CN111686421B - 平衡训练装置及其控制方法和计算机可读介质 - Google Patents

平衡训练装置及其控制方法和计算机可读介质 Download PDF

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Abstract

一种平衡训练装置及其控制方法和计算机可读介质。平衡训练装置包括：移动车，该移动车被配置成能够通过驱动驱动单元而在移动表面上移动；计算单元，该计算单元被配置成根据检测到的负荷来计算在登车表面上训练者的双脚的负荷的重心；设置单元，该设置单元被配置成设置稳定范围，该稳定范围是负荷的重心的范围，并且假定训练者在该范围中在登车表面上保持直立；以及控制单元，该控制单元在用于驱动驱动单元移动移动车的训练尝试期间，当控制单元确定负荷的重心已落在稳定范围外部时，或者当控制单元预测负荷的重心将落在稳定范围外部时，执行用于确保安全的安全控制。

Description

平衡训练装置及其控制方法和计算机可读介质
技术领域
本公开涉及一种平衡训练装置和用于平衡训练装置的控制方法、以及用于平衡训练装置的控制程序。
背景技术
用于在他的/她的腿部具有残疾的患者执行康复训练的训练装置正在普及。例如，已知利用驱动装置移动踏脚板，以使执行训练的训练者站立在踏脚板上并观察重心位置，并鼓励训练者迈步或防止训练者跌倒的训练装置(例如，参见日本未经审查的专利申请公开No.2015-100477)。
发明内容
在踏脚板相对于训练装置少量移动的配置中，训练者基本上保持他/她相对于地板表面直立的状态，这使得由于在训练期间环境的恶劣变化而导致难以保持训练者的动力。当将游戏特性给予训练尝试时，实现的与游戏相关联的身体感觉越大，则训练者越被鼓励以参与训练尝试。已经发现，在平衡训练装置中设置移动车并且当训练者在车上时整个平衡训练装置移动的配置对于康复训练来说是有效的。
然而，因为可以例如与游戏关联适当地设置这样的平衡训练装置中的移动车的移动量，所以有时训练者可能难以维持训练者站立在登车表面上的状态。特别地，当根据训练者的双脚的负荷的重心从参考位置移位多少来控制移动车时，例如，如果一只脚从登车表面抬起，则可能会发生训练者不期望的移动车的移动的突然变化。
已经做出本公开以解决这样的问题。本公开的目的是提供一种平衡训练装置等，其允许在他的/她的平衡功能患有疾病的训练者能够安全有效地执行康复训练。
第一示例方面是一种平衡训练装置，包括：移动车，该移动车被配置成能够通过驱动驱动单元而在移动表面上移动；检测单元，该检测单元被配置成检测从站立在移动车上的训练者的双脚接收到的负荷；计算单元，该计算单元被配置成从由检测单元检测到的负荷来计算在登车表面上训练者的双脚的负荷的重心；设置单元，该设置单元被配置成能够设置稳定范围，该稳定范围是负荷的重心的范围，并且假定训练者在该范围中在登车表面上保持直立；以及控制单元，该控制单元被配置成在用于驱动驱动单元以移动移动车的训练尝试期间，当控制单元基于计算单元的计算结果确定负荷的重心已落在稳定范围外部时，或者当控制单元基于计算单元的计算结果预测负荷的重心将落在稳定范围外部时，执行用于确保安全的安全控制。
当在训练尝试期间监视训练者的负荷重心以执行安全控制时，能够有效地防止移动车的突然移动变化，并且使训练者认识到突然移动变化的可能性。即，可以安全地执行康复训练。此外，假设执行这样的安全控制，则能够使训练者积极地移动移动车，并且因此训练者能够有效地执行康复训练。
在上述平衡训练装置中，设置单元可以被配置成基于由训练人在训练尝试之前执行的校准工作中由计算单元计算出的负荷的重心来设置稳定范围。因为稳定范围取决于训练者的康复训练的进度和在那时训练者的状况而可以变化，所以优选的是，在训练尝试之前执行校准。
此外，控制单元可以被配置成执行用于逐渐减小移动车的移动速度的减速控制作为安全控制，并且执行用于将移动车的移动速度限制为小于或等于预设限制速度的限制速度控制作为安全控制。通过将这样的安全控制作为例外处理而并入，即使在通常执行根据负荷的重心的位移量使移动车移动的移动控制的情况下，也能够有效地防止突然的移动变化。此外，控制单元可以被配置成执行用于引起注意的通知控制作为安全控制。当执行这种通知时，训练者能够识别突然移动变化的可能性，并且采取诸如紧握扶手的预防措施。
第二示例方面是用于平衡训练装置的控制方法，该平衡训练装置用于在训练者站立在移动表面上移动的移动车上的同时使训练者能够执行平衡训练，该控制方法包括：设置稳定范围，该稳定范围是负荷的重心的范围，并且假定训练者在该范围中在移动车的登车表面上保持直立；检测从站立在移动车上的训练者的双脚所接收到的负荷；从在检测中检测到的负荷，计算出在登车表面上训练者的双脚的负荷的重心；以及当基于计算中的计算结果确定负荷的重心已落在稳定范围外部时，或者当基于计算中的计算结果预测负荷的重心将落在稳定范围外部时，执行用于确保安全的安全控制。通过由这种控制方法控制的平衡训练装置，训练者能够安全地执行康复训练，如上面所讨论的。此外，假设执行这样的安全控制，能够使训练者积极地移动移动车，并且因此训练者能够有效地执行康复训练。
第三示例方面是用于平衡训练装置的控制程序，该平衡训练装置用于在训练者站立在移动表面上移动的移动车上的同时使训练者能够执行平衡训练。该控制程序使计算机执行：设置稳定范围，该稳定范围是负荷的重心的范围，并且假定训练者在该范围中在移动车的登车表面上保持直立；检测从站立在移动车上的训练者的双脚所接收到的负荷；从在检测中检测到的负荷，计算出在登车表面上训练者的双脚的负荷的重心；以及当基于计算中的计算结果确定负荷的重心已落在稳定范围外部时，或者当基于计算中的计算结果预测负荷的重心将落在稳定范围外部时，执行用于确保安全的安全控制。通过由这种控制程序控制的平衡训练装置，训练者能够安全地执行康复训练，如上面所讨论的。此外，假设执行这样的安全控制，能够使训练者积极地移动移动车，并且因此训练者能够有效地执行康复训练。
根据本公开，能够提供一种平衡训练装置等，其允许在他的/她的平衡功能中患有疾病的训练者安全有效地执行康复训练。
通过在下文中给出的详细描述和仅以图示的方式给出的附图，本公开的上述和其他目的、特征和优点将变得更加充分地理解，并且因此不应视为限制本公开。
附图说明
图1是根据实施例的平衡训练装置的示意性透视图；
图2示出平衡训练装置的系统配置；
图3是用于解释稳定范围的设置的图；
图4A示出开始训练尝试时的游戏画面；
图4B示出训练者的负荷的重心；
图5A示出训练尝试期间的游戏画面；
图5B示出训练者的负荷的重心；
图6A示出训练尝试期间的游戏画面；
图6B示出训练者的负荷的重心；
图7示出负荷重心的位移量与移动车的目标速度之间的关系；
图8示出其中负荷的重心在稳定范围外部的状态；
图9示出训练尝试的处理流程；
图10示出其中预测负荷的重心将落在稳定范围外部的状态；
图11A示出负荷重心的位移量的示例；
图11B示出移动车的目标速度随时间变化的示例；以及
图12示出被显示的警告的示例。
具体实施方式
在下文中，将通过本公开的实施例描述本公开，但是根据权利要求的公开不限于以下实施例。此外，实施例中描述的所有配置并非必须是解决问题的手段。
图1是作为根据本实施例的平衡训练装置的示例的训练装置100的示意性透视图。训练装置100是用于具有诸如偏瘫的残疾的残疾人来学习行走所必需的移动他/她的重心的装置，或者用于他/她的踝关节患有残疾的患者来恢复踝关节功能的装置。例如，当想要恢复踝关节功能的训练者900试图在保持他的/她的平衡的同时继续登上训练装置100时，训练装置100可以向训练者900的踝关节施加可以预期康复效果的负荷。
训练装置100包括移动车110和框架160。移动车110能够在作为康复设施的地板表面等的移动表面上沿前后方向移动。框架160被设置为站立在移动车100上，并且防止登上移动车110的训练者900跌倒。移动车110主要包括驱动轮121、脚轮122、登车板130、负荷传感器140和控制箱150。
将驱动轮121相对于行进方向布置成两个前轮。每个驱动轮121由作为驱动单元的电动机(未示出)旋转地驱动，并且使移动车110向前或向后移动。脚轮122是驱动轮，并且相对于行进方向被布置成两个后轮。登车板130是训练者900登上并放置他/她的双脚的登车单元。由例如能够承受训练者900的登上的具有相对高刚度的聚碳酸酯树脂制成的平板用作登车板130。利用插置到其中的布置在四个拐角处的负荷传感器140，在移动车110的上表面上支撑登车板130。
负荷传感器140中的每一个例如是称重传感器，并且用作检测单元，该检测单元检测从站立在移动车110上的训练者900的双脚接收到的负荷。控制箱150容纳稍后将描述的算术处理单元和存储器。
框架160包括打开和关闭门161和扶手162。当训练者900登上登车板130以形成用于训练者900的通道时，将打开和关闭门161打开。当训练者900执行训练尝试时，将打开和关闭门161关闭并锁定。将扶手162设置成围绕训练者900，使得当训练者900将要失去他/她的平衡或感到不稳定时可以抓握。注意，当训练者900执行训练尝试时，他/她试图通过他自己/她自己保持他的/她的平衡而不抓握扶手162来保持直立姿势。框架160支撑显示面板170。显示面板170是显示单元，例如是液晶面板。将显示面板170布置在训练者900在训练尝试期间可以容易看到的位置处。
图2示出训练装置100的系统配置。算术处理单元200例如是MPU，并且通过执行从存储器240读取的控制程序来执行整个装置的控制。驱动轮单元210包括用于驱动驱动轮121的驱动电路和电动机。驱动轮单元210包括检测驱动轮121的旋转量的旋转编码器。
操作接收单元220从训练者900和操作者接收输入操作，并将操作信号发送到算术处理单元200。训练者900或操作者操作构成操作接收单元220的设置在装置上的操作按钮、叠加在显示面板170上的触摸面板、连接的遥控器等，以便于给出用于接通和切断电源以及开始训练尝试的指令以键入用于设置的数值，以及选择菜单项。
显示控制单元230根据来自算术处理单元200的显示信号来生成稍后将描述的任务游戏的图形视频图像等，并且在显示面板170上显示图形视频图像等。存储器240是非易失性存储介质。例如，将固态驱动器用作存储器240。存储器240存储用于控制训练装置100的控制程序等。存储器240进一步存储用于控制的各种参数值、函数、查找表等。特别地是，存储器240存储任务游戏241，该任务游戏241是用于以游戏格式给出任务使得训练者900可以享受训练尝试的程序。负荷传感器140检测经由登车板130从训练者900的双脚施加的负荷，并将检测信号发送到算术处理单元200。
算术处理单元200还用作功能执行单元，其根据控制程序的请求执行各种计算和对各个元素的控制。负荷计算单元201获取四个负荷传感器140的检测信号，并计算训练者900的双脚在登车表面上的负荷的重心。具体地，因为已知四个负荷传感器140的相应位置，所以根据由各个负荷传感器140检测到的负荷在垂直方向上的分布来计算重心位置，并且将重心位置用作负荷的重心。以这种方式将负荷的重心计算为负荷分布的重心位置，并且因此也可以将负荷的重心视为由训练者900的双脚施加到登车表面的脚压力的中心。
范围设置单元202设置稳定范围，该稳定范围是估计的训练者900可以在登车表面上保持直立的负荷的重心的范围。稍后将描述具体的设置方法。移动控制单元203生成要发送到驱动轮单元210的驱动信号，并经由驱动轮单元210控制移动车110的移动。在该实施例中，在训练尝试期间执行用于确保安全的安全控制，在该训练尝试中，电动机被驱动并且移动车110被移动。在本实施例中，特别地，当确定负荷的重心已经落在稳定范围外部时，或者当预测负荷的重心可能落在稳定范围外部时，执行安全控制。稍后将描述安全控制的细节。
算术处理单元200可以由一个或多个处理器构成。负荷计算单元201、范围设置单元202和移动控制单元203可以由一个或多个处理器构成。可替选地，负荷计算单元201、范围设置单元202、移动控制单元203和显示控制单元230可以由一个或多个处理器构成。
图3是用于解释稳定范围的设置的图。范围设置单元202通过先于训练尝试由训练者执行的校准工作来设置稳定范围。在校准工作中，训练者900以尽可能自然的站立姿势站立在登车板130的登车表面上，使得相对于登车表面确定的参考位置RP位于双脚之间的中点处。然后，按照图3的上部图所示的次序，在训练者900保持站立姿势的同时，训练者900向前移动他/她的重心直到就在双脚的后跟抬起到空中之前，并且然后将他的/她的重心移动到右脚上直到就在左脚被抬起到空中之前，并且然后将他/她的重心向后移动直到就在双脚的脚趾被抬起到空中之前，并且最后将他/她的重心移动到左脚直到就在可感觉到右脚被抬起到空中之前。如附图中所示，负荷计算单元201针对重心的每次移动计算每个负荷的重心CPF、CPR、CPB和CPL。
范围设定单元202拟合平滑的闭合曲线，以便通过以这种方式计算的每个负荷的重心CPF、CPR、CPB和CPL，并将由闭合曲线包围的范围设置为稳定范围LC。以这种方式设置的稳定范围LC是其中在训练者900的负荷重心被包括在此范围内的同时，期望训练者900能够通过调节他/她的平衡而保持站立状态的范围。在本实施例中，因为移动车110的移动方向是前后方向，所以在二维限定的稳定范围LC内沿着该移动方向定义ΔC轴。沿着ΔC轴，参考位置RP被定义为0，稳定范围LC的最大值被定义为ΔCmax，并且稳定范围LC的最小值被定义为ΔCmin。除了通过校准工作设置稳定范围LC外部，还可以通过从预设的查找表中选择与训练者900的身高、体重、脚的大小、康复训练的进度等相对应的稳定范围来设置稳定范围LC。
在此实施例中，通过执行任务游戏241来鼓励训练者900执行训练。由算术处理单元200处理的任务游戏241生成每时每刻变化的图形视频图像并将该图形视频图像显示在显示面板170上，并且鼓励训练者900执行训练装置100的移动操作。
图4A示出开始训练尝试时的游戏画面，并且图4B示出在那时的训练者900的负荷重心。游戏画面是显示在显示面板170上的视频图像，并且示出从多个任务游戏241中选择具有网球概念并且然后执行的游戏。
在屏幕中心处显示的网球场的右侧，将投掷网球B的角色M叠加在背景图像上，并且在网球场的左侧，回击所投掷的网球B的角色P被叠加在背景图像上。角色M表达根据任务游戏241给出的任务上下移动或投掷的动作。角色P是表示训练者900的角色，并且表达根据训练装置100的移动而上下移动或根据网球B的到达而挥动球拍的动作。网球B根据角色M和P的动作在网球场上朝左右方向往复移动。游戏画面也包括根据游戏状态而变化的诸如分数和流逝时间等的信息。
如图4A中所示，在开始训练尝试时，角色P被定位在上下方向的中间的初始位置Ts处。角色M也被定位在初始位置T的相反侧，并且网球场介于它们之间。此时，期望训练者900的负荷重心CP与参考位置RP重叠，如图4B所示。即，作为开始训练尝试的准备，训练者900以尽可能自然的站立姿势站立，以训练者900的双脚之间的中点被定位在为登车板130的登车表面定义的参考位置RP处。
图5A示出训练尝试期间的游戏画面，而图5B示出训练者900在那时的负荷重心。角色M移动到球场的上部并且投掷网球B，使得网球B可以到达为此任务设置的目标位置Bh。然后，网球B沿着附图中所示的轨迹移动。网球B的移动速度根据水平而预先确定，并且随着水平的升高而更快。
训练者900将角色P移动到击打位置Th，在该位置他/她可以在网球B到达Bh之前在Bh处击打网球B。即，如图5B中所示，通过使训练者900的重心向前以调节他/她的平衡，训练者900使负荷的重心CP从参考位置RP向前移动。移动控制单元203此时以根据负荷的重心的位移量ΔC设置的目标速度VT向前移动移动车110。游戏画面上的角色P以与移动车110的目标速度VT相关的速度Vc移动到画面的上部。当角色P可以在网球B到达Bh之前移动到Th时，当网球B到达Bh球拍摇晃并击回网球B。当网球B可以被击回时，得分增加。
图6A示出训练尝试之后的游戏画面，而图6B示出训练者900在那时的负荷的重心。当角色P击回网球B时，训练者900通过向后移位训练者的重心来调整他的/她的平衡，将负荷的重心CP移位到参考位置RP的后面。此时，移动控制单元203根据负荷重心的位移量ΔC设定的目标速度VT向后移动移动车110。游戏画面上的角色P以与移动车110的目标速度VT相关的速度Vc移动到画面的下部。当角色P可以在预定时间内返回到初始位置Ts时，得分增加。
尽管取决于角色P的速度Vc，但是直到角色P到达击打位置Th或返回初始位置Ts为止，都需要一定的时间量。在此期间，训练者900继续通过倾斜他的/她的重心来调整他的/她的平衡。此平衡调整对于平衡功能患有疾病的训练者900来说是有效的康复训练。此外，因为负荷的重心CP可以根据训练者900的平衡调整而每时每刻改变，所以移动车110的目标速度VT和角色P的速度Vc也可以改变。训练者900不仅根据他的/她的平衡调整来移动角色P，而且还移动训练装置100本身，使得训练者900能够获得除了视觉信息之外的作用于他/她的平衡感和姿势感的感觉，并且因此训练者900可以享受训练尝试。当训练者900可以享受训练尝试时，可以期望训练者900可以主动且连续地执行训练。即，可以在较短的时间段内恢复平衡功能。
图7是示出负荷的重心CP的位移量ΔC与移动车110的目标速度VT之间的关系的图。水平轴表示位移量ΔC，并且垂直轴表示目标速度VT。当负荷的重心CP在稳定范围LC内时，移动控制单元203确定与位移量ΔC成比例的目标速度VT，如附图中所示。如图3中所示，当负荷的重心CP在稳定范围LC内时ΔC能够采用的最大值为ΔCmax，并且在那时的目标速度VT为VTmax。同样，位移量ΔC能够采用的最小值为ΔCmin，并且在那时的目标速度VT为VTmin。当ΔC为正值时，移动车110向前移动，而当ΔC为负值时，移动车110向后移动。比例系数可以根据训练水平来确定。在这种情况下，比例系数可以随着训练水平的增加而增加。
正在经历康复训练的训练者900在训练尝试期间不能连续且成功地调整他/她的平衡。训练者900有时可以紧握扶手162，或在登车板130上改变他的/她的步伐。特别是，因为相对于负荷的重心CP的位移量ΔC的移动车110的目标速度VT可以被适当地设置，所以设置可能不适用于训练者900。当在没有任何限制措施的情况下以与位移量ΔC成比例的目标速度VT控制移动车110时，当例如一只脚从登车表面上抬起时，可能存在训练者900可能无法预料的移动车110中的突然移动变化。因此，当由负荷计算单元201计算出的负荷重心CP落在稳定范围LC外部时，根据本实施例的移动控制单元203执行安全控制。
图8示出负荷的重心CP落在稳定范围LC外部的状态。图8示出训练者900不能调节他/她的平衡并且向前迈出他的/她的左脚的状态。
相对于附图中所示的负荷的重心CP沿ΔC轴的实际位移量为ΔC。此外，相对于连接在参考位置RP和与稳定范围LC的圆周曲线相交的负荷的重心CP之间的线段的位移量被定义为ΔCa。位移量ΔCa被采用以确定目标速度。ΔCa的值是ΔCmin或者以上且ΔCmax或者以下，并且因此，移动控制单元203可以使用图7的关系来确定目标速度VT。当以这种方式确定目标速度VT时，移动车110的移动速度不会突然改变。此外，因为可以期望训练者900可以在改变他/她的步伐的同时立即退回已经向前迈出的他的/她的脚，所以可以继续训练尝试。即，能够实现确保训练者900的安全性和训练尝试的平滑执行。
注意，可以将移动车110的目标速度VT设置为等于或小于上限速度。在此，上限速度可以是与要施加的位移量ΔCa相对应的速度。当负荷的重心CP落在稳定范围LC外部时，还假定训练者900可能会不安。因此，例如，在负荷的重心CP落在稳定范围LC外部的一定时间段内，可以将通过将与要施加的位移量ΔCa相对应的速度乘以约0.9的系数而获得的速度用作目标速度VT。
图9是示出训练尝试的处理流程的流程图。例如，在训练者900已经登上登车板130的状态下启动流程。范围设置单元202在步骤S101中执行校准。具体地，如参考图3所述的，鼓励训练者900执行校准工作以依次移动他的/她的重心。例如，显示面板170显示“Next,shift your center of gravity to your right foot until right before your leftfoot is lifted(下一步，将你的重心移动到你的右脚，直到就在你的左脚抬起之前)”。每次重心被移动时，负荷计算单元201都从负荷传感器140接收检测信号，并依次计算负荷的重心CPF、CPR、CPB和CPL。范围设置单元202进入步骤S102，并根据计算出的负荷的重心CPF、CPR、CPB和CPL来设置稳定范围LC。
算术处理单元200进入步骤S103，从存储器240读取指定的任务游戏241，并且通过任务游戏241开始训练尝试。算术处理单元200经由显示控制单元213根据任务游戏241的进度在显示面板170上显示视频图像。
在步骤S104中，负荷传感器140根据任务游戏241的进度来检测从训练者900的双脚接收到的负荷，并将检测到的检测信号传递给负荷计算单元201。在步骤S105中，负荷计算单元201从接收到的检测信号中计算出负荷的重心，并将计算出的负荷的重心传递给移动控制单元203。
在步骤S106中，移动控制单元203确定从负荷计算单元201接收到的负荷的重心是否在范围设置单元202所设置的稳定范围LC内。当移动控制单元203确定负荷的重心处于该范围内，则处理进入步骤S107，并根据与计算出的负荷的重心相对应的实际位移量ΔC来设置移动车110的目标速度。当移动控制单元203确定负荷的重心在该范围外部时，处理进入步骤S108，在该步骤S108中，移动控制单元203从计算出的负荷的重心计算要施加的位移量ΔCa，并且根据如使用图8所描述的计算出的位移量ΔCa来确定移动车110的目标速度。当在步骤S107或S108中设置目标速度时，处理进入步骤S109。
在步骤S109中，移动控制单元203计算与设置的目标速度相对应的驱动扭矩，并将用于输出驱动扭矩的驱动信号发送到驱动轮单元210。移动控制单元203从驱动轮单元210依次获取驱动轮121的转速并执行反馈控制，使得转速和目标速度之间的差变为零。
在步骤S110中，算术处理单元200确定训练尝试是否已经结束。例如，当任务游戏241结束，设置的时间段流逝或达到目标项目时，训练尝试结束。当算术处理单元200确定训练尝试还没有结束时，处理返回到继续训练尝试的步骤S104，而当算术处理单元200确定训练尝试已经结束时，处理进入步骤S111。在步骤S111中，算术处理单元200执行结束处理以结束一系列处理。结束处理是在显示面板170上显示最终得分并更新到目前为止已经执行的训练的历史信息。
在上述的训练装置100中，当确定在训练尝试期间训练者900的负荷的重心已经落入稳定范围外部时，限制目标速度，作为通过移动控制单元203执行的安全控制。但是，安全控制不限于此。下面将描述可以彼此结合应用的数个示例。
图10示出其中预计负荷的重心将落在稳定范围外部的状态。在预测到在训练者900的负荷的重心实际上落入稳定范围外部之前训练者900的负荷的重心可能落在稳定范围外部时，移动控制单元203能够执行安全控制。具体地，当在采样时间T＝t1处负荷的重心是负荷的重心CPs1并且在下一个采样时间T＝t2处是负荷的重心CPs2时，移动控制单元203确定在从CPs1和CPs2的位置预测的预定时间之后负荷的重心CPpre是否被包括在稳定范围LC中。当移动控制单元203确定预定时间之后的负荷的重心CPpre不包括在稳定范围LC中时，例如，如附图中所示，移动控制单元203执行安全控制以限制目标速度。
更具体地，为了确定目标速度，移动控制单元203在预测的预定时间之后不使用与负荷的重心CPpre相对应的位移量ΔCpre，并且替代地在当预测到负荷的重心作为要施加的位移量ΔCa落入在稳定范围LC外部时的时刻(T＝t2)使用位移量。然后，移动控制单元203根据位移量ΔCa使用图7的关系来确定目标速度VT，并且保持所确定的目标速度，直到计算出的负荷的重心和预测的负荷的重心被包括在稳定范围LC中为止。当计算出的负荷的重心和预测的负荷的重心被包括在稳定范围LC中时，移动控制单元203取消保持目标速度VT，并根据在那时的负荷的重心来确定目标速度。当执行这种安全控制时，可以进一步防止移动车110的速度变化，使得训练者900可以在不感到不安的情况下继续训练。
在上述安全控制的示例中，计算当计算出的负荷的重心或预测的负荷的重心超过稳定范围LC时要施加的位移量ΔCa，并且确定对应于计算的或预测的负荷的重心的目标速度VT。即，执行不停止移动车110以便于继续训练尝试的这样的控制。但是，当与继续训练尝试相比更加强调安全性时，可以控制移动车110停止。
图11A示出负荷的重心的位移量ΔC的示例，并且图11B示出在这种安全控制中移动车110的目标速度VT随时间变化的示例。图11A的横轴表示训练尝试的流逝时间T，并且纵轴表示负荷的重心的位移量ΔC。图11B的横轴表示与图11A等效的流逝时间T，并且纵轴表示目标速度VT。
当位移量ΔC在时间T＝t处偏离稳定范围LC并达到ΔClim时，移动控制单元203在一定时间段tc内将目标速度从那时的目标速度VTlim逐渐减小至0。可以根据目标速度VTlim的大小和训练者900的康复训练的进度来确定特定时间段tc。当执行这种安全控制时，可以安全地中断训练尝试，并且训练者可以900可以平静下来。当从训练者900接收到恢复指令时或当一定时间已经流逝时，移动控制单元203可以恢复训练尝试。
安全控制不限于移动车110的速度限制。当强调继续训练尝试时，可以首先显示警告。图12示出显示在显示面板170上的警告的示例。
当在训练尝试期间计算出的负荷的重心或预测到的负荷的重心超过稳定范围LC时，如附图中所示，移动控制部203经由显示控制单元230显示叠加在任务游戏的图形视频图像上的指示警告“警告！”的警告图像。当执行诸如安全控制的通知控制时，训练者900可以识别突然移动变化的可能性，并采取诸如紧握扶手的预防措施。注意，例如，除了警告显示之外，还可以通过语音引起注意。
在上述实施方式中，移动车110具有前后移动的结构，并且因此采用与该结构相对应的移动控制和任务游戏。然而，当移动车110具有也在左右方向上移动的结构时，可以采用与前后移动以及左右移动的结构相对应的移动控制和任务游戏。在上述实施例中，通过相对于二维定义的稳定范围LC计算作为移动车110的移动方向的前后方向上的位移量ΔC来执行速度控制。然而，当移动车110也可以在左右方向上移动时，可以根据从参考位置RP到负荷的重心的矢量来确定移动方向和目标速度。
可以使用任何类型的非暂时性计算机可读介质来存储程序并将其提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括任何类型的有形存储介质。非暂时性计算机可读介质的示例包括磁存储介质(诸如软盘、磁带、硬盘驱动器等)、光磁存储介质(例如，磁光盘)、CD-ROM(光盘只读存储器)、CD-R(可刻录光盘)、CD-R/W(可擦写光盘)和半导体存储器(诸如掩模ROM、PROM(可编程ROM)、EPROM(可擦除PROM)、闪存ROM、RAM(随机访问存储器等)。可以使用任何类型的瞬态计算机可读介质将程序提供给计算机。瞬态计算机可读介质的示例包括电信号、光信号和电磁波。瞬态计算机可读介质可以经由有线通信线(例如，电线和光纤)或无线通信线将程序提供给计算机。
根据如此描述的公开，将显而易见的是，本公开的实施例可以以许多方式变化。这样的变化不应被认为是背离本公开的精神和范围，并且对于本领域的技术人员来说显而易见的所有这样的修改旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种平衡训练装置，包括：
移动车，所述移动车被配置成能够通过驱动驱动单元来在移动表面上移动；
检测单元，所述检测单元被配置成检测从站立在所述移动车上的训练者的双脚接收到的负荷；
计算单元，所述计算单元被配置成从由所述检测单元检测到的所述负荷，来计算在登车表面上的所述训练者的双脚的负荷的重心；
设置单元，所述设置单元被配置成设置稳定范围，所述稳定范围是所述负荷的重心的范围，并且假定所述训练者在所述范围中在所述登车表面上保持直立；以及
控制单元，所述控制单元被配置成在用于驱动所述驱动单元以移动所述移动车的训练尝试期间，执行用于确保安全的安全控制，
其中，
当所述负荷的重心在第一采样时间处是第一负荷的重心并且在第二采样时间处是第二负荷的重心时，所述控制单元确定在从所述第一负荷的重心和所述第二负荷的重心的位置起预测的预定时间之后的被预测的负荷的重心是否被包括在所述稳定范围中，并且，
当所述控制单元确定所述被预测的负荷的重心不被包括在所述稳定范围中时，所述控制单元执行所述安全控制。
2.根据权利要求1所述的平衡训练装置，其中
所述设置单元被配置成基于由所述训练者在所述训练尝试之前执行的校准工作中由所述计算单元计算出的所述负荷的重心，来设置所述稳定范围。
3.根据权利要求1或2所述的平衡训练装置，其中
所述控制单元被配置成执行用于逐渐减小所述移动车的移动速度的减速控制作为所述安全控制。
4.根据权利要求1或2所述的平衡训练装置，其中
所述控制单元被配置成执行用于将所述移动车的移动速度限制为小于或等于预设限制速度的限制速度控制作为所述安全控制。
5.根据权利要求1或2所述的平衡训练装置，其中
所述控制单元被配置成执行用于引起注意的通知控制作为所述安全控制。
6.一种用于平衡训练装置的控制方法，所述平衡训练装置用于在训练者站立于在移动表面上移动的移动车上时使训练者能够执行平衡训练，所述控制方法包括：
设置稳定范围，所述稳定范围是负荷的重心的范围，并且假定所述训练者在所述范围中在所述移动车的登车表面上保持直立；
检测从站立在所述移动车上的训练者的双脚接收到的负荷；
从在所述检测中检测到的所述负荷，计算出在所述登车表面上的所述训练者的双脚的所述负荷的重心；
当所述负荷的重心在第一采样时间处是第一负荷的重心并且在第二采样时间处是第二负荷的重心时，确定在从所述第一负荷的重心和所述第二负荷的重心的位置起预测的预定时间之后的被预测的负荷的重心是否被包括在所述稳定范围中；并且
当确定所述被预测的负荷的重心不被包括在所述稳定范围中时，执行用于确保安全的安全控制。
7.一种计算机可读介质，所述计算机可读介质存储用于平衡训练装置的控制程序，所述平衡训练装置用于在训练者站立于在移动表面上移动的移动车上时使训练者能够执行平衡训练，所述控制程序使计算机执行：
设置稳定范围，所述稳定范围是负荷的重心的范围，并且假定所述训练者在所述范围中在所述移动车的登车表面上保持直立；
检测从站立在所述移动车上的训练者的双脚接收到的负荷；
从在所述检测中检测到的所述负荷，计算出在所述登车表面上所述训练者的双脚的所述负荷的重心；
当所述负荷的重心在第一采样时间处是第一负荷的重心并且在第二采样时间处是第二负荷的重心时，确定在从所述第一负荷的重心和所述第二负荷的重心的位置起预测的预定时间之后的被预测的负荷的重心是否被包括在所述稳定范围中；并且
当确定所述被预测的负荷的重心不被包括在所述稳定范围中时，执行用于确保安全的安全控制。
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