再表 2015-72479 訓練装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

【公報種別】再公表特許(A1)

(11)【国際公開番号】WO/0

(43)【国際公開日】2015年5月21日

【発行日】2017年3月16日

(54)【発明の名称】訓練装置

(51)【国際特許分類】

   A61H 1/02 20060101AFI20170224BHJP

【ＦＩ】

   A61H1/02 K

   A61H1/02 N

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

【全頁数】47

【出願番号】特願2015-547770(P2015-547770)

(21)【国際出願番号】PCT/0/0

(22)【国際出願日】2014年11月12日

(31)【優先権主張番号】特願2013-235816(P2013-235816)

(32)【優先日】2013年11月14日

(33)【優先権主張国】JP

(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KR,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG,US

(71)【出願人】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】503369495

【氏名又は名称】帝人ファーマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】大島 修

(72)【発明者】

【氏名】大松 弘明

(72)【発明者】

【氏名】前田 明寛

(72)【発明者】

【氏名】藤田 芙美

(72)【発明者】

【氏名】武田 純

【テーマコード（参考）】

4C046

【Ｆターム（参考）】

4C046AA05

4C046BB04

4C046BB08

4C046CC04

4C046DD02

4C046DD33

4C046EE02

4C046EE06

4C046EE25

4C046EE26

4C046EE32

4C046EE33

4C046FF23

(57)【要約】

本発明は、追従状態を的確に評価する訓練装置であって、前記訓練装置は、追従状態に応じて肢の訓練を続行可能なように操作ロッドと、固定フレームと、前記操作ロッドと、モータと、回転情報出力センサと、傾動角度算出部１１３１と、位置偏差算出部１１３２と、判断部１１３４と、モータ駆動部１１３５と、位置偏差補正部１１３３と、を備えている。
前記操作ロッドは、固定フレームに少なくともＸ軸又はＹ軸回りにモータにより傾動可能に支持され肢を保持し、前記傾動角度算出部１１３１は前記操作ロッドの傾動角度を算出し、前記位置偏差算出部１１３２は位置偏差を算出し、前記判断部１１３４は、前記位置偏差を第２の時間Ｔ２が経過する毎に取得し、第２の時間Ｔ２の間に生じた位置偏差が第１の閾値φ１以下の場合、前記モータ駆動部１１３５は位置偏差を累積保持するようモータを駆動し、前記位置偏差補正部１１３３は、所定のタイミングにおいて位置偏差をリセットする。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の訓練プログラムに従って、使用者の上肢及び／又は下肢の四肢を訓練する訓練装置であって、
床面上又は床面に近接して載置される固定フレームと、
前記固定フレームに少なくとも１自由度にて所定の傾動軸回りに傾動可能に支持され、肢を保持する操作ロッドと、
前記操作ロッドを前記傾動軸回りに傾動させるモータと、
前記モータの回転量を出力する回転情報出力センサと、
前記モータの前記回転量に基づいて、前記操作ロッドの傾動角度を算出する傾動角度算出部と、
前記操作ロッドの実際の前記傾動角度と、前記訓練プログラムにおいて指示された前記操作ロッドの傾動角度である指示傾動角度との差である位置偏差を、予め決められた第１の時間の間隔にて算出する、位置偏差算出部と、
前記位置偏差算出部において算出された前記位置偏差を予め決められた第２の時間が経過する毎に取得し、前記第２の時間の間に生じた前記位置偏差の変化量が第１の閾値以下であるかどうかを判断する判断部と、
前記判断部において、前記第２の時間の間に生じた前記位置偏差の変化量が第１の閾値以下であると判断された場合に、前記位置偏差を累積保持するよう前記モータを駆動するモータ駆動部と、
予め設定されたタイミングにおいて、累積保持された前記位置偏差をリセットする位置偏差補正部と、
を備えた訓練装置。

【請求項2】

前記操作ロッドは長手軸線方向に伸縮可能である請求項１に記載の訓練装置。

【請求項3】

前記判断部は、前記第２の時間の間に生じた前記位置偏差の変化量が前記第１の閾値より大きい場合は、エラーと判断する、請求項１又は２に記載の訓練装置。

【請求項4】

前記判断部によって前記エラーが発生したと判断したときに、使用者に対して視覚的情報又は聴覚的情報を提供する情報提供部をさらに備える請求項３に記載の訓練装置。

【請求項5】

前記情報提供部は、前記使用者が、前記訓練プログラムにおいて設定された訓練ルートにおいて予め設定した通過点に前記操作ロッドを到達させたときに、前記使用者に視覚的情報又は聴覚的情報を提供する請求項４に記載の訓練装置。

【請求項6】

前記判断部によって前記エラーが発生したと判断したときに、前記モータの回転を停止する請求項３〜５のいずれかに記載の訓練装置。

【請求項7】

前記判断部は、さらに、第３の時間が経過する毎に前記位置偏差を取得し、前記第３の時間の間に生じた前記位置偏差の変化量が第２の閾値以下であるかどうかを判断し、
前記判断部において、前記第３の時間の間に生じた前記位置偏差の変化量が前記第２の閾値以下であると判断されたとき、前記位置偏差補正部は累積保持された前記位置偏差をリセットする、請求項１〜６のいずれかに記載の訓練装置。

【請求項8】

前記位置偏差補正部は、前記操作ロッドの動作が停止したときに累積保持された前記位置偏差をリセットする、請求項１〜７のいずれかに記載の訓練装置。

【請求項9】

前記訓練プログラムに従って、前記モータを加速させる指令である加速指令と、前記モータを減速させる減速指令と、を少なくとも含む速度指令を作製する指令作製部をさらに備え、
前記モータ駆動部は、前記加速指令の実行時において、前記速度指令のみに追従するよう前記モータを制御する、請求項１〜８のいずれかに記載の訓練装置。

【請求項10】

前記速度指令には、前記加速指令と前記減速指令との間に前記モータを一定速度で回転させる定速指令をさらに配置し、前記モータ駆動部は、さらに前記定速指令の実行時において、前記速度指令のみに追従するよう前記モータを制御する、請求項９に記載の訓練装置。

【請求項11】

前記指令作製部は、前記訓練プログラムに従って前記操作ロッドの前記傾動角度を制御するための指令である位置指令をさらに作製し、
前記モータ駆動部は、前記減速指令の実行時において、前記速度指令、及び、前記位置指令に追従するよう前記モータを制御する、請求項９又は１０に記載の訓練装置。

【請求項12】

前記位置偏差補正部は、前記減速指令の開始時に、累積保持された前記位置偏差をリセットする、請求項９〜１１のいずれかに記載の訓練装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータにより駆動される操作ロッドを備え、所定の訓練プログラムに従って、患者の上肢および下肢等のリハビリテーションを支援する訓練装置に関する。

【背景技術】

【0002】

脳卒中患者の片麻痺した上肢や下肢の運動機能回復を目的とするリハビリテーションは、一般に作業療法士や理学療法士によって行われるため、リハビリテーションの効率的な提供の面においては限界がある。たとえば、上肢の運動機能回復を目的としたリハビリテーションでは、主には麻痺した上肢の正確な動作を、現状よりも僅かに広い動作範囲で、他動的及び能動的に、可能な限り反復することが求められる。これらの運動機能回復に関するリハビリテーションをベースに、作業療法士又は理学療法士は患者に正確な動作を教授し、手技によって患者の上肢に対して、他動的負荷を加えながら、能動的な動作を誘導する。
かかるリハビリテーションでは、療法士が疲労することにより、動作の反復回数が制限される。また、療法士の経験によって、リハビリテーションの医学的な質についても差が生ずる可能性がある。よって、療法士による訓練を補助して、疲労による制約を無くし、かつ、その医学的な質をできるだけ標準化するために、例えば、特許文献１のような、腕などの肢が不自由な患者のリハビリテーションを支援するための訓練装置が、知られており、この装置は、床面上に配置可能な固定フレームと、全方向に傾動可能に固定フレームに支持された可動フレームと、可動フレームに伸縮自在に装着され、訓練を受ける人の手で操作される操作ロッドと、を備えた上肢訓練装置として開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１１７４８８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されたような訓練装置は、主に、訓練を受ける人が訓練すべき、例えば上肢を訓練プログラムに従って訓練する場合、上肢の動きが操作ロッドの動作に追従しているかどうかをモニターし、必要に応じて操作ロッドの動きを訓練装置の使用者に対して、視覚的又は聴覚的情報を基にして教示している。この場合、従来の訓練装置においては、装置内部での演算処理によって、例えば訓練プログラムにより指示された操作ロッドの傾動すべき角度と、実際の操作ロッドの傾動角度との偏差（位置偏差）の大きさだけに基づいて、上肢の動きが訓練プログラムによって指示された操作ロッドの動きに追従しているかを評価していた。しかし、このような位置偏差の大きさだけに基づく評価方法では、下記に示すような位置偏差の状態変化を適切に評価できない恐れがある。

【0005】

肢を訓練する訓練装置において、肢が訓練装置において予め設定された訓練プログラムで指示された動作に追従している状態（追従状態）としては、以下の３つの状態がある。（ｉ）肢を動作させている操作ロッドが、訓練プログラムに指示された操作ロッドの傾動すべき角度と一致した状態（位置偏差が０の状態）で動作している。
（ｉｉ）操作ロッドの単位時間あたりの傾動角度変化が、訓練プログラムに指示された操作ロッドの単位時間あたりの傾動角度変化と一致した状態（位置偏差は０ではないが不変的に一定値の状態）で動作している。
（ｉｉｉ）操作ロッドが、訓練プログラムに指示された操作ロッドの傾動角度から少しずつずれていく状態（位置偏差がゆっくりと変化する状態）で動作している。

【0006】

位置偏差の大きさのみに基づいて追従状態を評価する場合、上記（ｉ）の追従状態は評価可能である一方、上記（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）の追従状態が正確に判別できないことがある。例えば、位置偏差が不変の状態で位置偏差がある所定の値以上であった場合、又は、位置偏差がゆっくりと変化してある所定の値以上になった場合、肢の動作は訓練プログラムに対して、位置偏差による若干の遅れはあるものの、追従していると評価される。
一方で、位置偏差の大きさのみに基づいて、例えば時間的な変化などを考慮せずに追従状態を評価すると、上記（ｉｉ）又は（ｉｉｉ）の場合であっても、位置偏差の大きさによっては肢の動作は訓練プログラムに追従していないと評価されてしまうため、操作ロッドの状態に応じた患者の状況を適切に把握できない。

【0007】

すなわち、位置偏差の大きさのみに基づいて操作ロッドの追従状態を評価するときには、例えば、位置偏差が０ではないが不変である追従状態（一定の負荷がかかりつつ操作ロッドが定速で動いている状態）、又は位置偏差がゆっくり変化する追従状態（操作ロッドが目標点に近づくにつれて位置偏差がゆっくりと大きくなる状態）などの患者の操作ロッドの操作状況を的確に判別できない。そのため、患者の状態を適切に把握することができない。

【0008】

従って、本発明の課題は、位置偏差が０ではないが不変である追従状態、又は位置偏差がゆっくり変化する追従状態を的確に判別し、判別の結果、訓練の続行が可能であると判断してよい場合であれば、このような２つの追従状態において、肢の訓練を続行するよう、操作ロッドを制御するリハビリテーション支援のための訓練装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る訓練装置は、訓練プログラムに従って、患者の上肢及び／又は下肢の四肢を訓練する訓練装置である。訓練装置は、固定フレームと、操作ロッドと、モータと、回転情報出力センサと、傾動角度算出部と、位置偏差算出部と、判断部と、モータ駆動部と、位置偏差補正部と、を備える。固定フレームは、床面上又は床面上に近接して載置される。操作ロッドは、固定フレームに少なくとも１自由度にて所定の傾動軸回りに傾動可能に支持される。また、操作ロッドは、肢を保持する。モータは、操作ロッドを傾動軸回りに傾動させる。回転情報出力センサは、モータの回転量を出力する。傾動角度算出部は、モータの回転量に基づいて、操作ロッドの傾動角度を算出する。位置偏差算出部は、位置偏差を所定時間である第１の時間の間隔にて算出する。位置偏差とは、操作ロッドの実際の傾動角度と、訓練プログラムにおいて指示された操作ロッドの傾動すべき角度である指示傾動角度との差である。判断部は、位置偏差算出部において算出された位置偏差を所定時間である第２の時間が経過する毎に取得する。そして、判断部は、第２の時間の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値以下であるかどうかを判断する。モータ駆動部は、判断部において、第２の時間の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値以下であると判断された場合に、位置偏差を累積保持するようモータを駆動する。位置偏差補正部は、予め設定されたタイミングにおいて、累積保持された位置偏差をリセットする。

【0010】

このように、判断部は、単位時間（第２の時間）の経過毎の位置偏差を取得している。これにより、単位時間（第２の時間）の間に生じた位置偏差の変化量を算出できる。また、判断部は、単位時間（第２の時間）の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値以下であるかどうかを判定している。これにより、判断部は、位置偏差が０ではないが不変である追従状態が発生している場合、又は位置偏差がゆっくり変化する追従状態が発生している場合を的確に判別できる。
さらに、位置偏差補正部が、累積保持された位置偏差を、所定のタイミングにおいてリセットしている。これにより、位置偏差が０ではないが不変である状態において生じた位置偏差、又は位置偏差がゆっくり変化する状態において生じた位置偏差が大きくなった際に、判断部がエラーと判断することがなくなる。その結果、患者は、この訓練装置において肢の訓練を続行できる。

【0011】

操作ロッドは、長手軸線方向に伸縮可能であってもよい。ここで、長手軸線方向とは、操作ロッドの長さ方向のことをいう。操作ロッドが長手軸線方向に伸縮可能であることにより、上肢又は下肢の、操作ロッドの長さ方向に対する訓練も可能となる。

【0012】

判断部は、第２の時間の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値より大きい場合は、エラーと判断してもよい。これにより、この訓練装置に何等かの異常がある可能性、及び／又は、訓練の続行に影響がある可能性を予測して、肢が訓練プログラムに追従できなくなったことを的確に判断できる。

【0013】

訓練装置は、情報提供部をさらに備えてもよい。情報提供部は、判断部によってエラーが発生したと判断したときに、患者、訓練補助者及び医療従事者等を含む使用者に対して視覚的情報又は聴覚的情報を提供する。
これにより、使用者にこの訓練装置の状態、及び／又は、訓練の続行に影響を及ぼす可能性があることなどを知らせることができる。

【0014】

情報提供部は、患者が、訓練プログラムにおいて設定された訓練ルートにおいて予め設定した通過点に操作ロッドを到達させたときに、使用者に情報提供してもよい。これにより、使用者は、操作ロッドを訓練プログラム通りに操作できたことを知ることができる。また、患者が予め設定した通過点に操作ロッドを到達させたときに、使用者に視覚的情報又は聴覚的情報を提供することにより、患者が訓練を続けるためのモチベーションを維持できる。

【0015】

判断部によってエラーが発生したと判断したときに、モータの回転を停止してもよい。これにより、エラーが発生したとき、すなわち、訓練の続行に影響を及ぼす可能性があると判断される場合に、訓練装置を安全に停止できる。

【0016】

判断部は、さらに、所定時間である第３の時間が経過する毎に位置偏差を取得してもよい。そして、判断部は、第３の時間の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値以下であるかどうかを判断してもよい。さらに、判断部において、第３の時間の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値以下であると判断されたとき、位置偏差補正部は累積保持された位置偏差をリセットしてもよい。
これにより、操作ロッドの実際の傾動角度を、訓練プログラムに指示された傾動すべき角度（指示傾動角度）に追従させるようなモータの制御（位置制御）を常に行うことなく、累積保持された位置偏差をリセットでき、患者は訓練を続行できる。

【0017】

位置偏差補正部は、操作ロッドの動作が停止したときに累積保持された位置偏差をリセットしてもよい。これにより、次回以降の訓練において、今回の訓練において生じた位置偏差を持ち越すことがなくなるので、患者は訓練を続行できる。

【0018】

訓練装置は、指令作製部をさらに備えていてもよい。指令作製部は、訓練プログラムに従って、モータを加速させる指令である加速指令と、モータを減速させる減速指令とを少なくとも含む速度指令を作製する。この時、モータ駆動部は、加速指令の実行時において、速度指令のみに追従するようモータを制御してもよい。
加速指令と減速指令を少なくとも含む速度指令を用いてモータを駆動することにより、モータはスムーズに動作できる。その結果、患者は、操作ロッドを意図したように操作することができる。
また、モータ駆動部が、加速指令の実行時において速度指令のみに追従するようにモータを駆動することにより、位置偏差を累積保持するようなモータの制御を行える。その結果、相対的に大きなモータトルクを必要とし位置偏差が生じやすい、例えば操作ロッドが大きな傾動角度にて動作する場合においても、患者はこの訓練装置を用いて、肢の訓練を継続できる。さらに、位置偏差を累積保持することにより、位置偏差の累積保持量に基づいて、訓練中における肢の状況を把握できる。

【0019】

速度指令には、加速指令と減速指令との間にモータを一定速度で回転させる定速指令をさらに配置してもよい。この時、モータ駆動部は、定速指令の実行時において、さらに速度指令のみに追従するようモータを制御してもよい。
速度指令が定速指令をさらに含むことにより、操作ロッドが大きな傾動角度にて動作する場合にも、モータからのフィードバック電流などに基づいて、モータを一定速度でスムーズに動作できる。また、定速指令実行時において、モータ駆動部が、速度指令のみに追従するようモータを制御することにより、位置偏差を累積保持するようなモータの制御を行える。その結果、相対的に大きなモータトルクを必要とし位置偏差が生じやすい、例えば操作ロッドが大きな傾動角度にて動作する場合においても、患者はこの訓練装置を用いて、肢の訓練を継続できる。また、モータを一定速度で回転させれば、等速運動による肢の訓練を継続できる。さらに、位置偏差を累積保持することにより、位置偏差の累積保持量に基づいて、訓練中における、患者の肢の状況を把握できる。

【0020】

指令作製部は、訓練プログラムに従って、操作ロッドの傾動角度を制御するための指令である位置指令をさらに作製してもよい。また、モータ駆動部は、減速指令の実行時において、速度指令及び位置指令に追従するように、モータを制御してもよい。
これにより、モータ駆動部は、操作ロッドが訓練プログラムに指示された目標傾動角度まで極力偏差を少なく到達するよう、モータを制御できる。その結果、例えば患者に対して、操作ロッドの位置情報を視覚的情報としてフィードバックする場合においても、この位置情報を好適に利用することができる。

【0021】

位置偏差補正部は、減速指令の開始時に、累積保持された位置偏差をリセットしてもよい。ここで、累積保持された位置偏差をリセットするとは、累積保持された位置偏差を０とすることである。これにより、減速指令の実行時に、モータの速度が位置指令によって、過剰に変動することを抑制できる。

【発明の効果】

【0022】

本発明によって、位置偏差が０ではないが不変である追従状態、又は位置偏差がゆっくり変化する追従状態を的確に判別できる。また、判別の結果、訓練の続行が可能であると判断してもよい場合には、このような２つの追従状態において、肢の訓練を続行するよう、操作ロッドを制御するリハビリテーション支援のための訓練装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】訓練装置を模式的に示した図

【図2】固定フレーム内の制御部と操作ロッド傾動機構の全体構成を示す図

【図3】操作ロッドの構成を示す図

【図4】制御部の全体構成を示す図

【図5A】三角速度軌道型の速度指令を示す図

【図5B】台形速度軌道型の速度指令を示す図

【図6】位置指令を示す図

【図7】モータ制御部の構成を示す図

【図8】モータ駆動部の構成を示す図

【図9】訓練装置の基本動作を示すフローチャート

【図10】モータの制御方法を示すフローチャート

【図11】速度偏差が解消される一方、位置偏差は累積保持される様子を示す図

【図12】位置偏差の変化量が許容範囲内であるかどうかの判定方法を示すフローチャート

【図13A】第３の時間の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値以下であるかどうかの判定方法を示すフローチャート

【図13B】操作ロッドの動作が停止したかどうかの判定方法を示すフローチャート

【図13C】操作ロッドの傾動角度が減速開始位置に到達したかどうかの判定方法を示すフローチャート

【図14A】位置偏差を物理的にリセットする方法を示すフローチャート

【図14B】パラメータとしての位置偏差の値を０に設定して位置偏差をリセットする方法の一例を示すフローチャート

【図15A】位置偏差を物理的にリセットする方法による位置偏差のリセット方法を模式的に示す図

【図15B】パラメータとしての位置偏差の値を０に設定して位置偏差をリセットする方法の一例を模式的に示す図

【図15C】位置指令が時間軸に対して平行移動するに従い、速度指令も時間軸に対して平行移動する様子を模式的に示す図

【発明を実施するための形態】

【0024】

１．第１実施形態
（１）訓練装置の全体構成
第１実施形態に係る訓練装置１００の全体構成を、図１を用いて説明する。図１は、訓練装置１００を模式的に示した図である。訓練装置１００は、所定の訓練プログラムに従って、使用者（患者）の上肢及び／又は下肢の四肢のうちのいずれかの肢の運動機能回復を目的とした訓練を行うための訓練装置である。
訓練装置１００は、固定フレーム１と、操作ロッド３と、訓練指示部５、とを主に備える。固定フレーム１は、訓練装置１００を設置する床面上又は床面に近接して載置される。また、固定フレーム１は、訓練装置１００の本体筐体を形成している。操作ロッド３は、固定フレーム１内部に備えられた操作ロッド傾動機構１３（図２）を介して、固定フレーム１に取り付けられている。この結果、操作ロッド３は、操作ロッド傾動機構により、固定フレーム１の長さ方向に平行なＸ軸、及び、固定フレーム１の幅方向に平行なＹ軸（図１及び図２）方向に傾動可能となる。
なお、操作ロッド３は、必要に応じて、上記のＸ軸方向又は上記のＹ軸方向のみに傾動可能となっていてもよい。この場合、操作ロッド３は、１自由度にて傾動可能となる。
また、操作ロッド３は、内部に操作ロッド３の長手軸方向の伸縮機構（図３）を備えてもよい。このとき、操作ロッド３は、操作ロッド３の長さ方向に伸縮可能となるので、操作ロッド傾動機構１３と合わせて少なくとも２自由度又は３自由度の動作を形成することができる。

【0025】

また、操作ロッド３は、その上端部に肢支持部材３１（後述）を有している。患者の肢を肢支持部材３１に支持することにより、操作ロッド３によって患者の肢を動かすことを可能とする。または、患者自らの意思で操作ロッド３を動かすことを可能とする。

【0026】

訓練指示部５は、固定部材７を介して、固定フレーム１に固定されている。訓練指示部５は、予め設定した訓練プログラムを実行し、必要に応じて、制御部１１（図２）に操作ロッド３を動作させるための操作ロッド動作指令を送信する。また、訓練指示部５は、予め設定された訓練プログラムによって、訓練ルートと実際の患者の肢の訓練動作を視覚的情報又は聴覚的情報によって提供する。これにより、患者は、訓練プログラムにより設定された訓練動作と実際の動作とをフィードバックしながら、肢の訓練を行える。
さらに、訓練指示部５は、患者の肢が訓練プログラムに示された目標点（目標傾動角度）まで操作ロッド３を傾動できたときにも、使用者に対して、視覚的情報又は聴覚的情報により、目標傾動角度に到達したことを知らせてもよい。これにより、患者が訓練を続けるためのモチベーションを維持できる。

【0027】

また、訓練指示部５は、後述する判断部１１３４（図７）において、エラーが発生したと判断したときに、使用者に対して視覚的情報又は聴覚的情報を提供する。これにより、使用者に訓練装置１００の状態、及び／又は、訓練の続行に影響を及ぼす可能性があることを知らせることができる。

【0028】

訓練指示部５としては、液晶ディスプレーなどの表示装置と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ
Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｉｓｋ）などの記憶装置と、必要に応じてタッチパネルなどの入力装置と、を備えた、一体型コンピュータシステムを用いることができる。また、訓練指示部５は、表示装置と、その他のコンピュータシステムとが分離して構成されていてもよい。この場合、固定フレーム１に固定部材７を介して固定されるのは、表示装置である。

【0029】

訓練指示部５において実行される訓練プログラムは、例えば、（ｉ）ガイデッドモード（Ｇｕｉｄｅｄ Ｍｏｄｅ）、（ｉｉ）イニシエーティッドモード（Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ
Ｍｏｄｅ）、（ｉｉｉ）ステップイニシエーティッドモード（Ｓｔｅｐ Ｉｎｉｔｉａｔｅｄ Ｍｏｄｅ）、（ｉｖ）フォローアシストモード（Ｆｏｌｌｏｗ Ａｓｓｉｓｔ Ｍｏｄｅ）、（ｖ）フリーモード（Ｆｒｅｅ Ｍｏｄｅ）という、５つの訓練モード等を有している。ガイデッドモードは、操作ロッド３が患者の肢の動きに関係なく、肢を予め決められた方向に一定速度で動かす訓練モードである。イニシエーティッドモードは、訓練プログラムで予め設定された訓練ルートに対して、患者が肢により操作ロッド３を初動位置にて正しい方向に動かそうとした力（力覚トリガーと呼ぶこともある）を検出し、操作ロッド３が患者の肢を予め決められた訓練ルートの方向に一定速度で動かす訓練モードである。ステップイニシエーティッドモードは、操作ロッド３の訓練ルート中の所定の箇所において、力覚トリガーを検出したとき、訓練ルートにおける一定距離だけ、操作ロッド３が患者の肢を動かす訓練モードである。フォローアシストモードは、所定周期毎に力覚トリガーを検出して、検出した力覚トリガーの大きさに応じて、操作ロッド３の速度を変化させる訓練モードである。フリーモードは、患者自らの肢の動きに追従するように操作ロッド３を動かす訓練モードである。

【0030】

また、訓練装置１００は、患者が訓練中に腰掛けるための椅子９をさらに備えていてもよい。椅子９は、椅子接続部材９１を介して、固定フレーム１に接続されていることで、訓練装置１００の安定性を確保でき、また椅子接続部材９１を再現良く固定することで患者が毎回訓練を同じ位置で実施することができる。

【0031】

（２）制御部及び操作ロッド傾動機構の構成
Ｉ．全体構成
次に、制御部１１と、操作ロッド傾動機構１３の全体構成について図２を用いて説明する。図２は、固定フレーム１内の制御部１１と、操作ロッド傾動機構１３の全体構成を示す図である。
制御部１１と、操作ロッド傾動機構１３は、固定フレーム１内に配置されている。制御部１１は、訓練指示部５と信号送受信可能に接続されている。制御部１１は、訓練指示部５から送信される操作ロッド動作指令を受信する。また、制御部１１は、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ（後述）、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（後述）、及び伸縮モータ３５９（図３）に電気的に接続されている。したがって、制御部１１は、操作ロッド動作指令に基づいて、上記３つのモータを駆動する。なお、制御部１１の構成及び動作については、後ほど詳しく説明する。
操作ロッド傾動機構１３は、固定フレーム１に固定された操作ロッド傾動機構固定部材１５ａ、１５ｂを介して、固定フレーム１に傾動可能に取り付けられている。そのため、操作ロッド傾動機構１３は、操作ロッド３をＸ軸方向及びＹ軸方向（２自由度）に傾動可能とする。以下に、操作ロッド傾動機構１３の構成について、詳細に説明する。
なお、操作ロッド傾動機構１３は、操作ロッド３をＸ軸方向又はＹ軸方向のみ（１自由度）に傾動可能となるよう構成されていてもよい。又は、操作ロッド傾動機構１３は、設定により、操作ロッド３を１自由度にて傾動させるか、２自由度にて傾動させるかを選択可能になっていてもよい。

【0032】

ＩＩ．操作ロッド傾動機構の構成
本実施形態の操作ロッド傾動機構１３の構成について、図２を用いて説明する。操作ロッド傾動機構１３は、２軸を可動させうる「ジンバル」機構により、操作ロッド３をＸ軸方向及びＹ軸方向に傾動可能とする機構である。ここで、Ｘ軸方向とは、図２において、固定フレーム１の長さ方向に平行な水平方向である。Ｙ軸方向とは、図２において、固定フレーム１の幅方向に平行な水平方向である。
操作ロッド傾動機構１３は、Ｘ軸方向傾動部材１３１と、Ｙ軸方向傾動部材１３３（後述）と、それぞれに対応するＸ軸方向傾動モータ１３５ｂと、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａと、を有している。
なお、操作ロッド傾動機構１３が操作ロッド３を１自由度にて傾動させる場合、操作ロッド傾動機構１３は、Ｘ軸方向傾動部材１３１とＸ軸方向傾動モータ１３５ｂとのみを備えるか、又は、Ｙ軸方向傾動部材１３３とＹ軸方向傾動モータ１３５ａとのみを備えていれば十分である。あるいは、操作ロッド傾動機構１３が上記４つの部材及びモータを備えている場合であっても、いずれかの部材とモータとの組み合わせを無効にすることにより、操作ロッド傾動機構１３は、操作ロッド３を１自由度にて傾動可能となる。

【0033】

Ｘ軸方向傾動部材１３１は、Ｙ軸方向傾動部材１３３の空間の内側に配置されている。また、Ｘ軸方向傾動部材１３１は、Ｙ軸に平行な法線を有する２つの側面から外側に伸びる２つの軸１３１ａ、１３１ｂを有している。この２つの軸１３１ａ、１３１ｂのそれぞれが、Ｙ軸方向傾動部材１３３のＹ軸に平行な法線を有する２つの側面のそれぞれに、Ｘ軸方向傾動部材１３１をＹ軸回りに回動可能なように支持されている。これにより、Ｘ軸方向傾動部材１３１は、Ｘ軸方向傾動部材１３１に固定された操作ロッド３とＸ軸とがなす角度を変化させることができる。ここで、操作ロッド３とＸ軸とがなす角度を変化させることを、「Ｘ軸方向に傾動する」と呼ぶこともある。
なお、操作ロッド３は、Ｘ軸方向傾動部材１３１の空間Ｓに一部が挿入された状態で、Ｘ軸方向傾動部材１３１に固定される。

【0034】

同様に、Ｙ軸方向傾動部材１３３は、Ｘ軸に平行な法線を有する２つの側面から外側へ伸びる２つの軸１３３ａ、１３３ｂを有している。この２つの軸１３３ａ、１３３ｂのそれぞれが、操作ロッド傾動機構固定部材１５ａ、１５ｂに、Ｙ軸方向傾動部材１３３をＸ軸回りに回動可能なように支持されている。これにより、Ｙ軸方向傾動部材１３３は、操作ロッド傾動機構固定部材１５ａ、１５ｂに対して、Ｘ軸回りに回動可能となる。その結果、Ｙ軸方向傾動部材１３３は、Ｘ軸方向傾動部材１３１に固定された操作ロッド３とＹ軸とがなす角度を変化させることができる。ここで、操作ロッド３とＹ軸とがなす角度を変化させることを、「Ｙ軸方向に傾動する」と呼ぶこともある。

【0035】

このように、Ｙ軸方向傾動部材１３３は、操作ロッド３をＹ軸方向に傾動させ、Ｘ軸方向傾動部材１３１は、操作ロッド３をＸ軸方向に傾動させる。このため、操作ロッド傾動機構１３は、操作ロッド３を２次元の自由度にて傾動できる。なお、図２ではＸ軸方向傾動部材１３１は、Ｙ軸方向傾動部材１３３の空間の内側に配置されているが、Ｘ軸方向傾動部材１３１を、Ｙ軸方向傾動部材１３３の空間の外側に配置し、それに対応する部材を傾動できるように設計変更してもよい。

【0036】

Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａは、操作ロッド傾動機構固定部材１５ａに固定されている。また、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの出力回転軸は、図示されない減速機構を介して、Ｙ軸方向傾動部材１３３から伸びる軸１３３ａと、軸１３３ａを回動可能なように接続されている。このため、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａは、Ｙ軸方向傾動部材１３３をＸ軸回りに回動させる。さらに、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａは、制御部１１と電気的に接続されている。したがって、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａは、制御部１１による制御により、操作ロッド３をＹ軸方向に傾動できる。

【0037】

Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂは、Ｙ軸方向傾動部材１３３の４つの側面のうち、Ｘ軸方向傾動部材１３１から伸びる軸１３１ａを軸支している側面に固定されている。また、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂの出力回転軸は、図示されない減速機構を介して、Ｘ軸方向傾動部材１３１から伸びる軸１３１ａと、軸１３１ａを回動可能なように接続されている。このため、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂは、Ｘ軸方向傾動部材１３１をＹ軸回りに回動可能となっている。さらに、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂは、制御部１１と電気的に接続されている。したがって、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂは、制御部１１による制御により、操作ロッド３をＸ軸方向に傾動できる。

【0038】

このように、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ及びＸ軸方向傾動モータ１３５ｂは、制御部１１による制御により、操作ロッド３を、それぞれＹ軸方向及びＸ軸方向に１自由度で傾動させる。すなわち、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ及びＹ軸方向傾動モータ１３５ａを具備することにより、操作ロッド３を２次元にて制御できる。

【0039】

Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ及びＸ軸方向傾動モータ１３５ｂとしては、例えば、サーボモータ又はブラシレスモータなどの、電動モータを用いることができる。

【0040】

（３）操作ロッドの構成
Ｉ．全体構成
次に、操作ロッド３の構成について、図３を用いて説明する。まず、操作ロッド３の全体構成について説明する。図３は、操作ロッド３の構成を示す図である。操作ロッド３は、肢支持部材３１と、固定ステイ３３と、伸縮機構３５と、を備えている。肢支持部材３１は、伸縮機構３５のカバー３５３（後述）の上端部に固定されている。肢支持部材３１は、患者の肢を支持する部材である。固定ステイ３３は、操作ロッド３の本体を形成している。また、固定ステイ３３は、伸縮機構３５の可動ステイ３５１（後述）を収納する空間Ｓ’を有している。さらに、固定ステイ３３は、操作ロッド３を操作ロッド傾動機構１３のＸ軸方向傾動部材１３１に固定するための固定部材（図示せず）を有している。固定ステイ３３の当該固定部材により固定ステイ３３をＸ軸方向傾動部材１３１に固定することにより、操作ロッド３は、操作ロッド傾動機構１３に固定される。

【0041】

伸縮機構３５は、固定ステイ３３の長さ方向に沿って移動可能なように、固定ステイ３３に設けられる。これにより、操作ロッド３は、操作ロッド３の長さ方向に伸縮可能となる。以下、伸縮機構３５の構成について詳しく説明する。

【0042】

ＩＩ．伸縮機構の構成
図３に示すように、伸縮機構３５は、可動ステイ３５１と、カバー３５３と、ナット３５５と、ねじ軸３５７と、伸縮モータ３５９と、を有している。
可動ステイ３５１は、固定ステイ３３に設けられた空間Ｓ’に挿入されている。また、可動ステイ３５１は、図示しないスライドユニットを有している。このスライドユニットは、固定ステイ３３の内壁に設けられた案内レール３７に摺動可能に係合している。その結果、可動ステイ３５１は、固定ステイ３３に設けられた空間Ｓ’内を案内レール３７に沿って移動可能となる。カバー３５３は、可動ステイ３５１の上端部に固定されている。これにより、カバー３５３は、可動ステイ３５１の移動に応じて移動できる。また、カバー３５３は、上端部に肢支持部材３１を備えている。そのため、カバー３５３は、固定ステイ３３の伸びる方向に肢支持部材３１を移動できる。

【0043】

ナット３５５は、可動ステイ３５１の底部に取り付けられている。ナット３５５は、ねじ軸３５７（後述）を螺合する。ねじ軸３５７は、固定ステイ３３の長さ方向と平行な方向に伸びる、ねじ山が設けられた部材である。また、ねじ軸３５７は、ナット３５５に螺合されている。よって、ねじ軸３５７は、回転することにより、ナット３５５をねじ軸３５７の長さ方向（すなわち、固定ステイ３３の長さ方向（長手軸線方向））に沿って移動させる。
上述したように、ナット３５５は可動ステイ３５１の底部に固定されているため、ナット３５５がねじ軸３５７の伸びる方向に沿って移動することにより、可動ステイ３５１は固定ステイ３３の長さ方向に沿って移動可能となる。

【0044】

伸縮モータ３５９は、固定ステイ３３の底部に固定されている。また、伸縮モータ３５９の出力回転軸は、ねじ軸３５７の長さ方向の端部に、ねじ軸３５７を軸回りに回転可能なように接続されている。さらに、伸縮モータ３５９は、制御部１１と電気的に接続されている。このため、伸縮モータ３５９は、制御部１１からの制御により、ねじ軸３５７を、ねじ軸３５７の軸回りに回転できる。
上述したように、ナット３５５はねじ軸３５７に螺合されているため、ナット３５５は、ねじ軸３５７の回転に応じて、ねじ軸３５７の長さ方向に沿って移動可能となっている。そのため、可動ステイ３５１は、伸縮モータ３５９の回転に応じて、固定ステイ３３の長さ方向（長手軸線方向）に沿って移動可能となる。

【0045】

（４）制御部の構成
Ｉ．全体構成
次に、制御部１１の全体構成について、図４を用いて説明する。図４は、制御部１１の全体構成を示す図である。制御部１１としては、例えば、ＣＰＵと、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク装置、ＳＳＤなどの記憶装置と、電気信号を変換するインターフェースなどを備えたマイコンシステムなどを用いることができる。また、以下に説明する制御部１１の機能の一部又は全部は、マイコンシステムにおいて実行可能なプログラムとして実現されていてもよい。また、当該プログラムは、マイコンシステムの記憶装置に記憶されていてもよい。さらに、制御部１１の機能の一部又は全部は、カスタムＩＣなどにより実現されていてもよい。
制御部１１は、指令作製部１１１と、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃと、を有する。

【0046】

指令作製部１１１は、訓練指示部５と、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃとに信号送受信可能に接続されている。指令作製部１１１は、訓練指示部５から送信される操作ロッド動作指令に基づいて、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃのそれぞれが、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、及び伸縮モータ３５９を駆動するための指令を作製する。

【0047】

指令作製部１１１において作製される指令には、速度指令と位置指令とがある。速度指令とは、モータの回転速度（操作ロッド３の単位時間あたりの傾動角度又は伸縮する長さの変化量）を制御するための指令のことである。また、位置指令とは、操作ロッド３の傾動角度又は伸縮長さを制御するための指令のことである。
後述するように、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが速度指令に基づいて上記モータを制御するとき、上記モータは速度指令に指示された速度に追従するように制御される。すなわち、速度指令に指示された速度と実際のモータの回転速度との間に差（速度偏差）が存在するときに、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、速度偏差を解消するように上記モータを制御する。

【0048】

一方、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが位置指令に基づいて上記モータを制御するとき、上記モータは、操作ロッド３の傾動角度又は伸縮長さを位置指令に指示された傾動角度（指示傾動角度）又は伸縮長さ（指示伸縮長さ）に追従させるように制御される。すなわち、位置指令に指示された傾動角度と操作ロッド３の実際の傾動角度、又は位置指令に指示された伸縮長さと操作ロッド３の実際の伸縮長さとの間に差（位置偏差）が存在するときに、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、位置偏差を解消するように上記モータを制御する。

【0049】

なお、指令作製部１１１において作製される速度指令及び位置指令は、時間の関数である。一方、訓練指示部５から送信される操作ロッド動作指令は、少なくとも操作ロッド３をどの傾動角度まで移動させるかに関する情報（目標位置情報）と、操作ロッド３の単位時間あたりの傾動角度又は伸縮長さの変化量（傾動角度速度又は伸縮長さ速度）に関する情報（目標速度情報）とを含み、さらには操作ロッド３の傾動角度速度又は伸縮長さ速度を所望の傾動角度速度まで到達させるための加速度に関する情報（加速度情報）と、操作ロッド３を動作状態から停止状態にするための減速度に関する情報（減速度情報）と、を含む。

【0050】

すなわち、速度指令及び位置指令を作製する元となる操作ロッド動作指令には、時間に関する情報が含まれていない。しかし、操作ロッド動作指令には、距離に関する情報（目標位置情報に対応）、速度に関する情報（目標速度情報に対応）が含まれており、さらには加速度に関する情報（加速度情報及び減速度情報に対応）が含まれている。したがって、これらの情報から、時間に関する情報は算出できる。
よって、指令作製部１１１は、操作ロッド動作指令に含まれる目標位置情報、目標速度情報、さらには加速度情報、及び減速度情報を適切に組み合わせて計算することにより、時間の関数である速度指令及び位置指令を作製できる。

【0051】

また、指令作製部１１１において作製される速度指令には、図５Ａ及び図５Ｂに示すような、２種類の速度指令がある。１つは、図５Ａに示されるように、モータを一定の加速度にて加速させる加速指令と、モータを一定の減速度にて減速させる減速指令とのみを含んだ速度指令である。このような速度指令を、時間を横軸に速度を縦軸にした座標上に表すと、三角形状のグラフになる。したがって、このような速度指令を、三角速度軌道型の速度指令と呼ぶこともある。速度指令が三角速度軌道となる場合は、例えば、現在の操作ロッド３の傾動角度から、訓練指示部５において指示された操作ロッド３の目標傾動角度までの間に移動する操作ロッド３の移動距離が短い場合、又は操作ロッド動作指令に指示されたモータの加速度又は減速度が小さい場合などである。
このように、速度指令に加速指令と減速指令とが含まれることにより、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、モータをスムーズに制御できる。

【0052】

もう１つは、図５Ｂに示されるように、加速指令と、減速指令とに加えて、モータを一定速度で回転させる定速指令をさらに含む速度指令である。このような速度指令を、時間を横軸に速度を縦軸にした座標上に表すと、台形状のグラフになる。したがって、このような速度指令を、台形速度軌道型の速度指令と呼ぶこともある。速度指令が台形速度軌道となる場合は、例えば、現在の操作ロッド３の傾動角度から、訓練指示部５において指示された操作ロッド３の目標傾動角度までの間に移動する操作ロッド３の移動距離が大きい場合、又はモータの加速度又は減速度が大きい場合などである。
このように、速度指令が定速指令をさらに含むことにより、操作ロッド３が大きな傾動角度にて動作する場合にも、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、モータをスムーズに動作できる。

【0053】

一方、指令作製部１１１において作製される位置指令は、時間を横軸に位置（傾動角度）を縦軸にした座標上に表すと、図６に示すような形状となる。位置指令は、速度指令の時間の積分値に対応する。図６に示す位置指令は、図５Ｂに示した台形速度軌道型の速度指令に対応する位置指令である。したがって、台形速度軌道型の速度指令において、正の傾きで速度が増加する時間が０からｔ_１まで（加速指令区間）の間、位置指令は、時間が０のときに頂点となる下に凸の放物線形状となる。速度指令において速度が水平軸と平行な直線となる、時間がｔ_１からｔ_２まで（定速指令区間）の間、位置指令は正の傾きで直線的に増加する。そして、速度指令において速度が負の傾きで減少する、時間ｔ_２からｔ_３まで（減速指令区間）の間、位置指令は、時間がｔ_３のときに頂点となる上に凸の放物線形状となる。

【0054】

モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、指令作製部１１１と信号送受信可能に接続されている。このため、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、指令作製部１１１から速度指令及び位置指令を受信できる。また、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、それぞれ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９と、電気的に接続されている。したがって、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、速度指令及び／又は位置指令に基づき、上記のモータを制御できる。
さらに、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、それぞれ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ用の第１回転情報出力センサ１３５ａ−１、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ用の第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１、伸縮モータ３５９用の第３回転情報出力センサ３５９−１に、信号送受信可能に接続されている。

【0055】

第１回転情報出力センサ１３５ａ−１、第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１、第３回転情報出力センサ３５９−１は、それぞれ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの出力回転軸、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂの出力回転軸、伸縮モータ３５９の出力回転軸に、固定されている。これにより、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１、第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１、第３回転情報出力センサ３５９−１は、それぞれ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転量、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂの回転量、伸縮モータ３５９の回転量を出力できる。
第１回転情報出力センサ１３５ａ−１、第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１、第３回転情報出力センサ３５９−１としては、モータの出力回転軸の回転量が測定可能なセンサを用いることができる。このようなセンサとして、例えば、インクリメンタル型のエンコーダや、アブソリュート型のエンコーダなどのエンコーダを好適に用いることができる。センサにエンコーダを使用した場合、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１、第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１、及び、第３回転情報出力センサ３５９−１は、それぞれ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転量、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂの回転量、伸縮モータ３５９の回転量に応じたパルス信号を出力する。

【0056】

このように、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃが、モータの出力回転軸の回転量を測定する第１回転情報出力センサ１３５ａ−１、第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１、第３回転情報出力センサ３５９−１と接続されることにより、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃは、実際のモータの回転量などを考慮して、上記のモータを制御できる。

【0057】

次に、モータ制御部１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃについて詳しく説明する。以下の説明においては、モータ制御部１１３ａを例として用いて説明する。なぜなら、他のモータ制御部１１３ｂ、１１３ｃも、モータ制御部１１３ａと同じ構成を有し、同じ動作を行うからである。

【0058】

ＩＩ．モータ制御部の構成
モータ制御部１１３ａの構成について、図７を用いて説明する。図７は、モータ制御部１１３ａの構成を示した図である。
モータ制御部１１３ａは、傾動角度算出部１１３１と、位置偏差算出部１１３２と、位置偏差補正部１１３３と、判断部１１３４と、モータ駆動部１１３５と、を有する。
傾動角度算出部１１３１は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１と信号送受信可能に接続されている。これにより、傾動角度算出部１１３１は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１にて測定されたＹ軸方向傾動モータ１３５ａの出力回転軸の回転量に応じて出力されたパルス信号を入力できる。そして、傾動角度算出部１１３１は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１から出力されたパルス信号に含まれたパルス数から、操作ロッド３の（Ｙ軸方向の）傾動角度を算出する。

【0059】

位置偏差算出部１１３２は、傾動角度算出部１１３１と信号送受信可能に接続されている。これにより、位置偏差算出部１１３２には、傾動角度算出部１１３１において算出された操作ロッド３の傾動角度が入力される。また、位置偏差算出部１１３２は、指令作製部１１１と信号送受信可能に接続されている。これにより、位置偏差算出部１１３２には、指令作製部１１１にて作製された位置指令が入力される。
位置偏差算出部１１３２は、傾動角度算出部１１３１において算出された実際の操作ロッド３の傾動角度と、位置指令において指示された操作ロッド３の傾動角度（指示傾動角度）との差を、位置偏差として第１の時間Ｔ_１間隔にて算出する。位置偏差を算出する間隔である第１の時間Ｔ_１は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａをモータ駆動部１１３５が制御する制御間隔に対応する。

【0060】

位置偏差補正部１１３３は、位置偏差算出部１１３２と信号送受信可能に接続されている。このため、位置偏差補正部１１３３には、位置偏差算出部１１３２から位置偏差が入力される。また、位置偏差補正部１１３３は、判断部１１３４と信号送受信可能に接続されている。このため、判断部１１３４の信号に基づき、位置偏差補正部１１３３は、位置偏差の補正を行うかどうかを切替可能である。さらに、位置偏差補正部１１３３は、指令作製部１１１と信号送受信可能に接続されている。そのため、位置偏差補正部１１３３には、指令作製部１１１から位置指令が入力可能である。
また、位置偏差補正部１１３３は、後述するように、モータ駆動部１１３５における位置制御部１１３５−２（図８）と信号送受信可能に接続されている。そのため、位置偏差補正部１１３３は、補正された位置偏差（リセットされた位置偏差）を位置制御部１１３５−２に出力可能となっている。

【0061】

位置偏差補正部１１３３は、予め設定されたタイミングにおいて、位置偏差算出部１１３２から出力され、累積保持された位置偏差をリセットする。本実施形態において、位置偏差をリセットするタイミングは、（ｉ）判断部１１３４において、第３の時間Ｔ_３（後述）の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２（後述）以下であると判断されたとき、（ｉｉ）操作ロッド３（Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ）の動作が停止したとき、及び／又は、（ｉｉｉ）操作ロッド３の傾動角度が減速開始位置（後述）に到達したとき、に設定されている。位置偏差補正部１１３３において、これら３つのタイミング全てで累積保持された位置偏差をリセットするよう設定されていてもよいし、３つの中の１つあるいは２つのタイミングで累積保持された位置偏差をリセットするよう設定されていてもよい。
なお、上記タイミング（ｉ）〜（ｉｉｉ）のいずれにも該当しない場合には、位置偏差補正部１１３３は、累積保持された位置偏差をリセットすることなく、位置偏差算出部１１３２から出力される位置偏差をそのまま出力する。

【0062】

上記の３つのタイミングのうち、タイミング（ｉ）については、判断部１１３４からの信号に基づいて検出可能である。一方、タイミング（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）については、位置偏差補正部１１３３において、操作ロッド３の実際の傾動角度を検出して行う。位置偏差補正部１１３３において、操作ロッド３の実際の傾動角度は、位置指令に指示されている指示傾動角度から位置偏差を減算することにより得られる。しかし、これに限られず、位置偏差補正部１１３３は、傾動角度算出部１１３１から直接、操作ロッド３の実際の傾動角度を取得してもよい。

【0063】

また、位置偏差補正部１１３３は、次の２つの方法により累積保持された位置偏差をリセットする。
１つ目は、上記のタイミングにおいて、モータ駆動部１１３５の位置制御部１１３５−２（図８）と合成部（後述）とを一時的に接続し、操作ロッド３の傾動角度を指示傾動角度に追従させるような制御（位置制御）をＹ軸方向傾動モータ１３５ａに対して一時的に行わせる方法である。これにより、操作ロッド３の実際の傾動角度と指示傾動角度とが一致する。その結果、位置偏差が過剰に累積保持されることを抑制できる。
なお、操作ロッド３の傾動角度を指示傾動角度に追従させるような制御（位置制御）を行った結果、操作ロッド３の実際の傾動角度と指示傾動角度とが一致するようになることを、「操作ロッド３の実際の傾動角度と指示傾動角度が物理的に一致する」、又は、「位置偏差を物理的にリセットする」と呼ぶこともある。
２つ目は、上記のタイミングにおいて、制御部１１において扱うパラメータとしての位置偏差の値を０とする方法である。この位置偏差のリセット方法においては、位置偏差をリセットしても、操作ロッド３の実際の傾動角度と指示傾動角度との位置偏差は保持される。このように、パラメータとしての位置偏差の値を０とすることにより、累積保持された位置偏差（後述）の大きさが大きくなることを抑制し、エラーと判断されることを回避できる。また、後述するように、位置制御部１１３５−２は、位置偏差補正部１１３３から出力される補正された位置偏差に基づき、制御される。そのため、パラメータとしての位置偏差を０とすることにより、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量（後述）を小さくできる。その結果、位置偏差の増大に基づいてＹ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が過剰に大きくなることを抑制できる。したがって、安全に訓練を継続できる。

【0064】

判断部１１３４は、位置偏差算出部１１３２と、信号送受信可能に接続されている。したがって、判断部１１３４には、位置偏差算出部１１３２から位置偏差が入力可能となっている。また、判断部１１３４は、位置偏差補正部１１３３及びモータ駆動部１１３５（後述）と、信号送受信可能に接続されている。よって、判断部１１３４は、以下に示す第１条件及び／又は第２条件が「真」であるか「偽」であるかに基づいて、位置偏差補正部１１３３及びモータ駆動部１１３５の動作を決定できる。
判断部１１３４は、位置偏差算出部１１３２から出力された位置偏差を、第２の時間Ｔ_２が経過する毎に取得する。後述するように、予め設定された第２の時間Ｔ_２の経過毎に位置偏差を取得することにより、単位時間あたりの位置偏差の変化量を算出できる。その結果、判断部１１３４は、位置偏差が０ではないが不変である追従状態が発生している場合、又は位置偏差がゆっくり変化する追従状態が発生している場合を的確に判断できる。

【0065】

そして、判断部１１３４は、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下であるかどうか（第１条件）を判断する。そして、第１条件が「真」であれば、判断部１１３４は、モータ駆動部１１３５に対して、位置偏差を累積保持するようにＹ軸方向傾動モータ１３５ａを駆動するよう指令する。
一方、判断部１１３４において、第１条件が「偽」であると判断された場合は、エラーと判断する。第１条件が「偽」であると判断された場合、判断部１１３４は、エラー処理を行うようモータ制御部１１３ａに指令する。第１条件が「偽」であることは、位置偏差が急激に変化したことを意味しており、さらに、患者の肢が設定された訓練プログラムに追従できなくなっていることを示しており、訓練の続行に影響を与える可能性がある。
そのため、第１条件が「偽」の場合にエラー処理を行うことにより、訓練装置１００を安全に運転又は停止できる。その結果、安全に訓練を継続又は終了できる。

【0066】

また、判断部１１３４は、位置偏差算出部１１３２から出力された位置偏差を、第３の時間Ｔ_３が経過する毎に取得する。そして、判断部１１３４は、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうか（第２条件）を判断する。そして、第２条件が「真」のときに、判断部１１３４は、位置偏差補正部１１３３に対して位置偏差をリセットするよう指令する。
これにより、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるときに、位置偏差補正部１１３３は、位置偏差をリセットできる。

【0067】

モータ駆動部１１３５は、指令作製部１１１と信号送受信可能に接続されている。このため、モータ駆動部１１３５には、指令作製部１１１から位置指令及び速度指令が入力される。また、モータ駆動部１１３５は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａと電気的に接続されている。さらに、モータ駆動部１１３５は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１と、信号送受信可能に接続されている。
このため、モータ駆動部１１３５は、速度指令及び／又は位置指令と、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転量に基づいて、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。なお、モータ駆動部１１３５の詳細については、後ほど説明する。

【0068】

ＩＩＩ．モータ駆動部の構成
次に、モータ駆動部１１３５の構成について、図８を用いて説明する。図８は、モータ駆動部の構成を示す図である。モータ駆動部１１３５は、速度制御部１１３５−１と、位置制御部１１３５−２と、速度算出部１１３５−３と、電力供給部１１３５−４（後述）と、偏差算出部１１３５−５（後述）と、合成部１１３５−６（後述）と、切替部１１３５−７（後述）と、を有する。
速度制御部１１３５−１は、偏差算出部１１３５−５に信号送受信可能に接続されている。よって、速度制御部１１３５−１には、偏差算出部１１３５−５において算出される、速度指令にて指示された速度（指示速度）とＹ軸方向傾動モータ１３５ａの実際の速度との差（速度偏差）を入力する。

【0069】

そして、速度制御部１１３５−１は、入力された速度偏差に基づいて、電力供給部１１３５−４を制御するための第１制御量を算出する。このとき、速度制御部１１３５−１は、入力された速度偏差を無くするように、第１制御量を算出する。すなわち、速度制御部１１３５−１は、実際のモータの速度を指示速度に追従させるような第１制御量を算出する。
速度制御部１１３５−１としては、例えば、制御理論に基づいて速度偏差を無くするような制御量を算出する制御装置を用いることができる。このような制御装置としては、例えば、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）制御理論などの制御理論を用いた制御装置がある。本実施形態においては、速度制御部１１３５−１として、ＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御理論を用いた制御装置を用いる。
速度制御部１１３５−１がＰＩ制御理論を用いた制御装置である場合、第１制御量は、速度偏差をΔｖとすると、Ｋ_ｐｖ×Δｖ＋Ｋ_ｉｖ×Ｉｎｔ（Δｖ）と表現される。ここで、Ｉｎｔ（Δｖ）は、速度偏差Δｖの時間積分値である。Ｋ_ｐｖ、Ｋ_ｉｖは、制御ゲインと呼ばれる定数である。

【0070】

位置制御部１１３５−２は、位置偏差補正部１１３３に信号送受信可能に接続されている。よって、位置制御部１１３５−２には、位置偏差補正部１１３３から出力される補正された位置偏差が入力される。そして、位置制御部１１３５−２は、位置偏差補正部１１３３から出力される補正された位置偏差を無くするように、電力供給部１１３５−４を制御するための第２制御量を算出する。
位置制御部１１３５−２としては、速度制御部１１３５−１と同様、制御理論に基づいた制御を行う制御装置を用いることができる。本実施形態においては、位置制御部１１３５−２として、ＰＩ制御理論を用いた制御装置を用いる。
この場合、第２制御量は、位置偏差をΔθとすると、Ｋ_ｐｐ×Δθ＋Ｋ_ｉｐ×Ｉｎｔ（Δθ）と表現される。ここで、Ｉｎｔ（Δθ）は、位置偏差Δθの時間積分値である。Ｋ_ｐｐ、Ｋ_ｉｐは、制御ゲインと呼ばれる定数である。

【0071】

速度算出部１１３５−３は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１と信号送受信可能に接続されている。これにより、速度算出部１１３５−３は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１から出力されるパルス信号から、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度を算出する。Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度は、例えば、パルス信号中の単位時間あたりのパルス数から算出できる。

【0072】

電力供給部１１３５−４は、合成部１１３５−６を介して、速度制御部１１３５−１と接続されている。また、電力供給部１１３５−４は、合成部１１３５−６及び切替部１１３５−７を介して、位置制御部１１３５−２に接続されている。
これにより、電力供給部１１３５−４には、速度制御部１１３５−１から出力される第１制御量のみが入力されるか、又は、第１制御量と位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量とが、合成部１１３５−６において合成されて入力される。

【0073】

電力供給部１１３５−４に第１制御量のみが入力される場合、電力供給部１１３５−４は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの速度（回転速度）を指示速度に追従させる第１制御量のみに基づいて、フィードバック電流を出力する。これにより、モータ駆動部１１３５は、モータの回転速度を指示速度に追従させるよう、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを駆動できる。

【0074】

一方、第１制御量と第２制御量の両方が合成部１１３５−６において合成されて電力供給部１１３５−４に入力される場合、電力供給部１１３５−４は、モータの回転速度を指示速度に追従させ、かつ、操作ロッド３の傾動角度を指示傾動角度に追従させるようなフィードバック電流を出力する。これにより、モータ駆動部１１３５は、モータの回転速度を指示速度に追従させるだけでなく、操作ロッド３の傾動角度を指示傾動角度に追従させるようにＹ軸方向傾動モータ１３５ａを駆動できる。

【0075】

なお、本実施形態において、電力供給部１１３５−４からは、第１制御量及び／又は第２制御量に基づいて制御された電流（フィードバック電流）が出力される。しかし、電力供給部１１３５−４から出力されるのは、フィードバック電流に限らない。例えば、電力供給部１１３５−４からは、第１制御量及び／又は第２制御量に基づいて、電圧値及び／又はデューティ比が制御された電圧が出力されてもよい。

【0076】

また、電力供給部１１３５−４は判断部１１３４と接続されていてもよい。そして、電力供給部１１３５−４は、上記の第１条件の真偽に基づいて、電力供給部１１３５−４から出力されるフィードバック電流又は電圧を制御してもよい。
例えば、第１条件が「真」であった場合には、電力供給部１１３５−４から出力される電流値又は電圧値に制限を設けず、第１条件が「偽」であった場合には、電力供給部１１３５−４から出力可能な電流値又は電圧値に上限を設けてもよい。
これにより、第２の時間Ｔ_２の間に生じる位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下の場合（第１条件が「真」の場合）には、位置偏差を累積保持するようにＹ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。
一方、第２の時間Ｔ_２の間に生じる位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１よりも大きい場合（第１条件が「偽」の場合）には、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａに入力するフィードバック電流値又は電圧値を制限できる。その結果、判断部１１３４がエラーと判断したときに、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａから出力されるトルクを制限できる。

【0077】

偏差算出部１１３５−５は、２つの入力（「＋」が付された入力と「−」が付された入力）を有する。偏差算出部１１３５−５の「＋」が付された入力は、指令作製部１１１に信号送受信可能なように接続されている。そのため、偏差算出部１１３５−５の「＋」が付された入力には、速度指令が入力される。
また、偏差算出部１１３５−５の「−」が付された入力には、速度算出部１１３５−３の出力と信号送受信可能に接続されている。これにより、偏差算出部１１３５−５の「−」が付された入力には、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が入力される。これにより、偏差算出部１１３５−５は、速度指令に指示された指示速度とＹ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度との差、すなわち、速度偏差を算出する。

【0078】

合成部１１３５−６は、速度制御部１１３５−１から出力された第１制御量及び位置制御部１１３５−２から出力された第２制御量を合成（合成制御量）し、電力供給部１１３５−４へ出力する。ここで、合成制御量とは、第１制御量及び第２制御量に適切な重み付けをして加算した制御量のことを言う。第１制御量に付する重み付けと、第２制御量に付する重み付けの大きさを適切に調節することにより、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度を指示速度に追従させるような制御（速度制御）をより重視するか、又は操作ロッド３の傾動角度を指示傾動角度に追従させるような制御（位置制御）をより重視するかを選択できる。

【0079】

切替部１１３５−７は、位置制御部１１３５−２の出力と、合成部１１３５−６の入力の１つに接続されている。また、切替部１１３５−７は、位置指令を作製する指令作製部１１１及び第１回転情報出力センサ１３５ａ−１に信号送受信可能に接続されている。これにより、切替部１１３５−７は、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１から出力されるパルス数（すなわち、操作ロッド３の傾動角度）が、速度指令及び／又は位置指令に指示された減速開始位置に対応する値となったかどうかを判断できる。そして、切替部１１３５−７は、操作ロッド３の傾動角度が速度指令に指示された減速開始位置に対応する値となったときに、位置制御部１１３５−２の出力と合成部１１３５−６とを信号送受信可能に接続できる。すなわち、切替部１１３５−７は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転量が、速度指令に指示された減速開始位置に対応する値となったときに、位置制御部１１３５−２からの出力である第２制御量を合成部１１３５−６に入力可能にする。
これにより、切替部１１３５−７は、速度指令が減速指令のときにのみ、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量をＹ軸方向傾動モータ１３５ａの制御に反映できる。その結果、操作ロッド３は目標傾動角度まで極力偏差を少なく到達できる。

【0080】

また、切替部１１３５−７は、位置偏差補正部１１３３に信号送受信可能に接続されている。そのため、切替部１１３５−７は、位置偏差補正部１１３３が累積保持された位置偏差をリセットする際に、位置制御部１１３５−２の出力と合成部１１３５−６とを信号送受信可能に接続できる。これにより、位置偏差補正部１１３３において累積保持された位置偏差を物理的にリセットするとした場合に、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量を、フィードバック電流の電流値を算出する際に反映できる。その結果、操作ロッド３の傾動角度が指示傾動角度に追従するようにＹ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。そして、操作ロッド３の実際の傾動角度と指示角度の偏差（位置偏差）を物理的にリセットできる。

【0081】

（５）訓練装置の動作
Ｉ．訓練装置の基本動作
次に、訓練装置１００の動作について説明する。まず、訓練装置１００の基本動作について図９を用いて説明する。図９は、訓練装置１００の基本動作を示すフローチャートである。なお、以下においては、訓練モードをガイデッドモードに設定したときの訓練装置１００の動作を例にとって、訓練装置１００の動作を説明する。また、ここでは、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａをモータ制御部１１３ａにより制御する際の動作を例にとり、訓練装置１００の動作を説明する。なぜなら、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９をそれぞれ、モータ制御部１１３ｂ、１１３ｃにより制御する際も、同様の制御が行われるからである。
まず、使用者が、訓練装置１００の各種初期設定を、訓練指示部５などを用いて行う（ステップＳ１）。この時、訓練装置１００の使用者は、訓練指示部５を用いて、上記の訓練モードをガイデッドモードに設定する。そして、訓練装置１００の使用者は、訓練指示部５を用いて、ガイデッドモードにおける患者の肢の訓練プログラムを設定する。

【0082】

次に、訓練指示部５は、設定された訓練プログラムに基づいて、操作ロッド動作指令を作製する。その後、訓練指示部５は、操作ロッド動作指令（上位指令）を制御部１１の指令作製部１１１に送信する（ステップＳ２）。
操作ロッド動作指令を受け取った指令作製部１１１は、操作ロッド動作指令に含まれる目標位置情報、目標速度情報、及び加速度情報に基づいて、速度指令及び位置指令を作製する（ステップＳ３）。

【0083】

指令作製部１１１にて速度指令及び／又は位置指令が作製された後、モータ制御部１１３ａが、速度指令及び／又は位置指令に基づき、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御する（ステップＳ４）。なお、本実施形態における、モータ制御部１１３ａによるＹ軸方向傾動モータ１３５ａの駆動の詳細は後述する。

【0084】

モータ制御部１１３ａが、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの駆動を開始後、まず、判断部１１３４が、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が、第１の閾値φ_１以下であるかどうかを判定する（ステップＳ５）。
第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が、第１の閾値φ_１以下である場合（ステップＳ５において「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ７に進む。一方、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が、第１の閾値φ_１より大きい場合（ステップＳ５において「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ６に進む。
なお、ステップＳ５における位置偏差の変化量の判定方法については、後ほど詳しく説明する。

【0085】

第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１より大きい場合（ステップＳ５において「Ｎｏ」の場合）、判断部１１３４はエラーが発生したと判断する（ステップＳ６）。このとき、必要に応じて、判断部１１３４は、訓練指示部５に対して、視覚的情報又は聴覚的情報などを使用者（患者など）に提供するよう指令する。また、判断部１１３４は、安全性など考慮して、モータ制御部１１３ａに対して適切なエラー処理を行うよう指令する。例えば、判断部１１３４は、モータ駆動部１１３５に対して、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転を停止させるよう指令する。
または、判断部１１３４は、モータ駆動部１１３５に対して、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａから出力可能なトルクの上限を制限する制御を行うよう指令してもよい。このとき、モータ駆動部１１３５は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａに入力されるフィードバック電流値、又は、電圧値を制限する。これにより、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１より大きくなった、すなわち、単位時間あたりの位置偏差の変化量が過剰である場合に、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａのトルクが制限される。その結果、操作ロッド３が患者の肢に対して無理な負荷をかけることを抑制できる。
エラー処理を行ったあと、ステップＳ９に進む。

【0086】

第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が、第１の閾値φ_１以下である場合（ステップＳ５において「Ｙｅｓ」の場合）、位置偏差補正部１１３３は、位置偏差補正を行うタイミングであるかどうかをモニターする（ステップＳ７）。本実施形態においては、位置偏差補正部１１３３は、（ｉ）判断部１１３４において、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であると判断されたかどうか、（ｉｉ）操作ロッド３（Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ）の動作が停止したかどうか、（ｉｉｉ）操作ロッド３の実際の傾動角度が減速開始位置（後述）に到達したかどうか、をモニターする。位置偏差補正部１１３３における、これら３つのタイミングの具体的なモニター方法については後述する。
位置偏差補正部１１３３が位置偏差補正を行うタイミングでないと判断した場合（ステップＳ７において「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ９に進む。
一方、位置偏差補正部１１３３が位置偏差補正を行うタイミングであると判断した場合（ステップＳ７において「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ８に進む。

【0087】

位置偏差補正部１１３３が位置偏差補正を行うタイミングであると判断した場合（ステップＳ７において「Ｙｅｓ」の場合）、位置偏差補正部１１３３は、累積保持された位置偏差をリセットする（ステップＳ８）。位置偏差補正部１１３３は、（ｉ）位置偏差を物理的にリセットする、又は／及び、（ｉｉ）制御部１１において扱うパラメータとしての位置偏差の値を０とする、などの方法により位置偏差をリセットする。なお、前述の方法（ｉ）及び（ｉｉ）による位置偏差のリセット方法のそれぞれについては、後ほど詳しく説明する。

【0088】

ステップＳ６におけるエラー処理の後、ステップＳ８における位置偏差のリセット後、又は、ステップＳ７において位置偏差補正部１１３３が位置偏差補正を行うタイミングでないと判断した場合（ステップＳ７において「Ｎｏ」の場合）、モータ制御部１１３ａにおいて、操作ロッド３が最終的に到達すべき傾動角度である目標傾動角度に、操作ロッド３が到達したかどうかが判定される（ステップＳ９）。操作ロッド３の傾動角度が目標傾動角度である場合（ステップＳ９において「Ｙｅｓ」の場合）、モータ制御部１１３ａによるＹ軸方向傾動モータ１３５ａの制御は終了する。
なお、ステップＳ９において操作ロッド３の傾動角度が目標傾動角度であると判断された場合、モータ制御部１１３ａは、訓練指示部５に対して、操作ロッド３の傾動角度が目標傾動角度に到達したことを、視覚的情報又は聴覚的情報により、患者などの使用者に対して提供するように指令する。これにより、患者が訓練を続けるためのモチベーションを維持できる。

【0089】

一方、操作ロッド３の傾動角度が目標傾動角度に到達していない場合（ステップＳ９において「Ｎｏ」の場合）には、ステップＳ５に戻る。

【0090】

なお、操作ロッド３が目標傾動角度に到達したかどうかは、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１から出力されるパルス数に基づいて判定してもよく、速度指令及び／又は位置指令が全て実行されたかどうかに基づいて判定してもよい。

【0091】

ＩＩ．モータ制御方法
次に、本実施形態における、図９のステップＳ４におけるモータの制御方法について、図１０を用いて説明する。図１０は、モータの制御方法を示したフローチャートである。

【0092】

Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの駆動を開始すると、まず、切替部１１３５−７が、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１から出力されるパルス数から、操作ロッド３の実際の傾動角度を算出する。そして、算出された操作ロッド３の傾動角度が、速度指令において減速指令を実行すべき傾動角度であるかをチェックする（ステップＳ４１）。このように、速度指令において減速指令を実行すべきかどうかを、操作ロッド３の実際の傾動角度に基づいて決定することにより、適切なタイミングにおいて減速を開始できる。その結果、操作ロッド３を目標傾動角度に極力偏差を小さくでき、精度良く移動できる。

【0093】

操作ロッド３の実際の傾動角度が、減速指令を実行すべき傾動角度まで到達していない場合（ステップＳ４１において「Ｎｏ」の場合）、ステップＳ４２に進む。一方、操作ロッド３の実際の傾動角度が、減速指令を実行すべき傾動角度まで到達している場合（ステップＳ４１において「Ｙｅｓ」の場合）、ステップＳ４３に進む。

【0094】

ステップＳ４１において、操作ロッド３の実際の傾動角度が、減速指令を実行すべき傾動角度に到達していないと判定されたとき（ステップＳ４１において「Ｎｏ」の場合）、切替部１１３５−７は、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量が合成部１１３５−６に入力されないよう、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とを信号送受信不可能なように切断する（ステップＳ４２）。これにより、速度制御部１１３５−１から出力される第１制御量のみが、電力供給部１１３５−４においてフィードバック電流を出力する際に反映される。その結果、モータ駆動部１１３５は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が指示速度のみに追従するように、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御する（速度制御）。

【0095】

操作ロッド３の実際の傾動角度が減速指令を実行すべき傾動角度に到達していないとき、図５Ａ、図５Ｂ及び図６に示すように、速度指令においては、加速指令又は定速指令が実行されている。よって、速度指令において加速指令又は定速指令が実行されているときに、モータ駆動部１１３５は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が指示速度のみに追従するように、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御していることになる。

【0096】

また、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が指示速度のみに追従するように、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａが制御されたとき、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度は指示速度に追従する（すなわち、速度偏差は解消される）一方、位置偏差は解消されず累積保持される。なぜなら、速度制御では、電力供給部１１３５−４においてフィードバック電流を算出する際に、第２制御量が反映されないからである。

【0097】

速度偏差が解消される一方、位置偏差は累積保持される様子を図１１に示す。図１１に示すように、図１１中の速度偏差（ｉ）は、速度制御により時間ｔ_ａにおいて解消する。速度偏差（ｉ）が解消した時間ｔ_ａにおいて、速度偏差（ｉ）の時間積分（図中にて斜線にて示した領域の面積）に対応する位置偏差Δθ_Ａが生じる。このとき、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６は切断されているため、第２制御量はフィードバック電流を算出する際に反映されない。その結果、位置偏差Δθ_Ａは解消されず保持される。また、２番目に生じた速度偏差（ｉｉ）は、速度制御により時間ｔ_ｂにおいて解消する。そして、速度偏差（ｉｉ）が解消した時間ｔ_ｂにおいて、速度偏差（ｉｉ）の時間積分（図中にて網掛け線にて示した領域の面積）に対応する位置偏差が生じる。ここで、位置偏差Δθ_Ａは解消されず保持されているので、速度偏差（ｉｉ）が解消した時間ｔ_ｂにおいては、速度偏差（ｉｉ）により生じた位置偏差と、速度偏差（ｉ）により生じた位置偏差Δθ_Ａとが累積されて、位置偏差Δθ_Ｂが生じる。そして、時間ｔ_ｂ以降、速度偏差が生じなければ、位置偏差Δθ_Ｂは不変のまま保持される。一方、時間ｔ_ｂ以降に、速度偏差が生じれば、速度偏差の発生に起因して生じる位置偏差はΔθ_Ｂに累積されていく。

【0098】

訓練装置１００においては、患者の肢の動作が、操作ロッド動作指令に示された操作ロッド３の動作にある程度追従できるなら、位置偏差が多少生じたとしても訓練を継続することが患者にとって好ましい。よって、本実施形態においては、速度指令の加速指令及び／又は定速指令実行時に、速度制御のみによりＹ軸方向傾動モータ１３５ａを制御する。これにより、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを、位置偏差を解消することなく速度指令に追従するように制御できる。その結果、多少の位置偏差があったとしても、操作ロッド３の動作速度を操作ロッド動作指令に示された動作速度に追従させつつ、患者は肢の訓練を継続できる。

【0099】

一方、操作ロッド３の実際の傾動角度が、減速指令を実行すべき傾動角度であると判定された場合（ステップＳ４１において「Ｙｅｓ」の場合）、切替部１１３５−８が、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とを信号送受信可能なように接続する（ステップＳ４３）。すなわち、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量が、合成部１１３５−６へ入力可能となる。これにより、減速指令の実行時に、第１制御量だけでなく第２制御量も、電力供給部１１３５−４においてフィードバック電流を出力する際に反映されるようになる。これにより、減速指令の実行時には、操作ロッド３の実際の傾動角度が、指示傾動角度にも追従するようになる。したがって、操作ロッド３は目標傾動角度に精度良く到達できる。

【0100】

モータ制御部１１３ａが上記のステップＳ４１〜Ｓ４３を実行することにより、モータ制御部１１３ａは、速度指令の加速指令及び／又は定速指令実行時において、速度指令のみに追従するようにＹ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。そして、減速指令実行時において、速度指令及び位置指令に追従するように、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。

【0101】

なお、上記のステップＳ４におけるモータの制御は、操作ロッド３が目標傾動角度に到達するまで、又は、エラーの発生若しくは使用者による指示などにより操作ロッド３の動作を停止させるまで実行される。

【0102】

ＩＩＩ．位置偏差の変化量が許容範囲内であるかどうかの判定方法
次に、図９に示したフローチャート中のステップＳ５における、位置偏差の変化量が許容範囲内であるかどうかの判定方法について、図１２を用いて説明する。図１２は、位置偏差の変化量が許容範囲内であるかどうかの判定方法を示すフローチャートである。
位置偏差の変化量が許容範囲内であるかどうかの判定を開始すると、まず、判断部１１３４が、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａが駆動を開始してからの経過時間ｔが、第２の時間Ｔ_２の整数（ｎ）倍であるかどうかを判断する（ステップＳ５１）。経過時間ｔが第２の時間Ｔ_２の整数倍でない場合（ステップＳ５１において「Ｎｏ」の場合）、判断部１１３４は、位置偏差の変化量が許容範囲であるかどうかの判断をすることなく、位置偏差の変化量が許容範囲内であるかどうかの判定を終了する。そして、次のステップＳ７へ進む。

【0103】

一方、経過時間ｔが第２の時間Ｔ_２の整数倍である場合（ステップＳ５１において「Ｙｅｓ」の場合）、判断部１１３４は、位置偏差算出部１１３２から累積保持されている位置偏差を取得する（ステップＳ５２）。そして、判断部１１３４は、取得した位置偏差を経過時間ｔ＝ｎＴ_２において累積保持された位置偏差Δθ_ｎとして、モータ制御部１１３ａの記憶装置などに記憶する。

【0104】

なお、位置偏差算出部１１３２においては、第１の時間Ｔ_１間隔で位置偏差を算出している。なぜなら、位置偏差算出部１１３２は、位置偏差補正部１１３３を介してモータ駆動部１１３５に接続されており、モータ駆動部１１３５は、位置偏差算出部１１３２において算出された（あるいは、位置偏差補正部１１３３において補正された）位置偏差に基づいてＹ軸方向傾動モータ１３５ａの制御を行うからである。
一方、判断部１１３４が位置偏差を取得する間隔である第２の時間Ｔ_２は、単位時間あたりの位置偏差の変化量を決定するための時間間隔である。従って、第２の時間Ｔ_２は、第１の時間Ｔ_１よりも十分に大きな時間間隔であってもよい。第２の時間Ｔ_２を第１の時間Ｔ_１よりも十分に大きな時間間隔とすることにより、モータ制御部１１３ａにおける計算負荷を低減できる。

【0105】

次に、判断部１１３４が、第２の時間Ｔ_２あたりに生じた位置偏差が第１の閾値φ_１以下であるかどうかを判定する（ステップＳ５３）。具体的には、以下のようにして判定する。
まず、判断部１１３４は、モータ制御部１１３ａの記憶装置などから、前回算出された位置偏差Δθ_ｎ−１、すなわち、経過時間ｔ＝（ｎ−１）Ｔ_２時間において累積保持された位置偏差を読み出す。そして、経過時間ｔ＝ｎＴ_２における位置偏差Δθ_ｎと、経過時間ｔ＝（ｎ−１）Ｔ_２における位置偏差Δθ_ｎ−１との差Δθ_ｎ−Δθ_ｎ−１を算出する。これにより、経過時間ｔ＝ｎＴ_２において、第２の時間Ｔ_２（すなわち単位時間）あたりに生じた位置偏差の変化量が算出される。その後、判断部１１３４は、Δθ_ｎ−Δθ_ｎ−１が第１の閾値φ_１以下であるかどうかを判断する。
Δθ_ｎ−Δθ_ｎ−１が第１の閾値φ_１以下の場合（ステップＳ５３において「Ｙｅｓ」の場合）、位置偏差の変化量が許容範囲内であると判断し（ステップＳ５４）、位置偏差変化量が許容範囲内であるかどうかの判定を終了する。一方、Δθ_ｎ−Δθ_ｎ−１が第１の閾値φ_１よりも大きい場合（ステップＳ５３において「Ｎｏ」の場合）、位置偏差の変化量が許容範囲内でないと判断して（ステップＳ５５）、位置偏差変化量が許容範囲内であるかどうかの判定を終了する。

【0106】

このように、ある経過時間の位置偏差と、当該経過時間より第２の時間Ｔ_２前の位置偏差との差を算出することにより、第２の時間Ｔ_２あたりに生じた位置偏差の変化量を算出できる。そして、第２の時間Ｔ_２あたりの位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下であるかどうかを判定することにより、判断部１１３４は、単位時間あたりに生じた位置偏差（単位時間あたりの位置偏差の変化量）が、ゆっくりとした位置偏差の変化であるか、急激な位置偏差の変化であるかを判断できる。

【0107】

ＩＶ．位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングの判定方法
次に、ステップＳ７における位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングの判定方法について、図１３Ａ〜図１３Ｃを用いて説明する。ステップＳ７における位置偏差の補正（リセット）のタイミングは、（ｉ）判断部１１３４において、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であると判断されたかどうか、（ｉｉ）操作ロッド３（Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ）の動作が停止したかどうか、（ｉｉｉ）操作ロッド３の実際の傾動角度が減速開始位置に到達したかどうか、の３つである。以下に、それぞれのタイミングの判定方法を説明する。図１３Ａは、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定方法を示すフローチャートである。図１３Ｂは、操作ロッド３（もしくはＹ軸方向傾動モータ１３５ａ）の動作が停止したかどうかの判定方法を示すフローチャートである。図１３Ｃは、操作ロッド３の傾動角度が減速開始位置に到達したかどうかの判定方法を示すフローチャートである。

【0108】

（ｉ）第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定方法
以下、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定方法について、図１３Ａを用いて説明する。
まず、判断部１１３４が、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａが駆動を開始してからの経過時間ｔが、第３の時間Ｔ_３の整数（ｎ）倍であるかどうかを判断する（ステップＳ５１）。経過時間ｔが第３の時間Ｔ_３の整数倍でない場合（ステップＳ７１１において「Ｎｏ」の場合）、判断部１１３４は判定を終了する。そして、ステップＳ９へ進む。

【0109】

一方、経過時間ｔが第３の時間Ｔ_３の整数倍である場合（ステップＳ７１１において「Ｙｅｓ」の場合）、判断部１１３４は、位置偏差算出部１１３２から累積保持されている位置偏差を取得する（ステップＳ７１２）。そして、判断部１１３４は、取得した位置偏差を経過時間ｔ＝ｎＴ_３において累積保持された位置偏差ΔΘ_ｎとして、モータ制御部１１３ａの記憶装置などに記憶する。

【0110】

次に、判断部１１３４が、第３の時間Ｔ_３あたりに生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかを判定する（ステップＳ７１３）。具体的には、以下のようにして判定する。まず、判断部１１３４は、モータ制御部１１３ａの記憶装置などから、前回算出された位置偏差ΔΘ_ｎ−１、すなわち、経過時間ｔ＝（ｎ−１）Ｔ_３時間において累積保持された位置偏差を読み出す。そして、経過時間ｔ＝ｎＴ_３における位置偏差ΔΘ_ｎと、経過時間ｔ＝（ｎ−１）Ｔ_３における位置偏差ΔΘ_ｎ−１との差ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１を算出する。これにより、経過時間ｔ＝ｎＴ_３において、第３の時間Ｔ_３（すなわち単位時間）あたりに生じた位置偏差の変化量が算出される。その後、判断部１１３４は、ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１が第２の閾値φ_２以下であるかどうかを判断する。
ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１が第２の閾値φ_２以下の場合（ステップＳ７１３において「Ｙｅｓ」の場合）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であると判断、すなわち、位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングと判断し（ステップＳ７１４）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定を終了する。一方、ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１が第２の閾値φ_２よりも大きい場合（ステップＳ５３において「Ｎｏ」の場合）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下でないと判断、すなわち、位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングでないと判断して（ステップＳ７１５）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定を終了する。

【0111】

（ｉｉ）操作ロッド（もしくはモータ）の動作が停止したかどうかの判定方法
次に、操作ロッド３（もしくはＹ軸方向傾動モータ１３５ａ）の動作が停止したかどうかの判定方法について、図１３Ｂを用いて説明する。
まず、位置偏差補正部１１３３は、操作ロッド３の動作が停止したかどうか判断する（ステップＳ７２１）。操作ロッド３の動作が停止したかどうかは、（ｉ）操作ロッド３の傾動角度が実質的に変化しなくなったかどうか（患者により停止指示がされた場合）、（ｉｉ）操作ロッド３が位置指令に指令された目標傾動角度に到達したか、及び／又は、（ｉｉｉ）速度指令が全て実行されたかどうか、に基づいて判断される。

【0112】

上記（ｉ）及び（ｉｉ）のように、操作ロッド３の傾動角度に基づいて判定する場合、位置偏差補正部１１３３は、位置指令に指示された指示傾動角度から、位置偏差算出部１１３２にて算出された位置偏差を差し引いて、操作ロッド３の実際の傾動角度を算出する。その他、位置偏差補正部１１３３は、傾動角度算出部１１３１から直接に操作ロッド３の傾動角度を取得してもよい。
上記（ｉ）の操作ロッド３の傾動角度が変化しなくなったかどうかは、位置偏差補正部１１３３において算出された操作ロッド３の実際の傾動角度が、ある所定の時間内で変化したかどうかにより判断できる。
上記（ｉｉ）の操作ロッド３が位置指令に指令された目標傾動角度に到達したかどうかは、位置偏差補正部１１３３において算出された操作ロッド３の実際の傾動角度が、目標傾動角度と一致するかどうかにより判断できる。

【0113】

上記（ｉｉｉ）の速度指令が全て実行されたかどうかは、例えば、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの駆動を開始してからの経過時間ｔが、図５Ａ及び図５Ｂに示した速度指令において示された経過時間ｔ_５（図５Ａの速度指令の場合）、又はｔ_３（図５Ｂの速度指令の場合）になったかどうかにより判断できる。

【0114】

位置偏差補正部１１３３が、操作ロッド３の動作が停止したと判断した場合（ステップＳ７２１において「Ｙｅｓ」の場合）、累積保持された位置偏差を補正（リセット）するタイミングであると判断して（ステップＳ７２２）、判定を終了する。一方、位置偏差補正部１１３３が、操作ロッド３の動作が停止していないと判断した場合（ステップＳ７２１において「Ｎｏ」の場合）、累積保持された位置偏差を補正（リセット）するタイミングでないと判断して（ステップＳ７２３）、判定を終了する。

【0115】

その他、位置偏差補正部１１３３が直接、速度算出部１１３５−３において算出されたＹ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度を参照して、当該回転速度が０（あるいは０近辺の所定の値）となったときに、操作ロッド３の動作が停止したと判断してもよい。

【0116】

（ｉｉｉ）操作ロッドの傾動角度が減速開始位置に到達したかどうかの判定方法
次に、操作ロッド３の傾動角度が減速開始位置に到達したかどうかの判定方法について、図１３Ｃを用いて説明する。
まず、位置偏差補正部１１３３は、操作ロッド３の傾動角度がＹ軸方向傾動モータ１３５ａの減速開始位置に到達したかどうかを判定する（ステップＳ７３１）。操作ロッド３の傾動角度が減速開始位置に到達したかどうかは、操作ロッド３の傾動角度が、図６に示された位置指令において、経過時間ｔ_２のときの指示傾動角度θ_ｄと一致するかどうかにより判断する。ここでは、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの減速開始位置であるかどうかは、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの駆動を開始してからの経過時間ｔに基づいて（すなわち、経過時間ｔがｔ_２と一致しているかどうかに基づいて）判断されていない。

【0117】

もし、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの減速開始位置であるかどうかが、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの駆動を開始してからの経過時間ｔがｔ_２と一致することにより判断されたとすると、速度指令の加速指令又は定速指令の実行時に、意図しない位置偏差のリセットが行われることがある。
例えば、加速指令又は定速指令の実行時に位置偏差が発生した場合、経過時間ｔがｔ_２の時点においては、操作ロッド３の実際の傾動角度は、速度指令（位置指令）に指示された減速開始位置θ_ｄに到達していない。この場合、経過時間ｔがｔ_２であっても、加速指令又は定速指令が実行されている。このように、単に経過時間ｔ_２において位置偏差をリセットしてしまうと、操作ロッド３の実際の傾動角度が減速開始位置に到達する前に位置偏差がリセットされてしまうといった、意図しない位置偏差のリセットがなされてしまう。

【0118】

そこで、操作ロッド３の実際の傾動角度が、速度指令（位置指令）に指示された減速開始位置θ_ｄに到達してから減速指令が実行されることにより、操作ロッド３が見かけ上停止してしまうことを抑制できる。
また、位置偏差のリセットを行うタイミングを、操作ロッド３の実際の傾動角度が減速開始位置θ_ｄと一致するかどうかにより判断することにより、加速指令又は定速指令の実行時に、意図しない位置偏差のリセットが実行されることを回避できる。

【0119】

位置偏差補正部１１３３が、操作ロッド３の実際の傾動角度が減速開始位置θ_ｄと一致すると判断した場合（ステップＳ７３１において「Ｙｅｓ」の場合）、累積保持された位置偏差を補正（リセット）するタイミングであると判断して（ステップＳ７３２）、判定を終了する。一方、位置偏差補正部１１３３が、操作ロッド３の傾動角度が減速開始位置θ_ｄと一致しないと判断した場合（ステップＳ７３１において「Ｎｏ」の場合）、位置偏差を補正（リセット）するタイミングでないと判断して（ステップＳ７３３）、判定を終了する。

【0120】

Ｖ．位置偏差補正方法
次に、図９に示したフローチャートのステップＳ８における位置偏差の補正（リセット）方法について、図１４Ａ〜図１５Ｂを用いて説明する。図１４Ａは、位置偏差を物理的にリセットする方法を示すフローチャートである。図１４Ｂは、パラメータとしての位置偏差の値を０に設定して位置偏差をリセットする方法の一例を示すフローチャートである。図１５Ａは、位置偏差を物理的にリセットする方法による位置偏差のリセット方法を模式的に示した図である。図１５Ｂは、パラメータとしての位置偏差の値を０に設定して位置偏差をリセットする方法を模式的に示した図である。
ステップＳ８において、位置偏差補正部１１３３は、（ｉ）位置偏差を物理的にリセットする、又は／及び、（ｉｉ）制御部１１において扱うパラメータとしての位置偏差の値を０とする、などの方法により位置偏差をリセットする。以下、それぞれの位置偏差のリセット方法について説明する。

【0121】

（ｉ）位置偏差を物理的にリセットする方法
まず、位置偏差を物理的にリセットする方法について、図１４Ａ及び図１５Ａを用いて説明する。ここで、位置偏差を「物理的に」リセットするとは、操作ロッド３の実際の傾動角度を、位置指令の指示傾動角度に一致させることをいう。
まず、位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングとなったときに、位置偏差補正部１１３３は、モータ駆動部１１３５の切替部１１３５−７に対して、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とを信号送受信可能に接続するよう指令する（ステップＳ８１１）。そして、切替部１１３５−７は、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とを、信号送受信可能に接続する。これにより、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量が、合成部１１３５−６に入力可能となる。したがって、電力供給部１１３５−４は、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａへ入力するフィードバック電流値、又は、電圧値を算出する際に、第２制御量を反映できる。その結果、モータ駆動部１１３５は、操作ロッド３の傾動角度が位置指令に指示された指示傾動角度と一致するよう、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。

【0122】

次に、位置偏差補正部１１３３が、補正条件を満たすかどうかを判断する（ステップＳ８１２）。ここで、補正条件とは、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの制御に、第２制御量を反映させるかどうかを決定するための条件である。補正条件は、例えば、操作ロッド３の実際の傾動角度が指示傾動角度に一致（あるいは、位置偏差が所定の範囲内）するかどうか、であってもよい。操作ロッド３の実際の傾動角度が指示傾動角度に一致（あるいは、位置偏差が所定の範囲内）するかどうかを、補正条件とすることにより、操作ロッド３の実際の傾動角度を指示傾動角度に一致できる（あるいは、所定の範囲内に収めることができる）。
その他、補正条件として、ステップＳ８１１において位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とが接続されている時間が、所定の時間以上であるかどうかであってもよい。位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６との接続時間が所定の時間以上であるかどうかを補正条件とすることにより、操作ロッド３の実際の傾動角度を指示傾動角度に近づけることが可能であると同時に、第２制御量がＹ軸方向傾動モータ１３５ａの制御に長時間反映されて、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が過剰に上昇することを抑制できる。

【0123】

補正条件を満たすと判断した場合（ステップＳ８１２において「Ｙｅｓ」の場合）、位置偏差補正部１１３３は、切替部１１３５−７に対して、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とを切断するよう指令する（ステップＳ８１３）。その結果、合成部１１３５−６に第２制御量が入力されなくなる。そして、位置偏差のリセットを終了する。
一方、補正条件を満たさないと判断した場合（ステップＳ８１２において「Ｎｏ」の場合）、位置偏差補正部１１３３は、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６との接続を維持するよう、切替部１１３５−７に指令する。これにより、補正条件が満たされるまで、累積保持された位置偏差のリセット判断が継続される。

【0124】

位置偏差を物理的にリセットする方法における動作について、図１５Ａを用いてさらに説明する。図１５Ａにおいて、２つの速度変化（ｉ）及び（ｉｉ）が発生したとする。この時、これら２つの速度変化に起因して、経過時間ｔ＝３Ｔ_３のときに、位置偏差Δθ_３が発生しており、経過時間ｔ＝５Ｔ_３のときに、位置偏差Δθ_５が発生している。

【0125】

前述のステップＳ７において、位置偏差のリセットを行うタイミングが第３の時間Ｔ_３経過毎の位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるタイミングである場合を例にとると、経過時間３Ｔ_３のときの位置偏差の変化量Δθ_３−Δθ_２が第２の閾値φ_２以下である場合、前述のステップＳ８１１により、位置制御部１１３５−２からの第２制御量が、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａに入力されるフィードバック電流又は電圧に反映される。その結果、経過時間３Ｔ_３後、位置偏差Δθ_３を無くするように、すなわち、操作ロッド３の実際の傾動角度を指示傾動角度に一致させるよう、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａが制御される。このとき、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度は、一時的に速度指令に指示された指示速度よりも大きくなる（速度変化（１））。速度変化（１）のような一時的な速度の上昇により、位置偏差Δθ_３は、経過時間４Ｔ_３までに解消する。

【0126】

一方、経過時間５Ｔ_３のときの位置偏差の変化量Δθ_５−Δθ_４が第２の閾値φ_２以下であり、補正条件が操作ロッド３の実際の傾動角度が指示傾動角度に一致（位置偏差が０）する場合のとき、経過時間５Ｔ_３のときに生じた位置偏差Δθ_５は、第２制御量をＹ軸方向傾動モータ１３５ａへの入力に反映させることにより発生する速度変化（２）により、経過時間７Ｔ_３までには解消する。なお、経過時間６Ｔ_３において、位置偏差Δθ_６は０ではないため、位置偏差のリセット動作は継続している（すなわち、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とが接続のまま保持される）。

【0127】

このように、補正条件を満たすまで位置偏差のリセット判断を継続することにより、操作ロッド３の実際の傾動角度を指示傾動角度に一致（あるいは、近づけることが）できる。そのため、図１５Ａに示すように、累積保持される位置偏差が過剰に大きくなることがなくなる。その結果、ゆっくりと変化する位置偏差が長時間生じているときにエラーと判断されることなく、患者は訓練装置１００による肢の訓練を継続できる。

【0128】

なお、速度変化（１）及び（２）における、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度の最大値は、過剰に大きくならないようにすることが好ましい。例えば、合成部１１３５−６において第１制御量と第２制御量とを合成する際に用いる重み付けの値を最適化したり（例えば、第２制御量の重み付けを小さくする）、位置制御用の制御ゲインＫ_ｐｐ、Ｋ_ｐｖを小さな値に設定したりすることにより、位置制御を実行中にＹ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が過剰に大きくなることを抑制できる。
また、速度変化（１）及び（２）において、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度の最大値を抑制することにより、操作ロッド３が肢に対して加える負荷が過剰に大きくなることを抑制できる。

【0129】

（ｉｉ）パラメータとしての位置偏差の値を０に設定して位置偏差をリセットする方法
次に、パラメータとしての位置偏差の値を０に設定して位置偏差をリセットする方法について、図１４Ｂと図１５Ｂを用いて説明する。ここでは、図１５Ａ中の、経過時間３Ｔ_３における位置偏差をリセットする方法を例にとって説明する。
まず、位置偏差補正部１１３３が、累積保持された位置偏差をリセットするタイミングにおける、操作ロッド３の実際の傾動角度を算出する（ステップＳ８２１）。今、位置偏差補正部１１３３において、経過時間３Ｔ_３における操作ロッド３の実際の傾動角度はθ_３である。

【0130】

次に、位置偏差補正部１１３３が、位置指令に示された指示傾動角度がθ_３となる時間を、位置指令から取得する（ステップＳ８２２）。今、位置指令が関数Ｐ（ｔ）にて示されているとして、指示傾動角度がθ_３となる位置指令における時間ｔは、３Ｔ_３−Δｔ（すなわち、Ｐ（３Ｔ_３−Δｔ）＝θ_３）である。そして、位置偏差補正部１１３３が、位置指令において指示傾動角度がθ_３となった時間と、操作ロッド３の傾動角度が実際にθ_３になった時間との差Δｔを算出する。

【0131】

次に、位置偏差補正部１１３３が、位置指令の関数Ｐ（ｔ）を更新する（ステップＳ８２３）。ステップＳ８２３において、位置指令の関数Ｐ（ｔ）は、経過時間３Ｔ_３において、関数Ｐ（ｔ）から関数Ｐ（ｔ−Δｔ）に変換されることにより更新される。これは、図１５Ｂにおいては、経過時間３Ｔ_３において、位置指令の関数Ｐ（ｔ）（図１５Ｂにおいて、一点鎖線にて示した位置指令）が時間軸に対してΔｔだけ後ろ（図１５Ｂの右方向）に平行移動（図１５Ｂにおいて、二点鎖線にて示した位置指令）されたことを意味している。そして、経過時間３Ｔ_３においては、位置指令に示される指示傾動角度がＰ（３Ｔ_３−Δｔ）、すなわち、θ_３となる。その結果、操作ロッド３の実際の傾動角度と指示傾動角度との差（位置偏差）が０となる。
なお、図１５Ｂに示すように、パラメータとしての位置偏差を０として位置偏差をリセットする場合、操作ロッド３の実際の傾動角度と元々の位置指令Ｐ（ｔ）に示された指示傾動角度との間の位置偏差はそのまま累積保持される。

【0132】

また、位置指令の関数Ｐ（ｔ）をＰ（ｔ−Δｔ）に更新することに伴い、速度指令の関数Ｖ（ｔ）もＶ（ｔ−Δｔ）に更新される。例えば、図１５Ｃに示すように、経過時間ｍＴ_３（ｍ：整数）において位置指令の関数Ｐ（ｔ）が関数Ｐ（ｔ−Δｔ_ｃ）（図１５Ｃにおいて二点鎖線にて示した位置指令）に更新された場合、更新された速度指令Ｖ（ｔ−Δｔ_ｃ）（図１５Ｃにおいて二点鎖線にて示した速度指令）は、更新前の速度指令Ｖ（ｔ）を時間軸に対してΔｔ_ｃだけ後ろに平行移動した関数に対応するようになる。これにより、到達するまでの時間はΔｔ_ｃだけ遅くなるものの、位置指令と速度指令が時間的に適切に対応するようになる。その結果、モータ制御部１１３ａは、操作ロッド３が目標傾動角度に極力誤差を小さくして、精度良く到達可能なように、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａを制御できる。
また、パラメータとしての位置偏差を０にリセットする方法の場合、モータ制御部１１３ａは、位置偏差を物理的に解消するための位置制御を実行しない。そのため、操作ロッド３の単位時間あたりの傾動角度が、速度指令に指示された指示速度よりも大きくなることが少ない。その結果、安全に訓練を継続することができる。

【0133】

（６）本実施形態の効果
以下に、本実施形態の訓練装置１００の効果について述べる。
訓練装置１００（訓練装置の一例）は、訓練プログラム（訓練プログラムの一例）に従って、患者（患者の一例）の上肢及び／又は下肢の四肢を訓練する訓練装置である。訓練装置１００は、固定フレーム１（固定フレームの一例）と、操作ロッド３（操作ロッドの一例）と、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ（モータの一例）と、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（モータの一例）と、第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１（回転情報出力センサの一例）と、第１回転情報出力センサ１３５ａ−１（回転情報出力センサの一例）と、傾動角度算出部１１３１（傾動角度算出部の一例）と、位置偏差算出部１１３２（位置偏差算出部の一例）と、判断部１１３４（判断部の一例）と、モータ駆動部１１３５（モータ駆動部の一例）と、位置偏差補正部１１３３（位置偏差補正部の一例）と、を備える。固定フレーム１は、床面上又は床面上に近接して載置される。操作ロッド３は、固定フレーム１に少なくともＸ軸又はＹ軸（所定の傾動軸の一例）周りに傾動可能に支持される。また、操作ロッド３は、肢（肢の一例）を保持する。Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ及びＹ軸方向傾動モータ１３５ａは、それぞれ、操作ロッド３をそれぞれＸ軸回り又はＹ軸回りに傾動させる。第１回転情報出力センサ１３５ａ−１及び第２回転情報出力センサ１３５ｂ−１は、それぞれ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ及びＸ軸方向傾動モータ１３５ｂの回転量を出力する。傾動角度算出部１１３１は、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ及び／又はＹ軸方向傾動モータ１３５ａの回転量に基づいて、操作ロッド３の実際の傾動角度（傾動角度の一例）を算出する。位置偏差算出部１１３２は、位置偏差（位置偏差の一例）を第１の時間Ｔ_１（第１の時間の一例）の間隔にて算出する。判断部１１３４は、位置偏差算出部１１３２において算出された位置偏差を第２の時間Ｔ_２（第２の時間の一例）が経過する毎に取得する。そして、判断部１１３４は、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１（第１の閾値の一例）以下であるかどうかを判断する。モータ駆動部１１３５は、判断部１１３４において、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下であると判断された場合に、位置偏差を累積保持するよう、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ及びＹ軸方向傾動モータ１３５ａを駆動する。位置偏差補正部１１３３は、予め設定されたタイミングにおいて、累積保持された位置偏差をリセットする。

【0134】

訓練装置１００では、まず、判断部１１３４が、単位時間（第２の時間Ｔ_２）の経過毎の位置偏差を取得する。次に、判断部１１３４は、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量を算出する。そして、判断部１１３４は、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下であるかどうかを判断する。
判断部１１３４において、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下であると判断された場合、モータ駆動部１１３５は、位置偏差を累積保持するように、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａのいずれかを駆動する。そして、位置偏差補正部１１３３が、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ及びＹ軸方向傾動モータ１３５ａが駆動されているうちに累積保持された位置偏差を、予め設定されたタイミングにおいてリセットする。

【0135】

このように、判断部１１３４は、単位時間（第２の時間Ｔ_２）の経過毎の位置偏差を取得している。これにより、単位時間（第２の時間Ｔ_２）の間に生じた位置偏差の変化量を算出できる。また、判断部１１３４は、単位時間（第２の時間Ｔ_２）の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１以下であるかどうかを判定している。これにより、判断部１１３４は、位置偏差が０ではないが不変である追従状態が発生している場合、又は位置偏差がゆっくり変化する追従状態が発生している場合を的確に判別できる。
さらに、位置偏差補正部１１３３が、累積保持された位置偏差を、所定のタイミングにおいてリセットしている。これにより、位置偏差が０ではないが不変である状態において生じた位置偏差、又は位置偏差がゆっくり変化する状態において生じた位置偏差が大きくなった際に、判断部１１３４がエラーと判断することがなくなる。その結果、患者は、訓練装置１００において肢の訓練を続行できる。

【0136】

操作ロッド３は、長さ方向（長手軸線方向の一例）に伸縮可能にしてもよい。操作ロッド３が長手軸線方向に伸縮可能であることにより、上肢又は下肢（肢）の、操作ロッド３の長さ方向に対する訓練も可能となる。

【0137】

判断部１１３４は、第２の時間Ｔ_２の間に生じた位置偏差の変化量が第１の閾値φ_１より大きい場合は、エラーと判断している。これにより、訓練装置１００に何等かの異常がある可能性、及び／又は、訓練の続行に影響がある可能性を予測して、肢が訓練プログラムに追従できなくなったことを的確に判断できる。

【0138】

訓練装置１００は、訓練指示部５（情報提供部の一例）をさらに備えている。訓練指示部５は、判断部１１３４によってエラーが発生したと判断したときに、使用者に対して視覚的情報又は聴覚的情報を提供する。
これにより、使用者にこの訓練装置の状態、及び／又は、訓練の続行に影響を及ぼす可能性があることなどを知らせることができる。

【0139】

訓練指示部５は、患者が、目標傾動角度（訓練プログラムにおいて設定された訓練ルートにおいて予め設定した通過点の一例）に操作ロッド３を到達させたときに、使用者に情報提供している。これにより、使用者は、操作ロッド３を訓練プログラム通りに操作できたことを知ることができる。また、患者が目標傾動角度に操作ロッド３を到達させたときに、使用者に視覚的情報又は聴覚的情報を提供することにより、患者が訓練を続けるためのモチベーションを維持できる。

【0140】

判断部１１３４によってエラーが発生したと判断したときに、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ、及び伸縮モータ３５９（モータの一例）の回転を停止してもよい。これにより、エラーが発生したとき、すなわち、訓練の続行に影響を及ぼす可能性があると判断される場合に、訓練装置１００を安全に停止できる。

【0141】

判断部１１３４は、さらに、第３の時間Ｔ_３（第３の時間の一例）が経過する毎に位置偏差を取得している。そして、判断部１１３４は、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２（第２の閾値の一例）以下であるかどうかを判断している。さらに、判断部１１３４において、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であると判断されたとき、位置偏差補正部１１３３は累積保持された位置偏差をリセットしている。
これにより、操作ロッド３の実際の傾動角度を、訓練プログラムに指示された傾動すべき角度（指示傾動角度）に追従させるような、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ、及び／又は伸縮モータ３５９の制御（位置制御）を常に行うことなく、累積保持された位置偏差をリセットでき、患者は訓練を続行できる。

【0142】

位置偏差補正部１１３３は、操作ロッド３の動作が停止したときに累積保持された位置偏差をリセットしている。これにより、次回以降の訓練において、今回の訓練において生じた位置偏差を持ち越すことがなくなるので、患者は訓練を続行できる。

【0143】

訓練装置１００は、指令作製部１１１（指令作製部の一例）をさらに備えている。指令作製部１１１は、予め設定された訓練プログラムに従って、Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ、及び／又は伸縮モータ３５９を加速させる指令である加速指令（加速指令の一例）と、当該モータを減速させる減速指令（減速指令の一例）とを少なくとも含む速度指令（速度指令の一例）を作製する。この時、モータ駆動部１１３５は、加速指令の実行時において、速度指令のみに追従するよう上記のモータを制御している。
加速指令と減速指令を少なくとも含む速度指令を用いて上記モータを駆動することにより、上記モータはスムーズに動作できる。その結果、患者は、意図したように操作ロッド３を操作することができる。
また、モータ駆動部１１３５が、加速指令の実行時において速度指令のみに追従するように上記モータを駆動することにより、位置偏差を累積保持するような上記モータの制御を行える。その結果、相対的に大きなモータトルクを必要とし位置偏差が生じやすい、例えば操作ロッド３が大きな傾動角度にて動作する場合においても、患者は訓練装置１００を用いて、肢の訓練を継続できる。さらに、位置偏差を累積保持することにより、位置偏差の累積保持量に基づいて、訓練中における肢の状況を把握できる。

【0144】

速度指令は、加速指令と減速指令とを少なくとも含み、上記モータを一定速度で回転させる定速指令をさらに含むことができる。この時、モータ駆動部１１３５は、定速指令の実行時において、さらに速度指令のみに追従するよう上記モータを制御している。
速度指令が定速指令をさらに含むことにより、操作ロッド３が大きな傾動角度にて動作する場合にも、上記モータからのフィードバック電流などに基づいて、モータを一定速度でスムーズに動作できる。また、定速指令実行時において、モータ駆動部１１３５が、速度指令のみに追従するよう上記モータを制御することにより、位置偏差を累積保持するような上記モータの制御を行える。その結果、相対的に大きなモータトルクを必要とし位置偏差が生じやすい、例えば操作ロッド３が大きな傾動角度にて動作する場合においても、患者は訓練装置１００を用いて、肢の訓練を継続できる。また、上記モータを一定速度で回転させれば、等速運動による肢の訓練を継続できる。さらに、位置偏差を累積保持することにより、位置偏差の累積保持量に基づいて、訓練中における、患者の肢の状況を把握できる。

【0145】

指令作製部１１１は、訓練プログラムに従って、操作ロッド３の傾動角度を制御するための指令である位置指令（位置指令の一例）をさらに作製している。また、モータ駆動部１１３５は、減速指令の実行時において、速度指令及び位置指令に追従するように、上記モータを制御している。
これにより、モータ駆動部１１３５は、操作ロッド３が訓練プログラムに指示された目標傾動角度まで極力偏差を少なく到達するよう、上記モータを制御できる。その結果、例えば患者に対して、操作ロッド３の位置情報を視覚的情報としてフィードバックする場合においても、この位置情報を好適に利用することができる。

【0146】

位置偏差補正部１１３３は、減速指令の開始時に、累積保持された位置偏差をリセットしている。これにより、減速指令の実行時に、上記モータの回転速度が位置指令によって過剰に上昇することを抑制できる。

【0147】

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）モータの制御に関する他の実施形態
前述の第１実施形態においては、速度指令の減速指令実行時にのみ、操作ロッド３の傾動角度が位置指令に指示された指示傾動角度に追従するよう（位置制御）、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９）が制御されていた。しかし、これに限られない。速度指令の加速指令実行時及び／又は定速指令実行時においても、位置制御および速度制御により、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９）が制御されてもよい。この場合、モータ駆動部１１３５の切替部１１３５−８は、特に必要ない。

【0148】

速度指令の加速指令実行時及び／又は定速指令実行時において、位置制御により、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９）を制御する場合には、操作ロッド３の傾動角度速度が過剰に大きくならないように、制御ゲインＫ_ｐｐ及びＫ_ｉｐを調整したり、合成部１１３５−６における第２制御量の重み付けの値を調整したりすることが好ましい。
これにより、操作ロッド３の傾動角度速度を過剰に大きくすることなく、操作ロッド３の傾動角度が指示傾動角度に追従できる。

【産業上の利用可能性】

【0149】

本発明は、モータにより駆動される操作ロッドを備え、所定の訓練プログラムに従って患者の肢を訓練する訓練装置に広く適用できる。

【符号の説明】

【0150】

１００ 訓練装置
１ 固定フレーム
１１ 制御部
１１１ 指令作製部
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ モータ制御部
１１３１ 傾動角度算出部
１１３２ 位置偏差算出部
１１３３ 位置偏差補正部
１１３４ 判断部
１１３５ モータ駆動部
１１３５−１ 速度制御部
１１３５−２ 位置制御部
１１３５−３ 速度算出部
１１３５−４ 電力供給部
１１３５−５ 偏差算出部
１１３５−６ 合成部
１１３５−７ 切替部
１３ 操作ロッド傾動機構
１３１ Ｘ軸方向傾動部材
１３１ａ、１３１ｂ 軸
１３３ Ｙ軸方向傾動部材
１３３ａ、１３３ｂ 軸
１３５ａ Ｙ軸方向傾動モータ
１３５ａ−１ 第１回転情報出力センサ
１３５ｂ Ｘ軸方向傾動モータ
１３５ｂ−１ 第２回転情報出力センサ
１５ａ、１５ｂ 操作ロッド傾動機構固定部材
３ 操作ロッド
３１ 肢支持部材
３３ 固定ステイ
３５ 伸縮機構
３５１ 可動ステイ
３５３ カバー
３５５ ナット
３５７ ねじ軸
３５９ 伸縮モータ
３５９−１ 第３回転情報出力センサ
３７ 案内レール
５ 訓練指示部
７ 固定部材
９ 椅子
９１ 椅子接続部材
Ｋ_ｐｖ、Ｋ_ｉｖ 速度制御における制御ゲイン
Ｋ_ｐｐ、Ｋ_ｐｖ 位置制御における制御ゲイン
Ｐ（ｔ） 位置指令
Ｖ（ｔ） 速度指令
Ｓ、Ｓ’ 空間
Ｔ_１ 第１の時間
Ｔ_２ 第２の時間
Ｔ_３ 第３の時間
ｍ、ｎ 整数
ｔ、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５、ｔ_ａ、ｔ_ｂ 経過時間
Δｔ、Δｔ_ｃ 位置指令の時間シフト量
Δｖ 速度偏差
θ_ｄ 減速開始位置（減速開始位置に対応する傾動角度）
Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ、Δθ_ｎ、Δθ_ｎ−１、Δθ_２、Δθ_３、Δθ_４、Δθ_５、Δθ_６、Δθ_７ 位置偏差
ΔΘ_ｎ−１、ΔΘ_ｎ 位置偏差
φ_１ 第１の閾値
φ_２ 第２の閾値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14A】

【図14B】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【手続補正書】

【提出日】2016年5月12日

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９９

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0099】

一方、操作ロッド３の実際の傾動角度が、減速指令を実行すべき傾動角度であると判定された場合（ステップＳ４１において「Ｙｅｓ」の場合）、切替部１１３５−７が、位置制御部１１３５−２と合成部１１３５−６とを信号送受信可能なように接続する（ステップＳ４３）。すなわち、位置制御部１１３５−２から出力される第２制御量が、合成部１１３５−６へ入力可能となる。これにより、減速指令の実行時に、第１制御量だけでなく第２制御量も、電力供給部１１３５−４においてフィードバック電流を出力する際に反映されるようになる。これにより、減速指令の実行時には、操作ロッド３の実際の傾動角度が、指示傾動角度にも追従するようになる。したがって、操作ロッド３は目標傾動角度に精度良く到達できる。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0108】

（ｉ）第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定方法
以下、第３の時間Ｔ_３の間に生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定方法について、図１３Ａを用いて説明する。
まず、判断部１１３４が、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａが駆動を開始してからの経過時間ｔが、第３の時間Ｔ_３の整数（ｎ）倍であるかどうかを判断する（ステップＳ７１１）。経過時間ｔが第３の時間Ｔ_３の整数倍でない場合（ステップＳ７１１において「Ｎｏ」の場合）、判断部１１３４は判定を終了する。そして、ステップＳ９へ進む。

【手続補正3】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0110】

次に、判断部１１３４が、第３の時間Ｔ_３あたりに生じた位置偏差の変化量が第２の閾値φ２以下であるかどうかを判定する（ステップＳ７１３）。具体的には、以下のようにして判定する。まず、判断部１１３４は、モータ制御部１１３ａの記憶装置などから、前回算出された位置偏差ΔΘ_ｎ−１、すなわち、経過時間ｔ＝（ｎ−１）Ｔ_３時間において累積保持された位置偏差を読み出す。そして、経過時間ｔ＝ｎＴ_３における位置偏差ΔΘ_ｎと、経過時間ｔ＝（ｎ−１）Ｔ_３における位置偏差ΔΘ_ｎ−１との差ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１を算出する。これにより、経過時間ｔ＝ｎＴ_３において、第３の時間Ｔ_３（すなわち単位時間）あたりに生じた位置偏差の変化量が算出される。その後、判断部１１３４は、ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１が第２の閾値φ_２以下であるかどうかを判断する。
ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１が第２の閾値φ_２以下の場合（ステップＳ７１３において「Ｙｅｓ」の場合）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であると判断、すなわち、位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングと判断し（ステップＳ７１４）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定を終了する。一方、ΔΘ_ｎ−ΔΘ_ｎ−１が第２の閾値φ_２よりも大きい場合（ステップＳ７１３において「Ｎｏ」の場合）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下でないと判断、すなわち、位置偏差の補正（リセット）を行うタイミングでないと判断して（ステップＳ７１５）、第３の時間Ｔ_３あたりの位置偏差の変化量が第２の閾値φ_２以下であるかどうかの判定を終了する。

【手続補正4】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２８

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0128】

なお、速度変化（１）及び（２）における、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度の最大値は、過剰に大きくならないようにすることが好ましい。例えば、合成部１１３５−６において第１制御量と第２制御量とを合成する際に用いる重み付けの値を最適化したり（例えば、第２制御量の重み付けを小さくする）、位置制御用の制御ゲインＫ_ｐｐ、Ｋ_ｉｐを小さな値に設定したりすることにより、位置制御を実行中にＹ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度が過剰に大きくなることを抑制できる。
また、速度変化（１）及び（２）において、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａの回転速度の最大値を抑制することにより、操作ロッド３が肢に対して加える負荷が過剰に大きくなることを抑制できる。

【手続補正5】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１４７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0147】

２．他の実施形態
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（Ａ）モータの制御に関する他の実施形態
前述の第１実施形態においては、速度指令の減速指令実行時にのみ、操作ロッド３の傾動角度が位置指令に指示された指示傾動角度に追従するよう（位置制御）、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９）が制御されていた。しかし、これに限られない。速度指令の加速指令実行時及び／又は定速指令実行時においても、位置制御および速度制御により、Ｙ軸方向傾動モータ１３５ａ（Ｘ軸方向傾動モータ１３５ｂ、伸縮モータ３５９）が制御されてもよい。この場合、モータ駆動部１１３５の切替部１１３５−７は、特に必要ない。

【手続補正6】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１５０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0150】

１００ 訓練装置
１ 固定フレーム
１１ 制御部
１１１ 指令作製部
１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ モータ制御部
１１３１ 傾動角度算出部
１１３２ 位置偏差算出部
１１３３ 位置偏差補正部
１１３４ 判断部
１１３５ モータ駆動部
１１３５−１ 速度制御部
１１３５−２ 位置制御部
１１３５−３ 速度算出部
１１３５−４ 電力供給部
１１３５−５ 偏差算出部
１１３５−６ 合成部
１１３５−７ 切替部
１３ 操作ロッド傾動機構
１３１ Ｘ軸方向傾動部材
１３１ａ、１３１ｂ 軸
１３３ Ｙ軸方向傾動部材
１３３ａ、１３３ｂ 軸
１３５ａ Ｙ軸方向傾動モータ
１３５ａ−１ 第１回転情報出力センサ
１３５ｂ Ｘ軸方向傾動モータ
１３５ｂ−１ 第２回転情報出力センサ
１５ａ、１５ｂ 操作ロッド傾動機構固定部材
３ 操作ロッド
３１ 肢支持部材
３３ 固定ステイ
３５ 伸縮機構
３５１ 可動ステイ
３５３ カバー
３５５ ナット
３５７ ねじ軸
３５９ 伸縮モータ
３５９−１ 第３回転情報出力センサ
３７ 案内レール
５ 訓練指示部
７ 固定部材
９ 椅子
９１ 椅子接続部材
Ｋ_ｐｖ、Ｋ_ｉｖ 速度制御における制御ゲイン
Ｋ_ｐｐ、Ｋ_ｉｐ 位置制御における制御ゲイン
Ｐ（ｔ） 位置指令
Ｖ（ｔ） 速度指令
Ｓ、Ｓ’ 空間
Ｔ_１ 第１の時間
Ｔ_２ 第２の時間
Ｔ_３ 第３の時間
ｍ、ｎ 整数
ｔ、ｔ_１、ｔ_２、ｔ_３、ｔ_４、ｔ_５、ｔ_ａ、ｔ_ｂ 経過時間
Δｔ、Δｔ_ｃ 位置指令の時間シフト量
Δｖ 速度偏差
θ_ｄ 減速開始位置（減速開始位置に対応する傾動角度）
Δθ_Ａ、Δθ_Ｂ、Δθ_ｎ、Δθ_ｎ−１、Δθ_２、Δθ_３、Δθ_４、Δθ_５、Δθ_６、Δθ_７ 位置偏差
ΔΘ_ｎ−１、ΔΘ_ｎ 位置偏差
φ_１ 第１の閾値
φ_２ 第２の閾値

【国際調査報告】