ES2909477T3

ES2909477T3 - Dispositivo de entrenamiento y método para corregir señales de componente de fuerza

Info

Publication number: ES2909477T3
Application number: ES15855137T
Authority: ES
Inventors: Yuichiro Minato; Fumi Fujita; Akihiro Maeda; Jun Takeda
Original assignee: Teijin Pharma Ltd
Current assignee: Teijin Pharma Ltd
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2035-10-13
Also published as: JP6368793B2; EP3213732A4; JPWO2016067911A1; WO2016067911A1; EP3213732A1; US10682276B2; CN107106397A; TW201620585A; US20170239125A1; EP3213732B1; CN107106397B

Abstract

Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento para entrenar una extremidad superior y/o inferior de un usuario según un programa de entrenamiento predeterminado, comprendiendo el dispositivo: una barra (3) de funcionamiento soportada de manera móvil por un armazón (1) fijo para mover una extremidad, colocándose el armazón (1) fijo, en uso, sobre o en las inmediaciones de una superficie de suelo; una pluralidad de motores (135a, 135b, 359) para accionar la barra (3) de funcionamiento para funcionar en direcciones de grados de libertad en las que puede moverse la barra (3) de funcionamiento, basándose en órdenes de control de motor, estando cada motor configurado para mover la barra (3) de funcionamiento alrededor de un eje correspondiente de una pluralidad de ejes (131a, 131b, 133a, 133b, 357) dispuestos en un extremo de la barra de funcionamiento; una pluralidad de unidades (175, 177) de detección de fuerza configuradas para detectar componentes de fuerza de una fuerza aplicada a la barra (3) de funcionamiento en las direcciones de grados de libertad en las que puede moverse la barra de funcionamiento, y para emitir señales de componente de fuerza basándose en magnitudes de las componentes de fuerza detectadas; y caracterizado por una pluralidad de unidades (1115a-1, 1115b-1, 1115c-1; 2115a-1, 2115b-1, 2115c-1; 3115a-1, 3115b-1, 3115c-1) de cálculo de primera orden conectadas a unidades de detección de fuerza correspondientes, en el que cuando se ejecuta un primer modo de funcionamiento en el que la dirección de funcionamiento y la velocidad de funcionamiento de la barra (3) de funcionamiento se determinan basándose en una fuerza aplicada a la barra de funcionamiento, las unidades de cálculo de primera orden calculan primeras órdenes de control de motor para controlar motores correspondientes como órdenes de control de motor, basándose en las señales de componente de fuerza emitidas a partir de las unidades de detección de fuerza correspondientes, y emiten las primeras órdenes de control de motor a los motores (135a, 135b, 359) correspondientes.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de entrenamiento y método para corregir señales de componente de fuerza

Campo técnico

La presente invención se refiere a un dispositivo de entrenamiento, que tiene una barra de funcionamiento accionada por un motor, para ayudar en la rehabilitación de una extremidad superior y una extremidad inferior de un paciente según un programa de entrenamiento predeterminado.

Antecedentes de la técnica

La rehabilitación orientada a la recuperación de la función motora de una extremidad superior o una extremidad inferior de un paciente de accidente cardiovascular con hemiplejia se realiza habitualmente por un terapeuta ocupacional o un fisioterapeuta y, por tanto, existe una limitación en una oferta eficiente de rehabilitación. Por ejemplo, en la rehabilitación orientada a la recuperación de la función motora de una extremidad superior, se requiere principalmente repetir tanto como sea posible un movimiento preciso de la extremidad superior paralizada de manera pasiva y activa en una amplitud de movimiento ligeramente mayor que la amplitud actual. Basándose en la rehabilitación para la recuperación de la función motora, el terapeuta ocupacional o el fisioterapeuta enseña el movimiento preciso al paciente y aplica manualmente una carga sobre la extremidad superior del paciente para inducir un movimiento activo. En esta rehabilitación, el número de repeticiones del movimiento es limitado debido al cansancio del terapeuta o un límite de tiempo para proporcionar la rehabilitación. Además, es posible que exista una diferencia en la calidad médica de la rehabilitación dependiendo de la experiencia del terapeuta. Por consiguiente, con el fin de eliminar las limitaciones en proporcionar la rehabilitación e igualar la calidad médica tanto como sea posible apoyando el entrenamiento por el terapeuta, se conoce un dispositivo de entrenamiento de extremidad superior tal como se describe en el documento WO 2012/117488 A1, por ejemplo, que ayuda en la rehabilitación de un paciente con una extremidad lesionada tal como un brazo. Este dispositivo incluye un armazón fijo que puede colocarse sobre el suelo, un armazón móvil soportado por el armazón fijo para ser capaz de inclinarse en todas las direcciones, y una barra de funcionamiento unida al armazón móvil de manera expansible/contraíble para hacerse funcionar manualmente por una persona que se somete al entrenamiento.

El documento US 2004/0172097 A1 se refiere a un dispositivo terapéutico que comprende un elemento ortopédico mecánico diseñado para constituir una superficie de contacto con al menos las extremidades inferiores del paciente y un elemento de estimulación neuromuscular.

Documentos adicionales son los documentos EP 2682088A1 y US 2008/0287261 A1. En particular, el documento EP2682088A1 divulga un dispositivo de entrenamiento que comprende todas las características técnicas expuestas en el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención

Problema técnico

El dispositivo de entrenamiento tal como se divulga en el documento WO 2012/117488 A1 usa una única unidad de control para controlar un funcionamiento de la barra de funcionamiento basándose en una pluralidad de modos de funcionamiento ejecutados por el dispositivo de entrenamiento que tiene una pluralidad de grados de libertad. Dicho de otro modo, en el dispositivo de entrenamiento del documento WO 2012/117488 A1, la única unidad de control controla una pluralidad de motores de modo que la barra de funcionamiento puede funcionar en la pluralidad de modos de funcionamiento. En este caso, la barra de funcionamiento puede no funcionar de manera apropiada dependiendo del modo de funcionamiento ejecutado por el dispositivo de entrenamiento.

Un objetivo de la presente invención es controlar la barra de funcionamiento para que funcione de manera apropiada según cada modo de funcionamiento en el dispositivo de entrenamiento capaz de ejecutar una pluralidad de modos de funcionamiento.

Solución técnica

Como medios para resolver el problema, se proporciona un dispositivo de entrenamiento para entrenar una extremidad superior y/o inferior de un paciente según un programa de entrenamiento predeterminado según la reivindicación 1. El dispositivo de entrenamiento incluye una barra de funcionamiento, una pluralidad de motores, una pluralidad de unidades de detección de fuerza y una pluralidad de unidades de cálculo de primera orden.

La barra de funcionamiento está soportada de manera móvil por un armazón fijo. Por tanto, el dispositivo de entrenamiento puede mover una extremidad sujeta por la barra de funcionamiento. El armazón fijo se coloca sobre una superficie de suelo o cerca de una superficie de suelo. La pluralidad de motores accionan la barra de funcionamiento para que funcione en direcciones de grados de libertad en las que puede moverse la barra de funcionamiento, basándose en órdenes de control de motor. La pluralidad de unidades de detección de fuerza detectan componentes de fuerza. Además, la pluralidad de unidades de detección de fuerza emiten señales de componente de fuerza basándose en magnitudes de las componentes de fuerza detectadas. La componente de fuerza es una componente de fuerza aplicada a la barra de funcionamiento, en la dirección de grado de libertad en la que puede moverse la barra de funcionamiento.

La pluralidad de unidades de cálculo de primera orden están conectadas a las unidades de detección de fuerza correspondientes. La unidad de detección de fuerza correspondiente es una unidad de detección de fuerza que detecta una componente de fuerza en una dirección de grado de libertad en la que se hace funcionar la barra de funcionamiento por un motor correspondiente controlado por una primera orden de control de motor calculada por una unidad de cálculo de primera orden conectada a la unidad de detección de fuerza. Además, las unidades de cálculo de primera orden calculan la primera orden de control de motor como orden de control de motor basándose en una señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente y emiten la primera orden de control de motor al motor correspondiente. La primera orden de control de motor es una orden de control para controlar un motor correspondiente.

En el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, cada una de las unidades de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente conectada a la unidad de cálculo de primera orden. Después de esto, la unidad de cálculo de primera orden emite la primera orden de control de motor al motor correspondiente. Como resultado, cada uno de la pluralidad de motores se controla basándose en la primera orden de control de motor emitida a partir de la unidad de cálculo de primera orden correspondiente.

En el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, la unidad de cálculo de primera orden está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente. De esta manera, la unidad de cálculo de primera orden puede obtener la señal de componente de fuerza correspondiente con mayor frecuencia y precisión. Como resultado, aunque varíe una fuerza aplicada a la barra de funcionamiento, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor según la variación de fuerza con frecuencia y precisión apropiadas. Además, la unidad de cálculo de primera orden emite la primera orden de control de motor calculada como orden de control de motor al motor correspondiente. De esta manera, la barra de funcionamiento puede controlarse de manera apropiada para seguir la variación de fuerza aplicada a la barra de funcionamiento.

El dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede incluir además una unidad de orden de funcionamiento, una unidad de cálculo de segunda orden y una unidad de conmutación de orden de control.

La unidad de orden de funcionamiento genera una orden de funcionamiento para indicar el funcionamiento de la barra de funcionamiento, basándose en una instrucción de entrenamiento designada por el programa de entrenamiento. La unidad de cálculo de segunda orden recibe la orden de funcionamiento en un periodo predeterminado. Además, la unidad de cálculo de segunda orden calcula una segunda orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida.

La unidad de conmutación de orden de control emite la primera orden de control de motor como orden de control de motor cuando se ejecuta un primer modo de funcionamiento. Por otro lado, la unidad de conmutación de orden de control emite la segunda orden de control de motor como orden de control de motor cuando se ejecuta un segundo modo de funcionamiento.

El primer modo de funcionamiento es un modo de funcionamiento en el que está designado por el programa de entrenamiento para controlar la barra de funcionamiento para funcionar basándose en una fuerza aplicada a la barra de funcionamiento. El segundo modo de funcionamiento es un modo de funcionamiento en el que está designado por el programa de entrenamiento para controlar la barra de funcionamiento para funcionar basándose en una orden de funcionamiento predeterminada.

En el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, la unidad de orden de funcionamiento genera la orden de funcionamiento basándose en una instrucción de entrenamiento designada. Además, la unidad de cálculo de segunda orden calcula la segunda orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida en un periodo predeterminado. De esta manera, en el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, es posible hacer funcionar la barra de funcionamiento basándose en la instrucción de entrenamiento.

Por tanto, en el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, cuando se ejecuta el modo de funcionamiento para hacer funcionar la barra de funcionamiento basándose en una fuerza aplicada a la barra de funcionamiento (el primer modo de funcionamiento), la unidad de conmutación de orden de control emite la primera orden de control de motor como orden de control de motor.

Por otro lado, cuando se ejecuta el modo de funcionamiento en el que el funcionamiento de la barra de funcionamiento se designa de antemano (segundo modo de funcionamiento), la unidad de conmutación de orden de control emite la segunda orden de control de motor como orden de control de motor.

De esta manera, la unidad de conmutación de orden de control puede seleccionar una orden de control de motor apropiada según un modo de funcionamiento ejecutado actualmente. Como resultado, el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede hacer funcionar de manera apropiada la barra de funcionamiento según el modo de funcionamiento.

El dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede incluir además una unidad de instrucción de entrenamiento. La unidad de instrucción de entrenamiento determina si ejecutar el primer modo de funcionamiento o ejecutar el segundo modo de funcionamiento en el programa de entrenamiento que puede seleccionar el dispositivo de entrenamiento. De esta manera, el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede hacer funcionar la barra de funcionamiento en un modo de funcionamiento apropiado seleccionando un modo de funcionamiento apropiado según el contenido del programa de entrenamiento.

El dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede incluir además un sensor de emisión de información de rotación. El sensor de emisión de información de rotación detecta una posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento en la dirección de grado de libertad en la que puede moverse la barra de funcionamiento, basándose en la cantidad de rotación del motor.

En este caso, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor basándose en la posición de funcionamiento detectada por un sensor de emisión de información de rotación correspondiente. El sensor de emisión de información de rotación correspondiente es un sensor de emisión de información de rotación que detecta una posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento en la dirección de grado de libertad en la que se hace funcionar la barra de funcionamiento por un motor controlado por la primera orden de control de motor calculada por la unidad de cálculo de primera orden (el motor correspondiente).

De esta manera, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor de modo que el motor puede controlarse de manera apropiada mientras se monitoriza la posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento.

La unidad de cálculo de primera orden puede calcular además la primera orden de control de motor basándose en un valor de controlador paso a paso. El valor de controlador paso a paso es un valor para determinar una fuerza (componente de fuerza) que maximiza una velocidad de funcionamiento de la barra de funcionamiento. De esta manera, la operabilidad de la barra de funcionamiento puede ajustarse cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento.

El valor de controlador paso a paso puede poderse cambiar durante la ejecución del programa de entrenamiento. De esta manera, cuando se hace funcionar la barra de funcionamiento basándose en una fuerza aplicada, la operabilidad de la barra de funcionamiento puede ajustarse de manera apropiada.

El valor de controlador paso a paso puede emitirse a partir de la unidad de orden de funcionamiento. De esta manera, la unidad de orden de funcionamiento puede centralizar la gestión del valor de controlador paso a paso.

La unidad de cálculo de primera orden puede calcular un valor de componente de fuerza basándose en datos de calibración. Los datos de calibración son datos que representan una relación entre un valor de señal de la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente y magnitud de la componente de fuerza detectada por la unidad de detección de fuerza correspondiente. En este caso, la unidad de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza calculado.

De esta manera, aunque las características de las unidades de detección de fuerza sean diferentes entre unidades de detección de fuerza individuales, o aunque las características de las unidades de detección de fuerza cambian debido al uso prolongado del dispositivo de entrenamiento, es posible calcular de manera precisa la fuerza (componente de fuerza) aplicada a la barra de funcionamiento. Como resultado, la primera orden de control de motor puede calcularse basándose en la fuerza aplicada realmente a la barra de funcionamiento.

Además, los datos de calibración pueden actualizarse en un momento predeterminado. De esta manera, pueden mantenerse los datos de calibración correspondientes al cambio de características de la unidad de detección de fuerza.

El dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede incluir además una unidad de corrección de deriva. La unidad de corrección de deriva corrige una deriva de la señal de componente de fuerza en la unidad de detección de fuerza (la unidad de detección de fuerza correspondiente).

De esta manera, es posible corregir una deriva de la señal de componente de fuerza debido al cambio de características de la unidad de detección de fuerza provocado por un cambio en la temperatura exterior. Como resultado, la unidad de cálculo de primera orden puede obtener un valor de componente de fuerza preciso correspondiente a una fuerza (componente de fuerza) aplicada a la barra de funcionamiento.

La unidad de corrección de deriva puede estar conectada a la unidad de cálculo de primera orden correspondiente. La unidad de corrección de deriva puede corregir la deriva de la señal de componente de fuerza usando los datos de calibración. De esta manera, la unidad de corrección de deriva puede realizar la corrección de deriva de la señal de componente de fuerza para corresponder a los datos de calibración. Como resultado, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular el valor de componente de fuerza de manera más precisa.

Un método de corrección según otro aspecto de la presente invención es un método para corregir señales de componente de fuerza en un dispositivo de entrenamiento que incluye unidades de detección de fuerza configuradas para emitir señales de componente de fuerza basándose en magnitudes de las componentes de fuerza detectadas. El dispositivo de entrenamiento incluye además una barra de funcionamiento para mover una extremidad superior y/o inferior de un usuario. El método para corregir señales de componente de fuerza incluye:

obtener las señales de componente de fuerza a partir de las unidades de detección de fuerza múltiples veces mientras se mantiene la barra de funcionamiento en una posición de referencia sin aplicar una fuerza a la barra de funcionamiento;

calcular un valor de corrección de deriva, que es una diferencia entre un valor promedio de las señales de componente de fuerza obtenidas múltiples veces en la posición de referencia, y una señal de componente de fuerza predeterminada cuando la barra de funcionamiento está en la posición de referencia; y

corregir la señal de componente de fuerza aplicando el valor de corrección de deriva a la señal de componente de fuerza obtenida por la unidad de detección de fuerza.

De esta manera, es posible corregir una deriva de la señal de componente de fuerza debido al cambio de características de las unidades de detección de fuerza provocado por un cambio en la temperatura exterior o similar. Como resultado, en el dispositivo de entrenamiento que incluye la barra de funcionamiento para mover una extremidad de un usuario, puede obtenerse de manera precisa una fuerza aplicada a la barra de funcionamiento.

Efectos ventajosos

En el dispositivo de entrenamiento capaz de ejecutar una pluralidad de modos de funcionamiento, la barra de funcionamiento puede hacerse funcionar de manera apropiada según cada modo de funcionamiento.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente un dispositivo de entrenamiento.

La figura 2 es un diagrama que ilustra una estructura global de una unidad de control y un mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento en el armazón fijo.

La figura 3A es una vista en sección transversal del mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento y un mecanismo de detección de fuerza en un plano A-A'.

La figura 3B es un diagrama que ilustra una relación entre el mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento y el mecanismo de detección de fuerza cuando se aplica una fuerza en la dirección del eje Y a una barra de funcionamiento.

La figura 4 es un diagrama que ilustra una estructura de la barra de funcionamiento.

La figura 5 es un diagrama que ilustra una estructura global de la unidad de control.

La figura 6 es un diagrama que ilustra una estructura de una unidad de generación de orden.

La figura 7 es un diagrama que ilustra una estructura de una unidad de orden de control de motor del dispositivo de entrenamiento según una primera realización.

La figura 8A es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento básico del dispositivo de entrenamiento.

La figura 8B es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento del dispositivo de entrenamiento cuando se ejecuta un primer modo de funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la primera realización.

La figura 8C es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento del dispositivo de entrenamiento cuando se ejecuta un segundo modo de funcionamiento.

La figura 9 es un diagrama que ilustra una estructura de una unidad de orden de control de motor del dispositivo de entrenamiento según una segunda realización.

La figura 10 es un diagrama que ilustra una estructura de una unidad de corrección de señal de componente de fuerza. La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método para generar datos de calibración.

La figura 12 es un diagrama que ilustra una estructura de datos de los datos de calibración.

La figura 13 es un diagrama de flujo que ilustra un método para calcular un valor de corrección de deriva.

La figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la segunda realización.

La figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra un método para ejecutar un programa de entrenamiento (primer modo de funcionamiento) en la segunda realización.

La figura 16 es un diagrama que ilustra esquemáticamente una fuerza aplicada al mecanismo de detección de fuerza cuando se inclina la barra de funcionamiento.

La figura 17 es un diagrama que ilustra una estructura de la unidad de orden de control de motor del dispositivo de entrenamiento según una tercera realización.

La figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la tercera realización.

La figura 19 es un diagrama que ilustra una relación entre una posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento y un valor de corrección de fuerza.

La figura 20 es un diagrama que ilustra una estructura de datos de una tabla de corrección.

Descripción de realizaciones

1. Primera realización

(1) Estructura global de un dispositivo de entrenamiento

Se describe un ejemplo de una estructura global de un dispositivo 100 de entrenamiento según una primera realización con referencia a la figura 1. La figura 1 es un diagrama que ilustra esquemáticamente el dispositivo 100 de entrenamiento. El dispositivo 100 de entrenamiento es un dispositivo de entrenamiento para ejecutar un entrenamiento orientado a la recuperación de la función motora de extremidades superiores y/o inferiores de un usuario (paciente) según un programa de entrenamiento predeterminado.

El dispositivo 100 de entrenamiento incluye principalmente un armazón 1 fijo, una barra 3 de funcionamiento y una unidad 5 de instrucción de entrenamiento. El armazón 1 fijo se coloca sobre una superficie de suelo o cerca de la superficie de suelo sobre la que se instala el dispositivo 100 de entrenamiento. Además, el armazón 1 fijo constituye una carcasa de cuerpo principal del dispositivo 100 de entrenamiento. La barra 3 de funcionamiento está unida al armazón 1 fijo mediante un mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento (figura 2) dispuesto en el interior del armazón 1 fijo. Como resultado, la barra 3 de funcionamiento puede moverse (inclinarse) con el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento en la dirección del eje X en paralelo a una dirección longitudinal del armazón 1 fijo y en la dirección del eje Y en paralelo a una dirección transversal del armazón 1 fijo (figuras 1 y 2).

Debe observarse que la barra 3 de funcionamiento puede ser capaz de moverse (inclinarse) sólo en la dirección del eje X o en la dirección del eje Y según sea necesario. En este caso, la barra 3 de funcionamiento puede inclinarse con un grado de libertad.

Además, la barra 3 de funcionamiento puede tener internamente un mecanismo telescópico (figura 4) en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento. En este caso, la barra 3 de funcionamiento puede expandirse y contraerse en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento y, por tanto, puede moverse en al menos dos grados de libertad o tres grados de libertad junto con el mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento.

Además, la barra 3 de funcionamiento tiene un elemento 31 de soporte de extremidad en el extremo superior. El elemento 31 de soporte de extremidad soporta una extremidad del paciente de modo que la barra 3 de funcionamiento puede mover la extremidad del paciente. Alternativamente, el paciente puede mover la barra 3 de funcionamiento de manera intencionada usando la extremidad soportada por el elemento 31 de soporte de extremidad.

La unidad 5 de instrucción de entrenamiento está fijada al armazón 1 fijo con un elemento 7 de fijación. La unidad 5 de instrucción de entrenamiento ejecuta un programa de entrenamiento preestablecido y determina si ejecutar el primer modo de funcionamiento o ejecutar el segundo modo de funcionamiento basándose en el programa de entrenamiento. El primer modo de funcionamiento es un modo de funcionamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se controla para funcionar basándose en una fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento por el paciente o similar. El segundo modo de funcionamiento es un modo de funcionamiento cuando el funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento está designado en el programa de entrenamiento. Dicho de otro modo, el segundo modo de funcionamiento es un modo en el que la barra 3 de funcionamiento se controla para funcionar basándose en una instrucción de entrenamiento según el programa de entrenamiento.

Además, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento proporciona movimientos de entrenamiento de la extremidad del paciente en una ruta de entrenamiento y una ruta real como información visual o información auditiva según el programa de entrenamiento preestablecido. De esta manera, el paciente puede realizar entrenamiento de la extremidad con realimentación del movimiento de entrenamiento establecido por el programa de entrenamiento y el funcionamiento real.

Además, si la extremidad del paciente puede inclinar la barra 3 de funcionamiento hasta un punto objetivo (ángulo de inclinación objetivo) indicado en el programa de entrenamiento, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento puede notificar al usuario que se alcanza el ángulo de inclinación objetivo, por medio de la información visual o la información auditiva. De esta manera, el paciente puede mantener la motivación para continuar el entrenamiento.

Como unidad 5 de instrucción de entrenamiento, es posible usar un sistema de ordenador integrado que incluye un dispositivo de visualización tal como una pantalla de cristal líquido, una unidad central de procesamiento (CPU), una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de sólo lectura (ROM), un dispositivo de almacenamiento tal como un disco duro o un disco de estado sólido (SSD) y un dispositivo de entrada tal como un panel táctil, según sea necesario. Además, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento puede incluir un dispositivo de visualización y otras partes del sistema de ordenador, que son independientes unas de otras. En este caso, el dispositivo de visualización está fijado al armazón 1 fijo con el elemento 7 de fijación.

El programa de entrenamiento ejecutado por la unidad 5 de instrucción de entrenamiento tiene, por ejemplo, cinco modos de entrenamiento o similares, incluyendo (i) modo guiado, (ii) modo iniciado, (iii) modo iniciado por etapas, (iv) modo de ayuda de seguimiento y (v) modo libre. El modo guiado es un modo de entrenamiento en el que la barra 3 de funcionamiento mueve la extremidad a una velocidad constante en una dirección predeterminada independientemente de un movimiento de la extremidad del paciente. El modo iniciado es un modo de entrenamiento en el que se detecta una fuerza con la que el paciente pretende mover la barra 3 de funcionamiento en una dirección correcta con la extremidad en una posición inicial con respecto a la ruta de entrenamiento preestablecida en el programa de entrenamiento (que puede denominarse factor desencadenante de detección de fuerza), y la barra 3 de funcionamiento mueve la extremidad del paciente a una velocidad constante en una dirección de la ruta de entrenamiento predeterminada. El modo iniciado por etapas es un modo de entrenamiento en el que, cuando se detecta el factor desencadenante de detección de fuerza en una posición predeterminada en la ruta de entrenamiento de la barra 3 de funcionamiento, la barra 3 de funcionamiento mueve la extremidad del paciente únicamente una determinada distancia en la ruta de entrenamiento. El modo de ayuda de seguimiento es un modo de entrenamiento en el que se detecta el factor desencadenante de detección de fuerza cada periodo predeterminado de modo que se cambia la velocidad de la barra 3 de funcionamiento según la magnitud del factor desencadenante de detección de fuerza detectado. El modo libre es un modo de entrenamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se mueve para seguir el movimiento de la extremidad del paciente.

Entre los cinco modos de entrenamiento descritos anteriormente, el modo libre se incluye en el primer modo de funcionamiento. Por otro lado, otros modos de entrenamiento se incluyen en el segundo modo de funcionamiento. Dicho de otro modo, el primer modo de funcionamiento es un modo de funcionamiento en el que la dirección de funcionamiento y la velocidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento se determinan basándose en el movimiento de la extremidad del paciente (concretamente la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento por la extremidad del paciente). Por otro lado, el segundo modo de funcionamiento es un modo de funcionamiento en el que un funcionamiento principal (la dirección / velocidad de funcionamiento) de la barra 3 de funcionamiento se indica basándose en la instrucción de entrenamiento designada en el programa de entrenamiento, pero la detección de la fuerza puede ser necesaria en una fase inicial del funcionamiento.

Además, el dispositivo 100 de entrenamiento puede incluir además una silla 9 en la que se sienta el paciente durante el entrenamiento. Además, la silla 9 puede estar conectada al armazón 1 fijo con un elemento 91 de conexión de silla. Conectando la silla 9 al armazón 1 fijo con el elemento 91 de conexión de silla, es posible garantizar la estabilidad del dispositivo 100 de entrenamiento y fijar la silla 9 con alta repetibilidad. Como resultado, el paciente puede realizar el entrenamiento en la misma posición cada vez.

(2) Estructura de la unidad de control y mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento.

I. Estructura global

A continuación, se describen las estructuras globales de una unidad 11 de control y el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento con referencia a la figura 2. La figura 2 es un diagrama que ilustra las estructuras globales de la unidad de control y el mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento en el armazón fijo. La unidad 11 de control y el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento están dispuestos en el armazón 1 fijo.

La unidad 11 de control está conectada a la unidad 5 de instrucción de entrenamiento de modo que pueden transmitirse y recibirse señales entre las mismas. La unidad 11 de control recibe o bien una instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento para ejecutar el primer modo de funcionamiento o bien una instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento para ejecutar el segundo modo de funcionamiento, a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. Además, cuando se ejecuta en particular el segundo modo de funcionamiento, la unidad 11 de control recibe una instrucción de entrenamiento de la barra de funcionamiento.

Además, la unidad 11 de control está eléctricamente conectada a un motor 135b de inclinación en la dirección del eje X, un motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y y un motor 359 telescópico. Por tanto, la unidad 11 de control puede determinar el modo de funcionamiento en el que deben controlarse los motores, basándose en la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento recibida o la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento recibida.

Además, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, la unidad 11 de control calcula una primera orden de control de motor basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento por el paciente o similar y emite la primera orden de control de motor. Por otro lado, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 11 de control calcula en primer lugar una orden de funcionamiento basándose en la instrucción de entrenamiento de la barra 3 de funcionamiento. A continuación, la unidad 11 de control calcula una segunda orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento y emite la segunda orden de control de motor. De esta manera, la unidad 11 de control puede generar y seleccionar una orden de control de motor apropiada según la pluralidad de programas de entrenamiento (o el primer modo de funcionamiento y el segundo modo de funcionamiento) descritos anteriormente. Como resultado, el dispositivo 100 de entrenamiento puede hacer funcionar de manera apropiada la barra 3 de funcionamiento según el programa de entrenamiento (modo de funcionamiento).

Debe observarse que la estructura y el funcionamiento de la unidad 11 de control se describirán en detalle a continuación.

El mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento está unido al armazón 1 fijo de una manera inclinable mediante elementos 15a y 15b de fijación de mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento fijados al armazón 1 fijo. Por tanto, el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento permite que la barra 3 de funcionamiento se incline en la dirección del eje X y en la dirección del eje Y (dos grados de libertad). Además, el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento está equipado además con un mecanismo 17 de detección de fuerza (figuras 2 a 3B). De esta manera, puede detectarse la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Debe observarse que el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento puede estar configurado de modo que la barra 3 de funcionamiento sólo puede inclinarse en la dirección del eje X o la dirección del eje Y (un grado de libertad). Alternativamente, el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento puede ser capaz de establecerse para seleccionar si inclinar la barra 3 de funcionamiento con un grado de libertad o con dos grados de libertad.

A continuación se describe en detalle una estructura del mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento.

II. Estructura del mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento

En este caso, se describe una estructura del mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento de esta realización con referencia a la figura 2. El mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento es un mecanismo que permite que la barra 3 de funcionamiento se incline en la dirección del eje X y en la dirección del eje Y con un mecanismo de tipo “cardán” que permite el movimiento en dos ejes. En este caso, la dirección del eje X es una dirección horizontal paralela al eje en la dirección hacia arriba y hacia abajo en la figura 2. La dirección del eje Y es una dirección horizontal paralela al eje en la dirección hacia la izquierda y hacia la derecha en la figura 2.

El mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento incluye un elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X y un elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y, y el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y correspondientes, y el mecanismo 17 de detección de fuerza.

Debe observarse que, cuando el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento inclina la barra 3 de funcionamiento con un grado de libertad, es suficiente que el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento incluya sólo el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X y el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X, o el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y y el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y. Alternativamente, en el caso en el que el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento incluye los dos elementos y los dos motores correspondientes descritos anteriormente, deshabilitando una de las combinaciones del elemento y el motor, el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento puede inclinar la barra 3 de funcionamiento con un grado de libertad.

El elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X está dispuesto en un espacio del elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y. Además, el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X incluye dos árboles 131a y 131b que se extienden hacia fuera desde superficies laterales que tienen normales paralelas al eje Y. Cada uno de los dos árboles 131a y 131b está soportado por cada una de las superficies laterales del elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y que tienen normales paralelas al eje Y de modo que el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X puede inclinarse con respecto al eje Y. De esta manera, el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X puede hacer que la barra 3 de funcionamiento cambie el ángulo entre la barra 3 de funcionamiento fijada al mecanismo 17 de detección de fuerza y el eje X. En este caso, la operación de cambiar el ángulo entre la barra 3 de funcionamiento y el eje X también puede denominarse “ inclinación en la dirección del eje X”.

De manera similar, el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y incluye dos árboles 133a y 133b que se extienden hacia fuera desde dos superficies laterales que tienen normales paralelas al eje X. Cada uno de los dos árboles 133a y 133b está soportado por cada uno de los elementos 15a y 15b de fijación de mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento de modo que el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y puede inclinarse alrededor del eje X. De esta manera, el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y puede rotar alrededor del eje X con respecto a los elementos 15a y 15b de fijación de mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento. Como resultado, el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y puede realizar una operación de cambiar el ángulo entre la barra 3 de funcionamiento fijada al mecanismo 17 de detección de fuerza y el eje Y con respecto a la barra 3 de funcionamiento. En este caso, la operación de cambiar el ángulo entre la barra 3 de funcionamiento y el eje Y también puede denominarse “ inclinación en la dirección del eje Y”.

De esta manera, el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y inclina la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje Y, mientras que el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X inclina la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje X. Por tanto, el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento puede inclinar la barra 3 de funcionamiento con dos grados de libertad. Debe observarse que el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X está dispuesto en un espacio del elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y en la figura 2, pero es posible cambiar el diseño de modo que el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X esté dispuesto fuera del espacio del elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y de modo que puede inclinarse un elemento correspondiente.

El motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y está fijado al elemento 15a de fijación de mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento. Además, el árbol de rotación de salida del motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y está conectado al árbol 133a que se extiende desde el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y mediante un mecanismo de reducción de velocidad (no mostrado) para hacer rotar el árbol 133a. Por tanto, el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y hace rotar el elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y alrededor del eje X. Además, el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y está eléctricamente conectado a la unidad 11 de control. Por tanto, el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y puede inclinar la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje Y con el control mediante la unidad 11 de control.

El motor 135b de inclinación en la dirección del eje X está fijado a la superficie lateral en la que está soportado de manera pivotante el árbol 131a que se extiende desde el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X, entre cuatro superficies laterales del elemento 133 de inclinación en la dirección del eje Y. Además, el árbol de rotación de salida del motor 135b de inclinación en la dirección del eje X está conectado al árbol 131a que se extiende desde el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X mediante el mecanismo de reducción de velocidad (no mostrado) para hacer rotar el árbol 131a. Por tanto, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X puede hacer rotar el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X alrededor del eje Y. Además, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje Xestá eléctricamente conectado a la unidad 11 de control. Por tanto, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X puede inclinar la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje X con el control mediante la unidad 11 de control.

De esta manera, el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y y el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X inclinan respectivamente la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje Y y en la dirección del eje X con un grado de libertad con el control mediante la unidad 11 de control. Dicho de otro modo, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y se proporcionan para controlar la barra 3 de funcionamiento de una manera bidimensional.

Como motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y y el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X, se usa un motor eléctrico tal como un servomotor o un motor sin escobillas, por ejemplo.

El mecanismo 17 de detección de fuerza se hace pivotar en el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X de una manera rotatoria alrededor del eje X. Por tanto, el mecanismo 17 de detección de fuerza puede inclinarse (funcionar) en la dirección del eje Y con respecto al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X. Además, el mecanismo 17 de detección de fuerza está conectado al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X mediante un elemento 179 de desviación del mecanismo 17 de detección de fuerza.

III. Estructura del mecanismo de detección de fuerza

A continuación, se describen detalles de la estructura del mecanismo 17 de detección de fuerza con referencia a las figuras 2 y 3A. La figura 3A es una vista en sección transversal del mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento y el mecanismo 17 de detección de fuerza tomada a lo largo del plano A-A'. Tal como se ilustra en la figura 2, de manera similar al mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento, el mecanismo 17 de detección de fuerza es un mecanismo que permite que la barra 3 de funcionamiento se incline en la dirección del eje X y en la dirección del eje Y con el mecanismo de tipo “cardán” que permite el movimiento en dos ejes.

Por tanto, el mecanismo 17 de detección de fuerza incluye un elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, un elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X, una unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, una unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y el elemento 179 de desviación.

El elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y incluye dos árboles 171a y 171b que se extienden hacia fuera desde dos superficies laterales que tienen normales paralelas al eje X. Cada uno de los dos árboles 171a y 171b está soportado por el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X para rotar alrededor del eje X. De esta manera, el elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y puede rotar alrededor del eje X con respecto al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X. Como resultado, el elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y puede cambiar un ángulo de inclinación relativo con respecto al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X.

El elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X incluye dos árboles 173a y 173b que se extienden hacia fuera desde dos superficies laterales que tienen normales paralelas al eje Y. Cada uno de los dos árboles 173a y 173b está soportado por el elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y para rotar alrededor del eje Y. De esta manera, el elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X puede rotar alrededor del eje Y con respecto al elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y. Como resultado, el elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X puede cambiar un ángulo de inclinación relativo con respecto al elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y.

Además, el elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X incluye un espacio S y una porción de fijación de barra de funcionamiento (no mostrada). La barra 3 de funcionamiento se inserta en el espacio S y se fija al elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X con la porción de fijación de barra de funcionamiento.

La unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y incluye un árbol rotatorio (árbol de rotación) y emite una señal basada en una cantidad de rotación del árbol de rotación (señal de componente de fuerza). La unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y está fijada al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X de modo que el árbol de rotación coincide con el árbol 171a o 171b del elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y. De esta manera, la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y puede detectar el ángulo de inclinación relativo con respecto al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X.

Tal como se describe a continuación, el ángulo de inclinación relativo del elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y con respecto al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X visto desde el plano A-A' es un ángulo correspondiente a una componente de fuerza en la dirección del eje Y de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. Por tanto, la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y detecta la componente de fuerza en la dirección del eje Y detectando el ángulo de inclinación relativo del elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y con respecto al elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X y puede emitir la señal de componente de fuerza que es una señal basada en la componente de fuerza detectada.

La unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X incluye el árbol rotatorio (árbol de rotación) y emite la señal basada en una cantidad de rotación del árbol de rotación (señal de componente de fuerza). La unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X está fijada al elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y de modo que el árbol de rotación coincide con el árbol 173a o 173b del elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X. De esta manera, la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X puede detectar el ángulo de inclinación relativo del elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X con respecto al elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y.

De manera similar a la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y descrita anteriormente, el ángulo de inclinación relativo del elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X con respecto al elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y visto desde el plano B-B' de la figura 2 es un ángulo correspondiente a una componente de fuerza en la dirección del eje X de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. Por tanto, la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X detecta la componente de fuerza en la dirección del eje X detectando el ángulo de inclinación relativo del elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X con respecto al elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, y puede emitir la señal de componente de fuerza que es una señal basada en la componente de fuerza detectada.

Como unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y y unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X anteriormente mencionadas capaces de emitir la señal basada en la cantidad de rotación del árbol de rotación, existe un potenciómetro, por ejemplo. Si se usan potenciómetros como unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y y unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X, cada una de la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y y la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X puede emitir una señal que representa la cantidad de rotación del árbol de rotación de la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y o la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X (señal de componente de fuerza).

El elemento 179 de desviación está constituido por una pluralidad de resortes de láminas que tienen una forma en espiral, por ejemplo. Tal como se ilustra en la figura 3A, un extremo de conexión en el centro de la espiral del resorte en forma en espiral que constituye el elemento 179 de desviación está fijado a una porción 173-1 de fijación a elemento de desviación dispuesta en el centro del elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X. Además, un extremo de conexión en la porción de circunferencia más exterior del resorte en forma en espiral que constituye el elemento 179 de desviación está fijado a una porción 131-1 de fijación a elemento de desviación proporcionada en el elemento 131 de inclinación en la dirección del eje X.

Cuando el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento y el mecanismo 17 de detección de fuerza están conectados entre sí tal como se describió anteriormente, si se aplica una fuerza en el sentido correcto en la dirección del eje Y a la barra 3 de funcionamiento, por ejemplo, el elemento 179 de desviación se deforma por la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento tal como se ilustra en la figura 3B. La figura 3B es un diagrama que ilustra una relación entre el mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento y el mecanismo de detección de fuerza cuando se aplica una fuerza en la dirección del eje Y a la barra de funcionamiento.

Suponiendo que el radio del elemento 179 de desviación es d¹cuando no se aplica ninguna fuerza a la barra 3 de funcionamiento y se aplica una fuerza en la dirección correcta en la dirección del eje Y (en la superficie del papel de la figura 3B) a la barra 3 de funcionamiento, la parte de lado izquierdo del elemento 179 de desviación a partir de la porción 173-1 de fijación a elemento de desviación se comprime de modo que la longitud se vuelve menor que el radio d-i. Por otro lado, la parte de lado derecho del elemento 179 de desviación a partir de la porción 173-1 de fijación a elemento de desviación se expande de modo que la longitud se vuelve mayor que el radio d¹. La longitud comprimida y la longitud expandida del resorte están determinadas por la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

En este caso, debido a la deformación del elemento 179 de desviación descrita anteriormente, el mecanismo 17 de detección de fuerza (el elemento 171 de detección de fuerza en la dirección del eje Y del mismo) se desplaza en un ángulo de inclinación ^{0 f}con respecto al mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento. El grado de deformación del elemento 179 de desviación (la longitud comprimida y la longitud expandida debido a la deformación) está determinado por la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. Por tanto, detectando el ángulo de inclinación ^{0 f}anteriormente mencionado con la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, puede detectarse la componente de fuerza en la dirección del eje Y de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. La descripción anterior puede aplicarse de manera similar a la componente de fuerza en la dirección del eje X.

Además, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento por el paciente o similar, la unidad 11 de control monitoriza la variación del ángulo de inclinación ^{0 f}(señal de componente de fuerza) descrito anteriormente y controla el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y y el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X basándose en la variación del ángulo de inclinación ^{0 f}, es decir la variación de la señal de componente de fuerza.

(3) Estructura de la barra de funcionamiento

I. Estructura global

A continuación, se describe una estructura de la barra 3 de funcionamiento con referencia a la figura 4. En primer lugar, se describe una estructura global de la barra 3 de funcionamiento. La barra 3 de funcionamiento incluye el elemento 31 de soporte de extremidad, un apoyo 33 fijo y un mecanismo 35 telescópico. El elemento 31 de soporte de extremidad está fijado al extremo superior de una cubierta 353 del mecanismo 35 telescópico. El elemento 31 de soporte de extremidad es un elemento que soporta la extremidad del paciente. El apoyo 33 fijo constituye un cuerpo principal de la barra 3 de funcionamiento. Además, el apoyo 33 fijo tiene un espacio S' para alojar un apoyo 351 móvil del mecanismo 35 telescópico. Además, el apoyo 33 fijo incluye un elemento de fijación (no mostrado) para fijar la barra 3 de funcionamiento al elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X. Fijando el apoyo 33 fijo al elemento 173 de detección de fuerza en la dirección del eje X con el elemento de fijación del apoyo 33 fijo, la barra 3 de funcionamiento se fija al mecanismo 17 de detección de fuerza.

El mecanismo 35 telescópico se proporciona en el apoyo 33 fijo para moverse a lo largo de la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento. De esta manera, la barra 3 de funcionamiento puede expandirse y contraerse en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento. A continuación se describe en detalle la estructura del mecanismo 35 telescópico.

II. Estructura del mecanismo telescópico

A continuación, se describe la estructura del mecanismo 35 telescópico con referencia a la figura 4. El mecanismo 35 telescópico incluye el apoyo 351 móvil, la cubierta 353, una tuerca 355, un árbol 357 roscado, el motor 359 telescópico y una unidad 39 de detección de fuerza en la dirección longitudinal.

El apoyo 351 móvil se inserta en el espacio S' formado en el apoyo 33 fijo. Además, el apoyo 351 móvil incluye una unidad de deslizamiento (no mostrada). Esta unidad de deslizamiento está enganchada de manera deslizante con un carril 37 de guía dispuesto en una pared interna del apoyo 33 fijo. Como resultado, el apoyo 351 móvil puede moverse a lo largo del carril 37 de guía (concretamente en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento) en el espacio S' del apoyo 33 fijo. La cubierta 353 está conectada al extremo superior del apoyo 351 móvil con un elemento 391 de desviación. De esta manera, la cubierta 353 puede moverse según el movimiento del apoyo 351 móvil. Además, la cubierta 353 incluye el elemento 31 de soporte de extremidad dispuesto en el extremo superior. Por tanto, la cubierta 353 puede mover el elemento 31 de soporte de extremidad en el sentido de expansión del apoyo 33 fijo.

La tuerca 355 está unida a la parte inferior del apoyo 351 móvil. La tuerca 355 está enganchada con el árbol 357 roscado. El árbol 357 roscado es un elemento roscado que se extiende en paralelo a la dirección de extensión del apoyo 33 fijo. Además, el árbol 357 roscado está enroscado con la tuerca 355. Por tanto, cuando el árbol 357 roscado rota, mueve la tuerca 355 a lo largo de la dirección de extensión del árbol 357 roscado (concretamente la dirección de extensión (dirección longitudinal) del apoyo 33 fijo).

Tal como se describió anteriormente, dado que la tuerca 355 está fijada a la parte inferior del apoyo 351 móvil, cuando la tuerca 355 se mueve a lo largo de la dirección de extensión del árbol 357 roscado, el apoyo 351 móvil puede moverse a lo largo de la dirección de extensión (dirección longitudinal) del apoyo 33 fijo.

El motor 359 telescópico está fijado a la parte inferior del apoyo 33 fijo. Además, el árbol de rotación de salida del motor 359 telescópico está conectado a un extremo en la dirección longitudinal del árbol 357 roscado de modo que el árbol 357 roscado puede rotar alrededor del eje del árbol 357 roscado. Además, el motor 359 telescópico está eléctricamente conectado a la unidad 11 de control. Por tanto, el motor 359 telescópico puede hacer rotar el árbol 357 roscado alrededor del eje del árbol 357 roscado con el control por la unidad 11 de control.

Tal como se describió anteriormente, dado que la tuerca 355 está enroscada con el árbol 357 roscado, la tuerca 355 puede moverse a lo largo de la dirección de extensión del árbol 357 roscado según la rotación del árbol 357 roscado. Por tanto, el apoyo 351 móvil puede moverse a lo largo de la dirección de extensión (dirección longitudinal) del apoyo 33 fijo según la rotación del motor 359 telescópico.

La unidad 39 de detección de fuerza en la dirección longitudinal detecta fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento en la dirección longitudinal por la extremidad del paciente. Específicamente, la unidad 39 de detección de fuerza en la dirección longitudinal detecta ^AL de extensión del elemento 391 de desviación (por ejemplo, un resorte) que tiene un extremo fijado a la cubierta 353 y el otro extremo fijado al apoyo 351 móvil con una unidad 393 de detección de expansión (un potenciómetro de acción lineal en esta realización), para calcular y detectar la fuerza en la dirección longitudinal usando una relación preestablecida entre la fuerza en la dirección longitudinal y la extensión del elemento 391 de desviación.

Cuando se usa un potenciómetro de acción lineal como unidad 393 de detección de expansión, se obtiene una señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal que representa una componente de fuerza en la dirección longitudinal como tensión de salida del potenciómetro de acción lineal, que varía según la ^AL de extensión del elemento 391 de desviación.

(4) Estructura de la unidad de control

I. Estructura global

A continuación, se describe una estructura global de la unidad 11 de control con referencia a la figura 5, en la que se muestra a modo de ejemplo un sistema de tres grados de libertad. Como unidad 11 de control, es posible usar, por ejemplo, uno o más sistemas de microordenador que incluyen una CPU, un dispositivo de almacenamiento tal como una RAM, una ROM, un dispositivo de disco duro y un SSD, y una interfaz para convertir una señal eléctrica. Además, una parte o la totalidad de las funciones de la unidad 11 de control descritas a continuación pueden realizarse como un programa que puede ejecutarse por el sistema de microordenador. Además, el programa puede estar almacenado en el dispositivo de almacenamiento del sistema de microordenador. Además, una parte o la totalidad de las funciones de la unidad 11 de control pueden realizarse por uno o más IC personalizados o similares.

La unidad 11 de control incluye una unidad 111 de generación de orden y unidades 113a, 113b y 113c de control de motor, por ejemplo.

La unidad 111 de generación de orden está conectada a la unidad 5 de instrucción de entrenamiento de una manera capaz de transmitir y recibir señales. La unidad 111 de generación de orden determina el modo de funcionamiento en el que deben controlarse el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y el motor 359 telescópico, basándose en la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento o la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento transmitida a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. Además, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 111 de generación de orden recibe la instrucción de entrenamiento de la barra 3 de funcionamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. De esta manera, la unidad 111 de generación de orden puede calcular la orden de control de motor para controlar los motores anteriormente mencionados (segunda orden de control de motor), basándose en la instrucción de entrenamiento de la barra 3 de funcionamiento (orden de funcionamiento) cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento.

Además, la unidad 111 de generación de orden está eléctricamente conectada a la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, a la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y a la unidad 393 de detección de expansión. De esta manera, la unidad 111 de generación de orden puede recibir la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X que representa una componente de fuerza en la dirección del eje X, la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y que representa una componente de fuerza en la dirección del eje Y, y la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal que representa una componente de fuerza en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento. Como resultado, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, la unidad 111 de generación de orden puede calcular la orden de control de motor (primera orden de control de motor) para controlar los motores basándose en la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X, la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y y la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal.

Aparte de eso, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 111 de generación de orden puede usar la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X, la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y y la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal, como factor desencadenante de detección de fuerza, según sea necesario.

Además, la unidad 111 de generación de orden está conectada a las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, la unidad 111 de generación de orden puede emitir la orden (orden de control de motor) a cada una de las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor para controlar el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y el motor 359 telescópico, respectivamente.

La unidad 111 de generación de orden de esta realización determina la orden de control de motor que va a emitirse basándose en el modo de funcionamiento que va a ejecutarse. Específicamente, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en una fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, la unidad 111 de generación de orden emite la orden de control de motor que es la primera orden de control de motor calculada basándose en la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X, la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y y la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal.

Por otro lado, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en la instrucción de entrenamiento indicada en el programa de entrenamiento, la unidad 111 de generación de orden emite la orden de control de motor que es la segunda orden de control de motor calculada basándose en la instrucción de entrenamiento (orden de funcionamiento).

De esta manera, la unidad 111 de generación de orden puede emitir una orden de control de motor apropiada según el modo de funcionamiento (programa de entrenamiento) que está ejecutándose. Como resultado, el dispositivo 100 de entrenamiento puede hacer funcionar de manera apropiada la barra 3 de funcionamiento según el programa de entrenamiento (modo de funcionamiento).

Además, la unidad 111 de generación de orden está conectada a un primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, un segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y un tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, la unidad 111 de generación de orden puede conocer las cantidades de rotación del motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y el motor 359 telescópico, basándose en señales pulsadas emitidas a partir del primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación, respectivamente. Como resultado, la unidad 111 de generación de orden puede controlar la barra 3 de funcionamiento mientras se monitoriza la posición de la barra 3 de funcionamiento (el ángulo de inclinación y la longitud de barra de funcionamiento) basándose en las cantidades de rotación de los tres motores descritos anteriormente. Específicamente, la unidad 111 de generación de orden puede controlar la barra 3 de funcionamiento, mientras se monitoriza la posición de la barra 3 de funcionamiento para monitorizar si la barra 3 de funcionamiento está dentro del intervalo de funcionamiento designado o no.

Debe observarse que a continuación se describirán detalles de la estructura de la unidad 111 de generación de orden.

Las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor están conectadas a la unidad 111 de generación de orden de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor pueden recibir la orden de control de motor a partir de la unidad 111 de generación de orden. Además, las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor están eléctricamente conectadas al motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, al motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y al motor 359 telescópico, respectivamente. Por tanto, las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor pueden controlar los motores correspondientes basándose en la orden de control de motor recibida.

Además, las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor están conectadas respectivamente al primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación para el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, al segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación para el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X, al tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación para el motor 359 telescópico de una manera capaz de transmitir y recibir señales.

El primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación están fijados respectivamente al árbol de rotación de salida del motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, al árbol de rotación de salida del motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y al árbol de rotación de salida del motor 359 telescópico. De esta manera, el primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación pueden emitir la cantidad de rotación del motor 135a de inclinación en la dirección del Y eje, la cantidad de rotación del motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y la cantidad de rotación del motor 359 telescópico, respectivamente. Como resultado, el primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación pueden detectar posiciones de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento correspondientes a direcciones de grados de libertad en las que puede funcionar la barra 3 de funcionamiento, basándose en la cantidad de rotación del motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, la cantidad de rotación del motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y la cantidad de rotación del motor 359 telescópico, respectivamente.

Específicamente, el primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación puede detectar la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) de la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje Y basándose en la cantidad de rotación del motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y. Además, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación puede detectar la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) de la barra 3 de funcionamiento en la dirección del eje X basándose en la cantidad de rotación del motor 135b de inclinación en la dirección del eje X. Además, el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación puede detectar la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento en la dirección longitudinal basándose en la cantidad de rotación del motor 359 telescópico.

Como primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación, es posible usar un sensor capaz de medir la cantidad de rotación de un árbol de rotación de salida de un motor. Como tal sensor, por ejemplo, puede usarse de manera apropiada un codificador tal como un codificador de tipo incremental o un codificador de tipo absoluto. Cuando se usa un codificador como sensor, el primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación emiten señales pulsadas correspondientes a la cantidad de rotación del motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, la cantidad de rotación del motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y la cantidad de rotación del motor 359 telescópico, respectivamente.

De esta manera, dado que las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor están conectadas al primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, al segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y al tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación para medir cantidades de rotación de los árboles de rotación de salida de los motores, las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor pueden controlar los motores teniendo en cuenta cantidades de rotación de motor reales o similares. Como unidades 113a, 113b y 113c de control de motor, es posible usar un dispositivo de control de motor (circuito de control de motor) o similar usando teoría de control por realimentación, por ejemplo.

II. Estructura de la unidad de generación de orden

A continuación, se describen detalles de la estructura de la unidad 111 de generación de orden con referencia a la figura 6. La unidad 111 de generación de orden incluye una unidad 1111 de orden de funcionamiento, una unidad 1113 de conmutación de transmisión y tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor.

La unidad 1111 de orden de funcionamiento puede enviar y recibir señales hacia y a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. Por tanto, la unidad 1111 de orden de funcionamiento recibe la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento o la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. Además, la unidad 1111 de orden de funcionamiento recibe la instrucción de entrenamiento designada en el programa de entrenamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento.

Cuando recibe la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento (cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento), la unidad 1111 de orden de funcionamiento genera la orden de funcionamiento que representa el funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento basándose en la instrucción de entrenamiento designada en el programa de entrenamiento.

Además, la unidad 1111 de orden de funcionamiento está conectada a la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, a la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y a la unidad 393 de detección de expansión de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 1111 de orden de funcionamiento puede recibir las señales de componente de fuerza de la barra 3 de funcionamiento en las direcciones de grados de libertad (la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección longitudinal), según sea necesario. Como resultado, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1111 de orden de funcionamiento puede recibir las señales de componente de fuerza más rápidamente en el caso en el que las señales de componente de fuerza son necesarias (como el factor desencadenante de detección de fuerza o similar, por ejemplo).

Además, la unidad 1111 de orden de funcionamiento está conectada al primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, al segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y al tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, los valores de salida de los sensores de emisión de información de rotación se envían a la unidad 1111 de orden de funcionamiento y, basándose en la salida, puede recibirse la información de posición de la barra 3 de funcionamiento en las direcciones de grados de libertad (la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección longitudinal) como órdenes de control de motor.

Debe observarse que, como variación, la unidad 1111 de orden de funcionamiento puede no estar conectada a los sensores de emisión de información de rotación. En este caso, la información de posición en las direcciones de grados de libertad se recibe a partir de los sensores de emisión de información de rotación conectados a las unidades de orden de control de motor, respectivamente.

Además, la unidad 1111 de orden de funcionamiento transmite información de posición en las direcciones de grados de libertad de otros ejes, que se obtienen directamente a partir de los sensores o se obtienen mediante la unidad de orden de control de motor, a las unidades de orden de control de motor. Por ejemplo, información de posición del segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación, que no están conectados a la unidad 1115a de orden de control de motor, se transmite a la unidad 1115a de orden de control de motor.

Además, la unidad 1111 de orden de funcionamiento está conectada a una entrada “a” de la unidad 1113 de conmutación de transmisión de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1111 de orden de funcionamiento puede transmitir la orden de funcionamiento calculada a la unidad 1113 de conmutación de transmisión. Como resultado, la orden de funcionamiento calculada por la unidad 1111 de orden de funcionamiento se transmite a cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor mediante la unidad 1113 de conmutación de transmisión.

Por otro lado, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, la unidad 1111 de orden de funcionamiento puede emitir la información de posición en las direcciones de grados de libertad de la barra 3 de funcionamiento (tres direcciones de grados de libertad incluyendo la dirección del eje X, la dirección del eje Y y la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento en esta realización), según sea necesario. De esta manera, cada una de las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor puede consultar la información de posición en las tres direcciones de grados de libertad.

En esta realización, la unidad 1113 de conmutación de transmisión tiene una entrada “a” y tres salidas b, c y d. La unidad 1113 de conmutación de transmisión selecciona una de las salidas b, c y d para conectarse a la entrada “a” para conectar la salida seleccionada y la entrada “a” en un periodo predeterminado. De esta manera, la unidad 1113 de conmutación de transmisión puede transmitir la señal introducida en la entrada “a” a una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor, en orden en un periodo predeterminado.

La entrada “a” de la unidad 1113 de conmutación de transmisión está conectada a la unidad 1111 de orden de funcionamiento de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1113 de conmutación de transmisión transmite la orden de funcionamiento que incluye información tal como una posición objetivo y una velocidad de movimiento de la barra 3 de funcionamiento calculada por la unidad 1111 de orden de funcionamiento a una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor, en orden en un periodo predeterminado.

Por otro lado, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, si la unidad 1111 de orden de funcionamiento emite la información de posición en las tres direcciones de grados de libertad de la barra 3 de funcionamiento, la unidad 1113 de conmutación de transmisión transmite la información de posición en las tres direcciones de grados de libertad a una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor en un periodo predeterminado.

La unidad 1113 de conmutación de transmisión puede realizarse como hardware mediante un conmutador que tiene una entrada “a” y tres salidas b, c y d, para conectar la entrada “a” a una salida seleccionada basándose en una señal a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento o similar.

Alternativamente, es posible asignar una dirección de comunicación individual (por ejemplo, un ID individual, una dirección de IP, un número de puerto o similar) a cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor por adelantado, de modo que la unidad 1113 de conmutación de transmisión puede transmitir la señal a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento hasta una dirección de comunicación designada por la unidad 1111 de orden de funcionamiento o similar. En este caso, la unidad 1113 de conmutación de transmisión puede realizarse como un programa para controlar una interfaz de comunicación proporcionada en un sistema de microordenador de la unidad 11 de control para conectarse a las tres unidades de orden de control de motor. Además, en este caso, la unidad 1111 de orden de funcionamiento puede transmitir un paquete de comunicación, que incluye una señal que va a transmitirse y una dirección de comunicación para ser un destino de la señal que va a transmitirse, a la unidad 1113 de conmutación de transmisión en un periodo predeterminado.

Las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor están conectadas respectivamente a las salidas b, c y d de la unidad 1113 de conmutación de transmisión de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor puede recibir la orden de funcionamiento (cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento) y/o la información de posición y las señales de componente de fuerza en las tres direcciones de grados de libertad (según sea necesario), a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento mediante la unidad 1113 de conmutación de transmisión en un periodo predeterminado.

Al recibir la orden de funcionamiento y/o la información de posición en las tres direcciones de grados de libertad y las señales de componente de fuerza, a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento, las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor pueden calcular la segunda orden de control de motor para controlar los motores 135a, 135b y 359 respectivos basándose en la orden de funcionamiento.

Específicamente, la unidad 1115a de orden de control de motor calcula la segunda orden de control de motor para el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y que se controla por la unidad 113a de control de motor. La unidad 1115b de orden de control de motor calcula la segunda orden de control de motor para el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X que se controla por la unidad 113b de control de motor. La unidad 1115c de orden de control de motor calcula la segunda orden de control de motor para el motor 359 telescópico que se controla por la unidad 113c de control de motor.

Debe observarse que, cuando la unidad 11 de control está constituida por una pluralidad de sistemas de microordenador, cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor puede estar constituida por un sistema de microordenador independiente. Dicho de otro modo, cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor puede incluir una CPU, un dispositivo de almacenamiento tal como una RAM y una ROM, una interfaz de conversión de señales eléctricas (circuito de conversión de señales eléctricas) y una interfaz de comunicación (circuito de comunicación). En este caso, las funciones de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor pueden estar distribuidas en una pluralidad de sistemas de microordenador.

Además, tal como se describió anteriormente, cuando cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor está constituida por cada sistema de microordenador, la unidad 1111 de orden de funcionamiento también puede ser un sistema de microordenador individual que incluye una CPU, un dispositivo de almacenamiento tal como una RAM y una ROM, y una interfaz de comunicación (circuito de comunicación).

Además, cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Específicamente, la unidad 1115a de orden de control de motor está conectada a la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y de una manera capaz de transmitir y recibir señales. La unidad 1115b de orden de control de motor está conectada a la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X de una manera capaz de transmitir y recibir señales. La unidad 1115c de orden de control de motor está conectada a la unidad 393 de detección de expansión de una manera capaz de transmitir y recibir señales.

De esta manera, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor pueden calcular la primera orden de control de motor para controlar los motores 135a, 135b y 359 correspondientes basándose en las señales de componente de fuerza introducidas a partir de las unidades de detección de fuerza correspondientes.

Específicamente, la unidad 1115a de orden de control de motor calcula la primera orden de control de motor para controlar el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y que se controla por la unidad 113a de control de motor, basándose en la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y emitida a partir de la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y.

La unidad 1115b de orden de control de motor calcula la primera orden de control de motor para controlar el motor 135b de inclinación en la dirección del eje Xque se controla por la unidad 113b de control de motor, basándose en la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X emitida a partir de la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X.

La unidad 1115c de orden de control de motor calcula la primera orden de control de motor para controlar el motor 359 telescópico que se controla por la unidad 113c de control de motor, basándose en la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal emitida a partir de la unidad 393 de detección de expansión.

Además, tal como se describió anteriormente, dado que las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor están conectadas respectivamente a la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, a la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y a la unidad 393 de detección de expansión, las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor pueden obtener las señales de componente de fuerza correspondientes con una frecuencia superior a la obtención mediante la unidad 1113 de conmutación de transmisión. Como resultado, aunque varíe la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor pueden calcular la primera orden de control de motor según la variación de fuerza.

Además, como resultado, aunque varíe la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, la barra 3 de funcionamiento puede controlarse de manera apropiada para seguir la variación.

Además, las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor están conectadas respectivamente al primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, al segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y al tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación de una manera capaz de transmitir y recibir señales.

De esta manera, las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor pueden calcular las primeras órdenes de control de motor correspondientes basándose en la información de posición en la dirección del eje Y (ángulo de inclinación), la información de posición en la dirección del eje X (ángulo de inclinación) y la información de posición en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento, respectivamente.

Como resultado, el dispositivo 100 de entrenamiento puede controlar de manera apropiada la barra 3 de funcionamiento mientras se monitoriza la posición de la barra 3 de funcionamiento (posición de funcionamiento).

Además, cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor está conectada a la unidad 5 de instrucción de entrenamiento de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor puede recibir a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento o bien la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento o bien la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento. Debe observarse que las tres unidades de orden de control de motor pueden recibir a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento o la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento.

Cuando cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor recibe la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento (cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento), emite la primera orden de control de motor como orden de control de motor a la correspondiente de las unidades 113a, 113b y 113c de control de motor. Cuando recibe la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento (cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento), emite la segunda orden de control de motor.

De esta manera, el dispositivo 100 de entrenamiento puede seleccionar la orden de control de motor apropiada según una pluralidad de modos de funcionamiento. Como resultado, el dispositivo 100 de entrenamiento puede hacer funcionar de manera apropiada la barra 3 de funcionamiento según el modo de funcionamiento.

III. Estructura de la unidad de orden de control de motor

A continuación, se describen las estructuras de las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor del dispositivo de entrenamiento según la primera realización con referencia a la figura 7.

En la siguiente descripción, se muestra a modo de ejemplo la unidad 1115a de orden de control de motor para describir las estructuras de las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor. Esto es porque las estructuras de las otras unidades 1115b y 1115c de orden de control de motor son las mismas que la estructura de la unidad 1115a de orden de control de motor.

La unidad 1115a de orden de control de motor incluye una unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden, una unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden y una unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control. Debe observarse que las funciones de la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden y la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control descritas a continuación pueden realizarse como un programa que va a ejecutarse por la unidad de orden de control de motor.

La unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente (la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y en el caso de la unidad 1115a de orden de control de motor) de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor basándose en la señal de componente de fuerza (señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y) emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y). La primera orden de control de motor es una orden de control de motor para controlar el motor correspondiente (motor 135a) basándose en la componente de fuerza detectada (señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y).

Dado que la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad de detección de fuerza en la dirección del eje Y), la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede obtener la señal de componente de fuerza correspondiente (señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y) con una frecuencia superior. Como resultado, aunque varíe la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor según la variación de fuerza. Además, como resultado, la barra 3 de funcionamiento puede controlarse de manera apropiada para seguir la variación de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Además, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden está conectada al sensor de emisión de información de rotación correspondiente (primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación) de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor basándose en la posición de funcionamiento (posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) en la dirección del eje Y) detectada por el sensor de emisión de información de rotación correspondiente (primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación).

Como resultado, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor que puede controlar de manera apropiada el motor 135a (barra 3 de funcionamiento), mientras se monitoriza la posición de la barra 3 de funcionamiento (posición de funcionamiento (ángulo de inclinación)).

Además, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden recibe un valor de ajuste del valor de controlador paso a paso a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento en un periodo predeterminado. El valor de controlador paso a paso es un valor para determinar la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento que maximiza la velocidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento. Dicho de otro modo, el valor de controlador paso a paso es un valor para determinar la sensibilidad de respuesta de la barra 3 de funcionamiento con respecto a la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

De esta manera, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor basándose en la sensibilidad de respuesta pedida por el paciente o similar. Como resultado, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, puede ajustarse la capacidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento.

Además, si la unidad 1111 de orden de funcionamiento emite el valor de controlador paso a paso descrito anteriormente, la gestión del valor de controlador paso a paso puede centralizarse por la unidad 1111 de orden de funcionamiento.

Debe observarse que el valor de controlador paso a paso puede poderse cambiar durante la ejecución del primer modo de funcionamiento. Dicho de otro modo, si el valor de ajuste del valor de controlador paso a paso se cambia mediante la unidad 5 de instrucción o similar en el entrenamiento durante la ejecución del primer modo de funcionamiento, la unidad 1111 de orden de funcionamiento notifica a la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden el valor de controlador paso a paso actualizado.

De esta manera, durante la ejecución del primer modo de funcionamiento, puede ajustarse de manera apropiada la capacidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento.

Además, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede recibir las señales de componente de fuerza y/o las posiciones de funcionamiento en otras direcciones de grados de libertad (la dirección del eje X y la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento en el caso de la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden), a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento, en un periodo predeterminado según sea necesario. De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden también puede consultar información en otras direcciones de grados de libertad.

Además, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden está conectada a una de dos entradas (entrada e) de la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede emitir la primera orden de control de motor calculada a la entrada e de la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control.

La unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden puede recibir la orden de funcionamiento calculada por la unidad 1111 de orden de funcionamiento, a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento, en un periodo predeterminado. De esta manera, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden puede calcular la segunda orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida. Dicho de otro modo, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden puede calcular la segunda orden de control de motor para controlar el motor correspondiente (motor 135a), basándose en la instrucción de entrenamiento designada en el programa de entrenamiento.

Además, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden está conectada a una entrada (entrada f) distinta de la entrada conectada a la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden, de las dos entradas de la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control, de una manera capaz de transmitir y recibir señales. De esta manera, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden puede emitir la segunda orden de control de motor calculada a la entrada f de la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control.

La unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control tiene dos entradas e y f y una salida g. Además, la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control recibe la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento o la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. De esta manera, cuando recibe la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento (concretamente cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento), la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control puede conectar la entrada e a la salida g. Por otro lado, cuando recibe la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento (concretamente cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento), puede conectar la entrada f a la salida g.

Tal como se describió anteriormente, la entrada e de la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control está conectada a la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden, y la entrada f está conectada a la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden. Además, la salida g está conectada a la unidad de control de motor correspondiente (unidad 113a de control de motor) de una manera capaz de transmitir y recibir señales.

Por tanto, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control puede emitir a la unidad 113a de control de motor correspondiente la orden de control de motor que es la primera orden de control de motor emitida a partir de la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden. Por otro lado, cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control puede emitir a la unidad 113a de control de motor correspondiente la orden de control de motor que es la segunda orden de control de motor emitida a partir de la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden.

De esta manera, la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control puede seleccionar una orden de control de motor apropiada según la pluralidad de modos de funcionamiento y emitir la misma a la unidad 113a de control de motor correspondiente. Como resultado, el motor 135a correspondiente se controla de manera apropiada basándose en la orden de control de motor apropiada. De esta manera, el dispositivo 100 de entrenamiento puede hacer funcionar de manera apropiada la barra 3 de funcionamiento según el modo de funcionamiento.

(5) Funcionamiento del dispositivo de entrenamiento

I. Funcionamiento básico del dispositivo de entrenamiento

A continuación, se describe un funcionamiento básico del dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización con referencia a la figura 8A. La figura 8A es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento básico del dispositivo de entrenamiento. En la siguiente descripción del funcionamiento, cuando se describen funcionamientos relacionados con las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor, se muestra a modo de ejemplo el funcionamiento de la unidad 1115a de orden de control de motor entre la pluralidad de unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor para la descripción. Esto es porque las otras unidades 1115b y 1115c de orden de control de motor también realizan el mismo funcionamiento.

Cuando el dispositivo 100 de entrenamiento empieza a funcionar, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento selecciona en primer lugar si hacer funcionar la barra 3 de funcionamiento en el primer modo de funcionamiento o hacer funcionar la barra 3 de funcionamiento en el segundo modo de funcionamiento (etapa S1).

Específicamente, cuando la unidad 5 de instrucción de entrenamiento selecciona el modo libre como programa de entrenamiento, se selecciona el primer modo de funcionamiento como modo de funcionamiento, en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Por otro lado, cuando la unidad 5 de instrucción de entrenamiento selecciona un modo distinto del modo libre como programa de entrenamiento, se selecciona el segundo modo de funcionamiento como modo de funcionamiento, en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en la instrucción de entrenamiento designada por el programa de entrenamiento.

Después de que la unidad 5 de instrucción de entrenamiento seleccione el modo de funcionamiento, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento notifica a la unidad 11 de control si hacer funcionar la barra 3 de funcionamiento en el primer modo de funcionamiento o hacer funcionar en el segundo modo de funcionamiento. Específicamente, cuando se selecciona el primer modo de funcionamiento como modo de funcionamiento, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento transmite la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento a la unidad 11 de control. Por otro lado, cuando se selecciona el segundo modo de funcionamiento como modo de funcionamiento, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento transmite la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento a la unidad 11 de control.

Cuando la unidad 11 de control recibe la instrucción de ejecución de primer modo de funcionamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento (en el caso del “primer modo de funcionamiento”, en la etapa S1), la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control de la unidad 1115a de orden de control de motor conecta la entrada e a la salida g. De esta manera, la unidad 1115a de orden de control de motor emite la primera orden de control de motor calculada por la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden, como orden de control de motor para el motor 135a correspondiente.

Como resultado, el motor 135a correspondiente se controla por la unidad 113a de control de motor, basándose en la primera orden de control de motor basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. Dicho de otro modo, la barra 3 de funcionamiento funciona basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento (concretamente, se ejecuta el primer modo de funcionamiento) (etapa S2).

Por otro lado, cuando la unidad 11 de control recibe la instrucción de ejecución de segundo modo de funcionamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento (en el caso del “segundo modo de funcionamiento” en la etapa S1), la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control de la unidad 1115a de orden de control de motor conecta la entrada f a la salida g. De esta manera, la unidad 1115a de orden de control de motor emite la segunda orden de control de motor calculada por la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden, como orden de control de motor para el motor 135a correspondiente.

Como resultado, el motor 135a correspondiente se controla por la unidad 113a de control de motor, basándose en la segunda orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento emitida a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento. Dicho de otro modo, la barra 3 de funcionamiento funciona basándose en la instrucción de entrenamiento designada por el programa de entrenamiento (concretamente, se ejecuta el segundo modo de funcionamiento) (etapa S3).

De esta manera, se selecciona un modo de funcionamiento apropiado según el programa de entrenamiento, y se selecciona la orden de control de motor (la primera orden de control de motor o la segunda orden de control de motor) para controlar la barra 3 de funcionamiento (los motores 135a, 135b y 359) basándose en el modo de funcionamiento seleccionado (el primer modo de funcionamiento o el segundo modo de funcionamiento). Por tanto, el dispositivo 100 de entrenamiento puede hacer funcionar de manera apropiada la barra 3 de funcionamiento según el programa de entrenamiento.

II. Funcionamiento del dispositivo de entrenamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento

A continuación, se describen los detalles del funcionamiento del dispositivo 100 de entrenamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento en la etapa S2 con referencia a la figura 8B. La figura 8B es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del dispositivo de entrenamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la primera realización.

Cuando empieza el primer modo de funcionamiento, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden recibe en primer lugar la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y emitida a partir de la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, que está conectada a la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden (etapa S21). De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede obtener la componente de fuerza en la dirección del eje Y de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento como señal de componente de fuerza.

Además, en la etapa S21 descrita anteriormente, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden obtiene la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) de la barra 3 de funcionamiento (en la dirección del eje Y) a partir del sensor de emisión de información de rotación correspondiente (primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación). De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor mientras se monitoriza la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) de la barra 3 de funcionamiento.

Además, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden recibe la posición de funcionamiento y/o señal de componente de fuerza en otras direcciones de grados de libertad (la dirección del eje X y/o la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento) a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento, según sea necesario. De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor mientras consulta también la información en otras direcciones de grados de libertad.

Específicamente, por ejemplo, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden monitoriza si la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento está dentro del intervalo de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento o no, para realizar un procedimiento predeterminado.

A continuación, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor para controlar el motor 135a correspondiente basándose en la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y obtenida (etapa S22).

Específicamente, según el valor de señal de la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y obtenida (concretamente magnitud de la componente de fuerza en la dirección del eje Y), se calcula la primera orden de control de motor, que determina la velocidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento (concretamente la velocidad de rotación del motor 135a).

Por ejemplo, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor que aumenta la velocidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento (velocidad de rotación del motor 135a) con respecto a un aumento en la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y (magnitud de la componente de fuerza).

Después de calcular la primera orden de control de motor en la etapa S22, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden emite la primera orden de control de motor calculada a la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control.

Cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control conecta la entrada e a la salida g, y, por tanto, la primera orden de control de motor emitida a partir de la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden se emite como orden de control de motor a la unidad 113a de control de motor correspondiente. Como resultado, el motor 135a correspondiente se controla basándose en la primera orden de control de motor (etapa S23). Dicho de otro modo, el motor 135a correspondiente se controla basándose en la componente de fuerza en la dirección del eje Y de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

A continuación, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden monitoriza si se ha terminado el primer modo de funcionamiento o no (etapa S24). Específicamente, cuando la unidad 5 de instrucción de entrenamiento indica que se detenga la ejecución del modo libre, por ejemplo, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede monitorizar si se ha terminado el primer modo de funcionamiento o no.

Si se determina que se ha terminado el primer modo de funcionamiento (en el caso de “Sí” en la etapa S24), la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden detiene la detección de la fuerza y detiene el cálculo de la primera orden de control de motor (fin del primer modo de funcionamiento).

Por otro lado, si se determina que el primer modo de funcionamiento está ejecutándose (se continúa) (en el caso de “No” en la etapa S24), la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden vuelve a la etapa S21 y continúa la detección de la fuerza y el cálculo de la primera orden de control de motor.

Tal como se describió anteriormente, durante la ejecución del primer modo de funcionamiento, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden siempre recibe la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) y calcula la primera orden de control de motor basándose en las señales de componente de fuerza recibidas.

Además, tal como se describió anteriormente, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden está directamente conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y).

De esta manera, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede obtener la señal de componente de fuerza correspondiente (señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y) con una frecuencia superior a la frecuencia de recibir la orden de funcionamiento descrita a continuación. Como resultado, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede obtener de manera apropiada la variación de fuerza aunque varíe la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Dado que la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden obtiene de manera apropiada la variación de la fuerza (señal de componente de fuerza), aunque varíe la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor según la variación de fuerza. Como resultado, la barra 3 de funcionamiento puede controlarse de manera apropiada para seguir la variación de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

III. Funcionamiento del dispositivo de entrenamiento cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento

A continuación, se describen los detalles del funcionamiento del dispositivo 100 de entrenamiento cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento en la etapa S3 con referencia a la figura 8C. La figura 8C es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del dispositivo de entrenamiento cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la primera realización.

Cuando el dispositivo 100 de entrenamiento empieza el segundo modo de funcionamiento, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento transmite en primer lugar a la unidad 1111 de orden de funcionamiento la instrucción de entrenamiento correspondiente al programa de entrenamiento descrito anteriormente. Debe observarse que la unidad 5 de instrucción de entrenamiento puede transmitir la instrucción de entrenamiento a la unidad 1111 de orden de funcionamiento en un momento o puede transmitir la misma en varios momentos. Además, es posible determinar si transmitir la instrucción de entrenamiento en un momento o transmitir la misma en varios momentos, según el programa de entrenamiento o el modo de funcionamiento.

Cuando se recibe la instrucción de entrenamiento a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento, la unidad 1111 de orden de funcionamiento calcula la orden de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento basándose en la instrucción de entrenamiento recibida. Específicamente, por ejemplo, la unidad 1111 de orden de funcionamiento calcula la orden de funcionamiento que indica la velocidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento (velocidad de rotación del motor 135a), basándose en la instrucción de entrenamiento.

A continuación, la unidad 1111 de orden de funcionamiento transmite la orden de funcionamiento calculada a cada una de las tres unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor mediante la unidad 1113 de conmutación de transmisión.

Cuando la unidad 1111 de orden de funcionamiento transmite la orden de funcionamiento a cada una de las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor, la unidad 1113 de conmutación de transmisión selecciona una de las salidas b, c y d para conectarse a la entrada “a” de una en una, y conecta la seleccionada de las salidas b, c y d a la entrada “a”. Por tanto, una específica de las salidas b, c y d se conecta a la entrada “a” en un periodo predeterminado.

Como resultado, se observa que la unidad 1111 de orden de funcionamiento emite la orden de funcionamiento a una de las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor en un periodo predeterminado.

Mientras la unidad 1111 de orden de funcionamiento emite la orden de funcionamiento, la unidad 1115a de orden de control de motor monitoriza si se recibe o no la orden de funcionamiento (etapa S31).

Si la unidad 1115a de orden de control de motor no ha recibido la orden de funcionamiento (en el caso de “No” en la etapa S31), la unidad 1115a de orden de control de motor espera a recibir la orden de funcionamiento.

Por otro lado, si la unidad 1115a de orden de control de motor ha recibido la orden de funcionamiento (en el caso de “Sí” en la etapa S31), la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden de la unidad 1115a de orden de control de motor recibe la orden de funcionamiento y calcula la segunda orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida (etapa S32). De esta manera, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden calcula la segunda orden de control de motor cada periodo predeterminado para recibir la orden de funcionamiento.

La segunda orden de control de motor calculada por la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden es, específicamente por ejemplo, una orden de control de motor para seguir la velocidad de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento (velocidad de rotación del motor 135a) indicada en la orden de funcionamiento.

Después de calcular la segunda orden de control de motor en la etapa S32, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden emite la segunda orden de control de motor calculada a la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control.

Cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control conecta la entrada f a la salida g y, por tanto, la segunda orden de control de motor emitida a partir de la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden se emite como orden de control de motor a la unidad 113a de control de motor correspondiente. Como resultado, el motor 135a correspondiente se controla basándose en la segunda orden de control de motor (etapa S33). Dicho de otro modo, el motor 135a correspondiente se controla basándose en la instrucción de entrenamiento designada en el programa de entrenamiento.

A continuación, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden monitoriza si se ha terminado el segundo modo de funcionamiento o no (etapa S34). Específicamente, por ejemplo, cuando la unidad 5 de instrucción de entrenamiento indica que se detenga la ejecución del programa de entrenamiento para ejecutar el segundo modo de funcionamiento, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden puede monitorizar si se ha terminado el segundo modo de funcionamiento o no.

Si la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden determina que se ha terminado el segundo modo de funcionamiento (en el caso de “Sí” en la etapa S34), la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden detiene la recepción de la orden de funcionamiento y detiene el cálculo de la segunda orden de control de motor (fin del segundo modo de funcionamiento).

Por otro lado, si la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden determina que el segundo modo de funcionamiento está ejecutándose (se continúa) (en el caso de “No” en la etapa S34), la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden vuelve a la etapa S31, para continuar la recepción de la orden de funcionamiento y el cálculo de la segunda orden de control de motor.

Tal como se describió anteriormente, durante la ejecución del segundo modo de funcionamiento, la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden calcula la segunda orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida cada vez que se recibe la orden de funcionamiento (concretamente cada periodo predeterminado). Tal como se describió anteriormente, aunque la frecuencia de cálculo de la segunda orden de control de motor sea sustancialmente igual a la frecuencia de recepción de la orden de funcionamiento (cada periodo predeterminado), la barra 3 de funcionamiento puede funcionar suficientemente tal como se indica por la orden de funcionamiento.

Esto es porque la orden de funcionamiento (instrucción de entrenamiento) es una orden que tiene características para moverse a lo largo de una ruta predeterminada a una velocidad predeterminada, mientras que la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento puede variar de manera aleatoria. Por tanto, aunque la segunda orden de control de motor basado en esta orden de funcionamiento se calcule a una frecuencia de un periodo aproximadamente predeterminado (por ejemplo, aproximadamente unas pocas decenas de milisegundos), la segunda orden de control de motor calculada puede reproducir de manera suficiente la orden de funcionamiento (instrucción de entrenamiento).

Por otro lado, cada una de las unidades de cálculo de primera orden de la pluralidad de unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor calcula la primera orden de control de motor a una alta frecuencia (procedimiento de control distribuido) basándose en la fuerza que puede variar de manera aleatoria. De esta manera, puede mejorarse la velocidad de respuesta de la barra 3 de funcionamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento.

Además, dado que la barra 3 de funcionamiento empieza a funcionar mediante el factor desencadenante de detección de fuerza dependiendo del modo de funcionamiento cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento, la velocidad de respuesta de la barra 3 de funcionamiento con respecto al factor desencadenante de detección de fuerza puede mejorarse más si la unidad 1111 de orden de funcionamiento calcula la segunda orden de control de motor para transmitir el mismo a la unidad de orden de control de motor.

Además, dado que la frecuencia de transmisión de la orden de funcionamiento calculada por la unidad 1111 de orden de funcionamiento es aproximadamente igual a cada periodo predeterminado, es posible usar una unidad 11 de control económica y reducir el ruido de comunicación en la unidad 1113 de conmutación de transmisión mientras se transmite la orden de funcionamiento a cada una de las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor.

(6) Segunda realización

I. Corrección de la señal de componente de fuerza

En el dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización descrito anteriormente, las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor (las unidades de cálculo de primera orden) reciben directamente las señales de componente de fuerza a partir de las unidades de detección de fuerza correspondientes (la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y la unidad 393 de detección de expansión), respectivamente.

Sin embargo, esto no es una limitación. El dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización corrige el valor de señal de la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza. A continuación se describe el dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización.

En primer lugar, se describe la corrección de las señales de componente de fuerza en el caso de usar un potenciómetro como unidad de detección de fuerza tal como se describió anteriormente en la descripción del dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización. En la medición de la componente de fuerza usando un potenciómetro, se conecta una fuente de tensión constante o similar entre un par de electrodos de referencia del potenciómetro de modo que se aplica una tensión (o una corriente constante) entre los electrodos de referencia y se mide un valor de tensión de medición entre un electrodo de medición de resistencia y uno del par de electrodos de referencia, de modo que se mide el ángulo de inclinación 0f por la fuerza (concretamente la fuerza).

Sin embargo, dado que la magnitud del ángulo de inclinación 0f por la fuerza es muy pequeña, la variación de tensión obtenida debido a la variación del ángulo de inclinación 0f también es muy pequeña. Por tanto, el dispositivo 100 de entrenamiento amplifica la variación de tensión obtenida y usa la variación de tensión amplificada como señal de componente de fuerza.

En este caso, el valor de señal cuando el ángulo de inclinación 0f por la fuerza es cero (concretamente la fuerza es cero) o la variación de la tensión de medición con respecto a la variación del ángulo de inclinación 0f puede cambiar debido a cambio de características del potenciómetro (en particular, resistencia). Dicho de otro modo, cuando se aplica la misma magnitud de fuerza a la barra 3 de funcionamiento, el valor de señal obtenido de la señal de componente de fuerza puede ser diferente.

Además, aunque se usen potenciómetros que tienen características idénticas, el valor de señal de la señal de componente de fuerza con respecto a la misma fuerza puede diferir entre las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor, debido a la diferencia de características debido a una diferencia individual de los elementos 179 y 391 de desviación o una diferencia individual del potenciómetro.

Por tanto, el dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización corrige un “desplazamiento” en la señal de componente de fuerza de modo que la señal de componente de fuerza corresponde de manera correcta a la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. Además, tal como se describió anteriormente, aunque se usen potenciómetros que tienen características idénticas, el valor de señal de la señal de componente de fuerza con respecto a la misma fuerza puede diferir entre las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor. Por tanto, la corrección de la señal de componente de fuerza se realiza por separado en las unidades 1115a, 1115b y 1115c de orden de control de motor.

II. Estructura del dispositivo de entrenamiento según la segunda realización

A continuación, se describen las estructuras de tres unidades 2115a, 2115b y 2115c de orden de control de motor del dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización, que corrigen las señales de componente de fuerza, con referencia a la figura 9.

El dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización tiene sustancialmente la misma estructura que el dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización, excepto porque cada una de las tres unidades de orden de control de motor incluye además una unidad de corrección de señal de componente de fuerza. Por tanto, en la siguiente descripción, se omiten las descripciones de las partes distintas de la unidad de orden de control de motor.

Además, en la siguiente descripción, se muestra a modo de ejemplo la estructura de la unidad 2115a de orden de control de motor para la descripción. Esto es porque las otras unidades 2115b y 2115c de orden de control de motor tienen la misma estructura que la unidad 2115a de orden de control de motor.

Debe observarse que las funciones de los elementos de las unidades 2115a, 2115b y 2115c de orden de control de motor descritas a continuación pueden realizarse como un sistema de microordenador que constituye la unidad 11 de control o como un programa ejecutado por el sistema de microordenador que constituye las unidades 2115a, 2115b y 2115c de orden de control de motor.

La unidad 2115a de orden de control de motor del dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización incluye una unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden, una unidad 2115a-3 de cálculo de segunda orden, una unidad 2115a-5 de conmutación de orden de control y una unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza.

Debe observarse que la unidad 2115a-3 de cálculo de segunda orden y la unidad 2115a-5 de conmutación de orden de control tienen la misma estructura y función que la unidad 1115a-3 de cálculo de segunda orden y la unidad 1115a-5 de conmutación de orden de control del dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización y, por tanto, se omite la descripción de las mismas.

La unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en la señal de componente de fuerza (señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y) emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y), de la misma manera que la unidad 1115a-1 de cálculo de primera orden en la primera realización.

Sin embargo, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden en la segunda realización está conectada a la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y a través de la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza. Por tanto, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden puede recibir la señal de componente de fuerza después de aplicar la corrección de deriva, como señal de componente de fuerza.

Además, cuando se calcula la primera orden de control de motor, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden consulta datos de calibración almacenados en la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza, y calcula los valores de componente de fuerza basándose en los datos de calibración. Los valores de componente de fuerza son valores de componente en las direcciones de grados de libertad de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento. Además, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza descrito anteriormente.

De esta manera, aunque la pluralidad de unidades de detección de fuerza tengan características diferentes, o aunque las características de la unidad de detección de fuerza cambien debido a una variación temporal o una variación de temperatura, la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento (componente de fuerza) puede detectarse de manera correcta por la pluralidad de unidades de detección de fuerza. Por tanto, la barra 3 de funcionamiento puede hacerse funcionar de manera más correcta basándose en la fuerza detectada de manera correcta.

La unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede recibir la señal de componente de fuerza a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y).

Además, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede transmitir y recibir señales hacia y a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento. Por tanto, cuando la unidad 1111 de orden de funcionamiento genera los datos de calibración actualizados, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede recibir los datos de calibración actualizados a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento. De esta manera, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede actualizar los datos de calibración almacenados.

Además, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede recibir la orden de corrección de deriva a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento, por ejemplo. La orden de corrección de deriva puede emitirse a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento. De esta manera, cuando se recibe la orden de corrección de deriva, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede calcular el valor de corrección de deriva que va a usarse para realizar la corrección de deriva en la señal de componente de fuerza recibida.

Además, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza está conectada a la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza puede transmitir la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva y los datos de calibración a la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden.

III. Estructura de la unidad de corrección de señal de componente de fuerza

A continuación se describen los detalles de la estructura de la unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza con referencia a la figura 10. La unidad 2115a-7 de corrección de señal de componente de fuerza incluye una unidad 2115a-71 de corrección de deriva y una unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración.

La unidad 2115a-71 de corrección de deriva está conectada a la unidad de detección de fuerza (la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) y la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva puede recibir la señal de detección de fuerza. Además, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva puede emitir la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva a la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden.

Además, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva puede recibir la orden de corrección de deriva. De esta manera, cuando se recibe la orden de corrección de deriva, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva puede realizar la corrección de deriva en la señal de detección de fuerza recibida.

En este caso, se describe la corrección de deriva realizada por la unidad 2115a-71 de corrección de deriva. Tal como se describió anteriormente, las características del potenciómetro que constituye la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) se cambian debido a la influencia de la temperatura o similar. Si se cambian las características de esta manera, se cambia la corriente que fluye en el potenciómetro que constituye la unidad de detección de fuerza.

En este caso, el valor de señal de la señal de componente de fuerza cuando el ángulo de inclinación 0f es cero (concretamente, la fuerza pasa a ser cero) cambia debido al cambio de las características. Esta variación del valor de señal de la señal de componente de fuerza cuando la fuerza es cero se denomina “deriva”.

La unidad 2115a-71 de corrección de deriva realiza el procedimiento de eliminar la deriva (corrección de deriva) en la señal de componente de fuerza recibida y transmite la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva a la unidad de cálculo de primera orden.

Específicamente, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva realiza la corrección de deriva en la señal de componente de fuerza recibida, basándose en una diferencia de valor de señal (valor de corrección de deriva) entre el valor de señal de la señal de componente de fuerza cuando la fuerza predeterminada es cero (el ángulo de inclinación 0f es cero) y el valor de señal (valor medido) de la señal de componente de fuerza real cuando la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) de la barra 3 de funcionamiento es cero (también denominado posición de referencia) y cuando no se aplica ninguna potencia a la barra 3 de funcionamiento (concretamente las componentes de fuerza en las direcciones de grados de libertad son cero).

De esta manera, es posible corregir la deriva de la señal de componente de fuerza debido al cambio de características de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) provocado por variación de temperatura exterior o similar. Como resultado, aunque las características de la unidad de detección de fuerza cambien, es posible emitir la señal de componente de fuerza correcta correspondiente a la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento (componente de fuerza).

La unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración corresponde a una zona de almacenamiento del dispositivo de almacenamiento (tal como una RAM, una ROM o un disco duro) del sistema de microordenador que constituye la unidad 11 de control o la unidad 2115a de orden de control de motor. La unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración almacena los datos de calibración. Cuando la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden consulta los datos de calibración, la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración transmite los datos de calibración a la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden.

Los datos de calibración representan una relación entre el valor de señal de la señal de componente de fuerza (señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y) emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) y la magnitud de la componente de fuerza (en la dirección del eje Y) detectada por la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y).

Dicho de otro modo, los datos de calibración son datos que representan una cantidad de variación de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento con respecto a la variación del valor de señal de la señal de componente de fuerza. Además, tal como se describe a continuación, los datos de calibración contienen información sobre la cantidad de variación de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento con respecto a la variación del valor de señal de la señal de componente de fuerza para cada una de las tres unidades de corrección de fuerza (la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y la unidad 393 de detección de expansión).

Dado que la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula la componente de fuerza a partir de la señal de componente de fuerza usando los datos de calibración, aunque las características de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) sean diferentes de las de la otra unidad de detección de fuerza, o aunque las características de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) cambien debido al uso prolongado del dispositivo de entrenamiento, la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento (componente de fuerza) puede calcularse de manera correcta.

Además, la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración puede recibir los datos de calibración actualizados a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento. De esta manera, la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración puede sustituir los datos de calibración actualmente almacenados por los datos de calibración actualizados recibidos, para almacenar los nuevos datos de calibración. Como resultado, aunque la diferencia individual de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) o el elemento 179 de desviación se cambie debido al uso prolongado, la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración actualiza los datos de calibración y, por tanto, pueden mantenerse los datos de calibración correspondientes a la variación.

IV. Funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la segunda realización

(i) Generación de datos de calibración

A continuación, se describe el funcionamiento del dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización. En primer lugar, se describe la generación de los datos de calibración que van a usarse en el dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización con referencia a la figura 11. La figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra un método para generar los datos de calibración. Debe observarse que la generación de los datos de calibración actualizados también se realiza de la misma manera.

Cuando empieza la generación de los datos de calibración, en primer lugar se aplica una fuerza con una magnitud y dirección predeterminadas a la barra 3 de funcionamiento (etapa S2002-1). En el estado en el que se aplica la fuerza predeterminada a la barra 3 de funcionamiento, la unidad 1111 de orden de funcionamiento obtiene la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y emitida a partir de la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X emitida a partir de la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal emitida a partir de la unidad 393 de detección de expansión (etapa S2002-2).

A continuación, la unidad 1111 de orden de funcionamiento asocia la componente de fuerza en la dirección del eje X (valor de componente de fuerza en la dirección del eje X), la componente de fuerza en la dirección del eje Y (valor de componente de fuerza en la dirección del eje Y) y la componente de fuerza en la dirección longitudinal (valor de componente de fuerza en la dirección longitudinal) de la fuerza predeterminada aplicada a la barra 3 de funcionamiento respectivamente con la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X, la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y y la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal correspondientes a las componentes de fuerza, para almacenar en los datos de calibración (etapa S2002-3).

Las componentes de fuerza pueden calcularse como componentes en las direcciones de ejes individuales de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, basándose en la fuerza y la dirección de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Después de eso, se repiten las etapas de (i) aplicar la fuerza a la barra 3 de funcionamiento, (ii) obtener las señales de componente de fuerza y (iii) asociar las señales de componente de fuerza con las componentes de fuerza para almacenarlas, mientras se cambia la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Específicamente, en primer lugar, se determina si aplicar o no una fuerza de otra magnitud y/o dirección a la barra 3 de funcionamiento para generar los datos de calibración (etapa S2002-4).

Si se determina aplicar la fuerza de otra magnitud y/o dirección a la barra 3 de funcionamiento para generar los datos de calibración (en el caso de “Sí” en la etapa S2002-4), el procedimiento vuelve a la etapa S2002-1, en la que se aplica la fuerza de otra magnitud y/o dirección a la barra 3 de funcionamiento, y después se realiza de nuevo el procedimiento de generación de los datos de calibración.

Por otro lado, si se determina no generar más datos de calibración (en el caso de “No” en la etapa S2002-4), se termina el procedimiento de generación de los datos de calibración.

Como resultado, la unidad 1111 de orden de funcionamiento genera los datos de calibración tal como se ilustra en la figura 12. La figura 12 es un diagrama que ilustra una estructura de datos de los datos de calibración.

Los datos de calibración ilustrados en la figura 12 son datos de calibración que se generan cuando se aplican n tipos de fuerzas a la barra 3 de funcionamiento.

Vx¹, Vx²,... Vxn de los datos de calibración ilustrados en la figura 12 representan valores de señal de la señal de componente de fuerza en la dirección del eje X cuando se aplican la fuerza 1, fuerza 2,... fuerza n, respectivamente. Vyi, Vy²,... Vyn representan valores de señal de la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y cuando se aplican la fuerza 1, fuerza 2,... fuerza n, respectivamente. Vl-i , Vl², .. Vm representan valores de señal de la señal de componente de fuerza en la dirección longitudinal cuando se aplican la fuerza 1, fuerza 2,... fuerza n, respectivamente.

Por otro lado, Fxi, Fx²,... Fxn de los datos de calibración ilustrados en la figura 12 representan los valores de componente de fuerza en la dirección del eje X de la fuerza 1, fuerza 2,... fuerza n, respectivamente. Fyi, Fy²,... Fyn representan los valores de componente de fuerza en la dirección del eje Y de la fuerza 1, fuerza 2,... fuerza n, respectivamente. Fli, Fl²,... F[_n representan los valores de componente de fuerza en la dirección longitudinal de la fuerza 1, fuerza 2,... fuerza n, respectivamente.

Debe observarse que, con el fin de realizar la corrección de deriva usando los datos de calibración, los datos de calibración almacenan valores de señal de las señales de componente de fuerza cuando la barra 3 de funcionamiento está en la posición de referencia (cuando el ángulo de inclinación de la barra 3 de funcionamiento es cero).

Los datos de calibración generados tal como se describió anteriormente pueden transmitirse a la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración y almacenarse en la misma después de generarse, o los datos de calibración generados pueden almacenarse en la unidad de almacenamiento de la unidad 1111 de orden de funcionamiento o similar y transmitirse a la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración y almacenarse en la misma cuando se activa el dispositivo 100 de entrenamiento.

Debe observarse que la unidad 1111 de orden de funcionamiento genera los datos de calibración en la generación de los datos de calibración y los datos de calibración actualizados, pero esto no es una limitación. Los datos de calibración (y los datos de calibración actualizados) pueden generarse por la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden de la misma manera que el método descrito anteriormente.

(ii) Método para calcular el valor de corrección de deriva usando los datos de calibración

A continuación, se describe un método para calcular el valor de corrección de deriva usando los datos de calibración con referencia a la figura 13. La figura 13 es un diagrama de flujo que ilustra un método para calcular el valor de corrección de deriva. En la siguiente descripción, se muestra a modo de ejemplo un método de determinación del valor de corrección de deriva en la unidad 2115a-71 de corrección de deriva para la descripción. Esto es porque los valores de corrección de deriva también se determinan en otras unidades 2115b-71 y 2115c-71 de corrección de deriva de la misma manera.

En primer lugar, se mueve la barra 3 de funcionamiento a la posición de referencia (etapa S2004-1). En este caso, no se aplica ninguna fuerza a la barra 3 de funcionamiento. A continuación, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva obtiene el valor de señal de la señal de componente de fuerza de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) múltiples veces, al tiempo que mantiene la barra 3 de funcionamiento en la posición de referencia (etapa S2004-2).

Después de obtener el valor de señal de la señal de componente de fuerza de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) múltiples veces, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva calcula el valor de corrección de deriva que es una diferencia entre un valor promedio de las señales de componente de fuerza obtenidas en la posición de referencia y el valor de señal de la señal de componente de fuerza de los datos de calibración almacenados en la unidad 2115a-73 de almacenamiento de datos de calibración cuando la barra 3 de funcionamiento está en la posición de referencia (cuando el valor de componente de fuerza es cero) (etapa S2004-3). Tal como se describió anteriormente, calculando el valor de corrección de deriva usando los datos de calibración, es posible realizar la corrección de deriva usando los datos de calibración tal como se describe a continuación. De esta manera, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva puede realizar la corrección de deriva de la señal de componente de fuerza para corresponder a los datos de calibración.

Después de calcular el valor de corrección de deriva, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva almacena el valor de corrección de deriva calculado para realizar la corrección de deriva en la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y), durante la ejecución del programa de entrenamiento.

Debe observarse que el cálculo del valor de corrección de deriva no se realiza necesariamente por la unidad 2115a-71 de corrección de deriva. El cálculo del valor de corrección de deriva puede realizarse por la unidad 1111 de orden de funcionamiento. En este caso, el valor de corrección de deriva calculado se transmite a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento hasta la unidad de almacenamiento de la unidad 2115a-71 de corrección de deriva y se almacena en la misma.

(iii) Funcionamiento global del dispositivo de entrenamiento según la segunda realización

A continuación, se describe el funcionamiento global del dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización con referencia a la figura 14. La figura 14 es un diagrama de flujo que ilustra un funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la segunda realización.

Cuando el dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización empieza su funcionamiento, se monitoriza si la unidad 1111 de orden de funcionamiento (o la unidad 2115a-1, 2115b-1, 2115c-1 de cálculo de primera orden) ha recibido o no la orden (orden de calibración) para realizar la calibración a partir de la unidad 5 de instrucción de entrenamiento o similar (etapa S2001).

Si la unidad 1111 de orden de funcionamiento ha recibido la orden de calibración (en el caso de “Sí” en la etapa S2001), se actualizan los datos de calibración (etapa S2002).

Por otro lado, si la unidad 1111 de orden de funcionamiento o similar no ha recibido la orden de calibración (en el caso de “No” en la etapa S2001), el procedimiento procede a la etapa S2003.

Después de recibir la orden de calibración, la unidad 1111 de orden de funcionamiento actualiza los datos de calibración (etapa S2002). Específicamente, por ejemplo, la unidad 1111 de orden de funcionamiento o la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden genera los datos de calibración actualizados mediante el método anteriormente descrito para generar los datos de calibración y sobrescribe los datos de calibración actualizados generados sobre los datos de calibración actualmente almacenados en la unidad 2115a- 73, 2115b-73, 2115c-73 de almacenamiento de datos de calibración, para actualizar los datos de calibración.

Dado que la unidad 1111 de orden de funcionamiento actualiza los datos de calibración tal como se describió anteriormente, las actualizaciones de los datos de calibración pueden centralizarse.

Además, actualizando los datos de calibración cuando se emite la orden de calibración, los datos de calibración correspondientes al cambio de características de la unidad de detección de fuerza pueden almacenarse como nuevos datos de calibración en la unidad 2115a-73, 2115b-73, 2115c-73 de almacenamiento de datos de calibración.

Si la orden de calibración no se recibe en la etapa S2001 (en el caso de “No” en la etapa S2001), o después de actualizar los datos de calibración en la etapa S2002, la unidad 2115a-71,2115b-71, 2115c-71 de corrección de deriva (o la unidad 1111 de orden de funcionamiento) determina si se ha recibido la orden de corrección de deriva o no (etapa S2003).

Si la unidad 2115a-71,2115b-71,2115c-71 de corrección de deriva (o la unidad 1111 de orden de funcionamiento) no ha recibido la orden de corrección de deriva (en el caso de “No” en la etapa S2003), el procedimiento procede a la etapa S2005.

Por otro lado, si la unidad 2115a-71, 2115b-71, 2115c-71 de corrección de deriva (o la unidad 1111 de orden de funcionamiento) ha recibido la orden de corrección de deriva (en el caso de “Sí” en la etapa S2003), la unidad 2115a-71, 2115b-71, 2115c-71 de corrección de deriva (o la unidad 1111 de orden de funcionamiento) calcula el valor de corrección de deriva para realizar la corrección de deriva mediante el método descrito anteriormente (etapa S2004).

La orden de corrección de deriva se emite tan sólo una vez en la operación inicial ejecutada cuando se activa el dispositivo 200 de entrenamiento (cuando se enciende la potencia), por ejemplo.

Si la orden de corrección de deriva no se recibe en la etapa S2003 (en el caso de “No” en la etapa S2003), o después de calcular el valor de corrección de deriva en la etapa S2004, el dispositivo 200 de entrenamiento determina si ha recibido o no una orden para ejecutar el programa de entrenamiento (etapa S2005).

Si el dispositivo 200 de entrenamiento no ha recibido la orden para ejecutar el programa de entrenamiento (en el caso de “No” en la etapa S2005), el procedimiento procede a la etapa S2007.

Por otro lado, si el dispositivo 200 de entrenamiento ha recibido la orden para ejecutar el programa de entrenamiento (en el caso de “Sí” en la etapa S2005), el dispositivo 200 de entrenamiento ejecuta el programa de entrenamiento (etapa S2006).

La ejecución del programa de entrenamiento en la etapa S2006 se realiza según el diagrama de flujo ilustrado en la figura 8A. Dicho de otro modo, la ejecución del programa de entrenamiento por el dispositivo 200 de entrenamiento es sustancialmente la misma que la ejecución del programa de entrenamiento por el dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización.

Sin embargo, cuando se obtiene la señal de componente de fuerza a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) (cuando se ejecuta la etapa S21 en el diagrama de flujo que ilustra la ejecución del primer modo de funcionamiento en la figura 8B) en la ejecución del primer modo de funcionamiento del programa de entrenamiento (en la ejecución de la etapa S2 en el diagrama de flujo de la figura 8A), el dispositivo 200 de entrenamiento de la segunda realización realiza la corrección de deriva en la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza. Después, el dispositivo 200 de entrenamiento calcula el valor de componente de fuerza de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento usando los datos de calibración en la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva. Después de eso, el dispositivo 200 de entrenamiento calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza en la etapa S22 en la que se calcula la primera orden de control de motor. Específicamente, el programa de entrenamiento (primer modo de funcionamiento) según la segunda realización se ejecuta según el flujo del procedimiento en el diagrama de flujo ilustrado en la figura 15. La figura 15 es un diagrama de flujo que ilustra el método para ejecutar el programa de entrenamiento (primer modo de funcionamiento) según la segunda realización.

En primer lugar, cada vez que se obtiene la señal de componente de fuerza a partir de la unidad de detección de fuerza (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) (etapa S2006-1), la unidad 2115a-71 de corrección de deriva realiza la corrección de deriva en la señal de componente de fuerza (etapa S2006-2) aplicando el valor de corrección de deriva a la señal de componente de fuerza obtenida. Específicamente, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva calcula una diferencia entre la señal de componente de fuerza obtenida y el valor de corrección de deriva almacenado como señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva.

“Aplicar el valor de corrección de deriva” no significa necesariamente calcular la diferencia entre la señal de componente de fuerza obtenida y el valor de corrección de deriva. Es posible adoptar uno de diversos métodos para calcular (corrección de deriva) la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva, según el cambio de características de la unidad de detección de fuerza (por ejemplo, cómo cambian las características junto con la variación de temperatura). Por ejemplo, es posible calcular una razón de la señal de componente de fuerza con respecto al valor de corrección de deriva para realizar la corrección de deriva, o añadir el valor de corrección de deriva a la señal de componente de fuerza para realizar la corrección de deriva.

Tal como se describió anteriormente, aplicando el valor de corrección de deriva a la señal de componente de fuerza, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva puede realizar la corrección de deriva, de modo que la señal de componente de fuerza obtenida corresponde a los datos de calibración (el valor de señal cuando la componente de fuerza en la señal de componente de fuerza obtenida es cero pasa a ser idéntico al valor de señal cuando la componente de fuerza almacenada en los datos de calibración es cero).

Después de realizar la corrección de deriva de la señal de componente de fuerza obtenida, la unidad 2115a-71 de corrección de deriva emite la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva a la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden.

Después de obtener la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva a partir de la unidad 2115a-71 de corrección de deriva, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula el valor de componente de fuerza (en la dirección del eje Y) de la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento usando la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva (etapa S2006-3).

Específicamente, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden encuentra en primer lugar dónde existe la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva entre señales de componente de fuerza correspondientes almacenadas en los datos de calibración (señales de componente de fuerza en la dirección del eje Y Vy¹, Vy²,... Vyn en la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden).

Como resultado, se supone, por ejemplo, que se encuentra que la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva existe entre las señales de componente de fuerza en la dirección del eje Y Vyk y Vy(k+¹) en los datos de calibración.

A continuación, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula la componente de fuerza correspondiente a la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva, usando las dos señales de componente de fuerza en la dirección del eje Y encontradas Vyk y Vy(k+¹) en los datos de calibración, así como valores de componente de fuerza Fyk y Fy(k+¹) asociados a las dos señales de componente de fuerza en la dirección del eje Y Vyk y Vy(k+¹), respectivamente.

Específicamente por ejemplo, en un sistema de coordenadas del valor de señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y en los datos de calibración y el valor de componente de fuerza correspondiente, se define una función (F=aV+b) que representa una línea recta que pasa por las coordenadas (Vyk, Fyk) y las coordenadas (Vy(k+¹), Fy(k+¹)). Después, un valor de componente de fuerza F cuando el valor de componente de fuerza en la dirección del eje Y V pasa a ser un valor correspondiente a la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva en la función anterior se calcula como valor de componente de fuerza después de la corrección de deriva (interpolación lineal).

Debe observarse que la función anterior no está limitada a la función que representa una línea recta, sino que puede definirse como una función arbitraria que pasa por las dos coordenadas descritas anteriormente. Qué función se define puede determinarse según las características de la unidad de detección de fuerza.

Además, si la señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y que es idéntica al valor de señal de la señal de componente de fuerza después de la corrección de deriva existe en los datos de calibración, el valor de componente de fuerza asociado con esta señal de componente de fuerza en la dirección del eje Y puede establecerse como valor de componente de fuerza de la fuerza que se aplica realmente a la barra 3 de funcionamiento.

Tal como se describió anteriormente, dado que la unidad 2115a-71 de corrección de deriva realiza la corrección de deriva de la señal de componente de fuerza en la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y), puede corregirse la deriva de la señal de componente de fuerza debida al cambio de características de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y). Como resultado, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden puede obtener el valor de componente de fuerza preciso correspondiente a la fuerza (componente de fuerza) aplicada a la barra 3 de funcionamiento.

Además, dado que la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula el valor de componente de fuerza basándose en los datos de calibración, aunque las características de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) sean diferentes de las características de la otra unidad de detección de fuerza, o aunque las características de la unidad de detección de fuerza correspondiente cambien debido al uso prolongado, la fuerza (componente de fuerza) aplicada a la barra 3 de funcionamiento puede calcularse de manera correcta.

Además, dado que la unidad 2115a-71 de corrección de deriva calcula el valor de corrección de deriva usando los datos de calibración y realiza la corrección de deriva de la señal de componente de fuerza usando el valor de corrección de deriva, la deriva de la señal de componente de fuerza puede corregirse de modo que la señal de componente de fuerza corresponde a los datos de calibración.

Después de calcular el valor de componente de fuerza, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza calculado (etapa S2006-4). De esta manera, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor basándose en la fuerza que se aplica realmente a la barra 3 de funcionamiento.

Después de eso, se controla el motor según la primera orden de control de motor calculada (etapa S2006-5). De esta manera, el motor se controla de manera apropiada basándose en la fuerza que se aplica realmente a la barra 3 de funcionamiento.

A continuación, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden monitoriza si se ha terminado el primer modo de funcionamiento o no (etapa S2006-6). Específicamente, por ejemplo, cuando la unidad 5 de instrucción de entrenamiento indica que se detenga la ejecución del modo libre, la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden puede monitorizar si se ha terminado el primer modo de funcionamiento o no.

Si se determina que se ha terminado el primer modo de funcionamiento (en el caso de “Sí” en la etapa S2006-6), la unidad 2115a-1 de cálculo de primera orden detiene la detección de la fuerza y detiene el cálculo de la primera orden de control de motor (fin del primer modo de funcionamiento).

Por otro lado, si se determina que el primer modo de funcionamiento está ejecutándose (se continúa) (en el caso de “No” en la etapa S2006-6), el procedimiento de ejecución del programa de entrenamiento vuelve a la etapa S2006-1, para continuar la detección de la fuerza y el cálculo de la primera orden de control de motor.

Si se determina no ejecutar el programa de entrenamiento en la etapa S2005, o después de la ejecución del programa de entrenamiento, el dispositivo 200 de entrenamiento monitoriza si se le ordena terminar el funcionamiento del dispositivo 200 de entrenamiento por un operario del dispositivo 200 de entrenamiento o no (por ejemplo, un paciente que se somete al entrenamiento de la extremidad o un ayudante para el entrenamiento de la extremidad), por ejemplo (etapa S2007).

Si se le ordena terminar el funcionamiento del dispositivo 200 de entrenamiento (en el caso de “Sí” en la etapa S2007), se termina el funcionamiento del dispositivo 200 de entrenamiento.

Por otro lado, si no se recibe la orden de terminar el funcionamiento del dispositivo 200 de entrenamiento (en el caso de “No” en la etapa S2007), el procedimiento vuelve a la etapa S2001, en la que el dispositivo 200 de entrenamiento continúa el funcionamiento.

(7) Tercera realización

I. Corrección de la gravedad

Los dispositivos 100 y 200 de entrenamiento según la primera realización y la segunda realización detectan la fuerza sin tener en cuenta la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación, longitud de expansión y contracción) de la barra 3 de funcionamiento. Sin embargo, esto no es una limitación. Un dispositivo 300 de entrenamiento según una tercera realización tiene en cuenta la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación, longitud de expansión y contracción) de la barra 3 de funcionamiento para corregir la fuerza detectada. A continuación en el presente documento, se describe el dispositivo 300 de entrenamiento según la tercera realización, que corrige la fuerza detectada teniendo en cuenta la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento.

En primer lugar, se describe una influencia para la fuerza detectada cuando se mueve (inclina) la barra 3 de funcionamiento con respecto a la posición de referencia (sin inclinación de la barra 3 de funcionamiento) o cuando la longitud de la barra 3 de funcionamiento se cambia en la posición después del movimiento (inclinación).

Cuando la barra 3 de funcionamiento está en la posición de referencia, la gravedad actúa sobre la barra 3 de funcionamiento y la cubierta 353 del mecanismo 35 telescópico en la dirección vertical (dirección longitudinal). En este caso, en teoría no actúa ninguna fuerza sobre el mecanismo 17 de detección de fuerza (porque el mecanismo 17 de detección de fuerza está soportado de manera pivotante en el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento). Por otro lado, la unidad 393 de detección de expansión emite una señal de componente de fuerza que no es cero.

Por otro lado, cuando la barra 3 de funcionamiento se inclina en la dirección del eje X y/o la dirección del eje Y, componentes de gravedad en la dirección longitudinal y en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal actúan sobre la barra 3 de funcionamiento tal como se ilustra en la figura 16. Por tanto, el mecanismo 17 de detección de fuerza cambia su forma para generar una fuerza que va a equilibrarse con la componente de gravedad en la dirección perpendicular a la dirección longitudinal (en el ejemplo ilustrado en la figura 16, el lado izquierdo del elemento 179 de desviación se comprime mientras que el lado derecho del mismo se expande). Debe observarse que, dado que el mecanismo 17 de detección de fuerza está soportado de manera pivotante en el mecanismo 13 de inclinación de barra de funcionamiento, la componente de gravedad en la dirección longitudinal no actúa sobre el mecanismo 17 de detección de fuerza. Debido al cambio de forma del elemento 179 de desviación, las unidades 175 y 177 de detección de fuerza también emiten las señales de componente de fuerza que no son cero.

En este caso, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento en el que la barra 3 de funcionamiento se hace funcionar basándose en la fuerza aplicada a la barra 3 de funcionamiento, debido a la señal de componente de fuerza anteriormente descrita que no es cero, la barra 3 de funcionamiento puede moverse a pesar de que no se aplica ninguna fuerza a la barra 3 de funcionamiento por la extremidad del paciente o similar. Alternativamente, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, una fuerza diferente de la fuerza realmente aplicada a la barra 3 de funcionamiento por la extremidad del paciente o similar puede detectarse por el mecanismo 17 de detección de fuerza y, como resultado, la barra 3 de funcionamiento no puede controlarse como pretende el paciente o similar basándose en la fuerza realmente aplicada.

Además, si la longitud de la barra 3 de funcionamiento cambia mientras la barra 3 de funcionamiento está inclinada, la magnitud de la componente de la gravedad también se cambia debido al cambio en la longitud de la barra 3 de funcionamiento porque se cambia la posición del centro de gravedad de la barra 3 de funcionamiento. Por tanto, el dispositivo 300 de entrenamiento según la tercera realización realiza la corrección para eliminar la influencia de la componente de la gravedad (que puede denominarse corrección de la gravedad) sobre la fuerza detectada cuando la barra 3 de funcionamiento está inclinada.

II. Estructura del dispositivo de entrenamiento según la tercera realización

A continuación, se describe la estructura del dispositivo 300 de entrenamiento según la tercera realización, que elimina la influencia de la componente de la gravedad.

La estructura del dispositivo 300 de entrenamiento según la tercera realización es sustancialmente la misma que la estructura del dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización o el dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización, excepto porque tres unidades 3115a, 3115b y 3115c de orden de control de motor incluyen unidades 3115a-7, 3115b-7 y 3115c-7 de corrección de fuerza, respectivamente. Por tanto, sólo se describe la estructura de las tres unidades 3115a, 3115b y 3115c de orden de control de motor y se omiten las descripciones de otras estructuras.

Además, en la siguiente descripción, con referencia a la figura 17, se muestra a modo de ejemplo la estructura de la unidad 3115a de orden de control de motor para la descripción. Esto es porque las otras unidades 3115b y 3115c de orden de control de motor tienen la misma estructura y función que la unidad 3115a de orden de control de motor. La figura 17 es un diagrama que ilustra la estructura de la unidad de orden de control de motor del dispositivo de entrenamiento según la tercera realización.

Debe observarse que las funciones de los elementos de las unidades 3115a, 3115b y 3115c de orden de control de motor descritas a continuación pueden realizarse como un sistema de microordenador que constituye la unidad 11 de control o como un programa ejecutado por el sistema de microordenador que constituye las unidades 3115a, 3115b y 3115c de orden de control de motor.

La unidad 3115a de orden de control de motor incluye una unidad 3115a-1 de cálculo de primera orden, una unidad 3115a-3 de cálculo de segunda orden, una unidad 3115a-5 de conmutación de orden de control y una unidad 3115a-7 de corrección de fuerza.

La estructura y la función de cada una de la unidad 3115a-3 de cálculo de segunda orden y la unidad 3115a-5 de conmutación de orden de control son las mismas que las de las unidades 1115a-3 y 2115a-3 de cálculo de segunda orden, y las unidades 1115a-5 y 2115a-5 de conmutación de orden de control en la primera realización y la segunda realización. Por tanto, se omiten las descripciones de las mismas.

La estructura y la función de la unidad 3115a-1 de cálculo de primera orden son básicamente las mismas que las de las unidades 1115a-1 y 2115a-1 de cálculo de primera orden en la primera realización y la segunda realización. Sin embargo, la unidad 3115a-1 de cálculo de primera orden en la tercera realización está conectada a la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Dicho de otro modo, la unidad 3115a-1 de cálculo de primera orden está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) a través de la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza.

Por tanto, la unidad 3115a-1 de cálculo de primera orden recibe el valor de componente de fuerza corregido calculado por la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza, y calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza corregido recibido. De esta manera, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, es posible suprimir un funcionamiento no intencionado de la barra 3 de funcionamiento.

La unidad 3115a-7 de corrección de fuerza está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza puede obtener la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y).

Además, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza está conectada al sensor de emisión de información de rotación correspondiente (primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación) de una manera capaz de transmitir y recibir señales. Por tanto, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza puede obtener la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) en la dirección de grado de libertad correspondiente (dirección del eje Y).

Además, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza puede recibir, a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento, la posición de funcionamiento en otras direcciones de grados de libertad (otra información de eje) incluyendo la posición de funcionamiento en al menos la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento (concretamente la longitud de la barra 3 de funcionamiento).

De esta manera, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza puede calcular el valor de componente de fuerza corregido basándose en la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento y la señal de componente de fuerza.

III. Funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la tercera realización

A continuación, se describen los funcionamientos del dispositivo 300 de entrenamiento según la tercera realización, que realiza la corrección de la señal de componente de fuerza, con referencia a la figura 18. Debe observarse que, entre los funcionamientos del dispositivo 300 de entrenamiento según la tercera realización, sólo se describe el funcionamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento con referencia a la figura 18, y se omiten las descripciones de otros funcionamientos. Esto es porque otros funcionamientos son los mismos que los del dispositivo 100 de entrenamiento según la primera realización o el dispositivo 200 de entrenamiento según la segunda realización. La figura 18 es un diagrama de flujo que ilustra el funcionamiento del dispositivo de entrenamiento según la tercera realización cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento.

Cuando el dispositivo 300 de entrenamiento empieza el primer modo de funcionamiento, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza obtiene la señal de componente de fuerza a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente (unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y) (etapa S3001).

A continuación, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza obtiene la posición de funcionamiento (ángulo de inclinación) en la dirección de grado de libertad correspondiente (dirección del eje Y) de la barra 3 de funcionamiento a partir del sensor de emisión de información de rotación correspondiente (primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación). Además, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza obtiene la otra información de eje incluyendo la posición de funcionamiento en al menos la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento a partir de la unidad 1111 de orden de funcionamiento (etapa S3002).

Después de obtener la señal de componente de fuerza correspondiente y la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza calcula el valor de componente de fuerza corregido basándose en la posición de funcionamiento obtenida de la barra 3 de funcionamiento y el valor de componente de fuerza calculado a partir de la señal de componente de fuerza (etapa S3003).

En esta realización, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza corrige el valor de componente de fuerza calculado a partir de la señal de componente de fuerza, basándose en la relación entre la posición de funcionamiento predeterminada de la barra 3 de funcionamiento y el valor de corrección de fuerza tal como se ilustra en la figura 19. La figura 19 es un diagrama que ilustra una relación entre la posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento y el valor de corrección de fuerza. La figura 19 ilustra un gráfico de la relación entre la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento y el valor de corrección de fuerza, en el que el eje horizontal representa la posición de funcionamiento en la dirección de grado de libertad correspondiente (dirección del eje Y) de la barra 3 de funcionamiento, y el eje vertical representa el valor de corrección de fuerza. Además, cada uno de la pluralidad de gráficos ilustrados en la figura 19 corresponde a la posición de funcionamiento en una dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento.

Debe observarse que el valor de corrección de fuerza es un valor que representa una influencia de la gravedad de la barra 3 de funcionamiento para la fuerza en una posición de funcionamiento predeterminada de la barra 3 de funcionamiento. De esta manera, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza puede calcular el valor de componente de fuerza corregido mediante un cálculo más sencillo.

Además, en esta realización, la relación entre la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento y el valor de corrección de fuerza ilustrada en la figura 19 se almacena como tabla de corrección tal como se ilustra en la figura 20. La figura 20 es un diagrama que ilustra una estructura de datos de la tabla de corrección. Tal como se ilustra en la figura 20, la tabla de corrección almacena valores de corrección de fuerza W11, W12,... en posiciones de funcionamiento predeterminadas de la barra 3 de funcionamiento en asociación con las posiciones de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento (las posiciones de funcionamiento Li, L²,... Lm en la dirección longitudinal y las posiciones de funcionamiento y¹, y²,... y en la dirección del eje Y, en el ejemplo ilustrado en la figura 20). La tabla de corrección tal como se ilustra en la figura 20 se almacena en el dispositivo de almacenamiento de la unidad 11 de control o similar, por ejemplo.

La unidad 3115a-7 de corrección de fuerza calcula el valor de componente de fuerza corregido usando la tabla de corrección ilustrada en la figura 20 de la siguiente manera, por ejemplo.

En primer lugar, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza obtiene una posición de funcionamiento L en la dirección longitudinal de la barra 3 de funcionamiento. Después, se determina a cuál de las posiciones de funcionamiento en la dirección longitudinal almacenadas en la tabla de corrección corresponde la posición de funcionamiento obtenida L en la dirección longitudinal. Por ejemplo, se supone que la posición de funcionamiento obtenida L en la dirección longitudinal corresponde a Li en la dirección longitudinal en la tabla de corrección.

A continuación, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza determina dónde existe la posición de funcionamiento y en la dirección de grado de libertad correspondiente (dirección del eje Y) de la información de posición obtenida de la barra 3 de funcionamiento entre las posiciones de funcionamiento (yi, y²,... yj) en la dirección del eje Y almacenadas en la tabla de corrección. Por ejemplo, se supone que la posición de funcionamiento y existe entre las posiciones de funcionamiento yk y yk+i en la dirección del eje Y en la tabla de corrección.

En este caso, si la posición de funcionamiento yk tiene un valor menor que la posición de funcionamiento actual y, la posición de funcionamiento yk se establece como primera posición de funcionamiento. Por otro lado, la posición de funcionamiento yk+i que tiene un valor mayor que la posición de funcionamiento actual y se establece como segunda posición de funcionamiento.

Después de eso, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza establece el primer valor de corrección de fuerza, que es un valor de corrección de fuerza Wik cuando la posición de funcionamiento en la dirección longitudinal es Li y la posición de funcionamiento en la dirección del eje Y es la primera posición de funcionamiento yk en la tabla de corrección. Por otro lado, establece el segundo valor de corrección de fuerza, que es un valor de corrección de fuerza Wi(k+1) cuando la posición de funcionamiento en la dirección del eje Y es la segunda posición de funcionamiento yk+i.

Además, después de eso, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza calcula el valor de corrección de fuerza en la posición de funcionamiento y en la dirección del eje Y y la posición de funcionamiento L en la dirección longitudinal, mediante interpolación lineal usando el primer valor de corrección de fuerza Wik y el segundo valor de corrección de fuerza Wi(k+1).

Obsérvese que si los valores actuales de las posiciones de funcionamiento en la dirección longitudinal y en la dirección del eje Y son idénticos a los valores de las posiciones de funcionamiento en la dirección longitudinal y en la dirección del eje Y almacenados en la tabla de corrección, el valor de corrección de fuerza asociado a los valores actuales de las posiciones de funcionamiento en la dirección longitudinal y en la dirección del eje Y puede establecerse como el valor de corrección de fuerza actual, sin usar la interpolación lineal descrita anteriormente.

Después de calcular el valor de corrección de fuerza, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza calcula el valor de componente de fuerza a partir del valor de señal obtenido de la señal de componente de fuerza, por ejemplo, y resta (añade) el valor de corrección de fuerza a partir del (al) valor de componente de fuerza calculado, de modo que puede calcularse el valor de componente de fuerza corregido (en la dirección del eje Y).

Debe observarse que, en la descripción anterior, si la tabla de corrección no almacena la posición de funcionamiento en la dirección longitudinal correspondiente a la posición de funcionamiento L en la dirección longitudinal, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza puede determinar un intervalo que incluye la posición de funcionamiento L en la dirección longitudinal para realizar la interpolación lineal descrita anteriormente.

Por ejemplo, si se determina que la posición de funcionamiento L en la dirección longitudinal existe entre las posiciones de funcionamiento Li y Li+i en la dirección longitudinal en la tabla de corrección, la primera posición de funcionamiento se establece a las coordenadas (Li, yk), la segunda posición de funcionamiento se establece a las coordenadas (Li+i, yk+i), el primer valor de corrección de fuerza se establece a Wik, y el segundo valor de corrección de fuerza se establece a W (i+i)(k+i), para realizar la interpolación lineal descrita anteriormente. Por tanto, puede calcularse el valor de corrección de fuerza en la posición de funcionamiento L en la dirección longitudinal y la posición de funcionamiento y en la dirección del eje Y.

Después de que la unidad 3 ii5 a -7 de corrección de fuerza calcule el valor de componente de fuerza corregido, la unidad 3 ii5 a -7 de corrección de fuerza emite el valor de componente de fuerza corregido a la unidad 3 ii5 a - i de cálculo de primera orden correspondiente (etapa S3004).

Después de emitir el valor de componente de fuerza corregido, la unidad 3 ii5 a - i de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza corregido recibido (etapa S3005). Específicamente, por ejemplo, la primera orden de control de motor puede calcularse usando una ecuación o similar que representa que la primera orden de control de motor aumenta de manera lineal con respecto al valor de componente de fuerza corregido.

Debe observarse que las operaciones del dispositivo 300 de entrenamiento en las etapas S3006 y S3007 después de calcular la primera orden de control de motor corresponden respectivamente a las operaciones del dispositivo i00 de entrenamiento en las etapas S23 y S24, para ejecutar el primer modo de funcionamiento descrito anteriormente con referencia a la figura 8B, como la descripción del dispositivo i00 de entrenamiento según la primera realización. Por tanto, se omiten las descripciones de las operaciones en las etapas S3006 y S3007.

De esta manera, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza calcula el valor de componente de fuerza corregido basándose en la relación predeterminada entre la posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento y el valor de corrección de fuerza tal como se ilustra en las figuras 19 y 20. Por tanto, el valor de componente de fuerza corregido puede calcularse mediante un cálculo más sencillo.

Además, la relación entre la posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento y el valor de corrección de fuerza tal como se ilustra en la figura 19 se expresa mediante la tabla de corrección tal como se ilustra en la figura 20. Por tanto, el valor de componente de fuerza corregido puede calcularse más fácilmente usando los datos almacenados.

Además, tal como se describió anteriormente, en el caso en el que la posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento existe entre una pluralidad de posiciones de funcionamiento almacenadas en la tabla de corrección, la unidad 3115a-7 de corrección de fuerza calcula la cantidad de corrección de fuerza mediante la interpolación lineal usando el primer valor de corrección de fuerza y el segundo valor de corrección de fuerza. Por tanto, aunque la posición de funcionamiento actual de la barra 3 de funcionamiento sea una posición de funcionamiento que no está almacenada en la tabla de corrección, puede calcularse el valor de corrección de fuerza en la posición de funcionamiento actual de la barra 3 de funcionamiento.

Además, dado que la primera orden de control de motor se calcula basándose en el valor de componente de fuerza corregido, es posible suprimir un funcionamiento no intencionado de la barra 3 de funcionamiento dependiendo de una posición de funcionamiento de la barra 3 de funcionamiento cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento.

(8) Efectos de las realizaciones

Los efectos de la primera y segunda realizaciones son los siguientes.

Los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización (por ejemplo, los dispositivos 100 y 200 de entrenamiento) son dispositivos de entrenamiento para entrenar una extremidad superior y/o inferior de un usuario según un modo de funcionamiento predeterminado.

El dispositivo de entrenamiento incluye una barra de funcionamiento (por ejemplo, la barra 3 de funcionamiento), una pluralidad de motores (por ejemplo, el motor 135a de inclinación en la dirección del eje Y, el motor 135b de inclinación en la dirección del eje X y el motor 359 telescópico), una pluralidad de unidades de detección de fuerza (por ejemplo, la unidad 175 de detección de fuerza en la dirección del eje Y, la unidad 177 de detección de fuerza en la dirección del eje X y la unidad 393 de detección de expansión) y una pluralidad de unidades de cálculo de primera orden (por ejemplo, las unidades 1115a-1, 1115b-1, 1115c-1, 2115a-1,2115b-1 y 2115c-1 de cálculo de primera orden).

La barra de funcionamiento está soportada de manera móvil por un armazón fijo (por ejemplo, el armazón 1 fijo). Por tanto, el dispositivo de entrenamiento puede mover la extremidad sujeta por la barra de funcionamiento. El armazón fijo se coloca sobre la superficie de suelo o cerca de la superficie de suelo. La pluralidad de motores hacen funcionar la barra de funcionamiento basándose en la orden de control de motor en la dirección de grado de libertad en la que puede moverse la barra de funcionamiento. La pluralidad de unidades de detección de fuerza detectan componentes de fuerza en direcciones correspondientes. Además, la pluralidad de unidades de detección de fuerza emiten las señales de componente de fuerza en las direcciones correspondientes basándose en magnitudes de las componentes de fuerza detectadas. La componente de fuerza es una componente de la fuerza aplicada a la barra de funcionamiento, en la dirección de grado de libertad en la que puede moverse la barra de funcionamiento.

La pluralidad de unidades de cálculo de primera orden están conectadas a las unidades de detección de fuerza correspondientes, respectivamente. La unidad de detección de fuerza correspondiente es una unidad de detección de fuerza que detecta la componente de fuerza en la dirección de grado de libertad en la que se hace funcionar la barra de funcionamiento por el motor correspondiente controlado basándose en la primera orden de control de motor calculada por la unidad de cálculo de primera orden conectada a la unidad de detección de fuerza. Además, las unidades de cálculo de primera orden calculan la primera orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente y emiten la primera orden de control de motor al motor correspondiente. La primera orden de control de motor es una orden de control para controlar el motor correspondiente.

En el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, cada una de las unidades de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente conectada a la unidad de cálculo de primera orden. Después de eso, la unidad de cálculo de primera orden emite la primera orden de control de motor al motor correspondiente. Como resultado, cada uno de la pluralidad de motores se controla basándose en la primera orden de control de motor emitida a partir de la unidad de cálculo de primera orden correspondiente.

En el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, la unidad de cálculo de primera orden está conectada a la unidad de detección de fuerza correspondiente. De esta manera, la unidad de cálculo de primera orden puede obtener la señal de componente de fuerza correspondiente con precisión y frecuencia superiores. Como resultado, aunque varíe la fuerza aplicada a la barra de funcionamiento, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor según la variación de fuerza con precisión y frecuencia apropiadas. Además, la unidad de cálculo de primera orden emite al motor correspondiente la primera orden de control de motor calculada como orden de control de motor. De esta manera, la barra de funcionamiento puede controlarse de manera apropiada para seguir la variación de la fuerza aplicada a la barra de funcionamiento.

Los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización incluyen además la unidad de orden de funcionamiento (por ejemplo, la unidad 1111 de orden de funcionamiento), las unidades de cálculo de segunda orden (por ejemplo, las unidades 1115a-3, 1115b-3, 1115c-3, 2115a-3, 2115b-3 y 2115c-3 de cálculo de segunda orden) y las unidades de conmutación de orden de control (por ejemplo, las unidades 1115a-5, 1115b-5, 1115c-5, 2115a-5, 2115b-5 y 2115c-5 de conmutación de orden de control).

La unidad de orden de funcionamiento genera la orden de funcionamiento que indica un funcionamiento de la barra de funcionamiento, basándose en la instrucción de entrenamiento designada en el programa de entrenamiento. La unidad de cálculo de segunda orden recibe la orden de funcionamiento en un periodo predeterminado. Después, la unidad de cálculo de segunda orden calcula la segunda orden de control de motor como orden de control de motor, basándose en la orden de funcionamiento recibida.

La unidad de conmutación de orden de control emite la primera orden de control de motor como orden de control de motor cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento. Por otro lado, la unidad de conmutación de orden de control emite la segunda orden de control de motor como orden de control de motor cuando se ejecuta el segundo modo de funcionamiento.

En los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización, la unidad de orden de funcionamiento genera la orden de funcionamiento basándose en la instrucción de entrenamiento designada. Además, la unidad de cálculo de segunda orden calcula la segunda orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida en un periodo predeterminado. De esta manera, en el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente, la barra de funcionamiento puede hacerse funcionar basándose en la instrucción de entrenamiento.

Además, en los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización, cuando se ejecuta el modo de funcionamiento en el que la barra de funcionamiento se hace funcionar basándose en la fuerza aplicada a la barra de funcionamiento (el primer modo de funcionamiento), la unidad de conmutación de orden de control emite la primera orden de control de motor como orden de control de motor.

Por otro lado, cuando se ejecuta el modo de funcionamiento en el que el funcionamiento de la barra de funcionamiento se designa por adelantado (el segundo modo de funcionamiento), la unidad de conmutación de orden de control emite la segunda orden de control de motor como orden de control de motor.

De esta manera, la unidad de conmutación de orden de control puede seleccionar una orden de control de motor apropiada según el modo de funcionamiento actualmente en ejecución. Como resultado, el dispositivo de entrenamiento descrito anteriormente puede hacer funcionar de manera apropiada la barra de funcionamiento según el modo de funcionamiento.

Los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización incluyen además la unidad de instrucción de entrenamiento (por ejemplo, la unidad 5 de instrucción de entrenamiento). La unidad de instrucción de entrenamiento determina si ejecutar el primer modo de funcionamiento o ejecutar el segundo modo de funcionamiento en el programa de entrenamiento que puede seleccionar el dispositivo de entrenamiento. De esta manera, los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización pueden hacer funcionar la barra de funcionamiento en un modo de funcionamiento apropiado seleccionando el modo de funcionamiento apropiado según un contenido del programa de entrenamiento.

Los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización incluyen además los sensores de emisión de información de rotación (por ejemplo, el primer sensor 135a-1 de emisión de información de rotación, el segundo sensor 135b-1 de emisión de información de rotación y el tercer sensor 359-1 de emisión de información de rotación). El sensor de emisión de información de rotación detecta la posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento en la dirección de grado de libertad en la que puede moverse la barra de funcionamiento, basándose en una cantidad de rotación del motor.

En este caso, la unidad de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en la posición de funcionamiento detectada por el sensor de emisión de información de rotación correspondiente. El sensor de emisión de información de rotación correspondiente es un sensor de emisión de información de rotación que detecta la posición de funcionamiento en la dirección de grado de libertad en la que se hace funcionar la barra de funcionamiento por el motor (el motor correspondiente) controlado basándose en la primera orden de control de motor calculada por la unidad de cálculo de primera orden.

De esta manera, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular la primera orden de control de motor para controlar de manera apropiada el motor mientras se monitoriza la posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento.

En los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización, la unidad de cálculo de primera orden calcula además la primera orden de control de motor basándose en un valor de controlador paso a paso. El valor de controlador paso a paso es un valor que determina la fuerza (componente de fuerza) que maximiza la velocidad de funcionamiento de la barra de funcionamiento. De esta manera, cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, puede ajustarse la capacidad de funcionamiento de la barra de funcionamiento.

En los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización, el valor de controlador paso a paso puede cambiarse durante la ejecución del programa de entrenamiento. De esta manera, cuando se hace funcionar la barra de funcionamiento basándose en la fuerza aplicada, puede ajustarse de manera apropiada la capacidad de funcionamiento de la barra de funcionamiento.

En los dispositivos de entrenamiento de la primera realización y la segunda realización, el valor de controlador paso a paso se emite a partir de la unidad de orden de funcionamiento. De esta manera, la unidad de orden de funcionamiento puede centralizar la gestión del valor de controlador paso a paso.

En el dispositivo de entrenamiento de la segunda realización, las unidades de cálculo de primera orden (por ejemplo, las unidades 2115a-1, 2115b-1 y 2115c-1 de cálculo de primera orden) calculan valores de componente de fuerza basándose en los datos de calibración. Los datos de calibración son datos que representan una relación entre el valor de señal de la señal de componente de fuerza emitida a partir de la unidad de detección de fuerza correspondiente y la magnitud de la componente de fuerza detectada por la unidad de detección de fuerza correspondiente. En este caso, la unidad de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en el valor de componente de fuerza calculado.

De esta manera, aunque las características de la unidad de detección de fuerza sean diferentes entre unidades de detección de fuerza individuales, o aunque las características de la unidad de detección de fuerza cambien debido al uso prolongado del dispositivo de entrenamiento, la fuerza (la componente de fuerza) aplicada a la barra de funcionamiento puede calcularse de manera correcta. Como resultado, la primera orden de control de motor puede calcularse basándose en la fuerza que se aplica realmente a la barra de funcionamiento.

En el dispositivo de entrenamiento de la segunda realización, los datos de calibración se actualizan en un momento predeterminado. De esta manera, pueden mantenerse los datos de calibración correspondientes al cambio de características de la unidad de detección de fuerza.

El dispositivo de entrenamiento de la segunda realización incluye además las unidades de corrección de deriva (por ejemplo, las unidades 2115a-71, 2115b-71 y 2115c-71 de corrección de deriva). La unidad de corrección de deriva corrige la deriva de la señal de componente de fuerza en la unidad de detección de fuerza (la unidad de detección de fuerza correspondiente).

De esta manera, puede corregirse la deriva de la señal de componente de fuerza debida al cambio de características de la unidad de detección de fuerza generado por variación de temperatura exterior o similar. Como resultado, la unidad de cálculo de primera orden puede obtener un valor de componente de fuerza preciso correspondiente a una fuerza (componente de fuerza) aplicada a la barra de funcionamiento.

En el dispositivo de entrenamiento de la segunda realización, la unidad de corrección de deriva está conectada a la unidad de cálculo de primera orden correspondiente.

En el dispositivo de entrenamiento de la segunda realización, la unidad de corrección de deriva corrige la deriva de la señal de componente de fuerza usando los datos de calibración. De esta manera, la unidad de corrección de deriva puede corregir la deriva de la señal de componente de fuerza para corresponder a los datos de calibración. Como resultado, la unidad de cálculo de primera orden puede calcular el valor de componente de fuerza de manera más precisa.

(9) Otras realizaciones

A u n q u e a n t e r i o r m e n t e s e d e s c r i b i e r o n l a s r e a l i z a c i o n e s d e l a p r e s e n t e i n v e n c i ó n , l a p r e s e n t e i n v e n c i ó n n o s e l i m i t a a l a s r e a l i z a c i o n e s d e s c r i t a s a n t e r i o r m e n t e , s i n o q u e p u e d e m o d i f i c a r s e d e d i v e r s a s m a n e r a s d e n t r o d e l a l c a n c e d e l a i n v e n c i ó n s i n d e s v i a r s e d e l e s p í r i t u d e l a m i s m a . E n p a r t i c u l a r , l a p l u r a l i d a d d e r e a l i z a c i o n e s y v a r i a c i o n e s d e s c r i t a s e n e s t a m e m o r i a d e s c r i p t i v a p u e d e n c o m b i n a r s e d e m a n e r a a r b i t r a r i a s e g ú n s e a n e c e s a r i o .

( A ) O t r a s r e a l i z a c i o n e s d e l d i s p o s i t i v o d e e n t r e n a m i e n t o

A u n q u e a n t e r i o r m e n t e s e d e s c r i b i e r o n d e m a n e r a i n d e p e n d i e n t e e l d i s p o s i t i v o 1 0 0 d e e n t r e n a m i e n t o s e g ú n l a p r i m e r a r e a l i z a c i ó n , e l d i s p o s i t i v o 2 0 0 d e e n t r e n a m i e n t o s e g ú n l a s e g u n d a r e a l i z a c i ó n y e l d i s p o s i t i v o 3 0 0 d e e n t r e n a m i e n t o s e g ú n l a t e r c e r a r e a l i z a c i ó n , e s t o n o e s u n a l i m i t a c i ó n . L a t o t a l i d a d d e l a p r i m e r a a l a t e r c e r a r e a l i z a c i o n e s d e s c r i t a s a n t e r i o r m e n t e p u e d e n c o m b i n a r s e p a r a c o n s t i t u i r e l d i s p o s i t i v o d e e n t r e n a m i e n t o . D i c h o d e o t r o m o d o , e l d i s p o s i t i v o d e e n t r e n a m i e n t o p u e d e t e n e r t o d a s l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e s c r i t a s e n l a p r i m e r a r e a l i z a c i ó n a l a t e r c e r a r e a l i z a c i ó n . A l t e r n a t i v a m e n t e , p u e d e n c o m b i n a r s e d o s c u a l e s q u i e r a d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l d i s p o s i t i v o 1 0 0 d e e n t r e n a m i e n t o ^{s e g ú n l a p r i m e r a r e a l i z a c i ó n , l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l d i s p o s i t i v o}200 ^{d e e n t r e n a m i e n t o s e g ú n l a s e g u n d a r e a l i z a c i ó n y}l a s c a r a c t e r í s t i c a s d e l d i s p o s i t i v o 3 0 0 d e e n t r e n a m i e n t o s e g ú n l a t e r c e r a r e a l i z a c i ó n p a r a c o n s t i t u i r e l d i s p o s i t i v o d e e n t r e n a m i e n t o .

( B ) O t r a s r e a l i z a c i o n e s d e l m é t o d o p a r a c a l c u l a r e l v a l o r d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a

E n l a t e r c e r a r e a l i z a c i ó n d e s c r i t a a n t e r i o r m e n t e , l a u n i d a d 3 1 1 5 a - 7 d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a c a l c u l a e l v a l o r d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a u s a n d o l a t a b l a d e c o r r e c c i ó n . S i n e m b a r g o , e s t o n o e s u n a l i m i t a c i ó n . T a l c o m o s e d e s c r i b e a c o n t i n u a c i ó n , l a u n i d a d 3 1 1 5 a - 7 d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a p u e d e c a l c u l a r e l v a l o r d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a s i n u s a r l a t a b l a d e c o r r e c c i ó n . D i c h o d e o t r o m o d o , l a u n i d a d 3 1 1 5 a - 7 d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a p u e d e c o r r e g i r l a s e ñ a l d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a b a s á n d o s e e n l a p o s i c i ó n d e f u n c i o n a m i e n t o ( á n g u l o d e i n c l i n a c i ó n , l o n g i t u d d e e x p a n s i ó n y c o n t r a c c i ó n ) d e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o y e l p e s o d e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o s i n u s a r l a t a b l a d e c o r r e c c i ó n . E n e l c á l c u l o d e l v a l o r d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a , t a m b i é n s e t i e n e e n c u e n t a l a l o n g i t u d d e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o p a r a l a c o r r e c c i ó n . P o r e j e m p l o , c o m p a r a n d o e l c a s o e n e l q u e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o e s t á e x p a n d i d a c o n e l c a s o e n e l q u e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o e s t á c o n t r a í d a , c u a n d o s e a p l i c a l a m i s m a f u e r z a a l e l e m e n t o 31 d e s o p o r t e d e e x t r e m i d a d , l a s e ñ a l d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a d e t e c t a d a p o r l a u n i d a d d e d e t e c c i ó n d e f u e r z a s e v u e l v e m á s g r a n d e e n e l c a s o e n e l q u e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o e s t á e x p a n d i d a q u e e n e l c a s o e n e l q u e l a m i s m a e s t á c o n t r a í d a . D a d o q u e l o s d a t o s d e c a l i b r a c i ó n s e g e n e r a n e n e l e s t a d o d e u n a l o n g i t u d i n t e r m e d i a ( L c ) , u n v a l o r d e s e ñ a l d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a F ' d e s p u é s d e l a c o r r e c c i ó n t e n i e n d o e n c u e n t a l a l o n g i t u d d e l a b a r r a d e f u n c i o n a m i e n t o s e e x p r e s a p o r F x L c / L , d o n d e L e s l a l o n g i t u d d e l a b a r r a d e f u n c i o n a m i e n t o , y F e s e l v a l o r d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a b a s a d o e n l a s e ñ a l d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a .

C u a n d o s e c o r r i g e l a i n f l u e n c i a d e l a c o m p o n e n t e d e l a g r a v e d a d , u n o b j e t i v o e s e l i m i n a r u n a i n f l u e n c i a d e l p e s o d e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o .

E n p r i m e r l u g a r , s e c a l c u l a e l p r o d u c t o G F d e l p e s o d e t o d a l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o i n c l u y e n d o l a c u b i e r t a 3 5 3 y e l e l e m e n t o 31 d e s o p o r t e d e e x t r e m i d a d y u n a d i s t a n c i a L g e n t r e l a p o s i c i ó n d e c e n t r o d e g r a v e d a d y l a p o s i c i ó n d e p i v o t e .

A c o n t i n u a c i ó n , c u a n d o e l á n g u l o d e i n c l i n a c i ó n d e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o c o n r e s p e c t o a l a d i r e c c i ó n v e r t i c a l s e ^{r e p r e s e n t a p o r}9 ^{, e l v a l o r d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a d e l a b a r r a 3 d e f u n c i o n a m i e n t o e n l a d i r e c c i ó n d e l e j e X y e n l a}d i r e c c i ó n d e l e j e Y p u e d e c a l c u l a r s e a p a r t i r d e l a e x p r e s i ó n ( G F * s e n c ^ ) / L g . A d e m á s , e l v a l o r d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a e n l a d i r e c c i ó n l o n g i t u d i n a l p u e d e c a l c u l a r s e c o m o - G * c o s ^ , d o n d e G e s l a s u m a d e l p e s o d e l a c u b i e r t a 3 5 3 y e l p e s o d e l e l e m e n t o 31 d e s o p o r t e d e e x t r e m i d a d .

A d e m á s , l a u n i d a d 3 1 1 5 a - 7 d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a p u e d e c a l c u l a r e l v a l o r d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a c o r r e g i d o r e s t a n d o ( a ñ a d i e n d o ) e l v a l o r d e c o r r e c c i ó n d e f u e r z a c a l c u l a d o t a l c o m o s e d e s c r i b i ó a n t e r i o r m e n t e a p a r t i r d e l ( a l ) v a l o r d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a c a l c u l a d o a p a r t i r d e l a s e ñ a l d e c o m p o n e n t e d e f u e r z a , p o r e j e m p l o , s i n u s a r l a t a b l a d e c o r r e c c i ó n .

Aplicabilidad industrial

L a p r e s e n t e i n v e n c i ó n p u e d e a p l i c a r s e a m p l i a m e n t e a d i s p o s i t i v o s d e e n t r e n a m i e n t o q u e t i e n e n u n a b a r r a d e f u n c i o n a m i e n t o a c c i o n a d a p o r m o t o r e s p a r a a y u d a r e n l a r e h a b i l i t a c i ó n d e u n a e x t r e m i d a d s u p e r i o r y u n a e x t r e m i d a d i n f e r i o r d e u n p a c i e n t e s e g ú n u n p r o g r a m a d e e n t r e n a m i e n t o p r e d e t e r m i n a d o .

Lista de signos de referencia

1 0 0 , 2 0 0 , 3 0 0 d i s p o s i t i v o d e e n t r e n a m i e n t o

I armazón fijo

I I unidad de control

I I I unidad de generación de orden

1111 unidad de orden de funcionamiento

1113 unidad de conmutación de transmisión

1115a, 1115b, 1115c unidad de orden de control de motor

1115a-1, 1115b-1, 1115c-1 unidad de cálculo de primera orden

1115a-3, 1115b-3, 1115c-3 unidad de cálculo de segunda orden

1115a-5, 1115b-5, 1115c-5 unidad de conmutación de orden de control

2115a, 2115b, 2115c unidad de orden de control de motor

2115a-1,2115b-1,2115c-1 unidad de cálculo de primera orden

2115a-3, 2115b-3, 2115c-3 unidad de cálculo de segunda orden

2115a-5, 2115b-5, 2115c-5 unidad de conmutación de orden de control

2115a-7, 2115b-7, 2115c-7 unidad de corrección de señal de componente de fuerza 2115a-71,2115b-71,2115c-71 unidad de corrección de deriva

2115a-73, 2115b-73, 2115c-73 unidad de almacenamiento de datos de calibración 3115a, 3115b, 3115c unidad de orden de control de motor

3115a-1, 3115b-1, 3115c-1 unidad de cálculo de primera orden

3115a-3, 3115b-3, 3115c-3 unidad de cálculo de segunda orden

3115a-5, 3115b-5, 3115c-5 unidad de conmutación de orden de control

3115a-7, 3115b-7, 3115c-7 unidad de corrección de fuerza

113a, 113b, 113c unidad de control de motor

13 mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento

131 elemento de inclinación en la dirección del eje X

131-1 porción de fijación a elemento de desviación

131a, 131b árbol

133 elemento de inclinación en la dirección del eje Y

133a, 133b árbol

135a motor (motor de inclinación en la dirección del eje Y)

135a-1 primer sensor de emisión de información de rotación

135b motor (motor de inclinación en la dirección del eje X)

135b-1 segundo sensor de emisión de información de rotación

15a, 15b elemento de fijación de mecanismo de inclinación de barra de funcionamiento 17 mecanismo de detección de fuerza

171 elemento de detección de fuerza en la dirección del eje Y

171a, 171b árbol

173 elemento de detección de fuerza en la dirección del eje X

173-1 porción de fijación a elemento de desviación

173a, 173b árbol

175 unidad de detección de fuerza (unidad de detección de fuerza en la dirección del eje Y) 177 unidad de detección de fuerza (unidad de detección de fuerza en la dirección del eje X) 179 elemento de desviación

3 barra de funcionamiento

31 elemento de soporte de extremidad

33 apoyo fijo

35 mecanismo telescópico

351 apoyo móvil

353 cubierta

355 tuerca

357 árbol roscado

359 motor (motor telescópico)

359-1 tercer sensor de emisión de información de rotación

37 carril de guía

39 unidad de detección de fuerza en la dirección longitudinal

391 elemento de desviación

393 unidad de detección de expansión

5 unidad de instrucción de entrenamiento

7 elemento de fijación

9 silla

91 elemento de conexión de silla

a entrada

b, c, d salida

e, f entrada

g salida

Claims

REIVINDICACIONES

i . Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento para entrenar una extremidad superior y/o inferior de un usuario según un programa de entrenamiento predeterminado, comprendiendo el dispositivo:

una barra (3) de funcionamiento soportada de manera móvil por un armazón (1) fijo para mover una extremidad, colocándose el armazón (1) fijo, en uso, sobre o en las inmediaciones de una superficie de suelo;

una pluralidad de motores (135a, 135b, 359) para accionar la barra (3) de funcionamiento para funcionar en direcciones de grados de libertad en las que puede moverse la barra (3) de funcionamiento, basándose en órdenes de control de motor, estando cada motor configurado para mover la barra (3) de funcionamiento alrededor de un eje correspondiente de una pluralidad de ejes (131a, 131b, 133a, 133b, 357) dispuestos en un extremo de la barra de funcionamiento;

una pluralidad de unidades (175, 177) de detección de fuerza configuradas para detectar componentes de fuerza de una fuerza aplicada a la barra (3) de funcionamiento en las direcciones de grados de libertad en las que puede moverse la barra de funcionamiento, y para emitir señales de componente de fuerza basándose en magnitudes de las componentes de fuerza detectadas; y caracterizado por

una pluralidad de unidades (1115a-1, 1115b-1, 1115c-1; 2115a-1, 2115b-1, 2115c-1; 3115a-1, 3115b-1, 3115c-1) de cálculo de primera orden conectadas a unidades de detección de fuerza correspondientes, en el que

cuando se ejecuta un primer modo de funcionamiento en el que la dirección de funcionamiento y la velocidad de funcionamiento de la barra (3) de funcionamiento se determinan basándose en una fuerza aplicada a la barra de funcionamiento, las unidades de cálculo de primera orden calculan primeras órdenes de control de motor para controlar motores correspondientes como órdenes de control de motor, basándose en las señales de componente de fuerza emitidas a partir de las unidades de detección de fuerza correspondientes, y emiten las primeras órdenes de control de motor a los motores (135a, 135b, 359) correspondientes.
2. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según la reivindicación 1, que comprende además:

una unidad (1111) de orden de funcionamiento configurada para generar una orden de funcionamiento para indicar el funcionamiento de la barra de funcionamiento, basándose en una instrucción de entrenamiento designada por el programa de entrenamiento;

una unidad (3115a-3) de cálculo de segunda orden configurada para recibir la orden de funcionamiento en un periodo predeterminado, y para calcular una segunda orden de control de motor como orden de control de motor basándose en la orden de funcionamiento recibida; y

una unidad (3115a-5) de conmutación de orden de control configurada para emitir la primera orden de control de motor como orden de control de motor cuando se ejecuta el primer modo de funcionamiento, y para emitir la segunda orden de control de motor como orden de control de motor en un segundo modo de funcionamiento en el que está designado por el programa de entrenamiento para controlar la barra de funcionamiento para funcionar basándose en una orden de funcionamiento predeterminada.
3. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según la reivindicación 2, que comprende además una unidad (5) de instrucción de entrenamiento configurada para determinar si ejecutar el primer modo de funcionamiento o ejecutar el segundo modo de funcionamiento en el programa de entrenamiento que puede seleccionarse.
4. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende además un sensor (135a-1, 135b-1, 359-1) de emisión de información de rotación configurado para detectar una posición de funcionamiento de la barra de funcionamiento en la dirección de grado de libertad en la que puede moverse la barra (3) de funcionamiento, basándose en una cantidad de rotación del motor, en el que

la unidad (1115a-1, 1115b-1, 1115c-1; 2115a-1,2115b-1,2115c-1; 3115a-1, 3115b-1, 3115c-1) de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en la posición de funcionamiento detectada por un sensor de emisión de información de rotación correspondiente.
5. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la unidad (1115a-1, 1115b-1, 1115c-1; 2115a-1, 2115b-1, 2115c-1; 3115a-1, 3115b-1, 3115c-1) de cálculo de primera orden calcula la primera orden de control de motor basándose en un valor de controlador paso a paso que determina una fuerza que hace que la velocidad de funcionamiento de la barra de funcionamiento sea máxima.
6. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según la reivindicación 5, en el que el valor de controlador paso a paso puede cambiarse durante la ejecución del programa de entrenamiento.
7. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según la reivindicación 5 ó 6, en el que el valor de controlador paso a paso se emite a partir de la unidad (1111) de orden de funcionamiento.
8. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la pluralidad de unidades de cálculo de primera orden calculan valores de componente de fuerza basándose en datos de calibración que representan una relación entre un valor de señal de la señal de componente de fuerza y magnitud de la componente de fuerza detectadas por la unidad de detección de fuerza correspondiente, y calculan las primeras órdenes de control de motor basándose en los valores de componente de fuerza.
9. Dispositivo (100, 200, 300) de entrenamiento según la reivindicación 8, en el que los datos de calibración se actualizan a un momento predeterminado.
10. Dispositivo (200) de entrenamiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende además una unidad (2115a-71) de corrección de deriva configurada para corregir una deriva de la señal de componente de fuerza en la unidad de detección de fuerza.
11. Dispositivo (200) de entrenamiento según la reivindicación 10, en el que la unidad (2115a-71) de corrección de deriva está conectada a una unidad de cálculo de primera orden correspondiente.
12. Dispositivo (200) de entrenamiento según la reivindicación 10 u 11, en el que la unidad (2115a-71) de corrección de deriva corrige la deriva de la señal de componente de fuerza usando los datos de calibración.