(57)【要約】【課題】ユーザの具体的なニーズに合わせてカスタマイズされた調整可能なトレーニング・リカバリー機能を備えたシステムを提供する。【解決手段】システムは、複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、ブレーキならびにセンサを含む運動装置と、プロセッサとを備える。プロセッサは、センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたるリンク又はジョイントの位置データを受け取り、検出された位置データから、ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、基準軌道に基づいて終点空間を規定し、センサから、ユーザによる、装置の後続する動きにわたるリンクの位置データを受け取り、検出された位置データから、ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、後続する動作の位置座標および規定された終点空間に基づいて反復の完了を判定する。【選択図】図１【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーシステムであって、前記プロセッサは、
前記センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記複数のリンク又は前記複数のジョイントの少なくとも一部の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記終点空間が、三次元空間として規定される、システム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムにおいて、前記三次元空間が、球形状である、システム。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記複数のリンク及び前記複数のジョイントが、球形状空間内での動きを可能にする、システム。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿ったユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。
【請求項８】
請求項７に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定し、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する、
ように構成されている、システム。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動き中における前記基準軌道からの逸脱を検出し、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るように案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に少なくとも部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記装置の少なくとも１つのリンク又は少なくとも１つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める、
ように構成されている、システム。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する前記ユーザの動きに対して共線的抵抗を与えるように、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる、
ように構成されている、システム。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる、
ように構成されている、システム。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道から離れる方向に線形的に増加又は減少する抵抗を与える抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
弾性抵抗を模倣する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
ネットワークベースのサーバと通信する、
ように構成されている、システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ネットワークベースのサーバ上に前記ユーザのパフォーマンスデータを記録する、
ように構成されている、システム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記ユーザのパフォーマンスデータが、遠隔のユーザによって前記ネットワークベースのサーバを介して閲覧可能、分析可能、共有可能、もしくは比較可能であるか、またはこれらの任意の組合せである、システム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のシステムにおいて、前記ユーザの後続する動きのための前記ブレーキの抵抗レベルが、前記遠隔のユーザからの入力に基づいて決定される、システム。
【請求項２１】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ユーザのパフォーマンスを、前記ユーザのパフォーマンス履歴、前記ネットワークベースのサーバ上の複数のユーザの集約されたデータ、規範水準もしくは標準化された水準、またはこれらの任意の組合せと比べて評価する、
ように構成されている、システム。
【請求項２２】
ユーザにトレーニング又はリカバリーを提供する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記リンク又は前記ジョイントの位置データを受け取る過程と、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する過程と、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る過程と、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する過程と、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する過程と、
を備える、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程、
を備える、方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された、前記速度、前記加速度及び前記位置のうちの少なくとも一つに基づいて決める過程、
を備える、方法。
【請求項２５】
請求項２２から２４のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定する過程と、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程と、
を備える、方法。
【請求項２６】
請求項２２から２５のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記後続する動き中において前記基準軌道からの逸脱を検出する過程と、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るよう案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する過程と、
を備える、方法。
【請求項２７】
請求項２２から２６のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記装置の少なくとも１つのリンク又は少なくとも１つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める過程、
を備える、方法。
【請求項２８】
請求項２２から２７のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる過程、
を備える、方法。
【請求項２９】
請求項２２から２８のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる過程、
を備える、方法。
【請求項３０】
実行可能なプログラムが記憶された非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体であって、前記プログラムが処理装置に、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む装置の、ユーザによる初期動きにわたる前記装置の前記複数のリンク及び前記複数のジョイントの位置データを前記センサから受け取る手順、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する手順、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する手順、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の前記後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る手順、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する手順、ならびに
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する手順
を実行するように命令する、非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体。
【請求項３１】
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記ブレーキの初期抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記運動装置を用いて、前記初期抵抗レベルで所望の軌道にわたる動きの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスの変化を検出する過程と、
を備える、方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法において、前記複数回の反復が、２回以上の反復である、方法。
【請求項３３】
請求項３１または３２に記載の方法において、パフォーマンスの前記変化が、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回のパワーの変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の加速度の変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の速度の変化、および前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の前記所望の軌道からの逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
【請求項３４】
請求項３１から３３のいずれか一項に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、一セット内で、複数のセットにわたって、一セッション内で、複数のセッションにわたって又はこれらの任意の組合せにおいて、反復のパフォーマンス尺度を比較する副過程を含む、方法。
【請求項３５】
請求項３１から３４のいずれか一項に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、前記ユーザのパフォーマンス尺度を、少なくとも１人の他のユーザ、標準化された尺度またはこれらの組合せと比較する副過程を含む、方法。
【請求項３６】
請求項３１から３５のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化がないことが検出されると、前記ブレーキの前記抵抗レベルを上昇させる過程と、
前記ユーザに、上昇された前記抵抗レベルで、前記所望の軌道にわたる前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。
【請求項３７】
請求項３１から３６のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化が検出されると、前記動きに対する前記ユーザの最大抵抗レベルを決定する過程と、
前記ユーザに、前記最大抵抗レベルのある割合で、前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。
【請求項３８】
請求項３１から３７のいずれか一項に記載の方法において、さらに、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスにおける異常を検出する過程、
を備える、方法。
【請求項３９】
請求項３８に記載の方法において、ユーザのパフォーマンスにおける前記異常が、前記軌道に沿った一点でのパワーの減少、前記軌道に沿った一点での減速、および前記軌道に沿った一点での位置の逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
【請求項４０】
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
パフォーマンスインデックスの複数の動きに対する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記複数の動きのそれぞれの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
を備える、方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の方法において、前記パフォーマンスインデックスが、少なくとも２つの機能的動きを含む、方法。
【請求項４２】
クレーム１に記載のシステムを２つ以上備え、各システムの前記プロセッサはネットワークベースのサーバと通信するように構成されており、各システムからの前記ジョイントの検出された動きに基づくパフォーマンスデータが前記ネットワークベースのサーバに集約される、グループトレーニングシステム。
【請求項４３】
請求項４２に記載のシステムにおいて、パフォーマンスデータが、前記ネットワークベースのサーバを介して、リアルタイムで、履歴的に、またはこれらの組合せで、遠隔のユーザによる閲覧が可能である、システム。
【請求項４４】
請求項４２または４３に記載のシステムにおいて、各システムの前記プロセッサが、さらに、前記ネットワークベースのサーバから、前記ユーザまたはユーザグループ用のパーソナライズされたトレーニングプログラム又はリカバリープログラムを得るように構成されている、システム。
【請求項４５】
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ユーザインターフェース部材の動きを検出することが可能な少なくとも１つのセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーのシステムであって、前記プロセッサは、
前記少なくとも１つのセンサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記ユーザインターフェース部材の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、三次元空間内における前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。
【請求項４６】
請求項４５に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。
【請求項４７】
請求項４６に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
【請求項４８】
請求項４５から４７のいずれか一項に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。
【請求項４９】
請求項４８に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、2017年1月18日付出願の米国特許出願第15/409,084号の継続出願であり、2016年6月21日付出願の米国仮特許出願第62/352,877号および2016年6月23日付出願の米国仮特許出願第62/353,870号の利益を主張する。これらの出願の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【背景技術】
【０００２】
従来の運動プログラム、スポーツトレーニングプログラム及びリハビリテーションプログラムは、典型的に、トレーナー（指導者）や理学療法士の存在又は入力を必要とする。例えば最大随意収縮（ＭＶＣ）テスト等についての判断は、トレーナー又は理学療法士による個人の観察および当該ユーザが感じた負担（負荷）に基づいて行われる。他の判断が、個々の筋肉をアイソレートすることを伴う動作又は動きの単一の平面に制限されたレジタンス運動（抵抗運動）のような動きのパフォーマンスに基づいて、例えばアスリート、又は患者などの評価対象となる個人等の筋強度（筋力）について行われる。トレーナーや療法士により、運動、トレーニング又はリハビリテーション計画（レジメン）が規定されると、この計画が適切に遂行されるか否かは、その個人次第である。計画の遂行は、しばしば、トレーナーや療法士からの併行したフィードバックやサポートなしで行われる。あるいは、提供されるフィードバックやサポートが、不正確なもの、非包括的なもの、間違った情報に基づいたもの又は実生活（例えば、スポーツ等）のパフォーマンスに無関係なものである可能性があるか、あるいは、大部分が主観的なものである可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
パフォーマンスを定量化する向上した能力に少なくともある程度は基づいて、仮想的かつ自動化されたパーソナルトレーニングに留まらず、各ユーザの具体的なニーズに合わせてカスタマイズされた調整可能なトレーニング・リカバリー機能及びプログラムを提供することができる、スマート運動装置及びトレーニング装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
トレーニング・リカバリーシステムであって、複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を備えるシステムが提供される。当該システムは、また、前記センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記リンク又は前記ジョイントの位置データを受け取るように構成されたプロセッサを備える。当該プロセッサは、さらに、検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出することによって軌道を決定（確立）し、当該基準軌道に基づいて開始空間および終点空間を規定するように構成されている。前記プロセッサは、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる追加の位置データを受け取り、前記後続する動きにわたる前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、前記後続する動きの当該位置座標および規定された前記終点空間に基づいて反復の完了を判定する。前記終点空間は、球形のような三次元空間、または一平面内の円形状のような形状の領域などの二次元空間として規定されることができる。前記運動装置の前記複数のリンク及び前記複数のジョイントが、球形状の運動空間内での動作を可能にすることができる。
【０００５】
上記の構成に加えて、あるいは、上記の構成に代えて、運動装置は、前記ユーザインターフェース部材の動きを検出することが可能な少なくとも１つのセンサを含むことができる。プロセッサは、少なくとも１つのセンサから、前記ユーザインターフェース部材の位置データを受け取るように構成されることができる。当該位置データから、三次元空間内における前記ユーザインターフェース部材の位置座標が算出されることができる。これに加えて、前記システムのプロセッサは、ユーザ母集団にわたる集約データから学習することにより、軌道の分類やユーザの反復の開始及び終了が何時なのかを十分に識別するように構成されることができる。
【０００６】
前記プロセッサは、さらに、前記基準軌道および／または後続する動きに沿った位置座標での、速度および加速度を含むパフォーマンス尺度を算出するように構成されることができる。前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルは、算出された前記速度および／または前記加速度に基づくことができる。また、前記プロセッサは、前記後続する動きの算出された位置座標に基づいて反復軌道を決定して、当該反復軌道に沿ったパフォーマンス尺度を算出するように構成されることができる。
【０００７】
後続する動きでは、前記基準軌道に基づいて決定されることができる所望の軌道にわたって、インビジブルハンド（見えざる手の）補助がユーザに対して提供されることができる。例えば、前記プロセッサは、前記所望の軌道からの逸脱（例えば、前記基準軌道上にないか又は前記基準軌道の近傍でない位置座標、ユーザが前記基準軌道から逸脱するであろうと思われる速度等）を検出し、ユーザを前記軌道に留まるように、又は前記軌道に戻るように案内するために（あるいは、前記軌道を避けるように案内するために）、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節するように構成されてもよい。調節される当該抵抗レベルは、前記運動装置の前記ユーザインターフェース部材を動かす際にユーザが動かなくさせられる（つっかえる）」抵抗を経験しないように、当該ユーザの動きの算出された速度又は加速度に部分的に抗するものであってもよい。
【０００８】
後続する動きでは、所望の軌道にわたって、ロック軌道補助がユーザに対して行われることができる。例えば、前記プロセッサは、前記装置の少なくとも１つのリンク又は少なくとも１つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決めるように構成されてもよい。これにより、ユーザを単平面の動き、または人体基準平面（主要平面）の動きに制限することができる。これに代えて、あるいは、これに加えて、前記ブレーキの抵抗レベルが、前記基準軌道から離れる方向において線形的に増加又は減少する抵抗を加えるように自動的に調節されることができる。
【０００９】
また、前記プロセッサは、ユーザによる後続する動作にわたって様々な種類の抵抗を加えるように、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節するように構成されてもよい。所望の軌道にわたってユーザが当該ユーザの動きの方向に抗する常に一定の抵抗を経験する、共線的抵抗が加えられてもよい。弾性抵抗、及び重力抵抗などの他の種類の抵抗が模倣されることもできる。また、前記システムは、ユーザの最大パワーおよび／または一定パワーをもたらすことができる。具体的に述べると、前記軌道に沿った一点において、当該一点で低速が検出されたときには、それでもユーザが常に一定のパワー出力でパフォーマンスを行うように、前記ブレーキの抵抗レベルが自動的に低下されてもよい。同様に、低速が検出されるまで、前記ブレーキの抵抗レベルが自動的に上昇されてもよい。
【００１０】
また、前記プロセッサはネットワークベースのサーバと通信することができ、ユーザのパフォーマンスデータが当該ネットワークベースのサーバ上に記憶されることができる。遠隔のユーザが、ネットワークを介してそのパフォーマンスデータを閲覧することができ、さらには、閲覧対象のユーザの動きの後続の反復に適用される前記ブレーキの抵抗レベルを決めることができる。また、前記プロセッサは、前記ユーザのパフォーマンスを、前記ユーザ自身のパフォーマンス履歴や、前記ネットワークベースのサーバ上の複数のユーザの集約されたデータや、パフォーマンスの標準として認識されているものと比べて評価するように構成されてもよい。また、遠隔のユーザは、前記ユーザの全運動又は全トレーニング・リカバリー計画を決めてもよく、又は調整してもよい。
【００１１】
ユーザにトレーニング又はリカバリーを提供する方法は、装置のセンサから前記ユーザによる当該装置の初期動きにおける前記リンク又はジョイントの位置データを受け取る過程と、前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、当該装置のユーザインターフェース部材の位置座標を算出することにより基準軌道を決定する過程とを備える。前記方法は、さらに、前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する過程と、前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る過程と、前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する過程と、前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する過程とを備える。
【００１２】
非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体は、実行可能なプログラムが記憶されており、当該プログラムが処理装置に、複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む装置の、ユーザによる初期動きにわたる前記装置の前記複数のリンク及び前記装置のジョイントの位置データを前記センサから受け取る手順を実行するように命令する。前記処理装置は、さらに、前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出することにより基準軌道を決定する手順、および前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する手順を実行するように命令される。前記処理装置は、さらに、前記センサから、前記ユーザによる前記装置の前記後続する動作にわたる前記リンクの位置データを受け取る手順、前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する手順、ならびに前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する手順；を実行するように命令される。
【００１３】
身体評価を実行する方法は、運動装置を用意する過程と、前記装置のブレーキの初期抵抗レベルを決定する過程と、ユーザに、前記運動装置を用いて、前記初期抵抗レベルで所望の軌道にわたる動きの反復を複数回実行するように促す過程とを備える。前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとに、パフォーマンス尺度が比較されることができる。前記複数回の反復の中でのパフォーマンスの有意な変化は、ユーザ自身の最大抵抗レベル又は最大随意収縮（ＭＶＣ）にユーザが達したことを示唆し得る。同様に、パフォーマンスに変化がないことは、ユーザ自身の最大抵抗レベルにユーザが未だ達していないことを示唆し得る。ユーザは、比較が得られる任意の回数の反復（例えば、２回以上の反復、３回の反復、５回の反復、１０回の反復等）を実行するように促されてもよい。パフォーマンスの変化は、例えば、１回以上の前記ユーザの前記反復におけるパワーの減少、および／または１回以上の前記ユーザの前記反復における減速、および／または１回以上の前記ユーザの前記反復における決められた前記軌道からの逸脱等であってもよい。ユーザのパフォーマンスに有意な変化がないことが検出されると、前記ブレーキの前記抵抗レベルが上昇されてもよく、かつ、前記ユーザは上昇された前記抵抗レベルで反復を後続で複数回実行するように促されることができる。この過程は、最大抵抗レベルが判定されるまで繰り返されることができる。ユーザのパフォーマンスに有意な変化が検出されると、決定された最大抵抗レベルのある割合に、後続の抵抗レベルが基づくことができる。例えば、抵抗レベルが、検出された最大抵抗レベルの約８０％（トレーニング用）又は約６０％（リカバリー用）に設定されることができる。また、各反復ごとの前記パフォーマンス尺度から、ユーザのパフォーマンスにおける異常の一貫性が検出可能である。例えば、前記軌道に沿った一点でのパワーの一貫した減少（一定の減少）、および／または前記軌道に沿った一点での一貫した減速（一定の減速）、および／または前記軌道に沿った一点での位置の一貫した逸脱（一定した逸脱）等が、ユーザの負傷（損傷）、又は弱点などの不足を示唆し得る。パフォーマンス尺度を比較することは、一セット内で、複数のセットにわたって、一セッション内で、複数のセッションにわたって又はこれらの任意の組合せにおいて、反復のパフォーマンス尺度を比較することを含むことができる。パフォーマンス尺度の比較は、一人のユーザのデータ内での比較、少なくとも１人の他のユーザとの比較、標準化された尺度との比較、またはこれらの任意の組合せであってもよい。
【００１４】
身体評価を実行する他の方法は、運動装置を用意する過程と、パフォーマンスインデックス又はパフォーマンスプロファイル内の複数の動きに対する抵抗レベルであって、前記装置のブレーキの抵抗レベルを決定する過程とを備える。ユーザは、前記複数の動きのそれぞれの反復を複数回実行するように促されてもよく、当該動きにわたってパフォーマンス尺度が比較されることができる。前記パフォーマンスインデックス又はパフォーマンスプロファイルは、少なくとも２つの機能的動きを含むものであってもよい。これに代えて、あるいは、これに加えて、前記パフォーマンスインデックス又はパフォーマンスプロファイルは、少なくとも１つの機能的動き、少なくとも１つの関節筋群動き、および少なくとも１つのアイソレート型筋肉動きを含むものであってもよい。
【００１５】
グループトレーニングシステムは、ネットワークベースのサーバと通信するように構成された２つ以上の運動システムを備えることができる。各システムからの前記ジョイントの検出された動きに基づくパフォーマンスデータが、前記ネットワークベースのサーバに集約されることができる。前記パフォーマンスデータは、前記ネットワークベースのサーバを介して、リアルタイムで遠隔のユーザによる閲覧が可能である。履歴的なパフォーマンスデータが閲覧されることも可能である。各運動システムは、前記ネットワークベースのサーバから、パーソナライズされたトレーニングプログラム又はリカバリープログラムを得ることができる。
【００１６】
前述の内容は、添付の図面に示す、本発明の例的な実施形態についての以下のより詳細な説明から明らかになる。異なる図をとおして、同一の参照符号は同一の構成／構成要素を指すものとする。図面は必ずしも縮尺どおりではなく、むしろ、本発明の実施形態を図示することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】運動装置の側面図である。
【図２】図１の運動装置の平面図である。
【図３】運動装置により得られる軌道及び終点を示す図である。
【図４Ａ】運動装置により得られた第１の練習反復の軌道の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａの軌道の複数回の反復における、位置の関数としてのパワーを示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ａの軌道の複数回の反復について、時間の関数としてのパワーのグラフである。
【図５Ａ】三次元（３Ｄ）空間内でのユーザインターフェース部材の位置座標の一例を示す図である。
【図５Ｂ】三次元（３Ｄ）動作追跡解析の一例を示す図である。
【図６】複数回のトレーニングセッションにおける平均パワーの一例のグラフである。
【図７】経時的なジョイント位置追跡の一例のグラフである。
【図８】位置追跡及び関連する尺度が表示されたユーザインターフェースの一例のグラフである。
【図９】２セットの運動におけるパワー及び関連する尺度を表示するユーザインターフェースの一例のグラフである。
【図１０】ロック軌道動作に用いる人体基準平面を示す画像である。
【図１１】（ａ）は軌道に対して直交に適用される修正力を示す図であり、（ｂ）は「インビジブルハンド」軌道制御のための修正力を示す図である。
【図１２】（ａ）は軌道上の正確な動作の運動ベクトルを示す図であり、（ｂ）は軌道上の正確でない動作の運動ベクトルを示す図であり、（ｃ）はインビジブルハンド制御のために適用されて、ユーザの位置を所望の軌道上に維持するための修正力を示す図であり、（ｄ）はインビジブルハンド制御のために適用されて、ユーザを所望の軌道に配置し直すための修正力を示す図である。
【図１３】（ａ）は軌道上での非共線的抵抗を示す図であり、（ｂ）は軌道上での共線的抵抗を示す図である。
【図１４】（ａ）は軌道上での抵抗を非共線的抵抗とした場合の、軌道の様々な箇所における筋肉負担（筋肉労作）を示す図であり、（ｂ）は軌道上での抵抗を共線的抵抗とした場合の、軌道の各箇所における筋肉負担を示す図である。
【図１５】（ａ）は抵抗を非共線的抵抗とした場合の、軌道における筋肉負担及び効率の一例のグラフであり、（ｂ）は抵抗を共線的抵抗とした場合の、軌道における筋肉負担及び効率の一例のグラフである。
【図１６】軌道における線形的に増加する抵抗を示す図である。
【図１７】トレーニングシステムの高次システムアーキテクチャを示す図である。
【図１８】クラウド機能を有するトレーニングシステムの高次システムアーキテクチャを示す図である。
【図１９】第三者アクセスの例を示す図である。
【図２０】トレーニングシステムの低次システムアーキテクチャを示す図である。
【図２１】図２０のシステムの制御フレームワークの概略図である。
【図２２】図２０のシステムの装置状態フレームワークの概略図である。
【図２３】運動装置の画像であり、（ａ）は収納位置での運動装置の画像、（ｂ）は展開位置での（ａ）の運動装置の画像である。
【図２４】本発明の実施形態が配備可能なコンピュータネットワーク環境の模式図である。
【図２５】図２４のコンピュータネットワークにおけるコンピュータノード又は装置のブロック図である。
【図２６】ユーザにトレーニング又はリカバリーを提供する方法を示すフローチャートである。
【図２７】ユーザの身体評価を実行する方法を示すフローチャートである。
【図２８】ユーザの身体評価を実行する他の方法を示すフローチャートである。
【図２９】軌道及びユーザ指示を表示するユーザインターフェースの一例の画像である。
【図３０】軌道及びユーザ指示を表示するユーザインターフェースの他の例の画像である。
【図３１】ユーザに運動を開始するように指示するユーザインターフェースの一例の画像である。
【図３２】ユーザに対してパフォーマンス尺度を表示するユーザインターフェースの一例の画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明の例的な実施形態について説明する。
トレーニングや運動やリハビリテーションに利用されることが可能なシステムが提供される。当該システムは、ボールの投球、ゴルフクラブのスイング、手作業関連のタスクなどの複雑な機能的動作や、斜め固有受容性神経筋促進法（ＰＮＦ）パターンなどの多平面動作に対応することができる運動装置を備える。このようなシステムは、例えば、既に運動可能であるか又は随意制御が可能であるユーザが、従来の運動器具では実行できない複雑な機能的動作に関しての診断および／または評価および／またはリハビリテーションおよび／またはトレーニングを要望しているスポーツリハビリテーション環境又はトレーニング環境等での使用に有利である。しかも、本発明のシステムは、高速での複雑な動作の実行を可能にするだけでなく、例えば運動の一つ一つの反復中において前記装置の抵抗を動的に調節し、その動作の正確なリアルタイムの身体評価データを提供する等、リアルタイムで対処するようにも構成されている。
【００１９】
従来の運動環境やリハビリテーション環境では、典型的に、動作を特定の一種類の動作に、および／または特定の一つもしくは二つの平面に、および／または特定の一つの抵抗方向に、および／または特定の一種類の筋肉もしくは筋群に制限する運動装置が設けられている。このような装置は、実生活の活動にほぼ結び付かない。そのため、複雑なスポーツトレーニング／リハビリテーションでのこのような装置の有用性は限られている。しかも、このような装置が加える抵抗は、決まった方向から生じるものであり、当該方向は、実践される動きやトレーニング目標、運動目標及びリハビリテーション目標との関連性が低いものであり得るため、このような装置を用いて収集されたデータはどれも、例えばパワーのようなパフォーマンス尺度等に関してユーザを評価するうえであまり役に立たない。
【００２０】
本発明のシステムは、複数の自由度および動的な抵抗を提供することが可能な運動装置を備えることができる。これにより、現実的かつ複雑な動作が実行及び評価されることが可能となる。運動装装置は、複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動作に抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ジョイント又は前記ユーザインターフェース部材での動作を検出することが可能なセンサを含んでもよい。運動装置の一例については、参照によって全教示内容を本明細書に取り入れた米国特許第5,755,645号に詳細に記載されている。
【００２１】
図１及び図２を参照する。運動装置１０は、手首ジョイント７により筒状のアーム部材１８の遠位端部に連結された肢インターフェース８を含む。手首ジョイント７は、１、２又は３の回転自由度を有することができる。肢インターフェース８は、ユーザが自身の手で把持するハンドルのようなユーザインターフェース部材を有する。手首ジョイント７は、ユーザの手が装置１０に対して略任意の位置に楽に向けられるようにジンバル支持されたものであってもよい。アーム部材１８は、肩部材１６に連結されており、かつ、当該肩部材１６に対して直線スライドジョイント４４に沿ってスライドする。肩部材１６は、回転ショルダージョイント４６により、タレット１４に回動可能に連結されている。回転ショルダージョイント４６は、アーム部材１８及び肩部材１６が地面に対して上下に回動することを可能にする。タレット１４は、回転ウエストジョイント４８により、ベース１２に回転可能に連結されている。当該回転ウエストジョイント４８は、アーム部材１８、肩部材１６及びタレット１４が地面に対して左右方向に（水平方向に）傾動されることを可能にする。ベース１２は、運動装置１０をユーザが使用するのに適した高さに上げるスタンド８８によって支持されている。
【００２２】
回転ショルダージョイント４６の（矢印１０３が示す）回動運動は、当該回転ショルダージョイント４６に第１の変速部によって連結されたブレーキ（制動部）Ｂ１により、制御自在な抵抗を受ける。回転ウエストジョイント４８の（矢印１０１が示す）回転運動は、当該回転ウエストジョイント４８へと第２の変速部によって連結されたブレーキＢ２により、制御自在な抵抗を受ける。肩部材１６に対してのアーム部材１８のスライドジョイント４４に沿った（矢印１０５が示す）直線運動は、当該アーム部材１８に第３の変速部によって連結されたブレーキＢ３により、制御自在な抵抗を受ける。ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、最大トルクが１７Ｎ・Ｍである磁性体粒子ブレーキとされてもよく、変形例として、例えば誘導ブレーキ、ディスクブレーキ、ドラムブレーキ、油圧ブレーキ、空気ブレーキ、ロータリアクチュエータや、モータ、ステッパーモータなどの制動又は抵抗などのための機構又は装置等を含む、動作を妨げるどのような機構又は装置とされてもよい。前記変速部は、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３に伝達されるトルク量を減少させることができる。前記変速部は、低摩擦でガタ零（ゼロバックラッシュ）のケーブル駆動変速部とされてもよいが、変形例として、歯車列、又はベルトドライブなどの変速部が用いられてもよい。ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３により加えられる抵抗量は、通信ライン１１１によりブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３と通信するコンピュータ１１０によって制御される。
【００２３】
使用中、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３により加えられる抵抗量は、ジョイント４４，４６，４８が動く速度又は位置によって少なくとも部分的に決められることができる。一実施形態では、ジョイント４４，４６，４８の動作が速ければ速いほど、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３が加える抵抗が大きくなる。これは、粘性減衰として知られており、装置１０により加えられることが可能な抵抗の種類の一例である。各ジョイント４４，４６，４８には、等しい抵抗量が加えられることもあれば、異なる抵抗量が加えられることもある。一連のセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３が、ジョイント４４，４６，４８が動く速度を、それぞれのブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のブレーキ軸の回転変位を検出することによって間接的に検出する。これに代えて、あるいは、これに加えて、肢インターフェース８に設置されたセンサＳ４が、当該肢インターフェース８の直線加速度及び角速度を検出することにより、空間内での当該肢インターフェース８の位置を求めてもよい。上記の構成に代えて、あるいは、上記の構成に加えて、一連のカメラとコンピュータビジョンソフトウェアとからなるモーションキャプチャシステムが、前記ユーザインターフェース部材の位置、速度及び加速度を算出してもよい。そして、このデータが、センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４からの測定値に代えて又は当該測定値に加えてコンピュータ１１０に送信されることができる。コンピュータ１１０はこの情報を用いて、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３が加えるべき適切な抵抗量を決めた後、当該ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３の抵抗を適宜制御する。センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、光学式エンコーダとされてもよいが、変形例として、ポテンショメータ、レゾルバ、加速度計、ジャイロスコープ、慣性計測装置（ＩＭＵ）、モーションキャプチャシステム、コンピュータビジョンシステム、又はこれらの組合せなどのセンサとされてもよい。
【００２４】
使用時には、肢インターフェース８を把持したユーザが、三次元抵抗場９０内の任意の箇所に当該肢インターフェース８を、球形状を構成する矢印Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３が示す方向で動かすことにより、十分に機能的動作を実行することができる。運動装置１０は制動される３の自由度しか有していないが、ユーザは６の動作自由度で運動することが可能である。肢インターフェース８に変更を施すことで、ユーザは実質上あらゆる機能的動作を行うことができる。機能的動作は、日常生活の活動、一般的な運動動作（例えば、バイセップカール等）、作業シミュレーション動作、特定の目的に応じた動作（例えば、漕ぎ動作、水泳、投球、野球の打球動作、テニスの打球動作等）を含む、あらゆる動きパターンであってもよい。
【００２５】
コンピュータ１１０は、相異なる抵抗の別個の区域を含む抵抗場９０を提供するようにプログラムされることができる。このようにしてユーザは、所望の場所に抵抗を提供する運動空間を制御することができる。例えば図１では、区分線１００が抵抗場９０を２つの抵抗区分９８，１０２に区分する。抵抗区分９８は、抵抗区分１０２とは異なる抵抗量を加える。このような配置構成は、例えば水泳動作や漕ぎ動作を行う際の水位線をシミュレーションするのに用いられることができる。図２を参照すると、抵抗区分の他の構成の一例として、抵抗場９０が３つの異なる抵抗区分９４，９２，９６に区分されている。好適な他の実施形態では、抵抗区分が、ユーザを所望の動作に従って案内するのを補助したり、ユーザが例えば投げ動作等の所望の動作を完了、忠実に実施する、順守する又は安全に行うのを確実にしたりするのに用いられることができる。このような場合、一つの抵抗区分が、投げ動作の経路に形成されて且つ周囲の抵抗区分よりも低い抵抗に設定されることにより、ユーザを所望の動作に従って受動的に（パッシブに）案内するのを補助する。必要に応じて、水の中での、泥の中での、風の中での、振動下での、または他の自然及び人工の要素や条件での動作のシミュレーションを含む（ただし、これらに限定されない）、実在する条件をシミュレーションするのに、複数の抵抗区分が用いられてもよい。
【００２６】
上記の装置や米国特許第5,755,645号に記載された装置などの運動装置は、ユーザの身体の一部に伝わる動作が、当該ユーザ側の自発的な労力によって発生するという点で、受動的であり得る。変形例として、運動装置は、動作を加える又はユーザの動作を補助するためにモータなどの追加の構成要素を含むものとされてもよい。一部の実施形態は、制動機能とモータ機能との両方を具備することにより、受動的な特徴と能動的な特徴との両方を提供するものとされることができる。
【００２７】
運動装置は、さらなるハードウェア構造を含むものとされてもよい。例えば、装置は、当該装置の非使用時の小寸法化や保管面積減少を実現するように伸縮アーム（図２３（ａ）及び図２３（ｂ））を備えるものであってもよい。前記ユーザインターフェース部材（例えば、肢インターフェース８等）は、把持強度、心拍数、張力、汗または他の生体測定値を追跡するセンサを有してもよい。また、前記ユーザインターフェース部材は、変更可能なものとされてもよい。例えば、ユーザの支持を行ったりユーザの特定の関節をロックしたりするために、ハンドルを前腕装具に換えること、ハンドルに前腕装具を追加すること等が可能である。また、ユーザの体重やバランスを測ることが可能なフロアマットが含められることも可能である。フロアマットは、運動時にユーザが足を正確に位置決めするのを確実にするための位置マークを提供することができる。他のハードウェア構造（例えば、仮想現実メガネ、フォースプレート、身体全体の又は部分的なボディスーツやアタッチメント、体幹又は下肢に特化したアタッチメント、装着可能なフィットネストラッカーやヘルストラッカー、モーションカメラ等）も、装置１０に含められたり装置１０と共に使用されたりすることができる。
【００２８】
［軌道の決定］
前述したように、トレーニングやリハビリテーションで使用される運動装置の大半は、決まった軌道に沿った動作しかできない。米国特許第5,755,645号に記載された運動装置では、ユーザが実行すべき動作の軌道が予めプログラムされている。本発明の実施形態では、軌道が予めプログラムされていたり最初から制限されていたりせずに、運動装置のユーザによって規定されることが可能である。これにより、より現実的な三次元動作が可能となり、かつ、各ユーザの自然かつ個性的な動作に対応することができる。つまり、ユーザが規定した又はユーザがカスタマイズした軌道により、ユーザの機能的パフォーマンスと当該ユーザの筋強度との関係に関してより有意義なデータを得ることができる。瞬発力（例えば、短い時間で又は総動作距離における僅かな割合で最大のパワー量を達成するためのユーザの能力等）、動作の質、動作のコントロール、強度、持久力、疲労などの各種パフォーマンス測定値に関するデータについても、ユーザがカスタマイズした軌道上で当該ユーザがパフォーマンスを行うことで、より有意義なものとなるこができる。
【００２９】
図２６に、軌道を決定して後続動作を追跡する一例を示す。方法１１００において、ユーザは、前記運動装置の前記ユーザインターフェース部材を用いてゴルフクラブのスイング、投球などの動作の初期練習反復を実行するように指示されることができる。（ステップ１１０１）。図３１に、ユーザに運動を開始するように指示するユーザインターフェースの一例を示す。実践される動きは、ユーザにより又はトレーナーもしくは療法士により決められる動きであってもよい。あるいは、その動作は、指示された運動計画、ゲームまたは競争の一部となる動きであってもよい。図３０に、ユーザに例えば投げ動作等を実行するように指示するユーザインターフェースの一例を示す。また、フィジカルトレーナー、療法士又は他の監督者が、所望の動きをユーザが実践するのを補助するように指示されることができる。このような監督者は、例えば、ユーザのバイオメカニクス、フォーム、動作の制限、能力、他の特性等を監視する補助（又は支援）を行うことができる。場合によっては、ユーザ又は監督者に対して、特定のユーザ用の又は特定の動作についての制限区域（例えば、前記ユーザインターフェース部材が移動すべきでないとされる区域又はその近傍等）を指定するように指示が与えられることができる。この情報は、指定された当該区域にユーザが後続の反復において進入しないように前記装置の動きを制限するのに用いられることができる。プロセッサは、前記装置の前記センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにおける前記リンク及びジョイントの位置データを受け取るように構成されることができる。（ステップ１１０３）。この初期動きの完了は、ユーザが前記ユーザインターフェース部材をある期間動かさないことにより、ユーザが前記プロセッサのインターフェースを介して又は前記ユーザインターフェース部材を用いて選択肢を手動で選択することにより、音声コマンドを入力することにより、またはこれらの任意の組合せによって伝えることができる。図２９に、軌道を表示するとともにユーザに動作の完了時に定位置を維持するように指示するユーザインターフェースの一例を示す。
【００３０】
次に、前記プロセッサは、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出することができる（ステップ１１０５）。動きのそれ以降の反復の比較対象とされる基準軌道が決定されることができる。（ステップ１１０７）。当該基準軌道は、ユーザによる前記装置の前記初期動きの軌道から直接的に決定されることができる。変形例として、前記システムによってユーザの前記初期動きが例えばゴルフのスイング等として識別されることができ、当該システムが基準軌道を軌道のライブラリに基づいて決定することができるか、かつ／あるいは、決定された軌道が前記初期動き時に実際に辿られた経路と同一にならないように前記初期動きの軌道を変更又はカスタマイズしたものに基づいて基準軌道を決定することができる。後者の構成は、例えばゴルフのスイングを練習したいユーザがゴルフのスイングを実行し、当該ゴルフのスイングが正確でなかったとそのユーザ自身又は監督者が判断した場合や、あるいは、その個人について検出された異常、その個人に関して過去に得られた情報（例えば、そのユーザのリハビリテーション段階、および／または腕の長さ、および／または柔軟性、および／または熟練レベル等）、過去に記録されたパフォーマンス尺度、またはこれらの任意の組合せに基づいて前記ゴルフのスイングが正確でなかったと装置が判断した場合に望ましいものとなることができる。前記システムは、ユーザの当初のゴルフスイングの経路を補正してなる基準軌道を決定するこができる。動作の後続の反復が完了したか否かを前記装置が自動的に判定することが可能となるように、前記基準軌道に基づいて終点領域が規定されることができる。（ステップ１１０９）。ユーザが後続の動きを実行する（ステップ１１１１）際にも、位置データは検出され続けて（ステップ１１１３）、反復軌道の位置座標が算出される（ステップ１１１５）。規定された前記終点領域および反復の前記位置座標に基づいて、当該反復の完了が判定されることができる。（ステップ１１１７）。
【００３１】
図３に、バイセップカールの基準軌道３００の一例を示す。プロセッサが、前記運動装置内のセンサから受け取った信号に基づいて、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出することができる。具体的に述べると、前記初期動きについての始点３０２と終点３０４とが記録される。当該運動の終点領域（終点空間）３０６が、終点３０４に少なくとも部分的に基づいて決定されることができる。前記初期動き又は練習反復の後、ユーザはその動きを繰り返すことによって運動を開始する。当該動きの後続の反復では、前記ユーザインターフェース部材が終点領域３０６に例えば点３０８等で進入することにより、その反復が完了したと見なされる。一部の場合（特に、複雑な動作が実行されている場合）には、ユーザが終点領域３０６に基準軌道３００外の位置から（例えば、点３１０等で）進入する可能性がある。このような場合も、その反復は完了したものと見なされる。
【００３２】
終点領域３０６は、二次元又は三次元で規定されることができる。例えば、一つの人体基準平面内で実行される運動についての終点領域３０６は、図３に示すバイセップカールの軌道のように二次元の円形状領域とされることができる。あるいは、野球のバットのスイング、野球の投球動作のシミュレーション（図４Ａ）などの運動についての終点領域３０６は、球形状、立方体形状などの三次元体積空間とされることができる。
【００３３】
前記終点領域のサイズは、前記軌道の全長の関数として、あるいは、前記軌道の一つ又は複数の軸における長さの関数として、または他のパラメータの関数として、前記プロセッサにより自動的に規定されることができる。例えば、軌道３００の長さが３０インチ（７６．２ｃｍ）であるとすると、終点領域３０６は直径６インチ（１５．２４ｃｍ）（すなわち、軌道３００の総距離の５分の１）の円形状領域として規定されることができる。軌道の総距離に対する終点領域の相対面積又は相対体積は、ユーザおよび／または実行対象の運動および／または前記基準軌道に関連するパフォーマンス尺度（例えば、ユーザの平均速度等）によって変化してもよい。例えば、典型的に高速で実行される動き（例えば、投球等）の終点領域は大きく設定されてもよく、これにより、低速の運動（例えば、バイセップカールの実行等）のときよりも融通良く動きの後続の反復を完了させることができるようになる。また、終点領域の相対面積又は相対体積は、ユーザの設定又は指定モードによって少なくとも部分的に決まるものとされてもよい。例えば、高精度モードでは小さい終点領域とされることができ、スポーツモードでは大きい終点領域とされることができる。前記ユーザインターフェース部材が前記終点領域に進入することで（場合によっては、前記ユーザインターフェース部材が前記終点領域に進入して且つ当該ユーザインターフェース部材の動きがある期間停止させられることで）、反復が完了したと見なされることができる。
【００３４】
図４Ａに、三次元の基準軌道４００の一例を示す。軌道４００は、ユーザが運動装置を用いて、投球に相当する動作を実行する場合に相当する。その軌道の始点４０２と終点４０４とが描かれている。終点領域４０６に加えて、始点領域４１２がさらに規定されることができる。始点領域および終点領域を決めることにより、ユーザを決まった軌道に制限しなくても、前記システムは練習反復の開始と完了とを識別することが可能となり得る。
【００３５】
［位置データおよびパフォーマンス測定］
ユーザが空間内で装置を動かすと、前記装置の前記ブレーキ軸上の光学式エンコーダが、位置の変化に対応した電気パルスを計数することができる。例えば、図１及び図２の装置１０に関して述べると、Ｂ１、Ｂ２及びＢ３のそれぞれの光学式エンコーダが、前記装置の各段の回転の一部に相当する信号を提供することができる。具体的に述べると、Ｂ１に設置されたセンサＳ１は、回転ショルダージョイント４６（「腰段」と称される）での肩部材１６の（矢印１０３が示す）回動運動を検出できる。Ｂ２に設置されたセンサＳ２は、回転ウエストジョイント４８（「基段」と称される）でのタレット１４の（矢印１０１が示す）回転運動を検出できる。ブレーキ軸５０及びＢ３に回転可能に設けられたセンサＳ３は、肩部材１６に対してのアーム部材１８のスライドジョイント４４（「直線段」と称される）に沿った（矢印１０５が示す）直線運動を検出できる。装置１０の各部材又はリンクの動きの検出は、直接的であっても間接的であってもよい。例えばセンサＳ３に関して図２を参照しながら述べると、当該センサＳ３は、接続されたプーリやケーブルにより回転されるブレーキ軸５０の回転変位を検出することによってアーム部材１８の直線運動を間接的に検出できる。前記センサをこのように構成することにより、回転（例えば、ブレーキ軸５０の回転等）が時計回りであるか反時計回りであるかなどの方向についても判定が可能となる。センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３は、位置および／または速度および／または加速度のフィードバックを提供可能なものであれば、例えば光学式エンコーダ、レゾルバ、磁気式エンコーダ、ホール効果エンコーダ等のどのようなセンサであってもよい。
【００３６】
各ブレーキ軸の一回転当たりのパルス数は分かっている（例えば、一回転あたり５００パルス等）。よって、３つのセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれについて、所与のパルスにつき進むラジアン数（例えば、２π／５００等）が、図７に示すように算出されることができる。さらに、測定値と測定値との間の時間も分かっている。したがって、各ブレーキ軸の角速度が求められることもできる。各ブレーキ軸での移動ラジアン及び角速度についての計算は、組込みマイクロコントローラ（図１７及び図１８）で実行されることができる。
【００３７】
各軸に沿った変速比も分かっているので、前記基段及び腰段の角度方向距離及び角速度、ならびに前記直線段の直線距離及び直線速度が算出されることができる。例えば、前記基段の一回転は、歯車機構を介しての前記Ｂ２のブレーキ軸の特定の回転回数（例えば、４０回等）に相当し得る。この情報から、三次元空間内での前記ユーザインターフェース部材の位置が求められることができる。
【００３８】
一手法として、装置１０が球形状運動空間を提供していると見なすことで、軌道に沿った任意の点での前記ユーザインターフェース部材の位置Ｐが、例えば、（アーム部材１８の直線運動に対応する）径方向距離ｒと（ショルダージョイント４６の角度方向動作に対応する）極角θと（ウエストジョイント４８の角度方向動作に対応する）方位角φとによって図５Ａに示すように定められることができる。このような位置Ｐ（ｒ，θ，φ）は、下記の式により、直交座標系におけるＰ（ｘ，ｙ，ｚ）として再記述されることが可能である。
【００３９】
【数１】
2019520165.tif 000002
【００４０】
他の手法として、Denavit-Hartenbergパラメータ（ＤＨパラメータ）を用いて装置１０の運動力学モデルを構築することで、前記ユーザインターフェース部材（エンドエフェクタとも称される）の位置Ｐが、順運動学計算（順方向キネマティクス）に基づいて算出されることが可能である。運動力学式の時間微分を求めることにより、装置１０のヤコビアンが得られて、各位置Ｐでの前記ユーザインターフェース部材の速度が記録されることができる。これに代えて、あるいは、これに加えて、前記運動力学式の二次時間微分を求めることにより、各位置Ｐでの前記ユーザインターフェース部材の加速度が得られる。
【００４１】
さらなる他の手法として、前記ユーザインターフェース部材に設置された例えば慣性計測装置、関連技術等のセンサＳ４により測定された、当該ユーザインターフェース部材の直線加速度から、位置データＰ（ｘ，ｙ，ｚ）が導き出される。固定座標系に変換される際には、直線加速度データが２回積分されることで、前記ユーザインターフェース部材の変位が得られる。当該ユーザインターフェース部材が所定の点から開始するのであれば、当該ユーザインターフェース部材の絶対位置が追跡されることが可能となる。また、前記ユーザインターフェース部材における２つ以上の慣性計測装置からのデータがカルマンフィルタなどの手法を用いて合成されることで、前記システムの精度を向上させることも可能である。
【００４２】
軌道上での前記ユーザインターフェース部材の位置および／または速度および／または加速度の値の計算は、ホストＰＣ（図１７及び図１８）のうちのカスタマイズされたノードで実行されることができる。（同様のフレームワークを提供するオープンソースプラットフォーム又はクローズドソースプラットフォームの使用も含む）。
【００４３】
このように、バイセップカール（図３）、投球（図４Ａ）などのユーザが作り出す動きの記録は、当該ユーザの軌道に沿った複数の点での位置、速度及び加速度のデータを含むことができる。また、前記システムは、速度以外にも、その軌道に沿った複数の位置座標での位置および／または速度から導き出された他のパフォーマンス尺度も記録することができる。一例として、図４Ｂに、位置の関数としてのパワーを描いた、軌道４００のグラフ４２０を示す。グラフ４２０は、投球動作の３回の反復で収集されたデータを含むものであり、前記軌道上でのパワーの相対量がグレイスケールで描かれている。グラフ４２０の区域４２２から見て取れるように、ユーザのパワーは、その投球動作の上側円弧部分で最大となっている（これは、この区域の色が濃いことにより反映されている）。図４Ｃに、３回の反復におけるパワーの経時的変化と当該３回の反復にわたる平均パワーとを反映したグラフを示す。
【００４４】
図５Ｂに示すように、軌道に沿った各位置Ｐでのパフォーマンス尺度が得られることができ、前記システムのユーザに提示されることができる。具体的に述べると、記録対象の各位置（例えば、Ｐ１、Ｐ２等）での速度及び加速度が得られることができる。さらに、前記ブレーキの抵抗値が分かっていることから、ユーザが経験する総抵抗が各位置Ｐ１，Ｐ２等でのパワーと共に求められることが可能であり得る。パフォーマンス尺度は、記録対象となる約２ｍｍ間隔の各点で得られることができ、これにより、記録対象の軌道にわたって高い分解能のデータを提供することができる。
【００４５】
図５Ｂに示すように、前記システムのユーザは、運動の（例えば、軌道Ｔ１〜Ｔ４等に相当する）複数の反復を確認して、それぞれの当該軌道に沿った任意の点でのパフォーマンス尺度を得ることが可能とされる。また、図６に示すように各運動セッションでの平均パワーが得られて、これらを経時的に比較することも可能である。
【００４６】
図８及び図９に、ユーザに表示されることができるパフォーマンス尺度のような情報の例を示す。具体的に述べると、図８に示すように、空間内での自分の位置、反復及び運動セットの実行回数、ならびに現在の抵抗レベル、パワー、速度及び燃焼カロリーを表示したグラフが、ユーザに対して提示されることができる。この情報は、運動セットの実行中にリアルタイムでユーザに提示されることができる。また、ユーザは、図９に示すように、複数の運動セットにわたるパワーの比較が総燃焼カロリー、ピーク速度及びピークパワーと共に表される履歴データを閲覧することが可能である。図３２に、例えば瞬発力等のパフォーマンス尺度を表示するユーザインターフェースの一例を示す。
【００４７】
［ロックされた軌道］
装置１０などの運動装置は、ユーザを過度に制限しないようにしながら当該ユーザに一定の動きを促す案内が行われるように、様々な種類の抵抗を提供する構成とされることができる。一手法として、ロックされた軌道をユーザに対して構築するように抵抗が提供される。また、抵抗が、より安全な又はより快適なトレーニング環境を提供するように、ユーザの動作のパフォーマンスパラメータ（例えば、位置、速度、加速度等）に少なくとも部分的に基づくことができる。
【００４８】
ユーザを特定の空間又は動きに制限して、当該ユーザが前記ユーザインターフェース部材を所望の軌道外に動かせることができないようにするのが望ましい場合がある。従来の運動装置では、ユーザが所望の空間又は軌道から逸脱できないようにするための力場が、典型的に、（例えば、モータ等により）能動的な力を用いて印加される。抵抗を加えるのにモータが用いられない受動的な運動装置では、高い抵抗を適用することによって力場を形成すると、前記軌道から逸脱した際にユーザが高い抵抗場内で「動かなくさせられる（つっかえる）」状態になって不快な感覚を生んでもよい。特に高速動き時において、この作用はユーザにとって極めて気になり且つ邪魔になり得る。例えばゴルフのスイングでは、ユーザが前記ユーザインターフェース部材を高い抵抗力場内に突っ込むことになり得て、当該高い抵抗力場が動きの円滑性を妨げて、ユーザが前記所望の軌道に戻すことによって動作を修正するのを困難にする。
【００４９】
一実施形態において、運動装置はロックされた軌道を、ユーザの動きを妨げる力場を用いずに提供するようにプログラムされることができる。逸脱した動きを上記の不快な「動かなくさせられた（つっかえた）」感覚を生むことなく制御するために、運動システムは、前記運動装置の前記３つのジョイントのうちの１つを切り離すように構成されることができる。これにより、ユーザは、一平面又は二平面の動きを実行することが可能な状態になる。
【００５０】
具体的に述べると、動作が、図１０に示す３つの人体基準平面のうちの一つに制限されることができる。矢状面は、地面と直交し、人体を左右部分に分割する。動きを矢状面（例えば、人体の正中線を通過する正中矢状面、正中矢状面の右側又は左側と平行に延在する傍矢状面等）に制限するには、装置１０の前記基段がロックされる一方で、当該装置１０の前記腰段及び直線段の動きは可能にされる。言い換えれば、Ｂ２の抵抗レベルを高く設定することにより、ユーザが装置１０を矢印１０１（図１及び図２）に沿って回転させることができないようにしつつ、矢印１０３および矢印１０５に沿っては当該装置を動かせるようにできる。矢状面動きの一例は、上下と前後（内外）の動きを必要とするが左右の動きは必要としないバイセップカールである。
【００５１】
冠状面は、地面と直交し、人体を背側部分と腹側部分とに分割する。装置１０の前記直線段をロックする一方で前記基段及び腰段の動きは可能とすることにより、当該装置１０がユーザを冠状面動作に制限する。例えば、アームリフトは上下と左右の動きは必要とするが、前後の動きは必要としない。つまり、Ｂ３の抵抗レベルを高く設定することにより、ユーザが装置１０を矢印１０５に沿ってスライドさせることができないようにしつつ、矢印１０１および矢印１０３に沿っては当該装置を動かせるようにできる。
【００５２】
横断面は、地面と平行であり、人体を頭側部分と尾側部分とに分割する。装置１０の前記腰段をロックする一方で前記基段及び直線段の動きは可能とすることにより、当該装置１０がユーザを横断面動きに制限する。例えば、外旋は前後と左右の動きは必要とするが、上下の動きは必要としない。Ｂ１の抵抗レベルを高く設定することにより、ユーザが装置１０を矢印１０３に沿って回動させることができないようにしつつ、矢印１０１および矢印１０５に沿っては当該装置を動かせるようにできる。
【００５３】
装置１０のうちの一つの段をロックすることにより、ユーザが力場の「動かなくさせられる（つっかえる）」抵抗を受けることなく、ユーザの動きを所与の人体基準平面に制限することができる。この特徴は、負傷を持つ（損傷を負っている）ユーザの場合にも有益である。負傷を持つユーザは、当該負傷（損傷）に悪影響を与えることがないように特定の動作範囲に制限されることができる。例えば、手術からの縫合糸が取れていないユーザは、当該縫合糸を傷付け得るかたちで当該ユーザに腕を伸ばさせるような動きの実践を制限されることができる。また、例えば、理学療法士やトレーナーは、この特徴を用いることで指定の人体平面におけるユーザの動き及びパフォーマンスを評価することができ、これにより、治療（処置）の優れた評価、分析及びパーソナライゼーションが可能となる。
【００５４】
前記ブレーキのうちの一つの抵抗レベルの設定を最大にすることで装置１０の前記機械段のうちの一つをロックすることが可能である。一方で、そのブレーキの抵抗レベルを、適応的に設定するのが望ましい場合もあり得る。具体的に述べると、空間制限に用いる抵抗レベルが、速度、パワー、加速度、又は仕事のような尺度などのユーザの動作特性に少なくとも部分的に基づくことができる。例えば、ユーザが高速で動きを実践している際に、突然の停止やブレーキのロックを受けると、痛みや負傷（損傷）を引き起こす可能性がある。前記ブレーキの抵抗レベルの設定を最大にして急激な停止を生じさせるのではなく、徐々に抵抗力を加えていけば、ユーザに速度を落とさせることが可能となる。
【００５５】
装置１０の一つの段をロックすることは、多平面動作を典型的に必要とするスポーツ動作や複雑な軌道に有用であり得る。例えば、回転動作を用いたゴルファーのトレーニングの場合には、装置１０の前記基段及び腰段をアクティブ（有効）にする一方で前記直線段についてはロックすることにより、冠状面内の軌道に制限することができる。ゴルフのスイングの動作により快適に合わせるために、装置１０は、調節された冠状面５０１を提供することができる。具体的に述べると、冠状面が、ユーザの頭部に対して後方に矢印５０３の方向に、かつ、当該ユーザの足部に対して前方に矢印５０５の方向に傾けられる。調節された冠状面５０１を提供するには、装置１０自体が傾斜、上昇、下降、又は移動させられるか、あるいは、アーム１８が肩部材１６に対して上方斜めに設定されてもよい。
【００５６】
装置１０の直線段の動きをロックすることにより、ゴルフのスイング時にユーザは、無関係な前後の動きを行えなくなる。よって、ロックされた軌道で練習することにより、無関係な動作による疲労を防ぐことができ、かつ、ターゲット筋肉のアイソレーションを向上させることができる。また、これにより、ユーザを負傷させがちな異常な動きパターンを防止することができる。
【００５７】
装置の一つ又は複数の段をロックすることで、ユーザが不快な「動かなくさせられる（つっかえる）」抵抗を受けることなく当該ユーザを一つ又は二つの平面の軌道に制限できるほか、例えばインビジブルハンド補助等により、複雑な三次元軌道上での動きに沿った案内も行うことができる。
【００５８】
［インビジブルハンド軌道制御］
トレーニングや運動や身体リハビリテーションでは、しばしば、個人を所望の軌道上の動作に沿って案内することが求められる。トレーニングやリハビリテーションの過程では、その個人が複雑な動きパターンを維持するのを補助するように又は運動の複数の反復による負担を軽減するように、ハンズオン（手を使った）補助がしばしば行われる。典型的に、理学療法士又はアスレティックトレーナーは、その個人が運動（例えば、バイセップカール、外旋等）又はスポーツ動作（例えば、ゴルフのスイング等）を行っている傍に立ち、当該個人が安全な動作範囲内に留まるのを及び／又は適切なフォームを維持するのを確実にするためにハンズオン補助を行う。そのため、その個人のトレーニング又はリカバリーは、療法士又はトレーナーの能力に少なくとも部分的に左右される。しばしば、ハンズオン補助は、精度、十分なコントロール、安定性または安全性に欠ける場合がある複雑な軌道にわたってユーザに一貫した且つ安全な補助を行うことが可能なロボット（ロボティクス）が必要とされている。
【００５９】
既存のリハビリテーションロボットは、急性の損傷を患っていて（例えば、脳卒中患者等）基礎的な運動スキルを再獲得又は再学習する必要がある患者の治療を対象としている。しかし、アスリートやジム利用者やスポーツ−リハビリテーション患者は一般的に十分な運動スキルを有しており、複雑な動作に関してのトレーニングを要望している。基礎的な運動スキルに関しての患者のリハビリテーションを対象としたロボットは、典型的に十分な動作範囲を許容せず、かつ／あるいは、高速で複雑な動作を実行するのに使用されることができず、かつ／あるいは、ユーザについての有意義なデータを捕捉及び提供しないので、アスレティックトレーニングやスポーツリハビリテーションでの使用には不十分である。
【００６０】
一実施形態では、運動装置が、「インビジブルハンド」補助とも称される受動的な補助を行うようにプログラムされることができる。インビジブルハンド補助は、空間内でのユーザの一意的な速度及び位置に反応することができ、自由形式の抵抗に比べてより制御された動きを軌道にわたって提供するように用いられることができる。インビジブルハンド補助は、ユーザを特定の軌道に制限する（従来の運動器具及びアイソレート型動きの運動器具の両方で頻繁に見受けられる）ものとは違い、強制することなく（プッシュすることなく且つモータを用いることなくユーザの軌道に影響を及ぼすことができる。これにより、ユーザ側の動作をより自然に且つ円滑に行わせることができ、かつ、ユーザは、逸脱したり、間違ったり、及び動作を妨げることなく自力で修正したりすることができる。
【００６１】
前述したように、力場を印加した場合、振り当てられた軌道から逸脱した際に、ユーザにとって不快な「動かなくさせられた（つっかえた）」感覚を与える可能性がある。図１１（ａ）に、所望の軌道６０３を取り囲む力場６００の一例を示す。典型的に、力場６００は、図示のとおり修正力が軌道６０３と直交する方向に（例えば、修正力ベクトル６０５ａ，６０５ｂ等で）加わるように確立される。ユーザが軌道６０３上において点６０７で逸脱した場合、当該ユーザは力ベクトル６０５ａからの「動かなくさせられる（つっかえる）」抵抗を受け、当該抵抗がユーザの動作を妨げる。
【００６２】
運動装置は、前記所望の軌道と直交する方向に抵抗力を加えるのではなく、当該軌道に沿って且つ前記力場に向かって傾かせて修正力を適用することによってインビジブルハンド補助を行うようにプログラムされることができる。例えば、図１１（ｂ）に、所望の軌道６０３’における力場６０３’を示す。ユーザが軌道６０３’から点６０９で逸脱すると、修正力ベクトル６１１で表される修正力が付与されることができる。具体的に述べると、インビジブルハンド補助は、ユーザが所望の軌道６０３’に戻るように当該ユーザの速度ベクトルの向きを変えようとする。修正力ベクトル６１１は、軌道６０３’に正に向いているのではなく、むしろ、前記軌道から離れた点に、ユーザの速度および前記所望の軌道に対するユーザの位置（場合によっては、さらに、パワーなどの任意の他の関連尺度）に依存する角度で向いている。インビジブルハンド補助は、動きを妨げるのではなく動きに影響を及ぼすように、より繊細で且つユーザの動きをより考慮した修正力を提供する。
【００６３】
ユーザが運動の初期練習反復を実行すると、前記運動システムは動作パターン（例えば、ゴルフのスイング等）を識別できる。次に、前記装置が、前記所望の軌道の周囲に力場を設定し、任意で、さらに、当該軌道の視覚的表現をユーザに対して表示できる。ユーザがその動作の反復を実行する際には、当該ユーザが前記所望の軌道から逸脱すると、インビジブルハンド補助が行われることができる。これにより、ユーザは、所望の経路を維持するためにフォームおよび／または手の位置および／または他の支配因子（コントローリングファクタ）を修正することができる。
【００６４】
図１２（ａ）〜（ｄ）に、インビジブルハンド補助の一例を示す。図１２（ａ）には、軌道７００が、速度ベクトルＶで表されるユーザの正確な動きと共に描かれている。速度ベクトルＶは、球成分V_Phi及び球成分V_thetaを含む。速度ベクトルＶは、ユーザが軌道７００を適切に辿っている（ことを示唆している。図１２（ａ）とは対照的に図１２（ｂ）では、ユーザ側の不正確な動きが速度ベクトルＶ’により表されている。速度ベクトルＶ’は、成分V'_Phi及び成分V'_thetaを含む。図示のように、ユーザは自身を軌道７００から逸脱させる方向に動こうとしている。具体的に述べると、V'_Phiの量が増えてV'_thetaの量が減っていることから表されるように、ユーザの角度方向動作が方位角φの方向に過度に傾いている。
【００６５】
前記運動装置の制御部は、速度Ｖ’の検出に応答して、比例−微分コントローラなどのコントローラを用いてユーザの速度ベクトルの向きを変えようと試みることができる。当該コントローラは、前記速度ベクトルに付与された比例係数に基づいて、不正確な動きに部分的に抗するブレーキ値を適用することができる。具体的に述べると、ブレーキ力が、図１２（ｃ）に示すようにユーザのV'_Phi動きに対して直接抗するように適用されることができる。方位角φの方向の抵抗が増加することにより、ユーザは極角θの方向により多く動くように促される。このように、ブレーキ力がユーザに対して、速度Ｖに修正して軌道７００に留まるように促す。
【００６６】
ユーザが軌道７００から逸れてしまった場合には、図１２（ｄ）に示すように、位置の修正を行うためのブレーキ力が適用されることができる。具体的に述べると、ユーザの不正確な速度Ｖ’が、ユーザを軌道７００にと戻すための速度Ｖに修正されることができる。
【００６７】
つまり、インビジブルハンド補助は、速度成分の大きい軸に沿って制動を加える（場合によっては、これによりユーザに速度を落とさせる）ことによってユーザの速度ベクトルの向きを変えることができる。このような応答性抵抗は、前記所望の軌道に対するユーザの位置だけでなく当該ユーザの速度によっても動的に変化し得る。また、インビジブルハンド補助は、加速度などの高次の尺度に基づく（例えば、ユーザの加速度ベクトルの成分に付与された比例係数を用いる）ことも可能である。前記応答性抵抗は、ユーザが修正を感じたり又は修正に気付いたりしないように、ユーザの軌道に対して穏やかに影響を及ぼすことができる。インビジブルハンド補助は、さらに、ゴルフクラブのスイングなどの高速動作に関しても有益である。軌道からのユーザの逸脱に真っ向から抗する、図１１（ａ）に示すような修正力の適用は、ユーザの妨げになり、ユーザの負傷（損傷）を引き起こす可能性がある。
【００６８】
ユーザが所望の軌道から逸れてしまった場合には、ユーザの速度ベクトルの向きを変える以外にも、任意で、当該ユーザの向きを前記所望の軌道に又は所望の終点に戻すような追加の修正力が適用されることができる。また、任意で、振動などの触覚的な合図または聴覚的な合図が、前記所望の軌道からユーザが逸脱したことを当該ユーザに知らせるように追加で提供されることができる。
【００６９】
インビジブルハンド補助は、予測的なものであってもよい。具体的に述べると、前記ユーザインターフェース部材の位置と速度とが分かっているので、前記装置はユーザの今後の位置を予測することが可能となり得る。これにより、前記装置は、ユーザが所望の軌道から逸脱しそうであることを検出でき、かつ、それに応じて前記ブレーキの抵抗値を（場合によっては、ユーザが前記軌道から実際に逸脱する前に）調節できる。
【００７０】
インビジブルハンド補助は、さらに、前記初期練習反復からの情報を利用することができる。例えば、ゴルフのスイングの練習反復からの例えば前記基準軌道に沿った複数の点でのパワーなどのパフォーマンスデータが、その動きの後続の反復において抵抗を動的に調節するときの前記装置のベンチマーク又はベースラインであってもよい。ユーザの速度が特定の位置において落ちることが前記練習反復から判明している場合、前記装置は後続の反復においても同じ又は同様の座標点でユーザの速度が減少するものと認識できる。単純にこれらの座標点でのユーザの速度ベクトルだけに注目していると、ユーザが前記所望の軌道から外れようとしているのではないかとも考えられ得る。しかし、前記ベンチマークのデータからユーザが単に速度を落としているだけであることが分かっていれば、修正抵抗は必要でないと考えられるので、前記装置は当該修正抵抗を適用しないようにプログラムされることができる。
【００７１】
適用される抵抗を動きの後続の反復においてトレーニング目的で増加させる場合には、前記装置が、その適用された抵抗の結果としてユーザの軌道が変化する可能性があることをさらに考慮することができる。これらの後続の反復では、正確な軌道を維持するために、その適用される抵抗を考慮に入れて補正抵抗が生成されることができる。
【００７２】
インビジブルハンド補助は、ユーザに対して複雑な三次元軌道上での案内を、当該ユーザが不快な「動かなくさせられる（つっかえる）」抵抗を受けることなく行うことができるほか、ロック軌道制御に加えての又はロック軌道制御に代えての一平面動き又は二平面動きにおいても適用されることができる。平面動きまたはロックされる平面は、装置１０のｘ平面やｙ平面やｚ平面に対して傾いていてもよい。
【００７３】
［共線的抵抗］
【００７４】
抵抗は、空間内でのユーザの位置および／または空間内で当該ユーザがどの方向に動いているのかおよび／または空間内で当該ユーザがどのような速度レベルで動いているのかにかかわらず当該ユーザ側からみて総抵抗が常に一定となるように、装置１０のブレーキにより加えられることが可能である。共線的抵抗を用いることで、ユーザの移動方向に真っ向から抗する力を、当該ユーザは感じることになる。
【００７５】
共線的抵抗は、円滑な抵抗の感覚をユーザに与えるだけでなく、ユーザ側の筋肉効率の向上にも繋がり得る。ウェイト付きケーブル／プーリシステムの一例の図１３（ａ）に描かれているように、動作の経路に抗する抵抗とユーザの動作の速度ベクトルとの間にはズレ（オフセット）が生じる。このズレは、ユーザの負担及び効率の低下を招き得る。
【００７６】
図１３（ｂ）に、運動装置１０の一例を用いた共線的抵抗を示す。当該抵抗は、図１３（ｂ）に示すように動作の経路に対して当該経路に沿った全ての点において真っ向から抗するものとなり、ユーザが受ける抵抗と当該ユーザの速度を表すベクトルとの間にズレが生じない。この結果としてユーザが得る感覚は、液体（流体）の中を進むことに似ている。
【００７７】
ユーザの動作の経路に真っ向から抗する抵抗を加えることにより、筋肉効率の向上が達成されることができる。図１４Ａ及び図１４Ｂに、バイセップカール軌道に沿った様々な箇所での筋肉効率の一例を示す。図１４Ａは、ダンベル、ケーブル又はバンドを用いて行われるバイセップカールを表し、図１４Ｂは、共線的抵抗を加えるように構成された運動装置を用いて行われるバイセップカールを表す。図１４Ａに示すように、フリーウェイトやバンドを用いた場合、前記軌道に沿った一点でしか筋肉負担及び効率の最適化が得られない。ダンベルカールでは、動作の経路に抵抗（すなわち、重力により生じる抵抗）が真っ向から抗するときにこのような点が発生する（当該点は、その持上げ動作の約半分の地点で発生する）。対照的に、共線的抵抗は、図１４Ｂに示すように動作の経路に対して当該経路に沿った全ての点で真っ向から抗するものとなり、当該経路に沿った全ての点において筋肉負担及び効率の最適化をもたらす。図１５Ａ及び図１５Ｂに、図１４Ａ及び図１４Ｂで描いたバイセップカールにおける筋肉負担／効率対位置の関係を示す。図１５Ａに示すように、その動作中の筋肉負担／効率はユーザの位置によって変化し、当該軌道の多くにおいてユーザは１００％に満たない効率で運動を行う。対照的に、共線的抵抗を用いた場合には、図１５Ｂに示すように軌道全体にわたって１００％の効率が達成されることができる。本発明のシステムを用いた共線的抵抗によるトレーニングは、ユーザが肩、膝などの複雑な関節部周囲において疲労に強い筋群をより多く形成するのを支援することができる。
【００７８】
軌道に沿って共線的抵抗を提供するために、ユーザの速度ベクトルの成分が求められてもよく、各成分方向に沿って適切なブレーキ力が加えられてもよい。前述したように、球形状空間内における軌道は、当該軌道に沿った各位置Ｐ（ｒ，θ，φ）が前記運動装置の前記ベース又は前記ユーザインターフェース部材の開始位置に対する直線距離ｒと角度方向距離θと角度方向距離φとに関して記述されるように定義されることができる（図５Ａ）。したがって、ユーザの合成速度Ｖは、位置データの微分から求められる各方向の成分接線速度に関して、下記の式に従って記述されることができる：
【００７９】
【数２】
2019520165.tif 000003
【００８０】
次に、各方向の成分速度（Ｖｒ，Ｖθ，Ｖφ）が総合成速度（Ｖ）で除算されることにより、各方向の動作の相対比率（Ｖｒ／Ｖ，Ｖθ／Ｖ，Ｖφ／Ｖ）の値を求めることができる。そして、所望の総抵抗Ｒを各比率で乗算することにより、各方向の所望の抵抗が求められることができる（例えば、Ｒθ＝Ｒ×（Ｖθ／Ｖ）等）。このようにして、ブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３のそれぞれに対し、軌道に沿った全ての点においてユーザの動作に真っ向から抗する抵抗を生成するための適切な抵抗が付与されることができる。
【００８１】
［抵抗の制限および補正］
さらに、前記装置内の変速比の変化を考慮するための補正調節が行われることができる。図１及び図２の装置１０に関して述べると、前記装置の各段内での変速比の変化は、ユーザの動作の円滑性に影響を及ぼすことができる。例えば、前記基段の抵抗が１０ｌｂ（４５３５．９２ｇ）に設定されているとして、ユーザが受ける抵抗は、前記直線段の位置によって変化する。前記ユーザインターフェース部材が前記装置から遠くに引っ張られてアーム１８がベース１２からより遠くに伸長されたとき、ユーザの動き中に加わるてこが増加して、前記基段からの抵抗が当該ユーザにとって１０ｌｂ未満であるかの如く感じられるようになる。反対に、前記直線段が前記装置側に後退させられると、前記基段からの抵抗はユーザにとって１０ｌｂを超えるものであるかの如く感じられることができる。
【００８２】
そのため、ユーザの速度の相対比率に基づいて抵抗を決めるのに加えて、前記装置の各段で設定される抵抗には補正項がさらに組み込まれてもよい。具体例として、前記装置の前記直線段の長さｌをＲθで乗算することにより、前記装置の前記肩段における適切なトルク乗算量を作成することができる。同様に、前記装置の前記腰段における適切なトルク乗算量を作成するのにも補正項：ｌ×ｓｉｎ（θ）がＲφで乗算されて、腰段の抵抗が決められる際にこれが適用されることができる。
【００８３】
このように変速比の変化を考慮することにより、動き中のてこ増加又はてこ減少の結果としてユーザが受ける抵抗の変動が相殺される（解消される）ことができる。システムは、さらに、てこ増加又はてこ減少の結果としての安全性のための制限を、ユーザの開始位置又は動作の軌道の深さに応じて提供することができる。例えば、バイセップカールに１８〜２４インチ（４５．７２〜６０．９６ｃｍ）の直線移動量が必要となることが分かっているとする。前記システムは、抵抗が７５ｌｂ（３４０１９．４ｇ）以下の場合には前記装置の前記ベースから最大３フィート（９１．４４ｃｍ）までのところであればユーザにバイセップカールを実行することを許可するようにプログラムされることができる。一方で、同じ抵抗のままで３フィートを超えている場合には、その距離で得られるてこに対して当該システムが安全的に耐えられなくなるのでユーザがバイセップカールを実行することを禁止してもよい。運動が実行される場所までの距離に応じて、加える抵抗を変化するようにしてもよい。例えば、変速比に変更を施すことにより、前記装置は７５ｌｂを超える抵抗を加えることが可能である。また、前記システムは、ユーザを前記装置に対して特定の方向に向くよう指示を与える（又は力場を提供する）ようにプログラムされることができる。例えば、右利きの投手は、前記装置が右側にくる、当該装置と直交する方向に向くように指示されることができる。投げ動作に求められるのはほぼ前後の動きなので、これによりユーザは、前記アームのてこを増加させることなく前記装置の前記基段を最大限に利用することができる。
【００８４】
また、抵抗は、前記装置のアームの重量を考慮に入れるように設定されることができる。前記アームが前記装置からより遠くに引っ張られるにつれて、ユーザが感じる当該アームの重量は増加し得る。前記ブレーキの抵抗は、動き中にユーザが支持する、前記アームの重量の増加分又は減少分に応じて調節されることができる。
【００８５】
また、前記ブレーキのヒステリシスが考慮されることができる。例えば、最初に最大抵抗がかかった状態（例えば、ロックされた状態等）で始めて、これをユーザが徐々に克服する動きは、実際には当該最大抵抗よりも若干低い値にプログラムされることができる。これにより、ヒステリシスに起因する、動きの開始時にユーザが受ける追加分の抵抗を補正することができる。反対に、最初に抵抗がゼロの状態で始めて（例えば、ブレーキがアクティブになっていない（無効にされている）場合等）、これが徐々に増加する動作は、実際にはその動きの開始時に僅かなブレーキ値が適用されることができる。
【００８６】
また、抵抗は、安全性を考慮してトリガされることができる。例えば、ユーザが誤って前記装置の前記アームを落とした場合には、当該アームをロックして当該アームが地面とぶつからないようにするための抵抗がアクティブ（有効）にされてもよい。
【００８７】
［模倣される抵抗の種類］
本発明の装置は、共線的抵抗によってトレーニングやリハビリテーション時の筋肉負担及び効率を最適化できる以外にも、重力抵抗、流体抵抗、弾性抵抗、従来の又はケーブルベースの運動装置で得られる抵抗と同様な単方向の抵抗、多方向の抵抗、自然又は人工の条件を真似た他の抵抗などの、実生活で遭遇する抵抗を模倣するように抵抗を動的に調節することが可能である。このような特徴は、ユーザが例えばリハビリテーション計画を終えてスポーツに復帰する途中、職場に復帰する際等、あるいは、宇宙空間でのタスクを実行する宇宙飛行士などの非一般的な用途等に有用となり得る。
【００８８】
図１４Ａに示すように、バイセップカールの際には、ユーザの腕が約９０°のときに抵抗が最大となる。前記装置は、一般的なバイセップカールの際に重力でユーザが経験する、増加後に減少に転じる抵抗を模倣するように、抵抗を動的に調節できる。例えば、装置は、ユーザが実行した初期練習反復に基づいて、実践される動きがバイセップカールであることを識別できる。後続の反復では、当該装置が前記基準軌道での位置データに基づいて抵抗を設定することにより、ユーザの位置座標から当該ユーザが９０°の地点に到達しつつあることが分かると、抵抗が増加させられる。
【００８９】
また、前記装置により、弾性抵抗が模倣されることが可能である。前記装置は、ユーザが基準軌道を決定して運動を開始した後、当該軌道の前記終点領域又は終点からの距離を検出できる。そして、ばね力：１＋ｋｘのスケーリング係数が適用されることができる。（式中、ｋは振り当てられた剛性であり、ｘは前記終点までの現在の距離を当該終点までの当初の距離で除算した値である）。ユーザが設定した加えられる所望の抵抗にこのスケーリング係数が乗算されることで、ユーザが前記終点領域に近付くにつれて抵抗が増加又は減少するといった、ばねに対する押し動作または運動バンドの牽引動作を模倣することが可能になる。
【００９０】
［線形的に増加する抵抗］
他の実施形態では、装置が、例えば図１６に示す増加抵抗の勾配等により、図示のとおり基準軌道の周囲に線形的に増加する又は減少する抵抗を提供することが可能である。具体的に述べると、前記装置は、前記軌道の周囲に、ユーザが当該軌道からなおいっそう逸脱するにつれて当該ユーザが受ける抵抗が増加又は減少する力場を生成する抵抗を確立することが可能である。ユーザが受ける力は、速度、加速度などの高次の他の尺度ではなく、空間内での当該ユーザの位置に依存する。ユーザは、徐々にますます「つっかえた」感覚を経験し、最も近くにある、より少ない抵抗の区域を探そうとする。
【００９１】
様々な種類の抵抗を一つずつ説明してきたが、一つの動き中に相異なる種類の抵抗が組み合わされてもよいことを理解されたい。例えば、共線的抵抗がインビジブルハンド軌道制御と組み合わされることにより、ユーザが所望の経路上で動作を維持するのを補助しつつ、当該ユーザに一様な抵抗を加えることができる。
【００９２】
［身体評価の自動化］
また、本発明の運動システムは、ユーザの身体能力（身体機能）の評価（身体評価）を実行するように構成されることができる。ユーザは、予め定められた抵抗および／または低い抵抗および／または一定の抵抗で、少なくとも１種類の機能的テスト動作を実行するように指示されることができる。当該テスト動作は、バイセップカール、チェストプレス、外旋、円を描くような腕の動作などといった、どのような標準的な運動動作とされてもよい。あるいは、当該テスト動作は、ゴルフのスイング、投げ動作などの複雑なスポーツ動作とされることができる。前記システムは、前記テスト動作時に検出された位置データと抵抗レベルとに基づいて、前述したパワー、動作範囲、速度、加速度、持久力、瞬発力、神経筋コントロール、動きの質、動きの一貫性、強度、空間内での三次元動作などを含む評価尺度を生成することができる。このような情報は、理学療法士、医者、ストレングス＆コンディショニング専門家などに提供されて、そのユーザのトレーニングプラン又はリハビリテーションプランを決めるのに利用されることができる。あるいは、前記装置は、そのユーザのテストパフォーマンス尺度を既存の指標と比較し、当該ユーザのトレーニングプラン又はリハビリテーションプランを提案するか又は自動的に決定することができる。あるいは、前記装置は、ユーザの切り離されたユーザ運動パフォーマンス尺度又は集約ユーザ運動パフォーマンス尺度を別のユーザ又はユーザグループと比較して、筋肉と筋群との比率を求めることができる。
【００９３】
ユーザ特有の動きのパターン及び能力を理解することにより、一つの動作内で、一つの動作中、又は所与の動作にわたって一貫して、抵抗が調整されることが可能となり、ユーザのパフォーマンスを最適化させるように動きパターンに影響を及ぼすことが可能となる。さらに、各種動き間のパフォーマンス比較、およびパフォーマンスの経時的変化により、ユーザの弱点又は負傷（損傷）を診断するのを支援したり、ユーザがスポーツに復帰できる程十分に回復したか否かを評価するのを支援したりすることが可能となる。パフォーマンスの変化は、例えば、同じ運動セット内で、および／または決められた反復にわたって、および／または後続もしくは過去のセッションにわたって、および／または関連もしくは非関連動きの相異なる運動種類間で検討されることができる。前記装置は、特異性テストにより、患者やアスリートを機能的活動に復帰させても安全な時期を判断する等といった臨床的意思決定を行うためのより詳細な情報を提供することができる。
【００９４】
例えば、本発明の運動装置は、データを収集して主動筋及び拮抗筋に関する機能的パフォーマンス尺度を取得するように用いられることができる。機能的パフォーマンスのデータは、アイソキネティックテストで典型的に実施されるアイソレート型動きよりも、肩関節複合体などの各種筋肉−関節群を評価するうえで有用となり得る。アイソキネティック（等速性筋収縮）テスト及びトレーニングについては、参照によって全教示内容を本明細書に取り入れたEllenbecker TJ, Davies GによるThe Application of Isokinetics in Testing and Rehabilitation of the Shoulder Complex.（「肩関節複合体のテスト及びリハビリテーションにおけるアイソキネティクスの用途」） J Athl Train 2000 Sep; 35(3); 338-350に詳細に記載されている。一般的に、スポーツ負傷（損傷）の評価やリハビリテーションにおいてアイソキネティクス（等速性筋収縮）を利用するには、等速動作（典型的には、筋肉をアイソレートする単平面動作、または共線的抵抗もしくは単方向抵抗を用いた動作）での筋力の測定が求められる。等速動作は、ユーザの速度が動作の過程において変化する機能的動作とほとんど関連がない。しかも、アイソキネティクス評価の大半が、単平面動作に限られる。これらの評価には、三次元の現実的な動きパターンでの強度及び動的筋肉パフォーマンスについての情報が欠けている。このことは、人体が運動連鎖であるものの、投げることのような機能的動きのパフォーマンスは当該機能的動きに参加する個々の筋肉及び動作のパフォーマンス尺度を合計しただけでは導き出せない点を踏まえると、重大な欠落である。これに対して、本発明の装置であれば、三次元の現実的な動きパターンでの、主動筋及び拮抗筋によるパフォーマンスに関する情報だけでなく、関連する又は逆の動きパターンに関する他の比率についても得ることができる。アイソキネティックテストは、単平面動作による、等速性筋収縮の決まった速度での筋肉パフォーマンスを評価するのに使用可能である。これに対し、実生活の機能、活動及びスポーツ動きでは、角速度の変化を伴う。よって、通常動きでの及び多平面機能的動きパターンでの加速変化や減速変化を模倣することのできる装置が必要とされている。
【００９５】
また、最初に身体評価を行い、これを用いて運動装置をユーザに合わせて校正するものとされてもよい。例えば、装置が、ユーザの肢（手足）の長さ又はユーザの動作範囲を学習することができる。具体的に述べると、ユーザは、ラテラルアームレイズ、バイセップカールなどの一連の動きを実行するように指示されることができる。ユーザはこれらの動作のあいだ自身の足部および／または他の身体部分の位置を変えてはいけないことを分かっているか又はそのように考えるか又はそのように指示されるので、前記装置は、各動きによって「切り出される（描き出される）」面積又は体積に基づいて肢部分の長さを算出することができる。前記装置は、例えば、アームレイズ動き中にユーザが切り出すか又は作り出す面積に基づいて当該ユーザの腕の全長を算出したり、バイセップカールにより切り出されるか又は作り出される面積に基づいて当該ユーザの前腕の長さを算出したりすることができる。
【００９６】
同様に、ユーザの動作範囲が、ラテラルレイズ、固有受容性神経筋促進法（ＰＮＦ）斜めパターンなどの一部の運動から前記装置により求められることができる。ジョイントを適切にアイソレートすると、当該ジョイントが略円形状に動く又は回転して動くことが知られている。本発明のシステムは、ラテラルレイズなどの動きにより切り出される面積又は体積に対応する円の曲率半径を、ユーザの動きから取得された位置データに基づいて検出することができる。判明している肢の長さと組み合わされることにより、そのユーザのジョイントの動作範囲（すなわち、角度方向距離）が求められることができる。
【００９７】
装置１０などの運動装置を備える本発明のシステムを用いて身体評価を実行することの他の利点として、身体評価を大幅に短い時間で完了することができる点が挙げられる。前述したように、前記システムは、反復が完了したことを自動的に検出することができ、ユーザは１つの装置上で複数の種類の動きパターンを完了させることができる。ユーザは違うマシンに移動することなく且つ人的な介入を必要とすることなく一連の運動を完了させることができるので、アイソキネティック式器具や弾性バンド、フリーウェイト、従来の鍛錬器具のような器具を用いてアイソレート型の筋肉テストを実行するよりも大幅に短い時間で身体評価を実行することができる。しかも、理学療法士、又はトレーナーなどの監督者による、患者のパフォーマンス、機能結果測定、シーズン前スポーツパフォーマンス評価、雇用前スクリーニング評価などに関する手作業のデータ入力の必要性がなくなるか又は大幅に減少する。典型的に、手作業のデータ入力は、メモ（手帳，ノート）を用いて行われ、かつ／あるいは、コンピュータ化されたスプレッドシートに手動で記録されるものなので、実際に記録できるデータ量が制限されると共に、漏れ落としや誤入力（例えば、書写しの誤り等）を含む可能性がある。
【００９８】
最初に行うアセスメント時には、運動を対象者になおいっそう適合化させたりユーザのパフォーマンスを同様のユーザ層におけるユーザのパフォーマンスと比較したりするうえで有益となり得る、ユーザに関する年齢、身長、体重などの追加のデータが前記装置に対して提供されることができる。例えば、ユーザの体重が分かれば、当該ユーザの体重のうちのある割合に基づいて、当該ユーザに対する抵抗を校正することできる。また、ユーザの身長が分かれば、特定の動作での当該ユーザの力の最大値のデータセットを他者のデータセットと比較することにより、その動作について身長と力の最大値との間に相関性が存在するか否かを判断することができる。関係が存在することが既に判明していれば、そのユーザのデータセットを、評価目的又は診断目的で他者のデータセットと比較することが可能である。
【００９９】
［最大随意収縮（ＭＶＣ）］
一実施形態では、装置１０などの装置を備える運動システムが、最大随意収縮（ＭＶＣ）テストの適用により、ユーザに対して理想的な抵抗を自動的に決めることが可能である。
【０１００】
典型的に、ＭＶＣテストは、設定された抵抗（例えば、ダンベル、ケーブル／プーリ、バンド等）を患者（又はアスリート）に与えて当該ユーザに運動（例えば、バイセップカール等）の設定された回数の反復（例えば、１０回の反復等）を実行させることによって実施される。トレーナー又は理学療法士が患者を観察し、当該患者の労力を判断して当該被験者の負担が最大限に達したときを判定する。また、トレーナーは、ユーザが自身で感じた負担を記録するための「自覚的負担感程度」を検討してもよい。以上のような評価は、トレーナー側にとっても患者側にとっても、しばしば非常に主観的なものになる。
【０１０１】
また、速筋繊維を活性化するには、患者について求められたＭＶＣ抵抗レベルの約８０％で当該患者がトレーニングを行うのが望ましいことが一般的に認識されている。リハビリテーション労力を最適化するには、遅筋繊維を活性化して軟部組織治癒構造を保護するために、前記求められたＭＶＣ抵抗レベルの約６０％が推奨される。
【０１０２】
装置１０などの運動装置を用いることにより、フリーウェイトやケーブルを用いた従来の方法よりも正確にユーザのＭＶＣが求められることができる。図２７に、ユーザのＭＶＣを求める一例を方法１２００により示す。初めに、基準軌道を決定する目的で、ユーザがバイセップカールなどの評価用の所望のテスト動作を抵抗なしで実行するように指示されてもよい。あるいは、前記システムがこの動きを検出して前記ＭＶＣテストの実行対象動きとして設定する目的で、これが行われてもよい。図２６を参照しながら前述したように、前記装置の各段でのセンサが当該装置の各軸に沿った動きを算出し、組込みコントローラが位置および／または速度のデータをＰＣに提供することができる。そして、前記システムがこの位置データから、前記テスト動作の後続の反復の完了を識別するための終点領域を含む基準軌道を決定することができる。ユーザが前記ＭＶＣテストのために前記テスト動作の後続の反復を開始する前に、所望の抵抗レベルが当該ユーザもしくはトレーナーにより設定されることができ、又は前記装置自体によって自動的に設定されることができる。選択された抵抗レベルを適用するために、適切な指令が前記装置の前記ブレーキに送信される（ステップ１２０１）。
【０１０３】
次に、ユーザは前記動作を、設定された回数の反復（例えば、２回、３回、４回、５回、６回、８回、１０回の反復等）だけ繰り返すように指示される（ステップ１２０３）。ユーザが前記装置を用いて前記動作を繰り返すにつれて、当該動作の前記軌道に沿った全ての点について位置データが記録され且つパフォーマンス尺度が算出されることにより、各反復での当該ユーザのパフォーマンス間の比較が行われることができる（ステップ１２０５）。そして、前記システムは、後続の反復においてユーザがピーク負担に達したことを示唆する、パフォーマンスの大幅な変化を検出できる（ステップ１２０７）。当該示唆は、例えば、前記軌道に沿った任意の点での大幅な減速、過去の反復での平均パワーと比べてのパワーの大幅な減少、前記所望の機能からの逸脱、これらの任意の組合せ等のうちのいずれであってもよい。検出されたこれらの変化から得られる有用な知見は、動きパターンにおける具体的変化又は変化全般（例えば、対象者が疲労した時に生じる変化等）である。ユーザが疲労状態に入ると、使い過ぎ障害を引き起こしかねない異常な動きパターンを当該ユーザが取りがちになる。
【０１０４】
位置、動きパターン、速度、又はパワーなどのパフォーマンス尺度において異常が検出されない場合には、ユーザに短い休憩期間が与えられることができ、その後、前記システムの抵抗レベルが漸増させられることができ、当該ユーザはさらなるセットの反復を実行するように指示されることができる。（ステップ１２０９）。この過程は、ユーザが自身の最大抵抗レベルに達したことを示唆する異常が検出されるまで繰り返されることができる。（ステップ１２１１）。
【０１０５】
ユーザのＭＶＣの抵抗レベルが求められれば、前記システムは、ユーザがトレーニング中（ステップ１２１３）であるのかリハビリテーション中（ステップ１２１５）であるのかに応じて、ユーザのＭＶＣの８０％又は６０％（あるいは、予め定められた他の割合）の抵抗レベルを、以降の運動に用いる抵抗レベルとして算出及び記憶することができる。記憶された当該抵抗レベルが、以降のトレーニングセッション又はリハビリテーションセッションに用いるユーザのデフォルト抵抗レベル又は標準抵抗レベルとして設定されることができる。
【０１０６】
［最大及び一定のパワー制御］
研究によると、トレーニング又は運動時においてパワーを動作範囲にわたって最大にすることにより、ユーザの労力を最適化してパフォーマンスを向上できることが証明されている。しかし、既存の運動・トレーニング器具では、ユーザが動作範囲にわたってパワーを一定に又は最大にすることが容易にできない。アイソキネティック式器具は、ユーザの活動に抗する可変の抵抗を、当該ユーザに一定の速度を維持させることを目的として加える。このようなアイソキネティック動きの結果として、当該動きにおけるユーザのパワー出力は変動することになる。そのため、アイソキネティック式器具が加える抵抗はユーザの動作経路に真っ向から抗するものであるにもかかわらず、当該ユーザのパワー出力は一定にならないので、当該ユーザの労力が最適化されない。しかも、アイソキネティック式器具は、前述したように単平面動作に限られている。
【０１０７】
フリーウェイトやケーブルを用いた場合にも、動きを実行するユーザのパワー出力は、次の少なくとも２つの理由から典型的に変動する。第一に、動作範囲にわたって速度が変化する。例えば、ダンベルを用いてバイセップカールを実行する際のユーザの速度は、初めはゼロで、その後に、当該ユーザが重力抵抗に対抗しながら当該ユーザの速度が増減する期間が続く。第二に、ユーザが受ける抵抗が、空間内の当該ユーザの位置によって変化する。例えば、ダンベルの質量は一定であるが、バイセップカール中の抵抗は重力により与えられ、ユーザの前腕が上腕と直交して約９０°となる一点で最大になる。そのため、フリーウェイトやケーブルを用いて一定のパワー出力を達成するのは極めて難しい。さらに言えば、ダンベルを用いて高速で高パワー運動を行うと、動作範囲の終盤でそのウェイトの勢いを落とすためのエキセントリックな（伸張性）減速筋肉動作が原因となり、ユーザが使い過ぎ障害を負い易くなる。
【０１０８】
ユーザに対して適切な抵抗レベルを提供するだけでなく、動作全体にわたって又は特定の動作の一部分において当該ユーザが労力、パワー又は他の所望の尺度を最適化できるように軌道上での抵抗を調整することも可能な、トレーニングシステムやリカバリーシステムが所望されている。また、３以上の自由度を提供可能な装置の使用が動きに必要となる複雑な動きにおいて、一定の又は最大のパワー出力を達成することも所望されている。
【０１０９】
一実施形態において、装置１０などの運動装置を備える運動システムは、ユーザが前記所望の軌道にわたって最大のパワー出力でパフォーマンスを行うことによって自身の労力を最適化できるような抵抗を加える構成とされることができる。変形例として、前記システムは、パワーが最大にならないとしても、ユーザが前記軌道にわたって一定のパワー出力でパフォーマンスを行えるような抵抗を加える構成とされることができる。
【０１１０】
運動装置は、所望の軌道と当該軌道におけるユーザの理想的な平均パワー（例えば、前述したＭＶＣテスト等により求められることができる。）とを把握することにより、当該ユーザのパワー出力を最大にするように又は当該ユーザが一定のパワー出力でパフォーマンスを行うよう影響を及ぼすように、当該ユーザの位置および速度に応じてブレーキ抵抗を適応的に変化させることができる。具体的に述べると、前記装置により加えられる総抵抗が、前記軌道に沿った所与の点でのユーザの速度を低下させるように増加させられることができる。逆に、低速が検出された点では、ユーザの速度を増加させるように総抵抗が減少させられることができる。
【０１１１】
ユーザ側のパワー消費量は、力を速度で乗算したものとして算出されることができる。装置１０などの運動装置側に関して言えば、パワー消費量に相当する回転量が、トルクを角速度で乗算したものとして記述されることができる（前述したように、トルクは当該装置のブレーキにより加えられる抵抗であり、角速度は前記ブレーキ軸で算出される角速度である）。ユーザが反復を実行する際に、速度が前記システムにより求められて且つ追跡されて、前記所望の軌道にわたって一定のパワー出力を維持するためのブレーキ指令が与えられる。前記システムは、低速を（例えば、反復の開始付近等で）検出すると、一定および／または最大のパワー出力を達成するために抵抗を供給し始めることができる。
【０１１２】
［診断］
本発明の運動システムは、所望の軌道に沿った複数の点でのパフォーマンスデータを収集することが可能であり、アイソキネティック式器具とは違って、ユーザを一平面動作および／または一定速度動きに制限しない。収集されたパフォーマンスデータから、前記軌道に沿った一点一点ごとの比較分析が実行されることが可能である。典型的に、従来のトレーニング・リハビリテーション器具では、運動の反復全体を比較することによってユーザの分析が行われる。そのため、動きにわたるユーザのパフォーマンスに関する、例えば３Ｄ空間内の動作軌道に沿った厳密にどこでユーザが最大パワーを達成したのか等の微妙な差異が見落とされてしまう可能性がある。対照的に、本発明のシステムは、詳細かつ高粒度なデータ（例えば、軌道にわたって約２ｍｍの分解能等）を提供するので、当該データから、一回の反復内の、複数の反復間の、複数のセッション間の、または複数の動き種類間での比較が実行されることが可能である。本発明のシステムは、軌道の長さにもよるが、当該軌道に沿って数十、数百または数千のデータ点を提供することが可能である。データ分解能は、少なくとも約１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍまたは５ｍｍとなり得る。
【０１１３】
例えば、複数の反復にわたって、ユーザの最大パワーが動作中のどこで生じるのかを求めるために比較が行われてもよく（図４Ｂ）、この尺度の推移を評価するのに、最大パワーの値が経時的に追跡されることができる。このような情報は、ユーザを診断したり継続的に評価したりするのに有益となり得る。この例をさらに推し進めると、大半のユーザのピークパワーが共通の軌道に沿ったほぼ同じ点で発生するのに対し、特定のユーザのピークパワーが違う点で発生している場合には、そのユーザが特定の弱点又は負傷（損傷）を有している否かについての判定が行われることが可能となる。これに代えて、あるいは、これに加えて、動き中のユーザのピークパワーが経時的に変化している場合には、そのユーザのパフォーマンスを他者の動きと比較することにより、当該ユーザがその動きを実行するのに過度の負荷を伴っているのか又は他の筋肉でかばっているのかを判定することができる。
【０１１４】
各ユーザごとに、当該ユーザが運動装置を用いて一連の動きを完了した際に、包括的な診断の一部としてユーザパフォーマンスプロファイルが生成されることができる。当該ユーザパフォーマンスプロファイルは、アイソレート型の筋肉動きからの測定値および／または主動筋の測定値と拮抗筋の測定値との比率および／またはアイソレートされた関節（例えば、肩などで共同で働く筋群等）の測定値および／または機能的動作全体での測定値を含む、集合測定値のインデックスに基づいたものであってもよい。
【０１１５】
関節の動きや機能的動きはそれぞれ、複数の筋肉が共同で働くことによる結果なので、ユーザのパフォーマンスについての高次の（例えば、当該ユーザがどれほど良好に機能的動きを実行したのか等）情報を、アイソレート型の又は限定的な筋肉動きでの当該ユーザのパフォーマンスについての情報と組み合わせたものは、弱点や負傷（損傷）し易さや機能パフォーマンスの因果関係や健康全般を特定するのに有益となり得る。ユーザパフォーマンスプロファイルは、１種類又は複数種の機能的動き（functional movement）の運動連鎖（kinetic chain）に参加する各筋肉に関してのパフォーマンス尺度及び質尺度を含むことができる。例えば、ユーザのゴルフスイングのパフォーマンスプロファイルは、ユーザの脚、胴、肩、上腕、二頭筋、三頭筋及び三角筋に関するパフォーマンス尺度及び質尺度を含むことができる。
【０１１６】
図２８に、身体評価を実行する一例を方法１３００により示す。本発明のシステムは、各スポーツ又は各活動ごとに特有であるパフォーマンスインデックスを含むことができる。一連の動きに対して、前記パフォーマンスインデックスにより定まる、前記ブレーキの初期の抵抗レベルが決められることができる（ステップ１３０１）。次に、ユーザは、その一連の動きを実行するように指示されてもよく、これにより前記スポーツ又は活動に関係する筋肉に特化した測定値が得られる（ステップ１３０３）。以下の表１に、パフォーマンスインデックスの例を列挙する。
【０１１７】
【表１】
2019520165.tif 000004
【０１１８】
一般的に言って、特定の動作（例えば、テニスの前腕スイング等）についてのパフォーマンスインデックス又はパフォーマンスプロファイルは、主動筋及び拮抗筋（例えば、二頭筋と三頭筋）のアイソレート型の筋肉動き、関節動き（例えば、肩の回旋等）、ならびに機能的動き自体のそれぞれ毎に、運動の複数回の反復を含むことができる（ステップ１３０５）。次に、各動作ごとに得られたパフォーマンス尺度間の比較が行われることができる（ステップ１３０７）。
【０１１９】
前記システムは、主動筋−拮抗筋に関する詳細な測定値から、「押す」筋肉と「引く」筋肉とのユーザのバランスを表す比率を算出できる。関節動きの測定値は、例えば肩筋肉全体等についてのさらなる情報を前記システムに提供することができる。肩の関節動きは、例えば、ユーザの胴及び脚の動きを制限して当該ユーザに肩を伴う運動を実行させること等によって得られることができる。そして、身体のうちの、機能的動きに参加する他の部分についても、アイソレート型の筋肉動き及び関節動きが繰り返されることができる。例えば、テニスラケットをスイングする際にユーザは、肩以外にも体幹の回旋を行っている可能性がある。その場合、ユーザの腕及び脚の動きが制限されてもよく、当該ユーザは自身の胴を伴う動きを実行するように指示されることができる。
【０１２０】
特定の動きに対する運動連鎖における各部位（component）に関して理解を深めることにより、ユーザの限界点または代償点についての情報を得ることができる。例えば、投げ動作時にユーザは、正常な肩回旋を維持することができず、肩回旋を減らして胴回旋を増やしているかもしれない。機能的動き自体から得られたパフォーマンス測定値により、前記軌道のうち、当該ユーザが適切にパフォーマンスを行っていない（例えば、決められた軌道もしくは基準軌道からユーザの軌道が逸脱している、又は低速が特定された等）点又は区域が分かり得る。前記パフォーマンスインデックスのうちのアイソレート型の筋肉動きと関節動きとを実行することにより、そのような肩回旋の減少および胴回旋の増加が、前記システムによって自動的に特定されることができるか又は当該システムにより生成されたパフォーマンス尺度を確認したユーザもしくはトレーナーによって特定されることができる。ユーザの肩の筋肉が弱いことが分かれば、運動連鎖中の弱いリンクが特定されることになるので、これをリハビリテーション又はストレングス＆コンディショニングプログラムでの監視や治療の対象とすることができる。
【０１２１】
また、前記システムは、前記ユーザが胴を過度に回旋させることで別部分をかばい始める際の抵抗レベルを特定することができる。例えば、ユーザは、前記パフォーマンスインデックス内の１種又は複数種の運動を、軌道からの逸脱が検出されるまで又はバイオメカニクスや関節角度の変化が検出されるまで、抵抗を増加させていきながら（例えば、始めは５ポンド（２２６７．９６ｇ）の抵抗で５回の反復、次は１０ポンド（４５３５．９２ｇ）の抵抗で５回の反復…という具合に）繰り返すように指示されることができる。
【０１２２】
ユーザがパフォーマンスプロファイルを完了することで前記システムから得られた測定値により、特定の動作に対しての各筋肉又は筋群の貢献についての詳細な情報が分かる。さらに、そのユーザ全体としての詳細な評価が得られる。
【０１２３】
前記システムは、ユーザのパフォーマンスプロファイルを生成するのに得られた測定値に基づいて、当該ユーザを、当該ユーザのピアグループと、他のアスリートと、一般集団と、または当該ユーザ自身もしくは他ユーザの過去のパフォーマンスと、自動的に且つ継続的に且つリアルタイムで比較することができる。当該比較は、不足（短所）、異常又はリスクをさらに検出するのに用いられることができ、さらには、トレーニング計画を提案したり確立済みのトレーニング計画を特に改善の必要がある部分（例えば、特定の筋肉又は筋群等）に集中するように調節したりするのにも用いられることができる。
【０１２４】
診断過程によって前記システムは、ユーザの機能的動作がトレーニングを行うのに十分であるか否かを判定することも可能である。例えば、ユーザは、ゴルフのスイングを行う際又はゴルフのスイングのパフォーマンスプロファイルを実施する際に、自身が最適と考えるスイングの反復を行うように指示されることができる。前記システムは、ユーザのそのスイング動作の軌道に沿って位置データと速度、加速度などの他の尺度とを収集することにより、仮想的なゴルフボールの動作をモデル化できる。当該ゴルフボールの質量及び形状は前記システムのモデル化アルゴリズムにプログラムされており、前記システムはユーザのスイングの結果としての当該ボールの最終的な仮想着地位置を求めることができる。前記システムは、さらに、クラブの長さおよび地面からのユーザの手の開始時位置の距離も考慮に入れることができる。前記システムは、ユーザの動作が他の物体に作用し、ユーザのその動作の結果としての当該他の物体の反応がトレーニングでの重要な又は関連性の高い検討事項となる、テニス及び野球などのスポーツについても同様の評価を行うことが可能である。
【０１２５】
［トレーニングプログラム］
ユーザの各パフォーマンス尺度に基づいて、ユーザの目標（例えば、スポーツトレーニング、リハビリテーション、体重減少のための又はコンディショニングのための運動等）や当該ユーザ固有の身体特性（例えば、主動筋−拮抗筋の比率、ＭＶＣ、所望の軌道から所与の位置座標で逸脱する傾向、これまで判明している負傷（損傷）又は体調、健康状態等）を中心としてカスタマイズされている、パーソナライズされたトレーニングプログラムを提供することが可能である。
【０１２６】
例えば、投げ動作のある段階では、肩甲下筋および胸筋が活発に収縮していることが知られている。投げ動作のうちのこの段階で異常が検出されると、それは、ユーザのこれらの筋肉が不足していること又は負傷（損傷）していることを知らせることができる。これらの筋肉の不足が検出されると、改善の必要がある当該筋肉を発達させることに重点を置いた運動プランが自動的にトリガされることができる。
【０１２７】
トレーニングシステムは、運動および／またはセッション（例えば、一日で実行される一連の運動等）および／または計画（レジメン）（例えば、数日間連続して実行される一連のセッション等）のライブラリを有することができるか又は当該ライブラリをネットワーク接続データベースから取得することができる。これらの運動および／またはセッションおよび／または計画は、ユーザに対して、前記運動装置上の又は当該運動装置に接続されたディスプレイを介して提示されることができる。具体的に述べると、ユーザは、反復の回数、セットの回数、休憩期間の長さなどを指示されることができる。抵抗の種類、所望の軌道に対するユーザの位置、力場、パフォーマンス尺度などに関する情報も、提示（表示）されることができる。以上のような情報は、ユーザ以外にも、物理的に離れた場所にいるトレーナー、理学療法士などの第三者によっても閲覧可能である。場合によっては、これによって当該トレーナー又は理学療法士がそのユーザの運動および／またはセッションおよび／または計画を調節するのが望ましい。前記システムは、このような編集をリアルタイムで行うこと（例えば、実行中の運動の抵抗レベルをトレーナーが調節する等）、あるいは、このような編集を履歴的に行うこと（例えば、トレーナーがユーザの過去の日付のパフォーマンスのデータを閲覧し、今後実行されることになる運動を調節する等）を可能にできる。
【０１２８】
また、トレーニングシステムは、ネットワーク接続された環境によって集団（グループ）で使用されることも可能である。例えば、チームのメンバ同士が遠隔の場所から同時にシステムにログインすることが可能であってもよく、このグループ内で又は共通のトレーナーとパフォーマンスデータが共有されることができる。ユーザは、ユーザ名とパスワードとでタッチスクリーン型のインターフェースを介してログインすることが可能である。あるいは、ユーザは、前記システムにより認識されることが可能である一意的な動きパターンを用いることでログインすることが可能である。
【０１２９】
パフォーマンスデータは、分析が複数のユーザにわたって実行されることが可能となるように、複数のユーザから集約されてネットワーク上に記憶されることができる。例えば、集団全体としての健康が突き止められることが可能となる。他の例では、ユーザ同士が人口統計に基づいて階層化されてもよく、ユーザは自身のパフォーマンスとピア（仲間）のパフォーマンスとの比較を閲覧することが可能である。ピアのデータは例えばユーザの負傷（損傷）や弱点の検出等に有用となる可能性があり、これに応じてトレーニングプランが調節されることができる。また、所与のユーザに対して提案された運動セッションや計画が、類似したトレーニング指示を受けている他者の進捗又は結果に基づいてさらに洗練化されることができる。例えば、クラウドベースのシステムにおいて、複数のユーザについての記憶されたパフォーマンスデータを検討するための機械学習アルゴリズムが組み込まれることが可能である。このようなデータから前記システムは、ＭＶＣの８０％の１０回の反復からなる１セットよりも、ＭＶＣの９０％の各４回の反復からなる２セットでトレーニングしたほうが、大半のユーザにとってパワーの増加が最も効果的に達成されると判断するかもしれない。これにより、他者のパーソナライズされたトレーニングプロトコルが、ＭＶＣの９０％の抵抗と変更後の運動セッションとによって自動的に更新されることができる。
【０１３０】
プロセッサは、軌道とユーザにより生成されたパフォーマンスデータとを集約し、各ユーザから学習してユーザ挙動を集約する能力を提供するように構成されることができる。これにより、前記システムは、人間の直接介入や監視を必要とすることなく、ユーザパフォーマンスならびにユーザのトレーニング動き、運動動き、リカバリー動き及びプログラム全般の質を自動的に評価することが可能となる。前記システムは、さらに、ユーザに動きを修正するように提案して当該ユーザの動きを修正又は改善するための提案を行い、かつ／あるいは、特定の弱点の克服などのユーザのニーズに応じてパーソナライズされたトレーニングプログラムやリカバリープログラムを自動的に提案又は生成することも可能である。
【０１３１】
［システムアーキテクチャ］
図１７は、システム構成要素を高次で描いたものである。システム８００は、ユーザ８０１に３以上の動き自由度を提供する、装置１０などの運動装置を備える。ユーザ８０１は、ユーザインターフェース部材（例えば、肢インターフェース８等）を介して装置１０とインターフェースすることができる。装置１０の前記段のそれぞれのセンサ８０３（例えば、図１及び図２のエンコーダ又はセンサＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４等）が、前記装置の各動作軸に沿った移動距離を表す信号を組込みコントローラユニット８０５に供給する。組込みコントローラユニット８０５はこれらの信号から、位置計数および瞬時エンコーダ速度を得て、それらがホストＰＣ８０７に送信されてさらなる処理を受ける。ホストＰＣ８０７は、前記運動装置に組み込まれていてもよく、又は前記システム内での別体の構成要素とされてもよい。ホストＰＣ８０７は、さらに、ディスプレイ・ユーザインターフェース８０９（例えば、タッチスクリーン等であってもよい）を制御する。
【０１３２】
ホストＰＣ８０７では、装置１０の前記基段及び腰段の角度方向距離及び角速度、ならびに装置１０の前記直線段の直線距離及び直線速度を前述したように求めるための、さらなる処理が実行される。この処理は、専用のロボットオペレーティングシステム（ＲＯＳ）ノードで行われてもよい。ホストＰＣ８０７は、さらなる処理（ユーザインターフェース部材８に関する位置や他の尺度を求めるために行う、上記位置及び速度データの処理を含む）が実行される高次のＲＯＳノードを追加で具備することができる。
【０１３３】
また、ホストＰＣ８０７が前記装置の各段に適用すべき抵抗を決めて組込みコントローラユニット８０５に信号を供給することができ、当該組込みコントローラユニット８０５がブレーキ８１１（例えば、図１及び図２のブレーキＢ１，Ｂ２，Ｂ３等）に対して低次の制御を行う。具体的に述べると、ホストＰＣ８０７が前記ブレーキ軸のそれぞれのトルク値を、制御可能な電流レベルに変換することができる。組込みコントローラユニット８０５が各ブレーキへの電流を制御し、装置１０の各段のブレーキ８１１における適切なトルクレベルを与える。ブレーキの抵抗に対する温度変動の影響、各ブレーキに内在するヒステリシスなどの因子は、ホストＰＣ８０７で考慮に入れられることができる。これにより、ブレーキ８１１に供給される電流は、当該ブレーキ８１１が前記適切なトルクレベルを出力するための高い精度にまで制御されている。
【０１３４】
また、図１８及び図１９においてシステム８００’で示すように、本発明のシステムはネットワーク接続された環境とインターフェースするように構成されることができる。具体的に述べると、ホストＰＣ８０７は、ユーザ８０１のパフォーマンスデータが所与の箇所に集中的に記憶されて他の装置や第三者８１７によってアクセスされることが可能となるように、少なくとも１つのネットワーク接続サーバー（またはクラウド８１３）と通信することができる。例えば、ユーザ８０１は、ある場所に存在する複数の装置１０のうちの任意の一つ又は別の場所に存在する装置１０を、当該装置１０にログインして自身の履歴データ及びトレーニングプランをクラウド８１３からダウンロードすることによって使用することが可能である。第三者８１７および／またはサービス提供者８１５は、ユーザ８０１のパフォーマンスデータを閲覧することが可能となり、かつ、例えばそのユーザ８０１用にホストＰＣ８０７で実現されるトレーニングプログラム等に対して入力を行うことができる。クラウド接続により、複数のユーザ８０１ａ，８０１ｂ，８０１ｃからのデータを含む中央データリポジトリの提供が可能となり、複数のユーザのデータ間での比較を可能にできる。
【０１３５】
一部の実施形態では、複数の運動装置がネットワークベースのサーバに接続されることができる。ユーザのパフォーマンスの位置、速度、加速度、及びパワーなどの尺度のようなデータが、当該ネットワークベースのサーバ上に集約及び記憶されることができる。また、当該ネットワークベースのサーバは、複数のユーザのデータの集中的な集約及び記憶を可能にし得る。これにより、ユーザ間でデータが共有されることが可能となり、ユーザが自身のパフォーマンスを他者のパフォーマンスと比較することが可能となり、さらには、所与のユーザに関する履歴データが、ネットワーク接続された任意の運動装置により又は運動装置ネットワーク内に接続することが承認されたデスクトップアプリケーション（ウェブページ）によりアクセスかつ利用されることが可能となる。オンラインインストラクターによる遠隔のフィットネスクラスにユーザ同士が参加できるように、複数の運動装置がネットワーク接続されることが可能であり、また、ユーザのパフォーマンスデータがリアルタイムで送られることにより、ユーザ同士が互いに競争したりその遠隔のトレーナーから指示を受けたりすることが可能となる。また、１つ以上の運動装置の複数のユーザからの集約データを用いることにより、パフォーマンスやリカバリーの基準的なベースラインや標準を再確立したり、各ユーザ又はグループのパフォーマンスを運動やリカバリーの既に確立されている標準や基準と比較したりすることが可能となり、さらには、遠隔の又は現地の第三者が、個々の又はグループのユーザパフォーマンスを閲覧、ランキング及び評価することが可能となる。
【０１３６】
図２０に、システムの構成要素のより詳細な図の一例を示す。具体的に述べると、ホストＰＣ８０７は、制御フレームワーク９００（図２１）を介して装置１０（組込みコントローラユニットを含む）と通信するように描かれている。ホストＰＣ８０７は、Linux（登録商標）ベースのプラットフォーム（例えば、Ubuntu等）で動作できる。ユーザインターフェース（ＵＩ）ノード９１０は、ユーザ８０１からの入力をタッチスクリーン８０９を介して表示及び受け取るほか、クラウド８１３などを介してネットワークベースのサービスへと／から情報をクエリ／送信できる。例えば、ユーザの履歴パフォーマンスデータおよびカスタマイズされたトレーニングプランが、データベース８１９に記憶されてもよく、かつ、装置１０を用いたユーザの次の運動又はトレーニングセッションの前にそこから取り出されることができる。また、ユーザや任意の第三者が、例えば所望の抵抗、実行対象のトレーニングプログラム等に対して入力を行うことが可能となる。ＵＩノード９１０は、所望の設定点を制御フレームワーク９００に通信できる。当該制御フレームワーク９００において高次の指令が所望のブレーキ抵抗に変換されて、当該所望のブレーキ抵抗が装置１０の組込みマイクロコントローラ（図２１）に供給される。制御フレームワーク９００は、さらに、前記組込みマイクロコントローラからブレーキ・ジョイント情報を受け取る。別のノード９２０が、三次元空間内での前記エンドエフェクタ（例えば、ユーザインターフェース部材８等）の位置を求めることができる。ホストＰＣ８０７は、さらに、装置状態フレームワーク９５０（図２２）を介して装置１０の状態が記録状態であること、実行状態であることを監視する。ユーザが装置１０を用いて一連の動きを実行すると、ホストＰＣ８０７は、位置データ及び他の尺度を算出及び記録するとともに各反復の完了をノード９３０及びノード９４０を介して識別する。そして、フィードバックが、ＵＩノード９１０を介してユーザ又は第三者に、さらには、制御フレームワーク９００に提供される。
【０１３７】
図１及び図２の装置１０を参照しながら運動システム８００，８００’を説明してきたが、本発明の実施形態では、ユーザに少なくとも２の動き自由度を提供する他の受動的な運動装置が使用されてもよいことを理解されたい。例えば、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）には、運動装置１０００が描かれている。運動装置１０００は、基段１００１、腰段１００３および直線段１００５を具備する。図２３（ａ）では、装置１０００の腕１０１８が後退して描かれている。ユーザインターフェース部材１００８は、回動ハンドル１００７を有することができる。ハンドル１００７は、ジョイント１００９を中心として３の動作自由度を提供できる。さらに、ハンドル１００７の位置は、突部１０１１での位置を変えることによって腕１０１８に対して調節されることが可能である。
【０１３８】
図２４に、本発明の実施形態が実現されることができる。コンピュータネットワーク又は同様のデジタル処理環境を示す。少なくとも１つのクライアントコンピュータ／装置／運動装置５０および少なくとも１つのサーバコンピュータ６０は、アプリケーションプログラムなどを実行する処理装置、記憶装置および入出力装置を提供する。少なくとも１つのクライアントコンピュータ／装置５０は、さらに、他のコンピューティングデバイス（他のクライアント装置／プロセス５０および１つ以上の他のサーバコンピュータ６０を含む）に通信ネットワーク７０を介してリンクされることができる。通信ネットワーク７０は、リモートアクセスネットワーク、グローバルネットワーク（例えば、インターネット等）、世界中のコンピュータの集まり、ローカルアエリア又はワイドエリアネットワーク、および現在それぞれのプロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ、Bluetooth（登録商標）など）を用いて互いに通信するゲートウェイの一部であってもよい。それ以外の電子デバイス／コンピュータネットワークアーキテクチャも好適である。
【０１３９】
図２５は、図２４のコンピュータシステムにおけるコンピュータ（例えば、クライアントプロセッサ／装置５０、サーバコンピュータ６０等）の内部構造を示す図である。それぞれのコンピュータ５０，６０は、コンピュータ又は処理システムの構成要素間でのデータ伝送に利用される一連のハードウェアラインであるシステムバス７９を備える。バス７９は、本質的に、コンピュータシステムの相異なる構成要素（例えば、プロセッサ、ディスクストレージ、メモリ、入出力ポート、ネットワークポート等）同士を接続して当該構成要素間での情報の伝送を可能にする共有の導管である。システムバス７９には、様々な入出力装置（例えば、キーボード、マウス、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ等）をコンピュータ５０，６０に接続するための入出力装置インターフェース８２が取り付けられている。ネットワークインターフェース８６は、コンピュータが、ネットワーク（例えば、図２のネットワーク７０等）に取り付けられた様々な他の装置に接続することを可能にする。メモリ９１は、本発明の実施形態（例えば、受動的な運動装置のジョイント状態データを算出する等）を実現するように用いられるコンピュータソフトウェア命令９３およびデータ９５を記憶する揮発性の記憶部である。ディスクストレージ９５は、本発明の一実施形態を実現するように用いられるコンピュータソフトウェア命令９３およびデータ９５を記憶する不揮発性の記憶部である。システムバス７９には、さらに、コンピュータ命令を実行する中央演算処理装置８４が取り付けられている。
【０１４０】
一実施形態において、プロセッサルーチン９３及びデータ９５は、コンピュータプログラムプロダクト（概して符号９３で表す）である。当該コンピュータプログラムプロダクトは、本発明のシステム用のソフトウェア命令の少なくとも一部を提供する非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体（例えば、少なくとも１つのＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ディスケット、テープなどの取外し可能な記憶媒体等）を含む。コンピュータプログラムプロダクト９３は、当該技術分野において周知である任意の適切なソフトウェアインストール方法によってインストールされることが可能である。また、他の実施形態では、前記ソフトウェア命令の少なくとも一部が、ケーブルおよび／または通信および／または無線接続を介してダウンロードされることができる。他の実施形態において、本発明のプログラムは、伝播媒体における伝播信号（例えば、電波、赤外線波、レーザ波、音波、インターネットなどのグローバルネットワーク又は他の少なくとも１つのネットワークによって伝播される電気波等）に組み込まれた、コンピュータプログラム伝播信号プロダクト１０７である。このような搬送媒体又は信号が、本発明のルーチン／プログラム９３用のソフトウェア命令の少なくとも一部を提供する。
【０１４１】
代替的な実施形態では、前記伝播信号が、伝播媒体で搬送されるアナログ搬送波又はデジタル信号である。例えば、前記伝播信号は、グローバルネットワーク（例えば、インターネット等）、電気通信網又は他のネットワークによって伝播されるデジタル化された信号であってもよい。一実施形態では、前記伝播信号が、ある期間前記伝播媒体によって送信される信号であり、例えば、数ミリ秒、数秒、数分又はそれ以上の期間ネットワークによってパケットで送信される、ソフトウェアアプリケーション用の命令等であってもよい。他の実施形態において、コンピュータプログラムプロダクト９３の前記コンピュータ読取り可能媒体は、コンピュータシステム５０が受け取って読み取りできる伝播媒体である。例えば、コンピュータシステム５０は、前述したコンピュータプログラム伝播信号プロダクトの場合のように、伝播媒体を受け取ってその伝播媒体に組み込まれた伝播信号を特定する。
【０１４２】
一般的に言って、「搬送媒体」又は過渡キャリアという用語は、前述した過渡的信号、伝播信号、伝播媒体、他の媒体などを包含する。
【０１４３】
代替的な実施形態は、例えば演算モデルを生成する等といったパフォーマンスの向上に効果的に繋がる、コンピュータのクラスタ、パラレルプロセッサ、または他の形式のパラレル処理を備え得るか又は用い得る。
【０１４４】
本明細書で引用した全ての特許、特許出願公開公報および刊行物の全教示内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
【０１４５】
本発明の例的な実施形態を参照しながら本発明を具体的に図示・説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含された本発明の範囲を逸脱しない範疇で形態や細部に様々な変更を施せることを理解するであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2019520165.tif 000037
【図３１】
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【図３２】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年2月19日(2019.2.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４０】
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
パフォーマンスインデックスの一連の動きに対する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを決定する過程であって、各動きが機能的動きの運動連鎖における少なくとも１つの部位に関係している、過程と、
ユーザに、前記一連の動きのそれぞれの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
を備える、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
本発明の例的な実施形態を参照しながら本発明を具体的に図示・説明したが、当業者であれば、添付の特許請求の範囲に包含された本発明の範囲を逸脱しない範疇で形態や細部に様々な変更を施せることを理解するであろう。
なお、本発明は、実施の態様として以下の内容を含む。
〔態様１〕
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーシステムであって、前記プロセッサは、
前記センサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記複数のリンク又は前記複数のジョイントの少なくとも一部の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。
〔態様２〕
態様１に記載のシステムにおいて、前記終点空間が、三次元空間として規定される、システム。
〔態様３〕
態様２に記載のシステムにおいて、前記三次元空間が、球形状である、システム。
〔態様４〕
態様１から３のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記複数のリンク及び前記複数のジョイントが、球形状空間内での動きを可能にする、システム。
〔態様５〕
態様１から４のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様６〕
態様５に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿ったユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
〔態様７〕
態様１から６のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様８〕
態様７に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
〔態様９〕
態様１から８のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定し、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様１０〕
態様１から９のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する動き中における前記基準軌道からの逸脱を検出し、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るように案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に少なくとも部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様１１〕
態様１から１０のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記装置の少なくとも１つのリンク又は少なくとも１つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める、
ように構成されている、システム。
〔態様１２〕
態様１から１１のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記後続する前記ユーザの動きに対して共線的抵抗を与えるように、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様１３〕
態様１から１２のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる、
ように構成されている、システム。
〔態様１４〕
態様１から１３のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる、
ように構成されている、システム。
〔態様１５〕
態様１から１４のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道から離れる方向に線形的に増加又は減少する抵抗を与える抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様１６〕
態様１から１５のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
弾性抵抗を模倣する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する、
ように構成されている、システム。
〔態様１７〕
態様１から１６のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
ネットワークベースのサーバと通信する、
ように構成されている、システム。
〔態様１８〕
態様１７に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ネットワークベースのサーバ上に前記ユーザのパフォーマンスデータを記録する、
ように構成されている、システム。
〔態様１９〕
態様１８に記載のシステムにおいて、前記ユーザのパフォーマンスデータが、遠隔のユーザによって前記ネットワークベースのサーバを介して閲覧可能、分析可能、共有可能、もしくは比較可能であるか、またはこれらの任意の組合せである、システム。
〔態様２０〕
態様１９に記載のシステムにおいて、前記ユーザの後続する動きのための前記ブレーキの抵抗レベルが、前記遠隔のユーザからの入力に基づいて決定される、システム。
〔態様２１〕
態様１８に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記ユーザのパフォーマンスを、前記ユーザのパフォーマンス履歴、前記ネットワークベースのサーバ上の複数のユーザの集約されたデータ、規範水準もしくは標準化された水準、またはこれらの任意の組合せと比べて評価する、
ように構成されている、システム。
〔態様２２〕
ユーザにトレーニング又はリカバリーを提供する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記リンク又は前記ジョイントの位置データを受け取る過程と、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する過程と、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する過程と、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る過程と、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する過程と、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する過程と、
を備える、方法。
〔態様２３〕
態様２２に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程、
を備える、方法。
〔態様２４〕
態様２３に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された、前記速度、前記加速度及び前記位置のうちの少なくとも一つに基づいて決める過程、
を備える、方法。
〔態様２５〕
態様２２から２４のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記後続する動きの算出された前記位置座標に基づいて反復軌道を決定する過程と、
前記反復軌道に沿った位置座標における速度及び加速度のうちの少なくとも一方を算出する過程と、
を備える、方法。
〔態様２６〕
態様２２から２５のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記後続する動き中において前記基準軌道からの逸脱を検出する過程と、
前記後続する動き中に、ユーザを、前記基準軌道に留まるように、又は前記基準軌道に戻るよう案内するために、前記後続する前記ユーザの動きの算出された速度に部分的に抗する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを自動的に調節する過程と、
を備える、方法。
〔態様２７〕
態様２２から２６のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記装置の少なくとも１つのリンク又は少なくとも１つのジョイントの動きを禁じるように、前記ブレーキの抵抗レベルを決める過程、
を備える、方法。
〔態様２８〕
態様２２から２７のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されると、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に低下させる過程、
を備える、方法。
〔態様２９〕
態様２２から２８のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記基準軌道に沿った一点において低速が検出されるまで、当該一点における前記ブレーキの抵抗レベルをユーザの後続する動き中に自動的に上昇させる過程、
を備える、方法。
〔態様３０〕
実行可能なプログラムが記憶された非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体であって、前記プログラムが処理装置に、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む装置の、ユーザによる初期動きにわたる前記装置の前記複数のリンク及び前記複数のジョイントの位置データを前記センサから受け取る手順、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定する手順、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定する手順、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の前記後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取る手順、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出する手順、ならびに
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する手順
を実行するように命令する、非過渡的なコンピュータ読取り可能媒体。
〔態様３１〕
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントにおける動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
前記ブレーキの初期抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記運動装置を用いて、前記初期抵抗レベルで所望の軌道にわたる動きの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスの変化を検出する過程と、
を備える、方法。
〔態様３２〕
態様３１に記載の方法において、前記複数回の反復が、２回以上の反復である、方法。
〔態様３３〕
態様３１または３２に記載の方法において、パフォーマンスの前記変化が、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回のパワーの変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の加速度の変化、前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の速度の変化、および前記ユーザの前記反復の少なくとも一回の前記所望の軌道からの逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
〔態様３４〕
態様３１から３３のいずれか一態様に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、一セット内で、複数のセットにわたって、一セッション内で、複数のセッションにわたって又はこれらの任意の組合せにおいて、反復のパフォーマンス尺度を比較する副過程を含む、方法。
〔態様３５〕
態様３１から３４のいずれか一態様に記載の方法において、各反復ごとのパフォーマンス尺度を比較する前記過程が、前記ユーザのパフォーマンス尺度を、少なくとも１人の他のユーザ、標準化された尺度またはこれらの組合せと比較する副過程を含む、方法。
〔態様３６〕
態様３１から３５のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化がないことが検出されると、前記ブレーキの前記抵抗レベルを上昇させる過程と、
前記ユーザに、上昇された前記抵抗レベルで、前記所望の軌道にわたる前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。
〔態様３７〕
態様３１から３６のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
ユーザのパフォーマンスに有意な変化が検出されると、前記動きに対する前記ユーザの最大抵抗レベルを決定する過程と、
前記ユーザに、前記最大抵抗レベルのある割合で、前記動きの反復を後続で複数回実行するように促す過程と、
を備える、方法。
〔態様３８〕
態様３１から３７のいずれか一態様に記載の方法において、さらに、
前記複数回の反復の中でのユーザのパフォーマンスにおける異常を検出する過程、
を備える、方法。
〔態様３９〕
態様３８に記載の方法において、ユーザのパフォーマンスにおける前記異常が、前記軌道に沿った一点でのパワーの減少、前記軌道に沿った一点での減速、および前記軌道に沿った一点での位置の逸脱のうちの少なくとも一つである、方法。
〔態様４０〕
身体評価を実行する方法であって、
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記複数のジョイントの少なくとも一部における動きを検出することが可能なセンサを含む運動装置を用意する過程と、
パフォーマンスインデックスの複数の動きに対する抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを決定する過程と、
ユーザに、前記複数の動きのそれぞれの反復を複数回実行するように促す過程と、
前記反復中における前記複数のジョイントの検出された動きに基づいて、各反復ごとのパフォーマンス尺度であって、その反復の位置データ及び速度データを含むパフォーマンス尺度を比較する過程と、
を備える、方法。
〔態様４１〕
態様４０に記載の方法において、前記パフォーマンスインデックスが、少なくとも２つの機能的動きを含む、方法。
〔態様４２〕
クレーム１に記載のシステムを２つ以上備え、各システムの前記プロセッサはネットワークベースのサーバと通信するように構成されており、各システムからの前記ジョイントの検出された動きに基づくパフォーマンスデータが前記ネットワークベースのサーバに集約される、グループトレーニングシステム。
〔態様４３〕
態様４２に記載のシステムにおいて、パフォーマンスデータが、前記ネットワークベースのサーバを介して、リアルタイムで、履歴的に、またはこれらの組合せで、遠隔のユーザによる閲覧が可能である、システム。
〔態様４４〕
態様４２または４３に記載のシステムにおいて、各システムの前記プロセッサが、さらに、前記ネットワークベースのサーバから、前記ユーザまたはユーザグループ用のパーソナライズされたトレーニングプログラム又はリカバリープログラムを得るように構成されている、システム。
〔態様４５〕
複数のリンク及び複数のジョイントに連結されたユーザインターフェース部材、前記複数のリンク又は前記複数のジョイントのうちの少なくとも一部の動きに抵抗することが可能なブレーキ、ならびに前記ユーザインターフェース部材の動きを検出することが可能な少なくとも１つのセンサを含む運動装置と、
プロセッサと、
を備える、トレーニング又はリカバリーのシステムであって、前記プロセッサは、
前記少なくとも１つのセンサから、ユーザによる前記装置の初期動きにわたる前記ユーザインターフェース部材の位置データを受け取り、
前記初期動きにわたって検出された前記位置データから、三次元空間内における前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出して基準軌道を決定し、
前記基準軌道に基づいて終点空間を規定し、
前記センサから、前記ユーザによる前記装置の後続する動きにわたる前記リンクの位置データを受け取り、
前記後続する動きにわたって検出された前記位置データから、前記ユーザインターフェース部材の位置座標を算出し、
前記後続する動きの前記位置座標および規定された前記終点空間に基づいて、反復の完了を判定する、
ように構成されている、システム。
〔態様４６〕
態様４５に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標での速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様４７〕
態様４６に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
〔態様４８〕
態様４５から４７のいずれか一態様に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った位置座標における加速度を算出する、
ように構成されている、システム。
〔態様４９〕
態様４８に記載のシステムにおいて、前記プロセッサが、さらに、
前記基準軌道に沿った、ユーザによる前記装置の後続する動きのための抵抗レベルであって、前記ブレーキの抵抗レベルを、算出された前記加速度に基づいて決める、
ように構成されている、システム。
【国際調査報告】
2019520165.tif 000040
2019520165.tif 000041
2019520165.tif 000042