JP3153744B2 - 走者応答運動装置 - Google Patents
走者応答運動装置Info
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- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B22/00—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements
- A63B22/02—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
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- A63B22/02—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
- A63B22/0235—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor
- A63B22/0242—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor with speed variation
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- A63B2024/0093—Electric or electronic controls for exercising apparatus of groups A63B21/00 - A63B23/00, e.g. controlling load the load of the exercise apparatus being controlled by performance parameters, e.g. distance or speed
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- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B2220/00—Measuring of physical parameters relating to sporting activity
- A63B2220/10—Positions
- A63B2220/13—Relative positions
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S482/00—Exercise devices
- Y10S482/901—Exercise devices having computer circuitry
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駆動手段によって
回転する無端軌道面上を利用者が歩行または走行する走
者応答運動装置に関し、特に、一般市民ランナーのジョ
ギングからマラソン競技などに参加するような一流選手
の走行練習、さらにはダイエット等を目的とした歩行等
に好適な走者応答運動装置に関する。
回転する無端軌道面上を利用者が歩行または走行する走
者応答運動装置に関し、特に、一般市民ランナーのジョ
ギングからマラソン競技などに参加するような一流選手
の走行練習、さらにはダイエット等を目的とした歩行等
に好適な走者応答運動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】利用者の位置を検出して走行速度を変化
させる走者応答運動装置が、特公平２−４７２３１号公
報及び特開昭６３−３０９２８０号公報に開示されてい
る。特公平２−４７２３１号公報に開示されている走者
応答運動装置は、可動面上の走者の位置によって加速の
オンオフ操作を実行する。より具体的には、可動面上の
走者の位置がある基準線を越えた場合に、可動面が加速
するように一定の加速制御を行う。特開昭６３−３０９
２８０号公報に開示された走者応答運動装置は、走者と
距離測定器との間の距離に基づいて可動面の速度の変化
率を与える。
させる走者応答運動装置が、特公平２−４７２３１号公
報及び特開昭６３−３０９２８０号公報に開示されてい
る。特公平２−４７２３１号公報に開示されている走者
応答運動装置は、可動面上の走者の位置によって加速の
オンオフ操作を実行する。より具体的には、可動面上の
走者の位置がある基準線を越えた場合に、可動面が加速
するように一定の加速制御を行う。特開昭６３−３０９
２８０号公報に開示された走者応答運動装置は、走者と
距離測定器との間の距離に基づいて可動面の速度の変化
率を与える。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】走者が実際に路上や競
技場のトラックなどを走行する場合には、走行速度を増
減し、その加速度も変動する。運動装置の可動面上を走
行する場合、走者が走行速度を変化させても、走者の位
置を一定の範囲内に収めることが望ましい。しかし、上
記従来装置においては、走者が走行速度を変化させて
も、装置の可動面の移動速度が迅速に変化しなかった。
このため、可動面の加速を待つ間、走者は加速を緩めな
ければならず、実際の走行感覚とは異なり違和感のある
ものであった。走者が自分の思う通りに加速減速を繰り
返すことができるようにするためには、無端軌道に３ｍ
以上の走行路面を用意する必要があった。
技場のトラックなどを走行する場合には、走行速度を増
減し、その加速度も変動する。運動装置の可動面上を走
行する場合、走者が走行速度を変化させても、走者の位
置を一定の範囲内に収めることが望ましい。しかし、上
記従来装置においては、走者が走行速度を変化させて
も、装置の可動面の移動速度が迅速に変化しなかった。
このため、可動面の加速を待つ間、走者は加速を緩めな
ければならず、実際の走行感覚とは異なり違和感のある
ものであった。走者が自分の思う通りに加速減速を繰り
返すことができるようにするためには、無端軌道に３ｍ
以上の走行路面を用意する必要があった。
【０００４】特開昭６３−３０９２８０号公報に開示さ
れた走者応答運動装置において、装置の応答を迅速にし
ようとして制御ループのゲインを高くしすぎると、無端
軌道の速度が急激に上下するハンチング現象を起こす場
合もある。
れた走者応答運動装置において、装置の応答を迅速にし
ようとして制御ループのゲインを高くしすぎると、無端
軌道の速度が急激に上下するハンチング現象を起こす場
合もある。
【０００５】本発明の目的は、走行開始から終了に到る
までの可動面の移動速度を、走者の走行速度に追従して
変化させることができる走者応答運動装置を提供するこ
とである。
までの可動面の移動速度を、走者の走行速度に追従して
変化させることができる走者応答運動装置を提供するこ
とである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、利用者が歩行または走行する可動面を有する無端軌
道機構と、外部から入力される制御信号に基づいた速度
で前記可動面が移動するように前記無端軌道機構を駆動
する駆動手段と、前記可動面上の利用者の位置を検出す
る位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された
前記可動面上における利用者の位置と、前記可動面上の
基準位置との位置偏差を制御量として、比例動作と積分
動作とを並列に組み合わせて、前記基準位置において前
記可動面上の利用者の歩行または走行速度と前記可動面
の移動速度とを一致せしめる制御動作を行い、制御動作
の結果に基づいて前記制御信号を形成し、前記駆動手段
に送出する制御手段とを有する走者応答運動装置が提供
される。
と、利用者が歩行または走行する可動面を有する無端軌
道機構と、外部から入力される制御信号に基づいた速度
で前記可動面が移動するように前記無端軌道機構を駆動
する駆動手段と、前記可動面上の利用者の位置を検出す
る位置検出手段と、前記位置検出手段により検出された
前記可動面上における利用者の位置と、前記可動面上の
基準位置との位置偏差を制御量として、比例動作と積分
動作とを並列に組み合わせて、前記基準位置において前
記可動面上の利用者の歩行または走行速度と前記可動面
の移動速度とを一致せしめる制御動作を行い、制御動作
の結果に基づいて前記制御信号を形成し、前記駆動手段
に送出する制御手段とを有する走者応答運動装置が提供
される。
【０００７】制御手段が比例動作と積分動作とを並列に
組み合わせた制御動作を行うことにより、可動面を利用
者の走行速度に追随して移動させることができる。ま
た、積分動作を行っているため、利用者の可動面上の位
置の基準位置からのオフセットを０にすることができ
る。
組み合わせた制御動作を行うことにより、可動面を利用
者の走行速度に追随して移動させることができる。ま
た、積分動作を行っているため、利用者の可動面上の位
置の基準位置からのオフセットを０にすることができ
る。
【０００８】本発明の他の観点によると、前記制御手段
が、前記制御動作を行い前記可動面を第１の向きに移動
させるとの結果を得た場合には、その結果どおりに前記
可動面を移動させる前記制御信号を送出し、前記可動面
を前記第１の向きとは反対向きの第２の向きに移動させ
るとの結果を得た場合には、前記可動面を停止させる前
記制御信号を送出する走者応答運動装置が提供される。
が、前記制御動作を行い前記可動面を第１の向きに移動
させるとの結果を得た場合には、その結果どおりに前記
可動面を移動させる前記制御信号を送出し、前記可動面
を前記第１の向きとは反対向きの第２の向きに移動させ
るとの結果を得た場合には、前記可動面を停止させる前
記制御信号を送出する走者応答運動装置が提供される。
【０００９】可動面が利用者の走行の向きと逆向きにの
み移動する。このため、利用者が可動面の後方から可動
面上に上がり基準位置まで進む間、可動面が利用者の走
行の向きに移動しない。利用者が基準位置を越えたとき
に、可動面が利用者の走行の向きと逆向きに移動を開始
する。
み移動する。このため、利用者が可動面の後方から可動
面上に上がり基準位置まで進む間、可動面が利用者の走
行の向きに移動しない。利用者が基準位置を越えたとき
に、可動面が利用者の走行の向きと逆向きに移動を開始
する。
【００１０】本発明の他の観点によると、さらに、前記
制御手段から前記制御信号に対応した信号が入力され、
入力された信号に基づいて制御情報を表示する表示手段
を有する走者応答運動装置が提供される。
制御手段から前記制御信号に対応した信号が入力され、
入力された信号に基づいて制御情報を表示する表示手段
を有する走者応答運動装置が提供される。
【００１１】利用者が、運動装置の制御状態を認識する
ことができる。
ことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例による走者
応答運動装置を説明する。図１は、本発明の実施例によ
る走者応答運動装置の部分概略正面図及び制御系のブロ
ック図を示す。フレーム３に２つのローラ４が取り付け
られ、２つのローラ４の間に無端軌道ベルト１が架けら
れている。走者１０が、無端軌道ベルト１の上面（可動
面）上を走行する。可動面は、走者が走行する向きと反
対向きに移動する。
応答運動装置を説明する。図１は、本発明の実施例によ
る走者応答運動装置の部分概略正面図及び制御系のブロ
ック図を示す。フレーム３に２つのローラ４が取り付け
られ、２つのローラ４の間に無端軌道ベルト１が架けら
れている。走者１０が、無端軌道ベルト１の上面（可動
面）上を走行する。可動面は、走者が走行する向きと反
対向きに移動する。
【００１３】走者１０の両側には、フレーム３に取り付
けられた手摺１２が配置されている。無端軌道ベルト１
の可動面の下方には、走行路長Ｌの全範囲で走者１０の
体重を支える支持板２が配置されている。一方のローラ
４に、プーリーを介してモータ５から回転力が与えられ
る。モータ５は、モータ駆動装置６により駆動される。
けられた手摺１２が配置されている。無端軌道ベルト１
の可動面の下方には、走行路長Ｌの全範囲で走者１０の
体重を支える支持板２が配置されている。一方のローラ
４に、プーリーを介してモータ５から回転力が与えられ
る。モータ５は、モータ駆動装置６により駆動される。
【００１４】走者１０の前方に、超音波センサまたは光
学センサ等から構成される距離測定器８が配置されてい
る。距離測定器８は、基準位置Ｏからの走者１０の位置
偏差Δｘを計測し、走者意思読取装置７に位置偏差Δｘ
に対応した位置偏差情報を送出する。走者意思読取装置
７は、走者の位置偏差情報に基づいて無端軌道ベルト１
の可動面の好ましい移動速度を決定し、モータ駆動装置
６にモータ制御信号を送出する。さらに、制御情報表示
装置９に対して、モータ制御信号に対応した加減速情報
を送出する。
学センサ等から構成される距離測定器８が配置されてい
る。距離測定器８は、基準位置Ｏからの走者１０の位置
偏差Δｘを計測し、走者意思読取装置７に位置偏差Δｘ
に対応した位置偏差情報を送出する。走者意思読取装置
７は、走者の位置偏差情報に基づいて無端軌道ベルト１
の可動面の好ましい移動速度を決定し、モータ駆動装置
６にモータ制御信号を送出する。さらに、制御情報表示
装置９に対して、モータ制御信号に対応した加減速情報
を送出する。
【００１５】制御情報表示装置９は、走者意思読取装置
７から与えられた加減速情報に基づいて、加減速の状態
を走者１０に視認可能に表示する。次に、図１に示す走
者応答運動装置の動作を説明する。
７から与えられた加減速情報に基づいて、加減速の状態
を走者１０に視認可能に表示する。次に、図１に示す走
者応答運動装置の動作を説明する。
【００１６】走者１０が可動面上の基準位置Ｏよりも後
方（図１において左側）から可動面上に上がり、距離測
定器８が配置されている前方に向かって歩行または走行
を開始する。距離測定器８は基準位置Ｏから走者１０の
位置までの距離、即ち位置偏差Δｘを計測する。走者１
０が基準位置Ｏより前方に居る状態での位置偏差Δｘを
正、基準位置Ｏより後方に居る状態での位置偏差Δｘを
負とする。
方（図１において左側）から可動面上に上がり、距離測
定器８が配置されている前方に向かって歩行または走行
を開始する。距離測定器８は基準位置Ｏから走者１０の
位置までの距離、即ち位置偏差Δｘを計測する。走者１
０が基準位置Ｏより前方に居る状態での位置偏差Δｘを
正、基準位置Ｏより後方に居る状態での位置偏差Δｘを
負とする。
【００１７】走者１０が基準位置Ｏよりも前方に進む
と、位置偏差Δｘが正になる。走者意思読取装置７は、
位置偏差Δｘが正になったことを検出すると、モータ駆
動装置６に対してモータ回転開始の指示をする。モータ
駆動装置６がモータ５に駆動信号を送出し、モータ５が
回転を開始して無端軌道ベルト１が回転を始める。
と、位置偏差Δｘが正になる。走者意思読取装置７は、
位置偏差Δｘが正になったことを検出すると、モータ駆
動装置６に対してモータ回転開始の指示をする。モータ
駆動装置６がモータ５に駆動信号を送出し、モータ５が
回転を開始して無端軌道ベルト１が回転を始める。
【００１８】次に、モータ駆動装置６と走者意思読取装
置７の動作について図２を参照して説明する。図２に示
すように、走者１０の加速または減速しようという意思
に基づいて走行動作が行われる。走者１０は自分の意思
に従って筋肉運動を行ない、その結果ある時刻にある走
行速度Ｖｈに達する。無端軌道ベルト１の可動面は、走
者１０の走行方向と逆向きに速度Ｖｍで移動する。可動
面上の走者１０は、フレーム３に固定された基準位置Ｏ
に対して走行速度Ｖｈと速度Ｖｍとの差ΔＶの速度で移
動する。この速度差ΔＶを積分することにより、走者１
０の基準位置Ｏに対する位置が得られる。
置７の動作について図２を参照して説明する。図２に示
すように、走者１０の加速または減速しようという意思
に基づいて走行動作が行われる。走者１０は自分の意思
に従って筋肉運動を行ない、その結果ある時刻にある走
行速度Ｖｈに達する。無端軌道ベルト１の可動面は、走
者１０の走行方向と逆向きに速度Ｖｍで移動する。可動
面上の走者１０は、フレーム３に固定された基準位置Ｏ
に対して走行速度Ｖｈと速度Ｖｍとの差ΔＶの速度で移
動する。この速度差ΔＶを積分することにより、走者１
０の基準位置Ｏに対する位置が得られる。
【００１９】すなわち、フレーム３に固定された距離測
定器８によって測定される距離は、速度ΔＶで移動する
走者１０と距離測定器８との間の距離である。距離測定
器８と基準位置Ｏとの間の距離と測定された距離との差
を求めることにより位置偏差Δｘが得られる。
定器８によって測定される距離は、速度ΔＶで移動する
走者１０と距離測定器８との間の距離である。距離測定
器８と基準位置Ｏとの間の距離と測定された距離との差
を求めることにより位置偏差Δｘが得られる。
【００２０】走者意思読取装置７は、増幅器７ａ、７
ｃ、積分器７ｂ、及び加算器７ｄから構成される。増幅
器７ａは、距離測定器８から与えられる位置偏差信号Δ
ｘにゲインＫａを付与して図３に示すような加速度指令
値Ｐａを生成する。積分器７ｂは、加速度指令値Ｐａを
数値的に時間積分して速度指令値Ｐｓを生成する。増幅
器７ｃは、距離測定器８から与えられる位置偏差信号Δ
ｘにゲインＫｖを付与して図４に示すような速度指令値
Ｐｖを生成する。加算器７ｄは、速度指令値Ｐｓと速度
指令値Ｐｖを加算して、モータ制御信号Ｍｃを生成す
る。すなわち、走者意思読取装置７は、位置偏差信号Δ
ｘを制御量、Δｘ＝０を目標値として、比例動作と積分
動作とを並列に組み合わせた制御動作を行っている。
ｃ、積分器７ｂ、及び加算器７ｄから構成される。増幅
器７ａは、距離測定器８から与えられる位置偏差信号Δ
ｘにゲインＫａを付与して図３に示すような加速度指令
値Ｐａを生成する。積分器７ｂは、加速度指令値Ｐａを
数値的に時間積分して速度指令値Ｐｓを生成する。増幅
器７ｃは、距離測定器８から与えられる位置偏差信号Δ
ｘにゲインＫｖを付与して図４に示すような速度指令値
Ｐｖを生成する。加算器７ｄは、速度指令値Ｐｓと速度
指令値Ｐｖを加算して、モータ制御信号Ｍｃを生成す
る。すなわち、走者意思読取装置７は、位置偏差信号Δ
ｘを制御量、Δｘ＝０を目標値として、比例動作と積分
動作とを並列に組み合わせた制御動作を行っている。
【００２１】まず、増幅器７ｃを有しない積分動作のみ
の制御を行った場合のシミュレーション結果を説明す
る。図５（Ａ）は、走者１０の走行速度Ｖｈを、
の制御を行った場合のシミュレーション結果を説明す
る。図５（Ａ）は、走者１０の走行速度Ｖｈを、
【００２２】
【数１】 Ｖｈ＝（１−ｅｘｐ（−０．５ｔ））×Ｖmax …（１） と仮定した場合の走者１０の走行速度Ｖｈ及び可動面の
移動速度Ｖｍの時間変化を示す。ここで、ｔは走行開始
時点からの経過時間、Ｖmax は最終到達速度である。な
お、Ｖmax は５ｍ／ｓ、ゲインＫａは０．４とした。
移動速度Ｖｍの時間変化を示す。ここで、ｔは走行開始
時点からの経過時間、Ｖmax は最終到達速度である。な
お、Ｖmax は５ｍ／ｓ、ゲインＫａは０．４とした。
【００２３】走行開始後約２秒間、走者の走行速度Ｖｈ
の上昇に対して可動面の移動速度Ｖｍが遅れて上昇して
いる。移動速度Ｖｍが走行速度Ｖｈに等しくなっても、
移動速度Ｖｍの加速度が低下せずオーバシュートを生じ
ている。走行速度Ｖｈがほぼ一定になってもこの動作を
繰り返し、移動速度Ｖｍが発振状態となってしまう。ゲ
インＫａを大きくしても発振の周波数が上昇するだけ
で、安定な制御を行うことができない。
の上昇に対して可動面の移動速度Ｖｍが遅れて上昇して
いる。移動速度Ｖｍが走行速度Ｖｈに等しくなっても、
移動速度Ｖｍの加速度が低下せずオーバシュートを生じ
ている。走行速度Ｖｈがほぼ一定になってもこの動作を
繰り返し、移動速度Ｖｍが発振状態となってしまう。ゲ
インＫａを大きくしても発振の周波数が上昇するだけ
で、安定な制御を行うことができない。
【００２４】図５（Ｂ）は、走者１０の基準位置Ｏから
の位置偏差Δｘの時間変化を示す。走者の走行速度Ｖｈ
がほぼ一定になっても可動面の移動速度Ｖｍが発振して
いるため、位置偏差Δｘも発振する。すなわち、走者は
一定速度で走行しているにもかかわらず、走者の基準位
置Ｏに対する位置が常に変動する。
の位置偏差Δｘの時間変化を示す。走者の走行速度Ｖｈ
がほぼ一定になっても可動面の移動速度Ｖｍが発振して
いるため、位置偏差Δｘも発振する。すなわち、走者は
一定速度で走行しているにもかかわらず、走者の基準位
置Ｏに対する位置が常に変動する。
【００２５】次に、図２に示すように走者意思読取装置
７に増幅器７ｃを付加し、比例動作と積分動作とを並列
に組み合わせた場合のシミュレーション結果を説明す
る。図６（Ａ）は、走者１０の走行速度Ｖｈ及び可動面
の移動速度Ｖｍの時間変化を示す。走行速度Ｖｈは、図
５の場合と同様に式（１）で表されると仮定した。な
お、ゲインＫａを２、ゲインＫｖを１０とした。図６
（Ａ）に示すように走者の走行速度Ｖｈと可動面の移動
速度Ｖｍがほぼ一致している。
７に増幅器７ｃを付加し、比例動作と積分動作とを並列
に組み合わせた場合のシミュレーション結果を説明す
る。図６（Ａ）は、走者１０の走行速度Ｖｈ及び可動面
の移動速度Ｖｍの時間変化を示す。走行速度Ｖｈは、図
５の場合と同様に式（１）で表されると仮定した。な
お、ゲインＫａを２、ゲインＫｖを１０とした。図６
（Ａ）に示すように走者の走行速度Ｖｈと可動面の移動
速度Ｖｍがほぼ一致している。
【００２６】図６（Ｂ）は、走者１０の基準位置Ｏから
の位置偏差Δｘの時間変化を示す。走者の位置偏差Δｘ
は走行開始から２．５秒後に最大値２８ｃｍをとり、そ
の後は単調減少して０に収束している。
の位置偏差Δｘの時間変化を示す。走者の位置偏差Δｘ
は走行開始から２．５秒後に最大値２８ｃｍをとり、そ
の後は単調減少して０に収束している。
【００２７】図６（Ｃ）は、指令値Ｐｓ及びＰｖの時間
変化を示す。走者が走行を開始すると、まず指令値Ｐｖ
が増大しそれに遅れて指令値Ｐｓが増大する。すなわ
ち、走行開始当初は、図２に示す走者意思読取装置７の
増幅器７ｃを含む比例動作制御系が主に働いている。時
間が経過すると、指令値Ｐｖは徐々に減少し指令値Ｐｓ
の方が大きくなる。すなわち、走者がほぼ一定速度で走
行している定常状態においては、増幅器７ａと積分器７
ｂを含む積分動作制御系が主として働いている。定常状
態では、位置偏差Δｘが０になり、この時点までに積分
器７ｂで積分されて出力されている指令値Ｐｓが出力さ
れ、定常速度に維持される。このようにして、走行速度
Ｖｈに追従した制御が行われる。
変化を示す。走者が走行を開始すると、まず指令値Ｐｖ
が増大しそれに遅れて指令値Ｐｓが増大する。すなわ
ち、走行開始当初は、図２に示す走者意思読取装置７の
増幅器７ｃを含む比例動作制御系が主に働いている。時
間が経過すると、指令値Ｐｖは徐々に減少し指令値Ｐｓ
の方が大きくなる。すなわち、走者がほぼ一定速度で走
行している定常状態においては、増幅器７ａと積分器７
ｂを含む積分動作制御系が主として働いている。定常状
態では、位置偏差Δｘが０になり、この時点までに積分
器７ｂで積分されて出力されている指令値Ｐｓが出力さ
れ、定常速度に維持される。このようにして、走行速度
Ｖｈに追従した制御が行われる。
【００２８】図７は、図２に示す走者意思読取装置７の
増幅器７ａと積分器７ｂを含む制御系を除いた比例動作
のみの場合のシミュレーション結果を示す。図７（Ａ）
は、走者１０の走行速度Ｖｈ及び可動面の移動速度Ｖｍ
の時間変化を示す。図７（Ｂ）は、走者１０の基準位置
Ｏからの位置偏差Δｘの時間変化を示す。図７（Ａ）に
示すように、可動面の移動速度Ｖｍは走者の走行速度Ｖ
ｈに追従して上昇している。
増幅器７ａと積分器７ｂを含む制御系を除いた比例動作
のみの場合のシミュレーション結果を示す。図７（Ａ）
は、走者１０の走行速度Ｖｈ及び可動面の移動速度Ｖｍ
の時間変化を示す。図７（Ｂ）は、走者１０の基準位置
Ｏからの位置偏差Δｘの時間変化を示す。図７（Ａ）に
示すように、可動面の移動速度Ｖｍは走者の走行速度Ｖ
ｈに追従して上昇している。
【００２９】しかし、積分動作制御系がないため位置偏
差Δｘが０になると、走者意思読取装置７から出力され
るモータ制御信号も０になってしまい一定速度を維持す
ることができない。そのため、図７（Ｂ）に示すよう
に、定常状態において走者は基準位置Ｏより５０ｃｍも
前方で走行を続ける。速度指令値Ｐｖだけの制御で自由
な加減速を行うためには比較的長い走行路が必要とな
る。また、走行中の走者の位置変動が大きいため、走者
を側面からカメラで監視する場合には、カメラを走者に
合わせて移動させる必要が生じる。
差Δｘが０になると、走者意思読取装置７から出力され
るモータ制御信号も０になってしまい一定速度を維持す
ることができない。そのため、図７（Ｂ）に示すよう
に、定常状態において走者は基準位置Ｏより５０ｃｍも
前方で走行を続ける。速度指令値Ｐｖだけの制御で自由
な加減速を行うためには比較的長い走行路が必要とな
る。また、走行中の走者の位置変動が大きいため、走者
を側面からカメラで監視する場合には、カメラを走者に
合わせて移動させる必要が生じる。
【００３０】走者意思読取装置７に、比例動作制御系と
積分動作制御系を設けることにより、図６（Ｂ）に示す
ように定常状態において走者の位置偏差Δｘを０にする
ことができる。従って、走者は短い走行路でもより自然
に加減速して走行することが可能になる。
積分動作制御系を設けることにより、図６（Ｂ）に示す
ように定常状態において走者の位置偏差Δｘを０にする
ことができる。従って、走者は短い走行路でもより自然
に加減速して走行することが可能になる。
【００３１】走行開始時点には、走者が可動面に上が
り、距離測定器８の測定範囲内まで前進する。ここで、
走者が図１の基準位置Ｏに達するまでは、位置偏差Δｘ
が負であるため指令値Ｐｖが負になる。このとき、積分
器７ｂにおいても積分結果が蓄積されていないため加算
器７ｄの出力信号Ｍｃが負になる。すなわちモータ５が
通常の走行状態における回転の向きとは逆向きに回転す
ることになる。指令値ＰｓとＰｖとの加算結果が負にな
った場合に、出力信号Ｍｃを０にするようにリミッタを
挿入しておくことにより、モータの逆回転を防止し、走
者が基準位置Ｏに到達するまでモータ５を停止させてお
くことができる。
り、距離測定器８の測定範囲内まで前進する。ここで、
走者が図１の基準位置Ｏに達するまでは、位置偏差Δｘ
が負であるため指令値Ｐｖが負になる。このとき、積分
器７ｂにおいても積分結果が蓄積されていないため加算
器７ｄの出力信号Ｍｃが負になる。すなわちモータ５が
通常の走行状態における回転の向きとは逆向きに回転す
ることになる。指令値ＰｓとＰｖとの加算結果が負にな
った場合に、出力信号Ｍｃを０にするようにリミッタを
挿入しておくことにより、モータの逆回転を防止し、走
者が基準位置Ｏに到達するまでモータ５を停止させてお
くことができる。
【００３２】走者が走行を開始し、基準位置Ｏを越える
と、走者意思読取装置７からモータ５を回転させる信号
が出力され、無端軌道ベルト１が走行を開始する。この
動作は、走者が陸上競技場のフィールドからトラックに
足を踏み入れ、スタートラインを横切った動作に相当す
る。また、ある距離を走行後減速すると、走者が可動面
の後方に移動する。この移動を検出して無端軌道ベルト
１が減速され、最終的に基準位置Ｏで速度０となる。そ
こから、走行路を後方に移動して走行路から下りる動作
は、トラックからフィールドへ移動する動作に相当する
この場合も、モータ５が逆回転しないようにリミッタを
設けておくことにより、走者が後方に移動しても無端軌
道ベルト１を停止させておくことができる。このよう
に、基準位置Ｏを基準として逆回転防止の機能を付加し
ておくことによりトラックでの練習をしているかのよう
な仮想現実感を体験することができる。
と、走者意思読取装置７からモータ５を回転させる信号
が出力され、無端軌道ベルト１が走行を開始する。この
動作は、走者が陸上競技場のフィールドからトラックに
足を踏み入れ、スタートラインを横切った動作に相当す
る。また、ある距離を走行後減速すると、走者が可動面
の後方に移動する。この移動を検出して無端軌道ベルト
１が減速され、最終的に基準位置Ｏで速度０となる。そ
こから、走行路を後方に移動して走行路から下りる動作
は、トラックからフィールドへ移動する動作に相当する
この場合も、モータ５が逆回転しないようにリミッタを
設けておくことにより、走者が後方に移動しても無端軌
道ベルト１を停止させておくことができる。このよう
に、基準位置Ｏを基準として逆回転防止の機能を付加し
ておくことによりトラックでの練習をしているかのよう
な仮想現実感を体験することができる。
【００３３】図１に戻って、制御情報表示装置９は、走
者意思読取装置７で決定された可動面の加速量、及び距
離測定器８から得られた走者の位置偏差Δｘを、例え
ば、ＣＲＴ上の棒グラフ等で表示する。走行路の加減速
状況を表示することにより、走者は、走行の加減速が正
確に検知されて制御系が適切に働いていることを確認す
ることができる。走者の意思と違った動きをしていない
ことを確かめることができるので、装置の暴走を事前に
知ることができる。また、装置の追従性の限界を知るこ
とで、走行の加速の加減をすることができ、安全、快適
に運動をすることが可能になる。
者意思読取装置７で決定された可動面の加速量、及び距
離測定器８から得られた走者の位置偏差Δｘを、例え
ば、ＣＲＴ上の棒グラフ等で表示する。走行路の加減速
状況を表示することにより、走者は、走行の加減速が正
確に検知されて制御系が適切に働いていることを確認す
ることができる。走者の意思と違った動きをしていない
ことを確かめることができるので、装置の暴走を事前に
知ることができる。また、装置の追従性の限界を知るこ
とで、走行の加速の加減をすることができ、安全、快適
に運動をすることが可能になる。
【００３４】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。例えば、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。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、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。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、走
者が常に可動面上の基準位置近傍で走行できるように、
可動面の移動速度を制御することができる。このため、
走者が固定した路面上を走行している状況に近い状況で
歩行または走行することが可能になる。
者が常に可動面上の基準位置近傍で走行できるように、
可動面の移動速度を制御することができる。このため、
走者が固定した路面上を走行している状況に近い状況で
歩行または走行することが可能になる。
【図１】本発明の実施例の走者応答運動装置の構成図で
ある。
ある。
【図２】図１に示した走者応答運動装置の制御系の詳細
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図３】図１に示した走者応答運動装置における走者意
思読取装置の加速度指令演算器の特性の一例を示す図で
ある。
思読取装置の加速度指令演算器の特性の一例を示す図で
ある。
【図４】図１に示した走者応答運動装置における走者意
思読取装置の速度指令演算器の特性の一例を示す図であ
る。
思読取装置の速度指令演算器の特性の一例を示す図であ
る。
【図５】従来の走者応答運動装置の特性を示す図であ
る。
る。
【図６】図１に示した走者応答運動装置の特性を示す図
である。
である。
【図７】従来の速度比例制御のみの走者応答運動装置の
特性を示す図である。
特性を示す図である。
１ 無端軌道ベルト ２ 支持板 ３ フレーム ４ ローラ ５ モータ ６ モータ制御装置 ７ 走者意思読取装置 ７ａ、７ｃ 増幅器 ７ｂ 積分器 ７ｄ 加算器 ８ 距離測定器 ９ 制御情報表示装置 １０ 走者 １２ 手摺
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 北海 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 昭55−146176（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−139677（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309280（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−136295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A63B 22/06 A63B 24/00
Claims (3)
- 【請求項１】 利用者が歩行または走行する可動面を有
する無端軌道機構と、 外部から入力される制御信号に基づいた速度で前記可動
面が移動するように前記無端軌道機構を駆動する駆動手
段と、 前記可動面上の利用者の位置を検出する位置検出手段
と、 前記位置検出手段により検出された前記可動面上におけ
る利用者の位置と、前記可動面上の基準位置との位置偏
差を制御量として、比例動作と積分動作とを並列に組み
合わせて、前記基準位置において前記可動面上の利用者
の歩行または走行速度と前記可動面の移動速度とを一致
せしめる制御動作を行い、制御動作の結果に基づいて前
記制御信号を形成し、前記駆動手段に送出する制御手段
とを有する走者応答運動装置。 - 【請求項２】 前記制御手段が、前記制御動作を行い前
記可動面を第１の向きに移動させるとの結果を得た場合
には、その結果どおりに前記可動面を移動させる前記制
御信号を送出し、前記可動面を前記第１の向きとは反対
向きの第２の向きに移動させるとの結果を得た場合に
は、前記可動面を停止させる前記制御信号を送出する請
求項１に記載の走者応答運動装置。 - 【請求項３】 さらに、前記制御手段から前記制御信号
に対応した信号が入力され、入力された信号に基づいて
制御情報を表示する表示手段を有する請求項１または２
に記載の走者応答運動装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24781795A JP3153744B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 走者応答運動装置 |
| US08/692,523 US5800314A (en) | 1995-09-26 | 1996-08-05 | User-motion-response type exercise equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24781795A JP3153744B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 走者応答運動装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0984899A JPH0984899A (ja) | 1997-03-31 |
| JP3153744B2 true JP3153744B2 (ja) | 2001-04-09 |
Family
ID=17169110
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24781795A Expired - Fee Related JP3153744B2 (ja) | 1995-09-26 | 1995-09-26 | 走者応答運動装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5800314A (ja) |
| JP (1) | JP3153744B2 (ja) |
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| US6575878B1 (en) * | 1998-11-19 | 2003-06-10 | Unisen, Inc. | Automatic safety shut-off switch for exercise equipment |
| US6179754B1 (en) * | 1999-02-10 | 2001-01-30 | Leao Wang | Sports treadmill |
| US6126575A (en) * | 1999-02-10 | 2000-10-03 | Wang; Leao | Modified racing exerciser |
| US7015950B1 (en) | 1999-05-11 | 2006-03-21 | Pryor Timothy R | Picture taking method and apparatus |
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- 1995-09-26 JP JP24781795A patent/JP3153744B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1996-08-05 US US08/692,523 patent/US5800314A/en not_active Expired - Fee Related
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