(57)【要約】【課題】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。【解決手段】ＣＰＵ１５は、座部の現在変位ｘに応じて目標変位ｘｄを設定する。そして、座部の現在変位ｘ及び目標変位ｘｄに基づき、補助力ｆを設定する。ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部に力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。【選択図】図２
2013252258.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、
載置部を、少なくとも１軸以上の方向に沿って、移動又は回転させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部を、少なくとも１軸以上の方向に沿って、移動又は回転させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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、載置部の目標軌道を設定し、設定された目標軌道にて載置部を動作させ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）と（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と座部の目標変位ｘｄ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と目標変位ｘｄ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】駆動部の制御構成を示すブロック図。
【図１０】（ａ）及び（ｃ）は、手摺部への負荷と、座部の目標変位との関係性を示すグラフ、（ｂ）は、手摺部への負荷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】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と目標変位ｘｄ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、座部の目標変位ｘｄと時間ｔとの関係性を示すグラフ。
【図１４】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、座部の目標変位ｘｄ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、座部の目標変位ｘｄ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、座部の目標変位ｘｄ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ｘｄ２）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、上下動をアシストする駆動力（補助力）を付加するモータ１３と、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の変位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に検出した変位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。
【００２２】
駆動部１４は、変位センサ１８が検出した変位（座部１２の現在変位ｘ）に基づき、座部１２に加える補助力ｆを算出して、モータ１３を制御している。補助力ｆは、次の数式１に基づき算出される。
【００２３】
ｆ＝Ｋ（ｘｄ−ｘ）…（数式１）
なお、座部１２の現在変位をｘ、座部１２の目標変位をｘｄとしている。現在変位ｘと、目標変位ｘｄ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。また、Ｋは、予め決められた係数である。そして、目標変位ｘｄと、現在変位ｘは、予め決められた関係性を持っている。
【００２４】
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と目標変位ｘｄとの関係性を示す。このように、現在変位ｘ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、本実施形態の目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄを算出する。
【００２５】
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が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。
【００２６】
なお、目標変位ｘｄは、変位センサ１８から現在変位ｘに基づき算出される。このことから、フィードバックを行っていることとなる。つまり、現在変位ｘが目標変位ｘｄとなるように、補助力が働くこととなる。
【００２７】
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、使用者が座部１２に立った状態で、座部１２が下方向に移動したとき（使用者が座るとき）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に応じた目標変位ｘｄを算出する。
【００２８】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘと、算出した目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆ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に補助力（アシスト力）が加えられる。具体的には、現在変位ｘに対応して予め決定された目標変位ｘｄに移動するように座部１２には補助力ｆが加えられる。
【００２９】
図４（ｃ）に示すように、使用者が座部１２に座った状態で、座部１２が上方向に移動するとき（立ち上がるとき）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に応じた目標変位ｘｄを算出する。
【００３０】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘと、算出した目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆ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に補助力（アシスト力）が加えられる。具体的には、現在変位ｘに対応して予め決定された目標変位ｘｄに移動するように座部１２には補助力ｆが加えられる。
【００３１】
以上のように、現在変位ｘに応じて目標変位ｘｄが設定され、設定された目標変位ｘｄに移動するように補助力ｆが座部１２に加えられる。このため、座部１２の位置に応じた補助力ｆを受けることができる。
【００３２】
なお、図３（ｂ）に示すように、現在変位ｘと目標変位ｘｄ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に移動するまで、目標変位ｘｄがある決められた値（本実施形態では座り位置ｘｄ１）に設定される。そして、現在変位ｘが予め決められた閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄがある決められた値（本実施形態では、立上がり位置ｘｄ２）に設定される。
【００３３】
これにより、ＣＰＵ１５は、座部１２の現在変位ｘが予め決められた閾値に達するまで、目標変位ｘｄを座り位置ｘｄ１に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が座り位置ｘｄ１に止まる（又は移動する）ように座部１２に補助力ｆを加える。
【００３４】
その一方で、ＣＰＵ１５は、座部１２の現在変位ｘが予め決められた閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように座部１２に補助力ｆを加える。
【００３５】
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に応じて目標変位ｘｄを設定する。そして、現在変位ｘ及び目標変位ｘｄに基づき、補助力ｆを設定する。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補助力ｆ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、補助力が変化して重心を支えるなど、対応することができる。
【００３６】
（２）現在変位ｘと目標変位ｘｄとの関係性が保たれるように補助力ｆが座部１２に加えられる。このため、図３（ａ）の関係に基づき、目標変位ｘｄが設定される場合、現在変位ｘに応じて目標変位ｘｄが移動するように補助力が加えられることとなる。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。
【００３７】
（３）また、図３（ｂ）の関係性に基づき、目標変位ｘｄが設定される場合、現在変位ｘが閾値に達するまで目標変位ｘｄを座り位置ｘｄ１に止まる（又は移動する）ように補助力ｆが加えられる。その一方で、現在変位ｘが閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように補助力ｆが加えられる。このため、使用者の動作に応じて、予め決められた位置（座り位置ｘｄ１又は立上がり位置ｘｄ２）に容易、且つ、正確に移動させることができる。また、その位置を容易に維持することができる。
【００３８】
（４）また、現在変位ｘに基づき、目標変位ｘｄが設定される。このため、実際に動いた距離に応じて、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。
【００３９】
（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。
【００４０】
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。
【００４１】
本実施形態において、目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄを設定することができるようになっている。
【００４２】
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、目標変位ｘｄ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、本実施形態の目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄを算出する。
【００４３】
そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標変位ｘｄと、変位センサ１８により検出した現在変位ｘを設定した数式１に基づき、モータ１３が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。
【００４４】
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、使用者が座部１２から立った状態で、座部１２が下方向に移動したとき（使用者が座るとき）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。また、駆動部１４のＣＰＵ１５は、変位センサ１８から現在変位ｘを入力する。ＣＰＵ１５は、前述したように、入力した負荷ｆｚに応じた目標変位ｘｄを算出する。
【００４５】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘと、算出した目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆ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。具体的には、負荷ｆｚに対応して予め決定された目標変位ｘｄに移動するように座部１２には補助力ｆが加えられる。
【００４６】
図４（ｃ）に示すように、使用者が座部１２に座った状態で、座部１２が上方向に移動するとき（立ち上がるとき）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。また、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に応じた目標変位ｘｄを算出する。
【００４７】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘと、算出した目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆ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に補助力（アシスト力）が加えられる。
【００４８】
例えば、座部１２に加えられた負荷ｆｚが大きい場合、目標変位ｘｄは小さい。つまり、座った位置に目標変位ｘｄが設定されることとなる。一方、座部１２に加えられた負荷ｆｚが小さくなるにつれて、目標変位ｘｄは大きくなる。つまり、座部１２が上方に徐々に移動するように補助力が働くこととなる。
【００４９】
なお、図６（ｂ）に示すように、負荷ｆｚと目標変位ｘｄ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に達するまで、目標変位ｘｄがある決められた値（本実施形態では立上がり位置ｘｄ２）に設定される。そして、負荷ｆｚが予め決められた閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄがある決められた値（本実施形態では座り位置ｘｄ１）に設定される。
【００５０】
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、ＣＰＵ１５は、目標変位ｘｄを座り位置ｘｄ１に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が座り位置ｘｄ１に止まる（又は移動する）ように補助力を加える。その一方で、座部１２への負荷ｆｚが予め決められた閾値未満となった場合には、ＣＰＵ１５は、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように補助力を加える。
【００５１】
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
（５）ＣＰＵ１５は、座部１２に加えられる力（負荷）ｆｚに応じて目標変位ｘｄ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、使用者の運動量や重心を支える力に応じて座部１２の目標変位ｘｄを設定し、当該目標変位ｘｄに座部１２が位置するように補助力を設定して、移動させることができる。
【００５２】
（６）負荷ｆｚと目標変位ｘｄとの関係性が保たれるように補助力ｆが座部１２に加えられる。このため、図６（ａ）の関係に基づき、目標変位ｘｄが設定される場合、負荷ｆｚに応じて目標変位ｘｄが移動するように補助力が加えられることとなる。従って、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、予め決められた動作を行うことができる。つまり、座部１２は、使用者の状態により、動きを変更することができる。
【００５３】
（７）また、図６（ｂ）の関係性に基づき、目標変位ｘｄが設定される場合、負荷ｆｚが閾値に達するまで目標変位ｘｄを座り位置ｘｄ１に止まる（又は移動する）ように補助力ｆが加えられる。その一方で、負荷ｆｚが閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように補助力ｆが加えられる。このため、使用者が座部１２にかける負荷ｆｚの大きさに応じて、予め決められた位置（座り位置ｘｄ１又は立上がり位置ｘｄ２）に容易、且つ、正確に移動させることができる。また、その位置を容易に維持することができる。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【００５６】
本実施形態において、目標変位ｘｄ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２が採用されている。
【００５７】
ｘｄ＝ｇ（ｘ、ｆｚ）＝２＊ｘ−１０＊ｆｚ…（数式２）
この関数ｇ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と、変位センサ１８が検出した現在変位ｘに基づき、目標変位ｘｄを算出する。
【００５８】
そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標変位ｘｄと、変位センサ１８により検出した現在変位ｘを設定した数式１に基づき、モータ１３が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。これにより、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、補助力ｆを座部１２に加え、座部１２を移動させることができる。
【００５９】
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、補助力ｆを座部１２に加え、座部１２を移動させることができる。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、目標変位ｘｄ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。
【００６０】
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補助力を変更して、最適なトレーニング効果を得ることができる。
【００６１】
（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。
【００６２】
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。
【００６３】
図９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。
【００６４】
本実施形態の目標変位ｘｄ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と目標変位ｘｄ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、本実施形態の目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄを算出する。
【００６５】
ＣＰＵ１５は、数式１により、手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、モータ１３が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。
【００６６】
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に座った状態で、座部１２が上方向に移動するとき（立ち上がるとき）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への負荷が変化する傾向（時点ｔ１以降を参照）がある。
【００６７】
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に応じた目標変位ｘｄを算出する。
【００６８】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した現在変位ｘと、算出した目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。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変位ｘｄに移動するように座部１２には補助力ｆが加えられる。
【００６９】
なお、図１０（ｃ）に示すように、負荷ｆｔと目標変位ｘｄ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未満である場合、目標変位ｘｄがある決められた値（本実施形態では座り位置ｘｄ１）に設定される。そして、負荷ｆｔが予め決められた閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄがある決められた値（本実施形態では立上がり位置ｘｄ２）に設定される。
【００７０】
これにより、手摺部２１への負荷ｆｔが予め決められた閾値未満である場合、ＣＰＵ１５は、目標変位ｘｄを座り位置ｘｄ１に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が座り位置ｘｄ１に止まる（又は移動する）ように補助力を加える。その一方で、手摺部２１への負荷ｆｔが予め決められた閾値以上となった場合には、ＣＰＵ１５は、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように補助力を加える。
【００７１】
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、目標変位ｘｄ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。
【００７２】
また、座部１２に加えられる負荷ｆｚを検出する場合と比較して、細かく目標変位ｘｄ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。
【００７３】
（１０）負荷ｆｔと目標変位ｘｄとの関係性が保たれるように補助力ｆが座部１２に加えられる。このため、図１０（ａ）の関係に基づき、目標変位ｘｄが設定される場合、負荷ｆｔに応じて目標変位ｘｄが移動するように補助力が加えられることとなる。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、予め決められた動作を行うことができる。つまり、座部１２は、使用者が手摺部２１にかける負荷ｆｔの大きさにより、動きを変更することができる。
【００７４】
（１１）また、図１０（ｃ）の関係性に基づき、目標変位ｘｄが設定される場合、負荷ｆｔが閾値未満の場合には、目標変位ｘｄを座り位置ｘｄ１に止まる（又は移動する）ように補助力ｆが加えられる。その一方で、負荷ｆｔが閾値以上となった場合には、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように補助力ｆが加えられる。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、予め決められた位置（座り位置ｘｄ１又は立上がり位置ｘｄ２）に容易、且つ、正確に移動させることができる。また、その位置を容易に維持することができる。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。
【００７５】
（１２）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。
（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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
図１２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。
【００７９】
本実施形態の座部１２の目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄとの関係性を示す。このように、現在変位ｘｔが予め決められた第１の値ｘｔ１に達するまでは、目標変位ｘｄがほぼ一定値となっている。そして、現在変位ｘｔが予め決められた第１の値ｘｔ１から予め決められた第２の値ｘｔ２となった場合、目標変位ｘｄが急上昇する。そして、現在変位ｘｔが予め決められた第２の値ｘｔ２以上となった場合には、目標変位ｘｄが、ほぼ一定値となる。
【００８０】
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の目標変位ｘｄを算出する。ＣＰＵ１５は、数式１により、手摺部２１への現在変位ｘｔに基づき、モータ１３が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。
【００８１】
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。
【００８２】
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の目標変位ｘｄを算出する。
【００８３】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した座部１２の現在変位ｘと、算出した座部１２の目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。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。具体的には、手摺部２１の現在変位ｘｔに対応して予め決定された座部１２の目標変位ｘｄに移動するように座部１２には補助力ｆが加えられる。
【００８４】
これにより、座部１２の目標変位ｘｄ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、最初はゆっくりと目標変位ｘｄが下降する。その後、座部１２は、途中で徐々に下降する。その後、座部１２は、ゆっくりと下降し、その後、座り位置で停止する。
【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の目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄを予測できる。すなわち、視覚的に目標変位ｘｄ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。
【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。
【００９１】
図１４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。
【００９２】
図１４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。
【００９３】
本実施形態において、座部１２の目標変位ｘｄ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３が採用されている。
【００９４】
ｘｄ＝ｇ（ｘｔ、ｆｔ）＝２＊ｘｔ−３０＊ｆｔ…（数式３）
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の目標変位ｘｄを算出する。
【００９５】
そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標変位ｘｄと、変位センサ１８により検出した現在変位ｘを設定した数式１に基づき、モータ１３が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。
【００９６】
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、補助力ｆを座部１２に加え、座部１２を移動させることができる。
以上詳述したように、本実施形態は、以下の効果を有する。
【００９７】
（１５）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、補助力ｆを座部１２に加え、座部１２を移動させることができる。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、目標変位ｘｄ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。
【００９８】
（１６）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の目標変位ｘｄをコントロールしやすい。
【００９９】
（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６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。
【０１００】
本実施形態において、座部１２への負荷ｆｚと、手摺部２１への負荷ｆｔに基づき、数式４に基づき、使用者の足裏に加わる力ｆａ１を算出する。具体的には、次の数式４に基づき、算出する。
【０１０１】
ｆａ１＝ｍｇ−ｆｔ−ｆｚ…（数式４）
なお、ｍｇは、使用者の体重である。
そして、本実施形態では、座部１２の目標変位ｘｄ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５に示すような関数ｈで目標変位ｘｄを算出することができる。
【０１０２】
ｘｄ＝ｈ（ｆａ１）…（数式５）
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の目標変位ｘｄを算出することとなる。
【０１０３】
そして、ＣＰＵ１５は、算出した目標変位ｘｄと、変位センサ１８により検出した現在変位ｘを設定した数式１に基づき、モータ１３が出力する補助力ｆを算出する。そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。具体的には、座部１２に補助力ｆが加えられるように、モータ１３を駆動させる。
【０１０４】
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、補助力ｆを座部１２に加え、座部１２を移動させることができる。
次に、訓練機器１０の作用について説明する。
【０１０５】
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、目標変位ｘｄを算出することができる。
【０１０６】
そして、駆動部１４のＣＰＵ１５は、入力した座部１２の現在変位ｘと、算出した座部１２の目標変位ｘｄを設定した数式１から補助力ｆを算出する。そして、ＣＰＵ１５は、算出した補助力ｆに基づき、モータ１３を制御する。これにより、使用者が座部１２から立ち上がる際、手摺部２１への負荷ｆｔと、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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
（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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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の目標変位ｘｄ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。
【０１１１】
図１７（ａ）に、本実施形態における座部１２の目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄが、座り位置ｘｄ１から、立上がり位置ｘｄ２に設定されるようになっている。
【０１１２】
このため、使用者が操作ボタン３１を操作した場合、ＣＰＵ１５は、目標変位ｘｄを立上がり位置ｘｄ２に設定する。このため、ＣＰＵ１５は、モータ１３を制御することにより、座部１２が立上がり位置ｘｄ２に止まる（又は移動する）ように座部１２に補助力ｆを加える。
【０１１３】
なお、操作ボタン３１が操作されたときにおける目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄを変化させても良い。
【０１１４】
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。
【０１１５】
本発明は、第１実施形態〜第８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。
【０１１６】
・上記実施形態おいて、各種パラメータが変更された際、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。
【０１１７】
・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、方向毎に補助力が数式１により算出されることとなる。そして、算出された補助力が方向毎に加えられることとなる。
【０１１８】
・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の回転に対して補助力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、方向毎に補助力が数式１により算出されることとなる。そして、算出された補助力が方向毎に加えられることとなる。
【０１１９】
・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。
【０１２０】
・上記第４実施形態〜上記第８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、目標軌道を設定しても良い。
【０１２１】
・上記実施形態では、座部１２の現在変位ｘを設定した数式１に基づき、補助力を決定した。この別例として、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。
【０１２２】
・上記実施形態では、座部１２の目標変位ｘｄを設定した数式１に基づき、補助力を決定した。この別例として、目標変位ｘｄの代わりに、座部１２の目標変位ｘｄ、座部１２の目標速度ｄｘｄ、座部１２の目標加速度ｄｄｘｄのうち少なくとも１つを含む目標軌道を使用しても良い。なお、目標速度ｄｘｄは、目標変位ｘｄを数値微分することにより算出される。また、目標加速度ｄｄｘｄは、目標速度ｄｘｄを数値微分することにより算出される。
【０１２３】
・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、目標変位ｘｄ、目標速度ｄｘｄ、目標加速度ｄｄｘｄは、それぞれ時間の関数で表現されていても良い。
【０１２４】
・上記実施形態では、目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄ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、目標変位ｘｄが定められていても良い。
【０１２５】
・上記実施形態では、目標変位ｘｄが設定されたが、目標速度ｄｘｄを設定可能としても良い。例えば、負荷ｆｚや負荷ｆｔなどの大きさが所定の大きさ以上となった場合には、目標速度ｄｘｄを低速ｄｘｄ１から高速ｄｘｄ２に変化するようにしてもよい。さらに、モータ１３への印加電圧を設定可能として、速度を変更しても良い。つまり、モータ１３への印加電圧とモータ速度が比例する原理を利用して、印加電圧を設定することにより、速度を設定しても良い。この場合、変位センサ１８が付与となり、位置のフィードバックなしで、モータ１３を制御することができる。
【０１２６】
・上記実施形態において、目標変位ｘｄを設定していたが、座部１２の目標変位ｘｄ、座部１２の目標速度ｄｘｄ、座部１２の目標加速度ｄｄｘｄのうち少なくとも１つを含む目標軌道を設定するようにしてもよい。
【０１２７】
・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、算出する目標軌道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、目標軌道の設定方法と、立上がる際における、目標軌道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。
【０１２８】
・上記第１実施形態において、目標変位ｘｄ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、座り位置ｘｄ１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６に基づき目標変位ｘｄを設定しても良い。数式６は、例えば、以下に示すように時間に応じた関数としても良い。
【０１２９】
【数１】
2013252258.tif 000003
なお、目標時間をＴで示し、現在時間をｔで示す。また、ｘｉは、座り位置（初期位置）である。また、ｒは、移動量である。このようにすれば、椅子が目標変位ｘｄの軌道が示すように、なめらかに移動することとなる。つまり、最初にゆっくりと移動し、途中で早くなり、最後に再びゆっくりと移動することとなる。
【０１３０】
・上記第１実施形態では、目標変位ｘｄ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。また、目標変位ｘｄが、設定されていたが、目標変位ｘｄの代わりに、座部１２の目標変位ｘｄ、座部１２の目標速度ｄｘｄ、座部１２の目標加速度ｄｄｘｄのうち少なくとも１つを含む目標軌道が、設定されても良い。
【０１３１】
・上記第２実施形態では、目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄを予め決められた軌道で変化させても良い。例えば、座部１２への負荷ｆｚが所定の閾値ｆａに達するまでは、座り位置ｘｄ１に設定する。そして、負荷ｆｚが閾値ｘａ以上となった場合において、前述した数式６に基づき目標変位ｘｄを設定しても良い。
【０１３２】
・上記第３実施形態において、目標変位ｘｄを算出するための関数ｇは、任意に変更可能となっている。
・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変位ｘｄを設定しても良い。
【０１３３】
・上記第４実施形態では、目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄを予め決められた軌道で変化させても良い。
【０１３４】
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、座り位置ｘｄ１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、前述した数式６に基づき目標変位ｘｄを設定しても良い。
【０１３５】
・上記第５実施形態では、目標変位ｘｄ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６実施形態において、目標変位ｘｄを算出するための関数ｇは、任意に変更可能となっている。
【０１３６】
・上記第６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変位ｘｄ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。
【０１３７】
・上記第７実施形態において、座部１２の目標変位ｘｄ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。
【０１３８】
例えば、以下の数式５〜７に基づき、算出可能としても良い。
ｘｄ＝ｈ（ｘｔ、ｄｘｔ、ｄｄｘｔ、ｆｔ、ｘ、ｄｘ、ｄｄｘ、ｆｚ）…（数式７）
ｘｄ＝ｈ（ｘｔ、ｆｔ、ｘ、ｆｚ）…（数式８）
ｘｄ＝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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
・上記第７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の目標変位ｘｄ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の目標変位ｘｄを算出してもよい。
【０１４１】
・上記第８実施形態と、第１〜第７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、目標軌道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軌道の設定方法から、立上がり補助のための目標軌道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、目標軌道を設定しても良い。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、目標軌道の設定を終了しても良い。
【０１４２】
・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。
【０１４３】
・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。
【０１４４】
・上記第４実施形態、第５実施形態、第６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を設けたが、負荷ｆｚを使用しないのであれば、設けなくてもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
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、ｘｄ…座部の目標変位、ｄｘｄ…座部の目標速度、ｄｄｘｄ…座部の目標加速度、ｆｔ…手摺部への負荷（力）、ｆｚ…座部への負荷（力）、ｘｄ１…座り位置、ｘｄ２…立上がり位置。
【図１】
2013252258.tif 000004
【図２】
2013252258.tif 000005
【図３】
2013252258.tif 000006
【図４】
2013252258.tif 000007
【図５】
2013252258.tif 000008
【図６】
2013252258.tif 000009
【図７】
2013252258.tif 000010
【図８】
2013252258.tif 000011
【図９】
2013252258.tif 000012
【図１０】
2013252258.tif 000013
【図１１】
2013252258.tif 000014
【図１２】
2013252258.tif 000015
【図１３】
2013252258.tif 000016
【図１４】
2013252258.tif 000017
【図１５】
2013252258.tif 000018
【図１６】
2013252258.tif 000019
【図１７】
2013252258.tif 000020
【図１８】
2013252258.tif 000021
【図１９】
2013252258.tif 000022
【図２０】
2013252258.tif 000023
【図２１】
2013252258.tif 000024