特開 2022-175863 運動訓練システム及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175863

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】運動訓練システム及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61H 1/02 20060101AFI20221117BHJP

【ＦＩ】

A61H1/02 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021082615

(22)【出願日】2021-05-14

(71)【出願人】

【識別番号】000208743

【氏名又は名称】キヤノンファインテックニスカ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003133

【氏名又は名称】弁理士法人近島国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大森 達也

(72)【発明者】

【氏名】日原 康太

【テーマコード（参考）】

4C046

【Ｆターム（参考）】

4C046AA04

4C046AA42

4C046AA45

4C046AA47

4C046BB04

4C046DD02

4C046DD08

4C046DD12

4C046DD14

4C046DD16

4C046DD33

4C046EE06

4C046EE32

4C046FF22

4C046FF27

(57)【要約】      （修正有）

【課題】使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行うシステム及びプログラムを提供する。
【解決手段】運動訓練システムは、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂとをデータの送受信可能に接続したシステムである。第１運動訓練装置１Ａは、操作者が操作する第１操作部３Ａを有し、第１操作部３Ａは、ＸＹ平面の第１の可動領域α１で移動可能である。第２運動訓練装置１Ｂは、操作者が操作する第２操作部３Ｂを有し、第２操作部３Ｂは、ＸＹ平面の前記第１の可動領域α１よりも狭い第２の可動領域α２で移動可能である。第１運動訓練装置１ＡのＰＣは、第１操作部３ＡのＸＹ平面での可動領域を第２の可動領域α２に制限可能である。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＸＹ平面の第１の可動領域で移動可能な第１操作部と、
第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、
前記第１操作部を操作する操作者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、
前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、
ＸＹ平面の前記第１の可動領域よりも狭い第２の可動領域で移動可能な第２操作部と、
第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、
前記第２操作部を操作する操作者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、
前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有し、
前記第１制御部は、前記第１操作部の前記ＸＹ平面での可動領域を前記第２の可動領域に制限可能であり、
前記第１操作部と前記第２操作部とを前記第２の可動領域内で前記第１力センサ及び／又は前記第２力センサの入力値に基づいて移動させる、
ことを特徴とする運動訓練システム。

【請求項2】

前記ＸＹ平面における前記第２操作部の位置を検出する位置検出手段をさらに備え、
前記第１制御部は、前記第２操作部を前記第２の可動領域の端部まで移動させた際の前記位置検出手段により検出された前記第２操作部の位置に基づいて、前記第１操作部の前記ＸＹ平面での可動領域を制限する、
ことを特徴とする、請求項１に記載の運動訓練システム。

【請求項3】

前記第１運動訓練装置は、前記第１操作部のホームポジションとして、前記第１の可動領域に合わせた第１ホームポジションと、前記第２の可動領域に合わせた第２ホームポジションとを有する、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の運動訓練システム。

【請求項4】

前記第１運動訓練装置は、前記第１操作部の可動領域を表示可能な表示部を有し、
前記表示部は、前記第１運動訓練装置の可動領域が前記第２の可動領域に制限された場合には、前記可動領域の表示を前記第２の可動領域に合わせた表示に切り替える、
ことを特徴とする、請求項１ないし３の何れか１項に記載の運動訓練システム。

【請求項5】

前記第１運動訓練装置は、装置と操作者との距離を検出可能な第１距離センサを有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし４の何れか１項に記載の運動訓練システム。

【請求項6】

前記第２運動訓練装置は、装置と操作者との距離を検出可能な第２距離センサを有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし５の何れか１項に記載の運動訓練システム。

【請求項7】

前記第１運動訓練装置は、操作者の上肢の長さを入力可能な第１入力部を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし６の何れか１項に記載の運動訓練システム。

【請求項8】

前記第２運動訓練装置は、操作者の上肢の長さを入力可能な第２入力部を有する、
ことを特徴とする、請求項１ないし７の何れか１項に記載の運動訓練システム。

【請求項9】

ＸＹ平面の第１の可動領域で移動可能な第１操作部と、
第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、
前記第１操作部を操作する操作者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、
前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、
ＸＹ平面の前記第１の可動領域よりも狭い第２の可動領域で移動可能な第２操作部と、
第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、
前記第２操作部を操作する操作者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、
前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有する運動訓練システムに用いられるプログラムであって、
前記第２の可動領域を取得する第１工程と、
前記第１操作部の前記ＸＹ平面での可動領域を、前記第１工程で取得した前記第２の可動領域に制限する第２工程と、
前記第１操作部と前記第２操作部とを前記第２の可動領域内で前記第１力センサ及び／又は前記第２力センサの入力値に基づいて移動させる第３工程と、をコンピュータにより実行させる、
ことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、使用者の平面運動を支援可能な運動訓練システム、及び、運動訓練システムに用いられるプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、運動機能を向上させるために様々な運動訓練が行われている。例えば、机上を拭くような動作で肩や肘を屈伸させるワイピング訓練や傾斜したボード上で手を上下方向に滑動させるサンディング訓練が広く行われている。そして、これらの運動訓練を支援するために種々の運動訓練装置が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ＸＹ平面で移動可能な操作部と、Ｘ軸およびＹ軸方向駆動モータを有し操作部をＸＹ平面で駆動する駆動部と、操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する力センサと、力センサで検出されたＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙに基づいてＸ軸およびＹ軸方向駆動モータを制御する制御部とを備えた運動訓練装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－８９６２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行うシステムが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の運動訓練システムは、ＸＹ平面の第１の可動領域で移動可能な第１操作部と、第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、前記第１操作部を操作する操作者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、ＸＹ平面の前記第１の可動領域よりも狭い第２の可動領域で移動可能な第２操作部と、第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、前記第２操作部を操作する操作者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有し、前記第１制御部は、前記第１操作部の前記ＸＹ平面での可動領域を前記第２の可動領域に制限可能であり、前記第１操作部と前記第２操作部とを前記第２の可動領域内で前記第１力センサ及び／又は前記第２力センサの入力値に基づいて移動させることを特徴とする。

【0007】

また、本発明のプログラムは、ＸＹ平面の第１の可動領域で移動可能な第１操作部と、第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第１操作部をＸＹ平面で駆動する第１駆動部と、前記第１操作部を操作する操作者から前記第１操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第１力センサと、前記第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータを制御する第１制御部と、を備えた第１運動訓練装置と、ＸＹ平面の前記第１の可動領域よりも狭い第２の可動領域で移動可能な第２操作部と、第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを有し、前記第２操作部をＸＹ平面で駆動する第２駆動部と、前記第２操作部を操作する操作者から前記第２操作部に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する第２力センサと、前記第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータを制御する第２制御部と、を備え、前記第１運動訓練装置とデータの送受信可能に接続された第２運動訓練装置と、を有する運動訓練システムに用いられるプログラムであって、前記第２の可動領域を取得する第１工程と、前記第１操作部の前記ＸＹ平面での可動領域を、前記第１工程で取得した前記第２の可動領域に制限する第２工程と、前記第１操作部と前記第２操作部とを前記第２の可動領域内で前記第１力センサ及び／又は前記第２力センサの入力値に基づいて移動させる第３工程と、をコンピュータにより実行させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行える。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態の運動訓練装置の外観斜視図。

【図2】実施形態の運動訓練装置の装置本体の斜視図。

【図3】第１アクチュエータ機構の詳細を示す断面図。

【図4】第２アクチュエータ機構の詳細を示す断面図。

【図5】操作部の構成を示す分解斜視図。

【図6】運動訓練装置の制御部のブロック図。

【図7】実施形態の運動訓練システムの概略図。

【図8】実施形態の運動訓練システムのブロック図。

【図9】（ａ）大きい方の可動領域を、（ｂ）小さい方の可動領域をそれぞれ示す模式図。

【図10】運動訓練システムの可動領域設定の制御の流れを示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明が適用可能な実施形態の運動訓練システムについて説明する。本実施形態の運動訓練システムは、詳しくは後述するように、データの送受信可能に接続された複数の運動訓練装置を備えたものである。このため、まずは、１つの運動訓練装置について説明する。

【0011】

［運動訓練装置］
本実施形態の運動訓練装置は略水平な載置面に載置され、例えば、使用者（運動訓練者）の上肢の運動機能向上を目的として行われる運動訓練に使用される（図１参照）。運動訓練装置１は、図１に示すように、操作部３を有し、使用者Ｕは運動訓練装置１の前側に位置し、例えば上肢運動訓練を行うために、右腕ＵＬを前方に伸ばして操作部３を右手で把持している。尚、本明細書中では、図１の運動訓練装置１における使用者Ｕの手前側を前側、奥側を後側と称することとする。

【0012】

運動訓練装置１は、装置本体１００と、ＰＣ（パーソナルコンピューター）７０とを有する。また、本実施形態の運動訓練装置１は、これら装置本体１００及びＰＣ７０に加えて、運動訓練装置１の情報を表示する表示部としてのモニター７６を含む。なお、ＰＣ７０は、運動訓練装置１全体を制御する制御部であり、制御プログラムがインストールされた汎用性のあるＰＣでも良いし、運動訓練装置１専用のものであっても良い。いずれにしても、制御部は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を有している。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納された制御手順に対応するプログラムを読み出しながら各部の制御を行う。また、ＲＡＭには、作業用データや入力データが格納されており、ＣＰＵは、前述のプログラム等に基づいてＲＡＭに収納されたデータを参照して制御を行う。

【0013】

装置本体１００は、ＸＹ平面（載置面および基台２と平行な水平面）で移動可能な操作部３、操作部３をＸＹ平面で駆動する駆動部２００などを有する。これら操作部３や駆動部２００は、基台２上に配置されている。駆動部２００は、Ｘ軸およびＹ軸方向駆動モータとしての第１モータ６及び第２モータ３０を有する。具体的には、駆動部２００は、第１モータ６を有し、操作部３をＸ軸方向（図２の矢印Ｘの方向）に移動させる第１アクチュエータ機構ＡＸと、第２モータ３０を有し、操作部３及び第１アクチュエータ機構ＡＸをＹ軸方向（図２の矢印Ｙの方向）に移動させる第２アクチュエータ機構ＡＹとを備えている。

【0014】

操作部３は、ハンドル部材６２に作用するＸ軸およびＹ軸方向の力を検出する力センサ６０（図５参照）を備えている。ＰＣ７０は、力センサ６０、モータ制御部２７，３１及びモニター７６に接続されている。Ｘ軸およびＹ軸方向駆動モータ６，３０は、ＸＹ平面での操作部３の位置を検出する位置検出手段としてのエンコーダ６ａ、３０ａ（図６）と一体に構成されている。

【0015】

これらの構成により、制御部としてのＰＣ７０は、力センサ６０やエンコーダ６ａ、３０ａからの入力値に基づいて、モータ制御部２７，３１を介して第１モータ６及び第２モータ３０の駆動を制御し、操作部３をＸＹ平面上で移動させ、訓練情報や操作部３の移動軌跡等をモニター７６に表示する。

【0016】

以下、図２～図５に基づいて各構成について詳細に説明する。操作部３は、第１スライダーブロック４（第１保持部材）に取付プレート５を介して取り付けられており、第１スライダーブロック４と一体となって移動するように構成されている。第１スライダーブロック４は、ＸＹ平面上のＸ軸方向に延設した第１ガイドロッド９ａおよび９ｂに沿ってスライド可能に設けられている。そして、第１ベルト１０の一部は、ベルト固定プレート２８とビス２９によって第１スライダーブロック４に固定されている。これにより、第１ベルト１０が第１モータ（Ｘ軸方向駆動モータ）６によって回転駆動すると、第１スライダーブロック４は第１ガイドロッド９ａ，９ｂに沿ってＸ軸方向にスライド移動する。

【0017】

図３に示す通り、第１アクチュエータ機構ＡＸの第１モータ６の駆動は、軸１３、プーリー１４、ベルト１５、プーリー１７および軸１６を介してプーリー１８に伝達される。第１モータ６は支持板２１に設けられており、支持板２１は支持板１１に固定されている。支持板１１は、軸１６を回転可能に支持し、第２スライダーブロック７とモータ制御部２７を固定支持している。なお、支持板１１及び第２スライダーブロック７を併せて第１ガイドロッド９ａ，９ｂの一端およびプーリー１８を保持する第２保持部材という。

【0018】

Ｘ軸方向において第１モータ６の反対側には、支持板１２，２４が設けられている。支持板１２，２４は、軸１９を回転可能に支持し、第３スライダーブロック８を固定支持している。軸１９にはプーリー２０が設けられており、プーリー１８とプーリー２０との間に第１ベルト１０が架け渡されている。また、第１ガイドロッド９ａ，９ｂの一端は第２スライダーブロック７に固定支持され、第１ガイドロッド９ａ，９ｂの他端は第３スライダーブロック８に固定支持されている。なお、支持板１２，２４及び第３スライダーブロック８を併せて第１ガイドロッド９ａ，９ｂの他端およびプーリー２０を保持する第３保持部材という。

【0019】

上述した通り、第１スライダーブロック４は、第１ベルト１０の一部が固定されており、第１モータ６を駆動するとプーリー１８が回転してプーリー２０と共に第１ベルト１０が回転する。このため、第１スライダーブロック４は、第１ガイドロッド９ａ，９ｂに沿ってＸ軸方向にスライド移動する。なお、第１ベルト１０と第１ガイドロッド９ａ，９ｂは、それぞれＸ軸方向に平行で且つ第１ベルト１０の両側に第１ガイドロッド９ａと９ｂが配置され、基台２からの高さ位置は略同一となっている。

【0020】

図２に示す様に、第１アクチュエータ機構ＡＸが有する第２スライダーブロック７と第３スライダーブロック８は、第２ガイドロッド５５と第３ガイドロッド４８に対してＹ軸方向にスライド移動可能に支持されている。そして、第２ベルト５３と第３ベルト４６が回転することで、第１アクチュエータ機構ＡＸ全体がＹ軸方向に移動可能となっている。図３に示す通り、第２ベルト５３の一部は、第２スライダーブロック７に固定された支持板２１に設けられたベルト固定プレートにビス２３によって固定されている。また、第３ベルト４６の一部は、第３スライダーブロック８に固定された支持板２４に設けられたベルト固定プレート２５にビス２６によって固定されている。そして、第２アクチュエータ機構ＡＹの第２モータ（Ｙ軸方向駆動モータ）３０が回転駆動することによって第３ベルト４６および第２ベルト５３が回転し、それにより第１アクチュエータ機構ＡＸはＹ軸方向にスライド移動する。

【0021】

次に、図２と図４を用いて第２アクチュエータ機構ＡＹについて説明する。第２アクチュエータ機構ＡＹは、第１アクチュエータ機構ＡＸをＹ軸方向に移動させるための機構である。第２モータ３０およびモータ制御部３１は、基台２に設けられた支持板３４，支柱３３および支持板３２からなる支持フレームの上部に設けられている。この支持フレームは使用者Ｕと反対の装置奥側（基台２のモニター７６側）の中央部に固定されている。

【0022】

第２モータ３０には不図示の軸およびプーリーが設けられており、プーリー３６との間でベルト３７が架け渡されている。支持板３２と３４との間には軸３５が回転可能に支持され、この軸３５にはプーリー３６，３８および３９が設けられており、プーリー３６の回転力が軸３５を通じてプーリー３８および３９に伝達される。

【0023】

支持板３２、３４のＸ軸方向の両側には、コの字に形成された支持板４５ａ，５２ａが設けられている。支持板４５ａは、軸４３を回転可能に支持しており、軸４３にプーリー４２と４４ａが設けられている。プーリー３８とプーリー４２にはベルト４０が架け渡されており、第２モータ３０の回転駆動をベルト３７，プーリー３６，軸３５，プーリー３８，ベルト４０，プーリー４２および軸４３を介してプーリー４４ａに伝達する。つまり、ベルト４０は、第２モータ３０の駆動を第３ベルト４６に伝達するための第５ベルトである。

【0024】

支持板４５ａ近傍にはガイド支持部４７ａが設けられており、第３ガイドロッド４８の一端を支持している。また、基台２上で支持板４５ａのＹ軸方向における反対側（装置右手前側）には、支持板４５ａの対となる支持板４５ｂとガイド支持部４７ａの対となるガイド支持部４７ｂとが配置されている。

【0025】

支持板４５ｂは、軸４３ｂを回転可能に支持し、軸４３ｂにはプーリー４４ａの対となるプーリー４４ｂが設けられている。第３ベルト４６はプーリー４４ａと４４ｂとの間で架け渡されており、上述した通りその一部が第３スライダーブロック８と一体に移動するベルト固定プレート２５に固定されている。また、ガイド支持部４７ｂは、第３ガイドロッド４８の他端を支持し、ガイド支持部４７ａと共に第３ガイドロッド４８を固定支持している。第３ベルト４６と第３ガイドロッド４８とはそれぞれＹ軸方向に平行に延設され、基台２からの高さ位置は略同一となっている。

【0026】

Ｘ軸方向において支持フレームに対して支持板４５ａの反対側（基台２の左奥側）には、支持板５２ａが配置されている。支持板５２ａは、軸４９を回転可能に支持しており、軸４９にプーリー５０と５１ａが設けられている。プーリー３９とプーリー５０には、ベルト４１が架け渡されており、第２モータ３０の回転駆動をベルト３７，プーリー３６，軸３５，プーリー３９，ベルト４１，プーリー５０および軸４９を介してプーリー５１ａに伝達する。つまり、ベルト４１は、第２モータ３０の駆動を第２ベルト５３に伝達するための第４ベルトである。

【0027】

支持板５２ａ近傍にはガイド支持部５４ａが設けられており、第２ガイドロッド５５の一端を支持している。また、基台２上で支持板５２ａのＹ軸方向における反対側（装置左手前側）には支持板５２ａの対となる支持板５２ｂとガイド支持部５４ａの対となるガイド支持部５４ｂとが配置されている。

【0028】

支持板５２ｂは軸４９ｂを回転可能に支持し、軸４９ｂにはプーリー５１ａの対となるプーリー５１ｂが設けられている。第２ベルト５３は、プーリー５１ａと５１ｂとの間で架け渡されており、上述した通りその一部が第２スライダーブロック７と一体に移動するベルト固定プレート２２に固定されている。また、ガイド支持部５４ｂは、第２ガイドロッド５５の他端を支持し、ガイド支持部５４ａと共に第２ガイドロッド５５を固定支持している。第３ベルト４６と第３ガイドロッド４８とは、それぞれＹ軸方向に平行に延設され、基台２からの高さ位置は略同一となっている。

【0029】

上述した通り、第２モータ３０の回転駆動はプーリー４４ａとプーリー５１ａに伝達され、第３ベルト４６と第２ベルト５３が回転する。これにより、第３ベルト４６と第２ベルト５３にそれぞれ固定された第３スライダーブロック８と第２スライダーブロック７（つまり第１アクチュエータ機構ＡＸ全体）が第３ガイドロッド４８と第２ガイドロッド５５に沿ってＹ軸方向にスライド移動する。

【0030】

ここで、図４を参照するとベルト４０とベルト４１とは、Ｘ軸方向に平行に延設しているが、高さ方向の位置（基台２からの距離）が異なっている。具体的には、ベルト４０の下方にベルト４１が配置されている。そして、この高さ方向において、第３ベルト４６、第３ガイドロッド４８、第２ベルト５３および第２ガイドロッド５５は、ベルト４０とベルト４１との間で略同一高さに配置されている。

【0031】

また、図２及び図３を参照すると、操作部３をＸ軸方向に移動させるための第１ガイドロッド９ａ，９ｂおよび第１ベルト１０は、操作部３および第１アクチュエータ機構ＡＸをＹ軸方向に移動させるための第３ガイドロッド４８と第２ガイドロッド５５との間で、且つ、Ｙ軸方向に平行に配置された第３ガイドロッド４８，第３ベルト４６，第２ガイドロッド５５および第２ベルト５３に対して直交するＸ軸方向に延設するように配置されている。そして、これらの第１ベルト１０，第１ガイドロッド９ａ・９ｂ，第３ベルト４６，第３ガイドロッド４８，第２ベルト５３および第２ガイドロッド５５は、高さ方向においてベルト４０とベルト４１との間に配置されている。これにより、運動訓練装置の高さ方向の寸法を薄く構成することができる。

【0032】

言い換えると、図４において基台２からプーリー４４ａ，５１ａの上端までの距離（ＸＹ平面と直交する方向、つまり高さ）をＬ１、基台２からプーリー４４ａ，５１ａの下端までの距離をＬ２、基台２からプーリー３８，４２の下端までの距離をＬ３、基台２からプーリー３９，５０までの距離をＬ４としたときに、以下の関係が成り立つように各部材が配置されている。「Ｌ１＞Ｌ２」「Ｌ３＞Ｌ１」「Ｌ２＞Ｌ４」。よって、「Ｌ３＞Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ４」となり、プーリー４４ａとプーリー５１ａとはＬ３とＬ４との間に配置されている。そして、ベルトはそれぞれプーリーの上端と下端との間で架け渡されており、第３ベルト４６，第２ベルト５３の高さ方向における中央と第３ガイドロッド４８，第２ガイドロッド５５の高さ方向の中央とが略同一で、第３ガイドロッド４８の上端がベルト４０に干渉せず、第２ガイドロッド５５の下端がベルト４１に干渉しないように配置されている。

【0033】

また、図３において基台２とプーリー１８，１９の上端までの距離がＬ１、基台２とプーリー１８，１９の下端までの距離がＬ２となるように配置されている。以上から、第１ベルト１０、第１ガイドロッド９ａ，９ｂ、第３ベルト４６、第３ガイドロッド４８、第２ベルト５３および第２ガイドロッド５５は、高さ方向においてＬ３とＬ４との間、すなわちプーリー３８，４２の下端とプーリー３９，５０の上端との間で重複して配置されている。

【0034】

また、第１ベルト１０は第１ガイドロッド９ａ，９ｂに挟まれるように配置されている。よって、使用者Ｕが操作部３に力を加えた際に第１ガイドロッド９ａまたは９ｂを中心に回転する力を受けることができ、回転方向の移動を抑えることができる。

【0035】

操作部３は、図１に示すように第１スライダーブロック４の前方向に配置され、図５に示すように、比較的短い垂直な操作ロッド６１と、その上端に設けられたハンドル部材６２とからなる。本実施形態のハンドル部材６２は、使用者Ｕの上肢ＵＬの運動機能を訓練するために片手で掴むことができるように、比較的厚い小型の円形ディスク状に形成されている。ハンドル部材６２は、使用者Ｕが掴んだ手で回すことができるように、操作ロッド６１を中心に回動可能に取り付けられる。

【0036】

また、操作部３は、操作ロッド６１に一体に設けられた力センサ６０を有する。力センサ６０は、取付プレート５を介して、第１アクチュエータ機構ＡＸのスライダーブロック４に一体に固定されている。力センサ６０は、使用者Ｕが自力で操作部３を動かす能動訓練モード及び操作部３の力で上肢又は下肢を動かす受動訓練モードのいずれにおいても、ハンドル部材６２から操作ロッド６１に作用する使用者Ｕの力を検出する。本実施形態では、力センサ６０として、歪みゲージを用いた６軸力覚センサが採用されている。

【0037】

一般に、６軸力覚センサは、直交する３軸方向ｘ，ｙ，ｚの力（Ｆｘ，Ｆｙ，Ｆｚ）とｘ，ｙ，ｚ３軸周りのモーメント（Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ）とを検出することができる。本実施形態では、６軸力覚センサを、そのＸ軸及びＹ軸が、第１アクチュエータ機構ＡＸの左右方向（第１ガイドロッド９ａ，９ｂと平行な方向）及び前後方向（第３ガイドロッド４８および第２ガイドロッド５５と平行な方向）とそれぞれ一致するように配向する。

【0038】

これにより、力センサ６０は、使用者Ｕの上肢又は下肢が操作部３を動かし又は該操作部により動かされるとき、操作ロッド６１が使用者Ｕの上肢又は下肢から直接受ける力を、前後方向の力成分と左右方向の力成分とそれらに直交する垂直方向の力成分とに分けて、更に前後方向、左右方向及び垂直方向の各軸周りにそれぞれ作用するモーメントとして、検出することができる。

【0039】

実際の運動訓練装置１の使用において、力センサ６０が検出する前後方向（Ｙ軸方向）、左右方向（Ｘ軸方向）及び垂直方向（ＸＹ平面と直交する高さ方向）の力成分は、第１及び／又は第２駆動モータ６、３０の回転力と使用者Ｕが操作部３に及ぼす力との差分、即ち操作部３が使用者Ｕの上肢又は下肢から受ける抗力として検出される。

【0040】

上述のように、運動訓練装置１は、第１モータ６及び第２モータ３０を制御するための制御部としてのＰＣ７０を備える。ＰＣ７０は、図６に示すように、駆動制御部７１と、信号制御部７２と、表示制御部７３と、メモリ７４と、それらを制御管理するための制御ＣＰＵ７５とを備える。

【0041】

駆動制御部７１は、モータ制御部２７，３１を介して第１モータ６及び第２モータ３０に接続され、それらの駆動を制御する。モータ制御部２７，３０は、ＰＣ７０の中に組み込んでもよい。信号制御部７２は、力センサ６０及びエンコーダ６ａ、３０ａに接続され、力センサ６０及びエンコーダ６ａ、３０ａから出力される信号を受信する。表示制御部７３は、モニター７６に接続され、該モニター７６の表示を制御する。メモリ７４は、運動訓練装置１を動作させるためのプログラムに加えて、例えば使用者Ｕの個人データや訓練履歴等の訓練に関するデータを保存する。

【0042】

制御ＣＰＵ７５は、力センサ６０、エンコーダ６ａ，３０ａ、および不揮発性のメモリ７４から入力される情報に基づいて操作部３の速度を求め、駆動制御部７１に電流値（出力電流Ｉｉ、デューティ）を出力して、第１モータ６及び第２モータ３０への電力供給を制御する。

【0043】

なお、本実施形態では、操作部３を取付プレート５を介して第１スライダーブロック４と高さ方向において重複する位置に設け、操作部３の下端が基台２から浮いている状態で固定する態様を示したが、取付プレート５の下面に自由回転するコロなどの摺動部材を設けて基台２上で滑らかに動くようにした上で取付プレート５の下面と基台２とが接触するように構成してもよい。これにより、使用者Ｕによる下方にかかる力を基台２で受けることができる。また、操作部３を第１スライダーブロック４の上部に取り付けるようにしてもよい。そうすることで操作部３の可動領域がより装置奥側に広げることができる。

【0044】

［運動訓練システム］
次に、本実施形態の運動訓練システム１０００について、図７ないし図１０を用いて説明する。従来、運動訓練装置１により使用者Ｕが運動訓練を行う際には、例えば、使用者Ｕが操作部３を掴みその上から訓練指導者が使用者Ｕの手をとって使用者Ｕの上肢状況に応じた動作範囲で操作部３を移動させることで、操作部３が辿る軌道を設定していた。そして、使用者Ｕのみが操作部３を掴み設定された軌道を辿ることで、使用者Ｕによる操作部３の位置とそのときに操作部３が受ける負荷とを検出する運動訓練モードを行なっていた。

【0045】

しかしながら、リハビリが必要な患者（使用者）が遠隔地にいる場合など、訓練指導者が直接、使用者の訓練を行うことが難しい場合もある。また、同じ建物内であっても、使用者と運動訓練者が別の部屋にいる状態で訓練する場合も考えられる。したがって、使用者と訓練指導者が離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行うシステムが望まれる。そこで、本実施形態では、複数の運動訓練装置を備えた運動訓練システムを用いることで、遠隔での運動訓練を可能としている。

【0046】

図７及び図８に示すように、運動訓練システム１０００は、第１運動訓練装置１Ａと、第２運動訓練装置１Ｂとを有し、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂをデータの送受信可能に接続したものである。例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネット回線により両者が接続されている。本実施形態の場合、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂとは、それぞれ上述の運動訓練装置１と同じ構成を有し、図７、８では、それぞれの装置の構成であることを示す添え字「Ａ」、「Ｂ」を付して示している。また、本実施形態では、操作者としての訓練指導者Ｔが第１運動訓練装置１Ａを、操作者としての使用者Ｕが第２運動訓練装置１Ｂをそれぞれ操作することを想定している。なお、使用者Ｕが第１運動訓練装置１Ａを、訓練指導者Ｔが第２運動訓練装置１Ｂをそれぞれ操作しても良い。

【0047】

具体的には、図８に示すように、第１運動訓練装置１Ａは、第１操作部３Ａ、第１駆動部２００Ａ、第１力センサ６０Ａ、第１制御部としてのＰＣ７０Ａ、第１位置検出手段としてのエンコーダ６Ａａ、３０Ａａを有する。第１駆動部２００Ａは、第１Ｘ軸および第１Ｙ軸方向駆動モータとしての第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを有し、第１操作部３ＡをＸＹ平面で駆動する。第１力センサ６０Ａは、第１操作部３Ａを操作する使用者から第１操作部３Ａに作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する。ＰＣ７０Ａは、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。エンコーダ６Ａａ、３０Ａａは、ＸＹ平面における第１操作部３Ａの位置を検出する。

【0048】

同様に、第２運動訓練装置１Ｂは、第２操作部３Ｂ、第２駆動部２００Ｂ、第２力センサ６０Ｂ、第２制御部としてのＰＣ７０Ｂ、位置検出手段及び第２位置検出手段としてのエンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａを有する。第２駆動部２００Ｂは、第２Ｘ軸および第２Ｙ軸方向駆動モータとしての第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを有し、第２操作部３ＢをＸＹ平面で駆動する。第２力センサ６０Ｂは、第２操作部３Ｂを操作する訓練指導者から第２操作部３Ｂに作用するＸ軸およびＹ軸方向の力Ｆｘ，Ｆｙを検出する。ＰＣ７０Ｂは、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御する。エンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａは、ＸＹ平面における第２操作部３Ｂの位置を検出する。

【0049】

また、第１運動訓練装置１Ａは、第１距離センサ８０Ａと、第１入力部８１Ａとを有する。第１距離センサ８０Ａは、装置と操作者との距離を検出可能な、例えば、レーザセンサや超音波センサである。第１距離センサ８０Ａは、例えば、運動訓練装置１Ａの装置本体１００（図１参照）の前側に設けられ、装置本体１００の前側に存在する操作者（使用者Ｕ又は訓練指導者Ｔ）と、装置本体１００との距離を計測する。第１入力部８１Ａは、例えば、ＰＣ７０Ａに付属のキーボードやテンキー、或いは、別途、第１運動訓練装置１Ａ専用に設けられた数値を入力可能な入力装置である。本実施形態では、第１入力部８１Ａは、第１運動訓練装置１Ａを操作する操作者（使用者Ｕ又は訓練指導者Ｔ）の上肢の長さを入力可能である。

【0050】

同様に、第２運動訓練装置１Ｂは、第２距離センサ８０Ｂと、第２入力部８１Ｂとを有する。第２距離センサ８０Ｂは、装置と操作者との距離を検出可能な、例えば、レーザセンサや超音波センサである。第２距離センサ８０Ｂは、例えば、運動訓練装置１Ｂの装置本体１００（図１参照）の前側に設けられ、装置本体１００の前側に存在する操作者（使用者Ｕ又は訓練指導者Ｔ）と、装置本体１００との距離を計測する。第２入力部８１Ｂは、例えば、ＰＣ７０Ｂに付属のキーボードやテンキー、或いは、別途、第２運動訓練装置１Ｂ専用に設けられた数値を入力可能な入力装置である。本実施形態では、第２入力部８１Ｂは、第２運動訓練装置１Ｂを操作する操作者（使用者Ｕ又は訓練指導者Ｔ）の上肢の長さを入力可能である。

【0051】

なお、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂのうち、訓練指導者Ｔが操作する運動訓練装置（本実施形態では、第２運動訓練装置１Ｂ）は、上述した距離センサや入力部を省略しても良い。

【0052】

このような第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂを備える運動訓練システム１０００では、第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａが、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御可能である。同様に、第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂが、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御可能である。

【0053】

これにより、例えば、第１操作部３Ａを使用者Ｕが、第２操作部３Ｂを訓練指導者Ｔがそれぞれ操作した場合、第１操作部３Ａ及び第２操作部３Ｂのそれぞれに、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づく力を発生させることでき、上述のように、使用者Ｕが操作部を掴みその上から訓練指導者Ｔが使用者Ｕの手をとって操作部を移動させる状態を再現できる。

【0054】

このように本実施形態の場合、使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも効果的な運動訓練を行うべく、第１運動訓練装置１Ａと第２運動訓練装置１Ｂをデータの送受信可能に接続している。但し、接続された運動訓練装置の操作部の可動領域が互いに異なる場合、訓練を適切に行えない可能性がある。

【0055】

運動訓練装置としては、大きな訓練施設などには大きな装置を設置できるが、小さな施設や使用者の自宅などで使用する場合には、大きな装置が置けない可能性があり、装置を小型化することが望まれる。例えば、訓練施設にいる訓練指導者Ｔが大きな運動訓練装置（本実施形態では、第１運動訓練装置１Ａ）を使用し、自宅などにいる使用者Ｕが小さな運動訓練装置（本実施形態では、第２運動訓練装置１Ｂ）を使用ことが考えられる。

【0056】

このように大きさが異なる運動訓練装置を上述のようにデータの送受信可能に接続して使用した場合、大きな方の第１運動訓練装置１Ａを操作している操作者が、小さい方の第２運動訓練装置１Ｂの第２操作部３Ｂの可動領域よりも広い領域で第１操作部３Ａを操作しても、第２運動訓練装置１Ｂの第２操作部３Ｂは第１操作部３Ａの動きに追従できない。また、何ら対策を施さなければ、第１運動訓練装置１Ａを操作する操作者が、第２運動訓練装置１Ｂの可動領域に合わせて第１操作部３Ａを操作することは困難である。

【0057】

そこで、本実施形態では、大きい方の装置の可動領域を小さい方の装置の可動領域に合わせるように、可動領域に制限をかけるようにしている。特に、本実施形態では、特別な器具などを用いずに、ソフトウェアによりモータに駆動される操作部の移動範囲を制限する（ソフトリミットをかける）ことで、可動領域の制限を行えるようにしている。

【0058】

具体的には、図９（ａ）に示す第１運動訓練装置１Ａの第１操作部３Ａの可動領域を第１の可動領域α１とし、図９（ｂ）に示す第２運動訓練装置１Ｂの第２操作部３Ｂの可動領域を、第１の可動領域α１よりも狭い第２の可動領域α２とする。図９（ａ）、（ｂ）は、それぞれの装置のＸＹ平面内の操作部の可動領域を示した模式図である。また、操作部の可動領域とは、その装置において操作部を最大限移動させることが可能なＸＹ平面内の領域である。

【0059】

本実施形態では、第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａは、第１操作部３ＡのＸＹ平面での可動領域を第２の可動領域α２に制限可能である。即ち、ＰＣ７０Ａは、データの送受信可能に接続された第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０から第２の可動領域α２の情報を取得して、第１運動訓練装置１Ａの可動領域を、通常時に設定されている第１の可動領域α１（図９（ａ）の太線の範囲）から第２の可動領域α２（図９（ａ）の破線の範囲）に変更する。

【0060】

ここで、第２運動訓練装置１Ｂの第２の可動領域α２の情報は、予めＰＣ７０Ｂに保存している場合には、この情報を第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａに送信することで、ＰＣ７０Ａがこの情報を取得できる。但し、このような情報がＰＣ７０Ｂに保存されていない場合、第２の可動領域α２の情報を取得できない。そこで、本実施形態では、実際に第２操作部３Ｂを第２運動訓練装置１Ｂの可動領域の限界まで移動させ、その位置から第２の可動領域α２を把握できるようにしている。

【0061】

即ち、ＰＣ７０Ａは、第２操作部３Ｂを第２の可動領域α２の端部まで移動させた際のエンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａにより検出された第２操作部３Ｂの位置に基づいて、第１操作部３ＡのＸＹ平面での可動領域を制限する。例えば、第２運動訓練装置１Ｂの第２操作部３Ｂを自動で或いは手動で、Ｘ軸方向の両端部及びＹ軸方向の両端部まで移動させる。この際、第２操作部３Ｂがそれ以上その方向に移動できなくなった位置をエンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａにより検出し、ＰＣ７０ＢがＰＣ７０Ａにこの検出した位置の情報を送信する。ＰＣ７０Ａはこの情報に基づいて、第１運動訓練装置１Ａの可動領域を制限する。

【0062】

この際、第１運動訓練装置１Ａにおいて通常用いる第１の可動領域α１における第１操作部３Ａのホームポジションと、新たに制限された第２の可動領域α２における第１操作部３Ａのホームポジションが一致しない場合がある。この場合、ＰＣ７０Ａは、第２の可動領域α２に合わせたホームポジションを新たに設定する。即ち、第１運動訓練装置１Ａは、第１操作部３Ａのホームポジションとして、第１の可動領域α１に合わせた第１ホームポジションと、第２の可動領域α２に合わせた第２ホームポジションとを有することになる。

【0063】

例えば、図９（ａ）に実線で示す第１操作部３Ａの位置を第１ホームポジションＨＰ１、図９（ｂ）に実線で示す第２操作部３Ｂの位置を第２ホームポジションＨＰ２とする。この場合に、ＰＣ７０Ａは、図９（ａ）に破線で示す第１操作部３Ａの位置を、第２の可動領域α２に合わせた第２ホームポジションＨＰ２に設定する。

【0064】

なお、操作者の体の大きさ、特に、上肢の訓練の場合には上肢の長さは人それぞれである。このため、第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂは、上述したように、それぞれ、装置と操作者との距離を検出可能な第１距離センサ８０Ａ及び第２距離センサ８０Ｂを有する。これにより、ホームポジションに対する操作者の体の位置を操作者ごとに合わせることができる。例えば、操作者に合わせて操作部のホームポジションを設定するようにしても良いし、操作者に対して体をどの位置にするかを指示するようにしても良い。

【0065】

また、本実施形態では、上述のように、第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂは、それぞれ第１入力部８１Ａ及び第２入力部８１Ｂを有する。そして、第１入力部８１Ａ及び第２入力部８１Ｂから、例えば、操作者の上肢の長さを入力可能である。これにより、ホームポジションに対する操作者の体の位置を操作者ごとに合わせることができる。

【0066】

なお、この上肢の長さと、上述の距離センサにより測定した装置と操作者との距離の情報と組み合わせることで、より適切にホームポジションと操作者の体の位置関係を設定可能であるが、どちらかだけの情報でも良い。即ち、距離センサと入力部のどちらか一方は省略しても良い。また、訓練指導者Ｔが操作する運動訓練装置は、距離センサと入力部の何れも省略しても良い。

【0067】

また、第１運動訓練装置１Ａは、モニター７６に第１操作部３Ａの可動領域を表示可能である。即ち、第２運動訓練装置１Ｂに接続されていない通常の状態では、モニター７６には、第１の可動領域α１が表示される。また、モニター７６には、エンコーダ６Ａａ、３０Ａａにより検出された第１操作部３Ａの位置も合わせて表示される。このため、第１運動訓練装置１Ａを操作している操作者は、モニター７６を見ることで、第１操作部３Ａが第１の可動領域α１内のどの位置にいるかを把握できる。

【0068】

本実施形態では、上述のように、第１運動訓練装置１Ａの可動領域α１が第２の可動領域α２に制限された場合には、可動領域の表示を第２の可動領域α２に合わせた表示に切り替えるようにしている。このため、操作者は、モニター７６を見ることで、第１操作部３Ａが第２の可動領域α２内のどの位置にいるかを把握でき、可動領域が変更されても第１操作部３Ａの操作がし易い。

【0069】

［運動訓練システムの可動領域設定の制御の流れ］
図１０のフローチャートを用いて、運動訓練システム１０００における可動領域設定の制御の流れを説明する。まず、図１０に示す「装置Ａ」を訓練指導者Ｔが操作する第１運動訓練装置１Ａ、「装置Ｂ」を使用者Ｕが操作する第２運動訓練装置１Ｂとする。第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａの制御ＣＰＵ７５（図６参照）は、第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂに対して装置情報を要求する（Ｓ１０１）。ＰＣ７０Ｂは、この要求に応じて第２運動訓練装置１Ｂの装置情報をＰＣ７０Ａに送信する（Ｓ２０１）。この装置情報には第２の可動領域α２が含まれる。また、第２の可動領域α２の情報は、上述のように、予めＰＣ７０Ｂに記憶されていれば、ＰＣ７０Ｂはこの情報をＰＣ７０Ａに送信する。記憶されていなければ、上述のように第２操作部３Ｂを移動させることでエンコーダ６Ｂａ、３０Ｂａの検出に基づく第２の可動領域α２の位置をＰＣ７０Ａに送信する。

【0070】

ＰＣ７０Ａは、ＰＣ７０Ｂから送信された装置情報を取得する（Ｓ１０２）。そして、この情報に基づいて第１運動訓練装置１Ａの可動領域を決定し（Ｓ１０３）、第１操作部３Ａの可動領域を第２の可動領域α２に制限する（Ｓ１０４）。即ち、ソフトリミットを設定する。また、ＰＣ７０Ａは、ソフトリミットの設定に伴い、モニター７６の表示座標を設定する（Ｓ１０５）。具体的には、モニター７６に表示する第１操作部３Ａの可動領域を第２の可動領域α２にする。

【0071】

次いで、ＰＣ７０Ａは、第１操作部３Ａを第２の可動領域α２に合わせた第２ホームポジションＨＰ２に移動させる（Ｓ１０６）。なお、第２運動訓練装置１Ｂは、Ｓ２０１で装置情報を送信した後に、第２操作部３Ｂをホームポジションに移動させておく（Ｓ２０２）。Ｓ１０６で第１操作部３Ａのホームポジションへの移動が完了すると、ＰＣ７０Ａは、ＰＣ７０Ｂに対して、領域設定が完了した旨の通知を行う（Ｓ１０７）。これにより、第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂの準備が完了する。その後、例えば、訓練指導者Ｔが第１操作部３Ａを第２の可動領域α２内で操作するなどして、第２運動訓練装置１Ｂを使用する使用者Ｕへの訓練を行う。

【0072】

なお、上述の装置Ａと装置Ｂとの関係は逆であっても良い。即ち、「装置Ａ」である第１運動訓練装置１Ａを使用者Ｕが操作し、「装置Ｂ」である第１運動訓練装置１Ａを訓練指導者Ｔが操作するようにしても良い。即ち、使用者Ｕが使用する運動訓練装置の方が大きい場合であっても、同様に、可動領域の制限を行う。

【0073】

上述のような運動訓練システム１０００では、第１操作部３Ａと第２操作部３Ｂとを第２の可動領域α２内で第１力センサ６０Ａ及び／又は第２力センサ６０Ｂの入力値に基づいて移動させる。このような運動訓練システム１０００を用いた運動訓練モードとしては、使用者Ｕが自ら設定された軌道をなぞるように操作部を移動させる能動訓練モード（アシストモード、自主トレーニングモード）と、自動的に軌道を辿る操作部に引っ張られて運動する受動訓練モード（訓練指導モード、自動モード）とがある。受動訓練モードは主としてリハビリ中の人を対象とする運動訓練モード、能動訓練モードはリハビリ最終段階の人や健常者を対象とする運動訓練モードとして想定されている。

【0074】

［受動訓練モード］
上述の運動訓練モードのうち、受動訓練モードについて説明する。受動訓練モードとは、使用者Ｕが操作する第１操作部３Ａを自動的に移動させるモードである。本実施形態の受動訓練モードには訓練指導モードと自動モードが備わっている。本実施形態の訓練指導モードでは、第１運動訓練装置１ＡのＰＣ７０Ａの制御ＣＰＵ７５は、第２力センサ６０Ｂの入力値に基づいて第１操作部３Ａを移動させる。そして、訓練指導モードの実行中に第１力センサ６０Ａの入力があった場合に、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する。即ち、使用者Ｕが第１操作部３Ａを把持した状態で、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作する。すると、第２力センサ６０Ｂの入力値が運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ａに送信され、第１操作部３Ａが移動する。この際、訓練指導者Ｔ側のセンサ値である第２力センサ６０Ｂの入力値と、使用者Ｕ側のセンサ値である第１力センサ６０Ａの入力値が合成され、この合成値に基づいて第１操作部３Ａを駆動する第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａが制御される。なお、この際、第２運動訓練装置１ＢのＰＣ７０Ｂの制御ＣＰＵ７５は、第１力センサ６０Ａの入力値と第２力センサ６０Ｂの入力値との合成値に基づいて、第２操作部３Ｂを駆動する第２モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御するようにしても良い。

【0075】

例えば、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作することで、この操作方向と同方向の力が第１操作部３Ａに発生するが、第１操作部３Ａを把持している使用者Ｕがこの操作方向に十分に追従できない場合には、第１操作部３Ａに抵抗力が作用する。そして、操作方向と同方向の力とこの抵抗力とが合成された力が、それぞれのモータにより第１操作部３Ａ及び第２操作部３Ｂに発生する。

【0076】

これにより、第１操作部３Ａが使用者Ｕから受ける抵抗力を無視して第２操作部３Ｂの操作方向に移動することがなく、使用者Ｕへの過度な負担を軽減できる。これと共に、第２操作部３Ｂにも同様の力が発生することで、第２操作部３Ｂにも第１操作部３Ａが使用者Ｕから受ける抵抗力に応じた力が発生し、第２操作部３Ｂを操作している訓練指導者Ｔは、使用者Ｕが上肢を動かしにくい位置などを把握できる。このため、訓練指導者Ｔは、その使用者Ｕに応じた速度や軌道で第２操作部３Ｂの操作が可能となる。この結果、使用者Ｕと訓練指導者Ｔが離れた位置にいる場合でも、従来行っていた、使用者Ｕが操作部３を掴みその上から訓練指導者が使用者Ｕの手をとって使用者Ｕの上肢状況に応じた動作範囲で操作部３を移動させる訓練と同等の訓練を行うことが可能となる。

【0077】

一方、本実施形態の自動モードでは、使用者Ｕが操作する第１操作部３Ａを装置に設定された所定の軌道に沿って自動的に移動させるモードであって、使用者Ｕが操作する第１操作部３Ａが所定の軌道からずれた場合に所定の軌道上の次の目標位置に導くように、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御するモードである。その際に、第１操作部３Ａの動きが訓練指導者Ｔ側の第２操作部３Ｂに再現され、訓練指導者Ｔは使用者Ｕの訓練内容を確認することができる。また、第１操作部３Ａの移動軌跡や第１力センサ６０Ａの入力値等の訓練情報を訓練指導者Ｔ側のモニターに表示することが望ましい。

【0078】

［能動訓練モード］
次に、能動訓練モードについて説明する。能動訓練モードとは、使用者Ｕが第１操作部３Ａを能動的に操作するモードである。本実施形態の能動訓練モードにはアシストモードと自主トレーニングモードとが備わっている。本実施形態のアシストモードは、使用者Ｕが第１操作部３Ａを操作している際に、第１操作部３Ａの位置が所定の軌道から外れた場合に、操作部３を所定の軌道に向けて戻すアシスト力を発生させるように、第１モータ６Ａ及び第２モータ３０Ａを制御する能動訓練モードの１つである。本実施形態では、このアシスト力は、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作して第２力センサ６０Ｂに力が入力されることで発生させる。

【0079】

即ち、第１運動訓練装置１Ａの制御ＣＰＵ７５は、使用者Ｕが所定の軌道に沿って第１操作部３Ａを移動させている際に、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作した場合の第２力センサ６０Ｂの入力値がアシスト力となり、その際の第１力センサ６０Ａの入力値との合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させるように、第１モータ６Ａ及び第２モータ６Ｂを制御する。なお、所定の軌道は、予め設定されている目標軌道である。

【0080】

また、第２運動訓練装置１Ｂの制御ＣＰＵ７５は、アシストモードの実行時に、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを把持した状態で、第１操作部３Ａが移動する軌道に沿って第２操作部３Ｂを移動させるように、第１モータ６Ｂ及び第２モータ３０Ｂを制御する。

【0081】

上述のアシストモードについて具体的に説明すると、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させると、第１力センサ６０Ａの入力値に基づいて、第２運動訓練装置１Ｂの第２操作部３Ｂも移動する。この際、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを把持している。この状態で訓練を行っている場合に、例えば、第１操作部３Ａが所定の軌道から外れた場合、第２操作部３Ｂも同様の動きをするため、訓練指導者Ｔが第２操作部３Ｂを操作して第１操作部３Ａが所定の軌道に向けて戻るように第２操作部３Ｂを移動させるとアシスト力が発生し、第２力センサ６０Ｂの入力値と第１力センサ６０Ａの入力値との合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させる。

【0082】

これにより、使用者Ｕと訓練指導者Ｔが離れた位置にいる場合でも、使用者Ｕが所定の軌道に沿って第１操作部３Ａを移動させにくい場合に、訓練指導者Ｔによるサポートが行える。

【0083】

一方、本実施形態の自主トレーニングモードは、使用者Ｕが第１操作部３Ａを自由に移動させることができるモードであって、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させるように操作する。その際に訓練指導者Ｔのサポートは行われず、上述の自動モードと同様に訓練指導者Ｔ側の第２操作部３Ｂは第１操作部３Ａの動きが再現され、訓練指導者Ｔは使用者Ｕの訓練内容を確認することができる。また、第１操作部３Ａの移動軌跡や第１力センサ６０Ａの入力値等の訓練情報を訓練指導者Ｔ側のモニターに表示することが望ましい。

【0084】

また、自主トレーニングモードにおいては、上述したアシストモードのアシスト力を装置が自動的に発生するようにしてもよい。その場合は、使用者Ｕが第１操作部３Ａを所定の軌道に沿って移動させている際に、所定の軌道から所定以上外れた場合に第１操作部３Ａを所定の軌道に戻すアシスト力が発生し、第１力センサ６０Ａの入力値に応じた速度ベクトルとアシスト力に応じた速度ベクトルとの合成値に基づいて第１操作部３Ａを移動させるように第１モータ６Ａと第２モータ３０Ａを駆動する。

【0085】

なお、上述の何れかの運動訓練モードにおいて、第１力センサ６０Ａと第２力センサ６０Ｂとのうちの何れか一方のセンサの入力値は、使用しないようにしても良い。例えば、アシストモードの実行時に、訓練指導者が把持する第２操作部３Ｂの第２力センサ６０Ｂの入力値の影響をなくすために、第２力センサ６０Ｂの入力値をしないようにしても良い。また、スイッチの切り替えなどにより、第１力センサ６０Ａと第２力センサ６０ｂのうちの一方のセンサの入力値を無視できるようにしても良い。

【0086】

本実施形態では、上述のように、操作部の可動領域が異なる２つの運動訓練装置を接続した運動訓練システム１０００において、大きい方の可動領域を小さい方の可動領域に制限するようにしている。このため、使用者と訓練指導者とが離れた位置にいる場合でも、効果的な運動訓練を行え、更に、可動領域が異なる装置同士でも、適切な運動訓練を行える。

【0087】

［他の実施形態］
上述の運動訓練システム１０００では、例えば、予めＰＣ７０Ａ及びＰＣ７０Ｂに、上述の制御が可能なプログラムがインストールされているが、第１運動訓練装置１Ａ及び第２運動訓練装置１Ｂが備える制御部に上述のプログラムをインストールしても良い。或いは、既に設置されている運動訓練装置や運動訓練システムが備えるコンピュータにこのプログラムをインストールするようにしても良い。即ち、本発明は、上述の運動訓練システム１０００に用いられるプログラムであっても良い。

【0088】

このプログラムは、以下のような工程をコンピュータに実行させるプログラムでもある。即ち、プログラムは、次の３つの工程を有する。まず、第１工程では、第２運動訓練装置１Ｂの第２の可動領域α２を取得する。第２工程では、第１操作部３ＡのＸＹ平面での可動領域を、第１工程で取得した第２の可動領域α２に制限する。第３工程では、第１操作部３Ａと第２操作部３Ｂとを第２の可動領域α２内で第１力センサ６０Ａ及び／又は第２力センサ６０Ｂの入力値に基づいて移動させる。

【符号の説明】

【0089】

１Ａ・・・第１運動訓練装置
１Ｂ・・・第２運動訓練装置
３Ａ・・・第１操作部
３Ｂ・・・第２操作部
６Ａ・・・第１モータ（第１Ｘ軸方向駆動モータ）
６Ａａ・・・エンコーダ（第１位置検出手段）
６Ｂ・・・第１モータ（第２Ｘ軸方向駆動モータ）
６Ｂａ・・・エンコーダ（第２位置検出手段）
３０Ａ・・・第２モータ（第１Ｙ軸方向駆動モータ）
３０Ａａ・・・エンコーダ（第１位置検出手段）
３０Ｂ・・・第２モータ（第２Ｙ軸方向駆動モータ）
３０Ｂａ・・・エンコーダ（位置検出手段、第２位置検出手段）
６０Ａ・・・第１力センサ
６０Ｂ・・・第２力センサ
７０Ａ・・・ＰＣ（第１制御部）
７０Ｂ・・・ＰＣ（第２制御部）
７５・・・制御ＣＰＵ
７６・・・モニター（表示部）
８０Ａ・・・第１距離センサ
８０Ｂ・・・第２距離センサ
８１Ａ・・・第１入力部
８１Ｂ・・・第２入力部
２００Ａ・・・第１駆動部
２００Ｂ・・・第２駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】