JPH10127713A

JPH10127713A - 運動機能賦活方法および運動機能賦活装置

Info

Publication number: JPH10127713A
Application number: JP8285713A
Authority: JP
Inventors: Tetsuhiko Kimura; 哲彦木村; Hitoshi Kitano; 斉北野; Tatsuji Kawaguchi; 達治川口; Yoji Urano; 洋二浦野; Youichi Shinomiya; 葉一四宮; Osamu Sekine; 修関根
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-19

Abstract

(57)【要約】【課題】乗り物の動きと表示器に表示される画像とを連
動させることにより、被訓練者が乗り物の動きに適応し
やすく、かつ訓練の動機付けを行なうことができるよう
にした運動機能賦活方法および運動機能賦活装置を提供
する。【解決手段】前後方向、左右方向、上下方向に移動可能
かつ前後軸、左右軸、上下軸の回りに回動可能な乗り物
１と、被訓練者が視認可能であって乗り物１に搭乗して
いる環境に疑似した風景の画像を表示するディスプレイ
装置３とを設ける。乗り物１の位置および傾きの施療パ
ターンとディスプレイ装置３に表示される画像とは連動
し、かつ不規則的に変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、身体の賦活、運動
機能の回復、訓練、治療などを行ない、とくに腰部筋肉
を訓練したり腰椎可動範囲を確保することを目的とした
運動機能賦活方法および運動機能賦活装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、運動機能賦活装置の一種とし
て脳性麻痺患者等の平衡感覚を訓練するためのバランス
訓練装置が提案されている（特公平６−６５３５０号公
報）。この装置は、被訓練者の乗る乗り物を前後、左
右、上下に往復動可能かつ前後軸、左右軸、上下軸の回
りに揺動可能とするように、これら６種類の動作を独立
した駆動モータで制御可能としたものである。乗り物は
上述した６種類の動作を組み合わせて強制的に振動させ
られ、これによって乗り物に乗った被訓練者の平衡感覚
を訓練することができるというものである。また、乗り
物に強制振動を与える装置は、児童用の乗り物や荒馬乗
り用の装置にも適用可能であることが記載されている。
振動方向や振動速度は、マイクロコンピュータに設定し
たプログラムにより制御されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記公報に
記載された装置では、被訓練者が乗り物の動作を予測す
ることができないから、乗り物の動きが急に変化する
と、被訓練者はその変化に対応してバランスをとること
ができず、乗り物から落下するなどの危険がある。した
がって、乗り物の動きに急激な変化を伴うようなプログ
ラムを行なうことはできないものであり、比較的穏やか
な変化となるようにプログラムを作成する必要がある。
しかしながら、腰部筋肉の訓練（筋力の強化や回復、弛
緩防止）あるいは腰椎可動範囲の確保といった目的に用
いるには、被訓練者が乗り物の動きに腰で対応すること
が要求されるのに対して、乗り物の動きに馴れると腰の
動きでで対応するのではなく、より楽な上半身の動作に
よって対応するようになり、結果的に腰部筋肉の訓練の
効果が低減するという問題がある。

【０００４】また、上記公報に記載のものは、乗り物に
いろいろな動きを与えることはできるが、被訓練者は単
に乗り物に乗っているだけであるから、訓練としては単
調であって長時間の訓練を行なうための動機付けに乏し
く、継続的に訓練させるのが難しいものである。さら
に、訓練が単調にならないように乗り物の動きに変化を
付けることが必要であるが、長時間に亙る乗り物の動き
をプログラムしようとすれば、プログラムの作成に多大
な時間を要することになり、被訓練者に応じて乗り物の
動きをいろいろに変化させることは事実上不可能であ
る。

【０００５】また、上記公報に記載された装置では、往
復動や揺動の範囲は、駆動モータの回転軸とクランクと
の結合位置を変えることによって調節されるものであ
り、往復動や揺動の範囲の設定が機構的に行なわれるよ
うに構成されている。つまり、振動方向および振動速度
はプログラムによって制御可能であるが、往復動や揺動
の範囲は訓練中には変化させることができないものであ
る。その結果、訓練中の乗り物の動きの範囲はつねに一
定になり、乗り物の動作が単調になりがちであって、上
述のような腰部筋肉の訓練や腰椎可動範囲の確保といっ
た目的で用いるには不十分な動作しかできず、その種の
目的で用いるには訓練効果が低いという問題もある。

【０００６】各請求項に係る発明は上記事由に鑑みて為
されたものであり、その共通の目的は、乗り物の動きと
ともに視覚的な変化を与えることで馴れを防ぐととも
に、視覚的情報を併せて用いることで乗り物の動きの変
化を大きく感じさせるようにし、もって腰部筋肉の訓練
や腰椎可動範囲の確保を効率的に行なうことができるよ
うにするとともに、乗り物の動きに併せて被訓練者に視
覚的刺激を与えることで訓練の動機付けを行なうように
した運動機能賦活方法および運動機能賦活装置を提供す
ることにある。また、個々の請求項に係る発明は、後述
する実施例において説明するが、乗り物の動きのプログ
ラムを容易にし、また乗り物の移動方向や移動速度だけ
ではなく乗り物の移動範囲も容易に制御可能とし複雑な
動きを乗り物に与えることで腰部筋肉の訓練や腰椎可動
範囲の確保の効果を高めることができるものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被訓
練者が跨がる形で乗る鞍形の座席を有する乗り物と、乗
り物を前後方向、左右方向、上下方向に移動可能とする
とともに前後軸、左右軸、上下軸の回りに回動可能とす
る駆動手段と、被訓練者が視認可能であって上記乗り物
に搭乗している環境に疑似した風景の画像を表示する表
示器とを備える運動機能賦活装置を制御するに際して、
駆動手段による乗り物の位置および傾きの施療パターン
と表示器に表示される画像とを連動させて不規則的に変
化させるものである。この方法によれば、乗り物の位置
および傾きと表示器に表示される画像とを連動させてい
るから、表示器の表示内容によって被訓練者が乗り物の
動きに追随しやすくなり、乗り物の動きが不意に変化し
て被訓練者が乗り物から落下する危険が少なくなる。ま
た、表示器には乗り物に搭乗している環境に疑似した風
景の画像を表示し、この風景と乗り物の動きとが連動す
るから、あたかも屋外で乗り物に乗っているかのような
臨場感をもって訓練を続けることができ、しかも馴れを
防ぐとともに動きの変化を大きく感じさせるようにし、
被訓練者に腰を使ってバランスをとらせるようにしてい
るのである。加えて、臨場感を与えることによって、訓
練に動機付けをして訓練を飽きさせることなく継続させ
るのが容易になる。さらに、表示器に表示する風景の内
容によっては、リラックス感や開放感のような精神的な
賦活効果も期待することができる。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、各方向の移動と各軸回りの回動とを複合した一連の
振動パターンを形成し、前記施療パターンは複数種類の
振動パターンを時系列的に配列して構成されるのであ
る。この方法によれば、施療パターンを基本的な振動パ
ターンの組み合わせで構成することができるから、複数
種類の振動パターンを用意しておくことによって、非常
に多くの施療パターンを作成することができる。つま
り、被訓練者の能力、適性、訓練目的などに応じて各種
の施療パターンを作成する際に、複数の振動パターンの
順序や継続時間を設定する作業を行なうだけであるか
ら、多大な作業時間を必要とせずに施療パターンを作成
することができる。

【０００９】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、駆動手段の動作を開始した直後の施療パターンの振
幅を時間経過に伴って増大させ、駆動手段の動作を停止
させる直前の施療パターンの振幅を時間経過に伴って減
少させるのである。この方法によれば、乗り物の動作開
始時と動作停止時とにおいて、乗り物の動きが急に変化
することがなく、乗り物の動きの変化が緩やかになるか
ら、被訓練者が乗り物から落下する危険が少なくなる。

【００１０】請求項４の発明は、請求項２の発明におい
て、施療パターンを構成する各振動パターンは始点と終
点とにおける乗り物の位置および傾きが一致するように
設定されているのである。この方法によれば、施療パタ
ーンを構成するにあたって振動パターンを時系列的に配
列する際に、振動パターン同士のつなぎ目が不連続にな
らず、駆動手段を滑らかに動作させることができる。

【００１１】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、複数の施療パターンに被訓練者ごとのラベルを付与
するのである。この方法によれば、被訓練者に応じたラ
ベルを施療パターンに付与することで、被訓練者に応じ
た施療パターンをラベルで指定することができ、被訓練
者に適した施療パターンでの訓練が容易になる。請求項
６の発明は、請求項１の発明において、身体の動きや血
圧や脈拍のように訓練中に変化する被訓練者の生理情報
を検出するとともに、前記生理情報に基づいて被訓練者
の運動強度が過度にならないように施療パターンを調節
するのである。この方法によれば、被訓練者の生理情報
により施療パターンを調節するから、被訓練者の能力や
適性に応じて訓練強度を安定的に設定することができ、
安全な訓練が可能になるのである。

【００１２】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、施療パターンが表示器に表示する画像の送り速度を
含み、施療パターンに応じて画像の送り速度を変化させ
るのである。この方法によれば、施療パターンに基づい
て駆動される乗り物の動きが遅ければ画面の送り速度も
遅くするというような制御が可能になり、乗り物の動き
と画面との連動によって現実感に一層近づくことにな
る。

【００１３】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、表示器の画像が乗り物の進路を模擬する画像であっ
て、進路の起伏および曲がりに関する進路情報が画像情
報に含まれ、進路情報に基づいて施療パターンに含まれ
る乗り物の左右軸および上下軸の回りの回動量が調節さ
れるのである。この方法によれば、画像に表示された進
路に応じて乗り物の動きに変化が生じるから、視覚によ
る情報と体感とがより近いものになり、現実感に一層近
づけることができる。

【００１４】請求項９の発明は、請求項２の発明におい
て、振動パターンが、各軸方向の移動量と各軸回りの回
動量とを組にしたデータの時系列よりなるのである。こ
の方法によれば、振動パターンを有限個のデータ列で表
すから、比較的小さい記憶容量であってもデータ列を格
納することができる。請求項１０の発明は、請求項２の
発明において、振動パターンが、各軸方向の速度と各軸
回りの角速度とを組にしたデータの時系列よりなるので
ある。この方法によれば、振動パターンを有限個のデー
タ列で表すから、記憶容量の比較的小さい記憶手段を用
いてデータ列を格納することが可能になる。しかも、速
度および角速度を組にしたデータ列であるから、時間間
隔を適宜に設定すれば加速度や各加速度を示すことにな
り、被訓練者に与える負荷の大きさを管理しやすくな
る。

【００１５】請求項１１の発明は、請求項９または請求
項１０の発明において、乗り物が速度の増加を指示する
加速指示手段と速度の減少を指示する減速指示手段とを
備え、加速指示手段により速度の増加が指示されると前
記データを駆動手段に与える時間間隔を相対的に短く設
定し、減速指示手段により速度の減少が指示されると前
記データを駆動手段に与える時間間隔を相対的に長く設
定するのである。この方法によれば、被訓練者が乗り物
の動きの加速や減速を指示することができるから、単に
与えられた刺激を受けるだけではなく、被訓練者の意思
を反映した動きが可能になり、訓練に一層興味が湧き、
比較的長い期間に亘る訓練も継続させることが可能にな
る。

【００１６】請求項１２の発明は、被訓練者が跨がる形
で乗る鞍形の座席を有する乗り物と、乗り物を前後方
向、左右方向、上下方向に移動可能とするとともに前後
軸、左右軸、上下軸の回りに回動可能とする駆動手段
と、被訓練者が視認可能であって上記乗り物に搭乗して
いる環境に疑似した風景の画像を表示する表示器と、駆
動手段による乗り物の位置および傾きの施療パターンと
表示器に表示される画像とを連動させて不規則的に変化
させる制御手段とを備えるものである。この構成によれ
ば、乗り物の位置および傾きと表示器に表示される画像
とを連動させているから、表示器の表示内容によって被
訓練者が乗り物の動きに追随しやすくなり、乗り物の動
きが不意に変化して被訓練者が乗り物から落下する危険
が少なくなる。また、表示器には乗り物に搭乗している
環境に疑似した風景の画像を表示し、この風景と乗り物
の動きとが連動するから、あたかも屋外で乗り物に乗っ
ているかのような臨場感をもって訓練を続けることがで
き、しかも馴れを防ぐとともに動きの変化を大きく感じ
させるようにし、被訓練者に腰を使ってバランスをとら
せるようにしているのである。加えて、臨場感を与える
ことによって、訓練に動機付けをして訓練を飽きさせる
ことなく継続させるのが容易になる。さらに、表示器に
表示する風景の内容によっては、リラックス感や開放感
のような精神的な賦活効果も期待することができる。

【００１７】請求項１３の発明は、請求項１２の発明に
おいて、前記駆動手段が、定位置に固定される固定台
と、一端部がユニバーサルジョイントを介して固定台に
対して結合され他端部がユニバーサルジョイントを介し
て前記乗り物に結合された６本の脚と、前記各脚をそれ
ぞれ伸縮させるアクチュエータとからなるパラレルメカ
ニズムよりなるのである。この構成によれば、乗り物を
任意の位置に移動させるともに乗り物に任意の傾きを与
えることができる。つまり、各軸方向への移動や各軸回
りの回転を行なうだけではなく、乗り物の振幅を自由に
変化させることができるのであって、単なる往復運動の
組み合わせではない変化に富んだ動きが可能になる。

【００１８】請求項１４の発明は、請求項１２の発明に
おいて、前記制御手段が、各軸方向の速度と各軸回りの
角速度とを組にしたデータの一定時間間隔の時系列より
なる施療パターンを設定する施療パターン設定部と、施
療パターンの開始時刻から現在時刻までの各速度ないし
各角速度の総和を現在時刻における各軸方向の位置およ
び各軸回りの角度として求める演算部とを備えるもので
ある。この構成によれば、振動パターンを有限個のデー
タ列で表すから、記憶容量の比較的小さい記憶手段を用
いてデータ列を格納することが可能になる。しかも、速
度および角速度を組にしたデータ列であるから、時間間
隔を適宜に設定すれば加速度や各加速度を示すことにな
り、被訓練者に与える負荷の大きさを管理しやすくな
る。

【００１９】請求項１５の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記制御手段が、施療パターンを構成する一定
時間間隔のデータ列を入力するデータ入力部と、データ
入力部より入力されたデータ列を記憶するデータ記憶部
と、データ記憶部から読み出したデータ列を前記一定時
間間隔の前記各脚の長さに変換する演算部と、演算部に
より求めた各脚の長さに応じて前記アクチュエータの動
作量を決定するアクチュエータ制御部とを備えるもので
ある。この構成によれば、乗り物の各軸方向の位置と各
軸回りの角度あるいは各軸方向の速度と各軸回りの角速
度を組にしたデータ列をデータ入力部から入力しデータ
記憶部に格納することによって、演算部およびアクチュ
エータ制御部がアクチュエータの動作量を決定するか
ら、パラレルメカニズムを用いながらも各脚の長さや各
アクチュエータの動作量を考慮することなくデータ列を
比較的容易に作成することができる。

【００２０】請求項１６の発明は、請求項１５の発明に
おいて、身体の動きや血圧や脈拍のように訓練中に変化
する被訓練者の生理情報を検出するセンサと、センサの
出力に基づいて被訓練者の運動強度が過度にならない範
囲か否かを判定するセンサ信号判定部とを設け、前記演
算部はセンサ信号判定部の判定結果に基づいて施療パタ
ーンを調節するものである。この構成によれば、被訓練
者の生理情報により施療パターンを調節するから、被訓
練者の能力や適性に応じて訓練強度を安定的に設定する
ことができ、安全な訓練が可能になるのである。

【００２１】請求項１７の発明は、請求項１６の発明に
おいて、前記センサが被訓練者が頭部に装着する装着具
を備えた加速度センサであって、頭部の前後方向と左右
方向との加速度を検出し、演算部は加速度が閾値を越え
ると乗り物の動きを減速するように施療パターンを調節
するものである。この構成によれば、被訓練者の頭部の
動きによって被訓練者がバランスをとれない状態である
と判断すれば乗り物の動きを減速するから、被訓練者が
バランスをとることのできる範囲で訓練することがで
き、被訓練者が乗り物から落下する危険を低減すること
ができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）本実施形態は、図１に示すように、鞍形
の座席１１を有する馬形の乗り物１を備え、この乗り物
１を駆動手段としてのパラレルメカニズム２により移動
させるように構成されている。また、乗り物１の前方に
は表示手段として大型のディスプレイ装置３が配置され
る。パラレルメカニズム２の動作制御およびディスプレ
イ装置３の表示制御は後述する制御手段である制御装置
４により行なわれる。

【００２３】パラレルメカニズム２は、図２に示すよう
に、定位置に固定される固定台２１と、６本の脚２３を
介して固定台２１の上方に支持された可動台２２とを備
える。各脚２３は、固定台２１および可動台２２に対し
てそれぞれユニバーサルジョイント２４ａ，２４ｂを介
して結合されている。また、各脚２３は、固定台２１に
ユニバーサルジョイント２４ａを介して結合したサポー
ト筒２３ａと、サポート筒２３ａの中に進退自在に挿入
されたボールねじよりなるロッド２３ｂと、ロッド２３
ｂに噛合するギアを備え正逆の回転に伴ってロッド２３
ｂを進退させるアクチュエータ２３ｃとからなる。ロッ
ド２３ｂの先端部はユニバーサルジョイント２４ｂを介
して可動台２２に結合される。したがって、各脚２３の
アクチュエータ２３ｃをそれぞれ制御してロッド２３ｂ
の進退量を調節すれば固定台２１に対する可動台２２の
位置を適宜に調節することができる。

【００２４】６本の脚２３は、２本ずつが近接するよう
に固定台２１に結合され、また、固定台２１に対して近
接して結合されている脚２３同士を離して可動台２２に
結合してある。このような構成によって、互いに直交す
る３方向の平行移動と、各方向の軸を中心とする回転移
動との６自由度の制御が可能になる。つまり、可動台２
２は前後、左右、上下の直進往復移動と前後軸、左右
軸、上下軸の回りでの回転往復移動とを組み合わせた移
動が可能になり、結果的に可動台２２に結合された乗り
物１は６自由度で移動する。パラレルメカニズム２の可
動台２２は、現実的には上述のような直進移動と回転移
動とに分解した動作よりも、むしろそれらの複合した動
作を行なうことになる。

【００２５】ディスプレイ装置３は、３管投影式のテレ
ビジョンモニタを用いている。画面の大きさおよび乗り
物１からの距離は、乗り物１に乗った被訓練者がディス
プレイ装置３に表示された画面の内容を現実の空間に近
い感覚で認識できる程度に設計される。つまり、後述す
るようにディスプレイ装置３には主として地上の風景が
表示されるのであり、その風景が現実的な大きさで認識
できる程度に、ディスプレイ装置３の画面の大きさや、
ディスプレイ装置３と乗り物１との距離が設定されるの
である。このことにより、乗り物１に乗った被訓練者は
ディスプレイ装置３の画面に表示された画像による臨場
感を得ることができる。なお、ディスプレイ装置３の画
面に表示する画像は、実写のほかアニメーション（手描
きやコンピュータグラフィックスによる）でもよい。

【００２６】以下の説明を容易にするために、乗り物１
を中心とする座標系を導入する。すなわち、乗り物１の
前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向を
Ｚ軸方向とし、原点をパラレルメカニズム２の固定台２
１の中心とする右手系の直交座標系を設定する。また、
ディスプレイ装置３の画面はＹＺ平面に平行であるもの
とする。しかして、パラレルメカニズム２の可動台２２
は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の３方向に平行移動
が可能であるとともに、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸回りに
回転移動が可能であることになる。Ｘ軸回りの回転をロ
ール、Ｙ軸回りの回転をピッチ、Ｚ軸回りの回転をヨー
と呼ぶ。

【００２７】制御装置４はコンピュータ装置を用いて構
成されたものであり、図３に示すように、ディスプレイ
装置３の画面に表示する画像情報を格納した媒体４１の
読出装置４２を制御する。この種の媒体４１としてはビ
デオテープを用いてもよいが、ランダムアクセスが可能
なものを用いることが望ましい。つまり、映像情報は現
状の技術では、ビデオＣＤ、レーザディスク、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ、ハードディスクから選択される媒体４１を用いて
記録される。また、近く実用化されるＤＶＤ（デジタル
ビデオディスク）を用いることも可能と考えられる。

【００２８】制御装置４は、キーボードやマウスなどか
らなるデータ入力部４３によりメモリよりなるデータ記
憶部４４にあらかじめ書き込まれた制御情報と、上述し
た媒体４１に映像情報とともに書き込んである進路情報
とに基づいてパラレルメカニズム２を制御する。データ
入力部４３としては、馬の適宜箇所にマークを取り付け
るとともにマークの位置を撮像した画像を解析するもの
を用いてもよい。進路情報は、ディスプレイ装置３に表
示される進路（道の場合が多いが、必ずしも道ではなく
てもよい）におけるＹ軸回りの傾き（つまり上り坂や下
り坂の角度）、Ｚ軸回りの角度変化（つまり進路の左右
の曲がり角度）に関する情報であって、制御情報によっ
てパラレルメカニズムの基本的な動作を決めるととも
に、進路情報によって制御情報を補正することによって
ディスプレイ装置３の画面に表示される画像と乗り物１
の動作による体感とをほぼ一致させることができるので
ある。ここで、進路情報にはＸ軸回りの傾き（つまり進
路の左右の傾斜の角度）を含んでいないが、一般的な道
ではこの情報を省略しても差支えがないからであり、こ
の情報を省略することで進路情報の作成作業が軽減され
ることになる。ただし、より現実に近いシミュレーショ
ンを行なう場合にはこの情報も含めてよい。

【００２９】上述のように、媒体４１には映像情報と進
路情報とが含まれているから、読出装置４２により読み
出した映像情報と進路情報とを分離することが必要であ
る。そこで、映像制御部４５では映像情報と進路情報と
を分離し、映像情報をディスプレイ装置３に与えて画面
に表示させるのである。また、映像制御部４５は制御情
報と進路情報とに基づいてディスプレイ装置３の画面で
の映像のコマ送りの速さ（つまり媒体４１からの映像情
報および進路情報の読出の速さ）を制御する機能も備え
る。制御情報は演算部４０において映像制御部４５で分
離された進路情報に基づいて補正され、補正結果は映像
制御部４５に返されてディスプレイ装置３に表示される
映像のコマ送りの速さが制御される。また、演算部４０
は補正結果をパラレルメカニズム２の各脚２３の長さに
変換する演算（逆運動学計算）を行ない、演算結果をア
クチュエータ制御部４７に与える。アクチュエータ制御
部４７では演算部４０で求めた各脚２３の長さに応じた
アクチュエータ２３ｃの動作量を求め、この動作量に従
って駆動部４８を介してアクチュエータ２３ｃを駆動す
る。駆動部４８はアクチュエータ制御部４７で求めた動
作量に基づいてアクチュエータ２３ｃへの通電を制御す
る。

【００３０】ところで、データ記憶部４４に格納される
制御情報は、表１のように、乗り物１に関して、Ｘ軸方
向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の位置Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i（ｉは
整数）と、Ｘ軸回り、Ｙ軸回り、Ｚ軸回りの回転角度
（ロール、ピッチ、ヨー）θ_Xi，θ_Yi，θ_Zi（ｉは整
数）との６つ組を一定時間間隔で設定したものである。
この制御情報は、馬上での振動を模擬したデータであ
り、常足、速歩、駆歩（目的によっては襲歩や荒馬の動
作を含む）などにおける一連の振動パターンが格納され
ている。たとえば、常足であれば馬の４節の動きを一連
の振動パターンとし、この振動パターンを一定時間間隔
で区切るとともに、各区切りごとに上記６つ組を設定す
ることになる。

【００３１】

【表１】

【００３２】ところで、一連の振動パターンにおける最
初の６つ組と最後の６つ組とは同内容に設定してある。
また、互いに異なる振動パターンにおいても、最初の６
つ組と最後の６つ組とは同内容に設定してある。このこ
とによって、振動パターンを途中で切り換える場合で
も、一連の振動パターンの終了時点で次の一連の振動パ
ターンに移行させれば、違和感なく異なる振動パターン
に移行させることができるのである。振動パターンの選
択は、施療パターン設定部４６において行なう。施療パ
ターン設定部４６は、振動パターンの順序と繰り返しの
時間（回数でもよい）とを設定するものであり、キーボ
ードやマウスのような入力装置から入力したデータを用
いて表２のようなタイムテーブルとして記憶する。入力
装置はデータ入力部４６と共用することも可能である。

【００３３】

【表２】

【００３４】いま、施療パターン設定部４６が、振動パ
ターンとしてＡ，Ｂ，Ｃの３種類を選択し、Ａ，Ｂ，Ｃ
の順でそれぞれ継続時間を２分、５分、３分に設定して
いるものとする。この場合、乗り物１を駆動する施療パ
ターンは図４のようになる。このように、基本的な振動
パターンの順序や継続時間を様々に組み合わせることに
よって、いろいろな施療パターンを設定することができ
る。その結果、施療パターンが単調になって被訓練者が
飽きたり、被訓練者が施療パターンを学習し慣れによっ
て訓練の効果が低減したりするのを防止することができ
る。慣れによる訓練効果の低減というのは、被訓練者が
惰性で訓練を続けることによって、意欲が減退したり身
体の応答に緊張感がなくなるという意味である。施療パ
ターンが単調になるのを防止するために、タイムテーブ
ルにおける振動パターンの選択、振動パターンの順序、
継続時間の少なくとも一つの要素を不規則に変化させる
ように、乱数を発生させその乱数に基づいてこれらの要
素を決定してもよい。

【００３５】乱数によって施療パターンを設定するに
は、次のような手順で処理すればよい。すなわち、施療
パターン設定部４６では乱数を発生させるとともに、デ
ータ記憶部４４に格納された振動パターンの個数分の除
数で乱数を除算する。たとえば、５種類の振動パターン
がデータ記憶部４４に格納されているとすれば、５を除
数とし乱数を被除数として除算し、その剰余を各振動パ
ターンに対応付けるのである。さらに具体的に説明すれ
ば、振動パターンがＡ〜Ｅの５種類であるとすれば、剰
余が０のときに振動パターンＡを選択し、剰余が１のと
きには振動パターンＢを選択するというようにして、適
宜個数の乱数列に振動パターンを対応付けることができ
るのである。なお、乱数を０〜４の範囲で発生させるよ
うにすれば除算は不要である。また、振動パターンだけ
ではなく、継続時間についても同様にすればよく、たと
えば２分、４分、６分、８分、１０分の５種類の継続時
間をあらかじめ用意しておき、除数を５として乱数を除
算し、剰余が０なら２分、１なら４分というように、乱
数列に合わせて継続時間を設定することができる。この
ように、適宜個数の乱数列を生成すれば、施療パターン
を容易に設定することができる。乱数列は施療パターン
設定部４６において発生させるのではなく、乱数表を用
いて人が入力してもよい。

【００３６】施療パターンにはラベルを付けて、ラベル
による施療パターンの選択を可能にしてある。ラベルと
しては、被訓練者の名前や被訓練者ごとに作成したカル
テの番号などを用いる。このように施療パターンにラベ
ル付けをしておけば、２度目からはラベルの指定のみで
被訓練者にてきした施療パターンを選択することがで
き、被訓練者に適していない誤った施療パターンを設定
する可能性が低減する。

【００３７】上述のようにして施療パターンが設定され
ると、パラレルメカニズム２を制御して乗り物１を駆動
することが可能であるが、乗り物１の駆動を開始したと
きや駆動を停止したときに、その変化が急であると被訓
練者がその変化に対応することができず、乗り物１から
ずれたり落ちたりすることも考えられる。そこで、施療
パターンの開始部分と終了部分とでは、徐々に加減速す
るように制御するのが望ましい。このような動作を実現
するために、施療パターンには１以下の係数を乗じるよ
うにし、施療パターンの開始部分と終了部分とでは時間
経過に伴って係数を変化させる。いま、施療パターンが
図５（ａ）に示す形であるとすれば、図５（ｂ）のよう
に最初の１個の振動パターンに０から１に向かって徐々
に増加する係数を乗じ、最後の１個の振動パターンに１
から０に向かって徐々に減少する係数を乗じるのであ
る。施療パターンの他の部分では係数は１になる。施療
パターンにこのような加工を施すことによって、図５
（ｃ）のように開始部分と終了部分の動きが時間経過に
伴って増減するような施療パターンを得ることができ
る。つまり、乗り物１の急激な加減速を防止することが
でき、安全に訓練することができる。なお、施療パター
ンの開始部分と終了部分との係数は、図５（ｂ）に実線
で示すように時間経過に伴って直線的に変化させたり、
一点鎖線で示すように時間経過に伴って適宜の曲線に沿
って変化させたりすればよい。

【００３８】上述した動作は基本的な施療パターンの設
定であるが、上述したように、乗り物１の位置を制御す
るに際して、施療パターンはディスプレイ装置３に表示
される画像に対応付けて演算部４０で補正される。つま
り、媒体４１にはディスプレイ装置３に画像を表示する
ための映像情報に対応付けて進路情報が格納されてお
り、演算部４０では進路情報（Ｙ軸回りとＺ軸回りの角
度）を施療パターン（制御情報）のＹ軸回りとＺ軸回り
との各角度にそれぞれ加算することにより、制御情報を
補正するのである。

【００３９】さらに具体的に説明すると、媒体４１に格
納された進路情報は、ディスプレイ装置３に表示される
画像内での進行方向についてＹ軸回りの角度φ_YiとＺ軸
回りの角度φ_Ziとからなり、これらを施療パターンに加
算することによって乗り物１のＸ軸回りおよびＺ軸回り
の角度Θ_Yi，Θ_Ziを決定することができる。すなわち、
制御情報のうちピッチとヨーとがそれぞれθ_Yi，θ_Ziで
あるとすると、以下のような補正がなされる。 Θ_Yi＝θ_Yi＋φ_Yi Θ_Zi＝θ_Zi＋φ_Zi したがって、制御情報が表１のように設定されていると
すると、演算部４０で補正された乗り物１の位置は表３
のように表されることになる。

【００４０】

【表３】

【００４１】さらに、演算部４０では表３の各時刻のデ
ータに逆運動学計算を施すことによってパラレルメカニ
ズム２の各脚２３の長さＬ_ijに変換するのであって、表
４のように、一定時間間隔での６本の脚（表４では脚１
〜６で表してある）２３の長さＬ_ijが求められる。

【００４２】

【表４】

【００４３】したがって、図６に示すように、パラレル
メカニズム２の各脚２３の長さＬ_ijを図６のように時間
とともに変化させる経路追従制御が可能になる。なお、
図６では脚２３の長さＬ_ijについて初期長を基準長さと
して表してある。以上説明したように、乗り物１の基本
的な振動パターンをデータ記憶部４６に複数種類格納し
ておき、これらの振動パターンを適宜に組み合わせた施
療パターンを生成するとともに、ディスプレイ装置３に
表示される画像の映像情報とともに媒体４１に格納され
ている進路情報を用いて施療パターンを補正するから、
ディスプレイ装置３に表示される画像の変化に合致する
ように乗り物１を駆動する（つまり、上り下りや左右の
曲がりを模擬する）ことが可能になるのである。

【００４４】また、施療パターンは複数の振動パターン
を各種に組み合わせて生成されるから、比較的少数の振
動パターンを用いながらも複雑な施療パターンを生成す
ることができ、単調な施療パターンの繰り返しによる被
訓練者の慣れを防止することが可能である。しかも、施
療パターンは基本的な振動パターンの組み合わせである
から経済的に生成することができる。

【００４５】（実施形態２）実施形態１では、データ記
憶部４４に格納する制御情報（振動パターン）を一定時
間間隔の位置Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i・角度θ_Xi，θ_Yi，θ_Zi
のデータからなる６つ組としていたが、本実施形態は表
５に示すように、速度Ｖ_Xi，Ｖ_Yi，Ｖ_Zi・角速度ω_Xi，
ω_Yi，ω_Ziの６つ組としてある。

【００４６】

【表５】

【００４７】パラレルメカニズム２を駆動するには、位
置Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i・角度θ_Xi，θ _Yi，θ_Ziのデータを
用いる必要があるから、演算部４０では、速度Ｖ_Xi，Ｖ
_Yi，Ｖ_Zi・角速度ω_Xi，ω_Yi，ω_Ziのデータに数１を適
用して位置Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i・角度θ_Xi，θ_Yi，θ_Ziの
データ形で変換するのである。このように、速度Ｖ_Xi，
Ｖ_Yi，Ｖ_Zi・角速度ω_Xi，ω_Yi，ω_Ziのデータを用いる
と、速度変化つまり加速度感の設定が容易になる。他の
構成および動作は実施形態１と同様である。

【００４８】

【数１】

【００４９】（実施形態３）本実施形態は、表６に示す
ように、施療パターンとして振動パターンの順序と継続
時間とのほかに、速度の情報も設定してある。表６では
各振動パターンごとに速度を設定してあるが、同じ振動
パターンで速度を別に設定してもよい。表６に示した施
療パターンは図７（ａ）のようになる。

【００５０】

【表６】

【００５１】施療パターンの速度情報は、演算部４０に
おいてパラレルメカニズム２に与えるデータの時間間隔
の制御に用いられる。つまり、実施形態１では一定時間
間隔でパラレルメカニズム２を制御しているが、本実施
形態では速度情報に応じて時間間隔を変化させるのであ
る。また、この速度情報は映像制御部４５に与えられる
ことによって、ディスプレイ装置３の画面表示の送り速
度を制御する。つまり、速度が速くなれば適宜にコマを
飛ばし、速度が遅くなれば同じコマを必要回数だけ繰り
返して表示するのである。このような制御によって、デ
ィスプレイ装置３の画面表示の送り速度が図７（ｂ）の
ように変化することになる。他の構成および動作は実施
形態１と同様である。

【００５２】（実施形態４）本実施形態は、図８に示す
ように、被訓練者の訓練状態を検出するための訓練状態
検出手段としてセンサ５１およびセンサ信号判定部５２
を付加したものである。センサ５１としては、被訓練者
の生理情報を検出する脈拍検出装置や血圧検出装置、あ
るいは被訓練者の動きを検出する加速度センサ５３など
を用いることができる。

【００５３】脈拍検出装置や血圧検出装置は訓練中の生
理情報を検出する必要があるから、脈拍検出装置として
は、被訓練者の耳たぶに光電センサを取り付けて血流の
変化を検出するものや、被訓練者の胸部にベルト状の電
極を取り付けて心電を検出するものを用いる。血圧検出
装置は、指や手首に取り付ける形式のものを用いるのが
望ましい。なお、これらの生理情報は目安として検出す
ればよいから、たとえば１分毎などに生理情報を検出す
ることができるものでよい。

【００５４】一方、加速度センサ５３は、図９に示すよ
うに、帽子状の装着具５４を備え、装着具５４に対して
前後方向と左右方向との加速度を検出することができる
ものを用いる。このような加速度センサ５３を訓練中の
被訓練者に被せることによって、被訓練者の頭部の動き
を検出することが可能になる。つまり、加速度センサ５
３により検出される加速度が大きいということは、被訓
練者が乗り物１の動きに追随して身体を動かすことがで
きないと判断することができる。

【００５５】しかして、センサ５１により検出される脈
拍、血圧、加速度のいずれも所定値より大きくなれば、
被訓練者の生理機能や運動機能が訓練に追随できないこ
とを意味するから、図１０に示すように、センサ５１の
種類に応じて被訓練者ごとの閾値ＴＨを設定しておき、
センサ５１の出力が閾値ＴＨを越えると乗り物１の動き
を減速し、その後は閾値ＴＨを下回ると加速し、閾値Ｔ
Ｈを上回ると減速するという動作を繰り返すことによっ
て、閾値ＴＨ付近に保つようにする。このような被訓練
者の状態の管理によって被訓練者が無理をすることな
く、また逆に軽過ぎる負荷になることもなく訓練を継続
することができるのであって、安全かつ効果的な訓練が
可能になる。また、あらかじめ設定した施療時間が経過
すれば、乗り物１の動きを停止させればよい。さらに、
乗り物１の動きを加減速するだけではなく、乗り物１の
傾き角度も増減させることによって乗り物１の振幅を増
減させれば一層安全に訓練することができる。

【００５６】乗り物１の動きの加減速には、図１０
（ｂ）に示すように、演算部４０から出力される一定時
間間隔のデータにおける時間間隔ΔＴを増減させればよ
く、乗り物１の傾き角度を増減させるには、演算部４０
から出力される角度に１以下の係数を乗じるとともに時
間経過に伴ってこの係数を増減させればよい。上記動作
をまとめると、図１１のようになる。すなわち、制御装
置４は、センサ５１の出力に対する閾値ＴＨを設定した
後に（Ｓ１）、乗り物１の駆動を開始させる（Ｓ２）。
次に、センサ５１の出力をセンサ信号判定部５２に取り
込み、センサ５１の出力値が閾値ＴＨを上回ったか否か
を判定する（Ｓ４）。閾値ＴＨを一旦越えると、乗り物
１の動きを減速するとともに、傾き角度を減少させるよ
うに制御し（Ｓ５）、センサ５１の出力をセンサ信号判
定部５２に再び取り込み、センサ５１の出力値が閾値Ｔ
Ｈを下回ったか否かを判定する（Ｓ７）。ステップＳ７
において依然としてセンサ５１の出力値が閾値ＴＨを上
回っているときには、乗り物１の動きを減速し、傾き角
度を減少させる制御を続ける。閾値ＴＨを下回った場合
には、乗り物１の動きを加速するとともに、傾き角度を
増大させるように制御する（Ｓ８）。その後、センサ５
１の出力をセンサ信号判定部５２に取り込み、センサ５
１の出力値が閾値ＴＨを上回ったか否かを判定する（Ｓ
１０）。ステップＳ１０において依然としてセンサ５１
の出力値が閾値ＴＨを下回っているときには、乗り物１
の動きを加速し、傾き角度を増加させる制御を続ける。
閾値ＴＨを越えた場合には、ステップＳ５に戻り、乗り
物１の動きを減速するとともに、傾き角度を減少させ
る。このようにステップＳ５〜Ｓ１０の処理を、所定の
施療時間が終了するまで（Ｓ３，Ｓ６，Ｓ９）繰り返し
て、センサ５１の出力値が閾値ＴＨ付近に保たれるよう
に制御する。施療時間が終了すれば乗り物１を停止させ
る。なお、別に上限の閾値を設定し、上限の閾値を越え
た場合にはただちに乗り物１を停止方向に制御するよう
にしてもよい。他の構成および動作は実施形態１と同様
である。

【００５７】（実施形態５）上述の各実施形態では、乗
り物１の動きやディスプレイ装置３の表示に関する情報
があらかじめ与えられており、被訓練者が訓練中に操作
することはできないものであった。本実施形態では、乗
り物１の動きおよびディスプレイ装置３の表示の速度が
被訓練者により可変である例を示す。つまり、図１２に
示すように、演算部４０に対して外部指令入力部４９か
ら速度の指示を与えるようにしてある。外部指令入力部
４９は、図１３に示すように、乗り物１に付加した加速
指示手段としてのアクセル１２および減速指示手段とし
てのブレーキ１３よりなる。

【００５８】アクセル１２は、図１４に示すように、乗
り物の胴の下部の両側面に取り付けられており、アクセ
ル１２に作用する圧力を検出するように構成されてい
る。つまり、アクセル１２は、図１５に示すように、ゴ
ムのような弾性体よりなる受圧板１２ａに、光ファイバ
１２ｂを蛇行させて形成した圧力センサ１２ｃを重ね合
わせたものであり、圧力センサ１２ｃに圧力が作用する
と光ファイバ１２ｂが変形するようにしてある。光ファ
イバ１２ｂの一端には発光素子が設けられ他端には受光
素子が設けられている。しかして、圧力センサ１２ｃに
圧力が作用すると光ファイバ１２ｂの変形によって受光
量が減少するから、受光素子での受光光量に基づいてア
クセル１２に作用する圧力を検出することができる。こ
こで、外部指令入力部４９は、アクセル１２に作用する
圧力が所定値以上で所定時間以上継続したときに速度の
増加が指示されたと認識する。

【００５９】一方、ブレーキ１３は、図１６に示すよう
に、馬銜環１３ａを介して手綱１３ｂを取り付けている
馬銜バー１３ｃと、馬銜バー１３ｃの各端部との距離を
検出する距離センサ１３ｄとにより構成されている。距
離センサ１３ｄは、光ビームを投光し受光スポットの像
の位置に基づいて三角測量を行なう光学式のもの、高周
波電磁界を形成し金属の接近によるインピーダンス（渦
電流）の変化を検出する高周波電磁界式のもの、あるい
は周囲の静電容量の変化を検出する静電容量式のものの
うちいずれを用いてもよいが、ここでは乗り物１が振動
するから、振動による誤差が生じにくくかつ比較的入手
しやすい高周波電磁界式のものを用いるのが望ましい。
また、馬銜バー１３ｃには金属板よりなるターゲット１
３ｅを取り付けておき、周囲環境の変化による誤差が生
じにくいようにしてある。また、馬銜バー１３ｃは中央
部が乗り物１に固定され、かつ固定部位の両側に弾性を
有したばね部１３ｆを有しているのであって、ターゲッ
ト１３ｅはばね部１３ｆよりも端部側に固着される。外
部指令入力部４９は、手綱１３ｂを引いて馬銜バー１３
ｃの両端部が同時に距離センサ１３ｄに近づけられ、そ
の距離がともに所定値以下になったときに速度の減少が
指示されたと認識する。

【００６０】速度の増加ないし減少が指示されると、演
算部４０ではパラレルメカニズム２を制御する時間間隔
ΔＴを変化させ、またディスプレイ装置３に表示する画
像の送り速度を調節する。これらの速度の制御は実施形
態４と同様である。つまり、図１７に示すように、アク
セル１２により速度増が指示されると（同図（ａ））時
間間隔ΔＴを短くし（同図（ｃ）（ｄ））、ブレーキ１
３により速度減が指示されると（同図（ｂ））時間間隔
ΔＴを長くする（同図（ｃ）（ｄ））。他の構成および
動作は実施形態１と同様である。

【００６１】

【発明の効果】請求項１の発明は、被訓練者が跨がる形
で乗る鞍形の座席を有する乗り物と、乗り物を前後方
向、左右方向、上下方向に移動可能とするとともに前後
軸、左右軸、上下軸の回りに回動可能とする駆動手段
と、被訓練者が視認可能であって上記乗り物に搭乗して
いる環境に疑似した風景の画像を表示する表示器とを備
える運動機能賦活装置を制御するに際して、駆動手段に
よる乗り物の位置および傾きの施療パターンと表示器に
表示される画像とを連動させて不規則的に変化させるの
であり、乗り物の位置および傾きと表示器に表示される
画像とを連動させているから、表示器の表示内容によっ
て被訓練者が乗り物の動きに追随しやすくなり、乗り物
の動きが不意に変化して被訓練者が乗り物から落下する
危険が少なくなるという利点がある。また、表示器には
乗り物に搭乗している環境に疑似した風景の画像を表示
し、この風景と乗り物の動きとが連動するから、あたか
も屋外で乗り物に乗っているかのような臨場感をもって
訓練を続けることができ、しかも馴れを防ぐとともに動
きの変化を大きく感じさせるようにし、被訓練者に腰を
使ってバランスをとらせるようにすることができるとい
う利点がある。加えて、臨場感を与えることによって、
訓練に動機付けをして訓練を飽きさせることなく継続さ
せるのが容易になるという利点がある。さらに、表示器
に表示する風景の内容によっては、リラックス感や開放
感のような精神的な賦活効果も期待することができると
いう効果もある。

【００６２】請求項２の発明のように、各方向の移動と
各軸回りの回動とを複合した一連の振動パターンを形成
し、前記施療パターンは複数種類の振動パターンを時系
列的に配列して構成されるものでは、施療パターンを基
本的な振動パターンの組み合わせで構成することができ
るから、複数種類の振動パターンを用意しておくことに
よって、非常に多くの施療パターンを作成することがで
きるという利点がある。つまり、被訓練者の能力、適
性、訓練目的などに応じて各種の施療パターンを作成す
る際に、複数の振動パターンの順序や継続時間を設定す
る作業を行なうだけであるから、多大な作業時間を必要
とせずに施療パターンを作成することができるという利
点がある。

【００６３】請求項３の発明のように、駆動手段の動作
を開始した直後の施療パターンの振幅を時間経過に伴っ
て増大させ、駆動手段の動作を停止させる直前の施療パ
ターンの振幅を時間経過に伴って減少させるものでは、
乗り物の動作開始時と動作停止時とにおいて、乗り物の
動きが急に変化することがなく、乗り物の動きの変化が
緩やかになるから、被訓練者が乗り物から落下する危険
が少なくなるという利点がある。

【００６４】請求項４の発明のように、施療パターンを
構成する各振動パターンは始点と終点とにおける乗り物
の位置および傾きが一致するように設定されているもの
では、施療パターンを構成するにあたって振動パターン
を時系列的に配列する際に、振動パターン同士のつなぎ
目が不連続にならず、駆動手段を滑らかに動作させるこ
とができるという利点がある。

【００６５】請求項５の発明のように、複数の施療パタ
ーンに被訓練者ごとのラベルを付与するものでは、被訓
練者に応じたラベルを施療パターンに付与することで、
被訓練者に応じた施療パターンをラベルで指定すること
ができ、被訓練者に適した施療パターンでの訓練が容易
になるという利点がある。請求項６の発明のように、身
体の動きや血圧や脈拍のように訓練中に変化する被訓練
者の生理情報を検出するとともに、前記生理情報に基づ
いて被訓練者の運動強度が過度にならないように施療パ
ターンを調節するものでは、被訓練者の生理情報により
施療パターンを調節するから、被訓練者の能力や適性に
応じて訓練強度を安定的に設定することができ、安全な
訓練が可能になるという利点を有するのである。

【００６６】請求項７の発明のように、施療パターンが
表示器に表示する画像の送り速度を含み、施療パターン
に応じて画像の送り速度を変化させるものでは、施療パ
ターンに基づいて駆動される乗り物の動きが遅ければ画
面の送り速度も遅くするというような制御が可能にな
り、乗り物の動きと画面との連動によって現実感に一層
近づくという利点がある。

【００６７】請求項８の発明のように、表示器の画像が
乗り物の進路を模擬する画像であって、進路の起伏およ
び曲がりに関する進路情報が画像情報に含まれ、進路情
報に基づいて施療パターンに含まれる乗り物の左右軸お
よび上下軸の回りの回動量が調節されるものでは、画像
に表示された進路に応じて乗り物の動きに変化が生じる
から、視覚による情報と体感とがより近いものになり、
現実感に一層近づけることができるという利点がある。

【００６８】請求項９の発明のように、振動パターン
が、各軸方向の移動量と各軸回りの回動量とを組にした
データの時系列よりなるものでは、振動パターンを有限
個のデータ列で表すから、比較的小さい記憶容量であっ
てもデータ列を格納することができるという利点があ
る。請求項１０の発明のように、振動パターンが、各軸
方向の速度と各軸回りの角速度とを組にしたデータの時
系列よりなるものでは、振動パターンを有限個のデータ
列で表すから、記憶容量の比較的小さい記憶手段を用い
てデータ列を格納することが可能になるという利点があ
る。しかも、速度および角速度を組にしたデータ列であ
るから、時間間隔を適宜に設定すれば加速度や各加速度
を示すことになり、被訓練者に与える負荷の大きさを管
理しやすくなるという利点もある。

【００６９】請求項１１の発明のように、乗り物が速度
の増加を指示する加速指示手段と速度の減少を指示する
減速指示手段とを備え、加速指示手段により速度の増加
が指示されると前記データを駆動手段に与える時間間隔
を相対的に短く設定し、減速指示手段により速度の減少
が指示されると前記データを駆動手段に与える時間間隔
を相対的に長く設定するものでは、被訓練者が乗り物の
動きの加速や減速を指示することができるから、単に与
えられた刺激を受けるだけではなく、被訓練者の意思を
反映した動きが可能になり、訓練に一層興味が湧き、比
較的長い期間に亘る訓練も継続させることが可能になる
という利点がある。

【００７０】請求項１２の発明は、被訓練者が跨がる形
で乗る鞍形の座席を有する乗り物と、乗り物を前後方
向、左右方向、上下方向に移動可能とするとともに前後
軸、左右軸、上下軸の回りに回動可能とする駆動手段
と、被訓練者が視認可能であって上記乗り物に搭乗して
いる環境に疑似した風景の画像を表示する表示器と、駆
動手段による乗り物の位置および傾きの施療パターンと
表示器に表示される画像とを連動させて不規則的に変化
させる制御手段とを備えるものであり、乗り物の位置お
よび傾きと表示器に表示される画像とを連動させている
から、表示器の表示内容によって被訓練者が乗り物の動
きに追随しやすくなり、乗り物の動きが不意に変化して
被訓練者が乗り物から落下する危険が少なくなるという
利点がある。また、表示器には乗り物に搭乗している環
境に疑似した風景の画像を表示し、この風景と乗り物の
動きとが連動するから、あたかも屋外で乗り物に乗って
いるかのような臨場感をもって訓練を続けることがで
き、しかも馴れを防ぐとともに動きの変化を大きく感じ
させるようにし、被訓練者に腰を使ってバランスをとら
せることができるという利点がある。加えて、臨場感を
与えることによって、訓練に動機付けをして訓練を飽き
させることなく継続させるのが容易になるという利点が
ある。さらに、表示器に表示する風景の内容によって
は、リラックス感や開放感のような精神的な賦活効果も
期待することができるという利点がある。

【００７１】請求項１３の発明のように、前記駆動手段
が、定位置に固定される固定台と、一端部がユニバーサ
ルジョイントを介して固定台に対して結合され他端部が
ユニバーサルジョイントを介して前記乗り物に結合され
た６本の脚と、前記各脚をそれぞれ伸縮させるアクチュ
エータとからなるパラレルメカニズムよりなるもので
は、乗り物を任意の位置に移動させるともに乗り物に任
意の傾きを与えることができるという利点がある。つま
り、各軸方向への移動や各軸回りの回転を行なうだけで
はなく、乗り物の振幅を自由に変化させることができる
のであって、単なる往復運動の組み合わせではない変化
に富んだ動きが可能になるという利点がある。

【００７２】請求項１４の発明のように、前記制御手段
が、各軸方向の速度と各軸回りの角速度とを組にしたデ
ータの一定時間間隔の時系列よりなる施療パターンを設
定する施療パターン設定部と、施療パターンの開始時刻
から現在時刻までの各速度ないし各角速度の総和を現在
時刻における各軸方向の位置および各軸回りの角度とし
て求める演算部とを備えるものでは、振動パターンを有
限個のデータ列で表すから、記憶容量の比較的小さい記
憶手段を用いてデータ列を格納することが可能になると
いう利点がある。しかも、速度および角速度を組にした
データ列であるから、時間間隔を適宜に設定すれば加速
度や各加速度を示すことになり、被訓練者に与える負荷
の大きさを管理しやすくなるという利点がある。

【００７３】請求項１５の発明のように、前記制御手段
が、施療パターンを構成する一定時間間隔のデータ列を
入力するデータ入力部と、データ入力部より入力された
データ列を記憶するデータ記憶部と、データ記憶部から
読み出したデータ列を前記一定時間間隔の前記各脚の長
さに変換する演算部と、演算部により求めた各脚の長さ
に応じて前記アクチュエータの動作量を決定するアクチ
ュエータ制御部とを備えるものでは、乗り物の各軸方向
の位置と各軸回りの角度あるいは各軸方向の速度と各軸
回りの角速度を組にしたデータ列をデータ入力部から入
力しデータ記憶部に格納することによって、演算部およ
びアクチュエータ制御部がアクチュエータの動作量を決
定するから、パラレルメカニズムを用いながらも各脚の
長さや各アクチュエータの動作量を考慮することなくデ
ータ列を比較的容易に作成することができるという利点
がある。

【００７４】請求項１６の発明のように、身体の動きや
血圧や脈拍のように訓練中に変化する被訓練者の生理情
報を検出するセンサと、センサの出力に基づいて被訓練
者の運動強度が過度にならない範囲か否かを判定するセ
ンサ信号判定部とを設け、前記演算部はセンサ信号判定
部の判定結果に基づいて施療パターンを調節するもので
は、被訓練者の生理情報により施療パターンを調節する
から、被訓練者の能力や適性に応じて訓練強度を安定的
に設定することができ、安全な訓練が可能になるという
利点がある。

【００７５】請求項１７の発明のように、前記センサが
被訓練者が頭部に装着する装着具を備えた加速度センサ
であって、頭部の前後方向と左右方向との加速度を検出
し、演算部は加速度が閾値を越えると乗り物の動きを減
速するように施療パターンを調節するものでは、被訓練
者の頭部の動きによって被訓練者がバランスをとれない
状態であると判断すれば乗り物の動きを減速するから、
被訓練者がバランスをとることのできる範囲で訓練する
ことができ、被訓練者が乗り物から落下する危険を低減
することができるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１を示す斜視図である。

【図２】同上に用いるパラレルメカニズムの斜視図であ
る。

【図３】同上のブロック図である。

【図４】同上の施療パターンの一例を示す動作説明図で
ある。

【図５】同上の動作説明図である。

【図６】同上の動作説明図である。

【図７】本発明の実施形態３を示す動作説明図である。

【図８】本発明の実施形態４を示すブロック図である。

【図９】同上に用いる加速度センサを示す斜視図であ
る。

【図１０】同上の動作説明図である。

【図１１】同上の動作説明図である。

【図１２】本発明の実施形態５を示すブロック図であ
る。

【図１３】同上に用いる乗り物の側面図である。

【図１４】同上に用いる乗り物の正面図である。

【図１５】同上に用いるアクセルを示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図である。

【図１６】同上に用いるブレーキの概略構成図である。

【図１７】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１乗り物２パラレルメカニズム３ディスプレイ装置４制御装置１１座席１２アクセル１３ブレーキ２１固定台２２可動台２３脚２３ｃアクチュエータ２４ｂユニバーサルジョイント４０演算部４３データ入力部４４データ記憶部４７アクチュエータ制御部５１センサ５２センサ信号判定部５３加速度センサ５４装着具

【手続補正書】

【提出日】平成９年２月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３９】さらに具体的に説明すると、媒体４１に格
納された進路情報は、ディスプレイ装置３に表示される
画像内での進行方向についてＹ軸回りの角度φ_YiとＺ軸
回りの角度φ_Ziとからなり、これらを施療パターンに加
算することによって乗り物１のＹ軸回りおよびＺ軸回り
の角度Θ_Yi，Θ_Ziを決定することができる。すなわち、
制御情報のうちピッチとヨーとがそれぞれθ_Yi，θ_Ziで
あるとすると、以下のような補正がなされる。 Θ_Yi＝θ_Yi＋φ_Yi Θ_Zi＝θ_Zi＋φ_Zi したがって、制御情報が表１のように設定されていると
すると、演算部４０で補正された乗り物１の位置は表３
のように表されることになる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１０】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浦野洋二大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者四宮葉一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者関根修大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被訓練者が跨がる形で乗る鞍形の座席を
有する乗り物と、乗り物を前後方向、左右方向、上下方
向に移動可能とするとともに前後軸、左右軸、上下軸の
回りに回動可能とする駆動手段と、被訓練者が視認可能
であって上記乗り物に搭乗している環境に疑似した風景
の画像を表示する表示器とを備える運動機能賦活装置を
制御するに際して、駆動手段による乗り物の位置および
傾きの施療パターンと表示器に表示される画像とを連動
させて不規則的に変化させることを特徴とする運動機能
賦活方法。
【請求項２】各方向の移動と各軸回りの回動とを複合
した一連の振動パターンを形成し、前記施療パターンは
複数種類の振動パターンを時系列的に配列して構成され
ることを特徴とする請求項１記載の運動機能賦活方法。
【請求項３】駆動手段の動作を開始した直後の施療パ
ターンの振幅を時間経過に伴って増大させ、駆動手段の
動作を停止させる直前の施療パターンの振幅を時間経過
に伴って減少させることを特徴とする請求項２記載の運
動機能賦活方法。
【請求項４】施療パターンを構成する各振動パターン
は始点と終点とにおける乗り物の位置および傾きが一致
するように設定されていることを特徴とする請求項２記
載の運動機能賦活方法。
【請求項５】複数の施療パターンに被訓練者ごとのラ
ベルを付与することを特徴とする請求項１記載の運動機
能賦活方法。
【請求項６】身体の動きや血圧や脈拍のように訓練中
に変化する被訓練者の生理情報を検出するとともに、前
記生理情報に基づいて被訓練者の運動強度が過度になら
ないように施療パターンを調節することを特徴とする請
求項１記載の運動機能賦活方法。
【請求項７】施療パターンは表示器に表示する画像の
送り速度を含み、施療パターンに応じて画像の送り速度
を変化させることを特徴とする請求項１記載の運動機能
賦活方法。
【請求項８】表示器の画像は乗り物の進路を模擬する
画像であって、進路の起伏および曲がりに関する進路情
報が画像情報に含まれ、進路情報に基づいて施療パター
ンに含まれる乗り物の左右軸および上下軸の回りの回動
量が調節されることを特徴とする請求項１記載の運動機
能賦活方法。
【請求項９】振動パターンは、各軸方向の移動量と各
軸回りの回動量とを組にしたデータの時系列よりなるこ
とを特徴とする請求項２記載の運動機能賦活方法。
【請求項１０】振動パターンは、各軸方向の速度と各
軸回りの角速度とを組にしたデータの時系列よりなるこ
とを特徴とする請求項２記載の運動機能賦活方法。
【請求項１１】乗り物は速度の増加を指示する加速指
示手段と速度の減少を指示する減速指示手段とを備え、
加速指示手段により速度の増加が指示されると前記デー
タを駆動手段に与える時間間隔を相対的に短く設定し、
減速指示手段により速度の減少が指示されると前記デー
タを駆動手段に与える時間間隔を相対的に長く設定する
ことを特徴とする請求項９または請求項１０記載の運動
機能賦活方法。
【請求項１２】被訓練者が跨がる形で乗る鞍形の座席
を有する乗り物と、乗り物を前後方向、左右方向、上下
方向に移動可能とするとともに前後軸、左右軸、上下軸
の回りに回動可能とする駆動手段と、被訓練者が視認可
能であって上記乗り物に搭乗している環境に疑似した風
景の画像を表示する表示器と、駆動手段による乗り物の
位置および傾きの施療パターンと表示器に表示される画
像とを連動させて不規則的に変化させる制御手段とを備
えることを特徴とする運動機能賦活装置。
【請求項１３】前記駆動手段は、定位置に固定される
固定台と、一端部がユニバーサルジョイントを介して固
定台に対して結合され他端部がユニバーサルジョイント
を介して前記乗り物に結合された６本の脚と、前記各脚
をそれぞれ伸縮させるアクチュエータとからなるパラレ
ルメカニズムであることを特徴とする請求項１２記載の
運動機能賦活装置。
【請求項１４】前記制御手段は、各軸方向の速度と各
軸回りの角速度とを組にしたデータの一定時間間隔の時
系列よりなる施療パターンを設定する施療パターン設定
部と、施療パターンの開始時刻から現在時刻までの各速
度ないし各角速度の総和を現在時刻における各軸方向の
位置および各軸回りの角度として求める演算部とを備え
ることを特徴とする請求項１２記載の運動機能賦活装
置。
【請求項１５】前記制御手段は、施療パターンを構成
する一定時間間隔のデータ列を入力するデータ入力部
と、データ入力部より入力されたデータ列を記憶するデ
ータ記憶部と、データ記憶部から読み出したデータ列を
前記一定時間間隔の前記各脚の長さに変換する演算部
と、演算部により求めた各脚の長さに応じて前記アクチ
ュエータの動作量を決定するアクチュエータ制御部とを
備えることを特徴とする請求項１３記載の運動機能賦活
装置。
【請求項１６】身体の動きや血圧や脈拍のように訓練
中に変化する被訓練者の生理情報を検出するセンサと、
センサの出力に基づいて被訓練者の運動強度が過度にな
らない範囲か否かを判定するセンサ信号判定部とを設
け、前記演算部はセンサ信号判定部の判定結果に基づい
て施療パターンを調節することを特徴とする請求項１５
記載の運動機能賦活装置。
【請求項１７】前記センサは被訓練者が頭部に装着す
る装着具を備えた加速度センサであって、頭部の前後方
向と左右方向との加速度を検出し、演算部は加速度が閾
値を越えると乗り物の動きを減速するように施療パター
ンを調節することを特徴とする請求項１６記載の運動機
能賦活装置。