KR20080100385A

KR20080100385A - 운동 관리 시스템

Info

Publication number: KR20080100385A
Application number: KR1020087024283A
Authority: KR
Inventors: 다카시 히라타; 겐 야스하라; 게이 시마다
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2006-04-06
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-11-17
Also published as: CN101410154A; EP2011552A4; KR101112497B1; US7758470B2; EP2011552B1; US20090227424A1; JP2007275282A; JP4185108B2; EP2011552A1; WO2007116682A1; CN101410154B

Abstract

인간 등의 동물 및 이 동물의 운동을 다른 형태로 유도하는 2개의 장치의 각각의 움직임의 조화를 도모하면서, 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하도록 이 동물을 훈련할 수 있도록 당해 동물의 운동을 관리하는 시스템 등을 제공한다. 본 발명의 운동 관리 시스템(1)에 의하면, 트레드밀(제1 운동 유도장치)(10)의 동작에 의해 사용자의 보행운동의 속도가 조절된다. 또, 보행운동 유도장치(제2 운동 유도장치)(20)의 동작에 의해 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 운동 스케일이 조절되면서 당해 사용자의 보행운동이 유도된다. 이때, 보행속도(v)(필요에 따라서 보행율(p))에 기초하여 보행운동 유도장치(20)의 동작이 제어된다. 이것에 의해, 사용자의 보행운동, 트레드밀(10)의 동작 및 보행운동 유도장치(20)의 각각의 동작의 조화를 도모하면서, 적당한 스케일 및 리듬으로 보행운동하도록 이 사용자를 훈련할 수 있다.

운동 유도장치, 운동 스케일, 운동 리듬, 운동변수 측정부, 운동 관리 시스템

Description

운동 관리 시스템, 운동 관리 방법, 운동 관리 프로그램{EXERCISE MANAGEMENT SYSTEM, EXERCISE MANAGEMENT METHOD, AND EXERCISE MANAGEMENT PROGRAM}

본 발명은 동물의 운동을 관리하는 시스템, 방법 및 당해 관리기능을 컴퓨터에 부여하는 프로그램에 관한 것이다.

사용자의 체력이나 몸상태를 감안하여 보행속도나 보폭이 적당한 것으로 되도록 트레드밀의 속도가 설정됨으로써 당해 사용자의 보행 훈련을 실시하는 수법이 제안되어 있다(예를 들면, 일본 특허공개 2001-238982호 공보, 일본 특허공개 2001-346906호 공보 참조).

(발명의 개시)

(발명이 해결하고자 하는 과제)

그러나, 다리의 움직임을 유도(또는 보조)하도록 신체에 힘을 작용시키는 장치가 사용자에게 장착되어 있는 경우, 사용자, 트레드밀 및 당해 장치의 3개의 움직임을 조화시키면서, 적당한 보폭 등으로 보행하도록 사용자의 보행을 훈련하는 것은 고려되어 있지 않았다.

그래서, 본 발명은, 인간 등의 동물 및 이 동물의 운동을 상이한 형태로 유도하는 2개의 장치의 각각의 움직임의 조화를 도모하면서, 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하도록 이 동물을 훈련할 수 있도록 당해 동물의 운동을 관리하는 시스템, 방법, 및 당해 관리기능을 컴퓨터에 부여하는 프로그램을 제공하는 것을 해결 과제로 한다.

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 과제를 해결하기 위한 제1 발명의 운동 관리 시스템은, 제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하고, 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 유도되어 운동하고 있는 상기 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수를 측정하는 운동변수 측정부와, 이 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 이 동물의 운동 스케일을 조절하면서 이 동물의 운동을 유도하는 제2 운동 유도장치의 동작을, 이 운동변수 측정부에 의해 측정된 이 운동변수에 기초하여 제어하는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제1 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 동물의 운동속도가 조절되고, 또한, 제2 운동 유도장치의 동작에 의해 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 운동 스케일이 조절되면서 당해 동물의 운동이 유도된다. 이 때, 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 운동이 유도되고 있는 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수에 기초하여 제2 운동 유도장치의 동작이 제어된다. 운동변수는 제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하여 측정됨으로써 그 측정 정밀도의 향상이 도모될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 운동 스케일 및 운동 리듬의 관계를 목표로 하는 관계에 유지하는 등, 적당히 조절하면서 동물에게 그 운동을 계속하게 할 수 있다. 따라서, 동물의 운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬(또는 목표로 하는 스케일 및 리듬)으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

또, 제2 발명의 운동 관리 시스템은, 제1 발명의 운동 관리 시스템에서, 상기 운동변수 측정부가 상기 제1 운동 유도장치가 갖는 순환운동체의 순환운동 속도에 기초하여 제1 운동변수를 측정하는 제1 운동변수 측정부를 구비하고, 이 제1 운동변수는 이 순환운동체에 접촉함으로써 이 순환운동체의 순환운동 방향의 반대 방향으로의 운동이 유도되고 있는 상기 동물의 당해 운동속도를 나타내는 상기 운동변수인 것을 특징으로 한다.

제2 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 운동이 유도되고 있는 동물의 당해 운동속도(동물의 운동 스케일 및 운동 리듬에 기초하여 정해진다.)를 나타내는 「제1 운동변수」에 기초하여 제2 운동 유도장치의 동작이 제어된다. 제1 운동변수는 제1 운동 유도장치의 순환운동체의 순환운동 속도에 기초하여 측정됨으로써 그 측정 정밀도의 향상이 도모될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 운동 스케일 및 운동 리듬의 관계를 목표라고 하는 관계에 유지하는 등, 적당히 조절하면서 동물에게 운동을 계속하게 할 수 있다.

또, 제1 운동 유도장치가 갖는 순환운동체를 순환운동시킴으로써, 순환운동체와 접촉하는 동물이 당해 순환운동 방향과는 반대 방향으로 운동하도록 유도된다. 「순환운동체」에는, 복수의 롤러에 건너 걸쳐진 엔드리스 벨트, 중심 또는 중심으로부터 벗어난 점을 통과하는 축 주위로 회전되는 구체, 타원 구체, 중심축 또는 중심축으로부터 떨어진 중심축에 평행한 축 주위로 회전하는 원통, 사각통 등의 통체, 그 외 임의의 축 주위로 회전되는 한 덩어리의 물체가 포함된다. 이것에 의해, 당해 운동에 수반되는 동물 또는 그 신체부분의 이동이 무한 순환운동체의 순환운동에 의해 상쇄되므로, 제1 운동 유도장치의 설치 스페이스만 있으면 비교적 좁은 장소에서도 동물의 운동 훈련이 가능하게 된다.

또한, 제3 발명의 운동 관리 시스템은, 제2 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 제1 운동변수 측정부가 상기 제1 운동 유도장치로서의 트레드밀이 갖는 복수의 롤러에 건너 걸쳐진 상기 순환운동체로서의 엔드리스 벨트의 구동 속도에 기초하여, 이 엔드리스 벨트에 접촉함으로써 이 엔드리스 벨트의 순환운동 방향의 반대 방향으로의 보행 또는 주행운동이 유도되고 있는 상기 동물의 당해 보행 또는 주행 속도를 상기 제1 운동변수로서 측정하는 것을 특징으로 한다.

제3 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 트레드밀(제1 운동 유도장치)의 동작에 의해 보행 또는 주행운동이 유도되고 있는 동물의 당해 보행 또는 주행 속도(제1 운동변수)에 기초하여 제2 운동 유도장치의 동작이 제어된다. 보행속도는 트레드밀의 엔드리스 벨트(순환운동체)의 구동 속도에 기초하여 측정됨으로써 그 측정 정밀도의 향상이 도모될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 보폭(운동 스케일) 및 보행율(운동 리듬)의 관계를 목표로 하는 관계에 유지하는 등, 적당히 조절하면서 동물에게 보행 또는 주행운동을 계속하게 할 수 있다.

또, 트레드밀(제1 운동 유도장치)의 엔드리스 벨트(순환운동체)를 순환운동시킴으로써, 이 엔드리스 벨트의 순환운동 방향과는 역방향의 보행 또는 주행이 유도된다. 이것에 의해, 당해 보행 또는 주행운동에 수반되는 동물의 이동이 엔드리스 벨트의 회전에 의해 상쇄되므로, 제1 운동 유도장치의 설치 스페이스만 있으면 비교적 좁은 장소에서도 동물의 보행 및 주행운동 훈련이 가능하게 된다.

또, 제4 발명의 운동 관리 시스템은, 제1 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 운동변수 측정부가 상기 동물과 상기 제1 운동 유도장치의 상호작용력의 변화 패턴에 기초하여 제2 운동변수를 측정하는 제2 운동변수 측정부를 구비하고, 이 제2 운동변수는 이 동물과 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 주기운동이 유도되고 있는 이 동물의 당해 주기운동의 진폭 및 주기 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 상기 운동변수이며, 상기 제어부가 이 운동변수 측정부에 의해 측정된 이 제2 운동변수에 기초하여 상기 제2 운동 유도장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

제4 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 운동이 유도되고 있는 동물의 당해 운동 리듬을 나타내는 「제2 운동변수」에 기초하여 제2 운동 유도장치의 동작이 제어된다. 제2 운동변수는 동물과 제1 운동 유도장치의 상호작용력의 시간변화 패턴에 기초하여 측정됨으로써 그 측정 정밀도의 향상이 도모될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 운동 스케일 및 운동 리듬의 관계를 목표로 하는 관계에 유지하는 등, 적당히 조절하면서 동물에게 운동을 계속하게 할 수 있다.

또한, 제5 발명의 운동 관리 시스템은, 제4 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 제2 운동변수 측정부가 상기 제1 운동 유도장치로서의 트레드밀이 갖는 복수의 롤러에 건너 걸쳐진 엔드리스 벨트를 지지하는 발판이 상기 동물로부터 받는 압력의 시간변화 패턴에 기초하여, 이 동물의 보행율을 상기 제2 운동변수로서 측정하는 것을 특징으로 한다.

제5 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 트레드밀(제1 운동 유도장치)의 동작에 의해 유도되고 있는 동물의 보행율(제2 운동변수)에 기초하여 제2 운동 유도장치의 동작이 제어된다. 동물이 보행 또는 주행운동시에 트레드밀의 엔드리스 벨트에 착상(着床)할 때마다, 이 벨트를 지지하는 발판에 압력이 작용한다. 이 때문에, 당해 압력의 시간변화 패턴에 기초하여 보행율이 측정됨으로써 그 측정 정밀도의 향상이 도모될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 보폭(운동 스케일) 및 보행율(운동 리듬)의 관계를 목표로 하는 관계에 유지하는 등, 적당히 조절하면서 동물에게 보행 또는 주행운동을 계속하게 할 수 있다.

또, 트레드밀(제1 운동 유도장치)의 엔드리스 벨트(순환운동체)를 순환운동시킴으로써, 당해 순환운동 방향과는 반대 방향으로의 동물의 보행 또는 주행운동이 유도된다. 이것에 의해, 당해 보행 또는 주행운동에 수반되는 동물의 이동이 엔드리스 벨트의 회전에 의해 상쇄되므로, 제1 운동 유도장치의 설치 스페이스만 있으면 비교적 좁은 장소에서도 동물의 보행 및 주행운동의 훈련이 가능하게 된다.

또, 제6 발명의 운동 관리 시스템은, 제1 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 운동변수 측정부가, 상기 운동변수로서 제1 운동변수를 측정하는 제1 운동변수 측정부와, 상기 운동변수로서 제2 운동변수를 측정하는 제2 운동변수 측정부를 구비하고, 이 제1 운동변수는 상기 동물의 이동속도이며, 이 제2 운동변수는 상기 동물의 보폭 또는 보행율이며, 상기 제어부가, 이 제1 운동변수로서의 이동속도에 대한 이 제2 운동변수로서의 보폭의 2승의 비율, 또는 이 제2 운동변수로서의 보행율의 2승에 대한 이 제1 운동변수로서의 속도의 비율인 보행비를 목표 보행비에 일치시키도록 상기 제2 운동 유도장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.

제6 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 동물의 보행 또는 주행운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 동물을 적당한 보행비로 보행 또는 주행하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

또한, 제7 발명의 운동 관리 시스템은, 제1 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부가, 상기 동물의 운동에 따라 주기적으로 변화되는 패러미터로서 제1 및 제2 운동 진동자의 각각을 측정하는 운동 진동자 측정부와, 입력 진동 신호와 상호 서로 끌어들임으로써 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제1 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제1 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제1 진동자를 생성하는 제1 진동자 생성부와, 이 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 운동 진동자와 이 제1 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제1 진동자의 위상차에 기초하여, 새로운 이 고유 각속도를 설정하는 고유 각속도 설정부와, 입력 진동 신호에 기초하고, 이 고유 각속도 설정수단에 의해 설정된 이 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제2 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제2 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제2 진동자를 생성하는 제2 진동자 생성부와, 이 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제2 진동자와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 운동변수에 기초하여 상기 제2 운동 유도장치의 동작의 스케일 및 리듬을 특정하는 유도 진동자를 생성하는 유도 진동자 생성부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제7 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작에 의해 유도되는 동물의 운동 리듬과, 제2 운동 유도장치의 동작 또는 운동 유도 리듬의 상호의 타협이 의도된다. 이것에 의해, 동물의 운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하면서, 동물이 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하도록 훈련할 수 있다.

또, 제8 발명의 운동 관리 시스템은, 제7 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 동물의 운동 스케일을 나타내는 제3 운동 진동자를 측정하고, 상기 유도 진동자 생성부가 상기 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 상기 제2 진동자와, 상기 고유 각속도 설정부에 의해 새롭게 설정된 상기 고유 각속도와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 운동변수에 기초하여, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제3 운동 진동자를 상기 동물의 목표 운동 스케일에 따라 설정되는 목표값에 근접하도록 이 동물의 운동을 유도하기 위한 가상적인 탄성 요소에 의한 탄성력을 나타내는 제1 유도 진동자를 포함하는 유도 진동자를 생성하는 것을 특징으로 한다.

제8 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 동물의 운동 스케일이 가상적인 탄성 요소의 탄성력을 나타내는 제1 유도 진동자에 의해 목표 스케일에 근접되도록 당해 동물의 운동이 유도된다. 제1 유도 진동자는 고유 각속도 및 운동변수에 기초하여 생성된다. 「고유 각속도」는 동물의 운동 리듬을 목표 리듬에 일치시키는 관점에서 적당히 설정된 것이다. 「운동변수」는 동물의 운동상태를 나타내는 것이다. 따라서, 제1 유도 진동자를 포함하는 유도 진동자에 의해 동물의 운동이 유도됨으로써, 동물의 운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

또한, 제9 발명의 운동 관리 시스템은, 제8 발명의 운동 관리 시스템에서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 제2 운동 진동자를 상기 제3 운동 진동자로서 측정하는 것을 특징으로 한다.

제9 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 제2 진동자가 동물의 운동 스케일을 나타내는 제3 운동 진동자(=제2 운동 진동자)에 기초하여 생성된다. 또, 당해 제2 진동자에 기초하여 제3 운동 진동자를 목표값에 근접시키기 위한 제1 유도 진동자가 생성된다.

또, 제10 발명의 운동 관리 시스템은, 제8 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 동물의 운동 리듬을 나타내는 제4 운동 진동자를 측정하고, 상기 유도 진동자 생성부가, 상기 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 상기 제2 진동자와, 상기 고유 각속도 설정부에 의해 설정된 상기 고유 각속도와, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제4 운동 진동자와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 운동변수에 기초하여, 상기 제3 운동 진동자의 절대값의 증대를 억제하도록 상기 동물의 운동을 유도하기 위한 가상적인 감쇠 요소에 의한 감쇠력을 나타내는 제2 유도 진동자를 포함하는 상기 유도 진동자를 생성하는 것을 특징으로 한다.

제10 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 동물의 운동 스케일이 가상적인 감쇠 요소의 감쇠력을 나타내는 제2 유도 진동자에 의해 목표 스케일로부터 괴리하는 것이 억제되도록 이 운동이 유도된다. 제2 유도 진동자도 제1 유도 진동자와 마찬가지로 고유 각속도 및 운동변수에 기초하여 생성된다. 「고유 각속도」는 사용자의 운동 리듬을 목표 리듬에 일치시키는 관점에서 적당히 설정된 것이다. 「운동변수」는 동물의 운동 스케일 및 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 것이다. 따라서, 제2 유도 진동자를 포함하는 유도 진동자에 의해 동물의 운동이 유도됨으로써, 동물의 운동, 제1 운동 유도장치의 동작 및 제2 운동 유도장치의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

또한, 제11 발명의 운동 관리 시스템은, 제10 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 제1 운동 진동자를 상기 제4 운동 진동자로서 측정하는 것을 특징으로 한다.

제11 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 제1 진동자가 동물의 운동 리듬을 나타내는 제4 운동 진동자(=제1 운동 진동자)에 기초하여 생성된다. 또, 당해 제1 진동자에 기초하여 고유 각속도가 설정되고, 당해 고유 각속도에 기초하여 제3 운동 진동자의 절대값의 증대를 억제하기 위한 제2 유도 진동자가 생성된다.

또, 제12 발명의 운동 관리 시스템은, 제7 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 제2 진동자 생성부가 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 상기 제1 또는 제2 운동 진동자의 주기 변화의 크기가 임계값을 초과한 경우, 상기 고유 각속도 설정부에 의해 설정된 상기 고유 각속도 대신, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제1 또는 제2 운동 진동자의 각속도와, 상기 제1 진동자 생성부에 의해 생성된 상기 제1 진동자의 각속도 중 한쪽 또는 양쪽에 기초하여 정해지는 각속도로 진동하는 상기 제2 진동자를 생성하는 것을 특징으로 한다.

제12 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 동물의 운동 리듬이 갑자기 변화된 경우에도, 이 변화 후의 운동 리듬에 따른 적당한 리듬으로 동물의 운동이 유도될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

또한, 제13 발명의 운동 관리 시스템은, 제1 발명의 운동 관리 시스템에 있어서, 상기 제어부가 상기 동물의 2개의 다른 신체부분의 움직임에 따른 상기 운동 진동자를 상기 제1 및 제2 운동 진동자로서 측정하는 운동 진동자 측정부와, 입력 진동 신호와 상호 서로 끌어들임으로써 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제1 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제1 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제1 진동자를 생성하는 제1 진동자 생성부와, 이 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제1 운동 진동자와 이 제1 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제1 진동자의 위상차에 기초하여, 이 고유 각속도를 새롭게 설정하는 고유 각속도 설정부와, 입력 진동 신호에 기초하고, 이 고유 각속도 설정수단에 의해 새롭게 설정된 이 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제2 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제2 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제2 진동자를 생성하는 제2 진동자 생성부와, 이 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제2 진동자와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 상기 운동변수에 기초하여, 상기 제2 운동 유도장치의 동작의 스케일 및 리듬을 특정하는 유도 진동자를 생성하는 유도 진동자 생성부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

제13 발명의 운동 관리 시스템에 의하면, 동물의 상이한 신체부분의 각각의 운동 리듬과, 이 운동을 유도하는 리듬의 조화를 도모하면서, 동물의 운동 리듬이 목표 운동 리듬에 근접하도록 이 운동이 유도될 수 있다. 이것에 의해, 동물의 운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제14 발명의 방법은, 동물의 운동을 관리하는 방법으로서, 제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하여, 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 유도되어 운동하고 있는 상기 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수를 측정하고, 이 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 이 동물의 운동 스케일을 조절하면서 이 동물의 운동을 유도하는 제2 운동 유도장치의 동작을, 당해 측정 운동변수에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 한다.

제14 발명의 운동 관리 방법에 의하면, 제1 발명의 운동 관리 시스템과 마찬가지로, 동물 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 움직임의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 제15 발명의 프로그램은 동물의 운동을 관리하는 시스템으로서 컴퓨터를 기능하게 하는 프로그램이며, 제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하여, 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 유도되어 운동하고 있는 상기 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수를 측정하는 운동변수 측정부와, 이 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 이 동물의 운동 스케일을 조절하면서 이 동물의 운동을 유도하는 제2 운동 유도장치의 동작을, 이 운동변수 측정부에 의해 측정된 이 운동변수에 기초하여 제어하는 제어부를 구비하고 있는 시스템으로서 상기 컴퓨터를 기능하게 하는 것을 특징으로 한다.

제15 발명의 운동 관리 프로그램에 의하면, 동물 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 움직임의 조화를 도모하고, 또한, 동물에게 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하게 하면서 당해 동물을 훈련하는 시스템으로서 컴퓨터를 기능시킬 수 있다. 또한, 당해 기능 모두가 하나의 컴퓨터에 부여되어도 되고, 당해 기능이 복수의 컴퓨터에 분산되어 부여되어도 된다.

도 1은 본 발명의 운동 관리 시스템의 구성 예시도,

도 2는 본 발명의 운동 관리 방법의 설명도,

도 3은 본 발명의 운동 관리 방법의 설명도,

도 4는 보행운동을 유도하는 가상적인 스프링 및 댐퍼의 설명도,

도 5는 본 발명의 운동 관리 시스템의 작용효과에 관한 개념 설명도,

도 6은 본 발명의 운동 관리 시스템의 작용효과에 관한 개념 설명도,

도 7은 본 발명의 운동 관리 시스템에 의한 작용효과를 나타내는 실험결과의 설명도,

도 8은 본 발명의 운동 관리 시스템에 의한 작용효과를 나타내는 실험결과의 설명도,

도 9는 본 발명의 운동 관리 시스템에 의한 작용효과를 나타내는 실험결과의 설명도,

도 10은 본 발명의 운동 관리 시스템에 의한 작용효과를 나타내는 실험결과의 설명도이다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

본 발명의 운동 관리 시스템, 운동 관리 방법 및 운동 관리 프로그램의 실시형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 이하, 보행자의 다리체 등에 대하여 좌우를 구별하기 위하여 패러미터에 첨자 L, R를 첨부하지만, 표기의 간단을 위해 좌 우를 구별할 필요가 특별히 없는 경우에는 첨자 L, R를 생략한다.

본 발명의 운동 관리 시스템의 구성에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다.

도 1에 도시되어 있는 운동 관리 시스템(1)은, 사용자(인간(동물))의 움직임과, 트레드밀(제1 운동 유도장치)(10)의 동작과, 보행운동 유도장치(제2 운동 유도장치)(20)의 동작의 조화를 도모하면서, 적당한 스케일 및 리듬으로 보행(또는 주행)하도록 이 사용자를 훈련하기 위한 것이다.

트레드밀(10)은 인간의 표준적인 횡폭보다도 약간 넓은 정도의 폭의 구동 롤러(11)와, 구동 롤러(11)와 거의 동일한 폭의 종동 롤러(12)와, 구동 롤러(11) 및 종동 롤러(12)에 건너 걸쳐진 엔드리스 벨트(엔드리스 순환 운동체)(13)와, 엔드리스 벨트(13) 중 사용자가 올라타는 부분을 밑에서 떠받치는 발판(14)을 구비하고 있다. 구동 롤러(11)는 모터, 변속기 등으로 구성되는 구동기구(101)에 의해 구동된다. 구동 롤러(11)가 도면 중 시계방향으로 구동됨으로써, 종동 롤러(12)의 동일 방향으로의 종동을 수반하여 벨트(13)도 시계방향으로 회전한다. 이것에 의해 벨트(13)에 타고 있는 사용자의 도면 중 왼쪽으로의 보행(또는 주행)이 유도된다. 또, 벨트(13)의 이동속도에 따른 신호를 출력하는 속도센서(102)와, 발판(14)이 받는 압력에 따른 신호를 출력하는 압력센서(104)가 설치되어 있다. 또한, 트레드밀(10)로서는, 일반적으로 시판되고 있는 것 등, 공지의 모든 구성의 트레드밀이 채용되어도 된다.

보행운동 유도장치(20)는, 허리부 장착구(21)와, 대퇴부 장착구(22)와, 힘 전달 부재(23)와, 배터리(24)와, 액추에이터(전동 모터)(25)와, 고관절 각도 센 서(26)를 구비하고 있다.

허리부 장착구(21)는 강성이 있는 소재와 유연성이 있는 소재가 조합되어 만들어져 있으며, 사용자의 허리부에 장착된다. 대퇴부 장착구(22)도 강성이 있는 소재와 유연성이 있는 소재가 조합되어 만들어져 있으며, 사용자의 대퇴부의 전후 각각에 장착된다. 힘 전달 부재(23)는 경량의 경질 플라스틱 등의 정형성이 있는 소재로 만들어져 있으며, 사용자의 대퇴부를 따라, 사용자의 허리부의 횡측에서 하방으로 연장된 후에 대퇴부의 전후를 향하여 두 갈래로 갈라진 형상이며, 액추에이터(25) 및 전후의 대퇴부 장착구(22)의 각각에 연결되어 있다. 배터리(24)는 허리부 장착구(21)에 수납되어 있고(예를 들면, 허리부 장착구(21)를 구성하는 복수매의 소재 사이에 고정되어 있고), 액추에이터(25) 등에 대하여 전력을 공급한다. 액추에이터(25)는 허리부 장착구(21)에 부착되어 있으며, 힘 전달 부재(23) 및 대퇴부 장착구(22)를 통하여 사용자의 대퇴부에 힘을 작용시킨다. 고관절 각도 센서(26)는 사용자의 허리부의 횡측에 설치된 로터리 인코더 등에 의해 구성되며, 고관절 각도에 따른 신호를 출력한다.

운동 관리 시스템(1)은 제1 제어부(100)와, 제2 제어부(200)를 구비하고 있다.

제1 제어부(100)는 트레드밀(10)에 부속되는 마이크로컴퓨터 등의 컴퓨터에 의해 구성되어 있고, 구동기구(102)에 의한 구동 롤러(11)의 구동 속도 등을 제어한다. 제1 제어부(100)는 운동변수 측정부(110)를 구비하고 있다. 운동변수 측정부(110)는 하드웨어로서의 컴퓨터(CPU, ROM, RAM, I/O(입출력장치) 등에 의해 구성 되어 있다.)와, 이 컴퓨터에 기능을 부여하는 소프트웨어로서의 본 발명의 「운동 관리 프로그램」의 일부에 의해 구성되어 있다. 운동변수 측정부(110)는 제1 운동변수 측정부(111)와, 제2 운동변수 측정부(112)를 구비하고 있다.

제1 운동변수 측정부(111)는 속도센서(102)의 출력에 기초하여 사용자의 보행속도(v)를 제1 운동변수로서 측정한다. 보행속도(v)는 사용자의 보행운동 스케일이 커질수록, 또한 보행운동 리듬이 빨라질수록 높아지므로, 제1 운동변수는 사용자의 운동 스케일 및 운동 리듬 양쪽을 나타내는 운동변수에 해당한다.

제2 운동변수 측정부(112)는 압력센서(104)의 출력에 기초하여 사용자의 보행율(단위시간당의 보수)(p)을 제2 운동변수로서 측정한다. 보행율(p)은 사용자의 보행 리듬이 빨라질수록 높아지므로, 제2 운동변수는 사용자의 운동 리듬을 나타내는 운동변수에 해당한다.

제2 제어부(본 발명의 「제어부」에 해당한다.)(200)는 보행운동 유도장치(20)의 허리부 장착구(21)에 수납된 컴퓨터와, 이 컴퓨터에 대하여 보행운동 유도장치(20)의 제어기능 등을 부여하는 소프트웨어로서의 본 발명의 「운동 관리 프로그램」에 의해 구성되어 있다.

제2 제어부(200)는 운동 진동자 측정부(210)와, 제1 진동자 생성부(220)와, 고유 각속도 설정부(230)와, 제2 진동자 생성부(240)와, 유도 진동자 생성부(250)를 구비하고 있다.

운동 진동자 측정부(210)는 고관절 각도 센서(26)의 출력에 기초하여, 사용 자의 고관절 각도(φ_H)를 보행운동에 따라 주기적으로 변화시키는 「제2 운동 진동자」로서 측정한다. 고관절 각도(φ_H)는 사용자의 보행운동 스케일(보폭 등에 의해 표시된다.)이 커질수록 진폭이 커지므로, 사용자의 운동 스케일을 나타내는 「제3 운동 진동자」에 해당한다. 또, 운동 진동자 측정부(210)는 고관절 각도 센서(26)의 출력에 기초하여, 고관절 각속도(dφ_H/dt)를 「제1 운동 진동자」로서 측정한다. 고관절 각속도(dφ_H/dt)는 사용자의 보행운동 리듬(보행율 등에 의해 표시된다.)이 빨라질수록 커지므로, 사용자의 운동 리듬을 나타내는 「제4 운동 진동자」에 해당한다.

제1 진동자 생성부(220)는 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각속도(dφ_H/dt)와, 고유 각속도(ω_M)에 기초하여, 제1 모델에 따라 제1 진동자(x)를 생성한다. 「제1 모델」은 입력 진동 신호와 상호 서로 끌어들임으로써 고유 각속도(ω_M)에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화하는 출력 진동 신호를 생성하는 모델이다.

고유 각속도 설정부(230)는 제1 위상차 설정부(231)와, 제2 위상차 설정부(232)와, 상관계수 설정부(233)와, 제1 각속도 설정부(234)와, 제2 각속도 설정부(235)를 구비하고 있다.

제1 위상차 설정부(231)는 고관절 각속도(dφ_H/dt)의 각속도(ω_H)와, 반 데르 폴 방정식에 포함되는 고유 각속도(ω_M)가 반영된 진동자(x)와의 위상차를 제1 위상차(δθ₁)로서 설정한다.

제2 위상차 설정부(232)는 가상 운동 진동자(θ_h)와 가상 유도 진동자(가상 유도 진동자)(θ_m)의 관계를 나타내는 「가상 모델」에 따라, 가상 운동 진동자(θ_h)와 가상 유도 진동자(θ_m)과의 위상차를 제2 위상차(δθ₂)(=θ_h-θ_m)로서 설정한다.

상관계수 설정부(233)는 제2 위상차 설정부(232)에 의해 설정된 제2 위상차(δθ₂)가 제1 위상차 설정부(231)에 의해 설정된 제1 위상차(δθ₁)에 근접하도록 가상 운동 진동자(θ_h)와 가상 유도 진동자(θ_m)의 상관계수(ε)를 설정한다.

제1 각속도 설정부(234)는 상관계수 설정부(233)에 의해 설정된 상관계수(ε)에 기초하여, 가상 운동 진동자(θ_h)의 각속도(ω_H)를 설정한다.

제2 각속도 설정부(235)는, 제1 각속도 설정부(234)에 의해 설정된 가상 운동 진동자(θ_h)의 각속도(ω_H)에 기초하여, 제2 위상차 설정부(232)에 의해 설정된 제2 위상차(δθ₂)가 목표 위상차 설정부(212)에 의해 설정된 목표 위상차(δθ_d)에 근접하도록 가상 유도 진동자(θ_m)의 각속도(ω_M)를 새로운 고유 각속도(ω_M)로서 설정한다.

제2 진동자 생성부(240)는 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각도(φ_H)와, 고유 각속도 설정부(230)에 의해 설정된 고유 각속도(ω_M)에 기초하고 제2 모델에 따라 제2 진동자(y)를 생성한다. 「제2 모델」은 입력 진동 신호에 기초하고, 고유 각속도(ω_M)에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 모델이다.

유도 진동자 생성부(250)는 제1 유도 진동자 생성부(251)와, 제2 유도 진동자 생성부(252)를 구비하고 있다.

제1 유도 진동자 생성부(251)는 제2 진동자 생성부(240)에 의해 생성된 제2 진동자(y)와, 고유 각속도 설정부(230)에 의해 설정된 고유 각속도(ω_M)에 기초하여, 제1 유도 진동자(z₁)를 생성한다. 제1 유도 진동자(z₁)는 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각도(φ_H)를 그 목표값(φ₀)에 근접시키는 가상적인 스프링 등의 탄성요소의 탄성력을 나타내고 있다. 제2 유도 진동자 생성부(252)는 제2 진동자 생성부(240)에 의해 생성된 제2 진동자(y)와, 고유 각속도 설정부(230)에 의해 설정된 고유 각속도(ω_M)에 기초하여, 제2 유도 진동자(z₂)를 생성한다. 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각속도(dφ_H/dt)에 따라 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대를 억제하는 가상적인 댐퍼 등의 감쇠 요소의 감쇠력을 나타내고 있다. 그리고, 유도 진동자 생성부(250)는 제1 유도 진동자(z₁) 및 제2 유도 진동자(z₂)에 기초하여, 보행운동 유도장치(20)에 의해 사용자에게 작용시켜지는 고관절 주변의 토크(T)의 지시신호로서의 유도 진동자(z)를 생성한다.

제1 제어부(100) 및 제2 제어부(200)는 무선통신이 가능하게 되어 있다. 또한, 제1 제어부(100) 대신 제2 제어부(200)가 목표 보행비 설정부(130)를 구비하고 있는 등, 운동 관리 시스템을 구성하는 복수의 처리부(111, 112, 210, 220, ‥)가 제1 제어부(100) 및 제2 제어부(200)에 임의의 패턴으로 배열 설치되어 있어도 된다. 또, 제1 제어부(100) 및 제2 제어부(200)는 동일한 컴퓨터에 의해 구성되어 있어도 된다. 제1 제어부(100) 및 제2 제어부(200)의 통신은 유선통신이어도 된다.

상기 구성의 운동 관리 시스템(1)의 기능에 대하여 도 2∼도 4를 사용하여 설명한다.

제1 운동변수 측정부(111)는 트레드밀(10)의 벨트(13)의 속도에 따른 속도센서(102)의 출력에 기초하여, 사용자의 보행속도(v)를 측정한다(도 2/S111). 또, 제2 운동변수 측정부(112)는 트레드밀(10)의 발판(14)이 받는 압력에 따른 압력센서(104)의 출력이 피크를 나타내는 단위시간당의 회수에 기초하여, 사용자의 보행율(단위시간당의 보수)(p)을 측정한다(도 2/S112). 또한, 보행운동 유도장치(20)에 의해 사용자에게 작용시켜지는 고관절 주위의 토크(T)의 시간 변화에 기초하여 보행율(p)이 측정되어도 된다. 또, 사용자의 신체에 가속도 센서가 부착되고, 사용자의 연직방향의 가속도에 따른 가속도 센서의 출력에 기초하여 보행율(p)이 측정되어도 된다.

제1 운동변수 측정부(111)에 의해 측정된 보행속도(v) 및 제2 운동변수 측정부(112)에 의해 측정된 보행율(p)은 제1 제어부(100)로부터 제2 제어부(200)로 무 선송신되고, 제2 제어부(200)를 구성하는 RAM 등에 보존(또는 기억)된다.

또한, 운동 진동자 측정부(210)는 고관절 각도 센서(26)의 출력에 기초하여, 사용자의 좌우의 고관절 각도(φ_H)=(φ_HL, φ_HR)를 측정한다(도 2/s211). 또, 운동 진동자 측정부(210)는 고관절 각도 센서(26)의 출력에 기초하여, 사용자의 좌우의 고관절 각속도(dφ_H/dt)=(dφ_HL/dt, dφ_HR/dt)를 측정한다(도 2/s212).

또한, 제1 진동자 생성부(220)가 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각속도(dφ_H/dt) 및 메모리에 기억되어 있는 최신의 고유 각속도(ω_M)=(ω_ML, ω_MR)에 기초하여, 제1 모델에 따라 제1 진동자(x)=(x_L, x_R)를 설정한다(도 2/s220). 제1 모델은 고관절 각속도(dφ_H/dt) 등의 운동 진동자에 따라 출력이 변동하는 좌우의 다리체 등, 복수의 제1 요소의 상관관계를, 다음 식 (1)로 표시되는 반 데르 폴(van der Pol) 방정식에 의해 표현하는 모델이다.

(d²x_L/dt²)=ξ(1-x_L ²)(dx_L/dt)-ω_ML ²x_L

+g(x_L-x_R)+K(dφ_HL/dt),

(d²x_R/dt²)=ξ(1-x_R ²)(dx_R/dt)-ω_MR ²x_R

+g(x_R-x_L)+K(dφ_HR/dt) ‥(1)

여기에서 「ξ」은 제1 진동자(x) 및 그 1회 시간미분(dx/dt)이 x-(dx/dt) 평면에서 안정한 리미트 사이클을 그리도록 설정되는 계수(>0)이다. 「g」는 제1 모델에서의 가상적인 좌우의 다리체(제1 요소)의 상관관계를 나타내는 제1 상관계수이다. 「K」는 피드백 계수이다. 또한, 고유 각속도(ω_M)는 보행운동 유도장치(20)에 의한 실제의 보행 보조 리듬(보행 유도 리듬)으로부터 크게 벗어나지 않는 범위에서 임의로 설정되어도 된다.

제1 진동자(x)=(x_L, x_R)는 룽게 쿠타법에 따라 산정 또는 생성된다. 제1 진동자(x)의 성분(x_L 및 x_R)은 각각 좌우의 다리체에 관한 가상적인 보행 보조 리듬을 나타낸다. 또한 진동자(x)는 반 데르 폴 방정식의 1개의 성질인 「상호 끌어들임」에 의해, 실제의 보행운동 리듬과 거의 동일한 리듬(각속도)으로 시간 변화되는 고관절 각속도(dφ_H/dt)의 리듬과 조화하면서도 「고유 각속도」(ω_M)가 반영된 자율적인 리듬을 가지고 주기적으로 변화 또는 진동한다고 하는 성질이 있다.

또한, 고관절 각속도(dφ_H/dt) 대신 또는 더하여, 고관절 각도(φ_H)나, 무릎관절, 다리관절, 어깨관절, 팔꿈치관절의 각도나 각속도, 게다가 보행자의 착지음, 호흡음, 단속적인 발성음 등, 사용자의 보행운동 리듬(운동 리듬)이 반영된 리듬으로 변동하는 여러 진동자에 기초하여, 제1 진동자(x)가 생성되어도 된다.

또, 식(1)로 표현되는 반 데르 폴 방정식과는 상이한 형태의 반 데르 폴 방정식에 의해 제1 모델이 표현되어도 되고, 고관절 각속도(dφ_H/dt) 등의 운동 진동자와 상호 끌어들임 효과로써 진동자가 생성될 수 있는 모든 방정식에 의해 제1 모델이 표현되어도 된다.

상기한 바와 같이 고관절 각속도(dφ_H/dt) 등의 운동 진동자에 따라 출력이 변동되는 복수의 제1 요소(좌우의 다리체)의 관계를 표현하는 제1 모델에 따라, 제1 요소의 출력으로서 제1 진동자(x)가 생성된다(식(1), 도 2/s220). 이것에 의해, 사용자의 실제의 운동에 관계되는 복수의 제1 요소의 관계를 제1 모델에서의 제1 상관계수(g) 등에 반영시킴으로써 당해 복수의 제1 요소의 관계를 감안하여 적당한 제1 진동자(x)가 생성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 제1 요소로서 좌우의 다리체나 동일 다리체의 복수의 관절이 상정된 경우, 번갈아 전후로 움직이는 등의 좌우의 다리체의 정성적 관계나 고관절 주위의 다리체 운동과 무릎관절 주위의 다리체 운동의 주기나 위상차 등의 동일 다리체의 관절 사이의 정성적 관계 등이 반영된 형태로 제1 진동자(x)가 생성된다. 따라서, 사용자의 운동을 유도하는 유도 진동자의 리듬 및 스케일을 당해 관계를 감안하여 적당한 것으로 할 수 있다.

계속해서, 고유 각속도 설정부(230)가 메모리에 기억되어 있는 목표 위상차(δθ_d)와, 제1 진동자 설정부(210)에 의해 생성된 제1 진동자(x)에 기초하여, 2개의 진동자가 포함되어 있는 가상 모델에 따라 고유 각속도(ω_M)를 새롭게 설정한다(도 2/s230).

구체적으로는, 우선, 제1 위상차 측정부(231)가, 좌우 각 성분에 대하여, 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각속도(dφ_H/dt)의 위상(θ_H)과, 제1 진동자 설정부(210)에 의해 생성된 제1 진동자(x)의 위상(θ_M)과의 위상차(θ_H-θ_M) 를 제1 위상차(δθ₁)로서 설정한다(도 2/s231).

다음에, 제2 위상차 설정부(232)가 과거 3보행 주기에 걸쳐 제1 위상차 설정부(231)에 의해 설정된 제1 위상차(δθ₁)가 일정했던 것을 요건으로 하여, 좌우 각 성분에 대하여, 다음 식 (2.1) 및 (2.2)에 의해 표시되는 「가상 모델」에 따라서, 다음 식 (2.3)에 의해 표시되는 가상 운동 진동자(θ_h)와 가상 유도 진동자(θ_m)와의 위상차(θ_h-θ_m)를 제2 위상차(δθ₂)로서 설정한다(도 2/s232).

dθ_h/dt=ω_h+ε·sin(θ_mL-θ_hL) ‥(2.1)

dθ_m/dt=ω_m+ε·sin(θ_hL-θ_mL) ‥(2.2)

δθ₂₌arcsin[(ω_h-ω_m)/2ε] ‥(2.3)

여기에서, ε=(ε_L, ε_R)은 가상 모델에서의 가상 운동 진동자(θ_h)=(θ_hL, θ_hR) 및 가상 유도 진동자(θ_m)=(θ_mL, θ_mR)의 좌우 성분마다의 상관계수이다. 또, ω_h는 가상 운동 진동자(θ_h)의 각속도이며, ω_m은 가상 유도 진동자(θ_m)의 각속도이다.

계속해서, 상관계수 설정부(233)가, 제1 위상차 설정부(231)에 의해 설정된 제1 위상차(δθ₁)와, 제2 위상차 설정부(232)에 의해 설정된 제2 위상차(δθ₂)와의 차(δθ₁-δθ₂)가 최소가 되도록, 상관계수(ε)를 설정한다(도 2/s233).

구체적으로는 다음 식 (2.4)에 따라, 좌우 각 성분에 대하여, 고관절 각속도(운동 진동자)(dφ_H/dt)가 0이 되는 이산적인 시간(t_id)(d=1, 2, ‥)에서의 상관계수(ε)가 차례로 설정된다.

ε(t_id ₊₁)=ε(t_id)-η{V₁(t_id ₊₁)-V₁(t_id)}

/{ε(t_id)-ε(t_id _-1)},

V(t_id ₊₁)≡(1/2){δθ₁(t_id ₊₁)-δθ₂(t_id)}² ‥(2.4)

여기에서, η=(η_L, η_R)의 각 성분은 제1 위상차(δθ₁)의 좌우 각 성분과, 제2 위상차(δθ₂)의 좌우 각 성분을 근접시키는 포텐셜(V)=(V_L, V_R)의 안정성을 나타내는 계수이다.

다음에 제1 각속도 설정부(234)가 상관계수 설정부(233)에 의해 설정된 상관계수(ε)에 기초하여, 가상 유도 진동자(θ_m)의 고유 각속도(ω_m)가 일정하다고 하는 조건하에서, 좌우 각 성분에 대하여, 제1 및 제2 위상차의 차(δθ₁-δθ₂)의 각 성분이 최소가 되도록 가상 운동 진동자(θ_h)의 각속도(ω_h)를 다음 식 (2.5)에 따라서 설정한다(도 2/s234).

ω_h(t_id)=-α∫dt([4ε(t_id)²-{ω_h(t)-ω_m(t_id)}²]^1/2

×sin[sin^-1{(ω_h(t)-ω_m(t_id _-1))/2ε(t_id)}

-δθ₁(t_id)]) ‥(2.5)

여기에서, α=(α_L, α_R)의 각 성분은 계의 안정성을 나타내는 계수이다.

계속해서, 제2 각속도 설정부(235)가, 좌우 각 성분에 대하여, 제1 각속도 설정부(234)에 의해 설정된 가상 운동 진동자(θ_h)의 각속도(ω_h)에 기초하여, 가상 유도 진동자(θ_m)의 각속도(ω_m)를 새로운 고유 각속도(ω_M)로서 설정한다(도 2/s235). 구체적으로는, 제2 각속도 설정부(235)가 좌우 각 성분에 대하여, 제2 위상차(δθ₂)가 목표 위상차(δθ_d)에 근접하도록, 다음 식 (2.6)에 따라 가상 유도 진동자(θ_m)의 각속도(ω_m)=(ω_mL, ω_mR)를 설정한다.

ω_m(t_id)=β∫dt·([4ε(t_id)²-{ω_h(t_id)-ω_m(t)}²)

×sin[sin^-1{(ω_h(t_id)-ω_m(t))/2ε(t_id)}-δθ_d]) ‥(2.6)

여기에서, β=(β_L, β_R)의 각 성분은 계의 안정성을 나타내는 계수이다.

계속해서, 제2 진동자 생성부(240)가 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각도(φ_H)와, 고유 각속도 설정부(230)에 의해 설정된 새로운 고유 각속도(ω_M)에 기초하여, 「제2 모델」에 따라, 제2 진동자(y)=(y_L ₊, y_L _-, y_R ₊, y_R _-)를 생성한다(도 2/s240). 제2 모델은, 고관절 각도(φ_H) 등의 운동 진동자에 따라 출력이 변동하는 복수의 신경요소 등, 복수의 제2 요소의 상관관계를 표현하는 모델이 다. 보다 구체적으로는, 제2 모델은 좌대퇴부의 굴곡방향(전방) 및 신전(伸展) 방향(후방)의 각각에 대한 운동을 지배하는 신경요소(L+ 및 L-), 및 우대퇴부의 굴곡방향 및 신전방향의 각각에 대한 운동을 지배하는 신경요소(R+ 및 R-)의 막 전위의 변동에 대응하는 운동변수(u_i)(i=L+, L-, R+, R-)와, 신경요소(i)의 순응효과가 반영되는 자기억제 인자(v_i)를 포함하는, 다음의 연립 미분방정식 (3)에 의해 표현된다.

τ_1L+·du_L+/dt=-u_L+w_L+/L-y_L-+w_L+/R+y_R+-λ_Lv_L+

+f₁(ω_ML)+f₂(ω_ML)K(φ_L),

τ_1L-·du_L _-/dt=-u_L _-+w_L _-/L+y_L ₊+w_L _-/R-y_R _--λ_Lv_L _-

+f₁(ω_ML)+f₂(ω_ML)K(φ_L),

τ_1R+·du_R ₊/dt=-u_R ₊+w_R _+/L+y_L ₊+w_R _+/R-y_R _--λ_Rv_R ₊

+f₁(ω_MR)+f₂(ω_MR)K(φ_R),

τ_1R-·du_R _-/dt=-u_R _-+w_R _-/L-y_L _-+w_R _-/R+y_R ₊-λ_Rv_R _-

+f₁(ω_MR)+f₂(ω_MMR)K(φ_R),

τ_i·dv_i/dt=-v_i+y_i,

y_i=H(u_i-u_th), H≡0(u_i<u_th), 1(u_i≥u_th) 또는

y_i=fs(u_i)≡1/{1+exp(-u_i/ξ)} ‥(3)

여기에서, τ_1i는 운동변수(u_i)의 변화특성을 규정하는 완화시간이며, 좌우 각 성분에 대하여, 다음 식 (3.1)에 의해 표시되는 바와 같이, 새로운 고유 각속도(ω_M)에 대한 의존성을 갖는다.

τ_1i≡t(ω_ML)/ω_ML-γ_L(i=L+,L-),

t(ω_MR)/ω_MR-γ_R(i=R+,R-) ‥(3.1)

t(ω)는 ω의존성을 갖는 계수이다. γ=(γ_L, γ_R)는 정수이다. τ_2i는 자기억제 인자(v_i)의 변화특성을 규정하는 완화시간이다. w_i _/j(<0)는 복수의 제2 요소(신경요소)(i 및 j)의 관계를 표시하는 제2 상관계수(정수)이다. λ_L 및 λ_R은 관용계수이다. K는 고관절 각도(φ_H)에 따른 피드백 계수이다.

f₁ 및 f₂는 각각 다음 식 (3.2) 및 (3.3)에 의해 정의되는 함수이다.

f₁(ω)≡c·ω(c>0) ‥(3.2)

f₂(ω)≡c₀+c₁ω+c₂ω² ‥(3.3)

새로운 고유 각속도(ω_M)의 함수인 f₁(ω_M) 및 f₂(ω_M)의 계수(c, c₀, c₁, c₂)는 목표 운동 설정부(211)에 의해 설정된 목표가 되는 운동 리듬에 따른 계수로서 설정될 수 있다.

또한, 고관절 각도(φ_H) 대신 또는 더하여, 고관절 각속도(dφ_H/dt)나, 무릎관절, 다리관절, 어깨관절, 팔꿈치관절의 각도나 각속도, 게다가 보행자의 착지음, 호흡음, 의도적인 발성음 등, 보행운동 리듬과 연관된 리듬으로 변동하는 여러 진동자에 기초하여, 제2 진동자(y_i)가 생성되어도 된다.

제2 진동자(y_i)는 운동변수(u_i)의 값이 임계값(u_th) 미만인 경우에는 0, 운동 변수(u_i)의 값이 임계값(u_th) 이상일 경우는 이 u_i의 값을 취한다. 또는, 제2 진동자(y_i)는 시그모이드 함수(fs)에 의해 정의되어 있다(식(3) 참조). 이것에 의해, 대퇴부의 굴곡방향(전방)으로의 움직임에 대해서는 이 움직임을 지배하는 제2 요소(신경요소)(L+ 및 R+)의 각각의 출력인 제2 진동자(y_L ₊ 및 y_R ₊)가, 다른 제2 요소의 출력보다도 커진다. 또, 대퇴부의 신전 방향(후방)으로의 움직임에 대해서는 이 움직임을 지배하는 제2 소자(L- 및 R-)의 각각의 출력인 제2 진동자(y_L _- 및 y_R _-)가 다른 제2 요소의 출력보다도 커진다. 다리체(대퇴부)의 전방 또는 후방으로의 움직임은, 예를 들면, 고관절 각속도(dφ_H/dt)의 극성에 의해 식별된다.

상기한 바와 같이 고관절 각속도(dφ_H/dt) 등의 운동 진동자에 따라 출력이 변동하는 복수의 제2 요소의 관계를 표현하는 제2 모델에 따라, 제2 요소(i)의 출력으로서 제2 진동자(y_i)가 생성된다(식(3), 도 2/s240). 이것에 의해, 사용자의 실제의 운동에 관계되는 복수의 제2 요소의 상관관계를 제2 모델에서의 제2 상관계 수(w_i _/j)에 반영시킴으로써, 당해 복수의 제2 요소의 상관관계를 감안하여 적당한 제2 진동자(y_i)가 생성될 수 있다. 예를 들면, 복수의 제2 요소로서 사용자의 복수의 신경요소(신경군 또는 뉴런군)가 상정된 경우, 좌우의 다리체에 의한 보행을 지배하는 신경요소의 정성적 관계 등이 반영된 형태로 제2 진동자(y_i)가 생성된다. 따라서, 사용자의 운동을 유도하는 유도 진동자의 리듬 및 스케일을 당해 관계를 감안하여 적당한 것으로 할 수 있다.

다음에, 유도 진동자 생성부(250)가 제1 운동변수 측정부(111)에 의해 측정된 보행속도(v)와, 제2 운동변수 측정부(112)에 의해 측정된 보행율(p)과, 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각도(φ_H)와, 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각속도(dφ_H/dt)와, 제2 진동자 생성부(240)에 의해 생성된 제2 진동자(y_i)와, 고유 각속도 설정부(230)에 의해 설정된 새로운 고유 각속도(ω_M)에 기초하여, 유도 진동자(z)를 설정한다(도 3/s250).

구체적으로는, 다음 식 (4)에 따라 제1 유도 진동자(z₁)가 생성된다(도 3/s251).

z_1L=g₁₊(p₀, ω_mL)g₊(q₀, φ_HL)y_L ₊

-g_1-(p₀, ω_mL)g_-(q₀, φ_HL)y_L _-,

z_1R=g₁ ₊(p₀, ω_mR)g₊(q₀, φ_HR)y_R ₊

-g_1-(p₀, ω_mR)g_-(q₀, φ_HR)y_RR _-,

p₀≡(v/k₀)^1/2, q₀≡(vk₀)^1/2 ‥(4)

여기에서 「g₁ ₊」「g₁ _-」「g₊」 및 「g_-」는 다음 식 (4.1)∼(4.4)의 각각에 의해 정의되는 함수이다.

g₁ ₊(p₀, ω)≡Σ_ka_k ₊(p₀)ω^k

(a_k ₊(p₀): 계수, k=0∼3) ‥(4.1)

g₁ _-(p₀, ω)≡Σ_ka_k _-(p₀)ω^k

(a_k _-(p₀): 계수, k=0∼3) ‥(4.2)

g₊(q₀, φ)≡c₁ ₊(φ-φ₀₊(q₀))+c₂ ₊(φ-φ₀₊(q₀))³

(c₁ ₊, c₂ _;: 계수, φ₀₊: 굴곡방향의 고관절 각도(φ_H)의 목표값) ‥(4.3)

g_-(q₀, φ)≡c₁ _-(φ-φ_0-(q₀))+c₂ _-(φ-φ_0-(q₀))³

(c₁ _-, c₂ _-: 계수, φ_0-: 신전 방향의 고관절 각도(φ_H)의 목표값) ‥(4.4)

고관절 각도(φ_H)의 목표 각도(φ₀₊(q₀), φ_0-(q₀))는 목표 보행비(k₀) 및 보행속도(v)에 다른 권장 보폭(q₀)(=(vk₀)^1/2) 함수이며, 사용자의 보폭(q)(=v/p)과 권장 보폭(q₀)의 편차(δq)에 기초하여 보정될 수 있다. 또, 제1 계수(g₁ ₊)(p₀, ω_M), g₁ _-(p₀, ω_M)에 포함되는 계수(a_k+(p₀), a_k-(p₀))는 목표 보행비(k₀) 및 보행속도(v)에 따른 권장 보행율(p₀)(=(v/k₀)^1/2)의 함수이며, 사용자의 보행율(p)(=v/q)과 권장 보행율(p₀)의 편차(δp)에 기초하여 보정될 수 있다.

제1 유도 진동자(z₁)는 제1 계수(g₁ ₊ 및 g₁ _-)를 각각 스프링 계수(탄성 계수)로 하는, 도 4에 도시되어 있는 2개의 가상적인 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 탄성력을 나타내고 있다. 제1 계수(g₁ ₊ 및 g₁ _-)는 보행속도(제1 운동변수)(v) 및 고유 각속도(ω_M)에 따라, 고관절 각도(제3 운동 진동자)(φ_H)를 목표 운동 스케일에 따른 목표 각도(φ₀₊(>0) 및 φ_0-(<0))에 근접시키는 제1 포텐셜(가상적인 스프링 등의 탄성 요소의 포텐셜)의 그래디언트를 나타내고 있다(식(4.1)(4.2) 참조). 즉, 제1 유도 진동자(z₁)는 제1 계수(g₁ ₊, g₁ _-)를 탄성 계수(스프링 계수)로 하고, 또한, 고관절 각도(φ_H)의 값을 목표 각도(φ₀₊ 및 φ_0-)에 복원시키는 가상적인 탄성 요소에 의한 탄성력을 나타내고 있다. 이것에 의해, 제1 유도 진동자(z₁)에 의해, 고관절 각도(φ_H)가 목표 보행비(k₀) 및 보행속도(v)에 따른 목표 각도(φ₀₊, φ_0-)에 일치하도록, 또한, 근육의 수축상태로부터 신전상태로의 이행시의 탄성력 등, 사용자의 신체의 탄성 요소가 반영된 리듬 및 스케일을 가지고 사용자의 운동이 유도될 수 있 다.

가상적인 스프링(G₁ ₊)의 탄성력은 스프링 계수(g₁ ₊)에 따라 고관절 각도(φ_H)를 그 목표 각도(φ₀₊)에 근접시키도록 사용자의 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다(식(4) 참조). 즉, 고관절 각도(φ_H)가 목표 각도(φ₀₊) 미만일 경우, 스프링(G₁ ₊)에 의한 탄성력이 고관절 각도(φ_H)를 증가시키는 방향(전방)으로 대퇴부를 움직이도록 이 대퇴부에 작용한다. 또, 고관절 각도(φ_H)가 목표 각도(φ₀₊)를 초과한 경우, 스프링(G₁ ₊)에 의한 탄성력이 고관절 각도(φ_H)를 감소시키는 방향(후방)으로 대퇴부를 움직이도록 이 대퇴부에 작용한다.

또, 다른 가상적인 스프링(G₁ _-)의 탄성력은 스프링 계수(g₁ _-)에 따라, 고관절 각도(φ_H)를 이 목표 각도(φ_0-)에 근접시키도록 사용자의 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다(식(4) 참조). 즉, 고관절 각도(φ_H)가 목표 각도(φ_0-)를 초과하고 있는 경우, 스프링(G₁ _-)에 의한 탄성력은 고관절 각도(φ_H)를 감소시키는 방향(후방)으로 대퇴부를 움직이도록 이 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다. 또, 고관절 각도(φ_H)가 목표 각도(φ_0-)를 하회한 경우, 스프링(G₁ _-)에 의한 탄성력은 고관절 각도(φ_H)를 증가시키는 방향(전방)으로 대퇴부를 움직이도록 이 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다.

또, 상기한 바와 같이 대퇴부의 전방으로의 움직임 및 후방으로의 움직임의 구별에 따라, 복수의 제2 요소(i)(=L+, L-, R+, R-) 중 일부로부터 편중적으로 출력이 있으므로, 2개의 가상적인 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 각각의 탄성력이 상쇄되는 사태가 회피된다.

즉, 좌측 대퇴부가 전방으로 움직이고 있을 때, 이 움직임을 지배하는 일방의 제2 요소(L+)의 출력으로서의 제2 진동자(y_L ₊)의 값이 타방의 제2 요소(L-)의 출력으로서의 제2 진동자(y_L _-)의 값보다 커진다. 이것에 의해, 식(4)에 의해 표시되어 있는 제1 유도 진동(z_1L)이 다음 식 (4a)에 의해 근사적으로 표시된다.

z_1L≒g₁ ₊(ω_mL)g₊(φ_HL)y_L ₊ ‥(4a)

이 때문에, 좌측 대퇴부가 전방으로 움직이고 있을 때, 2개의 가상적인 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 각각의 탄성력 중, 고관절 각도(φ_H)를 전방측의 목표 각도(φ₀₊)에 근접시키도록 사용자의 대퇴부에 작용하는 스프링(G₁ ₊)의 탄성력이 편중적으로 반영되게 된다. 이것에 의해, 2개의 가상적인 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 각각의 탄성력이 상쇄되는 사태가 회피된다.

또, 좌측 대퇴부가 후방으로 움직이고 있을 때, 이 움직임을 지배하는 일방의 제2 요소(L-)의 출력으로서의 제2 진동자(y_L ₊)의 값이 타방의 제2 요소(L+)의 출력으로서의 제2 진동자(y_L ₊)의 값보다 커진다. 이것에 의해, 식(4)에 의해 표시되 어 있는 제1 유도 진동자(z_1L)는 다음 식 (4b)에 의해 근사적으로 표시된다.

z_1L≒-g₁ _-(ω_mL)g_-(φ_HL)y_L _- ‥(4b)

이 때문에, 좌측 대퇴부가 후방으로 움직이고 있을 때, 2개의 가상의 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 각각의 탄성력 중, 고관절 각도(φ_H)를 후방측의 목표 각도(φ_0-)에 근접시키도록 사용자의 대퇴부에 작용하는 가상의 스프링(G₁ _-)의 탄성력이 편중적으로 반영되게 된다. 이것에 의해, 2개의 가상적인 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 각각의 탄성력이 상쇄되는 사태가 회피된다. 이것은, 우측의 다리체(대퇴부)의 움직임에 대해서도 동일하다.

또한, 고관절 각속도(dφ_H/dt)를 변수로 하는 시그모이드 함수(fs)(식(3) 참조)가 제1 계수(g₁ ₊, g₁ _-)에 편입되고, 이것에 의해 고관절 각속도(dφ_H/dt)의 극성에 의해 특정되는 대퇴부의 전후로의 움직임의 구별에 따라, 복수의 제2 요소(i)의 출력으로서의 제2 진동자(y_i) 중 일부가 편중적으로 반영된 형태로 제1 토크(T₁)가 생성되어도 된다. 이것에 의해서도, 2개의 가상적인 스프링(G₁ ₊ 및 G₁ _-)의 각각의 탄성력이 상쇄되는 사태가 회피될 수 있다.

또한, 다음 식 (5)에 따라 제2 유도 진동자(z₂)가 설정된다 (도 3/s252).

z_2L=-g₂ ₊(p₀, ω_mL)(dφ_HL/dt)H₊(φ_HL)y_L ₊

+g₂ _-(p₀, ω_mL)(dφ_HL/dt)H_-(φ_HL)y_L _-,

z_2R=-g₂₊(p₀, ω_mR)(dφ_HR/dt)H₊(φ_HR)y_R ₊

+g₂ _-(p₀, ωmR)(dφ_HR/dt)H_-(φHR)y_R _- ‥(5)

여기에서 「g₂ ₊」「g₂ _-」는 다음 식 (5.1)∼(5.4)의 각각에 의해 정의되는 함수이다.

g₂ ₊(p₀, ω)≡Σ_kb_k ₊(p₀)ω^k

(b_K ₊(p₀): 계수, k=0∼3) ‥(5.1)

g₂ _-(p₀, ω)≡Σ_kb_k _-(p₀)ω^k

(b_k _-(p₀): 계수, k=0∼3) ‥(5.2)

H₊(φ)≡0(φ≤0), 1(φ>0) ‥(5.3)

H_-(φ)≡0(φ>0), 1(φ≤0) ‥(5.4)

제2 계수(g₂₊)(p₀, ω_M), g_2-(p₀, ω_M)에 포함되는 계수(b_k+(p₀), b_k-(p₀))는 목표 보행비(k₀) 및 보행속도(v)에 따른 권장 보행율(p₀)(=(v/k₀)^1/2)의 함수이며, 사용자의 보행율(p)(=v/q)과 권장 보행율(p₀)의 편차(δp)에 기초하여 보정될 수 있다.

제2 유도 진동자(z₂)는 제2 계수(g₂ ₊ 및 g₂ _-)를 각각 댐퍼 계수(감쇠계수)로 하는, 도 4에 도시되어 있는 2개의 가상적인 댐퍼(G_2; 및 G_2-)의 감쇠력을 나타내고 있다. 제2 계수(g₂ ₊ 및 g₂ _-)는 고유 각속도(ω_M)에 따라 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대를 억제하는 제2 포텐셜(가상적인 댐퍼 등의 감쇠 요소의 포텐셜)의 그래디언트를 나타내고 있다(식(5.1) (5.2) 참조). 즉, 제2 유도 진동자(z₂)는 제2 계수(g₂ ₊, g₂ _-)를 수량감소 계수(댐퍼 계수)로 하고, 또한, 고관절 각속도(dφ_H/dt)에 따라 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대를 억제하는 가상적인 감쇠 요소에 의한 감쇠력을 나타내고 있다. 제2 유도 진동자(z₂)에 의해, 고관절 각속도(dφ_H/dt)에 따라 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대가 억제되도록, 또한, 근육의 신전상태로부터 굴곡상태로의 이행시의 점성력 등, 사용자의 신체의 감쇠 요소가 반영된 리듬 및 스케일을 가지고 사용자의 운동이 유도될 수 있다.

일방의 가상적인 댐퍼(G₂₊)에 의한 감쇠력은 그 댐퍼계수(g₂ ₊) 및 고관절 각속도(dφ_H/dt)에 따라, 전방측(굴곡측)으로의 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대를 억제하도록 사용자의 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다(식(5) 참조). 즉, 가상적인 댐퍼(G₂₊)에 의한 감쇠력은 대퇴부의 전방으로의 과잉한 움직임을 억제하도록 이 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다.

또, 타방의 가상적인 댐퍼(G_2-)에 의한 탄성력은, 그 댐퍼계수(g₂ _-) 및 고관 절 각속도(dφ_H/dt)에 따라, 후방측(신전측)으로의 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대를 억제하도록 사용자의 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다(식(5) 참조). 즉, 가상적인 댐퍼(G_2-)에 의한 감쇠력은 대퇴부의 후방으로의 과잉한 움직임을 억제하도록 이 대퇴부에 작용하는 힘을 나타내고 있다.

또, 제2 유도 진동자(z₂)에는, 고관절 각도(φ_H)의 함수로서의 계단함수(H₊, H_-)가 포함되어 있다. 따라서, 2개의 가상적인 댐퍼(G₂₊ 및 G_2-)의 각각의 감쇠력이 상쇄되는 사태가 회피된다.

그리고, 유도 진동자 생성부(250)에 의해 생성된 제1 유도 진동자(z₁)=(z_1L, z_1R)와, 제2 유도 진동자(z₂)=(z_2L, z_2R)를 포함하는 유도 진동자(z)(=z₁+z₂)에 따른 전류(I(z))=(I_L(z_1L+z_2L), IR(z_1R+z_2R))가 전지(206)로부터 좌우의 액추에이터(210)에 각각 공급되고, 사용자의 대퇴부에 당해 공급전류(I)에 따른 힘(고관절 주위의 토크)(T(I))이 작용한다.

이후, 상기 처리(도 2/s111, s112, s210, ‥, s240, 도 3/s250)가 반복됨으로써, 유저는 보행운동 유도장치(20)의 동작에 의해 고관절 주위의 토크(T)가 작용하고 있는 상태에서 보행한다.

상기 기능을 발휘하는 운동 관리 시스템(1)에 의하면, 트레드밀(제1 운동 유도장치)(10)의 동작에 의해 사용자의 보행속도가 조절되고, 또한, 보행운동 유도장치(제2 운동 유도장치)(20)의 동작에 의해 사용자의 보행율과 조화된 리듬으로 운 동 스케일이 조절되면서 당해 사용자의 보행 또는 주행운동이 유도된다. 이때, 트레드밀(10)의 동작에 의해 유도되고 있는 사용자의 보행속도(제1 운동변수)(v)와 보행율(제2 운동변수)(p)에 기초하여 보행운동 유도장치(20)의 동작이 제어된다. 보행속도(v)는 트레드밀(10)의 벨트(13)의 속도에 기초하여 측정되며, 보행율(p)은 보행운동하고 있는 사용자의 다리체로부터 트레드밀(10)의 발판(14)에 작용하는 압력에 기초하여 측정됨으로써 보행속도(v) 및 보행율(p)의 측정 정밀도의 향상이 도모된다.

이것에 의해, 사용자의 보행속도(v) 및 보행율(운동 리듬)(p)(또는 보폭(운동 스케일)(q=v/p))의 관계를 나타내는 보행비(v/p²)를 목표 보행비에 유지하면서 보행운동을 사용자에게 계속하게 할 수 있다. 이것은, 도 5에 도시되어 있는 p(보행율)-q(보폭) 평면에서 원점을 통과하는 직선(q=k₊p, q=k_-q) 등의 기울기로서 표현되는 보행비(k=q/p)가 목표로 하는 보행비에 일치하는 것을 의미한다.

예를 들면, 도 5에 도시되어 있는 점(s₀)에 의해 표시되는 보행율(p₀) 및 보폭(q₀)으로 사용자가 보행운동하고 있는 상태로부터, 트레드밀(10)의 동작에 의해 쌍곡선(q=v/p)으로 표시되는 일정 속도(v)(=p₀q₀)에서의 보행운동이 유도되면서 보행율이 조절되는 경우를 생각한다.

직선 q=k₊p의 기울기(k₊)(>q₀/p₀)에 의해 표시되는 보행비가 목표로서 설정되어 있는 경우, 당해 직선 q=k₊p 및 쌍곡선 q=v/p의 교점(s₊)에 의해 표시되는 보행 율(p₊)(<p₀) 및 보폭(q₊)(>q₀)을 가지고 사용자가 보행하도록, 보행운동 유도장치(20)에 의해 사용자의 움직임이 유도된다(도 5/화살표 A₊ 참조). 즉, 사용자의 보행운동은 보행속도(v)가 일정하게 유지된 채, 넓은 보폭으로 천천히 보행하는 상태로 서서히 유도된다.

또, 직선 q=k_-p의 기울기(k_-)(<q₀/p₀)에 의해 표시되는 보행비가 목표로서 설정되어 있는 경우, 당해 직선 q=k_-p 및 쌍곡선 q=v/p의 교점(s_-)에 의해 표시되는 보행율(p_-)(>p₀) 및 보폭(q_-)(<q₀)을 통하여 사용자가 보행하도록, 보행운동 유도장치(20)에 의해 사용자의 움직임이 유도된다(도 5/화살표 A_- 참조). 이것에 의해, 사용자의 보행상태는 보행속도(v)가 일정하게 유지된 채, 좁은 보폭으로 바쁘게 보행하는 상태로 서서히 유도된다.

도 6에 도시되어 있는 바와 같이 보행비(k)의 변화(δk)는, 보행율(p)의 변화(δp)와, 보폭(q)의 변화(δq)로 분해되는데, 보행율(p) 및 보폭(q)은 각각 다음 이유로, 사용자의 보행운동 리듬과, 유도 진동자(z)에 따른 보행운동 유도장치(20)의 유도 리듬을 조화시키면서 변화시켜진다.

사용자의 보행율(p)은 다음 이유에 의해, 사용자의 보행운동 리듬과, 유도 진동자(z)에 따른 보행운동 유도장치(20)의 유도 리듬을 조화시키면서 목표 보행율에 일치하도록 변화시킬 수 있을 수 있다.

즉, 반 데르 폴 방정식(식 (1) 참조)의 성질인 「상호 끌어들임」의 효과에 의해 제1 진동자(x)는, 사용자의 고관절 각속도(운동 진동자)(dφ_H/dt)의 리듬과 조화하면서 고유 각속도(ω_M)에 기초하여 정해지는 자율적인 리듬 또는 각속도를 가지고 진동하는 신호로서 생성된다.

제1 진동자(x)는 사용자의 보행운동 리듬과 장치에 의한 그 운동의 유도 리듬의 조화를 도모하면서, 사용자의 보행운동 리듬을 목표 리듬에 일치시키는 관점에서, 사용자의 고관절 각속도(dφ_H/dt)와 부적당한 위상차를 갖고 있을 가능성이 있다. 따라서, 제1 진동자(x)로부터 직접적으로 유도 진동자(z)가 생성된 경우, 이 유도 진동자(z)에 따른 고관절 주위의 토크(T)에 의해 유도된 사용자의 보행운동 리듬이 목표 리듬으로부터 괴리되어 버릴 우려가 있다.

그래서, 가상적인 2개의 진동자(θ_h 및 θ_m)의 관계가 사용자의 고관절 각속도(dφ_H/dt)와 제1 진동자(x)의 위상차(제1 위상차)(δθ₁)에 따른 것으로 설정된다. 상세하게는, 제1 위상차(δθ₁)에 기초하여, 가상 모델에서의 상관계수(ε)가 설정된다(도 2/s233). 또, 당해 2개의 진동자(θ_h 및 θ_m)의 위상차(제2 위상차)(δθ₂)를 목표 위상차(δθ_d)에 근접시키도록 2개의 진동자(θ_h 및 θ_m)의 각속도(ω_H 및 ω_m)가 설정되고, 후자가 새로운 고유 각속도(ω_M)로서 설정된다(도 2/s234, s235). 이것에 의해, 새로운 고유 각속도(ω_M)는 사용자의 보행운동 리듬과 목표 위상차(δθ_d)에 따른 조화를 도모하면서, 사용자의 보행율을 목표 보행율 에 일치시키도록 사용자의 보행운동을 유도한다고 하는 관점에서 적당한 진동자의 각속도가 된다. 그 후, 새로운 고유 각속도(ω_M)에 기초하여 정해지는 각속도로 주기적으로 변화되는 제1 진동자(x)의 생성(도 2/s210)이 반복됨으로써, 제1 진동자(x)의 리듬과 고관절 각속도(φ_H) 등의 운동 진동자의 리듬과의 조화를 도모하면서, 제1 위상차(δθ₁)와 목표 위상차(δθ_d)의 편차를 서서히 감소시킬 수 있다. 이것에 의해, 사용자의 운동 리듬이 갑자기 변화된 경우에도, 이 변화로의 유도 진동자(z) 및 토크(T)의 추수성을, 사용자에게 위화감 등을 주지 않는 관점에서 적당한 것으로 하여, 사용자의 운동 리듬을 목표 리듬에 적당한 페이스로 서서히 일치시킬 수 있다.

계속해서, 새롭게 설정된 고유 각속도(ω_M)가 반영된 형태로 제2 진동자(y_i)가 생성되고(도 3/s240), 또한 제2 진동자(y_i)를 포함하는 유도 진동자(z)가 생성된다(도 3/s250). 이것에 의해, 사용자의 보행운동 리듬과, 유도 진동자(z)에 따른 보행운동 유도장치(20)의 유도 리듬을 조화시키면서, 사용자의 보행율(p)을 목표 보행율에 일치시키도록 미소 변화시킬 수 있다. 이것은 보행운동 유도장치(20)에 의한 유도 리듬이 사용자의 운동 리듬에 조화되고, 또한, 사용자의 운동 리듬도 보행운동 유도장치(20)에 의한 유도 리듬에 조화된다고 하는 형태의 사용자(유저)와 장치(기계)의 조화(상호의 타협)을 의미한다.

또한, 목표 위상차(δθ_d)가 음으로 설정되어 있는 경우, 사용자는 보행운동 유도장치(20)를 선도하는 형태로 보행운동할 수 있다. 한편, 목표 위상차(δθ_d)가 정(正)으로 설정되어 있는 경우, 사용자는 보행운동 유도장치(20)에 의해 선도되는 형태로 보행운동할 수 있다.

또, 사용자의 보폭(q)은 다음 이유로, 사용자의 보행운동 리듬과, 유도 진동자(z)에 따른 보행운동 유도장치(20)의 유도 리듬을 조화시키면서 목표 보폭에 일치하도록 변화시켜질 수 있다.

즉, 제1 유도 진동자(z₁)에 포함되어 있는 제1 계수(g₁ ₊, g₁ _-)는 사용자의 고관절 각도(φ_H)를 그 목표 각도(φ₀₊, φ_0-)에 근접시키기 위한 제1 포텐셜(가상적인 탄성 요소의 포텐셜)에 따른 것이다. 또, 제1 계수(g₁ ₊, g₁ _-)는 보행율(p) 및 고유 각속도(ω_M)(=가상 유도 진동자(θ_m)의 각속도(ω_M))에 따른 것이다(식(4.1) (4.2) 참조). 고유 각속도(ω_M)는 상기한 바와 같이 사용자의 보행운동 리듬과의 조화를 도모하면서, 사용자의 보행율을 목표 보행율에 일치시키도록 사용자의 보행운동을 유도한다고 하는 관점에서 적당한 진동자의 각속도에 상당한다. 또한, 목표 각도(φ₀₊, φ_0-)는 보행속도(v) 및 보행율(p)의 함수이다(식(4.3) (4.4) 참조).

또, 제2 유도 진동자(z₂)에 포함되어 있는 제2 계수(g₂ ₊ ,g₂ _-)는 고관절 각도(φ_H)의 절대값의 증대를 억제하는 제2 포텐셜(가상적인 감쇠 요소의 포텐셜)에 따른 것이다. 또한, 제2 계수(g₂₊, g_2-)는 보행율(p) 및 고유 각속도(ω_M)에 따른 것 이다(식(5.1) (5.2) 참조). 고유 각속도(ω_M)는 상기한 바와 같이 사용자의 운동 리듬과의 조화를 도모하면서, 사용자의 운동 리듬을 목표 리듬에 일치시키도록 사용자의 운동을 유도한다고 하는 관점에서 적당한 진동자의 각속도에 상당한다.

따라서, 보행율(p) 및 새로운 고유 각속도(ω_M)에 따른 제1 계수(g₁ ₊(p, ω_M), g₁ _-(p, ω_M))가 반영된 형태로 제1 유도 진동자(z₁)가 생성되고, 또한, 고유 각속도(ω_M)에 따른 제2 계수(g₂₊(p, ω_M), g_2-(p, ω_M))가 반영된 형태로 제2 유도 진동자(z₂)가 생성됨으로써 사용자의 보행운동 리듬과 유도 진동자(z)의 리듬과의 조화, 및 사용자의 보행율과 목표 보행율과의 일치를 도모하면서, 사용자의 운동 스케일이 목표 스케일에 접근하도록 사용자의 운동이 유도될 수 있다.

또, 목표 각도(φ₀₊, φ_0-)는 사용자의 측정 보폭(=보행속도(v)/보행율(p))과 목표 보폭과의 편차에 기초하여 보정될 수 있다. 또한, 제1 계수(g₁ ₊, g₁ _-)의 계수 a_k+, a_k _-, 및 제2 계수(g₂ ₊, g₂ _-)의 계수 b_k ₊, b_k _-는 사용자의 측정 보행율(p)과 목표 보행율과의 편차에 기초하여 보정될 수 있다. 또, 상기한 바와 같이 보행속도(v) 및 보행율(p)의 측정 정밀도의 향상이 도모되어 있다. 따라서, 사용자의 보행속도(v) 및 보행율(p)의 관계를 나타내는 보행비가 목표 보행비에 일치하도록, 적당한 리듬 및 스케일을 가지고 사용자의 운동이 유도될 수 있다.

이상에 의해, 사용자의 보행운동, 트레드밀(10)의 동작, 및 보행운동 유도장치(20)의 동작의 조화를 도모하고, 또한, 사용자를 목표로 하는 스케일 및 리듬으 로 운동하게 하면서, 당해 사용자의 보행운동을 훈련할 수 있다. 또한, 사용자의 보행비가 목표 보행비에 일치하도록 보행운동 유도장치(20)의 동작이 제어되었는데, 보행속도(제1 운동변수)(v) 및 보행율(제2 운동변수)(p)의 임의의 관계가 목표로 하는 관계가 되도록 보행운동 유도장치(20)의 동작이 제어되어도 된다.

계속해서, 본 발명의 보행운동 관리 시스템(1)의 상기 작용효과에 관한 실험결과에 대하여 도 7∼도 10을 사용하여 설명한다.

이 실험에 앞서, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 보행비(k)와 사용자의 보행운동에 수반되는 소비 에너지의 관계가 측정되었다. 그리고, 사용자의 소비 에너지가 최소가 된 상태에서의 보행비(k)(=0.0075)가 신체 부하의 경감의 관점에서 목표 보행비(k₀)로서 설정되었다. 또한, 목표 보행비는 보행운동 유도장치(20)에 설치되어 있는 설정 버튼(도시 생략)의 조작을 통하여 사용자에 의해 설정되어도 된다. 또, 트레드밀(10)의 벨트(13)의 속도는 5[km/s]에 고정되었다. 즉, 사용자는 일정 속도(5[km/h])를 유지하면서 보행하도록 트레드밀(10)의 동작에 의해 그 보행운동이 유도되었다.

도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 보행운동 유도장치(20)에 의한 보행운동의 유도의 유무에 따라 동일한 사용자가 동일한 속도(v)로 보행한 경우의 보행비(k)가 상이하다. 즉, 사용자가 보행 보조 장치(20)를 장착하지 않고 보행한 경우의 보행비(k)는 약 0.0065로 제어되어 있다. 이에 반해, 사용자가 보행운동 유도장치(20)를 장착하고 보행운동이 유도된 상태에서 보행한 경우의 보행비(k)는 상기한 바와 같이 설정된 목표 보행비(k)(=0.0075)로 제어되어 있다. 이 사용자는 보행운동 유도장치(20)의 동작에 의해 보행비(k), 나아가서는 보폭(q)이 커지도록 보행운동이 유도되어 있다. 이것에 의해, 목표 보행비(k₀)로 주행하는 감각이 몸에 익숙해지도록 사용자를 훈련할 수 있다. 그리고, 사용자가 보행운동 유도장치(20)를 장착한 상태에서 통상의 보도 등을 속도 5[km/ｈ] 전후로 보행한 경우, 그 보행비는 목표 보행비 0.0075에 유지되는 것이 확인되었다. 이와 같이, 목표로 하는 보폭(스케일) 및 보행율(리듬)로 보행운동하도록 이 사용자를 훈련할 수 있다.

또, 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 보행운동 유도장치(20)에 의한 보행운동의 유도의 유무에 따라 동일한 사용자가 동일한 속도(v)로 보행한 경우의 심박수(생리변수)가 상이하다. 즉, 사용자가 보행 보조 장치(20)를 장착하지 않고 보행했을 경우의 심박수는 사용자가 보행운동 유도장치(20)를 장착하고 보행운동이 유도된 상태에서 보행한 경우의 심박수보다도 높다. 이것은, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자의 보폭이 커지도록 보행운동이 유도되고 있는 상태에서, 그 심박수가 낮게 억제되어 있어, 신체에 대한 부하가 경감되어 있는 것을 의미한다.

또, 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 보행운동 유도장치(20)에 의한 보행운동의 유도의 유무에 따라 동일한 사용자가 동일한 속도(v)로 보행한 경우의 근군 활성도(생리변수)가 상이하다. 도 10(b)에 도시되어 있는 사용자가 보행운동 유도장치(20)를 장착하여 보행운동이 유도된 상태에서 보행한 경우의 그 고관절 주위의 근군 활성도는 도 10(a)에 나타나 있다 사용자가 보행 보조 장치(20)를 장착하지 않고 보행한 경우와 동일한 개소의 근군 활성도보다도 높다. 이것은, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 사용자는 보폭이 커지도록 보행운동이 유도됨으로써 사용자의 신체기능이 활성화되어 있는 것을 의미한다.

도 7∼도 10에 도시되어 있는 실험결과로부터, 예를 들면, 운동 관리 시스템(1)이 고령자 등, 보행운동 기능이 저하되어 있는 사용자의 운동 관리에 이용된 경우의 의의가 큰 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명의 운동 관리 시스템(1)이 이용됨으로써, 고령자 등의 신체 부하를 경감하면서, 그 신체기능의 저하 억제, 게다가 활성화를 촉진할 수 있다.

또, 트레드밀(10)의 설치 스페이스만 있으면 비교적 좁은 장소에서도 사용자의 보행 또는 주행훈련이 가능하다.

또한, 운동 관리 시스템(1)은 사용자의 보행운동 이외의 모든 운동의 훈련에 이용되어도 된다. 예를 들면, 휠체어의 좌우의 차륜에 손으로 힘을 가하는 운동의 훈련 등, 다른 운동의 훈련에 이용되어도 된다. 운동 관리 시스템(1)은 말의 주행 등, 인간 이외의 동물의 운동의 훈련에 이용되어도 된다.

또, 트레드밀(10) 이외에, 복수의 롤러에 건너 걸쳐진 엔드리스 벨트, 중심 또는 중심으로부터 벗어난 점을 통과하는 축 주위로 회전되는 구체, 타원 구체, 중심축 또는 중심축으로부터 떨어진 중심축에 평행한 축 주위로 회전하는 원통, 사각통 등의 통체, 그 외 임의의 축 주위로 회전되는 한 덩어리의 물체 등의 엔드리스 순환 운동체를 회전시킴으로써 이 순환운동체에 접촉하는 사용자의 팔이나 다리 등의 신체부분의 운동을 유도하는 장치가 제1 운동 유도장치로서 채용되어도 된다.

상기 실시형태에서는 유도 진동자(z)에 따른 좌우의 고관절 주위의 토크(T)=(T_L, T_R)가 사용자의 신체에 작용시켜졌는데, 다른 실시형태로서 무릎관절, 다리관절, 어깨관절, 팔꿈치관절, 수근관절 등, 다양한 관절 주위의 토크가 사용자의 신체에 작용시켜져도 된다. 토크 작용대상이 되는 관절의 조합은 사용자에 따라 다양하게 변경되어도 된다.

또, 제2 제어부(200)의 제2 진동자 생성부(240)가 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각도(φ_H) 또는 고관절 각속도(dφ_H/dt)(운동 진동자)의 주기변화의 크기가 임계값을 초과한 경우, 고유 각속도 설정부(230)에 의해 설정된 새로운 고유 각속도(ω_M) 대신, 운동 진동자 측정부(210)에 의해 측정된 고관절 각도(φ_H) 등의 각속도(위상의 시간변화)와, 제1 진동자 생성부(220)에 의해 생성된 제1 진동자(x)의 각속도 중 한쪽 또는 양쪽이 반영된 리듬으로 진동하는 제2 진동자(y)를 생성해도 된다.

당해 구성에 의하면, 사용자의 운동 리듬이 갑자기 변화된 경우에도, 이 변화 후의 운동 리듬에 따른 적당한 리듬을 가지고 사용자의 운동이 유도될 수 있다. 이것에 의해, 사용자의 보행운동, 트레드밀(제1 운동 유도장치)(10)의 동작 및 보행운동 유도장치(제2 운동 유도장치)(20)의 각각의 동작의 조화를 도모하면서, 적당한 스케일 및 리듬으로 보행운동하도록 사용자를 훈련할 수 있다.

또, 일본 특허공개 2004-73649호 공보에 개시되어 있는 방법에 따라 유도 진동자(z)가 생성되어도 된다.

또한, 다음과 같은 형태로 유도 진동자(z)가 생성되어도 된다.

즉, 운동 진동자 측정부(210)가 사용자의 2개의 다른 신체부분의 움직임에 따른 운동 진동자(예를 들면, 어깨관절 각속도 및 고관절 각도)의 각각을 「제1 운동 진동자」 및 「제2 운동 진동자」로서 측정한다. 또, 제1 진동자 생성부(220)가 제1 운동 진동자와, 고유 각속도(ω_M)가 반영된 형태로 상호 서로 끌어들이는 제1 진동자(x)를 생성한다. 또, 고유 각속도 설정부(230)가 제1 운동 진동자와 제1 진동자(x)의 위상차에 기초하여, 새로운 고유 각속도(ω_M)를 설정한다. 또, 제2 진동자 생성부(240)가 제2 운동 진동자에 기초하여, 새로운 고유 각속도(ω_M)가 반영된 리듬으로 진동하는 제2 진동자(y)를 생성한다. 그리고, 유도 진동자 생성부(250)가 제2 진동자(y)와 더불어, 제1 운동변수 측정부(111)에 의해 측정된 보행속도(v)(제1 운동변수)와, 제2 운동변수 측정부(112)에 의해 측정된 보행율(p)(제2 운동변수) 중 한쪽 또는 양쪽에 기초하여 유도 진동자(z)를 생성한다.

당해 구성에 의하면, 사용자의 상이한 신체부분의 각각의 운동 리듬과, 이 운동을 유도하는 리듬의 조화를 도모하면서, 사용자의 운동 리듬이 목표 운동 리듬에 근접하도록 이 운동이 유도될 수 있다. 이것에 의해, 사용자의 운동 및 제1 및 제2 운동 유도장치의 각각의 동작의 조화를 도모하면서, 적당한 스케일 및 리듬으로 운동하도록 사용자를 훈련할 수 있다.

Claims

동물의 운동을 관리하는 시스템으로서,

제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하여, 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 유도되어 운동하고 있는 상기 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수를 측정하는 운동변수 측정부와,

이 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 이 동물의 운동 스케일을 조절하면서 이 동물의 운동을 유도하는 제2 운동 유도장치의 동작을, 이 운동변수 측정부에 의해 측정된 이 운동변수에 기초하여 제어하는 제어부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 운동변수 측정부가, 상기 제1 운동 유도장치가 갖는 순환운동체의 순환운동 속도에 기초하여 제1 운동변수를 측정하는 제1 운동변수 측정부를 구비하고, 이 제1 운동변수는 이 순환운동체에 접촉함으로써 이 순환운동체의 순환운동 방향의 반대 방향으로의 운동이 유도되고 있는 상기 동물의 당해 운동속도를 나타내는 상기 운동변수인 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 2 항에 있어서, 상기 제1 운동변수 측정부가 상기 제1 운동 유도장치로서의 트레드밀이 갖는 복수의 롤러에 건너 걸쳐진 상기 순환운동체로서의 엔드리스 벨트의 구동 속도에 기초하여, 이 엔드리스 벨트에 접촉함으로써 이 엔드리스 벨트 의 순환운동 방향의 반대 방향으로의 보행 또는 주행운동이 유도되고 있는 상기 동물의 당해 보행 또는 주행 속도를 상기 제1 운동변수로서 측정하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 운동변수 측정부가 상기 동물과 상기 제1 운동 유도장치의 상호작용력의 변화 패턴에 기초하여 제2 운동변수를 측정하는 제2 운동변수 측정부를 구비하고, 이 제2 운동변수는 이 동물과 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 주기운동이 유도되고 있는 이 동물의 당해 주기운동의 진폭 및 주기 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 상기 운동변수이며,

상기 제어부가 이 운동변수 측정부에 의해 측정된 이 제2 운동변수에 기초하여 상기 제2 운동 유도장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 4 항에 있어서, 상기 제2 운동변수 측정부가 상기 제1 운동 유도장치로서의 트레드밀이 갖는 복수의 롤러에 건너 걸쳐진 엔드리스 벨트를 지지하는 발판이 상기 동물로부터 받는 압력의 시간변화 패턴에 기초하여, 이 동물의 보행율을 상기 제2 운동변수로서 측정하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 운동변수 측정부가 상기 운동변수로서 제1 운동변수를 측정하는 제1 운동변수 측정부와, 상기 운동변수로서 제2 운동변수를 측정하는 제2 운동변수 측정부를 구비하고, 이 제1 운동변수는 상기 동물의 이동속도이고, 이 제2 운동변수는 상기 동물의 보폭 또는 보행율이며,

상기 제어부가, 이 제1 운동변수로서의 이동속도에 대한 이 제2 운동변수로서의 보폭의 2승의 비율, 또는 이 제2 운동변수로서의 보행율의 자승에 대한 이 제1 운동변수로서의 속도의 비율인 보행비를 목표 보행비에 일치시키도록 상기 제2 운동 유도장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부가 상기 동물의 운동에 따라 주기적으로 변화되는 패러미터로서 제1 및 제2 운동 진동자의 각각을 측정하는 운동 진동자 측정부와,

입력 진동 신호와 상호 서로 끌어들임으로써 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제1 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제1 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제1 진동자를 생성하는 제1 진동자 생성부와,

이 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 운동 진동자와 이 제1 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제1 진동자와의 위상차에 기초하여, 새로운 이 고유 각속도를 설정하는 고유 각속도 설정부와,

입력 진동 신호에 기초하여, 이 고유 각속도 설정수단에 의해 설정된 이 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제2 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제2 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로, 이 출력 진동 신호로서 제2 진동자를 생성하는 제2 진동자 생성부와,

이 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제2 진동자와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 운동변수에 기초하여 상기 제2 운동 유도장치의 동작의 스케일 및 리듬을 특정하는 유도 진동자를 생성하는 유도 진동자 생성부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 동물의 운동 스케일을 나타내는 제3 운동 진동자를 측정하고,

상기 유도 진동자 생성부가, 상기 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 상기 제2 진동자와, 상기 고유 각속도 설정부에 의해 새롭게 설정된 상기 고유 각속도와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 운동변수에 기초하여, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제3 운동 진동자를 상기 동물의 목표 운동 스케일에 따라 설정되는 목표값에 근접시키도록 이 동물의 운동을 유도하기 위한 가상적인 탄성 요소에 의한 탄성력을 나타내는 제1 유도 진동자를 포함하는 유도 진동자를 생성하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 제2 운동 진동자를 상기 제3 운동 진동자로서 측정하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 8 항에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 동물의 운동 리듬을 나타내는 제4 운동 진동자를 측정하고, 상기 유도 진동자 생성부가, 상기 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 상기 제2 진동자와, 상기 고유 각속도 설정부에 의해 설정된 상기 고유 각속도와, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제4 운동 진동자와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 운동변수에 기초하여, 상기 제3 운동 진동자의 절대값의 증대를 억제하도록 상기 동물의 운동을 유도하기 위한 가상적인 감쇠 요소에 의한 감쇠력을 나타내는 제2 유도 진동자를 포함하는 상기 유도 진동자를 생성하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 운동 진동자 측정부가 상기 제1 운동 진동자를 상기 제4 운동 진동자로서 측정하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 7 항에 있어서, 상기 제2 진동자 생성부가, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 상기 제1 또는 제2 운동 진동자의 주기변화의 크기가 임계값을 초과한 경우, 상기 고유 각속도 설정부에 의해 설정된 상기 고유 각속도 대신, 상기 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제1 또는 제2 운동 진동자의 각속도와, 상기 제1 진동자 생성부에 의해 생성된 상기 제1 진동자의 각속도 중 한쪽 또는 양쪽에 기초하여 정해지는 각속도로 진동하는 상기 제2 진동자를 생성하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 제어부가 상기 동물의 2개의 상이한 신체부분의 움직임에 따른 상기 운동 진동자를 상기 제1 및 제2 운동 진동자로서 측정하는 운동 진동자 측정부와,

입력 진동 신호와 상호 서로 끌어들임으로써 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제1 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제1 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제1 진동자를 생성하는 제1 진동자 생성부와,

이 운동 진동자 측정부에 의해 측정된 이 제1 운동 진동자와 이 제1 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제1 진동자와의 위상차에 기초하여, 이 고유 각속도를 새롭게 설정하는 고유 각속도 설정부와,

입력 진동 신호에 기초하여, 이 고유 각속도 설정수단에 의해 새롭게 설정된 이 고유 각속도에 기초하여 정해지는 각속도로 시간 변화되는 출력 진동 신호를 생성하는 제2 모델에, 이 운동 진동자 측정수단에 의해 측정된 이 제2 운동 진동자를 이 입력 진동 신호로서 입력함으로써, 이 출력 진동 신호로서 제2 진동자를 생성하는 제2 진동자 생성부와,

이 제2 진동자 생성부에 의해 생성된 이 제2 진동자와 더불어, 상기 운동변수 측정부에 의해 측정된 상기 운동변수에 기초하여, 상기 제2 운동 유도장치의 동작의 스케일 및 리듬을 특정하는 유도 진동자를 생성하는 유도 진동자 생성부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 운동 관리 시스템.
동물의 운동을 관리하는 방법으로서,

제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하여, 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 유도되어 운동하고 있는 상기 동물의 상기 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수를 측정하고,

이 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 이 동물의 운동 스케일을 조절하면서 이 동물의 운동을 유도하는 제2 운동 유도장치의 동작을 당해 측정 운동변수에 기초하여 제어하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 방법.
동물의 운동을 관리하는 시스템으로서 컴퓨터를 기능하게 하는 프로그램으로서,

제1 운동 유도장치의 동작 속도에 기초하여, 이 제1 운동 유도장치의 동작에 의해 유도되어 운동하고 있는 상기 동물의 당해 운동 스케일 및 당해 운동 리듬 중 한쪽 또는 양쪽을 나타내는 운동변수를 측정하는 운동변수 측정부와,

이 동물의 운동 리듬과 조화된 리듬으로 이 동물의 운동 스케일을 조절하면서 이 동물의 운동을 유도하는 제2 운동 유도장치의 동작을, 이 운동변수 측정부에 의해 측정된 이 운동변수에 기초하여 제어하는 제어부를 구비하고 있는 시스템으로서 상기 컴퓨터를 기능하게 하는 것을 특징으로 하는 운동 관리 프로그램.