JP2016150148A - Balance training system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、バランス訓練システムに関し、例えば、倒立移動体を用いたバランス訓練システムに関する。 The present invention relates to a balance training system, for example, a balance training system using an inverted moving body.
近年、倒立移動体に搭乗した訓練者が当該倒立移動体の移動に連動する訓練画像を見ながら倒立移動体を操作して、バランス訓練を実行するバランス訓練システムがリハビリ現場などで検討されている。 In recent years, a balance training system in which a trainer who has boarded an inverted moving body operates a inverted moving body while observing a training image linked to the movement of the inverted moving body to perform balance training has been studied in a rehabilitation site or the like. .
一般的なリハビリ訓練システムは、倒立移動体の左右の車輪の回転速度に基づいて当該倒立移動体の自己位置(即ち、訓練エリアでの倒立移動体の座標位置及び向き)を推定し、推定した倒立移動体の自己位置に基づいて当該倒立移動体の移動に訓練画像を連動させている。 A general rehabilitation training system estimates and estimates the self-position of the inverted moving body (that is, the coordinate position and orientation of the inverted moving body in the training area) based on the rotational speeds of the left and right wheels of the inverted moving body. Based on the position of the inverted moving body, the training image is linked to the movement of the inverted moving body.
ちなみに、特許文献1のバランス訓練システムは、エリアセンサなどを用いて倒立移動体の自己位置を検出している。
Incidentally, the balance training system of
一般的なリハビリ訓練システムは、倒立移動体の左右の車輪の回転速度に基づいて当該倒立移動体の向きを推定するので、例えば車輪がスリップしたり、左右の車輪への訓練者の体重のかけ方によって当該左右の車輪の変形具合に差が生じたり、すると倒立移動体の向きを正確に推定することができず、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとが乖離する可能性がある。 A general rehabilitation training system estimates the direction of the inverted moving body based on the rotation speed of the left and right wheels of the inverted moving body. For example, the wheel slips or the weight of the trainee is applied to the left and right wheels. Depending on how the left and right wheels are deformed, the direction of the inverted moving body cannot be accurately estimated, and the actual direction of the inverted moving body and the direction of the inverted moving body in the training image are different. There is a possibility of divergence.
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制する。 The present invention has been made in view of the above, and suppresses a deviation between the actual direction of the inverted moving body and the direction of the inverted moving body in the training image.
本発明の一態様に係るバランス訓練システムは、
倒立状態を維持するように制御される倒立移動体と、
前記倒立移動体に訓練者が搭乗してバランス訓練を実行する訓練エリアと、
前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び前記倒立移動体の重心を通り、且つ当該倒立移動体の上下方向に延在する軸を中心とする回転角度である前記倒立移動体の向きを推定し、推定した前記倒立移動体の座標位置及び向きに連動するように訓練画像を生成する画像生成部と、
前記訓練画像を表示する表示部と、
を備えるバランス訓練システムであって、
前記訓練エリアは、予め設定された領域毎に異なる凸部又は配置が異なる凸部を備え、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体の車輪の回転速度を検出する速度検出部、及び前記倒立移動体の振動を検出する振動検出部を備え、
前記画像生成部は、
前記倒立移動体の車輪の回転速度情報を取得し、前記回転速度情報を用いて、前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び第1の向きを推定し、
前記倒立移動体が前記訓練エリアを移動した際の当該倒立移動体の振動情報を取得し、前記振動情報及び前記領域を前記倒立移動体が移動した際に当該倒立移動体に発生する振動と前記訓練エリアでの前記倒立移動体の向きとを関連付けた情報を用いて、少なくとも前記訓練エリアでの前記倒立移動体の第2の向きを推定し、
前記第1の向きと前記第2の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいと、前記第2の向きを用いて前記訓練画像を生成し、
前記第1の向きと前記第2の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値以下であると、前記第1の向きを用いて前記訓練画像を生成する。
即ち、倒立移動体が訓練エリアを移動する際の振動の大きさの変化に基づいて、訓練エリアでの倒立移動体の実際の向きである第2の向きを推定し、推定した倒立移動体の第2の向きに対して、推定した倒立移動体の第1の向きの誤差が大きい場合、倒立移動体の第2の向きを用いて訓練画像を生成する。そのため、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制することができる。
A balance training system according to an aspect of the present invention includes:
An inverted moving body controlled to maintain an inverted state;
A training area where a trainee boarded the inverted moving body and performs balance training; and
The orientation of the inverted moving body that is a rotation angle about an axis that passes through the coordinate position of the inverted moving body and the center of gravity of the inverted moving body in the training area and extends in the vertical direction of the inverted moving body. An image generation unit for generating a training image to be estimated and linked to the estimated coordinate position and orientation of the inverted moving body;
A display unit for displaying the training image;
A balance training system comprising:
The training area is provided with different convex portions or different convex portions for each preset region,
The inverted moving body includes a speed detection unit that detects a rotation speed of a wheel of the inverted moving body, and a vibration detection unit that detects vibration of the inverted moving body,
The image generation unit
Obtaining the rotational speed information of the wheels of the inverted moving body, using the rotational speed information, estimating the coordinate position and the first direction of the inverted moving body in the training area,
The vibration information of the inverted moving body when the inverted moving body moves in the training area, and the vibration information and the vibration generated in the inverted moving body when the inverted moving body moves in the region and the vibration Using the information associated with the orientation of the inverted moving body in the training area, to estimate at least a second direction of the inverted moving body in the training area;
When the absolute value of the difference between the first orientation and the second orientation is greater than a preset threshold, the training image is generated using the second orientation,
When the absolute value of the difference between the first direction and the second direction is equal to or less than a preset threshold value, the training image is generated using the first direction.
That is, based on the change in the magnitude of vibration when the inverted moving body moves in the training area, the second direction which is the actual direction of the inverted moving body in the training area is estimated, and the estimated inverted moving body If the error in the estimated first direction of the inverted moving body is larger than the second direction, a training image is generated using the second direction of the inverted moving body. Therefore, the deviation between the actual direction of the inverted moving body and the direction of the inverted moving body in the training image can be suppressed.
本発明によれば、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress a deviation between the actual direction of the inverted moving body and the direction of the inverted moving body in the training image.
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. In addition, for clarity of explanation, the following description and drawings are simplified as appropriate.
<実施の形態1>
本実施の形態のバランス訓練システムを説明する。先ず、本実施の形態のバランス訓練システムの基本構成を説明する。図1は、本実施の形態のバランス訓練システムを模式的に示す平面図である。図2は、本実施の形態のバランス訓練システムの制御系のブロック図である。図3は、本実施の形態のバランス訓練システムで用いられる倒立移動体を模式的に示す側面図である。
<
A balance training system according to the present embodiment will be described. First, the basic configuration of the balance training system of the present embodiment will be described. FIG. 1 is a plan view schematically showing the balance training system of the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram of a control system of the balance training system of the present embodiment. FIG. 3 is a side view schematically showing the inverted moving body used in the balance training system of the present embodiment.
本実施の形態のバランス訓練システム1は、図1及び図2に示すように、倒立移動体2、訓練エリア3、画像生成部4及び表示部5を備えている。倒立移動体2は、図3に示すように、搭乗部21、ハンドル22、左右の駆動輪23、姿勢検出部24、角度検出部25、速度検出部26、振動検出部27及び制御部28を備えている。
The
搭乗部21は、訓練者が搭乗する基部であり、例えば訓練者が両脚を載せて立位姿勢で搭乗する。但し、搭乗部21は、訓練者が着座姿勢で搭乗する構成とされていてもよい。
The
ハンドル22は、倒立移動体2の左右方向に回転可能に搭乗部21の前部に設けられている。本実施の形態では、訓練者がハンドル22を倒立移動体2の左右方向に回転させることで、倒立移動体2の左右方向への旋回操作を行う。但し、例えば、搭乗部21の左右方向への回転角度に基づいて、倒立移動体2の左右方向への旋回操作を行ってもよい。
The
左右の駆動輪23は、車輪23a、減速機(図示を省略)、及びモータ23bを備えており、モータ23bの角速度が所望の角速度になるように、制御部28から入力される旋回指令信号及び姿勢指令信号に基づいてモータ23bが動作する。左右の駆動輪23は、搭乗部21に支持されている。
The left and
姿勢検出部24は、倒立移動体2、ひいては搭乗部21の前後方向への回転角度を検出し、検出信号(操作信号)を制御部28に出力する。姿勢検出部24としては、一般的な姿勢検出装置を用いることができ、例えばジャイロセンサや加速度センサなどを用いることができる。
The
角度検出部25は、ハンドル22における倒立移動体2の左右方向への回転角度を検出し、検出信号(操作信号)を制御部28に出力する。角度検出部25としては、一般的な角度検出装置を用いることができ、例えばエンコーダなどを用いることができる。
The
速度検出部26は、左右の車輪23aの回転速度を検出し、検出信号を制御部28及び画像生成部4に出力する。速度検出部26としては、一般的な速度検出装置を用いることができ、例えばエンコーダなどを用いることができる。
The
振動検出部27は、倒立移動体2が移動した際の当該倒立移動体2の振動を検出し、検出信号を画像生成部4に出力する。振動検出部27としては、一般的な振動検出装置を用いることができ、例えば加速度センサなどを用いることができる。
The
制御部28は、姿勢検出部24から入力される操作信号に基づいて姿勢指令信号を生成し、生成した姿勢指令信号に基づいて、倒立移動体2の倒立状態を維持しつつ前後進を実現するように、左右の駆動輪23のモータ23bを制御する。
The
また、制御部28は、角度検出部25から入力される操作信号に基づいて旋回指令信号を生成し、生成した旋回指令信号に基づいて、倒立移動体2の左右方向への旋回を実現するように、左右の駆動輪23のモータ23bを制御する。
In addition, the
さらに、制御部28は、倒立移動体2の状態(即ち、倒立制御状態か否か、及び前進、後進、右旋回並びに左旋回の何れの走行状態か)を示す信号を画像生成部4に出力する。
Further, the
訓練エリア3は、図1に示すように、訓練者が倒立移動体2に搭乗してバランス訓練を実行するエリアであり、予め設定された領域毎に異なる凸部又は配置が異なる凸部を備えている。ここで、図4(a)は、本実施の形態のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図であり、図4(b)は、図4(a)のIV−IV断面図である。
As shown in FIG. 1, the
本実施の形態の訓練エリア3は、図4(a)に示すように、所定の半径を有する円形のエリアであって、所定の角度で複数の領域に分割されている。詳細には、訓練エリア3は、8等分に分割されている。つまり、訓練エリア3は、中心角度θが45°の扇形の領域3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g及び3hを備えている。なお、領域の個数は、倒立移動体2の向きの推定精度によって適宜、変更することができる。
As shown in FIG. 4A, the
そして、所定の領域毎に異なる凸部3iを備えている。詳細には、訓練エリア3における倒立移動体2が移動する移動面の0°≦θ<45°の第1の領域3a及び180°≦θ<225°の第5の領域3eには、第1の形状の凸部3i1が形成されている。訓練エリア3における移動面の45°≦θ<90°の第2の領域3b及び225°≦θ<270°の第6の領域3fには、第2の形状の凸部3i2が形成されている。
And the convex part 3i which differs for every predetermined area | region is provided. Specifically, the
訓練エリア3における移動面の90°≦θ<135°の第3の領域3c及び270°≦θ<315°の第7の領域3gには、第3の形状の凸部3i3が形成されている。訓練エリア3における移動面の135°≦θ<180°の第4の領域3d及び315°≦θ<360°の第8の領域3hには、第4の形状の凸部3i4が形成されている。
A convex portion 3i3 having a third shape is formed in the
これらの第1の形状の凸部3i1、第2の形状の凸部3i2、第3の形状の凸部3i3及び第4の形状の凸部3i4は、等しく配置されている。また、第1の形状の凸部3i1、第2の形状の凸部3i2、第3の形状の凸部3i3及び第4の形状の凸部3i4は、各々の凸部3i1、3i2、3i3、3i4上を移動した倒立移動体2が異なる振動を発生するように形成されており、本実施の形態では各々の凸部3i1、3i2、3i3、3i4の高さが異なっている。ちなみに、図4(b)では、凸部3i1と凸部3i4との高さ関係を示しており、凸部3i4に比べて凸部3i1の方が高い。
The first shape convex portion 3
画像生成部4は、詳細は後述するが、速度検出部26から入力される検出信号が示す倒立移動体2の車輪23aの回転速度情報、及び振動検出部27から入力される検出信号が示す倒立移動体2が訓練エリア3を移動した際の振動情報(本実施の形態では、振動の大きさ(振幅)と時間との関係を示す情報)を用いて、訓練エリア3での倒立移動体2の座標位置及び向きを推定し、推定した倒立移動体2の座標位置及び向きに連動するように訓練画像を生成して表示部5に出力する。
As will be described in detail later, the
訓練画像は、訓練者が倒立移動体2を訓練エリア3での移動を指示する画像である。また、倒立移動体2の向きは、倒立移動体2の重心位置を通り、且つ倒立移動体2の上下方向に延在するヨー軸回りの回転角度であり、倒立移動体2の前側を0°とし、反時計回りを+方向とする。
The training image is an image instructed by the trainee to move the inverted moving
ここで、画像生成部4と速度検出部26との間の通信、画像生成部4と振動検出部27との間の通信、及び画像生成部4と制御部28との間の通信は、有線でも無線でもよい。また、画像生成部4は、制御部28内、または表示部5内に搭載されていてもよく、表示部5とは別に設けられていてもよい。
Here, the communication between the
表示部5は、画像生成部4から入力された訓練画像を表示する。表示部5としては、一般的な液晶ディスプレイなどを用いることができる。このような表示部5は、訓練エリア3の0°方向に(即ち、訓練画像が訓練エリア3の180°方向に表示されるように)配置されている。
The
次に、本実施の形態の画像生成部の訓練画像の生成方法を説明する。図5は、本実施の形態の画像生成部の訓練画像の生成方法の流れを示すフローチャート図である。図6は、倒立移動体の左側の車輪が第1の領域から第8の領域に侵入し、右側の車輪が第5の領域から第4の領域に侵入する際の当該倒立移動体の振動の大きさと時間との関係を示す図である。 Next, a training image generation method of the image generation unit of the present embodiment will be described. FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a training image generation method of the image generation unit of the present embodiment. FIG. 6 shows the vibration of the inverted moving body when the left wheel of the inverted moving body enters the eighth area from the first area and the right wheel enters the fourth area from the fifth area. It is a figure which shows the relationship between a magnitude | size and time.
訓練者は、訓練エリア3の中心近傍で倒立移動体2の前側を当該訓練エリア3の0°方向に向けた状態の当該倒立移動体2の搭乗部21に搭乗して訓練を開始する。例えば、訓練者は、表示部5に表示される訓練画像の指示に従って、訓練エリア3の中心近傍で倒立移動体2を前進、後進、右旋回及び左旋回させる。本実施の形態では、訓練エリア3の中心から倒立移動体2を前進又は後進させ、再び、訓練エリア3の中心に倒立移動体2を移動させる。また、訓練エリア3の中心に倒立移動体2のヨー軸が配置された状態を維持するように当該倒立移動体2を右旋回又は左旋回させる。
The trainer gets on the riding
そして、画像生成部4は、倒立移動体2の制御部28が当該倒立移動体2を倒立制御しているか否かを判定する(S1)。詳細には、画像生成部4は、制御部28から取得した倒立移動体2の状態情報に基づいて、倒立移動体2が倒立制御状態か否かを判定する。
Then, the
このとき、制御部28が倒立移動体2の状態情報を示す信号を逐次、画像生成部4に出力してもよく、バランス訓練システム1が訓練者のバランス訓練を開始する際に画像生成部4が倒立移動体2の制御部28に当該倒立移動体2の状態情報を示す信号を問い合わせてもよい。画像生成部4は、倒立移動体2の制御部28が当該倒立移動体2を倒立制御していないと判定すると(S1のNO)、S1の工程に戻る。
At this time, the
次に、画像生成部4は、速度検出部26から倒立移動体2の左右の車輪23aの回転速度情報を取得する(S2)。そして、画像生成部4は、取得した倒立移動体2の左右の車輪23aの回転速度情報を用いて、訓練エリア3での倒立移動体2の第1の向きを推定する(S3)。つまり、画像生成部4は、倒立移動体2の左右の車輪23aの回転角度差に基づいて、訓練エリア3での倒立移動体2の第1の向きを推定する。このとき、画像生成部4は、取得した倒立移動体2の左右の車輪23aの回転速度情報に基づいて、訓練エリア3での倒立移動体2の座標位置を推定する。
Next, the
一方、画像生成部4は、振動検出部27から倒立移動体2が訓練エリア3を移動した際に発生した当該倒立移動体2の振動情報を取得する(S4)。そして、画像生成部4は、取得した振動情報、及び領域3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g及び3hを倒立移動体2が移動した際の振動と訓練エリア3での当該倒立移動体2の向きとを関連付けた情報を用いて、訓練エリア3での倒立移動体2の実際の向き(第2の向き)を推定する(S5)。
On the other hand, the
例えば、倒立移動体2が訓練エリア3の中心近傍でヨー軸回りに右旋回する場合、左側の車輪23aは、第2の領域3bから第1の領域3aに侵入する。一方、右側の車輪23aは、第6の領域3fから第5の領域3eに侵入する。
For example, when the inverted moving
このとき、倒立移動体2の左側の車輪23aが第2の領域3bと第1の領域3aとの境界を跨ぎ、右側の車輪23aが第6の領域3fと第5の領域3eとの境界を跨ぐ際に振動が変化するので、画像生成部4は倒立移動体2の前側が訓練エリア3の315°方向を向いた状態であると推定することができる。
At this time, the
同様に、詳細な説明は省略するが、画像生成部4は、倒立移動体2の前側が訓練エリア3の270°方向、225°方向、180°方向、135°方向、90°方向、45°方向及び0°方向に向いた状態であると推定することができる。ちなみに、倒立移動体2の左側の車輪23aが第1の領域3aから第8の領域3hに侵入し、右側の車輪23aが第5の領域3eから第4の領域3dに侵入する際の当該倒立移動体2の振動の大きさと時間との関係は、図6に示すグラフのように表すことができる。
Similarly, although detailed description is omitted, the
このように画像生成部4は、倒立移動体2が領域を移動する際に当該倒立移動体2に発生する振動及び当該領域の境界を倒立移動体2が跨ぐ際の振動の大きさの変化に基づいて、訓練エリア3での倒立移動体2の実際の向きを推定することができる。なお、第1の領域3a及び第5の領域3eに第1の形状の凸部3i1を配置し、第2の領域3b及び第6の領域3fに第2の形状の凸部3i2を配置し、第3の領域3c及び第7の領域3gに第3の形状の凸部3i3を配置し、第4の領域3d及び第8の領域3hに第4の形状の凸部3i4を配置しているが、各々の領域3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g及び3hで異なる凸部を配置してもよい。
As described above, the
ちなみに、領域3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g及び3hを倒立移動体2が移動した際に当該倒立移動体2に発生する振動と訓練エリア3での倒立移動体2の向きとを関連付けた情報は、予め実験などによって設定され、図示を省略した記憶部に格納されている。
By the way, when the inverted moving
次に、画像生成部4は、倒立移動体2の第1の向きと第2の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する(S6)。つまり、倒立移動体2の第1の向きである左右の車輪23aの回転速度情報を用いて推定した訓練エリア3での倒立移動体2の回転角度と、倒立移動体2の第2の向きである倒立移動体2の振動情報を用いて推定した訓練エリア3での倒立移動体2の回転角度と、の差の絶対値が閾値より大きいか否かを判定する。ここで、本実施の形態の閾値は、領域3a、3b、3c、3d、3e、3f、3g及び3hの中心角度θである45°に設定される。
Next, the
画像生成部4は、倒立移動体2の第1の向きと第2の向きとの差の絶対値が閾値以下であると(S6のNO)、訓練エリア3での倒立移動体2の座標位置及び第1の向きに連動するように訓練画像を生成する(S7)。
When the absolute value of the difference between the first direction and the second direction of the inverted moving
一方、画像生成部4は、倒立移動体2の第1の向きと第2の向きとの差の絶対値が閾値より大きいと(S6のYES)、訓練エリア3での倒立移動体2の座標位置及び第2の向きに連動するように訓練画像を生成する(S8)。
On the other hand, when the absolute value of the difference between the first direction and the second direction of the inverted moving
このように本実施の形態では、倒立移動体2が訓練エリア3を移動する際に当該倒立移動体2に発生する振動の大きさに基づいて、訓練エリア3での倒立移動体2の実際の向きである第2の向きを推定し、推定した倒立移動体2の第2の向きに対して、推定した倒立移動体2の第1の向きの誤差が大きい場合、倒立移動体2の第2の向きを用いて訓練画像を生成する。そのため、倒立移動体2の実際の向きと訓練画像での倒立移動体2の向きとの乖離を抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, when the inverted moving
しかも、本実施の形態では、エリアセンサなどの高価な装置を用いなくても、倒立移動体2の振動に基づいて当該倒立移動体2の向きを推定するので、倒立移動体2の向きを安価に推定することができる。
In addition, in the present embodiment, the direction of the inverted moving
<実施の形態2>
実施の形態1では訓練エリア3を所定の角度で複数の領域に分割したが、この限りでない。ここで、図7は、本実施の形態のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図である。図8は、本実施の形態のバランス訓練システムの異なる訓練エリアを模式的に示す平面図である。
<
In the first embodiment, the
図7に示すように、訓練エリア31の0°、180°方向に所定の間隔で当該訓練エリア31を複数の領域31a、31b、31c、31d及び31eに分割してもよい。ここで、第1の領域31aには、第1の凸部3i1が形成されている。そして、第2の領域31b及び第3の領域31cには、第2の凸部3i2が形成されている。また、第4の領域31d及び第5の領域31eには、第3の凸部3i3が形成されている。これらの第1の凸部3i1、第2の凸部3i2及び第3の凸部3i3は、等しく配置されている。
As shown in FIG. 7, the
この場合、例えば、倒立移動体2が前進して第1の領域31aを移動し、その後、倒立移動体2が右旋回して第1の領域31aと第2の領域31bとの境界を跨ぐように移動すると、倒立移動体2の振動の大きさが変化する。そのため、このような振動の大きさの変化及び倒立移動体2の状態情報(即ち、倒立移動体2が右旋回中であるとの情報)に基づいて、画像生成部4は倒立移動体2の前側が訓練エリア31の270°方向に向いた状態であると推定することができる。
In this case, for example, the inverted moving
このように図7の訓練エリア31を用いても、倒立移動体2が訓練エリア3を移動する際の振動の大きさの変化に基づいて、倒立移動体2の第2の向きを推定することができる。しかも、倒立移動体2が領域を跨ぐ際に、領域の境界位置に基づいて倒立移動体2における訓練エリア3での0°、180°方向の座標位置を補正することができる。
As described above, even when the
また、図8に示すように、訓練エリア32の90°、270°方向に所定の間隔で訓練エリア32を複数の領域32a、32b、32c、32d及び32eに分割してもよい。ここで、第1の領域32aには、第1の凸部3i1が形成されている。そして、第2の領域32b及び第3の領域32cには、第2の凸部3i2が形成されている。また、第4の領域32d及び第5の領域32eには、第3の凸部3i3が形成されている。これらの第1の凸部3i1、第2の凸部3i2及び第3の凸部3i3は、等しく配置されている。
Further, as shown in FIG. 8, the
この場合、例えば、倒立移動体2が第1の領域32aと第2の領域32bとを跨ぎながら移動した後に右旋回すると、倒立移動体2が第2の領域32bに侵入して当該倒立移動体2の振動の大きさが変化する。そのため、このような振動の大きさの変化及び倒立移動体2の状態情報に基づいて、画像生成部4は倒立移動体2の前側が訓練エリア3の270°方向に向いた状態であると推定することができる。
In this case, for example, if the inverted moving
このように図8の訓練エリア32を用いても、倒立移動体2が訓練エリア3を移動する際の振動の大きさの変化に基づいて、倒立移動体2の第2の向きを推定することができる。しかも、倒立移動体2が領域を跨ぐ際に、領域の境界位置に基づいて倒立移動体2における訓練エリア3での90°、270°方向の座標位置を補正することができる。
As described above, even when the
つまり、図7及び図8に示すように、各々の領域を平行に配置すると、倒立移動体2における訓練エリア3での座標位置を補正することもできる。
That is, as shown in FIGS. 7 and 8, if the respective regions are arranged in parallel, the coordinate position in the
<実施の形態3>
実施の形態1では所定の領域毎に異なる凸部3iを備えているが、この限りでない。ここで、図9(a)は、本実施の形態のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図であり、(b)は、図9(a)のIX−IX断面図である。図10は、倒立移動体の左側の車輪が第1の領域から第8の領域に侵入し、右側の車輪が第5の領域から第4の領域に侵入する際の当該倒立移動体のスペクトル強度と周波数との関係を示す図である。
<
In the first embodiment, the different projections 3i are provided for each predetermined region, but this is not restrictive. Here, Fig.9 (a) is a top view which shows typically the training area of the balance training system of this Embodiment, (b) is IX-IX sectional drawing of Fig.9 (a). FIG. 10 shows the spectral intensity of the inverted moving body when the left wheel of the inverted moving body enters the eighth area from the first area and the right wheel enters the fourth area from the fifth area. It is a figure which shows the relationship between and frequency.
訓練エリア3は、予め設定された領域毎に等しい形状の凸部3jを異なる配置で備えていてもよい。例えば、図9(a)及び(b)に示すように、第1の領域3a及び第5の領域3eには、凸部3jが第1の配置で形成されている。第2の領域3b及び第6の領域3fには、凸部3jが第2の配置で形成されている。第3の領域3c及び第7の領域3gには、凸部3jが第3の配置で形成されている。第4の領域3d及び第8の領域3hには、凸部3jが第4の配置で形成されている。
第1の配置、第2の配置、第3の配置及び第4の配置は、第1の配置で凸部3jが配置された領域3a及び3e、第2の配置で凸部3jが配置された領域3b及び3f、第3の配置で凸部3jが配置された領域3c及び3g、第4の配置で凸部3jが配置された領域3d及び3hを夫々、倒立移動体2が移動した際に当該倒立移動体2が異なる振動を発生するように、凸部3jの配置が異なり、本実施の形態では、凸部3jの配置密度が異なる。
In the first arrangement, the second arrangement, the third arrangement, and the fourth arrangement, the
例えば、図9(b)では、第1の領域3aの凸部3jと第8の領域3hの凸部3jとの配置関係を示しており、第1の領域3aに比べて第8の領域3hの方が、凸部3jが点在して配置されている。
For example, FIG. 9B shows an arrangement relationship between the
このとき、倒立移動体2の左側の車輪23aが第1の領域3aから第8の領域3hに侵入し、右側の車輪23aが第5の領域3eから第4の領域3dに侵入する際の当該倒立移動体2のスペクトル強度と周波数との関係は、図10に示すグラフのように表すことができる。
At this time, the
図10に示すように、倒立移動体2の左側の車輪23aが第1の領域3aを移動し、右側の車輪23aが第5の領域3eを移動する際にスペクトル強度が大きくなる周波数と、倒立移動体2の左側の車輪23aが第8の領域3hを移動し、右側の車輪23aが第4の領域3dを移動する際にスペクトル強度が大きくなる周波数と、は異なる。そのため、スペクトル強度が大きくなる周波数の変化を用いて、画像生成部4は倒立移動体2の前側が訓練エリア3の270°方向に向いた状態であると推定することができる。
As shown in FIG. 10, the
このように各領域を倒立移動体2が移動した際のスペクトル強度が大きくなる周波数を用いて、倒立移動体2の向きを推定することもできる。
Thus, the direction of the inverted moving
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
例えば、訓練エリアの全域で凸部の配置や凸部の形状を変化させることで、訓練エリアでの倒立移動体の座標位置及び向きを推定することもできる。
例えば、画像生成部4は、倒立移動体2の状態情報に基づいて当該倒立移動体2が大凡左側を向いているのか、又は右側を向いているのか、を推定してもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
For example, the coordinate position and orientation of the inverted moving body in the training area can be estimated by changing the arrangement of the convex portions and the shape of the convex portions throughout the training area.
For example, the
1 バランス訓練システム
2 倒立移動体
3 訓練エリア、3a 第1の領域、3b 第2の領域、3c 第3の領域、3d 第4の領域、3e 第5領域、3f 第6領域、3g 第7領域、3h 第8領域
3i 凸部、3i1 第1の凸部、3i2 第2の凸部、3i3 第3の凸部、3i4 第4の凸部
3j 凸部
4 画像生成部
5 表示部
21 搭乗部
22 ハンドル
23 駆動輪、23a 車輪、23b モータ
24 姿勢検出部
25 角度検出部
26 速度検出部
27 振動検出部
28 制御部
31 訓練エリア、31a 第1の領域、31b 第2の領域、31c 第3の領域、31d 第4の領域、31e 第5の領域
32 訓練エリア、32a 第1の領域、32b 第2の領域、32c 第3の領域、32d 第4の領域、32e 第5の領域
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記倒立移動体に訓練者が搭乗してバランス訓練を実行する訓練エリアと、
前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び前記倒立移動体の重心を通り、且つ当該倒立移動体の上下方向に延在する軸を中心とする回転角度である前記倒立移動体の向きを推定し、推定した前記倒立移動体の座標位置及び向きに連動するように訓練画像を生成する画像生成部と、
前記訓練画像を表示する表示部と、
を備えるバランス訓練システムであって、
前記訓練エリアは、予め設定された領域毎に異なる凸部又は配置が異なる凸部を備え、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体の車輪の回転速度を検出する速度検出部、及び前記倒立移動体の振動を検出する振動検出部を備え、
前記画像生成部は、
前記倒立移動体の車輪の回転速度情報を取得し、前記回転速度情報を用いて、前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び第1の向きを推定し、
前記倒立移動体が前記訓練エリアを移動した際の当該倒立移動体の振動情報を取得し、前記振動情報及び前記領域を前記倒立移動体が移動した際に当該倒立移動体に発生する振動と前記訓練エリアでの前記倒立移動体の向きとを関連付けた情報を用いて、少なくとも前記訓練エリアでの前記倒立移動体の第2の向きを推定し、
前記第1の向きと前記第2の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいと、前記第2の向きを用いて前記訓練画像を生成し、
前記第1の向きと前記第2の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値以下であると、前記第1の向きを用いて前記訓練画像を生成する、バランス訓練システム。 An inverted moving body controlled to maintain an inverted state;
A training area where a trainee boarded the inverted moving body and performs balance training; and
The orientation of the inverted moving body that is a rotation angle about an axis that passes through the coordinate position of the inverted moving body and the center of gravity of the inverted moving body in the training area and extends in the vertical direction of the inverted moving body. An image generation unit for generating a training image to be estimated and linked to the estimated coordinate position and orientation of the inverted moving body;
A display unit for displaying the training image;
A balance training system comprising:
The training area is provided with different convex portions or different convex portions for each preset region,
The inverted moving body includes a speed detection unit that detects a rotation speed of a wheel of the inverted moving body, and a vibration detection unit that detects vibration of the inverted moving body,
The image generation unit
Obtaining the rotational speed information of the wheels of the inverted moving body, using the rotational speed information, estimating the coordinate position and the first direction of the inverted moving body in the training area,
The vibration information of the inverted moving body when the inverted moving body moves in the training area, and the vibration information and the vibration generated in the inverted moving body when the inverted moving body moves in the region and the vibration Using the information associated with the orientation of the inverted moving body in the training area, to estimate at least a second direction of the inverted moving body in the training area;
When the absolute value of the difference between the first orientation and the second orientation is greater than a preset threshold, the training image is generated using the second orientation,
The balance training system which produces | generates the said training image using the said 1st direction when the absolute value of the difference of the said 1st direction and the said 2nd direction is below a preset threshold value.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015029632A JP2016150148A (en) | 2015-02-18 | 2015-02-18 | Balance training system |
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Publications (1)
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JP2015029632A Pending JP2016150148A (en) | 2015-02-18 | 2015-02-18 | Balance training system |
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2015
- 2015-02-18 JP JP2015029632A patent/JP2016150148A/en active Pending
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