JP4300875B2 - Passive exercise training device - Google Patents

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JP4300875B2
JP4300875B2 JP2003146006A JP2003146006A JP4300875B2 JP 4300875 B2 JP4300875 B2 JP 4300875B2 JP 2003146006 A JP2003146006 A JP 2003146006A JP 2003146006 A JP2003146006 A JP 2003146006A JP 4300875 B2 JP4300875 B2 JP 4300875B2
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隆志 湯川
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人と機器の動きを検出し、装置を自動的に最適状態にフィードバック制御する他動運動鍛錬装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の筋力トレーニング機器は、利用者が自らの意思にもとづいてペダルを漕いだり、走ったりといった動作を行うものがほとんどであるが、近年では、機器自体の動作の影響を受けながら、機器の動きに合わせて他動的にトレーニングできるような他動運動機器も商品化されている。
【0003】
この種の他動運動機器を使用して身体トレーニングをすると、機器の動きに対して身体の動きを合わせようと反応するため、そのトレーニング効果がきわめて高いことが認められている。
【0004】
しかしながら、利用者の運動能力によっては機器の動きについていけない場合もあり、そのようなときは効果的な運動とならないばかりか、身体に余分な負担がかかり、けがの危険性すらあった。
【0005】
また、利用者の運動能力に合わせて機器の動作速度等を設定可能なものもあるが、いったん設定した後は一定速度でしか動作しないため、人の動作状態の変化にダイナミックに対応できず、利用者の安全を十分に考慮したものとはいえなかった。
【0006】
そのため、トレーニング効果も高くしかも安全な他動運動機器の商品化が望まれていた。
【0007】
なお、特許文献1で開示されている人体動作判別装置は、人体に加速度計を装着してその動作状態を検出し、装着者の特定の動作を判別するものであるが、計測機器としての機能性が強く、判別した結果にもとづいて人体に動作を与えるような鍛錬機能は有していない。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−213967号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情を考慮して提案されたもので、運動装置本体の動きと人の動きとを総合的に解析し装置を最適な状態にダイナミックに制御する、トレーニング効果が高くかつ安全な他動運動鍛錬装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載の他動運動鍛錬装置は、人の身体に対して動作影響を与える対人動作機器部を有した他動運動鍛錬装置であって、次の各部より構成される。
【0011】
すなわち、この他動運動鍛錬装置は、上記対人動作機器部に加え、人の動きを検出する人動作検出手段と、対人動作機器部の動きを検出する機器動作検出手段と、上記2つの検出手段によって得られた位置、速度、加速度のいずれかの時系列の動作状態データを人、機器のそれぞれのデータについて波形処理して、それらの位相差を算出し、その位相差にもとづいて機器動作の適正を判定する解析手段と、解析手段により得られた判定結果にもとづいて対人動作機器部をフィードバック制御する制御手段とを備えている。
【0012】
このような構成によれば、人と機器の動作状態を検出して、その状態比較により人に対して適切な機器動作がなされているかが装置自体で判断でき、その結果、対人動作機器部をリアルタイムにフィードバック制御することができる。また、身体に余分な負担がかからないようになるため、無理な運転によるけがを防止することもできる。
【0013】
請求項2では、対人動作機器部が、傾斜角度が可変な座席部と、この座席部を所定方式で往復運動させる駆動装置とを含んで構成されている。
【0014】
ここで、所定方式の往復運動には、たとえば、前後、左右、上下方向の直進往復運動や、前後、左右、上下軸の各軸回りの回転往復運動などの往復運動が含まれる。
【0015】
すなわち、この装置は人が馬乗りになってバランス訓練を目的とする装置であり、上記のフィードバック制御により、利用者に合ったバランス訓練ができるとともに、落下などの危険を防止することもできる。
【0016】
請求項3では、制御手段は、判定結果にもとづいて、座席部が最適速度で所定方式の往復運動をするように、駆動装置を駆動制御することを特徴とする。
【0017】
請求項4に記載の他動運動鍛錬装置は、人の身体に対して動作影響を与える対人動作機器部を有した他動運動鍛錬装置であって、人の動きを検出する人動作検出手段と、対人動作機器部の動きを検出する機器動作検出手段と、上記2つの検出手段によって得られた位置、速度、加速度のいずれかの時系列の動作状態データを人、機器のそれぞれのデータについて波形処理して、それらの振幅量差を算出し、その振幅量差にもとづいて機器動作の適正を判定する解析手段と、解析手段により得られた判定結果にもとづいて対人動作機器部をフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【0018】
請求項5では、対人動作機器部が、傾斜角度が可変な座席部と、この座席部を所定方式で往復運動させる駆動装置とを含んで構成されている。
【0019】
(削除)
【0020】
(削除)
【0021】
(削除)
【0022】
(削除)
【0023】
請求項では、制御手段は、解析手段の出力した判定結果にもとづいて、座席が最適傾斜角度になるように、座席を傾斜制御することを特徴とする。
【0024】
請求項に記載の他動運動鍛錬装置は、上記の判定結果ならびに判定結果にもとづく所定のガイド情報を報知する報知部をさらに備えた構成となっている。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面とともに説明する。
【0026】
図1は、本発明の他動運動鍛錬装置の基本構成の一例を示すブロック図である。
【0027】
ここで説明する他動運動鍛錬装置は、利用者が機器本体にまたがってバランス訓練ができるようにした運動装置であるが、本発明装置は、このような装置に限定されず、たとえばトレッドミルやエアロバイクなどのように、人が自発的に動作するようなトレーニング装置であってもよい。すなわち、少なくとも機器が動作し、その機器動作が利用者に対して身体的に何らかの影響を与えるようなものであればよい。
【0028】
図中、符号1は、傾斜可変な座席部1aと、この座席を所定方式で往復運動させるよう構成された駆動装置(モータ)1bを含んだ対人動作機器部(本体部)である。ここで所定方式の往復運動には、たとえば、前後、左右、上下方向の直進往復運動や、前後、左右、上下軸の各軸回りの回転往復運動などの運動が含まれる。
【0029】
また、符号2は、光学的または磁気的に人の動きを検出し、人の空間座標上の位置や速度、加速度を所定時間ごとに計測し、これらの変化量を検出できるようにした人動作検出手段である。符号3は、駆動モータ1bの回転数などの実績駆動量により、機器本体1aの空間座標上の位置や速度、加速度を一定時間(たとえば1秒)ごとに計測し、これらの変化量を検出するようにした機器動作検出手段である。符号4は、各検出手段2、3で取り込んだデータにもとづき運動状態を評価、判定し、フィードバック制御指令を出力する解析手段である。符号5は、この指令にもとづいて座席角度制御部5a、駆動モータ制御部5bがそれぞれ対象機器に対して制御出力するようにした制御手段である。符号6は、画面表示、音声ガイドなどで状態を報知する報知部である。
【0030】
以上の各手段2〜5は、CPUやプログラム等で構成され、本体部1に内蔵、もしくは本体設置面の地下に埋設されている。また、上記各手段2〜5の一部または全部を含んだ中央監視制御装置を設け、複数台の他動運動鍛錬装置を遠隔にて制御監視するようにしてもよい。
【0031】
また、報知部6の表示画面は座席の前部に設置してもよいし、本体と少し離れた利用者が見やすい位置に別体として設置してもよい。
【0032】
以下に、人動作検出手段2、機器動作検出手段3、解析手段4について、さらに詳細に説明する。
【0033】
人動作検出手段2は、利用者の肩や腰などの関節点にマーキングポイントを貼り付け、これに赤外光などの光線を反射させることにより光学的に人の動きを検出するものである。この方法によれば、きわめて簡易な構成により時間ごとに変化する位置を容易に検出することができる。また、それらの時間ごとの位置にもとづいて時間ごとに変化する速度も算出することができる。
【0034】
図2は、利用者の身体重心の赤外光検出による移動位置の軌跡グラフを示したものである。ここで、縦軸は上下方向の座標位置、横軸は前後方向の座標位置を示している。
【0035】
その他の人動作検出方法として、利用者のあるポイント間に磁気センサを取り付ける方法や、ある1点にレーザ距離計からレーザ光を反射させる手法の速度検出方法などがある。一般的に磁気センサとは、部材の可動部分に取り付けた磁石による磁界信号の変化から、その部材の速度、変位、回転数等を計測するために用いられており、これを人に応用すれば人の速度等が計測できる。また、レーザ距離計は、物体の2次元の形状や距離が正確に検出できるもので、レーザを動く物体の1点に反射させ、その反射量により物体の3次元の距離情報を検出するようにしたものであり、さらにこの距離情報から速度が得られる。
【0036】
なお、加速度センサを取り付けて人の加速度変化を検出するようにしてもよい。
【0037】
速度センサや加速度センサを使用する構成によれば、時間変化に対する位置にもとづいて速度や加速度を計算するものに比べ、正確かつ短時間に速度等を算出することができる。
【0038】
そして、以上のような方法を用いて、人の空間座標上の位置、速度、加速度を時系列情報として装置内の記憶部(不図示)に保存する。
【0039】
一方、機器動作検出手段3は、本体部1に往復運動をさせるための駆動モータ3の回転数をカウンタ(不図示)で計測することにより、本体部1の位置変化を検出するものである。なお、回転数などの駆動量は実績値でもよいが、制御手段5から出力される制御信号にもとづいてカウントしてもよい。また、上記人動作検出の方法と同様の検出機器を使用して、空間座標上の位置、速度、加速度を検出してもよい。
【0040】
そして、以上のような方法を用いて、本体部1の空間座標上の位置、速度、加速度を時系列情報として装置内の記憶部に保存する。
【0041】
次に、解析手段4は、各検出手段2、3で保存した情報をもとにして、図1に示すような波形処理4a、位相差等解析処理4b、判定処理4cを順次実行して、判定結果および制御手段5に対する制御指令を出力する。
【0042】
波形処理4aでは、人動作検出手段2と機器動作検出手段3により検出した各検出値を時間変位として表わすように波形処理する。次に、時間変化ごとの人動作検出値と機器動作検出値の開始時間(原点)を合わせ、両波形を重ね合わせる。
【0043】
図3は、時間変化に対する人の運動速度を示した波形図の一例であり、図4には、この人速度波形図(図3)と、同様の形態の機器速度波形図(図省略)を重ね合わせた波形図を示している。
【0044】
また位相差等解析処理4bでは、図5に示すように、人動作波形と機器動作波形のピーク値を特定し、ピーク値の時間差(位相差)Aと速度差(振幅量差)Bを算出する。
【0045】
位相差Aは、機器の動作と機器動作により発生する人の動作の時間差であるから、ある程度の時差が発生する。この時間差がほぼ一定あれば問題はないが、一定でなければ適正な他動運動とはいえない。すなわち、位相差Aが一定に保たれていない場合には、機器の速度を不適正と判断することができる。
【0046】
また、振幅量差Bは、人と機器の速度差を表したものであるから、極端に差がある場合には、機器の動作が人に十分に伝わっていないものと判断することができ、座席に対する人の座り方に問題があるものと推定できる。
【0047】
そこで、判定処理4cでは、このような判断基準にもとづき、機器動作の適正を判定する。具体的には、位相差により機器の速度が適正であるかを判断し、振幅量差により機器(座席)の傾斜角度が適正であるかを判断する。そして、不適正の場合には、駆動モータ1aや座席部1bを適切な速度や傾斜角度に、機器運動中にダイナミックに変更できるように、判定結果および制御指令を制御手段5に対して出力する。
【0048】
このような判定処理により、リアルタイムに機器運動の適正判定ができるため、その判定結果により他動運動鍛錬装置のリアルタイムなフィードバック制御を実現することができる。
【0049】
次に、より具体的な判定方法の一例について説明する。
【0050】
図6は、理想的な運動状態の速度波形図を示すもので、このデータと実績データとを比較して位相差と振幅量差の適正を判定する。
【0051】
ここで、判定の対象となる実績データとして、連続する10データ(A〜An+9、B〜Bn+9)より算出した平均値(平均位相差Amean、平均振幅量差Bmean)を用いる。
【0052】
1)位相差の適正判定
平均位相差Ameanが式(1)を満たせば、機器は最適速度であると判定し、
A´−0.08 sec ≦ Amean ≦ A´+0.08 sec ・・・(1)
式(1)を満たさない場合は、式(2)を実行し、
mean > A´+0.08 sec ・・・(2)
式(2)を満たした場合、この利用者に対する機器の速度は速すぎると判定し、満たさない場合は、遅すぎると判定する。
【0053】
2)振幅量差の適正判定
平均振幅量差Bmeanが式(3)を満たせば、最適振幅量であると判定し、
B´−30mm/sec ≦ Bmean ≦ B´+30mm/sec ・・・(3)
式(3)を満たさない場合は、式(4)を実行し、
mean > B´+30mm/sec ・・・(4)
式(4)を満たした場合、この利用者に対する振幅は大きすぎると判定し、満たさない場合は、小さすぎると判定する。
【0054】
図7には、解析手段4での判定処理と制御手段5の対応する制御内容を示すフローチャートを、また図8には、上記判定結果と制御内容の対応関係を示している。
【0055】
解析手段4では、このようにして出力した判定結果にもとづいて適切な制御指令を出力し、これらの判定結果や制御指令にもとづいて、制御手段5では、駆動モータ1bの回転数と座席1aの傾斜角度の変更制御を行い、報知部6では、平均位相差Amean、平均振幅量差Bmean、判定結果、制御指令の内容(たとえば「回転数を下げます」)などを画面表示や音声で報知する。また、利用者自身に乗り方や座り位置を調整させるためのガイダンスを、画面や音声で報知するようにしてもよい。
【0056】
このような報知部6により、利用者は画面を見ながら、あるいは音声ガイダンスを聞きながら、適正な機器運動ができているかどうかを確認でき、また自分自身で座席位置などを調整することができる。
【0057】
以上に説明した実施形態の例では、解析手段4が機器動作の制御量を変更するために、「回転数を上げる/下げる」といったもっとも簡易な制御指令を出力するようにしているが、回転数の目標設定値を制御指令として出力し、制御手段5側において回転数の自動制御をするようにしてもよい。
【0058】
また、以上の実施形態の例では、人、機器の速度を解析して機器動作の判定を行っているが、空間座標上の位置や加速度を解析対象としてもよいことはいうまでもない。
【0059】
また、先述したように、他動運動鍛錬装置は上述のバランス訓練装置に限定されず、少なくとも機器が動作して、その機器動作が利用者に対して何らかの影響を与えるようなものであればよい。すなわち、機器と人の動作状態にもとづいて機器を自動制御変更つまりフィードバック制御可能な構成であればよい。
【0060】
【発明の効果】
以上の説明からも理解できるように、請求項1,4に記載の他動運動鍛錬装置は、人と機器の動作状態データを解析して得られた機器動作の適正判定にもとづいて機器をフィードバック制御するようにしているので、装置の利用者は自身の運動能力やそのときの体調に合った運動をすることができる。また、身体に対する過負荷を取り除くことができ、無理な他動運動によるけがを防止することができる。
請求項1では、人と機器の位相差にもとづいて機器動作の適正判定を行っているので、利用者別にしかもリアルタイムに、機器自体が機器の移動速度について自己判断することができる。
一方、請求項4では、人と機器の振幅量差にもとづいて機器動作の適正判定を行っているので、利用者別にしかもリアルタイムに、機器自体が機器の座席傾斜角度について自己判断することができる。
【0061】
請求項2,5では、人が座席にまたがって各種の往復運動ができるようなバランス訓練装置を対象としており、上記の構成により、利用者は落下する心配なく長時間にわたってバランス訓練を実施することができる。
【0062】
また、人動作検出手段が光学的または磁気的に人の動きを検出するように構成すれば、センサ等を人の体に貼り付ける簡単な構成で時間ごとの位置変化を検出することができる。また、座標位置情報だけでなく、位置の時間変化により速度を算出することもできる。
【0063】
さらに、人動作検出手段が人の速度変化や加速度変化を検出するように構成すれば、容易に速度情報等を確実に短時間で収集することができ、その結果、正確なフィードバック制御を行うことができる。
【0064】
また、機器動作検出手段が駆動装置の駆動量により、機器本体の空間座標上の位置変化を検出するように構成すれば、センサ等を使用することなく、正確な位置情報を認識、収集することができる。
【0065】
さらに、機器動作検出手段が機器の速度変化や加速度変化を検出するように構成すれば、容易に速度情報等を確実に短時間で収集することができ、その結果、正確なフィードバック制御を行うことができる。
【0066】
(削除)
【0067】
請求項では、出力された判定結果にもとづいて駆動装置を制御しているので、そのときの利用者の状態に合った適正な速度で機器を作動させることができる。
【0068】
(削除)
【0069】
請求項では、出力された判定結果にもとづいて座席の傾斜角度を調整制御しているので、利用者の状態に合った適正な座席傾斜角度で運動することができる。
【0070】
請求項では、判定結果等を報知する報知部を備えているので、利用者は画面を見ながら、あるいは音声ガイダンスを聞きながら、適正な機器運動ができているかどうかを確認でき、また利用者自身が自ら座席位置などを調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の他動運動鍛錬装置の一実施形態の基本構成を示すブロック図である。
【図2】 本実施の形態における利用者の体重心の移動位置の軌跡を示したグラフ図である。
【図3】 本実施の形態における時間変化に対する人の運動速度の変化を示した波形図である。
【図4】 本実施の形態における人の速度変化と機器の速度変化の波形を重ね合わせた図である。
【図5】 本実施の形態における人と機器の位相差、振幅量差を示した例図である。
【図6】 本実施の形態における理想的な運動状態の重ね合わせ速度波形図である。
【図7】 判定処理と制御内容を示したフローチャートである。
【図8】 判定結果と制御内容の対応関係を示した図である。
【符号の説明】
1 対人動作機器部(本体部)
1a 座席部
1b 駆動装置
2 人動作検出手段
3 機器動作検出手段
4 解析手段
5 制御手段
6 報知部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a passive exercise training apparatus that detects the movement of a person and equipment and automatically feedback-controls the apparatus to an optimum state.
[0002]
[Prior art]
Most conventional strength-training devices are designed to allow the user to pedal and run based on their own intentions, but in recent years, the movement of the device has been affected by the operation of the device itself. Passive exercise equipment that can be trained dynamically according to the situation is also commercialized.
[0003]
When physical training is performed using this type of passive exercise equipment, it is recognized that the training effect is extremely high because it responds to match the movement of the body with the movement of the equipment.
[0004]
However, depending on the user's ability to exercise, there are cases in which the movement of the device cannot be followed, and in such a case, it is not only an effective exercise, but also an extra burden is placed on the body and there is even a risk of injury.
[0005]
In addition, there are things that can set the operation speed etc. of the equipment according to the user's athletic ability, but since it works only at a constant speed once set, it can not respond dynamically to changes in the human operating state, It could not be said that the safety of users was fully considered.
[0006]
For this reason, it has been desired to commercialize a passive exercise apparatus that has a high training effect and is safe.
[0007]
The human body motion discrimination device disclosed in Patent Document 1 is a device that wears an accelerometer on a human body and detects its motion state to discriminate a specific motion of the wearer. It has a strong nature and does not have a training function that gives action to the human body based on the determined result.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-213967 A
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in consideration of the above circumstances, and is a highly effective and safe training system that comprehensively analyzes the movement of the body of the exercise apparatus and the movement of the person to dynamically control the apparatus to the optimum state. An object is to provide a dynamic exercise training device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a passive exercise training apparatus according to claim 1 is a passive exercise training device having an interpersonal motion equipment unit that exerts a motion influence on a human body, and includes the following parts: Consists of.
[0011]
That is, this passive motion training apparatus includes, in addition to the interpersonal motion device unit, a human motion detection unit that detects a human motion, a device motion detection unit that detects a motion of the interpersonal motion device unit, and the two detection units. position obtained by the speed, or when human operation state data of the series of acceleration, and waveform processing for each of the data of the device, calculates their phase difference, equipment operation based on the phase difference Analysis means for determining the appropriateness of the information processing apparatus, and control means for performing feedback control of the interpersonal motion device unit based on the determination result obtained by the analysis means.
[0012]
According to such a configuration, the operation state of the person and the device can be detected, and the device itself can determine whether an appropriate device operation is performed on the person by comparing the state. Feedback control can be performed in real time. In addition, since no extra burden is placed on the body, it is possible to prevent injuries due to unreasonable driving.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, the interpersonal motion device section includes a seat section having a variable inclination angle and a drive device that reciprocates the seat section in a predetermined manner.
[0014]
Here, the reciprocating motion of the predetermined method includes a reciprocating motion such as a rectilinear reciprocating motion in the front / rear, left / right, and up / down directions, and a rotational reciprocating motion around the front / rear, left / right, and up / down axes.
[0015]
In other words, this device is a device intended for balance training by a person riding on a horse, and by the above feedback control, balance training suitable for the user can be performed, and danger such as falling can be prevented.
[0016]
According to claim 3, control means, based on the determination result, as the seat portion is reciprocated in a predetermined manner at optimum speed, characterized by a drive control child driving device.
[0017]
The passive motion training device according to claim 4 is a passive motion training device having an interpersonal motion device unit that exerts motion influence on a human body, and a human motion detection means for detecting a human motion , Device operation detection means for detecting the movement of the interpersonal operation device section, and time series operation state data of any one of position, velocity and acceleration obtained by the two detection means as waveforms for each data of the person and the device Processing, calculating an amplitude difference between them, an analysis unit for determining the appropriateness of the device operation based on the amplitude amount difference , and feedback control of the interpersonal operation device unit based on the determination result obtained by the analysis unit And a control means.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, the interpersonal motion device section includes a seat section having a variable inclination angle and a drive device that reciprocates the seat section in a predetermined manner.
[0019]
(Delete)
[0020]
(Delete)
[0021]
(Delete)
[0022]
(Delete)
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention , the control means controls the inclination of the seat so that the seat has an optimum inclination angle based on the determination result output from the analysis means.
[0024]
The passive exercise training apparatus according to claim 7 is configured to further include a notifying unit for notifying predetermined determination information based on the determination result and the determination result.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0026]
FIG. 1 is a block diagram showing an example of the basic configuration of the passive exercise training apparatus of the present invention.
[0027]
The passive exercise training apparatus described here is an exercise apparatus that allows a user to perform balance training across the main body of the apparatus, but the present invention apparatus is not limited to such an apparatus. For example, a treadmill, It may be a training device such as an exercise bike in which a person operates spontaneously. That is, it is sufficient that at least the device operates and the device operation has some physical influence on the user.
[0028]
In the drawing, reference numeral 1 denotes an interpersonal motion device section (main body section) including a seat section 1a having a variable inclination and a driving device (motor) 1b configured to reciprocate the seat in a predetermined manner. Here, the reciprocating motion of the predetermined method includes motions such as linearly reciprocating motion in the front-rear, left-right, and vertical directions, and rotational reciprocating motion around the front-rear, left-right, and vertical axes.
[0029]
Reference numeral 2 denotes a human motion that detects a person's movement optically or magnetically, measures the position, velocity, and acceleration of the person on a spatial coordinate at predetermined time intervals, and detects these changes. It is a detection means. Reference numeral 3 measures the position, speed, and acceleration of the device main body 1a in the spatial coordinates based on the actual driving amount such as the rotation speed of the driving motor 1b, and detects these changes. This is a device operation detection means. Reference numeral 4 is an analysis unit that evaluates and determines the motion state based on the data acquired by the detection units 2 and 3 and outputs a feedback control command. Reference numeral 5 denotes a control means for allowing the seat angle control unit 5a and the drive motor control unit 5b to control and output each of the target devices based on this command. Reference numeral 6 denotes an informing unit for informing the state by screen display, voice guide, or the like.
[0030]
Each of the above means 2 to 5 is constituted by a CPU, a program, and the like, and is built in the main body 1 or embedded in the basement surface of the main body. Further, a central monitoring and control device including a part or all of each of the above means 2 to 5 may be provided to remotely control and monitor a plurality of passive exercise training devices.
[0031]
In addition, the display screen of the notification unit 6 may be installed at the front part of the seat, or may be installed as a separate body at a position that is easy for the user to see a little away from the main body.
[0032]
Hereinafter, the human motion detection unit 2, the device motion detection unit 3, and the analysis unit 4 will be described in more detail.
[0033]
The human motion detection means 2 optically detects a human movement by attaching a marking point to a joint point such as a user's shoulder or waist and reflecting a light beam such as infrared light on the marking point. According to this method, a position that changes with time can be easily detected with a very simple configuration. Moreover, the speed which changes every time based on the position for every time can also be calculated.
[0034]
FIG. 2 shows a trajectory graph of the movement position by infrared light detection of the user's body center of gravity. Here, the vertical axis indicates the coordinate position in the vertical direction, and the horizontal axis indicates the coordinate position in the front-rear direction.
[0035]
As other human motion detection methods, there are a method of attaching a magnetic sensor between certain points of the user, a speed detection method of reflecting laser light from a laser distance meter at one point, and the like. In general, a magnetic sensor is used to measure the speed, displacement, number of rotations, etc. of a member based on changes in the magnetic field signal from a magnet attached to a movable part of the member. It can measure human speed. The laser rangefinder can accurately detect the two-dimensional shape and distance of an object. The laser distance meter reflects a laser beam at one point of a moving object and detects the three-dimensional distance information of the object based on the amount of reflection. Furthermore, the speed can be obtained from this distance information.
[0036]
An acceleration sensor may be attached to detect a change in human acceleration.
[0037]
According to the configuration using the speed sensor and the acceleration sensor, it is possible to calculate the speed and the like more accurately and in a short time compared to the case of calculating the speed and acceleration based on the position with respect to the time change.
[0038]
Then, using the method as described above, the position, velocity, and acceleration of the person on the spatial coordinates are stored as time series information in a storage unit (not shown) in the apparatus.
[0039]
On the other hand, the device operation detection means 3 detects a change in the position of the main body 1 by measuring the number of rotations of the drive motor 3 for causing the main body 1 to reciprocate with a counter (not shown). The driving amount such as the rotation speed may be a performance value, but may be counted based on a control signal output from the control means 5. Further, the position, speed, and acceleration on the spatial coordinates may be detected using a detection device similar to the above-described human motion detection method.
[0040]
Then, using the method as described above, the position, speed, and acceleration of the main body unit 1 in the spatial coordinates are stored in the storage unit in the apparatus as time series information.
[0041]
Next, the analysis unit 4 sequentially executes a waveform process 4a, a phase difference analysis process 4b, and a determination process 4c as shown in FIG. 1 based on the information stored in each of the detection units 2 and 3. The determination result and a control command for the control means 5 are output.
[0042]
In the waveform processing 4a, waveform processing is performed so that each detection value detected by the human motion detection means 2 and the device motion detection means 3 is expressed as a time displacement. Next, the human motion detection value for each time change is matched with the start time (origin) of the device motion detection value, and both waveforms are superimposed.
[0043]
FIG. 3 is an example of a waveform diagram showing a person's exercise speed with respect to time. FIG. 4 shows a human velocity waveform diagram (FIG. 3) and a device velocity waveform diagram (not shown) of the same form. A superimposed waveform diagram is shown.
[0044]
Further, in the phase difference analysis process 4b, as shown in FIG. 5, the peak values of the human motion waveform and the device motion waveform are specified, and the time difference (phase difference) An and the speed difference (amplitude amount difference) B n of the peak values. Is calculated.
[0045]
Since the phase difference An is a time difference between the operation of the device and the operation of the person caused by the device operation, a certain time difference occurs. If this time difference is almost constant, there is no problem, but if it is not constant, it cannot be said that it is a proper passive motion. That is, when the phase difference An is not kept constant, it is possible to determine that the device speed is inappropriate.
[0046]
The amplitude difference B n represents the speed difference between the person and the device. Therefore, if there is an extreme difference, it can be determined that the operation of the device is not sufficiently transmitted to the person. Therefore, it can be estimated that there is a problem in the way the person sits on the seat.
[0047]
Therefore, in the determination process 4c, the appropriateness of the device operation is determined based on such a determination criterion. Specifically, it is determined whether the speed of the device is appropriate based on the phase difference, and it is determined whether the tilt angle of the device (seat) is appropriate based on the difference in amplitude. In the case of inappropriateness, the determination result and the control command are output to the control means 5 so that the drive motor 1a and the seat portion 1b can be dynamically changed to an appropriate speed and inclination angle during the movement of the device. .
[0048]
By such determination processing, it is possible to determine the appropriateness of the equipment movement in real time, and therefore, real-time feedback control of the passive exercise training apparatus can be realized based on the determination result.
[0049]
Next, an example of a more specific determination method will be described.
[0050]
FIG. 6 shows a velocity waveform diagram in an ideal motion state. This data and actual data are compared to determine the appropriateness of the phase difference and the amplitude amount difference.
[0051]
Here, the average values (average phase difference A mean , average amplitude difference B mean ) calculated from 10 consecutive data (A n to A n + 9 , B n to B n + 9 ) are used as the performance data to be determined. .
[0052]
1) Appropriate determination of phase difference If the average phase difference A mean satisfies equation (1), the device is determined to be at the optimum speed,
A'-0.08 sec ≤ A mean ≤ A '+ 0.08 sec (1)
If the expression (1) is not satisfied, the expression (2) is executed,
A mean > A '+ 0.08 sec (2)
When the expression (2) is satisfied, it is determined that the speed of the device for this user is too fast, and when it is not satisfied, it is determined that the speed is too slow.
[0053]
2) Appropriate determination of the amplitude amount difference If the average amplitude amount difference B mean satisfies Equation (3), it is determined that the amount is the optimum amplitude amount,
B′−30 mm / sec ≦ B mean ≦ B ′ + 30 mm / sec (3)
If the expression (3) is not satisfied, the expression (4) is executed,
B mean > B ′ + 30 mm / sec (4)
When Expression (4) is satisfied, it is determined that the amplitude for the user is too large, and when not satisfied, it is determined that the amplitude is too small.
[0054]
FIG. 7 shows a flowchart showing the determination process in the analysis unit 4 and the corresponding control contents of the control unit 5, and FIG. 8 shows the correspondence between the determination result and the control contents.
[0055]
The analysis unit 4 outputs an appropriate control command based on the determination result output in this manner, and the control unit 5 determines the rotation speed of the drive motor 1b and the seat 1a based on the determination result and the control command. The change control of the inclination angle is performed, and the notification unit 6 displays the average phase difference A mean , average amplitude difference B mean , judgment result, control command contents (for example, “decrease the number of revolutions”), etc. on the screen display and voice. Inform. Moreover, you may make it alert | report by the screen or an audio | voice for the user himself / herself to adjust how to ride and to sit down.
[0056]
Such a notification unit 6 allows the user to confirm whether or not proper device movement is being performed while watching the screen or listening to voice guidance, and can adjust the seat position and the like by himself / herself.
[0057]
In the example of the embodiment described above, the analysis unit 4 outputs the simplest control command such as “increase / decrease the rotation speed” in order to change the control amount of the device operation. The target set value may be output as a control command, and the rotational speed may be automatically controlled on the control means 5 side.
[0058]
In the example of the above embodiment, the device operation is determined by analyzing the speed of the person and the device. However, it goes without saying that the position and acceleration on the spatial coordinates may be the analysis target.
[0059]
Further, as described above, the passive exercise training device is not limited to the above-described balance training device, and may be any device as long as the device operates and the device operation has some influence on the user. . In other words, any configuration may be used as long as the device can be automatically controlled or feedback-controlled based on the operating states of the device and the person.
[0060]
【The invention's effect】
As can be understood from the above explanation, the passive exercise training apparatus according to claims 1 and 4 feeds back the equipment based on the proper judgment of the equipment operation obtained by analyzing the operation state data of the person and the equipment. Since the device is controlled, the user of the device can exercise according to his / her exercise ability and physical condition at that time. Moreover, the overload with respect to a body can be removed and the injury by an unreasonable passive movement can be prevented.
According to the first aspect, the proper operation of the device is determined based on the phase difference between the person and the device, so that the device itself can determine the moving speed of the device for each user and in real time.
On the other hand, in claim 4, since the appropriateness of the device operation is determined based on the amplitude difference between the person and the device, the device itself can make a self-determination regarding the seat inclination angle of the device for each user and in real time. .
[0061]
In the claims 2 and 5, a person directed to a balance exercise machine that enables various reciprocating motion across the seat, the above structure, the user performing the balance exercise for a long time without fear falling be able to.
[0062]
Further, it is possible human operation detecting means for detecting a position change of each be configured to detect light biological or magnetically human motion, with a simple structure to paste the sensor or the like to the body of human time . Further, not only the coordinate position information but also the speed can be calculated based on the time change of the position.
[0063]
Furthermore, if the human motion detection means is configured to detect changes in human speed and acceleration , it is possible to easily collect speed information and the like in a short time, and as a result, perform accurate feedback control. Can do.
[0064]
Furthermore, the driving amount of braking system drive is device operation detecting means, when configured to detect the position change of the spatial coordinates of the main body, without using a sensor or the like, recognizes accurate position information, collected be able to.
[0065]
Further, if configured to detect the velocity change or acceleration change of equipment devices activity detector, it can be easily collected in a short period of time to ensure the speed information or the like, and as a result, accurate feedback control be able to.
[0066]
(Delete)
[0067]
According to the third aspect , since the driving device is controlled based on the output determination result, the device can be operated at an appropriate speed according to the state of the user at that time.
[0068]
(Delete)
[0069]
According to the sixth aspect , since the seat inclination angle is adjusted and controlled based on the output determination result, it is possible to exercise at an appropriate seat inclination angle that matches the user's condition.
[0070]
In Claim 7 , since the notification part which alert | reports a determination result etc. is provided, the user can confirm whether the proper apparatus exercise | movement is being performed, seeing a screen or listening to voice guidance, and a user. You can adjust the seating position yourself.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an embodiment of a passive exercise training apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a graph showing a locus of a movement position of a user's body center of gravity in the present embodiment.
FIG. 3 is a waveform diagram showing changes in human exercise speed with respect to time changes in the present embodiment.
FIG. 4 is a diagram in which waveforms of a speed change of a person and a speed change of an apparatus are superposed in the present embodiment.
FIG. 5 is an example diagram showing a phase difference and an amplitude difference between a person and a device in the present embodiment.
FIG. 6 is a superposition speed waveform diagram in an ideal motion state in the present embodiment.
FIG. 7 is a flowchart showing determination processing and control contents.
FIG. 8 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a determination result and control content.
[Explanation of symbols]
1 Interpersonal motion equipment (main part)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1a Seat part 1b Drive device 2 Person motion detection means 3 Apparatus motion detection means 4 Analysis means 5 Control means 6 Notification part

Claims (7)

人の身体に対して動作影響を与える対人動作機器部を有した他動運動鍛錬装置であって、
人の動きを検出する人動作検出手段と、
対人動作機器部の動きを検出する機器動作検出手段と、
上記2つの検出手段によって得られた位置、速度、加速度のいずれかの時系列の動作状態データを人、機器のそれぞれのデータについて波形処理して、それらの位相差を算出し、その位相差にもとづいて機器動作の適正を判定する解析手段と、
解析手段により得られた判定結果にもとづいて対人動作機器部をフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする他動運動鍛錬装置。
A passive exercise training device having an interpersonal motion device unit that affects the motion of a human body,
Human motion detection means for detecting human movement;
Device operation detecting means for detecting the movement of the interpersonal operation device unit;
The time-series operation state data of position, velocity, or acceleration obtained by the above two detection means is subjected to waveform processing on the data of each person and device, and the phase difference is calculated. An analysis means for determining the appropriateness of the device operation based on the above;
A passive exercise training apparatus comprising control means for feedback-controlling the interpersonal motion equipment unit based on the determination result obtained by the analysis means.
請求項1において、
上記対人動作機器部は、傾斜角度が可変な座席部と、この座席部を所定方式で往復運動させる駆動装置とを含んで構成されることを特徴とする他動運動鍛錬装置。
In claim 1,
The interpersonal motion device section includes a seat section having a variable inclination angle and a drive device for reciprocating the seat section in a predetermined manner.
請求項2において、
上記制御手段は、上記判定結果にもとづいて、上記座席部が最適速度で所定方式の往復運動をするように、上記駆動装置を駆動制御することを特徴とする他動運動鍛錬装置。
In claim 2,
The above-mentioned control means drives and controls the above-mentioned drive device so that the above-mentioned seat part performs reciprocating motion of a predetermined method at the optimum speed based on the above-mentioned judgment result, The passive exercise training device characterized by things.
人の身体に対して動作影響を与える対人動作機器部を有した他動運動鍛錬装置であって、
人の動きを検出する人動作検出手段と、
対人動作機器部の動きを検出する機器動作検出手段と、
上記2つの検出手段によって得られた位置、速度、加速度のいずれかの時系列の動作状態データを人、機器のそれぞれのデータについて波形処理して、それらの振幅量差を算出し、その振幅量差にもとづいて機器動作の適正を判定する解析手段と、
解析手段により得られた判定結果にもとづいて対人動作機器部をフィードバック制御する制御手段とを備えたことを特徴とする他動運動鍛錬装置。
A passive exercise training device having an interpersonal motion device unit that affects the motion of a human body,
Human motion detection means for detecting human movement;
Device operation detecting means for detecting the movement of the interpersonal operation device unit;
Position obtained by the two detecting means, speed, the operation state data of any time series of acceleration human, and waveform processing for each of the data of the device, calculates their amplitude amount difference, the amplitude of Analysis means for determining the appropriateness of the device operation based on the difference ;
A passive exercise training apparatus comprising control means for feedback-controlling the interpersonal motion equipment unit based on the determination result obtained by the analysis means.
請求項4において、
上記対人動作機器部は、傾斜角度が可変な座席部と、この座席部を所定方式で往復運動させる駆動装置とを含んで構成されることを特徴とする他動運動鍛錬装置。
In claim 4,
The interpersonal motion device section includes a seat section having a variable inclination angle and a drive device for reciprocating the seat section in a predetermined manner.
請求項5において、
上記制御手段は、上記判定結果にもとづいて、上記座席部が最適傾斜角度になるように、上記座席を傾斜制御することを特徴とする他動運動鍛錬装置。
In claim 5,
The passive exercise training apparatus, wherein the control means controls the inclination of the seat so that the seat portion has an optimum inclination angle based on the determination result.
請求項1〜6のいずれかにおいて、
上記判定結果ならびに判定結果にもとづく所定のガイド情報を報知する報知部をさらに備えている他動運動鍛錬装置。
In any one of Claims 1-6,
A passive exercise training apparatus further comprising a notifying unit for notifying predetermined determination information based on the determination result and the determination result.
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JP2009112336A (en) * 2007-11-01 2009-05-28 Panasonic Electric Works Co Ltd Exercise system
JP5261012B2 (en) * 2008-04-18 2013-08-14 パナソニック株式会社 Residential equipment
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