JP6699180B2 - Balance training equipment - Google Patents
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Description
本発明はバランス訓練装置に関し、例えば倒立二輪車を用いたバランス訓練装置に関する。 The present invention relates to a balance training device, for example, a balance training device using an inverted two-wheeled vehicle.
近年、バランス機能の訓練のための訓練装置が開発されている。例えば、特許文献1では、倒立二輪車と表示装置とを構成に含むバランス訓練装置について開示している。このバランス訓練装置では、倒立二輪車は、搭乗者の重心移動によって操作可能である。具体的には、倒立二輪車の姿勢センサからの信号に基づいて、倒立二輪車が駆動制御される。また、このバランス訓練装置では、表示装置の画面上にキャラクタが表示され、姿勢センサからの信号に連動させてこのキャラクタは動かされる。
In recent years, training devices have been developed for training balance functions. For example,
特許文献1に記載されたバランス訓練装置では、表示装置による表示を用いたバランス訓練の際、倒立二輪車は搭乗者の操作に従った動作を行う。しかし、例えば倒立二輪車の操作に慣れていない搭乗者にとっては、倒立二輪車の動きを止めた状態でのバランス訓練を行いたい、という要望がある。
In the balance training device described in
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、倒立二輪車を操作に応じて動かしてバランス訓練する場合のみならず、操作に関わらず倒立二輪車を止めた状態でバランス訓練する場合も、操作に応じた表示を搭乗者が見ながら訓練できるバランス訓練装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and not only in the case where the inverted two-wheeled vehicle is moved according to the operation to perform the balance training, but also in the state where the inverted two-wheeled vehicle is stopped regardless of the operation, the balance training is performed. Even in such a case, it is an object to provide a balance training device that allows a passenger to train while watching a display according to an operation.
本発明の一態様に係るバランス訓練装置は、倒立二輪車と、表示装置と、前記倒立二輪車の動作を制御する動作制御手段と、搭乗者による前記倒立二輪車に対する操作を検出する操作検出手段と、前記操作検出手段により検出された操作に応じて、前記表示装置の画面上に表示された対象物の移動を制御する表示制御手段とを有し、前記動作制御手段は、指示信号、又は、入力若しくは記憶された搭乗者情報に基づいて、前記操作に応じた前記倒立二輪車の動きを禁止する。
このようなバランス訓練装置によれば、倒立二輪車の動きを止めた状態で、操作に応じた表示を提供することができる。このため、搭乗者は、操作に応じて移動する表示を見つつ、旋回を行なわない倒立二輪車によるバランス訓練を行うことができる。よって、倒立二輪車を操作に応じて動かしてバランス訓練する場合のみならず、倒立二輪車を操作に関わらず止めた状態でバランス訓練する場合も、操作に応じた表示を搭乗者が見ながら訓練できるバランス訓練装置を提供することができる。
A balance training device according to one aspect of the present invention, an inverted two-wheeled vehicle, a display device, an operation control means for controlling the operation of the inverted two-wheeled vehicle, an operation detection means for detecting an operation on the inverted two-wheeled vehicle by a passenger, the Display control means for controlling the movement of the object displayed on the screen of the display device according to the operation detected by the operation detection means, wherein the operation control means is an instruction signal or an input or Based on the stored passenger information, the movement of the inverted motorcycle according to the operation is prohibited.
According to such a balance training device, it is possible to provide a display according to the operation in a state where the movement of the inverted two-wheeled vehicle is stopped. Therefore, the occupant can perform balance training using an inverted two-wheeled vehicle that does not make a turn, while looking at the display that moves according to the operation. Therefore, not only when performing the balance training by moving the inverted two-wheeled vehicle according to the operation, but also when performing the balance training while the inverted two-wheeled vehicle is stopped regardless of the operation, the balance can be trained while the passenger sees the display according to the operation. A training device can be provided.
本発明によれば、倒立二輪車を操作に応じて動かしてバランス訓練する場合のみならず、操作に関わらず倒立二輪車を止めた状態でバランス訓練する場合も、操作に応じた表示を搭乗者が見ながら訓練できるバランス訓練装置を提供することができる。 According to the present invention, not only when performing the balance training by moving the inverted two-wheeled vehicle according to the operation, but also when performing the balance training while the inverted two-wheeled vehicle is stopped regardless of the operation, the passenger sees the display according to the operation. It is possible to provide a balance training device capable of training while being trained.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について、説明する。図1は、実施形態に係るバランス訓練装置の概略的な構成を示す模式図である。なお、図1において、倒立二輪車については正面図として示されている。図2は、実施形態に係るバランス訓練装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。実施形態に係るバランス訓練装置10は、図1に示すような倒立二輪車1と、表示装置100とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a balance training device according to an embodiment. In addition, in FIG. 1, the inverted two-wheeled vehicle is shown as a front view. FIG. 2 is a block diagram showing a schematic system configuration of the balance training apparatus according to the embodiment. The
図2に示されるように、倒立二輪車1は、姿勢センサ2と、回転センサ3と、一対の車輪駆動ユニット4L、4Rと、制御装置5と、を備えている。倒立二輪車1は、車両本体6に立った搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う。倒立二輪車1は、例えば、搭乗者が重心を前後に移動させることで前進後退を行い、搭乗者が重心を左右に移動させることで左右旋回を行うことができるように構成されている。
As shown in FIG. 2, the inverted two-
姿勢センサ2は、搭乗者による倒立二輪車1に対する操作を検出する操作検出手段の一具体例である。姿勢センサ2は、倒立二輪車1の車両本体6のピッチ角度、ピッチ角速度、ピッチ角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度等の姿勢情報を検出する。姿勢センサ2は、例えば、搭乗者が重心を前後へ移動させることで生じた車両本体6のピッチ角度(傾斜角度)を検出し、また、搭乗者が重心を左右へ移動させることで生じた車両本体6(分割ステップ9L、9R)のロール角度(傾斜角度)を検出することができる。
The
姿勢センサ2は、制御装置5に接続されており、検出した車両本体6の姿勢情報を制御装置5に対して出力する。なお、姿勢センサ2は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどにより構成されている。また、ピッチ軸とは、一対の車輪7L、7Rの車軸に相当する軸である。また、ロール軸とは、車両本体6の中心を通り、倒立二輪車1の走行方向と平行をなす軸である。
The
回転センサ3は、倒立二輪車1に設けられた車輪7L、7Rの回転角度、回転速度、回転加速度等の回転情報を検出する。回転センサ3は、制御装置5に接続されており、検出した各車輪7L、7Rの回転情報を制御装置5に対して出力する。
The
制御装置5は、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU(Central Processing Unit)5a、CPU5aによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM(Read Only Memory)5b、処理データ等を一時的に記憶するRAM(Random Access Memory)5c等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。 The control device 5 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) 5a for performing control processing, arithmetic processing, etc., a control program executed by the CPU 5a, a ROM (Read Only Memory) 5b storing arithmetic programs, processing data, etc. The hardware configuration is centered on a microcomputer including a RAM (Random Access Memory) 5c for temporary storage.
一対の車輪駆動ユニット4L、4Rは、倒立二輪車1に回転可能に設けられた左右一対の車輪7L、7Rを駆動することで、倒立二輪車1を走行させる。各車輪駆動ユニット4L、4Rは、例えば、電動モータと、その電動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア列等によって構成することができる。各車輪駆動ユニット4L、4Rは、駆動回路8L、8Rを介して制御装置5に接続されており、制御装置5からの制御信号に応じて、各車輪7L、7Rを駆動する。
The pair of
制御装置5は、倒立二輪車1が、例えば、倒立状態を維持する倒立制御を行いつつ、所望の走行(前進、後進、加速、減速、停止、左旋回、右旋回等)を行うように、各車輪駆動ユニット4L、4Rを制御して、各車輪7L、7Rの回転を制御する。また、制御装置5は、姿勢センサ2により検出された倒立二輪車1の姿勢情報と、回転センサ3により検出された各車輪7L、7Rの回転情報と、に基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行う。
The control device 5 performs desired traveling (forward, reverse, acceleration, deceleration, stop, left turn, right turn, etc.) while the inverted two-
例えば、制御装置5は、搭乗者が重心を前後に移動させたときに、姿勢センサ2により検出された車両本体6のピッチ角度に応じて、各車輪駆動ユニット4L、4Rを介して各車輪7L、7Rの回転を制御することで、倒立二輪車1を前進又は後進させる。また、制御装置5は、搭乗者が重心を左右に移動させたときに、姿勢センサ2により検出された車両本体6のロール角度(傾斜角度)に応じて、各車輪駆動ユニット4L、4Rを制御して左右車輪7L、7R間で回転差を生じさせ、倒立二輪車1を左旋回又は右旋回させる。
For example, the control device 5 controls the wheels 7L via the
上述のような車両制御の構成により、倒立二輪車1は、例えば、搭乗者が重心を前後に移動させ車両本体6を前後に傾斜させることで前進後退を行い、搭乗者が重心を左右に移動させ車両本体6を左右に傾斜させることで、左右旋回を行うことができる。なお、本実施の形態にかかるバランス訓練では、スキー競技を模した訓練を実現するため、搭乗者が左側に荷重をかけた場合、倒立二輪車1は右に旋回し、搭乗者が右側に荷重をかけた場合、倒立二輪車1は左に旋回する。ただし、このような設定は、任意に設定可能であり訓練環境に応じて、適宜設定されてもよい。すなわち、搭乗者が左側に荷重をかけた場合、倒立二輪車1は左に旋回し、搭乗者が右側に荷重をかけた場合、倒立二輪車1は右に旋回してもよい。
With the configuration of the vehicle control as described above, the inverted two-
ここで、制御装置5は、後述の所定の条件を満たす場合には、姿勢センサ2による検出結果に関わらず、操作に応じた旋回動作を行わない。
Here, when a predetermined condition described later is satisfied, the control device 5 does not perform the turning motion according to the operation regardless of the detection result of the
倒立二輪車1は、図1に示すように、車両本体6、車輪7L、7R、分割ステップ9L、9R、ハンドル11等を備えている。左右一対の分割ステップ9L、9Rは、運転者が搭乗するステッププレートの一例である。車両本体6は、各分割ステップ9L、9Rをロール方向へ姿勢変更可能にそれぞれ支持している。左右一対の車輪7L、7Rは、車両本体6に回転可能に支持されている。ハンドル11は、各分割ステップ9L、9Rの姿勢を、車両本体6を介してロール方向へ変化させる操作レバーである。
As shown in FIG. 1, the inverted two-
各分割ステップ9L、9Rは、運転者が片足ずつ乗せて搭乗するもので、人の足の大きさと同程度か又は少々大きく形成された偏平な一対の板体からなる。車両本体6は、互いに平行をなして上下に配置された車体上部材12及び車体下部材13と、互いに平行をなして左右に配置されると共に車体上部材12及び車体下部材13と回動可能に連結された一対の側面部材14L、14Rと、を有する平行リンク機構として構成されている。
Each of the dividing steps 9L and 9R is carried by the driver with one foot on each of them, and is composed of a pair of flat plate bodies that are formed to have the same size as or slightly larger than the size of a human foot. The vehicle
この平行リンク機構の車体上部材12と車体下部材13との間には、車体上部材12及び車体下部材13と一対の側面部材14L、14Rとがなす角度をそれぞれ直角に維持するように、ばね力を発生する一対のコイルばね15L、15Rが介在されている。一対の側面部材14L、14Rの各外面には、車輪駆動ユニット4L、4Rがそれぞれ取り付けられている。このように一対の車輪駆動ユニット4L、4Rを介して一対の側面部材14L、14Rに支持された一対の車輪7L、7Rは、平坦な路面E上に置いたときには、互いの回転中心が同一軸心線上に一致することになる。
Between the vehicle body
表示装置100は、姿勢センサ2による検出結果に応じて、ゲームキャラクタ等の対象物を表示する。また、表示装置100は、さらに、画面上に目標位置を示す印を表示する。倒立二輪車1と表示装置100とは、有線又は無線により通信可能に接続されている。なお、表示装置100は、倒立二輪車1と一体に構成されてもよく、後述する表示装置100の構成のいずれかが倒立二輪車1の構成として実現されてもよい。
The
表示装置100は、例えば、制御処理、演算処理等と行うCPU150a、CPU150aによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたROM150b、処理データ等を一時的に記憶するRAM150c等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
The
例えば、搭乗者が車両本体6を左右に傾斜させ、倒立二輪車1を左右旋回させると、表示装置100は、旋回により生じる車両本体6のヨー角に応じた位置に対象物を表示する。搭乗者は、対象物の表示位置が目標位置に重なるように、重心移動を行う。
For example, when the passenger tilts the
このように、搭乗者は、表示装置100の画面を見ながら、倒立二輪車1の重心移動による走行操作を行うことで、画面上における対象物の移動を制御することができる。これにより、搭乗者は、例えば、ゲーム感覚で楽しみながら訓練を行うことで、訓練の効率を向上させることができる。
In this way, the passenger can control the movement of the target object on the screen by performing a traveling operation by moving the center of gravity of the
しかしながら、患者などの搭乗者が、重心移動を十分に出来ない場合、次のような問題が生じる。すなわち、左右不均等なバランスの搭乗者は、いずれかの方向に重心が偏ってしまうため、左右いずれかへの旋回が継続してしまい、練習を続けることが困難となってしまう。言い換えると、搭乗者が、体重の左右比を5:5にできない場合、倒立二輪車1の旋回が継続してしまい、ヨー角に応じた対象物の表示に偏りが生じてしまう。
However, when a passenger such as a patient cannot move the center of gravity sufficiently, the following problems occur. That is, the occupant having an unbalanced left and right has a center of gravity that is biased in either direction, so that the occupant continues to turn to either the left or the right, which makes it difficult to continue the practice. In other words, when the occupant cannot adjust the right/left ratio to 5:5, the inverted two-
図3は、搭乗者の左右の荷重比率とロール角度(傾斜角度)の関係を示すグラフである。なお、図3において、横軸は右足側の荷重の比率を示している。図4は、ロール角度(傾斜角度)と旋回速度の関係を示すグラフである。なお、図4において、スキー競技を模すため、縦軸は左旋回が正となるように設定されている。図3に示されるように荷重比率の実現範囲が制限される場合、すなわち、左右の体重配分比として、5:5を実現できない搭乗者の場合、傾斜角度は正又は負のいずれか一方しかとれない。具体的には図3に示す例では、傾斜角度は正の一部の値しかとれない。この場合、図4に示されるように、倒立二輪車1は左右いずれか一方向に旋回を続けることとなる。具体的には図4に示す例では左に旋回し続けることとなる。このように、搭乗者の左右の体重比で傾斜角度が決まり、傾斜角度から倒立二輪車1の旋回速度が決定されるため、傾斜角度をニュートラルにできない場合又は傾斜角度をニュートラルにするまでに時間がかかる場合には、倒立二輪車1は旋回を続けてしまう。このため、ヨー角度に応じた対象部の表示では、対象物の位置が画面上の端に固定されてしまうため、バランス訓練が困難となる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the left-right load ratio of the passenger and the roll angle (tilt angle). Note that, in FIG. 3, the horizontal axis represents the ratio of the load on the right foot side. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the roll angle (tilt angle) and the turning speed. In FIG. 4, in order to imitate a ski competition, the vertical axis is set so that the left turn is positive. When the realization range of the load ratio is limited as shown in FIG. 3, that is, in the case of an occupant who cannot realize the right and left weight distribution ratio of 5:5, the inclination angle can be either positive or negative. Absent. Specifically, in the example shown in FIG. 3, the inclination angle can take only some positive values. In this case, as shown in FIG. 4, the inverted two-
これについて、図5を用いてさらに説明する。図5は、荷重比率の実現範囲が図3に示される範囲である場合にヨー角度によりキャラクタ(対象物)の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示す模式図である。なお、本実施の形態では、表示装置100は、スキー競技を模した映像とともにキャラクタを表示する。具体的には、バランス訓練装置10において、搭乗者は、目標位置を示す複数の課題ゲート90上をキャラクタが通過するよう重心移動を行う。図5においては、実線は、キャラクタの理想的な表示位置の推移(キャラクタの理想的な経路)を示しており、破線は、荷重比率の実現範囲が図3に示される範囲である場合にヨー角度によりキャラクタ(対象物)の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示している。図5の破線に示されるように、荷重比率の実現範囲が図3に示される範囲である場合、開始直後にキャラクタの表示位置は左端に移動し、その後、荷重比率の実現範囲内で搭乗者が重心移動を行っても、左端でのキャラクタの表示が継続してしまう。
This will be further described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram showing a transition of the display position of the character (target object) when the display position of the character (object) is determined by the yaw angle when the realization range of the load ratio is the range shown in FIG. In the present embodiment,
そこで、本実施の形態では、所定の条件を満たす場合には、制御装置5が、操作に応じた旋回動作を禁止するとともに、表示装置100は、対象物の表示位置を、ヨー角に応じてではなく、ロール角度(傾斜角度)に応じて決定する。以下、これを実現するための具体的な構成について説明する。
Therefore, in the present embodiment, when the predetermined condition is satisfied, the control device 5 prohibits the turning motion according to the operation, and the
図6は、本実施形態に係る制御装置5及び表示装置100の概略的なシステム構成を示すブロック図である。制御装置5は、例えば、車両本体6に搭載されており、傾斜角度取得部50と、練習履歴記憶部51と、搭乗者能力判定部52と、旋回速度設定部53と、動作制御部54と、ヨー角度取得部55とを有している。
FIG. 6 is a block diagram showing a schematic system configuration of the control device 5 and the
傾斜角度取得部50は、姿勢センサ2により検出されたロール角度(傾斜角度)を取得する。練習履歴記憶部51は、搭乗者ごとの練習履歴を記憶する。練習履歴には、傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度と、搭乗者を識別する識別情報とを関連付けた情報が含まれる。なお、練習履歴は、搭乗者情報と称されうる。
The tilt
搭乗者能力判定部52は、搭乗者の荷重移動能力を判定する。具体的には、搭乗者能力判定部52は、練習履歴記憶部51に記憶された練習履歴から、搭乗者が倒立二輪車1に対して左右均等な荷重をかけることが可能であるか、すなわち左右両方の旋回を行うための重心移動が可能であるかを判定する。さらに言い換えると、搭乗者能力判定部52は、搭乗者が体重の左右比を5:5にできるか否かを判定する。
The passenger
旋回速度設定部53は、搭乗者による操作があった際の倒立二輪車1の旋回速度を設定する。旋回速度設定部53は、搭乗者能力判定部52により、搭乗者が倒立二輪車1に対して左右均等な荷重をかけることが可能であると判定された場合、傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいて旋回速度を設定する。これに対し、旋回速度設定部53は、搭乗者能力判定部52により、搭乗者が倒立二輪車1に対して左右均等な荷重をかけることが可能ではないと判定された場合、搭乗者の操作に関わらず、すなわち取得された傾斜角度に関わらず、旋回速度を0に設定する。
The turning
また、旋回速度設定部53は、動作モード切替スイッチ17からの指示信号を受信した場合、搭乗者の操作に関わらず旋回速度を0に設定する。ここで、動作モード切替スイッチ17は、バランス訓練装置10に設けられたスイッチであり、本実施の形態では倒立二輪車1に設けられている。動作モード切替スイッチ17は、バランス訓練装置10の動作モードを切り替えるためのスイッチであり、動作モード切替スイッチ17がオンに設定された場合、上述の通り旋回速度は0に設定されるとともに、後述するように、キャラクタの表示位置がヨー角度ではなく傾斜角度により決定されることとなる。なお、本実施の形態では、動作モード切替スイッチ17が設けられた構成について例示したが、動作モード切替スイッチ17が設けられなくてもよい。
Further, when the turning
動作制御部54は、姿勢センサ2及び回転センサ3の検出結果に基づいて、倒立二輪車1の動作を制御する。ここで、動作制御部54は、搭乗者情報又は動作モード切替スイッチ17からの指示信号に基づいて、搭乗者の操作に応じた倒立二輪車1の動きを禁止する。具体的には、動作制御部54は、旋回速度設定部53が搭乗者情報又は指示信号に基づいて旋回速度を0に設定した場合、搭乗者の操作に関わらず旋回を行わないよう制御する。
The
ヨー角度取得部55は、姿勢センサ2により検出されたヨー角度を取得する。具体的には、ヨー角度取得部55は、旋回速度設定部53が傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいて旋回速度を設定する場合に、旋回により生じるヨー角度を取得する。
The yaw
なお、傾斜角度取得部50、搭乗者能力判定部52、旋回速度設定部53、動作制御部54、及びヨー角度取得部55は、例えば、CPU5aの制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、ROM5bに格納されたプログラムを、CPU5aの制御によって実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。また、練習履歴記憶部51は、例えば、ROM5b若しくはRAM5cなどのメモリ、又はハードディスク等の記憶装置により実現される。
The tilt
表示装置100は、表示部101と表示制御部102とを有する。表示部101は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイなどで構成され、表示制御部102による制御に従って表示画面に表示を行う。本実施の形態で表示部101は、目標位置を示す印及びキャラクタ(対象物)を表示する。
The
表示制御部102は、姿勢センサ2により検出された操作に応じて、表示部101の画面上に表示された対象物の移動を制御する。また、表示制御部102は、目標位置を示す印の表示位置を決定する。具体的には、表示制御部102は、キャラクタ位置算出部103と、目標位置算出部104とを備えている。なお、キャラクタ位置算出部103及び目標位置算出部104は、例えば、CPU150aの制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、ROM150bに格納されたプログラムを、CPU150aの制御によって実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。ただし、表示制御部102のいずれか又は全ての構成は、倒立二輪車1に含まれてもよい。
The
このような構成により、表示制御部102は、倒立二輪車1の動きが禁止されない場合、倒立二輪車1のヨー角度に基づいてキャラクタの移動を制御し、倒立二輪車1の動きが禁止される場合、倒立二輪車1の傾斜角度に基づいてキャラクタの移動を制御する。
With such a configuration, the
キャラクタ位置算出部103は、搭乗者による操作に応じて表示部101に表示するキャラクタの表示位置を決定する。具体的には、キャラクタ位置算出部103は、搭乗者能力判定部52により、搭乗者が倒立二輪車1に対して左右均等な荷重をかけることが可能であると判定された場合、ヨー角度取得部55により取得されたヨー角度に基づいて表示位置を決定する。これに対し、キャラクタ位置算出部103は、搭乗者能力判定部52により、搭乗者が倒立二輪車1に対して左右均等な荷重をかけることが可能ではないと判定された場合、傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいて表示位置を決定する。また、キャラクタ位置算出部103は、動作モード切替スイッチ17からの指示信号を受信した場合、傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいて表示位置を決定する。
The character
キャラクタ位置算出部103は、傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいて表示位置を決定する場合、具体的には、例えば以下のように表示位置を決定する。すなわち、キャラクタ位置算出部103は、姿勢センサ2が検出する傾斜角度の最大値(正常に体重移動が可能な搭乗者が搭乗した場合に検出される傾斜角度の最大値)を、キャラクタの表示可能範囲の一端(例えば左端)に対応させ、姿勢センサ2が検出する傾斜角度の最小値(正常に体重移動が可能な搭乗者が搭乗した場合に検出される傾斜角度の最小値)を、キャラクタの表示可能範囲の他端(例えば右端)に対応させた上で、姿勢センサ2により検出された実際の傾斜角度に応じて按分された位置をキャラクタの表示位置とする。
When determining the display position based on the tilt angle acquired by the tilt
目標位置算出部104は、画面上に目標位置を示す印(課題ゲート90)の表示位置を算出する。目標位置算出部104は、例えば、キャラクタ位置が傾斜角度にしたがって決定される場合、傾斜角度によるキャラクタの移動に適した目標位置を設定し、キャラクタ位置がヨー角度にしたがって決定される場合、ヨー角度によるキャラクタの移動に適した目標位置を設定する。
The target
図7は、荷重比率の実現範囲が図3に示される範囲である場合に傾斜角度によりキャラクタ(対象物)の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示す模式図である。図7においては、実線は、キャラクタの理想的な表示位置の推移(キャラクタの理想的な経路)を示しており、破線は、荷重比率の実現範囲が図3に示される範囲である場合に傾斜角度によりキャラクタ(対象物)の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示している。図7の破線に示されるように、荷重比率の実現範囲が図3に示される範囲であっても、上述の通り傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいてキャラクタの表示位置が決定されるので、荷重比率の実現範囲に応じたキャラクタの移動幅で表示を変化させることが可能となる。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the transition of the display position of the character (target object) when the display position of the character (object) is determined by the tilt angle when the load ratio is realized in the range shown in FIG. In FIG. 7, the solid line shows the transition of the ideal display position of the character (the ideal path of the character), and the broken line shows the inclination when the realization range of the load ratio is the range shown in FIG. The transition of the display position of the character when the display position of the character (object) is determined by the angle is shown. As shown by the broken line in FIG. 7, even if the realization range of the load ratio is the range shown in FIG. 3, the display position of the character is determined based on the tilt angle acquired by the tilt
このように、本実施の形態にかかるバランス訓練装置10によれば、搭乗者が左右の荷重比を5:5にできない場合であっても、表示を見つつ行うバランス訓練を行うことができる。つまり、例えば、左右の荷重比として0:10〜4:6の範囲しか実現できない患者であっても、練習を開始することができる。このため、搭乗者は、左右の荷重比を5:5に近づけるよう、あるいは、左右のうち十分に荷重をかけることが困難であった方へ十分に荷重をかけることができるように、練習を行うことができる。そして、搭乗者が、訓練により、左右の荷重比を5:5にできるようになった後には、旋回動作を伴う訓練に切り替えても差し支えない。すなわち、その後は、旋回速度設定部53は、傾斜角度取得部50により取得された傾斜角度に基づいて旋回速度を設定し、キャラクタ位置算出部103は、ヨー角度取得部55により取得されたヨー角度に基づいて表示位置を決定する。このように、旋回動作を停止しての練習と、旋回動作を含めた練習とを切り替えることで、訓練初期時に左右荷重比が偏っている搭乗者であっても、一連の練習によりバランス能力を高めることができる。
As described above, according to the
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、搭乗者情報として、練習履歴記憶部51に記憶された情報が用いられたが、搭乗者情報は外部装置から入力されてもよい。
The present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, but can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the information stored in the practice
1 倒立二輪車
2 姿勢センサ
3 回転センサ
4L、4R 車輪駆動ユニット
5 制御装置
6 車両本体
7L、7R 車輪
8L、8R 駆動回路
9L、9R 分割ステップ
10 バランス訓練装置
11 ハンドル
12 車体上部材
13 車体下部材
14L、14R 側面部材
17 動作モード切替スイッチ
50 傾斜角度取得部
51 練習履歴記憶部
52 搭乗者能力判定部
53 旋回速度設定部
54 動作制御部
55 ヨー角度取得部
90 課題ゲート
100 表示装置
101 表示部
102 表示制御部
103 キャラクタ位置算出部
104 目標位置算出部
1 Inverted Two-wheeled
Claims (3)
表示装置と、
前記倒立二輪車の動作を制御する動作制御手段と、
搭乗者による前記倒立二輪車に対する操作を検出する操作検出手段と、
前記操作検出手段により検出された操作に応じて、前記表示装置の画面上に表示された対象物の移動を制御する表示制御手段と
を有し、
前記動作制御手段は、指示信号、又は、入力若しくは記憶された搭乗者情報に基づいて、前記操作に応じた前記倒立二輪車の動きを禁止し、
前記表示制御手段は、前記倒立二輪車の動きが禁止されない場合、前記倒立二輪車の第一の軸を回転軸としたヨー角度に基づいて前記対象物の移動を制御し、前記倒立二輪車の動きが禁止される場合、前記倒立二輪車の第二の軸を回転軸としたロール角度に基づいて前記対象物の移動を制御し、
前記第二の軸は、前記一対の車輪の車軸に相当する第三の軸と交差する軸であって、前記倒立二輪車の中心を通り、前記倒立二輪車の走行方向と平行をなす軸であり、
前記第一の軸は、前記第二の軸と前記第三の軸の交点を通り、前記第二の軸及び前記第三の軸と直交する軸である
バランス訓練装置。 An inverted two-wheeled vehicle having a pair of wheels ;
A display device,
Operation control means for controlling the operation of the inverted two-wheeled vehicle,
Operation detecting means for detecting an operation performed on the inverted two-wheeled vehicle by a passenger,
Display control means for controlling the movement of the object displayed on the screen of the display device according to the operation detected by the operation detection means,
The operation control means prohibits the movement of the inverted two-wheeled vehicle in accordance with the operation, based on an instruction signal, or input or stored passenger information,
When the movement of the inverted two-wheeled vehicle is not prohibited, the display control means controls the movement of the object based on a yaw angle with the first axis of the inverted two-wheeled vehicle as a rotation axis, and the movement of the inverted two-wheeled vehicle is prohibited. When it is done, the movement of the object is controlled based on the roll angle with the second axis of the inverted two-wheeled vehicle as the axis of rotation ,
The second shaft is a shaft that intersects with a third shaft corresponding to the axles of the pair of wheels, passes through the center of the inverted two-wheeled vehicle, and is an axis that is parallel to the traveling direction of the inverted two-wheeled vehicle,
The balance training device, wherein the first axis is an axis that passes through an intersection of the second axis and the third axis and is orthogonal to the second axis and the third axis .
請求項1に記載のバランス訓練装置。 The display control means associates the maximum value of the roll angle detected when a passenger who can normally move the weight is on board with one end of the displayable range of the object, and can move the weight normally. A minimum value of the roll angle detected when a passenger is boarding the vehicle is made to correspond to the other end of the displayable range of the target object, and the target object is placed at a position corresponding to the detected roll angle. The balance training device according to claim 1.
前記搭乗者情報は、搭乗者ごとの練習履歴であり、各搭乗者に対して検出された前記ロール角度を含む情報である
請求項1又は2に記載のバランス訓練装置。 The operation control means, based on the passenger information, prohibits the movement of the inverted two-wheeled vehicle according to the operation,
The balance training device according to claim 1, wherein the passenger information is a practice history for each passenger, and is information including the roll angle detected for each passenger.
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