JPS6244274A - ロ−ボ−ト運動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は運動不足の解消等に用いられるローボート運動
機に関する。

（背景技術） 近年、食生活の改善、向上による摂取カロリーの増大、
および交通機関、省力機器の発達により、日常生活での
運動量の不足による摂取カロリーと消費カロリーとのア
ンバランスが生じ、肥満、成人病の原因として問題視さ
れており、その対策として各種運動補助器具が開発され
ている。

このような運動補助器具の１つとして自転車エルゴメー
タ、すなわち、固定配置した自転車のペダル回転軸に発
電機を設け、その発電量に比例したスピードあるいは仕
事量に換算して表示するようにしたものが存在する。こ
の自転車エルゴメータで（よ表示される仕事量は物理的
な仕事量とも近く、運動による消費カロリーはかなり正
確に把握できるが、ペダル踏み運動が単調で面白くない
と共に、連動が下半身中心となるため、全身運動となら
ないという欠点がある。

また、自転車であるので前進しか自由度がなく、運動し
ていても面白さ、楽しさといった点に欠けるという欠点
があった。

一方、オールをこぐように構成されたローボート運動機
は、比較的全身運動に近く理想的であるが、従来のロー
ボート連動機ではオールをこぐ回数に比例した量を仕事
量として算出・表示するのみであり、力の入れ具合を仕
事量の計算に考慮していないので、ゆっくりこいだり小
刻みにこいだりしても仕事量が同率に加算されることに
な９、実際にそぐわない値を表示することがあった。

すなわち、従来のローボート運動機では負荷抵抗として
機械的な摩擦抵抗を利用したものもあるが、これはオー
ルを速くこいでもゆっくゆこいでも抵抗が同様に働くた
め、実際のボートこぎの感触に遠く、そのため空気や油
等の流体をシリンダ内に封入し、この流体抵抗を負荷と
して利用し、実際のボートこぎの感触に近ずけたものが
提案されている。しかして、このような負荷を用いた場
合、オールを速くこいだ場合は負荷が大となり、ゆっ（
りこいだ場合は負荷が小となるため、単純にオールをこ
いだ回数等から仕事量を算出したのでは実際の消費カロ
リーとは異なる結果を表示してしまうことになる。

このように、従来のローボート運動機においては適切な
仕事量の算出方法が存在しなかった。

（発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたものであり、その目
的とするところは、オールの回転角度と負荷に作用する
力とから正確な仕事量を算出し、消費カロリーを適確に
表示することにより、正確な連動量を知ることのできる
ローボート運動機を提供することにある。そして、摂取
カロリーとのバランスをとって運動不足から来る肥満防
止および各覆の成人病予防を図ると共に、持久力を養っ
て心肺機能を高め、健康増進に資するものである。

（発明の開示） 息下、実施例を示す図面に沿って本発明を詳述する。

第１図は本発明のローボート運動機の一実施例の全体構
成を示したものであり、実際に人が運動を行っている状
態を示している。図において１０はボートこぎ運動を行
うボートこぎ部、２０はボートこぎ部１０のオールの回
転角度および負荷に作用する力を検出する検出部、３０
は検出部２０の検出信号から仕事量等を算出する演算処
理部、４０は演算処理部３０の出力に応じて仕事量等を
表示する表示部である。

第２図はボートこぎ部１０の構成を詳細に示したもので
あり、１．１’は左右一対のオールアーム、２はオール
アーム１をこぐ時の負荷（オールアーム１′についても
同様）、３はガイドレール７に沿って前後に移動自在な
座部、４はオールアーム１の支点、６はフットペダル、
８はグリップであり、グリップ８を掘って第１図の如く
ボートこぎ運動をするようになっている。

第３図は負荷２およびその付近の構成を示したものであ
り、負荷２として流体シリンダを使用した場合を示して
いる。ここで、流体シリンダはシリンダ内部に空気また
は油等の流体２ａが充填されており、シリンダ内をピス
トン２ｂが摺動するようになっている。また、ピストン
２ｂには複数のオリフィス（細い流＠）２ｅ、　２ｄが
設けられ、一部のオリフィス２ｄには弁２ｅが設けられ
ており、オールを引く時は弁２ｅによりオリフイユ２ｄ
を塞ぐため、流路が狭くなって負荷が大となり、逆にオ
ールを押す時は弁２ｅが開き、流路が広くなって負荷が
軽くなり、水面でボートをこぐ時と似た状態を再現でき
るようになっている。

なお、負荷の大きさはピストン２ｂを動かす速度に比例
するので、オールを速く引いた時には負荷が大になり、
ゆっくり引いた時には負荷は軽くなる。

しかして、本発明ではオールアーム１の回転角度を支点
４等に取り付けたロータリーエンコーダ等の回転角度検
出手段により検出すると共に、流体シリンダの如き負荷
２に作用する力をシリンダ内部に設けた圧力センサ等に
よって検出し、これらの検出信号から仕事量を算出する
ようにしている。なお、負荷２に作用する力は圧力セン
サを用いる他に、第４図に示すように、負荷２の取付部
２５を摺動可能にすると共にバネ２６により押圧し、バ
ネ２６の押圧力に抗して移動する取付部２５の移動距離
を接点２７と抵抗体２８とからなる可変抵抗で検出し、
その抵抗値の変化から負荷２に作用する力を検出するよ
うにしてもよい。

第５図は検出から表示までの回路構成をブロックで示し
たものであり、検出部２０は回転角度検出部２１と負荷
検出部２２と負荷検出部２２のアナログ的な出力信号を
デジタル信号に変換するＡＩＤ変換機２３とから構成さ
れ、演算処理部３０はマイクロプロセッサ３１から構成
され、表示部４０はドライバ回路４１とＬＥＤ、ＣＲＴ
の如き表示素子４２とから構成されている。

以下、検出信号から仕事量を計算する方法について説明
する。なお、第３図に示す流体シリンダの場合について
説明する。

さて、負荷２に作用する力をＦ（ベクトル量）、負荷２
のピストンの移動距離をＸとすると、物理法則より仕事
量Ｗは Ｗ＝ｆＦ・ｔｉｘ　　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（１）と表せ、第３図の関
係ではＦとＸは同一直線上であることから Ｗ　＝　ｆ　Ｆ４ｘ　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる。また
、シリンダ内圧をｐ１ピストンの面積をａとすると、 Ｆ＝ａ−ｐ　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・（３）となるので、
（２）式は Ｗ＝　ａ）　ｐ−ｄｘ　　　・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・（４）と表わせる。これを
離散的なデータから計算する場合には Ｗ＝ａΣｐΔＸ　・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（５）となる。

一方、負荷２の基端部からオールアーム１との取付部ま
での距Ｒｘは三角形余弦法則より＝Ｈ（θ）　・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６
）となり、オールアーム１と水平方向の基準線との角度
ｅの関数として表わせる。よって、微小時間Δを毎に角
度ｅを読み取るものとすると、その間の移動距離ΔＸは ΔＸ　＝　ｘ、　−Ｘ＝、　＝　Ｈ（ｅ、）　−Ｈ（ｅ
、−、）−（７）により算出することができる。

第６図（イ）、（ロ）は角度ｅとシリンダ内圧ｐの時間
的な変化を示したものであり、微小時間Δを毎にデータ
のサンプリングが行われる。

しかして、圧力として前後のデータの平均値を用いろも
のとすると、仕事量の計算は上記（５）。

（７）式により となる。なお、圧力を平均値とせずｐｌで計算してもよ
い。

しかして、このようにして求まった仕事量を表示部４０
にてカロリー表示することにより、実際の運動に応じた
消費カロリーを運動を行いながら知ることができる。な
お、上式の各単位をｐ　　（Ｋｇ／ｃ＋ｏ２）　、ａ　
　（ｃｍ’〕、ｘ　　［：ｅｍ］　、Ｗ　（Ｋｇ−ｅ＋
ｍ〕とすれば、 Ｗ　（ｋｃａｌ）　　＝２．３４Ｘ　１０−’　ＸＷ　
（Ｋｇ−ｃｍ）　−−（９）によりカロリーに変換でき
る。

なお、第２図においてオールアーム１の取付部５を数段
階もしくは連続的に上下に移動できろようにし、その位
置を読み取る手段を設けて演算に取り込むようにすれば
、体力にあった負荷の強度を選択することが可能になり
、更に各部の配置関係の変化に対応して計算式の定数を
変化させ、算出した仕事量に誤差が生じないようにする
ことができる。

次に、第７図は負荷２に作用する力のみを検出し、その
検出信号から力積（Ｆ・Δｔ）を求めて仕事量等を算出
するようにしたものである。なお、構成としては検出部
２０において回転角度検出部２１がない点が第５図と異
なるのみであり、機能的には演算処理部３０における処
理が大きく異なる。

しかして、力積を導入するためには移動する物体を想定
する必要があり、ここでは実際のボートに対応させるこ
とにする。すなわち、ボートの質量をｍ１速度をｖ１動
く距離を８１オール推力（ボート推進力）をＦ１カの与
えられてし）る時間をΔｔとすると、物理法則より ｍ　ｖ　、　＋　ＦΔｔ＝ｍｖ２　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１０）が成立し、これより
、 ７゜ニー（ｍｙ１＋ＦΔｔ）・・・・・・・・・・・・
・・・（１１）となる。なお、ｖ、は力が加わる前のボ
ートの速度、ｖ２は力が加わった後のボートの速度であ
る。

一方、実際のボートには速度に比例した流体抵抗力が加
わるので、Ｃ８を定数とすると、ｍ　ｖ　、　＋　ＦΔ
ｔ−Ｃ，ｖ、Δｔ　＝　ｍ　ｖ２−−　（１２）となる
。なお、微小時間Δ乞でサンプリングされたデータを用
いる場合、 と表わせ、また、距離Ｓは ｓ、　＝　ｓ、−、＋　ｖ、−８Δｔ、、、　、、、　
、・＝・（１４）と表わせる。初期状態においては５０
＝０．ｖ０＝０とおけるので、Ｆをシリンダ内圧ｐ等か
ら計算して順次計算を行うことにより、速度Ｖ、距ｌｌ
ｌ５を求めることができる。第８図は各時刻における各
計算結果の変化を示したものであり、（イ）は力Ｆ、（
ロ）は速度ｖ、（ハ）は距１１ｓを夫々示している。そ
して、各時刻における力Ｆと距離Ｓとの積を累積してい
けば仕事量Ｗが求まる。

なお、上記の（１３）、　（１４）式により求めた速度
。

距離のデータを単に表示する他に、これらのデータに基
づきボートの図や風景をテレビ画面上で移動するように
すれば、ボートこぎ運動に応じたボートの動きを写しだ
す乙とも可能であり、実際のボートこぎと同じようなボ
ートの進み具合が画面上で見られ、実感を味わいながら
ボート運動を行うこともできろ。すなわち、オールを休
めた時の慣性走行、水の抵抗による減速感のある画面が
得られるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明にあっては、流体シリンダもしくは
バネシリンダをオールと連結してこれを負荷装置として
利用したローボート運動機において、オールの回転軸に
取り付けられ回転角度を検出する回転角度検出手段と、
前記流体シリンダもしくはバネシリンダに作用する力を
検出する負荷検出手段と、前記回転角度検出手段および
負荷検出手段から微小単位時間毎に回転角度と力とを読
み込み仕事量を算出する演算処理部と、算出した仕事量
をカロリー表示する表示部とを備え、実際に負荷装置に
加わる力とオールの回転角度とから仕事量を計算するよ
うにしているので、正確な仕事量が得られ、運動の目安
として信頼性の高い表示を行える効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のローボート運動機の実施例を示す全体
構成図、第２図は第１図におけるボートこぎ部の詳細構
成図、第３図は負荷として用いられる流体シリンダの詳
細図、第４図は負荷を検出する方法の一例を示す図、第
５図は信号検出から表示を行うまでの回路構成を示すブ
ロック図、第６図はオールの回転角度およびシリンダ内
圧力の時間的変化を示す図、第７図は力積を用いて仕事
量等を計算するための回路構成を示すブロック図、第８
図は第７図の動作説明図である。 １０・・・・・・ボートこぎ部、２０・・・・・・検出
部、３０・・・・・演算処理部、４０・・・・・・表示
部、１，１′・・・・・・オールアーム、２・・・・・
・負荷、３・・・・・・座部、４・・・・・・支点、５
・・・・・・取付部、６・・・・・・フットペダル、７
・・・・・・ガイドレール、８・・・・・・グリップ、
２１・・・・・・回転角度検出部、２２・・・・・・負
荷検出部、２３・・・・・・Ａ／Ｄ変換器、３１・・・
・・マイクロプロセッサ、４１・・・・・・ドライバ回
路、４２・・・・・・表示素子 第１図 １！２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体シリンダもしくはバネシリンダをオールと連結して
   これを負荷装置として利用したローボート運動機におい
   て、オールの回転軸に取り付けられ回転角度を検出する
   回転角度検出手段と、前記流体シリンダもしくはバネシ
   リンダに作用する力を検出する負荷検出手段と、前記回
   転角度検出手段および負荷検出手段から微小単位時間毎
   に回転角度と力とを読み込み仕事量を算出する演算処理
   部と、算出した仕事量をカロリー表示する表示部とを備
   えたことを特徴とするローボート運動機。