KR20100085139A

KR20100085139A - 타동 운동 기기

Info

Publication number: KR20100085139A
Application number: KR1020107011501A
Authority: KR
Inventors: 요이치 시노미야; 다카히사 오자와; 다카오 고토; 가즈히로 오치
Original assignee: 파나소닉 전공 주식회사
Priority date: 2007-10-26
Filing date: 2008-10-24
Publication date: 2010-07-28
Also published as: CN101909571A; TWI363619B; EP2213272A1; CN101909571B; US20100262048A1; TW200934466A; WO2009054485A1; KR101152706B1

Abstract

신호 처리부(18)에서, 산출부(181)는 좌측 발용 부하 센서(160, 161)에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 좌측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 산출하고, 우측 발용 부하 센서(170, 171)에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 산출한다. 판정부(183)는 산출부(181)에 의해 산출된 각각의 중심점과 기억부(182)에 기억된 이상 특성 곡선에 의해 나타내지는 중심전 간의 변위를 측정한다. 판정부(813)는 양자의 변위가 미리 설정된 임계값(예를 들면, 원점 O로부터 이상 특성 곡선에 의해 나타내진 중심점까지의 거리의 5%)보다 작은 때에는 정상적인 운동으로 판단하고, 변위 중의 적어도 하나가 미리 설정된 임계값 이상인 때에는 비정상적인 운동으로 판단한다. 제어부(180)는 변위가 미리 결정된 임계값 이상인 횟수를 카운트한다. 카운트된 횟수가 소정 기간 동안에 미리 설정된 횟수 이상인 때에는, 제어부(180)가 구동 장치(50)를 중지시킨다. 그에 따라, 사용자의 근육을 효과적으로 단련시킬 수 있다.

Description

타동 운동 기기{PASSIVE EXERCISE MACHINE}

본 발명은, 사용자가 자발적으로 근력을 발휘하지 않고 사용자의 근육 활동을 유발하는 타동 운동 기기에 관한 것이다.

종래부터, 사용자가 자발적으로 근력을 발휘하지 않고 사용자의 근육 활동을 유발하는 타동 운동 기기로서 입식(standing position type) 타동 운동 기기 및 좌식(sitting position type) 타동 운동 기기와 같은 다양한 유형의 타동 운동 기기가 제안되어 있다. 좌식 타동 운동 기기는 사용자의 좌측의 발을 탑재하는 좌측 발받침대(left-footrest) 및 우측의 발을 탑재하는 우측 발받침대를 구비하고, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대에 각각 발을 탑재한 사용자가 앉은 상태에서 사용자의 근육 활동을 유발한다. 입식 타동 운동 기기는 사용자의 좌측의 발을 탑재하는 좌측 발받침대 및 우측의 발을 탑재하는 우측 발받침대를 구비하고, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대에 각각 발을 탑재한 사용자가 일어선 상태에서 사용자의 근육 활동을 유발한다.

예를 들면, 종래의 좌식 타동 운동 기기로서, 일본 특허 공개 공보 2007-89650호에는, 사용자의 좌우의 발을 각각 탑재하는 좌측 발받침대 및 우측 발받침대, 사용자의 둔부를 지지하는 시트부, 시트부를 요동시키는 구동 장치를 구비하는 운동 보조 장치가 개시되어 있다. 일본 특허 공개 공보 2007-89650호의 운동 보조 장치에서는, 사용자가 앉아 있는 시트부를 구동 장치가 요동시킴으로써, 사용자의 각각의 다리에 가해지는 체중을 변화시켜 사용자에 운동을 부여하도록 되어 있다.

시트부의 움직임은, 좌우 방향의 이동과 전후 방향의 이동을 복합한 것이며, 초기 위치로부터 시트부가 좌측 방향으로 이동하면 동시에 전방으로도 이동한다. 이 때, 시트부의 전단부는 후단부보다 하강한다. 즉, 시트부는 전단부가 하강하도록 좌측 전방 방향으로 이동한다. 그 후, 시트부는 초기 위치로 복귀하고, 이어서, 우측 방향으로 이동하는 동시에 전방으로 이동한다. 즉, 전단부가 하강하도록 우측 전방 방향으로 이동한다. 그 후, 시트부는 초기 위치로 복귀한다. 이 운동 보조 장치는 이러한 움직임을 반복하여 사용자의 각각의 다리에 가해지는 체중을 변화시킴으로써 사용자에게 운동을 제공할 수 있다.

그러나, 종래의 타동 운동 기기는 사용자가 타동 운동 기기를 정상적으로 사용하는지의 여부를 판단할 수 없다. 그러므로, 종래의 타동 운동 기기는, 정상적이지 않은 사용 방법(잘못된 사용 방법이나 비효과적인 사용 방법 등)으로 사용자가 사용하고 있는 경우에도, 정상적으로 사용되고 있지 않은 상태를 인식할 수 없고, 그 결과 사용자의 근육을 효과적으로 단련할 수가 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 사용자의 근육을 효과적으로 단련시킬 수 있는 타동 운동 기기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 타동 운동 기기는, 사용자의 좌측 발을 탑재하는 좌측 발받침대, 상기 사용자의 우측 발을 탑재하는 우측 발받침대, 상기 사용자의 좌측 발에 의해 상기 좌측 발받침대에 가해지는 하중 및 상기 사용자의 우측 발에 의해 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중이 변화하도록 상기 사용자의 신체를 움직이기 위한 구동 장치를 포함하고, 상기 사용자의 근육 활동을 유발하도록 구성된다. 이 타동 운동 기기는, 상기 좌측 발받침대의 길이 방향으로 이격되어 설치되고, 각각이 설치 위치에 걸리는 부분 하중을 검출하는 복수 개의 좌측 발용 하중 센서와, 상기 우측 발받침대의 길이 방향으로 이격되어 설치되고, 각각이 설치 위치에 걸리는 부분 하중을 검출하는 복수 개의 우측 발용 하중 센서와, 좌측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 상기 좌측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 산출하는 동시에, 우측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 산출하는 산출부를 추가로 포함한다. 또한, 타동 운동 기기는, 상기 좌측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점 및 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점의 이상적인 시간 변화를 나타낸 이상 특성 곡선을 기억하는 기억부와, 상기 산출부에 의해 산출된 각각의 중심점과 상기 이상 특성 곡선에 의해 나타내진 중심점 간의 변위가 소정의 임계값 이상으로 되는지의 여부를 일정 간격으로 판정하는 판정부와, 상기 변위가 상기 임계값 이상으로 되는 횟수를 카운트하고, 상기 일정 간격보다 긴 소정 시간 동안, 상기 변위가 상기 임계값 이상으로 되는 횟수(카운트된 횟수)가 미리 설정된 횟수 이상이 되었을 경우에, 상기 구동 장치가 상기 사용자의 신체를 움직이는 속도를 감소시키도록 상기 구동 장치를 제어하는 제어부를 포함한다.

이 구성에 의하면, 타동 운동 기기는, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대에 각각 탑재되어 있는 사용자의 발이 전방으로 이동했을 때 중심점이 전방향으로 이동하는 것을 판단하고, 후방으로 이동했을 때 중심점이 후방향으로 이동하는 것을 판단함으로써, 사용자의 근육을 효과적으로 단련시킬 수 있다.

보다 바람직한 형태로서, 상기 제어부는, 상기 소정 시간 동안, 상기 변위가 상기 임계값 이상으로 되는 횟수(카운트된 횟수)가 상기 미리 설정된 횟수 이상이 되었을 경우에, 속도를 점차적으로 감소시켜 최종적으로는 상기 사용자의 신체를 움직이는 것을 정지하도록 상기 구동 장치를 제어한다.

이 구성에 의하면, 타동 운동 기기는 구동 장치를 속도를 감소시키도록 제어한다. 따라서, 타동 운동 기기는 이 타동 운동 기기에 적합하지 않은 사람에 대하여 사용의 정지를 촉구할 수 있다.

보다 바람직한 형태로서, 본 발명에 관한 타동 운동 기기는, 상기 사용자가 좌우의 발을 각각 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대에 탑재하고 있는 상태에서 상기 사용자의 둔부를 접촉면에서 지지하는 시트부를 구비한다. 이 때, 상기 구동 장치는, 좌측 발받침대에 가하지는 하중의 중심점 및 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 변화시키기 위해 상기 시트부를 초기 위치로부터 이동시키도록 구성된다.

이 구성에 의하면, 사용자가 앉은 자세에서 이용하는 타동 운동 기기는 사용자의 근육을 효과적으로 단련시킬 수 있다.

다른 바람직한 형태로서, 상기 구동 장치는, 상기 좌측 발받침대를 전방으로 이동시켜 상기 좌측 발받침대의 전단이 후단보다 상승하도록 하면서 상기 우측 발받침대의 전단이 후단보다 하강하도록 상기 우측 발받침대를 이동시키는 모드와, 상기 우측 발받침대를 전방으로 이동시켜 상기 우측 발받침대의 전단이 후단보다 상승하도록 하면서 상기 좌측 발받침대의 전단이 후단보다 하강하도록 상기 좌측 발받침대를 이동시키는 또 다른 모드를 교호적으로 반복하도록 구성된다.

이 구성에 의하면, 사용자가 일어선 자세로 이용하는 타동 운동 기기는 사용자의 근육을 효과적으로 단련시킬 수 있다.

다른 바람직한 형태로서, 상기 제어부는, 속도를 감소시키도록 상기 구동 장치를 제어한 후, 상기 횟수를 카운트하고, 상기 소정 시간 동안, 상기 변위가 상기 임계값 이상으로 되는 횟수(카운트된 횟수)가 상기 미리 설정된 횟수 미만이 되는 상태가 일정 기간 계속된 경우, 속도를 증가시키도록 상기 구동 장치를 제어한다.

이 구성에 의하면, 속도가 너무 빨라 사용자가 타동 운동 기기를 능숙하게 사용할 수 없는 경우에, 타동 운동 기기는 사용자를 먼저 낮은 속도로 움직이게 하고, 사용자가 타동 운동 기기에 익숙해지게 된 후에 속도를 증가시킬 수 있다.

다른 바람직한 형태로서, 상기 구동 장치는 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대를 각각 이동시키도록 구성되고, 상기 판정부는 각각의 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 우측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 따라 상기 사용자가 타동 운동 기기의 사용 위치에 위치하고 있는지의 여부를 판정하도록 구성된다. 상기 제어부는, 상기 구동 장치가 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대를 각각 이동시키고 있는 동안 상기 판정부에 의해 상기 사용자가 상기 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정되면, 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대의 이동을 정지시키도록 상기 구동 장치를 제어한다.

이 구성에 의하면, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대를 이동시키고 있는 동안(타동 운동 기기의 사용 중에), 사용자가 사전에 정해진 운동 위치에 있지 못할 때에는, 타동 운동 기기는 좌측 발받침대 및 우측 발받침대를 이동시키는 것을 정지한다. 따라서, 타동 운동 기기는, 사용자가 부적절한 자세로 타동 운동 기기를 이용하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 사용자가 부상당하는 것을 방지할 수 있고, 안전성을 향상시킬 수 있다.

보다 바람직한 형태로서, 상기 판정부는, 각각의 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 우측 발용 하중 센서의 위치와, 각각의 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 우측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여, 상기 사용자의 무게 중심을 수직 방향에 있어서 각각의 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 우측 발용 하중 센서의 설치면에 투영한 무게 중심 위치를 산출하고, 상기 무게 중심 위치가 상기 설치면에서의 규정 범위에서 벗어나면 상기 사용자가 상기 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정한다.

이 구성에 의하면, 사용자의 무게 중심 위치를 산출함으로써, 예를 들면, 사용자의 발 전체가 탑재면으로부터 벗어나기 전에, 사용자가 사용 위치에 위치하고 있지 않은 것을 판정할 수 있다. 예를 들면, 사용자가 밸런스를 완전히 무너뜨리기 전에, 즉 사용자의 상체 밸런스가 무너진 때에, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대 각각의 이동을 정지시킬 수 있어, 새로운 안전성의 향상이 도모된다.

다른 바람직한 형태로서, 본 발명에 관한 타동 운동 기기는, 전후 방향으로의 이동에 따른 요동이 가능하며, 상기 사용자의 둔부를 지지하는 시트부; 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대로서 기능하고, 상기 사용자가 둔부를 상기 시트부에 탑재하고 있는 상태에서 상기 사용자의 발을 탑재하며, 상기 사용자가 자신의 발에 의해 상기 발받침대를 누르고 있는 동안에는 아래쪽으로 이동하고, 이러한 발디딤이 해제되면 위쪽으로 복귀하는 발받침대; 상기 구동 장치로서 기능하고, 상기 시트부를 이동 범위의 최전방 위치로 이동시켜 상기 사용자가 상기 발받침대를 누르도록 함으로써, 상기 사용자의 체중에 의해 상기 사용자의 다리부에 작용하는 하중을 변화시키는 장치; 상기 시트부가 이동 범위의 최전방 위치로 이동하는 것을 검출하는 시트 위치 검출부; 및 상기 시트 위치 검출부에 의해 상기 시트부의 최전방 위치로의 이동이 검출되고나서 상기 좌측 발용 하중 센서 및 상기 우측 발용 하중 센서에 의해 발디딤이 검출되기까지의 소요 시간이 소정의 반응 시간 이하이면, 상기 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는 것으로 판단하고, 상기 소요 시간이 상기 반응 시간을 초과하면 상기 사용자의 무릎 각도가 상기 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단하는 판단부를 포함한다.

이 구성에 의하면, 판단부는, 시트 위치 검출부에 의해 시트부의 최전방 위치로의 이동이 검출되고나서 좌측 발용 하중 센서 및 우측 발용 하중 센서에 의해 발디딤이 검출되기까지의 소요 시간이 소정의 반응 시간 이하이면, 상기 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는 것으로 판단하고, 상기 소요 시간이 상기 반응 시간을 초과하면 상기 사용자의 무릎 각도가 상기 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단한다. 따라서, 판단부는 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는지 여부의 판단이 가능해진다. 즉, 사용자가 무릎 각도를 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 행하고 있는 경우에는, 시트부가 전방으로 이동함에 따라 사용자의 다리부에 작용하는 하중이 증가한다. 이 경우, 시트부가 최전방 위치로 이동하는 시점으로부터 상기 반응 시간 내에 발받침대에 대한 사용자의 발에 의한 발디딤이 검출된다. 따라서, 판단부 사용자의 발목 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는 것으로 판단한다. 한편, 예를 들면, 시트부의 높이 위치가 사용자의 체격에 맞지 않거나 또는 사용자가 발받침대를 불충분하게 밟는 것에 의해, 사용자가 무릎 각도를 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 행할 수 없는 경우에는, 사용자의 발에 의해 발받침대를 충분하게 밟는 것이 지체된다. 그 결과, 시트부가 최전방 위치로 이동하는 시점으로부터 상기 반응 시간 내에 발받침대에 이루어지는 사용자의 발에 의한 발디딤이 검출되지 않고, 이에 의해 판단부는 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단한다. 따라서, 사용자에 대하여 무릎 각도를 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 촉구할 수 있어, 타동 운동 기기를 사용하여 바람직한 운동 효과를 얻을 수 있도록 할 수 있다.

보다 바람직한 형태로서, 상기 제어부는, 상기 판단부에서 상기 사용자의 무릎 각도가 상기 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단된 횟수가 규정 횟수에 도달하면, 상기 시트부의 이동 속도를 시간 경과에 따라 저하시켜 상기 시트부를 정지시키도록 상기 구동 장치를 제어한다.

이 구성에 의하면, 사용자가 무릎 각도를 규정 범위 내에 유지하지 않는 때에는, 제어부가 시트부를 정지시키도록 구동 장치를 제어함으로써, 예를 들면, 무릎 통증을 갖고 있는 사용자에게 무리한 부담이 계속 걸리는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제어부는 시트부의 이동 속도를 시간 경과에 따라 저하시키고나서 시트부를 정지시키므로, 시트부의 정지 시에 시트부로부터 사용자가 탈락하는 것을 회피할 수 있고. 또한, 판단부에서 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단된 횟수가 규정 횟수에 이를 때까지는, 시트부는 정지하지 않기 때문에, 정확하게 운동하고 있는 사용자가 단지 1회 발받침대를 발디딤하지 못한 경우 등에는 시트부가 정지하지 않도록 할 수 있고, 정확하게 운동하고 있는 사용자가 계속하여 운동할 수 있도록 한다.

보다 바람직한 형태로서, 본 발명에 관한 타동 운동 기기는, 상기 판단부의 판단 결과를 표시부의 표시와 음성 출력부로부터 출력되는 음 중의 하나 이상으로 상기 사용자에 통지하는 통지 수단을 더 포함한다.

이 구성에 의하면, 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는지의 여부를 사용자에 알려주는 것이 가능하므로, 무릎 각도를 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 사용자에 대하여 촉구함으로써, 타동 운동 기기를 사용하여 바람직한 운동 효과를 얻을 수 있도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 타동 운동 기기의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 상기의 타동 운동 기기의 개략 측면도이다.
도 3은 상기의 타동 운동 기기의 개략 평면도이다.
도 4a 및 도 4b는 상기의 타동 운동 기기의 각각의 발받침대의 중심점의 특성 곡선을 나타낸 도면이다.
도 5는 상기의 타동 운동 기기의 분해 사시도이다.
도 6은 상기의 타동 운동 기기에 채용되는 구동 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 상기의 구동 장치의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 타동 운동 기기의 평면도이다.
도 9는 상기의 타동 운동 기기의 분해 사시도이다.
도 10은 상기의 타동 운동 기기를 후방으로부터 본 주요부 단면도이다.
도 11a 및 도 11b는 상기의 타동 운동 기기의 주요부의 동작 설명도이다.
도 12는 상기의 타동 운동 기기의 주요부 사시도이다.
도 13은 상기의 타동 운동 기기의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 14는 상기의 타동 운동 기기를 우측에서 본 주요부 단면도이다.
도 15는 상기의 타동 운동 기기의 사용시에 있어서의 발 위치를 나타낸 설명도이다.
도 16은 상기의 타동 운동 기기에 있어서의 하중 센서의 위치를 나타낸 설명도이다.
도 17은 상기의 타동 운동 기기에 채용된 모터의 회전수의 시간 변화의 일례의 그래프이다.
도 18a는 본 발명의 제3 실시예에 따른 타동 운동 기기의 개략 측면도이고, 도 18b는 개략 평면도이다.
도 19는 상기의 타동 운동 기기의 개략 구성을 나타낸 블록도이다.
도 20의 (a), (b) 및 (c)는 상기의 타동 운동 기기의 동작 설명도이다.

(제1 실시예)

먼저, 제1 실시예의 타동 운동 기기의 구성에 대하여 설명한다. 본 실시예의 타동 운동 기기는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 사용자 M의 근육 활동을 유발하는 좌식 타동 운동 기기이다. 이 타동 운동 기기는, 소정의 위치(바닥의 임의의 위치 등)에 놓여지는 베이스부(11)와, 사용자 M의 둔부를 지지하는 시트부(120)를 가지는 시트 지지대(12)와, 사용자 M이 필요에 따라 손으로 파지하는 핸들(130)을 가지는 핸들 포스트(13)와, 상면을 발받침면(140)으로 하는 좌측 발받침대(14)와, 상면을 발받침면(150)으로 하는 우측 발받침대(15)(도 3을 참조)를 구비하고 있다. 시트 지지대(12)는 베이스부(11) 상에 설치되어 있다.

본 실시예의 타동 운동 기기는, 사용자 M이 시트부(120)의 상면인 접촉면(121)에 둔부를 탑재하도록 시트부(120)에 앉은 상태로 사용되는 것이다. 베이스부(11)는 바닥에 매립되어 있어도 된다. 그리고, 이하에서는, 베이스부(11)를 바닥에 탑재한 상태에서의 위아래를 상하 방향으로 하고, 시트부(120)에 앉은 사용자 M의 전후좌우를 전후 방향 및 좌우 방향으로 한다. 이에 따라, 도 2의 좌측을 전방, 도 3의 위쪽을 우측 방향으로 설명한다.

좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)는, 베이스부(11) 위에서 시트 지지대(12)와 핸들 포스트(13) 사이에 설치되어 있다. 각각의 발받침면(140, 150)은 사용자 M의 발 전체(발바닥 전체)가 올려지는 크기를 갖도록 형성되어 있다. 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)는, 사용자 M이 좌우의 발바닥을 각각 발받침면(140, 150)에 접촉시키도록 자신의 발을 발받침면(140, 150)에 올려두고 있는 동안에 발을 소정의 위치에 유지한다. 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 발받침면(140, 150)을 마찰 계수가 큰 재료로 구성하거나 또는 마찰 계수가 큰 형상을 갖도록 함으로써, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 탑재한 사용자 M의 발이 발받침면(140, 150)에서 미끄러지는 것을 방지하고 있다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 좌측 발받침대(14)는 좌측 발받침대(14)의 상이한 부분에 설치된 된 2개의 좌측 발용 하중 센서(160, 161)를 포함하여 각각의 좌측 발용 하중 센서(160, 161)에 가해지는 부분 하중을 검출하고 있다. 마찬가지로, 우측 발받침대(15) 또한 각각이 설치 위치에 가해지는 하중을 검출하는 2개의 우측 발용 하중 센서(170, 171)를 구비하고 있다. 2개의 좌측 발용 하중 센서(160, 161)(좌측 발받침대(14)의 상이한 부분에 있는)는 좌측 발받침대(14)의 길이 방향으로 이격되어 설치되어 있다. 2개의 우측 발용 하중 센서(170, 171)(우측 발받침대(15)의 상이한 부분에 있는)는 우측 발받침대(15)의 길이 방향으로 이격되어 설치되어 있다.

도 2에 나타낸 시트 지지대(12)에는 시트부(120)가 상단부에 설치되어 있다. 시트 지지대(12)는, 시트부(120)를 요동시키는 구동 장치(50)와, 시트부(120) 및 구동 장치(50)를 베이스부(11)에 대하여 승강시키는 승강 장치(60)와, 구동 장치(50)를 제어하는 신호 처리부(18)를 포함한다.

시트부(120)는, 사용자 M이 좌우의 발을 각각 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 탑재하고 있는 상태에서 사용자 M의 둔부를 접촉면(121)으로 지지한다.

구동 장치(50)는, 시트부(120)의 접촉면(121)에 둔부를 탑재하여 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 발받침면(140, 150)에 발바닥을 탑재한 상태의 사용자 M에 대하여, 시트부(120)를 요동시켜 둔부의 위치를 변위시킴으로써, 좌측 발받침대(14)에 가해지는 하중의 중심점과 우측 발받침대(15)에 가해지는 하중의 중심점을 변화시킨다. 이 경우, 사용자 M의 체중은, 시트부(120), 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 3개의 지점에서 지지되는 상태가 된다. 구동 장치(50)는, 사용자 M의 체중을 둔부와 다리부에 분산시켜 지지하고 있는 상태에서, 시트부(120)의 위치를 변위시켜 사용자 M의 둔부의 위치를 변위시킴으로써, 시트부(120)와 발받침대(14, 15) 사이에서 사용자 M의 체중을 지지하는 비율을 변화시킨다. 이로써, 구동 장치(50)는 사용자 M의 둔부에서 지지하는 체중을 증감시켜, 결과적으로 사용자 M의 각각의 발에 작용하는 체중을 변화시킨다. 따라서, 구동 장치(50)는 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 의해 지지되는 하중을 변화시키는 기능을 한다.

여기서, 사용자 M의 무릎의 각도 θ1을 미리 정한 규정 범위 내에 유지하고 있는 상태에서, 시트부(120)가 이동 범위 내의 최전방 위치 측으로 이동함으로써, 사용자 M의 체중에 의해 시트부(120)에 작용하는 하중이 감소된다. 이 경우, 사용자 M의 대퇴부에 가해지는 하중이 증가된다. 이것은 스쿼트(squat) 운동에서 사용자가 자신의 무릎을 굽히고 있는 상태와 유사하다. 즉, 시트부(120)를 이동 범위의 최전방 위치와 최후방 위치 사이에서 요동시킴으로써 사용자 M의 자발적인 운동이 아닌 타동적인 운동을 유발하여 대퇴부의 근육군이 긴장과 이완을 반복하게 된다.

시트부(120)의 요동 방향은 무릎 관절에 전단력(shearing force)이 작용하지 않도록 설정하여 두는 것이 바람직하다. 사용자 M의 둔부를 시트부(120)의 접촉면(121)으로 지지하고 있는 상태에서, 사용자 M의 자세는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 앞꿈치 사이의 거리가 뒤꿈치 사이의 거리보다 커지도록 한 자세를 취하는 것이 자연스럽다. 발 사이의 벌림 각도 θ2는, 사용자가 M이 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 각각 자신의 발을 올려놓는 위치에 의해 결정된다. 따라서, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)는 평행하게 배치되지 않고, 발받침면(140, 150)의 전단과 후단을 연결하는 중심선(L1) 사이의 거리가 후단보다 전단 측에서 커지도록 배치되어 있다. 즉, 사용자 M이 자신의 발을 각각 발받침면(140, 150)의 중심선(L1)을 따라 올려놓음으로써, 사용자 M은 전술한 자연스러운 자세를 취할 수 있다. 이때의 사용자 M의 벌림 각도 θ2는 발받침면(140, 150)의 중심선(L1) 사이의 각도와 대략 일치한다.

타동 운동 기기는, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 발을 탑재했을 때의 각각의 발의 뒤꿈치와 앞꿈치를 연결하는 중심선(L1)을 따라 시트부(120)를 요동시킴으로써, 사용자 M의 무릎 관절에 전단력을 작용시키지 않고 운동시키는 것이 가능하게 된다. 즉, 시트부(120)가 최후방 위치로부터 최전방으로 이동할 때, 이 시트부(120)가 우측 전방으로 이동하는 기간과 좌측 전방으로 이동하는 기간을 설정하고, 시트부(120)가 우측 전방으로 이동할 때는, 우측의 다리부의 대퇴부에 사용자의 체중이 작용하도록 하고, 시트부(120)가 좌측 전방으로 이동할 때는, 좌측의 다리부의 대퇴부에 사용자의 체중이 작용하게 하도록 되어 있다. 따라서, 타동 운동 기기는, 사용자 M의 무릎 관절에 전단력을 작용하게 하지 않고 좌우의 다리의 대퇴부에 각각 사용자 자신의 체중에 의해 하중을 작용하게 하는 것이 가능하게 된다.

시트부(120)를 이동시킨 때, 사용자 M의 다리부에 작용하는 사용자의 체중을 변화시키기 쉽게 하기 위해, 사용자 M의 둔부에 접촉하는 접촉면(121)은 시트부(120)가 요동 방향을 따라 전방을 향해 경사지도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 시트부(120)의 전단부에서 사용자 M의 우측 둔부를 지지하는 부분은 우측 전방으로 경사지고, 사용자 M의 좌측 둔부를 지지하는 부분은 좌측 전방으로 경사진다. 이와 같은 구조로 하면, 시트부(120)가 이동 범위(요동 범위)의 최후방 위치(초기 위치)로부터 최전방 위치로 이동했을 때, 사용자 M의 다리부에 작용하는 사용자의 체중을 용이하게 증가시킨다. 따라서, 타동 운동 기기는 운동 효과를 높일 수 있다.

여기서, 시트부(120)가 좌측 전방으로 경사진 경우, 사용자 M의 좌측 발로부터 좌측 발받침대(14)로의 하중은 뒤꿈치에서보다 앞꿈치측(앞쪽)이 커진다. 그 결과, 좌측 발받침대(14)에 가해지는 하중의 중심점은 앞꿈치 쪽으로 이동한다. 그 후, 시트부(120)가 초기 위치로 복귀할 경우, 사용자 M의 좌측 발로부터 좌측 발받침대(14)로의 하중은 앞꿈치에서보다 뒤꿈치측(뒤쪽)이 커진다. 그 결과, 좌측 발받침대(14)에 가해지는 하중의 중심점은 뒤꿈치측으로 이동한다. 한편, 시트부(120)가 우측 전방으로 경사진 경우, 사용자 M의 우측 발로부터 우측 발받침대(15)로의 하중은 뒤꿈치에서보다 앞꿈치측(앞쪽)이 커진다. 그 결과, 우측 발받침대(15)에 가해지는 하중의 중심점은 앞꿈치 쪽으로 이동한다. 그 후, 시트부(120)가 초기 위치로 복귀할 경우, 사용자 M의 우측 발로부터 우측 발받침대(15)로의 하중은 앞꿈치에서보다 뒤꿈치측(뒤쪽)이 커진다. 그 결과, 우측 발받침대(15)에 가해지는 하중의 중심점은 뒤꿈치측으로 이동한다.

또한, 도 5에 나타낸 바와 같이, 베이스부(11) 상에는 통형의 지주부(124)가 수직으로 설치되어 있고, 이 지주부(124) 내에 승강 장치(60)가 수용된다.

그런데, 본 실시예의 타동 운동 기기에서는, 무릎 통증을 가지는 사용자 M에 대해서도 무릎 통증을 발생시키지 않고 대퇴부의 근육군의 근육 수축을 촉구하기 위해서는, 무릎 각도를 적정 각도로 유지하는 것이 필요하다. 즉, 본 타동 운동 기기에 따른 운동은, 미리 무릎을 소정 각도로 굽힌 상태에서 사용자의 체중이 대퇴부에 작용하는 스쿼트 운동과 유사하다. 본 타동 운동 기기에 따른 운동에서는, 사용자가 타동 운동 기기를 사용하는 동안, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 각각 발을 탑재함으로써 각각의 발의 위치가 고정되고, 또한 대퇴부에 작용하는 하중을 높이기 위해서는 무릎 관절과 발목 관절을 수직 방향으로 일치시키는 것이 바람직하다. 이러한 제약 조건으로부터, 무릎 각도는 시트부(120)의 위치에 의해 결정된다. 단, 발의 길이에는 개인 차가 있고, 특히 사용자 M의 신장에 따라 크게 상이하다.

전술한 바와 같이 시트부(120)의 높이 위치는 승강 장치(60)에 의해 조절 가능하다. 승강 장치(60)는 지주부(124)에 대하여 상대적으로 승강하는 승강 베이스(61)를 가지고, 승강 베이스(61)의 상단부에 구동 장치(50)를 탑재하도록 구성되어 있다.

승강 베이스(61)는, 구동 장치(50)를 탑재하는 받침대(61a)와, 받침대(61a)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출된 한 쌍의 가이드 판(61b)과, 각각의 가이드 판(61b)의 외측면에 설치된 롤러(61c)를 구비하고 있다. 승강 베이스(61)는, 가이드 판(61b)을 지주부(124) 내에 삽입한 상태로 롤러(61c)를 지주부(124)의 내측에 설치한 레일(125) 내에서 전동시킴으로써, 지주부(124)의 중심축에 따라 승강한다. 이 승강 베이스(61)는 구동 모터(63)를 구비한 승강 구동부(62)에 의해 구동된다.

승강 구동부(62)는, 베이스부(11)에 고정되는 고정 부재(64)와, 구동 모터(63)의 구동력에 의해 고정 부재(64)에 대하여 지주부(124)의 중심축을 따라 승강하는 가동 부재(65)를 구비하고 있다. 가동 부재(65)의 상단부에는 승강 베이스(61)가 장착된다.

승강 장치(60)가 외부에 노출되지 않도록 하기 위해 받침대(61a)에는 승강 커버(66)가 장착되어 있다. 이 승강 커버(66)는 승강 구동부(62)가 자신의 길이를 변경하는 범위 내에서 지주부(124)의 외측면을 덮기에 충분한 통형의 형상을 갖는다. 또한, 받침대(61a)와 시트부(120) 사이의 간극은 기구부가 보이지 않도록 하기 위한 직물 커버(67)에 의해 덮여진다.

승강 장치(60)는 사용자 M의 체격에 적합한 높이로 시트부(120)의 접촉면(121)을 승강시키는 것이 가능하다. 본 실시예에서는, 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내로 되도록, 후술하는 조작부(131)를 사용하여 사용자 M의 신장 등의 파라미터가 입력됨으로써, 승강 장치(60)가 자동적으로 시트부(120)의 높이를 설정한다. 그리고, 시트부(120)의 승강 방향을 결정하는 지주부(124)의 중심축은 수직 방향에 대하여 경사져 있고, 이로써, 시트부(120)는 위쪽으로 이동하면서 후방으로 이동하는 것이 된다.

승강 장치(60)는 시트부(120)를 베이스부(11)에 대하여 후방으로 경사진 일직선을 따라 이동시킴으로써, 시트부(120)의 접촉면(121)이 위쪽으로 이동하면서 후방으로 이동하도록 위치 조절을 행하고 있다. 그리고, 승강 장치(60)는, 사용자 M이 좌우의 발을 각각 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 탑재하고, 시트부(120)에 둔부를 탑재하고 있는 상태에서, 사용자 M의 무릎 각도가 규정한 각도로 되도록, 시트부(120)의 접촉면(121)의 수직 방향 및 전후 방향의 위치를 조절한다.

다음에, 구동 장치(50)의 구조에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 구동 장치(50)는, 승강 장치(60)의 받침대(61a)와 함께 시트부(120)를 요동시키는 기구를 구성한다. 이 구동 장치(50)는 받침대(61a)의 상면에 세워 설치된 전후 한 쌍의 축지지판(51a, 51b)에 삽입 통과되는 축부(axle)(52a, 52b)에 의해 이동 가능하게 지지되며, 도 5에 화살표 N으로 나타내는 좌우방향으로 요동 가능하게 된다.

또한, 구동 장치(50)는, 전후 한 쌍의 프레임판(53a, 53b)과, 프레임판(53a, 53b)을 연결하여 직사각 프레임을 형성하는 좌우 한 쌍의 프레임 측판(54a, 54b)을 구비하고 있다. 좌우 방향으로 연장하는 축을 중심으로 스윙(swing)하는 전면 링크(55)와 후위 링크(56)가 자신의 하단부에 제공된 각각의 축부(55a, 56a)에 의해 프레임 측판(54a, 54b)에 회전 방식으로 결합된다.

전면 링크(55)는 그 상단부에 제공된 축부(55b)에 의해 받침대판(57)에 회전 방식으로 연결된다. 후위 링크(56)는 그 상단부에 제공된 축부(56b)에 의해 받침대판(57)에 고정된 베어링 판(57a)에 회전 방식으로 연결된다. 따라서, 받침대판(57)의 이동 범위는, 전단부가 축부(55a)를 중심으로 스윙하고, 후단부가 축부(56a)를 중심으로 스윙하도록 규제된다. 이 받침대판(57)에는 시트부(120)가 장착된다. 또한, 받침대판(57)의 전단부와 후단부가 회전 반경이 상이하도록, 후위 링크(56)는 전면 링크(55)보다도 길이가 더 크게 형성되어 있다. 그 결과, 받침대판(57)이 전후로 이동할 때에, 받침대판(57)의 상면의 경사 각도가 변화한다. 즉, 받침대판(57)이 시트부(120)의 전후 방향(도 5에 화살표 X로 나타내는 방향)을 따라 전방으로 이동하면, 받침대판(57)의 전단부가 후단부에 대하여 상대적으로 하강하여, 받침대판(57)의 상면의 경사 각도가 커진다. 따라서, 시트부(120)가 전후 방향으로의 이동에 따른 요동이 가능해진다.

받침대(61a)에 대하여 받침대판(57)을 요동시키기 위한 구동원으로 되는 모터(71)는, 모터의 길이 방향이 모터의 출력 축이 상방향으로 향하는 방향으로 되도록 프레임 측판(54a, 54b)에 의해 유지된다. 모터(71)의 출력 축에는 웜(worm)(72)이 결합된다. 프레임 측판(54a, 54b)에는 제1 샤프트(73) 및 제2 샤프트(74)가 지지된다. 제1 샤프트(73)는, 웜(72)에 서로 맞물리는 웜 휠(75)과, 제2 샤프트(74)에 설치한 기어(77)에 서로 맞물리는 기어(76)를 포함한다. 제1 샤프트(73)의 양측 단부에는, 제1 샤프트(73)와 함께 회전하는 편심 크랭크(78)가 각각 결합된다. 각각의 편심 크랭크(78)에는 암 링크(79)의 일단부가 결합된다. 각각의 암 링크(79)의 타단부는 전면 링크(55)의 좌우에 돌출 설치된 축 핀(55c)에 각각 회전 방식으로 연결된다.

이로써, 모터(71)를 회전시키면, 웜(72) 및 웜 휠(75)을 통하여 제1 샤프트(73)가 회전한다. 이에 따라, 편심 크랭크(78)가 회전하고, 암 링크(79)에 의해 전면 링크(55)가 축부(55a)를 중심으로 전후 방향을 따라 스윙한다. 이에 의해, 받침대판(57)의 전단부가 축부(55a)를 중심으로 전후 방향(도 5의 화살표 X의 방향)을 따라 스윙한다. 이 때, 후위 링크(56)가 축부(56a) 주위에서 스윙하므로, 받침대판(57)의 상면의 경사 각도가 변화한다.

한편, 제2 샤프트(74)의 제1 단부에는 편심 핀(74a)이 돌출되어 있다. 편심 핀(74a)에는 편심 로드(80)의 상단부가 회전 방식으로 결합된다. 편심 로드(80)의 하단부는 받침대(61a)에 고정되는 연결 피팅(connecting fitting)(81)에 회전 가능하게 연결된다. 이로써, 모터(71)를 회전시키면, 제1 샤프트(73)를 통하여 제2 샤프트(74)가 회전함으로써, 받침대(61a)에 대한 편심 핀(74a)의 높이 위치가 변위 한다. 따라서, 받침대판(57)이 축부(52a, 52b)의 주위에서 좌우 방향(도 5에 화살표 N의 방향)으로 스윙한다. 그리고, 모터(71)는 프레임 판(53a, 53b), 프레임 측판(54a, 54b), 받침대(61a) 및 받침대판(57)으로 둘러싸인 공간에 기어(75~77)와 함께 수용된다. 따라서, 구동 장치(50)는 비교적 컴팩트하게 된다.

상기 구성의 구동 장치(50)에 의해, 시트부(120)는 하방으로 이동하면서 우측 전방으로 이동하거나 또는 하방으로 이동하면서 좌측 전방으로 이동한다. 본 실시예에서, 기어(76, 77)의 기어비, 및 편심 크랭크(78)와 편심 핀(74a) 간의 위상차를 적당히 설정함으로써, 시트부(120)의 이동 궤적은 V 자형을 형성한다(즉, 시트부(120)는 좌우 방향으로 왕복 이동하는 동안 전후 방향으로 2회 왕복 이동한다).

이어서, 핸들 포스트(13)에 대하여 설명한다. 핸들 포스트(13)는, 사용자 M이 필요에 따라 손으로 파지하는 핸들(130)을 상단부에 구비하고, 베이스부(11)에 장착되어 있다. 핸들 포스트(13)의 상단부는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 핸들(130)의 중앙부에 위치된 조작부(조작 표시 장치)(131)를 갖는다. 이 조작부(131)는 사용자가 구동 장치(50) 및 승강 장치(60) 등의 동작을 지시할 수 있도록 구성된다. 조작부(131)는 운동량에 관한 표시 등이 행해진다. 그리고, 사용자 M은 핸들(130)을 파지하지 않고 타동 운동 기기를 이용할 수도 있다. 그러나, 타동 운동 기기의 사용 개시 전후에 핸들(130)을 파지하면, 사용자 M의 상체의 위치를 안정시킬 수 있다.

이어서, 신호 처리부(18)에 대하여 도 1을 사용하여 설명한다. 신호 처리부(18)는, 구동 장치(50)를 제어하는 제어부(180)와, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 각각 가해지는 하중의 중심점을 산출하는 산출부(181)와, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 각각 가해지는 하중의 중심점의 이상적인 시간 변화를 나타낸 이상 특성(이상 특성 곡선)을 기억하는 기억부(182)와, 산출부(181)에 의해 산출된 중심점이 이상 특성 곡선의 중심점에 유사한지의 여부를 판정하는 판정부(183)를 구비하고 있다.

산출부(181)는 좌측 발용 하중 센서(160, 161)와 우측 발용 하중 센서(170, 171)의 각각으로부터 검출 신호를 수신한다. 이들의 검출 신호를 수신한 산출부(181)는 좌측 발용 하중 센서(160, 161)에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 좌측 발받침대(14)에 가해지는 하중의 중심점을 산출하고, 우측 발용 하중 센서(170, 171)에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 우측 발받침대(15)에 가해지는 하중의 중심점을 산출한다.

여기서, 사용자 M의 각각의 발에 관한 중심점의 산출에 대하여 설명한다. 먼저, 사용자 M의 좌측 발에 관한 중심점의 산출에 대하여 설명한다. 좌측 발용 하중 센서(160, 161)를 연결하는 직선(L1) 상에 있어서, 좌측 발받침대(14)에 제공된 좌측 발용 하중 센서(160)의 설치 위치와 좌측 발용 하중 센서(161)의 설치 위치의 중심을 원점 "O"으로 하고, 원점 O와 각각의 좌측 발용 하중 센서(160, 161) 간의 거리를 각각 "a"로 하면, 좌측 발용 하중 센서(160)의 설치 위치를 "a", 좌측 발용 하중 센서(161)의 설치 위치를 "-a"로 나타내는 것이 가능하다. 이와 같이 위치가 설정된 좌측 발용 하중 센서(160)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f11"로 하고, 좌측 발용 하중 센서(161)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f12"로 하면, 중심점 g1은 (g1-a)×f11 + {g1-(-a)}×f12 = 0을 만족시키는 위치가 된다. 따라서, g1는 g1={a×f11 + (-a)×f12}/(f11 + f12)로 된다. 따라서, 산출부(181)는, 좌측 발용 하중 센서(160, 161)로부터 검출 신호를 수신하고, 수신한 검출 신호로부터 하중 f11 및 f12를 구함으로써, 사용자 M의 좌측 발에 관한 중심점 g1을 산출할 수 있다.

마찬가지로, 우측 발용 하중 센서(170)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f21"이라 하고, 우측 발용 하중 센서(171)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f22"라 하면, 우측 발받침대(15)에 가해지는 하중의 중심점 g2는 (g2-a)×f21 + {g2-(-a)}×f22 = 0을 충족한다. 따라서, 중심점 g2는 g2={a×f21 + (-a)×f22}/(f21 + f22)로 된다.

상기한 바와 같이 구한 좌측 발의 중심점 g1 및 우측 발의 중심점 g2는, 값이 클수록 다리의 앞꿈치측(앞쪽)으로 이동하고, 값이 작을수록 뒤꿈치측(뒤쪽)으로 이동하게 된다.

기억부(182)에는, 도 4a에 실선으로 나타낸 바와 같은 중심점 g(g1 및 g2)의 이상 특성 곡선이 기억되어 있다. 이 중심점 g의 이상 특성 곡선은 예를 들면 타동 운동 기기의 제조시에 미리 설정된다.

도 1에 나타낸 제어부(180)는, 구동 장치(50)를 제어하여, 소정의 구동 속도로 시트부(120)를 요동시킨다. 상기 구동 속도는, 선택 가능한 복수 개의 속도(예를 들면, 고속, 중속, 저속 등)로부터, 사용자 M에 관한 정보나 사용자 M의 목표값에 따라 선택된다.

도 4b에 나타낸 바와 같이, 이상 특성 곡선의 중심점이 가장 앞쪽(앞꿈치측)으로 이동하거나 가장 뒤쪽(뒤꿈치측)으로 이동하면, 판정부(183)는, 사용자 M의 각각의 발에 대해, 이상 특성 곡선의 중심점(도 4a의 실선)으로부터 산출부(181)에 의해 산출된 중심점(도 4b의 파선)의 변위가 미리 설정된 임계값(예를 들면, 원점 O로부터 이상 특성 곡선의 중심점까지의 거리의 5%의 값 b)에 도달하는지를 판정한다. 판정부(183)는 상기 판정을 매 1회의 왕복 동작(시트부(120)를 초기 위치로부터 좌측 전방으로 이동시키고, 그 후 초기 위치로 복귀하는 동작)에 대해 행한다. 좌측 발 및 우측 발의 양쪽에 있어서 상기 변위가 임계값 미만인 것으로 판정될 때, 판정부(183)는 정상적인 운동으로 판정하고, 제어부(180)는 그대로 구동 장치(50)를 계속하여 제어한다. 한편, 좌측 발과 우측 발의 적어도 어느 한쪽에 있어서, 상기 변위가 임계값 이상인 것으로 판정될 때, 판정부(183)는 비정상적인 운동으로 판정한다. 이 때, 제어부(180)는, 변위가 임계값 이상으로 되는 경우를 카운트하고, 상기 일정 시간 간격보다 긴 소정 시간(예를 들면, 1분)마다 상기 변위가 임계값 이상으로 되는 횟수(카운트된 횟수)가 미리 설정된 횟수(예를 들면 10회) 이상이 되었을 경우에 구동 장치(50)를 정지시킨다. 이 경우, 제어부(180)는, 구동 장치(50)의 구동을 즉각적으로 정지시켜도 되지만, 최종적으로는 시트부(120)의 움직임을 정시시킬 때까지 시트부를 점차적으로 느리게 하는 방식으로 구동 장치(50)를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 제어부(180)는 구동 장치(50)를 다음과 같이 제어하여도 된다. 먼저, 소정 시간당의 카운트된 횟수가 설정 횟수 이상이 되었을 경우에, 제어부(180)는 시트부(120)의 구동 속도를 감소시키도록 구동 장치(50)를 제어한다. 그 후, 제어부(180)는 상기 변위가 임계값 이상으로 되는 횟수를 새로이 카운트하고, 새로이 카운트된 횟수가 설정 횟수 이상이 되었을 경우, 시트부(120)의 구동 속도를 이전의 구동 속도에 비해 감소시키도록 구동 장치(50)를 제어한다. 반대로, 새로이 카운트된 횟수가 설정 횟수 미만인 경우는, 제어부(180)는 구동 장치(50)를 동일 구동 속도로 유지하도록 제어한다. 새로이 카운트된 횟수가 일정 기간 동안 설정 횟수 미만일 때에는, 제어부(180)는 시트부(120)의 구동 속도를 증가시키도록 구동 장치(50)를 제어한다. 이 경우, 제어부(180)는 개시 시의 구동 속도를 상한치로 하는 범위 내에서 구동 속도를 증가시키도록 구동 장치(50)를 제어하는 것이 바람직하다. 이로써, 속도가 너무 빨라 사용자가 타동 운동 기기를 능숙하게 사용할 수 없는 경우에, 타동 운동 기기는 사용자 M을 먼저 늦은 속도로 구동하고, 사용자 M이 타동 운동 기기에 익숙해지게 되면 속도를 빠르게 할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 사용자가 앉은 자세로 이용하는 타동 운동 기기는, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)에 각각 탑재하고 있는 발이 전방으로 이동했을 때에는 중심점이 전방향으로 이동하는 것으로 판단하고, 후방으로 이동했을 때에는 중심점이 후방향으로 이동하는 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 타동 운동 기기는 사용자 M의 근육을 효과적으로 단련할 수 있다.

또한, 타동 운동 기기는 시트부(120)의 속도를 낮추도록 구동 장치(50)를 제어한다. 따라서, 타동 운동 기기는 이 타동 운동 기기에 적합하지 않은 사용자에 대하여 타동 운동 기기 사용의 정지를 촉구할 수 있다.

(제2 실시예)

제2 실시예에 따른 타동 운동 기기는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 사용자의 근육 활동을 유발하도록 구성되며, 일어선 자세의 사용자에 의해 사용하도록 설계되었다. 본 실시예의 타동 운동 기기는, 베이스 판(200)을 상판(201)(도 9를 참조)에 결합함으로써 형성되는 하우징(20)과, 사용자의 좌우의 발을 각각 탑재하는 탑재면 P를 가지는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)와, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 위치를 각각 이동시키는 구동 장치(3)를 구비하고 있다.

베이스 판(200)은 바닥 상에 탑재하기 위한 캐리어로서 이용되며, 직육면체형으로 형성되어 있다. 본 실시예에서의 베이스 판(200)은 직육면체형으로 하고 있지만, 베이스 판(200)의 외주 형상으로는 특별한 제한은 없다. 베이스 판(200)의 위에는 좌측 발받침대(21), 우측 발받침대(22) 및 구동 장치(3)가 설치되어 있다. 베이스 판(200)은 바닥 위에 탑재한 상태에서 베이스 판(200)의 상면(베이스 판(200)의 두께 방향에서의 일면)이 바닥면과 평행하게 되는 것으로 한다. 따라서, 도 9에서의 상하가 타동 운동 기기의 사용시의 상하가 된다. 그리고, 이하의 설명에서는, 도 8 및 도 9에서 화살표 X로 나타낸 전방 방향을 하우징(20)의 전방 방향으로 한다.

도 9에 나타낸 상판(201)에는, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)(도 8을 참조)를 각각 노출시키는 2개의 개구부(202, 203)가 두께 방향으로 관통 형성되어 있다. 각 개구부(202, 203)는 직사각형으로 형성되어 있다. 단, 각 개구부(202, 203)는, 길이 방향 중심선(L2)이 상판(201)(하우징(20))의 전후 방향(폭 방향)에 대하여 기울어지고, 양 중심선(L2) 사이의 거리가 하우징(20)의 후단측에서보다 전단측에서 커지도록 형성하고 있다.

각 개구부(202, 203)의 폭 방향의 양 측부는, 슬라이드 홈(204)이 개구부(202, 203)의 내측에 노출되는 형태로 개구된다. 슬라이드 홈(204)에는 발받침대 커버(24)에 형성된 플랜지부(241)가 슬라이드 가능하게 삽입된다.

좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 각각은, 도 9에 나타낸 바와 같이, 발판(23)과 발받침대 커버(24)로 구성되어 있다. 발받침대 커버(24)는, 직사각형 통형으로 형성된 본체부(240)와, 본체부(240)의 한쪽의 개구면(상면)을 따라 본체부(240)의 전체 주위에 걸쳐 연장 형성된 플랜지부(241)를 일체로 구비하고 있다. 또한, 본체부(240)의 내측에는 하단에 장착판(242)이 일체로 형성되어 있다.

본체부(240)는 길이 방향의 치수 및 폭 방향의 치수가 개구부(202, 203)보다 작게 형성되어 있다. 한편, 플랜지부(241)는 길이 방향의 치수 및 폭 방향의 치수가 개구부(202, 203)보다 크게 형성되어 있다. 또한, 슬라이드 홈(204)의 바닥 사이의 거리는 플랜지부(241)의 선단 에지 사이의 거리보다 크게 형성되어 있다. 따라서, 발받침대 커버(24)는 폭 방향에 있어서 슬라이드 홈(204)의 범위 내에서 이동 가능하게 되고, 또한 길이 방향에 있어서도 이동 가능하게 된다.

발판(23)은, 발받침대 커버(24)의 본체부(240)의 내주 에지보다 약간 작은 직사각형 판형으로 형성되어 있고, 사용자의 발 전체를 탑재할 수 있는 치수로 형성되어 있다. 즉, 발판(23)은 사용자 M이 좌우의 발을 각각 발받침면(233)에 탑재하고 있는 동안 좌우의 발을 소정 위치에 유지한다. 따라서, 이 발판(23)의 상면이 탑재면 P가 된다. 또한, 발판(23)은 마찰 계수를 크게 하는 재료 내지 형상이 채용된다. 발판(23)의 하면 주위부에는 전반적으로 U자형으로 절곡된 커버 부재(230, 231)가 일체로 형성된다. 또한, 발판(23)의 하면에서 커버 부재(230, 231)로 에워싸인 부분에는 발판(23)의 폭 방향으로 이격된 한 쌍의 베어링(232)(도 11을 참조)이 발판(23)과 일체로 설치된다.

또한, 좌측 발받침대(21)의 발판(23)에는 2개의 좌측 발용 하중 센서(210, 211)가 설치되어 있다. 우측 발받침대(22)의 발판(23)에는 2개의 우측 발용 하중 센서(220, 221)가 설치되어 있다. 좌측 발용 하중 센서(210, 211) 및 우측 발용 하중 센서(220, 221)는 각각의 센서(210, 211, 220, 221)(탑재면 P)에 가해지는 부분 하중(즉, 사용자의 발에 의해 가해지는 하중)을 검출한다.

2개의 좌측 발용 하중 센서(210, 211)는 탑재면 P의 길이 방향을 따라 연장하는 일직선 상에 정렬되고, 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 즉, 좌측 발받침대(21)에 관해서는, 2개의 좌측 발용 하중 센서(210, 211)가 전후 방향으로 이격되는 형태로 설치되어 있다. 또한, 좌측 발용 하중 센서(210, 211)의 상기 소정 간격은, 2개의 좌측 발용 하중 센서(210, 211)가 사용자의 좌측 발의 발가락의 기부(base) 부근과 뒤꿈치 부근의 2곳에서 탑재면 P에 걸리는 하중을 검출할 수 있도록 선택된다. 마찬가지로, 우측 발용 하중 센서(220, 221)의 상기 소정 간격은, 2개의 우측 발용 하중 센서(220, 221)가 사용자의 우측 발의 발가락의 기부 부근과 뒤꿈치 부근의 2곳에서 탑재면 P에 걸리는 하중을 검출할 수 있도록 선택된다.

따라서, 본 실시예에서, 하중 센서(210, 211, 220, 221)는, 탑재면 P에 있어서의 사용자의 좌측 발의 발가락 기부의 하중, 사용자의 좌측 발의 뒤꿈치 부근의 하중, 사용자의 우측 발의 발가락 기부 부근의 하중, 및 사용자의 우측 발의 뒤꿈치 부근의 하중을 검출한다.

좌측 발용 하중 센서(210, 211) 및 우측 발용 하중 센서(220, 221)로서는, 반도체를 이용하여 형성된 하중 센서를 채용하고 있다. 그리고, 각각의 하중 센서(210, 211, 220, 221)로서는, 변형 게이지를 이용한 로드셀(load cell utilizing a strain gauge) 등을 채용할 수도 있다. 각각의 하중 센서(210, 211, 220, 221)는 도시하지 않은 전선에 의해 구동 장치(3)에 접속되어 있다.

발받침대 커버(24)에 설치된 장착판(242)의 상면에는 위쪽으로 개방된 U자형 단면의 베어링 판(25)이 고정된다. 발판(23)에 설치된 베어링(232)(도 11을 참조)은 베어링 판(25)의 양측 레그부(250)의 외측면과 맞닿는다. 또한, 베어링 판(25)의 양측 레그부(250) 및 베어링(232)을 통과하는 축부(26)가 설치된다. 따라서, 축부(26)는 발판(23)의 폭 방향을 따라 배치되고, 발판(23)은 길이 방향의 전단 및 후단에서 상하로 이동하도록 축부(26)의 주위에 스윙 가능하게 된다(도 12를 참조). 전술한 커버 부재(230, 231)는, 발판(23)이 발받침대 커버(24)에 대하여 스윙할 때, 발판(23)과 발받침대 커버(24)의 사이에 간극이 생기는 것을 방지하기 위해 설치되어 있다.

발받침대 커버(24)에 설치된 장착판(242)의 하면에는, 하방으로 개방된 U자형 단면의 캐리지(41)가 장착된다. 캐리지(41)의 양 레그부(410)의 외측면에는 각각 2개의 차륜(42)이 장착된다. 베이스 판(200)에는 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)에 대하여 각각 2개씩의 레일(43)이 고정되어 있고, 레일(43)의 상면에 형성된 레일 홈(430) 내에서 차륜(42)이 전동하도록, 레일(43) 상에 캐리지(41)가 탑재된다. 또한, 레일(43)의 상면에는, 차륜(42)이 레일 홈(430)으로부터 탈락하는 것을 방지하기 위해 탈륜 방지 판(44)이 고정된다.

그런데, 레일(43)의 길이 방향은 하우징(20)에 형성된 개구 창(202, 203)의 길이 방향과는 상이한 방향으로 하고 있다. 전술한 바와 같이, 개구부(202, 203)는 길이 방향의 중심선(L2)이 하우징(20)의 후단 측에서보다 전단 측에서 커지도록 경사져 있고, 레일(43)의 길이 방향도 마찬가지로 서로 경사져 있다.

단, 레일(43)에서는 하우징(20)의 전후 방향에 관련한 각도가 개구부(202, 203)보다 더 커져 있다. 예를 들면, 하우징(20)의 전후 방향에 관한 각도를 개구부(202, 203)의 길이 방향으로 30°로 하면, 레일(43)의 길이 방향은 45°로 설정된다. 즉, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)에 발을 탑재하고, 개구부(202, 203)의 길이 방향으로 각각의 발의 중심선을 일치시킨 상태에서, 레일(43)을 따라 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 이동시켜도 무릎 관절에 작용하는 전단력이 증가하지 않는 방향으로, 레일(43)의 길이 방향이 설정된다. 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 전후 방향과 좌우 방향을 복합한 이동 경로로 이동할 때, 레일(43)을 배치하는 방향에 의해 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 전후 방향이나 좌우 방향으로 이동시키는 것이 가능하다.

전술한 구성에 의해, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 레일(43)의 길이 방향(L3)을 따라 왕복 이동하는 것이 가능하게 되며, 레일(43)의 길이 방향(L3)은 개구부(202, 203)의 길이 방향의 중심선(L2)에 대하여 경사져 있으므로, 발판(23) 및 발받침대 커버(24)는 개구부(202, 203) 내에서 길이 방향(L3)에 대하여 교차하는 방향으로 이동하게 된다. 즉, 전술한 캐리지(41), 차륜(42), 레일(43) 및 탈륜 방지 판(44)은 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 이동 경로를 제한하는 안내부(4)로서 기능한다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 이동시키는 구동 장치(3)는, 기계 부품으로서, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 이동시키는 회전 구동력을 발생시키는 전기 모터(회전 모터)(31)와, 모터(31)의 회전 구동력을 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)에 각각 전달하기 위한 라우터(router)(32)와, 구동력을 사용하여 캐리지(41)를 레일(43)을 따라 왕복 이동시키는 왕복 구동부(33)를 구비하고 있다. 모터(31)의 출력 축(310)에는 라우터(32)가 연결된다. 그리고, 도 13에서는 기계 부품인 라우터(32) 및 왕복 구동부(33)를 생략하고 있다.

라우터(32)는, 모터(31)의 출력 축(310)에 연결된 웜(제1 기어)(320)과, 웜(320)에 서로 맞물리는 한 쌍의 웜 휠(제2 기어)(321, 321)을 구비하고 있다. 웜(320) 및 2개의 웜 휠(321, 321)은 베이스 판(200)에 고정되는 기어 박스(34)(도 10을 참조)에 수납된다. 기어 박스(34)는, 상면에 개구가 형성된 기어 케이스(340)와, 기어 케이스(340)의 개구에 끼워지는 커버 판(341)에 의해 형성된다. 기어 케이스(340)와 커버 판(341)의 사이에는, 웜(320)의 길이 방향의 양단부를 지지하는 한 쌍의 베어링(322)이 장착되어 있다.

웜 휠(321)에는, 기어 케이스(340)와 커버 판(341)에 의해 유지되는 회전축(35)이 삽입되고, 웜 휠(321)의 회전에 따라 회전축(35)이 회전하도록, 웜 휠(321)과 회전축(35)이 결합되어 있다. 회전축(35)의 상단부에는 단면이 비원형(도시한 예에서는 직사각형)으로 형성된 결합부(350)가 형성되어 있다.

모터(31)는, 기어 케이스(340)에 설치된 홀더 부재(holder member)(342)와 베이스 판(200)에 고정된 홀더 플레이트(270)에 탑재되고, 기어 케이스(340)에 끼워지는 커버 판(341)과 홀더 플레이트(270)에 결합되는 가압판(271)에 의해 베이스 판(200)에 고정된다.

도 14에 나타낸 바와 같이, 왕복 구동부(33)는, 회전축(35)의 결합부(350)에 일단부가 결합되는 크랭크판(36)과, 크랭크축(37)을 통하여 크랭크판(36)에 결합된 크랭크 로드(38)를 구비하고 있다. 크랭크축(37)의 일단부는 크랭크판(36)에 고정되고, 타단부는 크랭크 로드(38)의 일단부에 유지된 베어링(380)에 수용된다. 즉, 크랭크 로드(38)의 일단부는 크랭크판(36)에 대하여 회전 가능하게 결합된다. 크랭크 로드(38)의 타단부는 축부(381)를 사용하여 캐리지(41)에 결합되어, 캐리지(41)에 대하여 회전 가능하게 된다.

전술한 구성으로부터 명백한 바와 같이, 크랭크 로드(38)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 웜 휠(321)의 회전력을 캐리지(41)의 왕복 이동으로 변환하는 운동 변환 기구로서 기능한다. 크랭크 로드(38)가 웜 휠(321)마다 설치되고, 캐리지(41)가 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)에 각각 설치되어 있으므로, 크랭크 로드(38)는 웜 휠(321)의 회전력을 각각 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)의 왕복 이동으로 변환하는 변환 기구로서 기능한다.

그리고, 본 실시예에서는, 라우터(32)에 의해 구동력을 분리하고, 분리된 구동력을 왕복 구동부(33)에 전달하는 구성을 채용하고 있지만, 왕복 구동부(33)에 의해 얻어지는 왕복 구동력을 라우터(32)에서 동일하게(2 계통으로) 분리할 수도 있다.

캐리지(41)는 전술한 바와 같이 차륜(42)과 레일(43)에 의해 이동 경로가 제한되어 있으므로, 웜 휠(321)의 회전에 따라 캐리지(41)가 레일(43)의 길이 방향(L3)을 따라 왕복 이동한다. 즉, 모터(31)의 회전이 웜(320) 및 웜 휠(321)을 통하여 크랭크판(36)에 전달되어, 크랭크판(36)에 결합된 크랭크 로드(38)에 의해 캐리지(41)가 레일(43)을 따라 일직선으로 왕복 이동을 행하게 된다. 그 결과, 캐리지(41)에 결합되어 있는 발받침대 커버(24)가 레일(43)을 따라 왕복 이동한다. 즉, 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)가 레일(43)의 길이 방향을 따라 각각 왕복 이동하도록 구동된다.

본 실시예에서는, 웜(320)과 2개의 웜 휠(321)에 의해 구동력을 2 계통으로 분리하고, 계통마다 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)의 구동력으로서 사용하여, 구동 장치(3)에 의해 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)가 서로 관련되어 구동된다. 여기서, 각각의 웜 휠(321)이 웜(320)에 서로 맞물리는 위치를 180° 상이하게 하고 있어, 좌측 발받침대(21)가 이동 범위의 후단에 위치할 때는, 우측 발받침대(22)는 이동 범위의 전단에 위치한다. 좌측 발받침대(21)가 이동 범위의 후단에 올 때에는 좌측 발받침대(21)가 이동 범위의 우측단에 오게 되고, 우측 발받침대(22)가 이동 범위의 전단에 올 때에는 우측 발받침대(22)가 이동 범위의 우측단에 오게 되므로, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 좌우 방향을 따라 동일한 방향으로 이동하게 된다.

전술한 구성으로부터 명백한 바와 같이, 웜(320)과 웜 휠(321)을 서로 맞물리게 하는 위치에 따라 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)의 이동에 있어서의 위상차를 적당히 부여할 수 있다. 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)의 위에 발을 위치시켜 일어선 자세로 사용하는 경우에는, 본 실시예와 같이 180°의 위상차를 부여하면, 사용자의 전후 방향의 중심 이동이 적어지므로, 밸런스 기능이 저하되어 있는 사용자에 의해서도 사용할 수 있다. 이와 달리, 위상차를 가지지 않게 하면, 사용자의 전후 방향의 중심 이동이 생기므로, 단지 다리부의 근육군의 운동이 이루어질뿐 아니라, 밸런스 기능을 유지하기 위한 허리 뒤쪽 등의 근육군의 운동에도 도움이 된다.

그런데, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)에 설치된 발판(23)은 발받침대 커버(24)에 대하여 축부(26)의 주위에서 스윙 가능하므로, 발판(23)의 전단부와 후단부와의 높이 위치를 변화시키는 것이 가능하게 되어 있다. 즉, 발판(23) 상에 위치시킨 발의 발가락과 뒤꿈치의 높이 위치를 변화시킴으로써, 발목 관절의 저측굴곡(plantarflexion)과 배측굴곡(dorsiflexion)이 가능하게 된다.

여기서, 축부(26)의 주위에서의 발판(23)의 스윙 운동을 레일(43)을 따른 왕복 이동과 연동시키기 위해, 베이스 판(200)에는, 도 11에 나타낸 바와 같이, 발판(23)의 이동 경로를 따라 적어도 일부에 경사면(280)을 가진 가이드면(28)이 형성되고, 발판(23)의 하면에는 가이드면(28)과 맞닿은 모방 돌기부(follower projection)(29)가 설치되어 있다. 도시한 예에서는, 가이드면(28)의 전체 길이에 걸쳐 베이스 판(200)의 상면에 대하여 일정 각도로 경사지는 경사면(280)을 형성하고 있지만, 가이드면(28)의 형상은 특별히 한정되지 않고, 일부에 경사면(280)을 포함하고 있으면 된다. 모방 돌기부(29)의 선단부는 가이드면(28)에 대한 마찰 계수가 작아지도록 재료 및 형상을 선택하면 되지만, 본 실시예에서는, 도면에 도시된 바와 같이, 가이드면(28)과 롤링 접촉하게 되는 롤러(290)가 모방 돌기부(29)의 선단부에 설치되어 있다.

전술한 바와 같이, 가이드면(28)와 맞닿게 되도록 모방 돌기부(29)가 설치되어 있는 것에 의해, 모터(31)의 회전에 따라 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 왕복 이동을 행할 때, 모방 돌기부(29)가 가이드면(28)에 설치한 경사면(280)와 맞닿을 때는, 발판(23)이 축부(26)의 주위에서 스윙함으로써 발판(23)의 베이스 판(200)에 대한 각도가 변화되고, 결과적으로 발목 관절의 저측굴곡 및 배측굴곡이 행해진다.

그런데, 사용을 개시할 때는, 사용자는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 정지하고 있는 초기 위치에서 좌우의 다리를 각각 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)에 탑재하여 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 위에 일어서고, 그 후 구동 장치(3)의 운전을 개시한다. 도 15에 나타낸 바와 같이, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 길이 방향 Dx는 전후 방향(화살표 X의 방향)에 대하여 소정의 각도(예를 들면, 9°)를 이루도록 배치되고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 상에 섰을 때, 사용자의 발이 꼬이지 않고 자연스러운 자세를 취할 수 있다.

초기 위치에서는, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 전후 방향에 있어서 동일 레벨로 위치한다. 즉, 초기 위치에서는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 좌우 방향의 일직선 상에 정렬되었다. 따라서, 초기 위치에서 사용자가 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 상에 서면, 사용자의 중심으로부터 수직 방향으로 내린 직선은 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)와의 사이에서 대략 중앙을 통과하게 된다.

전술한 구성으로부터 명백한 바와 같이, 구동 장치(3)의 운전을 개시하면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 각각 전후 방향으로 위치를 변화시키는 동시에, 전후 방향의 위치 변화에 따라 좌우 방향의 위치도 변화시킨다. 여기서, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 레일(43)을 따라 일직선으로 왕복 이동하고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 발의 전후 방향과 다른 방향으로 이동한다. 예를 들면, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 하우징(20)의 전후 방향에 대하여 45°를 이루는 방향으로 이동한다. 이 이동 거리는 예를 들면 20mm 등으로 설정한다.

또한, 전술한 바와 같이, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 레일(43)을 따라 왕복 이동하는 것과 동시에 발판(23)이 축부(26)의 주위에 스윙한다. 발판(23)이 이동할 때에는, 모방 돌기(29)가 가이드면(28)의 경사면(280)을 승강하여, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 전단 위치에 있게 될 때에 발목 관절의 배측굴곡을 야기하고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 후단 위치에 있게 될 때에 발목 관절의 저측굴곡을 야기한다. 축부(26)는 발바닥의 길이 내에서 뒤꿈치 부근에 위치되고, 저측굴곡과 배측굴곡의 각각은 베이스 판(200)의 상면을 기준면으로 하여 기준면에 대하여 각각 10° 정도로 실현된다.

여기서, 좌측 발받침대(21)가 좌측 전방으로 이동할 경우, 사용자의 좌측 발로부터 좌측 발받침대(21)로의 하중은 뒤꿈치측보다 발가락측(앞쪽)이 커지게 되고, 그 결과 좌측 발받침대(21)에 가해지는 하중의 중심점은 발가락측으로 이동한다. 그 후, 좌측 발받침대(21)가 초기 위치로 복귀할 경우, 사용자의 좌측 발로부터 좌측 발받침대(21)로의 하중은 발가락측보다 뒤꿈치측(뒤쪽)이 커지고, 그 결과 좌측 발받침대(21)에 가해지는 하중의 중심점은 뒤꿈치측으로 이동한다. 한편, 우측 발받침대(22)가 우측 전방으로 이동할 경우, 사용자의 우측 발로부터 우측 발받침대(22)로의 하중은 뒤꿈치측보다 발가락측(앞쪽)이 커지고, 그 결과, 우측 발받침대(22)에 가해지는 하중의 중심점은 발가락측으로 이동한다. 그 후, 우측 발받침대(22)가 초기 위치로 복귀할 경우, 사용자의 우측 발로부터 우측 발받침대(22)로의 하중은 발가락측보다 뒤꿈치측(뒤쪽)이 커지고, 그 결과, 우측 발받침대(22)에 가해지는 하중의 중심점은 뒤꿈치측으로 이동한다.

이어서, 신호 처리에 대하여 도 13을 사용하여 설명한다. 신호 처리부(18)는, 구동 장치(3)의 동작을 제어하는 제어부(180)와, 좌측 및 우측 발받침대에 각각 가해지는 하중의 중심점을 산출하는 산출부(181)와, 중심점의 이상적인 시간 변화를 나타낸 이상 특성(이상 특성 곡선)을 기억하는 기억부(182)와, 산출부(181)에 의해 산출된 중심점이 이상 특성 곡선의 중심점에 유사한지의 여부를 판정하는 판정부(183)를 구비하고 있다.

산출부(181)는, 좌측 발받침대(21)에 설치된 복수 개(본 실시예에서는 2개)의 좌측 발용 하중 센서(210, 211) 및 우측 발받침대(22)에 설치된 복수 개(본 실시예에서는 2개)의 우측 발용 하중 센서(220, 221)의 각각으로부터 검출 신호를 수신한다. 이들의 검출 신호를 수신한 산출부(181)는, 좌측 발받침대(21)에 설치된 각각의 좌측 발용 하중 센서(210, 211)에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 좌측 발받침대(21)에 가해지는 하중의 중심점을 산출하고, 우측 발받침대(22)에 설치된 각각의 우측 발용 하중 센서(220, 221)에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 우측 발받침대(22)에 가해지는 하중의 중심점을 산출한다.

여기서, 사용자의 각각의 발에 관한 중심점의 산출에 대하여 설명한다. 먼저, 사용자의 좌측 발에 관한 중심점의 산출에 대하여 설명한다. 좌측 발용 하중 센서(210, 211)를 연결하는 직선 상에서, 좌측 발받침대(21)에 설치된 좌측 발용 하중 센서(210)의 설치 위치와 좌측 발용 하중 센서(211)의 설치 위치의 중심 위치를 원점 "O"으로 하고, 원점 O로부터 좌측 발용 하중 센서(210) 또는 좌측 발용 하중 센서(211)의 설치 위치까지의 거리를 각각 "a"로 하면, 좌측 발용 하중 센서(210)의 위치를 "a", 좌측 발용 하중 센서(211)의 위치를 "-a"로 나타내는 것이 가능하다. 이와 같이 위치가 설정된 좌측 발용 하중 센서(210)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f11", 좌측 발용 하중 센서(211)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f12"로 하면, 중심점 g1는 (g1-a)×f11 + {g1-(-a)}×f12 = 0을 충족한다. 따라서, g1 = {a×f11 + (-a)×f12}/(f11 + f12)로 나타내는 것이 가능하다. 따라서, 산출부(51)는 좌측 발용 하중 센서(210, 211)로부터 검출 신호를 수신하고, 수신한 검출 신호로부터 하중 f11, f12를 구함으로써, 사용자의 좌측 발에 관한 중심점 g1를 산출할 수 있다.

마찬가지로, 우측 발받침대(22)에 설치된 우측 발용 하중 센서(220)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f21", 우측 발용 하중 센서(221)에 의해 검출된 하중(부분 하중)을 "f22"로 하면, 우측 발받침대(22)에 가해지는 하중의 중심점 g2는 (g2-a)×f21 + {g2-(-a)}×f22 = 0을 충족한다. 따라서, g2 = {a×f21 + (-a)×f22}/(f21 + f22)로 나타내는 것이 가능하다.

상기한 바와 같이 구한 좌측 다리의 중심점 g1 및 우측 다리의 중심점 g2는, 값이 클수록 발가락측(앞쪽)으로 이동하고, 값이 작을수록 뒤꿈치측(뒤쪽)으로 이동한다.

기억부(182)에는 도 4a의 실선으로 나타낸 바와 같은 중심점 g(g1 및 g2)의 이상 특성 곡선이 기억되어 있다. 이 중심점 g의 이상 특성 곡선은 제조시 등에 미리 설정된 것이다.

도 13에 나타낸 제어부(180)는 예를 들면 마이크로 컴퓨터(마이크로 컴퓨터) 등으로 이루어지고, 도시하지 않은 전원으로부터 모터(31)에 공급되는 전력을 제어함으로써 모터(31)의 동작의 개시, 정지, 및 회전수의 조정 등을 행한다. 또한, 제어부(180)는, 하우징(1)에 설치된 스위치(도시하지 않음)가 온으로 되면, 모터(31)의 동작을 개시하게 하고, 상기 스위치가 오프로 되면, 모터(31)의 동작을 정지시킨다. 또한, 제어부(180)는 구동 장치(3)를 제어하여, 소정의 구동 속도로 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 구동시킨다. 상기 구동 속도는 선택 가능한 복수 개의 속도(예를 들면, 고속, 중속, 저속 등)로부터 사용자에 관한 정보 및 사용자의 목표값 등에 따라 구동 전에 적당히 선택된다.

도 4b에 나타낸 바와 같이, 이상 특성 곡선의 중심점이 가장 앞쪽(발가락측)으로 이동하거나 가장 뒤쪽(뒤꿈치측)으로 이동하면, 판정부(183)는, 사용자 M의 각각의 발에 대해, 이상 특성 곡선의 중심점(도 4a의 실선)으로부터 산출부(181)에 의해 산출된 중심점(도 4b의 파선)의 변위가 미리 설정된 임계값(예를 들면, 원점 O로부터 이상 특성 곡선의 중심점까지의 거리의 5%의 값 b)에 도달하는지를 판정한다. 판정부(183)는 상기 판정을 1회의 왕복 동작(초기 위치로부터 좌측 발받침대(21) 또는 우측 발받침대(22)가 전방으로 이동하고, 그 후 초기 위치로 복귀하는 동작)마다 판정한다.

제어부(180)는 상기 변위가 임계값 미만일 때는 정상 동작으로 판단하고, 그대로 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 구동하도록 구동 장치(3)를 제어한다. 한편, 제어부(180)는 좌측 발과 우측 발의 적어도 어느 한쪽에 관련한 변위가 임계값 이상일 때에는 비정상 동작으로 판정한다. 이 때, 제어부(180)는, 변위가 임계값 이상으로 되는 횟수를 카운트하고, 상기 일정 시간 간격보다 긴 소정 시간(예를 들면, 1분간) 동안, 카운트된 횟수가 미리 설정된 횟수(예를 들면, 10회) 이상이 되었을 경우에 구동 장치(3)를 정지시킨다. 이 경우, 제어부(180)는 구동 장치(3)의 구동을 즉각적으로 정지시켜도 되지만, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 움직임을 최종적으로는 정지할 때까지 점차적으로 감소시키도록 구동 장치(3)를 제어하는 것이 바람직하다.

제어부(180)는 다음과 같이 구동 장치(3)를 제어하여도 된다. 먼저, 카운트된 횟수가 소정 시간 동안 상기 설정 횟수 이상이 되었을 경우에, 제어부(180)는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 구동 속도를 감소시킨다. 그 후, 제어부(180)는 소정 시간당의 상기 변위가 임계값 이상으로 되는 횟수를 다시 카운트하고, 새로이 카운트된 횟수가 소정 기간 동안 상기 설정 횟수 이상이 되었을 경우, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 구동 속도를 이전의 구동 속도에 비해 더욱 감소하도록 구동 장치(3)를 제어한다. 반대로, 소정 시간당의 새로 카운트된 횟수가 설정 횟수 미만인 경우는, 제어부(180)는 그 속도를 유지하도록 구동 장치(3)를 제어한다. 그 후, 새로인 카운트된 횟수가 특정 기간 동안 설정 횟수 미만인 때에는, 제어부(180)는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 구동 속도를 증가시키도록 제어 장치(3)를 제어한다. 이 때, 제어부(180)는 초기 구동 속도를 상한치로 하는 범위 내에서 구동 속도를 증가시키도록 제어 장치(3)를 제어하는 것이 바람직하다. 이로써, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 너무 빨라 움직여 사용자가 타동 운동 기기를 능숙하게 사용할 수 없은 경우에, 타동 운동 기기는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 먼저 늦은 속도로 구동하고, 사용자가 타동 운동 기기에 익숙해진 후에 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 속도를 빠르게 할 수 있다.

또한, 판정부(183)는, 좌측 발용 하중 센서(210, 211) 및 우측 발용 하중 센서(220, 221)의 각각으로 검출된 부분 하중에 기초하여 사용자가 타동 운동 기기의 사용 위치에 위치하고 있는(본 실시예의 경우, 사용자가 좌우의 발의 각각을 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)에 탑재하여 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 상에 서있는)지의 여부를 판정한다.

판정부(183)는, 사용자의 무게 중심을, 수직 방향으로, 좌측 발용 하중 센서(210, 211) 및 우측 발용 하중 센서(220, 221)가 배치되어 있는 베이스 판(200) 또는 하우징(20)의 상면에, 투영한 지점인 무게 중심 위치를 산출하고, 상기 무게 중심 위치가 베이스 판(200) 상에서의 규정 범위 A(도 16을 참조)에서 벗어나면, 사용자가 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정한다.

여기서, 판정부(183)는, 각각의 하중 센서(210, 211, 220, 221)의 개별 위치와 각각의 하중 센서(210, 211, 220, 221)에서 각각 검출한 부분 하중을 참조하여 무게 중심 위치를 산출한다. 예를 들면, 판정부(183)는, 각각의 하중 센서(210, 211, 220, 221)에서 검출된 부분 하중에 기초하여, 탑재면 P 상에서의 사용자의 발의 무게 중심 위치(사용자의 발의 중심을 수직 방향으로 탑재면 P 상에 투영한 위치) 및 상기 위치에서의 부분 하중을 구한다. 그 후, 이같이 하여 구한 각 탑재면 P 상에서의 사용자의 발의 무게 중심 및 상기 위치에서의 부분 하중에 기초하여 무게 중심 위치를 구한다. 그리고, 이 예는 어디까지나 단순한 일례에 지나지 않고, 본 실시예에 있어서의 중심 위치를 산출하는 방법은 이 예로 한정되지는 않는다. 요점은, 각 하중 센서(210, 211, 220, 221)의 위치와, 각 하중 센서(210, 211, 220, 221)에서 각각 검출된 부분 하중을 종합적으로 감안하여 무게 중심 위치를 구할 수 있다는 것이다. 그리고, 베이스 판(200) 상에서의 각 하중 센서(210, 211, 220, 221)의 위치는, 예컨대 모터(31)의 회전각 및 탑재면 P 상에서의 하중 센서(210, 211, 220, 221)의 각각의 위치 등을 이용하여 구하면 된다.

그런데, 사용자가 사용 위치에 위치하고 있는지 여부의 판정 기준으로 되는 규정 범위 A는, 실제로 타동 운동 기기를 사용했을 때의 중심 위치의 트렌드(변화의 모양)로부터 결정하면 된다. 예를 들면, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 레일(43)을 따라 왕복 이동하는 것과 동시에, 발판(23)이 축부(26)의 주위에 스윙하여, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 전단 위치에서 발목 관절의 배측굴곡을 야기하고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 후단 위치에서 발목 관절의 저측굴곡을 야기한다. 발목 관절의 배측굴곡 동안, 다리의 뒤꿈치 근방에서 체중을 지지한다. 이것은 무게 중심 위치가 탑재면 P에서의 뒤쪽으로 이동하게 한다. 발목 관절의 저측굴곡시에는, 엄지손가락 부근에서 사용자의 체중을 지지한다. 이것은 무게 중심 위치가 탑재면 P에서의 앞쪽에 위치되게 한다. 이상으로부터 명백한 바와 같이, 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)의 이동에 있어서의 위상차가 180°인 경우에는, 사용자의 전후 방향을 따른 무게 중심 위치의 이동 거리가 짧아진다. 이 경우, 규정 범위 A는 베이스 판(200)의 상위면의 중앙 부근의 범위로 된다.

또한, 발판(23)의 상기한 것과 반대로 축부(26)를 스윙하는(즉, 타동 운동 기기가 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 전단 위치에서 발목 관절의 저측굴곡을 야기하고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 후단 위치에서 발목 관절의 배측굴곡을 야기하는) 경우, 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22) 간의 이동의 위상차가 180°인 때에, 상기한 구성으로부터 명백한 바와 같이, 사용자의 전후 방향을 따라 무게 중심 위치의 이동 거리가 짧아진다. 따라서, 규정 범위 A는 베이스 판(200)의 상면의 중앙 부근의 범위로 된다.

도 16에서는 규정 범위 A로서 직사각형의 범위를 도시하고 있지만, 이것은 어디까지나 일례이며, 본 발명의 규정 범위 A를 직사각형의 범위로 한정하는 취지는 아니다. 이와 같은 규정 범위 A는, 타동 운동 기기에 의해 유발되는 타동 운동의 내용(좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 이동의 종류)에 의해 결정되는 것이므로, 도 16과 같은 직사각형의 범위로 제한되지 않고, 원형 또는 복잡한 형상이 될 수 있다.

그리고, 판정부(183)에서의 판정의 오차를 적게 하기 위해, 트렌드의 이동 평균을 이용하여 규정 범위 A를 결정하도록 해도 된다.

그리고, 제어부(180)는, 판정부(183)에 의해 사용자가 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정되면, 모터(31)의 동작을 정지하여 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 이동을 정지한다. 여기서, 제어부(180)는 모터(31)를 정지함에 있어서 서서히 회전수를 감소시킴으로써 모터(31)를 정지시킨다. 이것은, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 이동이 갑자기 정지하면, 반대로 사용자에게 위험이 발생할 우려가 있기 때문이다. 또한, 판정부(183)에 의해 사용자가 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정되어 있는 동안은, 스위치가 온이 되어도, 제어부(180)는 모터(31)의 동작을 개시하지 않는다.

다음에, 본 실시예의 타동 운동 기기의 동작에 대하여 설명한다. 그리고, 초기 상태에서는, 상기 스위치가 오프로 유지되며, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 소정의 정지 위치에 위치하고 있는 것으로 한다.

이 초기 상태로부터 타동 운동 기기를 동작시키기 위해서는 상기 스위치를 온으로 하면 되지만, 상기 스위치를 온으로 했을 때, 사용자가 좌우의 발의 각각을 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)에 탑재하여 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 상에 일어서(즉, 사용 위치에 위치하여) 있지 않으면, 판정부(183)에 의해 사용자가 사용 위치에 위치하고 있지 않은 것으로 판정된다. 따라서, 제어부(180)는, 상기 스위치가 온으로 되어도, 모터(31)를 동작시키지 않는다. 따라서, 타동 운동 기기를 동작시키기 위해서는, 사용자가 좌우의 발의 각각을 좌측 발받침대(21)와 우측 발받침대(22)에 탑재하여 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 상에 일어서(즉, 사용 위치에 위치하여) 있는 상태에서 상기 스위치를 온으로 할 필요가 있다.

모터(31)의 동작이 개시되면, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 각각 전후 방향으로 위치를 변화시키는 동시에, 전후 방향의 위치 변화에 따라 좌우 방향의 위치도 변화시킨다. 여기서, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 레일(43)을 따라 일직선으로 왕복 이동하고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)는 발의 전후 방향과는 상이한 방향으로 이동한다. 예를 들면, 하우징(20)의 전후 방향에 대하여 45°를 이루는 방향으로 이동한다. 이 이동 거리는 예를 들면 20mm 등으로 설정된다.

또한, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 레일(43)을 따라 왕복 이동하는 것과 동시에, 발판(23)이 축부(28)의 주위에 스윙한다. 발판(23)이 전방으로 이동할 때, 모방 돌기부(29)가 가이드면(28)의 경사면(280)을 승강하기 때문에, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 전단 위치에서 발목 관절의 배측굴곡을 야기하고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 후단 위치에서 발목 관절의 저측굴곡을 야기한다. 축부(26)의 위치는 발바닥의 길이 내에서 뒤꿈치 부근에 설정되고, 저측굴곡과 배측굴곡의 각각의 각도는 베이스 판(200)의 상면을 기준면으하여 기준면에 대하여 각각 10° 정도로 설정된다. 그리고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 전후의 위치와 저측굴곡 및 배측굴곡의 관계는 전술한 예와는 반대로 하는 것이 가능하며, 또한 기준면에 대한 저측굴곡 및 배측굴곡의 각도는 상이하게 해도 된다. 이들의 동작은 가이드면(28)의 형상을 적당히 설정함으로써, 용이하게 실현할 수 있다.

이와 같이, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)가 이동함으로써 사용자가 타동 운동을 행하게 된다.

그런데, 사용자가 타동 운동 기기를 사용하여 타동 운동을 행하고 있는 중간에, 사용자가 밸런스를 무너뜨려, 전도 방지를 위해서 타동 운동 기기의 사용 위치로부터 이동한 경우(예를 들면, 사용자가 좌측 발을 좌측 발받침대(21)로부터 내렸을 경우), 좌측 발받침대(21)에 설치된 좌측 발용 하중 센서(210, 211)에 의해 검출된 하중이 상기 소정의 임계값 미만으로 되므로, 판정부(183)는 사용자가 사용 위치로부터 이동한 것으로 판정하고, 이로써 제어부(180)는 모터(31)의 동작을 정지시킨다. 이 때, 제어부(180)는 모터(31)에 공급하는 전류를 서서히 감소시킴으로써 모터(31)를 천천히 정지시킨다. 도 17은 모터(31)의 회전수와 시간과의 관계의 일례를 나타낸 그래프이며, 시각 T1는 사용자가 사용 위치에서 방금 벗어난 때의 시각을 나타내고, 시각 T2는 모터(31)가 정지했을 때의 시각을 나타내고 있다. 그리고, 다시 사용자가 사용 위치에 위치했을 때는, 제어부(180)는 모터(31)를 동작시켜, 타동 운동이 재개된다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 사용자가 일어선 자세로 이용하는 타동 운동 기기는, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)에 탑재하고 있는 사용자의 각각의 발이 전방으로 이동했을 때에는 중심점이 전방향으로 이동한 것으로 판정할 수 있고, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)에 탑재하고 있는 사용자의 각각의 발이 후방으로 이동했을 때에는 중심점이 후방향으로 이동하는 것으로 판정할 수 있다. 따라서, 본 타동 운동 기기는 사용자의 근육을 효과적으로 단련할 수 있다.

또한, 타동 운동 기기는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 늦추도록 구동 장치(3)를 제어한다. 따라서, 이 타동 운동 기기에 적합하지 않은 사용자에게 타동 운동 기기 사용의 정지를 촉구할 수 있다.

또한, 전술한 본 실시예의 타동 운동 기기에서는, 판정부(183)는, 하중 센서(210, 211, 220, 221)의 각각의 위치와, 하중 센서(210, 211, 220, 221)에서 각각 검출된 부분 하중에 기초하여, 사용자의 무게 중심 위치를 산출하고, 상기 무게 중심 위치가 베이스 판(200) 상에서의 규정 범위 A에서 벗어나면 사용자가 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정한다.

이로써, 본 실시예의 타동 운동 기기는, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)를 구동하고 있는 동안(타동 운동 기기의 사용 중)에, 사용자가 타동 운동 기기의 사용 위치에 있지 않은 때에는, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22)의 이동을 정지하므로, 사용자가 부적절한 자세로 타동 운동 기기를 이용하는 것을 방지할 수 있기 때문에, 사용자가 부상당하는 것을 방지할 수 있고, 안전성을 향상시킬 수 있다.

특히, 본 실시예의 타동 운동 기기에 의하면, 사용자의 무게 중심 위치를 산출함으로써, 사용자의 발 전체가 탑재면 P로부터 벗어나기 전에, 사용자가 사용 위치에 위치하지 않는다는 것을 판정하는 것이 가능하다. 예를 들면, 사용자가 완전히 신체의 밸런스를 무너뜨리기 전의 단계, 즉 사용자가 상체의 밸런스를 잃어버릴 때에, 타동 운동 기기는 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 각각의 이동을 정지시킬 수 있고, 새로운 안전성의 향상이 도모된다.

또한, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 각각에는, 2개의 하중 센서(210, 211 및 220, 221)가 전후 방향을 따른 방향에서 이격되는 형태로 설치되어 있으므로, 사용자가 밸런스를 무너뜨리기 쉬운 방향인 전후 방향에서의 사용자의 무게 중심 위치의 변화의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있으므로, 사용자가 사용 위치에 위치하고 있는지 여부의 판정의 정밀도를 향상시킬 수 있고, 새로운 안전성의 향상이 도모된다. 그리고, 도 16에서는, 좌측 발받침대(21) 및 우측 발받침대(22) 각각에 하중 센서(210, 211 및 220, 221)를 2개 설치한 예를 나타내고 있지만, 하중 센서(210, 211 및 220, 221)의 수는 2개로 한정되지 않고, 3개 이상이어도 되고, 요점은 탑재면 P마다 적어도 2개의 하중 센서(210, 211 및 220, 221)를 이용하면, 전후 방향에서의 사용자의 무게 중심 위치의 변화를 검출하는 것이 가능해진다는 것이다.

그런데, 전술한 실시예에서는, 구동 장치(3)의 라우터(32)의 구성으로서, 웜(320)과 웜 휠(321)을 사용함으로써, 모터(31)의 출력 축(310)으로부터 웜 휠(321)의 회전축(35)으로의 동력 전달을 가능하게 하는 동시에 감속을 행하는 구성예를 나타내었다. 그러나, 모터(31)의 출력 축(310)으로부터 이 출력 축(310)에 직각을 이루는 회전축(35)으로의 동력 전달을 위해 벨트를 이용하는 구성을 채용해도 된다. 이 경우, 웜 휠(321) 대신에 벨트를 수용하기 위해 풀리를 사용하고, 웜(320)을 생략할 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는, 모터(31)의 출력 축(310)이 베이스 판(200)의 상면을 따라 배치되어 있지만, 출력 축(310)이 베이스 판(200)의 상면에 직교하도록 배치하는 경우에는, 웜(320)과 웜 휠(321)의 조합 대신, 평기어(spur gear)의 조합에 의해 회전력의 전달과 계통의 분리를 행할 수 있다. 이 구성에서 평기어 대신에 풀리 및 벨트를 이용하여 풀리 간의 회전력의 전달을 달성할 수도 있다.

왕복 구동부(33)의 구성으로서는, 크랭크판(36)과 크랭크 로드(38)를 사용하는 대신에, 모터(31)의 회전력을 홈이 파여진 캠(grooved cam)에 전달하여 홈이 파여진 캠을 회전시키고, 홈이 파여진 캠의 홈에 결합하는 캠 팔로워(cam follower)를 크랭크 로드(38) 대신에 사용하는 구성을 채용하는 것도 가능하다. 이 종류의 구성에서, 웜 휠(321) 대신에 모터(31)의 출력 축(310)과 평행한 회전축을 가지는 홈이 파여진 캠을 사용하는 구성을 채용하면, 출력 축(310)으로부터 홈이 파여진 캠에 피니언(pinion)에 의해 회전력을 전달할 수 있다.

또한, 홈이 파여진 캠을 1개만 사용하고, 모터(31)의 출력 축(310)의 회전력을 홈이 파여진 캠에 전달하는 구성을 채용하는 경우에는, 홈이 파여진 캠의 캠홈에 2개의 캠 팔로워를 배치함으로써, 라우터(32)와 왕복 구동부(33)의 기능을 홈이 파여진 캠과 캠 팔로워에 의해 실현하는 것도 가능하다.

또한, 전술한 예에서는, 가이드면(28)을 베이스 판(200)에 설치하고, 모방 돌기부(29)를 발판(23)에 설치하고 있지만, 가이드면(28)을 발판(23)에 설치하고, 모방 돌기부(29)를 베이스 판(200)에 설치하도록 해도 마찬가지로 동작한다.

그리고, 본 실시예의 타동 운동 기기는 바닥 상에 탑재하여 사용하는 구성이지만, 바닥에 매립하여 사용하는 구성이어도 된다. 또한, 타동 운동 기기로서, 정위치에 고정하는 구성을 채용할 것인지, 위치 이동이 가능한 구성을 채용할 것인지도 적당히 선택할 수 있다.

그리고, 본 실시예의 신호 처리부(18)에 있어서, 본 실시예만이 가지는 제어부(180) 및 판정부(183)의 기능과, 본 실시예 및 제1 실시예가 모두 가지는 제어부(180), 산출부(181) 및 판정부(183)의 기능은 서로 의존하지 않고, 독립적으로 행할 수 있는 기능이다. 즉, 본 실시예 타동 운동 기기는, 한쪽의 기능이 없어도, 다른 쪽의 기능을 실행할 수 있는 것으로서, 그 형태는 이하에 기재하는 구성에 의해 정의할 수 있다.

상기 형태의 타동 운동 기기는, 사용자의 좌우의 발을 각각 탑재하는 탑재면을 가지는 좌측 발받침대 및 우측 발받침대와, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대의 위치를 각각 이동시키는 구동 장치가 캐리어에 설치된다. 좌측 발받침대 및 우측 발받침대 각각에는, 탑재면에 걸리는 부분 하중을 검출하는 좌측 발용 하중 센서 및 우측 발용 하중 센서가 설치되고, 구동 장치는 좌측 발용 하중 센서 및 우측 발용 하중 센서에 의해 검출한 부분 하중에 따라 사용자가 타동 운동 기기의 사용 위치에 위치하고 있는지 여부를 판정하는 판정부를 가지고, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대를 이동시키고 있을 때에 판정부에 의해 사용자가 상기 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정되면, 좌측 발받침대 및 우측 발받침대의 이동을 정지하는 것을 특징으로 하는 것이다.

(제3 실시예)

본 실시예의 타동 운동 기기는, 도 19에 나타낸 바와 같이, 시트부(120)가 이동 범위의 최전방 위치로 이동하는 상황을 검출하는 시트 위치 검출부(50a)를 구비하는 점에서, 제1 실시예의 타동 운동 기기와 상이하다. 그리고, 제1 실시예와 동일한 구성 요소에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.

본 실시예의 신호 처리부(18)는, 제어부(180), 산출부(181), 기억부(182), 및 판정부(183)를 제1 실시예의 신호 처리부(18)(도 1을 참조)와 마찬가지로 구비하는 동시에, 추가로 시트 위치 검출부(50a)에서의 시트부(120)의 전단 위치로의 이동이 검출되고나서 후술하는 좌측 발용 하중 센서(160, 161) 및 우측 발용 하중 센서(170, 171)에 의해 각각 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 발디딤이 검출되기까지에 필요한 소요 시간을 산출하는 연산부(184)와, 연산부(184)에 의해 산출되는 소요 시간에 기초하여 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있는지 여부를 판단하는 판단부(185)를 구비하고 있다.

시트 위치 검출부(50a)는, 적어도 시트부(120)가 이동 범위 내에서 최전방 위치로 이동하는 것을 검출할 수 있는 포지션 센서로 이루어지고, 시트부(120)가 최전방 위치로 이동하는 것을 검출하면, 도 20의 (a)에 나타낸 바와 같이 위치 검출 신호를 출력한다. 본 실시예에서, 시트 위치 검출부(50a)는 도 18에 나타낸 바와 같이 구동 장치(50) 내에 수납되는 것을 채용하지만, 시트 위치 검출부(50a)는 시트부(120)의 위치를 직접 검출하기 위해 시트부(120)에 수용되는 것이어도 된다. 또한, 시트 위치 검출부(50a)는 포지션 센서로 한정되지 않고 마이크로 스위치 등을 사용하여 시트부(120)의 최전방 위치로의 이동을 검출하는 것이어도 된다.

각각의 하중 센서(160, 161, 170, 171)는, 도 18에 나타낸 바와 같이, 스프링(141, 151)과 함께 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 아래쪽에 배치된다. 좌측 발받침대(14)는 발가락측과 뒤꿈치측에 각각 설치한 한 쌍의 스프링(141)에 의해 탄성 지지되어 있고, 우측 발받침대(15)는 발가락측과 뒤꿈치측에 각각 설치한 한 쌍의 스프링(151)에 의해 탄성 지지된다. 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)는, 사용자 M이 각각 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)를 밟으면, 스프링(141, 151)의 스프링 힘에 저항하여 아래쪽으로 이동한다. 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)는, 사용자 M이 각각 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 발디딤을 해제하면, 스프링(141, 151)의 스프링 힘에 의해 위쪽으로 복귀한다. 이로써, 좌측 발받침대(14) 및 우측 발받침대(15)의 바닥면으로부터의 높이 위치가 변화될 수 있다. 좌측 발용 하중 센서(160, 161)는, 각각 좌측 발받침대(14)를 지지하는 한 쌍의 스프링(141)이 배치된 부분에 배치된다. 마찬가지로, 우측 발용 하중 센서(170, 171)는, 우측 발받침대(15)를 유지하는 한 쌍의 스프링(151)이 배치된 부분에 각각 배치된다. 좌측 발용 하중 센서(160, 161)는, 좌측 발받침대(14)가 스프링(141)의 스프링 힘에 저항하여 발받침면(140)의 높이 위치를 좌측 발받침대(14)가 눌려지지 않은 초기 위치로부터 임계값 이상 내렸을 경우에, 사용자 M이 자신의 발로 좌측 발받침대(14)를 디딘 것으로 판정한다. 그리고나서, 좌측 발용 부하 센서(160, 161)가 도 20의 (c)에 도시된 바와 같이 발디딤 검출 신호를 출력한다. 마찬가지로, 우측 발용 하중 센서(170, 171)는, 우측 발받침대(15)가 스프링(151)의 스프링 힘에 저항하여 발받침면(150)의 높이 위치를 우측 발받침대(15)가 눌려지지 않은 초기 위치로부터 임계값 이상 내렸을 경우에, 사용자 M이 자신의 발로 우측 발받침대(15)를 디딘 것으로 판정한다. 그리고나서, 우측 발용 부하 센서(170, 171)가 도 20의 (c)에 도시된 바와 같이 발디딤 검출 신호를 출력한다.

여기에서, 시트부(120)를 구동 장치(50)에 의해 이동시켜 시트부(120)가 최전방 위치로 이동하면 사용자 M의 발에 작용하는 사용자의 체중이 증가함으로써 발받침대(14, 15)가 사용자 M의 발에 의해 발디딤된다. 여기서, 소요 시간(좌측 발받침대 및 우측 발받침대의 발디딤이 발생하는 시점에서부터 발디딤의 발생을 검출할 때까지의)은, 사용자 M의 무릎 각도 θ1, 승강 장치(60)에 의해 조절되는 발받침대(14, 15)에 대한 시트부(120)의 접촉면(121)의 높이 위치, 및 구동 장치(50)에 의한 시트부(120)의 이동 범위에 의해 정해진다. 본 실시예에서는, 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있는 경우에, 상기 소요 시간이 소정의 반응 시간 이내의 길이로 되도록, 시트부(120)의 접촉면(121)의 높이 위치 및 시트부(120)의 이동 범위가 선택된다.

전술한 바와 같이, 시트 위치 검출부(50a)는, 시트부(120)가 이동 범위 내에서 자신의 최전방 위치로 이동하는 상황을 검출할 시에 위치 검출 신호를 출력한다. 각각의 하중 센서(160, 161, 170, 171)는 발디딤 검출 시에 발디딤 검출 신호를 출력한다. 따라서, 상기 소요 시간은 위치 검출 신호를 출력하는 시점에서부터 시작되어, 발디딤 검출 신호를 출력하는 시점까지의 길이로 된다. 도 20의 (c)에 나타낸 바와 같이, 판단부(185)는, 상기 소요 시간이 소정의 반응 시간 Tth보다 크지 않은 때에는 사용자 M의 무릎 각도 θ1가 규정 범위 내에 유지되는 것으로 판정하고, 상기 소요 시간이 소정의 반응 시간 Tth보다 큰 경우에는 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위에서 벗어난 것으로 판정한다. 본 실시예에서는, 도 20의 (c)에 나타낸 바와 같이, 판단부(185)는 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되지 않는 것으로 판단된 경우에는 경고 신호를 출력하도록 구성된다.

요컨대, 사용자 M이 무릎 각도 θ1을 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 행하고 있는 경우에는, 시트부(120)가 전단 위치로 이동함에 의해 사용자 M의 다리부에 작용하는 사용자의 체중이 증가된다. 이 경우, 시트부(120)가 최전방 위치로 이동하는 시점으로부터 반응 시간 Tth 내에 발받침대(14, 15)를 사용자 M의 발로 누르는 것이 검출되고, 이로써, 판단부(185)는 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있는 것으로 판단한다. 한편, 시트부(120)의 높이 위치가 사용자 M의 체격에 적합하지 않거나, 사용자가 발받침대(14, 15)를 충분하게 누르지 못하여, 사용자 M이 무릎 각도를 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 행할 수 없는 경우에는, 사용자 M의 발에 의해 발받침대(14, 15)를 충분하게 누르는 것의 지연이 발생한다. 이 경우, 시트부(120)가 최전방 위치로 이동하는 시점으로부터 시작되는 상기 반응 시간 Tth 내에 발받침대(14, 15)의 발디딤이 검출되지 않고, 따라서, 판단부(185)는 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단한다.

본 실시예에서는 상기 소요 시간이 반응 시간 Tth를 초과하는 경우에만, 판단부(185)가 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위에서 벗어난 것으로 판단하도록 하고 있지만, 판단부(185)는, 상기 소요 시간이 반응 시간 Tth를 초과하는 경우에 추가하여, 반응 시간 Tth 내에 발디딤 검출 신호가 출력되지 않은 경우에, 무릎 각도 θ1이 규정 범위에서 벗어난 것으로 판단하도록 해도 된다. 전자의 경우에는, 반응 시간 Tth의 경과 후에 발디딤 검출 신호가 출력된 시점에서 판단부(185)가 경고 신호를 출력한다. 후자의 구성에서는, 발디딤 검출 신호가 출력되지 않고, 반응 시간 Tth가 경과한 시점에서, 판단부(185)가 경고 신호를 출력하도록 구성된다.

판단부(185)는 전술한 경고 신호를 제어부(180)에 출력한다. 제어부(180)는, 판단부(185)로부터 경고 신호를 수신한 횟수가 규정 횟수에 도달하면, 모터(71)의 회전 속도를 시간 경과에 따라 저하시킴으로써 시트부(120)의 이동 속도를 서서히 저하시켜, 최종적으로 모터(71) 및 시트부(120)를 정지시키도록 구동 장치(50)를 제어하는 이른바 슬로 스톱 제어(slow stop control)를 행함으로써, 시트부(120)의 동작을 정지시킨다. 여기서, 제어부(180)는, 판단부(185)로부터 경고 신호를 받은 횟수를 일정 간격(예를 들면 1분)마다 리셋함으로써, 1분 이내에 규정 횟수를 초과하는 경고 신호를 받았을 때 시트부(120)를 정지시킨다. 그리고, 경고 신호를 받은 횟수를 시트부(120)의 동작이 정지하는 때에 리셋함으로써, 시트부(120)가 움직임을 시작한 다음 경고 신호를 받은 누적 횟수가 규정 횟수를 넘었을 때 시트부(120)를 정지시키도록 해도 된다.

전술한 구성에 의하면, 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있는지의 여부를 판단부(185)에 의해 판단할 수 있고, 또한 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단된 횟수가 규정 횟수에 도달하면 시트부(120)가 슬로 스톱한다. 따라서, 무릎 각도 θ1을 규정 범위 내에 유지하고 있는 사용자 M에 대하여는 계속하여 운동시킬 수 있다. 한편, 무릎 각도 θ1을 규정 범위 내에 유지하고 있지 않은 사용자 M에 대하여는, 무릎 각도 θ1을 규정 범위 내에 유지하는 정확한 운동을 촉구할 수 있으므로, 타동 운동 기기를 사용하여 바람직한 운동 효과를 얻도록 할 수 있다.

또한, 사용자 M이 무릎 각도 θ1을 규정 범위 내에 유지하고 있지 않은 때에는, 제어부(180)가 시트부(120)를 정지시키도록 구동 장치(50)를 제어한다. 이에 따라, 예를 들면, 무릎 통증을 갖고 있는 사용자 M에게 무리한 부담이 계속 걸리는 것를 방지할 수 있다. 또한, 제어부(180)는 시트부(120)를 슬로 스톱 제어하므로, 시트부(120)의 정지 시에 시트부(120)로부터 사용자 M이 탈락하는 것을 회피할 수 있고. 또한, 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위에서 벗어난 것으로 판단된 횟수가 규정 횟수에 도달할 때까지는, 시트부(120)는 정지하지 않기 때문에, 무릎 각도 θ1을 규정 범위 내에 유지하여 정확하게 운동하고 있는 사용자 M이 한 번이라 발받침대(14, 15)의 발디딤을 놓친 경우에도, 시트부(120)를 정지시키지 않고 사용자 M이 계속하여 운동할 수 있도록 할 수 있다.

여기서, 본 실시예 타동 운동 기기를 사용한 운동을 행할 때, 무릎 각도(실측으로는 무릎의 앞면측에서 대퇴부와 다리부가 이루는 각도) θ1을 140°로 하면, 운동 효과가 높고, 또한 무릎 통증이 쉽게 생기지 않는다는 실험 결과를 얻을 수 있어, 전술한 규정 범위는 예를 들면 140°를 중심으로 하는 범위로 설정된다. 또한, 상기 반응 시간 Tth는 예를 들면 0.1초로 설정되고, 상기 규정 횟수는 예를 들면 10회로 설정되는 것으로 한다.

그런데, 본 실시예에서는, 판단부(185)의 판단 결과를 제어부(180)에 출력하고, 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단부(185)가 판단한 경우에는 시트부(120)의 동작을 슬로 스톱시키는 예를 나타냈으나, 이 예로 한정되지 않고, 사용자 M의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는지의 여부를 나타내는 판단부(185)의 판단 결과를, 예를 들면, 표시부에 표시하게 하거나, 스피커(음성 출력부)로부터의 음으로 통지하거나 함으로써, 사용자 M에 알리는 수단(통지 수단)을 설치한 구성으로 해도 된다.

그리고, 본 실시예에 있어서도, 베이스부(11) 상에, 사용자 M이 필요에 따라 손으로 파지하는 핸들을 상단부에 구비한 핸들 포스트를 세워 설치하고, 이 핸들 포스트에 조작부(131)를 장착하도록 해도 된다. 단, 이 경우, 사용자 M이 핸들을 파지하고 있는 상태에서도, 사용자 M의 무릎 각도 θ1이 규정 범위 내에 유지되어 있으면, 시트부(120)가 최전방 위치로 이동하는 시점으로부터 소정의 반응 시간 내에 발받침대(14, 15)에 대하여 사용자 M의 발디딤이 발생하도록, 핸들에 관한 사용자 M의 체중을 핸들의 위치 등에 의해 제한할 필요가 있다.

그리고, 본 실시예의 신호 처리부(18)에서, 본 실시예만이 가지는 제어부(180) 및 판단부(185)의 기능과, 본 실시예 및 제1 실시예 모두가 가지는 제어부(180), 산출부(181) 및 판정부(183)의 기능은 서로 의존하지 않고, 독립적으로 행할 수 있는 기능이다. 즉, 본 실시예의 타동 운동 기기는, 한쪽의 기능이 없어도, 다른 쪽의 기능을 실행할 수 있는 것으로서, 그 형태는 이하에 기재하는 구성에 의해 정의된다.

본 실시예의 타동 운동 기기는, 전후 방향으로의 이동을 따른 요동이 가능하며 사용자의 둔부를 지지하는 시트부와, 사용자가 둔부를 시트부에 탑재하고 있는 상태에서 사용자의 발을 탑재하는 것으로서, 사용자의 발에 의한 발디딤 동안에는 아래쪽으로 이동하고, 상기 발디딤이 해제되면 위쪽으로 복귀하는 발받침대와, 시트부를 이동 범위의 최전방 위치로 이동시킴으로써 발받침대에 대하여 사용자의 발디딤이이 발생하도록 시트부를 이동시켜, 사용자의 다리부에 작용하는 사용자의 체중을 변화시키는 구동 장치와, 시트부가 이동 범위의 최전방 위치로 이동하는 상황을 검출하는 시트 위치 검출부와, 사용자의 좌측 발에 의해 사용자가 좌측 발받침대를 누르는 것을 검출하는 좌측 발용 하중 센서와, 사용자의 우측 발에 의해 사용자가 우측 발받침대를 누르는 것을 검출하는 우측 발용 하중 센서와, 시트 위치 검출부에 의해 시트부의 최전방 위치로의 이동이 검출되고나서 좌측 발용 하중 센서 및 우측 발용 하중 센서에 의해 발디딤이 검출되기까지의 소요 시간이 소정의 반응 시간 이하이면, 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는 것으로 판단하고, 상기 소요 시간이 상기 반응 시간을 초과하면, 사용자의 무릎 각도가 상기 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단하는 판단부를 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 명세서에 기재된 각 실시예는, 본 발명의 구체예를 나타낸 것에 지나지 않고, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 본 발명에 관한 특허 청구의 범위나 명세서의 내용에 따라 행한 변경 및 수정도 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims

사용자의 근육 활동을 유발하기 위해 이용되는 타동 운동 기기에 있어서,
상기 사용자의 좌측 발을 탑재하도록 구성된 좌측 발받침대;
상기 사용자의 우측 발을 탑재하도록 구성된 우측 발받침대;
상기 사용자의 좌측 발에 의해 상기 좌측 발받침대에 가해지는 하중 및 상기 사용자의 우측 발에 의해 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중이 변화하도록, 상기 사용자의 신체를 움직이도록 구성된 구동 장치;
상기 좌측 발받침대의 길이 방향으로 이격되어 설치되고, 각각이 설치 위치에 걸리는 부분 하중을 검출하는 복수의 좌측 발용 하중 센서;
상기 우측 발받침대의 길이 방향으로 이격되어 설치되고, 각각이 설치 위치에 걸리는 부분 하중을 검출하는 복수의 우측 발용 하중 센서;
상기 좌측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 상기 좌측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 산출하고, 상기 우측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 산출하도록 구성된 산출부;
상기 좌측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점 및 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점의 이상적인 시간 변화를 나타낸 이상 특성 곡선을 기억하도록 구성된 기억부;
상기 산출부에 의해 산출된 각각의 중심점과 상기 이상 특성 곡선에 의해 나타내진 중심점 간의 변위가 소정의 임계값 이상으로 되는지의 여부를 일정 간격으로 판정하도록 구성된 판정부; 및
상기 변위가 상기 임계값 이상으로 되는 횟수를 카운트하고, 상기 일정 간격보다 긴 소정 시간 동안, 카운트된 상기 횟수가 미리 설정된 횟수 이상이 되었을 경우에, 상기 구동 장치가 상기 사용자의 신체를 움직이는 속도를 감소시키도록 상기 구동 장치를 제어하는 제어부
를 포함하는 타동 운동 기기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 소정 시간 동안, 카운트된 상기 횟수가 상기 미리 설정된 횟수 이상이 되었을 경우에, 속도를 점차적으로 감소시켜 최종적으로는 상기 사용자의 신체를 움직이는 것을 정지하도록 상기 구동 장치를 제어하는, 타동 운동 기기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 타동 운동 기기는, 상기 사용자가 좌우의 발을 각각 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대에 탑재하고 있는 상태에서 상기 사용자의 둔부를 접촉면에서 지지하는 시트부를 더 포함하며,
상기 구동 장치는, 상기 좌측 발받침대에 가하지는 하중의 중심점 및 상기 우측 발받침대에 가해지는 하중의 중심점을 변화시키기 위해 상기 시트부를 초기 위치로부터 이동시키도록 구성되는,
타동 운동 기기.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 구동 장치는, 상기 좌측 발받침대를 전방으로 이동시켜 상기 좌측 발받침대의 전단이 후단보다 상승하도록 하면서 상기 우측 발받침대의 전단이 후단보다 하강하도록 상기 우측 발받침대를 이동시키는 모드와, 상기 우측 발받침대를 전방으로 이동시켜 상기 우측 발받침대의 전단이 후단보다 상승하도록 하면서 상기 좌측 발받침대의 전단이 후단보다 하강하도록 상기 좌측 발받침대를 이동시키는 또 다른 모드를 교호적으로 반복하도록 구성되는, 타동 운동 기기.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 속도를 감소시키도록 상기 구동 장치를 제어한 후에 상기 횟수를 카운트하고, 상기 소정 시간 동안, 카운트된 상기 횟수가 상기 미리 설정된 횟수 미만이 되는 상태가 일정 기간 계속된 경우, 속도를 증가시키도록 상기 구동 장치를 제어하는, 타동 운동 기기.
제1항에 있어서,
상기 구동 장치는 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대를 각각 이동시키도록 구성되고,
상기 판정부는 각각의 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 우측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 따라 상기 사용자가 사전에 정해진 사용 위치에 위치하고 있는지의 여부를 판정하도록 구성되며,
상기 제어부는, 상기 구동 장치가 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대를 각각 이동시키고 있는 동안 상기 판정부에 의해 상기 사용자가 상기 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정되면, 상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대의 이동을 정지시키도록 상기 구동 장치를 제어하는,
타동 운동 기기.
제6항에 있어서,
상기 판정부는, 각각의 상기 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 상기 우측 발용 하중 센서의 위치와, 각각의 상기 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 상기 우측 발용 하중 센서에 의해 검출된 부분 하중에 기초하여, 상기 사용자의 무게 중심을 수직 방향으로 각각의 상기 좌측 발용 하중 센서 및 각각의 상기 우측 발용 하중 센서의 설치면에 투영한 무게 중심 위치를 산출하도록 구성되며,
상기 판정부는, 상기 무게 중심 위치가 상기 설치면에서의 규정 범위에서 벗어나면 상기 사용자가 상기 사용 위치에 있지 않은 것으로 판정하도록 구성되는,
타동 운동 기기.
제1항에 있어서,
전후 방향으로의 이동에 따른 요동이 가능하며, 상기 사용자의 둔부를 지지하는 시트부;
상기 좌측 발받침대 및 상기 우측 발받침대로서 기능하고, 상기 사용자가 둔부를 상기 시트부에 탑재하고 있는 상태에서 상기 사용자의 발을 탑재하며, 상기 사용자가 자신의 발에 의해 상기 발받침대를 누르고 있는 동안에는 아래쪽으로 이동하고, 이러한 발디딤이 해제되면 위쪽으로 복귀하는 발받침대;
상기 구동 장치로서 기능하고, 상기 시트부를 이동 범위의 최전방 위치로 이동시켜 상기 사용자가 상기 발받침대를 누르도록 함으로써, 상기 사용자의 체중에 의해 상기 사용자의 다리부에 작용하는 하중을 변화시키는 장치;
상기 시트부가 이동 범위의 최전방 위치로 이동하는 것을 검출하는 시트 위치 검출부; 및
상기 시트 위치 검출부에 의해 상기 시트부의 최전방 위치로의 이동이 검출되고나서 상기 좌측 발용 하중 센서 및 상기 우측 발용 하중 센서에 의해 발디딤이 검출되기까지의 소요 시간이 소정의 반응 시간 이하이면, 상기 사용자의 무릎 각도가 규정 범위 내에 유지되어 있는 것으로 판단하고, 상기 소요 시간이 상기 반응 시간을 초과하면 상기 사용자의 무릎 각도가 상기 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단하는 판단부
를 포함하는 타동 운동 기기.
제8항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 판단부에서 상기 사용자의 무릎 각도가 상기 규정 범위 내에 유지되어 있지 않은 것으로 판단된 횟수가 규정 횟수에 도달하면, 상기 시트부의 이동 속도를 시간 경과에 따라 저하시켜 상기 시트부를 정지시키도록 상기 구동 장치를 제어하는, 타동 운동 기기.
제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 판단부의 판단 결과를 표시부의 표시와 음성 출력부로부터 출력되는 음 중의 하나 이상으로 상기 사용자에 통지하는 통지 수단을 더 포함하는, 타동 운동 기기.