JP3788159B2

JP3788159B2 - Balance training equipment

Info

Publication number: JP3788159B2
Application number: JP2000017595A
Authority: JP
Inventors: 修関根; 葉一四宮
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001079113A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、身体の賦活、運動機能の訓練や回復などの目的でバランス機能を訓練するために用いられるバランス訓練装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、馬に乗った状態で落ちないようにバランスをとることはバランス保持の訓練になり、しかも腰背筋群の活性化を促して腰痛予防の訓練にもなることが知られている。しかしながら、馬に乗ることができる場所は限られているものである。そこで、場所や天候の制約を受けることなくバランス訓練を手軽に行うことができるように、馬に乗った状態と同様の動作を実現できる機械装置を用いることが考えられている。
【０００３】
この種の機械装置（バランス訓練装置）には、たとえば特公平６−６５３５０号公報に記載されているように、６個の駆動源を備え、馬形の乗り物を６自由度で駆動するものが提案されている。この構成では、乗り物を前後方向、左右方向、上下方向の直進往復移動と、前後軸、左右軸、上下軸の各軸回りの回転往復移動との６動作を組み合わせて揺動させることが可能であって、しかも６動作を個別に制御することができるようになっている。したがって、馬に乗った状態に近い揺動が可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に記載されたものは、６個の駆動源を備えるとともに、各駆動源を個別に制御するものであるから、各駆動源の動作のタイミング、速度、動作範囲などを個別に制御することになり、非常に複雑な制御を行う必要がある。また、６個の駆動源が設けられているものであるから、大型化しやすく、またコスト高になるという問題がある。この問題は上記公報に用いられている、いわゆる６自由度型シリアルロボットに限らず、構造が比較的簡単な６自由度型パラレルロボットを用いる場合も同様であって、６自由度型パラレルロボットでは構造が簡単ではあるものの構成部品が高コストであるから一層のコスト高を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、比較的簡単な構成を用いて馬に乗った状態のような揺動を与えることを可能とし、馬に乗った状態と同程度のバランス訓練を可能としたバランス訓練装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、人が着座する座席と、座席を前後方向に直進往復移動させかつ座席を左右軸の回りで回転往復移動させる第１の駆動部と、座席を前後軸回りで回転往復移動させる第２の駆動部と、座席の揺動として馬の常足と速歩との歩様を模擬した揺動が選択可能になるように第１および第２の駆動部の位相関係を調節可能とし、かつ座席の揺動として馬の駆歩の歩様を模擬した揺動が選択可能となるように第１および第２の駆動部の位相関係と第１および第２の駆動部による往復移動の周期の比率とを調節可能とした駆動制御部とを備えるものである。
【０００７】
この構成によれば、座席の動作が３種類であるから、従来のような６種類の動作を可能とする場合に比較すると構成が簡単になる。しかも、動作が３種類に制限されてはいるものの、動作の種類を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせとしているので、バランス訓練（バランス保持の訓練、腰痛予防の訓練）に用いるに際しては６種類の動作が可能な装置と同程度の効果が得られる。すなわち、上述した３種類の動作を２つの駆動部を用いて実現することができ、しかも２つの駆動部を駆動制御部からの指示で各別に制御して位相関係を調節することにより、馬の常足と速歩との歩様から選択して模擬することができる。
【０００８】
加えて、馬の駆歩の歩様も模擬することができるから、バランス訓練に必要と考えられるすべての歩様である常足、速歩、駆歩の３種類の歩様を模擬することができる。なお、馬の歩様には襲歩もあるがバランス訓練には不要である。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記駆動制御部は、常歩と速歩とでは第１の駆動部と第２の駆動部との周期の比率を１：２とし、駆歩では第１の駆動部と第２の駆動部との周期の比率を１：１とすることを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記座席は人が跨る形で着座するように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記駆動制御部が、前記座席の揺動パターンを変更する移行期間に第１および第２の駆動部の動作を一旦停止させ、その後、駆動を再開させるものである。この構成によれば、座席の揺動パターンを変更する際に揺動を一旦停止させるから、揺動パターンの変更を使用者に予告することができ、揺動パターンが急に変化することによって使用者が座席から落ちる危険性を低減することができる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記駆動制御部が、前記座席の揺動パターンを変更する移行期間に第１および第２の駆動部のうちの一方を揺動パターンの変更後の位相関係が得られるタイミングまで一旦停止させ、その後、変更後の揺動パターンが得られるように駆動を再開させるものである。この構成によれば、座席の揺動パターンを変更する移行期間においても一方の駆動部が動作しているから、座席の揺動を継続しながらも揺動パターンを変更することができる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記駆動制御部が、前記座席の揺動パターンを変更する移行期間に、第１および第２の駆動部のうちの一方を揺動パターンの変更後の位相関係が得られるタイミングまで往復移動の周期を変化させ、その後、変更後の揺動パターンが得られるように駆動させるものである。この構成によれば、座席の揺動パターンを変更する移行期間において両方の駆動部が動作しているから、座席の揺動を継続しながら揺動パターンを移行期間において滑らかに変更することができる。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、座席の揺動パターンを決定する揺動パラメータと、座席の揺動パターンを変更する際の移行期間における駆動部の動作を決定する変更パラメータとを前記駆動制御部に与えるパラメータ入力手段を備えるものである。この構成によれば、パラメータ入力手段によって揺動パターンの種類や揺動パターンを変更する移行期間での駆動部の動作を指定することができるから、座席の揺動を個人差に応じて変化させたり、単調さを低減させるように座席の揺動に変化を付けたりすることができる。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、第１の駆動部が往復回転運転される第１の駆動源を備え、第２の駆動部が往復回転運転される第２の駆動源を備え、前記駆動制御部が、第１および第２の駆動源の回転角度範囲を制御することにより前記座席の各往復移動の振幅を調節するものである。この構成によれば、駆動源を往復回転運転するとともに回転角度範囲を調節可能としているから、揺動パターンの振幅を制御することができ、運動効果の高い揺動パターンの生成が可能になる。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記駆動制御部で、第１および第２の駆動源の往復回転運転の中心位置を調節可能としたものである。この構成によれば、往復回転運転の中心位置を適宜に設定することで前後や左右に傾きを付与した揺動が可能になる。つまり、上り坂や下り坂あるいは左右に曲がるのを模擬した動作が可能になる。このような傾きの付与を可能とすることで、使用者を飽きさせないように座席の揺動パターンに変化を与えることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、図１（ａ）に示すように、人が着席する座席１をベース２に収納された駆動装置３（図１（ｂ）参照）により揺動させるように構成される。座席は馬の鞍形に形成されており、人は座席１に跨る形で着座することになる。また、図５に示すように、駆動装置３はモータ駆動部４ａ，４ｂを介して演算制御部５により制御される。
【００１６】
駆動装置３は、図２ないし図４に示すように、直方体状のベース２を有し、ベース２に対して移動可能となるように保持された可動架台３１を備える。ベース２は上面が開放されており、ベース２の上部には前後方向に走る左右一対のレール部２１が形成されている。各レール部２１は断面コ字状であって開口側を互いに対向させる形に形成されている。
【００１７】
可動架台３１には左右方向の２本のシャフト３２，３３が前後に設けられ、前側のシャフト３２の両端部にはシャフト３２の軸心から偏心した位置でアーム３４の一端部が取り付けられる。両アーム３４はシャフト３２に対して回動自在に軸着されており、両アーム３４の回動中心は一直線上に位置する。両アーム３４の他端部は座席１を保持する台座１１の後端部に軸着されている。また、台座１１の前端部は可動架台３１の前方に配置された支持板３５ａに回動自在に軸着される。支持板３５ａは取付バー３５に固定されており、取付バー３５の両端部には取付板３５ｂを介して各一対のランナ３６が回動自在に軸着される。ランナ３６は左右のレール部２１に挿入され、レール部２１の中で転動する。したがって、シャフト３２が回転するとアーム３４の上記他端部に結合された台座１１の後端部が上下に移動するのであって、台座１１の前端部の高さ位置は一定に保たれているから、台座１１は左右軸の回りで前後に揺動（ピッチ）することになる。
【００１８】
後側のシャフト３３の両端部にはシャフト３３の軸心から偏心した一対のランナ３７がシャフト３３に対して回動自在に取り付けられる。両ランナ３７は左右のレール部２１にそれぞれ挿入されるが、中心軸が互いに異なるように設けられている。したがって、シャフト３３が回転すると可動架台３１は前後軸の回りで左右に揺動（ロール）することになる。
【００１９】
可動架台３１の下面には回転軸３８が突設され、回動軸３８の軸心に対して偏心した位置でリンク３９の一端部が軸着される。リンク３９の他端部はベース２の前端部に軸着されており、回動軸３８が回転すると可動架台３１は前後に移動することになる。ベース２と可動架台３１との関係を模式的に示すと図１（ｂ）のようになる。
【００２０】
上述のように、シャフト３２，３３と回動軸３８とをそれぞれ回転させることによって、前後軸の回りでの回転往復移動と左右軸の回りでの回転往復移動と前後方向の直進往復移動とが可能になり、３種類の動作を実現することができる。シャフト３２，３３および回動軸３８を回転させるための駆動源は回転運転される２個のモータ３０ａ，３０ｂであって、本実施形態では、一方のモータ３０ａをシャフト３３の回転用に用い、他方のモータ３０ｂをシャフト３２と回転軸３８との回転用に用いている。したがって、左右方向（つまり前後軸の回り）の回転往復移動（ロール）はモータ３０ａによる動作になり、前後方向の直進往復移動と前後方向（つまり左右軸の回り）の回転往復移動（ピッチ）とはモータ３０ｂによる動作になる。言い換えると、駆動装置３は２つの駆動部３ａ，３ｂからなり、各駆動部３ａ，３ｂはそれぞれモータ３０ｂ，３０ａを駆動源にしていることになる。ここに、各モータ３０ａ，３０ｂからシャフト３２，３３および回転軸３８への回転力の伝達はかさ歯車３０ｃ（図３参照）を用いている。このように、前後と左右との往復移動が各別のモータ３０ａ、３０ｂでの動作になるから、一方の動きに変化を与えることによって、台座１１に複雑な動きを与えることが可能になる。
【００２１】
たとえば、正常な人のバランス機能では、周期的な揺れに対しては２〜３秒程度で動きを予測するようになり、バランス機能を強化するためには周期的な揺れのみでは効果が少ないものであるが、２種類のモータ３０ａ、３０ｂを用いることにより揺れの動作に変化を与えることができ、人が予期していない動きや人を飽きさせない動きを与えることが可能になる。
【００２２】
両モータ３０ａ，３０ｂは、上述したモータ駆動部４ａ，４ｂ（図５参照）を介して演算制御部５により制御される。演算制御部５はコンピュータ装置を用いて構成されたものであり、データ入力部６により与えられる制御情報に基づいてモータ３０ａ，３０ｂを制御する。データ入力部６の制御情報は馬の歩様を疑似した揺動を座席１に与えることができるように設定されている。また、制御情報は、座席１の揺動が単調にならないように、各モータ３０ａ，３０ｂの回転方法（連続回転あるいは往復回転）、往復回転の場合の回転角度や中心位置、回転速度、位相関係を変化させるように設定される。ここに、連続回転とはモータ３０ａ，３０ｂを一定方向に回転させることであり、往復回転とは正逆に交互に回転させることを意味する。このように、演算制御部５はデータ入力部６およびモータ駆動部４ａ，４ｂとともに駆動制御部を構成している。
【００２３】
ところで、モータ３０ａ，３０ｂが１回転する間における各方向の揺動の最大振幅はアーム３４の取付位置の偏心量、ランナ３７の偏心量、リンク３９の偏心量によって決まる。つまり、モータ３０ａ，３０ｂを同じ向きに連続的に回転させたとすれば、座席１の揺動における振幅は一定になる。これに対して、往復回転させるとともに、図６に示すように、駆動源である各モータ３０ａ，３０ｂの回転角度範囲φ１，φ２を調節可能にすれば、座席１の揺動における振幅を変化させることができる。つまり、回転角度範囲φ１，φ２を設定するときは、モータ３０ａ，３０ｂを連続的に回転させるのではなく設定された回転角度範囲φ１，φ２において往復回転させる。図６（ａ）（ｂ）における左側の図は、モータ３０ａ，３０ｂに連動して回転する回転軸３０ｃと、回転軸３０ｃの軸心に対して偏心して取り付けられている部材（つまり、アーム３４、ランナ３７、リンク３９）３０ｄとの位置関係を模式的に示したものである。図６では回転軸３０ｃの中心を通る左右方向の直線を基準線として、モータ３０ａ，３０ｂが往復回転運転されたときに回転軸３０ｃに対する部材３０ｄの取付位置が基準線に対して上下に同じ幅で振れるように、往復回転運転の中心位置（つまり、往復移動の中心位置）を設定している。したがって、基準線の角度を０度とすれば、図６（ａ）（ｂ）の右側に示しているように、０度を中心として座席１を揺動させることができる。ここに、基準線として設定した位置は、座席１の中立位置（つまり、座席１に前後左右の傾きや前後の位置ずれがない位置）に対応付けているものとする。
【００２４】
一方、モータ３０ａ，３０ｂの往復回転運転の際に、図７の左側に示すように、回転軸３０ｃに対する部材３０ｄの取付位置が基準線からずれるように中心位置を変更すれば、図７の右側に示すように、座席１の揺動の中心位置が中立位置からずれることになる。つまり、前後軸あるいは左右軸の回りでの往復回転移動について言えば、左右の傾きあるいは前後の傾きを伴って揺動することになる。たとえば、前後に傾きを付与すれば、座席１に着座している人には坂を上ったり下ったりしているかのような感覚が得られ、左右に傾きを付与すれば、右や左に曲がっていくかのような感覚が得られることになる。このような傾きの変化を取り入れることで、使用者に飽きさせないような動きを与えることができる。なお、モータ３０ａ，３０ｂの往復回転運転の際の速度に変化を与えることによっても座席１の揺動パターンに変化を与えることが可能である。
【００２５】
本実施形態では、座席１の揺動パターンを馬の常足、速歩、駆歩を模擬するように制御するために、駆動部３ａ，３ｂ（つまり、モータ３０ａ，３０ｂの回転）を以下のように制御する。まず、馬の常足について考察すると、前後方向の直進往復移動は図８の▲１▼のようになり、左右軸回りおよび前後軸回りの回転往復移動は、それぞれ図８の▲２▼▲３▼のようになる。これらの関係から、前後軸回りの回転往復移動の周期に対して、前後方向の直進往復移動および左右軸回りの回転往復移動はほぼ半分の周期であることがわかる。このことから、前後軸回りの回転往復移動をモータ３０ａで行うとともに、前後方向の直進往復移動と左右軸回りの回転往復移動とをモータ３０ｂで行うようにし、しかも周期の比率を２：１に設定しておけば、座席１の揺動パターンを常足に模擬したパターンとすることができるのである。ここに、各往復移動の位相差もほぼ一定の関係になるから、２つのモータ３０ａ，３０ｂ（つまりは駆動部３ａ，３ｂ）に所定の位相差を与えて制御すれば、馬の常足の歩様を模擬することができる。
【００２６】
一方、速歩について考察すると、前後方向の直進往復移動は図９の▲１▼のようになり、左右軸回りおよび前後軸回りの回転往復移動は、それぞれ図９の▲２▼▲３▼のようになる。つまり、速歩においても前後軸回りの回転往復移動の周期に対して、前後方向の直進往復移動および左右軸回りの回転往復移動はほぼ半分の周期になっている。したがって、前後軸回りの回転往復移動の周期と、前後方向の直進往復移動および左右軸回りの回転往復移動の周期との比率を２：１に設定しておけば、座席１の揺動パターンを速歩に模擬したパターンとすることが可能になる。ここで、常足と速歩とを比較すると、前後方向の直進往復移動と左右軸回りの回転往復移動とに関する位相差は大きな差は生じていないが、これらの往復移動と前後軸回りの回転往復移動との間の位相差には大きなずれがある。したがって、２つのモータ３０ａ，３０ｂ（つまりは駆動部３ａ，３ｂ）の位相差を調節することによって、常足と速歩との歩様を区別することが可能になる。
【００２７】
駆歩については、前後方向の直進往復移動は図９の▲１▼のようになり、左右軸回りおよび前後軸回りの回転往復移動は、それぞれ図１０の▲２▼▲３▼のようになる。つまり、駆歩では前後軸回りの回転往復移動、前後方向の直進往復移動、左右軸回りの回転往復移動の各周期はほぼ等しくなる。したがって、前後軸回りの回転往復移動の周期と、前後方向の直進往復移動および左右軸回りの回転往復移動の周期との比率を１：１に設定しておけば、座席１の揺動パターンを駆歩に模擬したパターンとすることが可能になる。この場合も各往復移動について適宜の位相差を与えるようにモータ３０ａ，３０ｂ（つまりは駆動部３ａ，３ｂ）の位相差を調節することによって、駆歩の歩様を模擬することが可能になる。
【００２８】
これらの各種の揺動パターンに、上述したモータ３０ａ，３０ｂの往復回転運転に伴う振幅の変化や中心位置の変化も併せて与えることにより、座席１に複雑な揺動パターンを与えることができ、使用者を飽きさせないように座席１を揺動させることが可能になる。
【００２９】
ところで、座席１の揺動パターンを変更する際には、変更前の揺動パターンから変更後の揺動パターンに移行させるための移行期間を設ける。つまり、揺動パターンの変更前後で周期や位相差に変化が生じるのに対して、駆動装置３は位置を連続的に変化させることしかできないから、移行期間において駆動装置３の位置を調節するのである。移行期間において揺動パターンを変更するためのモータ３０ａ，３０ｂの制御方法には、以下の３種類の方法がある。
【００３０】
第１の方法では、図１１に示すように、移行期間Ｔｓの前に揺動パターンＰ１が得られるようにモータ３０ａ，３０ｂを制御していた状態から、両モータ３０ａ，３０ｂを一旦停止させる。ここで、所定の停止期間Ｔａが経過した後に揺動パターンＰ２において周期の長いほうの駆動部３ａの駆動を再開し、さらに、揺動パターンＰ１における駆動部３ｂの停止位置が、揺動パターンＰ２における駆動部３ａに対する位相差（位相関係）に相当する位置に達するまでの位相調整期間Ｔｂを待ってから駆動部３ｂの駆動を再開する。このような制御によって、揺動パターンＰ１から揺動パターンＰ２への移行が可能になる。
【００３１】
第２の方法は第１の方法から停止期間Ｔａを省略したものであって、図１２に示すように、移行期間Ｔｓが位相調整期間Ｔｂに一致する。つまり、駆動部３ａ，３ｂのうち変更後の周期の短いほうの駆動部３ｂのみを停止させ、この停止位置が揺動パターンＰ２における駆動部３ａに対する位相差に相当する位置に達したときに駆動部３ｂの駆動を再開するのである。このような制御を行えば、移行期間Ｔｓにおいても一方の駆動部３ａは駆動されているから、座席１は揺動を継続することになる。
【００３２】
第３の方法は、図１３に示すように、第２の方法における位相調整期間Ｔｂにおいても駆動部３ｂを停止させず、移行期間Ｔｓにおいて適宜周期で座席１を揺動させ続けることによって、両揺動パターンＰ１，Ｐ２の移行を行わせるようにしてある。このように移行期間Ｔｓにおいても駆動部３ａ，３ｂを停止させないことにより、揺動パターンＰ１，Ｐ２を違和感が生じないように滑らかに移行させることができる。
【００３３】
なお、座席１の揺動パターンおよび揺動パターンを変更する際の移行期間における動作を指示するためにデータ入力部６はパラメータ入力手段としての機能を備える。揺動パターンは、モータ３０ａの回転数、回転比（モータ３０ｂの回転数／モータ３０ａの回転数）、位相差を指定することによって制御することができる。また、移行期間の動作は、駆動部３ｂを停止させるかあるいは駆動部３ｂの周期を変更する時間（停止時間・変更時間）、つまりは上述した位相調整期間Ｔｂの指定が必要である。また、駆動部３ｂの周期を変更する場合であれば位相調整期間Ｔｂにおけるモータ３０ｂの回転数を指定する必要がある。
【００３４】
そこで、データ入力部６には、図１４に示すように、揺動パターンを決定する揺動パラメータ（回転数、回転比、位相差）と、座席１の揺動パターンを変更する際の移行期間における駆動部３ａ，３ｂの動作を決定する変更パラメータ（停止時間・変更時間と回転数）を入力可能とするパラメータ入力手段を設けてある。パラメータ入力手段は、コンピュータ装置のディスプレイ画面の表示とキーボードやマウスとの組み合わせによって実現される。
【００３５】
図１４においてスタートボタンＳＷ１およびストップボタンＳＷ２は、駆動装置３の駆動開始と駆動停止とを指示するものであり、回転数、回転比、位相差、停止、変更時間、変更回転数にそれぞれ対応したフィールドＦ１〜Ｆ５に適宜数値を入力してスタートボタンＳＷ１を選択操作すれば、入力されたデータに基づいて駆動装置３が駆動される。つまり、馬の歩様の常足、速歩、駆歩のいずれかに対応するデータをフィールドＦ１〜Ｆ３に入力すれば、常足、速歩、駆歩のいずれかを模擬した揺動パターンで座席１を揺動させることができる。
【００３６】
また、移行期間において上述した第１の方法のように一旦停止させる場合には、ストップボタンＳＷ２で駆動装置３を停止させてから、次の揺動パターンのデータをフィールドＦ１〜Ｆ３に入力してスタートボタンＳＷ１により駆動を再開させるようにすればよい。第２の方法のように一方の駆動源３０ｂのみを停止させる場合には、停止、変更時間のフィールドＦ４に所要の時間を入力して変更回転数のフィールドＦ５に０を入力した後、変更開始ボタンＳＷ３を選択操作すればよい。第３の方法のように一方の駆動源３０ｂを停止させることなく回転数を変化させる場合には、停止、変更時間のフィールドＦ４に所要の時間を入力するとともに変更回転数のフィールドＦ５に所要の回転数を入力した後に、変更開始ボタンＳＷ３を選択操作する。
【００３７】
上述のように適宜の数値を各フィールドＦ１〜Ｆ５に入力して各ボタンＳＷ１〜ＳＷ３を選択操作すれば、座席１の揺動パターンを適宜に変更することができ、揺動パターンの単調さを緩和することができる。なお、図示していないが、モータ３０ａ，３０ｂを往復回転運転する際の回転角度範囲や中心位置についてもデータ入力部６において設定可能としてある。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、人が着座する座席と、座席を前後方向に直進往復移動させかつ座席を左右軸の回りで回転往復移動させる第１の駆動部と、座席を前後軸回りで回転往復移動させる第２の駆動部と、座席の揺動として馬の常足と速歩との歩様を模擬した揺動が選択可能になるように第１および第２の駆動部の位相関係を調節可能とし、かつ座席の揺動として馬の駆歩の歩様を模擬した揺動の選択可能となるように第１および第２の駆動部の位相関係と第１および第２の駆動部による往復移動の周期の比率とを調節可能とした駆動制御部とを備えるものであり、座席の動作が３種類であるから、従来のような６種類の動作を可能とする場合に比較すると構成が簡単になるという利点がある。しかも、動作が３種類に制限されてはいるものの、動作の種類を前後方向の直進往復移動と前後軸の回りの回転往復移動と左右軸の回りの回転往復移動との組み合わせとしているので、バランス訓練（バランス保持の訓練、腰痛予防の訓練）に用いるに際しては６種類の動作が可能な装置と同程度の効果が得られる。すなわち、上述した３種類の動作を２つの駆動部を用いて実現することができる。
【００３９】
しかも、２つの駆動部を駆動制御部からの指示で各別に制御して位相関係を調節することにより、馬の常足と速歩との歩様から選択して模擬することができるという利点がある。
【００４０】
加えて、馬の駆歩の歩様も模擬することができるから、バランス訓練に必要と考えられるすべての歩様である常足、速歩、駆歩の３種類の歩様を模擬することができるという利点がある。
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記駆動制御部は、常歩と速歩とでは第１の駆動部と第２の駆動部との周期の比率を１：２とし、駆歩では第１の駆動部と第２の駆動部との周期の比率を１：１とするものであり、常歩と速歩とでは周期の比率を変えずに第１の駆動部と第２の駆動部に所定の位相差を与えて制御すればよく、駆歩では常歩と速歩とは異なる周期の比率で第１の駆動部と第２の駆動部の位相差を調節すればよい。
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記座席は人が跨る形で着座するように形成されているものであり、馬に乗った状態と同様の動作を実現できる。
【００４１】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記駆動制御部が、前記座席の揺動パターンを変更する移行期間に第１および第２の駆動部の動作を一旦停止させ、その後、駆動を再開させるものであり、座席の揺動パターンを変更する際に揺動を一旦停止させるから、揺動パターンの変更を使用者に予告することができ、揺動パターンが急に変化することによって使用者が座席から落ちる可能性を低減することができるという利点がある。
【００４２】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記駆動制御部が、前記座席の揺動パターンを変更する移行期間に第１および第２の駆動部のうちの一方を揺動パターンの変更後の位相関係が得られるタイミングまで一旦停止させ、その後、変更後の揺動パターンが得られるように駆動を再開させるものであり、座席の揺動パターンを変更する移行期間においても一方の駆動部が動作しているから、座席の揺動を継続しながらも揺動パターンを変更することができるという利点がある。
【００４３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記駆動制御部が、前記座席の揺動パターンを変更する移行期間に、第１および第２の駆動部のうちの一方を揺動パターンの変更後の位相関係が得られるタイミングまで往復移動の周期を変化させ、その後、変更後の揺動パターンが得られるように駆動させるものであり、座席の揺動パターンを変更する移行期間において両方の駆動部が動作しているから、座席の揺動を継続しながら揺動パターンを移行期間において滑らかに変更することができるという利点がある。
【００４４】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６の発明において、座席の揺動パターンを決定する揺動パラメータと、座席の揺動パターンを変更する際の移行期間における駆動部の動作を決定する変更パラメータとを前記駆動制御部に与えるパラメータ入力手段を備えるものであり、パラメータ入力手段によって揺動パターンの種類や揺動パターンを変更する移行期間での駆動部の動作を指定することができるから、座席の揺動を個人差に応じて変化させたり、単調さを低減させるように座席の揺動に変化を付けたりすることができるという利点がある。
【００４５】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、第１の駆動部が往復回転運転される第１の駆動源を備え、第２の駆動部が往復回転運転される第２の駆動源を備え、前記駆動制御部が、第１および第２の駆動源の回転角度範囲を制御することにより前記座席の各往復移動の振幅を調節するものであり、駆動源を往復回転運転するとともに回転角度範囲を調節可能としているから、揺動パターンの振幅を制御することができ、運動効果の高い揺動パターンの生成が可能になるという利点がある。
【００４６】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、前記駆動制御部で、第１および第２の駆動源の往復回転運転の中心位置を調節可能としたものであり、往復回転運転の中心位置を適宜に設定することで前後や左右に傾きを付与した揺動が可能になって、上り坂や下り坂あるいは左右に曲がるのを模擬した動作が可能になる。このような傾きの付与を可能とすることで、使用者を飽きさせないように座席の揺動パターンに変化を与えることが可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）は駆動装置の概略構成図である。
【図２】同上に用いる駆動装置の要部側面図である。
【図３】同上に用いる駆動装置の平面図である。
【図４】同上に用いる駆動装置の正面図である。
【図５】同上の要部ブロック図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】馬の常足における揺動パターンを示す図である。
【図９】馬の速歩における揺動パターンを示す図である。
【図１０】馬の駆歩における揺動パターンを示す図である。
【図１１】同上の移行期間の制御例を示す動作説明図である。
【図１２】同上の移行期間の他の制御例を示す動作説明図である。
【図１３】同上の移行期間のさらに他の制御例を示す動作説明図である。
【図１４】同上に用いるパラメータ入力手段の例を示す図である。
【符号の説明】
１座席
２ベース
３駆動装置
３ａ，３ｂ駆動部
４ａ，４ｂモータ駆動部
５演算制御部
６データ入力部
３０ｂ，３０ａモータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a balance training apparatus used for training a balance function for the purpose of activating the body, training or recovery of a motor function, and the like.
[0002]
[Prior art]
In general, it is known that maintaining a balance so as not to fall while riding on a horse is a balance maintenance exercise, and also promotes activation of the back and back muscles group and also a exercise for preventing back pain. However, the places where you can ride horses are limited. Therefore, it is considered to use a mechanical device that can realize the same operation as that on a horse so that balance training can be easily performed without being restricted by a place or weather.
[0003]
As this type of mechanical device (balance training device), for example, as described in Japanese Patent Publication No. 6-65350, a device that has six drive sources and drives a horse-shaped vehicle with six degrees of freedom is proposed. Has been. In this configuration, it is possible to swing the vehicle by combining six operations of the linear reciprocating movement in the front-rear direction, the left-right direction, and the up-down direction and the rotational reciprocating movement about the front-rear axis, the left-right axis, and the vertical axis. In addition, the six operations can be individually controlled. Therefore, swinging that is close to the state of riding on a horse is possible.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, what is described in the above publication is provided with six drive sources and controls each drive source individually, so that the operation timing, speed, operation range, etc. of each drive source are individually controlled. Therefore, it is necessary to perform very complicated control. Further, since six drive sources are provided, there is a problem that the size is easily increased and the cost is increased. This problem is not limited to the so-called 6-degree-of-freedom serial robot used in the above publication, but also applies to a 6-degree-of-freedom parallel robot having a relatively simple structure. Although the structure is simple, the cost of the component parts is high, resulting in a further increase in cost.
[0005]
The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the object thereof is to make it possible to give a swing like a state of riding a horse using a relatively simple configuration, An object of the present invention is to provide a balance training apparatus that enables balance training at the same level.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1 is a seat on which a person sits;Move the seat back and forth in a straight line and move the seat back and forth around the left and right axis.A first drive unit;Move the seat back and forth around the axisA second drive unit;The phase relationship between the first and second drive units can be adjusted so that a swing simulating the normal walking and fast walking of the horse can be selected as the seat swing, and the horse is used as the seat swing. It is possible to adjust the phase relationship between the first and second drive units and the ratio of the period of reciprocation by the first and second drive units so that the swing simulating the walking gait can be selected. Drive control unitThingsThe
[0007]
According to this configuration, there are three types of seat movements,Compare with the case where 6 types of operation are possible.And structureEasy to complete. Moreover, although the movement is limited to three types, the type of movement is a combination of linear reciprocating movement in the front-rear direction, rotational reciprocating movement around the front-rear axis, and rotational reciprocating movement around the left-right axis. When used for training (balance maintenance training, back pain prevention training), an effect equivalent to that of a device capable of six types of operations can be obtained. That is, the above-described three types of operations can be realized using two drive units, and the two drive units are individually controlled by instructions from the drive control unit to adjust the phase relationship, thereby It is possible to select and simulate from walking with walking and walking.
[0008]
in addition,Horse walkingLikeSince it can be imitated, it is possible to simulate three types of gaits that are considered to be necessary for balance training: regular walking, fast walking, and driving. In addition, horse walks have a walk, but are not necessary for balance training.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the drive control unit sets the cycle ratio of the first drive unit and the second drive unit to 1: 2 for normal walking and fast walking, and runs Then, the ratio of the period of the 1st drive part and the 2nd drive part shall be 1: 1.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the seat is formed so as to be seated so that a person straddles it.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the drive control unit temporarily stops the operations of the first and second drive units during a transition period in which the swing pattern of the seat is changed. Thereafter, the driving is resumed. According to this configuration, since the swing is temporarily stopped when the seat swing pattern is changed, the change of the swing pattern can be informed to the user, and the swing pattern can be used by sudden change. The risk that a person falls from the seat can be reduced.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the drive control unit swings one of the first and second drive units during a transition period in which the swing pattern of the seat is changed. The operation is temporarily stopped until the phase relationship after the change of the moving pattern is obtained, and then the driving is resumed so that the changed swing pattern is obtained. According to this configuration, since one drive unit is operating during the transition period in which the swing pattern of the seat is changed, the swing pattern can be changed while continuing to swing the seat.
[0011]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, in the transition period in which the drive control unit changes the swing pattern of the seat, one of the first and second drive units is turned on. The cycle of the reciprocating movement is changed until the phase relationship after the change of the swing pattern is obtained, and then the drive is performed so that the changed swing pattern is obtained. According to this configuration, since both the drive units are operating in the transition period in which the seat swing pattern is changed, the swing pattern can be smoothly changed in the transition period while the seat swing is continued. .
[0012]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the present invention, the swing parameter for determining the seat swing pattern and the operation of the drive unit during the transition period when the seat swing pattern is changed are determined. And a parameter input unit that supplies the drive control unit with a change parameter to be changed. According to this configuration, the type of the swing pattern and the operation of the drive unit during the transition period in which the swing pattern is changed can be specified by the parameter input means, so that the swing of the seat is changed according to individual differences. Or change the swing of the seat so as to reduce monotony.
[0013]
  The invention of claim 8 is the invention of claim 1.Or claim 3In the invention ofThe first drive unit includes a first drive source that is reciprocally rotated, the second drive unit includes a second drive source that is reciprocally rotated,The drive control unit includes first and second drivesSource timesBy controlling the rotation angle rangeThe seatThe amplitude of each reciprocating movement is adjusted. According to this configuration, since the drive source is reciprocally rotated and the rotation angle range can be adjusted, the amplitude of the swing pattern can be controlled, and a swing pattern with a high motion effect can be generated.
[0014]
  The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, wherein the drive control unit is configured to perform reciprocal rotation operation of the first and second drive sources.Center positionCan be adjusted. According to this configuration, the reciprocating rotation operation is performed.Center positionBy appropriately setting, rocking with an inclination in the front-rear and left-right directions becomes possible. That is, it is possible to simulate an uphill, downhill, or left / right turn. By providing such an inclination, it is possible to change the swing pattern of the seat so as not to get tired of the user.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1A, the present embodiment is configured to swing a seat 1 on which a person is seated by a drive device 3 (see FIG. 1B) housed in a base 2. The seat is formed in the shape of a horse bowl, and a person sits in a form straddling the seat 1. Further, as shown in FIG. 5, the driving device 3 is controlled by the arithmetic control unit 5 via the motor driving units 4a and 4b.
[0016]
As shown in FIGS. 2 to 4, the driving device 3 includes a rectangular parallelepiped base 2 and includes a movable base 31 that is held so as to be movable with respect to the base 2. The base 2 has an open upper surface, and a pair of left and right rail portions 21 that run in the front-rear direction are formed on the top of the base 2. Each rail portion 21 has a U-shaped cross section and is formed so that the opening sides face each other.
[0017]
The movable base 31 is provided with two left and right shafts 32 and 33 in the front-rear direction, and one end of an arm 34 is attached to both ends of the front shaft 32 at positions eccentric from the axis of the shaft 32. Both arms 34 are pivotally attached to the shaft 32, and the centers of rotation of both arms 34 are positioned on a straight line. The other ends of both arms 34 are pivotally attached to the rear end of the base 11 that holds the seat 1. The front end of the base 11 is pivotally attached to a support plate 35a disposed in front of the movable base 31. The support plate 35a is fixed to the mounting bar 35, and a pair of runners 36 are pivotally attached to both ends of the mounting bar 35 via the mounting plate 35b. The runner 36 is inserted into the left and right rail portions 21 and rolls in the rail portion 21. Accordingly, when the shaft 32 rotates, the rear end portion of the base 11 coupled to the other end portion of the arm 34 moves up and down, and the height position of the front end portion of the base 11 is kept constant. The pedestal 11 swings back and forth (pitch) around the left and right axis.
[0018]
A pair of runners 37 eccentric from the axis of the shaft 33 are attached to both ends of the rear shaft 33 so as to be rotatable with respect to the shaft 33. Both runners 37 are inserted into the left and right rail portions 21, respectively, but are provided so that the central axes are different from each other. Therefore, when the shaft 33 rotates, the movable mount 31 swings (rolls) left and right around the front-rear axis.
[0019]
A rotating shaft 38 protrudes from the lower surface of the movable mount 31, and one end of the link 39 is pivotally attached at a position eccentric with respect to the axis of the rotating shaft 38. The other end portion of the link 39 is pivotally attached to the front end portion of the base 2, and the movable frame 31 moves back and forth when the rotation shaft 38 rotates. The relationship between the base 2 and the movable mount 31 is schematically shown in FIG.
[0020]
As described above, by rotating the shafts 32 and 33 and the rotation shaft 38 respectively, a reciprocating rotational movement around the front and rear axes, a reciprocating rotational movement around the left and right axes, and a rectilinear reciprocating movement in the front and rear direction. It becomes possible and three kinds of operations can be realized. The drive sources for rotating the shafts 32 and 33 and the rotating shaft 38 are two motors 30a and 30b that are rotationally operated. In this embodiment, one motor 30a is used for rotating the shaft 33, and The other motor 30 b is used for rotating the shaft 32 and the rotating shaft 38. Therefore, the reciprocating movement (roll) in the left-right direction (that is, around the front and rear axes) is operated by the motor 30a, and the reciprocating movement in the front-rear direction and the reciprocating movement (pitch) in the front-rear direction (that is, around the left-right axis). Is operated by the motor 30b. In other words, the driving device 3 includes two driving units 3a and 3b, and the driving units 3a and 3b use the motors 30b and 30a as driving sources, respectively. Here, a bevel gear 30c (see FIG. 3) is used to transmit the rotational force from the motors 30a and 30b to the shafts 32 and 33 and the rotary shaft 38. As described above, the reciprocating movement in the front-rear direction and the right-and-left direction is performed by the motors 30a and 30b. Therefore, it is possible to give the base 11 a complicated movement by changing one of the movements.
[0021]
For example, the normal person's balance function predicts movements in about 2 to 3 seconds for periodic fluctuations, and in order to strengthen the balance function, only periodic fluctuations are less effective. However, by using the two types of motors 30a and 30b, it is possible to change the motion of the swing, and it is possible to give a motion that a person does not expect or a motion that does not bore the person.
[0022]
  Both motors 30a and 30b are controlled by the arithmetic control unit 5 via the motor drive units 4a and 4b (see FIG. 5) described above. The arithmetic control unit 5 is configured by using a computer device, and controls the motors 30 a and 30 b based on control information given by the data input unit 6. The control information of the data input unit 6 is set so that the seat 1 can be given a swing that simulates a horse's gait. In addition, the control information includes a rotation method (continuous rotation or reciprocal rotation) of each motor 30a, 30b, a rotation angle in the case of reciprocal rotation, and the like so that the swing of the seat 1 does not become monotonous.Center positionThe rotation speed and the phase relationship are set to be changed. Here, the continuous rotation means that the motors 30a and 30b are rotated in a certain direction, and the reciprocating rotation means that the motors 30a and 30b are alternately rotated in the forward and reverse directions. Thus, the arithmetic control unit 5 constitutes a drive control unit together with the data input unit 6 and the motor drive units 4a and 4b.
[0023]
  By the way, the maximum amplitude of the swing in each direction during one rotation of the motors 30a and 30b is determined by the eccentric amount of the mounting position of the arm 34, the eccentric amount of the runner 37, and the eccentric amount of the link 39. That is, if the motors 30a and 30b are continuously rotated in the same direction, the amplitude of the swing of the seat 1 is constant. On the other hand, when the reciprocating rotation is performed and the rotation angle ranges φ1 and φ2 of the motors 30a and 30b, which are drive sources, are adjustable as shown in FIG. be able to. That is, when the rotation angle ranges φ1 and φ2 are set, the motors 30a and 30b are not rotated continuously, but are reciprocally rotated within the set rotation angle ranges φ1 and φ2. 6 (a) and 6 (b) are diagrams showing the rotating shaft 30c rotating in conjunction with the motors 30a and 30b, and a member attached eccentrically with respect to the axis of the rotating shaft 30c (that is, the arm 34). , Runner 37, link 39) 30d schematically shows the positional relationship. In FIG. 6, a horizontal line passing through the center of the rotating shaft 30c is used as a reference line, and when the motors 30a and 30b are reciprocally rotated, the mounting position of the member 30d with respect to the rotating shaft 30c is the same width up and down with respect to the reference line. Reciprocating rotation operationCenter position(That is, the center position of the reciprocating movement) is set. Therefore, if the angle of the reference line is set to 0 degrees, the seat 1 can be swung around 0 degrees as shown on the right side of FIGS. 6 (a) and 6 (b). Here, it is assumed that the position set as the reference line is associated with the neutral position of the seat 1 (that is, the position where the seat 1 has no front / rear / left / right tilt or front / rear position shift).
[0024]
  On the other hand, during the reciprocating rotation operation of the motors 30a and 30b, as shown on the left side of FIG. 7, the attachment position of the member 30d with respect to the rotation shaft 30c is shifted from the reference line.Center positionIs changed, the center position of the swing of the seat 1 is shifted from the neutral position as shown on the right side of FIG. In other words, for reciprocating rotational movement around the front-rear axis or the left-right axisaboutIf it says, it will rock | fluctuate with a right-and-left inclination or a front-back inclination. For example, if a tilt is given back and forth, a person sitting on the seat 1 can feel as if they are going up or down a hill, and if a tilt is given to the left or right, it can be moved to the right or left. You will get the feeling of turning. By adopting such a change in inclination, it is possible to give a movement that does not bore the user. The swing pattern of the seat 1 can also be changed by changing the speed of the motors 30a and 30b during the reciprocating rotation operation.
[0025]
In this embodiment, in order to control the swing pattern of the seat 1 so as to simulate the regular foot, the fast walking, and the running of the horse, the drive units 3a and 3b (that is, the rotation of the motors 30a and 30b) are as follows. To control. First, considering the regular foot of the horse, the linear reciprocation in the front-rear direction is as shown in (1) in FIG. It becomes like ▼. From these relationships, it can be seen that the rectilinear reciprocating movement in the front-rear direction and the reciprocating rotational movement about the left-right axis are almost half of the period of the reciprocating rotation around the front-rear axis. Therefore, the motor 30a performs the rotational reciprocation around the front and rear axes, and the motor 30b performs the linear reciprocation in the front and rear direction and the rotation reciprocation around the left and right axes. If set, the swing pattern of the seat 1 can be a pattern simulating a regular foot. Here, the phase difference between the reciprocating movements also has a substantially constant relationship. Therefore, if the two motors 30a and 30b (that is, the drive units 3a and 3b) are controlled by giving a predetermined phase difference, the horse's constant movement You can simulate a gait.
[0026]
On the other hand, considering fast walking, the linear reciprocating movement in the front-rear direction is as shown in (1) in FIG. become. That is, even in rapid walking, the linearly reciprocating movement in the front-rear direction and the rotational reciprocating movement around the left-right axis are almost half of the period of the rotational reciprocation around the front-rear axis. Therefore, if the ratio of the cycle of rotational reciprocation around the front-rear axis and the period of rectilinear reciprocation in the front-rear direction and rotation reciprocation around the left-right axis is set to 2: 1, the swing pattern of the seat 1 is changed. It becomes possible to make a pattern simulating rapid walking. Here, when comparing regular walking and rapid walking, there is no significant difference in the phase difference between the linear reciprocating movement in the front-rear direction and the rotational reciprocating movement around the left and right axes. There is a large shift in the phase difference from the movement. Therefore, by adjusting the phase difference between the two motors 30a and 30b (that is, the drive units 3a and 3b), it is possible to distinguish the walking style from normal walking and fast walking.
[0027]
As for the driving, the linear reciprocation in the front-rear direction is as shown in (1) in FIG. . In other words, in the driving, the rotation reciprocating movement about the front and rear axis, the rectilinear reciprocating movement in the front and rear direction, and the rotating reciprocating movement about the left and right axis are substantially equal. Therefore, if the ratio of the cycle of rotational reciprocation around the front-rear axis and the period of rectilinear reciprocation in the front-rear direction and rotation reciprocation around the left-right axis is set to 1: 1, the swing pattern of the seat 1 can be changed. It becomes possible to make a pattern simulating a run. Also in this case, by adjusting the phase difference of the motors 30a and 30b (that is, the drive units 3a and 3b) so as to give an appropriate phase difference for each reciprocating movement, it becomes possible to simulate the running gait. .
[0028]
  In these various swing patterns, the amplitude change accompanying the reciprocating rotation operation of the motors 30a and 30b described above,Center positionBy giving this change together, the seat 1 can be given a complicated swing pattern, and the seat 1 can be swung so as not to get tired of the user.
[0029]
By the way, when the swing pattern of the seat 1 is changed, a transition period for shifting from the swing pattern before the change to the swing pattern after the change is provided. That is, while the cycle and phase difference change before and after the change of the swing pattern, the drive device 3 can only change the position continuously, so the position of the drive device 3 is adjusted during the transition period. is there. There are the following three types of control methods for the motors 30a and 30b for changing the swing pattern during the transition period.
[0030]
In the first method, as shown in FIG. 11, both the motors 30a and 30b are temporarily stopped from the state where the motors 30a and 30b are controlled so that the swing pattern P1 is obtained before the transition period Ts. Here, after the predetermined stop period Ta has elapsed, the drive of the drive unit 3a having the longer cycle in the swing pattern P2 is resumed, and the stop position of the drive unit 3b in the swing pattern P1 is determined as the swing pattern P2. After waiting for the phase adjustment period Tb until the position corresponding to the phase difference (phase relationship) with respect to the driving unit 3a is reached, the driving of the driving unit 3b is resumed. By such control, it is possible to shift from the swing pattern P1 to the swing pattern P2.
[0031]
In the second method, the stop period Ta is omitted from the first method. As shown in FIG. 12, the transition period Ts coincides with the phase adjustment period Tb. That is, only the drive unit 3b having the shorter cycle after the change is stopped among the drive units 3a and 3b, and the drive is performed when the stop position reaches a position corresponding to the phase difference with respect to the drive unit 3a in the swing pattern P2. The driving of the unit 3b is resumed. If such control is performed, since one drive part 3a is driven also in the transition period Ts, the seat 1 continues to swing.
[0032]
As shown in FIG. 13, the third method does not stop the driving unit 3b even in the phase adjustment period Tb in the second method, and continues to swing the seat 1 at an appropriate cycle in the transition period Ts. The swing patterns P1 and P2 are shifted. Thus, by not stopping the driving units 3a and 3b even during the transition period Ts, the swing patterns P1 and P2 can be smoothly transitioned so as not to cause a sense of incongruity.
[0033]
Note that the data input unit 6 has a function as parameter input means for instructing the swing pattern of the seat 1 and the operation during the transition period when changing the swing pattern. The swing pattern can be controlled by designating the rotation speed of the motor 30a, the rotation ratio (the rotation speed of the motor 30b / the rotation speed of the motor 30a), and the phase difference. The operation in the transition period requires the time to stop the drive unit 3b or change the cycle of the drive unit 3b (stop time / change time), that is, the above-described phase adjustment period Tb. Further, if the period of the drive unit 3b is to be changed, it is necessary to specify the number of rotations of the motor 30b in the phase adjustment period Tb.
[0034]
Therefore, as shown in FIG. 14, the data input unit 6 includes a swing parameter (rotation speed, rotation ratio, phase difference) for determining a swing pattern and a transition period when changing the swing pattern of the seat 1. Parameter input means is provided that enables input of change parameters (stop time / change time and rotation speed) that determine the operation of the drive units 3a and 3b. The parameter input means is realized by a combination of display on the display screen of the computer device and a keyboard or mouse.
[0035]
In FIG. 14, a start button SW1 and a stop button SW2 are commands for starting and stopping driving of the driving device 3, and correspond to the rotation speed, rotation ratio, phase difference, stop, change time, and change rotation speed, respectively. If a numerical value is appropriately input in the fields F1 to F5 and the start button SW1 is selected and operated, the driving device 3 is driven based on the input data. That is, if data corresponding to any one of regular walking, fast walking, and driving of a horse's gait is input to the fields F1 to F3, the seat 1 has a swing pattern that simulates either regular walking, fast walking, or driving. Can be swung.
[0036]
Further, in the case of temporarily stopping as in the first method described above during the transition period, after the driving device 3 is stopped by the stop button SW2, the data of the next swing pattern is input to the fields F1 to F3. The drive may be resumed by the start button SW1. When only one drive source 30b is stopped as in the second method, a required time is input in the stop / change time field F4 and 0 is input in the change rotation speed field F5, and then the change is started. The button SW3 may be selected and operated. When the rotational speed is changed without stopping one drive source 30b as in the third method, the required time is input to the stop / change time field F4 and the required speed is input to the changed rotational speed field F5. After inputting the rotation speed, the change start button SW3 is selected and operated.
[0037]
  As described above, by inputting appropriate numerical values to the fields F1 to F5 and selecting the buttons SW1 to SW3, the swing pattern of the seat 1 can be changed as appropriate, and the monotonousness of the swing pattern can be changed. Can be relaxed. Although not shown, the rotation angle range when the motors 30a and 30b are reciprocally rotated andCenter positionCan also be set in the data input unit 6.
[0038]
【The invention's effect】
  The invention of claim 1 is a seat on which a person sits;Move the seat back and forth in a straight line and move the seat back and forth around the left and right axis.A first drive unit;Move the seat back and forth around the axisA second drive unit andAs the swing of the seat, the phase relationship of the first and second drive units can be adjusted so that the swing that simulates the walking of the horse's regular foot and fast walking can be selected, and the swing of the seat The phase relationship between the first and second drive units and the ratio of the period of reciprocating movement by the first and second drive units can be adjusted so that the swing that simulates the horse's running gait can be selected. Drive control unitIs,Since there are three types of seat movements,Compare with the case where 6 types of operation are possible.And structureThere is an advantage that the composition becomes simple. Moreover, although the movement is limited to three types, the type of movement is a combination of linear reciprocating movement in the front-rear direction, rotational reciprocating movement around the front-rear axis, and rotational reciprocating movement around the left-right axis. When used for training (balance maintenance training, back pain prevention training), an effect equivalent to that of a device capable of six types of operations can be obtained. That is, the three types of operations described above can be realized using two drive units.
[0039]
Moreover,By adjusting the phase relationship by controlling the two drive units separately according to instructions from the drive control unit, there is an advantage that it is possible to select and simulate from the gait of the horse's regular foot and fast walking.
[0040]
in addition,Horse walkingLikeSince it can be imitated, there is an advantage that it is possible to simulate three types of gait, normal walking, fast walking, and driving, which are all gait considered necessary for balance training.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the drive control unit sets the cycle ratio of the first drive unit and the second drive unit to 1: 2 for normal walking and fast walking, and runs Then, the ratio of the period between the first drive unit and the second drive unit is set to 1: 1, and the first drive unit and the second drive are performed without changing the cycle ratio between normal walking and fast walking. What is necessary is just to give and control by giving a predetermined phase difference to a part, and what is necessary is just to adjust the phase difference of a 1st drive part and a 2nd drive part by the ratio of a period different from normal walking and fast walking in driving.
In the invention of claim 3, in the invention of claim 1 or claim 2, the seat is formed so that a person sits in a straddling manner, and can realize the same operation as a state of riding on a horse. .
[0041]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the drive control unit temporarily stops the operations of the first and second drive units during a transition period in which the swing pattern of the seat is changed. After that, the driving is resumed, and when the swing pattern of the seat is changed, the swing is temporarily stopped. Therefore, the change of the swing pattern can be notified to the user, and the swing pattern suddenly changes. By changing, there is an advantage that the possibility that the user falls from the seat can be reduced.
[0042]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the drive control unit swings one of the first and second drive units during a transition period in which the swing pattern of the seat is changed. It is temporarily stopped until the phase relationship after the change of the movement pattern is obtained, and then the drive is resumed so that the changed swing pattern can be obtained. In the transition period in which the swing pattern of the seat is changed Since one drive part is operating, there is an advantage that the swing pattern can be changed while the swing of the seat is continued.
[0043]
According to a sixth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the present invention, in the transition period in which the drive control unit changes the swing pattern of the seat, one of the first and second drive units is turned on. Change the cycle of the reciprocating motion until the phase relationship after changing the swing pattern is obtained, and then drive to obtain the changed swing pattern, and change the swing pattern of the seat Since both drive units are operating during the period, there is an advantage that the swing pattern can be smoothly changed during the transition period while the seat swings continuously.
[0044]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first to sixth aspects of the present invention, the swing parameter for determining the seat swing pattern and the operation of the drive unit during the transition period when the seat swing pattern is changed are determined. Parameter input means for giving the change parameter to the drive control unit, the type of the swing pattern and the operation of the drive unit during the transition period for changing the swing pattern can be specified by the parameter input means. Therefore, there is an advantage that the swing of the seat can be changed according to individual differences, or the swing of the seat can be changed so as to reduce monotony.
[0045]
  The invention of claim 8 is the invention of claim 1.Or claim 3In the invention ofThe first drive unit includes a first drive source that is reciprocally rotated, the second drive unit includes a second drive source that is reciprocally rotated,The drive control unit includes first and second drivesSource timesBy controlling the rotation angle rangeThe seatThe amplitude of each reciprocating movement is adjusted, and the driving source is reciprocatingly rotated and the rotation angle range can be adjusted. There is an advantage that it is possible to generate.
[0046]
  The invention according to claim 9 is the invention according to claim 8, wherein the drive control unit is configured to perform reciprocal rotation operation of the first and second drive sources.Center positionCan be adjusted.Center positionBy appropriately setting, swinging with tilting forward and backward or left and right is possible, and an operation simulating turning up or down or turning left or right becomes possible. By providing such an inclination, there is an advantage that it is possible to change the swing pattern of the seat so as not to bore the user.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B show a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is an external perspective view, and FIG.
FIG. 2 is a side view of an essential part of the drive device used in the above.
FIG. 3 is a plan view of the driving device used in the above.
FIG. 4 is a front view of the driving device used in the above.
FIG. 5 is a main part block diagram of the above.
FIG. 6 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the above.
FIG. 8 is a diagram showing a rocking pattern in a regular foot of a horse.
FIG. 9 is a view showing a swing pattern in a fast walking of a horse.
FIG. 10 is a diagram showing a rocking pattern in horse running.
FIG. 11 is an operation explanatory diagram showing a control example of the transition period same as above.
FIG. 12 is an operation explanatory diagram showing another control example of the transition period same as above.
FIG. 13 is an operation explanatory diagram showing still another control example of the above transition period.
FIG. 14 is a diagram showing an example of parameter input means used in the above.
[Explanation of symbols]
1 seat
2 base
3 Drive unit
3a, 3b drive unit
4a, 4b Motor drive unit
5 Operation control unit
6 Data input part
30b, 30a motor

Claims

A seat on which a person is seated, a first drive unit that moves the seat back and forth in a straight line and rotates the seat back and forth around a left and right axis, and a second drive unit that moves the seat back and forth around a back and forth axis And the phase relationship of the first and second drive units can be adjusted so that the swing of the seat can be selected as a swing simulating the normal foot and the fast walking of the horse, and the swing of the seat Adjusting the phase relationship between the first and second drive units and the ratio of the period of reciprocating movement by the first and second drive units so that the swing simulating the running of the horse can be selected. A balance training apparatus comprising a drive control unit that is enabled .

The drive control unit sets the ratio of the cycle of the first drive unit and the second drive unit to 1: 2 for normal walking and fast walking, and between the first drive unit and the second drive unit for driving. The balance training apparatus according to claim 1, wherein the cycle ratio is 1: 1 .

The balance training device according to claim 1, wherein the seat is formed so that a person sits in a straddling manner .

The drive control unit temporarily stops the operation of the first and second drive units during a transition period in which the swing pattern of the seat is changed, and then restarts the drive. 4. The balance training apparatus according to any one of 3 above.

The drive control unit temporarily stops one of the first and second drive units until the phase relationship after the change of the swing pattern is obtained during the transition period in which the swing pattern of the seat is changed, and then The balance training apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the driving is resumed so that the changed swing pattern is obtained.

The drive control unit reciprocates the cycle of one of the first and second drive units until the phase relationship after the change of the swing pattern is obtained during the transition period in which the swing pattern of the seat is changed. The balance training apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the balance training apparatus is driven so as to obtain a changed swing pattern.

A parameter input means for providing the drive control unit with a swing parameter for determining a swing pattern of the seat and a change parameter for determining an operation of the drive unit during a transition period when changing the swing pattern of the seat; The balance training apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the balance training apparatus is characterized.

The first drive unit includes a first drive source that is operated in a reciprocating manner, the second drive unit includes a second drive source that is operated in a reciprocating manner, and the drive control unit includes the first and second drive units. balance exercise device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that adjusting the amplitude of each reciprocal movement of the seat by controlling the rotation angle range of the drive source.

The balance training apparatus according to claim 6, wherein the drive control unit is capable of adjusting a center position of the reciprocating rotation operation of the first and second drive sources.