CN103732296A

CN103732296A - 训练装置

Info

Publication number: CN103732296A
Application number: CN201280039562.6A
Authority: CN
Inventors: 秋场猛
Original assignee: System Instruments Co Ltd
Current assignee: System Instruments Co Ltd
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2032-04-11
Also published as: KR101580065B1; EP2837409B1; US20140113261A1; JPWO2013153635A1; JP5756230B2; CN103732296B; DK2837409T3; EP2837409A4; EP2837409A1; US9251718B2; WO2013153635A1; KR20140024047A

Abstract

本发明提供具有评价负荷的合适程度的功能的训练装置。训练装置具有训练机、检测单元、运算单元。训练机具有随着训练动作而进行位移的位移部以及用于在训练动作中对训练实施者施加负荷的负荷生成部。检测单元检测位移部的位移。运算单元在时间轴上，针对多个波形，至少一个个取得由检测部检测出的位移中包含的一个训练动作单位的波形所具有的固有值，针对多个取得的固有值，对偏差、变化的趋势以及与规定值的偏离中的至少一个进行评价。运算单元根据其评价，执行如下动作中的至少一个：控制负荷生成部；计算对负荷生成部设定的负荷值；以及报知评价结果。

Description

训练装置

技术领域

本发明涉及训练装置。

背景技术

以往，例如如日本特开2011-143266号公报中所公开的那样，已知有如下装置：其具有评价训练实施者的运动的功能，以有助于为了提高身体能力等特定目的而进行训练。在该公报中，具体而言，公开了身体感觉运动综合评价训练系统，公开了具有评价身体能力中尤其是运动感觉的功能的装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-143266号公报

专利文献2：日本特开2005-328926号公报

专利文献3：日本特开2009-45236号公报

专利文献4：日本特开2011-67319号公报

发明内容

发明要解决的问题

在进行训练时，根据其目的，在多数情况下使用各种训练装置（训练机）。以下，在记作“训练”的情况中，包含高龄者或者病后康复等的各种训练。实施训练的状况多种多样，在包含健康者和运动选手的肌力训练、高龄者护理预防或者病后康复等的各种情况中，为了达到各种目的而实施训练。

为了高效地实施肌力训练，在训练装置中，需要对训练实施者施加合适的负荷，并持续地实施规定的运动。如果负荷过重，则不能实施合适的训练动作，如果负荷过轻，则不能得到期望的训练效果。出于这样的观点，尤其是在进行康复等的现场，教练等在对训练实施者本人（康复对象）的运动进行目视观察等的同时，实现与本人的交流，教练等综合考虑包含其表情等在内的状况，调节负荷的轻重。但是，在这样的情况下，教练等的负担增大，而且，即使试图进行运动观察和交流等，受限于教练等个人的力量，观察精度和负荷调节的妥当性判断是有限的。

本发明是为了解决上述这样的问题而完成的，目的在于提供具有评价负荷的合适程度的功能的训练装置。

用于解决问题的手段

本发明的训练装置具有训练机、检测单元和运算单元。训练机具有随着训练动作而位移的位移部以及用于在所述训练动作中对训练实施者施加负荷的负荷生成部。检测单元检测所述位移部的位移。运算单元在时间轴上，针对多个波形，至少一个个取得由所述检测部检测出的所述位移中包含的一个训练动作单位的波形所具有的固有值，针对多个取得的所述固有值，对偏差、变化的趋势以及与规定值的偏离中的至少一个进行评价。运算单元根据其评价，执行如下动作中的至少一个：控制所述负荷生成部；计算对所述负荷生成部设定的负荷值；以及报知所述评价结果。

作为上述本发明的一个优选方式，所述运算单元包含峰值点确定单元和计算单元。峰值点确定单元针对多个所述波形中的各个波形，将峰值点，确定为所述固有值，其中该峰值点是位移坐标成分成为最大值的点。计算单元根据在位移坐标中观察到的多个所述峰值点的偏差的大小、多个所述峰值点的增减趋势、以及多个所述峰值点与规定的位移之间的差分中的至少一个，来控制所述负荷生成部或者计算应该对所述负荷生成部设定的负荷值。

作为上述本发明另一优选方式，训练装置还具有单位波形评价单元。单位波形评价单元根据由所述检测部检测出的所述位移中包含的一个训练动作单位的一个波形的形状，来控制所述运算单元的所述负荷生成部、或者对所述运算单元计算出的应该对所述负荷生成部设定的负荷值进行计算。所述运算单元包含如下单元，该单元在所述运算单元的控制内容或者负荷值的内容中算入所述单位波形评价单元的控制内容或者负荷值的内容，来控制所述负荷生成部或者计算对所述负荷生成部设定的负荷值。

作为上述本发明的又一优选方式，所述单位波形评价单元包含对称性判定单元和模式判定单元。对称性判定单元判定所述一个波形的对称性是否低于规定程度。模式判定单元在通过所述判定单元计算出对称性低的波形的情况下，判定所述对称性低的波形是否与规定模式一致或者是否近似到规定程度以上。训练装置还具有输出单元，该输出单元在所述对称性低的波形与所述规定模式一致或者近似到规定程度以上的情况下，输出规定的信号。

发明效果

根据本发明，能够根据一个训练动作单位的波形之间的关系，来评价负荷的合适程度。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式1的训练装置的系统结构的图。

图2用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图3用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图4用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图5用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图6用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图7用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图8用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图9用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图10用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图11用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图12用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图13用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。

图14是本发明的实施方式中训练装置10的运算装置20执行的子程序的流程图。

具体实施方式

实施方式的装置的结构.

图1是示出本发明的实施方式1的训练装置的系统结构的图。在图1中，实施训练的用户2也一起示出。本实施方式的训练装置10具有肌力训练机12。肌力训练机12能够进行所谓腿部推举，并具有腿部推举时用户2固定脚的可动部16。腿部推举是伸展膝部的运动，能够强化下肢整体的肌力，改善站立、行走、坐下等基本动作所需要的肌力。

训练装置10具有运算装置20。在运算装置20中内置有CPU（中央运算处理装置）、ROM、RAM等存储设备、以及负责与各装置的信号输入/输出的输入/输出接口。运动状况检测器22与运动负荷变更装置28连接，并与存储装置26连接。运算装置20能够执行预先保存在存储装置26内的运动状况分析用运算程序。运算装置20能够接收来自运动状况检测器22的信号，通过与存储装置26的协作，执行该运动状况分析用运算程序，并将运动状况的分析结果以数据库的方式保存到存储装置26内的规定的地址。存储装置26可以包含HDD等大容量存储设备。

运动状况检测器22检测用户2在肌力训练机12进行训练时的、用户2的训练动作的状况。具体而言，在肌力训练机12中安装有用于检测可动部16的位置的编码器22a。编码器22a输出表示与可动部16的位置相应地成比例地增大的值的输出信号。编码器22a的输出信号被提供到编码器信号检测器22b。

编码器信号检测器22b包含对编码器22a的输出信号进行采样的采样电路。在本实施方式中，以50毫秒周期实施输出信号的取入。编码器信号检测器22b存储有将该输出信号与距离对应起来的函数，能够根据该函数，计算距离L。由此，运动状况检测器22接收来自编码器22a的电信号，能够检测与可动部16的移动相关的信息（以图1的纸面左右方向为轴的位置、位移、位移速度等）。另外，运动状况检测器22可以利用日本特开2011-67319号公报中所记载的、肌力训练机械的运动状况检测装置的结构。

运动负荷变更装置28作为用于调节肌力训练机12的腿部推举动作的负荷（具体而言，阻碍训练实施中的可动部16的位移的负荷）的负荷生成部发挥作用。运动负荷变更装置28可以搭载多个杠铃29作为负荷杠铃（可以具有多个相同的负荷杠铃，也可以各具有规定数量的不同重量的负荷杠铃）。杠铃29与可动部16连结。通过该连结，与在当前时刻设定的杠铃29的重量对应的负荷被赋予给可动部16，成为腿部推举动作的负荷。运动负荷变更装置28根据与所指示的负荷的大小相应地预先确定的负荷杠铃的选择模式，组合这些多个负荷杠铃，来实现由来自运算装置20的控制信号指定的负荷。

由此，用户2和其它辅助者不需要负荷调节作业，能够通过运算装置20的控制而自动进行负荷的调节。另外，优选的是，运动负荷变更装置28可以搭载日本特开2009-45236号公报所记载的肌力训练用负荷赋予装置的结构。此外，用于生成负荷的装置，不限于杠铃调节这样的机械机制。可以使用液压式、电磁式、使用其它各种物理原理来产生阻力的装置，来对可动部16施加负荷。

训练装置10具有输入部30和显示部32。输入部30与运算装置20连接。具体而言，显示部32是由液晶面板等构成的显示器装置，输出运算装置20的运动状况分析结果。此外，显示部32和输入部30可以作为触摸面板显示器等而一体地构成。

实施方式的装置的判定和控制动作.

［分析基本数据］

图2～图13用于说明本发明的实施方式的、基于运动状况的负荷控制技术的图。如上所述，本实施方式的训练装置10是用于进行腿部推举的装置。

训练装置10的用户2反复进行伸脚后收缩脚这样的一个单位的动作。通过该一个单位的动作，编码器22a的输出信号的值增大一定期间，然后转为减少。图2是将其在距离L与时间t的二维平面上进行图示的结果。在图2中，作为理想的方式，描述了三角波形，但是由于是人类的动作，因此实际上是损失了一定程度的对称性的曲线波形。

如图2和图3所示，伴随用户2的腿部推举动作，描绘出如下波形：从运动开始位置（L＝0）起，距离L增大到一定的最大值，然后减少而恢复到原来的值。以下，在腿部推举的一个往复动作单位中，设距离L因伸展脚而增大的期间为时间T₁，设距离L因收缩脚而减少的期间为时间T₂。在本实施方式中，作为一例，设定如下前提：去程（伸展）花费4秒，回程（收缩）花费4秒而进行腿部推举的往复运动。将各个三角波形的最大值称作顶点P，将第1次的往复运动的顶点称作P1，将第2次的往复运动的顶点称作P2，…，将第n次的往复运动的顶点称作Pn。其中，n是正整数。

训练装置10通过使运算装置20执行下述的处理（1）和处理（2），能够判定当前的杠铃29的负荷是否合适。各处理的内容作为程序存储在存储装置26中。

处理（1）是根据多个顶点P的关系判定负荷的妥当性的处理。

处理（2）是根据一个波形的对称性等判定负荷的妥当性的处理。

此外，在以下叙述的分析方法和运算处理（判定处理）中，为了进行评价，使用了“规定值”。该规定值通常针对各种分析方法和各种处理使用不同的值，如果可能，也可以在多个分析方法、处理之间共用规定值。

［根据多个顶点P的关系，判定负荷的妥当性的处理］

图4～图9是用于说明在本实施方式中运算装置20所执行的负荷妥当性判定处理的处理内容的图。在本实施方式中，在多个三角波形的顶点P1、P2、…Pn中，利用了规定个数的顶点，根据这些顶点的位置关系，进行负荷妥当性的判定。具体而言，在本实施方式中，将图4等中所示的6个波形的各自的顶点的位置关系用于判定。

可以通过监视编码器22a的输出来进行顶点P的提取。即，如图2所示，在去程与回程之间，距离L的增大与减少发生切换，因此可以提取该切换点作为顶点P。即，顶点P是往复运动距离L在轴上的折返位置。

此外，在本实施方式中，在分析中使用了6个顶点P，在分析中使用的顶点P的个数只要在2个以上即可，而且也可以是多于6。

在本实施方式中，使用下述内容作为分析方法。

（分析方法1）

分析多个顶点P的偏差。即，分析距离L的轴上的折返位置的偏差。例如可以根据平均偏差的大小来进行偏差的评价。顶点P的偏差（折返位置的偏差）越小，即顶点P的距离轴向成分的值越一致，则认为负荷越妥当。此外，也可以是，顶点P的位置越靠近设定的规定的折返位置L1，则判定为负荷越妥当。

在图4所示的波形的情况下，多次的折返位置（顶点P的距离方向成分）几乎接近水平状态，任意一个顶点P均接近设定的折返位置（距离L1）。因此，在图4的情况下，判定为负荷合适，不进行负荷变更。另一方面，如图6所示，在折返位置（顶点P）不规则而散乱分布的情况下，判断为负荷较重，在下次以后的训练开始时，减轻负荷。具体而言，如图6所示，在平均偏差的大小大于规定值的情况下，判断为负荷较重。

（分析方法2）

此处，将为了体现多个顶点P全体而作成的直线、折线、曲线均称作“峰值线”。在本实施方式中，设峰值线为连接多个顶点P之间而作成的线。但是，本发明不限于此，也可以是对多个顶点P应用最小平方法等而作成的线，或者通过直线或者曲线对多个顶点P进行拟合而作成的线。

在图5中，折返位置（顶点P的距离方向成分）随着时间经过而逐渐增大，峰值线成为朝向右斜上方升高的倾斜。并且，最终到达规定的折返位置（L1）。这样的模式虽然不能说是进行了合适的训练动作，但是由于难以确定其因素，因此在当前时刻不进行负荷的变更。通过判定峰值线的斜率是否表示增大（正值）、以及判定其斜率是否在规定值以上，即可判定出是否符合图5的情况。

在图7中，折返位置（顶点P的距离方向成分）随着时间经过而逐渐减少，峰值线成为朝向右斜下方降低的倾斜。在该情况下，可以认为当前的负荷对用户2较重，是不合适的。因此，在下次以后的训练开始时，减轻负荷。通过判定峰值线的斜率是否减少（负值）、以及判定该负值是否小于规定值，即可判定出是否符合图7的情况。

（分析方法3）

在图8中，折返位置（顶点P的距离方向成分）开始是上升情况，但是从中途起成为下降的情况，使得峰值线具有山的形状。这被认为是由于过载而使用户2变得疲劳所导致的，因此判定为负荷较重。因此，下次以后的训练开始时减轻负荷。通过判定峰值线的斜率是否具有增大（正值）和减少（负值）这两方、以及判定该正值的绝对值和负值的绝对值分别是否为规定值以上，即可判定出是否符合图8的情况。

（分析方法4）

图9示出检测出由于距离L1的设定错误等而使得整体的行程变短的状态。在该情况下，无法进行基于距离L1的评价，因此，再次设定该L1（在图9的情况下，设定为更小的值）。不变更负荷。通过判定峰值线与距离L1的平均距离是否大于规定值以上，即可判定出是否符合图9的情况。

（另一分析方法）

除了上述分析方法，也可以求出“行程的平均值”，与规定值进行比较，来判断负荷的妥当性。此外，也可以将“折返位置的最大值与最小值之差（即，顶点P的最大值与最小值之间的差）”与规定值进行比较，其最大值与最小值之差越小，则判断为负荷越妥当。此外，也可以在多个三角波形之间，尤其是在相邻的两个三角波形之间，取得顶点P的差分，将“该差的大小”与规定量进行比较，两个顶点P的差分越小，则判断为负荷越妥当。此外，也可以将“峰值线的斜率的大小”与规定斜率进行比较，该斜率越小，则判断为负荷越妥当。也可以将“折返位置相对于规定位置的差分的大小”与规定值进行比较。

通过上述分析方法得到的分析结果可以作为用于量化地表示负荷的妥当性的“妥当性参数”来进行计算。例如，在上述各分析方法，说明了分别与规定值进行比较的处理，但是也可以计算与规定值的差分，根据规定规则（例如比例关系），进行该差分与妥当性参数的计算。在设定为该妥当性参数的值越大则负荷越妥当这样的规则的情况下，设为偏差的值等越小则妥当性参数的值越大来进行计算即可。

［根据一个波形的对称性等判定负荷的妥当性的处理］

在本实施方式中，除了上述“根据多个顶点P的关系判定负荷的妥当性的处理”以外，附带执行下述处理。由此，在仅靠上述“根据多个顶点P的关系判定负荷的妥当性的处理”难以判断的情况下，得到最终的结论，或者更高精度地进行妥当性的判断。

图10是示出在本实施方式中与训练装置10实施的运动时间对应的负荷的妥当性评价的一例的图。如上所述，在本实施方式中，设想进行腿部推举的去程为4秒且回程为4秒的往复运动。在图10的（a）中，去程是2秒，比设想的4秒短2秒左右。相反，在图10的（b）中，去程是7秒，比设想的4秒长正3秒左右。在该情况下，如图10的（b）的结果那样，与作为基准的4秒的偏离较大，因此得到如下结论：与图10的（a）相比，负荷的妥当性相对较低，变更负荷的必要性较高。因此，可以根据这样的去程与回程之间的时间关系，来进行分析。

即，运算装置20可以执行运动时间判定处理。该运动时间判定处理是如下处理：将去程时间和回程时间分别与基准时间进行比较，相对于基准时间的偏离越大，则判定为负荷越不妥当。运动时间判定处理的计算程序预先存储在存储装置26中。

图11是示出在本实施方式中训练装置10实施的与运动时间对应的负荷的妥当性评价的一例的图。在本实施方式中，将训练动作的运动速度作为负荷妥当性评价的判定要素。尤其是，在本实施方式中，训练动作中的运动速度的变化越小，则判断为负荷越妥当。根据图11所示的波形可知，以速度V1、V2、V3这样的不同的速度（即距离/时间）实施了训练动作。与图2和图3所示的波形相比，在图2和图3中速度固定，在去程和回程，斜率分别固定。

在此，运算装置20可以执行速度判定处理。该速度判定处理是如下处理：根据距离与时间的关系计算速度，在速度V1、V2、V3这样计算出不同的速度的情况下，如果这些各速度的大小的差异在规定值范围内，则进行判定为负荷妥当的判定。速度判定处理的计算程序预先存储在存储装置26中。

图12在是示出在本实施方式中训练装置10实施的与运动时间对应的负荷的妥当性评价的一例的图。在本实施方式中，将训练动作的平稳程度（顺畅程度）作为负荷妥当性评价的判定要素。尤其是，在本实施方式中，训练动作中的平稳程度越高，则判断为负荷越妥当。已知，图12所示的波形平稳程度较低。与图2和图3所示的波形相比，在图2和图3中，是直线的波形，在去程和回程中平稳程度分别较高。

因此，运算装置20可以执行平稳判定处理。该平稳判定处理是如下处理：执行定量地评价波形的平稳程度的大小的各种公知的计算程序，如果计算出的平稳程度的值在规定值范围内，则进行判定为负荷妥当的判定。例如，可以进行平稳的基准直线与实际检测出的阶梯的凹凸的各顶点之间的偏差大小（例如平均值）是否小于规定值等的判定。平稳判定处理的计算程序预先存储在存储装置26中。

图13是示出在本实施方式中训练装置10实施的与运动时间对应的负荷的妥当性评价的一例的图。在本实施方式中，将一个训练动作单位的波形的对称性作为负荷妥当性评价的判定要素。尤其是，在本实施方式中，一个训练动作单位的波形在去程和回程越接近线对称的形状，则判断为负荷越妥当。关于这一点，与图2、图3和图11所示的波形相比，图13所示的波形对称性低。在图2和图3中是完全线对称的三角波形，是去程和回程的斜率一致的等腰三角形。与此相对，图13所示的波形，在去程部分和回程部分是非对称的。

在此，运算装置20可以执行对称性判定处理。该对称性判定处理是如下处理：其包含对波形的去程部分和回程部分进行比较并计算它们的偏离量的计算处理，该偏离量越小，则判定为对称性越高，如果例如偏离量在规定值范围内，则进行判定为负荷妥当的判定。对称性判定处理的计算程序预先存储在存储装置26中。

在上述运动时间判定处理、速度判定处理、平稳判定处理、对称性判定处理的各个处理中，在判定为负荷妥当的情况下，将负荷的值保存为固定值。另一方面，在它们之间判定为负荷不妥当的情况下，例如可以通过多数决定法或者适当进行加权，来最终得到负荷是否妥当的结论。

在得到负荷不妥当这样的结论的情况下，可以综合在各个处理中导出的负荷增量和负荷减量的结论，例如根据多数决定法、平均值、赋予加权等，使运算装置20执行计算最终的负荷调整量的处理。此外，也可以同样地计算负荷的妥当性参数。

［分析结果的利用］

（负荷控制和负荷自动控制模式）

在通过上述各分析方法进行了负荷的妥当性判定后，将其判定结果用于运动负荷变更装置28的实际的负荷控制。作为利用方式，如果判定为负荷妥当（合适），则以相同的负荷继续训练，也可以在下次以后以相同负荷开始训练。另一方面，如果判定为负荷不妥当，可以在下次以后的训练开始时的负荷设定时，自动进行变更（根据规定规则，增大或者减少）。自动变更负荷的模式也称作“负荷自动控制模式”。

在判定为当前的负荷不妥当并且判定为当前的负荷较重的情况下，运算装置20以减小此后的负荷的方式计算下次以后的负荷。相反，在判定为当前的负荷不妥当并且判定为当前的负荷较轻的情况下，运算装置20以增大以后的负荷计算下次以后的负荷。此外，在负荷的变更量或者目标值的确定中，可以针对一次的增大、减少分别设定固定量，或者以具有与妥当性参数的值成比例的关系的方式进行计算。

此外，在多个分析算法的分析结果（是否妥当，负荷增加或者下降）不一致而发生对立的情况下，可以通过多数决定法或赋予加权，使运算装置20执行得出最终结论的调整处理。

（问卷模式）

在上述说明中，说明了自动地调节负荷值这样的方式。但是，训练装置10也可以不进行负荷的自动调节。即，作为由上述分析方法得到的分析结果的利用方式，可以只是在显示部32中显示分析结果，或者，只是将其反映到作为负荷设定的候选的负荷设定值的计算处理中。

通过显示分析结果，交由教练等或者交由用户2自己来进行对分析结果进行怎样的处理的判断，例如进行维持、增大、降低负荷的最终判断。此外，可以交由用户2任意确定是否使用计算出的负荷设定值作为候选。用户2可以从输入部30输入是否接受基于该判定结果进行的负荷设定值（负荷变更）。这是一种问卷。

在这样的问卷模式，也能够使用评价负荷的合适程度的功能，来减轻教练等的负担，从而以较小的负担，客观且高精度地进行负荷调节的妥当性判断。

此外，关于分析结果的显示，例如可以在显示部32中显示“合适”、“艰难”、“轻松”这样的文字等。运算装置20执行分别在显示部32中显示如下内容的处理：在判定为负荷妥当的情况下显示“合适”；在判定为应该减小负荷的情况下显示“艰难”；在判定为应该增加负荷的情况下显示“轻松”。

此外，关于训练装置10以“负荷自动调节模式”和“问卷模式”中的任意模式进行动作，可以切换为手动切换或能够通过自动切换来进行切换。此外，即使在负荷的自动调节模式下，也可以进行分析结果的显示。

实施方式的装置的具体处理.

图14是在本发明的实施方式中，训练装置10的运算装置20执行的子程序的流程图。

在图14的子程序中，首先，运算装置20执行判定本次训练是否是初次的处理（步骤S100）。该处理可以是：事先在存储装置26中设置表，将保存训练历史的处理存储起来，在步骤S100中，执行判定该表中是否存在过去的训练历史的处理。在没有训练历史的情况下，判定为初次。此外，在训练历史中，可以包含训练日期、用户2的ID、训练内容（负荷值，腿部推举次数，时间，其它内容）等。

当在步骤S100中判定为初次的情况下，运算装置20执行如下处理：向运动负荷变更装置28发出用于组合杠铃29来实现初始设定的负荷（规定值）的控制信号（步骤S102）。

当在步骤S100中判定为不是初次的情况下，运算装置20执行参照上次的分析结果的处理（步骤S120）。在本实施方式中，假设在存储装置26内，设置有存储上次的分析结果的“分析结果存储区域”。在该步骤中，运算装置20参照该分析结果存储区域。在该分析结果存储区域中，保存后述的步骤S112的运动信息分析处理的结果。

接下来，运算装置20根据上次的分析结果，执行判定是否需要负荷变更的处理（步骤S122）。在该步骤S122中，运算装置20参照分析结果存储区域。根据后述的步骤S112的运动信息分析处理的处理结果，确定是否需要负荷变更的判定结果。

当在步骤S122中判定为不需要负荷变更的情况下，运算装置20执行如下处理：向运动负荷变更装置28发出控制信号，实现与训练历史中保存的上次训练中的负荷相同的负荷的杠铃29的组合。

当在步骤S122中判定为需要负荷变更的情况下，运算装置20执行如下处理：向运动负荷变更装置28发出控制信号，以设置成比上次重或者轻的负荷（步骤S124）。运算装置20在该步骤中，参照该分析结果存储区域。根据后述的步骤S112的运动信息分析处理的处理结果，来确定是设为比上次重的负荷还是设为比上次轻的负荷。

接下来，运算装置20执行向用户2报知已完成运动开始准备的处理（例如在显示部32中显示能够开始运动），并执行开始信息收集的处理（步骤S104）。具体而言，开始信息收集的处理是指如下处理：在运动状况检测器22中，开始编码器22a的输出信号的采样。在步骤S104后，用户2开始运动。

接下来，运算装置20执行运动信息收集的处理（步骤S106）。在该处理中，以50毫秒周期实施编码器22a的输出信号的取入。在该期间，用户2根据预先确定的训练安排，实施腿部推举。

接下来，运算装置20执行运动是否结束的判定处理（步骤S108）。在该步骤中，例如实施如下判定：判定在输入部30中是否有运动结束操作；在存在关于本次的训练预定的输入信息的情况下，判定到目前为止的运动次数是否达到了基于该输入信息的腿部推举往复动作次数。在判定为运动没有结束的情况下，处理循环到步骤S106，继续进行短周期的连续数据取入。

在步骤S108中判定为运动结束的情况下，运算装置20执行结束信息收集的处理（步骤S110）。

接下来，运算装置20执行用于进行运动信息分析的处理（步骤S112）。在该步骤中，运算装置20根据在上述“实施方式的装置的判定和控制的动作”中说明的（1）根据多个顶点P的关系判定负荷的妥当性的处理和（2）一个波形的对称性等，来执行判定负荷的妥当性的处理。通过该处理，如上述那样，将是否需要负荷变更的信息以及如果需要负荷变更的话是比上次重的负荷还是比上次轻的负荷的信息存储在存储装置26的“分析结果存储区域”中。

接下来，运算装置20执行结果输出处理（步骤S114）。在该步骤中，运算装置20根据步骤S112的分析结果，在显示部32中显示“合适”、“艰难”、“轻松”这样的文字等。

接下来，运算装置20执行下次的负荷确定和保存的处理（步骤S116）。在该步骤中，根据步骤S112的分析结果，确定是否将下次的负荷设成“分析结果存储区域”中存储的内容那样。

如果是负荷自动控制模式，则直接反映步骤S112的分析结果。另一方面，如果是问卷模式，可以在步骤S114中执行提醒向输入部30进行信息输入的处理（例如在显示部32中显示“等待输入问卷回答”等的处理），根据对输入部30的输入操作，最终确定下次的负荷。即，即使在显示部32中进行了“艰难”或者“轻松”这样的显示，在对输入部30输入了“合适”的情况下，也可以将下次的负荷设定为与本次负荷相同。然后，结束本次子程序。

实施方式的装置的变形例.

（神经系统异常等的判别处理）

此外，图13示出了负荷不妥当这样的情况下的一个类型，图13所示的波形是作为在用户2具有神经系统损伤等情况下得到的波形的典型波形中的一个。在图13所示的波形中，在去程中，首先速度以V1增大，接下来速度以V2（其中，V1＜V2）急剧增大，接下来，以速度V3（其中，V3＜V2）平缓地增大。然后，在回程中，以速度V4（其中，V4的绝对值大于V3的绝对值）减小，接着，以速度V5（其中，V5的绝对值大于V4的绝对值）更急剧地减小，然后以速度V6（其中V6的绝对值小于V5的绝对值）平缓地减小。此外，去程的波形的积分值（面积S1）大于回程的波形的积分值（面积S2）。此外，与去程部分的波形相比，回程部分的波形具有朝纸面上方尖出的形状。

在此，运算装置20在计算出对称性低的波形的情况下，可以进一步判定其波形是否与图13所示的规定模式一致（或者有意地近似）。在一致（或者有意地近似）的情况下，可以示出疑似神经系统等异常这样的分析结果。或者，可以示出有可能因负荷以外的因素而在训练中产生异常的这样的分析结果。

关于其具体判定处理，例如使运算装置20执行后续处理（A）、（B）、（C）中的至少一个即可。

处理（A）是进行是否符合上述V1～V6的关系的判定的处理。

处理（B）是进行是否符合面积S1、S2的关系的判定的处理。

处理（C）是如下处理：与预先取得的神经系统异常用户的波形之间进行拟合，进行其近似度（匹配程度）是否为规定百分比以上的判定。

在这样的情况下，运算装置20可以执行如下处理：在显示部32中显示表示由于负荷以外的因素而发生训练异常的“特定异常输出值”等，来进行报知；或者，记录到存储装置26内的训练历史表中。

此外，上述“神经系统异常等的判别处理”可以与在实施方式的“实施方式的装置的判定和控制的动作”中说明的（1）和（2）的处理一起使用，也可以另外单独使用。

在另外单独使用的情况下，该训练装置具有肌力训练机12、运动状况检测器22、运算装置20和存储装置26。并且，运算装置20在计算出对称性低的波形的情况下，进一步执行判定其对称性的比较是否与图13所示的规定模式一致（或者有意义地近似）的处理。在一致（或者有意地近似）的情况下，输出表示疑似神经系统等异常这样的分析结果，或者输出表示有可能由于负荷以外的因素而在训练中发生异常这样的分析结果的输出信号。根据该输出信号，可以向显示部32进行显示或者进行外部报知，在该情况下，也可以与负荷的分析结果无关地，实施不进行负荷变更这样的负荷变更停止处理。

此外，在上述说明中，说明了判别“因负荷引起的不适当的动作”和“神经系统异常”的判别处理（神经系统异常等判别处理）。此处，神经系统异常的症状被认为是由于筋肉异常（肌肉拉伤等）、骨骼异常（应力性骨折等）、关节异常（关节面错位等）而产生的。因此，可以提供上述判别处理，作为判定有无关于这些筋肉、骨骼、关节的异常的判定处理（筋肉等异常判定处理）。

（各波形的固有值）

在实施方式中，针对从编码器22a的输出信号中得到的多个波形的每一个，确定位移坐标成分成为最大值的顶点P1、P2、…Pn。利用该多个顶点P的值，进行负荷的妥当性的分析。但是，本发明不限于使用顶点P方式。也可以是，在时间轴上，针对多个波形，至少1个个取得一个训练动作单位的波形具有的“固有值”，针对多个取得的固有值，对偏差、变化的趋势以及与规定值的偏离中的至少一个进行评价。

关于该固有值，例如可以是各波形的积分值（面积）、一个波形的长度、波形的上升角度、波形的顶点P位置的内角、表示通过拟合等求出的波形形状的参数。这些固有值分别与距离L的轴向位置（折返位置，行程）具有相关性，或者与训练动作一个往复所需的时间（即T₁与T₂的合计时间，三角波形的底边的长度）具有相关性。因此，这些固有值也能够与顶点P同样地，作为表示折返位置等的偏差或增减趋势等的指标来利用。可以使用这些固有值，评价各个一个训练动作单位的波形之间的关系（偏差和趋势），进行负荷的妥当性判断。

（训练运动的种类）

另外，在实施方式中，作为通过训练装置10实施的训练动作，选择了腿部推举。但是，本发明并不限定于此。例如，本发明也可以应用于髋关节外展、划动、前腿肌伸展这样的各种训练动作的训练装置。在实施锻炼上半身的肌力的各种训练，以及在四肢运动的康复中，规则地活动腕、肩、肘、手腕、指、其它上半身、下半身的各种部位来实施训练的训练装置中，也可以应用本发明。

即，在上述实施方式中，将根据可动部16的位置而在其位置（从开始点起的距离）与时间的二维平面上描绘出的波形作为对象，来进行基于多个顶点P的分析或者基于一个波形的分析。如果是腿部推举这样的单纯的往复运动，则确定一个距离方向的轴就足够了。

然而，本发明不限于腿部推举这样的单纯的一维的往复运动（仅在X轴上的运动）。即使是进行二维或者三维的运动，也可以选定X轴、Y轴、Z轴等垂直坐标轴作为独立的坐标系，与实施方式相同地，在各个轴上进行基于多个顶点P的分析或基于一个波形的分析。此外，不仅可以包含直线的往复运动，也可以包含曲线的往复运动，例如往复地反复一定角度的旋转等的训练动作。在这样的情况下，通过取位移（动作距离）为纵轴，取时间为横轴，能够提取出图2等所示的波形。

在腿部推举以外的各种训练中，也可以与在上述实施方式中说明的同样地，在包含运算装置20、训练装置10、运动状况检测器22、存储装置26、运动负荷变更装置28的图1的硬件结构上实现。

（运动状况的检测方法）

另外，关于运动状况的检测，在肌力训练机12中，可以检测训练中位移的部位（位移部）的位移，也可以检测与训练动作对应的训练实施者（用户2）的训练对象部位（在实施方式中为腿的角度或伸展的长度等）的位移。

关于用于检测用户的训练动作的传感器的结构，也不限于编码器22a。可以使用检测位置、位移、速度、加速度、角速度、角加速度、其它物理量来作为电子的、机械的、其它各种物理信息的各种传感检测技术。在运动状况的检测中，可以使用加速度传感器来检测训练动作的加速度。例如，为了进行平稳判定、对称性判定等，可以使用加速度传感器。具体地说，可以在与训练动作相应地发生位移的身体部位（臂、肩、肘、手腕、指、其它上半身、下半身的各种部位）上设置加速度传感器，进行加速度的测定。

此外，也可以通过使用例如运动传感器等各种传感器的感测技术来检测训练动作的位移轨迹（具体地说，为二维轨迹即平面上的轨迹、三维轨迹即三维空间的轨迹）。可以通过将这些检测数据与规定的基准数据（基准值和基准模式）进行比较，计算出实际的训练动作与规定的动作（在当前阶段，规定的动作或者标准的较为理想的动作）之间的偏离（差异）的大小，将其计算结果用于负荷控制。

（程序用记录介质、程序、训练方法）

此外，在本发明中，在本实施方式中说明的控制处理、运算处理、判定处理及其它的处理可以存储在CD-ROM、DVD-ROM、其它程序用存储介质中而提供。此外，也可以作为程序单体进行流通。此外，在上述实施方式中进行的控制、分析方法、处理的内容可以作为“训练方法”的发明进行实施。

标号说明

2 用户

10 训练装置

12 肌力训练机

16 可动部

20 运算装置

22 运动状况检测器

22a 编码器

22b 编码器信号检测器

26 存储装置

28 运动负荷变更装置

29 杠铃

30 输入部

32 显示部

Claims

1.一种训练装置，其特征在于，

该训练装置具有：

训练机，其具有随着训练动作而位移的位移部以及用于在所述训练动作中对训练实施者施加负荷的负荷生成部；

检测单元，其检测所述位移部的位移；以及

运算单元，其在时间轴上，针对多个波形，至少一个个取得由所述检测单元检测出的所述位移中包含的一个训练动作单位的波形所具有的固有值，针对多个取得的所述固有值，对偏差、变化的趋势以及与规定值的偏离中的至少一个进评价，根据该评价，执行如下动作中的至少一个：控制所述负荷生成部；计算对所述负荷生成部设定的负荷值；以及报知所述评价结果。

2.根据权利要求1所述的训练装置，其特征在于，

所述运算单元具有：

峰值点确定单元，其针对多个所述波形中的各个波形，将峰值点，确定为所述固有值，其中该峰值点是位移坐标成分成为最大值的点；以及

计算单元，其根据在位移坐标中观察到的多个所述峰值点的偏差的大小、多个所述峰值点的增减趋势、以及多个所述峰值点与规定的位移之间的差分中的至少一个，来控制所述负荷生成部或者计算应该对所述负荷生成部设定的负荷值。

3.根据权利要求1或2所述的训练装置，其特征在于，

所述训练装置还具有单位波形评价单元，该单位波形评价单元根据由所述检测部检测出的所述位移中包含的一个训练动作单位的一个波形的形状，来控制所述运算单元的所述负荷生成部、或者对所述运算单元计算出的应该对所述负荷生成部设定的负荷值进行计算，

所述运算单元具有如下单元：该单元在所述运算单元的控制内容或者负荷值的内容中算入所述单位波形评价单元的控制内容或者负荷值的内容，来控制所述负荷生成部或者计算对所述负荷生成部设定的负荷值。

4.根据权利要求3所述的训练装置，其特征在于，

所述单位波形评价单元具有：

对称性判定单元，其判定所述一个波形的对称性是否低于规定程度；以及

模式判定单元，其在通过所述判定单元计算出对称性低的波形的情况下，判定所述对称性低的波形是否与规定模式一致或者是否近似到规定程度以上，

所述训练装置还具有输出单元，该输出单元在所述对称性低的波形与所述规定模式一致或者近似到规定程度以上的情况下，输出规定的信号。