JP4270113B2 - 揺動型運動装置 - Google Patents

Description

本発明は、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置に関する。

上記のように、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置は、子供から老人まで利用可能な手軽な運動器具として、当初のリハビリ目的の医療施設から、一般家庭へと普及してきている。そのような揺動型運動装置の典型的な従来技術としては、たとえば特許文献１〜４がある。

特許文献１は、６軸パラレルメカニズムなどを用いて、一連の滑らかな揺動パターンを実現するようにした腰痛予防訓練装置である。

また、特許文献２は、１モータとリンクとで、前後回転往復、左右回転動作を実現するようにしたバランス訓練装置である。

さらにまた、特許文献３は、筋電図やモーションキャプチャ技術によって運動を分析し、運動目的に適した揺動を実現するようにした運動分析方法および運動補助装置である。

また、特許文献４は、被訓練者が乗っている揺動型の乗り物の動きと表示器に表示される画像とを連動させることで、訓練の動機付けを行う運動機能賦活方法および運動機能賦活装置であり、被訓練者の生理情報や加速度情報をセンシングするアイデアがごく簡単に記述されている。
特許第３３９４８９０号公報 特開２００１−２８６５７８号公報 特開平１１−１５５８３６号公報 特開平１０−１２７７１３号公報

一般に、揺動型運動装置では、装置に騎乗している使用者の姿勢によって、期待される運動効果の種類や質に違いが生じる。効果の高い運動を確実に行うためには、使用者の姿勢（一般には揺動する身体各部の運動状態を指す。以下、「運動姿勢」と記す）を、所定の運動姿勢に誘導したり、使用者の姿勢に応じて適切な揺動刺激を都度提供する必要がある。

そこで、上述の各従来技術の中で、そのような効果が最も期待できる特許文献３では、ビデオカメラや磁気計測装置を用いて使用者の運動姿勢を分析し、揺動パターンを決定する技術について簡単に開示されている。しかしながら、複雑で大掛かりなモーションキャプチャシステムを利用せねばならず、一般消費者向けには適していないという問題がある。

本発明の目的は、簡単な構成で、使用者に効果の高い運動を確実に行わせることができる揺動型運動装置を提供することである。

本発明の揺動型運動装置は、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置において、前記座部に着座した使用者の運動姿勢を検出する力学センサと、前記力学センサで得られた情報に基づく内容の報知を使用者に行う報知手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置において、座部に着座した使用者の運動姿勢を力学センサ（体重のかかり方を見るエリア分割された圧力センサ等）で検出し、その検出された情報に応じて、報知手段が対応する内容の報知を使用者に行う。

したがって、使用者に、その運動姿勢を、ディスプレイやＬＥＤなどで視覚的に表示したり、音声や報知音などで聴覚的に伝えたり、振動や冷温感などで体感覚的に伝えたりすることでフィードバックし、所望の運動効果を得られるように騎乗姿勢の変更を促すことができる。これによって、力学センサという簡単なセンシング手段で、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、本発明の揺動型運動装置は、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置において、前記座部に着座した使用者の運動姿勢を検出する力学センサと、前記力学センサで得られた情報に応じて、前記座部を駆動する駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置において、座部に着座した使用者の運動姿勢を力学センサで検出し、その検出された情報に応じて、制御手段が座部を駆動する駆動手段を制御する。

したがって、使用者の運動姿勢に応じて、制御手段が駆動手段の動作をフィードバック制御し、適切な揺動刺激を都度提供することで、力学センサという簡単なセンシング手段で、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

さらにまた、本発明の揺動型運動装置では、前記力学センサは、座部上に着座した使用者による座部上の圧分布を計測する第１の圧力センサ、使用者の腰背部が接する部位にかかる力を計測する第２の圧力センサ、使用者の内股が接する部位にかかる力を計測する第３の圧力センサ、使用者の足裏が接する部位にかかる力を計測する第４の圧力センサ、使用者の手腕部が接する部位にかかる力を計測する第５の圧力センサ、使用者の重心位置を計測する重心計測センサの少なくとも１つであることを特徴とする。

上記の構成によれば、前記力学センサが第１の圧力センサの場合、座部上の圧分布から、着座した使用者の着座位置（前後・左右）、その時間変化、座部への荷重の時間変化、などを知ることができる。

前記力学センサが第２の圧力センサの場合、座部に着座した使用者の腰背部が接する部位にかかる力を計測することで、使用者が、座部にどの程度の荷重をかけて騎乗しているのかを知ることができる。座部への荷重が少ないということは、脚に荷重をかける姿勢（座位→立位）と判断できる。

前記力学センサが第３の圧力センサの場合、座部に着座した使用者の内股が接する「あおり」と呼ばれる部位にかかる力を計測することで、使用者が、内股にどの程度の荷重をかけて騎乗しているのかを知ることができる。股関節の内転・外転筋力の強化が目的であれば、内股に力を入れるべきであるが、膝伸展筋力の強化が目的であれば、必ずしも必須でない。

前記力学センサが第４の圧力センサの場合、座部に着座した使用者の足裏が接する「あぶみ」と呼ばれる部位にかかる力を計測することで、使用者が、足部・脚部に力を入れて騎乗しているかどうかを知ることができる。膝伸展筋力の強化が目的であれば、脚部に力を入れる姿勢がひとつの目安になる。

前記力学センサが第５の圧力センサの場合、座部に着座した使用者の手腕部が接する「たずな」「持ち手」「ハンドル」「アームレスト」と呼ばれる部位にかかる力を計測することで、使用者が、手に力を入れたり、腕で体重を支えて騎乗しているかどうかを知ることができる。バランス力の強化が目的であれば、手に力を入れたり、腕で体重を支える姿勢は逆効果である。

前記力学センサが重心（動揺）計測センサの場合、座部に着座した使用者の重心位置を正確に知ることができる。また、騎乗中の重心の揺れ具合、騎乗者の体重も同時に知ることができる。重心の揺れ具合からは、騎乗者の乗り方（揺動刺激への反応の仕方）の情報も知ることができる。たとえば、揺動に対して不慣れな騎乗者では重心動揺パターンが乱れたりする。

これらのセンサの少なくとも１つから前記力学センサを構成することで、このセンサ情報に基づいて、報知手段を用いて利用者に姿勢の修正を促したり、制御手段を用いて揺動パターン（揺動の強さなどを含む）を変化させたりすることで、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、前記力学センサを複数種類用いる場合、たとえば使用者の着座位置と、たずなと、あぶみとに圧力センサを配置すると、使用者が、腰と手と足とにそれぞれどれように荷重を配分して騎乗しているのかを正確に知ることができる。これらのセンサ情報に基づくと、最適な姿勢をとるために、より詳細な情報を提供でき、また複雑な運動動作を提供することも容易になる。たとえば、身体荷重を右足→腰→左足→腰とリズムに合わせて移動しながら揺動運動を楽しむようなことが可能になり、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、本発明の揺動型運動装置は、揺動運動終了時に、前記座部を駆動する駆動手段を制御して、前記座部を原点（初期位置）に復帰させる原点復帰手段をさらに備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、原点復帰手段は、揺動運動終了時に、前記座部を駆動する駆動手段を制御して、座部を原点（初期位置（イニシャルポジション）、ホームポジション）に復帰させ、電源を遮断する。

したがって、次回の使用時に、原点での状態とは異なる角度に傾斜したままの座部に使用者が座ってしまうことで騎乗姿勢が悪くなるといった問題をなくすことができ、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

本発明の揺動型運動装置は、以上のように、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置において、座部に着座した使用者の運動姿勢を力学センサで検出し、その検出された情報に応じて、報知手段が対応する内容の報知を使用者に行う。

それゆえ、使用者に、その運動姿勢をフィードバックし、所望の運動効果を得られるように騎乗姿勢の変更を促すことができる。これによって、力学センサという簡単なセンシング手段で、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、本発明の揺動型運動装置は、以上のように、使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に乗馬を模した運動負荷を付与する揺動型運動装置において、座部に着座した使用者の運動姿勢を力学センサで検出し、その検出された情報に応じて、制御手段が座部を駆動する駆動手段を制御する。

それゆえ、使用者の運動姿勢に応じて、制御手段が駆動手段の動作をフィードバック制御し、適切な揺動刺激を都度提供することで、力学センサという簡単なセンシング手段で、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の第１の形態に係る揺動型運動装置１の全体構成を示す側断面図である。この揺動型運動装置１は、大略的に、馬の背や鞍を模した形状で使用者が着座する座部２と、前記座部２内に設けられ、座部２を揺動させる駆動手段である駆動装置３と、前記座部２および駆動装置３を支える脚部５０とを備えて構成される。

図２は前記駆動装置３を拡大して示す側面図であり、図３はその平面図であり、図４はその背面図である。図１、図２および図４において、該駆動装置３が揺動した状態を仮想線で示す。座部２が取付けられる台座４は、左右を一対とする連結リンク５を介して可動架台６に前後に揺動可能に支持され、可動架台６はベース８に左右に揺動可能に支持されているとともに、台座４と可動架台６との間には駆動部１３が収納されている。前記連結リンク５は、前リンク５ａと、後リンク５ｂとから成る。前リンク５ａの上端部は、台座４の前端部に設けた上軸ピン４ａに軸着され、前リンク５ａの下端部は可動架台６の側板１６の前端部に設けた下軸ピン７ａに軸着されている。また、後リンク５ｂの上端部は台座４の後端部に設けた上軸ピン４ｂに軸着され、後リンク５ｂの下端部は可動架台６の側板１６の後端部に設けた下軸ピン７ｂに軸着されている。前後の各下軸ピン７ａ，７ｂは、連結リンク５を左右方向Ｙの軸線回りに回動可能に支持する左右軸７を構成しており、これによって、台座４は左右軸７回りに図２の矢印Ｍで示す前後方向に往復回転移動可能となっている。

前記ベース８の前後方向Ｘの両端部には、図２および図４に示すように、軸支板２４がそれぞれ立設され、可動架台６の前後方向Ｘの両端部には前記軸支板２４と対向する連結板２５がそれぞれ垂設され、軸支板２４に対して連結板２５が前後軸９によって回動可能に連結されている。前後軸９はベース８の中央部の前後２箇所に配置されて可動架台６を前後軸９回りに回動可能に支持するものであり、これによって台座４は前後軸９回りに図４の矢印Ｎで示す左右方向に回転往復移動可能となっている。

一方、駆動部１３は、単体のモータ１０と、モータ１０の出力回転軸１２の回転力を台座４の前後方向Ｘの往復直進移動、左右軸７回りの回転往復移動、前後軸９回りの回転往復移動にそれぞれ変換して、これら３動作を組合わせて座部２を駆動可能とする２つの駆動部１３ａ，１３ｂとを備えている。本例のモータ１０はベース８上に縦据え置きされ、出力回転軸１２の突出方向は上向きとされる。

前記第１駆動部１３ａは、前後方向Ｘの往復直進移動および左右軸７回りの回転往復移動用であり、前記第２駆動部１３ｂは、前後軸９回りの回転往復移動用である。第１駆動部１３ａは、図２および図３で示すように、前記出力回転軸１２にモータギア１１および第１ギア１４を介して連結される第１シャフト１７と、第１シャフト１７の一端部に偏心して連結される偏心クランク１９と、一端部が偏心クランク１９に連結され、他端部が前リンク５ａに設けた軸ピン５ｃに軸着されるアームリンク２０とから成る。第１シャフト１７の両端部は台座４側にそれぞれ回動可能に支持されており、偏心クランク１９が第１シャフト１７に対して偏心円運動を行うことによって、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前後方向Ｘに往復移動し、これによって連結リンク５に連結されている台座４、すなわち座部２が図１および図２の矢印Ｍで示す方向に揺動可能となっている。

また、第２駆動部１３ｂは、図３および図４で示すように、前記第１シャフト１７の連動ギア２２と第２ギア１５を介して連結された第２シャフト１８と、一端部が第２シャフト１８の一端部に偏心して連結され、他端部がベース８に回動可能に連結される偏心ロッド２１とを備えて構成される。第２シャフト１８の両端部は台座４側に回動可能に支持されている。偏心ロッド２１は、台座４の左側或いは右側のいずれか一方に配置され（図３および図４では右側）、偏心ロッド２１の上端部２１ａが図４に示す軸ピン２９により第２シャフト１８の一端部に対して偏心して連結され、偏心ロッド２１の下端部２１ｂはベース８に固定したＬ形連結金具２７に対して軸ピン２８により回動可能に連結されている。したがって、第２シャフト１８の回転によって、偏心ロッド２１の上端部が偏心円運動を行うことで、台座４、すなわち座部２が図４の矢印Ｎで示すように、前後軸９回りの回転往復移動可能となっている。

上記構成によれば、モータ１０の一方向に突出する出力回転軸１２が回転すると、モータギア１１と第１ギア１４との噛み合いによって第１シャフト１７が回転すると同時に、第１シャフト１７の連動ギア２２と第２ギア１５との噛み合いによって第２シャフト１８が回転する。第１シャフト１７が回転すると該第１シャフト１７の一端部に連結された偏心クランク１９が偏心円運動を行ない、アームリンク２０を介して前リンク５ａが前側の左右軸７ａを中心に前後方向Ｘに回動する。このとき後リンク５ｂが協働して後側の左右軸７ｂ回りに回動することから、台座４、すなわち座部２は前後方向Ｘに往復移動および揺動する。一方、第２シャフト１８の回転によって、偏心ロッド２１の上端部が偏心円運動を行い、台座４、すなわち座部２は前後軸９回りに回転往復移動する。

このようにして、使用者が座部２に着座した状態で、座部２は図５に示す前後方向Ｘ、左右方向Ｙ、上下方向Ｚへの運動、およびθＸ方向、θＹ方向、θＺ方向の揺動を行うことから、身体のバランス機能や運動機能を訓練することができる。しかも、１個のモータ１０を用いて３動作を行うことができるので、モータ１０の数が減り、モータの制御が簡単になるとともに、低コスト化およびコンパクト化を図ることができる。さらに、モータ１０の出力回転軸１２は一方向に突出していればよく、２方向に突出させる場合には横置きとなるのに対して、縦置きが可能となり、これによって該モータ１０を含む駆動装置３全体の設置スペースを狭めてコンパクト化を図ることができ、駆動装置３を座部２内部に格納して、乗馬を模した狙い通りの動作を忠実に再現することが可能になる。

上述のように構成される揺動型運動装置１において、注目すべきは、本発明の実施の第１の形態では、図６で示すように、座部２には、第１の圧力センサである圧力分布センサ５２が設置されていることである。図６（ａ）は、挫部２の側面図であり、図６（ｂ）は、その挫部２上に敷設される圧力分布センサ５２の展開図である。この圧力分布センサ５２は、使用者の着座位置を、たとえば田の字状の４つにエリア分割された圧力センサＳ１〜Ｓ４から成り、着座した使用者の座部２上の圧分布（体重のかかり方）を計測する。そして、その座部２上の圧分布の計測結果を演算処理することで、着座した使用者の着座位置（前後・左右）、その時間変化、座部２への荷重の時間変化、などを知ることができる。

図７は、上述のように構成される揺動型運動装置１の電気的構成を示すブロック図である。前記圧力分布センサ５２による前記エリア分割された各圧力センサからの出力は、演算部６１に入力され、座部２に着座した使用者の運動姿勢が検出される。具体的には、前記座部２に設けた圧力分布センサ５２の場合、使用者の着座位置（前後・左右）、その時間変化、座部２への荷重の時間変化が算出される。その情報は、制御部６２に入力され、この制御部６２は、対応した制御出力を出力する。

具体的には、前記運動姿勢をディスプレイ６３やＬＥＤなどで、たとえば参照符号６４で示すように視覚的に表示させる。図７では、人体の主要な間接を点で示し、それらの間を直線で結んだモデルの側面視を示している。また、スピーカ６５から、良い姿勢状態であれば音楽を流し、危険な姿勢または運動効果の低い姿勢であれば、参照符号６６で示すように警告音や音声などで聴覚的に表示させる。さらにまた、バイブレータなどの振動装置６７によって、危険な姿勢または運動効果の低い姿勢のときには座部２を振動させるなどして体感覚的に表示させる。このようにして、圧力分布センサ５２という簡単なセンシング手段を用いて、ディスプレイ６３、スピーカ６５および振動装置６７などの報知手段を制御し、たとえば右へ偏って乗っていた場合は、各報知手段で多少左に乗るよう促すように、使用者に騎乗姿勢の変更を促すことで、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、制御手段である前記制御部６２は、前記演算部６１で求められた使用者の運動姿勢に対応した制御出力を、揺動装置駆動部６８および傾斜装置駆動部６９に与える。前記揺動装置駆動部６８は前記駆動装置３における揺動装置７０部分を駆動し、傾斜装置駆動部６９は前記駆動装置３における傾斜装置７１部分を駆動する。このようにして、圧力分布センサ５２という簡単なセンシング手段を用いて、制御部６２が揺動装置駆動部６８および傾斜装置駆動部６９などの駆動手段を制御し、たとえば右へ偏って乗っていた場合は、各駆動手段で座部２を左に傾けるなどして、理想的な騎乗位置に正し易いようにすることで、効果の高い運動を行わせることができる。

なお、前記報知手段および駆動手段は、その一方だけが用いられても、またその一部だけが用いられてもよく、さらにまた上記以外の他の具体的な装置で構成されてもよい。

［実施の形態２］
図８は、本発明の実施の第２の形態に係る揺動型運動装置８１の全体構成を示す側断面図である。この揺動型運動装置８１は、上述の揺動型運動装置１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。注目すべきは、この揺動型運動装置８１では、前記圧力分布センサ５２に代えて、座部２の内側に、第２の圧力センサである荷重センサ８２が設置されていることである。図８では、荷重センサ８２は、座部２の内側の前記駆動装置３における台座４上に、後傾するように初期傾斜（オフセット）を与える挿入部材８３が介在され、その挿入部材８３上に固定される台座８４上に設置されている。したがって、この荷重センサ８２は、座部２に着座した使用者の腰背部が接する部位にかかる力を計測する。

その計測結果は、前記図７と同様の構成で演算処理され、使用者が、座部２にどの程度の荷重をかけて騎乗しているのかを知ることができる。座部２への荷重が少ないということは、脚（図示していないが、あぶみ）に荷重をかける姿勢（座位→立位）と判断できる。この計測結果に基づいて、上述の報知手段を用いて使用者に姿勢の修正を促したり、駆動手段を用いて揺動パターンを変化させたりすることで、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

［実施の形態３］
図９は、本発明の実施の第３の形態に係る揺動型運動装置９１の概略的構成を示す側面図である。この揺動型運動装置９１は、上述の揺動型運動装置１に類似している。注目すべきは、この揺動型運動装置９１では、前記圧力分布センサ５２に代えて、座部２の両側部に、第３の圧力センサである圧力センサ９２が設けられていることである。この圧力センサ９２は、着座した使用者１００の内股１０１が接する「あおり」と呼ばれる部位にかかる力を計測する。

その計測結果は、前記図７と同様の構成で演算処理され、使用者１００が、どの程度内腿１０１に力を入れて騎乗しているのかを知ることができる。たとえば、股関節の内転・外転筋力の強化が目的であれば、内股１０１に力を入れるべきであり、圧力センサ９２で感知した力が弱い場合には、内腿を締めるよう促したりすることで、効果を高めることができる。これに対して、膝１０２の伸展筋力の強化が目的であれば、必ずしも内股１０１に力を入れることは必須でない。この計測結果に基づいて、報知手段を用いて使用者１００に姿勢の修正を促したり、駆動手段を用いて揺動パターンを変化させたりすることで、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

［実施の形態４］
図１０は、本発明の実施の第４の形態に係る揺動型運動装置１１１の概略的構成を示す側面図である。この揺動型運動装置１１１は、上述の揺動型運動装置１に類似している。注目すべきは、この揺動型運動装置１１１では、前記圧力分布センサ５２に代えて、着座した使用者１００の足裏１０３が接するあぶみ１１３にかかる力を計測する第４の圧力センサである圧力センサ１１２が設けられていることである。

その計測結果は、前記図７と同様の構成で演算処理され、使用者１００が、脚部１０４に力を入れて騎乗しているかどうかを知ることができる。膝１０２の伸展筋力の強化が目的であれば、脚部１０４に力を入れる姿勢がひとつの目安になる。この場合、図１０（ａ）のように脚１０５を後に引いて乗るよりは、図１０（ｂ）のように脚１０５を前に突っ張って乗った（あぶみ１１３をしっかり踏む）方が効果が高い。その際、図１０（ａ）と図１０（ｂ）との乗り方では、あぶみ１１３に設置した圧力センサ１１２にかかる力は、図１０（ｂ）の方が高くなる。したがって、圧力センサ１１２が感知した力が低いようであれば、報知手段を用いて使用者１００に姿勢の修正を促したり、駆動手段を用いて揺動パターンを変化させたりすることで、図１０（ｂ）の乗り方をし易くすることができる。こうして、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

［実施の形態５］
図１１は、本発明の実施の第５の形態に係る揺動型運動装置１２１の概略的構成を示す側面図である。この揺動型運動装置１２１は、上述の揺動型運動装置１，１１１に類似している。注目すべきは、この揺動型運動装置１２１では、着座した使用者１００の手腕部が接する部位１２３にかかる力を計測する第５の圧力センサである圧力センサ１２２が設けられていることである。前記部位１２３は、具体的には、「たずな」「持ち手」「ハンドル」「アームレスト」と呼ばれ、以下たずなと称する。

前記圧力センサ１２２は、前記たずな１２３の基底部１２３ａに設けられる歪センサ１２２ａであれば、たずな１２３の引っ張り力を計測することができる。また、持ち手１２３ｂの基端部に設けられる歪センサ１２２ｂであっても、たずな１２３の引っ張り力を計測することができる。さらにまた、前記持ち手１２３ｂに設けられる圧力センサであれば、握力（把持力）を計測することができる。

この圧力センサ１２２によって、使用者１００が、手１０６ａに力を入れたり、腕１０６ｂで体重を支えて騎乗しているかどうかを知ることができる。バランス力の強化が目的であれば、手１０６ａに力を入れたり、図１１（ａ）で示すように腕１０６ｂで体重を支える姿勢は逆効果である。この計測結果に基づいて、報知手段を用いて使用者１００に姿勢の修正を促したり、駆動手段を用いて揺動パターンを変化させたりすることで、図１１（ｂ）で示すような正しい姿勢に導き、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

［実施の形態６］
図１２は、本発明の実施の第６の形態に係る揺動型運動装置１３１の概略的構成を示す側面図である。この図１２では、前記座部２を取外して示している。注目すべきは、この揺動型運動装置１３１では、脚部５０の下方に、着座した使用者の重心位置を計測する重心計測センサであるロードセル（荷重変換器）１３２，１３３を配置していることである。前方ロードセル１３２の出力をｆ１、後方ロードセル１３３の出力をｆ２とし、ロードセル１３２，１３３間の距離をＡとしたときに、力学のつりあいの式から、前後方向の重心位置Ｘを、
Ｘ＝ｆ２／（ｆ１＋ｆ２）×Ａ
から求めることができる。左右方向も同様の式で重心位置を求めることができる。

このようにして、重心（動揺）計測センサによって、座部２に着座した使用者の重心位置を正確に知ることができる。図１３は、重心位置の動揺を計測した結果の一例を示す図である。この重心の揺れ具合からは、使用者の乗り方（揺動刺激への反応の仕方）の情報も知ることができる。たとえば、揺動に対して不慣れな使用者では重心動揺パターンが乱れたりする。この計測結果に基づいて、前記報知手段を用いて利用者に姿勢の修正を促したり、制御手段を用いて揺動パターン（揺動の強さなどを含む）を変化させたりすることで、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、騎乗中の重心の揺れ具合以外に、総てのロードセル１３２，１３３の計測結果を加算し、その騎乗後の値から騎乗前の値を減算することで、騎乗者の体重も同時に知ることができる。その体重変化を記憶しておくことで、痩身効果などを確認することができる。

［実施の形態７］
図１４および図１５は、本発明の実施の第７の形態に係る揺動型運動装置における前記駆動装置３部分を拡大して示す図である。注目すべきは、この揺動型運動装置では、駆動装置３において、前記前後軸９回りの回動角度、すなわち前記座部２を支持する台座４の左右方向の傾きを検出する原点センサ１５２；１５３，１５４が設けられていることである。図１４では、前記原点センサ１５２は、前記前後軸９回りの回動角度を検出する角度センサまたは傾斜センサである。また図１５では、前記原点センサ１５３，１５４は、座部２とは独立しているベース８の上面に配置され、その測距方向を前記台座４の裏面に向けて配置され、該台座４の裏面までの距離を測定する赤外線センサである。

これらの原点センサ１５２；１５３，１５４からの出力に応答して、前記制御部６２は、揺動運動終了時に、前記駆動装置３を制御して、前記座部２を原点（初期位置（イニシャルポジション）、ホームポジション）に復帰させた後、電源を遮断する。前記原点センサ１５２；１５３，１５４、制御部６２および駆動装置３は、原点復帰手段を構成する。

図１６は、左右に２つの前記原点センサ１５３，１５４を用いる場合の前記制御部６２の動作を説明するためのフローチャートである。２つの前記原点センサ１５３，１５４（Ａ，Ｂとする）からの出力を相互に比較し（Ｓ１１，Ｓ２１）、相互に等しくなるまで（座部２が水平になるまで）、前記駆動装置３におけるモータ１０を回転駆動する（Ｓ１２，Ｓ２２）。

したがって、次回の使用時に、原点での状態とは異なる角度に傾斜したままの座部に使用者が座ってしまうことで騎乗姿勢が悪くなるといった問題をなくすことができ、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

また、図１７で示すように、前記赤外線センサなどから成り、ベース８に対する台座４の前後方向の距離を測定する原点センサ１５５を設け、揺動運動終了時に、前記駆動装置３を制御して、前記座部２を前後方向の原点に復帰させておくようにしてもよい。

［実施の形態８］
図１８は、本発明の実施の第８の形態に係る揺動型運動装置における動作を説明するための図である。注目すべきは、この揺動型運動装置では、上述の力学センサを複数種類設けていることである。一例を挙げると、図１８では、前記座部２にかかる力を計測する荷重センサ８２および左右のあぶみ１１３ａ，１１３ｂにかかる荷重を計測する圧力センサ１１２が用いられる。この場合、使用者１００が、腰１０９と左右の足１０５ａ，１０５ｂとに、どのように荷重を配分して騎乗しているのかを正確に知ることができる。これらのセンサ情報に基づくと、最適な姿勢を取るためのより詳細な情報を提供でき、また複雑な運動動作を提供することも容易になる。

図１８の例では、装置の動きに合わせて、身体荷重を、左足→右足→両足（腰上げ）へと移動させて揺動運動を楽しませる場合に、期待されるセンサ出力の例を示している。そして、図１９には、使用者１００がその期待される動きを取るような、各センサの値のチェック結果に対する姿勢矯正指示動作の一例を示す。この図１９の動作では、姿勢矯正指示を音声などで伝え（Ｓ３１，Ｓ３４，Ｓ３７）、所定の荷重パタンになったことを判定すると（Ｓ３２，Ｓ３５，Ｓ３８）、姿勢ＯＫを報知している（Ｓ３３，Ｓ３６，Ｓ３９）。こうして、所定の荷重パタン（右足＋、左足―、腰＋）になるよう、リズムに合わせて揺動運動を楽しむようなことが可能になり、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

一般に、揺動型運動装置では、装置に騎乗している使用者の姿勢によって期待される運動効果の種類や質に違いが生じる。図２０および図２１は、揺動型運動装置における騎乗姿勢において、典型的な悪い姿勢と良い姿勢とをそれぞれ図示している。これらの図から理解できるように、騎乗による運動姿勢は、以下のような力学変数によって規定される。
・たずな１２３にかかる荷重、把持力
・座部２にかかる荷重やその分布
・内股１０１による鞍の締め付け力
・あぶみ１１３にかかる荷重、左右差
・膝１０２の伸展角度
・身体重心位置
これらの力学変数の１または複数を上述の各センサで測定し、使用者の姿勢に応じて、前記報知手段によって使用者を所定の運動姿勢に誘導し、あるいは前記駆動手段によって適切な揺動刺激を都度提供することで、効果の高い運動を確実に行わせることができる。

本発明の実施の第１の形態に係る揺動型運動装置の全体構成を示す側面図である。 図１で示す揺動型運動装置における駆動装置を拡大して示す側面図である。 図２の平面図である。 図２の背面図である。 座部の動きを説明するための図である。 本発明の実施の第１の形態の揺動型運動装置におけるセンサ取付け部を説明するための図である。 本発明の実施の一形態の揺動型運動装置の電気的構成を示すブロック図である。 本発明の実施の第２の形態に係る揺動型運動装置の全体構成を示す側断面図である。 本発明の実施の第３の形態に係る揺動型運動装置の概略的構成を示す側面図である。 本発明の実施の第４の形態に係る揺動型運動装置の概略的構成を示す側面図である。 本発明の実施の第５の形態に係る揺動型運動装置の概略的構成を示す側面図である。 本発明の実施の第６の形態に係る揺動型運動装置の概略的構成を示す側面図である。 座部に着座した使用者の重心位置の動揺を計測した結果の一例を示す図である。 本発明の実施の第７の形態に係る揺動型運動装置における駆動装置部分を拡大して示す図である。 本発明の実施の第７の形態に係る揺動型運動装置における駆動装置部分を拡大して示す図である。 図１５で示す揺動型運動装置による座部の原点復帰動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施の第７の形態に係る揺動型運動装置におけるセンサ取付けの他の例を示す図である。 本発明の実施の第８の形態に係る揺動型運動装置における動作を説明するための図である。 図１８で示す動作を使用者が取るような、各センサの値のチェック結果に対する姿勢矯正指示動作の一例を示すフローチャートである。 揺動型運動装置における騎乗姿勢の典型的な悪い姿勢を示す図である。 揺動型運動装置における騎乗姿勢の典型的な良い姿勢を示す図である。

符号の説明

１，８１，９１，１１１，１２１，１３１ 揺動型運動装置
２ 座部
３ 駆動装置
４，８４ 台座
５ 連結リンク
６ 可動架台
７ 左右軸
８ ベース
９ 前後軸
１０ モータ
１３ 駆動部
５０ 脚部
５２ 圧力分布センサ
６１ 演算部
６２ 制御部
６３ ディスプレイ
６５ スピーカ
６７ バイブレータ
６８ 揺動装置駆動部
６９ 傾斜装置駆動部
７０ 揺動装置
７１ 傾斜装置
８２ 荷重センサ
８３ 挿入部材
９２，１１２，１２２ 圧力センサ
１００ 使用者
１０１ 内股
１０２ 膝
１０３ 足裏
１０４ 脚部
１０５ 脚
１０６ａ 手
１０６ｂ 腕
１０９ 腰
１１３ あぶみ
１２３ たずな
１２２ａ，１２２ｂ 歪センサ
１３２，１３３ ロードセル
１５２；１５３，１５４；１５５ 原点センサ
Ｓ１〜Ｓ４ 圧力センサ

Claims (4)

1. 使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置において、
   前記座部に着座した使用者の運動姿勢を検出する力学センサと、
   前記力学センサで得られた情報に基づく内容の報知を使用者に行う報知手段とを含むことを特徴とする揺動型運動装置。
2. 使用者が着座した座部を揺動させることで、前記使用者に運動負荷を付与する揺動型運動装置において、
   前記座部に着座した使用者の運動姿勢を検出する力学センサと、
   前記力学センサで得られた情報に応じて、前記座部を駆動する駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする揺動型運動装置。
3. 前記力学センサは、座部上に着座した使用者による座部上の圧分布を計測する第１の圧力センサ、使用者の腰背部が接する部位にかかる力を計測する第２の圧力センサ、使用者の内股が接する部位にかかる力を計測する第３の圧力センサ、使用者の足裏が接する部位にかかる力を計測する第４の圧力センサ、使用者の手腕部が接する部位にかかる力を計測する第５の圧力センサ、使用者の重心位置を計測する重心計測センサの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１または２の揺動型運動装置。
4. 揺動運動終了時に、前記座部を駆動する駆動手段を制御して、前記座部を原点（初期位置）に復帰させる原点復帰手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の揺動型運動装置。

Images