(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の車輪を有する倒立二輪車と、
表示装置と、
前記倒立二輪車の動作を制御する動作制御手段と、
搭乗者による前記倒立二輪車に対する操作を検出する操作検出手段と、
前記操作検出手段により検出された操作に応じて、前記表示装置の画面上に表示された対象物の移動を制御する表示制御手段と
を有し、
前記動作制御手段は、指示信号、又は、入力若しくは記憶された搭乗者情報に基づいて、前記操作に応じた前記倒立二輪車の動きを禁止し、
前記表示制御手段は、前記倒立二輪車の動きが禁止されない場合、前記倒立二輪車の第一の軸を回転軸としたヨー角度に基づいて前記対象物の移動を制御し、前記倒立二輪車の動きが禁止される場合、前記倒立二輪車の第二の軸を回転軸としたロール角度に基づいて前記対象物の移動を制御し、
前記第二の軸は、前記一対の車輪の車軸に相当する第三の軸と交差する軸であって、前記倒立二輪車の中心を通り、前記倒立二輪車の走行方向と平行をなす軸であり、
前記第一の軸は、前記第二の軸と前記第三の軸の交点を通り、前記第二の軸及び前記第三の軸と直交する軸である
バランス訓練装置。
【請求項２】
前記表示制御手段は、正常に体重移動が可能な搭乗者が搭乗した場合に検出される前記ロール角度の最大値を、前記対象物の表示可能範囲の一端に対応させ、正常に体重移動が可能な搭乗者が搭乗した場合に検出される前記ロール角度の最小値を、前記対象物の表示可能範囲の他端に対応させた上で、検出された前記ロール角度に応じた位置に前記対象物を表示する
請求項１に記載のバランス訓練装置。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記搭乗者情報に基づいて、前記操作に応じた前記倒立二輪車の動きを禁止し、
前記搭乗者情報は、搭乗者ごとの練習履歴であり、各搭乗者に対して検出された前記ロール角度を含む情報である
請求項１又は２に記載のバランス訓練装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバランス訓練装置に関し、例えば倒立二輪車を用いたバランス訓練装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、バランス機能の訓練のための訓練装置が開発されている。例えば、特許文献１では、倒立二輪車と表示装置とを構成に含むバランス訓練装置について開示している。このバランス訓練装置では、倒立二輪車は、搭乗者の重心移動によって操作可能である。具体的には、倒立二輪車の姿勢センサからの信号に基づいて、倒立二輪車が駆動制御される。また、このバランス訓練装置では、表示装置の画面上にキャラクタが表示され、姿勢センサからの信号に連動させてこのキャラクタは動かされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０３１６６９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に記載されたバランス訓練装置では、表示装置による表示を用いたバランス訓練の際、倒立二輪車は搭乗者の操作に従った動作を行う。しかし、例えば倒立二輪車の操作に慣れていない搭乗者にとっては、倒立二輪車の動きを止めた状態でのバランス訓練を行いたい、という要望がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、倒立二輪車を操作に応じて動かしてバランス訓練する場合のみならず、操作に関わらず倒立二輪車を止めた状態でバランス訓練する場合も、操作に応じた表示を搭乗者が見ながら訓練できるバランス訓練装置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】
本発明の一態様に係るバランス訓練装置は、倒立二輪車と、表示装置と、前記倒立二輪車の動作を制御する動作制御手段と、搭乗者による前記倒立二輪車に対する操作を検出する操作検出手段と、前記操作検出手段により検出された操作に応じて、前記表示装置の画面上に表示された対象物の移動を制御する表示制御手段とを有し、前記動作制御手段は、指示信号、又は、入力若しくは記憶された搭乗者情報に基づいて、前記操作に応じた前記倒立二輪車の動きを禁止する。
このようなバランス訓練装置によれば、倒立二輪車の動きを止めた状態で、操作に応じた表示を提供することができる。このため、搭乗者は、操作に応じて移動する表示を見つつ、旋回を行なわない倒立二輪車によるバランス訓練を行うことができる。よって、倒立二輪車を操作に応じて動かしてバランス訓練する場合のみならず、倒立二輪車を操作に関わらず止めた状態でバランス訓練する場合も、操作に応じた表示を搭乗者が見ながら訓練できるバランス訓練装置を提供することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、倒立二輪車を操作に応じて動かしてバランス訓練する場合のみならず、操作に関わらず倒立二輪車を止めた状態でバランス訓練する場合も、操作に応じた表示を搭乗者が見ながら訓練できるバランス訓練装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係るバランス訓練装置の概略的な構成を示す模式図である。
【図２】実施形態に係るバランス訓練装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図３】搭乗者の左右の荷重比率とロール角度（傾斜角度）の関係を示すグラフである。
【図４】ロール角度（傾斜角度）と旋回速度の関係を示すグラフである。
【図５】荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合にヨー角度によりキャラクタ（対象物）の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示す模式図である。
【図６】本実施形態に係る制御装置５及び表示装置１００の概略的なシステム構成を示すブロック図である。
【図７】荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合に傾斜角度によりキャラクタ（対象物）の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について、説明する。図１は、実施形態に係るバランス訓練装置の概略的な構成を示す模式図である。なお、図１において、倒立二輪車については正面図として示されている。図２は、実施形態に係るバランス訓練装置の概略的なシステム構成を示すブロック図である。実施形態に係るバランス訓練装置１０は、図１に示すような倒立二輪車１と、表示装置１００とを備えている。
【００１０】
図２に示されるように、倒立二輪車１は、姿勢センサ２と、回転センサ３と、一対の車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒと、制御装置５と、を備えている。倒立二輪車１は、車両本体６に立った搭乗者の重心移動に応じて倒立状態を維持しつつ所望の走行を行う。倒立二輪車１は、例えば、搭乗者が重心を前後に移動させることで前進後退を行い、搭乗者が重心を左右に移動させることで左右旋回を行うことができるように構成されている。
【００１１】
姿勢センサ２は、搭乗者による倒立二輪車１に対する操作を検出する操作検出手段の一具体例である。姿勢センサ２は、倒立二輪車１の車両本体６のピッチ角度、ピッチ角速度、ピッチ角加速度、ロール角度、ロール角速度、ロール角加速度等の姿勢情報を検出する。姿勢センサ２は、例えば、搭乗者が重心を前後へ移動させることで生じた車両本体６のピッチ角度（傾斜角度）を検出し、また、搭乗者が重心を左右へ移動させることで生じた車両本体６（分割ステップ９Ｌ、９Ｒ）のロール角度（傾斜角度）を検出することができる。
【００１２】
姿勢センサ２は、制御装置５に接続されており、検出した車両本体６の姿勢情報を制御装置５に対して出力する。なお、姿勢センサ２は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサなどにより構成されている。また、ピッチ軸とは、一対の車輪７Ｌ、７Ｒの車軸に相当する軸である。また、ロール軸とは、車両本体６の中心を通り、倒立二輪車１の走行方向と平行をなす軸である。
【００１３】
回転センサ３は、倒立二輪車１に設けられた車輪７Ｌ、７Ｒの回転角度、回転速度、回転加速度等の回転情報を検出する。回転センサ３は、制御装置５に接続されており、検出した各車輪７Ｌ、７Ｒの回転情報を制御装置５に対して出力する。
【００１４】
制御装置５は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ（Central Processing Unit）５ａ、ＣＰＵ５ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）５ｂ、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）５ｃ等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
【００１５】
一対の車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒは、倒立二輪車１に回転可能に設けられた左右一対の車輪７Ｌ、７Ｒを駆動することで、倒立二輪車１を走行させる。各車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒは、例えば、電動モータと、その電動モータの回転軸に動力伝達可能に連結された減速ギア列等によって構成することができる。各車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒは、駆動回路８Ｌ、８Ｒを介して制御装置５に接続されており、制御装置５からの制御信号に応じて、各車輪７Ｌ、７Ｒを駆動する。
【００１６】
制御装置５は、倒立二輪車１が、例えば、倒立状態を維持する倒立制御を行いつつ、所望の走行（前進、後進、加速、減速、停止、左旋回、右旋回等）を行うように、各車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒを制御して、各車輪７Ｌ、７Ｒの回転を制御する。また、制御装置５は、姿勢センサ２により検出された倒立二輪車１の姿勢情報と、回転センサ３により検出された各車輪７Ｌ、７Ｒの回転情報と、に基づいて、フィードバック制御、ロバスト制御等の周知の制御を行う。
【００１７】
例えば、制御装置５は、搭乗者が重心を前後に移動させたときに、姿勢センサ２により検出された車両本体６のピッチ角度に応じて、各車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒを介して各車輪７Ｌ、７Ｒの回転を制御することで、倒立二輪車１を前進又は後進させる。また、制御装置５は、搭乗者が重心を左右に移動させたときに、姿勢センサ２により検出された車両本体６のロール角度（傾斜角度）に応じて、各車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒを制御して左右車輪７Ｌ、７Ｒ間で回転差を生じさせ、倒立二輪車１を左旋回又は右旋回させる。
【００１８】
上述のような車両制御の構成により、倒立二輪車１は、例えば、搭乗者が重心を前後に移動させ車両本体６を前後に傾斜させることで前進後退を行い、搭乗者が重心を左右に移動させ車両本体６を左右に傾斜させることで、左右旋回を行うことができる。なお、本実施の形態にかかるバランス訓練では、スキー競技を模した訓練を実現するため、搭乗者が左側に荷重をかけた場合、倒立二輪車１は右に旋回し、搭乗者が右側に荷重をかけた場合、倒立二輪車１は左に旋回する。ただし、このような設定は、任意に設定可能であり訓練環境に応じて、適宜設定されてもよい。すなわち、搭乗者が左側に荷重をかけた場合、倒立二輪車１は左に旋回し、搭乗者が右側に荷重をかけた場合、倒立二輪車１は右に旋回してもよい。
【００１９】
ここで、制御装置５は、後述の所定の条件を満たす場合には、姿勢センサ２による検出結果に関わらず、操作に応じた旋回動作を行わない。
【００２０】
倒立二輪車１は、図１に示すように、車両本体６、車輪７Ｌ、７Ｒ、分割ステップ９Ｌ、９Ｒ、ハンドル１１等を備えている。左右一対の分割ステップ９Ｌ、９Ｒは、運転者が搭乗するステッププレートの一例である。車両本体６は、各分割ステップ９Ｌ、９Ｒをロール方向へ姿勢変更可能にそれぞれ支持している。左右一対の車輪７Ｌ、７Ｒは、車両本体６に回転可能に支持されている。ハンドル１１は、各分割ステップ９Ｌ、９Ｒの姿勢を、車両本体６を介してロール方向へ変化させる操作レバーである。
【００２１】
各分割ステップ９Ｌ、９Ｒは、運転者が片足ずつ乗せて搭乗するもので、人の足の大きさと同程度か又は少々大きく形成された偏平な一対の板体からなる。車両本体６は、互いに平行をなして上下に配置された車体上部材１２及び車体下部材１３と、互いに平行をなして左右に配置されると共に車体上部材１２及び車体下部材１３と回動可能に連結された一対の側面部材１４Ｌ、１４Ｒと、を有する平行リンク機構として構成されている。
【００２２】
この平行リンク機構の車体上部材１２と車体下部材１３との間には、車体上部材１２及び車体下部材１３と一対の側面部材１４Ｌ、１４Ｒとがなす角度をそれぞれ直角に維持するように、ばね力を発生する一対のコイルばね１５Ｌ、１５Ｒが介在されている。一対の側面部材１４Ｌ、１４Ｒの各外面には、車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒがそれぞれ取り付けられている。このように一対の車輪駆動ユニット４Ｌ、４Ｒを介して一対の側面部材１４Ｌ、１４Ｒに支持された一対の車輪７Ｌ、７Ｒは、平坦な路面Ｅ上に置いたときには、互いの回転中心が同一軸心線上に一致することになる。
【００２３】
表示装置１００は、姿勢センサ２による検出結果に応じて、ゲームキャラクタ等の対象物を表示する。また、表示装置１００は、さらに、画面上に目標位置を示す印を表示する。倒立二輪車１と表示装置１００とは、有線又は無線により通信可能に接続されている。なお、表示装置１００は、倒立二輪車１と一体に構成されてもよく、後述する表示装置１００の構成のいずれかが倒立二輪車１の構成として実現されてもよい。
【００２４】
表示装置１００は、例えば、制御処理、演算処理等と行うＣＰＵ１５０ａ、ＣＰＵ１５０ａによって実行される制御プログラム、演算プログラム等が記憶されたＲＯＭ１５０ｂ、処理データ等を一時的に記憶するＲＡＭ１５０ｃ等からなるマイクロコンピュータを中心にして、ハードウェア構成されている。
【００２５】
例えば、搭乗者が車両本体６を左右に傾斜させ、倒立二輪車１を左右旋回させると、表示装置１００は、旋回により生じる車両本体６のヨー角に応じた位置に対象物を表示する。搭乗者は、対象物の表示位置が目標位置に重なるように、重心移動を行う。
【００２６】
このように、搭乗者は、表示装置１００の画面を見ながら、倒立二輪車１の重心移動による走行操作を行うことで、画面上における対象物の移動を制御することができる。これにより、搭乗者は、例えば、ゲーム感覚で楽しみながら訓練を行うことで、訓練の効率を向上させることができる。
【００２７】
しかしながら、患者などの搭乗者が、重心移動を十分に出来ない場合、次のような問題が生じる。すなわち、左右不均等なバランスの搭乗者は、いずれかの方向に重心が偏ってしまうため、左右いずれかへの旋回が継続してしまい、練習を続けることが困難となってしまう。言い換えると、搭乗者が、体重の左右比を５：５にできない場合、倒立二輪車１の旋回が継続してしまい、ヨー角に応じた対象物の表示に偏りが生じてしまう。
【００２８】
図３は、搭乗者の左右の荷重比率とロール角度（傾斜角度）の関係を示すグラフである。なお、図３において、横軸は右足側の荷重の比率を示している。図４は、ロール角度（傾斜角度）と旋回速度の関係を示すグラフである。なお、図４において、スキー競技を模すため、縦軸は左旋回が正となるように設定されている。図３に示されるように荷重比率の実現範囲が制限される場合、すなわち、左右の体重配分比として、５：５を実現できない搭乗者の場合、傾斜角度は正又は負のいずれか一方しかとれない。具体的には図３に示す例では、傾斜角度は正の一部の値しかとれない。この場合、図４に示されるように、倒立二輪車１は左右いずれか一方向に旋回を続けることとなる。具体的には図４に示す例では左に旋回し続けることとなる。このように、搭乗者の左右の体重比で傾斜角度が決まり、傾斜角度から倒立二輪車１の旋回速度が決定されるため、傾斜角度をニュートラルにできない場合又は傾斜角度をニュートラルにするまでに時間がかかる場合には、倒立二輪車１は旋回を続けてしまう。このため、ヨー角度に応じた対象部の表示では、対象物の位置が画面上の端に固定されてしまうため、バランス訓練が困難となる。
【００２９】
これについて、図５を用いてさらに説明する。図５は、荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合にヨー角度によりキャラクタ（対象物）の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示す模式図である。なお、本実施の形態では、表示装置１００は、スキー競技を模した映像とともにキャラクタを表示する。具体的には、バランス訓練装置１０において、搭乗者は、目標位置を示す複数の課題ゲート９０上をキャラクタが通過するよう重心移動を行う。図５においては、実線は、キャラクタの理想的な表示位置の推移（キャラクタの理想的な経路）を示しており、破線は、荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合にヨー角度によりキャラクタ（対象物）の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示している。図５の破線に示されるように、荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合、開始直後にキャラクタの表示位置は左端に移動し、その後、荷重比率の実現範囲内で搭乗者が重心移動を行っても、左端でのキャラクタの表示が継続してしまう。
【００３０】
そこで、本実施の形態では、所定の条件を満たす場合には、制御装置５が、操作に応じた旋回動作を禁止するとともに、表示装置１００は、対象物の表示位置を、ヨー角に応じてではなく、ロール角度（傾斜角度）に応じて決定する。以下、これを実現するための具体的な構成について説明する。
【００３１】
図６は、本実施形態に係る制御装置５及び表示装置１００の概略的なシステム構成を示すブロック図である。制御装置５は、例えば、車両本体６に搭載されており、傾斜角度取得部５０と、練習履歴記憶部５１と、搭乗者能力判定部５２と、旋回速度設定部５３と、動作制御部５４と、ヨー角度取得部５５とを有している。
【００３２】
傾斜角度取得部５０は、姿勢センサ２により検出されたロール角度（傾斜角度）を取得する。練習履歴記憶部５１は、搭乗者ごとの練習履歴を記憶する。練習履歴には、傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度と、搭乗者を識別する識別情報とを関連付けた情報が含まれる。なお、練習履歴は、搭乗者情報と称されうる。
【００３３】
搭乗者能力判定部５２は、搭乗者の荷重移動能力を判定する。具体的には、搭乗者能力判定部５２は、練習履歴記憶部５１に記憶された練習履歴から、搭乗者が倒立二輪車１に対して左右均等な荷重をかけることが可能であるか、すなわち左右両方の旋回を行うための重心移動が可能であるかを判定する。さらに言い換えると、搭乗者能力判定部５２は、搭乗者が体重の左右比を５：５にできるか否かを判定する。
【００３４】
旋回速度設定部５３は、搭乗者による操作があった際の倒立二輪車１の旋回速度を設定する。旋回速度設定部５３は、搭乗者能力判定部５２により、搭乗者が倒立二輪車１に対して左右均等な荷重をかけることが可能であると判定された場合、傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいて旋回速度を設定する。これに対し、旋回速度設定部５３は、搭乗者能力判定部５２により、搭乗者が倒立二輪車１に対して左右均等な荷重をかけることが可能ではないと判定された場合、搭乗者の操作に関わらず、すなわち取得された傾斜角度に関わらず、旋回速度を０に設定する。
【００３５】
また、旋回速度設定部５３は、動作モード切替スイッチ１７からの指示信号を受信した場合、搭乗者の操作に関わらず旋回速度を０に設定する。ここで、動作モード切替スイッチ１７は、バランス訓練装置１０に設けられたスイッチであり、本実施の形態では倒立二輪車１に設けられている。動作モード切替スイッチ１７は、バランス訓練装置１０の動作モードを切り替えるためのスイッチであり、動作モード切替スイッチ１７がオンに設定された場合、上述の通り旋回速度は０に設定されるとともに、後述するように、キャラクタの表示位置がヨー角度ではなく傾斜角度により決定されることとなる。なお、本実施の形態では、動作モード切替スイッチ１７が設けられた構成について例示したが、動作モード切替スイッチ１７が設けられなくてもよい。
【００３６】
動作制御部５４は、姿勢センサ２及び回転センサ３の検出結果に基づいて、倒立二輪車１の動作を制御する。ここで、動作制御部５４は、搭乗者情報又は動作モード切替スイッチ１７からの指示信号に基づいて、搭乗者の操作に応じた倒立二輪車１の動きを禁止する。具体的には、動作制御部５４は、旋回速度設定部５３が搭乗者情報又は指示信号に基づいて旋回速度を０に設定した場合、搭乗者の操作に関わらず旋回を行わないよう制御する。
【００３７】
ヨー角度取得部５５は、姿勢センサ２により検出されたヨー角度を取得する。具体的には、ヨー角度取得部５５は、旋回速度設定部５３が傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいて旋回速度を設定する場合に、旋回により生じるヨー角度を取得する。
【００３８】
なお、傾斜角度取得部５０、搭乗者能力判定部５２、旋回速度設定部５３、動作制御部５４、及びヨー角度取得部５５は、例えば、ＣＰＵ５ａの制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、ＲＯＭ５ｂに格納されたプログラムを、ＣＰＵ５ａの制御によって実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。また、練習履歴記憶部５１は、例えば、ＲＯＭ５ｂ若しくはＲＡＭ５ｃなどのメモリ、又はハードディスク等の記憶装置により実現される。
【００３９】
表示装置１００は、表示部１０１と表示制御部１０２とを有する。表示部１０１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどで構成され、表示制御部１０２による制御に従って表示画面に表示を行う。本実施の形態で表示部１０１は、目標位置を示す印及びキャラクタ（対象物）を表示する。
【００４０】
表示制御部１０２は、姿勢センサ２により検出された操作に応じて、表示部１０１の画面上に表示された対象物の移動を制御する。また、表示制御部１０２は、目標位置を示す印の表示位置を決定する。具体的には、表示制御部１０２は、キャラクタ位置算出部１０３と、目標位置算出部１０４とを備えている。なお、キャラクタ位置算出部１０３及び目標位置算出部１０４は、例えば、ＣＰＵ１５０ａの制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、ＲＯＭ１５０ｂに格納されたプログラムを、ＣＰＵ１５０ａの制御によって実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせ等により実現してもよい。ただし、表示制御部１０２のいずれか又は全ての構成は、倒立二輪車１に含まれてもよい。
【００４１】
このような構成により、表示制御部１０２は、倒立二輪車１の動きが禁止されない場合、倒立二輪車１のヨー角度に基づいてキャラクタの移動を制御し、倒立二輪車１の動きが禁止される場合、倒立二輪車１の傾斜角度に基づいてキャラクタの移動を制御する。
【００４２】
キャラクタ位置算出部１０３は、搭乗者による操作に応じて表示部１０１に表示するキャラクタの表示位置を決定する。具体的には、キャラクタ位置算出部１０３は、搭乗者能力判定部５２により、搭乗者が倒立二輪車１に対して左右均等な荷重をかけることが可能であると判定された場合、ヨー角度取得部５５により取得されたヨー角度に基づいて表示位置を決定する。これに対し、キャラクタ位置算出部１０３は、搭乗者能力判定部５２により、搭乗者が倒立二輪車１に対して左右均等な荷重をかけることが可能ではないと判定された場合、傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいて表示位置を決定する。また、キャラクタ位置算出部１０３は、動作モード切替スイッチ１７からの指示信号を受信した場合、傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいて表示位置を決定する。
【００４３】
キャラクタ位置算出部１０３は、傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいて表示位置を決定する場合、具体的には、例えば以下のように表示位置を決定する。すなわち、キャラクタ位置算出部１０３は、姿勢センサ２が検出する傾斜角度の最大値（正常に体重移動が可能な搭乗者が搭乗した場合に検出される傾斜角度の最大値）を、キャラクタの表示可能範囲の一端（例えば左端）に対応させ、姿勢センサ２が検出する傾斜角度の最小値（正常に体重移動が可能な搭乗者が搭乗した場合に検出される傾斜角度の最小値）を、キャラクタの表示可能範囲の他端（例えば右端）に対応させた上で、姿勢センサ２により検出された実際の傾斜角度に応じて按分された位置をキャラクタの表示位置とする。
【００４４】
目標位置算出部１０４は、画面上に目標位置を示す印（課題ゲート９０）の表示位置を算出する。目標位置算出部１０４は、例えば、キャラクタ位置が傾斜角度にしたがって決定される場合、傾斜角度によるキャラクタの移動に適した目標位置を設定し、キャラクタ位置がヨー角度にしたがって決定される場合、ヨー角度によるキャラクタの移動に適した目標位置を設定する。
【００４５】
図７は、荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合に傾斜角度によりキャラクタ（対象物）の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示す模式図である。図７においては、実線は、キャラクタの理想的な表示位置の推移（キャラクタの理想的な経路）を示しており、破線は、荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲である場合に傾斜角度によりキャラクタ（対象物）の表示位置を決定した際のキャラクタの表示位置の推移を示している。図７の破線に示されるように、荷重比率の実現範囲が図３に示される範囲であっても、上述の通り傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいてキャラクタの表示位置が決定されるので、荷重比率の実現範囲に応じたキャラクタの移動幅で表示を変化させることが可能となる。
【００４６】
このように、本実施の形態にかかるバランス訓練装置１０によれば、搭乗者が左右の荷重比を５：５にできない場合であっても、表示を見つつ行うバランス訓練を行うことができる。つまり、例えば、左右の荷重比として０：１０〜４：６の範囲しか実現できない患者であっても、練習を開始することができる。このため、搭乗者は、左右の荷重比を５：５に近づけるよう、あるいは、左右のうち十分に荷重をかけることが困難であった方へ十分に荷重をかけることができるように、練習を行うことができる。そして、搭乗者が、訓練により、左右の荷重比を５：５にできるようになった後には、旋回動作を伴う訓練に切り替えても差し支えない。すなわち、その後は、旋回速度設定部５３は、傾斜角度取得部５０により取得された傾斜角度に基づいて旋回速度を設定し、キャラクタ位置算出部１０３は、ヨー角度取得部５５により取得されたヨー角度に基づいて表示位置を決定する。このように、旋回動作を停止しての練習と、旋回動作を含めた練習とを切り替えることで、訓練初期時に左右荷重比が偏っている搭乗者であっても、一連の練習によりバランス能力を高めることができる。
【００４７】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上記の実施の形態では、搭乗者情報として、練習履歴記憶部５１に記憶された情報が用いられたが、搭乗者情報は外部装置から入力されてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１    倒立二輪車
２    姿勢センサ
３    回転センサ
４Ｌ、４Ｒ    車輪駆動ユニット
５    制御装置
６    車両本体
７Ｌ、７Ｒ    車輪
８Ｌ、８Ｒ    駆動回路
９Ｌ、９Ｒ    分割ステップ
１０    バランス訓練装置
１１    ハンドル
１２    車体上部材
１３    車体下部材
１４Ｌ、１４Ｒ    側面部材
１７    動作モード切替スイッチ
５０    傾斜角度取得部
５１    練習履歴記憶部
５２    搭乗者能力判定部
５３    旋回速度設定部
５４    動作制御部
５５    ヨー角度取得部
９０    課題ゲート
１００    表示装置
１０１    表示部
１０２    表示制御部
１０３    キャラクタ位置算出部
１０４    目標位置算出部
【図１】
0006699180.tif 000002
【図２】
0006699180.tif 000003
【図３】
0006699180.tif 000004
【図４】
0006699180.tif 000005
【図５】
0006699180.tif 000006
【図６】
0006699180.tif 000007
【図７】
0006699180.tif 000008