JP2020198997A

JP2020198997A - 訓練装置

Info

Publication number: JP2020198997A
Application number: JP2019106945A
Authority: JP
Inventors: 卓磨中村; Takuma Nakamura; 一誠中島; Kazumasa Nakajima; 大河松本; Taiga Matsumoto; 栄一才藤; Eiichi Saito; 明宏齋藤; Akihiro Saito; 哲平野; Satoru Hirano; 茂雄田辺; Shigeo Tanabe; 卓真井伊; Takuma II
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2019-06-07
Filing date: 2019-06-07
Publication date: 2020-12-17

Abstract

【課題】訓練中の訓練者像および訓練者に提示する情報をいずれも好適に表示する訓練装置を提供する。【解決手段】訓練装置である歩行訓練装置１００は、撮像部である正面カメラユニット１４０、表示部である訓練用モニタ１３８および制御部である全体制御部２１０を有している。撮像部は、予め設定された動作の訓練を行う訓練者の姿を撮像する。表示部は、訓練者の身体を含む撮像画像を表示する。制御部は、訓練の進捗情報を表示部に表示される撮像画像の一部と重なる領域に表示させる。上記制御部は、訓練者の身体の少なくとも一部と上記領域に含まれる第１領域とが重ならない場合には、第１期間における進捗情報を第１領域内に表示させる。上記制御部は、訓練者の身体の少なくとも一部と第１領域とが重なる場合には、第１期間より短い第２期間における進捗情報を第１領域より狭い第２領域に表示させる。【選択図】図４

Description

本発明は、訓練装置に関する。

歩行訓練中の動作を測定／評価して、その結果を表示部に表示する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。このような訓練装置において、訓練者が自身の動作を訓練用モニタで視認しながら訓練を行う場合がある。

特開２０１５−１０４３９７号公報

訓練装置は、訓練用モニタに、訓練者の姿を表示すると共に、訓練状況を示す情報も表示する。訓練用モニタに表示される訓練者像は、訓練者に認識し易い範囲において、できるだけ大きいことが望まれる。一方、訓練状況を示す情報も、訓練者に認識しやすい態様で大きく表示されることが望ましい。しかしながら、両者をいずれも大きく表示した場合、訓練者の大きさや訓練の状況により、訓練者像と訓練状況を示す情報とが重なってしまい、円滑な訓練を妨げる虞がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、訓練中の訓練者像および訓練者に提示する情報をいずれも好適に表示する訓練装置を提供するものである。

本発明の第１の態様における訓練装置は、撮像部、表示部および制御部を有している。撮像部は、予め設定された動作の訓練を行う訓練者の姿を撮像する。表示部は、訓練者の身体を含む撮像画像を表示する。制御部は、訓練の進捗情報を表示部に表示される撮像画像の一部と重なる領域に表示させる。上記制御部は、訓練者の身体の少なくとも一部と上記領域に含まれる第１領域とが重ならない場合には、第１期間における進捗情報を第１領域内に表示させる。上記制御部は、訓練者の身体の少なくとも一部と第１領域とが重なる場合には、第１期間より短い第２期間における進捗情報を第１領域より狭い第２領域に表示させる。

このような構成により、訓練装置は、表示部に表示した訓練者像と進捗情報とが重ならないように、且つ、両者を大きく表示させることができる。

本発明により、訓練中の訓練者像および訓練者に提示する情報をいずれも好適に表示する訓練装置を提供することができる。

本実施形態にかかる歩行訓練装置の概略斜視図である。歩行補助装置の概略斜視図である。歩行訓練装置のシステム構成を示す図である。訓練用モニタの表示領域を示す図である。本実施形態にかかる歩行訓練装置の処理を示すフローチャートである。訓練中における訓練用モニタの第１表示パタンを示す図である。訓練中における訓練用モニタの第２表示パタンを示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態にかかる歩行訓練装置１００の概略斜視図である。歩行訓練装置１００は、訓練装置の一例であり、一方の脚に麻痺を患う片麻痺患者である訓練者９００が、歩行訓練を行うためのリハビリ訓練装置である。歩行訓練装置１００は、主に、全体の骨格を成すフレーム１３０に取り付けられた制御盤１３３と、訓練者９００が歩行するトレッドミル１３１と、訓練者９００の麻痺側の脚部である患脚に装着する歩行補助装置１２０とを備える。

フレーム１３０は、床面に設置されるトレッドミル１３１上に立設されている。トレッドミル１３１は、不図示のモータによりリング状のベルト１３２を回転させる。トレッドミル１３１は、訓練者９００の歩行を促す装置である。歩行訓練を行う訓練者９００は、ベルト１３２に乗り、ベルト１３２の移動に合わせて歩行動作を試みる。

フレーム１３０は、モータやセンサの制御を行う全体制御部２１０を収容する制御盤１３３や、訓練の進捗状況や評価コメントを訓練者９００へ呈示する例えば液晶パネルである訓練用モニタ１３８などを支持している。フレーム１３０は、訓練者９００の頭上部前方付近で前側引張部１３５を、頭上部付近でハーネス引張部１１２を、頭上部後方付近で後側引張部１３７支持している。また、フレーム１３０は、訓練者９００が掴むための手摺り１３０ａを含む。

訓練用モニタ１３８は、訓練者９００がトレッドミル１３１のベルト１３２上を歩行しながら視認できるように設置されている。訓練用モニタ１３８は、液晶や有機ＥＬを用いたディスプレイであって、表示部または表示装置と称されてもよい。訓練用モニタ１３８は、訓練者に対して訓練者の鏡像を表示すると共に、訓練状況を示す情報も表示する。そのため訓練者は、訓練用モニタ１３８を鏡と同様に訓練者自身の姿を認識するために利用すると共に、訓練用モニタ１３８に表示される情報を併せて認識する。

正面カメラユニット１４０は、正面から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像する撮像部である。側面カメラユニット１４１は、側面から訓練者９００の歩容が認識できる画角で訓練者９００を撮像するもう一つの撮像部である。本実施形態における正面カメラユニット１４０と側面カメラユニット１４１は、それぞれが、ベルト１３２上に立つ訓練者９００の頭部を含む全身を捉えられる画角となるようなレンズと撮像素子のセットを含む。撮像素子は、例えばＣＭＯＳイメージセンサであり、結像面に結像した光学像を画像信号に変換する。正面カメラユニット１４０は、訓練用モニタ１３８の近傍に、訓練者９００と相対するように設置されている。側面カメラユニット１４１は、手摺り１３０ａに、訓練者９００を側方から捉えるように設置されている。

前側ワイヤ１３４は、一端が前側引張部１３５の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置１２０に連結されている。前側引張部１３５の巻取機構は、不図示のモータをオン／オフさせることにより、患脚の動きに応じて前側ワイヤ１３４を巻き取ったり繰り出したりする。同様に、後側ワイヤ１３６は、一端が後側引張部１３７の巻取機構に連結されており、他端が歩行補助装置１２０に連結されている。後側引張部１３７の巻取機構は、不図示のモータをオン／オフさせることにより、患脚の動きに応じて後側ワイヤ１３６を巻き取ったり繰り出したりする。このような前側引張部１３５と後側引張部１３７の連携した動作により、歩行補助装置１２０の荷重が患脚の負担とならないように当該荷重を相殺し、更には、設定の程度に応じて患脚の振り出し動作をアシストする。

訓練補助者であるオペレータ９１０は、重度の麻痺を抱える訓練者に対しては、アシストするレベルを大きく設定する。オペレータ９１０は、歩行訓練装置１００の設定項目を選択したり、修正したり、追加したりする権限を有する理学療法士や医師である。アシストするレベルが大きく調整されると、前側引張部１３５は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、比較的大きな力で前側ワイヤ１３４を巻き取る。訓練が進み、アシストが必要でなくなったら、オペレータは、アシストするレベルを最小に調整する。アシストするレベルが最小に調整されると、前側引張部１３５は、患脚の振り出しタイミングに合わせて、歩行補助装置１２０の自重をキャンセルするだけの力で前側ワイヤ１３４を巻き取る。

歩行訓練装置１００は、安全装具１１０、ハーネスワイヤ１１１、ハーネス引張部１１２を主な構成要素とする安全装置を備える。安全装具１１０は、訓練者９００の腹部に巻き付けられるベルトであり、例えば面ファスナによって腰部に固定される。ハーネスワイヤ１１１は、一端が安全装具１１０に連結されており、他端がハーネス引張部１１２の巻取機構に連結されている。ハーネス引張部１１２の巻取機構は、不図示のモータをオン／オフさせることにより、ハーネスワイヤ１１１を巻き取ったり繰り出したりする。このような構成により、安全装置は、訓練者９００が体勢を大きく崩した場合に、その動きを検知した全体制御部２１０の指示に従ってハーネスワイヤ１１１を巻き取り、安全装具１１０により訓練者９００の上体を支える。

管理用モニタ１３９は、フレーム１３０に取り付けられており、オペレータ９１０が監視および操作するための表示装置である。管理用モニタ１３９は、例えば液晶パネルであり、その表面にはタッチパネル１４２が重畳されている。管理用モニタ１３９は、訓練設定に関する各種メニュー項目や、訓練時における各種パラメータ値、異常歩行症状の判定結果などを呈示する。また、オペレータ９１０は、タッチパネル１４２や不図示のマウス等を介して設定項目を選択したり、修正したり、追加したりする。

歩行補助装置１２０は、訓練者９００の患脚に装着され、患脚の膝関節における伸展および屈曲の負荷を軽減することにより訓練者９００の歩行を補助する。図２は、歩行補助装置１２０の概略斜視図である。歩行補助装置１２０は、主に、制御ユニット１２１と、患脚の各部を支える複数のフレームと、足裏に掛かる荷重を検出するための荷重センサ２２２とを備える。

制御ユニット１２１は、歩行補助装置１２０の制御を行う補助制御部２２０を含み、また、膝関節の伸展運動および屈曲運動を補助するための駆動力を発生させる不図示のモータを含む。患脚の各部を支えるフレームは、上腿フレーム１２２と、上腿フレーム１２２に回動自在に連結された下腿フレーム１２３と、下腿フレーム１２３に回動自在に連結された足平フレーム１２４と、前側ワイヤ１３４を連結するための前側連結フレーム１２７と、後側ワイヤ１３６を連結するための後側連結フレーム１２８とを含む。前側連結フレーム１２７は、上腿の前側を左右方向に伸延し、両端で上腿フレーム１２２に接続するように設けられている。後側連結フレーム１２８は、下腿の後側を左右方向に伸延し、両端でそれぞれ上下に伸延する下腿フレーム１２３に接続するように設けられている。

上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３は、図示するヒンジ軸Ｈ_ａ周りに相対的に回動する。制御ユニット１２１のモータは、補助制御部２２０の指示に従って回転して、上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈ_ａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。制御ユニット１２１に収められた角度センサ２２３は、例えばロータリエンコーダであり、ヒンジ軸Ｈ_ａ周りの上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出する。下腿フレーム１２３と足平フレーム１２４は、図示するヒンジ軸Ｈ_ｂ周りに相対的に回動する。相対的に回動する角度範囲は、調整機構１２６によって事前に調整される。

上腿フレーム１２２は、上腿ベルト１２９を備える。上腿ベルト１２９は、上腿フレームに一体的に設けられたベルトであり、患脚の上腿部に巻き付けて上腿フレーム１２２を上腿部に固定する。これにより、歩行補助装置１２０の全体が訓練者９００の脚部に対してずれることを防止している。

荷重センサ２２２は、足平フレーム１２４に埋め込まれた荷重センサである。荷重センサ２２２は、訓練者９００の足裏が受ける垂直荷重の大きさと分布を検出する。荷重センサ２２２は、例えば、電極がマトリックス状に配置された抵抗変化検出型の荷重検出シートである。

次に歩行訓練装置１００のシステム構成について説明する。図３は、歩行訓練装置１００のシステム構成図である。全体制御部２１０は、例えばＭＰＵであり、記憶部２１７から読み込んだ制御プログラムを実行することにより、装置全体の制御を実行する。トレッドミル駆動部２１１は、ベルト１３２を回転させるモータとその駆動回路を含む。全体制御部２１０は、トレッドミル駆動部２１１へ駆動信号を送ることにより、ベルト１３２の回転制御を実行する。例えば、設定された訓練レベルに応じて、ベルト１３２の回転速度を調整する。

操作受付部２１２は、訓練者９００やオペレータ９１０からの入力操作を受け付けて、操作信号を全体制御部２１０へ送信する各種入力装置を含む。タッチパネル１４２は、操作受付部２１２のひとつである。訓練者９００やオペレータ９１０は、操作受付部２１２を構成する操作ボタンやタッチパネル、付属するリモコン等を操作して、電源のオン／オフやトレーニングの開始の指示を与えたり、設定に関する数値の入力やメニュー項目の選択を行ったりする。操作受付部２１２は、音声対話装置や画像認識装置を含んでも良い。

表示制御部２１３は、全体制御部２１０の表示整形部２１０ｃからの制御信号に従って表示映像を生成し、訓練用モニタ１３８または管理用モニタ１３９に表示する。

引張駆動部２１４は、前側ワイヤ１３４を引張するためのモータとその駆動回路と、後側ワイヤ１３６を引張するためのモータとその駆動回路とを含む。全体制御部２１０は、引張駆動部２１４へ駆動信号を送ることにより、前側ワイヤ１３４の巻き取りと後側ワイヤ１３６の巻き取りをそれぞれ制御する。また、巻き取り動作に限らず、モータの駆動トルクを制御することにより、各ワイヤの引張力を制御する。全体制御部２１０は、例えば、荷重センサ２２２の検出結果から患脚が立脚状態から遊脚状態に切り替わるタイミングを同定し、そのタイミングに同期して各ワイヤの引張力を増減させることにより、患脚の振り出し動作をアシストする。

ハーネス駆動部２１５は、ハーネスワイヤ１１１を引張するためのモータとその駆動回路を含む。全体制御部２１０は、ハーネス駆動部２１５へ駆動信号を送ることにより、ハーネスワイヤ１１１の巻き取りと、ハーネスワイヤ１１１の引張力を制御する。全体制御部２１０は、例えば、訓練者９００が体勢を大きく崩した場合に、ハーネスワイヤ１１１を一定量巻き取って、訓練者の転倒を防止する。

画像処理部２１６は、全体制御部２１０からの制御信号に従って、正面カメラユニット１４０および側面カメラユニット１４１から受け取った画像信号を画像処理して所定の画像データを生成する。所定の画像データとは、例えば、画像信号のエッジ検出を行ったものや、画像信号を縮小処理したものである。これらの処理を行うことにより、歩行訓練装置１００は、撮像画像に含まれる訓練者９００の姿や姿勢を検出できる。画像処理部２１６は、全体制御部２１０からの指示に従って、正面カメラユニット１４０および側面カメラユニット１４１から受け取った画像信号に上記の画像処理を施して、特定の画像解析を実行する。例えば、画像処理部２１６は、正面カメラユニット１４０または側面カメラユニット１４１から受け取った画像信号から訓練者９００と背景画像との境界を検出する。あるいは、画像処理部２１６は、訓練者９００の姿が訓練用モニタ１３８のどの領域に表示されるかを検出する。

記憶部２１７は、不揮発性の記憶媒体であり、例えばソリッドステートドライブが用いられる。記憶部２１７は、歩行訓練装置１００を制御するための制御プログラム、異常歩行の判定結果や異常歩行に対する助言を表示する表示プログラムの他にも、制御や演算に用いられる様々なパラメータ値、関数、ルックアップテーブル等を記憶している。また記憶部２１７は、訓練用モニタ１３８に設定されている第１領域および第２領域が、表示部のどの領域に当たるのかについても記憶している。なお、これらのデータベースは、例えばネットワークに接続された記憶装置に記憶されても良く、その場合は、歩行訓練装置１００が、必要に応じて当該記憶装置から必要な個別情報や参照テーブルをこれらのデータベースから取得する。

正面カメラユニット１４０および側面カメラユニット１４１は、全体制御部２１０からの制御信号に従って撮像動作を繰り返し、画像処理部２１６へ画像信号を出力する。

全体制御部２１０は、様々な演算や制御を実行する機能実行部としての役割も担う。全体制御部２１０は、訓練の進捗情報を訓練中における歩行周期毎に算出し、算出した進捗情報を、表示部である訓練用モニタ１３８に表示される撮像画像の一部と重なる領域に表示させる。

ここで図４を参照して、訓練用モニタ１３８に表示される画像について説明する。図４は、訓練用モニタ１３８の表示領域を示す図である。図４に示す画像３００は、訓練用モニタ１３８のディスプレイに表示される画像（表示画像）の一例であり、正面カメラユニット１４０が撮像した画像である。画像３００には、歩行訓練装置１００と、トレッドミル１３１に搭乗して歩行訓練を行う訓練者９００とが含まれる。正面カメラユニット１４０は、歩行訓練装置１００に固定され、且つ撮像範囲が固定されているため、トレッドミル１３１等の構成要素は画像３００に表示された位置から変動することはない。

一方、訓練者９００は、訓練者９００が歩行するトレッドミル１３１の位置が正面カメラユニット１４０より相対的に離れている場合には、相対的に近い場合よりも小さく表示される。また、訓練者９００は、訓練者９００が歩行するトレッドミル１３１の位置が正面カメラユニット１４０より相対的に近い場合には、相対的に離れている場合よりも大きく表示される。また訓練者９００の身長が相対的に高いには、相対的に低い場合に比べて画像３００の上方に表示される。そのため、訓練者９００が正面カメラユニット１４０に近付いた場合や、訓練者９００の身長が高い場合には、訓練者９００の頭部が第１領域に重なる可能性がある。

画像３００の上部には、第１領域３０１、第２領域３０２が設定されている。第１領域３０１は、画像３００の上端から下方へ高さＨ１を有する矩形の領域である。高さＨ１は、訓練中の多くの訓練者９００の頭部と第１領域３０１とが重ならない程度に設定されている。第１領域３０１には、訓練中の進捗情報が表示される。よって、訓練者９００に進捗情報を認識し易い態様で表示するためには、高さＨ１はできるだけ大きく設定されていることが好ましい。

第２領域３０２は、画像３００の右上に位置する右領域３０２Ｒおよび画像３００の左上に位置する左領域３０２Ｌにより構成される。右領域３０２Ｒと左領域３０２Ｌとの間は隙間Ｗ１が存在する。隙間Ｗ１は、訓練者９００の頭部の幅より大きく、歩行訓練中の訓練者９００の頭部が左右に触れた場合にも、訓練者９００の頭部が第２領域３０２と重ならない程度に設定されている。また、第２領域３０２の高さはＨ１に設定されている。よって、右領域３０２Ｒと左領域３０２Ｌとを合わせた第２領域３０２は、第１領域３０１より狭い設定となっている。このように第２領域３０２が構成されることにより、歩行訓練装置１００は、訓練者９００の頭部が第１領域３０１と重なる場合には、第２領域３０２に、訓練中の進捗情報を表示させることができる。

以上、訓練用モニタ１３８に表示される画像について説明した。歩行訓練装置１００は、訓練の状況に応じて、訓練中の進捗情報を、第１領域３０１または第２領域３０２のいずれかに表示させる。歩行訓練装置１００において、全体制御部２１０は、進捗情報を第１領域３０１に表示させるか、第２領域３０２に表示させるかを判定する。

図３に戻り、全体制御部２１０についての説明を続ける。全体制御部２１０は、画像データ解析部２１０ａ、表示パタン選択部２１０ｂおよび表示整形部２１０ｃを有している。

画像データ解析部２１０ａは、正面カメラユニット１４０および側面カメラユニット１４１が取得した撮像画像の画像信号に対する解析を行う。画像データ解析部２１０ａは、画像処理部２１６から所定の画像データを受け取ると、受け取った画像データを解析して、撮像画像に含まれる訓練者９００の位置、大きさおよび姿勢等を検出できる。例えば、画像データ解析部２１０ａは、訓練用モニタ１３８に表示する表示画像における第１領域に訓練者９００の身体が含まれるが否かを判定する。

表示パタン選択部２１０ｂは、訓練の進捗情報をどのような態様により表示させるかを判定する。例えば、表示パタン選択部２１０ｂは、訓練者の身体の少なくとも一部と上記領域に含まれる第１領域とが重ならない場合には、進捗情報を第１領域内に表示させることを判定する。また表示パタン選択部２１０ｂは、訓練者の身体の少なくとも一部と第１領域とが重なる場合には、進捗情報を第１領域より狭い第２領域に表示させることを判定する。

表示整形部２１０ｃは、表示パタン選択部２１０ｂの判定結果に応じて、正面カメラユニット１４０または側面カメラユニット１４１が撮像した撮像画像と表示パタン選択部２１０ｂが選択した進捗情報とを重畳させた画像信号を生成する。表示整形部２１０ｃが画像信号を生成すると、全体制御部２１０は、表示整形部２１０ｃが生成した画像信号を表示制御部２１３に供給する。

上述のように、歩行補助装置１２０は訓練者９００の患脚に装着されるが、歩行訓練装置１００は、歩行補助装置１２０に指令を与えたり、センサ情報を受け取ったりするために、全体制御部２１０に接続された通信接続ＩＦ２１９を備える。歩行補助装置１２０も、通信接続ＩＦ２１９と有線または無線によって接続される通信接続ＩＦ２２９が設けられている。通信接続ＩＦ２２９は、歩行補助装置１２０の補助制御部２２０に接続されている。通信接続ＩＦ２１９、２２９は、通信規格に則った例えば無線ＬＡＮ等の通信インタフェースである。

補助制御部２２０は、例えばＭＰＵであり、全体制御部２１０から与えられた制御プログラムを実行することにより、歩行補助装置１２０の制御を実行する。また、歩行補助装置１２０の状態を、通信接続ＩＦ２１９、２２９を介して全体制御部２１０へ通知する。また、全体制御部２１０からの指令を受けて、歩行補助装置１２０の起動／停止等を実行する。

関節駆動部２２１は、制御ユニット１２１のモータとその駆動回路を含む。補助制御部２２０は、関節駆動部２２１へ駆動信号を送ることにより、上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３がヒンジ軸Ｈ_ａ周りに相対的に開くように加勢したり、閉じるように加勢したりする。このような動作により、膝の伸展動作および屈曲動作をアシストしたり、膝折れを防止したりする。

荷重センサ２２２は、上述の通り訓練者９００の足裏が受ける垂直荷重の大きさと分布を検出して、検出信号を補助制御部２２０へ送信する。角度センサ２２３は、上述の通りヒンジ軸Ｈ_ａ周りの上腿フレーム１２２と下腿フレーム１２３の成す角を検出して、検出信号を補助制御部２２０へ送信する。

補助制御部２２０は、検出信号を受け取って膝関節の開き角を演算する。補助制御部２２０は、荷重センサ２２２からの検出信号や角度センサ２２３からの検出信号を全体制御うぶ２１０へ送信する。補助制御部２２０は、これらの検出信号を解析して得られる遊脚／立脚の状態判別や切替り推定の結果を全体制御部２１０へ送信しても良い。

次に、歩行訓練装置１００の処理について説明する。図５は、歩行訓練装置１００の処理を示すフローチャートである。図に示すフローチャートは、訓練中における全体制御部２１０が訓練用モニタ１３８に画像信号を供給する際の処理を示している。フローチャートに示す処理が開始されるきっかけは、例えば歩行訓練の開始である。

まず、全体制御部２１０は、歩行訓練が開始されると、正面カメラユニット１４０から撮像画像の画像信号を取得し（ステップＳ１１）、取得した画像信号を画像処理部２１６に転送する。画像処理部２１６は、画像信号に含まれる訓練者の位置および訓練者の大きさを検出するための画像データを生成する。

次に、全体制御部２１０は、画像処理部２１６から画像データを受け取り、受け取った画像データを解析する（ステップＳ１２）。全体制御部２１０は、画像データを解析することにより、撮像画像における第１領域と訓練者９００の位置関係を判定できる。

次に、全体制御部２１０は、第１領域３０１に訓練者９００、より具体的には訓練者９００の頭部が含まれるか否かを判定する（ステップＳ１３）。第１領域３０１に訓練者９００の頭部が含まれていない場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、全体制御部２１０の表示パタン選択部２１０ｂは、第１表示パタンを選択する（ステップＳ１４）。第１表示パタンは、第１領域３０１に進捗情報を表示させるパタンである。一方、第１領域３０１に訓練者９００の頭部が含まれている場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、全体制御部２１０の表示パタン選択部２１０ｂは、第２表示パタンを選択する（ステップＳ１５）。第２表示パタンは、第２領域３０２に進捗情報を表示させるパタンである。

次に、全体制御部２１０は、選択された第１表示パタンまたは第２表示パタンのいずれかの表示パタンにしたがい、訓練画像を表示させる（ステップＳ１６）。訓練画像を表示させると、全体制御部２１０は、終了指示があるか否かを判定する（ステップＳ１７）。終了指示があると判定する場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、全体制御部２１０は、一連の処理を終了させる。終了指示があると判定しない場合には（ステップＳ１７：ＮＯ）、全体制御部２１０は、ステップＳ１３に戻り処理を続ける。

以上、全体制御部２１０が行う処理の例について説明した。全体制御部２１０が行うフローチャートは、ステップＳ１６において、ヒステリシスを有する処理を行ってもよい。あるいは、上記フローチャートはタイマ機能を含み、一方の表示パタンから他方の表示パタンに切替わった後には、予め設定された時間を経過するまでは元の表示パタンに戻らない処理を行ってもよい。

図６を参照して、第１表示パタンについて説明する。図６は、訓練中における訓練用モニタの第１表示パタンを示す図である。図に示す画像３００において、第１領域３０１内に、第１表示パタンにかかる第１情報表示４００が撮像画像に重畳して表示されている。第１情報表示４００は、訓練時間表示４０１、報酬表示４０２、歩数表示４０３、達成度表示４０４および第１進捗表示４０５を含む。

訓練時間表示４０１は、１回の訓練における経過時間を表示する。報酬表示４０２は、訓練全体で訓練者９００が擬似的に得た報酬を表示する。報酬は、左側のバー表示と、右側のメダル表示とを含む。訓練者９００が訓練を進めると、左側のバー表示が徐々に黒に反転する。バー表示が全て黒になると、メダルが１つ付与される。その場合、右側のメダル表示が１つ追加表示される。歩数表示４０３は、１回の訓練において訓練者が歩いた歩数を示している。達成度表示４０４は、訓練全体における進捗率をバー表示により示している。

第１進捗表示４０５は、訓練全体の進捗の内、予め設定された第１期間における訓練の進捗状況を示している。図において、第１進捗表示４０５は、訓練全体のうち、第３０期終了時頃から３５期終了時頃までのおよそ５期間分の進捗が表示されている。進捗表示のうち、黒い丸の表示は、訓練が完了した期間であることを示し、白い丸は今後行う期間を示している。なお、上述の「期間」は、訓練の進捗状況を示すものであって、例えば歩行訓練の歩数に応じて距離が増える「区間」と表現されてもよい。すなわち第１進捗表示４０５は、予め設定された第１期間における訓練の進捗状況を第１区間として示すものであってもよい。その場合、第１進捗表示４０５に示した数字の「３０」から「３５」は、それぞれ仮想の経由地を示すものであってもよい。より具体的には、例えば「３０」は第３０地点を示すものであって、「３０」から「３５」の間は、第３０地点から第３５地点までの区間を示すものである。以降の説明においても、「期間」が「区間」を含めて訓練の進捗状況を示すものである点は、同様である。また第１進捗表示４０５において、丸に「Ｓ」と記載されたアイコンは、訓練者９００が現在行っている訓練の位置を示している。また第３１期のアイコンに併せて示されているゴールフラッグアイコンは、現在行っている訓練のゴールの位置であることを示している。

このように、第１表示パタンにおいて、歩行訓練装置１００は、第１領域３０１内に訓練の進捗を示す種々の情報を表示する。なお、図に示す第１情報表示４００は、第１領域３０１の高さＨ１より小さい高さＨ２となっており、高さＨ２は、高さＨ１よりも高さＨ３小さい。換言すると、第１領域３０１と第１情報表示４００とは、Ｈ１＝Ｈ２＋Ｈ３という関係になっている。そして、高さＨ３の領域には進捗情報が表示されず、撮像画像が表示されている。このように、第１情報表示４００は、第１領域３０１内であれば、第１領域３０１より小さくてもよい。このように構成することにより、歩行訓練装置１００は、訓練者９００の頭部が図に示す高さＨ３の領域に入った場合に、訓練者９００の頭部を表示させつつ、進捗情報を第２領域へ表示させる切替え処理を行うことができる。

図７を参照して、第２表示パタンについて説明する。図７は、訓練中における訓練用モニタの第２表示パタンを示す図である。図に示す画像３００において、訓練者９００の頭部は、第１領域に重なっている。また画像３００は、第２領域３０２内に、第２表示パタンにかかる第２情報表示５００が撮像画像に重畳して表示されている。第２情報表示５００は、訓練時間表示５０１、報酬表示５０２、歩数表示５０３および第２進捗表示５０５を含む。このうち、訓練時間表示５０１および第２進捗表示５０５は、左領域３０２Ｌに表示され、報酬表示５０２および歩数表示５０３は右領域３０２Ｒに表示されている。また、報酬表示５０２および歩数表示５０３は、適宜表示位置が変化しているが表示されている情報の内容は、第１表示パタンにおける第１情報表示４００と同じである。

第２進捗表示５０５は、訓練全体の進捗の内、予め設定された第２期間における訓練の進捗状況を示している。図において、第２進捗表示５０５は、訓練全体のうち、第３１期終了時の前後のおよそ１期間分の進捗が表示されている。進捗表示のうち、黒い丸の表示は、訓練が完了した期間であることを示し、白い丸は今後行う期間を示している。また第２進捗表示５０５において、丸に「Ｓ」と記載されたアイコンは、訓練者９００が現在行っている訓練の位置を示している。また第３１期のアイコンに併せて示されているゴールフラッグアイコンは、現在行っている訓練のゴールの位置であることを示している。このように、第２表示パタンにかかる第２情報表示５００は、第１期間より短い第２期間の進捗情報を表示する。

以上、実施の形態について説明したが、実施の形態の構成は上述のものに限られない。例えば、第２領域は、左領域３０２Ｌまたは右領域３０２Ｒのいずれか一方のみであってもよい。第２領域は、高さＨ１より大きくてもよい。また上述の実施の形態は、正面カメラユニット１４０が撮像した画像を例として説明したが、実施の形態は、側面カメラユニット１４１が撮像した画像であってもよい。第１情報表示４００は、第１領域３０１と同じ大きさでもよい。

また、上記実施の形態において、第１表示パタンまたは第２表示パタンの選択は、全体制御部２１０の表示パタン選択部２１０ｂが行うものとして説明した。しかし、上述の構成に代えて、または上述の構成に加えて、歩行訓練装置１００は、オペレータ９１０が表示パタンを選択する操作を行い、オペレータ９１０が行った操作に応じて表示パタンを選択する機能を有していてもよい。このような構成により、歩行訓練装置１００は、表示態様の切替えを柔軟に実行できる。

また、歩行訓練装置１００において、訓練中の訓練者９００を正しい姿勢に保つために、訓練者９００の視線は水平近辺を維持することが好ましい。この点、第１領域３０１を訓練者９００の頭部上方に設定し、且つ、第２領域３０２を訓練者９００の頭部の左右に設置することにより、訓練者９００の視線が水平に保たれる。よって、上述の実施の形態によれば、訓練者９００の姿勢を好適に維持しつつ、表示態様を変更する歩行訓練装置を提供できる。

以上に説明したように、実施の形態にかかる歩行訓練装置１００は、表示部に表示した訓練者像と進捗情報とが重ならないように、且つ、両者を大きく表示させることができる。以上、実施の形態によれば、訓練中の訓練者像および訓練者に提示する情報をいずれも好適に表示する訓練装置を提供することができる。

なお、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、本発明は、歩行訓練装置に代えて、身体のバランス訓練装置等にも応用可能である。また、本発明は、リハビリ訓練装置に代えて、訓練者の身体を鍛錬するための訓練装置にも応用可能である。

１００歩行訓練装置
１１０安全装具
１１１ハーネスワイヤ
１１２ハーネス引張部
１２０歩行補助装置
１２１制御ユニット
１２２上腿フレーム
１２３下腿フレーム
１２４足平フレーム
１２６調整機構
１２７前側連結フレーム
１２８後側連結フレーム
１２９上腿ベルト
１３０フレーム
１３０ａ手摺り
１３１トレッドミル
１３２ベルト
１３３制御盤
１３４前側ワイヤ
１３５前側引張部
１３６後側ワイヤ
１３７後側引張部
１３８訓練用モニタ
１３９管理用モニタ
１４０正面カメラユニット
１４１側面カメラユニット
１４２タッチパネル
２１０全体制御部
２１０ａ画像データ解析部
２１０ｂ表示パタン選択部
２１０ｃ表示整形部
２１１トレッドミル駆動部
２１２操作受付部
２１３表示制御部
２１４引張駆動部
２１５ハーネス駆動部
２１６画像処理部
２１７記憶部
２１９通信接続ＩＦ
２２０補助制御部
２２１関節駆動部
２２２荷重センサ
２２３角度センサ
２２９通信接続ＩＦ
３００画像
３０１第１領域
３０２第２領域
３０２Ｌ左領域
３０２Ｒ右領域
４００第１情報表示
４０１、５０１訓練時間表示
４０２、５０２報酬表示
４０３、５０３歩数表示
４０４達成度表示
４０５第１進捗表示
５００第２情報表示
５０５第２進捗表示
９００訓練者
９１０オペレータ

Claims

予め設定された動作の訓練を行う訓練者の姿を撮像する撮像部と、
前記訓練者の身体を含む撮像画像を表示する表示部と、
前記訓練の進捗情報を前記表示部に表示される前記撮像画像の一部と重なる領域に表示させる制御部と、
を備える訓練装置であって、
前記制御部は、
前記訓練者の前記身体の少なくとも一部と前記領域に含まれる第１領域とが重ならない場合には、第１期間における前記進捗情報を前記第１領域内に表示させ、
前記訓練者の前記身体の少なくとも一部と前記第１領域とが重なる場合には、第１期間より短い第２期間における前記進捗情報を前記第１領域より狭い第２領域に表示させる
訓練装置。