JP2008188106A - トレーニングシステム、サーバ及びトレーニングマシン - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザが所望のコースを選択でき、選択したコースについて地図画像及び勾配に基づく負荷を再現することができるトレーニングシステムを提供すること。
【解決手段】距離計２３と、表示手段２８とを備えるトレーニングマシン２０と、コース情報データベース３５を備え、トレーニングマシン２０に携帯端末装置４０を介して接続されるサーバ３０とからなるトレーニングシステム１０であって、サーバ３０は携帯端末装置４０からの要求に応じて、コース情報データベース３５を参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信し、トレーニングマシン２０はさらにコース情報記憶手段２６及び負荷制御手段２４を備え、コース情報を携帯端末装置４０を介して受信してコース情報記憶手段２６に記憶させ、表示手段２８は地図データに基づいて風景画像または地図画像を表示し、負荷制御手段２４は勾配データに基づいて負荷を与える。
【選択図】図１

Description

本願発明は、携帯端末装置及びサーバに接続して地図データや勾配に関するデータを取得し、トレーニング時の風景映像及びユーザへの負荷制御に活用することができるトレーニングシステムに関するものであり、特に、視覚的効果のみならず勾配による負荷をも再現できるトレーニングシステムにおいて、コースデータを提供するサーバや携帯端末装置を用いてユーザの所望するコースを自由に選択することができるようにしたトレーニングシステムに関するものである。

従来より、トレーニング用のランニングマシン（あるいはトレッドミル、ルームランナー）に走行距離に応じた風景画像を表示して、より実際に近い走行感覚を与えるものが知られている。

例えば、下記特許文献１（特開２００５−７４２１１号公報）には「風景表示装置を有するランニングマシン」なる発明が開示されている。この発明は、ランニングマシンの走行用エンドレスベルトを駆動する駆動装置と、駆動装置の動作速度及び表示装置に出力するデータベースの映像情報を選択する操作パネルを設け、駆動装置の動作速度に連動した映像を表示出力する処理を担う制御部によって、表示装置に映像を表示することを特徴としている。本発明によれば、運動時における視覚的な刺激を使用者に与えることで、トレーニングの楽しさや、運動効果の向上を図ることができるというものである。

また、下記特許文献２（特開２００４−１２１５９２号公報）には、「トレーニング装置」が開示されている。即ち、ローラで張架された無端ベルト上で利用者が歩行トレーニングをするルームランナーなどのトレーニング装置に、利用者の歩行動作に応じて回転するローラの回転を計測する回転計測部と、利用者に対して動画を表示する画像表示部と、画像表示部に動画を表示するための動画データを再生しつつ、回転計測部による計測結果に基づいて算出できる移動距離に応じて動画の再生動作を制御する移動距離算出部及びコンテンツ再生部とを備える。これにより利用者の歩行距離に応じて変化する風景を画像表示部に表示することができるため、利用者はトレーニング自体に楽しみを覚えることができ、トレーニングを継続しやすくなることが期待できる。

さらに下記特許文献３（特開２００１−１７５６５号公報）には、自転車ペダルの回転数を検知してＤＶＤに伝送し、ディスプレイ装置がペダル回転数に応じて再生速度を変化させて仮想風景を表示する発明として「シミュレーション・システム」が開示されている。

これらの発明は、ともにトレーニングマシンの表示部に風景画像を表示することによって、利用者がただ単調にトレーニングをするのでなくトレーニング自体に興味を持てるよう工夫をなしたものである。屋内に居ながらにしてジョギングコースを走っているような一種の疑似体験を可能とすることで、利用者は風景を楽しみつつ走ることができ、目標を立ててトレーニングすることができるようになるため、運動効果の向上を期待することができる。

一方で、表示部には風景画像でなく地図画像を表示し、トレーニングマシンにおける走行距離を地図上の移動距離に換算して、あたかも地図上を走行しているかのようにして利用者の運動効果の向上を図った発明も存在する。例えば特許文献４（特開２０００−８４１１３号公報）に記載された発明は、模擬自転車装置と、前記ペダルの回転速度、ハンドルの回転角度から自分の位置を計算する計算機と、この位置データをもとに自分の位置を地図上に表示するための地図データおよび表示装置から構成されている。また特許文献５（特開平１０−２８６３２８号公報）には、被駆動部材の回転数ないし設定速度から移動距離及び速度を演算する演算手段を含む制御装置と、その演算結果を含む情報を表示するディスプレイとを備えたトレーニング装置において、地点情報及び地点間情報を記憶した地図メモリと、地点情報を選択する地点選択手段と、選択された複数の地点間の距離を演算して表示する地点間距離演算表示手段と、地点間距離と移動距離との関係を演算して表示する現在位置表示手段とからを構成されている。

これらの発明によれば、トレーニングマシン上で運動が開始されると、演算された移動距離が地点間距離に対する割合や地図上の絵文字で表示され、利用者はトレーニング量や目標をより具体的に把握できるようになる。

これらの技術は、走行距離に応じて視覚的に移動している感覚を与えることで、より現実に近いトレーニングを可能とするものであった。しかし、実際のコースに近い感覚を与えることができるが、実際のコースの勾配などの環境を再現することはできないという問題点も存在していた。そこで、勾配による負荷をも再現して、さらに現実に近い状態でのトレーニングを可能としたものとして特許文献６（特開２００６−３２６２４８号公報）に「トレーニング装置」の発明が開示されている。この発明は、道路の勾配に応じて負荷制御装置により負荷を増減させ、上り坂では負荷を大きく、下り坂では負荷が軽くなるよう制御することで実際に近い走行状態を体験できるようにしたものである。

特開２００５−７４２１１号公報（段落［０００５］〜［０００７］、図１） 特開２００４−１２１５９２号公報（段落［０１０３］、［０１０４］、要約） 特開２００１−１７５６５号公報（図１、要約） 特開２０００−８４１１３号公報（段落［０００７］、［０００８］、要約） 特開平１０−２８６３２８号公報（段落［０００９］〜［００１２］、要約） 特開２００６−３２６２４８号公報（段落［０００３］、要約） 特開２００２−２６３２３２号公報（段落［００１９］、図１）

上記特許文献６に開示されているように、実際のコース条件から勾配を算出し、勾配に応じた負荷を与えることで、実際のコースに近い条件でトレーニングすることが可能となる。しかしながら、例えば上記特許文献６に開示された発明においては、画像情報から勾配を算出するように構成されているものの、その具体的な算出方法は開示されていない。もしカメラで撮影した映像から勾配を算出する構成をとったとしても、道路と平行に走行する映像からでは勾配の算出は困難である。

また、トレーニングマシンにあらかじめ内蔵されたコースデータは、例えば外国の見ず知らずの土地であったりすることが多く、自らがトレーニングマシンで体験したいと思うコースを自由に選択してトレーニングマシンに取り込むようなことはできなかった。この点、例えば上記特許文献７に開示されているように、インターネットなどを通じて管理装置として設けられたサーバからコースのデータをダウンロードする発明も知られているが（特許文献７、段落［００１９］参照）、結局はあらかじめ登録されたコースの中から選ぶという程度の自由度しかなく、ユーザ自身がコースを指定してトレーニングマシンに取り込むということはできなかった。

そこで本願の発明者は種々検討を重ねた結果、トレーニングマシンと道路ネットワーク等を備えるサーバとを携帯端末装置を介して接続させ、携帯端末装置によって取得したいルートを特定してサーバに送信すると、サーバが備える地図データ及び標高データからルートの勾配を算出してトレーニングマシンに配信するという構成を備えることで、ユーザが体験したいと思うコースを自由に選択でき、且つ、どのようなコースであっても勾配に応じた負荷を受けながらトレーニングすることが可能となることに想到して本願発明を完成するに至ったものである。

すなわち、本願発明は上記問題点を解決することを課題とし、視覚的効果のみならず勾配による負荷をも再現できるトレーニングシステムにおいて、コースデータを提供するサーバや携帯端末装置を用いてユーザの所望するコースを自由に選択することができ、さらにユーザ自身が走行したルートをサーバにおいてコースデータとして処理して、トレーニングマシンに取り込むことができるトレーニングシステムを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するため、本願請求項１にかかる発明は、
トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像を表示する表示手段と、を備えるトレーニングマシンと、
コース情報データベースを備え、前記トレーニングマシンに携帯端末装置を介して接続されるサーバと、からなるトレーニングシステムにおいて、
前記サーバは携帯端末装置からの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信し、
前記トレーニングマシンはさらにコース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記コース情報を携帯端末装置を介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像を表示し、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とする。

本願請求項２にかかる発明は、請求項１にかかるトレーニングシステムにおいて、
前記携帯端末装置は現在位置計測手段を備え、前記現在位置計測手段により計測した始点から終点の位置情報を前記サーバに送信して対応するコース情報を取得することを特徴とする。

本願請求項３にかかる発明は、請求項１にかかるトレーニングシステムにおいて、
前記コース情報データベースは道路ネットワークデータベース、地図データベース及び標高データベースを備え、前記サーバは前記標高データベースを参照して道路ネットワークデータ上に位置づけられる各ノードの高度を特定し、前記各ノードを結ぶリンクごとに勾配を算出して勾配データを作成することを特徴とする。

さらに本願請求項４にかかる発明は、
トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像を表示する表示手段と、通信手段と、を備えるトレーニングマシンと、
コース情報データベースを備え、前記トレーニングマシンにネットワークを介して接続されるサーバとからなるトレーニングシステムにおいて、
前記サーバは前記トレーニングマシンからの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信し、
前記トレーニングマシンはさらにコース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記通信手段によって前記コース情報をネットワークを介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像を表示し、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とする。

本願請求項５にかかる発明は、請求項１又は４にかかるトレーニングシステムにおいて、
前記負荷制御手段は、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、負荷を与えることを特徴とする。

本願請求項６にかかる発明は、
トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像または地図画像をスクロールする表示手段と、コース情報記憶手段と、負荷制御手段とを備え、コース情報を携帯端末装置を介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えるトレーニングマシンに携帯端末装置を介して接続されるサーバにおいて、
前記サーバはコース情報データベースを備え、携帯端末装置からの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信することを特徴とする。

本願請求項７にかかる発明は、請求項６にかかるサーバにおいて、
前記携帯端末装置は現在位置計測手段を備え、前記サーバは前記現在位置計測手段により計測した始点から終点の位置情報を前記携帯端末装置から受信して対応するコース情報を作成して配信することを特徴とする。

本願請求項８にかかる発明は、請求項６にかかるサーバにおいて、
前記コース情報データベースは道路ネットワークデータベース、地図データベース及び標高データベースを備え、前記サーバは前記標高データベースを参照して道路ネットワークデータ上に位置づけられる各ノードの高度を特定し、前記各ノードを結ぶリンクごとに勾配を算出して勾配データを作成することを特徴とする。

本願請求項９にかかる発明は、
トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像をスクロールする表示手段と、コース情報記憶手段と、負荷制御手段とを備え、コース情報をネットワークを介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えるトレーニングマシンにネットワークを介して接続されるサーバにおいて、
前記サーバはコース情報データベースを備え、前記トレーニングマシンからの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信することを特徴とする。

本願請求項１０にかかる発明は、請求項６又は９にかかるサーバにおいて、
前記サーバは、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、前記携帯端末装置に送信することを特徴とする。

本願請求項１１にかかる発明は、
コース情報データベースを備え、携帯端末装置からの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信するサーバに、携帯端末装置を介して接続されるトレーニングマシンにおいて、
前記トレーニングマシンはさらにコース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記コース情報を携帯端末装置を介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とする。

本願請求項１２にかかる発明は、
コース情報データベースを備え、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信するサーバに、ネットワークを介して接続されるトレーニングマシンにおいて、
前記トレーニングマシンは、コース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記コース情報をネットワークを介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とする。

本願請求項１３にかかる発明は、請求項１１または１２にかかるトレーニングマシンにおいて、
前記負荷制御手段は、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、負荷を与えることを特徴とする。

本願発明は、上記の構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏するものである。即ち、本願請求項１にかかる発明によれば、サーバは携帯端末装置からの要求に応じてコース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信し、トレーニングマシンは携帯端末装置を介してコース情報を受信して地図データに基づいて表示部に風景画像または地図画像を表示し、負荷制御手段が勾配データに基づいて負荷を与える。

したがって、ユーザが携帯端末装置によってサーバに接続しトレーニングを希望するコースを特定すれば、どのようなコースであっても地図または風景画像を表示し、かつ勾配を再現したトレーニングを行うことが可能となる。例えば有名なマラソンコースを指定してコース情報の配信を受ければ、そのコースの風景画像とともに、勾配をも再現したトレーニングを行うことができる。

さらに、本願請求項２にかかる発明によれば、携帯端末装置は現在位置計測手段を備え、現在位置計測手段により計測した始点から終点の位置情報を前記サーバに送信して対応するコース情報を取得する。

したがって、携帯端末装置を用いて現在位置を特定し、移動したルートについてのコース情報を取得することができるようになるから、ユーザの所望するルートを特定して測位することで、サーバに登録された既存のコースに限らず、様々なルートを特定してコース情報に処理して配信を受けることができるようになる。例えば毎日ジョギングをしているコースを測位してコース情報を取得しておき、雨や雪の日などには自宅でジョギングするためにコース情報を用いるなどといったことが可能になる。

さらに、本願請求項３にかかる発明によれば、コース情報データベースは道路ネットワークデータベース、地図データベース及び標高データベースを備え、サーバは標高データベースを参照して道路ネットワークデータ上に位置づけられる各ノードの高度を特定し、各ノードを結ぶリンクごとに勾配を算出して勾配データを作成する。

これにより、道路ネットワーク上の各ノードの高度を特定できるようになり、リンクごとに勾配を算出して勾配データを作成することができるので、実際の条件に近い勾配を再現することができるようになる。また、現実に存在するコースである限りどのような場所であっても地図データベース及び標高データベースを適用することが可能であるから、サーバに登録された既存のコースだけでなくユーザが任意にコースを選択すれば、勾配条件も含めたより実際の条件に近いトレーニングをすることができる。

さらに、本願請求項４にかかる発明によれば、トレーニングマシンは、距離計と、距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像を表示する表示手段と通信手段を備え、コース情報データベースを備えたサーバにネットワークを介して接続される。

これにより、通信手段を用いて直接サーバにネットワークを介して接続することでコース情報の配信を受けることができるから、携帯端末装置を介することなくコース情報の配信を受けることができるようになり、地図データや勾配データの容量が大きくなった場合であっても情報配信をスムーズに行うことができるようになる。

さらに、請求項５にかかる発明によれば、負荷制御手段は、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、負荷を与える。

このようになせば、傾斜に基づく勾配を再現するとともに、室内トレーニングでは考慮されない風圧などの外的要因をも加味した上で修正した負荷を与えることができるから、より現実に近いトレーニングを可能とするトレーニングシステムを提供することができるようになる。

そして、本願の請求項６から請求項１０にかかる発明によれば、請求項１から請求項５にかかるトレーニングシステムを実現するためのサーバを提供することができ、さらに請求項９から請求項１３に発明によれば、請求項１から請求項５にかかるトレーニングシステムを実現するトレーニングマシンを提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのトレーニングシステムを例示するものであって、本発明をこのトレーニングシステムに特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。

図１はトレーニングシステム全体の構成を示すブロック図である。トレーニングシステム１０はトレーニングマシン２０、サーバ３０及びこれらの通信媒体としての携帯端末装置４０からなる。トレーニングマシン２０と携帯端末装置４０とは無線や有線インターフェースによって接続され、サーバ３０と携帯端末装置４０とはインターネットなどのネットワークによって接続されている。

トレーニングマシン２０が携帯端末装置４０を介してサーバ３０と接続されることで、トレーニングマシン２０に初期設定として記憶されたトレーニングコースのみならず、サーバ３０に登録されたコースをダウンロードすることが可能になり、ユーザは様々なコースをトレーニングマシン２０によって体験できる。さらには携帯端末装置４０がＧＰＳなどの現在位置測位手段４２を備えることで、ユーザ自身が歩行した経路を測位し、測位した結果をサーバ３０に送信すれば、サーバ３０が備える地図データ、標高データ等を用いてコース情報として処理し、トレーニングマシン２０にダウンロードすることができるようになる。

トレーニングマシン２０は制御手段２１、通信手段２２、距離計２３、操作手段２５、コース情報記憶手段２６、速度制御手段２７、表示手段２８などを備えて構成されている。制御手段２１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭ、プロセッサを有するマイクロプロセッサであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。通信手段２２は、無線等を介して携帯端末装置４０と通信するためのインターフェースである。

距離計２３は、走行ベルトの回転数の計測結果に基づいて、歩行距離などのユーザの移動距離を算出するものである。ここで移動距離とは、トレーニングマシン２０でユーザが行った歩行動作を通常の地面上で行ったとしたときに、ユーザが移動できたであろう距離を指す。この移動距離は、走行ベルトを駆動するローラが１回転するときに走行ベルトが進む距離を予め求めておくことで、この距離と回転数計測器により計測したローラの総回転数とに基づいて容易に算出することができる。距離計２３は、所定周期（例えば、１秒周期）で移動距離を算出し、算出した移動距離を表示手段２８に出力する。

操作手段２５は液晶パネル等からなり、タッチパネルを搭載したり操作キーなどが筐体に設けられて全体として操作・表示ユニットを構成する。表示手段２８はトレーニング時にはトレーニングコースの風景画像や地図画像を表示し、その他基本的な速度設定やコースの選択などをする際の画面を表示する。操作手段２５は、表示手段の表示を受けてコース選択、決定等を行うためのものである。

コース情報記憶手段２６は、初期設定として代表的なマラソンコースのデータを記憶している。ここに記憶されているコースのデータは、勾配ごとに区切った区間距離に関するデータ、ベクトル地図データ及びコースの風景映像を含んでいる。コースの風景映像は実際の映像であってもよく、または経路案内システムに用いられるような３Ｄポリゴンからなる映像であってもよい。また、これに限らず平面地図を用いることも可能である。

上述のとおりトレーニングマシン２０は携帯端末装置４０を介してサーバ３０に接続可能であり、コースはトレーニングマシン２０に初期設定として記憶されたものだけでなく、ユーザがトレーニングマシン２０で練習してみたいと思うコースをサーバ３０からダウンロードすることが可能である。例えば次期オリンピックのマラソンコースなどといったものが、全コースあるいは部分的に分割された形でダウンロードするなどということも可能である。さらには、サーバ３０に登録されたマラソンコースだけでなく、ユーザが普段練習として走行しているジョギングコースや、ユーザが実際に歩いたコースをトレーニングマシン２０に取り込むことも可能である。この点については後述する。

速度制御手段２７は、ユーザが走行する走行ベルトの回転数を制御するためのものである。走行ベルトはモータによって駆動されており、そのモータの回転数を調整することで速度を制御するものである。速度はユーザが操作・表示パネルを操作することで設定することができる。通常はその設定された速度で走行ベルトが駆動し、この速度に合わせて操作・表示パネル上の風景画像もスクロールされる。速度調整は、後述する勾配データを参照して行うのが好ましい。即ち、通常上り坂では走行速度は遅くなり、逆に下り坂では速くなるため、上り坂のコースであれば走行ベルトの速度を遅く制御するなどして、その距離の勾配データに応じて速度を調整する。

トレーニングマシン２０はさらに負荷制御手段２４を備えている。コース上の勾配を再現するためのものである。ランニングマシン式のものであれば走行ベルトに勾配に応じた傾斜を与え、エアバイク式のものであればペダルを重くするなどして負荷を与える。傾斜を与えるための方法としては、例えばユーザが走行する走行ベルトの底部前方に上下運動可能な電動アクチュエータを配置し、コース情報に含まれる勾配データに応じて走行ベルトの前方が持ち上がり、傾斜をつけるというような形態を採ることができる。もちろん走行ベルトの前方及び後方に電動アクチュエータを配置して、上り坂と下り坂に対応させることも可能である。

一方サーバ３０は、制御手段３１、通信手段３２、配信データ編集手段３３、勾配データ作成手段３４、コース情報データベース３５から構成されている。

制御手段３１は、図示してはいないがＲＡＭ、ＲＯＭ、プロセッサを有するマイクロプロセッサであり、ＲＯＭに格納された制御プログラムにより各部の動作を制御する。通信手段３２はネットワークを介して端末装置４０と通信するためのインターフェースであり、配信データ編集手段３３は地図データ、勾配データなどを含むコース情報を端末装置４０に配信するためのデータに編集する。

勾配データ作成手段３４は、トレーニングマシン２０の負荷制御手段２４において用いられる勾配データを作成する。なお、本実施例ではサーバ３０側にて勾配データを作成するようにしているが、トレーニングマシン２０側で勾配を算出するよう構成してもよい。この場合、上述したような地図データ及び標高データを携帯端末装置４０を用いて受信し、これをトレーニングマシン２０に転送し勾配を算出すればよい。勾配データとは例えば「水平面に対して１０°」というようにして、地図上の勾配を数値化したものである。勾配データの算出方法の例は、下記にて詳述する。

コース情報データベース３５は、地図データベース３５１、道路ネットワークデータベース３５２及び標高データベース３５３を備えて構成されている。地図データベース３５１はベクトル地図データからなり、ＧＰＳを用いた測位のマッチング処理や、トレーニングマシン２０の表示手段に表示される地図画像として用いられる地図データを格納している。

道路ネットワークデータベース３５２は以下のように構成されている。例えば、道路が図２に示すように道路Ａ、Ｂ、Ｃからなる場合、道路Ａ、Ｂ、Ｃの端点、交差点、屈曲点などをノードとし、各ノード間を結ぶ道路を有向性のリンクで表し、ノードデータ（ノードの緯度・経度）、リンクデータ（リンク番号）と各リンクのリンクコスト（リンクの距離またはリンクを走行するのに必要な所要時間）をデータとしたリンクコストデータとで構成される。

すなわち、図２において、Ｎｎ（○印）、Ｎｍ（◎印）がノードを示し、Ｎｍ（◎印）は道路の交差点を示している。各ノード間を結ぶ有向性のリンクを矢印線（実線、点線、２点鎖線）で示している。リンクは、道路の上り、下りそれぞれの方向を向いたリンクが存在するが、図２では図示を簡略化するため矢印の向きのリンクのみを図示している。

このような経路探索用の道路ネットワークデータベースに基づいて経路探索を行う場合、出発地のノードから目的地のノードまで連結されたリンクをたどりそのリンクコストを累積し、累積リンクコストの最少になる経路を探索して案内する。すなわち、図２において出発地をノードＡＸ、目的地をノードＣＹとして経路探索を行う場合、ノードＡＸから道路Ａを走行して２つ目の交差点で右折して道路Ｃに入りノードＣＹにいたるリンクを順次たどりリンクコストを累積し、リンクコストの累積値が最少になる経路を探索して案内する。

図２ではノードＡＸからノードＣＹに至る他の経路は図示されていないが、実際にはそのような経路が他にも存在するため、ノードＡＸからノードＣＹに至ることが可能な複数の経路を同様にして探索し、それらの経路のうちリンクコストが最少になる経路を最適経路として決定するものである。この手法は、例えば、ダイクストラ法と呼ばれる周知の手法によって行われる。

経路探索用のデータベースの場合、各ノードの位置座標はＸ座標、Ｙ座標から構成されるが、これに標高データベース３５３が備える高度情報を付加することで、上り坂や下り坂を道路ネットワークで表現できるようになる。例えば図３に示すように、図３（ａ）のベクトル地図データに対応した道路データテーブルが設定され、これにノード番号と各ノードの位置座標（Ｘ座標、Ｙ座標）及び高度情報が対応付けて記憶された構成について説明する。

図３（ａ）によると道路ＡはノードＮ１からＮ５とこれらを結ぶリンクとからなっている。図３（ｂ）に示すデータテーブルを参照すると、始点（ノードＮ１）の高度が「０」、次のノードＮ２の高度が「１０」であることがわかる。これにより道路ＡのノードＮ１からＮ２に至る経路は上り坂であることを表し、この２地点間の高度差は１０となる。そして、この高度差をＮ１〜Ｎ２間のリンクのベクトルの長さ（距離）で割ることでｔａｎθが求められ、これによって角度が算出される。ここで算出された角度が道路Ａの勾配に相当し、この処理をＮ２〜Ｎ３間、Ｎ３〜Ｎ４間というように各リンク毎に行っていけば道路ネットワークを勾配のあるものとして表現することができる。

また、道路ネットワークデータが高度情報を持たず、それとは別に標高に関するデータベースを備える構成とすることもできる。例えば、図３（ａ）に示すような従来のベクトル地図データと、標高を示す等高線地図データとを格納し、これらを照らし合わせることで図４に示すような摸式的な地図となる。なお曲線で囲まれた部分はすべて同じ一定範囲内の高度であることを示している。この地図データから、各ノードの位置と等高線とで囲まれた範囲とから各ノードの高度を決定し、各ノードを結ぶリンクの勾配を算出することができる。例えば、図４を参照するとノードＮ１は高度０を示す等高線の範囲に位置しているからノードＮ１の高度は０、同様にノードＮ２は高度１０を示す等高線の範囲に位置しているからノードＮ２の高度は１０ということが地図から読み取れる。各ノードの高度が決定されれば、その後は上記と同様にして各リンクの勾配を算出することができる。

さらに、図４に示すような等高線と道路ネットワークからなる地図を画像情報として配信すれば、トレーニングマシンが勾配に応じた負荷を与えるのと同時に、ユーザ自らが現在走行している地点の標高を確認することができるので、トレーニングコースの勾配を予測することが可能となり、トレーニング効果の向上も期待できる。

なお上記の構成をとった場合、道路の端点や屈曲点などがノードになるが、一定の単位で標高が変わる点をノードとして位置づけた地図データを用いることもできる。この場合、標高ごとに区切られた点をノードとして位置づけて、これらを結ぶリンクごとに勾配を算出するから、上記の地図データを用いた場合に比べ勾配の微妙な変化を忠実に再現することができる。この場合、道路ネットワークデータベース自体に高度情報を持たせておけば、各ノードをたどりながら各ノード間の高度差を距離で割り、勾配を算出する処理を繰り返していけば連続する勾配を再現することができる。

以上が勾配データの算出方法である。ただし、実際のコースの勾配をランニングマシンの傾斜としただけでは、実際にユーザの位置エネルギーが変化しない分、負荷としてはさほど重く感じられないということが知られている。また、実際の走行ではランナーにとって十分な抵抗になりうる風圧についても、ランニングマシン上ではユーザに風圧がかからないこともあって実際の勾配をそのままランニングマシンの傾斜としたのではトレーニングマシンとして十分に機能を果たし得ない。そこで実際より大きな傾斜を与えた方がユーザにとっての負荷が大きくなって臨場感が増し、より現実にコースを走行しているに近い状態でトレーニングすることができるようになる。例えば、ある坂の勾配が１５度であれば、さらに５度傾斜を増やして２０度にしたりというようにして、ユーザに十分な負荷を与え、トレーニング効果を向上させることが期待できる。この処理は、サーバ３０側で勾配データを算出して負荷を増すように修正を行ってもよいし、サーバ３０は勾配データを算出するのみで、トレーニングマシン２０において勾配データを修正する構成であってもよい。

サーバ３０は、例えばシステムを利用するユーザが携帯端末装置４０を用いて住所、氏名、電子メールアドレス、などの個人情報をサーバ３０に送信して、会員登録を行うことによって利用可能となる。この送信を受けて、サーバ３０は前記利用者に対し会員番号を付し、各会員に固有のＩＤとパスワードを発行する。これらの個人情報はサーバ３０のユーザ情報記憶部（図示せず）に記憶される。これにより、当該利用者は、次回以降サーバ３０に接続するときは、前記のＩＤとパスワードを用いることができる。

サーバ３０は常時、複数種類の既存のコース情報を格納しており、ここに格納されているコース情報はそのコースの風景映像と、負荷制御手段２４に供される勾配データとを含んでいる。ユーザは携帯端末装置４０を用いてサーバ３０に接続し、これら複数のコース情報の中から所望のコースを選択して、勾配データを含むコース情報をダウンロードすることができる。ダウンロードしたコース情報は一時的に携帯端末装置４０に記憶され、トレーニングマシン２０の通信手段２２と携帯端末装置４０とがコース情報の送受信を行うことによって、トレーニングマシン２０のコース情報記憶手段２６に記憶される。トレーニングを開始するときは、操作手段２５によってコース情報記憶手段２６に記憶されたコース情報を選択し、コース情報が読み出されて風景映像が表示手段２８に表示されるとともに、勾配データに基づいて負荷制御手段２４が負荷を与える。

なお、トレーニングマシン２０が例えばインターネットに接続できるネットワーク環境下にあり、通信手段２２がインターネットブラウザを備えているような場合には、トレーニングマシン２０が当該ネットワークを通じてサーバ３０に直接に接続することができるようになる。したがって上記のように携帯端末装置４０を仲介させることなく、サーバ３０に直接接続してコース情報をダウンロードし、トレーニングに用いることができる。

サーバ３０は上述のとおり、会員登録をしたユーザ個人の情報を管理するユーザ情報記憶部を備え、ユーザの個人情報や通信履歴などを記憶しており、既にダウンロード済みのコース情報をユーザごとに記録して報知したりすることができる。また、ユーザはサーバ３０からコース情報をダウンロードするだけでなく、トレーニング結果や区間記録を携帯端末装置４０からサーバ３０に送信して、速度や距離、消費カロリーなどを回・週・月ごとにチェックすることができる。さらには、後述するようにユーザが携帯端末装置４０を用いてＧＰＳにより測位し、測位したルートのコース情報を取得するような場合にも、ユーザ情報記憶部にユーザごとの測位結果を記憶するようになされる。

携帯端末装置４０は、トレーニングマシン２０とサーバ３０とを接続するためのものであり、通信手段４１及び現在位置計測手段４２を備えている。通信手段４１はサーバ３０又はトレーニングマシン２０と通信するためのインターフェースである。現在位置計測手段４２は、ＧＰＳ受信機を備えＧＰＳ衛星信号を受信、処理して携帯端末装置４０の現在位置（緯度・経度）を測位する。このトレーニングシステム１０は、ＧＰＳ受信機を備える携帯端末装置４０が接続されることで位置の履歴を取得することが可能となり、トレーニングマシン２０に初期設定として記憶されているコースでなくても、例えば自分が普段走っているようなジョギングコースなどをトレーニングマシン２０に取り込むこともできる。この場合の操作手順について、図５を参照して説明する。

図５は、ルート情報を取得する際の携帯端末装置の画面を示す図である。例えば、経路探索サーバに接続して経路案内を行う経路案内システムからインストールされたナビゲーション機能に、ルート記憶のメニューがあり（図５（ａ）参照）、これを選択して、記憶するルート名を入力してスタートボタンを押すと（図５（ｂ）参照）、その時点からＧＰＳを用いて位置の測位を行い、現在位置を記憶する。同時に現在位置の周辺地図もサーバからダウンロードして表示される。ルートマッチングはダウンロードした地図にネットワークデータがあれば端末側で行ってもよく、あるいは端末は測位データを記憶するのみで、あとでサーバ３０側においてルートマッチングを行っても良い。

「ＥＮＤ」ボタンを押すまで測位は続き（図５（ｃ）参照）、「ＥＮＤ」ボタンを押したところで測位したルート情報が一時的に携帯端末装置４０に記憶され、さらにサーバ３０にルート情報が送信される。この際、送信されるルート情報にはＩＤやルート名などが付されて送信される。サーバ３０は受信したルート情報からコース情報データベース３５を参照して勾配データを含んだコース情報にし、配信データ編集手段３３が携帯端末装置４０によってダウンロード可能なデータに処理してサーバ３０に保存する。携帯端末装置４０がサーバ３０に接続してコース情報をダウンロードすると、勾配データ及び地図データを含むコース情報が携帯端末装置４０に送信され、携帯端末装置４０からトレーニングマシン２０が通信手段２２によってコース情報を受信し、コース情報記憶手段２６に記憶する。このコース情報は、既製のコース情報と同じフォーマットで作られるので、ランニングマシン２０に転送されれば同じように使用することができる。

前述したように、トレーニングマシン２０がネットワークを通じてサーバ３０に接続することができる構成であれば、携帯端末装置４０を仲介させることなくサーバ３０に接続してコース情報をダウンロードすることができる。この場合、測位したルート情報がダウンロード可能なコース情報としてサーバ３０に保存される過程までは上記と同様である。この後の過程において、上記の構成では携帯端末装置４０がサーバ３０からコース情報を取得してトレーニングマシン２０に転送するものであったが、トレーニングマシン２０がサーバ３０に直接接続できる構成であれば、携帯端末装置４０を介さずにサーバ３０からコース情報をダウンロードすることができる。このようになせば、地図データや勾配データの容量が大きくなったとしても通信処理をスムーズに行うことができ、処理負荷を軽減することができる。

このようにしてトレーニングマシン２０に取り込まれたコース情報は、以下のようにしてトレーニングに用いられる。すなわち、ユーザがトレーニングを開始する際は、操作手段２５によってコース情報記憶手段２６に記憶されたコースの中からユーザが所望するコースを選択する。コース情報記憶手段２６からコース情報が読み出され、地図データ又は画像データは表示手段２８に、勾配データは負荷制御手段２４に出力され、トレーニングが開始される。走行ベルトに接続された距離計２３が走行ベルト上の移動距離をカウントし、その距離を基に、表示手段２８には前述したようなコースの映像や地図画像がスクロール表示され、負荷制御手段２４はその区間の勾配に相当する傾斜を与える。

なお、上記においてはランニングマシン形式のものを例にとり説明したが、同様にエアバイク式のトレーニングマシンにも適用することができる。この場合負荷制御手段２４はペダルを重くするなどして負荷を与えるようにすればよく、表示手段２８は自転車走行の速度に合わせて風景映像や地図画像をスクロールする。

本願発明によれば、ユーザは携帯端末装置を用いて登録したトレーニングコースのみならず、自らが普段走行しているジョギングコースや有名なマラソンコースなど、あらゆる経路をその勾配に応じた負荷をも再現しつつトレーニングマシン上で体験することができるようになる。また例えば天候の関係で普段のジョギングを行うことができないような場合であっても、そのコースを携帯端末装置によって測位して対応するコース情報を取り込んでおけば、いつでも自宅でトレーニングすることができ、トレーニングの補助としても十分に機能するなどトレーニング効果の向上が期待できる。

実施例におけるトレーニングシステムの構成を示すブロック図である。 一般的な道路ネットワークデータの構成を示す模式図である。 道路ネットワークデータの一構成例を示す図である。図３（ａ）は道路ネットワークを構成するベクトル地図データを示し、図３（ｂ）は標高データを構成するデータテーブルを示す図である。 道路ネットワークデータベースと標高データベースとを照合した例を示す模式図である。 ルート情報を取得する際の携帯端末装置の画面を示す図である。

符号の説明

１０ トレーニングシステム
２０ トレーニングマシン
２１ 制御手段
２２ 通信手段
２３ 距離計
２４ 負荷制御手段
２５ 操作手段
２６ コース情報記憶手段
２７ 速度制御手段
２８ 表示手段
３０ サーバ
３１ 制御手段
３２ 通信手段
３３ 配信データ編集手段
３４ 勾配データ算出手段
３５１ 地図データベース
３５２ 道路データベース
３５３ 標高データベース
４０ 携帯端末装置
４１ 通信手段
４２ 現在位置計測手段

Claims (13)

1. トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像を表示する表示手段と、を備えるトレーニングマシンと、
   コース情報データベースを備え、前記トレーニングマシンに携帯端末装置を介して接続されるサーバと、からなるトレーニングシステムにおいて、
   前記サーバは携帯端末装置からの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信し、
   前記トレーニングマシンはさらにコース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記コース情報を携帯端末装置を介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像又は地図画像を表示し、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とするトレーニングシステム。
2. 前記携帯端末装置は現在位置計測手段を備え、前記現在位置計測手段により計測した始点から終点の位置情報を前記サーバに送信して対応するコース情報を取得することを特徴とする請求項１に記載のトレーニングシステム。
3. 前記コース情報データベースは道路ネットワークデータベース、地図データベース及び標高データベースを備え、前記サーバは前記標高データベースを参照して道路ネットワークデータ上に位置づけられる各ノードの高度を特定し、前記各ノードを結ぶリンクごとに勾配を算出して勾配データを作成することを特徴とする請求項１に記載のトレーニングシステム。
4. トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像を表示する表示手段と、通信手段と、を備えるトレーニングマシンと、
   コース情報データベースを備え、前記トレーニングマシンにネットワークを介して接続されるサーバとからなるトレーニングシステムにおいて、
   前記サーバは前記トレーニングマシンからの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信し、
   前記トレーニングマシンはさらにコース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記通信手段によって前記コース情報をネットワークを介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像を表示し、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とするトレーニングシステム。
5. 前記負荷制御手段は、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、負荷を与えることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のトレーニングシステム。
6. トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像または地図画像をスクロールする表示手段と、コース情報記憶手段と、負荷制御手段とを備え、コース情報を携帯端末装置を介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えるトレーニングマシンに携帯端末装置を介して接続されるサーバにおいて、
   前記サーバはコース情報データベースを備え、携帯端末装置からの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信することを特徴とするサーバ。
7. 前記携帯端末装置は現在位置計測手段を備え、前記サーバは前記現在位置計測手段により計測した始点から終点の位置情報を前記携帯端末装置から受信して対応するコース情報を作成して配信することを特徴とする請求項６に記載のサーバ。
8. 前記コース情報データベースは道路ネットワークデータベース、地図データベース及び標高データベースを備え、前記サーバは前記標高データベースを参照して道路ネットワークデータ上に位置づけられる各ノードの高度を特定し、前記各ノードを結ぶリンクごとに勾配を算出して勾配データを作成することを特徴とする請求項６に記載のサーバ。
9. トレーニングマシン上での運動量に応じて仮想の移動距離を計測する距離計と、前記距離計の計測結果に基づいて風景画像又は地図画像をスクロールする表示手段と、コース情報記憶手段と、負荷制御手段とを備え、コース情報をネットワークを介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えるトレーニングマシンにネットワークを介して接続されるサーバにおいて、
   前記サーバはコース情報データベースを備え、前記トレーニングマシンからの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信することを特徴とするサーバ。
10. 前記サーバは、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、前記携帯端末装置に送信することを特徴とする請求項６または請求項９に記載のサーバ。
11. コース情報データベースを備え、携帯端末装置からの要求に応じて、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信するサーバに、携帯端末装置を介して接続されるトレーニングマシンにおいて、
    前記トレーニングマシンはさらにコース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記コース情報を携帯端末装置を介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とするトレーニングマシン。
12. コース情報データベースを備え、前記コース情報データベースを参照して少なくとも地図データ及び勾配データを含むコース情報を配信するサーバに、ネットワークを介して接続されるトレーニングマシンにおいて、
    前記トレーニングマシンは、コース情報記憶手段及び負荷制御手段を備え、前記コース情報をネットワークを介して受信して前記コース情報記憶手段に記憶させ、前記表示手段は前記地図データに基づいて風景画像または地図画像をスクロールし、前記負荷制御手段は前記勾配データに基づいて負荷を与えることを特徴とするトレーニングマシン。
13. 前記負荷制御手段は、前記勾配データを負荷が重くなるように所定の割合で修正した修正勾配データを算出し、負荷を与えることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のトレーニングマシン。

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