(57)【要約】【課題】安全性を高めたバランス運動装置を提供する。【解決手段】バランス運動装置（１）は、上面に使用者の足を載せる足載せ部（１０）と、足載せ部の下面中央部で足載せ部を下方から支持する中央支持部（２４）と、足載せ部の下面側の相互に異なる位置で足載せ部と連結する二つの支持リンク部（２１、２２）と、当該二つの支持リンク部をそれぞれ変位させて足載せ部の上面を傾斜させるアクチュエータ（２５、２６）と、を備える。【選択図】図２
2019130047.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に使用者の足を載せる足載せ部と、
前記足載せ部の下面中央部で前記足載せ部を下方から支持する中央支持部と、
前記足載せ部の下面側の相互に異なる位置で前記足載せ部と連結する二つの支持リンク部と、
前記二つの支持リンク部をそれぞれ変位させて前記足載せ部の上面を傾斜させるアクチュエータと、
を備えるバランス運動装置。
【請求項２】
前記中央支持部は、
前記足載せ部の前記下面中央部と上面で連結する連結プレートと、
前記連結プレートを全方向に傾斜自在に下方から支持するプレート支持機構と、
を含む請求項１に記載のバランス運動装置。
【請求項３】
前記二つの支持リンク部は、前記足載せ部の下面側の各位置と前記足載せ部の前記下面中央部とを結ぶ線分どうしが平面視で直交する該各位置で、前記足載せ部を支持する、
請求項１又は２に記載のバランス運動装置。
【請求項４】
前記アクチュエータを制御する制御手段と、
前記二つの支持リンク部の変位に対応する第一回転軸及び第二回転軸の回転角度を検出する角度検出手段と、
を更に備え、
前記アクチュエータは、前記第一回転軸及び前記第二回転軸を回転させる二つのモータであり、
前記二つの支持リンク部は、前記第一回転軸又は前記第二回転軸の回転方向に応じて上昇又は下降し、
前記制御手段は、前記角度検出手段による検出情報に基づいて、前記第一回転軸が第一回転角度範囲内で回転方向を順次変えながら回転し、前記第二回転軸が第二回転角度範囲内で一方向に回転した後、停止し、前記第一回転軸の回転方向が第一方向から第二方向へ切り替えられるのに同期して、回転方向を変えて回転するように、前記二つのモータを制御する、
請求項１から３のいずれか一項に記載のバランス運動装置。
【請求項５】
前記一方のモータは、前記第一回転軸を回転させることで、前記二つの支持リンク部の一方を変位させて前記足載せ部の上面を前傾及び後傾させ、
前記他方のモータは、前記第二回転軸を回転させることで、他方の支持リンク部を変位させて前記足載せ台の上面を左傾及び右傾させ、
前記第一回転軸の前記第一回転角度範囲は、前記第二回転軸の前記第二回転角度範囲よりも広く設定される、
請求項４に記載のバランス運動装置。
【請求項６】
前記第一回転軸の前記第一所定角度範囲、前記第二回転軸の前記第二所定角度範囲、又は前記二つのモータの回転速度を複数段階で設定可能とするユーザインタフェース部
を更に備える請求項４又は５に記載のバランス運動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者に立ちながら姿勢を維持する運動（以降、バランス運動と表記する）をさせるバランス運動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バランス運動が歩行中の転倒防止に効果があることが知られており、リハビリの臨床でもバランスの能力を鍛えるバランストレーニングが取り入れられている。
また、バランスボールやバランスクッションなどと呼ばれる器具を用いたトレーニングにより、体幹を鍛え、ダイエット効果を得ることも行われている。
このようなバランス運動を支援する装置として、下記特許文献１において片足立ち運動装置が開示されている。具体的には、この装置は、足乗せ台と、その足乗せ台を支持する基台と、足乗せ台と基台との間に設けられた足乗せ台駆動機構と、制御手段とを備えており、制御手段により足乗せ台駆動機構に含まれるアクチュエータを作動して足乗せ台を傾斜及び／又は揺動させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２１１７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１の装置は、コスト面や安全面などにおいて改善の余地を残している。
本発明は、安全性を高めたバランス運動装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一側面に係るバランス運動装置は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。即ち、当該バランス運動装置は、上面に使用者の足を載せる足載せ部と、足載せ部の下面中央部で足載せ部を下方から支持する中央支持部と、足載せ部の下面側の相互に異なる位置で足載せ部と連結する二つの支持リンク部と、当該二つの支持リンク部をそれぞれ変位させて足載せ部の上面を傾斜させるアクチュエータと、を備える。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、安全性を高めたバランス運動装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係るバランス運動装置の外観を示す図である。
【図２】本実施形態に係るバランス運動装置の一部の構造の分解図である。
【図３】足乗せ部を下方から視た図である。
【図４】中央支持部の拡大図である。
【図５】図２に示される本体部の一部の内部構造の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下に挙げる実施形態は例示であり、本発明は以下の実施形態の構成に限定されない。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るバランス運動装置１の外観を示す図である。図２は、本実施形態に係るバランス運動装置１の一部の構造の分解図である。図３は、足乗せ部１０を下方から視た図である。
本実施形態に係るバランス運動装置（以降、本装置と略称する場合もある）１に関する説明において、各構成要素の相対的な位置関係を特定するために、本装置１の使用態様に応じた方向を用いることとする。即ち、以降の説明で用いる「前後方向」、「上下方向」、及び「左右方向」は、本装置１に使用者が足を載せた際の使用者にとっての前後方向、上下方向、及び左右方向と一致させることとする。
【００１０】
本装置１は、大別すると、上面に使用者の足を載せる足載せ部１０と、足載せ部１０を支持する本体部２０とから構成されている。
足載せ部１０は、上面外装部１１、上面プレート部１２、足載せシャーシ部１３、安全バー１７などを有している。
足載せシャーシ部１３は足載せ部１０の骨組みをなし、その上方を塞ぐように薄い平板状の上面プレート部１２が足載せシャーシ部１３に連結されており、その上面プレート部１２の上面に上面外装部１１が装着されている。
足載せシャーシ部１３は、平面視で略正方形の外縁枠と、その外縁枠における前後方向の中央に左右に架設された上面支持部１４とを有しており、外縁枠と上面支持部１４との間で上方に開放されている。
上面プレート部１２及び足載せシャーシ部１３は、使用者の体重に耐え得る剛性（強度）を有する金属などの素材で成形される。
【００１１】
上面外装部１１は足載せ部１０の上面をなし、上面外装部１１の上面に直接、使用者の足が載せられる。
上面外装部１１の上面は、四辺が内側に緩やかに湾曲し角丸の略正方形の形状を有しており、使用者が両足で乗ることができる程度の面積を有している。このように、本装置１は、片足立ちで使用することもできるし、両足立ちで使用することもできる。但し、上面外装部１１の上面は、片足のみを載せることができる程度の面積とされてもよい。この場合には、片足立ちでの使用のみが許される。
上面外装部１１は、載せられた足が滑らないように、ゴムのような樹脂材料で成形されてもよいし、上面プレート部１２などと同様の素材で成形されてもよい。本実施形態では、滑り難くするために、上面外装部１１の上面には複数の凹部が設けられている。
【００１２】
安全バー１７は、足載せ部１０の下面側の四隅に設けられ、下方に延びる、４つの棒状の部材である。具体的には、各安全バー１７は、足載せシャーシ部１３の上述の外縁枠の下面の四隅から下方にそれぞれ延設されており、その下端は、足載せ部１０が正常に本体部２０に支持されている状態では、本体部２０の底板部２３に当接していない。
各安全バー１７は、その下端が本体部２０の底板部２３に当接した状態において、足載せ部１０と上カバー部５との間に空隙ができる長さに設定されている。これにより、安全バー１７は、足載せ部１０の傾斜により、足載せ部１０と本体部２０の上カバー部５との間に使用者が手指や足先などを挟むことを防ぐことができる。
【００１３】
本体部２０は、上カバー部５及び下カバー部７で覆われる内部構造として、フロントリンク部２１、サイドリンク部２２、中央支持部２４、フロントモータ２５、サイドモータ２６、制御ボックス２７などを有している。なお、これら構成要素は、本体部２０の内部構造の一部であり、本体部２０は、図２に示されるもの以外の構成要素を含んでもよい。
足載せ部１０は、本体部２０におけるフロントリンク部２１、サイドリンク部２２、及び中央支持部２４により下方から支持されている。具体的には、中央支持部２４は、足載せ部１０の下面中央部で足載せ部１０を下方から支持し、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２は、足載せ部１０の下面側の相互に異なる位置（中央支持部２４とも異なる位置）で足載せ部１０と連結し、支持している。このため、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２は、支持リンク部と表記することもできる。
【００１４】
図４は、中央支持部２４の拡大図である。
本実施形態では、図４に示されるように、中央支持部２４は、連結プレート２４１と、プレート支持部２４３、十字軸部２４４、第一支持柱部２４５、第二支持柱部２４６等から構成されている。
連結プレート２４１は、足載せ部１０の下面中央部と上面で連結する板状の部材である。本実施形態では、連結プレート２４１は、平面視で左右方向に延びる長方形の形状を有し、足載せ部１０の上面支持部１４の下面中央にボルトで連結固定されている。
但し、連結プレート２４１の形状及び連結プレート２４１と足載せ部１０の下面中央部との連結手段は何ら制限されない。例えば、連結プレート２４１は、足載せ部１０と連結する上面が或る程度の広さを持った平面であれば、その形状は特に制限されない。
【００１５】
連結プレート２４１は、上述のように上面が足載せ部１０（上面支持部１４）の下面と面接触で連結されつつ、下面がプレート支持部２４３に連結されている。本実施形態では、連結プレート２４１及びプレート支持部２４３は上下に重ね合わされた状態で足載せ部１０の上面支持部１４にボルトで連結されている。但し、連結プレート２４１とプレート支持部２４３との連結手段は制限されず、両者は一体成形されてもよいし、溶接や接着剤などで固着されてもよいし、他の手段で連結されてもよい。
【００１６】
プレート支持部２４３は、平面視で連結プレート２４１と同様に左右方向に延びる長方形の形状を有した板状の部材であり、連結プレート２４１と連結される箇所の両端部が下方に屈曲している。そして、プレート支持部２４３は、その屈曲した両端部の間に介在する十字軸部２４４により回動自在に支持されている。具体的には、プレート支持部２４３の両端部には軸受孔がそれぞれ設けられており、各軸受孔に十字軸部２４４の左右方向にそれぞれ突設された左軸部又は右軸部が転動体を介して嵌挿されている。これにより、プレート支持部２４３が十字軸部２４４の左右の軸部を中心に前後に回動可能となっている。
【００１７】
十字軸部２４４は、十字状に突設された４つの軸部（左軸部、右軸部、前軸部、及び後軸部）を有しており、上述したとおり、左軸部及び右軸部によりプレート支持部２４３を回動自在に軸支する。
更に、十字軸部２４４は、二つの第一支持柱部２４５の間に介在しており、前軸部及び後軸部を介して、二つの第一支持柱部２４５により回動自在に支持されている。具体的には、十字軸部２４４の前軸部及び後軸部はそれぞれ第一支持柱部２４５の上端部に設けられた軸受孔に転動体を介して嵌挿されている。これにより、十字軸部２４４が前後の軸部を中心に左右に回動可能となっている。
【００１８】
二つの第一支持柱部２４５はそれぞれ上下方向に延びる板状の部材であり、十字軸部２４４を介して前後方向に離間して設けられており、上述したとおり、上端で十字軸部２４４を支持している。また、二つの第一支持柱部２４５はそれぞれ下端側が本体部２０の底板部２３に連結固定されている。
第二支持柱部２４６は、前後方向に延びる板状の部材であり、前後方向の一端で第一支持柱部２４５の一方に連結されており、他端で第一支持柱部２４５の他方に連結されており、下端で本体部２０の底板部２３に連結固定されている。
【００１９】
このように、中央支持部２４では、本体部２０の底板部２３に前後及びサイドで固定されている二つの第一支持柱部２４５が十字軸部２４４を左右に回動自在に支持しており、更に、十字軸部２４４がプレート支持部２４３を前後に回動自在に支持している。結果、プレート支持部２４３の上面に連結されている連結プレート２４１の上面は、全方向に傾斜自在となっている。
つまり、プレート支持部２４３、十字軸部２４４、第一支持柱部２４５、及び第二支持柱部２４６は、連結プレート２４１を全方向に傾斜自在に下方から支持するプレート支持機構と呼ぶことができる。但し、このプレート支持機構は、上述した構成に制限されず、前後方向の軸及び左右方向の軸を用いて連結プレート２４１を全方向に傾斜自在とすると共に、連結プレート２４１を下方から支持可能であれば、どのような構成であってもよい。
【００２０】
以上のように、本実施形態では、中央支持部２４は、下面中央部で足載せ部１０を支持していることから、使用者の体重が大きく掛かる部材であるところ、連結プレート２４１の上面で足載せ部１０の下面中央部を面接触で支持しつつ、上述のようなプレート支持機構の構造によりその連結プレート２４１を全方向に傾斜自在に支持するため、本装置１の強度を高め、耐久性を向上させることができる。更に、本実施形態によれば、上述の特許文献１に開示される支持構造と比較して、本装置１の製造コストを低減することができる。
【００２１】
図５は、図２に示される本体部２０の一部の内部構造の平面図である。
フロントモータ２５は、駆動軸２５１を回転させるモータであり、駆動軸２５１の動力によりフロントリンク部２１を変位させて足載せ部１０の上面を前後方向に傾斜させる。
サイドモータ２６は、駆動軸２６１を回転させるモータであり、駆動軸２６１の動力によりサイドリンク部２２を変位させて足載せ部１０の上面を左右方向に傾斜させる。
フロントモータ２５及びサイドモータ２６は、サーボモータやステッピングモータなどの一般的な回転式モータであればよい。また、フロントモータ２５及びサイドモータ２６は、制御のし易さから同一のモータであることが好ましいが、異なるモータであってもよい。
このように、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２を変位させるアクチュエータとして回転式のアクチュエータ（モータ）を用いることで、足載せ部１０の上面を低くすることができ、本装置１の安全性を高めることができる。
【００２２】
制御ボックス２７は、フロントモータ２５及びサイドモータ２６を制御する制御基板（制御回路）を収容する。制御基板は、フロントモータ２５を制御するＩＣが搭載された基板（回路）と、サイドモータ２６を制御するＩＣが搭載された基板（回路）とを含む。この制御基板は、モータドライバ基板、モータ制御基板などと呼ぶこともできる。また、制御基板は、アクチュエータを制御する制御手段と呼ぶこともでき、本実施形態では、そのアクチュエータは、駆動軸をそれぞれ回転させる二つのモータであり、当該二つのモータの各駆動軸の回転方向に応じてフロントリンク部２１及びサイドリンク部２２は上昇又は下降する。
【００２３】
以降の説明では、説明を分かり易くするために、フロントモータ２５を制御する手段をフロントモータ制御手段と表記し、サイドモータ２６を制御する手段をサイドモータ制御手段と表記することとする。フロントモータ制御手段及びサイドモータ制御手段による具体的な制御内容については後述する。
【００２４】
フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２は、足載せ部１０を下方から支持する機構であると共に、フロントモータ２５の駆動軸２５１又はサイドモータ２６の駆動軸２６１の回転運動を伝達し、上下方向の運動に変換する運動伝達・変換機構である。
フロントリンク部２１は、縦リンクバー２１１、横リンクプレート２１３、大歯車２１４、出力軸２１５、角度検出部２１６、小歯車２１７等を有している。
サイドリンク部２２は、縦リンクバー２２１、横リンクプレート２２３、大歯車２２４、出力軸２２５、角度検出部２２６、小歯車２２７等を有している。
このように、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２はそれぞれ同一の構成を有するため、以下では、フロントリンク部２１の構成を主に説明するものとする。
【００２５】
小歯車２１７は、駆動軸２５１と共に回動可能に駆動軸２５１に取り付けられた平歯車である。
大歯車２１４は、出力軸２１５と共に回動可能に出力軸２１５に取り付けられた平歯車であり、小歯車２１７と噛合されている。これにより、出力軸２１５は、駆動軸２５１よりも低速かつ高トルクで回転する。このように、駆動軸２５１の回転に伴い出力軸２１５も回転するため、フロントモータ２５は、出力軸２１５を回転させるモータであるということもできる。
【００２６】
角度検出部２１６は、出力軸２１５の端部に設けられており、出力軸２１５の回転角度を検出する。角度検出部２１６は、出力軸２１５の回転角度を検出することができれば、その設置位置や具体的な検出手法については何ら制限されない。例えば、角度検出部２１６は、可変抵抗器（ポテンショメータ）やロータリエンコーダなどで実現される。また、角度検出部２１６は、出力軸２１５に装着され共に回動する他の部材の回転角度を検出してもよい。
【００２７】
横リンクプレート２１３は、長手方向の両端部にそれぞれ貫通孔を有する板状部材であり、一方の貫通孔には出力軸２１５が嵌挿されており、出力軸２１５の回転に伴い出力軸２１５を中心に揺動自在となっている。他方の貫通孔には先端に球状体が設けられたボールジョイントの基端部が嵌着されており、そのボールジョイントを介して縦リンクバー２１１と連結している。
【００２８】
縦リンクバー２１１は、上下方向に延びる棒状部材であり、下端に上述のボールジョイントの球状体を揺動及び回動可能に収容支持するハウジング部を有する。これにより、縦リンクバー２１１は、横リンクプレート２１３が出力軸２１５を中心に揺動することに伴い、上下方向に変位する。具体的には、横リンクプレート２１３が正面視で反時計回り（上方向）に揺動すると、縦リンクバー２１１は上方に変位し、逆に横リンクプレート２１３が正面視で時計回り（下方向）に揺動すると、縦リンクバー２１１は下方に変位する。
【００２９】
縦リンクバー２１１は、上端で足載せ部１０の下面側と連結している。具体的には、縦リンクバー２１１の上端には板状体が設けられており、その板状体が足載せ部１０の足載せシャーシ部１３の上述の外縁枠と平面で接触しボルトで連結されている。但し、縦リンクバー２１１と足載せ部１０との連結手段は制限されない。
【００３０】
サイドリンク部２２についても、上述した通り、フロントリンク部２１と同様の構成を有する。即ち、サイドモータ２６の駆動軸２６１の回転に伴い小歯車２２７が回動し、小歯車２２７に噛合されている大歯車２２４の回動に伴い出力軸２２５が回転する。このように、駆動軸２６１の回転に伴い出力軸２２５も回転するため、サイドモータ２６は、出力軸２２５を回転させるモータであるということもできる。
出力軸２２５の回転は角度検出部２２６により検出されており、出力軸２２５の回転に伴い横リンクプレート２２３が上方又は下方に揺動し、その横リンクプレート２２３の揺動に伴い縦リンクバー２２１が上方又は下方に変位する。
本明細書においてフロントリンク部２１又はサイドリンク部２２の変位とは、直接的には、縦リンクバー２１１又は縦リンクバー２２１が上方又は下方に変位することを指し示す。
【００３１】
ここで、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２の、足載せ部１０の下面側における連結位置（支持位置）は、次のように表記することができる。
即ち、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２は、フロントリンク部２１による足載せ部１０の下面側の支持位置と中央支持部２４による足載せ部１０の下面側の支持位置（下面中央部）とを結ぶ線分と、サイドリンク部２２による足載せ部１０の下面側の支持位置と中央支持部２４による足載せ部１０の下面側の支持位置（下面中央部）とを結ぶ線分とが平面視で略直交する各位置で、足載せ部１０を支持する。更に言えば、フロントリンク部２１は、足載せ部１０の前縁部の左右方向の中央で支持し、サイドリンク部２２は、足載せ部１０の側縁部の前後方向の中央で支持する。
【００３２】
これにより、足載せ部１０の下面側（足載せシャーシ部１３）を中央支持部２４、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２で三点支持することになるため、足載せ部１０をしっかりと支持できると共に、前後方向及び左右方向の各方向において力作用点を一つとすることで、足載せ部１０の傾斜動作を効率的に行うことができる。
【００３３】
〔フロントモータ２５及びサイドモータ２６の制御〕
以下、フロントモータ２５及びサイドモータ２６の制御手法について詳述する。
フロントモータ制御手段は、角度検出部２１６からの角度検出信号を受け、この信号に基づいてフロントモータ２５の動作を制御する。
サイドモータ制御手段は、角度検出部２２６からの角度検出信号を受け、この信号に基づいてサイドモータ２６の動作を制御する。
また、本実施形態では、フロントモータ２５は、フロントリンク部２１を変位させて足載せ部１０の上面を前傾及び後傾させ、サイドモータ２６は、サイドリンク部２２を変位させて足載せ部１０の上面を左傾及び右傾させる。
【００３４】
フロントモータ制御手段は、出力軸２１５の回転角度範囲に関する情報を持ち、その回転角度範囲内で出力軸２１５が回転するように、フロントモータ２５の動作を制御する。
同様に、サイドモータ制御手段は、出力軸２２５の回転角度範囲に関する情報を持ち、その回転角度範囲内で出力軸２２５が回転するように、サイドモータ２６の動作を制御する。
以降、出力軸２１５の回転角度範囲をフロント角度範囲と表記し、出力軸２２５の回転角度範囲をサイド角度範囲と表記する場合がある。
フロント角度範囲及びサイド角度範囲に関する情報は、例えば、制御基板上のメモリに保持され、後述のように設定可能又は変更可能とされる。
【００３５】
フロント角度範囲は、フロントリンク部２１の上下の変位範囲に対応し、ひいては、足載せ部１０の上面の前傾及び後傾の角度範囲に対応する。
サイド角度範囲は、サイドリンク部２２の上下の変位範囲に対応し、ひいては、足載せ部１０の上面の左傾及び右傾の角度範囲に対応する。
ここで、出力軸２１５の回転角度範囲（フロント角度範囲）は、出力軸２２５の回転角度範囲（サイド角度範囲）よりも広く設定されることが好ましい。これにより、フロントリンク部２１の変位する範囲がサイドリンク部２２の変位する範囲よりも大きくなり、結果として、足載せ部１０の上面の前傾及び後傾の最大角度がその左傾及び右傾の最大角度よりも大きくなる。
全方位に大きい角度で傾斜した場合には使用者にとってバランスを維持することが大変難しくなるところ、上述のように、左傾及び右傾の最大角度を前傾及び後傾の最大角度よりも小さくすることで、本装置１を用いたバランス運動の安全性をより高めることができる。
但し、本装置１は、フロント角度範囲及びサイド角度範囲が同一に設定されること、サイド角度範囲がフロント角度範囲よりも広く設定されることを除外するものではない。このような設定であっても、本装置１を用いたバランス運動の安全性が著しく低下するわけではない。
【００３６】
フロントモータ制御手段は、角度検出部２１６による検出情報に基づいて、出力軸２１５がフロント角度範囲内で回転方向を順次変えながら回転するように、フロントモータ２５の動作を制御する。例えば、フロントモータ制御手段は、或る回転方向及び或る回転速度を指定してフロントモータ２５の回転を開始させ、角度検出部２１６により検出された回転角度が当該回転角度範囲の一方の制限角度（例えば、後傾の最大角度）を示すとフロントモータ２５を停止させ、その後、逆の回転方向及び或る回転速度を指定してフロントモータ２５の回転を再び開始させる。続いて、フロントモータ制御手段は、検出された回転角度が当該回転角度範囲の他方の制限角度（例えば、前傾の最大角度）を示すとフロントモータ２５を所定時間停止させ、その後、元の回転方向及び或る回転速度を指定してフロントモータ２５の回転を再び開始させる。このとき、即ち、フロント角度範囲内で一往復分回転した後に再度、回転方向を変えて回転を開始する際に、フロントモータ制御手段は、サイドモータ制御手段に動作指示を出す。フロントモータ制御手段は、フロントモータ２５に対するこのような制御を繰り返し実行する。
【００３７】
一方で、サイドモータ制御手段は、角度検出部２２６による検出情報に基づいて、出力軸２２５がサイド角度範囲内で一方向に回転した後、停止し、出力軸２１５の回転方向が或る方向から或る方向へ切り替えられるのに同期して、回転方向を変えて回転するように、サイドモータ２６の動作を制御する。
本実施形態において、この同期は、フロントモータ制御手段からサイドモータ制御手段への動作指示により実現される。即ち、サイドモータ制御手段は、或る回転方向及び或る回転速度を指定してサイドモータ２６の回転を開始させ、角度検出部２２６により検出された回転角度がサイド角度範囲の制限角度（例えば、右傾の最大角度）を示すとサイドモータ２６を停止させる。その後、フロントモータ制御手段からの動作指示を待って、サイドモータ制御手段は、逆の回転方向及び或る回転速度を指定してサイドモータ２６の回転を開始させ、角度検出部２２６により検出された回転角度がサイド角度範囲の制限角度（例えば、左傾の最大角度）を示すとサイドモータ２６を停止させる。その後、フロントモータ制御手段からの動作指示を待って、サイドモータ制御手段は、元の回転方向及び或る回転速度を指定してサイドモータ２６の回転を再度開始させる。サイドモータ制御手段は、サイドモータ２６に対するこのような制御を繰り返し実行する。
【００３８】
フロントモータ制御手段及びサイドモータ制御手段が指定するフロントモータ２５又はサイドモータ２６の回転速度に関する情報についても、例えば、制御基板上のメモリに保持され、後述のように設定可能又は変更可能とされる。ここで、フロントモータ２５の回転速度及びサイドモータ２６の回転速度とは、駆動軸２５１の回転速度及び駆動軸２６１の回転速度と同意である。
本実施形態では、フロントモータ２５及びサイドモータ２６の各回転速度は、出力軸２１５がフロント角度範囲（最小角度から最大角度まで）分回転する間に出力軸２２５もサイド角度範囲（最小角度から最大角度まで）分回転するようにそれぞれ設定される。例えば、フロント角度範囲がサイド角度範囲の２倍に設定されている場合には、フロントモータ２５及びサイドモータ２６の各回転速度は、出力軸２１５の回転速度が出力軸２２５の回転速度の２倍となるようにそれぞれ設定される。なお、実際の回転速度は使用者の体重や載り方によって影響を受けるため、ここでの回転速度は実際上の速度ではなく、制御で指定される速度である。
【００３９】
上述のような制御により、出力軸２１５がフロント角度範囲内において二往復分回転する間に、出力軸２２５がサイド角度範囲内において一往復分回転することになる。即ち、フロントリンク部２１がフロント角度範囲に対応する変位範囲内で二往復分上下する間に、サイドリンク部２２がサイド角度範囲に対応する変位範囲内で一往復分上下することなり、結果として、足載せ部１０の上面が前傾から後傾になり前傾に戻る動作を二回する間に、左傾から右傾になり左傾に戻る動作を一回することになる。
これにより、足載せ部１０の上面をスムーズに全方位に傾斜させることができる。
【００４０】
更に言えば、フロントモータ２５及びサイドモータ２６の各回転速度が、上述のように、出力軸２１５がフロント角度範囲分回転する間に出力軸２２５もサイド角度範囲分回転するようにそれぞれ設定されることで、フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２は次のように動作する。即ち、フロントリンク部２１がフロント角度範囲に対応する範囲で片方向（例えば上方）に移動する間に、サイドリンク部２２がサイド角度範囲に対応する範囲で片方向（例えば上方）に移動し、フロントリンク部２１が折り返しで逆方向（例えば下方）に当該範囲分移動する間、サイドリンク部２２は停止する。フロントリンク部２１が一往復終え、当該片方向（上方）に移動を開始するのに同期して、サイドリンク部２２が折り返しで逆方向（下方）に当該範囲で移動する。
結果として、足載せ部１０の上面を前右傾、後左傾、前左傾、後右傾、前右傾といった全方位にスムーズに傾斜させることができる。
更に、左右の傾きで待ち時間を設け、前後の傾きと同期をとることで、体重等により前後又は左右の傾き動作に遅延を生じたとしても、待ち時間でその遅延を解消することができるため、確実に同期を取ったスムーズな傾斜動作を実現することができる。
【００４１】
また、フロントモータ２５及びサイドモータ２６の回転方向の反転タイミングや動作停止タイミングは、時間を用いて制御することも可能である。しかしながら、使用者の体重や載り方等がフロントリンク部２１及びサイドリンク部２２を介してフロントモータ２５及びサイドモータ２６の駆動軸２５１及び駆動軸２６１の回転負荷となり得るため、時間を用いた制御は、使用者の体重等に影響を受けて不安定になる可能性が高い。
本実施形態では、出力軸２１５の回転角度に従ってフロントモータ２５又はサイドモータ２６の動作を制御するため、使用者の体重等に影響を受けずに足載せ部１０の傾斜制御を安定的に行うことができる。
【００４２】
本装置１は、出力軸２１５の回転角度範囲（フロント角度範囲）或いは出力軸２２５の回転角度範囲（サイド角度範囲）、又は、フロントモータ２５若しくはサイドモータ２６の回転速度を複数段階で設定可能とするユーザインタフェース部（図示せず）を更に有していてもよい。
このユーザインタフェース部は、制御ボックス２７と有線又は無線で通信可能に接続される。
ユーザインタフェース部には、足載せ部１０の傾斜角度の大きさを複数段階で設定可能とする操作部（ボタンやレバーなど）が設けられてもよい。この場合、例えば、操作部において、レベル１、レベル２、又はレベル３のいずれかが選択可能となっており、レベル１が、前傾及び後傾の制限角度（±４度）、左傾及び右傾の制限角度（±２度）を示し、レベル２が、前傾及び後傾の制限角度（±８度）、左傾及び右傾の制限角度（±４度）を示し、レベル３が、前傾及び後傾の制限角度（±１２度）、左傾及び右傾の制限角度（±６度）を示す。
また、ユーザインタフェース部には、傾斜角度の大きさと同様に、足載せ部１０の傾斜速度を複数段階で設定可能とする操作部が設けられてもよい。この場合、レベル１が、前傾及び後傾を実現するフロントモータ２５の回転速度（出力軸２１５の回転速度＝１度／秒）、左傾及び右傾を実現するサイドモータ２６の回転速度（出力軸２２５の回転速度＝０．５度／秒）を示し、レベル２が、フロントモータ２５の回転速度（出力軸２１５の回転速度＝２度／秒）、サイドモータ２６の回転速度（出力軸２２５の回転速度＝１度／秒）を示し、レベル３が、フロントモータ２５の回転速度（出力軸２１５の回転速度＝４度／秒）、サイドモータ２６の回転速度（出力軸２２５の回転速度＝２度／秒）を示す。
【００４３】
このような操作部に対する使用者の操作が検出されることで、制御ボックス２７内の制御基板が、選択されたレベルに対応する出力軸２１５のフロント角度範囲及び出力軸２２５のサイド角度範囲、又は、フロントモータ２５の回転速度及びサイドモータ２６の回転速度をそれぞれ決定し、メモリに格納するようにすればよい。
このようにすることで、使用者はバランス運動の運動強度を所望の強度に設定することができ、使用者に応じた強度でのバラン運動を行うことができるようになる。
但し、ユーザインタフェース部の態様はこのような例に限定されない。ユーザインタフェース部には表示パネルが設けられており、前傾及び後傾の制限角度、並びに、左傾及び右傾の制限角度、又は、前傾及び後傾の傾斜速度、並びに、左傾及び右傾の傾斜速度をそれぞれ数値で設定可能な操作部が設けられていてもよい。
【００４４】
［変形例］
上述の実施形態は、バランス運動装置１の一例である。バランス運動装置１は、上述の構成のみに限定されるわけではなく、上述の少なくとも一部の構成を有していれば、部分的に適宜変形されてもよい。
例えば、バランス運動装置１は、上面に使用者の足を載せる足載せ部１０と、足載せ部１０の下面中央部で足載せ部１０を下方から支持する中央支持部２４と、足載せ部１０の下面側の相互に異なる位置で足載せ部１０と連結する二つの支持リンク部（フロントリンク部２１及びサイドリンク部２２）と、当該二つの支持リンク部をそれぞれ変位させて足載せ部１０の上面を傾斜させるアクチュエータと、少なくとも有していればよい。
【００４５】
当該二つの支持リンク部は、少なくともアクチュエータの運動を伝達して、足載せ部１０の上面を傾斜させ得る構造を有していればよく、上述のフロントリンク部２１及びサイドリンク部２２のような構造に限定されない。
また、当該アクチュエータについても、少なくとも当該二つの支持リンク部を変位させて足載せ部１０の上面を傾斜させることができれば、上述のフロントモータ２５及びサイドモータ２６のような回転式モータでなくてもよい。例えば、リニアモータ、シリンダ、ソレノイドといった直動式のアクチュエータであってもよい。但し、足載せ部１０の上面の位置が高くなり過ぎると、安全性が低下する恐れがあるため、直動する部材のスライド方向が水平方向となるようにアクチュエータを配置するなどすればよい。
【００４６】
また、上述の本実施形態では、出力軸２１５及び出力軸２２５の回転角度が角度検出部２１６及び角度検出部２２６で検出され、その回転角度に従ってフロントモータ２５及びサイドモータ２６が制御されたが、フロントモータ２５及びサイドモータ２６の制御手法は、そのような例に限定されない。例えば、縦リンクバー２１１及び縦リンクバー２２１の変位量が検出されて、その変位量に従ってフロントモータ２５及びサイドモータ２６が制御されてもよいし、駆動軸２５１及び駆動軸２６１の回転角度が検出されて、その回転角度に従ってフロントモータ２５及びサイドモータ２６が制御されてもよい。この場合、制御基板に保持されるフロント角度範囲及びサイド角度範囲は、駆動軸２５１及び駆動軸２６１の回転角度範囲を示してもよいし、それらに代えて変位量範囲が保持されてもよい。
また、フロントモータ制御手段及びサイドモータ制御手段は、フロントモータ２５又はサイドモータ２６を制御するにあたり、角度検出部２１６又は角度検出部２２６により検出された回転角度を駆動軸２５１又は駆動軸２６１の回転角度に変換してもよい。
【００４７】
更に、上述のフロントモータ２５及びサイドモータ２６の制御では、足載せ部１０の上面を規則的に動作させていたが、次のようなランダムな動作をさせるように制御されてもよい。
例えば、フロントモータ制御手段若しくはサイドモータ制御手段の一方又は両方は、回転方向を変える度に、回転速度若しくは回転角度範囲の一方又は両方をランダムに決定するようにしてもよい。このようなランダムな動きと上述のような規則的な動きとがユーザインタフェース部に対する操作で切り替え可能とされてもよい。
【００４８】
加えて、前傾及び後傾の動作のみを行う動作モード、並びに、左傾及び右傾の動作のみを行う動作モードがユーザインタフェース部に対する操作で切り替え可能とされてもよい。前傾及び後傾の動作のみ行う動作モードが指定された場合には、フロントモータ制御手段は上述のような処理を行い、サイドモータ制御手段は出力軸２２５が基準角度（例えば、０度）となる位置で停止するようにサイドモータ２６を制御し、左傾及び右傾の動作のみを行う動作モードが指定された場合には、サイドモータ制御手段は左傾及び右傾の動作が行われるようにサイドモータ２６を制御し、フロントモータ制御手段は出力軸２１５が基準角度（例えば、０度）となる位置で停止するようにフロントモータ２５を制御する。
前傾及び後傾の動作のみを行う動作モード、並びに左傾及び右傾の動作のみを行う動作モードには、上述の実施形態のように変更可能に設定された角度範囲及び回転速度で繰り返し傾斜動作を行う動作モードと、ランダムに角度範囲及び回転速度が決定される動作モードとがそれぞれ設けられてもよい。
【００４９】
即ち、６種類の全ての動作モードがユーザインタフェース部に対する操作で切り替え可能とすることができる。具体的には、第一の動作モードは、実施形態で述べたとおり、変更可能に設定される角度範囲及び回転速度で、前傾及び後傾の動作と左傾及び右傾の動作とが協調する動作モードである。第二の動作モードは、変形例として上述した、ランダムに決定される角度範囲及び回転速度で、前傾及び後傾の動作、並びに左傾及び右傾の動作を行う動作モードである。第三及び第四の動作モードは、変形例として上述した、変更可能に設定される角度範囲及び回転速度で、前傾及び後傾の動作のみを行う動作モード、並びに左傾及び右傾の動作のみを行う動作モードである。第五及び第六の動作モードは、変形例として上述した、ランダムに決定される角度範囲及び回転速度で、前傾及び後傾の動作のみを行う動作モード、並びに左傾及び右傾の動作のみを行う動作モードである。
【００５０】
［補足］
上述の説明では特に言及しなかったが、足載せ部１０の上面が水平となるときに検出される回転角度が基準角度（例えば、０度）を示すように角度検出部２１６及び角度検出部２２６が設定される。これにより、本装置１が起動されたとき或いは停止されたときに、フロントモータ制御手段及びサイドモータ制御手段は、角度検出部２１６及び角度検出部２２６により検出される回転角度が基準角度となるように、フロントモータ２５及びサイドモータ２６を制御する。
また、本装置１の傾斜動作の最中に、ユーザインタフェース部に対する操作でフロント角度範囲及びサイド角度範囲又は回転速度が変更可能とされてもよい。この場合には、出力軸２１５又は出力軸２２５の回転方向を切り替えるときに、フロントモータ制御手段又はサイドモータ制御手段が変更後の角度範囲又は回転速度を用いるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１  バランス運動装置，５  上カバー部，７  下カバー部，１０  足載せ部，１１  上面外装部，１２  上面プレート部，１３  足載せシャーシ部，１４  上面支持部，１７  安全バー，２０  本体部，２１  フロントリンク部，２１１  縦リンクバー，２１３  横リンクプレート，２１４  大歯車，２１５  出力軸，２１６  角度検出部，２１７  小歯車，２２  サイドリンク部，２２１  縦リンクバー，２２３  横リンクプレート，２２４  大歯車，２２５  出力軸，２２６  角度検出部，２２７  小歯車，２３  底板部，２４  中央支持部，２４１  連結プレート，２４３  プレート支持部，２４４  十字軸部，２４５  第一支持柱部，２４６  第二支持柱部，２５  フロントモータ，２５１  駆動軸，２６  サイドモータ，２６１  駆動軸，２７  制御ボックス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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