(57)【要約】【課題】使用者に合わせて補助力を制御することができる訓練機器を提供すること。【解決手段】ＣＰＵ１５は、座部の現在変位ｘに応じて目標力ｆｄを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部に目標力ｆｄが加えられるように、モータ１３を駆動させる。【選択図】図２
2013252391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも身体の一部を載せることができる載置部を備え、載置部に身体の一部が載せられて使用者が動作する際、使用者の動作に応じて載置部が移動又は回転する訓練機器において、
載置部の少なくとも１軸以上の方向に沿って載置部に対して目標力を加えることができる駆動部と、
使用者の動作又は力を検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段が検出した情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御する動作制御手段と、を備えたことを特徴とする訓練機器。
【請求項２】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記動作検出手段として、載置部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの力情報を検出する力情報検出手段を備え、
前記動作制御手段は、力情報検出手段が検出した力情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項３】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記動作検出手段として、載置部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの運動情報を検出できる運動情報検出手段を備え、
前記動作制御手段は、運動情報検出手段が検出した運動情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項４】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記動作検出手段として、載置部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの力情報を検出する力情報検出手段と、載置部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの運動情報を検出できる運動情報検出手段を備え、
前記動作制御手段は、運動情報検出手段が検出した運動情報と、力情報検出手段が検出した力情報の両方の情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項５】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置される補助支持部を備えると共に、
前記動作検出手段として、前記補助支持部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの補助支持力情報を検出する補助支持部用力情報検出手段を備え、
前記動作制御手段は、補助支持部用力情報検出手段が検出した補助支持力情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項６】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置され、移動可能な補助支持部を備えると共に、
前記動作検出手段として、前記補助支持部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの補助支持運動情報を検出できる補助支持部用運動情報検出手段を備え、
前記動作制御手段は、補助支持部用運動情報検出手段が検出した補助支持運動情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項７】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置され、移動可能な補助支持部を備え、
前記動作検出手段として、前記補助支持部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの補助支持力情報を検出する補助支持部用力情報検出手段と、前記補助支持部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの補助支持運動情報を検出できる補助支持部用運動情報検出手段を備え、
前記動作制御手段は、補助支持部用運動情報検出手段が検出した補助支持運動情報と、補助支持部用力情報検出手段が検出した補助支持力情報の両方の情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項８】
請求項１に記載の訓練機器において、
前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置され、移動可能な補助支持部を備え、
前記動作検出手段として、載置部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの力情報を検出する力情報検出手段と、載置部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの運動情報を検出できる運動情報検出手段のうち少なくともいずれかを備えると共に、
前記補助支持部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの補助支持力情報を検出する補助支持部用力情報検出手段と、前記補助支持部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの補助支持運動情報を検出できる補助支持部用運動情報検出手段のうちすくなくともいずれかを備え、
前記動作制御手段は、検出された情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【請求項９】
請求項１に記載の訓練機器において、
使用者により操作可能な操作手段を備え、
前記動作制御手段は、前記操作手段の操作結果に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することを特徴とする訓練機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者の運動を補佐する訓練機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用者の運動や訓練を補佐する訓練機器として、立ち上がりを補佐する立ち上がり補助椅子が提案されている（例えば特許文献１参照）。この補助椅子では、スイッチを操作することで、座面が上昇するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８２８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この補助椅子では、利用者の動作や、運動能力や、体型に連動したものではない。つまり、一定の動作を行っている。このため、利用者の動きなどに合わせて補助椅子の動作が変更するわけではなかった。従って、利用者によっては使いにくい場合があった。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、使用者に合わせて制御することができる訓練機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
・本発明の訓練機器は、少なくとも身体の一部を載せることができる載置部を備え、載置部に身体の一部が載せられて使用者が動作する際、使用者の動作に応じて載置部が移動又は回転する訓練機器において、載置部の少なくとも１軸以上の方向に沿って載置部に対して目標力を加えることができる駆動部と、使用者の動作又は力を検出する動作検出手段と、前記動作検出手段が検出した情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御する動作制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
・この訓練機器において、前記動作検出手段として、載置部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの力情報を検出する力情報検出手段を備え、前記動作制御手段は、力情報検出手段が検出した力情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【０００８】
・この訓練機器において、前記動作検出手段として、載置部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの運動情報を検出できる運動情報検出手段を備え、前記動作制御手段は、運動情報検出手段が検出した運動情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【０００９】
・この訓練機器において、前記動作検出手段として、載置部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの力情報を検出する力情報検出手段と、載置部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの運動情報を検出できる運動情報検出手段を備え、前記動作制御手段は、運動情報検出手段が検出した運動情報と、力情報検出手段が検出した力情報の両方の情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【００１０】
・この訓練機器において、前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置される補助支持部を備えると共に、前記動作検出手段として、前記補助支持部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの補助支持力情報を検出する補助支持部用力情報検出手段を備え、前記動作制御手段は、補助支持部用力情報検出手段が検出した補助支持力情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【００１１】
・この訓練機器において、前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置され、移動可能な補助支持部を備えると共に、前記動作検出手段として、前記補助支持部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの補助支持運動情報を検出できる補助支持部用運動情報検出手段を備え、前記動作制御手段は、補助支持部用運動情報検出手段が検出した補助支持運動情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【００１２】
・この訓練機器において、前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置され、移動可能な補助支持部を備え、前記動作検出手段として、前記補助支持部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの補助支持力情報を検出する補助支持部用力情報検出手段と、前記補助支持部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの補助支持運動情報を検出できる補助支持部用運動情報検出手段を備え、前記動作制御手段は、補助支持部用運動情報検出手段が検出した補助支持運動情報と、補助支持部用力情報検出手段が検出した補助支持力情報の両方の情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【００１３】
・この訓練機器において、前記載置部以外に使用者の人体の一部が載置され、移動可能な補助支持部を備え、前記動作検出手段として、載置部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの力情報を検出する力情報検出手段と、載置部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの運動情報を検出できる運動情報検出手段のうち少なくともいずれかを備えると共に、前記補助支持部に加えられる力及びトルクのうち少なくとも１つの補助支持力情報を検出する補助支持部用力情報検出手段と、前記補助支持部の位置、速度、及び加速度のうち少なくとも１つの補助支持運動情報を検出できる補助支持部用運動情報検出手段のうちすくなくともいずれかを備え、前記動作制御手段は、検出された情報に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【００１４】
・この訓練機器において、使用者により操作可能な操作手段を備え、前記動作制御手段は、前記操作手段の操作結果に基づいて、載置部に加える目標力を設定し、設定された目標力を載置部に加えるように駆動部の動作を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、使用者に合わせて制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、訓練機器を示す側面図。
【図２】駆動部の制御構成を示すブロック図。
【図３】（ａ）と（ｂ）は、座部の現在変位ｘと、座部への目標力ｆｄとの関係性を示すグラフ。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、訓練機器の動作状態を示す模式図。
【図５】駆動部の制御構成を示すブロック図。
【図６】（ａ）と（ｂ）は、座部への負荷ｆｚと目標力ｆｄとの関係性を示すグラフ。
【図７】（ａ）と（ｂ）は、座部に加えられる負荷ｆｚの変化を示すグラフ。
【図８】（ａ）は、訓練機器を示す側面図、（ｂ）は、訓練機器の正面図。
【図９】（ａ）と（ｂ）は、駆動部の制御構成を示すブロック図。
【図１０】（ａ）及び（ｃ）は、手摺部への負荷ｆｔと、座部への目標力ｆｄとの関係性を示すグラフ、（ｂ）は、手摺部への負荷ｆｔの時間的変化を示すグラフ。
【図１１】（ａ）は、訓練機器を示す正面図、（ｂ）は、訓練機器の側面図。
【図１２】（ａ）と（ｂ）は、駆動部の制御構成を示すブロック図。
【図１３】（ａ）は、手摺部の現在変位ｘｔと座部１２への目標力ｆｄとの関係性を示すグラフ、（ｂ）は、手摺部の現在変位ｘｔと時間ｔとの関係性を示すグラフ、（ｃ）は、座部への目標力ｆｄと時間ｔとの関係性を示すグラフ。
【図１４】（ａ）と（ｂ）は、駆動部の制御構成を示すブロック図。
【図１５】（ａ）は、座部への負荷ｆｚと時間ｔとの関係性を示すグラフ、（ｂ）は、手摺部２１への負荷ｆｔと時間ｔとの関係性を示すグラフ。
【図１６】訓練機器を示す側面図。
【図１７】（ａ）及び（ｂ）は、座部への目標力ｆｄの変化を示すグラフ。
【図１８】座部の移動方向を示す側面図。
【図１９】（ａ）は、座部の回転方向を示す平面図、（ｂ）は、座部の回転方向を示す側面図。
【図２０】（ａ）は、座部の現在変位ｘの変化を示すグラフ、（ｂ）は、座部への目標力ｆｄを示すグラフ。
【図２１】（ａ）は、手摺部への負荷ｆｔの変化を示すグラフ、（ｂ）は、座部の目標力ｆｄを示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
図１を参照して、訓練機器１０の全体構成について説明する。本実施形態では、椅子型の訓練機器１０を採用している。図１に示すように、訓練機器１０の脚部１１は図示しない床面に載置されるとともに、その脚部１１の上部には使用者が着座可能な載置部としての座部１２が固定されている。
【００１８】
脚部１１は、図１に示すように座部１２の上下動を許容するようにその上下方向の長さが伸縮自在に構成されている。また、脚部１１は、図２に示すように、モータ１３などのアクチュエータにより構成される駆動部１４を内蔵している。そして、脚部１１は、上下方向に伸縮可能に構成されており、駆動部１４により脚部１１は伸縮されるようになっている。すなわち、駆動部１４により、座部１２の上下方向への移動を補助（アシスト）する、または規制する或いは抑制するようになっている。
【００１９】
また、脚部１１は、上方向に弾性力を付加する弾性部材としてのバネを内蔵している。なお、図１では、模式的に、バネを図示する。バネは、座部１２が予め決められた上限位置（本実施形態では、立上がり位置）に移動する方向に弾性力を付加している。
【００２０】
図２に示すように、駆動部１４は、座部１２の上下動をアシストする駆動力（目標力）を付加するモータ１３を備えている。また、駆動部１４は、モータ１３を制御する動作制御手段としてのＣＰＵ１５と、モータ１３の制御方法について記された制御プログラムなどを記憶しているＲＯＭ１６を備えている。
【００２１】
また、座部１２は、座部１２の現在変位ｘを運動情報として検出する運動情報検出手段としての変位センサ１８を備えている。変位センサ１８は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した現在変位ｘを入力するようになっている。本実施形態では、変位センサ１８が、動作検出手段となる。なお、現在変位ｘは、予め決められた初期位置（例えば、床）を基準として座部１２が上下方向にどれだけ距離が離れているかを示している。
【００２２】
駆動部１４は、変位センサ１８が検出した座部１２の現在変位ｘに基づき、座部１２に加える目標力ｆｄを算出して、モータ１３を制御している。目標力ｆｄは、次の数式１に基づき算出される。
【００２３】
ｆｄ＝Ｋｘ＋Ｃ…（数式１）
図３（ａ）において、本実施形態における座部１２の現在変位ｘと目標力ｆｄとの関係性を示す。このように、現在変位ｘに所定の係数Ｋを乗算し、乗算した値に所定の初期値Ｃを加算した値が、本実施形態の目標力ｆｄとなっている。この関係性は、予めＲＯＭ１６に記憶されている。ＣＰＵ１５は、変位センサ１８から入力した現在変位ｘに基づき、目標力ｆｄを算出する。
【００２４】
ＣＰＵ１５は、この数式１により、変位センサ１８により検出した現在変位ｘに基づき、モータ１３が出力する目標力ｆｄを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄに基づき、フィードフォワード制御にてモータ１３を制御する。詳しく説明すると、モータ１３は、印加された電流に応じて（比例して）、出力する力が異なる性質を有する。このため、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄを出力するために必要な電流をモータ１３に印加して、駆動させる。これにより、モータ１３は、目標力ｆｄを座部１２に加えることとなる。
【００２５】
次に、訓練機器１０の作用について説明する。
図４（ａ）に示すように、使用者が立った状態から座部１２に腰掛けるとき（座部１２が下方向に移動したとき）について説明する。駆動部１４は、所定周期毎に、変位センサ１８から現在変位ｘを入力する。ＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘに基づき、現在変位ｘに応じた目標力ｆｄを算出する。
【００２６】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄに基づき、モータ１３を制御する。これにより、図４（ｂ）に示すように、使用者が座部１２に座る際、座部１２の現在変位ｘに応じて座部１２に目標力（アシスト力）が加えられる。
【００２７】
図４（ｃ）に示すように、使用者が座部１２に座った状態から立ち上がるとき（座部１２が上方向に移動するとき）について説明する。使用者が座部１２から上方向に移動すると、座部１２は、バネの弾性力により、上方向に移動する。そして、駆動部１４は、このときにおいても、変位センサ１８から現在変位ｘを入力する。ＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘに基づき、現在変位ｘに応じた目標力ｆｄを算出する。
【００２８】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄに基づき、モータ１３を制御する。これにより、図４（ｄ）に示すように、使用者が座部１２に立ち上がる際、座部１２の現在変位ｘに応じて座部１２にモータ１３から目標力（アシスト力）が加えられる。
【００２９】
以上のように、現在変位ｘに応じて目標力ｆｄが設定され、設定された目標力ｆｄが座部１２に加えられる。このため、座部１２の位置に応じた目標力ｆｄ（補助）を受けることができる。
【００３０】
なお、図３（ｂ）に示すように、現在変位ｘと目標力ｆｄとの関係性を変更しても良い。すなわち、現在変位ｘが予め決められた閾値ｘ１に移動するまで、目標力ｆｄがある決められた第１の値に設定される。そして、現在変位ｘが予め決められた閾値ｘ１以上となった場合には、目標力ｆｄがある決められた第２の値（第１の値よりも第２の値の方が大きい）に設定される。このため、現在変位ｘが閾値ｘ１に達するまで、第１の値の目標力ｆｄしか加えられなかったとしても、閾値ｘ２に達した後は、第１の値よりも大きな第２の値の目標力ｆｄが加えられる。このため、座部１２の現在変位ｘに応じて座部１２にモータ１３から加えられる目標力ｆｄを変化させることができる。
【００３１】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１）ＣＰＵ１５は、座部１２の現在変位ｘに応じて目標力ｆｄを算出し、設定する。このため、使用者による座部１２の動かし方に応じて多彩な補助を行うことができる。すなわち、使用者の動作に応じて目標力ｆｄを変更することができる。また、急激に現在変位ｘが変化した場合でも、目標力ｆｄが変化して重心を支えるなど、対応することができる。
【００３２】
（２）図３（ａ）の関係に基づき、目標力ｆｄが設定される場合、現在変位ｘに応じて目標力ｆｄが逐次変更されることとなる。従って、座部１２は、使用者の動作に応じて、予め決められた動作を行うようになっている。
【００３３】
（３）また、図３（ｂ）の関係性に基づき、目標力ｆｄが設定される場合、現在変位ｘが閾値に達するか否かで、目標力ｆｄを異ならせることができる。
（第２実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第２実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００３４】
図５に示すように、本実施形態において、座部１２は、座部１２に使用者から加えられた負荷（力）ｆｚを力情報として検出する力情報検出手段としての圧力センサ１７を備えている。圧力センサ１７は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した座部１２に使用者から加えられた力（負荷）ｆｚを入力するようになっている。本実施形態では、圧力センサ１７が、動作検出手段となる。
【００３５】
本実施形態において、目標力ｆｄと、圧力センサ１７が検出する負荷ｆｚは、予め決められた関係性を持っている。つまり、第１実施形態の場合で使用した現在変位ｘの代わりに、座部１２への負荷ｆｚを使用して、目標力ｆｄを設定することができるようになっている。
【００３６】
図６（ａ）において、本実施形態における座部１２への負荷ｆｚと、目標力ｆｄとの関係性を示す。このように、負荷ｆｚに所定の定数を乗算し、乗算した値に所定の初期値を加算した値が、本実施形態の目標力ｆｄとなっている。この関係性は、予めＲＯＭ１６に記憶されており、ＣＰＵ１５は、圧力センサ１７から入力した負荷ｆｚに基づき、目標力ｆｄを算出する。
【００３７】
そして、ＣＰＵ１５は、目標力と実際に出力される力の差分を用いて、フィードバック制御を行っている。具体的に説明すると、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄと、圧力センサ１７により検出した負荷ｆｚを設定した数式２に基づき、モータ１３に実際に出力させる補助力ｆｎを算出する。なお、数式２において、Ａは、所定の係数である。
【００３８】
ｆｎ＝Ａ（ｆｄ−ｆｚ）…（数式２）
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆｎに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、補助力ｆｎを出力させるようにモータ１３を駆動させる。これにより、座部１２に目標力ｆｄが加えられるようにモータ１３が制御される。
【００３９】
次に、訓練機器１０の作用について説明する。
図４（ａ）に示すように、使用者が立った状態から座部１２に座るとき（座部１２が下方向に移動したとき）について説明する。この場合、図７（ａ）に示すように、使用者から座部１２に加えられる負荷ｆｚが変化する。この際、駆動部１４のＣＰＵ１５は、圧力センサ１７から負荷ｆｚを入力する。ＣＰＵ１５は、前述したように、入力した負荷ｆｚに応じた目標力ｆｄを算出する。
【００４０】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した負荷ｆｚと、算出した目標力ｆｄを設定した数式２から補助力ｆｎを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆｎに基づき、モータ１３を制御し、補助力ｆｎを出力させる。これにより、図４（ｂ）に示すように、使用者が座部１２に座る際、座部１２への負荷ｆｚに応じて座部１２に補助力（アシスト力）が加えられる。つまり、負荷ｆｚに対応して予め決定された目標力ｆｄが加えられるように座部１２には補助力ｆｎが加えられる。
【００４１】
図４（ｃ）に示すように、使用者が座部１２に座った状態から立ち上がるとき（座部１２が上方向に移動するとき）について説明する。使用者が座部１２から上方向に移動すると、図７（ｂ）に示すように、座部１２に加えられる負荷ｆｚが少なくなる。このとき、ＣＰＵ１５は、圧力センサ１７から負荷ｆｚを入力する。そして、ＣＰＵ１５は、前述したように、入力した負荷ｆｚに応じた目標力ｆｄを算出する。
【００４２】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した負荷ｆｚと、算出した目標力ｆｄを設定した数式２から補助力ｆｎを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆｎに基づき、モータ１３を制御する。これにより、図４（ｄ）に示すように、使用者が座部１２に立ち上がる際、座部１２に加えられる負荷ｆｚに応じて座部１２に補助力（アシスト力）が加えられる。
【００４３】
例えば、座部１２に加えられた負荷ｆｚが大きい場合、目標力ｆｄは小さい。つまり、座った位置から座部１２へ目標力ｆｄが加えられて移動しないように、小さな目標力ｆｄが設定される。一方、座部１２に加えられた負荷ｆｚが小さくなるにつれて、目標力ｆｄは大きくなる。つまり、座部１２が上方へ移動することを補助するために、大きな目標力ｆｄが加えられることとなる。これにより、立上がり補助を行うことができる。
【００４４】
なお、図６（ｂ）に示すように、負荷ｆｚと目標力ｆｄとの関係性を変更しても良い。すなわち、負荷ｆｚが予め決められた閾値ｆｚ１に達するまで、目標力ｆｄがある決められた第２の値ｆｄ２に設定される。そして、負荷ｆｚが予め決められた閾値ｆｚ１以上となった場合には、目標力ｆｄがある決められた第１の値ｆｄ１（第２の値よりも小さい）に設定される。
【００４５】
これにより、座部１２への負荷ｆｚが予め決められた閾値以上である場合、立上がり補助の為の目標力ｆｄが加えられることがない。その一方、座部１２への負荷ｆｚが予め決められた閾値未満である場合、立上がり補助の為の目標力ｆｄが加えられる。
【００４６】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（４）ＣＰＵ１５は、座部１２に加えられる力（負荷）ｆｚに応じて目標力ｆｄを設定する。このため、使用者がどのような負荷ｆｚを座部１２に掛けているかにより多彩な補助を行うことができる。すなわち、使用者の重心に応じて座部１２の目標力ｆｄを設定して、移動させることができる。
【００４７】
（５）図６（ａ）の関係に基づき、目標力ｆｄが設定される場合、負荷ｆｚに応じて目標力ｆｄが加えられるように設定される。このため、座部１２は、使用者が座部１２にかける負荷ｆｚの大きさに応じて、予め決められた目標力ｆｄが加えられる。
【００４８】
（６）また、図６（ｂ）の関係性に基づき、目標力ｆｄが設定される場合、負荷ｆｚが閾値未満となった場合には、立上がり補助のための目標力ｆｄが加えられる。このため、使用者が座部１２にかける負荷ｆｚが閾値に達したか否かにより、異なる目標力ｆｄが加えられるようにすることができる。
【００４９】
（７）また、検出された負荷ｆｚに基づき、目標力ｆｄが座部１２に加えられるように、モータ１３が出力する補助力ｆｎがフィードバック制御により算出される。このため、実際に加えられた力（負荷）に応じて、補助力が変化することとなる。従って、より使用者の動きを正確に把握して、動きに応じた目標力ｆｄを加えることができる。
【００５０】
（第３実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第３実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第２実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００５１】
図５に示すように、本実施形態において、座部１２は、座部１２に使用者から加えられた力（負荷）ｆｚを検出する力情報検出手段としての圧力センサ１７を備えている。圧力センサ１７は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した座部１２に使用者から加えられた力（負荷）ｆｚを入力するようになっている。本実施形態では、圧力センサ１７と、変位センサ１８が、動作検出手段となる。
【００５２】
本実施形態において、目標力ｆｄは、座部１２の現在変位ｘと、座部１２への負荷ｆｚを変数（独立変数）とする関数ｇで算出可能となっている。本実施形態では、関数ｇの式として、以下の数式３が採用されている。
【００５３】
ｆｄ＝ｇ（ｘ、ｆｚ）＝２＊ｘ−２０＊ｆｚ…（数式３）
この関数ｇは、予めＲＯＭ１６に記憶されている。ＣＰＵ１５は、圧力センサ１７から入力した負荷ｆｚと、変位センサ１８が検出した現在変位ｘに基づき、目標力ｆｄを算出する。
【００５４】
そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄと、圧力センサ１７により検出した負荷ｆｚを設定した数式２に基づき、モータ１３に出力させる補助力ｆｎを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆｎに基づき、モータ１３を制御する。つまり、モータ１３を駆動させて、補助力ｆｎを出力させる。これにより、座部１２に目標力ｆｄを加えさせる。以上により、座部１２の動きと、座部１２に加えられる負荷ｆｚの大きさに応じて、モータ１３を駆動させて、目標力ｆｄを座部１２に加えることができる。これにより、座部１２の移動（又は停止）の補助を行うことができる。
【００５５】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（８）座部１２の動きと、座部１２に加えられる負荷ｆｚの大きさに応じて、目標力ｆｄを座部１２に加え、座部１２の移動（又は停止）の補助を行うことができる。このため、座部１２の動きのみ、又は座部１２への負荷ｆｚのみに基づき、目標力ｆｄを設定する場合と比較して、使用者の動きや力に応じて最適な目標力ｆｄを発生させることができる。このため、立上がる際、又は座る際に最適なアシスト効果を得ることができる。
【００５６】
また、様々用途に使うことができる。例えば、訓練機器１０を利用した、スクワットを行うことができ、その際、使用者の動きや力に応じて目標力ｆｄを変更して、最適なトレーニング効果を得ることができる。
【００５７】
（第４実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第４実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００５８】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、椅子型の訓練機器１０には、使用者の腕部（使用者の身体の一部）が載置可能に構成されている補助支持部としての手摺部２１が設けられている。手摺部２１には、上下方向に設けられた支柱２２を介して訓練機器１０の（より詳しくは脚部１１の）底部１１ａに固定されている。なお、手摺部２１は、一対設けられており、使用者が座ったときに使用者の側面に位置するように配置される。
【００５９】
図９（ａ）に示すように、駆動部１４には、手摺部２１に加わる負荷（力）ｆｔを補助支持力情報として検出する補助支持部用力情報検出手段としての手摺用圧力センサ２３が設けられている。そして、手摺用圧力センサ２３は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した手摺部２１への負荷ｆｔを入力するようになっている。なお、手摺用圧力センサ２３は、支柱２２や手摺部２１に設けられていてもよい。本実施形態では、手摺用圧力センサ２３が、動作検出手段となる。また、図９（ａ）に示すように、本実施形態では、変位センサ１８が省略されている。
【００６０】
本実施形態の目標力ｆｄは、手摺部２１への負荷ｆｔを変数とする関数により算出可能となっている。具体的に説明する。
図１０（ａ）において、本実施形態における手摺部２１への負荷ｆｔと目標力ｆｄとの関係性を示す。このように、負荷ｆｔに所定の定数を乗算し、乗算した値に所定の初期値を加算した値が、本実施形態の目標力ｆｄとなっている。この関係性は、予めＲＯＭ１６に記憶されている。ＣＰＵ１５は、手摺用圧力センサ２３から入力した手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、目標力ｆｄを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、フィードフォワード制御により、モータ１３を駆動させ、算出した目標力ｆｄを出力させる。
【００６１】
次に、訓練機器１０の作用について説明する。
使用者が座部１２に座った状態から立ち上がるとき（座部１２が上方向に移動するとき）について説明する。使用者が座部１２から上方向に移動する際、図１０（ｂ）に示すように、手摺部２１への負荷ｆｔが変化する傾向（時点ｔ１以降を参照）がある。つまり、手摺部２１へ負荷ｆｔが大きくなる。
【００６２】
このため、ＣＰＵ１５は、使用者が座部１２から上方向に移動する際、所定周期毎に、手摺用圧力センサ２３から手摺部２１への負荷ｆｔを入力する。ＣＰＵ１５は、入力した手摺部２１への負荷ｆｔに応じた目標力ｆｄを算出する。
【００６３】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、目標力ｆｄに基づき、モータ１３を制御し、算出した目標力ｆｄをモータ１３から座部１２に加える。これにより、使用者が座部１２に立ち上がる際、手摺部２１への負荷ｆｔに応じて座部１２に補助力（アシスト力）が加えられる。具体的には、負荷ｆｔに対応して予め決定された目標力ｆｄが座部１２に加えられる。
【００６４】
なお、図１０（ｃ）に示すように、負荷ｆｔと目標力ｆｄとの関係性を変更しても良い。すなわち、負荷ｆｔが予め決められた閾値ｆｔ１未満である場合、目標力ｆｄがある決められた第１の値ｆｄ１に設定される。そして、負荷ｆｔが予め決められた閾値ｆｔ１以上となった場合には、目標力ｆｄがある決められた第２の値ｆｄ２（第１の値ｆｄ１よりも大きい値）に設定される。このため、手摺部２１への負荷ｆｔが予め決められた閾値ｆｔ１以上の場合には、使用者が立ち上がると判断して、座部１２へ立ち上がるための補助力が加えられる。
【００６５】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（９）通常、足腰が弱っている使用者は、手摺部２１などに手をついて椅子から立ち上がったり、座ったりする。そこで、本実施形態では、手摺部２１を設け、手摺部２１への負荷ｆｔを検出する。そして、ＣＰＵ１５は、手摺部２１に加えられる負荷ｆｔに応じて、目標力ｆｄを設定する。このため、使用者がどのような負荷ｆｔを手摺部２１にかけているかにより多彩な補助を行うことができる。
【００６６】
また、座部１２に加えられる負荷ｆｚや座部１２の現在変位ｘを検出する場合と比較して、細かく目標力ｆｄを変化させることができる。なぜなら、座部１２に加えられる力は、使用者の体重の殆どであり、脚の力を使用して細かなコントロールをしにくいからである。それに比べて手摺部２１に加えられる力は、腕の力や手先にてコントロールすることができる。さらに、使用者の体重は座部１２により支えられているので、腕に体重の殆どが加えられることなく、コントロールしやすくなっている。また、スクワットを行う際、手摺部２１へ体重をかけることができると共に、座部１２で体重を支えることができるため、より安全にスクワットを行うことができる。
【００６７】
（１０）図１０（ａ）の関係に基づき、目標力ｆｄが設定される場合、負荷ｆｔに応じて目標力ｆｄが逐次変更されることとなる。従って、座部１２は、使用者が手摺部２１にかける負荷ｆｔの大きさに応じて、予め決められた目標力が加えられ、補助されることとなる。
【００６８】
（１１）また、図１０（ｃ）の関係性に基づき、目標力ｆｄが設定される場合、負荷ｆｔが閾値以上となった場合には、第２の値の目標力ｆｄが座部１２に加えられ、立上がりの補助が行われる。このため、使用者が手摺部２１にかける負荷ｆｔの大きさに応じて、予め決められた補助力が加えられる。また、使用者の腕により、負荷ｆｔをコントロールすることができるので、制御しやすい。
【００６９】
（第５実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第５実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００７０】
図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、椅子型の訓練機器１０には、使用者の腕部（使用者の身体の一部）が載置可能に構成されている補助支持部としての手摺部２１が設けられている。手摺部２１には、上下方向に設けられた支柱２２を介して訓練機器１０の（より詳しくは脚部１１の）底部１１ａに固定されている。なお、手摺部２１は、一対設けられており、使用者が座ったときに使用者の側面に位置するように配置される。
【００７１】
図９（ｂ）に示すように、駆動部１４には、手摺部２１に加わる負荷（力）ｆｔを補助支持力情報として検出する補助支持部用力情報検出手段としての手摺用圧力センサ２３が設けられている。そして、手摺用圧力センサ２３は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した手摺部２１への負荷ｆｔを入力するようになっている。なお、手摺用圧力センサ２３は、支柱２２や手摺部２１に設けられていてもよい。本実施形態では、手摺用圧力センサ２３が、動作検出手段となる。また、図９に示すように、本実施形態では、変位センサ１８が省略されている。
【００７２】
図９（ｂ）に示すように、本実施形態において、座部１２は、座部１２に使用者から加えられた負荷（力）ｆｚを力情報として検出する力情報検出手段としての圧力センサ１７を備えている。圧力センサ１７は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した座部１２に使用者から加えられた力（負荷）ｆｚを入力するようになっている。
【００７３】
本実施形態の目標力ｆｄは、第４実施形態と同様に、手摺部２１への負荷ｆｔを変数とする関数により算出可能となっている。そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄと実際に出力される力（負荷）の差分を用いて、フィードバック制御を行っている。つまり、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄと、圧力センサ１７により検出した負荷ｆｚを設定した数式２に基づき、モータ１３に実際に出力させる補助力ｆｎを算出する。なお、数式２において、Ａは、所定の係数である。
【００７４】
ｆｎ＝Ａ（ｆｄ−ｆｚ）…（数式２）
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆｎに基づき、モータ１３を制御する。そして、ＣＰＵ１５は、モータ１３に補助力ｆｎを出力させる。これにより、座部１２に目標力ｆｄが加えられるようにモータ１３が制御される。
【００７５】
以上詳述したように、本実施形態は、第４実施形態の効果に加え、以下の効果を有する。
（１２）検出された手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、目標力ｆｄが座部１２に加えられるように、モータ１３が出力する補助力ｆｎがフィードバック制御により算出される。このため、実際に加えられた力（負荷）に応じて、補助力が変化することとなる。従って、より使用者の動きに応じた補助力を受けることができる。また、フィードバック制御が行われるため、フィードフォワード制御が行われる場合と比較して、算出した目標力ｆｄを正確に座部１２へ加えることができる。
【００７６】
（第６実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第６実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００７７】
図１１に示すように、椅子型の訓練機器１０には、使用者の腕部（使用者の身体の一部）が載置可能に構成されている補助支持部としての手摺部２１が設けられている。手摺部２１には、上下方向に設けられた支柱２２を介して訓練機器１０の（より詳しくは脚部１１の）底部１１ａに固定されている。なお、手摺部２１は、一対設けられており、使用者が座ったときに使用者の側面に位置するように配置される。
【００７８】
また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、支柱２２は、手摺部２１の上下動を許容するようにその上下方向の長さが伸縮自在に構成されている。また、支柱２２には、バネなどの弾性部材（図示略）により弾性力が上方向に加えられている。これにより、手摺部２１に負荷が加わり、下方向に移動したとしても、手摺部２１に加えられる負荷がなくなれば、元の位置に戻るように移動する。
【００７９】
図１２（ａ）に示すように、また、支柱２２には、手摺部２１の現在変位ｘｔを補助支持運動情報として検出する補助支持部用運動情報検出手段としての手摺用変位センサ２４が設けられている。手摺用変位センサ２４は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した変位を入力するようになっている。また、手摺部２１の現在変位ｘｔは、予め決められた初期位置を基準として手摺部２１が上下方向にどれだけ距離が離れているかを示している。本実施形態では、手摺用変位センサ２４が、動作検出手段となる。なお、本実施形態では、図１２に示すように、変位センサ１８が省略されている。
【００８０】
本実施形態の座部１２への目標力ｆｄは、手摺部２１の現在変位ｘｔを変数とする関数により算出可能となっている。具体的に説明する。
図１３（ａ）において、本実施形態における手摺部２１の現在変位ｘｔと座部１２への目標力ｆｄとの関係性を示す。このように、手摺部２１の現在変位ｘｔが予め決められた第１の変位ｘｔ１に達するまでは、目標力ｆｄは、ほぼ一定値となっている。そして、手摺部２１の現在変位ｘｔが予め決められた第１の変位ｘｔ１から予め決められた第２の変位ｘｔ２となった場合、座部１２への目標力ｆｄが急上昇する。そして、手摺部２１の現在変位ｘｔが予め決められた第２の変位ｘｔ２以上となった場合には、ほぼ一定値となる。
【００８１】
この関係性は、予めＲＯＭ１６に記憶されている。ＣＰＵ１５は、手摺用変位センサ２４から入力した手摺部２１の現在変位ｘｔに基づき、座部１２への目標力ｆｄを算出する。ＣＰＵ１５は、フィードフォワード制御により、モータ１３を駆動させ、算出した目標力ｆｄを出力させる。
【００８２】
次に、訓練機器１０の作用について説明する。
図１３（ｂ）には、使用者が座部１２に座る際の手摺部２１の現在変位ｘｔの時間的変化を（時間ｔと現在変位ｘｔの関係）示している。この図１３（ｂ）によれば、使用者が座部１２に座る際、手摺部２１に体重をかけ、手摺部２１の現在変位ｘｔが下がっていくことを理解できる。
【００８３】
この場合において、ＣＰＵ１５は、所定周期毎に、手摺用変位センサ２４から現在変位ｘｔを入力する。ＣＰＵ１５は、入力した手摺部２１の現在変位ｘｔに基づき、現在変位ｘｔに応じた座部１２への目標力ｆｄを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、フィードフォワード制御により、モータ１３を駆動させ、算出した目標力ｆｄを出力させる。これにより、使用者が座部１２に座る際、手摺部２１の現在変位ｘｔに応じて座部１２に補助力（アシスト力）が加えられる。
【００８４】
その際、座部１２への目標力ｆｄは、図１３（ｃ）に示すように時間ｔに応じて、変更される。すなわち、最初はゆっくりと座部１２への目標力ｆｄが小さくなる。その後、座部１２への目標力ｆｄは、途中で徐々に下降する。その後、座部１２への目標力ｆｄは、一定となる。
【００８５】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１３）通常、足腰が弱っている使用者は、手摺部２１などに手をついて椅子から立ち上がったり、座ったりする。そこで、本実施形態では、可動可能な手摺部２１を設け、手摺部２１の現在変位ｘｔを検出する。そして、ＣＰＵ１５は、手摺部２１の現在変位ｘｔに応じて、座部１２への目標力ｆｄを設定する。このため、使用者がどのように手摺部２１を動かすかにより多彩な補助を行うことができる。
【００８６】
また、座部１２に加えられる負荷ｆｚや現在変位ｘを検出する場合と比較して、細かく座部１２への目標力ｆｄを変化させることができる。なぜなら、座部１２に加えられる力は、使用者の体重の殆どであり、脚の力を使用して細かなコントロールをしにくいからである。それに比べて手摺部２１を動かす際には、腕の力や手先にてコントロールすることができる。さらに、使用者の体重は座部１２により支えられているので、腕に体重の殆どが加えられることなく、コントロールしやすくなっている。
【００８７】
（１４）また、手摺部２１の現在変位ｘｔと、座部１２への目標力ｆｄに関係性を持たせている。このため、手摺部２１の現在変位ｘｔを見れば、座部１２への目標力ｆｄを予測できる。すなわち、視覚的に目標力ｆｄがどれだけに設定されているかを理解しやすく、コントロールしやすい。
【００８８】
（第７実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第７実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００８９】
図１１に示すように、椅子型の訓練機器１０には、使用者の腕部（使用者の身体の一部）が載置可能に構成されている補助支持部としての手摺部２１が設けられている。手摺部２１には、上下方向に設けられた支柱２２を介して訓練機器１０の（より詳しくは脚部１１の）底部１１ａに固定されている。なお、手摺部２１は、一対設けられており、使用者が座ったときに使用者の側面に位置するように配置される。
【００９０】
また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、支柱２２は、手摺部２１の上下動を許容するようにその上下方向の長さが伸縮自在に構成されている。また、支柱２２には、バネなどの弾性部材（図示略）により弾性力が上方向に加えられている。これにより、手摺部２１に負荷が加わり、下方向に移動したとしても、手摺部２１に加えられる負荷がなくなれば、元の位置に戻るように移動する。
【００９１】
図１２（ｂ）に示すように、また、支柱２２には、手摺部２１の現在変位ｘｔを補助支持運動情報として検出する補助支持部用運動情報検出手段としての手摺用変位センサ２４が設けられている。手摺用変位センサ２４は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した変位を入力するようになっている。また、手摺部２１の現在変位ｘｔは、予め決められた初期位置を基準として手摺部２１が上下方向にどれだけ距離が離れているかを示している。本実施形態では、手摺用変位センサ２４が、動作検出手段となる。なお、本実施形態では、図１２に示すように、変位センサ１８が省略されている。
【００９２】
図１２（ｂ）に示すように、本実施形態において、座部１２は、座部１２に使用者から加えられた負荷（力）ｆｚを力情報として検出する力情報検出手段としての圧力センサ１７を備えている。圧力センサ１７は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した座部１２に使用者から加えられた力（負荷）ｆｚを入力するようになっている。
【００９３】
本実施形態の座部１２への目標力ｆｄは、第６実施形態と同様に、手摺部２１の現在変位ｘｔを変数とする関数により算出可能となっている。そして、ＣＰＵ１５は、目標力と実際に出力される力の差分を用いて、フィードバック制御を行っている。つまり、ＣＰＵ１５は、算出した目標力ｆｄと、圧力センサ１７により検出した負荷ｆｚを設定した数式２に基づき、モータ１３に実際に出力させる補助力ｆｎを算出する。なお、数式２において、Ａは、所定の係数である。
【００９４】
ｆｎ＝Ａ（ｆｄ−ｆｚ）…（数式２）
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆｎに基づき、モータ１３を制御する。そして、ＣＰＵ１５は、モータ１３に補助力ｆｎを出力させる。これにより、座部１２に目標力ｆｄが加えられるようにモータ１３が制御される。
【００９５】
以上詳述したように、本実施形態は、第６実施形態の効果に加え、以下の効果を有する。
（１５）検出された手摺部２１の現在変位ｘｔに基づき、目標力ｆｄが座部１２に加えられるように、モータ１３が出力する補助力ｆｎがフィードバック制御により算出される。このため、手摺部２１の現在変位ｘｔに応じて、補助力が変化することとなる。従って、より使用者の動きに応じた補助力を受けることができる。また、フィードバック制御が行われるため、フィードフォワード制御が行われる場合と比較して、算出した目標力ｆｄを正確に座部１２へ加えることができる。
【００９６】
（第８実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第８実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【００９７】
図１１に示すように、椅子型の訓練機器１０には、使用者の腕部（使用者の身体の一部）が載置可能に構成されている補助支持部としての手摺部２１が設けられている。手摺部２１には、上下方向に設けられた支柱２２を介して訓練機器１０の（より詳しくは脚部１１の）底部１１ａに固定されている。なお、手摺部２１は、一対設けられており、使用者が座ったときに使用者の側面に位置するように配置される。
【００９８】
また、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、支柱２２は、手摺部２１の上下動を許容するようにその上下方向の長さが伸縮自在に構成されている。また、支柱２２には、バネなどの弾性部材により弾性力が上下方向に加えられている。これにより、手摺部２１に負荷が加わり、下方向に移動したとしても、手摺部２１に加えられる負荷がなくなれば、元の位置に戻るように移動する。
【００９９】
図１４（ａ）に示すように、支柱２２には、手摺部２１に加わる負荷ｆｔを検出する補助支持部用力情報検出手段としての手摺用圧力センサ２３が設けられている。そして、手摺用圧力センサ２３は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した負荷ｆｔを入力するようになっている。
【０１００】
図１４（ａ）に示すように、支柱２２には、手摺部２１の現在変位ｘｔを検出する補助支持部用運動情報検出手段としての手摺用変位センサ２４が設けられている。手摺用変位センサ２４は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した手摺部２１の現在変位ｘｔを入力するようになっている。また、手摺部２１の現在変位ｘｔは、予め決められた初期位置を基準として手摺部２１が上下方向にどれだけ距離が離れているかを示している。なお、手摺用圧力センサ２３及び手摺用変位センサ２４は、手摺部２１などに設けてもよい。本実施形態では、手摺用圧力センサ２３と、手摺用変位センサ２４が、動作検出手段となる。また、図１４に示すように、変位センサ１８は省略されている。
【０１０１】
本実施形態において、座部１２への目標力ｆｄは、手摺部２１の現在変位ｘｔと、手摺部２１への負荷ｆｔを変数（独立変数）とする関数ｇで算出可能となっている。本実施形態では、関数ｇの式として、以下の数式４が採用されている。
【０１０２】
ｆｄ＝ｇ（ｘｔ、ｆｔ）＝２＊ｘｔ−３０＊ｆｔ…（数式４）
この関数は、予めＲＯＭ１６に記憶されており、ＣＰＵ１５は、手摺用圧力センサ２３から入力した手摺部２１への負荷ｆｔと、手摺用変位センサ２４が検出した手摺部２１の現在変位ｘｔに基づき、座部１２への目標力ｆｄを算出する。
【０１０３】
そして、ＣＰＵ１５は、フィードフォワード制御により、モータ１３を駆動させ、算出した目標力ｆｄを座部１２に対して出力させる。これにより、手摺部２１の動きと、手摺部２１に加えられる負荷ｆｔの大きさに応じて、目標力ｆｄを座部１２に加え、座部１２の移動（又は停止）を補助することができる。
【０１０４】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１６）手摺部２１の動きと、手摺部２１に加えられる負荷ｆｔの大きさに応じて算出した目標力ｆｄを出力させ、座部１２の移動（又は停止）を補助することができる。このため、手摺部２１の動きのみ、又は手摺部２１への負荷ｆｔのみに基づき、目標力ｆｄを設定する場合と比較して、使用者の動きや力に応じて最適な補助力を発生させることができる。このため、立上がる際、又は座る際に最適なアシスト効果を得ることができる。
【０１０５】
また、座部１２に力を加える場合や、座部１２を動かす場合と比較して、手摺部２１は、腕の力で容易に動かしたり、力を加えたりすることができる。このため、使用者にとって、座部１２への目標力ｆｄをコントロールしやすい。
【０１０６】
（第９実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第９実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第８実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【０１０７】
図１４（ｂ）に示すように、本実施形態において、座部１２は、座部１２に使用者から加えられた負荷（力）ｆｚを力情報として検出する力情報検出手段としての圧力センサ１７を備えている。圧力センサ１７は、駆動部１４のＣＰＵ１５に検出した座部１２に使用者から加えられた力（負荷）ｆｚを入力するようになっている。
【０１０８】
そして、本実施形態では、座部１２への負荷ｆｚと、手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、以下の数式５に基づき、使用者の足裏に加わる力ｆａ１を算出する。
ｆａ１＝ｍｇ−ｆｔ−ｆｚ…（数式５）
なお、ｍｇは、使用者の体重であり、事前に設定可能となっている。
【０１０９】
そして、本実施形態では、座部１２への目標力ｆｄは、使用者の足裏に加わる力ｆａ１を変数（独立変数）とする関数ｈで算出可能となっている。つまり、以下の数式６に示すような関数ｈで目標力ｆｄを算出することができる。
【０１１０】
ｆｄ＝ｈ（ｆａ１）…（数式６）
この関数は、予めＲＯＭ１６に記憶されている。すなわち、ＣＰＵ１５は、座部１２への負荷ｆｚと、手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、足裏への力ｆａ１を算出し、当該力ｆａ１に基づき、座部１２への目標力ｆｄを算出することとなる。
【０１１１】
そして、ＣＰＵ１５は、フィードフォワード制御により、モータ１３を駆動させ、目標力ｆｄを座部１２に加えさせる。これにより、座部１２への負荷ｆｚと、手摺部２１に加えられる負荷ｆｔの大きさに応じて、目標力ｆｄを座部１２に加え、座部１２の移動（又は停止）を補助することができる。
【０１１２】
次に、訓練機器１０の作用について説明する。
図１５（ａ）には、使用者が座部１２から立ち上がる際の座部１２への負荷ｆｚの時間的変化を示す。図１５（ｂ）には、使用者が座部１２から立ち上がる際の手摺部２１への負荷ｆｔの時間的変化を示す。このように、この図によれば、立ち上がる際には、座部１２への負荷ｆｚが小さくなり、手摺部２１への負荷ｆｔが大きくなることを理解できる。このため、これらの値に応じて、足裏への力ｆａ１を算出し、足裏への力ｆａ１に応じて、目標力ｆｄを算出することができる。そして、ＣＰＵ１５は、フィードフォワード制御により、モータ１３を駆動させ、目標力ｆｄを座部１２に対して出力させる。
【０１１３】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１７）このように、多くの情報から目標軌道を設定することにより、座部１２は、使用者の意思に適応した動作をすることができる。また、座部１２の情報と、手摺部２１の情報という、２つの異なる部位の情報に基づき、目標力ｆｄを制御したため、使用者の動作をより正確に判断して、目標力ｆｄを算出することができる。
【０１１４】
（第１０実施形態）
以下、本発明を訓練機器に具体化した第１０実施形態を説明する。尚、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。
【０１１５】
図１６に示すように、椅子型の訓練機器１０には、使用者の腕部（使用者の身体の一部）が載置可能に構成されている補助支持部としての手摺部２１が設けられている。手摺部２１には、上下方向に設けられた支柱２２を介して訓練機器１０の（より詳しくは脚部１１の）底部１１ａに固定されている。なお、手摺部２１は、一対設けられており、使用者が座ったときに使用者の側面に位置するように配置される。
【０１１６】
この手摺部２１には、使用者が操作可能な操作手段としての操作ボタン３１が設けられている。この操作ボタン３１は、ＣＰＵ１５と接続されている。そして、操作ボタン３１は、使用者の操作に応じて、操作信号をＣＰＵ１５に出力するようになっている。つまり、ＣＰＵ１５は、操作ボタン３１の操作を検知することができる。そして、ＣＰＵ１５は、操作ボタン３１が操作されたと検知した場合、座部１２への目標力ｆｄとして予め決められた値を設定するようになっている。本実施形態では、操作ボタン３１が、動作検出手段となる。
【０１１７】
図１７（ａ）に、本実施形態における座部１２への目標力ｆｄと、操作ボタン３１の操作との関係性を示す。このように、操作ボタン３１が操作された場合（時点ｔ１）において、座部１２への目標力ｆｄが、第１の値ｆｄ１から、第２の値ｆｄ２に設定されるようになっている。
【０１１８】
このため、使用者が操作ボタン３１を操作した場合、ＣＰＵ１５は、立ち上がる際の目標力ｆｄとして、第２の値ｆｄ２をモータ１３に出力させ、座部１２に加える。なお、操作ボタン３１が操作されたときにおける目標力ｆｄの時間的変化は、任意に設定しても良い。例えば、図１７（ｂ）に示すように、目標力ｆｄを変化させても良い。
【０１１９】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（１８）これにより、特別なセンサ（圧力センサ１７や変位センサ１８等）が必要なくなり、訓練機器１０を簡単に製造することができる。また、訓練機器１０を安価に製造できる。
【０１２０】
本発明は、第１実施形態〜第１０実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての各実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。また、各実施形態をそれぞれ組み合わせてもよい。また、以下の変形例と各実施形態を互いに組み合わせても良い。
【０１２１】
・上記実施形態おいて、各種パラメータ（座部１２への目標力ｆｄや、座部１２の現在変位ｘ等）が変更された際、どのように変更されたかについて報知する報知手段を備えても良い。例えば、液晶画面で各種パラメータの変更の様子が表示されたり、音声やランプで報知されたりするようにしてもよい。また、座部１２が振動することにより、各種パラメータの変更を報知しても良い。
【０１２２】
・上記実施形態において、座部１２は、上下方向のみ移動可能に構成されていたが、上下方向以外の方向、例えば、図１８に示すように、上下方向に直交する方向（左右方向、前後方向）に移動可能に構成されていても良い。そして、移動可能な方向毎に、モータなど、座部１２に対して補助力を加える駆動源を備えてもよい。その際、方向毎に、各種パラメータが設定され、方向毎に目標力ｆｄが算出されることとなる。そして、算出された目標力ｆｄが方向毎に加えられることとなる。
【０１２３】
・上記実施形態において、座部１２を回転可能に構成しても良い。例えば、図１９（ａ）に示すように脚部１１を中心として回転可能に構成しても良いし、図１９（ｂ）に示すように座部１２の設置点を中心として、前後方向又は左右方向に回転可能に構成されていても良い。そして、回転方向毎に、モータなど、座部１２の回転に対して目標力ｆｄを加える駆動源を備えても良い。その際、方向毎に、各種パラメータが設定され、方向毎に目標力ｆｄが算出されることとなる。そして、算出された目標力ｆｄが方向毎に加えられることとなる。
【０１２４】
・上記実施形態において、脚部１１には、駆動部１４が内蔵されていたが、座部１２に駆動部１４が内蔵されていても良い。
・上記実施形態では、座部１２に使用者が座るようにしていたが、脚、腕、手、脚、頭などの使用者の身体の一部を載せて訓練機器１０を使用しても良い。
【０１２５】
・上記第４実施形態〜上記第１０実施形態では、座部１２以外に使用者の身体の一部を載せる補助支持部として手摺部２１を設けたが、手摺部２１の代わりに、脚を載せる脚載せ部、頭を支える頭支持部など任意の部分を載せる補助支持部を設けても良い。そして、補助支持部に加わる補助支持力情報又は補助支持部の補助支持運動情報のうち少なくとも１方を検出し、検出した情報に基づき、目標力ｆｄを設定しても良い。
【０１２６】
・上記第１実施形態及び第３実施形態では、座部１２の現在変位ｘに基づき、座部１２への目標力ｆｄを算出した。この別例として、座部１２の現在変位ｘの代わりに、座部１２の現在変位ｘ、座部１２の現在速度ｄｘ、座部１２の現在加速度ｄｄｘのうち少なくとも１つを含む運動情報を使用しても良い。なお、現在速度ｄｘは、現在変位ｘを数値微分することにより算出される。また、現在加速度ｄｄｘは、現在速度ｄｘを数値微分することにより算出される。
【０１２７】
・上記実施形態において、座部１２への負荷ｆｚ、手摺部２１への負荷ｆｔ、手摺部２１の現在変位ｘｔ、現在変位ｘ、現在速度ｄｘ、現在加速度ｄｄｘは、それぞれ時間の関数で表わしても良い。
【０１２８】
・上記実施形態では、目標力ｆｄは、現在変位ｘ、又は座部１２への負荷ｆｚ、又は手摺部２１への負荷ｆｔ、又は手摺部２１の現在変位ｘｔに応じて設定されていたが、目標力ｆｄの設定方法は、任意に変更しても良い。例えば、現在変位ｘ等に関係なく、目標力ｆｄが、予め決められていてもよい。つまり、現在変位ｘ等が変化したとき、予め決められた動きを行うように、目標力ｆｄが定められていても良い。
【０１２９】
・上記実施形態おいて、現在変位ｘなどのパラメータが変化する速さに応じて、算出する目標力ｆｄの変化の速さを変更するようにしてもよい。
・上記実施形態において、座る際における、目標力ｆｄの設定方法と、立上がる際における、目標力ｆｄの設定方法を変更しても良い。なお、立ち上がるか否かは、変位センサ１８又は圧力センサ１７により判定することができる。
【０１３０】
・上記第１実施形態において、目標力ｆｄと現在変位ｘの関係性を任意に変更してもよい。例えば、図２０（ａ）に示すように、現在変位ｘが所定の閾値ｘａに達するまでは、図２０（ｂ）に示すように、目標力ｆｄを第１の値ｆｄ１に設定する。そして、現在変位ｘが閾値ｘａ以上となった場合（時点ｔａ）において、予め決められた数式に基づき目標力ｆｄを設定しても良い。
【０１３１】
・上記第１実施形態では、目標力ｆｄは、現在変位ｘに応じて設定されていたが、現在変位ｘの代わりに、座部１２の現在変位ｘ、座部１２の現在速度ｄｘ、座部１２の現在加速度ｄｄｘのうち少なくとも１つを含む運動情報に基づき、設定されてもよい。
【０１３２】
・上記第２実施形態では、目標力ｆｄと座部１２への負荷ｆｚの関係性を任意に変更してもよい。また、ある条件が成立した場合に、座部１２への目標力ｆｄを予め決められた軌道で変化させても良い。
【０１３３】
・上記第３実施形態において、目標力ｆｄを算出するための関数ｇは、任意に変更可能してもよい。
・上記第３実施形態において、現在変位ｘを使用していたが、座部１２の現在変位ｘ、座部１２の現在速度ｄｘ、座部１２の現在加速度ｄｄｘのうち少なくとも１つを含む運動情報を使用しても良い。例えば、負荷ｆｚ、現在変位ｘ、現在速度ｄｘ、現在加速度ｄｄｘを変数とする関数にて目標力ｆｄを設定しても良い。
【０１３４】
・上記第４実施形態では、目標力ｆｄと手摺部２１への負荷ｆｔの関係性を任意に変更してもよい。また、ある条件が成立した場合に、座部１２への目標力ｆｄを予め決められた軌道で変化させても良い。
【０１３５】
図２１（ａ）に示すように、手摺部２１への負荷ｆｔが所定の閾値ｆａに達するまでは、図２１（ｂ）に示すように、第１の値ｆｄ１に設定する。そして、負荷ｆｔが閾値ｆａ以上となった場合（時点ｔ２）において、予め決められた数式に基づき目標力ｆｄを設定しても良い。
【０１３６】
・上記第５実施形態及び第６実施形態では、目標力ｆｄと手摺部２１の現在変位ｘｔの関係性を任意に変更してもよい。
・上記第７実施形態及び第８実施形態において、目標力ｆｄを算出するための関数ｇは、任意に変更可能としてもよい。
【０１３７】
・上記第７実施形態において、手摺部２１の現在変位ｘｔを使用していたが、手摺部２１の現在変位ｘｔ、手摺部２１の現在速度ｄｘｔ、手摺部２１の現在加速度ｄｄｘｔのうち少なくとも１つを含む補助支持運動情報を使用しても良い。例えば、負荷ｆｚ、現在変位ｘｔ、現在速度ｄｘｔ、現在加速度ｄｄｘｔを変数とする関数にて目標力ｆｄを設定しても良い。なお、現在速度ｄｘｔは、現在変位ｘｔを数値微分することにより算出される。また、現在加速度ｄｄｘｔは、現在速度ｄｘｔを数値微分することにより算出される。
【０１３８】
・上記第９実施形態において、座部１２への目標力ｆｄは、手摺部２１の現在変位ｘｔ、現在速度ｄｘｔ、現在加速度ｄｄｘｔ、負荷ｆｔのうち少なくとも１つを変数とすると共に、座部１２の現在変位ｘ、現在速度ｄｘ、現在加速度ｄｄｘ、負荷ｆｚのうち少なくとも１つを変数とした関数ｈで算出可能としてもよい。
【０１３９】
例えば、以下の数式７〜９のいずれかの数式に基づき、算出可能としても良い。
ｆｄ＝ｈ（ｘｔ、ｄｘｔ、ｄｄｘｔ、ｆｔ、ｘ、ｄｘ、ｄｄｘ、ｆｚ）…（数式７）
ｆｄ＝ｈ（ｘｔ、ｆｔ、ｘ、ｆｚ）…（数式８）
ｆｄ＝ｈ（ｘｔ、ｘ）…（数式９）
このように、変数を多くすることにより、より正確に使用者の動きを把握することができ、それに応じた補助力を設定することが可能となる。
【０１４０】
なお、この場合において、手摺部２１への負荷ｆｔを検出（使用）しない場合には、手摺用圧力センサ２３を設けなくても良い。同様に、手摺部２１の運動情報（現在変位ｘｔ、現在速度ｄｘｔ、現在加速度ｄｄｘｔ）を検出（使用）しない場合、手摺用変位センサ２４を設けなくても良く、支柱２２も伸縮可能に構成しなくても良い。同様に、座部１２への負荷ｆｚを検出（使用）しない場合には、圧力センサ１７を設けなくても良い。同様に、座部１２の運動情報（現在変位ｘｔ、現在速度ｄｘｔ、現在加速度ｄｄｘｔ）を検出（使用）しない場合、変位センサ１８を設けなくても良い。
【０１４１】
・上記第９実施形態では、足裏への力ｆａ１を算出して、力ｆａ１に基づき、座部１２への目標力ｆｄを算出したが、座部１２への負荷ｆｚと、手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、直接、座部１２の目標力ｆｄを算出してもよい。
【０１４２】
・上記第１０実施形態と、第１〜第９実施形態を組み合わせてもよい。例えば、操作ボタン３１が操作されたときに、目標力の設定方法を変更しても良い。具体的には、トレーニング目的の目標力の設定方法から、立上がり補助のための目標力の設定方法に変更しても良い。また、操作ボタン３１が操作されたときに、各種パラメータ（運動情報や負荷）を検出し、目標力を設定しても良い。逆に、操作ボタン３１が操作されたときに、各種パラメータ（運動情報や負荷）の検出を終了し、目標力の設定を終了しても良い。
【０１４３】
・上記実施形態において、圧力センサ１７は、座部１２の負荷ｆｚを力情報として検出していたが、座部１２が図１９に示すように回転可能又は回動可能に構成されていた場合、座部１２に加わるトルクを力情報として検出してもよい。
【０１４４】
・上記実施形態において、手摺用圧力センサ２３は、手摺部２１への負荷ｆｔを補助支持力情報として検出していたが、手摺部２１が回転可能又は回動可能に構成されていた場合、手摺部２１に加わるトルクを補助支持力情報として検出してもよい。
【０１４５】
・上記第２実施形態において、変位センサ１８を設けなくてもよい。
・上記第２実施形態において、フィードフォワード制御を行ってもよい。
・上記第８実施形態において、座部１２への負荷ｆｚを検出する圧力センサ１７を設けて、フィードバック制御を行ってもよい。
【０１４６】
・上記第９実施形態において、手摺用変位センサ２４を設けなくてもよい。
【符号の説明】
【０１４７】
１０…訓練機器、１１…脚部、１２…座部、１３…モータ、１４…駆動部、１５…ＣＰＵ、１６…ＲＯＭ、１７…圧力センサ、１８…変位センサ、２１…手摺部、２２…支柱、２３…手摺用圧力センサ、２４…手摺用変位センサ、ｘ…座部の現在変位、ｄｘ…座部の現在速度、ｄｄｘ…座部の現在加速度、ｘｔ…手摺部の現在変位、ｄｘｔ…手摺部の現在速度、ｄｄｘｔ…手摺部の現在加速度、ｆｔ…手摺部への負荷（力）、ｆｚ…座部への負荷（力）。
【図１】
2013252391.tif 000003
【図２】
2013252391.tif 000004
【図３】
2013252391.tif 000005
【図４】
2013252391.tif 000006
【図５】
2013252391.tif 000007
【図６】
2013252391.tif 000008
【図７】
2013252391.tif 000009
【図８】
2013252391.tif 000010
【図９】
2013252391.tif 000011
【図１０】
2013252391.tif 000012
【図１１】
2013252391.tif 000013
【図１２】
2013252391.tif 000014
【図１３】
2013252391.tif 000015
【図１４】
2013252391.tif 000016
【図１５】
2013252391.tif 000017
【図１６】
2013252391.tif 000018
【図１７】
2013252391.tif 000019
【図１８】
2013252391.tif 000020
【図１９】
2013252391.tif 000021
【図２０】
2013252391.tif 000022
【図２１】
2013252391.tif 000023