运动辅助设备.pdf

一种运动辅助设备，其能够大体根据使用者的体格粗调使用者的屈膝角度然后再根据个体差异进一步调节。该运动辅助设备包括支撑使用者(M)的臀部的座椅和支撑使用者脚底的脚蹬，并且该运动辅助设备设置成使座椅摆动以便促进使用者腿部的肌肉收缩。升降机构(60)调节座椅的位置。显示及操控单元(32)具有提供根据使用者身高分级的多个等级的体格指定部(81)和带有指令升降机构(60)的移动方向的按钮的移动方向指令部(82)。升降机构(60)由升降控制器(80)控制并包括位置调节部(86)和位置修正部(87)，其中，位置调节部构造成读出对应于在体格指定部处指定的体格的升降机构(60)的位置从而粗调升降机构(60)的位置，位置修正部(87)构造成在操控移动方向指令部时精确调节升降机构(60)的位置。

1.  一种运动辅助设备，包括：
座椅，其具有接触表面，所述接触表面构造成：在使用者的脚放置在预定的脚支撑面上的情况下使用者的臀部支撑在所述接触表面上；
座椅驱动部，其构造成利用驱动源并沿改变作用在使用者腿部上的使用者重量的方向来移位所述座椅；以及
升降机构，其构造成：当使用者坐在保持于基准位置的所述座椅上并且使用者的脚放置在所述脚支撑面上的预定位置上时，所述升降机构调节所述座椅的所述接触表面的位置，以便将使用者的屈膝角度保持在规定的角度；
操控部，其构造成指令将通过所述升降机构调节的所述座椅的所述接触表面的位置；以及
升降控制器，其构造成根据所述操控部的指令来控制用于调节所述座椅的位置的所述升降机构，
其中，
所述操控部包括：
多个体格指定部，其构造成从根据使用者的体格分级的体格等级中指定一个体格等级；以及
移动方向指令部，其构造成指令移动所述座椅的方向，并且
所述升降控制器包括：
数据存储器，其构造成存储对应于所述座椅的位置的所述升降机构的位置与各个体格等级之间的关系；
位置调节部，其构造成将所述升降机构移动至所述数据存储部中确定的与通过所述体格指定部指定的体格等级相关联的位置；以及
位置修正部，其构造成沿着所述移动方向指令部正在指令的方向移动所述升降机构。

2.  如权利要求1所述的运动辅助设备，其中，
所述操控部包括最终指令部，所述最终指令部构造成向所述升降控制器提供通过所述升降机构调整所述座椅的位置的最终指令，
所述升降控制器构造成使所述座椅驱动部不能移位所述座椅直至所述最终指令部被操作，并且
所述升降控制器构造成在所述最终指令部被操作之后使所述升降机构不能移动但是允许所述座椅驱动部移位所述座椅。

3.  如权利要求1所述的运动辅助设备，进一步包括：
负载传感器，其构造成检测作用在所述座椅和所述脚支撑面中的至少一个上的负载；以及
适当负载存储器，其构造成：当在使用者的臀部坐在保持于所述基准位置的所述座椅上并且使用者的脚放置在所述脚支撑面上的情况下使用者的膝部以规定的角度弯曲时，将所述负载传感器的输出值储存为适当值，
所述升降控制器构造成：在移动所述升降机构的同时使所述座椅驱动部不能移位所述座椅直至来自所述负载传感器的所述输出变成与存储在所述适当负载存储器中的所述适当值相一致，并且，在来自所述负载传感器的所述输出与存储在所述适当负载存储器中的所述适当值相一致之后停止移动所述升降机构并允许所述座椅驱动部移位所述座椅。

4.  如权利要求1至3中任一项所述的运动辅助设备，其中，
所述升降控制器包括位置存储器，所述位置存储器构造成当所述座椅驱动部开始移位所述座椅时储存所述升降机构的位置；并且
所述操控部包括先前位置指令部，所述先前位置指令部构造成使所述升降机构移动至所述位置存储器中所储存的位置。

5.  如权利要求4所述的运动辅助设备，其中，
所述位置存储器包括如下构造的存储区域：其构造成针对多个使用者而存储所述升降机构的位置；并且
所述先前位置指令部包括使用者选择器，所述使用者选择器构造成从分别存储在所述位置存储器的所述存储区域中的所述位置中选择一个，用于指令所述升降机构的位置。

6.  如权利要求1至5中任一项所述的运动辅助设备，其中，
所述升降机构包括位置传感器，所述位置传感器构造成检测对应于所述座椅的所述接触面的位置，
所述位置调节部构造成在所述升降机构移动时将通过所述操控部指令的位置确定为目标位置并当所述位置传感器提供的输出对应于所述目标位置时停止所述升降机构。

运动辅助设备
技术领域
本发明涉及一种被动式运动辅助设备，该运动辅助设备包括用于支撑使用者的臀部的座椅和用于支承使用者的搁置在其上的脚的脚支撑面。该运动辅助设备构造成利用驱动源改变座椅，从而改变作用在使用者腿部上的使用者重量。
背景技术
现有技术中，日本未审专利申请公报No.2005-58733和日本未审专利申请公报No.2007-89650提出了一种运动辅助设备，其中，在使用者的脚搁置在脚支撑面上且使用者的臀部支撑在座椅的接触面上的情况下通过使座椅移位而拉伸和松弛大腿肌群而膝部几乎不伸展。这种运动辅助设备通过移位座椅的位置而使座椅所支撑的使用者重量的比率发生变化而改变作用在使用者腿部的使用者的重量。
通过这种操作，与全部重量都作用在使用者腿部的情况相比，负载减小，并且大腿肌肉收缩而膝部几乎不伸展，因此，例如，即使诸如患有糖尿病的患者这样的膝部疼痛的使用者仍然能够强化大腿肌群，而且由于大腿肌群体积大，因此预期还有益于通过与肌肉收缩相关联的葡萄糖代谢而改善与生活方式有关的疾病。此外，由于利用驱动源来移位座椅，使用者能够被动锻炼而无需自发地施加肌力，因此负载轻所以即便是移动能力低下的人也能够使用该设备。
具有上述构造的运动辅助设备通过改变作用在使用者腿部的使用者的重量而在膝部实际上无伸展的情况下拉伸和松弛大腿肌群，因此屈膝角度是有效进行锻炼的一个重要因素。通过模拟下蹲移动很容易看出，作用在大腿肌群上的负载随屈膝角度变化。此外，在患有膝部疼痛的使用者的情况下，如果在使用者的膝部弯曲至一定角度时有负载作用在膝部上，则使用者往往感到疼痛，因此为了得到这种类型的人也能够使用的设备，必须限制这种弯曲角度。
目前，已获得的实验结果表明：如果屈膝角度(实际上，测量的角度是大腿与小腿在膝前侧所形成的角度)设定为140度，那么锻炼效果好且不大可能发生膝部疼痛，因此该角度已经被定为适当角度。
日本专利申请公报No.2007-89650描述了一种构造，该构造使得能够以将屈膝角度变成适当角度的方式调节座椅的位置。屈膝角度变成适当角度时的座椅位置根据使用者的体格变化，因此日本专利申请公报No.2007-89650描述了这样的技术作为用于调节座椅位置的技术：将诸如使用者身高和重量划分成多个等级并通过指定一个相应的等级而逐级调节座椅位置的技术；以及，通过指定座椅的移动方向而连续地调节座椅位置的技术。
前一种技术的优点在于，由于简单地通过使用者选择他或她自己的体格范围而将座椅位置调节至适当位置，因此可用性良好，但是因为只能指定身高或重量的范围，因而不能实现根据个体差异进行调节，所以在使用者腿长明显有别于标准值的情况下可能出现屈膝角度无法变成适当角度的情形。
另一方面，后一种技术使得能够连续地调节座椅位置并因此能够将屈膝角度调节至适当角度，而无论使用者腿部的长度如何。此外，由于通过组合使用显示装置来显示身高或重量的范围，因此能够通过将座椅位置调节至接近使用者自身体格的位置而以无论使用者体格如何屈膝角度都能够变成适当角度的方式来调节座椅位置。
但是，当多个使用者相继使用该设备时，如果使用者的体格之间存在很大差异，则必须利用显示装置上的显示器作为总体指导来连续地调节座椅位置，而且直至座椅位置已经调节成使得屈膝角度变成适当角度的操作时间会变长。
发明内容
鉴于以上原因构想出本发明。本发明的目的是提供一种运动辅助设备，该运动辅助设备使得能够以采用使用者的体格作为总体指导将屈膝角度变成适当角度的方式逐级调节座椅位置并使得能够根据个体差异进行调节。
根据本发明的运动辅助设备包括：座椅，其具有接触表面，接触表面构造成：在使用者的脚放置在预定的脚支撑面上的情况下使用者的臀部支撑在接触表面上；座椅驱动部，其构造成利用驱动源并沿改变作用在使用者腿部上的使用者重量的方向来移位座椅；以及升降机构，其构造成：当使用者坐在保持于基准位置的座椅上并且使用者的脚放置在脚支撑面上的预定位置上时，升降机构调节座椅的接触表面的位置，以便将使用者的屈膝角度保持在预定的角度；操控部，其构造成指令将要通过升降机构调节的座椅的接触表面的位置；以及升降控制器，其构造成根据操控部的指令来控制用于调节座椅的位置的升降机构。操控部包括：多个体格指定部，其构造成从根据使用者的体格分级的体格等级中指定一个体格等级；以及移动方向指令部，其构造成指令移动座椅的方向，并且，升降控制器包括：数据存储器，其构造成存储对应于座椅的位置的升降机构的位置与各个体格等级之间的关系；位置调节部，其构造成将升降机构移动至数据存储部中确定的与通过体格指定部指定的体格等级相关联的位置；以及位置修正部，其构造成沿着移动方向指令部正在指令的方向移动升降机构。
因此，通过根据由体格指定部指定的体格等级来指令升降机构的位置，能够以使用者的体格作为粗略指导将座椅的位置调节至使得使用者的屈膝角度变成接近适当角度的位置。此外，通过利用移动方向指令部指令升降机构的移动方向，能够对座椅的位置进行精调，使得使用者的屈膝角度变成适当角度。换而言之，在以使用者体格作为总体指导粗调座椅位置之后，能够准确地调节座椅位置以便匹配使用者体格。因此，能够快速且准确地调节座椅位置。
理想地，操控部包括最终指令部，最终指令部构造成给升降控制器提供通过升降机构调整座椅的位置的最终指令，升降控制器构造成使座椅驱动部不能移位座椅直至最终指令部被操作，并且升降控制器构造成在最终指令部被操作之后使升降机构不能移动但是允许座椅驱动部移位座椅。
通过这种方式，最终指令部使得在确认座椅位置之前不能通过座椅驱动部移位座椅，因此仅当使用者已经将座椅调节至适当位置之后才能实施通过座椅驱动部进行移位的锻炼，并且能够防止使用者在将屈膝角度调节至适当角度的过程中无意中起动锻炼。
理想地，根据本发明的运动辅助设备包括：负载传感器，其构造成检测作用在座椅和脚支撑面中的至少一个上的负载；以及适当负载存储器，其构造成：当在使用者的臀部坐在保持于基准位置的座椅上并且使用者的脚放置在脚支撑面上的情况下使用者的膝部以预定的角度弯曲时，将负载传感器的输出值储存为适当值。在这种情况下，在负载传感器的在升降机构的移动期间的输出值与存储在适当负载存储器中值一致之前，升降控制器使得座椅驱动部不能移位座椅；并且，当负载传感器的输出与存储的值一致时停止升降机构的移动并允许座椅驱动部移位座椅。
通过这种构造，在当升降机构移动期间由负载传感器测量出的负载与存储在适当负载存储器中的负载一致时的时间点上，判定屈膝角度已经变成适当角度，并且停止升降机构的移动但允许座椅移位。因此，在通过移动方向指令部的操作精调座椅位置的过程中如果屈膝角度变成适当角度则座椅的移动自动停止。换而言之，无需测量屈膝角度是否为适当值，因此提高可用性。
另外，升降控制器包括位置存储器，位置存储器构造成当座椅驱动部开始移位座椅时储存升降机构的位置；并且操控部包括先前位置指令部，先前位置指令部构造成使升降机构移动至位置存储器中所储存的位置。根据这种构造，由于存储了开始锻炼时的升降机构的位置并且能够在下次的锻炼操作中使用该位置，因此无需在每次进行锻炼时都调节座椅的位置，所以设备的可用性提高。
理想地，位置存储器包括如下构造的存储区域：其构造成针对多个使用者而存储升降机构的位置；并且先前位置指令部包括使用者选择器，使用者选择器构造成从分别存储在位置存储器的存储区域中的位置中选择一个，用于指令升降机构的位置。在这种情况下，由于针对多个使用者存储了开始锻炼时的升降机构的位置并且在后续的锻炼操作中能够使用该位置，因此当多人使用该设备时，对于每个使用者而言简单地选择他们自己的位置就够了，所以无需在每次进行锻炼时都调节座椅的位置，因而设备的可用性提高。
另外，理想地，升降机构包括位置传感器，位置传感器构造成检测对应于座椅的接触面的位置。此时，位置调节部构造成在升降机构移动时将通过操控部指令的位置确定为目标位置并当位置传感器提供的输出对应于目标位置时停止升降机构。因此，能够准确地使座椅位置与目标位置一致。
附图说明
图1是示出根据本发明第一实施方式的运动辅助设备的示意性侧视图；
图2是运动辅助设备的示意性平面图；
图3是运动辅助设备中的实现调节座椅位置的元件的框图；
图4是运动辅助设备的分解立体图；
图5是运动辅助设备中所使用的座椅驱动部的分解立体图；
图6是运动辅助设备中所使用的座椅驱动部的侧视图；
图7是示出运动辅助设备中所使用的膝部量角器的立体图；以及
图8是示出根据本发明第二实施方式的运动辅助设备的主要部件的框图。
具体实施方式
(第一实施方式)
如图1和图2所示，根据本发明一种实施方式的运动辅助设备具有设置在地板等上的固定位置处的底座10，并且在该底座10的顶部上设置有：座椅支座20，在其上端部上设置有支撑使用者M的臀部的座椅21；以及手柄杆30，在其上端部上设置有供使用者M用他的或她的手抓握所需的手柄31。脚蹬40设置在底座10上并设置成位于座椅支座20与手柄30之间。脚蹬40具有形成脚支撑面40a的上表面。通过使用者M将他的或她的脚搁置在脚支撑面40a上，脚蹬40限制使用者的脚的位置。
座椅支座20上设置有使座椅21摆动的座椅驱动器50和升降机构60，升降机构60相对于底座10提升和降低座椅31和座椅驱动器50。下面描述座椅驱动器50和升降机构60的构造。
座椅驱动器50通过以以下方式改变使用者臀部的位置来改变作用在使用者膝部的使用者M的重量：利用驱动源使座椅21相对于处在臀部坐在座椅21的接触面21a上而脚放置在脚蹬40的脚支撑面40a上的状态的使用者M摆动。换而言之，在使用者M的体重以分散的方式由臀部和腿部支撑的状态下，通过改变臀部的位置，臀部所支撑的重量发生增减，进而作用在腿部上的重量也发生变化。
当膝部弯曲规定角度时，那么如果由座椅21支撑的体重的比率减小，则作用在使用者M的大腿上的负载增大并且会使大腿区的肌群收缩，类似于通过进行下蹲移动而弯曲膝部。换而言之，当通过驱动源使座椅21摆动时，大腿肌群以非使用者M的自发移动的被动移动的方式重复拉伸和松弛动作。换而言之，大体上能够通过座椅驱动器50使座椅21摆动来锻炼大腿区。
期望将座椅21的摆动方向设定成使得没有剪切力作用在膝关节上。当使用者M的臀部由座椅21的接触面21a支撑时，使用者M的脚自然呈图2所示的姿态：脚尖之间的距离大于脚跟之间的距离，而且两脚之间的开口角度θ2可以由脚放置在脚蹬40上的位置来确定。因此，能够通过沿如下方向摆动座椅21而在不向膝关节施加剪切力的情况下进行锻炼：所述方向顺着使用者的脚放置在脚蹬40上时连接每只脚的脚跟与脚尖的中心线。换而言之，由于具有当座椅21从摆动范围内的后端位置向前移动时座椅21朝右前方斜向移动的时间段以及座椅21朝左前方斜向移动的时间段，因此能够使使用者的重量分别作用在左腿和右腿的大腿区，同时不向膝关节施加剪切力。
在图3所示的实施方式中，作为座椅21的上表面的接触面21a是基本水平的表面，但是，考虑到刺激大腿肌群的肌肉收缩的锻炼是通过改变作用在使用者M腿部的使用者M的重量来进行，因此，期望座椅21的与使用者M的臀部接触的接触面21a应该沿座椅21的摆动方向的前方向下倾斜。换而言之，理想地，位于座椅21的前端部上的支撑使用者M的右臀位的部分沿右前方向下倾斜，而支撑使用者M的左臀位的部分沿左前方向下倾斜。如果采用这种形状，那么当座椅21从摆动范围的后端位置向前移动时，作用在使用者腿上的使用者M的重量会增大从而能够提高锻炼效果。
在位于手柄杆30的上端部上的手柄31中部上设置有控制及显示设备32。该控制及显示设备32操作成发布与座椅驱动器50及升降机构60的操作相关的指令和显示指示移动量等的测量值。使用者M能够通过抓握手柄31来稳定他或她的上体的位置。
下面更详细地描述座椅支座20的结构。如图4所示，座椅支座20具有竖立在底座10上的中空支柱22，并且升降机构60的下端部容置在支柱22内。升降机构60具有能够相对于支柱22以滑动的方式上升和下降的升降器座61，并且座椅驱动器50安装在升降器座61的上端部上。因此，座椅驱动器50能够与座椅21一起相对于底座10移动。
支柱22的中心线是相对于竖直方向向后倾斜(换而言之，向后上方倾斜)的直线，通过升降器座61在支柱22内滑动，能够沿顺着支柱22的中心线的单直线在竖直方向上调节座椅21的接触面21a的位置。换而言之，能够同时沿左右方向和竖直方向调节座椅21的接触面21a的位置，并且，接触面的位置越往上，则越靠后。下面描述支柱22的中心线与底座10之间形成的角度。
升降器座61由包括驱动马达63的升降驱动器62驱动而上升和下降。升降驱动器62和升降器座61构成升降机构。除驱动马达63之外，升降驱动器62还包括固定至底座10的圆柱状固定构件64和包括旋入固定构件64中的滚珠丝杆的可动构件65，并且升降驱动器采用这样的构造：使得通过使驱动马达63减速旋转从而旋转可动构件65来相对于固定构件64进给和回缩可动构件65。升降器座61安装在可动构件65的上端部上并随着可动构件65相对于固定构件64的进给或回缩而上升和下降。
升降器座61包括座板61a和一对导板61b，座椅驱动器50安装在座板61a上，一对导板设置在座板61a的下表面上。升降驱动器62中的可动构件65的上端部联接至座板61a的下表面侧。此外，导板61b的外表面上安装有滚轮61c，而且通过沿设置在支柱22的内表面上的轨道段22a引导这些滚轮61c，能够相对于支柱22顺利地移动升降器座61。设置有确定可动构件65相对于固定构件64的进给或回缩量的位置传感器68，并且控制驱动马达63的旋转，使得通过位置传感器68确定的值与根据通过显示及控制单元32的输入给定的目标值一致。稍后提供对这种构造的进一步描述。
管状升降器套66附连至升降器座61的座板61a。升降器套66的下端部与支柱22的外表面在升降驱动器62的伸展和收缩范围内重叠，并且通过这种方式，即使当升降驱动器62伸展到最大量时升降器座61也不会暴露于外部。而且，由类似织物的软材料形成的机械单元罩盖67附连至升降器座61的座板61a。机械单元罩盖67通过遮盖座板61a与座椅21之间的部分而防止座椅驱动器50暴露于外部。
下面，参照图5和图6描述座椅驱动器50。座椅驱动器50构成使座椅21与升降器座61的座板61a一起摆动的机构，并且座椅驱动器50沿轴向安装在一对前后轴板51a、51b和一对前后轴52a、52b上，该前后轴板对51a、51b以竖立的方式设置在座板61a的上表面上。前后轴52a、52b同轴设置，并且能够通过座椅驱动器50绕这些轴52a、52b旋转而使联接至座椅驱动器50的座椅21左右(沿图4中的箭头N所指示的方向)摆动。
座椅驱动器50包括一对前后框架板53a、53b，并且这两个框架板53a、53b通过左右侧上的一对框架侧板54a、54b联接。绕在左右方向上的轴线旋转的前连接装置55和后连接装置56的下端部通过轴55a、56a沿轴向安装在两个框架侧板54a、54b上，并且前连接装置55和后连接装置56的上端部通过轴55b、56b沿轴向安装在基板57上。其中，后连接装置56的上端部沿轴向安装在固定至基板57的支承板57a上，而非沿轴向直接安装在基板57上。
限制基板57的移动范围，使得基板57的前端部经以轴55a为中心的圆弧移动，而基板57的后端部经以轴56a为中心的圆弧移动。此处，后连接装置56形成为其尺寸长于前连接装置55，因此基板57的前端部和后端部具有不同的曲率半径，所以上表面的倾斜角度随着基板57前后移动而变化。更具体地，如果图6所示的位置作为在前后方向上的移动范围的后端位置，那么当基板57向前移动时，基板的前端部相对于其后端部相对下降，从而使上表面的倾斜角度增大。相反地，如果基板从前端位置向后移动，基板57的前端部则相对于后端部相对地上升，从而使上表面的倾斜角度减小。换而言之，座椅21能够沿前后方向(图4中的箭头X所指示的方向)移动。图4示出线性移动，但是在实际操作中，因为前后方向的倾斜角度变化，所以这种位移结合了在前后方向上的线性移动和转动。
作为使基板57相对于座板61a摆动的驱动源的马达71由两个框架侧板54a、54b保持。而且，马达71沿竖向设置成使得其输出轴沿向上的方向伸出。蜗杆72联接至马达71的输出轴。框架侧板54a和54b上支撑有第一轴73和第二轴74，并且第一轴73上设置有与蜗杆72啮合的蜗轮75。第一轴73上还设置有齿轮76，并且齿轮76与设置在第二轴74上的齿轮77啮合。
第一轴73的两个端部上分别附连有偏心曲柄78，偏心曲柄78与第一轴73一起旋转。臂杆79的一端分别沿轴向安装在各个偏心曲柄78上，而臂杆79的另一端则分别沿轴向安装在朝所述前连接装置55的左右凸出的轴销55c上。
通过这种构造，当马达71转动进而第一轴73旋转时，前连接装置55因偏心曲柄78和臂杆79的缘故而绕轴55a在前后方向上往复地后退和前进，并且基板57的前部绕轴55a沿前后方向(图4中的箭头X所指示的方向)摆动。此外，在后连接装置56绕轴56a转动之后，随着基板57沿前后方向移动，上表面的倾斜角度变化。
另一方面，偏心销74a以直立的方式设置在第二轴74的一个端部上，并且偏心杆80的一个端部沿轴向安装在该偏心销74a上。偏心杆80的另一个端部以可摆动的方式联接至附连于座板61a的联接件81上。偏心杆80和销74a可设置在座椅驱动器50的左侧或右侧上。
通过这种构造，如果马达71转动并且第二轴74通过第一轴73旋转时，则偏心销74a相对于座板61a的高度位置随着销74a和偏心杆80变化，因此，基板57绕轴52a和52b左右(图4中的箭头N所指示的方向)摆动。
无刷直流马达等用于马达71，并且直流马达还用于驱动马达63。此处，由于马达63设置在由框架板53a、53b、框架侧板54a、54b、座板61a以及基板57所包围的空间中，并且齿轮75至77也设置在同一空间中，因此座椅驱动器50紧凑。
基本上，座椅驱动器50沿右前和右下方向以及左前和左下方向移动座椅21。但是，在上述构造中，通过适当地设定齿轮76与齿轮77的传动比以及偏心曲柄78与偏心销74a之间的相位差，除座椅21的V形移动路径(其中在一个沿左右方向的往复移动期间进行两个前后往复移动)之外，还能够将座椅21的移动路径设定成W形(其中在一个沿左右方向的往复移动期间进行四个前后往复移动)或8字形(其中在一个沿左右方向的往复移动期间进行两个前后往复移动并且后端位置朝左右侧斜)等。
通过操作控制及显示设备32来控制驱动马达63和马达71的运行和停止。换而言之，在控制及显示设备32中设置有用于指示马达71的运行或停止以及马达71的转速的控制部，从而能够设定锻炼的时长和锻炼的强度。此外，用于升高或降低座椅21的控制部设置成使得屈膝角度θ呈适当的角度。设置在控制及显示设备32中的控制部和显示部通过控制电路(未示出)连接至马达71和驱动马达63的操作装置。
在上述运动辅助设备中，为了即便在使用者M受到膝部疼痛的困扰也不会引起膝部疼痛的情况下促进大腿肌群的收缩，必需将屈膝角度θ保持在适当的角度。换而言之，这是一种在膝部已经以下蹲移动的方式先弯曲至预定角度的状态下改变作用在大腿上的使用者重量的移动；在使用过程中，使用者的脚通过放置在脚蹬40上而固定到位，为了增大作用在大腿上的负载，期望膝关节与足关节沿竖直方向对齐。因此，由于这些限制条件，使得屈膝角度θ由座椅21的位置来控制。不同个体之间的腿部尺寸各异而且明显随使用者M的身高变化。
如上所述，能够通过升降机构60调节座椅21的高度位置，而且通过在相对于底座10向后倾斜的直线上移动座椅21，升降机构60以这样的方式调节座椅21的接触面21a的位置：接触面越往上移动，其位置越靠后。
下面，将描述设置在显示及操控设备32中的操控部与对驱动马达63和马达71的控制之间的关系，其中驱动马达63是升降机构60的驱动源，马达71是将要描述的座椅驱动部50的驱动源。如图3所示，操控及显示设备32包括体格指定部81和移动方向指令部82，其中，体格指定部81从划分的多个体格等级中指定一个，移动方向指令部82指定座椅21移动的方向。
体格指定部81包括多个按钮(在所示示例中为五个按钮)，每个按钮对应于一个体格等级。在所示示例中，采用认为与腿长相关的使用者身高作为体格，并将140至189cm之间的高度以每10cm为一个等级划分为五个等级。理想地，构成等级指定部81的按钮内置有指示选择了哪个按钮的显示灯。此外，移动方向指令部82包括下达向上和向下的方向的指令的两个按钮。另外，还能够采用重量或身高与重量的组合作为体格等级。
在显示及操控设备32上还设置有形成用于发布调整座椅21的位置的最终指令的最终指令部83的按钮以及形成用于指示接通/断开电力供给的电力开关84的按钮。
体格指定部81、移动方向指令部82以及最终指令部83连接至控制升降机构60的升降控制器80。升降控制器80为基本上由微机构成的电路，其根据显示及操控设备32的操控部的指令内容来控制驱动马达63并且对能否操作马达71进行控制。
更具体地，升降控制器80包括：数据存储器85，其使升降机构60的位置与可通过体格指定部81选择的各个体格等级相联系；以及位置调节部86，当已经通过体格指定部81选择体格等级时，其从数据存储器85读出对应于体格等级的位置并相应地驱动所述驱动马达63。位置调节部86将驱动马达63驱动成，使得通过附连于升降机构60的位置传感器68确定的位置(对应于座椅21的接触面的位置)与从数据存储器85读出的位置一致。换而言之，将通过操作操控部从数据存储器85读出的位置作为目标位置，并且，当驱动马达63的操作过程中由位置传感器68所确定的位置与目标位置一致时，通过停止驱动马达63而能够使升降机构60的位置与对应于体格等级的位置一致。
位置传感器68可采用任意构造，并且可采用确定驱动马达63的旋转量的旋转编码器、测量从固定位置到升降机构60中的升降器座61的距离的距离传感器、或者直接确定可动构件65相对于固定构件64的进给或回缩量的差动变压器。此外，还能够在未设置位置传感器的情况下通过从负载电流等的变化上确定驱动马达63的旋转量来确定升降机构60的位置。
在升降控制器80中设置有位置修正部87，当按下移动方向指令部82中的按钮时，位置修正部87使驱动马达63旋转。设置位置修正部87以便对升降机构的位置进行精确调节并使驱动马达63以低速旋转，上述升降机构的位置是已经根据通过体格指定部81选择的体格等级从数据存储器85读出的，而马达63以低速旋转使得升降机构60沿通过移动方向指令部82指令的方向移动。当停止按动按钮时，移动方向指令部82使驱动马达63停止。
无需通过移动方向指令部82对升降机构60的调节的范围上加以具体限制，但是理想地，该调节在对应于相邻体格等级的位置范围内。例如，如果选择了高度为150cm至159cm的体格等级，那么期望升降机构60的移动范围在对应于体格等级为140cm至149cm的位置与对应于体格等级为160cm至169cm的位置之间。通过设定该移动范围，显然在通过由等级指定部81选择体格等级而粗设座椅21的位置之后，通过由移动方向指令部82对座椅21的位置进行精确调节而将座椅21调整到适当位置。
所述座椅21的适当位置是指使用者M的屈膝角度θ变成适当角度的位置，并且当操作移动方向指令部82时，有必要检测该屈膝角度是否已经变成适当角度。因此，利用具有图7所示的形状的膝部量角器90来测量屈膝角度θ。膝部量角器90呈L形且包括抵靠使用者大腿上表面的大腿段91和抵靠使用者小腿前表面的小腿段92，这两段连接在一起从而形成单个连续的本体。
分别在大腿段91和小腿段92中每一个上的两个位置处形成有抵靠大腿和小腿的抵接部91a和92a。抵接部91a和92a各自的前端面为沿大腿段91或小腿段92的长度方向延伸的平表面，并且大腿段91的两个抵接部91a设置在单个平面上，而小腿段92的两个抵接部92a设置在不同的单个平面上。这两个平面之间的夹角设定成屈膝角度θ的适当角度。
在大腿段91与小腿段92之间的交叉部(与膝部的前表面相对的部分)的内侧上形成有凹入部93，以便当膝部量角器90紧贴使用者腿部放置时避免膝部的前表面与膝部量角器90之间接触。
如果这种膝部量角器90以膝部为中心靠着使用者腿部放置时，那么如果屈膝角度θ为适当角度，则大腿段91的两个抵接部91a和小腿段92的两个抵接部92a分别与大腿前表面及小腿前表面发生接触，因此，如果将屈膝角度θ调整成达到这种状态，那么可以断定屈膝角度θ为适当角度。
因此，使用者M首先通过利用体格指定部81选择他或她自己的体格等级而粗设座椅21的位置，此时，使用者坐在座椅21上同时将他或她的例如小腿前表面放置成与设置在弯曲量角器90的小腿段92上的两个抵接部92a相接触，然后通过移动方向指令部82精确地调节座椅21的位置。如果在此期间设置在大腿段91上的两个抵接部91a与使用者大腿前表面接触，那么这就意味着屈膝角度θ已经变成了适当角度，因此停止由移动方向指令部82对座椅21进行的移动。通过这种方法，能够根据使用者M之间的个体差异使座椅21的位置与适当位置一致。
在如上所述对座椅21的位置进行调节时，如果对座椅21进行驱动则是有问题的，因此理想地，在调整座椅21的位置的过程中不能驱动座椅21，反之，在已经开始驱动座椅21之后就不能调节座椅21的位置。升降控制器80允许升降机构60移动并使得不能操作座椅驱动部50，直至设置在显示及操控设备32中的最终指令部83被操作。
另一方面，如果在已经如上所述调节座椅21的位置使得屈膝角度变成了适当角度之后通过按压而操作最终指令部83，那么升降控制器80使得不能通过体格指定部81和移动方向指令部82而驱动升降机构60，但允许通过座椅驱动部50驱动座椅21。在允许驱动座椅21的状态下，当操作启动按钮等等(未示出)时，开始通过座椅驱动部50驱动座椅21。换而言之，在通过最终指令部83确定座椅21的位置之前，不能通过座椅驱动部50使座椅21摆动，因此直至使用者M已将座椅21调至适当位置之后才能开始锻炼，从而能够防止在往适当角度调整屈膝角度θ的时候无意中开始锻炼。
座椅21停在基准位置(例如，在前后方向的最靠后位置和左右方向的中间位置)，同时通过升降机构60调节座椅21的位置。此外，在通过升降机构20调节座椅21的位置时以及在通过座椅驱动部50摆动座椅21时，使用者M将他或她的臀部坐在座椅21的接触面21a上的位置以及使用者M将他或她的脚放置在脚蹬40的脚支撑面40a上的位置被限制在相同的位置上。
除非已经正确地调节好座椅21的位置，否则就不能以处于适当角度的屈膝角度θ进行锻炼，并且由于对各个使用者M而言座椅21的适当位置有所不同，因此如果设备被多个使用者M共同使用，可能在每次使用设备时都必需调节座椅21的位置。因此，升降控制器80设置有位置存储器88，其存储当按动最终指令部83时座椅21的位置，并且显示及操控设备32设置有先前位置指令部89，其调出储存在位置存储器88中的位置并指示该位置用作升降机构60的目标位置。通过这种构造，能够通过操作先前位置指令部89而使座椅21的位置与先前锻炼期间的位置一致，从而提高了可用性。
另外，如果使用先前位置指令部89，那么由于设备经常被多个人一起使用，因此在位置存储器88中储存有使用座椅21的多个人的座椅位置并且能够通过先前位置指令部89指定用于个人的位置。换而言之，在先前位置指令部89上设置有用作使用者选择器89a的按钮，并且能够通过操作使用者选择器89a而从位置存储器88读出用于使用者的位置。使用者选择器89a可采用设置有一个按钮并且每操作一次按钮顺序地选择相应的使用者这样的构造，或者可采用根据使用者数量来设置按钮并且通过按动不同按钮来选择相应的使用者这样的构造。在所示的示例中采用其中的后一种构造。通过设置使用者选择器89a，单凭使用者通过使用者选择器89a选择出他自己或她自己就能够自动调校座椅21的位置。
还能够分别在膝部量角器90的抵接部91a和92a中的每一个上设置压力传感器或按钮开关(未示出)，使得当由这些压力传感器确定出的压力处于规定范围内时(或者当全部按钮开关的触头都已经反转时)，能够判定屈膝角度θ已经变成适当角度，并且类似于最终指令部83的操作，此时升降机构60的移动停止并允许马达71驱动座椅21。可通过再次开启电源开关84重新设定使升降机构不能移动的状态。可替代地，还能够在座椅21或脚蹬40中设置负载传感器(如在第二实施方式中使用的)并当负载传感器检测不到使用者M的负载时重新设定使升降机构不能移动的状态。
(第二实施方式)
如图8所示，根据本发明第二实施方式的运动辅助设备使用负载传感器94，而非第一实施方式中所使用的膝部量角器90，而该构造的其余部分以及功能与第一实施方式相同。理想地，负载传感器94确定作用在座椅21的接触面21a上的负载和作用在脚蹬40的脚支撑面40a上的负载，但是通过仅在座椅21和脚蹬40中的一个当中设置传感器并比较测量使用者M的整个体重的状态和测量当使用者的脚和臀部都受到支撑时的载荷的状态，能够获得类似于通过在座椅21和脚蹬40中都设置传感器所获得的信息。
下面描述在座椅21和脚蹬40中都设置有负载传感器94的示例。在使用者M的臀部坐在座椅21的接触面21a上的规定位置上且脚放置在脚蹬40的脚支撑面40a上的规定位置上的状态下，每个负载传感器94所承受的负载的比率与屈膝角度θ具有相关性。换而言之，如果屈膝角度θ大约为适当角度，那么角度θ越小，脚蹬40所承受的相对负载越大，而角度θ越大，座椅21所承受的相对负载越大。因此，如果针对多个使用者M，测量出当角度θ为适当角度时由相应负载传感器94确定出的负载之间的关系，并将其平均值作为代表值存储在适当负载存储器95中，然后能够借助于通过负载传感器94确定的载荷来判断屈膝角度θ是否为适当角度。也能够将通过负载传感器94确定的各负载之间的比值存储在适当负载存储器95中。
在这种构造中，基于负载传感器94的输出值自动调节升降机构60的位置，并且升降控制器80通过驱动升降机构60来调节座椅21的位置，使得负载传感器94的输出值(或者说，负载传感器94的输出值之间的比值)与适当负载存储器95中的存储值一致，而且升降控制器80使得在调节座椅位置的同时座椅21不能够移位。此外，在位置调节完成之后(在已经使得两个负载传感器94的输出值之比与适当负载存储器95中的存储值一致之后)，停止升降机构60的移动并允许通过座椅驱动部50移位座椅21的位置。因此，根据本实施方式的运动辅助设备不需要膝部量角器90而且也不需要最终指令部83。
如果仅设置有一个负载传感器94，那么在通过该负载传感器94测量出使用者M的整个体重之后，在使用者M的重量分布在座椅21和脚蹬40之间的状态下通过负载传感器进行测量，然后基于这两个测量值得到对应于通过两个负载传感器94确定的负载的比值的值。