DE102018100136A1

DE102018100136A1 - Gleichgewichtstrainingsvorrichtung und Steuerverfahren für eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018100136A1
Application number: DE102018100136.3A
Authority: DE
Inventors: Yu Sasaki; Masahiro Takahashi
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-01-04
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2038-01-05
Also published as: JP6648715B2; US10688339B2; US20180229074A1; JP2018130382A; DE102018100136B4

Abstract

Es wird eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung vorgeschlagen, die in Verbindung mit einer umgekehrten Pendelfahrvorrichtung funktioniert, auf der ein Trainee bzw. Trainierender steht und einen Bewegungs- bzw. Fahrvorgang ausführt. Die Gleichgewichtstrainingsvorrichtung umfasst einen Detektor, der ausgestaltet ist, um eine Position der Fahrvorrichtung zu erfassen, und einen Controller, der ausgestaltet ist, um dem Trainierenden eine Aufgabe zu stellen, um innerhalb einer vorgegebenen Zeit von einer Ausgangsposition zu einer Zielposition hin und her zu fahren, und der ausgestaltet ist, um einen Charakter, der den Trainierenden darstellt, an einer Position, die einer Position der Fahrvorrichtung entspricht, in ein Video einzublenden, das den Fortschritt der Aufgabe anzeigt, und dieses auf einer Anzeige anzuzeigen. Der Controller korrigiert die Ausgangsposition in einer als nächstes auszuführenden Aufgabe zu einer Position der Fahrvorrichtung am Ende einer Aufgabe, die zuletzt ausgeführt wurde, und korrigiert die Zielposition entsprechend der Korrektur der Ausgangsposition.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung und ein Steuerverfahren für die Gleichgewichtstrainingsvorrichtung.
Es ist eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung bekannt, mit der ein Nutzer, der ein Trainee bzw. Trainierender ist, lernen kann, wie er/sie seinen/ihren Schwerpunkt bewegen muss, um Gehen zu können, indem er/sie eine umgekehrte Pendelfahrvorrichtung bzw. Fahrvorrichtung in Form eines umgekehrten Pendels (EN: inverted pendulum moving apparatus) bewegt, so dass diese fährt, während er/sie das Gleichgewicht hält. Siehe hierzu beispielsweise die offengelegte japanische Anmeldung JP 2016-073386 A . Das Training kann dabei ausgeführt werden, indem Bewegungen der Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung mit den Bewegungen eines Charakters verknüpft werden, der auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt wird, und der Trainierende spielartige Aufgaben ausführt, die auf der Anzeigevorrichtung gestellt werden. Der Trainierende erzielt einen gewissen Trainingseffekt durch das kontinuierliche Versuchen, derlei Aufgaben zu lösen.
KURZFASSUNG
Aufgrund der Beziehung der umgekehrten Pendelfahrvorrichtung zur Gesamtgröße der Gleichgewichtstrainingsvorrichtung ist es schwierig, einen Bereich zu erweitern, in dem die umgekehrte Pendelfahrvorrichtung bewegt werden kann. Daher sind die einzelnen Aufgaben derart gestaltet, dass sich die Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung von einer Ausgangsposition aus zu bewegen beginnt und dann zur Ausgangsposition zurückkehrt. Selbst wenn die Fahrvorrichtung nicht zur Ausgangsposition zurückgekehrt ist, wenn die zuletzt ausgeführte Aufgabe beendet wird, wird die nächste Aufgabe ausgehend von der Annahme gestellt, dass sich die Fahrvorrichtung von der Ausgangsposition aus zu bewegen beginnt. Da ein Nutzer der Fahrvorrichtung ein Trainierender ist, der ein Gleichgewichtstraining benötigt, scheitert er/sie häufig daran, die Fahrvorrichtung ordentlich zur Ausgangsposition zurückzubringen. In einem solchen Fall kann es für den Nutzer schwieriger sein, die nächste Aufgabe zu lösen. Wenn der Trainierende die Aufgabe nicht lösen kann, ist er/sie weniger motiviert, die Aufgabe anzugehen, so dass sich der erwartete Trainingseffekt nicht einstellt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um derlei Probleme zu lösen. Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung zu schaffen, welche die Motivation des Trainierenden zum Ausführen der Aufgaben beibehalten kann, und das Erreichen eines hohen Trainingseffekts verspricht.
Ein erster beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung, die in Verbindung mit einer umgekehrten Pendelfahrvorrichtung bzw. Fahrvorrichtung in Form eines umgekehrten Pendels (EN: inverted pendulum moving apparatus) funktioniert, auf der ein Trainierender steht und einen Bewegungs- bzw. Fahrvorgang ausführt. Die Gleichgewichtstrainingsvorrichtung umfasst: einen Detektor, der ausgestaltet ist, um eine Position der Fahrvorrichtung zu erfassen; und einen Controller, der ausgestaltet ist, um dem Trainierenden eine Aufgabe zu stellen, um innerhalb einer vorgegebenen Zeit von einer Ausgangsposition zu einer Zielposition hin und her zu fahren, und der ausgestaltet ist, um auf einer Anzeige einen den Trainierenden darstellenden Charakter anzuzeigen, an einer Position, die einer Position der Fahrvorrichtung entspricht, die in ein Video eingeblendet ist, das den Fortschritt der Aufgabe anzeigt. Der Controller korrigiert die Ausgangsposition in einer als nächstes auszuführenden Aufgabe zu einer Position der Fahrvorrichtung am Ende einer Aufgabe, die zuletzt ausgeführt wurde, und korrigiert die Zielposition entsprechend der Korrektur der Ausgangsposition.
Da die Ausgangsposition sowie die Zielposition der als nächstes auszuführenden Aufgabe entsprechend der Position der Fahrvorrichtung am Ende der zuletzt ausgeführten Aufgabe korrigiert werden, ist es auf diese Weise wahrscheinlicher, dass der Trainierende die als nächstes zu lösende Aufgabe lösen kann, und es ist weniger wahrscheinlich, dass er/sie weniger motiviert ist, die Aufgabe anzugehen. Da zudem die ursprünglich gestellte Aufgabe korrigiert wird, statt die nächste Aufgabe zu einer leichten Aufgabe hin zu ändern, kann die Schwierigkeitsstufe auf einem bestimmten Wert gehalten werden, so dass ein hoher Trainingseffekt erzielt wird.
Wenn es bei der Gleichgewichtstrainingsvorrichtung aufgrund der Korrektur der Ausgangsposition zu einer Unzulänglichkeit einer durch die Aufgabe vorgegebenen Pendelbewegungsstrecke bzw. hin- und hergehenden Bewegungsstrecke kommt, nimmt der Controller von den nacheinander gestellten Aufgaben in einem Aufgabenspiel eine Anpassung einer Aufgabe vor, die nach derjenigen Aufgabe ausgeführt wird, bei welcher die Unzulänglichkeit verursacht wurde, so dass eine Anforderung an den Trainierenden hoch wird. Durch das Anpassen der nachfolgenden Aufgabe auf diese Weise kann ein Trainingseffekt erzielt werden, der nahe an dem ursprünglich erwarteten Trainingseffekt liegt.
Der Controller passt ferner eine durch die Erfüllung der Aufgabe erhaltene Punktezahl basierend auf der Korrektur der Ausgangsposition an und zeigt die Punktezahl auf der Anzeige an. In einem Aufgabenartigen Training, bei dem ein Charakter auf der Anzeige angezeigt wird, trägt die entsprechend dem Erreichungs- bzw. Lösungsgrad vergebene Punktezahl nicht nur dazu bei, die Motivation zu erhöhen, sondern dient auch als Index für eine objektive Bewertung einer Trainingsquantität. Somit kann die derart angepasste Punktezahl als Index dafür verwendet werden, die Trainingsquantität genauer zu bewerten.
Wenn zudem die Position der Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung am Ende der zuletzt ausgeführten Aufgabe innerhalb eines vorgegebenen Abstands von der Ausgangsposition liegt, korrigiert der Controller die Ausgangsposition der als nächstes auszuführenden Aufgabe nicht. Durch das Vereinfachen des Prozesses auf diese Weise ist es möglich, eine Auslastung des Controllers zu verringern.
Ein zweiter beispielhafter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Steuerverfahren für eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung, die in Verbindung mit einer umgekehrten Pendelfahrvorrichtung bzw. Fahrvorrichtung in Form eines umgekehrten Pendels (EN: inverted pendulum moving apparatus) funktioniert, auf der ein Trainierender steht und einen Bewegungs- bzw. Fahrvorgang ausführt. Das Steuerverfahren umfasst: Stellen einer ersten Aufgabe und einer zweiten Aufgabe an den Trainierenden, um innerhalb einer vorgegebenen Zeit von einer Ausgangsposition zu einer Zielposition hin und her zu fahren; Anzeigen eines den Trainierenden darstellenden Charakters auf einer Anzeige, an einer Position, die einer Position der Fahrvorrichtung entspricht, die in ein Video eingeblendet ist, das den Fortschritt der ersten Aufgabe anzeigt, nachdem die erste Aufgabe gestartet wurde; und Korrigieren der Ausgangsposition in der zweiten Aufgabe zu einer Position der Fahrvorrichtung am Ende der ersten Aufgabe, und Korrigieren der Zielposition in der zweiten Aufgabe entsprechend der Korrektur der Ausgangsposition.
Auf diese Weise ist es, da die Ausgangsposition sowie die Zielposition der zweiten Aufgabe entsprechend der Position der Fahrvorrichtung am Ende der ersten Aufgabe korrigiert werden, wahrscheinlicher, dass der Trainierende die zweite Aufgabe lösen kann, und es ist weniger wahrscheinlich, dass er/sie weniger motiviert ist, die Aufgabe anzugehen. Da zudem die ursprünglich gestellte Aufgabe korrigiert wird, statt die zweite Aufgabe zu einer leichten Aufgabe hin zu ändern, kann die Schwierigkeitsstufe auf einem bestimmten Wert gehalten werden, so dass ein hoher Trainingseffekt erzielt wird.
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung zu schaffen, welche die Motivation des Trainierenden zum Ausführen der Aufgaben beibehalten kann, und das Erreichen eines hohen Trainingseffekts verspricht.
Die vorstehende Aufgabe sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen besser verstanden, die lediglich zur Darstellung dienen und nicht dazu gedacht sind, die vorliegende Erfindung zu beschränken.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Gleichgewichtstrainingsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung;
3 zeigt eine Darstellung, die einen Systemaufbau der Gleichgewichtstrainingsvorrichtung zeigt;
4 zeigt eine Darstellung, die ein Beispiel eines dargestellten Videos zeigt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
5A zeigt eine Darstellung, die einen Übergang eines dargestellten Videos zeigt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
5B zeigt eine Darstellung, die einen Übergang eines dargestellten Videos zeigt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
5C zeigt eine Darstellung, die einen Übergang eines dargestellten Videos zeigt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
6A zeigt eine Darstellung, die zeigt, wie sich die Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung bewegt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
6B zeigt eine Darstellung, die zeigt, wie sich die Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung bewegt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
6C zeigt eine Darstellung, die zeigt, wie sich die Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung bewegt, während die Aufgabe ausgeführt wird;
7 zeigt eine Darstellung zum Beschreiben einer Aufgabenliste;
8A zeigt eine Darstellung zum Erläutern eines Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn Aufgaben in die gleiche Richtung vorliegen;
8B zeigt eine Darstellung zum Erläutern des Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn Aufgaben in die gleiche Richtung vorliegen;
8C zeigt eine Darstellung zum Erläutern des Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn Aufgaben in die gleiche Richtung vorliegen;
9A zeigt eine Darstellung zum Erläutern eines Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn Aufgaben in verschiedene Richtungen vorliegen;
9B zeigt eine Darstellung zum Erläutern des Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn Aufgaben in verschiedene Richtungen vorliegen;
9C zeigt eine Darstellung zum Erläutern des Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn Aufgaben in verschiedene Richtungen vorliegen;
10 zeigt eine Darstellung zum Beschreiben einer Abwandlung einer Aufgabenkorrektur;
11A zeigt eine Darstellung zum Beschreiben einer weiteren Abwandlung einer Aufgabenkorrektur;
11B zeigt eine Darstellung zum Beschreiben einer weiteren Abwandlung einer Aufgabenkorrektur;
11C zeigt eine Darstellung zum Beschreiben einer weiteren Abwandlung einer Aufgabenkorrektur;
12 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Ablaufs vom Start bis zum Ende eines Aufgabenspiels; und
13 zeigt ein Flussdiagramm zum Darstellen eines Ablaufs eines Aufgabenspiels bei einem anderen Beispiel.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Obgleich die vorliegende Erfindung nachstehend Bezug nehmend auf beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben wird, ist die in den Ansprüchen offenbarte Erfindung nicht auf die nachfolgenden Ausführungsformen beschränkt. Zudem sind die in den nachfolgenden Ausführungsformen beschriebenen Komponenten nicht notwendigerweise unverzichtbar zur Lösung der Aufgabe.
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Trainingsgeräts 100 als ein Beispiel einer Gleichgewichtstrainingsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. Das Trainingsgerät 100 ist ein Gerät für eine Person mit einer Behinderung wie beispielsweise einer halbseitigen Lähmung (Hemiplegie), um zu lernen, wie er/sie den Schwerpunkt bewegen muß, um gehen zu können, und für einen Patienten mit einer Behinderung seines/ihres Fußgelenks, um seine/ihre Fußgelenkfunktion wiederherzustellen. Das Trainingsgerät 100 umfasst eine Bewegungs- bzw. Fahrvorrichtung 120, die in Verbindung mit dieser funktioniert. Wenn beispielsweise ein Trainee bzw. Trainierender 900, der seine/ihre Fußgelenkfunktion wiederherstellen möchte, auf der Fahrvorrichtung 120 stehen bleiben möchte, während er/sie das Gleichgewicht hält, kann die Fahrvorrichtung 120 eine Belastung bieten, die verspricht, einen Rehabilitationseffekt bei den Fußgelenken des Trainierenden 900 zu erzielen.
Das Trainingsgerät 100 umfasst hauptsächlich ein Steuerpanel 133, das an einem Rahmen 130 angebracht ist, der einen Gesamtrahmen bildet, eine Seil- bzw. Kabelzugeinheit 112 sowie die Fahrvorrichtung 120, auf welcher der Trainierende 900 fahren kann.
Der Trainierende 900 oder ein Operator bewegt die Fahrvorrichtung 120 auf eine Fahrfläche, die vom Rahmen 130 umgeben ist, und führt dann das Training aus. Auf der Fahrfläche wird ein bewegungsbegrenzter Bereich bzw. Bewegungsbegrenzungsbereich 190 als normaler Bewegungsbereich der Fahrvorrichtung 120 eingestellt. Zudem ist eine Anfangsposition bzw. Ausgangsposition Vs in der Nähe der Mitte des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 eingestellt. Die Ausgangsposition Vs ist eine Bezugsposition der Fahrvorrichtung 120. Die Ausgangsposition Vs ist auf einer Bodenfläche oder dergleichen markiert, sodass der Trainierende 900 und dergleichen diese wahrnehmen kann. In gleicher Weise ist der Bewegungsbegrenzungsbereich 190 vorzugsweise auf der Bodenfläche oder dergleichen markiert, sodass der Trainierende 900 und dergleichen diesen wahrnehmen kann.
Der Rahmen 130 trägt das Steuerpanel 133, eine Anzeigeeinheit 138 und dergleichen. Das Steuerpanel 133 nimmt eine Hauptsteuereinheit 210 auf, welche Motoren und Sensoren steuert. Die Anzeigeeinheit 138 ist beispielsweise ein Flüssigkristallpanel, das den Fortschritt und dergleichen des Trainings zeigt. Der Rahmen 130 lagert ferner die Kabelzugeinheit 112 nahe über dem Kopf des Trainierenden 900.
Das Trainingsgerät 100 umfasst eine Gurtvorrichtung als Sicherheitsvorrichtung. Die Gurtvorrichtung besteht hauptsächlich aus einem Band 110, einem Seil bzw. Kabel 111 und der Kabelzugeinheit 112. Die Gurtvorrichtung hält den Oberkörper des Trainierenden 900, wenn er/sie anfängt, sein/ihr Gleichgewicht zu verlieren, um den Trainierenden 900 sicher zu halten. Das Band 110 ist ein Gürtel, der um die Hüfte des Trainierenden 900 gewickelt wird, und am unteren Rücken des Trainierenden 900 beispielsweise mittels Klettverschluss befestigt wird. Ein Ende des Kabels 111 ist mit dem Band 110 verbunden, und das andere Ende ist mit einem Wickelmechanismus der Kabelzugeinheit 112 verbunden. Der Wickelmechanismus der Kabelzugeinheit 112 wickelt das Kabel 111 durch Ein- und Ausschalten eines (nicht dargestellten) Motors auf und ab.
Die Fahrvorrichtung 120 ist ein Fahrzeug mit zwei koaxial angeordneten Rädern, das sich bewegt, während es seine Stellung basierend auf einem Stellungssteuermodell eines umgekehrten Pendels beibehält. Die Fahrvorrichtung 120 ist auch eine invertierte bzw. umgekehrte Bewegungs- bzw. Fahrtrainingsvorrichtung, die in Verbindung mit dem Trainingsgerät 100 funktioniert. Die Position der Fahrvorrichtung 120 wird durch einen Positionssensor 113 erfasst, der am Rahmen 130 angebracht ist. Der Positionssensor 113 ist beispielsweise ein Laserentfernungsmesser oder ein Ultraschallsensor. In dieser Ausführungsform erfasst der Positionssensor 113 eine eindimensionale Position der Fahrvorrichtung 120 in der Richtung, die durch den Pfeil innerhalb des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 angezeigt ist. Der Positionssensor 113 kann jedoch ferner eine zweidimensionale Position sowie einen Rotationsbetrag der Fahrvorrichtung 120 erfassen.
2 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der Fahrvorrichtung 120. Die Fahrvorrichtung 120 besteht aus Fußstücken 126, die den gesamten Rahmen bilden, rechten und linken Trittstufen bzw. -flächen 121 die lateral verlaufen, einem linken Antriebsrad 123, einem rechten Antriebsrad 124 sowie einer Lenkeinheit bzw. Lenkradeinheit 125.
Die Lenkradeinheit 125 dient einerseits zum Stützen des Trainierenden 900, dass dieser sein/ihr Gleichgewicht beibehält, und dient andererseits als Anweisungsempfangseinheit zum Anweisen der Fahrvorrichtung 120, vorwärts zu Fahren oder zu Wenden. Genauer gesagt fährt die Fahrvorrichtung 120 vorwärts, wenn der Trainierende 900 die Lenkradeinheit 125 nach vorne kippt, während die Fahrvorrichtung 120 rückwärts fährt, wenn der Trainierende 900 die Lenkradeinheit 125 nach hinten kippt. In gleicher Weise wendet die Fahrvorrichtung 120 nach links, wenn der Trainierende 900 die Lenkradeinheit 125 bezüglich der Fahrtrichtung nach links kippt, während die Fahrvorrichtung 120 nach rechts wendet, wenn der Trainierende 900 die Lenkradeinheit 125 bezüglich der Fahrtrichtung nach rechts kippt. In den später beschriebenen Aufgaben bewegt der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 vorwärts oder rückwärts, aber er/sie braucht die Fahrvorrichtung 120 nicht zu wenden. Aus diesem Grund braucht die Fahrvorrichtung 120 nicht mit der Wendefunktion ausgestaltet sein.
Das linke Antriebsrad 123 ist bezüglich der Mitte der linken und rechten Trittflächen 121 versetzt angeordnet und wird durch einen (nicht dargestellten) Motor drehend angetrieben. Das rechte Antriebsrad 124 ist bezüglich der Mitte der linken und rechten Trittflächen 121 versetzt angeordnet und wird durch einen (nicht dargestellten) Motor drehend angetrieben. Das linke Antriebsrad 123 und das rechte Antriebsrad 124 sind parallel auf einem koaxialen Drahtkern (coaxial core wire) angeordnet. Somit bewegt sich die Fahrvorrichtung 120 geradeaus, wenn das linke Antriebsrad 123 und das rechte Antriebsrad 124 bei gleicher Drehzahl in die gleiche Richtung drehen, während es nach links oder rechts abbiegt, wenn das linke Antriebsrad 123 und das rechte Antriebsrad 124 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen. Eine später beschriebene Bewegungskörper-Steuereinheit erfasst die gesamte Stellung der Fahrvorrichtung 120, auf welcher der Trainierende 900 stand, und steuert die Rotation des linken Antriebsrads 123 und des rechten Antriebsrads 124 derart, um den Zustand der Fahrvorrichtung 120, auf welcher der Trainierende 900 steht, zuverlässig beizubehalten.
Ein Lastsensor 122 ist in jeder von den linken und rechten Trittflächen 121 eingebaut. Die Lastsensoren 122 erfassen die Last des rechten und linken Beines des Trainierenden 900. Eine Batterie 129 führt elektrische Leistung, die zum Betreiben der Fahrvorrichtung 120 notwendig ist, zu. Die Batterie 129 ist beispielsweise eine Lithium-Ionen-Batterie, die durch Aufladen wiederholt verwendet werden kann.
Nachfolgend wird ein Systemaufbau des Trainingsgeräts 100 beschrieben. 3 zeigt eine Darstellung des Systemaufbaus des Trainingsgeräts 100. Die Hauptsteuereinheit 210 ist beispielsweise eine CPU. Die Hauptsteuereinheit 210 führt ein Steuerprogramm aus, das aus einem Speicher 214 ausgelesen wird, um dadurch die Steuerung des gesamten Geräts auszuführen. Eine Bedienempfangseinheit 211 erfährt eine Eingabebetätigung vom Trainierenden 900 oder dem Operator und überträgt ein Bediensignal an die Hauptsteuereinheit 210. Der Trainierende 900 oder der Operator betätigt Bedienknöpfe oder ein Touchpanel, das in der Vorrichtung oder einer angebrachten Fernsteuerung angeordnet ist, welche die Bedienempfangseinheit 211 bilden, um eine Anweisung zum Ein- oder Ausschalten der Leistung auszugeben, nummerische Werte hinsichtlich der Konfiguration einzugeben, oder ein Menü-Item auszuwählen.
Die Anzeigesteuereinheit 212 erzeugt eine grafisches Video und dergleichen eines Aufgabenspiels, das später beschrieben wird, entsprechend einem Anzeigesignal von der Hauptsteuereinheit 210 und zeigt dieses auf der Anzeigeeinheit 138 an. Eine Kabelantriebseinheit 213 umfasst einen Motor und eine Steuerschaltung für den Motor. Dieser Motor dient zum Ziehen des Kabels 111, das die Kabelzugeinheit 112 bildet. Die Hauptsteuereinheit 210 überträgt ein Steuersignal an die Kabelantriebseinheit 213, um dadurch das Wickeln des Kabels 111 und die Zugkraft des Kabels 111 zu steuern.
Der Positionssensor 113 überträgt die erfasste Position der Fahrvorrichtung 120 an die Hauptsteuereinheit 210. Der Speicher 214 ist ein nicht-flüchtiges Speichermedium. Beispielseise wird ein Solid-State-Laufwerk als Speicher 214 verwendet. Der Speicher 214 speichert ein Steuerprogramm und dergleichen zum Steuern des Trainingsgeräts 100. Insbesondere speichert der Speicher 214 ein Aufgabenspiel 215. Das Aufgabenspiel 215 ist ein Programm, welches aufeinander aufbauende spielartige Aufgaben ausgibt, sodass der Trainierende 900 mit Freude trainieren kann. Der Speicher 214 speichert ferner eine Datenbank 216, die verschiedene Parameterwerte, Funktionen, Zugriffstabellen und dergleichen verwaltet, die für die Steuerung verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben ist, fährt die Fahrvorrichtung 120 auf der Fahrfläche, die vom Rahmen 130 umgeben ist. Das Trainingsgerät 100 umfasst ein Kommunikationsverbindungs-IF (eine Kommunikationsverbindungs-Schnittstelle) 219, die mit der Hauptsteuereinheit 210 verbunden ist, um Anweisungen an die Fahrvorrichtung 120 auszugeben und Sensorinformationen zu empfangen. Die Fahrvorrichtung 120 umfasst ferner ein Kommunikationsverbindungs-IF 229, die mit der Kommunikationsverbindungs-IF 219 kabelgebunden oder kabellos verbunden ist. Die Kommunikationsverbindungs-IF 229 ist mit der Bewegungskörper-Steuereinheit 220 der Fahrvorrichtung 120 verbunden. Die Kommunikationsverbindungs-IFs 219 und 229 sind Kommunikationsschnittstellen wie WLAN oder dergleichen, die einem Kommunikationsstandard entsprechen.
Die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 ist beispielsweise eine CPU. Die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 führt ein Steuerprogramm aus, das von der Hauptsteuereinheit 210 zur Verfügung gestellt wird, um dadurch die Fahrvorrichtung 120 zu steuern. Die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 informiert die Hauptsteuereinheit 210 über die Kommunikationsverbindungs-IFs 219 und 229 über den Zustand der Fahrvorrichtung 120. Die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 führt ansprechend auf eine Anweisung von der Hauptsteuereinheit 210 die Aktivierung/Deaktivierung etc. der Fahrvorrichtung 120 aus.
Eine Antriebsradeinheit 221 umfasst eine Steuerschaltung und einen Motor zum Antreiben des linken Antriebsrads 123 und des rechten Antriebsrads 124. Die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 überträgt ein Steuersignal an die Antriebsradeinheit 221, um dadurch die Rotation des linken Antriebsrades 123 und des rechten Antriebsrades 124 zu steuern.
Ein Stellungssensor 222 umfasst einen Beschleunigungssensor sowie einen Kreiselsensor bzw. ein Gyroskop. Der Stellungssensor 222 überträgt ansprechend auf ein Anforderungssignal von der Bewegungskörper-Steuereinheit 220 Erfassungssignale an die Bewegungskörper-Steuereinheit 220. Die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 erkennt einen invertierten oder seitenverkehrten bzw. umgekehrten Zustand der Fahrvorrichtung 120 anhand der Erfassungssignale, erzeugt ein Steuersignal, das notwendig ist, um den umgekehrten Zustand beizubehalten, und überträgt das Steuersignal an die Antriebsradeinheit 221.
Ein Batteriesensor 223 umfasst einen Restkapazitätssensor zum Erfassen einer Restkapazität der Batterie 129 sowie einen Temperatursensor zum Überwachen der Temperatur der Batterie 129. Der Batteriesensor 223 überträgt verschiedene Erfassungsergebnisse der Batterie 129 einschließlich der Restkapazität und der Temperatur an die Bewegungskörper-Steuereinheit 220.
Die Lastsensoren 122 erfassen, dass ein Trainierender 900 auf der Fahrvorrichtung 120 steht, und übertragen ein Erfassungssignal an die Bewegungskörper-Steuereinheit 220. Ansprechend auf den Erhalt des Erfassungssignals erkennt die Bewegungskörper-Steuereinheit 220, dass der Nutzer auf die Fahrvorrichtung 120 gestiegen ist, und startet die Steuerung der Stellung des umgekehrten Pendels.
Die Lenkeinheit bzw. Lenkradeinheit 125 umfasst einen Winkelsensor, der an einem schwenkbar gelagerten Teil angebracht ist, das schwenkbar durch die Fußstücke 126 gelagert wird. Die Lenkradeinheit 125 überträgt eine Neigungsrichtung und einen Winkel, die durch den Winkelsensor erfasst werden, an die Bewegungskörper-Steuereinheit 220 als Erfassungssignal.
Bei dieser Ausführungsform wird der Trainierende 900 ermutigt, das Training auszuführen, indem das Aufgabenspiel 215 ausgeführt wird. Das durch die Hauptsteuereinheit 210 verarbeitete Aufgabenspiel 215 erzeugt ein grafisches Video, das sich sekündlich ändert, und zeigt dieses auf der Anzeigeeinheit 138 an. Der Trainierende 900 wird durch das Video ermutigt, einen Vorgang auszuführen um die Fahrvorrichtung 120 zu bewegen.
4 ist eine Darstellung, die ein Beispiel des dargestellten Videos zeigt, während eine Aufgabe ausgeführt wird. 4 zeigt ein Video, das auf der Anzeigeeinheit 138 dargestellt wird. Das Video zeigt einen Zustand, in welchem ein unter dem Motto Tennis stehendes Aufgabenspiel aus einer Mehrzahl von Aufgabenspielen 215 ausgewählt ist, und das ausgewählte Aufgabenspiel ausgeführt wird.
Auf der oberen rechten Seite eines in der Mitte dargestellten Tennisplatzes ist ein Charakter M, der einen Tennisball B wirft, in ein Hintergrundbild eingeblendet. Auf der linken Seite des Tennisplatzes ist ein Charakter P, der den geworfenen Tennisball B schlägt, in das Hintergrundbild eingeblendet. Der Charakter M zeigt einen Vorgang zum auf und ab bewegen und werfen des Balls entsprechend der durch das Aufgabenspiel 215 gestellten Aufgabe. Der Charakter P ist ein Charakter, der den Trainierenden 900 darstellt. Der Charakter P zeigt einen Vorgang zum auf und ab bewegen entsprechend der Bewegung der Fahrvorrichtung 120 und zum Schwingen eines Schlägers ansprechend auf die Ankunft des Tennisballs B. Der Tennisball B bewegt sich zwischen den rechten und linken Seiten des Tennisplatzes entsprechend der Bewegung der Charaktere M und P hin und her.
Darüber hinaus werden Informationen, die eine Situation des Spiels darstellen, angezeigt. In dem dargestellten Beispiel wird „Trainingsspiel 1“ dargestellt, um zu zeigen, dass das „Tennis“-Spiel aus den Aufgabenspielen 215 gewählt wurde, „Stufe 03“ wird dargestellt, um eine Schwierigkeitsstufe zu zeigen, und „Punkte 01500“ wird dargestellt, um einen augenblicklichen Punktestand zu zeigen. Der Punktestand ist ein nummerischer Wert, der für das Lösen bzw. Erreichen einer Aufgabe vergeben wird. Beispielsweise werden jedes Mal 100 Punkte hinzugefügt, wenn der Tennisball B zurückgespielt wurde. Wenn die Fahrvorrichtung 120 nicht auf die Ausgangsposition zurückgekehrt wurde, werden die Punkte entsprechend einem Abstand der Fahrvorrichtung von der Ausgangsposition verringert.
An der oberen rechten Seite des Bildschirms wird ein Icon I dargestellt, das die Restkapazität der Batterie 129 zeigt. Das Icon I verändert sich entsprechend der Restkapazität. Insbesondere enthält die Hauptsteuereinheit 210 ein Haupterfassungssignal vom Batteriesensor 223 erfasst wird, mittels der Bewegungskörper-Steuereinheit 220, erzeugt ein Anzeigesignal zum Darstellen des Icons I entsprechend einem Ergebnis der Erfassung und überträgt das Anzeigesignal an die Anzeigesteuereinheit.
Das Aufgabenspiel 215 gibt nacheinander eine Mehrzahl von Aufgaben aus und lässt den Trainierenden versuchen, diese auszuführen. Im Falle des „Tennis“-Spiels ist eine Aufgabe, den geworfenen Tennisball B einmal zu treffen. Das Ausführen dieser Aufgabe wird nachstehend im Detail beschrieben. Die 5A bis 5C zeigen eine Darstellung, die den Übergang des angezeigten Videos zeigen, während die Aufgabe ausgeführt wird. Darüber hinaus sind die 6A bis 6C Darstellungen, in welchen die Bewegungen der Fahrvorrichtungen von oberhalb der Aufgabe überwacht werden. Die 5A bis 5C entsprechen den 6A bis 6C.
5A zeigt einen Zustand unmittelbar vor dem Start der Aufgabe, und der Charakter P befindet sich an der Ausgangsposition Ts, die in der Mitte in vertikale Richtung liegt. Der Charakter M befindet sich bezüglich der Ausgangsposition Ts auf der gegenüberliegenden Seite jenseits des Platzes. 6A zeigt einen Zustand des Trainierenden 900 zu diesem Zeitpunkt. In diesem Zustand befindet sich die Fahrvorrichtung 120 an der Anfangsposition Vs, die in der Mitte des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 liegt. Das bedeutet, der Trainierende 900 wartet, bis die Aufgabe gestartet wird.
Da der Trainierende 900 die Anzeigeeinheit 138, auf welcher die in 5A gezeigte Ansicht gezeigt wird, aufmerksam beobachtet, fährt die Fahrvorrichtung 120 vorwärts, wenn sich die Fahrvorrichtung 120 in Richtung zur Anzeigeeinheit 138 bewegt. Wenn der Trainierende 900 fortfährt, die Anzeigeeinheit 138 aufmerksam zu beobachten, wenn sich die Fahrvorrichtung 120 von der Anzeigeeinheit 138 entfernt, fährt die Fahrvorrichtung 120 rückwärts, wenn sich diese von der Anzeigeeinheit 138 wegbewegt.
5B zeigt einen Zustand unmittelbar nachdem die Aufgabe gestartet ist, und der Charakter M bewegt sich auf dem Platz nach oben, um den Tennisball B zu werfen, sodass der Tennisball B eine Zielposition Bh erreicht, die für diese Aufgabe festgelegt wurde. Dann bewegt sich der Tennisball B entlang einer gestrichelten Flugbahn. Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Tennisball B bewegt, wird vorab entsprechend einer Stufe festgelegt. Insbesondere ist die Geschwindigkeit des Tennisballs B umso höher, je höher die Stufe ist.
Bevor der Tennisball B die Position Bh erreicht, bewegt der Trainierende 900 den Charakter P zu einer Schlagposition Th, an welcher der Charakter P den Tennisball B an der Position Bh zurückspielen kann. Das bedeutet, wie in 6B gezeigt ist, bewegt der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 derart, dass diese zu einer Zielposition Vh vorwärts fährt, die der Schlagposition Th in dem Bewegungsbegrenzungsbereich 190 entspricht.
Wenn der Charakter P an die Position Th bewegt werden kann, bevor der Tennisball B die Position Bh erreicht, wird der Schläger geschwungen, wenn der Tennisball B ankommt, und der Tennisball B wird zurückgespielt. 5C zeigt, wie der Charakter P nach dem Schlagen des Tennisballs B zur Ausgangsposition Ts zurückkehrt. Der Trainierende 900 bewegt die Fahrvorrichtung 120 derart, dass diese zur Ausgangsposition Vs zurückkehrt, wie in 6C gezeigt, um den Charakter P zur Ausgangsposition Ts zurückzuführen, bevor der Tennisball B das rechte Ende des Platzes erreicht.
Die bezugnehmend auf die 5A bis 5C und 6A bis 6C beschriebene Aufgabe dient dazu, dass der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 bewegen kann, dass diese von der Ausgangsposition Vs zur Zielposition Vh vorwärts fährt, und der Trainierende 900 dann die Fahrvorrichtung 120 bewegen kann, dass diese zur Ausgangsposition Vs zurückkehrt, während die Aktionen des Charakters P und dergleichen, die auf der Anzeigeeinheit 138 dargestellt sind, mit jenen der Fahrvorrichtung 120 verbunden werden. Jede Aufgabe wird durch einen Abstand und eine Richtung zur Zielposition Vh definiert, in welche die Fahrvorrichtung 120 bewegt werden muss. All diese Aufgaben werden durch die Aufgabenliste verwaltet.
7 ist eine Darstellung zum Erläutern der Aufgabenliste. Die Aufgabenliste wird vorab in der Datenbank 216 des Speichers 214 gespeichert. Wie in 7 gezeigt ist, sind Aufgabennummern H1, H2, ... und Hn für die jeweilige Aufgaben vergeben. Zudem sind Strecken D1, D2,... und Dn, welche die Entfernungen von der Ausgangsposition Vs zur Zielposition Vh anzeigen, und die Richtung ,,+“ oder ,,-“ zur Zielposition Vh, die mit den jeweiligen Aufgaben verbunden sind, dargestellt. Die Richtung „+“ bedeutet, dass sich die Zielposition Vh auf der Seite der Anzeigeeinheit 138 bezüglich der Ausgangsposition Vs befindet, während die Richtung ,,-“ bedeutet, dass die Zielposition Vh auf der gegenüberliegenden Seite der Anzeigeeinheit 138 bezüglich der Ausgangsposition Vs befindet. Wenn daher die Aufgabe in die Richtung „+“ liegt, bewegt der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 derart, dass diese zur Zielposition Vh vorwärts fährt, wohingegen, wenn die Aufgabe in der Richtung ,,-“ liegt, der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 derart bewegt, dass sich diese rückwärts zur Zielposition Vh bewegt.
Die Hauptsteuereinheit 210, die das Aufgabenspiel 215 ausführt, erzeugt ein grafisches Video des Charakters M und des Tennisballs B entsprechend der auszuführenden Aufgabe, und stellt dieses auf der Anzeigeeinheit 138 dar. Beispielsweise wird in der Aufgabennummer H3 eine Schlagposition Th3 auf dem Anzeigebildschirm entsprechend einer Zielposition Vs3, die an einer Position D3 in „+“ Richtung der Ausgangsposition Vs liegt, berechnet. Ferner wird eine Zielposition Bh3 des Tennisballs B, an welcher der Tennisball B geschlagen wird, wenn der Schläger an der Position Th3 geschwungen wird, bestimmt. Dann wird eine Flugbahn des Tennisballs B, welche die Zielposition Bh3 erreicht, berechnet, und ein grafisches Video, auf welchem der Tennisball B sich entlang der Flugbahn bewegt, wird erzeugt und auf der Anzeigeeinheit 138 dargestellt.
Ein Aufgabenspiel besteht aus k Aufgaben, die zufällig aus der Aufgabenliste ausgewählt werden. Die Anzahl k wird entsprechend der gewählten Stufe verändert. Je höher die Stufe ist, desto mehr Aufgaben werden gewählt. Es kann eine Begrenzung für die Auswahl der Aufgaben aus der Aufgabenliste vorliegen, sodass eine Aufgabe, die mit einer langen Strecke assoziiert ist, abhängig von der gewählten Stufe nicht gewählt wird.
Nachfolgend wird die Korrektur der nächsten Aufgabe, die das Ergebnis des Versuchs darstellt, die Aufgabe zu lösen, die zuletzt ausgeführt wurde, wenn eine Mehrzahl von Aufgaben nacheinander ausgeführt wird, beschrieben. Die 8A bis 8C zeigen Darstellungen zum Beschreiben eines Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn aufeinanderfolgende Aufgaben in die gleiche Richtung ausgeführt werden.
8A zeigt eine Darstellung, einer mten Aufgabe Hm und ein Ergebnis des Versuchs zum Ausführen bzw. Lösen der Aufgabe Hm. Die mte Aufgabe Hm ist eine Aufgabe, die unmittelbar vor einer geplanten Aufgabe ausgeführt wird. Die Aufgabe Hm ist eine Aufgabe zum Vor- und Rückwärtsfahren bzw. Hin- und Herfahren von einer Ausgangsposition Vs zu einer Zielposition Vhm, die um eine Strecke Dm in + Richtung von der Ausgangsposition Vs beabstandet ist. Ein Zeitlimit Tm ist eine Zeit, die vorab entsprechend der hin- und hergehenden Strecke 2Dm und der gewählten Stufe bestimmt wurde. Eine Geschwindigkeit, mit welcher der Tennisball B sich auf dem Anzeigeschirm bewegt, wird entsprechend diesem Zeitlimit Tm eingestellt.
In 8A ist eine Endposition Vrm, eine Ankunftsposition, wenn das Zeitlimit Tm verstrichen ist. Das bedeutet, sie zeigt, dass der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 zur Ausgangsposition Vs in der Zeit zurückgebracht haben sollte, wenn das Zeitlimit Tm verstrichen ist, es sich jedoch herausstellt, dass Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 nur zur Endposition Vrm zurückgebracht hat. Zu diesem Zeitpunkt ist, wenn ein Abstand von der Endposition Vrm zur Ausgangsposition Vs gleich DL ist, eine Strecke DL ungenügend für die für die Aufgabe benötige Fahrstrecke bzw. Bewegungsstrecke.
8B ist eine Darstellung, die eine m+1te Aufgabe Hm+1 zeigt, die ausgewählt wird, wenn das Aufgabespiel gestartet wird. Hierbei ist die m+1te Aufgabe Hm+1 eine Aufgabe, die unmittelbar nach der Aufgabe Hm geplant ist. Die Aufgabe Hm+1 ist eine Aufgabe, um von der Ausgangsposition Vs zu einer Zielposition Vhm+1 hin und her zu fahren, die von der Ausgangsposition Vs um eine Strecke Dm+1 entfernt liegt. Ein Zeitlimit Tm+1 ist eine Zeit, die vorab entsprechend der hin- und hergehenden Strecke 2Dm+1 sowie der ausgewählten Stufe bestimmt wurde.
Hierbei wird bei der Aufgabe Hm+1 davon ausgegangen, dass die Fahrvorrichtung 120 an der Ausgangsposition Vs positioniert ist, wenn die Ausführung der Aufgabe Hm+1 gestartet wird. Tatsächlich jedoch befindet sich die Fahrvorrichtung 120 an der Position Vrm die sich von der Position Vs unterscheidet. Wenn daher die Aufgabe Hm+1 ohne Korrektur ausgeführt wird, ist die Strecke, die tatsächlich zur Zielposition Vhm+1 gefahren werden muss, verkürzt, und der erwartete Trainingseffekt kann nicht erzielt werden. Daher wird bei dieser Ausführungsform die Ausgangsposition der Aufgabe Hm+1 zur Endposition Vrm korrigiert, die der Position der Fahrvorrichtung 120 am Ende der Aufgabe Hm entspricht, und die Zielposition Vhm+1 wird ebenfalls entsprechend dieser Korrektur korrigiert.
8C ist eine Darstellung, die eine korrigierte m+1te Aufgabe H'm+1 zeigt. Wie in 8C gezeigt ist, wird die Ausgangsposition V's der Aufgabe H'm+1 auf Vrm gesetzt, und V'hm+1, die von V's in + Richtung um die Strecke DL+1 entfernt liegt, wird als neue Zielposition bestimmt. Die Position, zu welcher zurückgekehrt werden soll, ist dabei nicht die korrigierte Ausgangsposition V's sondern die ursprüngliche Ausgangsposition Vs. Durch diese Einstellung wird davon ausgegangen, dass die Strecke DL, die unzureichend ist, wenn die Aufgabe Hm ausgeführt wird, aufgehoben bzw. ausgeglichen werden kann. Ein Zeitlimit T'm+1 wird als neue Zeit entsprechend der Sollbewegungsstrecke 2Dm+1+DL und der gewählten Stufe eingestellt.
In den 8A bis 8C wurde ein Fall beschrieben, bei dem aufeinanderfolgende Aufgaben in die gleiche Richtung ausgeführt wurden. Das bedeutet, die Bewegungsrichtungen der Aufgaben Hm und Hm+1 sind „+“. Jedoch kann, selbst wenn die Bewegungsrichtungen der Aufgaben Hm und Hm+1 ,,-“ sind, die Aufgabe Hm+1 ähnlich korrigiert werden.
Die 9A bis 9C zeigen eine Darstellung zum Beschreiben eines Beispiels einer Aufgabenkorrektur, wenn aufeinanderfolgende Aufgaben in unterschiedliche Richtungen gegeben sind. 9A ist eine Darstellung, die eine mte Aufgabe Hm sowie das Ergebnis des Versuchs, die Aufgabe Hm zu lösen, zeigt. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird von der gleichen Situation wie in 8A ausgegangen.
9B ist eine Darstellung, die eine m+1te Aufgabe Hm+1 zeigt, die ausgewählt wird, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird. Die m+1te erste Aufgabe Hm+1 ist eine Aufgabe, die unmittelbar nach der Aufgabe Hm geplant ist. Die Aufgabe Hm+1 ist eine Aufgabe zum Hin- und Herfahren von der Ausgangsposition Vs zu einer Zielposition Vhm+1, die um eine Strecke Dm+1in - Richtung von der Ausgangsposition Vs entfernt ist. Ein Zeitlimit Tm+1 ist eine Zeit, die vorab entsprechend der hin- und hergehenden Strecke 2Dm+1 und der gewählten Stufe bestimmt wurde.
Hierbei wird in der Aufgabe Hm+1 davon ausgegangen, dass sich die Fahrvorrichtung 120 an der Ausgangsposition Vs befindet, wenn die Ausführung der Aufgabe hm+1 gestartet wird. Tatsächlich jedoch befindet sich die Fahrvorrichtung 120 an der Position Vrm, die zur + Seite von der Position Vs versetzt ist. Wenn die Aufgabe Hm+1 somit ohne jedwede Korrektur ausgeführt wird, wird die tatsächlich zurückzulegende Strecke zur Zielposition Vhm+1 zu lang, wodurch es möglicherweise unmöglich wird, die Zielposition am Ende zu erreichen. Insbesondere kann es sein, wenn die Bewegungsrichtungen der Aufgaben Hm und Hm+1 voneinander verschieden sind, dass der Trainierende 900 die Fahrvorrichtung 120 abhängig von der Zielposition Vhm+1 der Aufgabe Hm+1 weiter als oder gleich der Hälfte des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 bewegen muss. Unter solchen Umständen kann die Fahrvorrichtung 120, aufgrund der Leistungsgrenzen der Fahrvorrichtung 120, nicht in der Lage sein, innerhalb des Zeitlimits zur Zielposition hin und her zu fahren.
Wenn der Trainierende 900 die Aufgabe nicht lösen kann, kann er/sie weniger motiviert sein, die Aufgabe anzugehen, sodass der erwartete Trainingseffekt nicht erzielt werden kann. Daher wird bei dieser Ausführungsform, wie bei dem Fall, in dem aufeinanderfolgender Aufgaben in die gleiche Richtung gegen sind, der vorstehend bezugnehmend auf die 8A bis 8C beschrieben wurde, die Ausgangsposition der Aufgabe Hm+1 auf eine Endposition Vrm gestellt, die der Position der Fahrvorrichtung 120 am Ende der Aufgabe Hm entspricht, und die Zielposition Vhm+1 wird entsprechend dieser Korrektur korrigiert.
9C ist eine Darstellung, die eine korrigierte m+1te Aufgabe H'm+1 zeigt. Wie in 9C gezeigt ist, ist eine Ausgangsposition V's der Aufgabe H'm+1 auf Vrm gesetzt, und die Position V'hm+1, die von der Position V's in - Richtung um eine Strecke Dm+1 entfernt ist, ist als neue Zielposition bestimmt. Die Position, zu der zurückgekehrt werden soll, ist hierbei nicht die korrigierte Ausgangsposition V's sondern die ursprüngliche Ausgangsposition Vs. Durch eine derartige Einstellung ist die Sollbewegungsstrecke in der Aufgabe H'm+1 gleich 2Dm+1 -DL. Zusätzlich zur Strecke DL, die ungenügend ist, wenn die Aufgabe ausgeführt wird, ist nun eine Strecke 2DL für die ursprüngliche Sollbewegungsstrecke ungenügend. Dieser Mangel kann durch das Korrigieren einer anderen Aufgabe zu einem späteren Zeitpunkt oder hinzufügen einer Aufgabe entsprechend dem Mangel zu den k Aufgaben, die ausgewählt werden, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird, ausgeglichen werden. Das Zeitlimit T'm+1 ist dabei eine Zeit, die entsprechend der Sollbewegungsstrecke 2Dm+1-DL der ausgewählten Stufe neu festgelegt wird.
In den 9A bis 9C wurde ein Fall beschrieben, bei dem aufeinanderfolgende Aufgaben in unterschiedliche Richtungen vorliegen. Das bedeutet, die Bewegungsrichtung der Aufgaben Hm ist „+“ und die Bewegungsrichtung der Aufgabe Hm+1 ist „-''. Wenn die Bewegungsrichtung der Aufgabe Hm jedoch ,,-“ ist, und die Bewegungsrichtung der Aufgabe Hm+1,,+“ ist, kann die Aufgabe Hm+1 in ähnlicher Weise korrigiert werden.
10 ist eine Darstellung zum Beschreiben einer Abwandlung der Aufgabenkorrektur aus 9C. Die zugrunde liegenden Bedingungen sind die gleichen wie bei den Figuren 9A und 9B, sodass auf deren Beschreibung verzichtet wird.
Die Sollbewegungsstrecke der korrigierten Aufgabe H'm+1 aus 9C ist um die Strecke DL kürzer als die Sollbewegungsstrecke 2Dm+1 der ursprünglichen Aufgabe Hm+1. Daher wird bei dieser Abwandlung die Strecke Dm+1 von der korrigierten Ausgangsposition V's zur Zielposition basierend auf der Strecke DL, die unzureichend ist, wenn die Aufgabe Hm ausgeführt wird, erhöht, um den Mangel zu kompensieren. Das bedeutet, die Position V“hm+1, die weiter weg als die korrigierte Zielposition V'hm+1 in 9C liegt, wird als neue Zielposition festgelegt. Insbesondere kann, wie in 10 gezeigt ist, durch das Korrigieren von V“hm+1 zu einer Position, die um DL/2 weiter weg als V'hm+1 liegt, die korrigierte Sollbewegungsstrecke an die Sollbewegungsstrecke 2Dm+1 der ursprünglichen Aufgabe Hm+1 angeglichen werden. Durch das korrigieren der Zielposition auf diese Weise ist es möglich, einen Mangel der Trainingsmenge bzw. Trainingsquantität zu verringern, von dem ausgegangen wird, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird. Darüber hinaus ist es nicht möglich, eine Zielposition einzustellen, die über den Kapazitäten bzw. Fähigkeiten der Fahrvorrichtung 120 liegt.
Die 11A bis 11C zeigen Darstellungen zum Beschreiben einer weiteren Abwandlung der Aufgabenkorrektur. 11A ist eine Darstellung, die eine mte Aufgabe Hm und das Ergebnis des Versuchs, die Aufgabe Hm zu lösen, zeigt. Die Aufgabe Hm in 11A ist die gleiche wie die Aufgabe Hm in 8A abgesehen davon, dass als Ergebnis der Ausführung durch den Trainierenden 900 eine Endposition Vrm, die erreicht wurde, wenn das Zeitlimit Tm abgelaufen ist, näher an einer Zielposition Vhm als im Fall von 8 liegt. Das bedeutet, ein Mangel DL' ist größer als der Abstand DL im Fall von 8A.
In diesem Fall wird, wenn eine m+1te Aufgabe Hm+1, die ausgewählt wird, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird, gleich der Aufgabe Hm+1 aus 8B ist, wenn die gleiche Aufgabenkorrektur wie in 8C zur Anwendung kommt, eine korrigierte Zielposition V'Hm+1 außerhalb des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 festgelegt, wie in 11B gezeigt. Eine Strecke, die zu diesem Zeitpunkt über den Bewegungsbegrenzungsbereich 190 hinausgeht, ist als DW definiert. Daher kann, wenn die Zielposition außerhalb des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 liegt, die Fahrvorrichtung 120 die Zielposition nicht erreichen.
Aus diesem Grund wird bei dieser Abwandlung, wenn die korrigierte Zielposition V'hm+1 außerhalb des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 liegt, wie in 11C gezeigt, ein Rand des Bewegungsbegrenzungsbereichs 190 als neue Zielposition V"hm+1 festgelegt. Wenn die Zielposition auf diese Weise korrigiert wird, ist eine Sollbewegungsstrecke einer Aufgabe H"m+1 gleich 2Dm+1+DL'-2DW. Somit wird ein Zeitlimit T"m+1 entsprechend der Sollstrecke und der gewählten Stufe neu festgelegt. Es sei angemerkt, dass aufgrund einer derartigen Korrektur eine Unzulänglichkeit hinsichtlich der Bewegungsstrecke erzeugt wird, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird. Diese Unzulänglichkeit kann jedoch durch das Korrigieren einer anderen Aufgabe, die später folgt, ausgeglichen werden. Alternativ kann diese Unzulänglichkeit durch das Hinzufügen einer Aufgabe entsprechend der Unzulänglichkeit zu den k Aufgaben, die ausgewählt werden, wenn das Aufgabenspiel startet, ausgeglichen werden.
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf vom Start bis zum Ende eines Aufgabenspiels zeigt. Der Ablauf startet, wenn der Trainierende 900 oder der Operator die Trainingsvorrichtung 100 aktiviert. Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass die Hauptsteuereinheit 210 ein Spiel wie „Tennis“ aus den Aufgabenspielen 215 im Speicher 214 ausliest, und das ausgewählte Spiel gleichzeitig mit der Aktivierung ausführt.
Im Schritt S101 erhält die Hauptsteuereinheit 210 die Auswahl der Schwierigkeitsstufe vom Trainierenden 900 oder dergleichen über die Bedienempfangseinheit 211. In Schritt S102 wird dann die Aufgabenliste aus der Datenbank 216 ausgelesen, und k Aufgaben die der empfangenen Schwierigkeitsstufe entsprechen, werden zufällig ausgewählt. Wenn eine hohe Schwierigkeitsstufe gewählt ist, erhöht die Hauptsteuereinheit 210 die Anzahl k im Vergleich zu einem Fall, bei dem eine niedrige Schwierigkeitsstufe gewählt ist. Zudem wird, wenn eine hohe Schwierigkeitsstufe gewählt ist, ein zulässiges Zeitlimit für eine Sollstrecke verringert.
Die Hauptsteuereinheit 210 fährt mit Schritt S103 fort, bei dem eine Zählervariable m auf 1 gesetzt wird. Dann fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S104 fort, wo sie die Ausgabe eines Positionssensors 113 überwacht, und bewertet, ob die Fahrvorrichtung 120 die Ausgangsposition Vs erreicht hat und zur Ruhe gebracht wurde. Wenn die Hauptsteuereinheit 210 bestimmt, dass die Fahrvorrichtung 120 nicht zur Ruhe gebracht wurde, wartet sie, bis die Fahrvorrichtung 120 ruhig steht. Wenn die Hauptsteuereinheit 210 bestimmt, dass die Fahrvorrichtung 120 zur Ruhe gebracht wurde, fährt der Ablauf mit Schritt S105 fort.
Wenn die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S105 fortfährt, führt sie die Aufgabe Hm aus, die als mte Aufgabe von den in Schritt S102 bestimmten Aufgaben geplant wurde. Insbesondere wird, wie bezugnehmend auf die 5A bis 5C und 6A bis 6C beschrieben wurde, der Charakter P, der den Trainierenden 900 darstellt, in ein Bild, das den Fortschritt der Aufgabe Hm zeigt, an einer Position, die der Position der Fahrvorrichtung120 entspricht, eingeblendet und auf der Anzeigeeinheit 138 dargestellt.
Wenn das Zeitlimit Tm der Aufgabe Hm abgelaufen ist, fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S106 fort, wo sie das Erfassungssignal des Positionssensors 113 erhält und und die augenblickliche Position der Fahrvorrichtung prüft. Die geprüfte augenblickliche Position entspricht der Endposition Vrm der Aufgabe Hm. Dann fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S107 fort, wo sie eine Differenz zwischen der Endposition Vrm und der Ausgangsposition Vs berechnet. Die Hauptsteuereinheit 210 berechnet Punkte entsprechend der Lösung der Aufgabe Hm basierend auf dieser Differenz und aktualisiert den Gesamtpunktestand, der in der Anzeigeeinheit 138 dargestellt ist. Die für das Lösen der Aufgabe Hm vergebenen Punkte werden derart eingestellt, dass die Punkte umso mehr verringert werden, je größer der Abstand zwischen der Endposition Vrm und der Ausgangposition Vs ist.
Die Hauptsteuereinheit 210 fährt mit Schritt S109 fort, wo sie die Zählervariable m inkrementiert bzw. erhöht. Dann wird in Schritt S110 die inkrementierte bzw. erhöhte Zählervariable m mit der Anzahl k der Aufgaben verglichen. Wenn die Hauptsteuereinheit 210 feststellt, dass die Zählervariable m k nicht überschritten hat, fährt sie mit Schritt S111 fort, wohingegen, wenn die Hauptsteuereinheit 210 bestimmt, dass die Zählervariable m k überschritten hat, sie mit S112 fortfährt.
Wenn die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S111 fortfährt, korrigiert sie die Ausgangsposition und die Zielposition der Aufgabe Hm entsprechend dem Inkrement m entsprechend dem bezugnehmend auf die 8A bis 11C beschriebenen Beispiel. Wenn die Korrektur vollständig ist, fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S105 fort, um die korrigierte Aufgabe auszuführen. Die in Schritt S105 ausgeführte Aufgabe ist die korrigierte Aufgabe.
Wenn die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S112 fortfährt, führt sie einen Beendigungsprozess aus, und beendet die Folge des Ablaufs. Der Beendigungsprozess ist ein Prozess zum Darstellen des erreichten Punktestands auf der Anzeigeeinheit 138 und Aktualisieren der Trainingshistorie, die bisher erfolgt ist.
Bei einem derartigen Ablauf ist es möglich, die Motivation des Trainierenden 900 zum Ausführen der Aufgaben beizubehalten und einen hohen Trainingseffekt zu erwarten.
13 zeigt ein Flussdiagramm, das einen Ablauf eines Aufgabenspiels in einem anderen Beispiel zeigt. Die gleichen Prozesse wie in 12 sind mit den gleichen Bezugs- bzw. Schrittzeichen dargestellt, und auf ihre Beschreibung wird hierbei verzichtet.
Wenn Schritt S102 abgeschlossen ist, fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S203 fort. In Schritt S203 wird die Zählervariable m auf 1 gesetzt, und die akkumulierte Variable s zum Akkumulieren der Unzulänglichkeiten, die bei jeder Aufgabe erzeugt werden können, wird zurückgesetzt.
Wenn die mte Aufgabe in Schritt S111 korrigiert wird, fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S212 fort. In Schritt S212 berechnet die Hauptsteuereinheit 210 eine Unzulänglichkeit sm für die Bewegungsstrecke, die durch die Korrektur der Aufgabe m bestimmt wird. Bei dieser Berechnung wird die Differenz zwischen der Endposition Vrm und der Ausgangsposition Vrs berücksichtigt, die als Ergebnis des Versuchs, die Aufgabe zu lösen, die zuletzt ausgeführt wurde, kurz ist. Die Hauptsteuereinheit 210 fährt mit Schritt S213 fort, wo sie den berechneten Wert von sm zur bisher akkumulierten Variable s hinzufügt, und s aktualisiert.
Wenn die Hauptsteuereinheit 210 in Schritt S110 feststellt, dass die Zählervariable m die Zahl k der Aufgaben übersteigt, fährt sie mit Schritt S214 fort, um eine zusätzliche Aufgabe entsprechend dem Wert der integrierten Variable s zu bestimmen und auszuführen. Insbesondere wird eine Aufgabe aus der Aufgabenliste als zusätzliche Aufgabe ausgesucht und ausgeführt. In der Aufgabenlist ist eine Strecke D, die im Wesentlichen gleich dem Wert der akkumulierten Variable s ist, definiert. Wenn die akkumulierte Variable s groß ist, kann die zusätzliche Aufgabe eine Mehrzahl von auszuführenden Aufgaben unterteilt werden.
Wenn die Ausführung der zusätzlichen Aufgabe abgeschlossen ist, fährt die Hauptsteuereinheit 210 mit Schritt S215 fort. In Schritt S215 berechnet die Hauptsteuereinheit 210 Punkte, die für das Lösen der zusätzlichen Aufgabe vergeben werden, und aktualisiert den Gesamtpunktestand, der auf der Anzeigeeinheit 138 dargestellt wird. Dann führt die Hauptsteuereinheit 210 den Beendigungsprozess in Schritt S112 aus, um den Ablauf zu beenden.
Durch einen derartigen Ablauf von Schritten kann davon ausgegangen werden, dass eine Trainingsquantität in der Nähe der Trainingsquantität erzielt werden kann, die erwartet wird, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird. Es sei angemerkt, dass die Maßnahme zum Kompensieren der Bewegungsmenge der Fahrvorrichtung 120 in jeder Aufgabe, die bestimmt wird, wenn das Aufgabenspiel gestartet wird, nicht auf diesem Prozessablauf beschränkt ist. Wie bei dem Beispiel dieses Prozessablaufs kann, zusätzlich zum Einstellen der Belastung für den Trainierenden 900, sodass diese höher wird, indem später eine zusätzliche Aufgabe entsprechend der Unzulänglichkeit gestellt wird, die Belastung des Trainierenden 900 derart eingestellt werden, dass diese bei der nächsten auszuführenden Aufgabe höher wird, die ausgewählt wurde, wenn das Aufgabenspiel gestartet wurde. In diesem Fall kann die Sollstrecke erhöht werden oder die Sollstrecke kann unverändert bleiben, und das Zeitlimit zum Lösen der Aufgabe kann verringert werden. Alternativ können die Sollstrecke erhöht und das Zeitlimit verringert werden. Jede dieser Möglichkeiten führt dazu, dass, wenn eine Unzulänglichkeit bei der hin- und hergehenden Sollbewegungsstrecke in einer bestimmten Aufgabe der nacheinander ausgeführten Aufgaben in einem Aufgabenspiel durch die Korrektur der Ausgangsposition erzeugt wird, die Hauptsteuereinheit 210 die Unzulänglichkeit kompensiert. Die Unzulänglichkeit kann auf jede Art und Weise kompensiert werden, solange sie eine Einstellung dergestalt erfordert, dass die Belastung des Trainierenden 900 bei der als nächstes auszuführenden Aufgabe erhöht wird, nachdem eine Aufgabe von den nacheinander abzuleistenden Aufgabenspiel ausgeführt wurde, bei der die Unzulänglichkeit verursacht wurde.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird, wenn die Endposition Vrm der Aufgabe Hm nicht mit der Ausgangsposition Vs übereinstimmt, die Aufgabe Hm+1, die als nächstes ausgeführt werden soll, korrigiert. Wenn der Abstand bzw. die Differenz zwischen Vrm und Vs jedoch kleiner als oder gleich einer vorgegebenen Strecke ist, braucht die Aufgabe Hm+1 nicht korrigiert werden. Durch das Vereinfachen des Prozesses auf diese Weise kann die Rechenlast der Hauptsteuereinheit 210 verringert werden.
Aus der hier beschriebenen Erfindung ergibt sich, dass die erfindungsgemäßen Ausführungsformen auf vielerlei Weise verändert werden können. Derartige Veränderungen gelten nicht als von der Idee und dem Umfang der Erfindung abweichend; vielmehr ist beabsichtigt, dass alle für den Fachmann ersichtlichen Modifikationen als vom Umfang der Ansprüche umfasst gelten sollen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2016073386 A [0002]

Claims

Gleichgewichtstrainingsvorrichtung, die in Verbindung mit einer umgekehrten Pendelfahrvorrichtung funktioniert, auf der ein Trainierender steht und einen Fahrvorgang ausführt, wobei die Gleichgewichtstrainingsvorrichtung aufweist: einen Detektor, der ausgestaltet ist, um eine Position der Fahrvorrichtung zu erfassen; und einen Controller, der ausgestaltet ist, um dem Trainierenden eine Aufgabe zu stellen, um innerhalb einer vorgegebenen Zeit von einer Ausgangsposition zu einer Zielposition hin und her zu fahren, und der ausgestaltet ist, um auf einer Anzeige einen den Trainierenden darstellenden Charakter anzuzeigen, an einer Position, die einer Position der Fahrvorrichtung entspricht, die in ein Video eingeblendet ist, das den Fortschritt der Aufgabe anzeigt, wobei der Controller eine Ausgangsposition einer als nächstes auszuführenden Aufgabe zu einer Position der Fahrvorrichtung am Ende einer Aufgabe korrigiert, die zuletzt ausgeführt wurde, und die Zielposition entsprechend der Korrektur der Ausgangsposition korrigiert.
Gleichgewichtstrainingsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Controller, wenn es aufgrund der Korrektur der Ausgangsposition zu einer Unzulänglichkeit einer durch die Aufgabe vorgegebenen hin- und hergehenden Bewegungsstrecke kommt, von den nacheinander gestellten Aufgaben in einem Aufgabenspiel eine Anpassung einer Aufgabe vornimmt, die nach derjenigen Aufgabe ausgeführt wird, bei welcher die Unzulänglichkeit verursacht wurde, so dass eine Anforderung an den Trainierenden hoch wird.
Gleichgewichtstrainingsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller eine durch die Erfüllung der Aufgabe erhaltene Punktezahl basierend auf der Korrektur der Ausgangsposition anpasst und die Punktezahl auf der Anzeige anzeigt.
Gleichgewichtstrainingsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Controller die Ausgangsposition der als nächstes auszuführenden Aufgabe nicht korrigiert, wenn die Position der Fahrvorrichtung am Ende der zuletzt ausgeführten Aufgabe innerhalb eines vorgegebenen Abstands von der Ausgangsposition liegt.
Steuerverfahren für eine Gleichgewichtstrainingsvorrichtung, die in Verbindung mit einer umgekehrten Pendelfahrvorrichtung funktioniert, auf der ein Trainierender steht und einen Fahrvorgang ausführt, wobei das Steuerverfahren aufweist: Stellen einer ersten Aufgabe und einer zweiten Aufgabe an den Trainierenden, um innerhalb einer vorgegebenen Zeit von einer Ausgangsposition zu einer Zielposition hin und her zu fahren; Anzeigen eines den Trainierenden darstellenden Charakters auf einer Anzeige, an einer Position, die einer Position der Fahrvorrichtung entspricht, die in ein Video eingeblendet ist, das den Vorschritt der ersten Aufgabe anzeigt, nachdem die erste Aufgabe gestartet wurde; und Korrigieren der Ausgangsposition in der zweiten Aufgabe zu einer Position der Fahrvorrichtung am Ende der ersten Aufgabe, und Korrigieren der Zielposition in der zweiten Aufgabe entsprechend der Korrektur der Ausgangsposition.