JP2011203549A - 訓練システム、その訓練方法及び訓練プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】搭乗者が搭乗し倒立状態を維持して走行する移動体に所定動作をさせ、該所定動作に応じて搭乗者が重心移動により前記移動体の走行操作を行うような訓練を実行する訓練システム10は、移動体1の状態量および搭乗者の状態量のうち少なくとも一方を検出する姿勢センサ2等と、姿勢センサ2等により検出された状態量に基づいて訓練の改善度合いを示す訓練改善度を算出する改善度算出部52と、改善度算出部52によって算出された訓練改善度に基づいて制御ゲインを設定する制御ゲイン設定部80と、を備えて構成されている。
【選択図】図3
Description
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本実施形態1に係る訓練システム10は、図2に示すような移動体1に搭載された、姿勢センサ2(検出手段)と、回転センサ3(検出手段)と、荷重センサ71(検出手段)と、一対の車輪駆動ユニット4L、4Rと、制御装置5と、を備えている。訓練システム10は、更に、懸垂装置73(懸垂手段)を備えている。
記憶部51は、例えば、RAM5cなどにより構成されており、訓練毎に、移動体1の移動加速度、移動速度、移動量、姿勢センサ2により検出されたロール角度、ピッチ角度、ロール角速度、ピッチ角速度、ロール角加速度、ピッチ角加速度、等の姿勢情報(移動体1の状態量)、回転センサ3により検出された各車輪7L、7Rの回転角度、回転角速度、回転角加速度等の回転情報(移動体1の状態量)、荷重センサ71によって検出された搭乗者の重心位置、重心位置の移動速度、重心位置の移動加速度等を含む重心情報(搭乗者の状態量)、などを夫々記憶する。なお、本実施形態において車両情報(状態量)は、上記の姿勢情報、回転情報、重心情報を含む。ここで、訓練は複数回実行され、1回の訓練(単位訓練)において、例えば、上述の訓練モードによる訓練プログラムが1回又は複数回実行され、又は所定時間だけ実行される。
改善度算出部52は、記憶部51に記憶された訓練毎の車両情報の変化に基づいて、訓練改善度を算出する。改善度算出部52は、例えば、訓練毎(訓練1回目〜訓練n回目)に、記憶部51に記憶された車両情報が予め設定された目標範囲内にあるときの目標追従時間を夫々積算し、訓練回数(横軸)と目標追従時間(縦軸)との関係を算出する。改善度算出部52は、訓練毎に積算した目標追従時間の変化に基づいて、例えば、上記訓練回数(横軸)と目標追従時間(縦軸)との関係の傾きを、訓練改善度として算出する。ここで、上記訓練回数と目標追従時間との関係の傾きは、例えば、最小二乗法等を用いて算出することができる。訓練管理者や搭乗者などのユーザは、この訓練改善度に基づいて、搭乗者の訓練の上達度合いや機能回復度などを推定することができる。例えば、訓練回数と目標追従時間との関係の傾きを示す訓練改善度が増加するに従って、訓練の上達度合いや機能回復度が向上していることが推定できる。
制御ゲイン設定部80は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、制御ゲインを設定する。例えば、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、訓練の上達度合いが大きいと判断したとき(訓練改善度が高い場合)、倒立制御の制御ゲインを減少させて、小さな走行操作で、旋回等の運動を微調整可能とする。また、この場合、旋回するには大きな力もしくは力を掛ける時間を長くする必要が生じるようになる。一方、制御ゲイン設定部80は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、訓練の上達度合いが小さいと判断したとき(訓練改善度が低い場合)、倒立制御の制御ゲインを増大させて、小さな走行操作で大きく旋回等できるようにする。
抵抗力設定部81は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、コイルばね15L、15Rによる抵抗力を設定する。例えば、抵抗力設定部81は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、訓練の上達度合いが大きいと判断したとき(訓練改善度が高い場合)、コイルばね15L、15Rによる抵抗力を低くして、俊敏な操作ができるようにする。一方、抵抗力設定部81は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、訓練の上達度合いが小さいと判断したとき(訓練改善度が低い場合)、コイルばね15L、15Rによる抵抗力を高くして、操作ミスに起因した行き過ぎた操作を抑制するようにする。端的に言えば、訓練改善度に基づいて搭乗者の操作時における負荷を増減しようとするものである。
懸垂力設定部82は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、懸垂装置73の懸垂力を設定する。懸垂力は、例えば、0又は一定の値、或いはその他の変動する値である。例えば、懸垂力設定部82は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、訓練の上達度合いが大きいと判断したとき(訓練改善度が高い場合)、懸垂装置73の懸垂力を低めに設定し、搭乗者の動きをなるべく妨げないようにする。一方、懸垂力設定部82は、改善度算出部52が算出した訓練改善度に基づいて、訓練の上達度合いが小さいと判断したとき(訓練改善度が低い場合)、懸垂装置73の懸垂力を高めに設定し、搭乗者を強い力で釣り上げることで、搭乗者の不安を和らげる。
制御部53は、上記制御ゲイン設定部80によって設定された制御ゲイン(走行操作の入力に対する実際の制御内容の比)を用いて、訓練モードにおける倒立状態の安定性を制御する。また、制御部53は、抵抗力設定部81によって設定された設定値(抵抗力の設定値)に基づいてコイルバネ保持装置74を制御し、懸垂力設定部82によって設定された設定値(懸垂力の設定値)に基づいて懸垂装置73を制御する。
次に、本実施形態1に係る訓練システムによる訓練方法について図4を参照しつつ詳細に説明する。先ず、姿勢センサ2や荷重センサ71、回転センサ3は、上記の車両情報を検出し、記憶部51は、訓練毎に、移動体1の移動加速度、移動速度、移動量、姿勢センサ2により検出された姿勢情報、回転センサ3により検出された各車輪7L、7Rの回転情報、荷重センサ71により検出された重心情報などの車両情報を夫々記憶する(ステップS301)。
2 姿勢センサ
3 回転センサ
4L、4R 車輪駆動ユニット
5 制御装置
6 車両本体
7L、7R 車輪
10 訓練システム
Claims (9)
- 搭乗者が搭乗し倒立状態を維持して走行する移動体に所定動作をさせ、該所定動作に応じて搭乗者が重心移動により前記移動体の走行操作を行うような訓練を実行する訓練システムであって、
前記移動体の状態量および搭乗者の状態量のうち少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記状態量に基づいて、前記訓練の改善度合いを示す訓練改善度を算出する改善度算出手段と、
前記改善度算出手段によって算出された訓練改善度に基づいて、制御ゲインを設定する制御ゲイン設定手段と、
を備えることを特徴とする訓練システム。 - 請求項1に記載の訓練システムであって、
前記制御ゲイン設定手段は、前記訓練改善度が低い場合は前記制御ゲインを高くなるように、前記訓練改善度が高い場合は前記制御ゲインを低くなるように設定する、
ことを特徴とする訓練システム。 - 搭乗者が搭乗し倒立状態を維持して走行する移動体に所定動作をさせ、該所定動作に応じて搭乗者が重心移動により前記移動体の走行操作を行うような訓練を実行する訓練システムであって、
前記移動体の状態量および搭乗者の状態量のうち少なくとも一方を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された前記状態量に基づいて、前記訓練の改善度合いを示す訓練改善度を算出する改善度算出手段と、
前記移動体の走行操作に対して所定の抵抗力を与える抵抗力付与手段と、
前記改善度算出手段によって算出された訓練改善度に基づいて、前記抵抗力付与手段による前記抵抗力を設定する抵抗力設定手段と、
を備えることを特徴とする訓練システム。 - 請求項3に記載の訓練システムであって、
前記抵抗力付与手段は圧縮コイルスプリングである、
ことを特徴とする訓練システム。 - 請求項1〜4の何れかに記載の訓練システムであって、
前記搭乗者の状態量は、前記搭乗者の重心情報を含む、
ことを特徴とする訓練システム。 - 請求項5に記載の訓練システムであって、
前記搭乗者の重心情報は、前記搭乗者の重心位置、重心位置の移動速度、重心位置の移動加速度のうち少なくとも何れかを含む、
ことを特徴とする訓練システム。 - 請求項1〜6の何れかに記載の訓練システムであって、
訓練時に前記搭乗者を所定の懸垂力で懸垂する懸垂手段と、
前記改善度算出手段によって算出された訓練改善度に基づいて、前記懸垂手段の前記懸垂力を設定する懸垂力設定手段と、
を備えることを特徴とする訓練システム。 - 搭乗者が搭乗し倒立状態を維持して走行する移動体に所定動作をさせ、該所定動作に応じて搭乗者が重心移動により前記移動体の走行操作を行うような訓練を実行する訓練方法であって、
前記移動体の状態量および搭乗者の状態量のうち少なくとも一方を検出するステップと、
前記検出手段により検出された前記状態量に基づいて、前記訓練の改善度合いを示す訓練改善度を算出するステップと、
前記改善度算出手段によって算出された訓練改善度に基づいて、制御ゲインを設定するステップと、
を含む訓練方法。 - 搭乗者が搭乗し倒立状態を維持して走行する移動体に所定動作をさせ、該所定動作に応じて搭乗者が重心移動により前記移動体の走行操作を行うような訓練を実行する訓練プログラムであって、
前記移動体の状態量および搭乗者の状態量のうち少なくとも一方を検出する処理と、
前記検出手段により検出された前記状態量に基づいて、前記訓練の改善度合いを示す訓練改善度を算出する処理と、
前記改善度算出手段によって算出された訓練改善度に基づいて、制御ゲインを設定する処理と、
をコンピュータに実行させる訓練プログラム。
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