JPH07255874A

JPH07255874A - 自転車型訓練機の制御装置

Info

Publication number: JPH07255874A
Application number: JP5431594A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kawai; 幸三河井; Kaname Okuno; 要奥野; Yoshinobu Sakamura; 佳伸阪村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1994-03-25
Publication date: 1995-10-09

Abstract

(57)【要約】【目的】実際のコースと同じ感覚で模擬走行ができる
自転車型訓練器の制御装置の提供。【構成】実走行の自転車のペダルの軸トルクを計測す
る軸トルク検出手段2 と、該ペダルの回転数を計測する
ペダル回転数検出手段3 と、該走行速度を計測する速度
検出手段4 と、該走行時間を計測する時間検出手段7
と、各検出手段のデータを記憶保持する記憶手段5 と、
自転車型訓練機の負荷パターンを記憶手段のデータに基
づいて変化させるためにマイコン等で構成される制御手
段8 と、を具備するとともに、実走行の自転車A 、又は
自転車型訓練器B に装着して使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自転車こぎ運動をして
トレーニングする自転車型訓練機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の自転車エルゴメータに代表される
自転車型訓練機としては、特開昭６１−１９６９７４号
に示すものがある。このものは、図16に示すように、計
時結果を出力する時間検出手段7 と、該計時結果に基づ
いて記憶手段5 に記憶されている各設定値をサイクリッ
クに読み出し、この読み出した設定値に基づいて運動者
に負荷を与える制御手段8 を備えている。その負荷パタ
ーンは何種類か用意されており、使用者の年齢、体力等
により選択使用される。

【０００３】また、ＴＶモニタを設置して、自転車で走
行している時の風景をビデオ等で表示させるものもあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のような従来の自
転車型訓練機は、自転車をこぐ運動そのものが極めて単
純であること、また、何種類か用意されている負荷パタ
ーンが固定で変化に乏しいため、運動者が退屈しやすい
という問題があった。また、ＴＶモニタを設置したもの
においては、こぐスピード及び負荷と映像が連動してお
らず、現実味にかける問題があり、さらには、もし、自
転車ロードレース等に出場するレベルの運動者が使用す
る場合においては、レースで走行するコースの模擬練習
にはものたりないものであった。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、実際のコースと
同じ感覚で模擬走行ができる自転車型訓練機の制御装置
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに、請求項１記載の自転車型訓練機の制御装置は、実
走行の自転車のペダルの軸トルクを計測する軸トルク検
出手段と、該ペダルの回転数を計測するペダル回転数検
出手段と、該走行速度を計測する速度検出手段と、該走
行時間を計測する時間検出手段と、各検出手段のデータ
を記憶保持する記憶手段と、自転車型訓練機の負荷パタ
ーンを記憶手段のデータに基づいて変化させる制御手段
と、を具備する構成としている。

【０００７】また、請求項２記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項１記載の自転車型訓練機の制御装置に
おいて、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して実走行の自転
車の緯度、経度を計測する測位手段を設けて、前記記憶
手段にそのデータを記憶保持するとともに、測位手段の
データに基づいて走行位置を表示する表示手段を設けた
構成としている。

【０００８】また、請求項３記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項２記載の自転車型訓練機の制御装置に
おいて、地図情報が格納されている地図格納手段を設
け、前記表示手段に、地図格納手段に基づいて走行位置
を示す地図を表示した構成としている。

【０００９】また、請求項４記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項２又は３記載の自転車型訓練機の制御
装置において、測位手段のデータに基づいて実走行の自
転車の走行コースを区間に分割設定する分割手段を設け
るとともに、前記表示手段に、時間検出手段より算出す
る区間の走破タイムを表示した構成としている。

【００１０】また、請求項５記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項４記載の自転車型訓練機の制御装置に
おいて、自転車型訓練機の運動者の脈拍を検出する脈拍
センサを設けるとともに、前記表示手段に、区間平均脈
拍数を表示した構成としている。

【００１１】また、請求項６記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項４又は５記載の自転車型訓練機の制御
装置において、自転車型訓練機の運動者が、過去で最も
短時間で全区間を走破したときの区間走破時間を記憶手
段に記憶保持するとともに、前記表示手段に、その区間
走破時間を表示した構成としている。

【００１２】また、請求項７記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項５又は６記載の自転車型訓練機の制御
装置において、自転車型訓練機の運動者が、過去で最も
短時間で全区間を走破したときの区間平均脈拍数を記憶
手段に記憶保持するとともに、前記表示手段に、その区
間平均脈拍数を表示した構成としている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の構成によれば、実走行と同じ負
荷パターンに、自転車型訓練機の負荷パターンを制御す
ることができるため、あたかも実走行しているかのよう
な運動感覚で模擬走行ができる。

【００１４】また、請求項２記載の構成によれば、請求
項１記載の発明の作用に加えて、表示手段で走行位置が
表示されるため、視覚でもって実走行感覚を実感でき
る。

【００１５】また、請求項３記載の構成によれば、請求
項２記載の発明の作用に加えて、地図上に走行位置が表
示されるため、さらに具体的に視覚でもって実走行感覚
を実感できる。

【００１６】また、請求項４記載の構成によれば、請求
項２又は３記載の発明の作用に加えて、区間毎の走破タ
イムが表示されるため、運動のペースがつかめるととも
に、目標達成の意欲が増す。

【００１７】また、請求項５記載の構成によれば、請求
項４記載の発明の作用に加えて、区間平均脈拍数が表示
されるため、運動者の体力に応じた運動をすることがで
きる。

【００１８】また、請求項６記載の構成によれば、請求
項４又は５記載の発明の作用に加えて、過去で最も短時
間で全区間を走破したときの区間走破時間が表示される
ため、運動のペースの参考となるとともに、さらに目標
達成の意欲が増す。

【００１９】また、請求項７記載の構成によれば、請求
項５又は６記載の発明の作用に加えて、過去で最も短時
間で全区間を走破したときの区間平均脈拍数が表示され
るため、さらに運動者の体力に応じた運動をすることが
できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１乃至図５に
基づいて説明する。なお、従来例で説明したものと基本
的な機能が同様な部材には、同一の符号を付している。

【００２１】図１において、1 は自転車型訓練機の制御
装置であり、後述する軸トルク検出手段2 、ペダル回転
数検出手段3 、速度検出手段4 は、実走行の自転車A に
装着して実際のコースを走行することにより、各データ
を計測するものである。

【００２２】軸トルク検出手段2 は、ペダルの軸トルク
を計測するものであって、例えばトルクセンサより形成
されている。

【００２３】ペダル回転数検出手段3 は、ペダルの回転
数を計測するものであって、例えばロータリーエンコー
ダより形成されている。

【００２４】速度検出手段4 は、自転車A の走行速度を
計測するものであって、例えば自転車のタイヤにローラ
を接触させて、その回転速度をロータリーエンコーダに
より検出して算出する。

【００２５】5 は記憶手段であり、実際のコースを走行
した際の軸トルク検出手段2 、ペダル回転数検出手段3
、速度検出手段4 の各データを記憶保持するものあっ
て、半導体メモリ等によって構成される読み書き可能な
ものである。また、6 は各データを記憶手段5 に入力す
るための入出力Ｉ／Ｆである。

【００２６】7 は時間検出手段であり、自転車の走行時
間を計測するものであって、例えば時計より構成されて
いる。

【００２７】8 はマイコン等で制御される制御手段であ
り、上記の各検出手段2、3、4、7 、記憶手段5 等を制御す
るとともに、自転車型訓練機の制御装置1 を自転車エル
ゴメータ等の自転車型訓練機B に装着した際は、トルク
制御装置9 等を制御することにより、自転車型訓練機B
の負荷パターンを記憶手段5 のデータに基づいて変化さ
せる。10は自転車型訓練機B のペダルの回転数を検出す
る回転数検出装置であり、ペダルが規則正しくこがれて
いるかを検出する。なお、自転車型訓練機の制御装置1
は、実走行の自転車A に接続する場合と、それから取り
外して自転車型訓練機B に接続する場合があるため、容
易に着脱可能としている。また、トルク制御装置9 と回
転数検出装置10は、自転車型訓練機B に付属している。

【００２８】次に、この自転車型訓練機の制御装置1 の
動作について説明する。まず、自転車型訓練機の制御装
置1 を実走行の自転車A に接続した場合について説明す
る。自転車A のペダル軸から軸トルクを検出するため
に、ペダル軸に軸トルク検出手段2 を、また、ペダルの
回転数を検出するために、ペダル軸にペダル回転数検出
手段3 を、さらに、走行速度を検出するために、前輪又
は後輪に速度検出手段4 を取付ける。そして、自転車A
で所定のコースを走行して、各検出手段2、3、4 のデータ
を入出力Ｉ／Ｆ6 を介して、記憶手段5 に入力する。す
なわち、制御手段8 は、予め設定されている一定時間
（例えば１秒）毎に、時間検出手段7 より得られる時間
情報、及び、軸トルク情報、ペダル回転数情報、速度情
報を検出し、記憶手段5 に図３に示すような形で記録を
残す。そのときのフローチャートは、図４に示す通りで
ある。

【００２９】このような実走行の自転車A の時間情報、
軸トルク情報、ペダル回転数情報、速度情報より、以下
のことがわかる。（１）時間と速度より、走行距離が計
算できる。（２）軸トルクと速度より、坂道かどうか等
が推定できる。軸トルクが０で速度がある場合は、平坦
路を惰性で走行しているか下り坂であり、軸トルクが大
で速度が遅ければ、上がり坂であり、速度が０の場合、
信号待ち等で停車していたことが考えられる。（３）実
際に走行した場合のこぐ人にかかる負荷のパターンがわ
かる。（４）ペダル回転数と速度でおおまかな減速比が
推定できる。

【００３０】次に、自転車型訓練機の制御装置1 を自転
車型訓練機B に接続した場合について図５に基づいて説
明する。まず、自転車型訓練機B の制御のインターバル
を、各検出手段2、3、4 の計測と同じ１秒に初期設定す
る。そして、インターバル毎に、記憶手段5 より、時間
データＳｉ、軸トルクデータＴｉ、ペダル回転数データ
Ｒｉ、速度データＶｉを読みだし、記憶手段5 のアドレ
スポインタを次のアドレスに更新する。次に、自転車型
訓練機B のペダル回転数ｒを、回転数検出装置10より検
出し、軸トルクをＴｉ×ｒ／Ｒｉに設定する。さらに、
インターバルを（初期設定）×Ｒｉ／ｒに設定するとと
もに、自転車型訓練機B の負荷を設定する。以下、同じ
ことを繰り返し、計測した実走行の自転車A の負荷パタ
ーンに応じて、自転車型訓練機B の負荷を制御する。な
お、速度データが０の場合は、信号待ち等の何らかの理
由で停止していたと考えられるので、ステップをスキッ
プして動作させる。また、演算時に０で割ることの無い
ようにチェックするとともに、負荷設定値およびインタ
ーバルに限界値を設定する。

【００３１】次に、本発明の第２実施例を図６乃至図10
に基づいて説明する。この実施例は、自転車型訓練機の
制御装置1 に実走行の自転車A の位置を計測する測位手
段21と、地図格納手段24と、自転車A の位置を表示する
表示する表示手段25を設けたものである。

【００３２】測位手段21は、ＧＰＳ（グローバル・ポジ
ショニング・システム）衛星からの電波を受信して、実
走行の自転車A の緯度、経度、及び時間を計測するもの
であり、ＧＰＳアンテナ22、ＧＰＳ受信機23より構成さ
れている。これにより、自転車A の時間毎の位置がわか
る。

【００３３】地図格納手段24は、実走行の自転車A が走
行する付近の地図をデータとして格納するものであり、
例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＩＣカードより構成されている。

【００３４】表示手段25は、地図格納手段24に格納され
ている地図を表示するとともに、測位手段21のデータに
基づいて自転車A の走行位置を地図上に表示するもので
あって、表示回路26とモニタ27より構成されている。

【００３５】なお、地図格納手段24と、モニタ27は、実
走行の自転車A に自転車型訓練機の制御装置1 を装着し
て走行する場合は、無くてもかまわない。また、時間検
出手段7 は、測位手段21に含まれる。

【００３６】次に、この自転車型訓練機の制御装置1 の
動作について説明する。まず、自転車型訓練機の制御装
置1 を実走行の自転車A に接続した場合について説明す
る。自転車A のペダル軸から軸トルクを検出するため
に、ペダル軸に軸トルク検出手段2 を、また、ペダルの
回転数を検出するために、ペダル軸にペダル回転数検出
手段3 を、さらに、走行速度を検出するために、前輪又
は後輪に速度検出手段4 を取付ける。そして、自転車A
で所定のコースを走行して、各検出手段2、3、4 のデータ
を入出力Ｉ／Ｆ6 を介して、記憶手段5 に入力するとと
もに、測位手段21により実走行の自転車A の緯度、経度
も記憶手段5 に入力する。すなわち、制御手段8 は、予
め設定されている一定時間（例えば１秒）毎に、軸トル
ク情報、ペダル回転数情報、速度情報を検出するととも
に、ＧＰＳアンテナ22を介してＧＰＳ受信機23で計測し
た位置情報、時間情報を検出し、記憶手段5 に図８に示
すような形で記録を残す。そのフローチャートは、図９
に示す通りである。

【００３７】次に、自転車型訓練機の制御装置1 を自転
車型訓練機B に接続した場合について図10に基づいて説
明する。まず、自転車型訓練機B の制御のインターバル
を、各検出手段2、3、4 の計測と同じ１秒に初期設定す
る。そして、インターバル毎に、記憶手段5 より、時間
データＳｉ、軸トルクデータＴｉ、ペダル回転数データ
Ｒｉ、速度データＶｉ、緯度データＮｉ、経度データＥ
ｉを読みだし、記憶手段5 のアドレスポインタを次のア
ドレスに更新する。次に、自転車型訓練機B のペダル回
転数ｒを、回転数検出装置10より検出し、軸トルクをＴ
ｉ×ｒ／Ｒｉに設定する。さらに、インターバルを（初
期設定）×Ｒｉ／ｒに設定するとともに、自転車型訓練
機B の負荷を設定する。また、ラップタイム、走行距離
等の表示をするとともに、緯度Ｎｉ、経度Ｅｉが含まれ
る地図を地図格納手段24より読み出し、地図及び走行位
置をモニタ27に表示する。以下、同じことを繰り返し、
計測した実走行の自転車A の負荷パターンに応じて、自
転車型訓練機B の負荷を制御するとともに、走行してい
る位置の表示をする。なお、速度データが０の場合は、
信号待ち等の何らかの理由で停止していたと考えられる
ので、スキップして動作させる。また、演算時に０で割
ることの無いようにチェックするとともに、負荷設定値
およびインターバルに限界値を設定する。

【００３８】なお、地図格納手段24による地図は、別に
無くてもかまわないが、ある方が位置がわかりやすい。

【００３９】次に、本発明の第３実施例を図11乃至図15
に基づいて説明する。この実施例は、自転車型訓練機の
制御装置1 に脈拍センサ30と、走行コースを区間分割す
る分割手段31を有する操作入力部32を設けたものであ
る。

【００４０】脈拍センサ30は、自転車型訓練機B の運動
者の脈拍を検出するものであって、耳たぶに装着する光
学式のものでも、心電を計測するものでもよい。

【００４１】操作入力部32は、測位手段21のデータより
構成される実走行の自転車A の走行コースを、区間に分
割設定するための分割手段31を有するものであって、図
12に示すように、区間設定等のメニューを開くためのメ
ニュースイッチ33、メニューの項目選択や、地図上のカ
ーソル等を移動させるための上下左右のカーソルスイッ
チ34、それらを入力確定させるための決定スイッチ35と
で構成される。

【００４２】次に、この自転車型訓練機の制御装置1 の
動作について説明する。まず、自転車型訓練機の制御装
置1 を実走行の自転車A に接続した場合については、第
２実施例と同じであるので、ここでは省略する。

【００４３】自転車型訓練機の制御装置1 を自転車型訓
練機B に接続した場合についてであるが、まず、コース
の区間分割は以下の手順で行う。操作入力部32のメニュ
ースイッチ33により区間分割メニューを選択するととも
に、測位手段21で計測した緯度、経度をもとに、実走行
したコースを地図格納手段24より読み出し、モニタ27上
にそのコースを図13のように表示する。そして、カーソ
ルスイッチ34、決定スイッチ35とにより分割点を設定す
る（図中の１〜７）。分割点が決まれば、各区間の距離
は地図上の計算で求めることができる。

【００４４】自転車型訓練機B で運動しているときの処
理は、第２実施例と略同様であるが、追加されるのは以
下のことである。設定区間をスタートしたら脈拍センサ
30からのデータを蓄積するとともに、区間タイムを計算
するタイマカウントを開始する。そして、地図上の想定
位置が区間分割点を通過したときに、それまでの区間を
走破するのに要した時間（区間タイム）と、その区間に
おける平均脈拍数、及び、最高脈拍数を計算により求
め、表示する。

【００４５】また、図15は別の表示の変形例であり、過
去の自転車型訓練機B での運動において、最短時間で走
破したときの区間タイム、区間の平均脈拍数、最高脈拍
数をバックアップＲＡＭ等で記憶しておき、その時のデ
ータと今回での運動での脈拍数、区間タイム、区間の平
均脈拍数、最高脈拍数を対比して表示している。これに
より、最高タイム時の状態との比較が行える。

【００４６】なお、この自転車型訓練機の制御装置は、
簡単に着脱ができるので、実走行の自転車に装着してい
ろいろなコースを走行することにより、自転車型訓練機
で必要に応じて走行コースを選択することができる。そ
の結果、運動者にとって退屈すること無く、実際のコー
スと同じ感覚で模擬走行ができる。

【００４７】

【発明の効果】請求項１記載の自転車型訓練機の制御装
置は、実走行と同じ負荷パターンに、自転車型訓練機の
負荷パターンを制御することができるため、あたかも実
走行しているかのような運動感覚で模擬走行ができるの
で、退屈することなく、また、実際に則した運動をする
ことができることにより、実際のコースにおもむいて走
行する必要がなくなる。

【００４８】また、請求項２記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項１記載の発明の効果に加えて、表示手
段で走行位置が表示されるため、視覚でもって実走行感
覚を実感できるので、さらに退屈することなく運動をす
ることができる。

【００４９】また、請求項３記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項２記載の発明の効果に加えて、地図上
に走行位置が表示されるため、さらに具体的に視覚でも
って実走行感覚を実感できるので、より一層退屈するこ
となく運動をすることができる。

【００５０】また、請求項４記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項２又は３記載の発明の効果に加えて、
区間毎の走破タイムが表示されるため、運動のペースが
つかめるとともに、目標達成の意欲が増すので、体力の
維持、向上、及び、記録の向上が図りやすい。

【００５１】また、請求項５記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項４記載の発明の効果に加えて、区間平
均脈拍数が表示されるため、運動者の体力に応じた運動
をすることができるので、マイペースで運動をすること
ができる。

【００５２】また、請求項６記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項４又は５記載の発明の効果に加えて、
過去で最も短時間で全区間を走破したときの区間走破時
間が表示されるため、運動のペースの参考となるととも
に、さらに目標達成の意欲が増すので、さらに体力の維
持、向上、及び、記録の向上が図りやすい。

【００５３】また、請求項７記載の自転車型訓練機の制
御装置は、請求項５又は６記載の発明の効果に加えて、
過去で最も短時間で全区間を走破したときの区間平均脈
拍数が表示されるため、さらに運動者の体力に応じた運
動をすることができるので、健康にとってよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す自転車型訓練機の制
御装置を、実走行の自転車に装着したときのブロック図
である。

【図２】その自転車型訓練機の制御装置を、自転車型訓
練機に装着したときのブロック図である。

【図３】その記憶手段のメモリ内容である。

【図４】その自転車型訓練機の制御装置を、実走行の自
転車に装着したときのフローチャートである。

【図５】その自転車型訓練機の制御装置を、自転車型訓
練機に装着したときのフローチャートである。

【図６】本発明の第２実施例を示す自転車型訓練機の制
御装置を、実走行の自転車に装着したときのブロック図
である。

【図７】その自転車型訓練機の制御装置を、自転車型訓
練機に装着したときのブロック図である。

【図８】その記憶手段のメモリ内容である。

【図９】その自転車型訓練機の制御装置を、実走行の自
転車に装着したときのフローチャートである。

【図10】その自転車型訓練機の制御装置を、自転車型訓
練機に装着したときのフローチャートである。

【図11】本発明の第３実施例を示す自転車型訓練機の制
御装置を、自転車型訓練機に装着したときのブロック図
である。

【図12】その操作入力部の正面図である。

【図13】そのモニタでの表示である。

【図14】そのモニタでの別の表示である。

【図15】本発明の第３実施例の変形例を示すモニタでの
表示である。

【図16】本発明の従来例を示す自転車型訓練機の制御装
置のブロック図である。

【符号の説明】

A 実走行の自転車 B 自転車型訓練機 1 自転車型訓練機の制御装置 2 軸トルク検出手段 3 ペダル回転数検出手段 4 速度検出手段 5 記憶手段 7 時間検出手段 8 制御手段 21 測位手段 24 地図格納手段 25 表示手段 30 脈拍センサ 31 分割手段 32 操作入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実走行の自転車のペダルの軸トルクを
計測する軸トルク検出手段と、該ペダルの回転数を計測
するペダル回転数検出手段と、該走行速度を計測する速
度検出手段と、該走行時間を計測する時間検出手段と、
各検出手段のデータを記憶保持する記憶手段と、自転車
型訓練機の負荷パターンを記憶手段のデータに基づいて
変化させる制御手段と、を具備することを特徴とする自
転車型訓練機の制御装置。
【請求項２】ＧＰＳ衛星からの電波を受信して実走
行の自転車の緯度、経度を計測する測位手段を設けて、
前記記憶手段にそのデータを記憶保持するとともに、測
位手段のデータに基づいて走行位置を表示する表示手段
を設けたことを特徴とする請求項１記載の自転車型訓練
機の制御装置。
【請求項３】地図情報が格納されている地図格納手
段を設け、前記表示手段に、地図格納手段に基づいて走
行位置を示す地図を表示したことを特徴とする請求項２
記載の自転車型訓練機の制御装置。
【請求項４】測位手段のデータに基づいて実走行の
自転車の走行コースを区間に分割設定する分割手段を設
けるとともに、前記表示手段に、時間検出手段より算出
する区間の走破タイムを表示したことを特徴とする請求
項２又は３記載の自転車型訓練機の制御装置。
【請求項５】自転車型訓練機の運動者の脈拍を検出
する脈拍センサを設けるとともに、前記表示手段に、区
間平均脈拍数を表示したことを特徴とする請求項４記載
の自転車型訓練機の制御装置。
【請求項６】自転車型訓練機の運動者が、過去で最
も短時間で全区間を走破したときの区間走破時間を記憶
手段に記憶保持するとともに、前記表示手段に、その区
間走破時間を表示したことを特徴とする請求項４又は５
記載の自転車型訓練機の制御装置。
【請求項７】自転車型訓練機の運動者が、過去で最
も短時間で全区間を走破したときの区間平均脈拍数を記
憶手段に記憶保持するとともに、前記表示手段に、その
区間平均脈拍数を表示したことを特徴とする請求項５又
は６記載の自転車型訓練機の制御装置。