(57)【要約】【課題】筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる身体鍛錬機器を提供する。【解決手段】身体鍛錬機器１は、負荷発生機構部１０および検知部５０を有する。負荷発生機構部１０は、第１回転部２１、第２回転部３１、モーター２２、および、制御部４０を有する。制御部４０は、負荷制御部４１、負荷切替部４４、判定部４２、および、判定しきい値設定部４３を有する。検知部５０は、ロータリーエンコーダー５１を有する。検知部５０は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の動き情報に応じて変化する検知信号を出力する。制御部４０は、検知信号に基づいてモーター２２が発生するトルクを変更する。負荷発生機構部１０は、使用者が第１回転部２１および第２回転部３１を互いに反対方向に動かすとき、検知に基づいた基礎負荷を発生し、負荷切替部４４の切替信号に基づいて衝撃負荷を発生する。【選択図】図２
2015019691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体鍛錬機器であって、
前記身体鍛錬機器は、負荷発生機構部、負荷制御部、検知部、および、負荷切替部を有し、
前記負荷発生機構部は、使用者に付与するための負荷を発生し、
前記検知部は、前記負荷発生機構部の運動、前記使用者の身体部位の運動、および、前記身体鍛錬機器の動作時間の少なくとも１つに応じて変化する検知信号を前記負荷制御部に出力し、
前記負荷切替部は、前記負荷制御部に切替信号を出力し、
前記負荷制御部は、前記検知信号に基づいて前記負荷発生機構部に基礎負荷を発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に衝撃負荷を発生させる
身体鍛錬機器。
【請求項２】
前記負荷制御部は、一定の大きさを持つ前記基礎負荷、または、前記負荷発生機構部の運動、前記使用者の身体部位の運動、および、前記身体鍛錬機器の動作時間のうちの前記動作時間のみに応じて変化する前記基礎負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる
請求項１に記載の身体鍛錬機器。
【請求項３】
前記検知部は、少なくとも前記負荷発生機構部の運動に応じて変化する前記検知信号を出力し、
前記検知信号は、前記負荷発生機構部の変位、速度、加速度、および、運動回数の少なくとも１つに応じて変化する
請求項１または２に記載の身体鍛錬機器。
【請求項４】
前記検知信号は、前記負荷発生機構部の変位に応じて変化し、
前記負荷制御部は、記負荷発生機構部の変位に応じて変化する前記基礎負荷としての弾性負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる
請求項３に記載の身体鍛錬機器。
【請求項５】
前記検知信号は、前記負荷発生機構部の速度に応じて変化し、
前記負荷制御部は、記負荷発生機構部の速度に応じて変化する前記基礎負荷としての粘性負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる
請求項３または４に記載の身体鍛錬機器。
【請求項６】
前記検知信号は、前記負荷発生機構部の加速度に応じて変化し、
前記負荷制御部は、記負荷発生機構部の加速度に応じて変化する前記基礎負荷としての慣性負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる
請求項３〜５のいずれか一項に記載の身体鍛錬機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筋肉の鍛錬効果を高める身体鍛錬機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、従来の身体鍛錬機器の一例を開示している。
身体鍛錬機器としての仮想環境付与装置は、人体に外力を付与する。仮想環境付与装置は、運動情報検出部および外力算出部を有する。運動情報検出部は、運動情報として、人体における所定の部位が回転または並進したときの位置、速度、および、加速度のいずれか１つを検出する。外力算出部は、運動情報検出部の検出結果に基づいて外力を算出する。仮想環境付与装置は、電磁モーターを用いて、外力算出部により算出された外力を人体に付与する。仮想環境付与装置は、運動情報検出部の検出結果に基づいて算出した外力を人体に付与することにより、使用者のダンベルを用いるトレーニングおよび水中歩行でのトレーニング等の仮想環境を構築する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１４８０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
仮想環境付与装置は、トレーニングを行なうときに筋肉に付与される負荷を計算により求めて付与する。このため、仮想環境付与装置は、トレーニングを行なうことで付与される負荷と同等の負荷を仮想環境下で付与する。本願発明者は、負荷の付与形態を変えることにより、筋肉の鍛錬効果を高めることができることを実験により確認した。
【０００５】
本発明は、以上の背景をもとに創作されたものであり、筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる身体鍛錬機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本身体鍛錬機器の独立した一形態は、次の事項を有する。身体鍛錬機器であって、前記身体鍛錬機器は、負荷発生機構部、負荷制御部、検知部、および、負荷切替部を有し、前記負荷発生機構部は、使用者に付与するための負荷を発生し、前記検知部は、前記負荷発生機構部の運動、前記使用者の身体部位の運動、および、前記身体鍛錬機器の動作時間の少なくとも１つに応じて変化する検知信号を前記負荷制御部に出力し、前記負荷切替部は、前記負荷制御部に切替信号を出力し、前記負荷制御部は、前記検知信号に基づいて前記負荷発生機構部に基礎負荷を発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に衝撃負荷を発生させる。
【０００７】
本身体鍛錬機器は、負荷発生機構部が基礎負荷を発生しているときに衝撃負荷を発生して使用者に付与する。このため、本身体鍛錬機器は、使用者の筋肉の活動量を大きくすることにより、筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本身体鍛錬機器は、筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の身体鍛錬機器の斜視図。
【図２】第１実施形態の身体鍛錬機器の負荷制御経路のブロック構成図。
【図３】第１実施形態の身体鍛錬機器の概略構成図。
【図４】第１実施形態の身体鍛錬機器の基礎負荷および衝撃負荷を発生する動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図５】第１実施形態の身体鍛錬機器を用いた使用者の表面筋電図。
【図６】第１実施形態の身体鍛錬機器の基礎負荷および衝撃負荷を発生するその他の動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図７】第１実施形態の身体鍛錬機器の基礎負荷および衝撃負荷を発生するその他の動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図８】第１実施形態の身体鍛錬機器の動作に関するグラフであり、（ａ）および（ｂ）は、基礎負荷の発生および衝撃負荷の発生と停止を行なう動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図９】第１実施形態の身体鍛錬機器の衝撃負荷の発生および停止を繰返す動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図１０】第１実施形態の身体鍛錬機器の動作に関するグラフであり、（ａ）および（ｂ）は、基礎負荷から衝撃負荷への変化形態が異なる動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図１１】第１実施形態の身体鍛錬機器の動作に関するグラフであり、（ａ）は角速度に基づいて基礎負荷を発生する動作の角速度およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ、（ｂ）は角変位、角速度、および、各加速度に基づいて基礎負荷を発生する動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図１２】第１実施形態の身体鍛錬機器に関する図であり、（ａ）は第１把持部と第２把持部とが閉じられた状態の概略構成図、（ｂ）は角変位、角速度、および、各加速度に基づいて基礎負荷を発生するその他の動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図１３】第１実施形態の身体鍛錬機器の異なる時間間隔での衝撃負荷の発生および停止を繰返す動作の角変位およびトルクと動作時間との関係を示すグラフ。
【図１４】第２実施形態の身体鍛錬機器の概略構成図。
【図１５】第３実施形態の身体鍛錬機器の概略構成図。
【図１６】第４実施形態の身体鍛錬機器に関する図であり、（ａ）は概略上面図、（ｂ）は概略正面図。
【図１７】その他の実施形態の検知部に関する図であり、（ａ）はゴニオメータを装着した人体図、（ｂ）は加速度センサーを装着した人体図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［ａ］本身体鍛錬機器の独立した一形態は、次の事項を有する。身体鍛錬機器であって、前記身体鍛錬機器は、負荷発生機構部、負荷制御部、検知部、および、負荷切替部を有し、前記負荷発生機構部は、使用者に付与するための負荷を発生し、前記検知部は、前記負荷発生機構部の運動、前記使用者の身体部位の運動、および、前記身体鍛錬機器の動作時間の少なくとも１つに応じて変化する検知信号を前記負荷制御部に出力し、前記負荷切替部は、前記負荷制御部に切替信号を出力し、前記負荷制御部は、前記検知信号に基づいて前記負荷発生機構部に基礎負荷を発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に衝撃負荷を発生させる。
【００１１】
［ｂ］本身体鍛錬機器の独立した一形態に属する一形態は、次の事項を有する。前記負荷制御部は、一定の大きさを持つ前記基礎負荷、または、前記負荷発生機構部の運動、前記使用者の身体部位の運動、および、前記身体鍛錬機器の動作時間のうちの前記動作時間のみに応じて変化する前記基礎負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる。
【００１２】
［ｃ］本身体鍛錬機器の独立した一形態に属する一形態は、次の事項を有する。前記検知部は、少なくとも前記負荷発生機構部の運動に応じて変化する前記検知信号を出力し、
前記検知信号は、前記負荷発生機構部の変位、速度、加速度、および、運動回数の少なくとも１つに応じて変化する。
【００１３】
［ｄ］本身体鍛錬機器の独立した一形態に属する一形態は、次の事項を有する。前記検知信号は、前記負荷発生機構部の変位に応じて変化し、前記負荷制御部は、記負荷発生機構部の変位に応じて変化する前記基礎負荷としての弾性負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる。
【００１４】
［ｅ］本身体鍛錬機器の独立した一形態に属する一形態は、次の事項を有する。前記検知信号は、前記負荷発生機構部の速度に応じて変化し、前記負荷制御部は、記負荷発生機構部の速度に応じて変化する前記基礎負荷としての粘性負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる。
【００１５】
［ｆ］本身体鍛錬機器の独立した一形態に属する一形態は、次の事項を有する。前記検知信号は、前記負荷発生機構部の加速度に応じて変化し、前記負荷制御部は、記負荷発生機構部の加速度に応じて変化する前記基礎負荷としての慣性負荷を前記負荷発生機構部に発生させているとき、前記切替信号を受信したことに基づいて、前記負荷発生機構部に前記衝撃負荷を発生させる。
【００１６】
（第１実施形態）
図１を参照して、身体鍛錬機器１の構成について説明する。
身体鍛錬機器１は、負荷発生機構部１０および検知部５０を有する。負荷発生機構部１０は、第１作用部２０および第２作用部３０を有する。
【００１７】
第１作用部２０は、第１回転部２１、モーター２２、電源部２４、制御部４０、および、第１把持部２５を有する。第１把持部２５は、第１回転部２１に結合されている。第２作用部３０は、第２回転部３１および第２把持部３２を有する。検知部５０は、第２回転部３１に結合されている。第２把持部３２は、検知部５０に結合されている。第１把持部２５および第２把持部３２は、把持部角度θ（図３参照）を形成している。
【００１８】
モーター２２は、第１回転部２１に固定されている。モーター２２の出力軸２３（図２参照）は、第２回転部３１に結合されている。第１回転部２１および第２回転部３１は、同一の回転中心２を有する。第１回転部２１および第２回転部３１は、回転中心２を中心とした回転が可能な構成を有する。
【００１９】
身体鍛錬機器１の動作について説明する。
電源部２４は、モーター２２に駆動電流を供給する。モーター２２は、回転して出力軸２３にトルクτを発生する。モーター２２は、第２回転部３１を回転駆動する。制御部４０は、モーター２２が発生するトルクτの大きさを制御する。
【００２０】
図２を参照して、身体鍛錬機器１のモーター２２が発生するトルクτの制御経路のブロック構成について説明する。
制御部４０は、負荷制御部４１および負荷切替部４４を有する。負荷切替部４４は、判定部４２および判定しきい値設定部４３を有する。検知部５０は、ロータリーエンコーダー５１を有する。検知部５０は、検知信号を制御部４０に出力する。
【００２１】
モーター２２が発生するトルクτの制御動作について説明する。
モーター２２が発生するトルクτは、第２回転部３１を回転駆動する。ロータリーエンコーダー５１は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の動き情報を検知する。
【００２２】
検知部５０は、ロータリーエンコーダー５１が検知する動き情報に基づいて、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑの情報を求めることができる。検知部５０は、角変位ｑの情報を微分することにより、角速度ωの情報を求めることができる。検知部５０は、角変位ｑの情報を二階微分することにより、角加速度αの情報を求めることができる。検知部５０は、角変位ｑ、角速度ω、および、角加速度αに応じて変化する信号を検知信号として出力する。
【００２３】
また、検知部５０は、ロータリーエンコーダー５１が検知する動き情報に基づいて、身体鍛錬機器１の動作開始を判定することができる。検知部５０は、動作開始からの経過時間を身体鍛錬機器１の動作時間として出力する。
【００２４】
負荷制御部４１は、モーター２２が発生するトルクτを制御する。負荷制御部４１は、例えば、マイクロコントローラを有する。負荷制御部４１は、負荷変更プログラムをマイクロコントローラで実行することでモーター２２が発生するトルクτを制御する。負荷制御部４１は、複数種類の負荷変更プログラムを有する。負荷制御部４１は、モーター２２の制御として、基礎トルク発生制御および衝撃トルク発生制御を有する。負荷制御部４１は、基礎トルク発生制御において、検知部５０の検知信号に基づいて、モーター２２が発生するトルクτを変更する。負荷制御部４１は、衝撃トルク発生制御において、モーター２２に衝撃トルクを発生させる。
【００２５】
負荷切替部４４は、検知部５０の検知信号が設定した大きさになったことを判定して切替信号の値を変更する。負荷制御部４１は、負荷切替部４４が出力する切替信号を受信する。負荷制御部４１は、切替信号の値に基づいて、基礎トルク発生制御および衝撃トルク発生制御を切替える。
【００２６】
判定しきい値設定部４３は、検知信号が設定した大きさになったことを判定するために用いる判定しきい値を設定する。判定部４２は、判定しきい値に基づいて検知信号を判定することにより切替信号の値を変更する。
【００２７】
図３を参照して、身体鍛錬機器１を用いた鍛錬動作について説明する。
使用者は、身体鍛錬機器１を用いて筋肉の鍛錬を行なうとき、例えば、左手で第１把持部２５を、右手で第２把持部３２を把持する。使用者は、第１回転部２１および第２回転部３１の回転方向が使用者の矢状面と平行となるように把持する。使用者は把持部角度θを狭めるよう、第１把持部２５と第２把持部３２に対して力を加える。第１回転部２１および第２回転部３１は、回転中心２を中心として互いに反対方向へ回す回転力が付与される。
【００２８】
検知部５０は、身体鍛錬機器１の動作時間および第１回転部２１に対する第２回転部３１の動き情報を検知して検知信号を制御部４０に出力する。
制御部４０は、出力軸２３の回転が、使用者が第２把持部３２に付与した力に対して逆方向となるようモーター２２を制御する。モーター２２は、トルクτを発生することで第２回転部３１の回転に対する抵抗力を付与する。つまり、モーター２２は、第１把持部２５を把持して動かす使用者の左腕および第２把持部３２を把持して動かす右腕に負荷を付与する。使用者に付与する負荷の大きさは、モーター２２が発生するトルクτの大きさに基づいた値となる。
【００２９】
図４を参照して、負荷発生機構部１０が発生する負荷の制御について説明する。
図４において、実線は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑを示している。点線は、モーター２２が発生する負荷としてのトルクτを示している。
【００３０】
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値時間ｔｔｈ１を設定している。
身体鍛錬機器１は、次に説明する［動作Ａ］および［動作Ｂ］を行なう。
【００３１】
［動作Ａ］使用者が第１把持部２５および第２把持部３２を把持して、把持部角度θを狭めるとき、角変位ｑは、基礎負荷期間において直線で示されるように、動作時間の経過にともなって減少する。
【００３２】
負荷切替部４４は、身体鍛錬機器１の動作の開始時に、ローレベルとなる切替信号を出力する。負荷制御部４１は、検知部５０の検知信号である角変位ｑを用いて、下記数式（１）に基づいて求めた値のトルクτを基礎トルクとしてモーター２２に発生させる。
【００３３】
τ＝Ｋ×（ｑ１−ｑ）      …（１）
「ｑ１」は、動作開始時の角変位を示す。「Ｋ」は、弾性負荷の弾性係数を示す。
モーター２２は、発生する基礎トルクτを基礎負荷として使用者に付与する。基礎負荷は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑに基づいて変化する弾性負荷となる。
【００３４】
［動作Ｂ］負荷切替部４４は、判定部４２が動作時間を判定することにより、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となると、切替信号をローレベルからハイレベルに変更する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生するトルクτの値を衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００３５】
衝撃トルク値τｉの大きさは、下記数式（２）で示される。衝撃トルク値τｉは、モーター２２が角変位ｑに基づいて発生する弾性負荷としてのトルクτよりも大きい。
τｉ＞（Ｋ×（ｑ１−ｑ））…（２）
負荷制御部４１は、衝撃負荷期間において、モーター２２が発生する衝撃トルク値τｉを維持する制御を行う。
【００３６】
衝撃負荷期間における、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑの変化について説明する。
モーター２２が発生する衝撃トルク値τｉは、把持部角度θを狭めようとする使用者に対して短時間に増大する負荷として付与される。このため、第１しきい値時間ｔｔｈ１の動作時間以降の衝撃負荷期間において、角変位ｑは、曲線で示すように大きくなる方向に変化する。つまり、使用者が狭めた把持部角度θは、衝撃トルク値τｉによって広げられる。
【００３７】
身体鍛錬機器１が、図４に示される負荷をモーター２２に発生させるとき、使用者は、基礎負荷としての弾性負荷を受けて身体鍛錬を行なっているときに短時間に増大する衝撃負荷が付与される。
【００３８】
図５を参照して、使用者の筋活動について説明する。
本願発明者は、身体鍛錬の効果を確認するために、身体鍛錬行なっているときに使用者の皮膚に電極を取り付けて電位を測定する表面筋電図の測定を行った。表面筋電図における表面電位は、中枢神経からの運動指令を表しており、表面電位が急峻に変化するとき、筋肉の筋活動が大きくなる。
【００３９】
使用者が身体鍛錬機器１を用いて、図４に示されるトルクτに基づいた基礎負荷および衝撃負荷が付与される身体鍛錬動作を行うとき、使用者の表面筋電図は、図５に示される波形となる。
【００４０】
図５に示されるように、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑに基づいた負荷が付与される基礎負荷期間に発生している表面電位は、第１しきい値時間ｔｔｈ１において衝撃負荷が付与されるときに増大する。つまり、使用者は、衝撃負荷が付与されるとき、筋活動が増大する。
【００４１】
本願発明者の測定結果によれば、表面筋電図における表面電位が増大する現象は、筋肉が活動を行っている状態で衝撃負荷を付与することにより顕著に発生している。その理由は次のように考えられる。
【００４２】
筋肉は、基礎負荷の付与によって筋活動が生じている状態で衝撃負荷を付与することにより、衝撃負荷に反発する大きな筋活動を生じる。つまり、使用者が把持部角度θを狭める動作を行なっているとき、筋肉には、把持部角度θを狭めようとする筋活動が生じている。この状態のときに把持部角度θ広げようとする衝撃負荷が付与されると、筋肉は、把持部角度θを狭める動作を継続しようとする大きな筋活動が生じる。筋肉は、筋活動が小さな状態で衝撃負荷が付与されるときには、衝撃負荷に反発する筋活動を生じにくい。
【００４３】
図６は、身体鍛錬機器１が基礎負荷として一定の大きさを持つ負荷を付与する負荷制御の例を示している。
使用者が把持部角度θを狭める動作をおこなうとき、角変位ｑは、動作時間の経過にともなって減少する。
【００４４】
負荷制御部４１は、身体鍛錬機器１の動作開始以降の基礎負荷期間において、制御部４０が有する固定値信号に基づいて、一定の大きさの固定トルク値τｃを発生する制御を行う。
【００４５】
負荷制御部４１は、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となるとき、判定部４２の切替信号のレベルに基づいて、モーター２２のトルクτの値を衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００４６】
身体鍛錬機器１が、図６に示される負荷をモーター２２に発生させるとき、使用者は、基礎負荷としての一定の大きさを持つ負荷を受けて身体鍛錬を行なっているときに短時間に増大する衝撃負荷が付与される。
【００４７】
使用者は、基礎負荷が弾性負荷である場合と同様に、衝撃負荷の付与時に大きな筋活動を生じる鍛錬を行なうことができる。
制御部４０が、身体鍛錬機器１の動作時間とは異なる情報に基づいて基礎トルク発生制御および衝撃トルク発生制御を切替える動作について説明する。
【００４８】
制御部４０は、モーター２２が発生する基礎トルクを、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑの値に基づいて衝撃トルク値τｉに切替える制御を行なうことができる。
【００４９】
図７を参照して、基礎トルク発生制御および衝撃トルク発生制御を切替える動作について説明する。
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値角変位ｑｔｈ１を設定している。
【００５０】
身体鍛錬機器１は、前述の［動作Ａ］にひき続いて、次に説明する［動作Ｃ］を行なう。
［動作Ｃ］判定部４２は、検知部５０の検知信号である角変位ｑが第１しきい値角変位ｑｔｈ１となるとき、切替信号をローレベルからハイレベルに変更する。負荷制御部４１は、判定部４２の切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生するトルクτの値を衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００５１】
身体鍛錬機器１は、第１しきい値角変位ｑｔｈ１を判定しきい値設定部４３に設定することにより、使用者が第１把持部２５および第２把持部３２に加える力に基づいて基礎負荷から衝撃負荷に切替えることができる。
【００５２】
図８を参照して、制御部４０がモーター２２に衝撃トルク値τｉを発生させて停止させる動作につい説明する。
図８（ａ）は、検知部５０が検知する角変位ｑの値に基づいて、衝撃トルク値τｉの発生および停止を行なう制御の例を示している。
【００５３】
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値角変位ｑｔｈ１および第２しきい値角変位ｑｔｈ２を設定している。
身体鍛錬機器１は、前述の［動作Ａ］および［動作Ｃ］にひき続いて、次に説明する［動作Ｄ］を行なう。
【００５４】
［動作Ｄ］判定部４２は、角変位ｑが第２しきい値角変位ｑｔｈ２となるとき、切替信号をハイレベルからローレベルに変更する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生する衝撃トルク値τｉを停止させる制御を行なう。衝撃トルク値τｉが停止されることにより、角変位ｑは、基礎負荷期間において直線で示されるように減少する。
【００５５】
図８（ｂ）は、検知部５０が検知する角変位ｑの値に基づいて、衝撃トルク値τｉを発生させ、動作時間に基づいて停止させる制御の例を示している。
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値角変位ｑｔｈ１および第２しきい値時間ｔｔｈ２を設定している。判定しきい値設定部４３は、第２しきい値角変位ｑｔｈ２を、衝撃トルク値τｉの継続時間として設定する。
【００５６】
身体鍛錬機器１は、前述の［動作Ａ］および［動作Ｂ］にひき続いて、次に説明する［動作Ｅ］を行なう。
［動作Ｅ］判定部４２は、衝撃トルク値τｉの継続時間が第２しきい値時間ｔｔｈ２となるとき、切替信号をハイレベルからローレベルに変更する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生する衝撃トルク値τｉを停止させる制御を行なう。
【００５７】
身体鍛錬機器１は、角変位ｑの大きさに基づいて、衝撃トルク値τｉを発生させて停止させる制御を繰り返すことにより、使用者に対して衝撃負荷を繰り返し付与することができる。
【００５８】
図９を参照して、衝撃トルク値τｉの発生および停止を繰り返す制御について説明する。
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値角変位ｑｔｈ１および第２しきい値角変位ｑｔｈ２を設定している。
【００５９】
身体鍛錬機器１は、図８（ａ）の説明と同様の動作である［動作Ａ］、［動作Ｃ］、および、［動作Ｄ］にひき続いて、［動作Ｃ］および［動作Ｄ］を繰返す動作を行なう。身体鍛錬機器１は、図９に示されるように、モーター２２に衝撃トルク値τｉを発生させて停止させる動作を繰返す。
【００６０】
身体鍛錬機器１が図９に示される負荷をモーター２２に発生させるとき、使用者は、基礎負荷としての弾性負荷の付与と衝撃負荷の付与が繰り返される筋肉の鍛錬を行なうことができる。
【００６１】
モーター２２が発生するトルクτを衝撃トルク値τｉ変化させるとき、トルクτは、有限の値である単位時間当たりの変化量で増加する。制御部４０は、基礎トルクτから衝撃トルク値τｉへの変化形態を制御することができる。
【００６２】
図１０を参照して、基礎トルクτから衝撃トルク値τｉへの変化形態について説明する。
図１０（ａ）は、衝撃トルク値τｉを一定の大きさの勾配を有して増加させる例を示している。
【００６３】
身体鍛錬機器１は、図７の説明と同様の動作である［動作Ａ］および［動作Ｃ］を行なう。［動作Ｃ］において、負荷制御部４１は、モーター２２に衝撃トルク値τｉを発生させるとき、勾配Ｓでトルク値を増大させる。
【００６４】
図１０（ｂ）は、衝撃トルク値τｉを指数関数的に増加させる例を示している。
身体鍛錬機器１は、図７の説明と同様の動作である［動作Ａ］および［動作Ｃ］を行なう。［動作Ｃ］において、負荷制御部４１は、モーター２２に衝撃トルク値τｉを発生させるとき、指数関数的にトルク値を増大させる。
【００６５】
身体鍛錬機器１は、衝撃トルク値τｉの単位時間当たりの変化量を制御することにより、使用者の筋力に適した衝撃負荷の付与形態を設定することができる。使用者は、自身の筋力に応じて衝撃負荷の付与形態を選択する。
【００６６】
図１１を参照して、基礎負荷として弾性負荷または固定値負荷と異なる負荷を付与する制御例について説明する。
図１１（ａ）は、基礎負荷として粘性負荷を付与する場合の例を示している。
【００６７】
図１１（ａ）において、実線は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角速度ωを示している。点線は、モーター２２が発生する負荷としてのトルクτを示している。
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値時間ｔｔｈ１を設定している。
【００６８】
使用者が第１把持部２５および第２把持部３２を把持して把持部角度θを狭めるとき、角速度ωは、基礎負荷期間において直線で示されるように、動作時間の経過にともなって増加する。
【００６９】
負荷切替部４４は、身体鍛錬機器１の動作の開始時に、ローレベルとなる切替信号を出力する。負荷制御部４１は、検知部５０の検知信号である角速度ωを用いて、下記数式（３）に基づいて求めた値のトルクτを基礎負荷としてモーター２２に発生させる。
【００７０】
τ＝Ｄ×ω                …（３）
「Ｄ」は、粘性負荷の粘性係数を示す。
モーター２２は、発生する基礎トルクτを基礎負荷として使用者に付与する。基礎負荷は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角速度ωに基づいて変化する粘性負荷となる。
【００７１】
判定部４２は、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となるとき、切替信号をローレベルからハイレベルに変更する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生するトルクτを衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００７２】
衝撃トルク値τｉの大きさは、下記数式（４）で示される。衝撃トルク値τｉは、モーター２２が角速度ωに基づいて発生する粘性負荷としてのトルクτよりも大きい。
τｉ＞（Ｄ×ω）          …（４）
負荷制御部４１は、衝撃負荷期間において、モーター２２が発生する衝撃トルク値τｉを維持する制御を行う。
【００７３】
制御部４０は、基礎負荷として慣性負荷を発生することができる。
負荷制御部４１は、負荷切替部４４の切替信号がローレベルのとき、検知部５０の検知信号である角加速度αを用いて、下記数式（５）に基づいて求めた値のトルクτを基礎負荷としてモーター２２に発生させる。
【００７４】
τ＝Ｍ×α                …（５）
「Ｍ」は、慣性負荷の慣性係数を示す。
モーター２２が発生する基礎負荷としてのトルクτは、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角加速度αに基づいて変化する慣性負荷となる。
【００７５】
判定部４２は、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となるとき、切替信号をローレベルからハイレベルに変更する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生するトルクτの値を衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００７６】
図１１（ｂ）は、基礎負荷として、弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷を組合せた負荷を発生する場合の例を示している。
図１１（ｂ）において、実線は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑを示している。点線は、モーター２２が発生する負荷としてのトルクτを示している。
【００７７】
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値時間ｔｔｈ１を設定している。
使用者が第１把持部２５および第２把持部３２を把持して、把持部角度θを狭めるとき、角変位ｑは、基礎負荷期間において、動作時間の経過にともなって曲線で示される変化となる。
【００７８】
制御部４０の判定部４２は、身体鍛錬機器１の動作の開始時に、ローレベルとなる切替を出力する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、検知部５０の検知信号である角変位ｑ、角速度ω、および、角加速度αを用いて、基礎負荷となる弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷を組合せた値のトルクτをモーター２２に発生させる。
【００７９】
判定部４２は、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となるとき、切替信号をローレベルからハイレベルに変更する。
負荷制御部４１は、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となるとき、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２が発生するトルクτの値を衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００８０】
身体鍛錬機器１は、基礎負荷期間における弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷の組合せ内容を変更することにより、使用者の筋力に適した基礎負荷を付与することができる。このため、使用者は、自身の筋力に適した鍛錬を行なうことができる。
【００８１】
図１２を参照して、身体鍛錬機器１を用いた異なる鍛錬動作について説明する。
図１２（ａ）は、第１把持部２５および第２把持部３２が閉じられた身体鍛錬機器１の初期状態を示している。
【００８２】
使用者は、身体鍛錬機器１を用いて筋肉の鍛錬を行なうとき、把持部角度θを広げるよう、第１把持部２５と第２把持部３２に対して力を加える。
制御部４０は、モーター２２を制御することにより、把持部角度θを広げるようとする使用者の腕に負荷を与える。
【００８３】
図１２（ｂ）は、基礎負荷として、弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷を組合せた負荷を付与する場合の負荷発生機構部１０が発生する負荷の制御例を示している。
図１２（ｂ）において、実線は、第１回転部２１に対する第２回転部３１の角変位ｑを示している。点線は、モーター２２が発生する負荷としてのトルクτを示している。
【００８４】
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として第１しきい値時間ｔｔｈ１を設定している。
使用者が第１把持部２５および第２把持部３２を把持して、把持部角度θを広げるとき、角変位ｑは、基礎負荷期間において曲線で示されるように、動作時間の経過にともなって増加する。
【００８５】
制御部４０の判定部４２は、身体鍛錬機器１の動作の開始時に、ローレベルとなる切替信号を出力する。負荷制御部４１は、切替信号のレベルに基づいて、検知部５０の検知信号である角変位ｑ、角速度ω、および、角加速度αを用いて、基礎負荷となる弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷を組合せた値のトルクτをモーター２２に発生させる制御を行う。
【００８６】
負荷制御部４１は、動作時間が第１しきい値時間ｔｔｈ１となるときにハイレベルに変化する切替部の切替信号に基づいて、モーター２２が発生するトルクτの値を衝撃トルク値τｉに増大させる制御を行なう。
【００８７】
使用者は、基礎負荷期間において、図３に示される身体鍛錬機器１を用いた鍛錬とは異なる部位の筋肉である上腕部外側の上腕三頭筋等に筋活動を生じる。身体鍛錬機器１は、衝撃負荷を付与することにより、基礎負荷期間において筋活動を生じている筋肉に、より大きな筋活動を生じさせる。このため、使用者は、上述の身体鍛錬機器１を用いた鍛錬と、図３に示される身体鍛錬機器１を用いた鍛錬とを組み合わせることにより、種々の筋肉を鍛錬することができる。
【００８８】
図１３を参照して、筋活動をより高めることができる衝撃負荷の付与の制御について説明する。
図１３は、図１１（ｂ）に示される弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷を組合せた基礎負荷と衝撃負荷を繰り返し付与する動作を示している。
【００８９】
判定しきい値設定部４３は、判定しきい値として可変しきい値角変位ｑｔｈｒおよび第２しきい値時間ｔｔｈ２を設定している。判定しきい値設定部４３は、第２しきい値時間ｔｔｈ２を衝撃トルク値τｉの継続時間として設定している。判定しきい値設定部４３は、身体鍛錬機器１が動作を行なっているときに、可変しきい値角変位ｑｔｈｒの設定値を変更する。判定しきい値設定部４３は、ランダム関数を用いて発生した値を可変しきい値角変位ｑｔｈｒとして設定する。
【００９０】
負荷制御部４１は、基礎負荷を付与している状態で角変位ｑが可変しきい値角変位ｑｔｈｒとして設定された値となるとき、負荷切替部４４の切替信号のレベルに基づいて、モーター２２に衝撃トルク値τｉを発生させる。負荷制御部４１は、衝撃負荷の継続期間が第２しきい値時間ｔｔｈ２となるとき、衝撃トルク値τｉを停止させる。
【００９１】
負荷切替部４４は、ランダムに値が変更される可変しきい値角変位ｑｔｈｒを用いて角変位ｑを判定する。制御部４０は、切替信号のレベルに基づいて、モーター２２による衝撃トルク値τｉの発生および停止を繰返す。
【００９２】
モーター２２が衝撃トルク値τｉの発生および停止を繰返すとき、衝撃トルク値τｉは、毎回異なる時間間隔で発生されることになる。このため、使用者は、衝撃負荷が付与されるタイミングを予測するのが困難となる。
【００９３】
使用者は、予測していないタイミングで衝撃負荷が付与されるとき、予測したタイミングで付与されるよりも大きな筋活動を生じる。このため、使用者の筋肉の鍛錬効果は、より効果的になる。
【００９４】
本実施形態の身体鍛錬機器１は、以下の効果を奏する。
（１）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷を発生しているときに衝撃負荷を発生する。このため、身体鍛錬機器１は、使用者の筋肉の活動量を大きくすることにより、筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる。
【００９５】
（２）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷として弾性負荷を発生しているときに衝撃負荷を発生する。このため、身体鍛錬機器１は、基礎負荷を付与している期間において、徐々に負荷を大きくしていき、大きな筋活動のときに衝撃負荷を発生する。このため、使用者は、さらに大きな筋活動を誘発することができる。
【００９６】
（３）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷として粘性負荷を発生しているときに衝撃負荷を荷発生する。このため、身体鍛錬機器１は、基礎負荷を付与している期間での負荷が過大になることを抑制する。このため、使用者は、安全なトレーニングを行なうことができる。
【００９７】
（４）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷として慣性負荷を発生しているときに衝撃負荷を発生する。このため、使用者は、身体鍛錬機器１が基礎負荷を付与している期間において、初動時に大きな力が必要となる負荷が付与される。このため、使用者は、運動を行なう動作での負荷に近い基礎負荷を用いたトレーニングを行なうことができる。
【００９８】
（５）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷として弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷を組合せた負荷を発生しているときに衝撃負荷を発生する。このため、使用者は、弾性負荷、粘性負荷、および、慣性負荷の組合せ内容を変更することにより、筋力に合わせた基礎負荷とすることができる。このため、使用者は、自身の筋力に合わせて鍛錬を行なうことができる。
【００９９】
（６）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷として一定の大きさである固定値の負荷を発生しているときに衝撃負荷を発生する。このため、身体鍛錬機器１は、簡単な制御部４０の構成で使用者の筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる。
【０１００】
（７）身体鍛錬機器１は、基礎負荷および衝撃負荷の付与を繰り返し行なうとき、衝撃負荷を異なる時間間隔で発生させる。このため、身体鍛錬機器１は、使用者の筋活動をより大きくすることができる。このため、使用者は、筋肉の鍛錬効果をより高めることができる。
【０１０１】
（８）身体鍛錬機器１は、モーター２２が基礎負荷を付与しているとき、勾配Ｓで増加する衝撃負荷または指数関数的に増加する衝撃負荷を付与する。このため、身体鍛錬機器１は、使用者の筋力に適した衝撃負荷の付与形態を設定することができる。
【０１０２】
（第２実施形態）
第２実施形態の身体鍛錬機器６０は、第１実施形態の身体鍛錬機器１と比較して以下の部分において異なる構成を有する。
【０１０３】
第１実施形態の身体鍛錬機器１は、使用者が把持する第１把持部２５および第２把持部３２を有する。一方、第２実施形態の身体鍛錬機器６０は、使用者の身体に装着する第１アーム６１および第２アーム６２を有する。
【０１０４】
図１４を参照して、身体鍛錬機器６０の構成について説明する。
身体鍛錬機器６０は、第１アーム６１、第２アーム６２、および、負荷発生機構部６３を有する。第１アーム６１および第２アーム６２は、負荷発生機構部６３に結合されている。負荷発生機構部６３は、回転軸（図示略）を有する。第１アーム６１および第２アーム６２は、アーム角度θａを形成している。第１アーム６１および第２アーム６２は、負荷発生機構部６３の回転軸を中心として回動可能な構成を有する。
【０１０５】
負荷発生機構部６３は、第１アーム６１および第２アーム６２が回動するとき、第１アーム６１に対する第２アーム６２の動きに抵抗力を付与する。
身体鍛錬機器６０を用いた鍛錬動作について説明する。
【０１０６】
使用者１００は、身体鍛錬機器６０を例えば、身体の一部である腕部に装着する。使用者１００は、第１アーム６１を上腕部に、第２アーム６２を前腕部に装着して、負荷発生機構部６３を使用者１００の肘に位置させる。
【０１０７】
使用者１００が肘を動かして上腕部に対する前腕部の角度を変更するとき、第１アーム６１および第２アーム６２が回動して、アーム角度θａが変化する。
負荷発生機構部６３が第１アーム６１に対する第２アーム６２の動きに付与する抵抗力は、使用者１００の上腕部および前腕部の動きに対する負荷となる。
【０１０８】
負荷発生機構部６３は、使用者１００の上腕部および前腕部の動きに対する負荷の大きさを変更する。負荷発生機構部６３は、使用者１００の上腕部および前腕部に対して基礎負荷および衝撃負荷を付与する。基礎負荷は、アーム角度θａに基づいて大きさが変更される負荷である。負荷発生機構部６３は、使用者１００の上腕部および前腕部の動きに対して基礎負荷を付与しているとき、基礎負荷よりも大きな衝撃負荷を付与する。
【０１０９】
使用者１００は、大きな筋活動を生じさせて上腕部および前腕部の筋肉の鍛錬を行うことができる。
本実施形態の身体鍛錬機器６０は、第１実施形態の身体鍛錬機器１が奏する（１）〜（８）と同様の効果を奏する。すなわち、筋肉の鍛錬効果を高めることに貢献することができる旨の効果およびその他の種々の効果を奏する。また、本実施形態の身体鍛錬機器６０は、以下の効果を奏する。
【０１１０】
（９）身体鍛錬機器６０は、身体鍛錬機器６０が装着される腕部の動きに対して基礎負荷および衝撃負荷を付与する。このため、使用者１００は、鍛錬効果の高い上腕部および前腕部の筋肉の鍛錬を行うことができる。
【０１１１】
（第３実施形態）
第３実施形態の身体鍛錬機器７０は、第２実施形態の身体鍛錬機器６０と比較して以下の部分において異なる構成を有する。
【０１１２】
第２実施形態の身体鍛錬機器６０は、使用者に装着する第１アーム６１および第２アーム６２を有する。一方、第３実施形態の身体鍛錬機器７０は、使用者に装着する第１連結軸７１、第２連結軸７２、および、複数の負荷発生機構部７３を有する。
【０１１３】
図１５を参照して、身体鍛錬機器７０の構成について説明する。
身体鍛錬機器７０は、第１連結軸７１、第２連結軸７２、および、複数の負荷発生機構部７３を有する。第１連結軸７１および第２連結軸７２は、負荷発生機構部７３に結合されている。負荷発生機構部７３は、回転軸（図示略）を有する。第１連結軸７１および第２連結軸７２は、負荷発生機構部７３の回転軸を中心として回動可能な構成を有する。
【０１１４】
負荷発生機構部７３は、第１連結軸７１および第２連結軸７２が回動するとき、第１連結軸７１および第２連結軸７２の動きに抵抗力を付与する。
身体鍛錬機器７０を用いた鍛錬動作について説明する。
【０１１５】
使用者１００は、身体鍛錬機器７０を例えば、身体の一部である下肢に装着する。使用者１００は、第１連結軸７１を大腿部に、第２連結軸７２を下腿部に装着して、複数の負荷発生機構部７３を使用者１００の関節である股関節、膝、および、足首に位置させる。
【０１１６】
負荷発生機構部７３が第１連結軸７１および第２連結軸７２の動きに付与する抵抗力は、使用者１００の下肢の動きに対する負荷となる。
負荷発生機構部７３は、使用者１００の下肢の動きに対する負荷の大きさを変更する。負荷発生機構部７３は、使用者１００の下肢の動きに対して基礎負荷および衝撃負荷を付与する。基礎負荷は、下肢の動きに基づいて大きさが変更される負荷である。負荷発生機構部７３は、使用者１００の下肢の動き対して基礎負荷を付与しているとき、基礎負荷よりも大きな衝撃負荷を付与する。
【０１１７】
使用者１００は、大きな筋活動を生じさせて下肢の筋肉の鍛錬を行うことができる。
本実施形態の身体鍛錬機器７０は、第１実施形態の身体鍛錬機器１が奏する（１）〜（８）と同様の効果を奏する。また、本実施形態の身体鍛錬機器７０は、以下の効果を奏する。
【０１１８】
（１０）身体鍛錬機器７０は、身体鍛錬機器７０が装着される下肢の動きに対して基礎負荷および衝撃負荷を付与する。このため、使用者１００は、鍛錬効果の高い下肢の筋肉の鍛錬を行うことができる。
【０１１９】
（第４実施形態）
第４実施形態の身体鍛錬機器８０は、第２実施形態の身体鍛錬機器６０と比較して以下の部分において異なる構成を有する。
【０１２０】
第２実施形態の身体鍛錬機器６０は、使用者に装着する第１アーム６１おび第２アーム６２を有する。一方、第４実施形態の身体鍛錬機器８０は、使用者が並進移動させる第１可動部８３および第２可動部８４を有する。
【０１２１】
図１６を参照して、身体鍛錬機器８０の構成について説明する。
図１６（ａ）に示されるように、身体鍛錬機器８０は、第１可動部８３、第２可動部８４、および、負荷発生機構部８２を有する。負荷発生機構部８２は、支持台８１（図１６（ｂ）参照）に支持されている。
【０１２２】
負荷発生機構部８２は、歯車形状を有する。第１可動部８３および第２可動部８４は、並進方向に沿って複数のラック歯が形成されたラック機構を有する。第１可動部８３および第２可動部８４は、ラック歯が負荷発生機構部８２の歯部と噛み合わせられている。
【０１２３】
第１可動部８３および第２可動部８４は、負荷発生機構部８２の歯部と噛み合わせられるラック歯の位置が変化することにより、互いに反対方向に並進移動する。負荷発生機構部８２は、第１可動部８３および第２可動部８４が並進移動するとき、第１可動部８３および第２可動部８４の動きに抵抗力を付与する。
【０１２４】
身体鍛錬機器８０を用いた鍛錬動作について説明する。
図１６（ｂ）に示されるように、使用者１００は、第１可動部８３および第２可動部８４を側面から両手１０１で挟む。使用者１００は、両手１０１の間隔を狭めるように第１可動部８３および第２可動部８４を互いに反対方向に移動させる。
【０１２５】
負荷発生機構部８２が第１可動部８３および第２可動部８４の並進移動に付与する抵抗力は、使用者１００の両手１０１の間隔を狭める動きに対する負荷となる。
負荷発生機構部８２は、使用者１００の両手１０１の間隔を狭める動きに対する負荷の大きさを変更する。負荷発生機構部８２は、使用者１００の両手１０１の間隔を狭める動きに対して基礎負荷および衝撃負荷を付与する。基礎負荷は、第１可動部８３および第２可動部８４が互いに逆方向に並進移動する移動量に基づいて大きさが変更される負荷である。負荷発生機構部８２は、使用者１００の両手１０１の間隔を狭める動き対して基礎負荷を付与しているとき、基礎負荷よりも大きな衝撃負荷を付与する。
【０１２６】
使用者１００は、大きな筋活動を生じさせて腕部および胸部等の筋肉の鍛錬を行うことができる。
本実施形態の身体鍛錬機器８０は、第１実施形態の身体鍛錬機器１が奏する（１）〜（８）と同様の効果を奏する。また、本実施形態の身体鍛錬機器８０は、以下の効果を奏する。
【０１２７】
（１１）身体鍛錬機器８０は、身体鍛錬機器８０を両手１０１で挟んで間隔を狭める動きに対して基礎負荷および衝撃負荷を付与する。このため、使用者１００は、鍛錬効果の高い腕部および胸部等の筋肉の鍛錬を行うことができる。
【０１２８】
（その他の実施形態）
本身体鍛錬機器は、第１〜第４実施形態以外の実施形態を含む。以下、本身体鍛錬機器のその他の実施形態としての第１〜第４実施形態の変形例を示す。なお、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もできる。
【０１２９】
・第１実施形態の検知部５０は、ロータリーエンコーダー５１が第１回転部２１に対する第２回転部３１の動き情報を検知し、動き情報に基づいて、角変位ｑ、角速度ω、および、角加速度αを求める。ただし、検知部の構成は、第１実施形態に例示される内容に限られない。例えば、変形例の身体鍛錬機器は、一例として、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、または、（ｄ）の構成を有する。
【０１３０】
（ａ）変形例の検知部は、使用者１００の身体に装着されたゴニオメータ９０を用いる。図１７（ａ）に示されるように、例えば、使用者１００の身体部位の一部である上腕部および前腕部に装着されたゴニオメータ９０は、上腕部に対する前腕部の角度に基づく信号を検知信号として出力する。身体鍛錬機器は、第１回転部に対する第２回転部の動きに基づく信号としてゴニオメータ９０の検知信号を用いることができる。
【０１３１】
（ｂ）変形例の検知部は、使用者１００の身体に装着された加速度センサー９１を用いる。図１７（ｂ）に示されるように、使用者１００の身体部位の一部である手首に装着された加速度センサー９１は、手首を動かす加速度に基づく信号を検知信号として出力する。身体鍛錬機器は、第１回転部に対する第２回転部の角加速度に基づく信号として加速度センサー９１の検知信号を用いることができる。
【０１３２】
（ｃ）変形例の検知部は、使用者１００の身体部位の一部である手首に装着された速度センサーを用いる。速度センサーは、手首を動かす速度に基づく信号を検知信号として出力する。身体鍛錬機器は、第１回転部に対する第２回転部の角速度に基づく信号として速度センサーの検知信号を用いることができる。
【０１３３】
（ｄ）変形例の検知部は、差動トランス式変位センサーが第１回転部２１に対する第２回転部３１の動きを検知する。
・第１実施形態の身体鍛錬機器１は、制御部４０が検知部５０の検知信号に基づいてモーター２２のトルクを制御する。検知部５０は、身体鍛錬機器１の動作時間および負荷発生機構部１０の運動に応じて変化する検知信号を出力する。検知部５０は、負荷発生機構部１０の角変位ｑ、角速度ω、および、角加速度αのいずれか１つに応じて変化する検知信号を出力する。ただし、検知部および制御部の構成は、第１実施形態に例示される内容に限られない。例えば、変形例の身体鍛錬機器は、検知部が負荷発生機構部の動きに基づく信号を検知信号として出力する。制御部は、検知部５０の検知信号に基づいて、身体鍛錬機器１の動作時間および負荷発生機構部の角変位、角速度、および、角加速度の少なくとも１つ基づいた制御信号を生成してモーター２２のトルク制御を行なう。
【０１３４】
・第１実施形態の負荷発生機構部１０は、第１回転部２１に固定されたモーター２２の出力軸２３が第２回転部３１を回転駆動することにより使用者１００の動きに負荷を付与する。ただし、負荷発生機構部の構成は、第１実施形態に例示される内容に限られない。例えば、変形例の身体鍛錬機器は、一例として、以下の（ｅ）または（ｆ）の構成を有する。
【０１３５】
（ｅ）変形例の負荷発生機構部は、第１回転部に固定されたブレーキが第２回転部の回転に対して制動力を付与することにより使用者の動きに負荷を付与する。身体鍛錬機器は、ブレーキが出力する制動力を変更することにより使用者１００に付与する負荷の大きさを変更する。
【０１３６】
（ｆ）変形例の負荷発生機構部は、第１回転部および第２回転部に結合されたアクチュエータを有する。負荷発生機構部は、アクチュエータが１回転部に対する第２回転部の動きに抵抗力を付与することにより使用者の動きに負荷を付与する。
【０１３７】
・第１実施形態の負荷発生機構部１０は、基礎トルクτから衝撃トルク値τｉへの変化形態として、一定の大きさである勾配Ｓで衝撃トルク値τｉを増大させる。ただし、基礎トルクτから衝撃トルク値τｉへの変化形態は第１実施形態に例示される内容に限られない、例えば、変形例の負荷発生機構部は、２つの大きさの勾配または３つ以上の大きさの勾配を有して、衝撃トルク値τｉを二段階または多段階で増加させる。
【０１３８】
・第２実施形態の身体鍛錬機器６０は、使用者１００が第１アーム６１を上腕部に装着し、第２アーム６２を前腕部に装着することにより、使用者１００の上腕部および前腕部の筋肉の鍛錬に用いられる。ただし、負荷発生機構部の使用形態は、第２実施形態に例示される内容に限られない。例えば、変形例の使用形態は、使用者１００が第１アーム６１を大腿部に装着し、第２アーム６２を下腿部に装着することにより、身体鍛錬機器６０を大腿部および下腿部の筋肉の鍛錬に用いる。
【０１３９】
・第３実施形態の身体鍛錬機器７０は、使用者１００が第１連結軸７１を大腿部に装着し、第２連結軸７２を下腿部に装着して、負荷発生機構部７３を股関節、膝、および、足首に位置させることにより、使用者１００の下肢の筋肉の鍛錬に用いられる。ただし、負荷発生機構部の使用形態は、第３実施形態に例示される内容に限られない。例えば、変形例の使用形態は、使用者１００が第１連結軸７１を上腕部に装着し、第２連結軸７２を前腕部に装着して、負荷発生機構部７３を肩、肘、および、手首に位置させることにより、身体鍛錬機器７０を上肢の筋肉の鍛錬に用いる。
【０１４０】
・第１実施形態の制御部４０は、判定しきい値設定部４３が設定する第１しきい値角変位ｑｔｈ１および第２しきい値角変位ｑｔｈ２を用いて、衝撃負荷の発生タイミングおよび停止タイミングを制御する。または、制御部４０は、判定しきい値設定部４３が設定する第１しきい値角変位ｑｔｈ１および第２しきい値時間ｔｔｈ２を用いて、衝撃負荷の発生タイミングおよび停止タイミングを制御する。ただし、制御部の構成は、第１実施形態に例示される内容に限られない。例えば、変形例の制御部は、判定しきい値設定部が設定する第１しきい値時間ｔｔｈ１および第２しきい値角変位ｑｔｈ２を用いて、衝撃負荷の発生タイミングおよび停止タイミングを制御する。または、制御部は、判定しきい値設定部が設定する第１しきい値時間ｔｔｈ１および第２しきい値時間ｔｔｈ２を用いてき、衝撃負荷の発生タイミングおよび停止タイミングを制御する。
【符号の説明】
【０１４１】
１…身体鍛錬機器、１０…負荷発生機構部、４１…負荷制御部、４４…負荷切替部、５０…検知部、６０…身体鍛錬機器、６３…負荷発生機構部、７０…身体鍛錬機器、７３…負荷発生機構部、８０…身体鍛錬機器、８２…負荷発生機構部、１００…使用者。
【図１】
2015019691.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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