第１操作部３Ａの位置が所定の軌道に対して所定の範囲内に位置する場合には、第２力センサ６０Ｂの入力値を無視する。そして、制御ＣＰＵ７５は、第１操作部３Ａの位置が所定の範囲から外れた場合には、第２力センサ６０Ｂの入力値と、その際の第１力センサ６０Ａの入力値との合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させるように、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。 [Another example of sensor input ignore mode]
The sensor input ignoring mode may be performed as follows. That is, the control CPU 75 of the first exercise training apparatus 1A ignores the input value of the second force sensor 60B when the position of the first operation section 3A is within a predetermined range with respect to a predetermined trajectory. Then, when the position of the first operating portion 3A is out of the predetermined range, the control CPU 75 changes the input value of the second force sensor 60B and the input value of the first force sensor 60A at that time to a combined value. Based on this, the first motor 6A and the second motor 30A are controlled so as to move the first operation unit 3A.

なお、所定の範囲は、例えば、予め設定した目標軌道上の各点から一定の距離の範囲であり、この一定の距離は、運動訓練の観点から第１操作部３Ａが実質的に目標軌道をなぞるように操作されていると見なすことができる大きさに設定される。 The predetermined range is, for example, a range of a certain distance from each point on the target trajectory set in advance. It is set to a size that can be regarded as being manipulated by tracing.

このように、別例では、制御ＣＰＵ７５が、自動で、第１操作部３Ａが所定の範囲から外れた場合に第２力センサ６０Ｂの入力値をＯＮにし、第１操作部３Ａが所定の範囲にある場合には第２力センサ６０Ｂの入力値をＯＦＦにするようにしている。即ち、制御ＣＰＵ７５が第１操作部３Ａの位置と所定の軌道との関係から、自動的に第２力センサ６０Ｂの入力値を無視したり、この入力値を制御に反映させたりする。これにより、センサスイッチ６００を装置に設けなくても、センサ入力無視モードを実行可能であり、適切なタイミングで訓練指導者Ｔによる使用者Ｕのアシストが可能となる。 Thus, in another example, the control CPU 75 automatically turns ON the input value of the second force sensor 60B when the first operation portion 3A is out of the predetermined range, and the first operation portion 3A is within the predetermined range. , the input value of the second force sensor 60B is turned OFF. That is, the control CPU 75 automatically ignores the input value of the second force sensor 60B or reflects this input value in the control based on the relationship between the position of the first operation portion 3A and the predetermined trajectory. As a result, the sensor input ignoring mode can be executed without providing the sensor switch 600 to the apparatus, and the training instructor T can assist the user U at an appropriate timing.

また、上述の自動モードと自主トレーニングモードで第１操作部３Ａの動きを第２操作部３Ｂで再現して訓練指導者Ｔが使用者Ｕの訓練内容を確認している最中は第２力センサ６０Ｂの入力は無視することが望ましい。 In the automatic mode and the voluntary training mode described above, the movement of the first operation unit 3A is reproduced by the second operation unit 3B, and while the training instructor T is confirming the training contents of the user U, the second force is applied. It is desirable to ignore the input of sensor 60B.

［他の実施形態］
上述の運動訓練システム１０００では、例えば、予めＰＣ７０Ａ及びＰＣ７０Ｂに、上述の制御が可能なプログラムがインストールされているが、第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂが備える制御部に上述のプログラムをインストールしても良い。或いは、既に設置されている運動訓練装置や運動訓練システムが備えるコンピュータにこのプログラムをインストールするようにしても良い。即ち、本発明は、上述の運動訓練システム１０００に用いられるプログラムであっても良い。 [Other embodiments]
In the above-described exercise training system 1000, for example, the PC 70A and PC 70B are pre-installed with a program capable of the above-described control, but the above-described control unit provided in the first exercise training device 1A and the second exercise training device 1B You can install the program. Alternatively, this program may be installed in a computer included in an already installed exercise training device or exercise training system. That is, the present invention may be a program used in the exercise training system 1000 described above.

このプログラムは、以下のような工程をコンピュータに実行させるプログラムでもある。即ち、プログラムは、次の２つの工程を有する。まず、第１工程では、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値を取得する。第２工程では、第１工程で取得した第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。また、第２工程において、上記合成値に基づいて、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御するようにしても良い。 This program is also a program that causes a computer to execute the following steps. That is, the program has the following two steps. First, in the first step, the input value of the first force sensor 60A and the input value of the second force sensor 60B are acquired. In the second step, the first motor 6A and the second motor 30A are controlled based on the combined value of the input value of the first force sensor 60A and the input value of the second force sensor 60B obtained in the first step. Also, in the second step, the first motor 6B and the second motor 30B may be controlled based on the combined value.

１Ａ・・・第１運動訓練装置
１Ｂ・・・第２運動訓練装置
３Ａ・・・第１操作部
３Ｂ・・・第２操作部
６Ａ・・・第１モータ（第１Ｘ軸方向駆動モータ）
６Ａａ・・・エンコーダ（第１位置検出手段）
６Ｂ・・・第１モータ（第２Ｘ軸方向駆動モータ）
６Ｂａ・・・エンコーダ（第２位置検出手段）
３０Ａ・・・第２モータ（第１Ｙ軸方向駆動モータ）
３０Ａａ・・・エンコーダ（第１位置検出手段）
３０Ｂ・・・第２モータ（第２Ｙ軸方向駆動モータ）
３０Ｂａ・・・エンコーダ（第２位置検出手段）
６０Ａ・・・第１力センサ
６０Ｂ・・・第２力センサ
７０Ａ・・・ＰＣ（第１制御部）
７０Ｂ・・・ＰＣ（第２制御部）
７５・・・制御ＣＰＵ
２００Ａ・・・第１駆動部
２００Ｂ・・・第２駆動部
６００・・・センサスイッチ（センサ操作部） 1A First exercise training device 1B Second exercise training device 3A First operation unit 3B Second operation unit 6A First motor (first X-axis direction drive motor)
6Aa Encoder (first position detection means)
6B... First motor (second X-axis direction drive motor)
6Ba... Encoder (second position detecting means)
30A Second motor (first Y-axis direction drive motor)
30Aa Encoder (first position detection means)
30B: Second motor (second Y-axis direction drive motor)
30Ba... Encoder (second position detecting means)
60A First force sensor 60B Second force sensor 70A PC (first controller)
70B... PC (second control section)
75... Control CPU
200A First drive unit 200B Second drive unit 600 Sensor switch (sensor operation unit)

Claims (9)

ＸＹ平面で移動可能な第１操作部と、
第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、
前記第１操作部を操作する使用者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、
前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、
ＸＹ平面で移動可能な第２操作部と、
第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、
前記第２操作部を操作する訓練指導者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、
前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有し、
前記第１制御部は、前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値との合成値に基づいて、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御可能である、
ことを特徴とする運動訓練システム。 a first operation unit movable on the XY plane;
a first drive unit having a first X-axis and a first Y-axis direction drive motor and driving the first operation unit in the XY plane;
a first force sensor for detecting X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the first operation portion from a user who operates the first operation portion;
a first exercise training device comprising: a first controller for controlling the first X-axis and first Y-axis driving motors;
a second operation unit movable on the XY plane;
a second drive unit having a second X-axis and a second Y-axis direction drive motor for driving the second operation unit in the XY plane;
a second force sensor that detects X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the second operation unit from a training instructor who operates the second operation unit;
a second exercise training device connected to the first exercise training device so as to be able to transmit and receive data;
The first control unit is capable of controlling the first X-axis and first Y-axis driving motors based on a combined value of the input value of the first force sensor and the input value of the second force sensor.
An exercise training system characterized by: 前記第１制御部は、前記第１力センサと前記第２力センサの何れかの入力値を無視するセンサ入力無視モードを実行可能である、
ことを特徴とする、請求項１に記載の運動訓練システム。 The first control unit is capable of executing a sensor input ignoring mode in which an input value of either the first force sensor or the second force sensor is ignored.
The exercise training system according to claim 1, characterized by: 前記第２制御部は、前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値との合成値に基づいて、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御可能である、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の運動訓練システム。 The second control unit is capable of controlling the second X-axis and second Y-axis driving motors based on a combined value of the input value of the first force sensor and the input value of the second force sensor.
The exercise training system according to claim 1 or 2, characterized in that: 前記第２制御部は、前記第１力センサと前記第２力センサの何れかの入力値を無視するセンサ入力無視モードを実行可能である、
ことを特徴とする、請求項３に記載の運動訓練システム。 The second control unit is capable of executing a sensor input ignoring mode in which an input value of either the first force sensor or the second force sensor is ignored.
The exercise training system according to claim 3, characterized by: 前記第１制御部は、前記第２力センサの入力値に基づいて前記第１操作部を移動させる訓練指導モードを実行可能であり、前記訓練指導モードの実行中に前記第１力センサの入力があった場合に、前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値との合成値に基づいて、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する、
ことを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載の運動訓練システム。 The first control unit is capable of executing a training instruction mode for moving the first operation unit based on an input value of the second force sensor, and during execution of the training instruction mode, input of the first force sensor is performed. controlling the first X-axis and first Y-axis direction drive motors based on the combined value of the input value of the first force sensor and the input value of the second force sensor when there is
The exercise training system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記第１制御部は、使用者が所定の軌道に沿って前記第１操作部を能動的に移動させている際に、訓練指導者が前記第２操作部を操作した場合の前記第２力センサの入力値と、その際の前記第１力センサの入力値との合成値に基づいて前記第１操作部を移動させるように、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御するアシストモードを実行可能である、
ことを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載の運動訓練システム。 The first control unit controls the second force when a training instructor operates the second operation unit while the user is actively moving the first operation unit along a predetermined trajectory. an assist for controlling the first X-axis and first Y-axis direction drive motors to move the first operation unit based on the combined value of the input value of the sensor and the input value of the first force sensor at that time; mode is executable,
The exercise training system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 前記第２制御部は、前記アシストモードの実行時に、訓練指導者が前記第２操作部を把持した状態で、前記第１操作部が移動する軌道に沿って前記第２操作部を移動させるように、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御し、
前記第１制御部は、
前記第１操作部の位置が前記所定の軌道に対して所定の範囲内に位置する場合には、前記第２力センサの入力値を無視し、
前記第１操作部の位置が前記所定の範囲から外れた場合には、前記第２力センサの入力値と、その際の前記第１力センサの入力値との合成値に基づいて前記第１操作部を移動させるように、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する、
ことを特徴とする、請求項６に記載の運動訓練システム。 When the assist mode is executed, the second control unit moves the second operation unit along a trajectory along which the first operation unit moves while the training instructor is holding the second operation unit. and controlling the second X-axis and second Y-axis driving motors,
The first control unit is
ignoring the input value of the second force sensor when the position of the first operation unit is within a predetermined range with respect to the predetermined trajectory;
When the position of the first operation portion is out of the predetermined range, the first force sensor is operated based on the combined value of the input value of the second force sensor and the input value of the first force sensor at that time. controlling the first X-axis and first Y-axis drive motors to move the operating portion;
The exercise training system according to claim 6, characterized by: 前記第２運動訓練装置は、前記第２力センサの入力値のＯＮ／ＯＦＦを操作可能なセンサ操作部を有し、
前記第２制御部は、前記アシストモードの実行時に、訓練指導者が前記第２操作部を把持した状態で、前記第１操作部が移動する軌道に沿って前記第２操作部を移動させるように、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御し、
前記第１制御部は、
前記センサ操作部により前記第２力センサの入力値がＯＦＦされた場合には、前記第２力センサの入力値を無視し、
前記センサ操作部により前記第２力センサの入力値がＯＮされた場合には、前記第２力センサの入力値と、その際の前記第１力センサの入力値との合成値に基づいて前記第１操作部を移動させるように、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する、
ことを特徴とする、請求項６に記載の運動訓練システム。 The second exercise training device has a sensor operation unit capable of operating ON/OFF of the input value of the second force sensor,
When the assist mode is executed, the second control unit moves the second operation unit along a trajectory along which the first operation unit moves while the training instructor is holding the second operation unit. and controlling the second X-axis and second Y-axis driving motors,
The first control unit is
when the input value of the second force sensor is turned off by the sensor operation unit, ignoring the input value of the second force sensor;
When the input value of the second force sensor is turned ON by the sensor operation unit, the input value of the second force sensor and the input value of the first force sensor at that time are combined. controlling the first X-axis and first Y-axis drive motors to move the first manipulator;
The exercise training system according to claim 6, characterized by: ＸＹ平面で移動可能な第１操作部と、
第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、
前記第１操作部を操作する使用者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、
前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、
ＸＹ平面で移動可能な第２操作部と、
第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、
前記第２操作部を操作する訓練指導者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、
前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有する運動訓練システムに用いられるプログラムであって、
前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値を取得する第１工程と、
前記第１工程で取得した前記第１力センサの入力値と前記第２力センサの入力値との合成値に基づいて、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２工程と、をコンピュータにより実行させる、
ことを特徴とするプログラム。 a first operation unit movable on the XY plane;
a first drive unit having a first X-axis and a first Y-axis direction drive motor and driving the first operation unit in the XY plane;
a first force sensor that detects X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the first operation portion from a user who operates the first operation portion;
a first exercise training device comprising: a first controller for controlling the first X-axis and first Y-axis driving motors;
a second operation unit movable on the XY plane;
a second drive unit having a second X-axis and a second Y-axis direction drive motor for driving the second operation unit in the XY plane;
a second force sensor for detecting X-axis and Y-axis direction forces Fx and Fy acting on the second operation unit from a training instructor who operates the second operation unit;
a second exercise training device connected to the first exercise training device so as to be able to transmit and receive data; A program used for
a first step of obtaining an input value of the first force sensor and an input value of the second force sensor;
a second step of controlling the first X-axis and first Y-axis direction drive motors based on the combined value of the input value of the first force sensor and the input value of the second force sensor obtained in the first step; is executed by a computer,
A program characterized by
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