JP2955669B2

JP2955669B2 - 走行トレーニング装置

Info

Publication number: JP2955669B2
Application number: JP19282295A
Authority: JP
Inventors: 正人板垣; 義宏榊原; 輝美小川
Original assignee: Hitachi Techno Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1999-10-04
Anticipated expiration: 2015-07-28
Also published as: JPH0938260A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トレーニング者が走行
できる無端ベルトを備えたトレーニング装置に係り、特
に、トレーニング装置上のトレーニング者の走行運動値
を継続して測定し分析・評価して、走行フォームの矯正
等の指示ないしアドバイスを与え、あるいは運動値の変
化をトレーニング者に提示する走行トレーニング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の走行トレーニング装置では、特開
平６−１５４３５４号公報に記載されているように、ト
レーニング者が装置上で走行する場合、装置側の被駆動
状況に応じてアドバイスを与えるものがある。アドバイ
スの内容としては、たとえばジョギング用トレーニング
装置においては、走行速度に関するものが設けられてい
るだけである。即ち、予め設定した記録走行速度情報に
対してトレーニング者の走行速度すなわち装置で検出し
た走行速度情報を比較し、その比較結果から、走行速度
矯正の指示を音声で流している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような装置では、
トレーニング者は速さだけを考えて走行するのみであ
る。そのため、トレーニングそのものが単調となり、走
行フォーム等に対する意識も低く、走行フォームは崩れ
易い。また、トレーニングそのものが飽きられ易いこと
も重なって、トレーニングの効果は得られにくい。

【０００４】また、従来の走行速度矯正の指示すらでな
い走行トレーニング装置では、トレーナーやコーチがそ
ばに常時いて、走行フォームや運動能力が変化した場
合、トレーナーやコーチが彼らの主観的な判断で適時矯
正を指示している。そのため、トレーニングの効果は、
トレーナーやコーチの指導能力により決まってしまい、
更にトレーナーやコーチがいる時しか適正なトレーニン
グができない。

【０００５】それゆえ本発明の目的は、トレーニング装
置上で走行するにあたり、トレーニング者の運動値が変
化した場合に走行フォームが変化したものとしてトレー
ニング者に走行フォーム矯正の指示を出しあるいは運動
値の変化を表示することができ、走行目標を明確にし
て、トレーニングを持続し易くしてトレーニング効果が
表われる走行トレーニング装置を提供することにある。

【０００６】さらに本発明の他の目的は、トレーニング
者に表示あるいは矯正の指示を出し走行目標を明確にし
てトレーナーやコーチが居なくても自習できる走行トレ
ーニング装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の走行トレーニング装置の特徴とするところは、トレ
ーニング者の走行フォームを明確に示す（代表例として
の関節部を含む）身体運動表示部位の動きを測定する検
出手段と、その検出データから求め得る走行動作につい
ての運動値と走行開始頃の運動値あるいは基準値などの
規定値とを比べてトレーニング者の運動値が規定値以上
に変化したことを判断する分析評価手段と、該手段によ
る分析評価結果に基づいて走行フォームの矯正を指示す
る手段を設けたことにある。

【０００８】換言すれば、トレーニング者の走行状況を
検出してトレーニング者の走行目標から走行フォームの
矯正の指示を出す手段を設けたことにある。

【０００９】

【作用】上記の手段により、トレーニング装置上で走行
するトレーニング者は、走行フォームを明確に示す身体
運動表示部位の動きを連続的あるいは定期的に継続して
測定され、腰部上下変動幅などの運動値に変換して走行
開始頃の運動値あるいは基準値などの規定値と比較され
て、規定値以上に変化したことに基づいて、走行フォー
ムの矯正が指示される。ここで述べる身体運動表示部位
の代表例は、関節部や腰部であるが、他に腹、胸、頭等
も対象部位である。

【００１０】そこでトレーニング者は、指示に従ってト
レーニングすることにより、客観的なデータにもとづい
た科学的なトレーニング効果が得られる。また、トレー
ニング者は、自動的に客観的な矯正指示を受けるので、
トレーナーやコーチが居なくても自習トレーニングを行
なうことができる。

【００１１】この走行トレーニング装置に走行着地時の
足部に加わる垂直荷重を検出する手段を付加しておくこ
とによって、走行の歩幅、ラツプタイム等の走行に係る
各運動項目の運動値を得ることもでき、それらのデータ
を分析評価して運動値の変化が生じた場合にトレーニン
グ者へ走行フォームの矯正を指示することもできる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例による走行トレーニ
ング装置を図面を参照して説明する。

【００１３】図１において、走行トレーニング装置１
は、トレーニングユニット１０、運動評価ユニット（分
析評価手段）３０および指示表示ユニット（走行フォー
ムの矯正を指示する手段）５０から構成されている。

【００１４】トレーニングユニット１０は図示していな
い前後のロールシャフトに回動自在に巻回された無端ベ
ルト１１を有し、トレーニング者Ｍの走行時の摩擦力で
回転するようになっている。トレーニング者Ｍが走行す
る無端ベルト１１の下には荷重計１２が設置されてい
る。この荷重計１２はトレーニング者Ｍが走行して左右
いずれかの足を他方の足より前に出して無端ベルト１１
を踏む度に垂直荷重（足着地荷重）を受けて出力をす
る。

【００１５】トレーニング者Ｍが走行する辺りに磁気式
フォーム検出器（トレーニング者の関節部等の動きを測
定する検出手段）１３の磁気トランスミッタ１３ａが設
置され、磁気式フォーム検出器１３の磁気レシーバ１３
ｂはトレーニング者Ｍの関節部に固定されている。磁気
レシーバ１３ｂの好適な設置箇所はトレーニング者Ｍの
走行フォームを明確に掴み易い足先端部および腰部であ
る。腕の振りを観察したい場合には、手の甲や肘に設置
し、肩や頭部に設けて、各所の振れを求めても良い。

【００１６】磁気式フォーム検出器１３の一例は、米国
バーモント州にあるＰＯＬＨＥＭＵＳ社で製造されてい
る３次元位置測定装置である。これは直交コイルで構成
されるトランスミッタに約１０ＫＨｚの交流電流を与え
て磁気を発生させ、その磁界中に直交コイルで構成され
るレシーバを置いて誘起電流を生ぜしめ、検出回路で時
分割に測定を行なって、ＸＹＺの３次元座標値とＰｉｔ
ｃｈ，Ｙａｗ，Ｒｏｌｌのオイラー角の合計６自由度を
測定検出するものである（原理は特公昭６３ー２１１５
７号公報参照）。

【００１７】磁気式フォーム検出器１３への電力供給や
検出結果の伝送は、トレーニングユニット１０に設けた
支柱１４とこの支柱１４に回動可能に設けたバー１５内
に組み込んだコード１６およびトレーニングユニット１
０と運動評価ユニット３０の間を接続するケーブル１７
を介して行なわれる。この実施例では有線型の磁気式フ
ォーム検出器１３を用いたが、無線型のものでも差し支
えない。

【００１８】また、無端ベルト１１のロールシャフトに
はエンコーダ（図示省略）など含む距離計を設けてあっ
て、トレーニング者の走行距離を測定しケーブル１７を
介して運動評価ユニット３０に伝送できるようになって
いる。

【００１９】運動評価ユニット３０の詳細は図２で説明
するが、ケースに収納した分析・評価部３１とデータ入
力部３２およびモニタ画面３３から構成されている。ト
レーニングユニット１０中、トレーニング者Ｍの前方に
は指示表示ユニット５０を構成するスピーカ５１と映像
ディスプレイ５２がある。スピーカ５１はトレーニング
者Ｍの走行フォームについて矯正の指示を音声で発する
ものであり、映像ディスプレイ５２はトレーニング中の
運動値の変化を項目別に表示する。この指示表示ユニッ
ト５０から発せられる指示や映像表示の制御はトレーニ
ングユニット１０で得た検出データに基づいて運動評価
ユニット３０で実行される。

【００２０】図２は、図１に示した走行トレーニング装
置１の電気系統を示すブロック回路図である。トレーニ
ングユニット１０には、磁気トランスミッタ１３ａに交
流電力を供給する電力部１８や磁気レシーバ１３ｂでの
誘起電流からＸＹＺの３次元座標値とＰｉｔｃｈ，Ｙａ
ｗ，Ｒｏｌｌのオイラー角の合計６個の自由度を測定検
出する検出回路１９、これらを制御するコントローラ２
０、無端ベルト１１のロールシャフトに設けた距離計２
１、運動評価ユニット３０の分析・評価部３１と信号の
授受を行なうためのインターフェイス２２、やりとりを
する信号の変換を行なうデジタルーアナログ変換器２
３、アナログーデジタル変換器２４などを備えている。

【００２１】分析・評価部３１内には、分析・評価のプ
ログラムを格納したＲＯＭ３５、荷重計１２、磁気レシ
ーバ１３ｂ、距離計２１、データ入力部３２などからイ
ンターフェイス３９を介して送られてくる各種検出デー
タを格納しておくＲＡＭＩ３６、ＲＡＭＩ３６に格納さ
れたデータやタイマ（ＴＩＭＥＲ）３８から得た時刻デ
ータを中央演算部（ＣＰＵ）４１でＲＯＭ３５のプログ
ラムに従って処理して得た指示や表示のデータを格納し
ておくＲＡＭＩＩ３７、ＲＡＭＩＩ３７に格納された指
示や表示のデータをＲＯＭ３５のプログラムに従って表
示するよう処理し、且つ、インターフェイス４０を介し
てその表示内容に従ってモニタ画面３３、スピーカ５
１、映像ディスプレイ５２を選択し表示の制御を行なう
表示制御部４２などを備えている。これら指示・表示の
制御の一例は後述する。

【００２２】図３および図４は、それぞれトレーニング
者Ｍに設置した各磁気レシーバ１３ｂで捉えたトレーニ
ング者Ｍの腰部および足先端部の動きの一例を示してい
る。また、図５は無端ベルト１１の下に設置した荷重計
１２で捉えたトレーニング者Ｍの足着地時の垂直荷重の
一例を示している。

【００２３】図３に示した腰部の上下はトレーニング者
Ｍの腰部に取付けた磁気レシーバ１３ｂの検出データを
時間軸で示したもので、最高値と最低値の偏差幅ｈで運
動値を求める。

【００２４】図４に示した足先端の振り（回動パター
ン）は、トレーニング者Ｍの足先端と腰部に取付けた各
磁気レシーバ１３ｂの検出データを用いて、腰部を原点
とした相対位置で表され、サンプリングタイムにおける
測定値を直線で結んで求めることにより正確にパターン
化することができる。足先端の振りの基準点としては、
動きが少なく、かつ体の重心に近いという理由で腰部を
原点としている。足先端の振り（回動パターン）につい
ての運動値としての足先端最高高さＨ１は、足先端の１
振り（１回動パターン）における最高位置から求める。
また、足先端最高速度Ｖは、足先端の１振り（１回動パ
ターン）におけるサンプリングタイムでの各間隔のうち
最大間隔をサンプリング周期で除した値で求まる。

【００２５】図５に示すトレーニング者Ｍの足着地時の
垂直荷重で最大垂直荷重値Ｆｚを運動値として記録して
おく。その他、歩幅Ｓについては図１の荷重計１２が左
右両足着地時の垂直荷重を検出するので、その一定時間
内の検出回数を歩数とし、この歩数で図示していないロ
ールシャフトに設置したエンコーダを含む距離計が示す
一定時間に対応した距離を除すことで求めることができ
る。また、ラップタイムＴは上記距離計が示す一定距離
ごとの時間で得ることができる。歩幅Ｓについては平均
値で求めることもできる。この場合は、タイマ３８によ
る一定時間内に荷重計１２が検出した歩数Ｎでその時間
内に上記距離計が検出した距離を除すことで求められ
る。

【００２６】求めた各運動値は図２のＲＡＭＩＩ３７に
格納しておき、表示制御部４２によって、図６の形でモ
ニタ画面３３や映像ディスプレイ５２に表示する。腰の
上下や足先端の振りなどの走行フォームは疲労でくずれ
る。そこで、図６に示すように、トレーニング前に予め
決め、データ入力部３２から入力した限度とする各規定
値Ｘ１〜Ｘ６と、各運動値ｈ、Ｈ１、Ｖ、Ｓ、Ｔ、Ｆｚ
の変化量とを比較して、限度を超えたらスピーカ５１及
び映像ディスプレイ５２から指示を出す。

【００２７】図４に示すように走り始め時の足先端最高
高さＨ０を基準値として運動値がどれだけ低下したか規
定値と比較しても良いし、オリンピックや世界陸上競技
会などに出場する著名な走者などのデータやトレーニン
グ者Ｍの目標データを基準値として各規定値Ｘ１〜Ｘ６
と比較してもよい。

【００２８】疲労や気持ちの乱れなどでくずれた走行フ
ォームはトレーニング者Ｍに対してスピーカ５１及び映
像ディスプレイ５２から指示を出して矯正を促す必要が
ある。矯正指示はトレーニング者Ｍの気持ちをリフレッ
シュし、走行トレーニングを永続させる効用がある。

【００２９】スピーカ５１や映像ディスプレイ５２から
出される矯正指示の一例を以下に列挙する。ａ．『腰の上下変動が大きい。上下動を抑えて。』ｂ．『足の振上げ、引付けが小さい。足をもっと振上げ
て。』ｃ．『足の送りが遅い。もっと速く走って。』オーバーペースでは図６の足先端最高高さＨ１、足先端
最高速度Ｖや歩幅Ｓなどは基準値から減少しないで上昇
の傾向を示す。オーバーペースは持続性を低下させるか
ら、各規定値Ｘ１〜Ｘ６に対して比較データが負の数値
を示したらオーバーペースと判断し（疲労では各規定値
に対する比較データが正の数値を示すものとして）、オ
ーバーペース抑制のために次のような走行フォームの矯
正指示を出してもよい。

【００３０】ｄ．『足の振上げが大きい。足の振上げを
もう少し下げて。』ｅ．『足の送りが速い。もう少しペースを落して。』ｆ．『足の送りはそのままで、もう少し歩幅を狭くし
て。』ここで、磁気式フォーム検出器１３の検出データで図
３、図４に示す腰部の上下変動や足先端の回動パターン
を得、矯正の指示を出す運動評価ユニット３０のソフト
処理の一例について、図７、図８に示すフローチャート
を参照して説明する。

【００３１】図７のステップＳｔ１で規定値Ｘ１、Ｘ２
や目標距離などをデータ入力部３２から入力する。続い
て、Ｓｔ２で走行トレーニング者Ｍの腰部に設けた磁気
レシーバ１３ｂから検出データ（座標データ）Ａｉ（Ｘ
ａｉ，Ｚａｉ）を得る。同様にＳｔ３で足先端に設けた
磁気レシーバ１３ｂから検出データ（座標データ）Ｂｉ
（Ｘｂｉ，Ｚｂｉ）を得る。

【００３２】磁気レシーバ１３ｂが設けられた片足が着
地し、次にその足が無端ベルト１１から離れ、再び着地
する間を１単位期間として、その単位期間内はサンプリ
ングタイム毎にＳｔ２とＳｔ３を継続して実行する。

【００３３】Ｓｔ４で、足先端の相対座標データ△Ｂｉ
（＝Ｂｉ−Ａｉ）を算出する。単位期間中の足先端の全
相対座標データ△Ｂｉが得られたＳｔ５で図４に示すよ
うな足先端回動パターン（軌跡）をモニタ画面３２や映
像ディスプレイ５２で表示する。その後、Ｓｔ６で足先
端回動パターン（軌跡）から足先端最高高さＨ１ｉを算
出し、Ｓｔ７で足先端最高速度Ｖｉを算出する。

【００３４】Ｓｔ８においてＳｔ６で得た足先端最高高
さＨ１ｉと基準値Ｈ０の差を求め、この差が規定値Ｘ２
より大きいかどうかを判断する。大きい場合にはＳｔ９
で矯正の指示を映像や音声で出す。Ｓｔ６で得た足先端
最高高さＨ１ｉと基準値Ｈ０の差が規定値より小さい場
合には、図８のＳｔ１０に進む。

【００３５】図８のＳｔ１０において、図７のＳｔ７で
得た足先端最高速度Ｖｉと基準値Ｖ０の差が規定値Ｘ３
より大きいかどうか判断する。大きい場合はＳｔ１１で
足の回転を促進するような指示を出す。小さい場合には
そのままＳｔ１２に進む。

【００３６】Ｓｔ１２においては、図６に示す各種運動
値の推移状況を定期的表示としてモニタ画面３３や映像
ディスプレイ５２でトレーニング者Ｍに示すかどうかを
判断し、その結果をもってＳｔ１３で連続表示をした
り、しないままＳｔ１４に移る。Ｓｔ１４では、トレー
ニング者Ｍによる無端ベルト１１の移動量（走行距離）
が目標距離に達しているかどうか判断して達していなけ
れば、図７のＳｔ２に戻って以上説明した処理を繰り返
す。Ｓｔ１４で走行距離が目標距離に達していると判断
した場合は、その旨を映像ディスプレイ５２からトレー
ニング者Ｍに対して案内する。

【００３７】上記のフローチャートは、図６の足先端最
高高さＨ１や足先端最高速度Ｖに関する例であるが、歩
幅Ｓ、ラップタイムＴや垂直荷重ＦｚなどについてもＳ
ｔ１〜Ｓｔ１４で項目を足先端最高高さＨ１から歩幅Ｓ
などに交換して同様なソフト処理を行ない、トレーニン
グ者Ｍに対して走行フォームの矯正指示の案内をするこ
とができる。

【００３８】図９に、本発明の他の実施例を示す。この
実施例では、トレーニング者Ｍの走行フォームを検出す
る手段として、磁気式フォーム検出装置１３に替えて画
像処理方式フォーム検出装置１３０を使用している。当
該装置１３０は、トレーニング者Ｍの複数個の関節部等
の身体運動表示部位に貼付等で固定した認識マーク１３
０ｂをカメラ１３０ａで撮像する。カメラ１３０ａは、
三脚１３１で支持されており、検出信号はコード１３２
で運動評価ユニット３０に送られる。運動評価ユニット
３０は画像処理を行なうことにより、図３、図４の諸デ
ータを得る他の装置構成は図１の実施例と同一であるた
め、説明は省略する。なお、図９では荷重計１２の表示
は省略した。

【００３９】この他の実施例としては、図１の無端ベル
ト１１をモーターで所望の速度に駆動するものがあげら
れる。また、図６の歩幅Ｓの求め方として衝撃センサを
無端ベルト１１の下側に設置し、その出力で足の着地を
検知し歩数をカウントし、距離計の計量と歩数のカウン
トから求めてもよい。さらに、歩幅Ｓの検出方法とし
て、モーターの回転速度変動波形から求めてもよい。こ
れは、トレーニング者が着地する毎にモーターへの負荷
が増えて回転速度が少し減少することを検出して求める
ものである。

【００４０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ト
レーニング装置上で走行するにあたり、トレーニング者
の運動値が変化した場合に走行フォームが変化したもの
としてトレーニング者に走行フォーム矯正の指示を出し
あるいは運動値の変化を表示する。走行目標を明確にし
て、トレーニングを持続し易くしてトレーニング効果が
表われる走行トレーニング装置を得ることができる。

【００４２】また、本発明によれば、トレーニング者に
表示あるいは矯正の指示を出し走行目標を明確にしてト
レーナーやコーチが居なくても自習できる走行トレーニ
ング装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す走行トレーニング装置
の概略図である。

【図２】図１に示す走行トレーニング装置の電気系統を
示す回路接続図である。

【図３】走行フォームにおける腰の上下変動を示す図で
ある。

【図４】走行フォームにおける足先端部の回動パターン
を示す図である。

【図５】走行フォームにおける走行着地時の荷重変動を
示す図である。

【図６】本発明の一実施例を示す走行トレーニング装置
の指示画面に表示される各走行状況の図である。

【図７】本発明の一実施例を示す走行トレーニング装置
の矯正指示部から指示を出すために行なわれる分析・評
価のソフトフローの前半を示す図である。

【図８】図７と同様の分析・評価のソフトフローの後半
を示す図である。

【図９】本発明の他の一実施例を示す走行トレーニング
装置の概略図である。

【符号の説明】

Ｍ…走行トレーニング者１…走行トレーニング装置１０…トレーニングユニット１１…無端ベルト１２…荷重計１３…磁気式フォーム検出器１３ａ…磁気トランスミッタ１３ｂ…磁気レシーバ１４…支柱１５…バー１６…コード１７…ケーブル１８…電力部１９…検出回路２０…コントローラ２１…距離計２２…インターフェイス２３…デジタルーアナログ相互変換器２４…アナログーデジタル変換器３０…運動評価ユニット３１…分析・評価部３２…データ入力部３３…モニタ画面３５…ＲＯＭ３６…ＲＡＭＩ３７…ＲＡＭＩＩ３８…タイマ（ＴＩＭＥＲ）３９、４０…インターフェイス４１…中央演算部（ＣＰＵ）４２…表示制御部５０…指示表示ユニット５１…スピーカ５２…映像ディスプレイ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川輝美茨城県竜ヶ崎市向陽台５丁目２番日立テクノエンジニアリング株式会社開発研究所内 (56)参考文献特開平５−220238（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トレーニング者が走行できる無端ベルトを
備えた走行トレーニング装置において、トレーニング者の身体運動表示部位の動きを測定する検
出手段と、その検出データから求め得る走行動作についての運動値
と走行開始頃の運動値あるいは基準値とを比べてトレー
ニング者の運動値が規定値以上に変化したことを判断す
る分析評価手段と、該分析評価手段による分析評価結果に基づいて走行フォ
ームの矯正を指示する手段を設けたことを特徴とする走
行トレーニング装置。
【請求項２】請求項１に記載のものにおいて、上記分析
評価手段はトレーニング者の身体運動表示部位の繰り返
される動きをパターン化し、そのパターンから上記運動
値を求めるものであることを特徴とする走行トレーニン
グ装置。
【請求項３】請求項１に記載のものにおいて、上記分析
評価手段はトレーニング者の複数箇所の身体運動表示部
位の動きのうちの一つの身体運動表示部位の位置を基準
として他の身体運動表示部位の上記運動値を求めるもの
であることを特徴とする走行トレーニング装置。
【請求項４】請求項１に記載のものにおいて、上記検出
手段でトレーニング者の身体運動表示部位の動きを継続
的に測定し、上記走行フォームの矯正を指示する手段は
トレーニング者の運動値を距離あるいは時間に対応した
変化量として表示するものであることを特徴とする走行
トレーニング装置。
【請求項５】トレーニング者が走行できる無端ベルトを
備えた走行トレーニング装置において、上記無端ベルトの下方に走行時の足着地荷重を検出する
荷重計があり、該無端ベルトのロールシャフトに距離計
があって、分析評価手段で上記荷重計および距離計の検
出データから走行動作についての運動値と走行開始頃の
運動値あるいは基準値を比べてトレーニング者の運動値
が規定値以上に変化したことを判断し、走行フォーム矯正指示手段でトレーニング者に走行フォ
ームについて矯正の指示を出すことを特徴とする走行ト
レーニング装置。