(57)【要約】      （修正有）【課題】倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制する事が可能なバランス訓練システムの提供。【解決手段】バランス訓練システム１は、倒立移動体２の車輪の回転速度情報を用いて、訓練エリア３での倒立移動体２の座標位置及び第１の向きを推定し、倒立移動体２が訓練エリア３を移動した際の倒立移動体２の振動情報及び訓練エリア３の領域を倒立移動体２が移動した際に倒立移動体２に発生する振動と訓練エリア３での倒立移動体２の向きとを関連付けた情報を用いて、少なくとも訓練エリア３での倒立移動体２の第２の向きを推定し、第１の向きと第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいと、第２の向きを用いて訓練画像を生成し、第１の向きと第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値以下であると、第１の向きを用いて訓練画像を生成する。【選択図】図１
2016150148.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
倒立状態を維持するように制御される倒立移動体と、
前記倒立移動体に訓練者が搭乗してバランス訓練を実行する訓練エリアと、
前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び前記倒立移動体の重心を通り、且つ当該倒立移動体の上下方向に延在する軸を中心とする回転角度である前記倒立移動体の向きを推定し、推定した前記倒立移動体の座標位置及び向きに連動するように訓練画像を生成する画像生成部と、
前記訓練画像を表示する表示部と、
を備えるバランス訓練システムであって、
前記訓練エリアは、予め設定された領域毎に異なる凸部又は配置が異なる凸部を備え、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体の車輪の回転速度を検出する速度検出部、及び前記倒立移動体の振動を検出する振動検出部を備え、
前記画像生成部は、
前記倒立移動体の車輪の回転速度情報を取得し、前記回転速度情報を用いて、前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び第１の向きを推定し、
前記倒立移動体が前記訓練エリアを移動した際の当該倒立移動体の振動情報を取得し、前記振動情報及び前記領域を前記倒立移動体が移動した際に当該倒立移動体に発生する振動と前記訓練エリアでの前記倒立移動体の向きとを関連付けた情報を用いて、少なくとも前記訓練エリアでの前記倒立移動体の第２の向きを推定し、
前記第１の向きと前記第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいと、前記第２の向きを用いて前記訓練画像を生成し、
前記第１の向きと前記第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値以下であると、前記第１の向きを用いて前記訓練画像を生成する、バランス訓練システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バランス訓練システムに関し、例えば、倒立移動体を用いたバランス訓練システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、倒立移動体に搭乗した訓練者が当該倒立移動体の移動に連動する訓練画像を見ながら倒立移動体を操作して、バランス訓練を実行するバランス訓練システムがリハビリ現場などで検討されている。
【０００３】
一般的なリハビリ訓練システムは、倒立移動体の左右の車輪の回転速度に基づいて当該倒立移動体の自己位置（即ち、訓練エリアでの倒立移動体の座標位置及び向き）を推定し、推定した倒立移動体の自己位置に基づいて当該倒立移動体の移動に訓練画像を連動させている。
【０００４】
ちなみに、特許文献１のバランス訓練システムは、エリアセンサなどを用いて倒立移動体の自己位置を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１８２３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的なリハビリ訓練システムは、倒立移動体の左右の車輪の回転速度に基づいて当該倒立移動体の向きを推定するので、例えば車輪がスリップしたり、左右の車輪への訓練者の体重のかけ方によって当該左右の車輪の変形具合に差が生じたり、すると倒立移動体の向きを正確に推定することができず、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとが乖離する可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記を鑑みなされたものであって、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係るバランス訓練システムは、
倒立状態を維持するように制御される倒立移動体と、
前記倒立移動体に訓練者が搭乗してバランス訓練を実行する訓練エリアと、
前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び前記倒立移動体の重心を通り、且つ当該倒立移動体の上下方向に延在する軸を中心とする回転角度である前記倒立移動体の向きを推定し、推定した前記倒立移動体の座標位置及び向きに連動するように訓練画像を生成する画像生成部と、
前記訓練画像を表示する表示部と、
を備えるバランス訓練システムであって、
前記訓練エリアは、予め設定された領域毎に異なる凸部又は配置が異なる凸部を備え、
前記倒立移動体は、当該倒立移動体の車輪の回転速度を検出する速度検出部、及び前記倒立移動体の振動を検出する振動検出部を備え、
前記画像生成部は、
前記倒立移動体の車輪の回転速度情報を取得し、前記回転速度情報を用いて、前記訓練エリアでの前記倒立移動体の座標位置及び第１の向きを推定し、
前記倒立移動体が前記訓練エリアを移動した際の当該倒立移動体の振動情報を取得し、前記振動情報及び前記領域を前記倒立移動体が移動した際に当該倒立移動体に発生する振動と前記訓練エリアでの前記倒立移動体の向きとを関連付けた情報を用いて、少なくとも前記訓練エリアでの前記倒立移動体の第２の向きを推定し、
前記第１の向きと前記第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいと、前記第２の向きを用いて前記訓練画像を生成し、
前記第１の向きと前記第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値以下であると、前記第１の向きを用いて前記訓練画像を生成する。
即ち、倒立移動体が訓練エリアを移動する際の振動の大きさの変化に基づいて、訓練エリアでの倒立移動体の実際の向きである第２の向きを推定し、推定した倒立移動体の第２の向きに対して、推定した倒立移動体の第１の向きの誤差が大きい場合、倒立移動体の第２の向きを用いて訓練画像を生成する。そのため、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、倒立移動体の実際の向きと訓練画像での倒立移動体の向きとの乖離を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１のバランス訓練システムを模式的に示す平面図である。
【図２】実施の形態１のバランス訓練システムの制御系のブロック図である。
【図３】実施の形態１のバランス訓練システムで用いられる倒立移動体を模式的に示す側面図である。
【図４】（ａ）は、実施の形態１のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIV−IV断面図である。
【図５】実施の形態１の画像生成部の訓練画像の生成方法の流れを示すフローチャート図である。
【図６】倒立移動体の左側の車輪が第１の領域から第８の領域に侵入し、右側の車輪が第５の領域から第４の領域に侵入する際の当該倒立移動体の振動の大きさと時間との関係を示す図である。
【図７】実施の形態２のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図である。
【図８】実施の形態２のバランス訓練システムの異なる訓練エリアを模式的に示す平面図である。
【図９】（ａ）は、実施の形態３のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のIX−IX断面図である。
【図１０】倒立移動体の左側の車輪が第１の領域から第８の領域に侵入し、右側の車輪が第５の領域から第４の領域に侵入する際の当該倒立移動体のスペクトル強度と周波数との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１２】
＜実施の形態１＞
本実施の形態のバランス訓練システムを説明する。先ず、本実施の形態のバランス訓練システムの基本構成を説明する。図１は、本実施の形態のバランス訓練システムを模式的に示す平面図である。図２は、本実施の形態のバランス訓練システムの制御系のブロック図である。図３は、本実施の形態のバランス訓練システムで用いられる倒立移動体を模式的に示す側面図である。
【００１３】
本実施の形態のバランス訓練システム１は、図１及び図２に示すように、倒立移動体２、訓練エリア３、画像生成部４及び表示部５を備えている。倒立移動体２は、図３に示すように、搭乗部２１、ハンドル２２、左右の駆動輪２３、姿勢検出部２４、角度検出部２５、速度検出部２６、振動検出部２７及び制御部２８を備えている。
【００１４】
搭乗部２１は、訓練者が搭乗する基部であり、例えば訓練者が両脚を載せて立位姿勢で搭乗する。但し、搭乗部２１は、訓練者が着座姿勢で搭乗する構成とされていてもよい。
【００１５】
ハンドル２２は、倒立移動体２の左右方向に回転可能に搭乗部２１の前部に設けられている。本実施の形態では、訓練者がハンドル２２を倒立移動体２の左右方向に回転させることで、倒立移動体２の左右方向への旋回操作を行う。但し、例えば、搭乗部２１の左右方向への回転角度に基づいて、倒立移動体２の左右方向への旋回操作を行ってもよい。
【００１６】
左右の駆動輪２３は、車輪２３ａ、減速機（図示を省略）、及びモータ２３ｂを備えており、モータ２３ｂの角速度が所望の角速度になるように、制御部２８から入力される旋回指令信号及び姿勢指令信号に基づいてモータ２３ｂが動作する。左右の駆動輪２３は、搭乗部２１に支持されている。
【００１７】
姿勢検出部２４は、倒立移動体２、ひいては搭乗部２１の前後方向への回転角度を検出し、検出信号（操作信号）を制御部２８に出力する。姿勢検出部２４としては、一般的な姿勢検出装置を用いることができ、例えばジャイロセンサや加速度センサなどを用いることができる。
【００１８】
角度検出部２５は、ハンドル２２における倒立移動体２の左右方向への回転角度を検出し、検出信号（操作信号）を制御部２８に出力する。角度検出部２５としては、一般的な角度検出装置を用いることができ、例えばエンコーダなどを用いることができる。
【００１９】
速度検出部２６は、左右の車輪２３ａの回転速度を検出し、検出信号を制御部２８及び画像生成部４に出力する。速度検出部２６としては、一般的な速度検出装置を用いることができ、例えばエンコーダなどを用いることができる。
【００２０】
振動検出部２７は、倒立移動体２が移動した際の当該倒立移動体２の振動を検出し、検出信号を画像生成部４に出力する。振動検出部２７としては、一般的な振動検出装置を用いることができ、例えば加速度センサなどを用いることができる。
【００２１】
制御部２８は、姿勢検出部２４から入力される操作信号に基づいて姿勢指令信号を生成し、生成した姿勢指令信号に基づいて、倒立移動体２の倒立状態を維持しつつ前後進を実現するように、左右の駆動輪２３のモータ２３ｂを制御する。
【００２２】
また、制御部２８は、角度検出部２５から入力される操作信号に基づいて旋回指令信号を生成し、生成した旋回指令信号に基づいて、倒立移動体２の左右方向への旋回を実現するように、左右の駆動輪２３のモータ２３ｂを制御する。
【００２３】
さらに、制御部２８は、倒立移動体２の状態（即ち、倒立制御状態か否か、及び前進、後進、右旋回並びに左旋回の何れの走行状態か）を示す信号を画像生成部４に出力する。
【００２４】
訓練エリア３は、図１に示すように、訓練者が倒立移動体２に搭乗してバランス訓練を実行するエリアであり、予め設定された領域毎に異なる凸部又は配置が異なる凸部を備えている。ここで、図４（ａ）は、本実施の形態のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIV−IV断面図である。
【００２５】
本実施の形態の訓練エリア３は、図４（ａ）に示すように、所定の半径を有する円形のエリアであって、所定の角度で複数の領域に分割されている。詳細には、訓練エリア３は、８等分に分割されている。つまり、訓練エリア３は、中心角度θが４５°の扇形の領域３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ及び３ｈを備えている。なお、領域の個数は、倒立移動体２の向きの推定精度によって適宜、変更することができる。
【００２６】
そして、所定の領域毎に異なる凸部３ｉを備えている。詳細には、訓練エリア３における倒立移動体２が移動する移動面の０°≦θ＜４５°の第１の領域３ａ及び１８０°≦θ＜２２５°の第５の領域３ｅには、第１の形状の凸部３ｉ１が形成されている。訓練エリア３における移動面の４５°≦θ＜９０°の第２の領域３ｂ及び２２５°≦θ＜２７０°の第６の領域３ｆには、第２の形状の凸部３ｉ２が形成されている。
【００２７】
訓練エリア３における移動面の９０°≦θ＜１３５°の第３の領域３ｃ及び２７０°≦θ＜３１５°の第７の領域３ｇには、第３の形状の凸部３ｉ３が形成されている。訓練エリア３における移動面の１３５°≦θ＜１８０°の第４の領域３ｄ及び３１５°≦θ＜３６０°の第８の領域３ｈには、第４の形状の凸部３ｉ４が形成されている。
【００２８】
これらの第１の形状の凸部３ｉ１、第２の形状の凸部３ｉ２、第３の形状の凸部３ｉ３及び第４の形状の凸部３ｉ４は、等しく配置されている。また、第１の形状の凸部３ｉ１、第２の形状の凸部３ｉ２、第３の形状の凸部３ｉ３及び第４の形状の凸部３ｉ４は、各々の凸部３ｉ１、３ｉ２、３ｉ３、３ｉ４上を移動した倒立移動体２が異なる振動を発生するように形成されており、本実施の形態では各々の凸部３ｉ１、３ｉ２、３ｉ３、３ｉ４の高さが異なっている。ちなみに、図４（ｂ）では、凸部３ｉ１と凸部３ｉ４との高さ関係を示しており、凸部３ｉ４に比べて凸部３ｉ１の方が高い。
【００２９】
画像生成部４は、詳細は後述するが、速度検出部２６から入力される検出信号が示す倒立移動体２の車輪２３ａの回転速度情報、及び振動検出部２７から入力される検出信号が示す倒立移動体２が訓練エリア３を移動した際の振動情報（本実施の形態では、振動の大きさ（振幅）と時間との関係を示す情報）を用いて、訓練エリア３での倒立移動体２の座標位置及び向きを推定し、推定した倒立移動体２の座標位置及び向きに連動するように訓練画像を生成して表示部５に出力する。
【００３０】
訓練画像は、訓練者が倒立移動体２を訓練エリア３での移動を指示する画像である。また、倒立移動体２の向きは、倒立移動体２の重心位置を通り、且つ倒立移動体２の上下方向に延在するヨー軸回りの回転角度であり、倒立移動体２の前側を０°とし、反時計回りを＋方向とする。
【００３１】
ここで、画像生成部４と速度検出部２６との間の通信、画像生成部４と振動検出部２７との間の通信、及び画像生成部４と制御部２８との間の通信は、有線でも無線でもよい。また、画像生成部４は、制御部２８内、または表示部５内に搭載されていてもよく、表示部５とは別に設けられていてもよい。
【００３２】
表示部５は、画像生成部４から入力された訓練画像を表示する。表示部５としては、一般的な液晶ディスプレイなどを用いることができる。このような表示部５は、訓練エリア３の０°方向に（即ち、訓練画像が訓練エリア３の１８０°方向に表示されるように）配置されている。
【００３３】
次に、本実施の形態の画像生成部の訓練画像の生成方法を説明する。図５は、本実施の形態の画像生成部の訓練画像の生成方法の流れを示すフローチャート図である。図６は、倒立移動体の左側の車輪が第１の領域から第８の領域に侵入し、右側の車輪が第５の領域から第４の領域に侵入する際の当該倒立移動体の振動の大きさと時間との関係を示す図である。
【００３４】
訓練者は、訓練エリア３の中心近傍で倒立移動体２の前側を当該訓練エリア３の０°方向に向けた状態の当該倒立移動体２の搭乗部２１に搭乗して訓練を開始する。例えば、訓練者は、表示部５に表示される訓練画像の指示に従って、訓練エリア３の中心近傍で倒立移動体２を前進、後進、右旋回及び左旋回させる。本実施の形態では、訓練エリア３の中心から倒立移動体２を前進又は後進させ、再び、訓練エリア３の中心に倒立移動体２を移動させる。また、訓練エリア３の中心に倒立移動体２のヨー軸が配置された状態を維持するように当該倒立移動体２を右旋回又は左旋回させる。
【００３５】
そして、画像生成部４は、倒立移動体２の制御部２８が当該倒立移動体２を倒立制御しているか否かを判定する（Ｓ１）。詳細には、画像生成部４は、制御部２８から取得した倒立移動体２の状態情報に基づいて、倒立移動体２が倒立制御状態か否かを判定する。
【００３６】
このとき、制御部２８が倒立移動体２の状態情報を示す信号を逐次、画像生成部４に出力してもよく、バランス訓練システム１が訓練者のバランス訓練を開始する際に画像生成部４が倒立移動体２の制御部２８に当該倒立移動体２の状態情報を示す信号を問い合わせてもよい。画像生成部４は、倒立移動体２の制御部２８が当該倒立移動体２を倒立制御していないと判定すると（Ｓ１のＮＯ）、Ｓ１の工程に戻る。
【００３７】
次に、画像生成部４は、速度検出部２６から倒立移動体２の左右の車輪２３ａの回転速度情報を取得する（Ｓ２）。そして、画像生成部４は、取得した倒立移動体２の左右の車輪２３ａの回転速度情報を用いて、訓練エリア３での倒立移動体２の第１の向きを推定する（Ｓ３）。つまり、画像生成部４は、倒立移動体２の左右の車輪２３ａの回転角度差に基づいて、訓練エリア３での倒立移動体２の第１の向きを推定する。このとき、画像生成部４は、取得した倒立移動体２の左右の車輪２３ａの回転速度情報に基づいて、訓練エリア３での倒立移動体２の座標位置を推定する。
【００３８】
一方、画像生成部４は、振動検出部２７から倒立移動体２が訓練エリア３を移動した際に発生した当該倒立移動体２の振動情報を取得する（Ｓ４）。そして、画像生成部４は、取得した振動情報、及び領域３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ及び３ｈを倒立移動体２が移動した際の振動と訓練エリア３での当該倒立移動体２の向きとを関連付けた情報を用いて、訓練エリア３での倒立移動体２の実際の向き（第２の向き）を推定する（Ｓ５）。
【００３９】
例えば、倒立移動体２が訓練エリア３の中心近傍でヨー軸回りに右旋回する場合、左側の車輪２３ａは、第２の領域３ｂから第１の領域３ａに侵入する。一方、右側の車輪２３ａは、第６の領域３ｆから第５の領域３ｅに侵入する。
【００４０】
このとき、倒立移動体２の左側の車輪２３ａが第２の領域３ｂと第１の領域３ａとの境界を跨ぎ、右側の車輪２３ａが第６の領域３ｆと第５の領域３ｅとの境界を跨ぐ際に振動が変化するので、画像生成部４は倒立移動体２の前側が訓練エリア３の３１５°方向を向いた状態であると推定することができる。
【００４１】
同様に、詳細な説明は省略するが、画像生成部４は、倒立移動体２の前側が訓練エリア３の２７０°方向、２２５°方向、１８０°方向、１３５°方向、９０°方向、４５°方向及び０°方向に向いた状態であると推定することができる。ちなみに、倒立移動体２の左側の車輪２３ａが第１の領域３ａから第８の領域３ｈに侵入し、右側の車輪２３ａが第５の領域３ｅから第４の領域３ｄに侵入する際の当該倒立移動体２の振動の大きさと時間との関係は、図６に示すグラフのように表すことができる。
【００４２】
このように画像生成部４は、倒立移動体２が領域を移動する際に当該倒立移動体２に発生する振動及び当該領域の境界を倒立移動体２が跨ぐ際の振動の大きさの変化に基づいて、訓練エリア３での倒立移動体２の実際の向きを推定することができる。なお、第１の領域３ａ及び第５の領域３ｅに第１の形状の凸部３ｉ１を配置し、第２の領域３ｂ及び第６の領域３ｆに第２の形状の凸部３ｉ２を配置し、第３の領域３ｃ及び第７の領域３ｇに第３の形状の凸部３ｉ３を配置し、第４の領域３ｄ及び第８の領域３ｈに第４の形状の凸部３ｉ４を配置しているが、各々の領域３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ及び３ｈで異なる凸部を配置してもよい。
【００４３】
ちなみに、領域３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ及び３ｈを倒立移動体２が移動した際に当該倒立移動体２に発生する振動と訓練エリア３での倒立移動体２の向きとを関連付けた情報は、予め実験などによって設定され、図示を省略した記憶部に格納されている。
【００４４】
次に、画像生成部４は、倒立移動体２の第１の向きと第２の向きとの差の絶対値が予め設定された閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ６）。つまり、倒立移動体２の第１の向きである左右の車輪２３ａの回転速度情報を用いて推定した訓練エリア３での倒立移動体２の回転角度と、倒立移動体２の第２の向きである倒立移動体２の振動情報を用いて推定した訓練エリア３での倒立移動体２の回転角度と、の差の絶対値が閾値より大きいか否かを判定する。ここで、本実施の形態の閾値は、領域３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ及び３ｈの中心角度θである４５°に設定される。
【００４５】
画像生成部４は、倒立移動体２の第１の向きと第２の向きとの差の絶対値が閾値以下であると（Ｓ６のＮＯ）、訓練エリア３での倒立移動体２の座標位置及び第１の向きに連動するように訓練画像を生成する（Ｓ７）。
【００４６】
一方、画像生成部４は、倒立移動体２の第１の向きと第２の向きとの差の絶対値が閾値より大きいと（Ｓ６のＹＥＳ）、訓練エリア３での倒立移動体２の座標位置及び第２の向きに連動するように訓練画像を生成する（Ｓ８）。
【００４７】
このように本実施の形態では、倒立移動体２が訓練エリア３を移動する際に当該倒立移動体２に発生する振動の大きさに基づいて、訓練エリア３での倒立移動体２の実際の向きである第２の向きを推定し、推定した倒立移動体２の第２の向きに対して、推定した倒立移動体２の第１の向きの誤差が大きい場合、倒立移動体２の第２の向きを用いて訓練画像を生成する。そのため、倒立移動体２の実際の向きと訓練画像での倒立移動体２の向きとの乖離を抑制することができる。
【００４８】
しかも、本実施の形態では、エリアセンサなどの高価な装置を用いなくても、倒立移動体２の振動に基づいて当該倒立移動体２の向きを推定するので、倒立移動体２の向きを安価に推定することができる。
【００４９】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では訓練エリア３を所定の角度で複数の領域に分割したが、この限りでない。ここで、図７は、本実施の形態のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図である。図８は、本実施の形態のバランス訓練システムの異なる訓練エリアを模式的に示す平面図である。
【００５０】
図７に示すように、訓練エリア３１の０°、１８０°方向に所定の間隔で当該訓練エリア３１を複数の領域３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ及び３１ｅに分割してもよい。ここで、第１の領域３１ａには、第１の凸部３ｉ１が形成されている。そして、第２の領域３１ｂ及び第３の領域３１ｃには、第２の凸部３ｉ２が形成されている。また、第４の領域３１ｄ及び第５の領域３１ｅには、第３の凸部３ｉ３が形成されている。これらの第１の凸部３ｉ１、第２の凸部３ｉ２及び第３の凸部３ｉ３は、等しく配置されている。
【００５１】
この場合、例えば、倒立移動体２が前進して第１の領域３１ａを移動し、その後、倒立移動体２が右旋回して第１の領域３１ａと第２の領域３１ｂとの境界を跨ぐように移動すると、倒立移動体２の振動の大きさが変化する。そのため、このような振動の大きさの変化及び倒立移動体２の状態情報（即ち、倒立移動体２が右旋回中であるとの情報）に基づいて、画像生成部４は倒立移動体２の前側が訓練エリア３１の２７０°方向に向いた状態であると推定することができる。
【００５２】
このように図７の訓練エリア３１を用いても、倒立移動体２が訓練エリア３を移動する際の振動の大きさの変化に基づいて、倒立移動体２の第２の向きを推定することができる。しかも、倒立移動体２が領域を跨ぐ際に、領域の境界位置に基づいて倒立移動体２における訓練エリア３での０°、１８０°方向の座標位置を補正することができる。
【００５３】
また、図８に示すように、訓練エリア３２の９０°、２７０°方向に所定の間隔で訓練エリア３２を複数の領域３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ及び３２ｅに分割してもよい。ここで、第１の領域３２ａには、第１の凸部３ｉ１が形成されている。そして、第２の領域３２ｂ及び第３の領域３２ｃには、第２の凸部３ｉ２が形成されている。また、第４の領域３２ｄ及び第５の領域３２ｅには、第３の凸部３ｉ３が形成されている。これらの第１の凸部３ｉ１、第２の凸部３ｉ２及び第３の凸部３ｉ３は、等しく配置されている。
【００５４】
この場合、例えば、倒立移動体２が第１の領域３２ａと第２の領域３２ｂとを跨ぎながら移動した後に右旋回すると、倒立移動体２が第２の領域３２ｂに侵入して当該倒立移動体２の振動の大きさが変化する。そのため、このような振動の大きさの変化及び倒立移動体２の状態情報に基づいて、画像生成部４は倒立移動体２の前側が訓練エリア３の２７０°方向に向いた状態であると推定することができる。
【００５５】
このように図８の訓練エリア３２を用いても、倒立移動体２が訓練エリア３を移動する際の振動の大きさの変化に基づいて、倒立移動体２の第２の向きを推定することができる。しかも、倒立移動体２が領域を跨ぐ際に、領域の境界位置に基づいて倒立移動体２における訓練エリア３での９０°、２７０°方向の座標位置を補正することができる。
【００５６】
つまり、図７及び図８に示すように、各々の領域を平行に配置すると、倒立移動体２における訓練エリア３での座標位置を補正することもできる。
【００５７】
＜実施の形態３＞
実施の形態１では所定の領域毎に異なる凸部３ｉを備えているが、この限りでない。ここで、図９（ａ）は、本実施の形態のバランス訓練システムの訓練エリアを模式的に示す平面図であり、（ｂ）は、図９（ａ）のIX−IX断面図である。図１０は、倒立移動体の左側の車輪が第１の領域から第８の領域に侵入し、右側の車輪が第５の領域から第４の領域に侵入する際の当該倒立移動体のスペクトル強度と周波数との関係を示す図である。
【００５８】
訓練エリア３は、予め設定された領域毎に等しい形状の凸部３ｊを異なる配置で備えていてもよい。例えば、図９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の領域３ａ及び第５の領域３ｅには、凸部３ｊが第１の配置で形成されている。第２の領域３ｂ及び第６の領域３ｆには、凸部３ｊが第２の配置で形成されている。第３の領域３ｃ及び第７の領域３ｇには、凸部３ｊが第３の配置で形成されている。第４の領域３ｄ及び第８の領域３ｈには、凸部３ｊが第４の配置で形成されている。
【００５９】
第１の配置、第２の配置、第３の配置及び第４の配置は、第１の配置で凸部３ｊが配置された領域３ａ及び３ｅ、第２の配置で凸部３ｊが配置された領域３ｂ及び３ｆ、第３の配置で凸部３ｊが配置された領域３ｃ及び３ｇ、第４の配置で凸部３ｊが配置された領域３ｄ及び３ｈを夫々、倒立移動体２が移動した際に当該倒立移動体２が異なる振動を発生するように、凸部３ｊの配置が異なり、本実施の形態では、凸部３ｊの配置密度が異なる。
【００６０】
例えば、図９（ｂ）では、第１の領域３ａの凸部３ｊと第８の領域３ｈの凸部３ｊとの配置関係を示しており、第１の領域３ａに比べて第８の領域３ｈの方が、凸部３ｊが点在して配置されている。
【００６１】
このとき、倒立移動体２の左側の車輪２３ａが第１の領域３ａから第８の領域３ｈに侵入し、右側の車輪２３ａが第５の領域３ｅから第４の領域３ｄに侵入する際の当該倒立移動体２のスペクトル強度と周波数との関係は、図１０に示すグラフのように表すことができる。
【００６２】
図１０に示すように、倒立移動体２の左側の車輪２３ａが第１の領域３ａを移動し、右側の車輪２３ａが第５の領域３ｅを移動する際にスペクトル強度が大きくなる周波数と、倒立移動体２の左側の車輪２３ａが第８の領域３ｈを移動し、右側の車輪２３ａが第４の領域３ｄを移動する際にスペクトル強度が大きくなる周波数と、は異なる。そのため、スペクトル強度が大きくなる周波数の変化を用いて、画像生成部４は倒立移動体２の前側が訓練エリア３の２７０°方向に向いた状態であると推定することができる。
【００６３】
このように各領域を倒立移動体２が移動した際のスペクトル強度が大きくなる周波数を用いて、倒立移動体２の向きを推定することもできる。
【００６４】
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、訓練エリアの全域で凸部の配置や凸部の形状を変化させることで、訓練エリアでの倒立移動体の座標位置及び向きを推定することもできる。
例えば、画像生成部４は、倒立移動体２の状態情報に基づいて当該倒立移動体２が大凡左側を向いているのか、又は右側を向いているのか、を推定してもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  バランス訓練システム
２  倒立移動体
３  訓練エリア、３ａ  第１の領域、３ｂ  第２の領域、３ｃ  第３の領域、３ｄ  第４の領域、３ｅ  第５領域、３ｆ  第６領域、３ｇ  第７領域、３ｈ  第８領域
３ｉ  凸部、３ｉ１  第１の凸部、３ｉ２  第２の凸部、３ｉ３  第３の凸部、３ｉ４  第４の凸部
３ｊ  凸部
４  画像生成部
５  表示部
２１  搭乗部
２２  ハンドル
２３  駆動輪、２３ａ  車輪、２３ｂ  モータ
２４  姿勢検出部
２５  角度検出部
２６  速度検出部
２７  振動検出部
２８  制御部
３１  訓練エリア、３１ａ  第１の領域、３１ｂ  第２の領域、３１ｃ  第３の領域、３１ｄ  第４の領域、３１ｅ  第５の領域
３２  訓練エリア、３２ａ  第１の領域、３２ｂ  第２の領域、３２ｃ  第３の領域、３２ｄ  第４の領域、３２ｅ  第５の領域
【図１】
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【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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