JPH09313552A - バーチャルリアリティーを組み込んだリハビリテーション装置 - Google Patents

バーチャルリアリティーを組み込んだリハビリテーション装置

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JPH09313552A
JPH09313552A JP8156080A JP15608096A JPH09313552A JP H09313552 A JPH09313552 A JP H09313552A JP 8156080 A JP8156080 A JP 8156080A JP 15608096 A JP15608096 A JP 15608096A JP H09313552 A JPH09313552 A JP H09313552A
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JP
Japan
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image
training
control computer
rehabilitation device
optical card
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Application number
JP8156080A
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English (en)
Inventor
Hitoshi Murakami
仁 村上
Shinya Isozaki
伸也 磯崎
Hisashi Uchida
寿 内田
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Mikuni Corp
Original Assignee
Mikuni Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バーチャルリアリティの手法を利用することに
より、患者に訓練の意欲をわかせて、苦痛を伴わずに筋
力を回復させることができるリハビリテーション装置を
提供する。 【構成】回転ペダル91にはコンピュータ制御により任
意の反力または駆動トルクが加えられる。操作ボタン付
ハンドル92にコンピュータにより制御された反力が加
えられる。画像ユニット7には仮想環境の画像が写し出
される。患者の回転ペダル91の駆動、ハンドル操作お
よびボタン操作に従って画像ユニット7の画像が変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は老人および障害者のリハ
ビリテーション装置に関わり、特に、操作のためのハン
ドルと回転ペダルとバチャールリアリティー画像を出力
する画像ユニットを備え、前記ハンドルおよび回転ペダ
ルから入力される信号によりバチャールリアリティー画
像を進行させるリハビリテーション装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、運動機能に障害を持つ患者のため
のリハビリテーション装置として、マイクロコンピュー
タで負荷が制御される回転ペダルを有するものがあっ
た。患者は上肢または下肢により回転ペダルを駆動する
ことにより、手足等の筋力を回復するが、この種のリハ
ビリテーション装置による訓練は患者にとって、単調な
繰り返し運動であり飽きやすいものであった。
【0003】一方、フェイスマウンティドディスプレイ
いわゆるFMDに立体画像を表示して仮想環境を与える
シュミレーションシステムとしていわゆるバーチャルリ
アリティの手法が開発されている。例えば、車や航空機
の操縦の訓練用のシステムでは、体験者のハンドル等の
操作により仮想環境を変化させるものが公知である。し
かしながら、バーチャルリアリティの手法を利用したリ
ハビリテーション装置はなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のリハビリテ
ーション装置は患者の筋力を回復する効果を有するが単
調な繰り返し運動を行うため訓練に忍耐力を要するもの
であった。本発明は上記した点に鑑みてなされたもので
あり、その目的はバーチャルリアリティの手法を利用す
ることにより、患者に訓練の意欲をわかせて、苦痛を伴
わずに筋力を回復させることができるリハビリテーショ
ン装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のリハビリテーシ
ョン装置は、コンピュータ制御により任意の反力または
駆動トルクが加えられる回転ペダルと、ハンドルおよび
操作ボタンと、バーチャルリアリティーの画像ユニット
と、複数のトレーニングプログラムから選択されたプロ
グラムに従って前記画像ユニットに画像信号を出力する
画像信号生成装置とを備え、患者の前記回転ペダル駆動
およびハンドル操作、ボタン操作に従って前記画像ユニ
ットの画像が変化するように構成したものである。
【0006】また、前記リハビリテーション装置に光カ
ード記録再生装置を組込み、前記光カード記録再生装置
から読取った個々の患者のデータに応じて最適トレーニ
ングプログラムを選択してトレーニングを行うと共に、
トレーニングを行ったときのデータを光カードに書込む
ように構成したものである。
【0007】さらに、本発明のリハビリテーション装置
は、前記各リハビリテーション装置において、回転ペダ
ルおよび画像ユニットが夫々昇降機構により昇降される
ように構成したものである。
【0008】
【作用】本発明の本発明のリハビリテーション装置によ
れば、患者はバーチャルリアリティを写し出す画像を見
ながら回転ペダルを動かし、その動きが画像に反映され
るので、例えば、自転車に乗っているような感覚を与え
ることができ、患者に訓練に対する意欲と興味を起こさ
せることができる。バーチャルリアリティーの画像は種
々のものが用意できるので、視覚情報を変化に富んだも
のとすることができ、患者の興味を一層高めることがで
きる。
【0009】また、光カード記録再生装置を組込んだリ
ハビリテーション装置では、トレーニングを行ったとき
のデータが光カードに記録されるので、そのデータに基
づき最適の訓練メニューを設定し、早期回復が実現でき
る。
【0010】さらに、回転ペダルおよび画像ユニットが
夫々昇降機構により昇降されるものは、立位と車椅子上
での座位との双方で使用できる。また、回転ペダルおよ
び画像ユニットの高さを体格に合わせて最適位置とする
ことができるので楽な姿勢で訓練ができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の実施例であるリハビリテーション
装置を示す外観図であり、図2は同リハビリテーション
装置の構成を示すブロック図である。図1に示すベース
フレーム11には昇降ガイドレール12が立設されてい
る。
【0012】昇降ガイドレール12には訓練機9と液晶
モニター7が昇降自在に支持されており、夫々モータ1
3および14により昇降される。訓練機9には回転ペダ
ル91および操作ボタン付ハンドル92が設けられてい
る。回転ペダル91は制御用コンピュータにより制御さ
れて回転駆動され、また、制動トルクが付与される。操
作ボタン付ハンドル92は図示のA方向およびB方向に
回動可能であり、回動に対する制動トルクが制御され
る。
【0013】液晶モニター7のフレームから延びるドー
ム15には方位角センサ16が取付けられている。方位
角センサー16はFMD(フェイス・マウンティド・デ
ィススプレイ)に取付けられたジャイロ発光部からの光
信号を受けて頭部の水平面に対する相対方位角および水
平面に対する傾斜角を検出する。ドーム15は外乱光を
遮蔽する。
【0014】ベースフレーム11の両側部には着脱式保
護柵17、17が取付けられる。また、ベースフレーム
11の前方に設けたポストに光カード記録再生装置3が
取付けられている。
【0015】図2に示す1はVR画像信号生成用コンピ
ュータであり、CDROM装置4内のCDROMから任
意のVR画像ソフトウエア・パッケージを読み出す。2
はVR画像信号生成用コンピュータ1、光カード記録再
生装置3、ジャイロコントローラ10および訓練機6を
制御する制御用コンピュータである。
【0016】すなわち、制御用コンピュータ2はVR画
像信号生成用コンピュータ1に指令してCDROM装置
内のCDROMから選択したVR画像ソフトウエア・パ
ッケージを読み出させる。そして、ジャイロ発光部およ
び方位角センサーを制御するジャイロコントローラ10
に指令して検出させた頭部位置および姿勢の信号、訓練
機9内の位置・トルク検出部、光カード記録再生装置3
からの信号および制御用コンピュータ2が備えた操作部
の操作に基づいてVR画像信号生成用コンピュータ1に
読み出したソフトウエア・パッケージから立体画像の信
号を生成させ、また音声信号を生成させる。
【0017】その立体画像の信号はFMD制御部6でF
MD(フェイス・マウンティド・ディスプレイ)用の画
像信号に変換されFMD8に写し出される。さらに、音
声信号はFMD8のヘッドホンを駆動する。画像信号は
さらにビデオコンバータ5により液晶モニター用のビデ
オ信号に変換されて液晶モニター7に写し出される。
【0018】ソフトウエア・パッケージのデータにはワ
ールド座標上に背景物体が設定されており、任意の視点
および視線の方向を与えることによりFMDの右眼用お
よび左眼用の背景画像が算出される。また、画像データ
の像はその位置および姿勢を示す信号により背景画像上
の任意の位置に任意の姿勢で写し出される。
【0019】訓練機6の構造は図3に詳しく示されてい
る。すなわち、サーボモータ93はトルクセンサ94、
トルクリミッタ95およびベルトを介して出力軸96を
回転駆動し、または出力軸96により駆動される。出力
軸96にはクランクおよび回転ペダル91が取付けられ
ている。出力軸の回転角度は回転用ポテンシオメータ9
7により検出され、また、トルクはトルクセンサ94で
検出される。出力軸96に対する負荷トルクはパウダー
ブレーキ100により付加される。
【0020】操作ボタン付ハンドル92に角度検出器1
01およびブレーキ102が設けられている。訓練機6
にはさらに、非常停止ボタン98および開始・停止ボタ
ン99が設けられている。
【0021】図2に示すように、訓練機6は制御用コン
ピュータ2と接続されているが、訓練機6と制御用コン
ピュータ2との間での信号の入出力関係は図3に詳しく
示されている。すなわち、制御用コンピュータ2内のD
/Aコンバータ(D/A)から出力されるアナログ信号
に基づいてモータドライバはサーボモータ93に電流を
供給する。トルクセンサ94からの信号はトルク検出変
換部でコンピュータの入力信号に変換され制御用コンピ
ュータ2内のA/Dコンバータ(A/D)に入力され
る。また、回転用ポテンシオメータ97からの信号は位
置検出変換部でコンピュータの入力信号に変換され制御
用コンピュータ2内のA/Dコンバータ(A/D)に入
力される。さらに、非常停止ボタン98および開始・停
止ボタン99および角度検出器101からの信号は制御
用コンピュータ2内のインターフェース(PI/O)に
入力される。また、ブレーキ102の制動力は制御用コ
ンピュータ2内のインターフェース(PI/O)を介し
て制御される。
【0022】訓練機6は制御用コンピュータ2により制
御されて訓練動作するが、その訓練動作にはパッシブモ
ードとアクティブモードがある。パッシブモードでは設
定した速度で回転運動を行う。また、アクティブモード
では、入力トルクの下限を設定し、設定トルクを入力ト
ルクが越えた場合のみ、そのトルク差で回転を可変させ
ながら回転運動を行う。
【0023】光カード記録再生装置3は制御用コンピュ
ータ2と接続されており、各患者が所持する光カードの
記録内容を読取り、そのデータを示す信号を制御用コン
ピュータ2に出力し、また、制御用コンピュータ2から
出力されるデータの信号を光カードに記録する。光カー
ドの記録内容には訓練予定データおよび機器からの情報
(リハビリ結果)がある。
【0024】次に、上記リハビリテーションおよび診断
装置の作用を説明する。まず、光カードが光カード記録
再生装置3に挿入されると、その記録情報が読取られ、
制御用コンピュータ2へ送られる。制御用コンピュータ
2は送られた情報により、ソフトウエア・パッケージ番
号をVR画像信号生成用コンピュータ1に送信する。す
ると、VR画像信号生成用コンピュータ1は指定された
ソフトウエア・パッケージをCDROM装置4から読み
出させ、選択完了信号を制御用コンピュータ2へ送る。
【0025】次に、制御用コンピュータ2はVR画像信
号生成用コンピュータ1へ初期化要求信号を送る。それ
に応答してVR画像信号生成用コンピュータ1が了解信
号を送ると、制御用コンピュータ2は開始・停止ボタン
99が押されるのを待つ。開始・停止ボタン99が押さ
れると、制御用コンピュータ2は仮想環境の画像信号生
成の開始を要求する信号をVR画像信号生成用コンピュ
ータ1へ送る。そして、VR画像信号生成用コンピュー
タ1は仮想環境の画像をFMD8および液晶モニター7
に表示させ始める。
【0026】このようにしてリハビリテーションの動作
が開始されるが、リハビリテーションの間において、仮
想環境の画像が表示され、また訓練機6のサーボモータ
に制御信号が送られる。そして、訓練機6から回転角度
やトルクの信号が制御用コンピュータ2に送られる。さ
らに、操作ボタン付ハンドル92の角度検出器101か
らの位置および姿勢を示す信号が制御用コンピュータ2
に送られる。
【0027】仮想環境の画像の視点の位置は訓練機の出
力軸の回転に伴って進行する。そして視線の方向は方位
角センサ16の信号に応じて変化する。すなわち、頭を
回すことにより仮想環境を見回すことができる。訓練中
に異常があった場合は非常停止ボタンを押すことにより
回転ペダル91を停止させることができる。
【0028】図4は患者が立ってこの装置を使用して訓
練している状況を示す。この場合は訓練機の回転ペダル
91が手で回転される。図5は患者が車椅子に座ってこ
の装置を使用している状況を示す。この場合は訓練機の
回転ペダル91が足で回転され、操作ボタン付ハンドル
92が手で操作される。
【0029】仮想環境が公園である場合に回転ペダル9
1を回すことにより、自分が進んでいる状況が見え、ま
た、その環境を見渡すことができる。回転ペダル91の
回転速度が速くなると進行速度も速くなる。そして、操
作ボタン付ハンドル92を右方向に回動させると患者は
右方向に進む。また、操作ボタン付ハンドル92を左方
向に回動させると患者は左方向に進む。
【0030】リハビリテーションの動作が終了すると、
VR画像信号生成用コンピュータ1は終了信号を制御用
コンピュータ2へ送る。すると、制御用コンピュータ2
は患者の動作状態の情報の送信をVR画像信号生成用コ
ンピュータ1に要求する。制御用コンピュータ2がその
情報を受け取ると、光カード記録再生装置3に指令して
その情報を光カードに記録させる。光カード記録再生装
置3は記録終了後、光カードを排出し、次の光カードの
セットを待機する。
【0031】このように光カードに記録された信号を光
カード記録再生装置で読み出すことにより、患者の動作
を知ることができ、診断が容易に行える。次回の訓練の
条件は担当医が光カードの記録を参照して別のコンピュ
ータを使用して設定することができる。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のリハビリ
テーション装置によれば、患者は仮想環境の画像を見な
がら回転ペダルやハンドルを動かし、その動きが仮想環
境の画像に反映される。仮想環境の画像は種々のものが
用意できるので、情報量の多い視覚情報をさらに変化さ
せることにより、患者に訓練に対する意欲と興味を起こ
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例であるリハビリテーション装置
を示す外観図である。
【図2】同リハビリテーション装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】同装置に用いられる訓練機の構造を示す構成図
である。
【図4】同装置の使用状態を示す概略側面図である。
【図5】同装置の使用状態の他の例を示す概略側面図で
ある。
【符号の説明】
1 VR画像信号生成用コンピュータ 2 制御用コンピュータ 3 光カード記録再生装置 4 CDROM装置 5 ビデオコンバータ 6 FMD制御部 7 液晶モニター 8 FMD 9 訓練機 10 ジャイロコントローラ 11 ベースフレーム 12 昇降ガイドレール 13、14 モータ 15 ドーム 16 方位角センサー 17 着脱式保護柵 91 回転ペダル 92 操作ボタン付ハンドル

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンピュータ制御により任意の反力また
    は駆動トルクが加えられる回転ペダルと、ハンドルおよ
    び操作ボタンと、バーチャルリアリティーの画像ユニッ
    トと、複数のトレーニングプログラムから選択されたプ
    ログラムに従って前記画像ユニットに画像信号を出力す
    る画像信号生成装置とを備え、患者の前記回転ペダル駆
    動およびハンドル操作、ボタン操作に従って前記画像ユ
    ニットの画像が変化するように構成したリハビリテーシ
    ョン装置。
  2. 【請求項2】 請求項1のリハビリテーション装置に光
    カード記録再生装置を組込み、前記光カード記録再生装
    置から読取った個々の患者のデータに応じて最適トレー
    ニングプログラムを選択してトレーニングを行うと共
    に、トレーニングを行ったときのデータを光カードに書
    込むように構成したリハビリテーション装置。
  3. 【請求項3】 回転ペダルおよび画像ユニットが夫々昇
    降機構により昇降されるように構成した請求項1または
    2のリハビリテーション装置。
JP8156080A 1996-05-28 1996-05-28 バーチャルリアリティーを組み込んだリハビリテーション装置 Pending JPH09313552A (ja)

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JPH09313552A true JPH09313552A (ja) 1997-12-09

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ID=15619867

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JP8156080A Pending JPH09313552A (ja) 1996-05-28 1996-05-28 バーチャルリアリティーを組み込んだリハビリテーション装置

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003319958A (ja) * 2002-05-08 2003-11-11 Mamoru Mitsuishi 整復装置
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