(57)【要約】【課題】多様な運動を使用者に提供することに寄与する運動アシスト装置を提供する。【解決手段】運動アシスト装置１は、骨盤支持部１３、並進運動部２０、および、回転運動部３０を有している。骨盤支持部１３は、座面１３Ａを有している。並進運動部２０は、骨盤支持部１３と接続され、座面１３Ａの高さ方向の位置である座面位置を変化させる構造を有している。回転運動部３０は、骨盤支持部１３と接続され、座面１３Ａのロール角である座面角度を変化させる構造を有している。【選択図】図２
2015112165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体の鍛錬に用いられる運動アシスト装置であって、
前記運動アシスト装置は、骨盤支持部、並進運動部、および、回転運動部を有し、
前記骨盤支持部は、座面を有し、
前記並進運動部は、前記骨盤支持部と接続され、前記座面の高さ方向の位置である座面位置を変化させる構造を有し、
前記回転運動部は、前記骨盤支持部と接続され、前記座面のロール角である座面角度を変化させる構造を有している
運動アシスト装置。
【請求項２】
前記運動アシスト装置は、制御部を有し、
前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方は、前記制御部と接続され、
前記制御部は、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御することにより、前記座面位置および前記座面角度の少なくとも一方を変化させる
請求項１に記載の運動アシスト装置。
【請求項３】
前記並進運動部および前記回転運動部は、前記制御部と接続され、
前記制御部は、前記並進運動部および前記回転運動部を制御し、前記座面位置および前記座面角度を互いに関連付けて変化させる
請求項２に記載の運動アシスト装置。
【請求項４】
前記制御部は、複数の制御モードを有し、
前記複数の制御モードのそれぞれは、前記座面位置および前記座面角度を互いに関連付けて変化させる
請求項３に記載の運動アシスト装置。
【請求項５】
前記運動アシスト装置は、検知部を有し、
前記検知部は、前記制御部と接続され、前記骨盤支持部に作用する並進方向の負荷に応じて変化する並進負荷信号、前記骨盤支持部に作用する回転方向の負荷に応じて変化する回転負荷信号、前記骨盤支持部の並進運動に応じて変化する並進運動信号、および、前記骨盤支持部の回転運動に応じて変化する回転運動信号の少なくとも１つを出力し、
前記制御部は、前記並進負荷信号、前記回転負荷信号、前記並進運動信号、および、前記回転運動信号の少なくとも１つに基づいて、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御する
請求項２〜４のいずれか一項に記載の運動アシスト装置。
【請求項６】
前記検知部は、前記並進負荷信号および前記回転負荷信号の少なくとも一方を出力し、
前記制御部は、前記並進負荷信号および前記回転負荷信号の少なくとも一方に基づいて、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御する
請求項５に記載の運動アシスト装置。
【請求項７】
前記検知部は、前記並進運動信号および前記回転運動信号の少なくとも一方を出力し、
前記制御部は、前記並進運動信号および前記回転運動信号の少なくとも一方に基づいて、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御する
請求項５または６に記載の運動アシスト装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方のインピーダンスを変化させる
請求項２〜７のいずれか一項に記載の運動アシスト装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記座面位置および前記座面角度を互いに関連付けて変化させる連動制御モード、ならびに、前記座面位置および前記座面角度を互いに独立して変化させる独立制御モードを実行する
請求項２〜８のいずれか一項に記載の運動アシスト装置。
【請求項１０】
前記運動アシスト装置は、基礎支持部および肘掛部を有し、
前記基礎支持部が、前記骨盤支持部と結合され、
前記肘掛部が、前記基礎支持部と結合され、
緩衝空間が、前記肘掛部および前記骨盤支持部の間に形成されている
請求項１〜９のいずれか一項に記載の運動アシスト装置。
【請求項１１】
前記運動アシスト装置は、運動変換部を有し、
前記運動変換部は、前記骨盤支持部と接続され、前記骨盤支持部および前記回転運動部をピッチ軸まわりにおいて回転させる
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の運動アシスト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動アシスト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の運動アシスト装置は、一例として、使用者の立ち上がり動作を補助する椅子型の形態を有している。特許文献１は、椅子型の運動アシスト装置の一例を開示している。この運動アシスト装置は、骨盤支持部およびばねを有している。骨盤支持部は、使用者の荷重が作用することにより、下方向に変位する。ばねは、骨盤支持部を上方向に変位させる力を骨盤支持部に入力する。このため、使用者が骨盤支持部を押し下げる方向に荷重を作用させたとき、使用者に負荷が作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１３１０９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の運動アシスト装置は、高さ方向の運動を使用者に提供し、それ以外の運動を使用者に提供していない。このため、多様な運動を使用者に提供するという側面において、改善の余地を有している。
【０００５】
本発明の目的は、多様な運動を使用者に提供することに寄与する運動アシスト装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本運動アシスト装置の独立した一形態は、次の事項を含む。前記運動アシスト装置は、骨盤支持部、並進運動部、および、回転運動部を有し、前記骨盤支持部は、座面を有し、前記並進運動部は、前記骨盤支持部と接続され、前記座面の高さ方向の位置である座面位置を変化させる構造を有し、前記回転運動部は、前記骨盤支持部と接続され、前記座面のロール角である座面角度を変化させる構造を有している。
【０００７】
本運動アシスト装置によれば、座面角度が変化する。このため、座面角度の変化に基づく運動が使用者に提供される。このため、座面角度が変化しない運動アシスト装置と比較して、多様な運動が使用者に提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本運動アシスト装置は、多様な運動を使用者に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の運動アシスト装置のブロック図。
【図２】（ａ）第１実施形態の運動アシスト装置の正面図。（ｂ）運動アシスト装置の正面図。
【図３】（ａ）第１実施形態の運動アシスト装置が上限座面位置を取る状態の側面図。（ｂ）運動アシスト装置が下限座面位置を取る状態の側面図。
【図４】（ａ）第１実施形態の運動アシスト装置が基準角度を取る状態の正面図。（ｂ）運動アシスト装置が限界右角度を取る状態の正面図。（ｃ）運動アシスト装置が限界左角度を取る状態の正面図。
【図５】（ａ）第１実施形態の第１目標位置設定形態における並進負荷および目標座面位置の関係を示すグラフ。（ｂ）第２目標位置設定形態における並進負荷および目標座面位置の関係を示すグラフ。
【図６】（ａ）第１実施形態の第１目標並進力設定形態における座面位置および目標並進力の関係を示すグラフ。（ｂ）第２目標並進力設定形態における座面位置および目標並進力の関係を示すグラフ。
【図７】（ａ）第１実施形態の第１目標角度設定形態における回転負荷および目標座面角度の関係を示すグラフ。（ｂ）第２目標角度設定形態における回転負荷および目標座面角度の関係を示すグラフ。
【図８】（ａ）第１実施形態の第１目標回転力設定形態における座面角度および目標回転力の関係を示すグラフ。（ｂ）第２目標回転力設定形態における座面角度および目標回転力の関係を示すグラフ。
【図９】（ａ）第２実施形態の運動アシスト装置が上限座面位置および基準角度を取る状態の正面図。（ｂ）運動アシスト装置が下限座面位置および限界右角度を取る状態の正面図。（ｃ）運動アシスト装置が下限座面位置および限界左角度を取る状態の正面図。
【図１０】（ａ）第３実施形態の運動アシスト装置が下限座面位置および基準角度を取る状態の正面図。（ｂ）運動アシスト装置が上限座面位置および限界右角度を取る状態の正面図。（ｃ）運動アシスト装置が上限座面位置および限界左角度を取る状態の正面図。
【図１１】第５実施形態の目標軌跡制御モードにおける制御時間および目標座面位置の関係を示すグラフ。
【図１２】（ａ）第７実施形態の運動アシスト装置が上限座面位置を取る状態の側面図。（ｂ）運動アシスト装置が下限座面位置を取る状態の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔１〕本運動アシスト装置の独立した一形態は、次の事項を含む。前記運動アシスト装置は、身体の鍛錬に用いられ、骨盤支持部、並進運動部、および、回転運動部を有している。前記骨盤支持部は、座面を有している。前記並進運動部は、前記骨盤支持部と接続され、前記座面の高さ方向の位置である座面位置を変化させる構造を有している。前記回転運動部は、前記骨盤支持部と接続され、前記座面のロール角である座面角度を変化させる構造を有している。
【００１１】
〔２〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記運動アシスト装置は、制御部を有している。前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方は、前記制御部と接続されている。前記制御部は、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御することにより、前記座面位置および前記座面角度の少なくとも一方を変化させる。
【００１２】
〔３〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記並進運動部および前記回転運動部は、前記制御部と接続されている。前記制御部は、前記並進運動部および前記回転運動部を制御し、前記座面位置および前記座面角度を互いに関連付けて変化させる。
【００１３】
〔４〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記制御部は、複数の制御モードを有している。前記複数の制御モードのそれぞれは、前記座面位置および前記座面角度を互いに関連付けて変化させる。
【００１４】
〔５〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記運動アシスト装置は、検知部を有している。前記検知部は、前記制御部と接続され、並進負荷信号、回転負荷信号、並進運動信号、および、回転運動信号の少なくとも１つを出力している。前記並進負荷信号は、前記骨盤支持部に作用する並進方向の負荷に応じて変化する。前記回転負荷信号は、前記骨盤支持部に作用する回転方向の負荷に応じて変化する。前記並進運動信号は、前記骨盤支持部の並進運動に応じて変化する。前記回転運動信号は、前記骨盤支持部の回転運動に応じて変化する。前記制御部は、前記並進負荷信号、前記回転負荷信号、前記並進運動信号、および、前記回転運動信号の少なくとも１つに基づいて、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御する。
【００１５】
〔６〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記検知部は、前記並進負荷信号および前記回転負荷信号の少なくとも一方を出力している。前記制御部は、前記並進負荷信号および前記回転負荷信号の少なくとも一方に基づいて、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御する。
【００１６】
〔７〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記検知部は、前記並進運動信号および前記回転運動信号の少なくとも一方を出力している。前記制御部は、前記並進運動信号および前記回転運動信号の少なくとも一方に基づいて、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方を制御する。
【００１７】
〔８〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記制御部は、前記並進運動部および前記回転運動部の少なくとも一方のインピーダンスを変化させる。
〔９〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記制御部は、前記座面位置および前記座面角度を互いに関連付けて変化させる連動制御モード、ならびに、前記座面位置および前記座面角度を互いに独立して変化させる独立制御モードを実行する。
【００１８】
〔１０〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記運動アシスト装置は、基礎支持部および肘掛部を有している。前記基礎支持部が、前記骨盤支持部と結合され、前記肘掛部が、前記基礎支持部と結合され、緩衝空間が、前記肘掛部および前記骨盤支持部の間に形成されている。
【００１９】
〔１１〕前記運動アシスト装置に従属する一形態は、次の事項を含む。前記運動アシスト装置は、運動変換部を有している。前記運動変換部は、前記骨盤支持部と接続され、前記骨盤支持部および前記回転運動部をピッチ軸まわりにおいて回転させる。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、運動アシスト装置１のブロック構成を示している。
運動アシスト装置１は、主として、使用者の下半身の鍛錬に用いられる。運動アシスト装置１は、複数の機能ブロックを有している。運動アシスト装置１の主要な機能ブロックは、装置本体部１０、並進運動部２０、回転運動部３０、制御部４０、検知部５０、記憶部６０、電源部７０、および、操作部８０である。運動アシスト装置１は、高さ方向Ｚおよびローリング方向Ｒを規定している。高さ方向Ｚは、装置本体部１０の基礎支持部１２（図２参照）の長手方向である。
【００２１】
装置本体部１０は、一例として、椅子型の形態を有している（図２参照）。運動アシスト装置１は、装置本体部１０に着座した使用者が膝の屈伸運動を行うとき、使用者に負荷を付与することにより、下半身の鍛錬に寄与する。運動アシスト装置１は、膝の屈伸運動にともなう体幹の並進方向に作用する負荷、および、骨盤のローリング方向に作用する負荷を使用者に付与する。なお、以下の説明は、使用者が膝の屈伸運動を行うことを、「使用者が屈伸運動する」、または、これに類似する表現により記述している。
【００２２】
装置本体部１０は、使用者の骨盤を支持する役割を持つ。並進運動部２０は、装置本体部１０の骨盤支持部１３に高さ方向Ｚの力を入力する役割を持つ。回転運動部３０は、装置本体部１０の骨盤支持部１３にローリング方向Ｒの力を入力する役割を持つ。検知部５０は、装置本体部１０の運動または負荷に応じて変化する信号を制御部４０に入力する役割を持つ。制御部４０は、検知部５０から入力される信号に基づいて、並進運動部２０および回転運動部３０を制御する役割を持つ。操作部８０は、運動アシスト装置１の動作に関する使用者の要求を入力する役割を持つ。
【００２３】
図２を参照して、運動アシスト装置１の具体的な構造について説明する。
装置本体部１０は、複数の構成要素を含む。装置本体部１０は、複数の構成要素が機能的に組み合わせられた集合体である。装置本体部１０の主要な構成要素は、設置支持部１１、基礎支持部１２、骨盤支持部１３、および、体幹支持部１４である。
【００２４】
設置支持部１１は、装置本体部１０における台の役割を持つ。設置支持部１１は、設置面２００上に設置される。設置面２００の一例は、屋内の床面である。設置支持部１１は、基礎支持部１２と結合している。設置支持部１１は、制御部４０および電源部７０を内蔵している。
【００２５】
基礎支持部１２は、骨盤支持部１３を支持している。基礎支持部１２は、複数の構成要素が機能的に組み合わせられた集合体である。基礎支持部１２の主要な構成要素は、上部支持部１２Ｈおよび下部支持部１２Ｌである。上部支持部１２Ｈは、骨盤支持部１３と結合している。下部支持部１２Ｌは、設置支持部１１と結合している。
【００２６】
基礎支持部１２は、変形構造を有している。基礎支持部１２の変形構造は、少なくとも２つの構成要素の相対的な運動、または、１つの構成要素の変形に基づいて、基礎支持部１２の高さ方向Ｚの寸法（以下、「基礎高さ」）を変化させる。基礎支持部１２は、一例として、高さ方向Ｚにおける下部支持部１２Ｌに対する上部支持部１２Ｈの運動に基づいて、基礎高さを変化させる。
【００２７】
骨盤支持部１３は、使用者の臀部を支持する構造を有している。骨盤支持部１３は、座面１３Ａおよび回転構造を有している。座面１３Ａは、使用者の臀部と接触する部分である。骨盤支持部１３の回転構造は、骨盤支持部１３を基礎支持部１２に対してローリング方向Ｒに回転させる。ローリング方向Ｒの回転は、骨盤支持部１３に着座した使用者の視点を基準として規定される。右回転は、ローリング方向Ｒにおける右まわりの回転を示す。左回転は、ローリング方向Ｒにおける左まわりの回転を示す。
【００２８】
骨盤支持部１３は、座面位置Ｘを規定している。座面位置Ｘは、設置面２００に対する座面１３Ａの高さ方向Ｚの位置を示す。座面位置Ｘは、基礎支持部１２の変形に応じて変化する。すなわち、座面位置Ｘは、基礎高さの変化に応じて変化する。使用者の膝の屈曲および伸展の度合は、座面位置Ｘの変化に応じて変化する。
【００２９】
座面位置Ｘは、上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬまでの範囲において変化し得る。上限座面位置ＸＨは、座面位置Ｘの変化範囲における最も高い座面位置Ｘを示す。すなわち、基礎高さが変化範囲における最も高い位置を取るとき、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取る（図２（ａ）および図３（ａ）参照）。下限座面位置ＸＬは、座面位置Ｘの変化範囲における最も低い座面位置Ｘを示す。すなわち、基礎高さが変化範囲における最も低い位置を取るとき、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬを取る（図２（ｂ）および図３（ｂ）参照）。
【００３０】
骨盤支持部１３は、座面角度Ａを規定している。座面角度Ａは、骨盤支持部１３のロール角を示す。座面角度Ａは、回転構造に基づく骨盤支持部１３の回転に応じて変化する。使用者の膝の屈曲および伸展の度合は、座面角度Ａの変化に応じて変化する。
【００３１】
座面角度Ａは、限界右角度ＡＲから限界左角度ＡＬまでの範囲において変化し得る。限界右角度ＡＲは、座面１３Ａが右回転における限界の回転位置を取るときの座面角度Ａを示す（図４（ｂ）参照）。限界左角度ＡＬは、座面１３Ａが左回転における限界の回転位置を取るときの座面角度Ａを示す（図４（ｃ）参照）。
【００３２】
座面角度Ａが取り得る範囲は、基準角度ＡＭにより右角度領域および左角度領域に区分される。基準角度ＡＭは、座面１３Ａが角度基準面に平行するときの座面角度Ａを示す（図４（ａ）参照）。角度基準面は、一例として、高さ方向Ｚと直交する仮想面を示す。右角度領域は、座面１３Ａが角度基準面に対して右回転している状態において、座面角度Ａが取り得る範囲を示す。左角度領域は、座面１３Ａが角度基準面に対して左回転している状態において、座面角度Ａが取り得る範囲を示す。
【００３３】
体幹支持部１４は、使用者の背中を支持する構造を有している。体幹支持部１４は、高さ方向Ｚの下方部分において上部支持部１２Ｈと結合している（図３参照）。体幹支持部１４は、基礎支持部１２の変形にともない骨盤支持部１３と連動して高さ方向Ｚに変位する。体幹支持部１４は、基礎支持部１２に対してローリング方向Ｒに回転しない。
【００３４】
並進運動部２０は、骨盤支持部１３の座面位置Ｘを変化させる。並進運動部２０は、基礎高さを変化させることにより、座面位置Ｘを変化させる。並進運動部２０は、複数の構成要素が機能的に組み合わせられた集合体である。並進運動部２０の主要な構成要素は、並進機構部２１、並進駆動部２２、および、並進復帰部２３（図１参照）である。なお、並進運動部２０の名称における「並進」の用語は、並進運動部２０が骨盤支持部１３を少なくとも並進運動させることを意味し、並進運動部２０が並進運動とは別の運動を骨盤支持部１３に形成させることを否定していない。
【００３５】
並進機構部２１は、基礎支持部１２と結合している。並進機構部２１は、基礎支持部１２の内部に配置されている。並進機構部２１の一例は、ボールねじ（図示略）である。ボールねじは、ねじ軸およびナットを有している。ねじ軸は、並進駆動部２２の出力軸と結合している。ナットは、上部支持部１２Ｈに固定されているため、上部支持部１２Ｈに対して回転および移動しない。
【００３６】
並進駆動部２２は、基礎支持部１２の内部に配置されている。並進駆動部２２の一例は、電気モーター（図示略）である。並進駆動部２２は、制御部４０からの指令信号に基づいて、並進機構部２１に回転力を入力する。並進駆動部２２の回転力は、並進機構部２１により高さ方向Ｚに作用する力（以下、「並進駆動力Ｆ」）に変換される。上部支持部１２Ｈは、並進駆動力Ｆに基づいて、下部支持部１２Ｌに対して変位する。すなわち、並進駆動部２２は、骨盤支持部１３を高さ方向Ｚに変位させる力を出力する。
【００３７】
並進復帰部２３（図１参照）は、基礎支持部１２の内部に配置されている。並進復帰部２３の一例は、コイルスプリング（図示略）である。並進復帰部２３は、基礎支持部１２の形状を復帰させる力を基礎支持部１２に入力する。並進復帰部２３は、骨盤支持部１３に負荷が作用していないとき、座面位置Ｘを上限座面位置ＸＨに保持する。
【００３８】
回転運動部３０は、骨盤支持部１３の座面角度Ａを変化させる。回転運動部３０は、骨盤支持部１３をローリング方向Ｒに回転させることにより、座面角度Ａを変化させる。回転運動部３０は、複数の構成要素が機能的に組み合わせられた集合体である。回転運動部３０の主要な構成要素は、回転機構部３１、回転駆動部３２、および、回転復帰部３３（図１参照）である。なお、回転運動部３０の名称における「回転」の用語は、回転運動部３０が骨盤支持部１３を少なくとも回転運動させることを意味し、回転運動部３０が回転運動とは別の運動を骨盤支持部１３に形成させることを否定していない。
【００３９】
回転運動部３０は、基準角度ＡＭから限界右角度ＡＲまでの範囲の絶対値、および、基準角度ＡＭから限界左角度ＡＬまでの範囲の絶対値を規定している。これらの絶対値の一例は、１度〜４５度の範囲に含まれるいずれかの大きさである。なお、回転運動部３０は、上記絶対値が例示範囲外の大きさを取ることを否定していない。
【００４０】
回転機構部３１は、骨盤支持部１３の回転構造を形成している。回転機構部３１は、骨盤支持部１３を回転させる。回転機構部３１は、骨盤支持部１３の内部に配置されている。回転機構部３１は、回転中心軸３１Ａを有している。回転中心軸３１Ａは、ローリング方向Ｒの回転中心を形成している。回転機構部３１は、回転駆動部３２から入力される回転力に基づいて動作することにより、座面角度Ａを変化させる。
【００４１】
回転駆動部３２は、骨盤支持部１３の内部に配置されている。回転駆動部３２の一例は、電気モーター（図示略）である。回転駆動部３２は、回転機構部３１に回転力を入力する。回転駆動部３２の回転力は、回転機構部３１によりローリング方向Ｒに作用する回転力（以下、「回転駆動力Ｔ」）に変換される。回転駆動力Ｔは、座面１３Ａを右回転させる方向に作用する回転駆動力Ｔ、または、座面１３Ａを左回転させる方向に作用する回転駆動力Ｔを示す。座面１３Ａは、回転駆動力Ｔに基づいて、基礎支持部１２に対して回転する。すなわち、回転駆動部３２は、制御部４０からの指令信号に基づいて、座面１３Ａをローリング方向Ｒに回転させる力を出力する。
【００４２】
回転復帰部３３（図１参照）は、骨盤支持部１３の内部に配置されている。回転復帰部３３の一例は、トーションスプリング（図示略）である。回転復帰部３３は、座面角度Ａを基準角度ＡＭに復帰させる回転力を骨盤支持部１３に入力する。回転復帰部３３は、骨盤支持部１３に負荷が作用していないとき、座面角度Ａを基準角度ＡＭに保持する。
【００４３】
図１を参照して、制御部４０が実行する制御の内容について説明する。
制御部４０は、並進運動部２０および回転運動部３０の少なくとも一方を制御することにより、骨盤支持部１３の動作を制御する。制御部４０は、並進運動部２０の制御において、並進駆動部２２に入力する電力（以下、「並進駆動電力Ｐ１」）を制御することにより、並進駆動力Ｆを変化させる。制御部４０は、回転運動部３０の制御において、回転駆動部３２に入力する電力（以下、「回転駆動電力Ｐ２」）を制御することにより、回転駆動力Ｔを変化させる。
【００４４】
検知部５０は、骨盤支持部１３の運動情報および負荷情報を検知する。検知部５０は、複数のセンサーを含む。変位センサー５１、力センサー５２、回転センサー５３、および、トルクセンサー５４が、複数のセンサーの一例に該当する。
【００４５】
変位センサー５１は、骨盤支持部１３の高さ方向Ｚの位置に応じて変化する信号を制御部４０に出力する。変位センサー５１の出力信号は、骨盤支持部１３の並進運動に応じて変化する並進運動信号の一例に該当する。制御部４０は、変位センサー５１の出力信号に基づいて、座面位置Ｘを示す値を算出する。なお、「座面位置Ｘ」の用語は、骨盤支持部１３が取る実際の座面位置Ｘ、または、制御部４０により算出された値としての座面位置Ｘを意味する。
【００４６】
力センサー５２は、骨盤支持部１３に作用する高さ方向Ｚの下方向の力（以下、「並進負荷ＰＦ」）に応じて変化する信号を制御部４０に出力する。力センサー５２の出力信号は、骨盤支持部１３に作用する並進負荷ＰＦに応じて変化する並進負荷信号に該当する。制御部４０は、力センサー５２の出力信号に基づいて、並進負荷ＰＦを示す値を算出する。なお、「並進負荷ＰＦ」の用語は、骨盤支持部１３に作用する実際の並進負荷ＰＦ、または、制御部４０により算出された値としての並進負荷ＰＦを意味する。
【００４７】
回転センサー５３は、骨盤支持部１３のローリング方向Ｒの回転に応じて変化する信号を制御部４０に出力する。回転センサー５３の出力信号は、骨盤支持部１３の回転運動に応じて変化する回転運動信号の一例に該当する。制御部４０は、回転センサー５３の出力信号に基づいて、座面角度Ａを示す値を算出する。なお、「座面角度Ａ」の用語は、骨盤支持部１３が取る実際の座面角度Ａ、または、制御部４０により算出された値としての座面角度Ａを意味する。
【００４８】
トルクセンサー５４は、骨盤支持部１３に作用するローリング方向Ｒの負荷（以下、「回転負荷ＰＴ」）に応じて変化する信号を制御部４０に出力する。回転負荷ＰＴは、座面１３Ａを右回転させる方向に作用する回転負荷ＰＴ、または、座面１３Ａを左方向に回転させる回転負荷ＰＴを示す。回転負荷ＰＴが取り得る領域は、右回転負荷領域および左回転負荷領域に区分される。右回転負荷領域は、座面角度Ａが右角度領域に属する場合において、回転負荷ＰＴが取り得る領域を示す。左回転負荷領域は、座面角度Ａが左角度領域に属する場合において、回転負荷ＰＴが取り得る領域を示す。
【００４９】
トルクセンサー５４の出力信号は、骨盤支持部１３に作用する回転負荷ＰＴに応じて変化する回転負荷信号に該当する。制御部４０は、トルクセンサー５４の出力信号に基づいて、回転負荷ＰＴを示す値を算出する。なお、「回転負荷ＰＴ」の用語は、骨盤支持部１３に作用する実際の回転負荷ＰＴ、または、制御部４０により算出された値としての回転負荷ＰＴを示す。
【００５０】
記憶部６０は、各種の情報を記憶している。制御部４０が並進運動部２０および回転運動部３０の制御において用いる演算式、ならびに、制御部４０の演算結果が、記憶部６０に記憶される情報の一例に該当する。記憶部６０は、制御部４０から入力される信号に基づいて、記憶している情報を含む信号を制御部４０に出力する。
【００５１】
電源部７０は、運動アシスト装置１の各電気ブロックに電力を供給する。運動アシスト装置１の主要な電気ブロックは、並進駆動部２２、回転駆動部３２、制御部４０、検知部５０、および、記憶部６０である。電源部７０は、１次電池、２次電池、または、外部電源の電力を各電気ブロックに供給する。
【００５２】
操作部８０は、マンマシンインターフェースの形態を有している。操作部８０は、骨盤支持部１３の動作に関する各種の条件を選択する。操作部８０は、装置本体部１０とは別に構成された装置である。操作部８０は、使用者の操作内容に応じた操作信号を制御部４０に出力する。操作部８０は、一例として、無線通信により操作信号を出力する。
【００５３】
図３および図４は、屈伸運動の一例を示している。
使用者は、屈伸運動において膝の屈曲動作および伸展動作を繰り返す。図３（ａ）の状態から図３（ｂ）の状態への変化、ならびに、図４（ａ）の状態から図４（ｂ）または（ｃ）の状態への変化は、屈曲動作の一例を示している。図３（ｂ）の状態から図３（ａ）の状態への変化、ならびに、図４（ｂ）または（ｃ）の状態から図４（ａ）の状態への変化は、伸展動作の一例を示している。
【００５４】
運動アシスト装置１は、屈曲動作または伸展動作が行われるとき、骨盤支持部１３に作用する並進駆動力Ｆを変化させる。このため、使用者の骨盤にかかる負荷が変化する。このため、屈曲動作または伸展動作にともない下半身が鍛錬される。
【００５５】
図５〜図８を参照して、制御部４０が実行する制御について説明する。
制御部４０は、複数の独立制御モードを有している。複数の独立制御モードは、並進負荷制御モード、並進変位制御モード、回転負荷制御モード、および、回転変位制御モードを含む。制御部４０は、操作部８０から入力された操作信号に基づいて、制御モードを選択する。制御部４０は、各制御モードにおいて、並進駆動部２２および回転駆動部３２の少なくとも一方を制御する。
【００５６】
制御部４０は、各制御モードを開始する前において、座面位置Ｘを初期座面位置ＸＩに保持し（図３（ａ）参照）、座面角度Ａを初期座面角度ＡＩに保持する（図４（ａ）参照）。制御部４０は、一例として、上限座面位置ＸＨを初期座面位置ＸＩとして設定し、基準角度ＡＭを初期座面角度ＡＩとして設定する。
【００５７】
図５を参照して、並進負荷制御モードの内容について説明する。
制御部４０は、並進負荷制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかから並進負荷制御モードを選択し、この制御モードを実行する。操作信号は、並進負荷制御モードを指定する情報を含む場合、目標位置設定形態を指定する情報をさらに含む。制御部４０は、操作信号に含まれる情報に応じた目標位置設定形態を複数の目標位置設定形態のなかから選択する。複数の目標位置設定形態は、一例として、第１目標位置設定形態および第２目標位置設定形態を含む。
【００５８】
制御部４０は、選択した目標位置設定形態に対応する目標位置演算マップを記憶部６０から読み出す。記憶部６０は、複数の目標位置演算マップを記憶している。複数の目標位置演算マップは、一例として、第１目標位置演算マップおよび第２目標位置演算マップを含む。目標位置演算マップは、並進負荷ＰＦの座標軸、および、目標座面位置ＸＴの座標軸を有する。目標位置演算マップは、目標座面位置ＸＴを数値として規定している。目標位置演算マップは、目標座面位置ＸＴを並進負荷ＰＦの関数として規定している。
【００５９】
図５（ａ）は、第１目標位置演算マップの一例を示している。制御部４０は、第１目標位置設定形態を選択したとき、記憶部６０から第１目標位置演算マップを読み込む。第１目標位置演算マップは、並進負荷ＰＦおよび目標座面位置ＸＴの関係を以下のとおり規定している。
【００６０】
目標座面位置ＸＴは、並進負荷ＰＦが第１基準並進負荷ＰＦ１未満の大きさを取るとき、上限座面位置ＸＨを取る。目標座面位置ＸＴは、並進負荷ＰＦが第２基準並進負荷ＰＦ２以上の大きさを取るとき、下限座面位置ＸＬを取る。目標座面位置ＸＴは、並進負荷ＰＦが第１基準並進負荷ＰＦ１以上かつ第２基準並進負荷ＰＦ２未満の大きさを取るとき、並進負荷ＰＦが大きくなるにつれて上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬに近づく。
【００６１】
図５（ｂ）は、第２目標位置演算マップの一例を示している。制御部４０は、第２目標位置設定形態を選択したとき、記憶部６０から第２目標位置演算マップを読み込む。第２目標位置演算マップは、並進負荷ＰＦおよび目標座面位置ＸＴの関係を以下のとおり規定している。
【００６２】
目標座面位置ＸＴは、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３未満の大きさを取るとき、上限座面位置ＸＨを取る。目標座面位置ＸＴは、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３以上の大きさを取るとき、下限座面位置ＸＬを取る。第３基準並進負荷ＰＦ３は、第１基準並進負荷ＰＦ１よりも大きく、かつ、第２基準並進負荷ＰＦ２よりも小さい。
【００６３】
制御部４０は、並進負荷制御モードにおいて次の処理を行う。
制御部４０は、座面位置Ｘを初期座面位置ＸＩに保持し、座面角度Ａを初期座面角度ＡＩに保持した状態において、操作信号に基づいて並進負荷制御モードを開始する。制御部４０は、変位センサー５１の出力信号に基づいて、座面位置Ｘを算出する。制御部４０は、力センサー５２の出力信号に基づいて、並進負荷ＰＦを算出する。制御部４０は、算出した並進負荷ＰＦ、および、目標位置演算マップに基づいて、目標座面位置ＸＴを算出する。
【００６４】
制御部４０は、算出した目標座面位置ＸＴと算出した座面位置Ｘとの差、および、目標並進力演算式に基づいて、並進駆動力Ｆの目標値（以下、「目標並進力ＦＸ」）を算出する。記憶部６０は、目標並進力演算式を予め記憶している。目標並進力演算式は、目標並進力ＦＸを目標座面位置ＸＴおよび座面位置Ｘの差の関数として規定している。
【００６５】
制御部４０は、算出した目標並進力ＦＸ、および、並進電力演算式に基づいて、並進駆動電力Ｐ１を算出する。記憶部６０は、並進電力演算式を予め記憶している。並進電力演算式は、並進駆動電力Ｐ１を目標並進力ＦＸの関数として規定している。制御部４０は、算出した並進駆動電力Ｐ１に基づいて、並進駆動部２２を駆動するための指令信号（以下、「並進駆動信号Ｓ１」）を生成する。制御部４０は、生成した並進駆動信号Ｓ１を並進駆動部２２に出力する。並進駆動部２２は、並進駆動信号Ｓ１に基づいて、並進駆動力Ｆを出力する。骨盤支持部１３は、並進駆動力Ｆに応じて動作する。
【００６６】
制御部４０は、並進負荷制御モードにおいて回転駆動部３２に電力を供給していない。このため、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて、回転機構部３１が動作する。このため、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて、座面角度Ａが限界右角度ＡＲから限界左角度ＡＬまでの範囲における任意の位置を取り得る。
【００６７】
図５を参照して、運動アシスト装置１により得られる鍛錬効果について説明する。
並進負荷制御モードの第１目標位置設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
並進運動部２０は、並進負荷ＰＦが第１基準並進負荷ＰＦ１未満の大きさを取るとき、座面位置Ｘを上限座面位置ＸＨに保持する（図３（ａ）参照）。このため、並進負荷ＰＦが第１基準並進負荷ＰＦ１未満の大きさを取るとき、並進負荷ＰＦが増加しても座面位置Ｘが下方向に変位しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して大きな負荷がかかる。
【００６８】
並進運動部２０は、並進負荷ＰＦが第１基準並進負荷ＰＦ１以上かつ第２基準並進負荷ＰＦ２未満の大きさを取るとき、並進負荷ＰＦの増加に応じて座面位置Ｘを下方向に変位させる。このため、並進負荷ＰＦが第１基準並進負荷ＰＦ１未満の大きさから第１基準並進負荷ＰＦ１以上の大きさに変化した後、並進負荷ＰＦが増加することにより座面位置Ｘが下方向に変位する。このため、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取るときよりも小さい負荷がかかる。
【００６９】
並進運動部２０は、並進負荷ＰＦが第２基準並進負荷ＰＦ２以上の大きさを取るとき、座面位置Ｘを下限座面位置ＸＬに保持する（図３（ｂ）参照）。このため、並進負荷ＰＦが第２基準並進負荷ＰＦ２以上の大きさを取るとき、並進負荷ＰＦが減少しても座面位置Ｘが上方向に変位しにくい。このため、使用者は、膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【００７０】
並進負荷制御モードの第２目標位置設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
並進運動部２０は、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３未満の大きさを取るとき、座面位置Ｘを上限座面位置ＸＨに保持する（図３（ａ）参照）。このため、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３未満の大きさを取るとき、並進負荷ＰＦが増加しても座面位置Ｘが下方向に変位しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して大きな負荷がかかる。
【００７１】
並進運動部２０は、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３未満の大きさから第３基準並進負荷ＰＦ３以上の大きさに変化したとき、座面位置Ｘを下限座面位置ＸＬに変化させる（図３（ｂ）参照）。このため、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３未満の大きさから第３基準並進負荷ＰＦ３以上の大きさに変化したとき、座面位置Ｘが急激に下方向に変位する。このため、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取るときよりも小さい負荷がかかる。
【００７２】
並進運動部２０は、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３以上の大きさを取るとき、座面位置Ｘを下限座面位置ＸＬに保持する（図３（ｂ）参照）。このため、並進負荷ＰＦが第３基準並進負荷ＰＦ３以上の大きさを取るとき、並進負荷ＰＦが減少しても座面位置Ｘが上方向に変位しにくい。このため、使用者は、膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【００７３】
回転運動部３０は、並進負荷制御モードにおいて、回転負荷ＰＴに応じて動作する。使用者が右方向の回転負荷ＰＴを骨盤支持部１３に作用させた場合、座面１３Ａが右回転する。このため、右脚にかかる負荷が左脚にかかる負荷よりも大きくなる。使用者が左方向の回転負荷ＰＴを骨盤支持部１３に作用させた場合、座面１３Ａが左回転する。このため、左脚にかかる負荷が右脚にかかる負荷よりも大きくなる。
【００７４】
図６を参照して、並進変位制御モードの内容について説明する。
制御部４０は、並進変位制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかから並進変位制御モードを選択し、この制御モードを実行する。操作信号は、並進変位制御モードを指定する情報を含む場合、目標並進力設定形態を指定する情報をさらに含む。制御部４０は、操作信号に含まれる情報に応じた目標並進力設定形態を複数の目標並進力設定形態のなかから選択する。複数の目標並進力設定形態は、一例として、第１目標並進力設定形態および第２目標並進力設定形態を含む。
【００７５】
制御部４０は、選択した目標並進力設定形態に対応する目標並進力演算マップを記憶部６０から読み出す。記憶部６０は、複数の目標並進力演算マップを記憶している。複数の目標並進力演算マップは、一例として、第１目標並進力演算マップおよび第２目標並進力演算マップを含む。目標並進力演算マップは、座面位置Ｘの座標軸、および、目標並進力ＦＸの座標軸を有する。目標並進力演算マップは、座面位置Ｘを数値として規定している。目標並進力演算マップは、目標並進力ＦＸを座面位置Ｘの関数として規定している。
【００７６】
なお、「座面位置Ｘが所定座面位置未満の位置を取る」旨の記述は、座面位置Ｘが所定座面位置よりも上限座面位置ＸＨ側の位置を取ることを示している。また、「座面位置Ｘが所定座面位置以上の位置を取る」旨の記述は、座面位置Ｘが所定座面位置と同じ位置を取ること、および、座面位置Ｘが所定座面位置よりも下限座面位置ＸＬ側の位置を取ることを示している。「所定座面位置」の用語は、任意の座面位置Ｘを示す。
【００７７】
図６（ａ）は、第１目標並進力演算マップの一例を示している。制御部４０は、第１目標並進力設定形態を選択したとき、記憶部６０から第１目標並進力演算マップを読み込む。第１目標並進力演算マップは、座面位置Ｘおよび目標並進力ＦＸの関係を以下のとおり規定している。
【００７８】
目標並進力ＦＸは、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１未満の位置を取るとき、大並進駆動力ＦＸＨを取る。大並進駆動力ＦＸＨは、並進駆動力Ｆが最大の大きさを取るときの駆動力を示す。目標並進力ＦＸは、座面位置Ｘが第２基準位置Ｘ２以上の位置を取るとき、小並進駆動力ＦＸＬを取る。小並進駆動力ＦＸＬは、並進駆動力Ｆが最小の大きさを取るときの駆動力を示す。目標並進力ＦＸは、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１以上かつ第２基準位置Ｘ２未満の位置を取るとき、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬに近づくにつれて小さくなる。
【００７９】
図６（ｂ）は、第２目標並進力演算マップの一例を示している。制御部４０は、第２目標並進力設定形態を選択したとき、記憶部６０から第２目標並進力演算マップを読み込む。第２目標並進力演算マップは、座面位置Ｘおよび目標並進力ＦＸの関係を以下のとおり規定している。
【００８０】
目標並進力ＦＸは、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置を取るとき、大並進駆動力ＦＸＨを取る。目標並進力ＦＸは、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３以上の大きさを取るとき、小並進駆動力ＦＸＬを取る。第３基準位置Ｘ３は、第１基準位置Ｘ１よりも大きく、かつ、第２基準位置Ｘ２よりも小さい。
【００８１】
制御部４０は、並進変位制御モードにおいて次の処理を行う。
制御部４０は、座面位置Ｘを初期座面位置ＸＩに保持し、座面角度Ａを初期座面角度ＡＩに保持した状態において、操作信号に基づいて並進変位制御モードを開始する。制御部４０は、変位センサー５１の出力信号に基づいて、座面位置Ｘを算出する。制御部４０は、算出した座面位置Ｘ、および、目標並進力演算マップに基づいて、目標並進力ＦＸを算出する。制御部４０は、算出した目標並進力ＦＸ、および、並進電力演算式に基づいて、並進駆動電力Ｐ１を算出する。
【００８２】
制御部４０は、算出した並進駆動電力Ｐ１に基づいて、並進駆動信号Ｓ１を生成する。制御部４０は、生成した並進駆動信号Ｓ１を並進駆動部２２に出力する。並進駆動部２２は、並進駆動信号Ｓ１に基づいて、並進駆動力Ｆを出力する。骨盤支持部１３は、並進駆動力Ｆに応じて動作する。
【００８３】
制御部４０は、並進変位制御モードにおいて回転駆動部３２に電力を供給していない。このため、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて、回転機構部３１が動作する。このため、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて、座面角度Ａが限界右角度ＡＲから限界左角度ＡＬまでの範囲における任意の角度を取り得る。
【００８４】
図６を参照して、運動アシスト装置１により得られる鍛錬効果について説明する。
並進変位制御モードの第１目標並進力設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
並進運動部２０は、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１未満の位置を取るとき、並進駆動力Ｆとして大並進駆動力ＦＸＨを出力する。このため、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１未満の位置を取るとき、座面位置Ｘが下方向に変位しても並進駆動力Ｆが減少しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して大きな負荷がかかる。
【００８５】
並進運動部２０は、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１以上かつ第２基準位置Ｘ２未満の位置を取るとき、座面位置Ｘの下方向への変位に応じて並進駆動力Ｆを減少させる。このため、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１未満の位置から第１基準位置Ｘ１以上の位置に変化した後、座面位置Ｘが下方向に変位することにより並進駆動力Ｆが減少する。このため、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１未満の位置を取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して、座面位置Ｘが第１基準位置Ｘ１未満の位置を取るときよりも小さい負荷がかかる。
【００８６】
並進運動部２０は、座面位置Ｘが第２基準位置Ｘ２以上の位置を取るとき、並進駆動力Ｆとして小並進駆動力ＦＸＬを出力する。このため、座面位置Ｘが第２基準位置Ｘ２以上の位置を取るとき、座面位置Ｘが上方向に変位しても並進駆動力Ｆが増加しにくい。このため、使用者は、膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【００８７】
並進変位制御モードの第２目標並進力設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
並進運動部２０は、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置を取るとき、並進駆動力Ｆとして大並進駆動力ＦＸＨを出力する。このため、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置を取るとき、座面位置Ｘが下方向に変位しても並進駆動力Ｆが減少しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して大きな負荷がかかる。
【００８８】
並進運動部２０は、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置から第３基準位置Ｘ３以上の位置に変化したとき、並進駆動力Ｆを小並進駆動力ＦＸＬに変化させる。このため、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置から第３基準位置Ｘ３以上の位置に変化したとき、並進駆動力Ｆが急激に減少する。このため、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置を取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、膝の屈曲の度合を大きくさせようとする動作に対して、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３未満の位置を取るときよりも小さい負荷がかかる。
【００８９】
並進運動部２０は、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３以上の位置を取るとき、並進駆動力Ｆとして小並進駆動力ＦＸＬを出力する。このため、座面位置Ｘが第３基準位置Ｘ３以上の位置を取るとき、座面位置Ｘが上方向に変位しても並進駆動力Ｆが増加しにくい。このため、使用者は、膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【００９０】
回転運動部３０は、並進変位制御モードにおいて、回転負荷ＰＴに応じて動作する。使用者が右方向の回転負荷ＰＴを骨盤支持部１３に作用させた場合、座面１３Ａが右回転する。このため、右脚にかかる負荷が左脚にかかる負荷よりも大きくなる。使用者が左方向の回転負荷ＰＴを骨盤支持部１３に作用させた場合、座面１３Ａが左回転する。このため、左脚にかかる負荷が右脚にかかる負荷よりも大きくなる。
【００９１】
図７を参照して、回転負荷制御モードの内容について説明する。
制御部４０は、回転負荷制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかから回転負荷制御モードを選択し、この制御モードを実行する。操作信号は、回転負荷制御モードを指定する情報を含む場合、目標角度設定形態を指定する情報をさらに含む。制御部４０は、操作信号に含まれる情報に応じた目標角度設定形態を複数の目標角度設定形態の中から選択する。複数の目標角度設定形態は、一例として、第１目標角度設定形態および第２目標角度設定形態を含む。
【００９２】
制御部４０は、選択した目標角度設定形態に対応する目標角度演算マップを記憶部６０から読み出す。記憶部６０は、複数の目標角度演算マップを記憶している。複数の目標角度演算マップは、一例として、第１目標角度演算マップおよび第２目標角度演算マップを含む。目標角度演算マップは、回転負荷ＰＴの座標軸、および、目標座面角度ＡＴの座標軸を有する。目標角度演算マップは、目標座面角度ＡＴを回転負荷ＰＴの関数として規定している。
【００９３】
回転負荷ＰＴの座標軸は、原点において「０」を示し、原点よりも右側の領域において右回転負荷領域を示し、原点よりも左側の領域において左回転負荷領域を示す。回転負荷ＰＴは、右回転負荷領域において、座標軸の右方向に向かうにつれて大きくなる。回転負荷ＰＴは、左回転負荷領域において、座標軸の左方向に向かうにつれて大きくなる。
【００９４】
目標座面角度ＡＴの座標軸は、原点において基準角度ＡＭを示し、原点よりも上側の領域において右角度領域を示し、原点よりも下側の領域において左角度領域を示す。座面角度Ａは、右角度領域において、座標軸の上方向に向かうにつれて大きくなる。座面角度Ａは、左角度領域において、座標軸の下方向に向かうにつれて大きくなる。
【００９５】
図７（ａ）は、第１目標角度演算マップの一例を示している。制御部４０は、第１目標角度設定形態を選択したとき、記憶部６０から第１目標角度演算マップを読み込む。第１目標角度演算マップは、回転負荷ＰＴおよび目標座面角度ＡＴの関係を以下のとおり規定している。
【００９６】
目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが「０」を取るとき、基準角度ＡＭを取る。目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが右回転負荷領域または左回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１未満の大きさを取るとき、基準角度ＡＭを取る。
【００９７】
目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが右回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１以上かつ第２基準回転負荷ＰＴ２未満の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴが大きくなるにつれて限界右角度ＡＲに近づく。目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが右回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第２基準回転負荷ＰＴ２以上の大きさを取るとき、限界右角度ＡＲを取る。
【００９８】
目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが左回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１以上かつ第２基準回転負荷ＰＴ２未満の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴが大きくなるにつれて限界左角度ＡＬに近づく。目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが左回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第２基準回転負荷ＰＴ２以上の大きさを取るとき、限界左角度ＡＬを取る。
【００９９】
図７（ｂ）は、第２目標角度演算マップの一例を示している。制御部４０は、第２目標角度設定形態を選択したとき、記憶部６０から第２目標角度演算マップを読み込む。第２目標角度演算マップは、回転負荷ＰＴおよび目標座面角度ＡＴの関係を以下のとおり規定している。
【０１００】
目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが「０」を取るとき、基準角度ＡＭを取る。目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが右回転負荷領域または左回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさを取るとき、基準角度ＡＭを取る。第３基準回転負荷ＰＴ３は、第１基準回転負荷ＰＴ１よりも大きく、かつ、第２基準回転負荷ＰＴ２よりも小さい。
【０１０１】
目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが右回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第３基準回転負荷ＰＴ３以上の大きさを取るとき、限界右角度ＡＲを取る。目標座面角度ＡＴは、回転負荷ＰＴが左回転負荷領域に存在し、かつ、回転負荷ＰＴの絶対値が第３基準回転負荷ＰＴ３以上の大きさを取るとき、限界左角度ＡＬを取る。
【０１０２】
制御部４０は、回転負荷制御モードにおいて次の処理を行う。
制御部４０は、座面位置Ｘを初期座面位置ＸＩに保持し、座面角度Ａを初期座面角度ＡＩに保持した状態において、操作信号に基づいて回転負荷制御モードを開始する。制御部４０は、回転センサー５３の出力信号に基づいて、座面角度Ａを算出する。制御部４０は、トルクセンサー５４の出力信号に基づいて、回転負荷ＰＴを算出する。制御部４０は、算出した回転負荷ＰＴ、および、目標角度演算マップに基づいて、目標座面角度ＡＴを算出する。
【０１０３】
制御部４０は、算出した目標座面角度ＡＴと算出した座面角度Ａとの差、および、目標回転力演算式に基づいて、回転駆動力Ｔの目標値（以下、「目標回転力ＴＸ」）を算出する。記憶部６０は、目標回転力演算式を予め記憶している。目標回転力演算式は、目標回転力ＴＸを目標座面角度ＡＴおよび座面角度Ａの差の関数として規定している。
【０１０４】
制御部４０は、算出した目標回転力ＴＸ、および、回転電力演算式に基づいて、回転駆動電力Ｐ２を算出する。記憶部６０は、回転電力演算式を予め記憶している。回転電力演算式は、回転駆動電力Ｐ２を目標回転力ＴＸの関数として規定している。制御部４０は、算出した回転駆動電力Ｐ２に基づいて、回転駆動部３２を駆動するための指令信号（以下、「回転駆動信号Ｓ２」）を生成する。制御部４０は、生成した回転駆動信号Ｓ２を回転駆動部３２に出力する。回転駆動部３２は、回転駆動信号Ｓ２に基づいて、回転駆動力Ｔを出力する。骨盤支持部１３は、回転駆動力Ｔに応じて動作する。
【０１０５】
制御部４０は、回転負荷制御モードにおいて並進駆動部２２に電力を供給していない。このため、並進負荷ＰＦおよび並進復帰部２３の力の関係に応じて、並進機構部２１が動作する。このため、並進負荷ＰＦおよび並進復帰部２３の力の関係に応じて、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬまでの範囲における任意の位置を取り得る。
【０１０６】
図７を参照して、運動アシスト装置１により得られる鍛錬効果について説明する。
回転負荷制御モードの第１目標角度設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
回転運動部３０は、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１未満の大きさを取るとき、座面角度Ａを基準角度ＡＭに保持する（図４（ａ）参照）。このため、回転負荷ＰＴが第１基準回転負荷ＰＴ１未満の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴが増加しても座面角度Ａが右方向または左方向に回転しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、骨盤を回転させようとする動作に対して大きな負荷がかかる。
【０１０７】
回転運動部３０は、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１以上かつ第２基準回転負荷ＰＴ２未満の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴの増加に応じて座面角度Ａを右方向または左方向に回転させる。このため、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１未満の大きさから第１基準回転負荷ＰＴ１以上の大きさに変化した後、回転負荷ＰＴが増加することにより座面角度Ａが右回転方向または左回転方向に変化する。
【０１０８】
このため、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１未満の大きさを取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、骨盤を回転させようとする筋肉の動作に対して、回転負荷ＰＴの絶対値が第１基準回転負荷ＰＴ１未満の大きさを取るときよりも小さい負荷がかかる。また、座面角度Ａが右回転方向または左回転方向に変化することにより、右脚および左脚の屈曲度合に差が生じる。
【０１０９】
回転運動部３０は、回転負荷ＰＴの絶対値が第２基準回転負荷ＰＴ２以上の大きさを取るとき、座面角度Ａを限界右角度ＡＲ（図４（ｂ）参照）、または、限界左角度ＡＬ（図４（ｃ）参照）に保持する。このため、回転負荷ＰＴが第２基準回転負荷ＰＴ２以上の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴの絶対値が減少しても座面角度Ａが基準角度ＡＭ側に変位しにくい。このため、使用者は、右脚または左脚の膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【０１１０】
回転負荷制御モードの第２目標角度設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
回転運動部３０は、回転負荷ＰＴの絶対値が第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさを取るとき、座面角度Ａを基準角度ＡＭに保持する（図４（ａ）参照）。このため、回転負荷ＰＴが第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴが増加しても座面角度Ａが右方向または左方向に回転しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、骨盤を回転させようとする動作に対して大きな負荷がかかる。
【０１１１】
回転運動部３０は、回転負荷ＰＴが第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさから第３基準回転負荷ＰＴ３以上の大きさに変化したとき、座面角度Ａを限界右角度ＡＲ（図４（ｂ）参照）または限界左角度ＡＬ（図４（ｃ）参照）に変化させる。このため、回転負荷ＰＴが第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさから第３基準回転負荷ＰＴ３以上の大きさに変化したとき、座面角度Ａが急激に右方向または左方向に回転する。
【０１１２】
このため、回転負荷ＰＴの絶対値が第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさを取るときよりも小さい反力が、使用者の臀部に作用する。このため、骨盤を回転させようとする筋肉の動作に対して、回転負荷ＰＴの絶対値が第３基準回転負荷ＰＴ３未満の大きさを取るときよりも小さい負荷がかかる。また、座面角度Ａが右回転方向または左回転方向に変化することにより、右脚および左脚の屈曲度合に差が生じる。
【０１１３】
回転運動部３０は、回転負荷ＰＴが第３基準回転負荷ＰＴ３以上の大きさを取るとき、座面角度Ａを限界右角度ＡＲ（図４（ｂ）参照）または限界左角度ＡＬ（図４（ｃ）参照）に保持する。このため、回転負荷ＰＴが第３基準回転負荷ＰＴ３以上の大きさを取るとき、回転負荷ＰＴが減少しても座面角度Ａが基準角度ＡＭ側に変位しにくい。このため、使用者は、右脚または左脚の膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【０１１４】
並進運動部２０は、回転負荷制御モードにおいて、並進負荷ＰＦに応じて動作する。使用者が並進負荷ＰＦを増加させた場合、座面位置Ｘが下方向に変位する。このため、右脚および左脚の負荷が大きくなる。使用者が並進負荷ＰＦを減少させた場合、座面位置Ｘが上方向に変位する。このため、右脚および左脚の負荷が小さくなる。
【０１１５】
図８を参照して、回転変位制御モードの内容について説明する。
制御部４０は、座面位置Ｘを初期座面位置ＸＩに保持し、座面角度Ａを初期座面角度ＡＩに保持した状態において、操作信号に基づいて回転変位制御モードを開始する。制御部４０は、回転変位制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかから回転変位制御モードを選択し、この制御モードを実行する。操作信号は、回転変位制御モードを指定する情報を含む場合、目標回転力設定形態を指定する情報をさらに含む。制御部４０は、操作信号に含まれる情報に応じた目標回転力設定形態を複数の目標回転力設定形態のなかから選択する。複数の目標回転力設定形態は、一例として、第１目標回転力設定形態および第２目標回転力設定形態を含む。
【０１１６】
制御部４０は、選択した目標回転力設定形態に対応する目標回転力演算マップを記憶部６０から読み出す。記憶部６０は、複数の目標回転力演算マップを記憶している。複数の目標回転力演算マップは、一例として、第１目標回転力演算マップおよび第２目標回転力演算マップを含む。目標回転力演算マップは、座面角度Ａの座標軸、および、目標回転力ＴＸの座標軸を有する。目標回転力演算マップは、目標回転力ＴＸを座面角度Ａの関数として規定している。
【０１１７】
図８（ａ）は、第１目標回転力演算マップの一例を示している。制御部４０は、第１目標回転力設定形態を選択したとき、記憶部６０から第１目標回転力演算マップを読み込む。第１目標回転力演算マップは、座面角度Ａおよび目標回転力ＴＸの関係を以下のとおり規定している。
【０１１８】
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取るとき、「０」を取る。
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが右角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１未満の大きさを取るとき、右回転方向の高回転駆動力ＴＨを取る。目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが左角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１未満の大きさを取るとき、左回転方向の高回転駆動力ＴＨを取る。高回転駆動力ＴＨは、回転駆動力Ｔが最大の大きさを取るときの駆動力を示す。
【０１１９】
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが右角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１以上かつ第２基準座面角度Ａ２未満の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値が大きくなるにつれて右回転方向の低回転駆動力ＴＬに近づく。目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが右角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第２基準座面角度Ａ２以上の大きさを取るとき、右回転方向の低回転駆動力ＴＬを取る。低回転駆動力ＴＬは、回転駆動力Ｔが最小の大きさを取るときの駆動力を示す。
【０１２０】
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが左角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１以上かつ第２基準座面角度Ａ２未満の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値が大きくなるにつれて左回転方向の低回転駆動力ＴＬに近づく。目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが左角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第２基準座面角度Ａ２以上の大きさを取るとき、左回転方向の低回転駆動力ＴＬを取る。
【０１２１】
図８（ｂ）は、第２目標回転力演算マップの一例を示している。制御部４０は、第２目標回転力設定形態を選択したとき、記憶部６０から第２目標回転力演算マップを読み込む。第２目標回転力演算マップは、座面角度Ａおよび目標回転力ＴＸの関係を以下のとおり規定している。
【０１２２】
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取るとき、「０」を取る。
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが右角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさを取るとき、右回転方向の高回転駆動力ＴＨを取る。目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが右角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３以上の大きさを取るとき、右回転方向の低回転駆動力ＴＬを取る。
【０１２３】
目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが左角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさを取るとき、左回転方向の高回転駆動力ＴＨを取る。目標回転力ＴＸは、座面角度Ａが左角度領域に存在し、かつ、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３以上の大きさを取るとき、左回転方向の低回転駆動力ＴＬを取る。
【０１２４】
制御部４０は、回転変位制御モードにおいて次の処理を行う。
制御部４０は、回転センサー５３の出力信号に基づいて、座面角度Ａを算出する。制御部４０は、算出した座面角度Ａ、および、目標回転力演算マップに基づいて、目標回転力ＴＸを算出する。制御部４０は、算出した目標回転力ＴＸ、および、回転電力演算式に基づいて、回転駆動電力Ｐ２を算出する。
【０１２５】
制御部４０は、算出した回転駆動電力Ｐ２に基づいて、回転駆動信号Ｓ２を生成する。制御部４０は、生成した回転駆動信号Ｓ２を回転駆動部３２に出力する。回転駆動部３２は、回転駆動信号Ｓ２に基づいて、回転駆動力Ｔを出力する。骨盤支持部１３は、回転駆動力Ｔに応じて動作する。
【０１２６】
制御部４０は、回転変位制御モードにおいて並進駆動部２２に電力を供給していない。このため、並進負荷ＰＦおよび並進復帰部２３の力の関係に応じて、並進機構部２１が動作する。このため、並進負荷ＰＦおよび並進復帰部２３の力の関係に応じて、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬまでの範囲における任意の位置を取り得る。
【０１２７】
図８を参照して、運動アシスト装置１により得られる鍛錬効果について説明する。
回転変位制御モードの第１目標回転力設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
回転運動部３０は、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１未満の大きさを取るとき、回転駆動力Ｔを高回転駆動力ＴＨに保持する。このため、座面角度Ａが第１基準座面角度Ａ１未満の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値が増加しても回転駆動力Ｔが減少しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、骨盤を回転させようとする動作に対して大きな負荷がかかる。また、座面角度Ａが右回転方向または左回転方向に変化することにより、右脚および左脚の屈曲度合に差が生じる。
【０１２８】
回転運動部３０は、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１以上かつ第２基準座面角度Ａ２未満の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値の増加に応じて回転駆動力Ｔが減少する。このため、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１未満の大きさから第１基準座面角度Ａ１以上の大きさに変化した後、座面角度Ａの絶対値が増加することにより回転駆動力Ｔが減少する。
【０１２９】
このため、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１未満の大きさを取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、骨盤を回転させようとする動作に対して、座面角度Ａの絶対値が第１基準座面角度Ａ１未満の大きさを取るときよりも小さい負荷がかかる。
【０１３０】
回転運動部３０は、座面角度Ａの絶対値が第２基準座面角度Ａ２以上の大きさを取るとき、回転駆動力Ｔを低回転駆動力ＴＬに保持する。このため、座面角度Ａの絶対値が第２基準座面角度Ａ２以上の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値が減少しても回転駆動力Ｔが増加しにくい。このため、使用者は、右脚または左脚の膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【０１３１】
回転変位制御モードの第２目標回転力設定形態は、次の鍛錬効果を使用者に提供する。
回転運動部３０は、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさを取るとき、回転駆動力Ｔを高回転駆動力ＴＨに保持する。このため、座面角度Ａが第３基準座面角度Ａ３未満の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値が増加しても回転駆動力Ｔが減少しにくい。このため、使用者の臀部に大きな反力が作用する。このため、骨盤を回転させようとする動作に対して大きな負荷がかかる。また、座面角度Ａが右回転方向または左回転方向に変化することにより、右脚および左脚の屈曲度合に差が生じる。
【０１３２】
回転運動部３０は、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさから第３基準座面角度Ａ３以上の大きさに変化したとき、回転駆動力Ｔを高回転駆動力ＴＨまたは低回転駆動力ＴＬに変化させる。このため、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさから第３基準座面角度Ａ３以上の大きさに変化したとき、回転駆動力Ｔが急激に減少する。
【０１３３】
このため、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさを取るときよりも小さい反力が使用者の臀部に作用する。このため、骨盤を回転させようとする動作に対して、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３未満の大きさを取るときよりも小さい負荷がかかる。
【０１３４】
回転運動部３０は、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３以上の大きさを取るとき、回転駆動力Ｔを低回転駆動力ＴＬに保持する。このため、座面角度Ａの絶対値が第３基準座面角度Ａ３以上の大きさを取るとき、座面角度Ａの絶対値が減少しても回転駆動力Ｔが増加しにくい。このため、使用者は、右脚または左脚の膝を屈曲状態から伸展状態に変化させるタイミングを任意に選択することができる。
【０１３５】
並進運動部２０は、回転負荷制御モードにおいて、並進負荷ＰＦに応じて動作する。使用者が並進負荷ＰＦを増加させた場合、座面位置Ｘが下方向に変位する。このため、右脚および左脚にかかる負荷が大きくなる。使用者が並進負荷ＰＦを減少させた場合、座面位置Ｘが上方向に変位する。このため、右脚および左脚にかかる負荷が小さくなる。
【０１３６】
運動アシスト装置１は、以下の効果を奏する。
（１）運動アシスト装置１は、並進運動部２０および回転運動部３０を有している。このため、骨盤支持部１３が並進運動および回転運動を形成する。このため、骨盤支持部１３が並進運動のみを形成する運動アシスト装置と比較して、多様な運動を使用者に提供することができる。
【０１３７】
（２）骨盤支持部１３がローリング方向Ｒに回転することにより、さらに次の効果が得られる。使用者は、右脚および左脚に交互に負荷をかけることができる。このため、脚に負荷をかける状態、および、脚にかかる負荷を弱める状態をリズムよく形成することができる。このため、使用者が、比較的長い時間にわたり屈伸運動を継続しても疲れを感じにくくなる。
【０１３８】
（３）骨盤支持部１３がローリング方向Ｒに回転することにより、さらに次の効果が得られる。使用者は、右脚にかかる並進負荷ＰＦを変化させる運動、および、左脚にかかる並進負荷を変化させる運動を交互に繰り返すことができる。このため、筋力に加えて、バランス感覚も鍛錬される。
【０１３９】
（４）骨盤支持部１３がローリング方向Ｒに回転することにより、さらに次の効果が得られる。使用者は、骨盤が左右方向に動くように運動したとき、この運動が骨盤支持部１３の運動によりアシストされる。このため、骨盤の左右方向の運動による骨盤の矯正効果が高められる。
【０１４０】
（５）骨盤支持部１３がローリング方向Ｒに回転することにより、さらに次の効果が得られる。骨盤支持部１３の回転にともない、腰の回転運動が形成される。このため、腰がストレッチされる。
【０１４１】
（６）運動アシスト装置１は、複数の独立制御モードを有する。このため、より多様な運動を使用者に提供することができる。また、下半身の特定の部位を集中的に鍛錬することができる。また、主として骨盤のみが回転する運動を使用者に提供することができる。
【０１４２】
（７）右脚の筋力、および、左脚の筋力のバランスは、使用者により異なる。右脚の筋力、および、左脚の筋力の差が大きい場合、屈伸運動において、筋力が強い脚に負荷がかけられやすい。使用者は、無意識のうちにこのような運動状態を取りやすい。このため、一般的な屈伸運動によれば、筋力が弱い脚の筋力を強くしにくい。すなわち、右脚の筋力、および、左脚の筋力のバランスを改善しにくい。
【０１４３】
運動アシスト装置１によれば、骨盤支持部１３がローリング方向Ｒに回転する。このため、使用者は、意識的に骨盤を回転させることにより、または、制御部４０の制御に従い骨盤を回転させることにより、屈伸運動時における一方の脚の負荷を大きくできる。このため、運動アシスト装置１を用いた屈伸運動により、筋力が弱い脚の筋力を強くすることができる。このため、右脚の筋力、および、左脚の筋力のバランスを改善しやすい。
【０１４４】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第２実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第２実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第２実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第２実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第２実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第２実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０１４５】
第２実施形態の運動アシスト装置１は、主として、次の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。
【０１４６】
第２実施形態の制御部４０は、連動制御モードとして、エキセントリック制御モードを有している。制御部４０は、エキセントリック制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかからエキセントリック制御モードを選択し、この制御モードを実行する。制御部４０は、エキセントリック制御モードを実行することにより、骨盤支持部１３にエキセントリック運動モードを形成させる。
【０１４７】
図９を参照して、エキセントリック運動モードの内容について説明する。
エキセントリック運動モードは、屈伸運動のエキセントリックフェーズにおいて鍛錬効果を高める運動モードである。エキセントリック運動モードは、右脚鍛錬周期および左脚鍛錬周期を交互に繰り返す。右脚鍛錬周期および左鍛錬周期は、それぞれ下降フェーズおよび上昇フェーズを含む。エキセントリック運動モードによれば、座面位置Ｘおよび座面角度Ａが互いに関連して変化する。
【０１４８】
右鍛錬周期の内容を以下に示す。
上昇フェーズが開始されるとき、図９（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取る。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが基準角度ＡＭから限界右角度ＡＲに向けて変化する。図９（ｂ）に示されるとおり、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬに達したとき、下降フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが限界右角度ＡＲを取る。
【０１４９】
下降フェーズが終了した後、上昇フェーズが開始される。座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬから上限座面位置ＸＨに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが限界右角度ＡＲから基準角度ＡＭに向けて変化する。図９（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに達したとき、上昇フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。
【０１５０】
左鍛錬周期の内容を以下に示す。
下降フェーズが開始されるとき、図９（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取る。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが基準角度ＡＭから限界左角度ＡＬに向けて変化する。図９（ｃ）に示されるとおり、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬに達したとき、下降フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが限界左角度ＡＬを取る。
【０１５１】
下降フェーズが終了した後、上昇フェーズが開始される。座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬから上限座面位置ＸＨに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが限界左角度ＡＬから基準角度ＡＭに向けて変化する。図９（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに達したとき、上昇フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。
【０１５２】
エキセントリック制御モードの内容を以下に示す。
エキセントリック制御モードの１操作サイクルは、複数の制御ステップにより構成されている。１制御サイクルは、一例として、以下の第１制御ステップ〜第５制御ステップを含む。
【０１５３】
制御部４０は、第１制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、座面位置Ｘおよび座面角度Ａの初期化のため、次の各処理を実行する。制御部４０は、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨと異なる場合、座面位置Ｘを上限座面位置ＸＨに変化させる。制御部４０は、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨを取る場合、座面位置Ｘを保持する。制御部４０は、座面角度Ａが基準角度ＡＭと異なる場合、座面角度Ａを基準角度ＡＭに変化させる。制御部４０は、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る場合、座面角度Ａを保持する。制御部４０は、座面位置Ｘおよび座面角度Ａの初期化が完了した後、第２制御ステップに移行する。
【０１５４】
制御部４０は、第２制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、予め設定された条件に基づいて、右脚鍛錬周期または左脚鍛錬周期を選択する。なお、右脚鍛錬周期および左脚鍛錬周期のうちの最初に選択される周期は、前半鍛錬周期と記述される。前半鍛錬周期の次に選択される周期は、後半鍛錬周期と記述される。
【０１５５】
制御部４０は、前半鍛錬周期の下降フェーズに対応した並進駆動部２２の指令信号、および、前半鍛錬周期の下降フェーズに対応した回転駆動部３２の指令信号を出力する。制御部４０は、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに到達したとき、第２制御ステップを終了し、第３制御ステップに移行する。すなわち、制御部４０は、前半鍛錬周期のフェーズを下降フェーズから上昇フェーズに変化させる。
【０１５６】
制御部４０は、第３制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、前半鍛錬周期の上昇フェーズに対応した並進駆動部２２の指令信号、および、右脚鍛錬周期の上昇フェーズに対応した回転駆動部３２の指令信号を出力する。制御部４０は、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに到達したとき、第３制御ステップを終了し、第４制御ステップに移行する。すなわち、制御部４０は、エキセントリック制御モードの制御周期を前半鍛錬周期から後半鍛錬周期に変化させる。
【０１５７】
制御部４０は、第４制御ステップにおいて、第２制御ステップに準じた処理を実行する。制御部４０は、第５制御ステップにおいて、第３制御ステップに準じた処理を実行する。制御部４０は、エキセントリック制御モードの１制御サイクルの終了に基づいて、２週目の制御サイクルに移行する。なお、制御部４０は、２週目以降の制御サイクルにおいて第１制御ステップを省略する。
【０１５８】
制御部４０は、右鍛錬周期および左鍛錬周期において、フィードバック制御により座面位置Ｘの変化速度、および、座面角度Ａの変化速度を一定速度に収束させる。すなわち、並進駆動部２２の指令信号は、座面位置Ｘの変化速度を一定速度に収束させるための情報を含む。回転駆動部３２の指令信号は、座面角度Ａの変化速度を一定速度に収束させるための情報を含む。
【０１５９】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１により得られる（１）〜（５）の効果に準じた効果を奏する。運動アシスト装置１は、さらに以下の（８）の効果を奏する。
【０１６０】
（８）制御部４０は、エキセントリック制御モードを実行する。このため、屈伸運動時におけるエキセントリック収縮の度合が大きくなる。このため、エキセントリック収縮する筋肉の鍛錬効果が高められる。
【０１６１】
（第３実施形態）
図２は、第３実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第３実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第３実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第３実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第３実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第３実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第３実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０１６２】
第３実施形態の運動アシスト装置１は、主として、次の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。
【０１６３】
第３実施形態の制御部４０は、連動制御モードとして、コンセントリック制御モードを有している。制御部４０は、コンセントリック制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかからコンセントリック制御モードを選択し、この制御モードを実行する。制御部４０は、コンセントリック制御モードを実行することにより、骨盤支持部１３にコンセントリック運動モードを形成させる。
【０１６４】
図１０を参照して、コンセントリック運動モードの内容について説明する。
コンセントリック運動モードは、屈伸運動のコンセントリックフェーズにおいて鍛錬効果を高める運動モードである。コンセントリック運動モードは、右脚鍛錬周期および左脚鍛錬周期を交互に繰り返す。右脚鍛錬周期および左鍛錬周期は、それぞれ上昇フェーズおよび下降フェーズを含む。コンセントリック運動モードによれば、座面位置Ｘおよび座面角度Ａが互いに関連して変化する。
【０１６５】
右鍛錬周期の内容を以下に示す。
上昇フェーズが開始されるとき、図１０（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬを取る。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬから上限座面位置ＸＨに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが基準角度ＡＭから限界右角度ＡＲに向けて変化する。図１０（ｂ）に示されるとおり、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに達したとき、上昇フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが限界右角度ＡＲを取る。
【０１６６】
上昇フェーズが終了した後、下降フェーズが開始される。座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが限界右角度ＡＲから基準角度ＡＭに向けて変化する。図１０（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬに達したとき、下降フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。
【０１６７】
左鍛錬周期の内容を以下に示す。
上昇フェーズが開始されるとき、図１０（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬを取る。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬから上限座面位置ＸＨに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが基準角度ＡＭから限界左角度ＡＬに向けて変化する。図１０（ｃ）に示されるとおり、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに達したとき、上昇フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが限界左角度ＡＬを取る。
【０１６８】
上昇フェーズが終了した後、下降フェーズが開始される。座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬに向けて変化する。座面位置Ｘの変化にともない、座面角度Ａが限界左角度ＡＬから基準角度ＡＭに向けて変化する。図１０（ａ）に示されるとおり、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬに達したとき、下降フェーズが終了する。このとき、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る。
【０１６９】
コンセントリック制御モードの内容を以下に示す。
コンセントリック制御モードの１操作サイクルは、複数の制御ステップにより構成されている。１制御サイクルは、一例として、以下の第１制御ステップ〜第５制御ステップを含む。
【０１７０】
制御部４０は、第１制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、座面位置Ｘおよび座面角度Ａの初期化のため、次の各処理を実行する。制御部４０は、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬと異なる場合、座面位置Ｘを下限座面位置ＸＬに変化させる。制御部４０は、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬを取る場合、座面位置Ｘを保持する。制御部４０は、座面角度Ａが基準角度ＡＭと異なる場合、座面角度Ａを基準角度ＡＭに変化させる。制御部４０は、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る場合、座面角度Ａを保持する。制御部４０は、座面位置Ｘおよび座面角度Ａの初期化が完了した後、第２制御ステップに移行する。
【０１７１】
制御部４０は、第２制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、予め設定された条件に基づいて、右脚鍛錬周期または左脚鍛錬周期を選択する。なお、右脚鍛錬周期および左脚鍛錬周期のうちの最初に選択される周期は、前半鍛錬周期と記述される。前半鍛錬周期の次に選択される周期は、後半鍛錬周期と記述される。
【０１７２】
制御部４０は、前半鍛錬周期の上昇フェーズに対応した並進駆動部２２の指令信号、および、前半鍛錬周期の上昇フェーズに対応した回転駆動部３２の指令信号を出力する。制御部４０は、座面位置Ｘが上限座面位置ＸＨに到達したとき、第２制御ステップを終了し、第３制御ステップに移行する。すなわち、制御部４０は、前半鍛錬周期のフェーズを上昇フェーズから下降フェーズに変化させる。
【０１７３】
制御部４０は、第３制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、前半鍛錬周期の下降フェーズに対応した並進駆動部２２の指令信号、および、右脚鍛錬周期の下降フェーズに対応した回転駆動部３２の指令信号を出力する。制御部４０は、座面位置Ｘが下限座面位置ＸＬに到達したとき、第３制御ステップを終了し、第４制御ステップに移行する。すなわち、制御部４０は、コンセントリック制御モードの制御周期を前半鍛錬周期から後半鍛錬周期に変化させる。
【０１７４】
制御部４０は、第４制御ステップにおいて、第２制御ステップに準じた処理を実行する。制御部４０は、第５制御ステップにおいて、第３制御ステップに準じた処理を実行する。制御部４０は、コンセントリック制御モードの１制御サイクルの終了に基づいて、２週目の制御サイクルに移行する。なお、制御部４０は、２週目以降の制御サイクルにおいて第１制御ステップを省略する。
【０１７５】
制御部４０は、右鍛錬周期および左鍛錬周期において、フィードバック制御により座面位置Ｘの変化速度、および、座面角度Ａの変化速度を一定速度に収束させる。すなわち、並進駆動部２２の指令信号は、座面位置Ｘの変化速度を一定速度に収束させるための情報を含む。回転駆動部３２の指令信号は、座面角度Ａの変化速度を一定速度に収束させるための情報を含む。
【０１７６】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１により得られる（１）〜（５）の効果に準じた効果を奏する。運動アシスト装置１は、さらに以下の（９）の効果を奏する。
【０１７７】
（９）制御部４０は、コンセントリック制御モードを実行する。このため、屈伸運動時におけるコンセントリック収縮の度合が大きくなる。このため、コンセントリック収縮する筋肉の鍛錬効果が高められる。
【０１７８】
（第４実施形態）
図２は、第４実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第４実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第４実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第４実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第４実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第４実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第４実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０１７９】
第４実施形態の運動アシスト装置１は、主として、次の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。第４実施形態の運動アシスト装置１は、並進復帰部２３を有していない。第４実施形態の制御部４０は、仮想負荷制御モードを有している。
【０１８０】
仮想負荷制御モードは、使用者が座面１３Ａに負荷をかけた場合、一例として、次の複数の仮想負荷状態のうちの１つまたは複数を実現する制御である。第１の仮想負荷状態は、骨盤支持部１３の柔軟性が変化しているような感覚を使用者に付与する状態である。第２の仮想負荷状態は、骨盤支持部１３が水などの流体の中にあるような感覚を使用者に付与する状態である。第３の仮想負荷状態は、特定の性質をもつ反力をシミュレーションした結果を使用者に付与する状態である。
【０１８１】
仮想負荷制御モードは、以下の構成を有している。
制御部４０は、仮想負荷制御モードを指定する情報が操作信号に含まれているとき、複数の制御モードのなかから仮想負荷制御モードを選択し、この制御モードを実行する。制御部４０は、仮想負荷制御モードにおいて、仮想負荷演算式に基づいて並進駆動力Ｆを算出する。記憶部６０は、仮想負荷演算式を予め記憶している。仮想負荷制御モードの一部としての柔軟性制御モードは、一例として、以下の式［１］により記述される。柔軟性制御モードは、インピーダンスに基づく仮想負荷制御モードの一形態である。
【０１８２】
【数１】
2015112165.tif 000003
式［１］の各パラメーターは、以下の意味を持つ。
・「ＺＭ」は、並進機構部２１の慣性特性値を示す。
・「ＺＤ」は、並進機構部２１の粘性特性値を示す。
・「ＺＫ」は、並進機構部２１の弾性特性値を示す。
・「Ｗ」は、座面加速度を示す。
・「Ｖ」は、座面速度を示す。
・「Ｘ」は、座面位置を示す。
・「ＷＴ」は、目標座面加速度を示す。
・「ＶＴ」は、目標座面速度を示す。
・「ＸＴ」は、目標座面位置を示す。
【０１８３】
以下の説明は、弾性特性値ＺＫ、粘性特性値ＺＤ、および、慣性特性値ＺＭの総称として「柔軟性パラメーター」の用語を用いる。すなわち、柔軟性パラメーターは、弾性特性値ＺＫ、粘性特性値ＺＤ、および、慣性特性値ＺＭの少なくとも１つを示す。
【０１８４】
記憶部６０は、弾性特性値ＺＫ、粘性特性値ＺＤ、および、慣性特性値ＺＭ、ならびに、目標座面位置ＸＴ、目標座面速度ＶＴ、および、目標座面加速度ＷＴを予め記憶している。目標座面位置ＸＴ、目標座面速度ＶＴ、および、目標座面加速度ＷＴは、制御モード毎に設定されている。
【０１８５】
制御部４０は、柔軟性パラメーターを指定する情報が操作信号に含まれるとき、操作信号により指定される柔軟性パラメーターに基づいて、弾性特性値ＺＫ、粘性特性値ＺＤ、および、慣性特性値ＺＭの少なくとも１つを設定する。
【０１８６】
運動アシスト装置１は、次のとおり並進駆動力Ｆを出力する。
制御部４０は、座面位置Ｘを時間微分することにより、座面速度Ｖを算出する。制御部４０は、座面速度Ｖを時間微分することにより、座面加速度Ｗを算出する。制御部４０は、予め記憶している弾性特性値ＺＫ、粘性特性値ＺＤ、および、慣性特性値ＺＭ、ならびに、目標座面位置ＸＴ、目標座面速度ＶＴ、および、目標座面加速度ＷＴを読み出す。
【０１８７】
制御部４０は、今回の演算周期の座面位置Ｘ、座面速度Ｖ、および、座面加速度Ｗ、ならびに、並進力演算式に基づいて、並進駆動力Ｆを算出する。制御部４０は、並進駆動力Ｆを並進駆動部２２に出力させるための指令信号を生成する。制御部４０は、生成した指令信号を並進駆動部２２に入力する。並進駆動部２２は、指令信号に基づいて並進駆動力Ｆを出力する。
【０１８８】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１により得られる（１）〜（７）の効果に準じた効果を奏する。運動アシスト装置１は、さらに以下の（１０）の効果を奏する。
【０１８９】
（１０）制御部４０は、仮想負荷制御モードを有している。仮想負荷制御モードによれば、骨盤支持部１３の運動情報、および、柔軟性パラメーターを含む仮想負荷演算式により、並進駆動力Ｆが算出される。このため、より多様な運動が使用者に提供される。
【０１９０】
（第５実施形態）
図２は、第５実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第５実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第５実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第５実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第５実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第５実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第５実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０１９１】
第５実施形態の運動アシスト装置１は、主として、次の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。
【０１９２】
第５実施形態の制御部４０は、独立制御モードとして、目標軌跡制御モードを有している。制御部４０は、操作部８０の操作信号に基づいて、目標軌跡制御モードを実行する。目標軌跡制御モードは、目標軌跡に応じて骨盤支持部１３を運動させるモードを示す。目標軌跡は、制御時間ＴＴに対する目標座面位置ＸＴの変化、制御時間ＴＴに対する目標座面速度ＶＴの変化、または、制御時間ＴＴに対する目標座面加速度ＷＴの変化により規定される。目標軌跡制御モードは、一例として、制御時間ＴＴに対する目標座面位置ＸＴの変化を目標軌跡として規定する。なお、制御時間ＴＴは、目標軌跡制御モードが開始されてから経過した時間を示している。
【０１９３】
図１１を参照して、目標軌跡制御モードの具体的な内容について説明する。
制御部４０は、目標軌跡制御モードに対応する操作信号を受信したことに基づいて、目標軌跡制御モードを開始する。目標軌跡制御モードの１制御サイクルは、複数の制御ステップにより構成されている。１制御サイクルは、一例として、以下の第１制御ステップ〜第３制御ステップを含む。
【０１９４】
制御部４０は、第１制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、座面位置Ｘおよび座面角度Ａの初期化のため、次の各処理を実行する。制御部４０は、座面位置Ｘが基準座面位置ＸＺと異なる場合、座面位置Ｘを基準座面位置ＸＺに変化させる。制御部４０は、座面位置Ｘが基準座面位置ＸＺを取る場合、座面位置Ｘを保持する。制御部４０は、座面角度Ａが基準角度ＡＭと異なる場合、座面角度Ａを基準角度ＡＭに変化させる。制御部４０は、座面角度Ａが基準角度ＡＭを取る場合、座面角度Ａを保持する。制御部４０は、基準座面位置ＸＺの一例として、上限座面位置ＸＨを設定する。基準座面位置ＸＺは、座面位置Ｘの変更範囲内における任意の位置を取ることができる。基準座面位置ＸＺは、一例として、操作部８０の操作により指定される。制御部４０は、座面位置Ｘおよび座面角度Ａの初期化が完了した後、第２制御ステップに移行する。
【０１９５】
制御部４０は、第２制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、変位センサー５１の出力信号に基づいて指令信号を生成し、生成した指令信号を並進駆動部２２に出力する。指令信号は、座面位置Ｘを基準座面位置ＸＺに保持するための情報を含む。制御部４０は、回転駆動部３２に電力を供給していない。このため、座面角度Ａは、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて変化する。
【０１９６】
制御部４０は、第２制御ステップにおいて制御時間ＴＴのカウントを開始する。制御部４０は、制御時間ＴＴが予め設定された規定時間ＴＡに達したとき、第２制御ステップを終了し、第３制御ステップに移行する。
【０１９７】
制御部４０は、第３制御ステップにおいて、次の処理を実行する。
制御部４０は、記憶部６０から目標軌跡演算式を読み出す。目標軌跡演算式は、一例として、以下の式［２］により記述される。
【０１９８】
【数２】
2015112165.tif 000004
式［２］の各パラメーターは、以下の意味を持つ。
・「ＸＴ」は、目標座面位置を示す。
・「Ｇ」、「ａ」、「ｂ」、および、「ｃ」は、定数を示す。
・「ＴＴ」は、制御時間を示す。
・「ＴＲ」は、稼働時間を示す。
・「ＸＺ」は、基準座面位置を示す。
【０１９９】
稼働時間ＴＲは、目標軌跡制御モードの１制御サイクルを実行する時間を示す。制御部４０は、予め設定された稼働時間ＴＲ、または、操作部８０の操作信号により指定された稼働時間ＴＲを目標軌道演算式に代入する。
【０２００】
制御部４０は、目標軌跡演算式に基づいて、目標座面位置ＸＴを算出する。制御部４０は、算出した目標座面位置ＸＴに基づいて指令信号を生成し、生成した指令信号を並進駆動部２２に出力する。並進駆動部２２は、指令信号に基づいて出力を生成する。このため、座面位置Ｘが、目標軌跡としての目標座面位置ＸＴの変化に合わせて変化する。
【０２０１】
制御部４０は、制御時間ＴＴが稼働時間ＴＲに到達したとき、第３制御ステップを終了する。目標軌跡制御モードの１制御サイクルは、第３制御ステップが終了することにより終了する。制御部４０は、予め規定されたサイクル数、または、操作部８０の操作信号により指定されたサイクル数に応じて、１制御サイクルを繰り返す。なお、制御部４０は、２週目以降の制御サイクルにおいて第１制御ステップを省略する。
【０２０２】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１に得られる（１）〜（７）の効果に準じた効果を奏する。運動アシスト装置１は、さらに以下の（１１）および（１２）の効果を奏する。
【０２０３】
（１１）制御部４０は、目標軌跡制御モードを実行する。制御部４０は、制御時間ＴＴが稼働時間ＴＲに到達したとき、目標軌跡制御モードの１制御サイクルを終了する。このため、鍛錬時間が過度に長くなるおそれが小さくなる。
【０２０４】
（１２）目標軌跡制御モードによれば、座面位置Ｘの変化が、使用者が骨盤支持部１３に作用させる負荷に依存しない。このため、複数の使用者の間において、鍛錬効果が大きくばらつく状況が生じにくくなる。
【０２０５】
（第６実施形態）
図２は、第６実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第６実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第６実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第６実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第６実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第６実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第６実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０２０６】
第６実施形態の運動アシスト装置１は、主として、以下の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。
【０２０７】
第６実施形態の制御部４０は、仮想負荷制御モードの一部としての柔軟性制御モードを有している。柔軟性制御モードは、固有振動数変更モードおよび減衰係数変更モードを含む。操作部８０は、制御モードとして柔軟性制御モードを選択する機能、および、柔軟性制御モードの種類を選択する機能を有している。制御部４０は、操作部８０の操作信号に基づいて、柔軟性制御モードを実行する。柔軟性制御モードによれば、制御を特徴づけるパラメーターとして、固有振動数および減衰係数が決定する。このため、目的に応じた固有振動数変更モードおよび減衰係数変更モードが実現できる。
【０２０８】
制御部４０は、固有振動数変更モードにおいて、次の処理を行う。制御部４０は、記憶部６０から固有振動数演算式を読み出す。固有振動数演算式は、一例として、以下の式［３］により記述される。
【０２０９】
【数３】
2015112165.tif 000005
固有振動数変更モードは、複数の振動モードを有している。制御部４０は、操作部８０の操作により選択された振動モードに基づいて、固有振動数演算式における固有振動数ω、ならびに、柔軟性パラメーターである弾性特性値ＺＫおよび慣性特性値ＺＭの少なくとも一方を変更する。制御部４０は、柔軟性パラメーターを変更した仮想負荷演算式を用いて並進駆動力Ｆを算出する。
【０２１０】
制御部４０は、減衰係数変更モードにおいて、次の処理を行う。制御部４０は、記憶部６０から固有振動数演算式および減衰係数演算式を読み出す。減衰係数演算式は、一例として、以下の式［４］により記述される。
【０２１１】
【数４】
2015112165.tif 000006
減衰係数変更モードは、複数の振動モードを有している。制御部４０は、操作部８０の操作により選択された振動モードに基づいて、固有振動数演算式における固有振動数ω、ならびに、柔軟性パラメーターである弾性特性値ＺＫおよび慣性特性値ＺＭの少なくとも一方を変更する。制御部４０は、選択された振動モードに応じて、減衰係数演算式における減衰係数ξ、ならびに、柔軟性パラメーターである弾性特性値ＺＫ、粘性特性値ＺＤ、および、慣性特性値ＺＭの少なくとも１つを変更する。弾性特性値ＺＫおよび慣性特性値ＺＭは、固有振動数演算式および減衰係数演算式において同一の値を取る。制御部４０は、柔軟性パラメーターを変更した仮想負荷演算式を用いて並進駆動力Ｆを算出する。
【０２１２】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１により得られる（１）〜（７）の効果に準じた効果を奏する。運動アシスト装置１は、さらに以下の（１３）の効果を奏する。
【０２１３】
（１３）運動アシスト装置１は、柔軟性制御モードを有している。柔軟性制御モードは、一例として、弾性力を有する物体に着座している感覚を使用者に提供する。このため、より多様な運動が使用者に提供される。
【０２１４】
（第７実施形態）
図１２は、第７実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第７実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第７実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第７実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第７実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第７実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第７実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０２１５】
第７実施形態の運動アシスト装置１は、主として、以下の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。
【０２１６】
第７実施形態の運動アシスト装置１は、設置支持部１１０、基礎支持部１２０、補助支持部１５０、並進機構部２１０、および、並進駆動部２２０を有している。設置支持部１１０は、第１実施形態の設置支持部１１が持つ役割と同様の役割を持つ。
【０２１７】
基礎支持部１２０は、運動アシスト装置１の筐体を構成している。基礎支持部１２０は、骨盤支持部１３および体幹支持部１４を支持する役割、および、各構成要素を内部に収容する役割を持つ。並進運動部２０の構成要素の一部、回転運動部３０の構成要素、および、検知部５０の構成要素が、基礎支持部１２０の内部に収容されている。
【０２１８】
補助支持部１５０は、運動アシスト装置１の筐体を構成している。補助支持部１５０は、並進運動部２０の構成要素の一部を内部に収容する役割、および、基礎支持部１２０の変位をガイドする役割を持つ。
【０２１９】
並進機構部２１０の一例は、ボールねじである。ボールねじは、ねじ軸２１０Ｌおよびナット２１０Ｈを有している。ナット２１０Ｈは、並進駆動部２２の出力軸と結合している。ねじ軸２１０Ｌは、運動アシスト装置１の前後方向において骨盤支持部１３よりも後方に配置されている。ねじ軸２１０Ｌは、設置支持部１１０に固定されているため、設置支持部１１０に対して回転および移動しない。並進駆動部２２は、制御部４０の指令信号に基づいて、ナット２１０Ｈを回転させる。ナット２１０Ｈは、ねじ軸２１０Ｌに対して軸方向に変位する。
【０２２０】
基礎支持部１２０が、ナット２１０Ｈの変位にともない補助支持部１５０に対して高さ方向Ｚに移動する。このため、ナット２１０Ｈが回転することにより、骨盤支持部１３、体幹支持部１４、並進運動部２０、および、回転運動部３０の高さ方向Ｚの位置が変化する。
【０２２１】
運動アシスト装置１の座面位置Ｘは、図１２（ａ）に示される上限座面位置ＸＨから、図１２（ｂ）に示される下限座面位置ＸＬまでの範囲において変化する。座面角度Ａは、座面位置Ｘに依存することなく、制御部４０による回転運動部３０の制御に応じて変化する。なお、第１実施形態の並進機構部２１は、並進機構部２１０の構造と類似する構造を有している。
【０２２２】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１により得られる（１）〜（７）の効果に準じた効果を奏する。運動アシスト装置１は、さらに以下の（１４）の効果を奏する。
【０２２３】
（１４）ねじ軸２１０Ｌが骨盤支持部１３よりも後方に配置されている。このため、骨盤支持部１３を設置支持部１１の近くまで変位させることができる。このため、下半身の鍛錬効果がより高められる。
【０２２４】
（第８実施形態）
図２は、第８実施形態の運動アシスト装置１の一例を示している。第８実施形態の運動アシスト装置１は、複数の構成要素を有している。第８実施形態の複数の構成要素は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する複数の構成要素と同様または類似の構造および機能を有している。第８実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第８実施形態の構成要素の説明の一部または全部を省略している。第８実施形態の運動アシスト装置１の説明は、第１実施形態の構成要素と同様または類似の構造および機能を有する第８実施形態の構成要素の少なくとも一部に対して、第１実施形態の構成要素と同一の符号を付している。
【０２２５】
第８実施形態の運動アシスト装置１は、主として、以下の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と相違し、その他の点において第１実施形態の運動アシスト装置１と実質的に同じ構成を有している。
【０２２６】
第８実施形態の運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１が有する電気ブロックを有していない。すなわち、第８実施形態の運動アシスト装置１は、並進駆動部２２、回転駆動部３２、制御部４０、検知部５０、電源部７０、および、操作部８０を有していない。運動アシスト装置１は、座面位置固定部（図示略）、および、座面角度固定部（図示略）を有している。
【０２２７】
座面位置固定部は、座面位置Ｘを任意の位置に固定し、座面位置Ｘの固定を解除する役割を持つ。座面位置固定部は、機械的な構造に基づいて座面位置Ｘを固定する。座面位置固定部は、位置固定状態および位置変更状態を取り得る。位置固定状態は、座面位置Ｘを上限座面位置ＸＨから下限座面位置ＸＬまでの範囲における任意の位置に固定する状態を示す。位置変更状態は、並進負荷ＰＦに応じた座面位置Ｘの変化を許容する状態を示す。
【０２２８】
座面角度固定部は、座面角度Ａを任意の位置に固定し、座面角度Ａの固定を解除する役割を持つ。座面角度固定部は、機械的な構造に基づいて座面角度Ａを固定する。座面角度固定部は、角度固定状態および角度変更状態を取り得る。角度固定状態は、座面角度Ａを限界右角度ＡＲから限界左角度ＡＬまでの範囲における任意の位置に固定する状態を示す。角度変更状態は、回転負荷ＰＴに応じた座面角度Ａの変化を許容する状態を示す。
【０２２９】
運動アシスト装置１は、複数の運動モードを有している。複数の運動モードは、並進機械運動モード、回転機械運動モード、および、複合機械運動モードを含む。運動アシスト装置１の運動モードは、座面位置固定部および座面角度固定部の動作状態に応じて規定される。
【０２３０】
並進機械運動モードは、座面位置固定部が位置変更状態を取り、座面角度固定部が角度固定状態を取る場合に形成される。座面位置Ｘは、並進機械運動モードにおいて、並進負荷ＰＦおよび並進復帰部２３の力の関係に応じて変化する。座面角度Ａは、座面位置Ｘの変化にかかわらず、座面角度固定部により規定された角度に保持される。
【０２３１】
回転機械運動モードは、座面位置固定部が位置固定状態を取り、座面角度固定部が角度変更状態を取る場合に形成される。座面角度Ａは、回転機械運動モードにおいて、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて変化する。座面位置Ｘは、座面角度Ａの変化にかかわらず、座面位置固定部により規定された位置に保持される。
【０２３２】
複合機械運動モードは、座面位置固定部が位置変更状態を取り、座面角度固定部が角度変更状態を取る場合に形成される。座面位置Ｘは、並進機械運動モードにおいて、並進負荷ＰＦおよび並進復帰部２３の力の関係に応じて変化する。座面角度Ａは、回転機械運動モードにおいて、回転負荷ＰＴおよび回転復帰部３３の力の関係に応じて変化する。
【０２３３】
運動アシスト装置１は、第１実施形態の運動アシスト装置１により得られる（１）〜（７）の効果に準じた効果を奏する。また、運動アシスト装置１によれば、電気ブロックが含まれていないことにより、装置の構成が簡易になる。
【０２３４】
（その他の実施形態）
本運動アシスト装置は、発明の目的が達成される範囲において、上記各実施形態とは別の種々の具体的な形態を取り得る。以下に示される上記実施形態の変形例は、本運動アシスト装置が取り得る別の具体的な形態の一例である。以下の各変形例は、技術的に矛盾しない範囲において互いに組み合わせることができる。組み合わせが成立しない変形例同士の関係は、本運動アシスト装置が属する技術分野の技術常識に基づいて把握することができる。
【０２３５】
・第１実施形態の並進運動部２０は、並進駆動部２２の出力を並進機構部２１において並進駆動力Ｆに変換し、変換後の並進駆動力Ｆに基づいて骨盤支持部１３を変位させる。ただし、並進運動部２０の構成は、第１実施形態に例示された内容に限られない。変形例の並進運動部は、並進駆動力Ｆを出力する並進駆動部、および、並進駆動力Ｆに基づいて駆動する並進機構部を有している。骨盤支持部１３は、並進機構部の駆動にともない高さ方向Ｚにおいて変位する。なお、第２実施形態〜第６実施形態の運動アシスト装置１においても、上記変形例に準じた変形が成立する。
【０２３６】
・第１実施形態の体幹支持部１４は、基礎支持部１２に対してローリング方向Ｒに回転しない。ただし、体幹支持部１４の構成は、第１実施形態に例示された内容に限られない。変形例の体幹支持部１４は、骨盤支持部１３と結合されている。体幹支持部１４は、骨盤支持部１３と連動してローリング方向Ｒに回転する。なお、第２実施形態〜第８実施形態の運動アシスト装置１においても、上記変形例に準じた変形が成立する。
【０２３７】
・第１実施形態の運動アシスト装置１は、肘掛部を有していない。ただし、運動アシスト装置１の構成は、第１実施形態に例示された内容に限られない。変形例の運動アシスト装置１は、一例として、一対の肘掛部を有する。一方の肘掛部は、骨盤支持部１３の右端部と結合される。他方の肘掛部は、骨盤支持部１３の左端部と結合される。各肘掛部は、骨盤支持部１３との間に緩衝空間を形成している。緩衝空間は、肘掛部に対する骨盤支持部１３の回転にともない、使用者の身体および衣服が肘掛部および骨盤支持部１３に挟み込まれるおそれを低減するために形成される。なお、第２実施形態〜第８実施形態の運動アシスト装置１においても、上記変形例に準じた変形が成立する。
【０２３８】
・第１実施形態の運動アシスト装置１は、基礎支持部１２および骨盤支持部１３が直接的に結合された構造を有している。ただし、基礎支持部１２および骨盤支持部１３の関係は、第１実施形態に例示された内容に限られない。変形例の運動アシスト装置１は、基礎支持部１２および骨盤支持部１３が間接的に結合された間接結合構造を有している。間接接合構造は、基礎支持部１２と骨盤支持部１３との間に中間伝達部を有している。中間伝達部は、基礎支持部１２の運動を骨盤支持部１３に伝達する。なお、第２実施形態〜第８実施形態の運動アシスト装置１においても、上記変形例に準じた変形が成立する。
【０２３９】
・第１実施形態の運動アシスト装置１は、椅子型の形態を有している。ただし、運動アシスト装置１の形態は、第１実施形態に例示された内容に限られない。変形例の運動アシスト装置は、一例として、椅子型の形態とは異なる形態であり、かつ、使用者が着座可能な形態を有する。第１実施形態の運動アシスト装置１、および、変形例の運動アシスト装置は、使用者が着座できる骨盤支持部、ならびに、骨盤支持部の座面位置および座面角度を変化させる運動部を有する範囲内において、運動アシスト装置が各種の形態を取り得ることを示唆する。なお、第２実施形態〜第８実施形態の運動アシスト装置１においても、上記変形例に準じた変形が成立する。
【０２４０】
・第４実施形態の制御部４０は、予め記憶している目標座面位置ＸＴ、目標座面速度ＶＴ、および、目標座面加速度ＷＴを読み出す。ただし、制御部４０の構成は、第４実施形態に例示された内容に限られない。変形例の制御部４０は、一例として、目標座面位置ＸＴを読み出し、目標座面速度ＶＴおよび目標座面加速度ＷＴを算出する。制御部４０は、目標座面位置ＸＴを時間微分することにより、目標座面速度ＶＴを算出する。制御部４０は、目標座面速度ＶＴを時間微分することにより、目標座面加速度ＷＴを算出する。
【０２４１】
・第４実施形態の運動アシスト装置１の制御部４０は、仮想負荷制御モードとして柔軟性制御モードを有している。ただし、運動アシスト装置１の形態は、第４実施形態に例示された内容に限られない。変形例の運動アシスト装置１の制御部４０は、一例として、仮想負荷制御モードとしてのエキセントリック制御モードおよびコンセントリック制御モードの少なくとも一方を有している。
【０２４２】
仮想負荷制御モードとしてのエキセントリック制御モードは、第２実施形態のエキセントリック制御モードにより形成される骨盤支持部１３のエキセントリック運動モードと実質的に同じ運動モードを、仮想負荷演算式に基づいて形成する。この仮想負荷演算式は、予め制御部４０に記憶され、エキセントリック制御モードを記述する。このように、並進復帰部２３を含まない運動アシスト装置１においても、仮想負荷制御モードに基づいて、骨盤支持部１３にエキセントリック運動モードを形成させることができる。
【０２４３】
仮想負荷制御モードとしてのコンセントリック制御モードは、第３実施形態のコンセントリック制御モードにより形成される骨盤支持部１３のコンセントリック運動モードと実質的に同じ運動モードを、仮想負荷演算式に基づいて形成する。この仮想負荷演算式は、予め制御部４０に記憶され、コンセントリック制御モードを記述する。このように、並進復帰部２３を含まない運動アシスト装置１においても、仮想負荷制御モードに基づいて、骨盤支持部１３にコンセントリック運動モードを形成させることができる。
【０２４４】
・変形例の運動アシスト装置１は、運動変換部を有する。運動変換部は、下半身の鍛錬時における骨盤支持部１３および回転運動部３０の回転方向を、ローリング方向Ｒまたはピッチング方向に変化させる役割を持つ。運動変換部は、骨盤支持部１３および回転運動部３０を基礎支持部１２に対してヨーイング方向に回転させることにより、骨盤支持部１３および回転運動部３０の回転方向を変化させる。運動変換部は、少なくとも２つの動作モードを含む。第１の動作モードは、下半身の鍛錬時における骨盤支持部１３および回転運動部３０の回転方向をローリング方向Ｒに設定するモードを示す。第２の動作モードは、下半身の鍛錬時における骨盤支持部１３および回転運動部３０の回転方向をピッチング方向に設定するモードを示す。
【０２４５】
制御部４０は、一例として、操作部８０の操作信号に含まれる回転方向選択情報に基づいて、運動変換部を駆動する。制御部４０は、骨盤支持部１３をローリング方向Ｒに回転させることを指定する回転方向選択情報が操作信号に含まれるとき、運動変換部の動作モードを第１の動作モードに設定する。制御部４０は、骨盤支持部１３をピッチング方向に回転させることを指定する回転方向選択情報が操作信号に含まれるとき、運動変換部の動作モードを第２の動作モードに設定する。なお、第２実施形態〜第８実施形態の運動アシスト装置１においても、上記変形例に準じた変形が成立する。
【０２４６】
（課題を解決するための手段に関する付記）
課題を解決するための手段は、下記の〔付記項１〕および〔付記項２〕を含む。なお、〔付記項１〕および〔付記項２〕のそれぞれが有する事項は、各実施形態において開示された事項と対応している。
【０２４７】
〔付記項１〕
付記項１の運動アシスト装置は、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の運動アシスト装置において、次の事項を有している。前記並進運動部は、並進機構部および並進駆動部を有する。前記並進機構部は、前記骨盤支持部を並進運動させる構造を有する。前記並進駆動部は、前記並進機構部を動作させる。前記座面位置は、前記骨盤支持部の並進運動に応じて変化する。
【０２４８】
〔付記項２〕
付記項２の運動アシスト装置は、請求項１〜１１のいずれか一項、または、付記項１に記載の運動アシスト装置において、次の事項を有している。前記回転駆動部は、回転機構部および回転駆動部を有する。前記回転機構部は、前記骨盤支持部を回転運動させる構造を有する。前記回転駆動部は、前記回転機構部を動作させる。前記座面角度は、前記骨盤支持部の回転運動に応じて変化する。
【符号の説明】
【０２４９】
１…運動アシスト装置
１２…基礎支持部
１３…骨盤支持部
１３Ａ…座面
２０…並進運動部
３０…回転運動部
４０…制御部
５０…検知部
Ａ…座面角度
Ｘ…座面位置
【図１】
2015112165.tif 000007
【図２】
2015112165.tif 000008
【図３】
2015112165.tif 000009
【図４】
2015112165.tif 000010
【図５】
2015112165.tif 000011
【図６】
2015112165.tif 000012
【図７】
2015112165.tif 000013
【図８】
2015112165.tif 000014
【図９】
2015112165.tif 000015
【図１０】
2015112165.tif 000016
【図１１】
2015112165.tif 000017
【図１２】
2015112165.tif 000018