開放特許抄録集電気関係

整理番号:0139

トレーニングシステム、トレーニングマシンの制御方法および制御装置

利用分野

筋力トレーニングマシン等

発明者

大石　潔
桂　誠一郎
石井　博
林　郁男

発明の目的

従来の筋力トレーニング用マシンでは、力覚検知センサ（圧力センサ等）を用いていましたが、費用や設置スペース、故障率等で問題が多いため、力覚検知センサを用いずとも目標負荷と現実負荷とをほぼ正確に一致させることができるトレーニングマシンとすることを目的とします。

概要

主な構成は、運動者に対する目標負荷値を生成する制御装置と、この目標負荷値に基づいて負荷を発生させるトレーニングマシンとにより構成し、制御装置に備えた負荷調整部にて外乱推定機構と力覚推定機構が推定した値に基づき、前記目標負荷値からトレーニングマシンの機構に起因する抵抗力を除いた大きさの負荷を可変負荷発生手段に発生させて電流値情報をドライバに送信し、運動者はこの情報に対応してトレーニングを行います。

特徴・効果

本発明によれば、力覚検知センサを用いずとも目標負荷と現実負荷とをほぼ一致させることができますので、快適なトレーニングを行うことができます。

また、運動者Ｅの実際の体重を予め入力しておけば、体重の増減に対応した負荷を実現できますのでトレーニングに対する動機付けの向上にも役立ちます。

発明の詳細・図面等

【特許請求の範囲】

運動者に対する目標負荷値を生成する制御装置と、当該目標負荷値に基づいて負荷を発生させるトレーニングマシンと、を備えたトレーニングシステムであって、前記トレーニングマシンは、受信した電流値情報に基づいて電流を発生させるドライバと、前記ドライバから供給された電流の大きさに応じた負荷を発生させる可変負荷発生手段と、前記運動者の動きに関する加速度情報について演算する演算部と、を備え、前記制御装置は、予め与えられたトレーニングプログラムに基づいて前記目標負荷値を生成する負荷値生成部と、前記目標負荷値を、前記可変負荷発生手段がその目標負荷値の負荷を実現するための電流値に変換し、その電流値情報を前記ドライバに送信する負荷調整部と、を備え、前記負荷調整部は、前記負荷値生成部で生成した目標負荷値の力によって与えられるべき前記可変負荷発生手段の加速度を算出する加速度変換部と、前記演算部から受信した前記運動者の動きに関する加速度情報と、前記ドライバが受信する前記電流値情報とに基づいて、前記可変負荷発生手段に加えられる前記運動者による力と前記トレーニングマシンの機構に起因する抵抗力との合力を推定する外乱推定機構と、少なくとも、前記演算部から受信した前記運動者の動きに関する加速度情報と、前記ドライバが受信する前記電流値情報と、予め行った実験によって与えられている前記可変負荷発生手段による発生負荷の大きさと前記トレーニングマシンの機構に起因する抵抗力との関係情報と、に基づいて、前記可変負荷発生手段に加えられる前記運動者による力を推定する力覚推定機構と、を有し、第１の処理において、前記外乱推定機構は、前記演算部から受信した前記運動者の動きに関する加速度情報と、前記ドライバが受信する前記電流値情報とに基づいて、前記可変負荷発生手段に加えられる前記運動者による力と前記トレーニングマシンの機構に起因する抵抗力との合力を推定し、前記負荷調整部は、前記推定した合力を電流値に変換し、前記加速度変換部が算出した加速度に基づき生成された電流値に、当該変換した電流値を加算し、当該加算された電流値を前記トレーニングマシンに送信し、第２の処理において、前記力覚推定機構は、少なくとも、前記演算部から受信した前記運動者の動きに関する加速度情報と、前記ドライバが受信する前記電流値情報と、前記関係情報と、に基づいて、前記可変負荷発生手段に加えられる前記運動者による力を推定し、前記負荷調整部は、前記負荷値生成部が生成した目標負荷値から、前記力覚推定機構により推定された前記運動者による力を減算して偏差を算出し、当該偏差を前記加速度変換部によって加速度に変換し、当該変換した加速度を電流値に変換し、当該変換した電流値を前記トレーニングマシンに送信し、前記第１の処理と、前記第２の処理とを繰り返すことによって、前記目標負荷値から前記トレーニングマシンの機構に起因する抵抗力を減じた大きさの負荷を前記可変負荷発生手段に発生させることを特徴とするトレーニングシステム。

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【詳細】

トレーニングマシン２は、ドライバ21、サーボモータ22、位置センサ23、演算部24、イス201、押圧部202、レール203、ワイヤ204および滑車205で構成され、管理装置からトレーニングプログラム受信し、目標負荷値を生成します。

そして、押圧部202の速度情報や位置情報から負荷を演算しその値を押圧部202に与え、その時のその加速度を電流値に変換後、その電流値をドライバ21に送信し受信した電流値に応じてサーボモータ22の駆動電流を生成し駆動すると共に、その駆動電流に応じてワイヤ204を引っ張り、運動者の押圧部202の足の力に対応して該当する加速度からサーボモータ22の回転に対応した抵抗力を推定し、ドライバにその値を送信すると共に加速度実現のための電流を供給します。

このようにして、運動者Ｅは、サーボモータ22の駆動力に逆らってトレーニングマシン２の押圧部202を足の力で押圧しトレーニングを行います。

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トレーニングマシンの概要図