JP3587075B2

JP3587075B2 - バランス訓練装置

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Publication number: JP3587075B2
Application number: JP01773499A
Authority: JP
Inventors: 葉一四宮; 修関根; 宗司村上; 了治仲島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2004-11-10
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP2000210391A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体の賦活、運動機能の訓練や回復などの目的でバランス機能を訓練するために用いられるバランス訓練装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、馬に乗った状態で落ちないようにバランスをとることはバランス保持の訓練になり、しかも腰背筋群の活性化を促して腰痛予防の訓練にもなることが知られている。
一方、馬に乗ることができる場所は限られているものであるから、場所や天候の制約を受けることなくバランス訓練を手軽に行うことができるように、馬に乗った状態と同様の動作を実現できる機械装置を用いることが考えられている。
【０００３】
この種の機械装置（バランス訓練装置）には、たとえば特公平６−６５３５０号公報に記載されているように、６個の駆動源を備え、馬形の乗り物を６自由度で駆動するものが提案されている。この構成では、乗り物を前後方向、左右方向、上下方向の直進往復移動と、前後軸、左右軸、上下軸の各軸回りの回転往復移動との６動作を組み合わせて揺動させることが可能であって、しかも６動作を個別に制御することができるようになっている。したがって、馬に乗った状態に近い揺動が可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載されたものは、６個の駆動源を備えるとともに、各駆動源を個別に制御するものであるから、各駆動源の動作のタイミング、速度、動作範囲などを個別に制御することになり、非常に複雑な制御を行う必要がある。また、６個の駆動源が設けられているものであるから、大型化しやすく、またコスト高になるという問題がある。この問題は上記公報に用いられている、いわゆる６自由度型シリアルロボットに限らず、構造が簡単な６自由度型パラレルロボットを用いる場合も同様であって、６自由度型パラレルロボットでは構造が簡単ではあるものの構成部品が高コストであるから一層のコスト高を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、比較的簡単な構成を用いて馬に乗った状態に近い状態で揺動させることを可能とし、馬に乗った状態と同程度のバランス訓練を可能としたバランス訓練装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、人が着座する座席と、座席の移動を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限して駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、２つのモータと、一方のモータの出力を座席の前後軸回りの回転往復移動に変換するとともに、他方のモータの出力を座席の前後方向の直進往復移動および座席の左右軸の回りの回転往復移動に変換する運動変換装置とを備え、各モータは駆動制御部により出力が各別に制御されるものである。この構成によれば、座席を揺動させる駆動装置の動作を３種類に制限しているから、従来のような６種類の動作を可能とする場合に比較すると駆動装置の構成が簡単になる。しかも、動作が３種類に制限されてはいるものの、動作の種類を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせとしているので、バランス訓練（バランス保持の訓練、腰痛予防の訓練）に用いるに際しては６種類の動作が可能な装置と同様の効果が得られる。この点については後述する。さらに、３種類の動作を２つのモータを用いて実現することができ、しかも２つのモータを駆動制御部によって各別に制御するから、揺動パターンを複雑化することが可能になり、使用者の予期しない動きや使用者を飽きさせない動きを与えることが可能になる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記駆動装置が、前後軸の回りの回転往復移動が１往復する期間に前後方向の直進往復移動および左右軸の回りの回転往復移動が２往復するようにモータの出力を座席の移動に変換する運動変換装置を備えるものである。この構成によれば、各動作の比率を固定的に設定して制御に制約を与えているから制御が容易であり、たとえばモータを１つだけ用いるとともに動力を伝達する機構によって上記条件を満たすことが可能になる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、座席に着座した人の動きによる加速度を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備えるものである。この構成によれば、使用者の動きによる加速度をセンサで検出することによって、使用者のバランス機能の程度を知ることができ、使用者のバランス機能の程度に応じて座席の揺動の大きさを調節することが可能になる。つまり、使用者のバランス機能が優れているときには、座席を大きく揺動させてもセンサの出力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機能の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になるように座席の揺動を小さくするように制御することになる。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、座席に着座した人の動きによる変位を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備えるものである。この構成によれば、使用者の動きによる変位をセンサで検出することによって、使用者のバランス機能の程度を知ることができ、使用者のバランス機能の程度に応じて座席の揺動の大きさを調節することが可能になる。つまり、使用者のバランス機能が優れているときには、座席を大きく揺動させてもセンサの出力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機能の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になるように座席の揺動を小さくするように制御することになる。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明において、駆動装置の制御データと前記センサの出力から求めた検出データと座席に着座した人の個人データとを複数人について登録可能なデータベースを備え、使用時における各データとをデータベースに格納された各データと比較することにより使用中の人のバランスの程度を判定する判定手段を備えるものである。この構成によれば、複数人のデータを集めることによって統計的な処理が可能になり、バランス機能の程度について年齢などに応じた標準値を決めることが可能になり、標準値に対する使用者のバランス機能のレベルを評価することが可能になる。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、視覚情報と聴覚情報との少なくとも一方を出力する情報提示器を設け、駆動装置の動作に合わせて情報提示器の出力内容を変化させるものである。この構成によれば、情報提示器を用いて駆動装置の動作に合わせた出力内容を提示するから、単調さをある程度緩和することができ、使用者が飽きるのを抑制することができる。また、情報提示器に目標値や使用者の能力を示すことによって使用者に動機付けを行うことも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は以下の知見に基づくものであり、基本的には、人が着座する座席の移動を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限した点に特徴がある。
【００１４】
本発明者らは、従来構成のような６自由度の動作に代えて自由度を減少させてもバランス訓練が可能か否かを評価するために、６種類（６自由度）の往復移動の動作が可能な馬の鞍形の座席に人を着座させ、動作の組み合わせの種類を変化させて５点満点で主観評価する実験を行った。また、実験は乗馬部員７人、非乗馬部員（非経験者）１１人で行った。６種類の動作を組み合わせた場合での非経験者による主観評価の平均値を５点とし、６３通りの動作の組み合わせに対して主観評価を行った。つまり、動作の種類を１〜５種類の間で変化させ、それぞれ組み合わせを変化させて評価した。その結果を図１１に示す。図では前後方向をｘ方向、左右方向をｙ方向、上下方向をｚ方向とし、前後軸（ｘ軸）の回りの回転をロール（Ｒｏｌｌ）、左右軸（ｙ軸）の回りの回転をピッチ（Ｐｉｔｃｈ）、上下軸（ｚ軸）の回りの回転をヨー（Ｙａｗ）として示してある。たとえば、図の横軸において「ｘＹａｗＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」は、前後方向（ｘ軸方向）の直進往復移動、前後軸の回りの往復回転移動（ロール）、左右軸の回りの往復回転移動（ピッチ）、上下軸の回りの往復回転移動（ヨー）の組み合わせを示す。また、図１１において１軸、２軸、……、５軸とあるのは、組み合わせた動作の種類の数である。また、上の折れ線が非経験者、下の折れ線が乗馬部員、中の折れ線が平均を示す。
【００１５】
しかして、図１１の結果によれば、３種類（３軸）以下の動作の組み合わせでは、「ＰｉｔｈｃＲｏｌｌ」、「ｘＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」、「ｚＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」などの組み合わせで高い点が得られることがわかる。そこで、これらの組み合わせについて客観的に評価するために、上述の各組み合わせの動作と、１種類ずつの動作と、６種類の組み合わせ動作とについて、腰背筋群の表面筋電位計測を行った。表面筋電位計測における座席は馬の常足に対応するデータにより動かし、６種類の組み合わせ動作を行った結果を１００％として百分率で表した。また、計測は３人について行い、３人の計測結果はそれぞれ図１２ないし図１４に示した。図から明らかなように、腰背筋群の表面筋電位については、「ｘＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」、「ｚＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」の組み合わせであれば、６種類の動作の組み合わせの場合と大きな差がないという結果が得られた。
【００１６】
両者の動作を比較すると、「ｚＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」の組み合わせでは、上下方向の直進往復移動が含まれており、人の体重を支持しながらも上下方向に直進往復移動させようとすると、機構部の強度を大きくするためにコスト高につながるから、「ｘＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」の組み合わせのほうが望ましいと言える。また、前後方向（ｘ方向）の直進往復移動の１往復の期間と、左右軸（ｙ軸）の回りでの回転往復移動（ピッチ）の１往復の期間と、前後軸（ｘ軸）の回りでの回転往復移動（ロール）の１往復の期間との比率は、ほぼ２：２：１になっていた。これらの知見に基づいて本発明では、以下の構成を採用している。
【００１７】
（第１の実施の形態）
本実施形態は、図１（ａ）に示すように、人が着席する座席１をベース２に収納された駆動装置３（図１（ｂ）参照）により揺動させるように構成される。座席は馬の鞍形に形成されており、人は座席１に跨る形で着座することになる。また、図６に示すように、駆動装置３は駆動制御部４ａ，４ｂを介して演算制御部５により制御される。
【００１８】
駆動装置３は、図２ないし図４に示すように、直方体状のベース２を有し、ベース２に対して移動可能となるように保持された可動架台３１を備える。ベース２は上面が開放されており、ベース２の上部には前後方向に走る左右一対のレール部２１が形成されている。各レール部２１は断面コ字状であって開口側を互いに対向させる形に形成されている。
【００１９】
可動架台３１には左右方向の２本のシャフト３２，３３が設けられ、前側のシャフト３２の両端部にはシャフト３２の軸心から偏心した位置でアーム３４の一端部が取り付けられる。両アーム３４はシャフト３２に対して回動自在に軸着されており、両アーム３４の回動中心は一直線上に位置する。両アーム３４の他端部は座席１を保持する台座１１の後端部に軸着されている。また、台座１１の前端部は可動架台３１の前方に配置された支持板３５ａに回動自在に軸着される。支持板３５ａは取付バー３５に固定されており、取付バー３５の両端部には取付板３５ｂを介して各一対のランナ３６が回動自在に軸着される。ランナ３６は左右のレール部２１に挿入され、レール部２１の中で転動する。したがって、シャフト３２が回転するとアーム３４の上記他端部に結合された台座１１の後端部が上下に移動するのであって、台座１１の前端部の高さ位置は一定に保たれているから、台座１１は左右軸の回りで前後に揺動（ピッチ）することになる。
【００２０】
後側のシャフト３３の両端部にはシャフト３３の軸心から偏心した一対のランナ３７がシャフト３３に対して回動自在に取り付けられる。両ランナ３７は左右のレール部２１にそれぞれ挿入されるが、中心軸が互いに異なるように設けられている。したがって、シャフト３３が回転すると可動架台３１は前後軸の回りで左右に揺動（ロール）することになる。
【００２１】
可動架台３１の下面には回転軸３８が突設され、回動軸３８の軸心に対して偏心した位置でリンク３９の一端部が軸着される。リンク３９の他端部はベース２の前端部に軸着されており、回動軸３８が回転すると可動架台３１は前後に移動することになる。ベース２と可動架台３１との関係を模式的に示すと図１（ｂ）のようになる。
【００２２】
上述のように、シャフト３２，３３と回動軸３８とをそれぞれ回転させることによって、前後軸の回りでの回転往復移動と左右軸の回りでの回転往復移動と前後方向の直進往復移動とが可能になり、３種類の動作を実現することができる。シャフト３２，３３および回動軸３８を回転させるための駆動源は２個のモータ３０ａ，３０ｂ（図５、図６参照）であって、本実施形態では、一方のモータ３０ａをシャフト３２と回転軸３８との回転用に用い、他方のモータ３０ｂをシャフト３３の回転用に用いている。したがって、前後方向の直進往復移動と前後方向（つまり左右軸の回り）の回転往復移動（ピッチ）とはモータ３０ａによる動作になり、左右方向（つまり前後軸の回り）の回転往復移動（ロール）はモータ３０ｂによる動作になる。ここに、各モータ３０ａ，３０ｂからシャフト３２，３３および回転軸３８への回転力の伝達はかさ歯車３０ｃ（図３参照）を用いている。このように、前後と左右との往復移動が各別のモータ３０ａ、３０ｂでの動作になるから、一方の動きに変化を与えることによって、台座１１に複雑な動きを与えることが可能になる。
【００２３】
たとえば、正常な人のバランス機能では、周期的な揺れに対しては２〜３秒程度で動きを予測するようになり、バランス機能を強化するためには周期的な揺れのみでは効果が少ないものであるが、２種類のモータ３０ａ、３０ｂを用いることにより揺れの動作に変化を与えることができ、人が予期していない動きや人を飽きさせない動きを与えることが可能になる。
【００２４】
両モータ３０ａ，３０ｂは、図６のように、駆動制御部４ａ，４ｂを介して演算制御部５により制御される。演算制御部５はコンピュータ装置を用いて構成されたものであり、データ入力部６により与えられる制御情報に基づいてモータ３０ａ，３０ｂを制御する。データ入力部６の制御情報は馬の歩様に類似した揺動を座席１に与えることができるように設定されている。また、座席１の揺動が単調にならないように、各モータ３０ａ，３０ｂの回転速度や位相を変化させるように設定される。なお、モータ３０ａ，３０ｂの回転とは一定方向に回転させることのみを意味するのではなく正逆に交互に回転させる場合も含んでいる。
【００２５】
ところで、本実施形態では２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いているが、上述したように、前後方向（ｘ方向）の直進往復移動の１往復の期間と、左右軸（ｙ軸）の回りでの回転往復移動（ピッチ）の１往復の期間と、前後軸（ｘ軸）の回りでの回転往復移動（ロール）の１往復の期間との比率は、ほぼ２：２：１になであるから、シャフト３２，３３と回転軸３８とを１つのモータを駆動源として回転させ、ギアなどの動力変換装置によって上記比率が得られるように回転させるようにしてもよい。この場合、座席１の動きはやや単調になるが、１つの駆動源で馬の歩様に近い揺れを実現することができることになる。この場合、駆動源の制御要素は回転速度と回転方向だけであるから、基本的にはモータに印加する電圧のみを制御することになる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では駆動装置３をオープン制御していたが、本実施形態は図７（ａ）に示すように、使用者に取り付けたセンサ７によって、センサ７を取り付けた部位の加速度を検出するとともに、得られた加速度をデータ入力部６に設定されている目標値に近付けるようにモータ３０ａ，３０ｂ（図５参照）をフィードバック制御するものである。センサ７は帽子やベルトの形で使用者に取り付けられる。つまり、頭部と腰部との少なくとも一方の加速度が検出される。これらの位置は使用者の揺れの程度を示すことになるから、使用者のバランス機能が低い場合には加速度が大きくなり、バランス機能が高い場合には加速度が小さくなると考えられる。したがって、検出された加速度が目標値よりも大きい場合にはモータ３０ａ，３０ｂの振幅や回転速度を低下させることによって、使用者がバランスをとりやすくなるようにし、逆に検出された加速度が目標値よりも小さい場合にはモータ３０ａ，３０ｂの振幅や回転速度を上昇させる。ここに、加速度を検出するセンサ７の出力は増幅器７ａにより増幅された後にデータ入力部６に与えられ、データ入力部６では駆動装置３を制御する制御情報をセンサ７の出力（増幅器７ａの出力）に基づいて補正し、補正した制御情報を演算制御部５に与えるようになっている。
【００２７】
図７（ａ）には２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いる例を示してあり、２個の駆動制御部４ａ，４ｂを設けているが、第１の実施の形態でも説明したように１個のモータのみで座席１を揺動させる構成を採用する場合には、図７（ｂ）に示すように、駆動制御部としてモータに印加する電圧のみを制御する電圧制御部４を設ける。他の構成および動作は第１の実施の形態と同様である。
【００２８】
（第３の実施の形態）
本実施形態は、第２の実施の形態と同様に、使用者の動きを検出するセンサ８（図８（ａ）参照）を用いて駆動装置３をフィードバック制御するものである。ただし、第２の実施の形態のように加速度のみを検出するのではなく、使用者の特定部位の動きによる変位を検出することができるセンサ８を用いている。このようなセンサ８を用いると、使用者の揺れ程度を直接的に検出することができ、使用者のバランス機能を容易に知ることができる。また、本実施形態ではデータ入力部６を用いずに、センサ８の出力を演算制御部５に入力しており、演算制御部５ではセンサ８の出力に基づいて変位および加速度を検出し、駆動装置３の回転速度および位相をフィードバック制御する。つまり、変位や加速度が小さいときには座席１の振幅を大きくしたり揺動速度を速くし、変位や加速度が大きいときには座席１の振幅を小さくしたり揺動速度を遅くするのである。
【００２９】
センサ８は、具体的には、帽子や人の肩部に取り付けた反射球（球状の反射物）のようなマーカと、マーカを撮像してマーカの変位を検出する複数台のＴＶカメラからなるモーションキャプチャなどの画像監視装置とを用いることによって実現されている。他の構成および動作は第２の実施の形態と同様である。
【００３０】
また、図８（ａ）には２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いる例を示してあり、２個の駆動制御部４ａ，４ｂを設けているが、第２の実施の形態と同様に、１個のモータのみで座席１を揺動させる構成を採用する場合には、図８（ｂ）に示すように、駆動制御部としてモータに印加する電圧のみを制御する電圧制御部４を設けるようにする。
【００３１】
（第４の実施の形態）
本実施形態は、第１ないし第３の実施の形態から選択した構成に、視覚情報と聴覚情報との少なくとも一方を出力する情報提示器１０（図９参照）を付加したものである。図９（ａ）には２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いるために２個の駆動制御部４ａ，４ｂを設けた例を示し、図９（ｂ）には１個のモータを用いるために電圧制御部４を設けた例を示している。両構成は制御対象となるモータの個数が異なるのみであって、他の構成は共通している。また、図９ではデータ入力部６のように演算制御部５に制御情報を与えるための構成は省略してある。
【００３２】
情報提示器１０は、視覚情報を提示するものであれば、映像を表示可能な表示器や数値を表示可能な表示器であって、聴覚情報を提示するものであれば立体音響の得られるスピーカを用いる。これらの組み合わせは自由であり適宜に採用する。しかして、情報提示器１０は、基本的には情報記憶部１０ａに格納された情報を提示する。また、必要に応じてセンサ７，８の検出値などに基づく情報や、訓練の開始からの時間、座席１の揺動の強さなどの情報を情報提示器１０に提示してもよい。情報記憶部１０ａに格納される情報は、自動車の進行方向の風景をＴＶカメラにより実写したものや、何らかのキャラクタ、効果音などである。実写映像であれば座席１の揺動速度に応じて、情報表示器１０に表示される実写映像の進行速度を変化させるようにすれば仮想現実感が得られて単調さが緩和される。また、座席１の揺動の強さ（振幅と速度）に応じて情報提示器１０に表示されるキャラクタの動きの激しさを変化させたり、揺動の強さに応じて成長するキャラクタを情報提示器１０に表示したりしてもよい。あるいはまた、座席１の揺動の速度が大きくなると、音像を前方から後方に移動させたり周波数を変化させることによって、他のものを追い越すときのような音を発生させたり、揺動状態が変化することを示す効果音を発生させたりすることもできる。
【００３３】
このように情報提示器１０によって、座席１の揺動の状態などの情報を使用者に提示することによって、使用者は単調さが緩和され、また情報の提示によって運動の動機付けも可能になる。他の構成および動作は他の実施の形態と同様である。
【００３４】
（第５の実施の形態）
本実施形態は、図１０に示すように、図８に示した第３の実施の形態にデータべース５ａを付加したものである。データベース５ａは、座席１を揺動させる際の制御情報（速度、位相）と、センサ８により検出した使用者の動きによる変位および加速度と、使用者の個人データである年齢とを対応付けて格納するものである。データベース５ａには使用者の個人データとして性別などの他のデータも対応付けて格納してもよく、また変位や加速度ではなく使用者の揺れの程度を示す他の情報を格納してもよい。図１０（ａ）には２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いるために２個の駆動制御部４ａ，４ｂを設けた例を示し、図１０（ｂ）には１個のモータを用いるために電圧制御部４を設けた例を示している。両構成は制御対象となるモータの個数が異なるのみであって、他の構成は共通している。
【００３５】
データベース５ａには、上述の情報が複数人分格納されるとともに、複数人分のデータから統計的に求めた年齢層別の揺れの程度（変位、加速度）の平均値および偏差が格納される。したがって、データベース５ａによって、年齢層別に揺れの程度の標準値を得ることができ、座席１に着座している使用者の年齢を与えるとともに、センサ８での検出結果を演算制御部５に与えると、演算制御部５では使用者の年齢層の標準値に対する使用者のバランス機能のレベルを求める。つまり、使用者の年代で他の人よりもバランス機能が優れているか劣っているかの目安を与えることができ、バランス訓練の動機付けが可能になる。ここに、バランス機能のレベルは偏差値の形で示せばよい。このように演算制御部５は判定手段としても機能する。他の構成および動作は第３の実施の形態と同様である。
【００３６】
本実施形態では第３の実施の形態にデータベース５ａを付加した構成を例示したが、第２の実施の形態にデータベース５ａを付加した構成でも本実施形態の技術を適用可能であり、また第４の実施の形態のように情報提示器１０を用いる場合に、バランス機能のレベルに対応した表示を行うようにすれば、バランス訓練の一層の動機付けが可能になる。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１の発明は、人が着座する座席と、座席の移動を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限して駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、２つのモータと、一方のモータの出力を座席の前後軸回りの回転往復移動に変換するとともに、他方のモータの出力を座席の前後方向の直進往復移動および座席の左右軸の回りの回転往復移動に変換する運動変換装置とを備え、各モータは駆動制御部により出力が各別に制御されるものであり、座席を揺動させる駆動装置の動作を３種類に制限しているから、従来のような６種類の動作を可能とする場合に比較すると駆動装置の構成が簡単になるという利点がある。しかも、動作が３種類に制限されてはいるものの、動作の種類を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせとしているので、バランス訓練に用いるに際しては６種類の動作が可能な装置と同様の効果が得られる。さらに、３種類の動作を２つのモータを用いて実現することができ、しかも２つのモータを駆動制御部によって各別に制御するから、揺動パターンを複雑化することが可能になり、使用者の予期しない動きや使用者を飽きさせない動きを与えることが可能になる。
【００３８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、駆動装置が、前後軸の回りの回転往復移動が１往復する期間に前後方向の直進往復移動および左右軸の回りの回転往復移動が２往復するようにモータの出力を座席の移動に変換する運動変換装置を備えるものであり、各動作の比率を固定的に設定して制御に制約を与えているから制御が容易であり、たとえばモータを１つだけ用いるとともに動力を伝達する機構によって上記条件を満たすことが可能になるという効果がある。
【００４０】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、座席に着座した人の動きによる加速度を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備えるものであり、使用者の動きによる加速度をセンサで検出することによって、使用者のバランス機能の程度を知ることができ、使用者のバランス機能の程度に応じて座席の揺動の大きさを調節することが可能になるという利点がある。つまり、使用者のバランス機能が優れているときには、座席を大きく揺動させてもセンサの出力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機能の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になるように座席の揺動を小さくするように制御することになる。
【００４１】
請求項４の発明は、請求項１または請求項２の発明において、座席に着座した人の動きによる変位を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備えるものであり、使用者の動きによる変位をセンサで検出することによって、使用者のバランス機能の程度を知ることができ、使用者のバランス機能の程度に応じて座席の揺動の大きさを調節することが可能になるという利点がある。つまり、使用者のバランス機能が優れているときには、座席を大きく揺動させてもセンサの出力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機能の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になるように座席の揺動を小さくするように制御することになる。
【００４２】
請求項５の発明は、請求項３または請求項４の発明において、駆動装置の制御データとセンサの出力から求めた検出データと座席に着座した人の個人データとを複数人について登録可能なデータベースを備え、使用時における各データとをデータベースに格納された各データと比較することにより使用中の人のバランスの程度を判定する判定手段を備えるものであり、複数人のデータを集めることによって統計的な処理が可能になり、バランス機能の程度について年齢などに応じた標準値を決めることが可能になり、標準値に対する使用者のバランス機能のレベルを評価することが可能になるという利点がある。
【００４３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、視覚情報と聴覚情報との少なくとも一方を出力する情報提示器を設け、駆動装置の動作に合わせて情報提示器の出力内容を変化させるものであり、情報提示器を用いて駆動装置の動作に合わせた出力内容を提示するから、単調さをある程度緩和することができ、使用者が飽きるのを抑制することができるという利点があり、また、情報提示器に目標値や使用者の能力を示すことによって使用者に動機付けを行うことも可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は駆動装置の概略構成図である。
【図２】同上に用いる駆動装置の要部側面図である。
【図３】同上に用いる駆動装置の平面図である。
【図４】同上に用いる駆動装置の正面図である。
【図５】同上に用いる駆動装置の概略構成図である。
【図６】同上の要部ブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合のブロック図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合のブロック図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示し、（ａ）（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合の要部のブロック図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態を示し、（ａ）（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合の要部のブロック図である。
【図１１】本発明の原理を説明する図である。
【図１２】本発明の原理を説明する図である。
【図１３】本発明の原理を説明する図である。
【図１４】本発明の原理を説明する図である。
【符号の説明】
１座席
２ベース
３駆動装置
４電圧制御部
４ａ，４ｂ駆動制御部
５演算制御部
５ａデータベース
７，８センサ
１０情報提示器
３０ａ，３０ｂモータ

Claims

人が着座する座席と、座席の移動を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限して駆動する駆動装置とを備え、駆動装置は、２つのモータと、一方のモータの出力を座席の前後軸回りの回転往復移動に変換するとともに、他方のモータの出力を座席の前後方向の直進往復移動および座席の左右軸の回りの回転往復移動に変換する運動変換装置とを備え、各モータは駆動制御部により出力が各別に制御されることを特徴とするバランス訓練装置。
前記駆動装置は、前後軸の回りの回転往復移動が１往復する期間に前後方向の直進往復移動および左右軸の回りの回転往復移動が２往復するようにモータの出力を座席の移動に変換する運動変換装置を備えることを特徴とする請求項１記載のバランス訓練装置。
座席に着座した人の動きによる加速度を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバランス訓練装置。
座席に着座した人の動きによる変位を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２記載のバランス訓練装置。
駆動装置の制御データと前記センサの出力から求めた検出データと座席に着座した人の個人データとを複数人について登録可能なデータベースを備え、使用時における各データとをデータベースに格納された各データと比較することにより使用中の人のバランスの程度を判定する判定手段を備えることを特徴とする請求項３または請求項４記載のバランス訓練装置。
視覚情報と聴覚情報との少なくとも一方を出力する情報提示器を設け、駆動装置の動作に合わせて情報提示器の出力内容を変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載のバランス訓練装置。