JP2008093404A - Massage machine - Google Patents

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Daisuke Kushida
大輔 櫛田
Akira Kitamura
章 北村
Shuji Kondo
秀志 近藤
Shinji Fujikawa
真志 藤川
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Tottori University NUC
Family Co Ltd
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Tottori University NUC
Family Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new technical means for controlling a massage machine by which treatment elements can evenly be made soft or hard in hardness. <P>SOLUTION: The massage machine includes: the treatment elements 6 to be brought into contact with a part to be treated, so as to perform massage; and a control part 18 for performing impedance control, so as to allow the force of the treatment elements 6 to contact the part to be treated to be the target contact force. The control part 18 includes an elastic parameter adjusting part 18b for adjusting the value of an elastic parameter in the impedance control. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、マッサージ機に関するものである。   The present invention relates to a massage machine.

従来のマッサージ機では、マッサージ動作の強弱調整のために、施療子の位置調整をすることが行われている。例えば、特許文献１には、マッサージ子（施療子）の押出量を変更することによって、マッサージの強さを調整することが開示されている。
マッサージ動作の強弱調整を行うことで、一定強さのマッサージ動作に比べて、マッサージ強さをユーザの好みに合わせることができる。
特開昭６３−７９６５５号公報 In conventional massage machines, the position of the treatment element is adjusted to adjust the strength of the massage operation. For example, Patent Document 1 discloses that the strength of massage is adjusted by changing the push-out amount of a massage element (treatment element).
By adjusting the strength of the massage operation, the massage strength can be adjusted to the user's preference as compared with the massage operation of a certain strength.
JP 63-79655 A

従来のマッサージ強弱調整は、単に施療子の位置（押出位置）を調整するものにすぎなかった。すなわち、強いマッサージは、施療子を被施療部側へ大きく押し出し、弱いマッサージは、施療子の押出量を小さくすることによって実現されていた。   The conventional massage strength adjustment is merely for adjusting the position (extrusion position) of the treatment element. That is, a strong massage has been achieved by greatly pushing the treatment element toward the treatment site, and a weak massage has been realized by reducing the push-out amount of the treatment element.

ところが、マッサージ感は、施療子の押出量だけでなく、施療子の硬さ・柔らかさによっても影響を受ける。つまり、マッサージされる部位（被施療部）によって皮膚弾性特性が異なるため、皮膚弾性が小さく比較的柔らかい被施療部に対してある接触力でマッサージしようとすると、柔らかく弾性のある施療子でマッサージすべきである。そうしなければ、実際に施療子から被施療部に与えられる力は、予期した力より過大となってしまい、ユーザにとっては、強すぎるマッサージとなる。
一方、皮膚弾性が大きく比較的硬い被施療部に対してある接触力でマッサージしようとするときは、硬い施療子でマッサージすべきである。そうしなければ、実際に施療子から被施療部に与えられる力が、予期した力より過小となり、ユーザにとっては、弱すぎるマッサージとなる。 However, the feeling of massage is influenced not only by the amount of extrusion of the treatment element but also by the hardness and softness of the treatment element. In other words, since the skin elastic characteristics differ depending on the part to be massaged (the treatment area), if you want to massage with a certain contact force on the treatment area with a small skin elasticity and a relatively soft mass, massage with a soft and elastic treatment element. Should. Otherwise, the force that is actually applied from the treatment element to the treatment site will be greater than the expected force, resulting in a massage that is too strong for the user.
On the other hand, when trying to massage with a certain contact force with respect to a treated part having a large skin elasticity and relatively hard, it should be massaged with a hard treatment element. Otherwise, the force actually applied from the treatment element to the treatment site will be less than the expected force, resulting in a massage that is too weak for the user.

この結果、マッサージ機の制御において、ある目標値の力でマッサージを施したい場合であっても、従来のような押出量調整では、目標値の力によるマッサージを実現することができなかった。   As a result, in the control of the massage machine, even when it is desired to perform a massage with a certain target value force, it is not possible to realize a massage with the target value force by adjusting the amount of extrusion as in the prior art.

しかも、従来のマッサージ機において、施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることは、施療子の交換を伴うため、実際の使用を考慮すると、現実的ではない。   Moreover, in the conventional massage machine, it is not practical to soften and harden the treatment element because it involves replacement of the treatment element.

そこで、本発明は、施療子の硬さを柔らかく硬くしたりすることと等価なマッサージ機制御に関する新たな技術的手段を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、皮膚弾性を推定することにある。さらに、本発明の他の目的は、皮膚弾性に基づいて被施療部の凝りを判定すること、あるいは、皮膚弾性に基づいてマッサージ力を適切に調整することにある。 Then, an object of this invention is to provide the new technical means regarding massage machine control equivalent to making the hardness of a treatment element soft and hard.
Another object of the present invention is to estimate skin elasticity. Furthermore, another object of the present invention is to determine the stiffness of the treatment part based on the skin elasticity or to appropriately adjust the massage force based on the skin elasticity.

本発明は、被施療部に接触してマッサージする施療子と、前記施療子が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部と、を備え、前記制御部は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部を備えていることを特徴とする。
上記本発明によれば、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を変更できるため、制御部における制御によって、施療子の硬さを柔らかくしたり硬くしたりすることと同様の変更を行うことができる。 The present invention comprises a treatment element that comes into contact with a treatment part and massages, and a control part that controls impedance so that a force with which the treatment element comes into contact with the treatment part becomes a target contact force. And an elastic parameter adjusting unit for adjusting the value of the elastic parameter in the impedance control.
According to the present invention, since the value of the elastic parameter in the impedance control can be changed, the same change as that of softening or hardening the treatment element can be performed by the control in the control unit.

前記弾性パラメータ調整部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性に関わらず所望の目標接触力によるマッサージが行える。
なお、変位情報には、変位そのものの他、必要に応じて変位と関連した値（例えば、変位から算出可能な速度又は加速度）が含まれる。また、速度や加速度は、変位から算出してもよいし、速度センサ又は加速度センサで検出してもよい。 It is preferable that the elastic parameter adjustment unit estimates the elastic parameter for realizing the target contact force based on displacement information of the treatment element that is in contact with the treatment portion. In this case, massage with a desired target contact force can be performed regardless of the elastic characteristics of the treatment area.
In addition to the displacement itself, the displacement information includes a value related to the displacement (for example, a speed or acceleration that can be calculated from the displacement) as necessary. Further, the speed and acceleration may be calculated from the displacement, or may be detected by a speed sensor or an acceleration sensor.

さらに、前記弾性パラメータ調整部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得た前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定（決定）するのが好ましい。この場合、目標接触力は、重力によって使用者から施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得られたものであり、この目標接触力を実現するための弾性パラメータを推定（決定）しているので、重力によって施療子が受ける荷重の変化（例えば、使用者の体重の差）に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御することができる。   Furthermore, it is preferable that the elastic parameter adjustment unit estimates (determines) the elastic parameter for realizing the target contact force obtained by considering information on a load received by the treatment element from a user due to gravity. . In this case, the target contact force is obtained by considering information on the load that the treatment element receives from the user due to gravity, and an elastic parameter for realizing this target contact force is estimated (determined). Therefore, according to the change of the load which a treatment element receives by gravity (for example, difference of a user's weight), it can control to become appropriate massage strength.

前記制御部は、被施療部の弾性特性を推定する弾性特性推定部を備え、前記弾性特性推定部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、被施療部の弾性特性を推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性を推定することができる。   The control unit includes an elastic characteristic estimation unit that estimates an elastic characteristic of the treatment unit, and the elastic characteristic estimation unit is based on displacement information of the treatment element that is in contact with the treatment unit. It is preferable to estimate the elastic properties of In this case, it is possible to estimate the elastic characteristics of the treatment site.

さらに、前記弾性特性推定部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮して、被施療部の弾性特性を推定するのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性をより正確に推定することができる。   Furthermore, it is preferable that the elastic characteristic estimation unit estimates the elastic characteristic of the treatment portion in consideration of information on a load received by the treatment element from a user due to gravity. In this case, the elastic characteristic of the treatment site can be estimated more accurately.

この場合において、前記マッサージ機は、重力による使用者の荷重を測定する測定部と、この測定部の測定値から前記荷重の情報を得る演算部とを有しているものとすることができる。これにより、測定部が重力による使用者の荷重を測定することによって、前記荷重の情報を得ることができる。
または、前記マッサージ機は、使用者の体重を入力する入力部と、この入力部の入力値から前記荷重の情報を得る演算部とを有しているものとすることができる。これにより、入力部に使用者の体重を入力することによって、前記荷重の情報を得ることができる。 In this case, the massage machine may include a measurement unit that measures a user's load due to gravity and a calculation unit that obtains the load information from the measurement value of the measurement unit. Thereby, the measurement part measures the user's load due to gravity, so that the information on the load can be obtained.
Or the said massage machine shall have an input part which inputs a user's weight, and a calculating part which obtains the information of the said load from the input value of this input part. Thereby, the information on the load can be obtained by inputting the weight of the user to the input unit.

前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、被施療部の凝りを判定する判定部を備えているのが好ましい。この場合、被施療部の凝りを判定することができる。   The control unit preferably includes a determination unit that determines the stiffness of the treatment unit based on the estimated elastic property of the treatment unit. In this case, it is possible to determine the stiffness of the treatment area.

前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、前記目標接触力を調整する目標値調整部を備えているのが好ましい。この場合、被施療部の弾性特性に応じて目標接触力を調整することができる。   The control unit preferably includes a target value adjusting unit that adjusts the target contact force based on the estimated elastic characteristic of the treatment portion. In this case, the target contact force can be adjusted according to the elastic characteristics of the treatment area.

本発明によれば、制御部における制御によって、施療子の硬さを柔らかくしたり硬くしたりすることと同様の変更を行うことができる。   According to the present invention, the same change as softening or hardening the treatment element can be performed by the control of the control unit.

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
［マッサージ機の全体構成］
図１はこの発明のマッサージ機の実施の一形態（第１実施形態）を示す説明図である。このマッサージ機は、脚体４により支持された座部１と、この座部１の後側に設けられた背もたれ部２と、座部１の前側に設けられた脚載せ部３とを備えており、椅子型とされている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
[Overall configuration of massage machine]
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment (first embodiment) of a massage machine according to the present invention. This massage machine includes a seat portion 1 supported by a leg 4, a backrest portion 2 provided on the rear side of the seat portion 1, and a leg rest portion 3 provided on the front side of the seat portion 1. It is a chair type.

背もたれ部２内には機械本体ユニット５が設けられている。機械本体ユニット５は背もたれ部２の内部において、左右一対に設けられたガイドレール（図示せず）に沿って昇降自在とされている。そして、駆動機構（図示せず）によってこの機械本体ユニット５は昇降駆動する。この駆動機構としては例えば、ラックピニオン式とすることができ、ラックが前記ガイドレールに沿って設けられており、ピニオンとこれを回転させる減速器付きモータが機械本体ユニット５に設けられた構造とすることができる。   A machine body unit 5 is provided in the backrest 2. The machine body unit 5 is movable up and down along a pair of left and right guide rails (not shown) inside the backrest 2. The machine body unit 5 is driven up and down by a drive mechanism (not shown). As this drive mechanism, for example, a rack and pinion type can be used. A rack is provided along the guide rail, and a pinion and a motor with a speed reducer for rotating the pinion are provided in the machine body unit 5. can do.

図２は、この機械本体ユニット５の正面斜視図である。機械本体ユニット５の本体フレーム８にマッサージユニット７が前後移動自在に取り付けられている。マッサージユニット７は、ローラ状の揉み玉からなる施療子６と、この施療子６に揉み、叩き、指圧などのマッサージ動作をさせるために駆動する動作部１５とを有している。
この動作部１５は、施療子６を背もたれ部２の前後方向に移動させる押し出し駆動部（強さ調整部）１５ａを有している。押し出し機構１５ａは、マッサージユニット７を前後移動させる駆動源となるモータ１０と、このモータ１０に減速機構を介して連結されたピニオン１１と、このピニオン１１に噛合し背もたれ部２の前後方向に沿って設けられたラック１２とを有している。 FIG. 2 is a front perspective view of the machine body unit 5. A massage unit 7 is attached to a body frame 8 of the machine body unit 5 so as to be movable back and forth. The massage unit 7 includes a treatment element 6 made of a roller-shaped massage ball and an operation unit 15 that is driven to massage, beat, and acupressure the massage element 6.
The operation unit 15 includes an extrusion drive unit (strength adjustment unit) 15 a that moves the treatment element 6 in the front-rear direction of the backrest unit 2. The push-out mechanism 15a includes a motor 10 serving as a drive source for moving the massage unit 7 back and forth, a pinion 11 coupled to the motor 10 via a speed reduction mechanism, and the pinion 11 meshing with the pinion 11 along the back-and-forth direction. The rack 12 is provided.

モータ１０とピニオン１１は機械本体ユニット５の本体フレーム８に固定されており、ラック１２はマッサージユニット７側に固定されている。この構成により、前記モータ１０を正逆回転させることで、ピニオン１１が正逆回転し、これによりラック１２が前後移動し、このラック１２とともにマッサージユニット７が前後移動し指圧動作が行えるとともに、施療子６の位置を調整することができる。すなわち、施療子６の位置を前側に移動させることで、施療子６に大きな力ｆを生じさせることができ、強いマッサージ動作が得られる。また、施療子６の位置を後側に移動させることで、施療子６に小さな力ｆを生じさせることができ、弱いマッサージ動作が得られる。   The motor 10 and the pinion 11 are fixed to the main body frame 8 of the machine main body unit 5, and the rack 12 is fixed to the massage unit 7 side. With this configuration, by rotating the motor 10 forward and backward, the pinion 11 rotates forward and backward, whereby the rack 12 moves back and forth, and the massage unit 7 moves back and forth with the rack 12 and can perform acupressure operation. The position of the child 6 can be adjusted. That is, by moving the position of the treatment element 6 to the front side, a large force f can be generated in the treatment element 6, and a strong massage operation can be obtained. Moreover, the small force f can be produced in the treatment element 6 by moving the position of the treatment element 6 to the back side, and a weak massage operation | movement is obtained.

図３は、この椅子型マッサージ機の概略構成を示しているブロック図である。この椅子型マッサージ機は制御部１８を有している。制御部１８は、動作部１５によるマッサージ動作の制御の他、施療子６の前後位置（マッサージ強さ）を制御することができる。なお、制御部１８は、駆動部１５ａによる施療子６の移動量を動作制御信号として出力する。   FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of the chair type massage machine. This chair type massage machine has a control unit 18. The control unit 18 can control the front-rear position (massage strength) of the treatment element 6 in addition to controlling the massage operation by the operation unit 15. In addition, the control part 18 outputs the movement amount of the treatment element 6 by the drive part 15a as an operation control signal.

制御部１８は、施療子６の前後位置に関しインピーダンス制御を行うためのインピーダンス制御部１８ａを備えている。
インピーダンス制御部１８ａは、マッサージ機が使用者に加える接触力の目標値（目標接触力）Ｆｈ ｄが与えられると、その目標接触力Ｆｈ ｄに相当する力が使用者に加えられるようにインピーダンス制御する。すなわち、インピーダンス制御部１８ａは、目標接触力に相当する所望の力に対応した押出量を決定して、押し出し駆動部１５ａによって施療子６を前後動させる。本実施形態のマッサージ機では、従来のように施療子６の単なる位置変位による力の強弱の代用ではなく、使用者に加えられる実際の力を直接制御するため、適切なマッサージを行える。 The control unit 18 includes an impedance control unit 18 a for performing impedance control with respect to the front and rear positions of the treatment element 6.
Impedance control unit 18a, the target value of the contact force massager is added to the user (target contact force) when F h d is given, such that a force corresponding to the target contact force F h d is applied to the user Impedance control. That is, the impedance control unit 18a determines a push amount corresponding to a desired force corresponding to the target contact force, and moves the treatment element 6 back and forth by the push drive unit 15a. In the massage machine of the present embodiment, appropriate massage can be performed because the actual force applied to the user is directly controlled, instead of the substitution of the strength of the force due to the simple displacement of the treatment element 6 as in the prior art.

押し出し駆動部１５ａは、制御部１８からの動作制御信号に基づいて、前記モータ１０（図２参照）を動作させ、これにより、施療子６に、被施療部に対する所望の接触力を発生させる。
また、前記制御部１８は、押し出し駆動部１５ａによる施療子６の前後移動に応じた施療子６（マッサージユニット７）の位置（押出変位量）ｘｕを取得する。施療子６の位置は、制御部１８からモータ１０へ与えられる動作制御信号に基づいて、制御部１８内部で取得してもよいし、モータ１０の回転数を検出する回転センサ又は押し出し駆動部１５ａによる施療子６又はマッサージユニット７の移動量を検出する位置センサの出力に基づいて取得してもよい。なお、施療子６の位置を、制御部１８からモータ１０へ与えられる動作制御信号に基づいて取得すると、センサが不要でマッサージ機の構成が簡素になる。
また、制御部１８は、施療子６の位置ｘｕに基づいて、施療子６（マッサージユニット７）の移動速度、加速度を算出することができる。 The push drive unit 15a operates the motor 10 (see FIG. 2) based on an operation control signal from the control unit 18, thereby causing the treatment element 6 to generate a desired contact force with respect to the treatment portion.
The control unit 18, the position of the treatment devices 6 in accordance with the back-and-forth movement of the treatment devices 6 by extrusion driver 15a (massage unit 7) (Extrusion displacement) to obtain the x u. The position of the treatment element 6 may be acquired inside the control unit 18 based on an operation control signal given from the control unit 18 to the motor 10, or a rotation sensor or push driving unit 15a that detects the number of rotations of the motor 10. You may acquire based on the output of the position sensor which detects the movement amount of the treatment element 6 or the massage unit 7 by. In addition, if the position of the treatment element 6 is acquired based on the operation control signal given to the motor 10 from the control part 18, a sensor will not be required and the structure of a massage machine will become simple.
The control unit 18 may be based on the position x u of the treatment devices 6, calculates the moving speed of the treatment devices 6 (massage unit 7), the acceleration.

図４は、制御部１８による制御手順のフローチャートを示している。まず、インピーダンス制御部１８ａは、使用者のマニュアル入力にされた目標設定力Ｆｈ ｄ、又はマッサージ機の自動マッサージコースにおいて予め設定された目標接触力Ｆｈ ｄを取得する（ステップＳ１）。
インピーダンス制御部１８ａは、目標接触力Ｆｈ ｄを取得すると、押し出し駆動部１５ａを動作させ、施療子６を被施療部に接触させマッサージ（指圧）を行う。 FIG. 4 shows a flowchart of a control procedure by the control unit 18. First, the impedance control unit 18a obtains the target contact force F h d which is previously set in the automatic massage course setting targets is the manual user input force F h d, or massage machine (step S1).
Impedance control unit 18a acquires the target contact force F h d, to operate the extrusion drive unit 15a, performs massage (acupressure) contacting treatment devices 6 to the treatment site.

［インピーダンス制御の弾性パラメータ決定（マッサージ機の柔軟性設定）］
制御部１８は、弾性パラメータ調整部１８ｂを備えており、この弾性パラメータ調整部１８ｂは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ等に基づいて、目標接触力を実現するインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄを決定する（ステップＳ２）。 [Determination of elastic parameters for impedance control (flexibility setting of massage machine)]
Control unit 18 is provided with an elastic parameter adjustment section 18b, the elastic parameter adjustment unit 18b, based on the displacement x u like when the treatment devices 6 is in contact with the the treatment site, to realize the target contact force impedance The elastic parameter Kd for control is determined (step S2).

弾性パラメータＫｄは、弾性パラメータ調整部１８ｂが、下記式の演算を行うことによって算出される。すなわち、弾性パラメータＫｄは、目標接触力Ｆｈ ｄ、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄなどによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
なお、下記式の詳細は、後述する。

Figure 2008093404
The elastic parameter Kd is calculated by the elastic parameter adjusting unit 18b performing the following equation. That is, the elastic parameter K d includes the target contact force F h d , the mass of inertia M d of the massage unit (here, known to be equal to the mass M u of the massage unit), the displacement x u of the massage unit, and the target of the massage unit It can be obtained from the position xd or the like. Note that the speed, acceleration, and target speed of the massage unit can be calculated by differential calculation or the like based on the displacement x u of the massage unit and the target position x d of the massage unit.
Details of the following formula will be described later.
Figure 2008093404

本実施形態のマッサージ機によれば、マッサージ中に、インピーダンス制御の弾性パラメータをリアルタイムで逐次決定できるため、使用者の皮膚弾性特性に関わらず、前記目標接触力Ｆｈ ｄを実現することができる。 According to the massage machine of the present embodiment, during the massage, because the elastic parameters of impedance control can be successively determined in real time, can be regardless of skin elasticity characteristics of a user, to realize the target contact force F h d .

つまり、被施療部の皮膚弾性特性が通常よりも高く硬い場合には、より硬い施療子６を用いなければ、マッサージ機が出力するマッサージ力が一定でも、マッサージ機から使用者が実際に受ける力（接触力）は十分ではなくなる（物足りないマッサージ）。
これに対し、本実施形態では、上記のような場合でも、インピーダンス制御の弾性パラメータを大きくして、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性を高くしたのと等価な状態を得られる。したがって、使用者の皮膚弾性特性が高くても、目標接触力Ｆｈ ｄを実現して、丁度良いマッサージを得ることができる。 In other words, if the skin elastic properties of the treatment area are higher than usual and are harder, the force actually received by the user from the massage machine can be obtained even if the massage force output by the massage machine is constant unless the harder treatment element 6 is used. (Contact force) is not enough (unsatisfactory massage).
On the other hand, in this embodiment, even in the above case, a state equivalent to increasing the rigidity of the treatment element 6 or the rigidity of the massage unit 7 by increasing the elastic parameter of the impedance control can be obtained. Therefore, it is possible even at high skin elasticity characteristics of the user, which achieves the target contact force F h d, obtaining just good massage.

また、被施療部の皮膚弾性特性が通常よりも低く柔らかい場合には、より柔らかい施療子６を用いなければ、マッサージ機が出力するマッサージ力が一定でも、マッサージ機から使用者が実際に受ける力（接触力）は大きすぎるものとなる（強すぎるマッサージ）。
これに対し、本実施形態では、上記のような場合でも、インピーダンス制御の弾性パラメータを小さくして、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性を低くしたのと等価な状態を得られる。したがって、使用者の皮膚弾性特性が低くても、目標接触力Ｆｈ ｄを実現して、丁度良いマッサージを得ることができる。 In addition, when the skin elastic property of the treatment part is lower than usual and soft, if the softer treatment element 6 is not used, even if the massage force output by the massage machine is constant, the force actually received by the user from the massage machine (Contact force) is too large (too strong massage).
On the other hand, in the present embodiment, even in the above case, a state equivalent to reducing the stiffness of the treatment element 6 or the stiffness of the massage unit 7 by reducing the elastic parameter for impedance control can be obtained. Therefore, it is possible even at low skin elasticity characteristics of the user, which achieves the target contact force F h d, obtaining just good massage.

このように、本実施形態では、施療子６の剛性又はマッサージユニット７の剛性の調整と等価な調整（柔軟性設定）をソフトウェアで行うことができ、施療子６等の交換を行わなくても良い。   Thus, in the present embodiment, adjustment (flexibility setting) equivalent to adjustment of the rigidity of the treatment element 6 or the rigidity of the massage unit 7 can be performed by software, and the treatment element 6 or the like can be replaced without being replaced. good.

［被施療部の皮膚弾性特性推定］
さらに、制御部１８は、皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えており、この皮膚弾性特性推定部１８ｃは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ等に基づいて、被施療子６が接触している被施療部の皮膚弾性特性（弾性係数）Ｋｈを推定する（ステップＳ３）。被施療部の皮膚弾性特性Ｋｈの推定値は、制御部１８が下記式の演算を行うことによって算出される。
すなわち、皮膚弾性特性Ｋｈは、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、インピーダンス制御の粘性パラメータＤｄ（一定値）、インピーダンス制御の弾性パラメータＫｄ、使用者の粘性特性Ｄｈ（一定値）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄなどによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。
なお、下記式の詳細は、後述する。

Figure 2008093404
[Estimation of skin elastic properties of treated area]
Further, the control unit 18 is provided with a skin elasticity characteristic estimating unit 18c, the skin elasticity characteristic estimating unit 18c, based on the displacement x u like when the treatment devices 6 is in contact with the the treatment site, the treatment element skin elasticity properties of the treatment site which 6 are in contact to estimate the (elastic coefficient) K h (step S3). Estimate of skin elasticity K h of the treatment site, the controller 18 is calculated by performing the calculation of the following equation.
That is, the skin elastic property K h is the mass of inertia M d of the massage unit (here, known to be equal to the mass M u of the massage unit), the viscosity parameter D d (constant value) of impedance control, and the elastic parameter of impedance control. K d , user's viscosity characteristic D h (constant value), massage unit displacement x u , massage unit target position x d, etc. Note that the speed, acceleration, and target speed of the massage unit can be calculated by differential calculation or the like based on the displacement x u of the massage unit and the target position x d of the massage unit.
Details of the following formula will be described later.
Figure 2008093404

このように、実施形態に係るマッサージ機１では、使用者の皮膚弾性特性をマッサージ中にリアルタイムで推定することができる。そして、推定した皮膚弾性特性は、以下のような利用が可能である。   Thus, in the massage machine 1 which concerns on embodiment, a user's skin elastic characteristic can be estimated in real time during a massage. The estimated skin elasticity characteristic can be used as follows.

［マッサージの評価１：皮膚弾性特性に基づく「凝り」判定］
被施療部の皮膚弾性特性が高い場合は、凝っており、皮膚弾性特性が低い場合はほぐれている、といえる。制御部１８は凝り判定部としても機能する目標接触力調整部１８ｄを備えており、この凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性に基づいて、被施療部の凝り判定を行う（ステップＳ４）。例えば、凝り判定しきい値（５５［Ｎ／ｍ］）と、ほぐれ判定しきい値（４５［Ｎ／ｍ］）の２つのしきい値が設定されており、これらのしきい値によって判定を行う。 [Evaluation of massage 1: Determination of “stiffness” based on skin elasticity]
It can be said that when the skin elastic property of the treatment part is high, it is stiff, and when the skin elastic property is low, it is loosened. The control unit 18 includes a target contact force adjustment unit 18d that also functions as a stiffness determination unit, and the stiffness determination unit 18d performs stiffness determination of the treatment portion based on the estimated skin elasticity characteristic (step S4). . For example, two threshold values are set, namely a stiffness determination threshold value (55 [N / m]) and a looseness determination threshold value (45 [N / m]). Do.

制御部１８の凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性が凝り判定しきい値以上の場合、被施療部は「凝り」であると判定する。また、凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特定がほぐれ判定しきい値以下の場合は「ほぐれ」と判定する。さらに、凝り判定部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性が凝り判定しきい値とほぐれ判定しきい値の間にある場合には、「通常」であると判定する。なお、凝り判定のためのしきい値は１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。   The stiffness determination unit 18d of the control unit 18 determines that the treatment unit is “stiffness” when the estimated skin elasticity characteristic is equal to or greater than the stiffness determination threshold value. In addition, the stiffness determination unit 18d determines “disengagement” when the estimated skin elasticity specification is equal to or less than the untangling determination threshold value. Further, when the estimated skin elasticity characteristic is between the stiffness determination threshold value and the looseness determination threshold value, the stiffness determination unit 18d determines that it is “normal”. In addition, the threshold value for stiffness determination may be one, or may be three or more.

［マッサージの評価２：マッサージ力（目標接触力）の調整］
制御部１８の目標接触力調整部１８ｄは、前記凝り判定に基づいて、マッサージ力（目標接触力Ｆｈ ｄ）の調整を行う。具体的には、目標接触力調整部１８ｄは、現在ｋ−１時点での目標接触力がＦｈ ｄ（ｋ−１）であるときに、サンプリング時間Δｔ後の次の時点ｋにおける目標接触力Ｆｈ ｄ（ｋ）を、例えば、下記式に基づいて決定する。

Figure 2008093404
[Massage evaluation 2: Adjustment of massage force (target contact force)]
Target contact force adjusting section 18d of the control unit 18, on the basis of the stiffness determining adjusts the massage force (target contact force F h d). Specifically, the target contact force adjusting unit 18d sets the target contact force at the next time point k after the sampling time Δt when the target contact force at the current time point k-1 is F h d (k-1). For example, F h d (k) is determined based on the following equation.
Figure 2008093404

上記式に示すように、制御部１８は、被施療部が「凝り」であるときは、目標接触力Ｆｈ ｄ（ｋ）をより強く設定し、被施療部が「ほぐれ」であるときは、目標接触力Ｆｈ ｄ（ｋ）をより弱く設定し、被施療部が「通常」であるときは、目標接触力Ｆｈ ｄ（ｋ）をＦｈ ｄ（ｋ−１）と同じにする。
なお、目標接触力調整部１８ｄは、推定した皮膚弾性特性Ｋｈから、対応する目標接触力Ｆｈ ｄを得るための参照データベース１８ｄ−１を有しており、目標接触力調整部１８ｄは、与えられた皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に基づいて、前記参照データベース１８ｄ−１を参照して、目標接触力Ｆｈ ｄを得る。 As shown in the above equation, the control unit 18 sets the target contact force F h d (k) to be stronger when the treatment portion is “stiff”, and when the treatment portion is “unraveling”. When the target contact force F h d (k) is set to be weaker and the treatment area is “normal”, the target contact force F h d (k) is set equal to F h d (k−1). .
The target contact force adjusting unit 18d, from the estimated skin elasticity K h, has a reference database 18d-1 to give the corresponding target contact force F h d, the target contact force adjusting unit 18d, the based on the estimated value of a given skin elasticity K h, with reference to the referential database 18 d-1, to obtain the target contact force F h d.

このように、本実施形態のマッサージ機では、ステップＳ１で決まった接触力目標値Ｆｈ ｄだけでマッサージを行うのではなく、使用者の皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、接触力目標値Ｆｈ ｄを調整するため、使用者に印加される力が使用者の皮膚弾性特性Ｋｈに応じて調整される。この結果、好適なマッサージ動作が得られる。 Thus, in the massage machine of the present embodiment, instead of performing massage only contact force target value F h d a fixed in step S1, in accordance with the estimated value of the skin elasticity K h of the user, the contact force In order to adjust the target value F h d , the force applied to the user is adjusted according to the skin elasticity characteristic K h of the user. As a result, a suitable massage operation is obtained.

［弾性パラメータＫｄの決定方法の詳細］
図５は、インピーダンス制御下における使用者（ヒト）の皮膚表面とマッサージ機のマッサージユニット７との接触をバネ・ダンパで表現した簡略モデルを示している。図５においては、使用者（被施療部）の皮膚弾性係数及び皮膚粘性係数をそれぞれＫｈ，Ｄｈとし、マッサージ機のマッサージユニット（背面ユニット）７が元々持つ機械的な弾性係数及び粘性係数をそれぞれＫｕ，Ｄｕとし、インピーダンス制御の弾性パラメータ及び粘性パラメータをそれぞれＫｄ，Ｄｄとしている。 [Details of Determination Method of Elastic Parameter Kd]
FIG. 5 shows a simplified model in which the contact between the skin surface of the user (human) and the massage unit 7 of the massage machine under impedance control is expressed by a spring damper. In FIG. 5, the skin elasticity coefficient and skin viscosity coefficient of the user (the treated part) are K h and D h , respectively, and the mechanical elasticity coefficient and viscosity coefficient originally possessed by the massage unit (rear unit) 7 of the massage machine. Are K u and D u , respectively, and the elastic parameter and the viscosity parameter for impedance control are K d and D d , respectively.

ｘｕをマッサージユニット７（施療子６）の変位とすると、マッサージユニット７の運動方程式は、下記式（４）のように表すことができる。

Figure 2008093404
上記式において、Ｍｕはマッサージユニット７の質量、ｆはマッサージユニット７（施療子６）自身が出力する力（制御入力）、Ｆｈは使用者からマッサージユニット７に加わる力である。 If x u is the displacement of the massage unit 7 (therapeutic element 6), the equation of motion of the massage unit 7 can be expressed as the following equation (4).
Figure 2008093404
 In the above formula, M u is the mass of the massage unit 7, f is a force (control input) output by the massage unit 7 (the treatment element 6) itself, and F h is a force applied to the massage unit 7 from the user.

また、マッサージユニット７がＦｈによって、

Figure 2008093404
という振る舞いになるためのマッサージユニット７（実際には押し出し駆動部１５）への制御入力ｆは、下記式（６）のようになる。
Figure 2008093404
 上記式（６）のｆが、インピーダンス制御による制御入力となる。ただし、上記２つの式（５）（６）においてｘｄは、マッサージユニットの変位ｘｕの目標位置（目標接触力に対応する位置）である。 In addition, the massage unit 7 is Fh ,
Figure 2008093404
 The control input f to the massage unit 7 (actually the push drive unit 15) for the above behavior is expressed by the following equation (6).
Figure 2008093404
 F in the above equation (6) is a control input by impedance control. However, x d In the above two equations (5) (6) is a target position of the displacement x u massage unit (corresponding to the target contact force position).

ここで、上記（５）式をＫｄについて解くと、

Figure 2008093404
となり、上記（７）式によって、制御部１８は、インピーダンス制御の弾性パラメータを決定することができる。なお、（７）式では、（５）式のＦｈを、目標接触力Ｆｈ ｄに置き換えている。 Here, when the above equation (5) is solved for K d ,
Figure 2008093404
 Thus, the control unit 18 can determine the elastic parameter for impedance control by the above equation (7). In Expression (7), F h in Expression (5) is replaced with the target contact force F h d .

［弾性パラメータ決定のシミュレーションによる検証］
図５のモデルにおいて、実際の接触力Ｆｈが目標接触力Ｆｈ ｄとなる弾性パラメータＫｄを求めるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件１：
実験時間：１０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘弾性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｈ＝５０［Ｎ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］ [Verification of elastic parameter determination by simulation]
In the model of FIG. 5, a simulation for obtaining an elastic parameter K d at which the actual contact force F h becomes the target contact force F h d was performed under the following conditions.
Simulation condition 1:
Experiment time: 10 [s], sampling time interval: Δt = 0.001 [s]
Viscoelastic characteristics of the massage unit: D u = 50 [Ns / m], K u = 100 [N / m]
User's skin viscoelastic properties: D h = 50 [Ns / m], K h = 50 [N / m]
Impedance control viscosity parameter: D d = 50 [Ns / m]

図６は、シミュレーション結果を示している。なお、導出した弾性パラメータＫｄはＬＰＦ（しゃ断周波数：５［Ｈｚ］）にて平滑化した。
図６（ｂ）に示すように、目標接触力Ｆｈ ｄは時間に経過に比例して増加するよう設定されており、この目標接触力Ｆｈ ｄに対して、実際の接触力Ｆｈが追従していることがわかる。この図６（ｂ）から、所望の接触力（目標接触力）が実現されていることがわかる。 FIG. 6 shows the simulation result. The derived elastic parameter Kd was smoothed by LPF (cutoff frequency: 5 [Hz]).
As shown in FIG. 6B, the target contact force F h d is set so as to increase in proportion to the passage of time, and the actual contact force F h is equal to the target contact force F h d . You can see that it is following. FIG. 6B shows that a desired contact force (target contact force) is realized.

ただし、図６（ａ）に示すように、所望の接触力を得ているときのマッサージユニット７の変位ｘｕは、目標位置（目標変位）ｘｄを実現していない。従来のマッサージ機では実際の変位ｘｕを目標変位ｘｄに合わせるように制御することで所望の接触力を得ようとしていたが、実際には皮膚弾性特性が使用者又は施療部位によって異なるため、目標変位ｘｄを実現しても所望の接触力は得られない。
これに対し、本発明では、図６（ａ）（ｂ）に示すように、目標変位ｘｄに実際の変位ｘｕが合うように制御するのではなく、目標接触力Ｆｈ ｄに実際の接触力が合うように弾性パラメータＫｄを調整して制御するため、所望の接触力を得ることができる。 However, as shown in FIG. 6 (a), the displacement x u massage unit 7 when that obtained the desired contact force, not realizing the target position (target displacement) x d. In a conventional massage machine, an attempt was made to obtain a desired contact force by controlling the actual displacement x u to match the target displacement x d , but in reality the skin elastic characteristics differ depending on the user or treatment site, Even if the target displacement xd is realized, a desired contact force cannot be obtained.
On the other hand, in the present invention, as shown in FIGS. 6A and 6B, the actual displacement x u is not controlled so as to match the target displacement x d , but the actual contact force F h d is not actually controlled. Since the elastic parameter Kd is adjusted and controlled so that the contact forces are matched, a desired contact force can be obtained.

図６（ｃ）に示すように、マッサージユニット７の目標位置ｘｄの変化に伴って、弾性パラメータＫｄも変化しており、この弾性パラメータＫｄを用いて、インピーダンス制御の制御入力ｆを決定する。すなわち、マッサージ機１では、制御部１８が、制御入力ｆに対応する変位量ｘｕを求め、押し出し機構部１５ａを動作させてマッサージユニット７の施療子６の変位ｘｕを実現することになる。 As shown in FIG. 6 (c), the elastic parameter Kd also changes as the target position xd of the massage unit 7 changes, and the control input f for impedance control is changed using this elastic parameter Kd. decide. That is, in the massager 1, the control unit 18 obtains the displacement amount x u corresponding to the control input f, thereby realizing the displacement x u of treatment devices 6 massage unit 7 by operating the pushing mechanism section 15a .

図７は、前記シミュレーション条件１中の皮膚弾性特性Ｋｈを変更したシミュレーション条件２によってシミュレーションを行った結果である。シミュレーション条件２における皮膚弾性特性Ｋｈは、時間経過に伴って変化する（図７（ｄ）参照）。皮膚弾性特性Ｋｈが時間経過に伴って変化する現象は、マッサージユニット７が上下動作をする場合や、被施療部の皮膚弾性特性が時間的に変化する場合に生じる。なお、シミュレーション条件２におけるその他の条件は、シミュレーション条件１と同様である。 Figure 7 is a result of simulation by the simulation condition 2 changing skin elasticity K h in the simulation conditions 1. Skin elasticity K h in the simulation condition 2 varies with time (see FIG. 7 (d)). Phenomenon skin elasticity K h is change over time, or if the massage unit 7 to the vertical movement occurs when the skin elasticity of the treatment site changes with time. The other conditions in simulation condition 2 are the same as in simulation condition 1.

図７（ｂ）に示すように、皮膚弾性特性Ｋｈを時間的に変化させた場合であっても、実際の接触力Ｆｈが目標接触力Ｆｈ ｄに追従していることがわかる。また、図７（ｄ）の皮膚弾性特性Ｋｈの変化に応じて、図７（ｃ）の弾性パラメータＫｄも変化していることがわかる。 As shown in FIG. 7 (b), even when the skin elasticity K h temporally varied, it can be seen that the actual contact force F h is keeping up with the target contact force F h d. Further, it can be seen that in accordance with a change in skin elasticity K h of FIG. 7 (d), and also changes the elastic parameter K d for FIG 7 (c).

以上のように、上記（７）式でインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄを決定すれば、被施療部の皮膚弾性特性に関わらず、常に目標接触力Ｆｈ ｄを実現することがわかる。 As described above, by determining the elastic parameters K d for impedance control in the above (7), irrespective of the skin elasticity of the treatment site, always seen to realize the target contact force F h d.

［皮膚弾性特性の推定の詳細］
以下、図５に示すインピーダンス制御を用いたマッサージモデルを基に、施療子６から使用者に与えられる接触力Ｆｈを検出するセンサ（力センサ）を用いることなく皮膚弾性特性を推定する方法の詳細を説明する。
マッサージ機のマッサージユニット７から使用者の皮膚に加わる力は、作用反作用により、−Ｆｈであるため、下記式（８）によって表される。

Figure 2008093404
ただし、ｘｅは、Ｆｈ＝０[Ｎ]となるｘｕの平衡位置（基準位置）である。 [Details of estimation of skin elasticity]
Hereinafter, based on the massage model using the impedance control shown in FIG. 5, a method for estimating skin elasticity characteristics without using a sensor (force sensor) for detecting a contact force F h applied to the user from the treatment element 6. Details will be described.
Force applied from the massage unit 7 of the massager to the skin of the user, the action and reaction, because it is -F h, represented by the following formula (8).
Figure 2008093404
 However, x e is the equilibrium position of Fh = 0 [N] to become x u (reference position).

ここで、式（６），（８）を式（４）に代入し、Ｋｈについて解くと、

Figure 2008093404
となり、マッサージユニット７の変位・速度・加速度から使用者の皮膚弾性係数Ｋｈの推定値が得られる。ただし、ヒトの粘性係数Ｄｈは既知とする。 Here, substituting Equations (6) and (8) into Equation (4) and solving for K h ,
Figure 2008093404
 Thus, the estimated value of the skin elastic modulus K h of the user can be obtained from the displacement, velocity, and acceleration of the massage unit 7. However, it is assumed that the human viscosity coefficient Dh is known.

［皮膚弾性推定のシミュレーションによる検証］
図５のモデルにおいて、皮膚弾性特性Ｋｈの推定を試みるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件３：
実験時間：１０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｄ＝２００［Ｎ／ｍ］ [Verification by skin elasticity estimation simulation]
In the model of Figure 5, a simulation was performed to attempt to estimate the skin elasticity K h under the following conditions.
Simulation condition 3:
Experiment time: 10 [s], sampling time interval: Δt = 0.001 [s]
Viscoelastic characteristics of the massage unit: D u = 50 [Ns / m], K u = 100 [N / m]
User's skin viscosity characteristics: D h = 50 [Ns / m]
Impedance control viscosity parameters: D d = 50 [Ns / m], K d = 200 [N / m]

図８は、シミュレーション結果を示している。なお、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値は、ＬＰＦ（しゃ断周波数：５［Ｈｚ］）にて平滑化した。
本シミュレーションでは、使用者の皮膚弾性特性をＫｈ＝５０，１００，２００［Ｎ／ｍ］のそれぞれの場合において、それぞれの場合の皮膚弾性特性Ｋｈが式（９）によって推定できるかどうかを検証した。図８に示すように、わずか０．１［ｓ］程度で、皮膚弾性特性が推定できていることがわかる。 FIG. 8 shows a simulation result. Incidentally, the estimated value of skin elasticity K h is, LPF (cutoff frequency: 5 [Hz]) in the smoothed.
In this simulation, whether or not the skin elasticity characteristic K h of each case can be estimated by the equation (9) in each case where the skin elasticity characteristic of the user is K h = 50, 100, 200 [N / m]. Verified. As shown in FIG. 8, it can be seen that the skin elastic characteristics can be estimated in only about 0.1 [s].

次に、前記シミュレーション条件３と同じ条件で、皮膚弾性特性Ｋｈが時間と共に変化する場合の皮膚弾性特性推定に関してシミュレーションを試みた。ここでの皮膚弾性特性は、Ｋｈ（ｔ）＝１０ｓｉｎ｛０．２π（ｔ−１）｝＋５０［Ｎ／ｍ］とした（周期１０［ｓ］の正弦波）。このシミュレーション結果を図９に示す。ここでも、皮膚弾性特性が良好に推定されていることがわかる。 Then, under the same conditions as the simulation conditions 3, skin elasticity K h tried simulation with respect to skin elasticity characteristic estimation vary with time. The skin elastic property here was K h (t) = 10 sin {0.2π (t−1)} + 50 [N / m] (sine wave with a period of 10 [s]). The simulation result is shown in FIG. Again, it can be seen that the skin elastic properties are well estimated.

［図４の処理のシミュレーションによる検証］
上記シミュレーションと同様の手法を利用して、図４に示す処理全体の検証を下記条件のシミュレーションにて行った。
シミュレーション条件４：
実験時間：２０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．００１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝１００［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］ [Verification by simulation of processing in FIG. 4]
Using the same method as the above simulation, the entire process shown in FIG. 4 was verified by a simulation under the following conditions.
Simulation condition 4:
Experiment time: 20 [s], sampling time interval: Δt = 0.001 [s]
Viscoelastic characteristics of the massage unit: D u = 50 [Ns / m], K u = 100 [N / m]
User's skin viscosity characteristics: D h = 50 [Ns / m]
Impedance control viscosity parameter: D d = 50 [Ns / m]

上記以外の条件として、使用者の皮膚弾性特性Ｋｈは、５０［Ｎ／ｍ］を中心に１０ｃｏｓ（０．１πｔ）と変動し（図１０（ｄ）参照）、また、マッサージユニット７の目標変位ｘｄは０．０２ｓｉｎ（０．１πｔ）と変動するように設定した（図１０（ａ）参照）。 As a condition other than the above, the user's skin elasticity characteristic K h fluctuates as 10 cos (0.1πt) centering around 50 [N / m] (see FIG. 10D). The displacement xd was set so as to vary as 0.02 sin (0.1πt) (see FIG. 10A).

また、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、凝り判定を行い、目標接触力Ｆｈ ｄの調整を、前記式（３）に基づいて行った。 Further, according to the estimated value of the skin elasticity K h, performed stiffness determination, the adjustment of the target contact force F h d, was based on the equation (3).

式（３）に示すように、凝りと判定（皮膚弾性特性の推定値が５５［Ｎ／ｍ］以上）された場合には、目標接触力Ｆｈ ｄは大きくなり、ほぐれと判定（皮膚弾性特性の推定値４５［Ｎ／ｍ］以下）された場合には目標接触力Ｆｈ ｄは小さくなる。また、通常と判定された場合には目標接触力Ｆｈ ｄは変化しない。なお、式（３）において、「０．０５」は単位時間当たりの力の変化量［Ｎ／ｓ］であるが、この値に限られるものではない。 As shown in equation (3), when the stiffness and determination (estimate of skin elasticity characteristics 55 [N / m] or higher) is the target contact force F h d increases, fraying and determination (skin elasticity If the estimated value of the characteristic is 45 [N / m] or less), the target contact force F h d becomes small. The target contact force F h d does not change when it is determined usually with. In Equation (3), “0.05” is the force change amount [N / s] per unit time, but is not limited to this value.

図１０は、シミュレーション結果を示している。図１０に示すように、推定した使用者の皮膚弾性特性に基づいて、変化する目標接触力Ｆｈ ｄを実現するようにインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄが決定されていることがわかる。つまり、マッサージ機が「凝り」の状態を推定し、その状態に応じてマッサージ（指圧）力を調整することができることが確認された。 FIG. 10 shows a simulation result. As shown in FIG. 10, it can be seen that the elastic parameter K d for impedance control is determined so as to realize the changing target contact force F h d based on the estimated skin elasticity characteristic of the user. That is, it was confirmed that the massage machine can estimate the state of “stiffness” and adjust the massage (acupressure) force according to the state.

［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態に係るマッサージ機を示している。このマッサージ機は、使用者の皮膚表面に実際に加わっている力Ｆｈを計測するセンサ３０を備えている。このセンサ３０は、圧力センサなどによって構成されている。
また、制御部１８は、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値を求める際に、式（９）ではなく、下記式（１０）によって算出する。

Figure 2008093404
[Second Embodiment]
FIG. 11 shows a massage machine according to the second embodiment. This massage machine is provided with a sensor 30 for measuring the force F h are actually applied to the skin surface of a user. This sensor 30 is constituted by a pressure sensor or the like.
The control unit 18, when determining the estimated value of skin elasticity K h, rather than the formula (9), is calculated by the following equation (10).
Figure 2008093404

センサ３０によって使用者の皮膚表面に加わっている力Ｆｈが計測できる場合、式（７）及び式（９）から、上記式（１０）が得られる。式（１０）では、マッサージユニット７の加速度を用いないため、マッサージユニットの加速度を計測又は算出する必要がなく、処理が簡単になる。なお、式（１０）では、式（７）のＦｈ ｄをＦｈに変更している。
なお、第２実施形態において説明を省略した点は、第１実施形態と同様である。 If the force F h are applied to the skin surface of a user by the sensor 30 can be measured, from the equations (7) and (9), the equation (10) is obtained. In Expression (10), since the acceleration of the massage unit 7 is not used, it is not necessary to measure or calculate the acceleration of the massage unit, and the processing is simplified. In Expression (10), F h d in Expression (7) is changed to F h .
In addition, the point which abbreviate | omitted description in 2nd Embodiment is the same as that of 1st Embodiment.

［第３実施形態］
図１２は、第３実施形態に係るマッサージ機を示している。このマッサージ機は、複数の施療子６，６が、別々の駆動部１５ａ，１５ａによって独立に動作するように構成されている。制御部１８は、第１実施形態において説明したものと同様の制御を各駆動部１５ａに対して行う。例えば、左右に対をなす施療子６，６を別々の駆動部１５ａ，１５ａで動作させる場合、制御部１８は、左の施療子６を駆動する駆動部１５ａに対して、第１実施形態で説明した制御を行うとともに、左側とは独立して、右の施療子６を駆動する駆動部１５ａに対して、第１実施形態で説明した制御を行うことができる。このようにすることで、左右の被施療部のそれぞれの皮膚弾性特性に関わらず、左右それぞれの被施療部に目標接触力によるマッサージが行える。
なお、第３実施形態及び後述の実施形態において説明を省略した点については、第１及び第２実施形態と同様である。 [Third Embodiment]
FIG. 12 shows a massage machine according to the third embodiment. This massage machine is configured such that a plurality of treatment elements 6 and 6 are independently operated by separate drive parts 15a and 15a. The control unit 18 performs control similar to that described in the first embodiment on each drive unit 15a. For example, when the treatment elements 6 and 6 that are paired on the left and right are operated by the separate drive units 15a and 15a, the control unit 18 uses the first embodiment with respect to the drive unit 15a that drives the left treatment element 6. While performing the described control, the control described in the first embodiment can be performed on the drive unit 15a that drives the right treatment element 6 independently of the left side. By doing in this way, regardless of the skin elastic characteristics of the left and right treated parts, the left and right treated parts can be massaged with the target contact force.
In addition, about the point which abbreviate | omitted description in 3rd Embodiment and below-mentioned embodiment, it is the same as that of 1st and 2nd Embodiment.

前記第１〜第３実施形態においては、ローラ状の揉み玉６に替えて、他の形態の施療子を有するマッサージ機であってもよい。例えば、マッサージ機としては、手の指に相当する複数の施療子６と複数の施療子６を駆動する多指ハンド型駆動部１５ａとを有して掴み揉みが可能なハンド型マッサージ機であってもよく、この場合、指に相当する施療子６の接触力を、施療子６ごとに制御することで適切な掴み揉みが行える。
また、施療子６としては、被施療部の上下移動によって被施療部に摺動する擦りマッサージを行える板状のものであってもよい。 In the said 1st-3rd embodiment, it may replace with the roller-shaped kneading ball 6 and the massage machine which has a treatment element of another form may be sufficient. For example, the massage machine is a hand-type massage machine that has a plurality of treatment elements 6 corresponding to fingers of a hand and a multi-finger hand-type drive unit 15a that drives the plurality of treatment elements 6 and can be grasped and squeezed. In this case, appropriate gripping can be performed by controlling the contact force of the treatment element 6 corresponding to a finger for each treatment element 6.
Moreover, as the treatment element 6, the plate-like thing which can perform the rubbing massage which slides on a treatment part by the vertical movement of a treatment part may be sufficient.

［第４実施形態］
図１３は、第４実施形態に係るマッサージ機を示している。第４実施形態のマッサージ機は、施療子６に振動を与えるバイブレータ６ａが設けられたものである。制御部１８は、バイブレータ６ａのバイブレーション強さを制御するためのバイブレータ制御部１８ｅを備えている。バイブレータ制御部１８ｅは、インピーダンス制御部１８ａに与えられる目標接触力の強弱に応じてバイブレーション強さを調整するものであり、目標接触力が大きければ、より強いバイブレーションを発生させ、目標接触力が小さければ、より弱いバイブレーションを発生させる。
したがって、目標接触力調整部１８ｄによって目標接触力が調整されると、それに応じてバイブレーション強さも調整される。 [Fourth Embodiment]
FIG. 13 shows a massage machine according to the fourth embodiment. The massage machine of 4th Embodiment is provided with the vibrator 6a which gives the vibration to the treatment element 6. FIG. The control unit 18 includes a vibrator control unit 18e for controlling the vibration strength of the vibrator 6a. The vibrator control unit 18e adjusts the vibration strength according to the strength of the target contact force applied to the impedance control unit 18a. If the target contact force is large, the vibration is generated more strongly and the target contact force is small. Cause a weaker vibration.
Therefore, when the target contact force is adjusted by the target contact force adjusting unit 18d, the vibration strength is adjusted accordingly.

［第５実施形態］
図１４は、第５実施形態に係るマッサージ機を示している。使用者がマッサージ強さの調整のための操作を行う操作部（ジョイステック）４０を備えている。使用者は操作部４０を操作して実際に施療子６を動作させ、好みのマッサージ強さ（接触力）を決めると、そのマッサージ強さが制御部１８の個人用データベース４１に、その使用者のための目標接触力として記録される。
記録された目標接触力は、事後的に利用することが可能であり、使用者毎の目標接触力でのマッサージを日常的に受けることが可能である。しかも、皮膚弾性特性に応じて、目標接触力を調整することで、使用者のマッサージ強さの好みと使用者の皮膚弾性特性の双方から決まる最適なマッサージ動作を実現することができる。 [Fifth Embodiment]
FIG. 14 shows a massage machine according to the fifth embodiment. An operation unit (joystick) 40 is provided for the user to perform an operation for adjusting the massage strength. When the user operates the operation unit 40 to actually operate the treatment element 6 and decides a favorite massage strength (contact force), the massage strength is stored in the personal database 41 of the control unit 18. Recorded as the target contact force for.
The recorded target contact force can be used afterwards, and a massage with the target contact force for each user can be received on a daily basis. In addition, by adjusting the target contact force according to the skin elastic characteristics, it is possible to realize an optimal massage operation determined from both the user's preference of massage strength and the user's skin elastic characteristics.

［第６実施形態］
図１５は、第６実施形態に係るマッサージ機の簡略モデルを示しており、インピーダンス制御下における使用者（ヒト）の皮膚表面とマッサージ機のマッサージユニット７との接触をバネ・ダンパで表現したものである。図１６は、このマッサージ機の概略構成を示しているブロック図である。
なお、前記第１実施形態において図５に示したモデル図は、水平方向が前記機械本体ユニット５（マッサージユニット７）の前後方向であり、インピーダンス制御を行うにあたり、マッサージユニット７及び施療子６を水平方向に移動させる形態である。すなわち、使用者（被施療者）の皮膚表面に対するマッサージユニット７の施療子６の接触方向（押圧方向）が水平方向である場合である。 [Sixth Embodiment]
FIG. 15 shows a simplified model of the massage machine according to the sixth embodiment, in which contact between the skin surface of the user (human) and the massage unit 7 of the massage machine under impedance control is expressed by a spring damper. It is. FIG. 16 is a block diagram showing a schematic configuration of this massage machine.
In the model diagram shown in FIG. 5 in the first embodiment, the horizontal direction is the front-rear direction of the machine body unit 5 (massage unit 7), and when performing impedance control, the massage unit 7 and the treatment element 6 are This is a form of moving in the horizontal direction. That is, this is a case where the contact direction (pressing direction) of the treatment element 6 of the massage unit 7 with respect to the skin surface of the user (the user) is the horizontal direction.

一方、この図１５に示したモデル図は、水平線に対して角度θだけ傾斜した方向を、機械本体ユニット５（マッサージユニット７）の前後方向としている。すなわち、この形態は、背もたれ部２を後方へ倒したリクライニング状態にある椅子型のマッサージ機（図１参照）の場合を示している。したがって、この図１５のモデル図は、使用者とマッサージユニット７との重力による影響を考慮したものとなる。そして、前記角度θを、水平線に対する背もたれ部２の傾斜角度とする。また、この第６実施形態において説明を省略する点、例えば、マッサージ機の全体構成については、第１実施形態と同様である。   On the other hand, in the model diagram shown in FIG. 15, the direction inclined by the angle θ with respect to the horizontal line is the front-rear direction of the machine body unit 5 (massage unit 7). That is, this form has shown the case of the chair type massage machine (refer FIG. 1) in the reclining state which fell the backrest part 2 back. Therefore, the model diagram of FIG. 15 takes into account the influence of gravity between the user and the massage unit 7. And the said angle (theta) is made into the inclination-angle of the backrest part 2 with respect to a horizon. Moreover, about the point which abbreviate | omits description in this 6th Embodiment, for example, the whole structure of a massage machine is the same as that of 1st Embodiment.

この第６実施形態においても、前記第１実施形態と同様に、施療子６が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部１８を備えている。そして、この制御部１８は、インピーダンス制御における弾性パラメータＫｄの値を調整する弾性パラメータ調整部１８ｂを備えている。この弾性パラメータ調整部１８ｂは、被施療部に接触している施療子６の変位情報（変位ｘｕ）等に基づいて、目標接触力を実現するための弾性パラメータＫｄを決定する。さらに、この制御部１８は、被施療部の皮膚弾性特性を推定する皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えている。 In the sixth embodiment, as in the first embodiment, the control unit 18 that controls the impedance so that the force with which the treatment element 6 comes into contact with the treatment portion becomes the target contact force is provided. The control unit 18 includes an elastic parameter adjusting unit 18b that adjusts the value of the elastic parameter Kd in the impedance control. The elastic parameter adjustment unit 18b determines an elastic parameter Kd for realizing the target contact force based on the displacement information (displacement x u ) of the treatment element 6 that is in contact with the treatment portion. Further, the control unit 18 includes a skin elastic property estimation unit 18c that estimates the skin elastic property of the treatment portion.

［弾性パラメータＫｄの決定方法］
図１５において、使用者（被施療部）の皮膚弾性係数及び皮膚粘性係数をそれぞれＫｈ，Ｄｈとし、マッサージ機のマッサージユニット７が元々持つ機械的な弾性係数及び粘性係数をそれぞれＫｕ，Ｄｕとし、インピーダンス制御の弾性パラメータ及び粘性パラメータをそれぞれＫｄ，Ｄｄとしている。 [Determination Method of Elastic Parameter Kd ]
In FIG. 15, the skin elasticity coefficient and skin viscosity coefficient of the user (the treated part) are K h and D h , respectively, and the mechanical elasticity coefficient and viscosity coefficient originally possessed by the massage unit 7 of the massage machine are K u , respectively. It is assumed that D u and the elastic parameter and the viscosity parameter for impedance control are K d and D d , respectively.

さらに、図１５において、使用者及びマッサージユニット７は、後方へ倒した背もたれ部２の施療子６（マッサージユニット７）に対して重力による影響を与えている。つまり、背もたれ部２に使用者が凭れることにより、重力によって、この使用者の全体重のうちの一部（荷重Ｍｈ）が施療子６に対して影響を及ぼす。さらに、マッサージユニット７は、自身の重量Ｍｕの影響を受ける。マッサージユニット７の重量Ｍｕは既知の値であり、この値は制御部１８に予め記憶されている。なお、重力によって背もたれ部２に凭れた使用者から施療子６が受ける荷重の情報（Ｍｈｇｓｉｎθ）は、制御部１８へ入力されるものであり、この入力の方法については後に説明する。 Further, in FIG. 15, the user and the massage unit 7 exert an influence due to gravity on the treatment element 6 (massage unit 7) of the backrest 2 that is tilted backward. That is, when the user falls on the backrest 2, a part (load M h ) of the total weight of the user affects the treatment element 6 due to gravity. Furthermore, the massage unit 7 is affected by its own weight Mu . The weight M u of the massage unit 7 is a known value, and this value is stored in the control unit 18 in advance. Information on the load (M h gsin θ) received by the treatment element 6 from the user who falls on the backrest 2 due to gravity is input to the control unit 18, and this input method will be described later.

図１５において、ｘｕをマッサージユニット７（施療子６）の変位とすると、マッサージユニット７の運動方程式は、下記式（１１）のように表すことができる。なお、マッサージユニット７の機械的な弾性係数Ｋｕ及び粘性係数Ｄｕを０としている。

Figure 2008093404
上記式において、Ｍｕはマッサージユニット７の質量、ｆｓはマッサージユニット７（施療子６）自身が出力する力（制御入力）、Ｆｈは使用者からマッサージユニット７に加わる力、Ｆｕはマッサージユニット７の重量による成分であり、Ｆｕ＝−Ｍｕｇｓｉｎθである。 In FIG. 15, when x u is the displacement of the massage unit 7 (the treatment element 6), the equation of motion of the massage unit 7 can be expressed as the following equation (11). Note that a 0 a mechanical modulus of elasticity K u and the viscosity coefficient D u massage unit 7.
Figure 2008093404
 In the above formula, M u is the mass of the massage unit 7, f s is the force (control input) output by the massage unit 7 (therapeutic element 6) itself, F h is the force applied to the massage unit 7 from the user, and F u is It is a component by the weight of the massage unit 7 and is F u = −M u gsin θ.

また、マッサージユニット７がＦｈによって、

Figure 2008093404
という振る舞いになるためのマッサージユニット７（実際には押し出し駆動部１５）への制御入力ｆｓは、下記式（１３）のようになる。
Figure 2008093404
 上記式（１３）のｆｓが、インピーダンス制御による制御入力となる。ただし、上記２つの式（１２）（１３）においてｘｄは、マッサージユニットの変位ｘｕの目標位置（目標接触力に対応する位置）である。 In addition, the massage unit 7 is Fh ,
Figure 2008093404
 The control input f s to the massage unit 7 (actually the push drive unit 15) for the above behavior is expressed by the following equation (13).
Figure 2008093404
 F s in the above equation (13) is a control input by impedance control. However, x d In the above two equations (12) (13) is a target position of the displacement x u massage unit (corresponding to the target contact force position).

ここで、上記（１２）式をＫｄについて解くと、

Figure 2008093404
となり、上記（１４）式によって、制御部１８は、インピーダンス制御の弾性パラメータを決定することができる。なお、（１４）式では、（１２）式のＦｈを、目標接触力Ｆｈ ｄに置き換えている。 Here, when the above equation (12) is solved for K d ,
Figure 2008093404
 Thus, the control unit 18 can determine the elastic parameter for impedance control by the above equation (14). In Expression (14), F h in Expression (12) is replaced with the target contact force F h d .

［被施療部の皮膚弾性特性の推定］
次に、図１５に示すインピーダンス制御を用いたマッサージモデルを基に、施療子６から使用者に与えられる接触力Ｆｈを検出するセンサ（力センサ）を用いることとなく皮膚弾性特性を推定する方法を説明する。
マッサージ機のマッサージユニット７から使用者の皮膚に加わる力は、作用反作用により、−Ｆｈであるため、下記式（１５）によって表される。

Figure 2008093404
ただし、ｘｅは、Ｆｈ＝０[Ｎ]となるｘｕの平衡位置（基準位置）である。 [Estimation of skin elasticity of the treated area]
Next, based on the massage model using impedance control shown in FIG. 15, to estimate the skin elastic properties without having to use a sensor (force sensor) for detecting the contact force F h given to the user from the treatment devices 6 The method will be described.
Force applied from the massage unit 7 of the massager to the skin of the user, the action and reaction, because it is -F h, represented by the following formula (15).
Figure 2008093404
 However, xe is the equilibrium position (reference position) of xu where F h = 0 [N].

ここで、式（１５）及び式（１１），（１３）により、Ｋｈについて解くと、

Figure 2008093404
となり、マッサージユニット７の変位・速度・加速度から、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮して、使用者の皮膚弾性係数Ｋｈの推定値が得られる。ただし、ヒトの粘性係数Ｄｈは既知とする。 Here, when K h is solved by Equation (15) and Equations (11) and (13),
Figure 2008093404
 Next, the displacement, velocity and acceleration of the massage unit 7, the load information of the treatment devices 6 receives from the user by gravity in consideration, estimates of skin elasticity coefficient K h of the user is obtained. However, it is assumed that the human viscosity coefficient Dh is known.

このように、制御部１８は、皮膚弾性特性推定部１８ｃを備えており、この皮膚弾性特性推定部１８ｃは、施療子６が被施療部に接触したときの変位ｘｕ、及び、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報（Ｍｈｇｓｉｎθ）に基づいて、被施療子６が接触している被施療部の皮膚弾性特性（弾性係数）Ｋｈを推定することができる。
すなわち、皮膚弾性特性Ｋｈは、マッサージユニットの慣性質量Ｍｄ（ここでは、マッサージユニットの質量Ｍｕと等しく既知である）、インピーダンス制御の粘性パラメータＤｄ（一定値）、インピーダンス制御の弾性パラメータＫｄ、使用者の粘性特性Ｄｈ（一定値）、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄ、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重などによって求めることができる。なお、マッサージユニットの速度、加速度、目標速度は、マッサージユニットの変位ｘｕ、マッサージユニットの目標位置ｘｄに基づいて、微分演算などにより、算出することができる。 As described above, the control unit 18 includes the skin elasticity characteristic estimation unit 18c. The skin elasticity characteristic estimation unit 18c is used by the displacement x u when the treatment element 6 comes into contact with the treatment portion and gravity. Based on the information (M h gsin θ) of the load received by the treatment element 6 from the person, the skin elastic characteristic (elastic coefficient) K h of the treatment portion in contact with the treatment element 6 can be estimated.
That is, the skin elastic property K h is the mass of inertia M d of the massage unit (here, known to be equal to the mass M u of the massage unit), the viscosity parameter D d (constant value) of impedance control, and the elastic parameter of impedance control. K d , viscosity characteristic D h (constant value) of the user, displacement x u of the massage unit, target position x d of the massage unit, a load received by the treatment element 6 from the user due to gravity, and the like. Note that the speed, acceleration, and target speed of the massage unit can be calculated by differential calculation or the like based on the displacement x u of the massage unit and the target position x d of the massage unit.

このように、実施形態に係るマッサージ機では、使用者の皮膚弾性特性をマッサージ中にリアルタイムで推定することができる。この皮膚弾性特性の推定は、その使用者の体重によって背もたれ部２に作用する荷重を考慮したものであるため、つまり、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮し補正を行ったものであるため、使用者の体格（体重）が様々であっても、それぞれの皮膚弾性特性をより一層正確に推定することができる。そして、この正確に推定した皮膚弾性特性に基づいて目標接触力調整部１８ｄは目標接触力Ｆｈ ｄを決定することができ、弾性パラメータ調整部１８ｂがこの目標接触力Ｆｈ ｄを実現するための弾性パラメータＫｄを決定することができる。 Thus, in the massage machine according to the embodiment, the skin elasticity characteristic of the user can be estimated in real time during the massage. Since the estimation of the skin elastic property takes into account the load acting on the backrest 2 by the weight of the user, that is, correction is performed in consideration of the information on the load received by the treatment element 6 from the user due to gravity. Therefore, even if the user's physique (body weight) varies, the respective skin elastic characteristics can be estimated more accurately. Then, the accurately estimated skin elasticity target contact force adjusting unit 18d, based on can determine the target contact force F h d, since the elastic parameter adjuster 18b to achieve this goal the contact force F h d You can determine the elastic parameters K d.

つまり、正確に推定した皮膚弾性特性に基づいて、第１実施形態と同様に、前記［マッサージの評価１：皮膚弾性特性に基づく「凝り」判定］及び［マッサージの評価２：マッサージ力（目標接触力）の調整］のような利用が可能となり、また、目標接触力調整部１８ｄにおいては、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を考慮することで、目標接触力Ｆｈ ｄを得ることができ、重力を考慮したこの目標接触力Ｆｈ ｄを実現するための弾性パラメータＫｄを、弾性パラメータ調整部１８ｂは決定することができる。これにより、制御部１８（インピーダンス制御部１８ａ）は、重力によって施療子６が受ける荷重の変化（例えば、使用者の体重の差）に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御することができる。 That is, based on the accurately estimated skin elasticity characteristic, as in the first embodiment, [Massage evaluation 1: “Stiffness determination based on skin elasticity characteristic]” and [Massage evaluation 2: Massage force (target contact) enables utilization such as adjustment of the force), and in the target contact force adjusting unit 18d, by considering the load information of the treatment devices 6 receives from the user by gravity, the target contact force F h d The elastic parameter adjusting unit 18b can determine the elastic parameter K d for realizing the target contact force F h d that can be obtained and considering the gravity. Thereby, the control part 18 (impedance control part 18a) can control it to become appropriate massage intensity according to the change (for example, difference of a user's weight) which the treatment element 6 receives by gravity. it can.

［重力によって施療子６が受ける荷重の情報の入力］
図１５に示しているモデルは、使用者が後方へ倒れた背もたれ部２（図１参照）に上半身を凭れかけることにより、その分の体重が施療子６（マッサージユニット７）に影響を与えた状態となっている。
そこで、このマッサージ機は、使用者の体重を入力する入力部１９（図１６参照）と、この入力部１９の入力値を演算処理する演算部２１とを有している。この演算部２１では、入力部１９における入力値を用いて、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を得る。そして、制御部１８は、この荷重の情報を前記制御に利用している。 [Input of information on load received by treatment element 6 due to gravity]
In the model shown in FIG. 15, when the user leans back on the backrest part 2 (see FIG. 1), the weight of the body part affected the treatment element 6 (massage unit 7). It is in a state.
Therefore, this massage machine has an input unit 19 (see FIG. 16) for inputting the weight of the user, and a calculation unit 21 for calculating the input value of the input unit 19. In this calculating part 21, using the input value in the input part 19, the information of the load which the treatment element 6 receives from a user by gravity is obtained. And the control part 18 utilizes the information of this load for the said control.

これを具体的に説明すると、使用者が入力部１９に、自己の全体重を入力し、制御部１８の演算部２１が、入力部１９の入力値に所定の比率（例えば６０％）を乗ずる演算を行い、補正値を得る。ここで演算部２１が前記比率を乗ずるのは、使用者の全体重のうちの上半身の体重が施療子６に影響を及ぼすためである。さらに、この演算部２１は、背もたれ部２の傾斜角度θを検出することができ、この傾斜角度θと前記補正値とに基づく演算を行い、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報として、使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）を求めることができる。この場合、前記補正値がＭｈｇに相当する。なお、演算部２１で用いられる前記比率は、ヒトの全身の体重のうちの上半身に相当する部分の比率（例えば６０％）であり、この比率は制御部１８において予め設定され記憶されている。 Specifically, the user inputs his / her total weight to the input unit 19, and the calculation unit 21 of the control unit 18 multiplies the input value of the input unit 19 by a predetermined ratio (for example, 60%). Calculation is performed to obtain a correction value. Here, the reason why the calculation unit 21 multiplies the ratio is that the weight of the upper body of the total weight of the user affects the treatment element 6. Further, the calculation unit 21 can detect the inclination angle θ of the backrest 2, performs a calculation based on the inclination angle θ and the correction value, and information on the load that the treatment element 6 receives from the user due to gravity. As a result, the front-rear direction component (M h gsin θ in the equations (15) and (16)) according to the weight of the user can be obtained. In this case, the correction value corresponds to M h g. The ratio used in the calculation unit 21 is a ratio (for example, 60%) of a portion corresponding to the upper half of the body weight of the human body, and this ratio is preset and stored in the control unit 18.

前記入力部１９は、マッサージ機が備えているコントローラとすることができ、使用者がコントローラを手動操作することにより、自己の全体重の値を入力することができる。このコントローラは、使用者の手動操作によって、マッサージコースを選択したり、施療子６の位置を変更させたりする操作を行うことができるものである。前記演算部２１は制御部１８が備えている機能として実現できる。なお、制御部１８はマイコンからなる。   The said input part 19 can be used as the controller with which the massage machine is equipped, and a user can input the value of the self total weight by operating a controller manually. This controller can perform an operation of selecting a massage course or changing the position of the treatment element 6 by a user's manual operation. The arithmetic unit 21 can be realized as a function provided in the control unit 18. The control unit 18 is composed of a microcomputer.

また、重力による荷重の情報の入力の変形例を説明する。このマッサージ機は、重力による使用者の荷重を測定する測定部２０（以下、荷重センサとして説明する）と、この荷重センサ２０の測定値から前記荷重の情報を得る演算部２１とを有している構成とすることができる。荷重センサ２０は、マッサージ機に取り付けられており、使用者の体重に起因する荷重を検出する。   In addition, a modified example of input of load information by gravity will be described. This massage machine has a measuring unit 20 (hereinafter, described as a load sensor) that measures a user's load due to gravity, and a calculation unit 21 that obtains information on the load from the measurement value of the load sensor 20. It can be set as a structure. The load sensor 20 is attached to the massage machine and detects a load caused by the weight of the user.

この場合において、荷重センサ２０を座部１に設けることで、使用者の体重を測定し、前記の場合と同様に演算部２１が補正値を求め、背もたれ部２の傾斜角度θと前記補正値とに基づく演算を行い、荷重の情報として、使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）を求めてもよい。 In this case, the weight of the user is measured by providing the load sensor 20 on the seat 1, and the calculation unit 21 obtains a correction value in the same manner as described above, and the inclination angle θ of the backrest 2 and the correction value are calculated. And the forward / backward component (M h gsin θ in the equations (15) and (16)) based on the user's weight may be obtained as the load information.

または、荷重センサ２０をマッサージユニット７又は施療子６に設けるのがよい。これは、荷重センサ２０が、荷重の情報として使用者の体重による前後方向成分（式（１５），（１６）中のＭｈｇｓｉｎθ）に相当する荷重を直接求めることができるためである。この場合において、荷重センサ２０の荷重検出方向を使用者の皮膚表面へ向かう方向となるように設定して、荷重センサ２０を施療子６又はマッサージユニット７に搭載することで実現できる。これによれば、演算部２１は、荷重センサ２０の測定値を、傾斜角度θに関係なく、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報として得ることができる。 Or it is good to provide the load sensor 20 in the massage unit 7 or the treatment element 6. FIG. This is because the load sensor 20 can directly obtain a load corresponding to the longitudinal component (M h gsin θ in the equations (15) and (16)) based on the weight of the user as load information. In this case, it can be realized by setting the load detection direction of the load sensor 20 to be a direction toward the skin surface of the user and mounting the load sensor 20 on the treatment element 6 or the massage unit 7. According to this, the calculating part 21 can obtain the measured value of the load sensor 20 as information on the load that the treatment element 6 receives from the user due to gravity, regardless of the inclination angle θ.

また、重力による荷重の情報入力についての変形例として、このマッサージ機は、施療子６を高さ方向に移動させることによって、着座した使用者の肩位置を検出する肩位置検出機能を備えている。この肩位置を検出することにより、制御部１８はその使用者の身長を推定し、この身長に応じた体重を推定することができる。そして、この推定した体重を考慮して、前記と同様の手段により（演算部２１により）重力による荷重の情報を求めてもよい。または、このマッサージ機は、背もたれ部２をリクライニングさせるための駆動部としてアクチュエータ（図示せず）を備えている。このアクチュエータは電動モータを有しており、使用者が凭れた背もたれ部２を動作させる際の前記電動モータの負荷（電流値）から、制御部１８は、重力によって使用者から施療子６が受ける荷重の情報を得てもよい。   In addition, as a modification example of the information input of the load due to gravity, this massage machine has a shoulder position detection function for detecting the shoulder position of the seated user by moving the treatment element 6 in the height direction. . By detecting the shoulder position, the control unit 18 can estimate the height of the user and estimate the weight corresponding to the height. Then, in consideration of the estimated weight, information on the load due to gravity may be obtained by the same means as described above (by the calculation unit 21). Or this massage machine is provided with the actuator (not shown) as a drive part for making the backrest part 2 recline. This actuator has an electric motor. From the load (current value) of the electric motor when operating the backrest 2 where the user is turned, the controller 18 receives the treatment element 6 from the user by gravity. Information on the load may be obtained.

［シミュレーションによる検証］
図１５のモデルにおいて、皮膚弾性特性Ｋｈの推定及び接触力Ｆｈの追従を試みるシミュレーションを下記条件にて行った。
シミュレーション条件５：
実験時間：２０［ｓ］，サンプリング時間間隔：Δｔ＝０．０１［ｓ］
マッサージユニットの粘弾性特性：Ｄｕ＝０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｕ＝０［Ｎ／ｍ］
使用者の皮膚粘性特性：Ｄｈ＝５０［Ｎｓ／ｍ］
インピーダンス制御の粘性パラメータ：Ｄｄ＝５０［Ｎｓ／ｍ］，Ｋｄ＝２００［Ｎ／ｍ］ [Verification by simulation]
In the model of FIG. 15, a simulation for trying to estimate the skin elastic property K h and follow the contact force F h was performed under the following conditions.
Simulation condition 5:
Experiment time: 20 [s], sampling time interval: Δt = 0.01 [s]
Viscoelastic properties of massage unit: D u = 0 [Ns / m], K u = 0 [N / m]
User's skin viscosity characteristics: D h = 50 [Ns / m]
Impedance control viscosity parameters: D d = 50 [Ns / m], K d = 200 [N / m]

この他の条件として、皮膚弾性特性Ｋｈが時間と共に変化するとし、その皮膚弾性特性Ｋｈ（ｔ）は、５０［Ｎ／ｍ］を中心に１０ｃｏｓ（０．１πｔ）［Ｎ／ｍ］と変動し（図１７（ｂ）参照）、さらに、マッサージユニット７の目標変位ｘｄが時間と共に変化するとし、その目標変位ｘｄ（ｔ）は０．０２ｓｉｎ（０．１πｔ）［ｍ］と変動するように設定した（図１９（ａ）参照）。また、パラメータとして傾斜角度θを０°，５°，１０°，１５°，３０°とし、それぞれの場合についてシミュレーションを行い、さらに、傾斜角度θが３０°の場合において、使用者の体重（荷重Ｍｈ）を１．０と２．０とに、２倍に変化させている。 As another condition, and skin elasticity K h varies with time, the skin elasticity K h (t) is, 50 [N / m] around the 10cos (0.1πt) [N / m ] and Further, the target displacement x d of the massage unit 7 changes with time, and the target displacement x d (t) varies as 0.02 sin (0.1πt) [m]. (See FIG. 19A). In addition, the inclination angle θ is set to 0 °, 5 °, 10 °, 15 °, and 30 ° as parameters, and simulation is performed for each case. Further, when the inclination angle θ is 30 °, the weight of the user (load) M h ) is changed twice to 1.0 and 2.0.

また、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値に応じて、凝り判定を行い、目標接触力Ｆｈ ｄの調整を、前記式（３）に基づいて行った。
図１７、図１８、図１９は、シミュレーション結果を示している。図１７（ｂ）に示すように、皮膚弾性特性Ｋｈ（ｔ）の変化に対して、皮膚弾性特性Ｋｈが適切に推定されていることがわかる。また、図１７（ａ）に示すように、推定した使用者の皮膚弾性特性に基づいて、変化する目標接触力Ｆｈ ｄを実現するようにインピーダンス制御の弾性パラメータＫｄが決定されていることがわかる。つまり、マッサージ機が「凝り」の状態を推定し、その状態に応じてマッサージ（指圧）力を調整することができることが確認された。なお、これらについては、各パラメータで同じ結果が得られた。 Further, according to the estimated value of the skin elasticity K h, performed stiffness determination, the adjustment of the target contact force F h d, was based on the equation (3).
17, 18 and 19 show the simulation results. As shown in FIG. 17B, it can be seen that the skin elasticity characteristic K h is appropriately estimated with respect to the change in the skin elasticity characteristic K h (t). Also, as shown in FIG. 17A, based on the estimated skin elasticity characteristic of the user, the impedance control elastic parameter K d is determined so as to realize the changing target contact force F h d . I understand. That is, it was confirmed that the massage machine can estimate the state of “stiffness” and adjust the massage (acupressure) force according to the state. For these parameters, the same results were obtained for each parameter.

また、図１８（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜角度θ及び使用者の体重による荷重Ｍｈが変化すると、弾性パラメータＫｄについても、目標接触力Ｆｈ ｄ（図１７（ａ））に追従するような変化をしていることがわかる。傾斜角度θ＝０°の場合を基準とすると、傾斜角度θが大きくなるにつれて、また使用者の体重（荷重Ｍｈ）が大きくなるにつれて、使用者の体重によって施療子６が受ける力が大きくなるために、施療子６においてクッション性を高めるように（施療子６の当りを軟らかくするために）弾性パラメータＫｄを小さくし、使用者への接触力を弱めている（和らげている）。そして、弾性パラメータＫｄが変化することによって、図１９（ａ）（ｂ）に示すように、傾斜角度θが大きくなるにつれてマッサージユニット７の変位ｘｕ（絶対値）が大きくなる。つまり、マッサージユニット７の動作位置が使用者から離れる側へとなり、使用者の体重を相殺するような位置での動作となっているといえる。 Further, as shown in FIGS. 18A and 18B, when the load M h due to the inclination angle θ and the weight of the user changes, the target contact force F h d (FIG. 17A) is also applied to the elastic parameter K d . It can be seen that the change follows the above. When the inclination angle θ = 0 ° is used as a reference, as the inclination angle θ increases and as the user's weight (load M h ) increases, the force received by the treatment element 6 by the user's weight increases. For this reason, the elastic parameter Kd is reduced so as to improve the cushioning property of the treatment element 6 (in order to soften the contact of the treatment element 6), and the contact force to the user is weakened (softened). Then, as the elastic parameter Kd changes, the displacement x u (absolute value) of the massage unit 7 increases as the inclination angle θ increases as shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b). That is, it can be said that the operation position of the massage unit 7 is away from the user, and the operation is performed at a position that offsets the weight of the user.

以上より、この実施形態においても、皮膚弾性特性Ｋｈの推定及び接触力Ｆｈの追従が適切に行われており、さらに、この実施形態によれば、背もたれ部２が傾くことによる重力の影響、及び、使用者の体重の差に応じて、適切なマッサージ強さとなるように制御していることが確認された。 As described above, also in this embodiment, the estimation of the skin elastic characteristic K h and the follow-up of the contact force F h are appropriately performed. Further, according to this embodiment, the influence of gravity due to the inclination of the backrest 2. It was confirmed that the massage was controlled to have an appropriate massage strength according to the difference in weight of the user.

また、この第６実施形態において、前記第２実施形態で説明したように、使用者の皮膚表面に実際に加わっている力Ｆｈを計測するセンサ３０を備えていてもよく、制御部１８は、皮膚弾性特性Ｋｈの推定値を求める際に（式（１６））、この計測値を用いてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第３実施形態で説明したように、複数の施療子６，６が、別々の駆動部１５ａ，１５ａによって独立に動作するように構成されていてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第４実施形態で説明したように、施療子６に振動を与えるバイブレータ６ａが設けられており、制御部１８は、バイブレータ６ａのバイブレーション強さを制御するためのバイブレータ制御部１８ｅを備えていてもよい。さらに、第６実施形態において、前記第５実施形態で説明したように、使用者がマッサージ強さの調整のための操作を行う操作部（ジョイステック）４０を備えていてもよい。 Further, in the sixth embodiment, the as described in the second embodiment, may be provided with a sensor 30 for measuring the force F h are actually applied to the skin surface of a user, the control unit 18 , equation (16) when determining the estimated value of skin elasticity K h, may be used the measured value. Further, in the sixth embodiment, as described in the third embodiment, the plurality of treatment elements 6 and 6 may be configured to operate independently by separate driving units 15a and 15a. Further, in the sixth embodiment, as described in the fourth embodiment, the vibrator 6a that provides vibration to the treatment element 6 is provided, and the control unit 18 controls the vibration strength of the vibrator 6a. A vibrator control unit 18e may be provided. Furthermore, in 6th Embodiment, as demonstrated in the said 5th Embodiment, the operation part (joystick) 40 which a user performs operation for adjustment of massage strength may be provided.

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。そして、各実施形態の組み合わせも自在である。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. And the combination of each embodiment is also free.

椅子型マッサージ機の側面図である。It is a side view of a chair type massage machine. 機械本体ユニットの斜視図である。It is a perspective view of a machine body unit. マッサージ機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a massage machine. 制御部の処理フローチャートである。It is a process flowchart of a control part. 使用者の皮膚表面とマッサージ機の簡略モデルである。It is a simplified model of the user's skin surface and massage machine. 皮膚弾性特性が一定の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。It is a simulation result of impedance control elastic parameter determination when skin elastic characteristics are constant. 皮膚弾性特性が可変の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。It is a simulation result of impedance control elastic parameter determination when skin elastic characteristics are variable. 皮膚弾性特性の推定シミュレーション結果である（真値固定）。It is an estimation simulation result of skin elastic characteristics (true value fixed). 皮膚弾性特性の推定シミュレーション結果である（真値可変）。It is an estimation simulation result of skin elastic characteristics (true value variable). 皮膚弾性特性が一定の場合のインピーダンス制御弾性パラメータ決定のシミュレーション結果である。It is a simulation result of impedance control elastic parameter determination when skin elastic characteristics are constant. 第２実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the massage machine of 2nd Embodiment. 第３実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the massage machine of 3rd Embodiment. 第４実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the massage machine of 4th Embodiment. 第５実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the massage machine of 5th Embodiment. 第６実施形態における、使用者の皮膚表面とマッサージ機の簡略モデルを示している。The simplified model of a user's skin surface and massage machine in a 6th embodiment is shown. 第６実施形態のマッサージ機の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the massage machine of 6th Embodiment. 第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the massage machine of 6th Embodiment. 第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the massage machine of 6th Embodiment. 第６実施形態のマッサージ機におけるシミュレーション結果である。It is a simulation result in the massage machine of 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

６ 施療子
１８ 制御部
１８ａ インピーダンス制御部
１８ｂ 弾性パラメータ調整部
１８ｃ 皮膚弾性特性推定部
１８ｄ 目標接触力調整部
１９ 入力部（コントローラ）
２０ 測定部 （荷重センサ）
２１ 演算部 6 Treatment Element 18 Control Unit 18a Impedance Control Unit 18b Elastic Parameter Adjustment Unit 18c Skin Elasticity Estimation Unit 18d Target Contact Force Adjustment Unit 19 Input Unit (Controller)
20 Measuring part (Load sensor)
21 Calculation unit

Claims (9)

被施療部に接触してマッサージする施療子と、
前記施療子が被施療部へ接触する力が目標接触力となるようにインピーダンス制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、インピーダンス制御における弾性パラメータの値を調整する弾性パラメータ調整部を備えていることを特徴とするマッサージ機。 A treatment element that massages in contact with the treatment area;
A control unit for impedance control so that the force with which the treatment element comes into contact with the treatment portion becomes a target contact force;
With
The said control part is equipped with the elastic parameter adjustment part which adjusts the value of the elastic parameter in impedance control, The massage machine characterized by the above-mentioned. 前記弾性パラメータ調整部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定することを特徴とする請求項１記載のマッサージ機。   The said elastic parameter adjustment part estimates the said elastic parameter for implement | achieving the said target contact force based on the displacement information of the said treatment element which is contacting the said to-be-treated part. Massage machine. 前記弾性パラメータ調整部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮することで得た前記目標接触力を実現するための前記弾性パラメータを推定することを特徴とする請求項１又は２に記載のマッサージ機。   The elastic parameter adjustment unit estimates the elastic parameter for realizing the target contact force obtained by considering information on a load received by the treatment element from a user due to gravity. Or the massage machine of 2. 前記制御部は、被施療部の弾性特性を推定する弾性特性推定部を備え、
前記弾性特性推定部は、前記被施療部に接触している前記施療子の変位情報に基づいて、被施療部の弾性特性を推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のマッサージ機。 The control unit includes an elastic property estimation unit that estimates an elastic property of the treatment portion,
The said elastic characteristic estimation part estimates the elastic characteristic of a treatment part based on the displacement information of the said treatment element which is contacting the said treatment part, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The massage machine described in. 前記弾性特性推定部は、重力によって使用者から前記施療子が受ける荷重の情報を考慮して、被施療部の弾性特性を推定することを特徴とする請求項４に記載のマッサージ機。   The massage machine according to claim 4, wherein the elastic property estimation unit estimates the elastic property of the treatment portion in consideration of information on a load received by the treatment element from a user due to gravity. 重力による使用者の荷重を測定する測定部と、この測定部の測定値から前記荷重の情報を得る演算部と、を有している請求項５に記載のマッサージ機。   The massage machine according to claim 5, further comprising: a measurement unit that measures a user's load due to gravity; and a calculation unit that obtains information on the load from a measurement value of the measurement unit. 使用者の体重を入力する入力部と、この入力部の入力値から前記荷重の情報を得る演算部と、を有している請求項５に記載のマッサージ機。   The massage machine according to claim 5, further comprising: an input unit that inputs a user's weight; and a calculation unit that obtains information on the load from an input value of the input unit. 前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、被施療部の凝りを判定する判定部を備えていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか一項に記載のマッサージ機。   The said control part is provided with the determination part which determines the stiffness of a to-be-treated part based on the estimated elastic characteristic of the to-be-treated part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Massage machine. 前記制御部は、推定された被施療部の弾性特性に基づいて、前記目標接触力を調整する目標値調整部を備えていることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一項に記載のマッサージ機。   The said control part is provided with the target value adjustment part which adjusts the said target contact force based on the elastic characteristic of the estimated to-be-treated part, The Claim 1 characterized by the above-mentioned. Massage machine.
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