JP5361021B2

JP5361021B2 - トレーニング支援システム、トレーニング支援方法

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Publication number: JP5361021B2
Application number: JP2008072082A
Authority: JP
Inventors: 石井　　博; 浩市大野; 和雄湯下; 正弘加藤; 幸英岩本; 誠橋爪; 一剣持; 紳一郎高杉
Original assignee: Kyushu University NUC; Hitachi Ltd; Hitachi KE Systems Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; Hitachi Ltd; Hitachi KE Systems Ltd
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2028-03-19
Also published as: WO2009116622A1; KR20110002831A; US8337364B2; JP2009225869A; KR101564476B1; US20110077127A1

Description

本発明は、運動者に対して、トレーニングを支援する技術、つまり、トレーニングのモチベーション（動機付け）を向上させる技術に関する。

近年、国レベルで、健康志向が高まっており、また、介護予防などの各種制度が実施されている。それにともなって、トレーニング装置による運動を行う高齢者などが増えてきている。トレーニング装置としては、例えば、脚の筋肉を鍛えるためのレッグプレスマシンや、胸や腕の筋肉を鍛えるためのチェストプレスマシンなどがある。また、トレーニング装置において運動者に負荷を与える手段としては、モータ、板おもり（金属プレート）、油圧などがある。

いずれの種類のトレーニング装置においても、運動者が適切な負荷でトレーニングを行うことが重要である。特に、高齢者にとっては、トレーニングすること自体だけでなく、トレーニングが安全で効果的であることが大切である。例えば、特許文献１では、トレーニング装置において、運動者に対し、トレーニング動作が基準動作と比べて速い場合は「速すぎます」、遅い場合は「遅すぎます」といった音声メッセージを与えることで、運動者のトレーニング動作を矯正する技術が開示されている。
特開２００７−２３６５５７号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、運動者は、自身のトレーニング動作が速いのか遅いのかを自覚することはできるものの、運動速度をどれくらい調節すればいいのかを具体的に判断するのが容易ではないという問題がある。

また、運動者は、音声メッセージによる指示に対して、強制感や義務感を覚え、トレーニングを楽しいと感じることができない可能性がある。そのため、トレーニングに対する運動者のモチベーションが下がってしまい、運動者がトレーニングを継続的に行わなくなってしまうという問題もある。

そこで、本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、運動者が安全、効果的かつ高いモチベーションでトレーニングを行うことができるトレーニング支援システムおよびその方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、筋力のトレーニングを行うトレーニング装置を利用する運動者に対して前記トレーニングに関する表示を行う表示手段、および、制御装置を有するトレーニング支援システムであって、前記制御装置は、記憶手段に記憶され、または、入力手段から入力された前記トレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報を使用して前記運動者に与える基準動作を設定する基準動作設定部と、前記トレーニング動作を検知するセンサからの検知信号に基づいて前記運動者のトレーニング動作を検出するトレーニング動作検出部と、前記設定される基準動作に対応する画像を生成するとともに、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像を生成して、前記表示手段に動的に表示させる出力指示部と、を備え、前記制御装置は、前記設定される基準動作と前記検出されるトレーニング動作との差分に応じて前記表示手段への表示を変化させるとともに、前記差分が所定範囲内であるか否かを、前記トレーニング装置における往復運動の向きの変わり目の直前のタイミングで判定し、前記所定範囲内であれば、前記表示手段に成功画面を表示させることを特徴とする。なお、その他の手段については後記する。

本発明によれば、運動者が安全、効果的かつ高いモチベーションでトレーニングを行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態という。）について、図面を参照（言及図以外も適宜参照）しながら説明する。
まず、図１を参照しながら、本実施形態のトレーニング支援システムの構成について説明する。図１は、本実施形態のトレーニング支援システムの構成図である。図１に示すように、本実施形態のトレーニング支援システムＳは、トレーニング装置１、センサ２、制御装置３、表示手段４、音声手段５および入力手段６を備えている。

トレーニング装置１は、運動者がトレーニングを行うための装置である。トレーニング装置１おいて運動者に負荷を与える手段としては、モータ、板おもり、油圧などがある。また、トレーニング装置１は、運動者の腕、胸、腹、背中、脚など、運動者のどの部位を鍛えるためのものであってもよい。トレーニング装置１の具体例については図２で後記する。

センサ２は、トレーニング装置１に関する運動者の動き（トレーニング装置１の可動部の動き）を検知して検知信号を出力するセンサであり、例えば、位置検出センサや速度検出センサである。センサ２の具体例については図２で後記する。

制御装置３は、入力インタフェース３１、記憶部３２、演算部３３、表示インタフェース３４および音声インタフェース３５を備えて構成され、例えば、ＰＣ（Personal Computer）によって実現することができる。

入力インタフェース３１は、センサ２からの検知信号を入力して演算部３３に出力するものであり、例えば電子回路から構成される。また、入力インタフェース３１は入力手段６からトレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報を受け付ける。この情報は、演算部３３を経由して記憶部３２の基準動作情報３２１に記憶される。なお、この情報は、演算部３３の基準動作設定部３３０で直接使用されてもよい。

記憶部３２は、基準動作情報３２１、動作判定閾値情報３２２、動作判定結果情報３２３、表示情報３２４および音声情報３２５を格納するものであり、例えばＲＯＭ（Read Only Memory）やＨＤ（Hard Disk）などから構成される。また、記憶部３２には、その他、演算部３３の各種動作プログラム（不図示）も格納される。

基準動作情報３２１は、運動者によるトレーニングの基準運動に関する情報であり、例えば、レッグプレスマシン（トレーニング装置１）によるトレーニング時の脚（トレーニング装置１の可動部）の動作速度（あるいは１往復の動作に要する時間など）に関する情報である。つまり、基準動作情報３２１は、トレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報である。この情報は、後記する基準動作設定部３３０にて基準動作を設定する際に使用される。

動作判定閾値情報３２２は、演算部３３の動作判定部３３２（詳細は後記）が運動者の運動を基準動作情報３２１と比較して成功か失敗かを判定するための閾値に関する情報であり、例えば、トレーニング装置１の可動部の位置や運動速度の情報である。

動作判定結果情報３２３は、運動者の運動に関する判定結果に関する情報であり、個別の動作の成功／失敗、あるいはその合計の情報である。

表示情報３２４は、トレーニングに関して表示手段４に表示するための情報であり、詳細は図３，５〜９で後記する。

音声情報３２５は、トレーニングに関して、表示手段４に表示する情報を補完すべく、音声手段５から出力するための情報であり、詳細は後記する。

演算部３３は、基準動作設定部３３０、動作検出部３３１、動作判定部３３２、出力指示部３３３および動作判定結果保存指示部３３４を備え、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）とＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される。

基準動作設定部３３０は、記憶部３２に記憶された基準動作情報３２１を使用して（入力手段６から入力された情報を直接使用してもよい）基準動作を設定する。なお、本実施形態において、基準動作は、運動者Ｍの目標となる動きを示すものである。

動作検出部３３１は、入力インタフェース３１から受信したセンサ２の情報に基づいて運動者の動作を検出（演算）する。運動者の動作情報としては、トレーニング装置１の可動部の位置情報や運動速度情報などがある。

動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、記憶部３２の基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも、小さければ成功、小さくなければ失敗と判定する。

出力指示部３３３は、基準動作設定部３３０が設定した基準動作の情報に基づき、表示インタフェース３４を用いて表示手段４に基準動作を、動的に変化する図形として表示させる（以下、「表示インタフェース３４を用いて」の記載を省略）。また、出力指示部３３３は、表示手段４に、動作検出部３３１が検出した運動者Ｍによる動作（トレーニング装置１の押圧部１３の動作）を、動的に変化する図形として表示させる。さらに、出力指示部３３３は、動作判定部３３２による動作判定結果に応じて、表示情報３２４に基づき表示手段４に表示をさせたり、音声情報３２５に基づき音声インタフェース３５を用いて音声手段５に音声出力をさせたりする（以下、「音声インタフェース３５を用いて」の記載を省略）。つまり、この出力指示部３３３は、基準動作に対応する画像を生成するとともに、トレーニング動作に対応する画像を生成して、表示手段４に動的に表示させるものである。

動作判定結果保存指示部３３４は、動作判定部３３２による動作判定結果を、記憶部３２の動作判定結果情報３２３に保存（格納）する。

表示インタフェース３４は、出力指示部３３３からの指示により、表示手段４へ表示を指示する。

音声インタフェース３５は、出力指示部３３３からの指示により、音声手段５へ音声出力を指示する。

表示手段４は、表示インタフェース３４からの指示により表示を行うものであり、例えば液晶表示機である。

音声手段５は、音声インタフェース３５からの指示により音声出力を行うものであり、例えば各種スピーカである。

次に、トレーニング装置１の具体例について説明する。図２は、トレーニング装置の具体例の構成を含む模式図である。図２に示すように、トレーニング装置１は、ここではレッグプレスマシンであり、本体１１、レール１２、押圧部１３、ワイヤ１４、滑車１５およびサーボモータ１６を備えて構成される。

トレーニング装置１において、本体１１の上面部にレール１２が設けられ、そのレール１２上を押圧部１３がスライドする構成となっている。押圧部１３の下端にはワイヤ１４の一端が接続され、ワイヤ１４の他端は滑車１５を介してサーボモータ１６に接続されている。サーボモータ１６は、例えば制御装置３からの指示によりドライバ（不図示）が生成した駆動電流により駆動し、その駆動電流の大きさに応じた力でワイヤ１４を引っ張る。

トレーニング装置１の右横にイス７が設置され、そのイス７に座った運動者Ｍは、サーボモータ１６の力に逆らって、脚で押圧部１３を押すことで、脚のトレーニングを行う。そのとき、センサ２は、サーボモータ１６の動き、あるいは、ワイヤ１４の動きなどを検知し、その検知信号を制御装置３の入力インタフェース３１に送信する。トレーニング内容としては、例えば、所定の負荷で脚の曲げ伸ばしを１０回繰り返す運動がある。

続いて、トレーニング中に表示手段４に表示される画面例について説明する。図３は、表示手段４に表示される第１の画面例である。図３に示すように、表示手段４には、可動バー４１（トレーニング動作に対応する画像）、ガイド表示４２（基準動作に対応する画像）、ボール４３（基準動作に対応する画像）およびゴール４４が表示される。また、表示手段４には表示領域４５が設けられている。

可動バー４１は、トレーニング装置１における押圧部１３の動きに連動して、上下方向に伸縮する。具体的には、運動者Ｍが脚で押圧部１３を押して押圧部１３を図２の左方向に移動させると、可動バー４１が図３の上方向に移動する（伸びる）動きをする。また、運動者Ｍが脚の力を弱めて押圧部１３を図２の右方向に移動させると、可動バー４１が図３の下方向に移動する（縮む）動きをする。

ガイド表示４２は、基準動作設定部３３０が基準動作情報３２１を使用して設定した基準動作（位置）を示すものであり、可動バー４１の頂部（上端部）があるべき場所（理想的な位置）をドットで表示する。なお、ガイド表示４２はメータ表示であってもよい。

ボール４３は、画面の左側から右側に向けて、可動バー４１の動きと垂直な方向に移動する。ボール４３のその移動ラインをラインＬとするが、ラインＬは表示してもしなくてもどちらでもよい。ボール４３は、可動バー４１が基準動作通りに動いたときに、可動バー４１の頂部と衝突するようなタイミングで動くものとする。ボール４３は、可動バー４１の頂部や側面部と衝突したとき、可動バー４１から力学的な力を加えられたような動きをする（運動方向を変える）。

ゴール４４は、基準動作通りに動いた可動バー４１の頂部によってはじかれるボール４３が移動する先のエリアである。

表示領域４５には、回数と得点が表示される。回数は、ガイド表示４２によって脚の運動をガイド表示した回数を示す。得点は、ボール４３がゴール４４に入った回数を示す。つまり、運動者Ｍがガイド表示４２の表示に合わせてレッグプレスの運動をすれば（すなわち、基準動作とトレーニング動作の差分が小さければ）、ボール４３は必ず可動バー４１の頂部に当たり、ボール４３がゴール４４に入るようになっている。

次に、表示手段４に第２の画面例を表示する場合の制御装置３の処理について説明する。図４は、表示手段４に第１の画面例を表示する場合の制御装置３の処理を示すフローチャートである。ここでは、図２に示すトレーニング装置１によって運動者Ｍが脚のトレーニングを所定回数（例えば１０回）行う場合を想定する。

制御装置３の演算部３３の出力指示部３３３は、表示手段４に基準動作（ガイド表示４２）を表示させる（ステップＳ１）。運動者Ｍは、表示手段４の基準動作（ガイド表示４２）を見ながら、脚のトレーニングを行う。

動作検出部３３１は、入力インタフェース３１からの検知信号に基づき、運動者Ｍによる動作（トレーニング装置１の押圧部１３の動作）を検出（算出）し、それを受けて、出力指示部３３３は、表示手段４に可動バー４１の動きを表示させる（ステップＳ２）。

続いて、動作判定部３３２は、動作判定タイミングか否かを判断する（ステップＳ３）。動作判定タイミングか否かは、例えば、可動バー４１が上方向に移動してラインＬに達したか否かで（つまり、往復運動の変わり目の直前のタイミングで）判断することができる。動作判定タイミングでない場合（ステップＳ３でＮｏ）、ステップＳ１に戻る。

動作判定タイミングである場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、動作判定部３３２は、動作判定を行う（ステップＳ４）。具体的には、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも、小さければ成功、大きければ失敗と判定する。ここでは、例えば、画面左右方向に所定の広がりを有する可動バー４１の頂部にボール４３が衝突したか否かを判定することにより、前記した差が動作判定閾値情報３２２よりも小さいか否かを判定してもよい。

動作判定で「成功」の場合（ステップＳ４で「成功」）、出力指示部３３３は、表示手段４に成功画面を表示させる（ステップＳ５：詳細は図５で後記）。

動作判定で「失敗」の場合（ステップＳ４で「失敗」）、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面を表示させる（ステップＳ６：詳細は図６で後記）。

ステップＳ５あるいはステップＳ６の後、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での動作判定結果を、記憶部３２の動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示手段４の表示を更新する（ステップＳ７：詳細は図５で後記）。

その後、動作検出部３３１は、トレーニングの動作が終了したか否かを判断する（ステップＳ８）。このトレーニングの動作が終了したか否かの判断は、例えば、入力インタフェース３１からの検知信号の変化がなくなったか否かにより行ってもよいし、あるいは、トレーニングの動作回数が所定回数（例えば１０回）に達したか否かにより行ってもよい。

トレーニングの動作が終了していない場合（ステップＳ８でＮｏ）、ステップＳ１に戻る。トレーニングの動作が終了した場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、処理を終了する。

次に、トレーニング動作が成功した場合の画面例について説明する。図５は、トレーニング動作が成功した場合の画面例についての説明図である。図５は、（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）の順で、トレーニング動作の経時変化に合わせた表示手段４の表示画面を示している。

図５（ａ）は、運動者Ｍが押圧部１３を脚で押して押圧部１３を図２の左方向に移動させている場面であり、図４のフローチャートのステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３でＮｏ→ステップＳ１を繰り返している状態である。ここでは、運動者Ｍが脚を伸ばしている途中の状況であり、この際、ガイド表示４２の動きに合わせて脚を伸ばすことが、運動者Ｍに与えられた課題である。

図５（ｂ）は、図５（ａ）の状態からさらに運動者Ｍが押圧部１３を脚で押して押圧部１３を図２の左方向に移動させている場面であり、この状態で、図４のフローチャートのステップＳ３でＹｅｓとなる。そして、ここでは、可動バー４１の動きとガイド表示４２の表示との差が動作判定閾値情報３２２よりも小さいので、ステップＳ４で「成功」となり、成功画面（パターン）として図５（ｃ）に示す表示を行う（ステップＳ５）。

図５（ｃ）は、成功画面として、ボール４３がゴール４４に入る画面を表示している（ステップＳ５）。また、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での「成功」の動作判定結果を動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示手段４の表示領域４５における得点を「１」加算して「２」から「３」へ変える（ステップＳ７）。なお、図５（ａ）におけるボール４３の動きは、当然、ガイド表示４２の動きと同調したものであり、運動者Ｍがガイド表示４２の動きに合わせて脚を動かせば、ボール４３は、必ず可動バー４１の頂部にヒットし、ゴール４４に達する。

図５（ｄ）は、図５（ｃ）の状態から運動者Ｍが脚の力を弱めて押圧部１３を図２の右方向に移動させ、可動バー４１が図３の下方向に移動している画面を表示している（ステップＳ８でＮｏ以降、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３でＮｏ→ステップＳ１を繰り返している）。

続いて、トレーニング動作が失敗した場合の画面例について説明する。図６は、トレーニング動作が失敗した場合の画面例についての説明図である。

図６（ａ）は、失敗例１であり、運動者Ｍの動作が基準動作よりもかなり遅く、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも大きいため失敗と判定する（ステップＳ４で「失敗」）。

そのため、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面（パターン）を表示させる（ステップＳ６）。つまり、失敗画面として、ボール４３が右方向に直進してゴール４４に入らない画面を表示する。また、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での「失敗」の動作判定結果を動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示手段４の表示領域４５における得点を加算せず「２」のままとする（ステップＳ７）。

図６（ｂ）は、失敗例２であり、運動者Ｍの動作が基準動作よりも遅く、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも大きいため失敗と判定する（ステップＳ４で「失敗」）。

そのため、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面を表示させる（ステップＳ６）。つまり、失敗画面として、ボール４３が可動バー４１の頂部に少し触れて右上の方向に進むがゴール４４に入らない画面を表示する。また、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での「失敗」の動作判定結果を動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示手段４の表示領域４５における得点を加算せず「２」のままとする（ステップＳ７）。

図６（ｃ）は、失敗例３であり、運動者Ｍの動作が基準動作よりもかなり速く、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも大きいため失敗と判定する（ステップＳ４で「失敗」）。

そのため、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面を表示させる（ステップＳ６）。つまり、失敗画面として、ボール４３が可動バー４１の左側面に衝突して跳ね返りゴール４４に入らない画面を表示する。また、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での「失敗」の動作判定結果を動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示手段４の表示領域４５における得点を加算せず「２」のままとする（ステップＳ７）。

このようにして、トレーニング支援システムＳによれば、制御装置３は、運動者Ｍが基準動作に近い動作をしている場合は、成功画面表示として、ボール４３をゴール４４に入れ、表示領域４５の得点を加算する処理を行う。また、制御装置３は、運動者Ｍが基準動作に近くない動作をしている場合は、失敗画面表示として、ボール４３をゴール４４に入れず、表示領域４５の得点を加算しない処理を行う。これにより、運動者Ｍは、基準動作に近くて安全、効果的な動作を行いながら、かつ、ゲーム感覚で、楽しく、高いモチベーションでトレーニングを行うことができる。

次に、表示手段４の表示画面の変形例について説明する。図７は、表示手段４の表示画面の変形例を示す図である。なお、図３の表示画面と同じ構成には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図７（ａ）は、変形例１を示す図であり、可動バー４１ａ（４１）の太さが細くなっている。これにより、ボール４３をゴール４４に入れる難易度が増す。つまり、上級者向けの設定となる。この場合、可動バー４１ａを細く表示するとともに、動作判定閾値情報３２２の値を小さく（厳しく）設定しておけばよい。なお、同様に、可動バー４１を太くして下級者向けの設定としてもよい。

図７（ｂ）は、変形例２を示す図であり、ゴール４４ａ（４４）の幅が狭くなっている。これにより、ボール４３をゴール４４に入れる難易度が増す。つまり、上級者向けの設定となる。この場合、ゴール４４ａを狭く表示するとともに、動作判定閾値情報３２２の値を小さく（厳しく）設定しておけばよい。なお、同様に、ゴール４４の幅を広くして下級者向けの設定としてもよい。

つまり、出力指示部３３３は、動作判定閾値情報３２２の種類に合わせて、運動者Ｍのトレーニング動作、記憶部３２に記憶された基準動作情報３２１に基づく基準動作、あるいは、それらに関連する表示（ゴール４４など）の大きさまたは形を変えて表示手段４に表示させることができる。これらの設定は、入力手段６を介して行うことができる。

次に、図８は、表示手段４に表示される第２の画面例である。図８に示すように、表示手段４には、表示領域４０１、表示領域４１１、表示領域４２１、表示領域４３１および表示領域４４１が設けられ、また、それらにおける表示情報は記憶部３２の表示情報３２４に格納されている。

表示領域４０１には、トレーニングの開始（start）から終了（goal）までの工程を模式的に示す川４０２とその進捗度（川４０２における地点）を示す表示４０３、および、進捗度をパーセント表示する表示４０４が示されている。

表示領域４１１には、現在の消費カロリーが表示される。

表示領域４２１には、河川レベルが、一例として、「激流」、「急流」、「標準」および「緩流」の４段階で表示されている。ここでは、例として「急流」を選択した場合を表示している。なお、このレベル分けは、何段階（１段階を含む）であってもよく、また、０〜１００％のように連続的に設定できるものであってもよい。

表示領域４３１には、動作の失敗回数が表示される。

表示領域４４１には、自船４４２（トレーニング動作に対応する画像）、先導船４４３、救助船４４４、里程標４４５、漕手４４６、オール４４７（トレーニング動作に対応する画像）およびメータ表示４４８が表示される。なお、先導船４４３、救助船４４４、里程標４４５およびメータ表示４４８は、基準動作に対応する画像であり、基準動作設定部３３０が基準動作情報３２１に基づいて設定するものである。ここでは、先導船４４３および救助船４４４は、一定の速度で前方（図８の上方）に相対的に進んでいるものとし、表示領域４４１におけるそれらの絶対的位置は固定されている。

自船４４２は、運動者Ｍの動作によって上下方向に移動する。具体的には、運動者Ｍが基準動作通りの動作をしていれば、その位置は変わらないが、運動者Ｍが基準動作よりも速い動作をすれば、自船４４２の位置が上方に移動し、運動者Ｍが基準動作よりも遅い動作をすれば、自船４４２の位置が下方に移動する。つまり、基準動作とトレーニング動作との差分に応じて表示手段４への表示を変化させる。漕手４４６の漕ぐオール４４７は、運動者Ｍの動作（トレーニング装置１の押圧部１３の動作）に連動して動き、メータ表示４４８は、オール４４７の外側の端部に対応してトレーニングの基準動作（位置）を表示するものである。つまり、運動者Ｍが基準動作通りの動作をしていれば、メータ表示４４８の動きとオール４４７の外側の端部の動きが同調する。里程標４４５は、川４０２における地点の表示をするものであり、時間経過とともに下方に移動する。

次に、表示手段４に第２の画面例を表示する場合の制御装置３の処理について説明する。図９は、表示手段４に第２の画面例を表示する場合の制御装置３の処理を示すフローチャートである。ここでは、図２に示すトレーニング装置１によって運動者Ｍが脚のトレーニングを所定回数（例えば１０回）行う場合を想定する。

制御装置３の演算部３３の出力指示部３３３は、表示手段４に基準動作（メータ表示４４８）を表示させる（ステップＳ１）。運動者Ｍは、表示手段４の基準動作（メータ表示４４８）を見ながら、脚のトレーニングを行う。

動作検出部３３１は、入力インタフェース３１からの検知信号に基づき、運動者Ｍによる動作（トレーニング装置１の押圧部１３の動作）を検出し、それを受けて、出力指示部３３３は、表示手段４において自船４４２の動きを表示させる（ステップＳ２）。

続いて、動作判定部３３２は、動作判定を行う（ステップＳ４）。具体的には、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも、小さければ通常（成功）、大きければ失敗と判定する。

動作判定で「通常」の場合（ステップＳ４で「通常」）、出力指示部３３３は、表示手段４に通常（成功）画面を表示させ（ステップＳ５ａ：詳細は図１０（ａ）で後記）、ステップＳ８に進む。

動作判定で「失敗」の場合（ステップＳ４で「失敗」）、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面を表示させる（ステップＳ６：詳細は図１０（ｂ），（ｃ）で後記）。

ステップＳ６の後、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での動作判定結果が「失敗」であるという情報を、記憶部３２の動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示手段４の表示を更新する（ステップＳ７）。

次に、第２の画面例に関するトレーニング動作の通常（成功）画面と失敗画面の例について説明する。図１０は、（ａ）が通常画面の例、（ｂ）と（ｃ）が失敗画面の例である。

図１０（ａ）では、通常画面として、自船４４２が先導船４４３と救助船４４４のいずれにも接触していない画面を表示している（ステップＳ５ａ）。

図１０（ｂ）は、失敗例１であり、運動者Ｍの動作が基準動作よりもかなり遅く、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも大きいため失敗と判定する（ステップＳ４で「失敗」）。

そのため、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面を表示させる（ステップＳ６）。つまり、失敗画面として、自船４４２が救助船４４４に接触している画面を表示している。そのとき、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での「失敗」の動作判定結果を動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示領域４３１における失敗回数を「１」加算して表示する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ６では、表示手段４において救助船４４４の横に「動作が遅すぎです」という表示をして、同時に、音声手段５でその表示を音声出力するようにしてもよい。

図１０（ｃ）は、失敗例２であり、運動者Ｍの動作が基準動作よりもかなり速く、動作判定部３３２は、動作検出部３３１が検出した運動者の動作情報と、基準動作情報３２１とを比較して、その差が動作判定閾値情報３２２よりも大きいため失敗と判定する（ステップＳ４で「失敗」）。

そのため、出力指示部３３３は、表示手段４に失敗画面を表示させる（ステップＳ６）。つまり、失敗画面として、自船４４２が先導船４４３に接触している画面を表示している。そのとき、動作判定結果保存指示部３３４は、ステップＳ４での「失敗」の動作判定結果を動作判定結果情報３２３に保存（格納）し、表示領域４３１における失敗回数を「１」加算して表示する（ステップＳ７）。なお、ステップＳ６では、表示手段４において先導船４４３の横に「動作が速すぎです」という表示をして、同時に、音声手段５でその表示を音声出力するようにしてもよい。

このようにして、トレーニング支援システムＳによれば、制御装置３は、運動者Ｍが基準動作に近い動作をしている場合は、通常画面表示として、自船４４２が先導船４４３と救助船４４４のいずれにも接触していない画面を表示する。また、制御装置３は、運動者Ｍが基準動作に近くない動作をしている場合は、失敗画面表示として、自船４４２が先導船４４３の救助船４４４のいずれかに接触する画面を表示し、表示領域４３１における失敗回数を「１」加算して表示する処理を行う。これにより、運動者Ｍは、基準動作に近くて安全、効果的な動作を行いながら、かつ、ゲーム感覚で、楽しく、高いモチベーションでトレーニングを行うことができる。

また、トレーニング支援システムＳによれば、視覚情報とトレーニングを連動させることにより、筋力だけでなく神経協調性のトレーニングにもなる。

なお、図４および図９において、本発明の必須の処理は、ステップＳ１とステップＳ２（の繰り返し）である。これにより、運動者Ｍは、視覚的に、自分の動作と基準動作との差を知り、基準動作に近くて安全、効果的な動作を行いながら、かつ、ゲーム感覚で、楽しく、高いモチベーションでトレーニングを行うことができる。

また、図４および図９における他のステップの処理をさらに行うことで、運動者Ｍは、第１の画面例ではボール４３をゴール４４に入れ、第２の画面例では自船４４２の速度（位置）を調節することで、より高いモチベーションでトレーニングを行うことができる。

なお、第２の画面例において、自船４４２の位置表示は、１往復のトレーニング動作ごとにリセット（初期位置化）してもよいし、累計的に処理してもよい。

以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
例えば、本実施形態では、トレーニング装置１として、サーボモータ１６を使用した場合を例に挙げて説明したが、それ以外に、ボールねじ、ラック＆ピニオン、リニアモータ、板おもり、油圧、バネ、空気抵抗、水抵抗など、他の手段を使用したものであってもよい。

また、本発明は、レッグプレスマシンだけでなく、チェストプレスマシン、アームカールマシンなど、負荷により運動を行うトレーニング装置全般に適用が可能である。
その他、具体的な構成について、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

本実施形態のトレーニング支援システムの構成図である。トレーニング装置の具体例の構成を含む模式図である。表示手段４に表示される第１の画面例である。表示手段４に第１の画面例を表示する場合の制御装置３の処理を示すフローチャートである。トレーニング動作が成功した場合の画面例についての説明図である。トレーニング動作が失敗した場合の画面例についての説明図である。表示手段４の表示画面の変形例を示す図である。表示手段４に表示される第２の画面例である。表示手段４に第１の画面例を表示する場合の制御装置３の処理を示すフローチャートである。（ａ）が通常画面の例、（ｂ）と（ｃ）が失敗画面の例である。

符号の説明

１トレーニング装置
２センサ
３制御装置
４表示手段
５音声手段
３１センサ信号入力部
３２記憶部
３３演算部
３４表示インタフェース
３５音声インタフェース
３２１基準動作情報
３２２動作判定閾値情報
３２３動作判定結果情報
３２４表示情報
３２５音声情報
３３０基準動作設定部
３３１動作検出部
３３２動作判定部
３３３出力指示部
３３４動作判定結果保存指示部

Claims

筋力のトレーニングを行うトレーニング装置を利用する運動者に対して前記トレーニングに関する表示を行う表示手段、および、制御装置を有するトレーニング支援システムであって、
前記制御装置は、
記憶手段に記憶され、または、入力手段から入力された前記トレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報を使用して前記運動者に与える基準動作を設定する基準動作設定部と、
前記トレーニング動作を検知するセンサからの検知信号に基づいて前記運動者のトレーニング動作を検出するトレーニング動作検出部と、
前記設定される基準動作に対応する画像を生成するとともに、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像を生成して、前記表示手段に動的に表示させる出力指示部と、を備え、
前記制御装置は、
前記設定される基準動作と前記検出されるトレーニング動作との差分に応じて前記表示手段への表示を変化させるとともに、
前記差分が所定範囲内であるか否かを、前記トレーニング装置における往復運動の向きの変わり目の直前のタイミングで判定し、前記所定範囲内であれば、前記表示手段に成功画面を表示させる
ことを特徴とするトレーニング支援システム。
所定の往復運動によって筋力のトレーニングを行うトレーニング装置を利用する運動者に対して前記トレーニングに関する表示を行う表示手段、および、制御装置を有するトレーニング支援システムであって、
前記制御装置は、
記憶手段に記憶され、または、入力手段から入力された前記トレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報を使用して前記運動者に与える基準動作を設定する基準動作設定部と、
前記トレーニング動作を検知するセンサからの検知信号に基づいて前記運動者のトレーニング動作を検出するトレーニング動作検出部と、
前記設定される基準動作に対応する画像を生成するとともに、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像を生成して、前記表示手段に動的に表示させる出力指示部と、を備え、
前記設定される基準動作に対応する画像と、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像とは、船を漕ぐ動作に関する画像であり、
前記制御装置は、
前記設定される基準動作と前記検出されるトレーニング動作との差分に応じて前記表示手段への表示を変化させるとともに、
前記差分が所定範囲内であるか否かを、前記検出されるトレーニング動作が、前記トレーニング装置において行うべき往復運動の向きの変わり目の直前部分に達したタイミングで判定し、前記所定範囲内であれば、前記表示手段に成功画面を表示させる
ことを特徴とするトレーニング支援システム。
前記差分に応じて前記表示手段への表示を変化させる場合において、
前記制御装置は、
前記差分が所定範囲内であるか否かを判定し、
前記所定範囲内でなければ、前記表示手段に失敗画面を表示させる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトレーニング支援システム。
筋力のトレーニングを行うトレーニング装置を利用する運動者に対して前記トレーニングに関する表示を行う表示手段、および、制御装置を有するトレーニング支援システムによるトレーニング支援方法であって、
前記制御装置は、
記憶手段に記憶され、または、入力手段から入力された前記トレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報を使用して前記運動者に与える基準動作を設定するステップと、
前記トレーニング動作を検知するセンサからの検知信号に基づいて前記運動者のトレーニング動作を検出するステップと、
前記設定される基準動作に対応する画像を生成するとともに、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像を生成して、前記表示手段に動的に表示させるステップと、を実行し、
前記設定される基準動作と前記検出されるトレーニング動作との差分に応じて前記表示手段への表示を変化させるとともに、
前記差分が所定範囲内であるか否かを、前記トレーニング装置における往復運動の向きの変わり目の直前のタイミングで判定し、前記所定範囲内であれば、前記表示手段に成功画面を表示させる
ことを特徴とするトレーニング支援方法。
所定の往復運動によって筋力のトレーニングを行うトレーニング装置を利用する運動者に対して前記トレーニングに関する表示を行う表示手段、および、制御装置を有するトレーニング支援システムによるトレーニング支援方法であって、
前記制御装置は、
記憶手段に記憶され、または、入力手段から入力された前記トレーニングに関する速度、時間、変位の少なくともいずれかの情報を使用して前記運動者に与える基準動作を設定するステップと、
前記トレーニング動作を検知するセンサからの検知信号に基づいて前記運動者のトレーニング動作を検出するステップと、
前記設定される基準動作に対応する画像を生成するとともに、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像を生成して、前記表示手段に動的に表示させるステップと、を実行し、
その際、前記設定される基準動作に対応する画像と、前記検出されるトレーニング動作に対応する画像とは、船を漕ぐ動作に関する画像であり、
前記制御装置は、さらに、
前記設定される基準動作と前記検出されるトレーニング動作との差分に応じて前記表示手段への表示を変化させるとともに、
前記差分が所定範囲内であるか否かを、前記検出されるトレーニング動作が、前記トレーニング装置において行うべき往復運動の向きの変わり目の直前部分に達したタイミングで判定し、前記所定範囲内であれば、前記表示手段に成功画面を表示させる
ことを特徴とするトレーニング支援方法。
前記差分に応じて前記表示手段への表示を変化させる場合において、
前記制御装置は、
前記差分が所定範囲内であるか否かを判定し、
前記所定範囲内でなければ、前記表示手段に失敗画面を表示させる
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載のトレーニング支援方法。