JP2000210391A

JP2000210391A - バランス訓練装置

Info

Publication number: JP2000210391A
Application number: JP11017734A
Authority: JP
Inventors: Youichi Shinomiya; 葉一四宮; Osamu Sekine; 修関根; Soji Murakami; 宗司村上; Ryoji Nakajima; 了治仲島
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP3587075B2

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成を用いて馬に乗った状態に近
い状態で揺動させることを可能とし、馬に乗った状態と
同程度のバランス訓練を可能とする。【解決手段】人が着座する座席１を駆動装置３により揺
動させる。座席１の移動は、駆動装置３によって、前後
方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左
右軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限されて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、身体の賦活、運動
機能の訓練や回復などの目的でバランス機能を訓練する
ために用いられるバランス訓練装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、馬に乗った状態で落ちないよう
にバランスをとることはバランス保持の訓練になり、し
かも腰背筋群の活性化を促して腰痛予防の訓練にもなる
ことが知られている。一方、馬に乗ることができる場所
は限られているものであるから、場所や天候の制約を受
けることなくバランス訓練を手軽に行うことができるよ
うに、馬に乗った状態と同様の動作を実現できる機械装
置を用いることが考えられている。

【０００３】この種の機械装置（バランス訓練装置）に
は、たとえば特公平６−６５３５０号公報に記載されて
いるように、６個の駆動源を備え、馬形の乗り物を６自
由度で駆動するものが提案されている。この構成では、
乗り物を前後方向、左右方向、上下方向の直進往復移動
と、前後軸、左右軸、上下軸の各軸回りの回転往復移動
との６動作を組み合わせて揺動させることが可能であっ
て、しかも６動作を個別に制御することができるように
なっている。したがって、馬に乗った状態に近い揺動が
可能になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載されたものは、６個の駆動源を備えるととも
に、各駆動源を個別に制御するものであるから、各駆動
源の動作のタイミング、速度、動作範囲などを個別に制
御することになり、非常に複雑な制御を行う必要があ
る。また、６個の駆動源が設けられているものであるか
ら、大型化しやすく、またコスト高になるという問題が
ある。この問題は上記公報に用いられている、いわゆる
６自由度型シリアルロボットに限らず、構造が簡単な６
自由度型パラレルロボットを用いる場合も同様であっ
て、６自由度型パラレルロボットでは構造が簡単ではあ
るものの構成部品が高コストであるから一層のコスト高
を招くことになる。

【０００５】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、比較的簡単な構成を用いて馬に乗っ
た状態に近い状態で揺動させることを可能とし、馬に乗
った状態と同程度のバランス訓練を可能としたバランス
訓練装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、人が
着座する座席と、座席の移動を前後方向の直進往復移動
と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往
復移動との組み合わせに制限して駆動する駆動装置とを
備えるものである。この構成によれば、座席を揺動させ
る駆動装置の動作を３種類に制限しているから、従来の
ような６種類の動作を可能とする場合に比較すると駆動
装置の構成が簡単になる。しかも、動作が３種類に制限
されてはいるものの、動作の種類を前後方向の直進往復
移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回
転往復移動との組み合わせとしているので、バランス訓
練（バランス保持の訓練、腰痛予防の訓練）に用いるに
際しては６種類の動作が可能な装置と同様の効果が得ら
れる。この点については後述する。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記駆動装置が、前後軸の回りの回転往復移動が１
往復する期間に前後方向の直進往復移動および左右軸の
回りの回転往復移動が２往復するように駆動源の出力を
座席の移動に変換する運動変換装置を備えるものであ
る。この構成によれば、各動作の比率を固定的に設定し
て制御に制約を与えているから制御が容易であり、たと
えば駆動源を１つだけ用いるとともに動力を伝達する機
構によって上記条件を満たすことが可能になる。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記駆動装置が、２つの駆動源と、一方の駆動源の
出力を座席の前後軸回りの回転往復移動に変換するとと
もに、他方の駆動源の出力を座席の前後方向の直進往復
移動および座席の左右軸の回りの回転往復移動に変換す
る運動変換装置とを備え、各駆動源は駆動制御部により
出力が各別に制御されるものである。この構成によれ
ば、３種類の動作を２つの駆動源を用いて実現すること
ができ、しかも２つの駆動源を駆動制御部によって各別
に制御するから、揺動パターンを複雑化することが可能
になり、使用者の予期しない動きや使用者を飽きさせな
い動きを与えることが可能になる。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、座席に着座した人の動きによる加速
度を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付け
るように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部
とを備えるものである。この構成によれば、使用者の動
きによる加速度をセンサで検出することによって、使用
者のバランス機能の程度を知ることができ、使用者のバ
ランス機能の程度に応じて座席の揺動の大きさを調節す
ることが可能になる。つまり、使用者のバランス機能が
優れているときには、座席を大きく揺動させてもセンサ
の出力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス
機能の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値にな
るように座席の揺動を小さくするように制御することに
なる。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、座席に着座した人の動きによる変位
を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付ける
ように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部と
を備えるものである。この構成によれば、使用者の動き
による変位をセンサで検出することによって、使用者の
バランス機能の程度を知ることができ、使用者のバラン
ス機能の程度に応じて座席の揺動の大きさを調節するこ
とが可能になる。つまり、使用者のバランス機能が優れ
ているときには、座席を大きく揺動させてもセンサの出
力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機能
の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になるよ
うに座席の揺動を小さくするように制御することにな
る。

【００１１】請求項６の発明は、請求項４または請求項
５の発明において、駆動装置の制御データと前記センサ
の出力から求めた検出データと座席に着座した人の個人
データとを複数人について登録可能なデータベースを備
え、使用時における各データとをデータベースに格納さ
れた各データと比較することにより使用中の人のバラン
スの程度を判定する判定手段を備えるものである。この
構成によれば、複数人のデータを集めることによって統
計的な処理が可能になり、バランス機能の程度について
年齢などに応じた標準値を決めることが可能になり、標
準値に対する使用者のバランス機能のレベルを評価する
ことが可能になる。

【００１２】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、視覚情報と聴覚情報との少なくとも
一方を出力する情報提示器を設け、駆動装置の動作に合
わせて情報提示器の出力内容を変化させるものである。
この構成によれば、情報提示器を用いて駆動装置の動作
に合わせた出力内容を提示するから、単調さをある程度
緩和することができ、使用者が飽きるのを抑制すること
ができる。また、情報提示器に目標値や使用者の能力を
示すことによって使用者に動機付けを行うことも可能で
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は以下の知見に基づくもの
であり、基本的には、人が着座する座席の移動を前後方
向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右
軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限した点に
特徴がある。

【００１４】本発明者らは、従来構成のような６自由度
の動作に代えて自由度を減少させてもバランス訓練が可
能か否かを評価するために、６種類（６自由度）の往復
移動の動作が可能な馬の鞍形の座席に人を着座させ、動
作の組み合わせの種類を変化させて５点満点で主観評価
する実験を行った。また、実験は乗馬部員７人、非乗馬
部員（非経験者）１１人で行った。６種類の動作を組み
合わせた場合での非経験者による主観評価の平均値を５
点とし、６３通りの動作の組み合わせに対して主観評価
を行った。つまり、動作の種類を１〜５種類の間で変化
させ、それぞれ組み合わせを変化させて評価した。その
結果を図１１に示す。図では前後方向をｘ方向、左右方
向をｙ方向、上下方向をｚ方向とし、前後軸（ｘ軸）の
回りの回転をロール（Roll）、左右軸（ｙ軸）の回りの
回転をピッチ（Pitch）、上下軸（ｚ軸）の回りの回転
をヨー（Yaw）として示してある。たとえば、図の横軸
において「ｘＹａｗＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」は、前後方向
（ｘ軸方向）の直進往復移動、前後軸の回りの往復回転
移動（ロール）、左右軸の回りの往復回転移動（ピッ
チ）、上下軸の回りの往復回転移動（ヨー）の組み合わ
せを示す。また、図１１において１軸、２軸、……、５
軸とあるのは、組み合わせた動作の種類の数である。ま
た、上の折れ線が非経験者、下の折れ線が乗馬部員、中
の折れ線が平均を示す。

【００１５】しかして、図１１の結果によれば、３種類
（３軸）以下の動作の組み合わせでは、「ＰｉｔｈｃＲ
ｏｌｌ」、「ｘＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」、「ｚＰｉｔｃｈ
Ｒｏｌｌ」などの組み合わせで高い点が得られることが
わかる。そこで、これらの組み合わせについて客観的に
評価するために、上述の各組み合わせの動作と、１種類
ずつの動作と、６種類の組み合わせ動作とについて、腰
背筋群の表面筋電位計測を行った。表面筋電位計測にお
ける座席は馬の常足に対応するデータにより動かし、６
種類の組み合わせ動作を行った結果を１００％として百
分率で表した。また、計測は３人について行い、３人の
計測結果はそれぞれ図１２ないし図１４に示した。図か
ら明らかなように、腰背筋群の表面筋電位については、
「ｘＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」、「ｚＰｉｔｃｈＲｏｌｌ」
の組み合わせであれば、６種類の動作の組み合わせの場
合と大きな差がないという結果が得られた。

【００１６】両者の動作を比較すると、「ｚＰｉｔｃｈ
Ｒｏｌｌ」の組み合わせでは、上下方向の直進往復移動
が含まれており、人の体重を支持しながらも上下方向に
直進往復移動させようとすると、機構部の強度を大きく
するためにコスト高につながるから、「ｘＰｉｔｃｈＲ
ｏｌｌ」の組み合わせのほうが望ましいと言える。ま
た、前後方向（ｘ方向）の直進往復移動の１往復の期間
と、左右軸（ｙ軸）の回りでの回転往復移動（ピッチ）
の１往復の期間と、前後軸（ｘ軸）の回りでの回転往復
移動（ロール）の１往復の期間との比率は、ほぼ２：
２：１になっていた。これらの知見に基づいて本発明で
は、以下の構成を採用している。

【００１７】（第１の実施の形態）本実施形態は、図１
（ａ）に示すように、人が着席する座席１をベース２に
収納された駆動装置３（図１（ｂ）参照）により揺動さ
せるように構成される。座席は馬の鞍形に形成されてお
り、人は座席１に跨る形で着座することになる。また、
図６に示すように、駆動装置３は駆動制御部４ａ，４ｂ
を介して演算制御部５により制御される。

【００１８】駆動装置３は、図２ないし図４に示すよう
に、直方体状のベース２を有し、ベース２に対して移動
可能となるように保持された可動架台３１を備える。ベ
ース２は上面が開放されており、ベース２の上部には前
後方向に走る左右一対のレール部２１が形成されてい
る。各レール部２１は断面コ字状であって開口側を互い
に対向させる形に形成されている。

【００１９】可動架台３１には左右方向の２本のシャフ
ト３２，３３が設けられ、前側のシャフト３２の両端部
にはシャフト３２の軸心から偏心した位置でアーム３４
の一端部が取り付けられる。両アーム３４はシャフト３
２に対して回動自在に軸着されており、両アーム３４の
回動中心は一直線上に位置する。両アーム３４の他端部
は座席１を保持する台座１１の後端部に軸着されてい
る。また、台座１１の前端部は可動架台３１の前方に配
置された支持板３５ａに回動自在に軸着される。支持板
３５ａは取付バー３５に固定されており、取付バー３５
の両端部には取付板３５ｂを介して各一対のランナ３６
が回動自在に軸着される。ランナ３６は左右のレール部
２１に挿入され、レール部２１の中で転動する。したが
って、シャフト３２が回転するとアーム３４の上記他端
部に結合された台座１１の後端部が上下に移動するので
あって、台座１１の前端部の高さ位置は一定に保たれて
いるから、台座１１は左右軸の回りで前後に揺動（ピッ
チ）することになる。

【００２０】後側のシャフト３３の両端部にはシャフト
３３の軸心から偏心した一対のランナ３７がシャフト３
３に対して回動自在に取り付けられる。両ランナ３７は
左右のレール部２１にそれぞれ挿入されるが、中心軸が
互いに異なるように設けられている。したがって、シャ
フト３３が回転すると可動架台３１は前後軸の回りで左
右に揺動（ロール）することになる。

【００２１】可動架台３１の下面には回転軸３８が突設
され、回動軸３８の軸心に対して偏心した位置でリンク
３９の一端部が軸着される。リンク３９の他端部はベー
ス２の前端部に軸着されており、回動軸３８が回転する
と可動架台３１は前後に移動することになる。ベース２
と可動架台３１との関係を模式的に示すと図１（ｂ）の
ようになる。

【００２２】上述のように、シャフト３２，３３と回動
軸３８とをそれぞれ回転させることによって、前後軸の
回りでの回転往復移動と左右軸の回りでの回転往復移動
と前後方向の直進往復移動とが可能になり、３種類の動
作を実現することができる。シャフト３２，３３および
回動軸３８を回転させるための駆動源は２個のモータ３
０ａ，３０ｂ（図５、図６参照）であって、本実施形態
では、一方のモータ３０ａをシャフト３２と回転軸３８
との回転用に用い、他方のモータ３０ｂをシャフト３３
の回転用に用いている。したがって、前後方向の直進往
復移動と前後方向（つまり左右軸の回り）の回転往復移
動（ピッチ）とはモータ３０ａによる動作になり、左右
方向（つまり前後軸の回り）の回転往復移動（ロール）
はモータ３０ｂによる動作になる。ここに、各モータ３
０ａ，３０ｂからシャフト３２，３３および回転軸３８
への回転力の伝達はかさ歯車３０ｃ（図３参照）を用い
ている。このように、前後と左右との往復移動が各別の
モータ３０ａ、３０ｂでの動作になるから、一方の動き
に変化を与えることによって、台座１１に複雑な動きを
与えることが可能になる。

【００２３】たとえば、正常な人のバランス機能では、
周期的な揺れに対しては２〜３秒程度で動きを予測する
ようになり、バランス機能を強化するためには周期的な
揺れのみでは効果が少ないものであるが、２種類のモー
タ３０ａ、３０ｂを用いることにより揺れの動作に変化
を与えることができ、人が予期していない動きや人を飽
きさせない動きを与えることが可能になる。

【００２４】両モータ３０ａ，３０ｂは、図６のよう
に、駆動制御部４ａ，４ｂを介して演算制御部５により
制御される。演算制御部５はコンピュータ装置を用いて
構成されたものであり、データ入力部６により与えられ
る制御情報に基づいてモータ３０ａ，３０ｂを制御す
る。データ入力部６の制御情報は馬の歩様に類似した揺
動を座席１に与えることができるように設定されてい
る。また、座席１の揺動が単調にならないように、各モ
ータ３０ａ，３０ｂの回転速度や位相を変化させるよう
に設定される。なお、モータ３０ａ，３０ｂの回転とは
一定方向に回転させることのみを意味するのではなく正
逆に交互に回転させる場合も含んでいる。

【００２５】ところで、本実施形態では２個のモータ３
０ａ，３０ｂを用いているが、上述したように、前後方
向（ｘ方向）の直進往復移動の１往復の期間と、左右軸
（ｙ軸）の回りでの回転往復移動（ピッチ）の１往復の
期間と、前後軸（ｘ軸）の回りでの回転往復移動（ロー
ル）の１往復の期間との比率は、ほぼ２：２：１になで
あるから、シャフト３２，３３と回転軸３８とを１つの
モータを駆動源として回転させ、ギアなどの動力変換装
置によって上記比率が得られるように回転させるように
してもよい。この場合、座席１の動きはやや単調になる
が、１つの駆動源で馬の歩様に近い揺れを実現すること
ができることになる。この場合、駆動源の制御要素は回
転速度と回転方向だけであるから、基本的にはモータに
印加する電圧のみを制御することになる。

【００２６】（第２の実施の形態）第１の実施の形態で
は駆動装置３をオープン制御していたが、本実施形態は
図７（ａ）に示すように、使用者に取り付けたセンサ７
によって、センサ７を取り付けた部位の加速度を検出す
るとともに、得られた加速度をデータ入力部６に設定さ
れている目標値に近付けるようにモータ３０ａ，３０ｂ
（図５参照）をフィードバック制御するものである。セ
ンサ７は帽子やベルトの形で使用者に取り付けられる。
つまり、頭部と腰部との少なくとも一方の加速度が検出
される。これらの位置は使用者の揺れの程度を示すこと
になるから、使用者のバランス機能が低い場合には加速
度が大きくなり、バランス機能が高い場合には加速度が
小さくなると考えられる。したがって、検出された加速
度が目標値よりも大きい場合にはモータ３０ａ，３０ｂ
の振幅や回転速度を低下させることによって、使用者が
バランスをとりやすくなるようにし、逆に検出された加
速度が目標値よりも小さい場合にはモータ３０ａ，３０
ｂの振幅や回転速度を上昇させる。ここに、加速度を検
出するセンサ７の出力は増幅器７ａにより増幅された後
にデータ入力部６に与えられ、データ入力部６では駆動
装置３を制御する制御情報をセンサ７の出力（増幅器７
ａの出力）に基づいて補正し、補正した制御情報を演算
制御部５に与えるようになっている。

【００２７】図７（ａ）には２個のモータ３０ａ，３０
ｂを用いる例を示してあり、２個の駆動制御部４ａ，４
ｂを設けているが、第１の実施の形態でも説明したよう
に１個のモータのみで座席１を揺動させる構成を採用す
る場合には、図７（ｂ）に示すように、駆動制御部とし
てモータに印加する電圧のみを制御する電圧制御部４を
設ける。他の構成および動作は第１の実施の形態と同様
である。

【００２８】（第３の実施の形態）本実施形態は、第２
の実施の形態と同様に、使用者の動きを検出するセンサ
８（図８（ａ）参照）を用いて駆動装置３をフィードバ
ック制御するものである。ただし、第２の実施の形態の
ように加速度のみを検出するのではなく、使用者の特定
部位の動きによる変位を検出することができるセンサ８
を用いている。このようなセンサ８を用いると、使用者
の揺れ程度を直接的に検出することができ、使用者のバ
ランス機能を容易に知ることができる。また、本実施形
態ではデータ入力部６を用いずに、センサ８の出力を演
算制御部５に入力しており、演算制御部５ではセンサ８
の出力に基づいて変位および加速度を検出し、駆動装置
３の回転速度および位相をフィードバック制御する。つ
まり、変位や加速度が小さいときには座席１の振幅を大
きくしたり揺動速度を速くし、変位や加速度が大きいと
きには座席１の振幅を小さくしたり揺動速度を遅くする
のである。

【００２９】センサ８は、具体的には、帽子や人の肩部
に取り付けた反射球（球状の反射物）のようなマーカ
と、マーカを撮像してマーカの変位を検出する複数台の
ＴＶカメラからなるモーションキャプチャなどの画像監
視装置とを用いることによって実現されている。他の構
成および動作は第２の実施の形態と同様である。

【００３０】また、図８（ａ）には２個のモータ３０
ａ，３０ｂを用いる例を示してあり、２個の駆動制御部
４ａ，４ｂを設けているが、第２の実施の形態と同様
に、１個のモータのみで座席１を揺動させる構成を採用
する場合には、図８（ｂ）に示すように、駆動制御部と
してモータに印加する電圧のみを制御する電圧制御部４
を設けるようにする。

【００３１】（第４の実施の形態）本実施形態は、第１
ないし第３の実施の形態から選択した構成に、視覚情報
と聴覚情報との少なくとも一方を出力する情報提示器１
０（図９参照）を付加したものである。図９（ａ）には
２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いるために２個の駆動
制御部４ａ，４ｂを設けた例を示し、図９（ｂ）には１
個のモータを用いるために電圧制御部４を設けた例を示
している。両構成は制御対象となるモータの個数が異な
るのみであって、他の構成は共通している。また、図９
ではデータ入力部６のように演算制御部５に制御情報を
与えるための構成は省略してある。

【００３２】情報提示器１０は、視覚情報を提示するも
のであれば、映像を表示可能な表示器や数値を表示可能
な表示器であって、聴覚情報を提示するものであれば立
体音響の得られるスピーカを用いる。これらの組み合わ
せは自由であり適宜に採用する。しかして、情報提示器
１０は、基本的には情報記憶部１０ａに格納された情報
を提示する。また、必要に応じてセンサ７，８の検出値
などに基づく情報や、訓練の開始からの時間、座席１の
揺動の強さなどの情報を情報提示器１０に提示してもよ
い。情報記憶部１０ａに格納される情報は、自動車の進
行方向の風景をＴＶカメラにより実写したものや、何ら
かのキャラクタ、効果音などである。実写映像であれば
座席１の揺動速度に応じて、情報表示器１０に表示され
る実写映像の進行速度を変化させるようにすれば仮想現
実感が得られて単調さが緩和される。また、座席１の揺
動の強さ（振幅と速度）に応じて情報提示器１０に表示
されるキャラクタの動きの激しさを変化させたり、揺動
の強さに応じて成長するキャラクタを情報提示器１０に
表示したりしてもよい。あるいはまた、座席１の揺動の
速度が大きくなると、音像を前方から後方に移動させた
り周波数を変化させることによって、他のものを追い越
すときのような音を発生させたり、揺動状態が変化する
ことを示す効果音を発生させたりすることもできる。

【００３３】このように情報提示器１０によって、座席
１の揺動の状態などの情報を使用者に提示することによ
って、使用者は単調さが緩和され、また情報の提示によ
って運動の動機付けも可能になる。他の構成および動作
は他の実施の形態と同様である。

【００３４】（第５の実施の形態）本実施形態は、図１
０に示すように、図８に示した第３の実施の形態にデー
タべース５ａを付加したものである。データベース５ａ
は、座席１を揺動させる際の制御情報（速度、位相）
と、センサ８により検出した使用者の動きによる変位お
よび加速度と、使用者の個人データである年齢とを対応
付けて格納するものである。データベース５ａには使用
者の個人データとして性別などの他のデータも対応付け
て格納してもよく、また変位や加速度ではなく使用者の
揺れの程度を示す他の情報を格納してもよい。図１０
（ａ）には２個のモータ３０ａ，３０ｂを用いるために
２個の駆動制御部４ａ，４ｂを設けた例を示し、図１０
（ｂ）には１個のモータを用いるために電圧制御部４を
設けた例を示している。両構成は制御対象となるモータ
の個数が異なるのみであって、他の構成は共通してい
る。

【００３５】データベース５ａには、上述の情報が複数
人分格納されるとともに、複数人分のデータから統計的
に求めた年齢層別の揺れの程度（変位、加速度）の平均
値および偏差が格納される。したがって、データベース
５ａによって、年齢層別に揺れの程度の標準値を得るこ
とができ、座席１に着座している使用者の年齢を与える
とともに、センサ８での検出結果を演算制御部５に与え
ると、演算制御部５では使用者の年齢層の標準値に対す
る使用者のバランス機能のレベルを求める。つまり、使
用者の年代で他の人よりもバランス機能が優れているか
劣っているかの目安を与えることができ、バランス訓練
の動機付けが可能になる。ここに、バランス機能のレベ
ルは偏差値の形で示せばよい。このように演算制御部５
は判定手段としても機能する。他の構成および動作は第
３の実施の形態と同様である。

【００３６】本実施形態では第３の実施の形態にデータ
ベース５ａを付加した構成を例示したが、第２の実施の
形態にデータベース５ａを付加した構成でも本実施形態
の技術を適用可能であり、また第４の実施の形態のよう
に情報提示器１０を用いる場合に、バランス機能のレベ
ルに対応した表示を行うようにすれば、バランス訓練の
一層の動機付けが可能になる。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明は、人が着座する座席
と、座席の移動を前後方向の直進往復移動と前後軸の回
りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組
み合わせに制限して駆動する駆動装置とを備えるもので
あり、座席を揺動させる駆動装置の動作を３種類に制限
しているから、従来のような６種類の動作を可能とする
場合に比較すると駆動装置の構成が簡単になるという利
点がある。しかも、動作が３種類に制限されてはいるも
のの、動作の種類を前後方向の直進往復移動と前後軸の
回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との
組み合わせとしているので、バランス訓練に用いるに際
しては６種類の動作が可能な装置と同様の効果が得られ
る。

【００３８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、駆動装置が、前後軸の回りの回転往復移動が１往復
する期間に前後方向の直進往復移動および左右軸の回り
の回転往復移動が２往復するように駆動源の出力を座席
の移動に変換する運動変換装置を備えるものであり、各
動作の比率を固定的に設定して制御に制約を与えている
から制御が容易であり、たとえば駆動源を１つだけ用い
るとともに動力を伝達する機構によって上記条件を満た
すことが可能になるという効果がある。

【００３９】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、駆動装置が、２つの駆動源と、一方の駆動源の出力
を座席の前後軸回りの回転往復移動に変換するととも
に、他方の駆動源の出力を座席の前後方向の直進往復移
動および座席の左右軸の回りの回転往復移動に変換する
運動変換装置とを備え、各駆動源は駆動制御部により出
力が各別に制御されるものであり、３種類の動作を２つ
の駆動源を用いて実現することができ、しかも２つの駆
動源を駆動制御部によって各別に制御するから、揺動パ
ターンを複雑化することが可能になり、使用者の予期し
ない動きや使用者を飽きさせない動きを与えることが可
能になるという効果がある。

【００４０】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、座席に着座した人の動きによる加速
度を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付け
るように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部
とを備えるものであり、使用者の動きによる加速度をセ
ンサで検出することによって、使用者のバランス機能の
程度を知ることができ、使用者のバランス機能の程度に
応じて座席の揺動の大きさを調節することが可能になる
という利点がある。つまり、使用者のバランス機能が優
れているときには、座席を大きく揺動させてもセンサの
出力を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機
能の劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になる
ように座席の揺動を小さくするように制御することにな
る。

【００４１】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、座席に着座した人の動きによる変位
を検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付ける
ように駆動装置をフィードバック制御する演算制御部と
を備えるものであり、使用者の動きによる変位をセンサ
で検出することによって、使用者のバランス機能の程度
を知ることができ、使用者のバランス機能の程度に応じ
て座席の揺動の大きさを調節することが可能になるとい
う利点がある。つまり、使用者のバランス機能が優れて
いるときには、座席を大きく揺動させてもセンサの出力
を目標値に保つことが可能になり、逆にバランス機能の
劣る使用者であれば、センサの出力が目標値になるよう
に座席の揺動を小さくするように制御することになる。

【００４２】請求項６の発明は、請求項４または請求項
５の発明において、駆動装置の制御データとセンサの出
力から求めた検出データと座席に着座した人の個人デー
タとを複数人について登録可能なデータベースを備え、
使用時における各データとをデータベースに格納された
各データと比較することにより使用中の人のバランスの
程度を判定する判定手段を備えるものであり、複数人の
データを集めることによって統計的な処理が可能にな
り、バランス機能の程度について年齢などに応じた標準
値を決めることが可能になり、標準値に対する使用者の
バランス機能のレベルを評価することが可能になるとい
う利点がある。

【００４３】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、視覚情報と聴覚情報との少なくとも
一方を出力する情報提示器を設け、駆動装置の動作に合
わせて情報提示器の出力内容を変化させるものであり、
情報提示器を用いて駆動装置の動作に合わせた出力内容
を提示するから、単調さをある程度緩和することがで
き、使用者が飽きるのを抑制することができるという利
点があり、また、情報提示器に目標値や使用者の能力を
示すことによって使用者に動機付けを行うことも可能に
なるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は外
観斜視図、（ｂ）は駆動装置の概略構成図である。

【図２】同上に用いる駆動装置の要部側面図である。

【図３】同上に用いる駆動装置の平面図である。

【図４】同上に用いる駆動装置の正面図である。

【図５】同上に用いる駆動装置の概略構成図である。

【図６】同上の要部ブロック図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態を示し、（ａ）
（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合のブロック図で
ある。

【図８】本発明の第３の実施の形態を示し、（ａ）
（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合のブロック図で
ある。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示し、（ａ）
（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合の要部のブロッ
ク図である。

【図１０】本発明の第５の実施の形態を示し、（ａ）
（ｂ）はそれぞれモータ数の異なる場合の要部のブロッ
ク図である。

【図１１】本発明の原理を説明する図である。

【図１２】本発明の原理を説明する図である。

【図１３】本発明の原理を説明する図である。

【図１４】本発明の原理を説明する図である。

【符号の説明】

１座席２ベース３駆動装置４電圧制御部４ａ，４ｂ駆動制御部５演算制御部５ａデータベース７，８センサ１０情報提示器３０ａ，３０ｂモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村上宗司大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者仲島了治大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人が着座する座席と、座席の移動を前後
方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左
右軸の回りの回転往復移動との組み合わせに制限して駆
動する駆動装置とを備えることを特徴とするバランス訓
練装置。
【請求項２】前記駆動装置は、前後軸の回りの回転往
復移動が１往復する期間に前後方向の直進往復移動およ
び左右軸の回りの回転往復移動が２往復するように駆動
源の出力を座席の移動に変換する運動変換装置を備える
ことを特徴とする請求項１記載のバランス訓練装置。
【請求項３】前記駆動装置は、２つの駆動源と、一方
の駆動源の出力を座席の前後軸回りの回転往復移動に変
換するとともに、他方の駆動源の出力を座席の前後方向
の直進往復移動および座席の左右軸の回りの回転往復移
動に変換する運動変換装置とを備え、各駆動源は駆動制
御部により出力が各別に制御されることを特徴とする請
求項１記載のバランス訓練装置。
【請求項４】座席に着座した人の動きによる加速度を
検出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるよ
うに駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを
備えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れかに記載のバランス訓練装置。
【請求項５】座席に着座した人の動きによる変位を検
出するセンサと、センサの出力を目標値に近付けるよう
に駆動装置をフィードバック制御する演算制御部とを備
えることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載のバランス訓練装置。
【請求項６】駆動装置の制御データと前記センサの出
力から求めた検出データと座席に着座した人の個人デー
タとを複数人について登録可能なデータベースを備え、
使用時における各データとをデータベースに格納された
各データと比較することにより使用中の人のバランスの
程度を判定する判定手段を備えることを特徴とする請求
項４または請求項５記載のバランス訓練装置。
【請求項７】視覚情報と聴覚情報との少なくとも一方
を出力する情報提示器を設け、駆動装置の動作に合わせ
て情報提示器の出力内容を変化させることを特徴とする
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のバランス訓
練装置。