训练装置的制造方法

本发明涉及一种具备被马达驱动的操作杆，并根据规定的训练程序来辅助患者的上肢及下肢等的复健的训练装置。

背景技术：
由于以脑卒中患者偏瘫后的上肢或下肢的运动功能恢复为目的的复健一般由职业治疗师、物理治疗师来进行，所以在有效地提供复健方面受限。例如，在以上肢的运动功能恢复为目的的复健中，主要要求在比现状略宽的动作范围内，以被动及主动的方式尽可能地反复瘫痪了的上肢的正确的动作。以与这些运动功能恢复相关的复健为基础，职业治疗师或物理治疗师对患者教授正确的动作，在通过手的技巧对患者的上肢施加被动的负荷的同时，引导主动的动作。在该复健中，由于治疗师会疲劳，所以动作的反复次数受限。另外，根据治疗师的经验不同，存在在复健的医学质量上也发生差异的可能性。因此，为了对由治疗师进行的训练加以辅助，来消除由疲劳引起的限制，并且尽可能地使该医学质量标准化，已知有一种专利文献1那样的用于辅助胳臂等肢体不便的患者的复健的训练装置。该装置作为上肢训练装置而被公开，其具备能够配置在地面上的固定框架、能够沿全部方向倾转的被固定框架支承的可动框架、以及伸缩自如地安装于可动框架并由接受训练的人的手来操作的操作杆。专利文献1：国际公开第2012/117488号专利文献1公开的那样的训练装置主要在接受训练的人按照训练程序来训练应该训练的肢部、例如上肢的情况下，监视上肢的活动是否追随操作杆的动作，根据需要将操作杆的活动以视觉或听觉信息为基础对训练装置的使用者进行教示。该情况下，在现有的训练装置中，通过装置内部的运算处理，例如仅基于由训练程序指示的操作杆应该倾转的角度与实际的操作杆的倾转角度的偏差(位置偏差)的大小，来评价上肢的活动是否追随由训练程序指示的操作杆的活动。但是，在这样的仅基于位置偏差的大小的评价方法中，存在不能恰当地评价下述那样的位置偏差的状态变化之虞。在训练肢部的训练装置中，作为肢部追随由在训练装置中预先设定的训练程序所指示的动作的状态(追随状态)，有以下3种状态。(i)使肢部动作的操作杆，在与训练程序所指示的操作杆的应该倾转角度一致的状态(位置偏差为0的状态)下进行动作。(ii)在操作杆的单位时间的倾转角度变化与训练程序所指示的操作杆的单位时间的倾转角度变化一致的状态(位置偏差虽然不是0，但是为不变的恒定值的状态)下进行动作。(iii)操作杆在一点一点地偏离训练程序所指示的操作杆的倾转角度的状态(位置偏差缓慢变化的状态)下进行动作。在仅基于位置偏差的大小来评价追随状态的情况下，存在能够评价上述(i)的追随状态，却不能正确判别上述(ii)或(iii)的追随状态的情况。例如，在位置偏差不变的状态下位置偏差为某一规定的值以上的情况，或者位置偏差缓慢变化而成为某一规定的值以上的情况下，肢部的动作虽然对于训练程序存在因位置偏差引起的一些延迟，但仍被评价为在追随训练程序。另一方面，由于若仅基于位置偏差的大小而不考虑例如时间性变化等来评价追随状态，则即使在上述(ii)或(iii)的情况下，由于也因位置偏差的大小而被评价为肢部的动作没有追随训练程序，所以不能恰当地掌握与操作杆的状态对应的患者的状况。即，在仅基于位置偏差的大小来评价操作杆的追随状态时，不能准确地判别例如位置偏差虽然不是0但保持不变的追随状态(在施加恒定的负荷的同时操作杆以恒速动作的状态)、或位置偏差缓慢变化的追随状态(随着操作杆接近目标点，位置偏差缓慢增大的状态)等患者的操作杆的操作状况。从而，不能恰当地掌握患者的状态。

技术实现要素：
因此，本发明的课题在于，提供一种如下所述的用于复健辅助的训练装置：准确地判别位置偏差虽然不是0但保持不变的追随状态或位置偏差缓慢变化的追随状态，如果是判别的结果可判断为能够继续进行训练的情况，则在这样的2种追随状态下，以继续进行肢部的训练的方式控制操作杆。以下，作为用于解决课题的方案，对多个方式进行说明。这些方式能够根据需要而进行任意的组合。本发明的一个方面所涉及的训练装置是按照训练程序，来训练患者的上肢及/或下肢的四肢的训练装置。训练装置具备固定框架、操作杆、马达、旋转信息输出传感器、倾转角度计算部、位置偏差计算部、判断部、马达驱动部、以及位置偏差修正部。固定框架被载置于地面上或接近地面上而载置。操作杆被固定框架支承为能够至少以1个自由度绕规定的倾转轴倾转。另外，操作杆保持肢部。马达使操作杆绕倾转轴倾转。旋转信息输出传感器输出马达的旋转量。倾转角度计算部基于马达的旋转量来算出操作杆的倾转角度。位置偏差计算部以作为规定时间的第一时间的间隔算出位置偏差。位置偏差是指操作杆的实际的倾转角度与作为在训练程序中被指示的操作杆的应该倾转角度的指示倾转角度之差。判断部每经过作为规定时间的第二时间便取得在位置偏差计算部中算出的位置偏差。而且，判断部判断在第二时间的期间发生的位置偏差的变化量是否为第一阈值以下。当在判断部中判断为在第二时间的期间发生的位置偏差的变化量为第一阈值以下的情况下，马达驱动部以累积保持位置偏差的方式驱动马达。位置偏差修正部在预先设定的时刻对所累积保持的位置偏差进行复位。这样，判断部取得每经过单位时间(第二时间)时的位置偏差。由此，能够算出在单位时间(第二时间)的期间发生的位置偏差的变化量。另外，判断部判定在单位时间(第二时间)的期间发生的位置偏差的变化量是否为第一阈值以下。由此，判断部能够准确地判别发生了位置偏差虽然不是0但保持不变的追随状态的情况、或者发生了位置偏差缓慢变化的追随状态的情况。并且，位置偏差修正部在规定的时刻对所累积保持的位置偏差进行复位。由此，在位置偏差虽然不是0但保持不变的状态下发生的位置偏差或者在位置偏差缓慢变化的状态下发生的位置偏差增大时，判断部判断为错误的情况消失。结果，患者能够在该训练装置中继续进行肢部的训练。操作杆可以能够沿长边轴线方向伸缩。在此，长边轴线方向是指操作杆的长度方向。通过操作杆能够沿长边轴线方向伸缩，还能够进行上肢或下肢沿操作杆的长度方向的训练。判断部可以在第二时间的期间发生的位置偏差的变化量大于第一阈值的情况下，判断为错误。由此，能够预测在该训练装置中存在某些异常的可能性及/或对继续进行训练有影响的可能性，从而准确地判断肢部不能追随训练程序的情况。训练装置可以还具备信息提供部。信息提供部在由判断部判断为发生了错误时，对包含患者、训练辅助者及医疗从事着等的使用者提供视觉信息或听觉信息。由此，能够将该训练装置的状态及/或存在对继续进行训练造成影响的可能性等告知使用者。信息提供部可以在患者使操作杆到达了在训练路线中预先设定的通过点时，对使用者提供信息，其中，训练路线被设定在训练程序中。由此，使用者能够得知已按照训练程序操作了操作杆。另外，通过患者在使操作杆到达了预先设定的通过点时对使用者提供视觉信息或听觉信息，能够维持用于患者继续训练的动机。可以在由判断部判断为发生了错误时，停止马达的旋转。由此，在发生了错误时、即判断为存在对继续进行训练造成影响的可能性的情况下，能够安全地停止训练装置。判断部还可以每经过作为规定时间的第三时间便取得位置偏差。而且，判断部可以判断在第三时间的期间发生的位置偏差的变化量是否为第二阈值以下。并且，当在判断部中判断为在第三时间的期间发生的位置偏差的变化量为第二阈值以下时，位置偏差修正部可以对所累积保持的位置偏差进行复位。由此，能够不总是进行使操作杆的实际的倾转角度追随由训练程序所指示的应该倾转角度(指示倾转角度)那样的马达的控制(位置控制)地对所累积保持的位置偏差进行复位，患者能够继续进行训练。位置偏差修正部可以在操作杆的动作停止时对所累积保持的位置偏差进行复位。由此，在下次以后的训练中保留在这次的训练中发生的位置偏差的情况会消失，因此患者能够继续进行训练。训练装置可以还具备指令建立部。指令建立部按照训练程序，建立至少包含作为使马达加速的指令的加速指令和使马达减速的减速指令的速度指令。此时，马达驱动部可以在加速指令的执行时，以仅追随速度指令的方式控制马达。通过使用至少包含加速指令和减速指令的速度指令来驱动马达，马达能够顺利地动作。结果，患者能够按意图对操作杆进行操作。另外，马达驱动部通过在加速指令的执行时以仅追随速度指令的方式驱动马达，能够进行累积保持位置偏差那样的马达的控制。结果，在需要相对较大的马达转矩而容易发生位置偏差的、例如在操作杆以较大的倾转角度动作的情况下，患者也能够使用该训练装置持续肢部的训练。并且，通过累积保持位置偏差，能够基于位置偏差的累积保持量来掌握训练中的肢部的状况。对速度指令可以还在加速指令与减速指令之间配置使马达以恒定速度旋转的恒速指令。此时，马达驱动部可以在恒速指令的执行时，还以仅追随速度指令的方式控制马达。通过速度指令还包含恒速指令，在操作杆以较大的倾转角度动作的情况下，也能够基于来自马达的反馈电流等，使马达以恒定速度顺利地动作。另外，在恒速指令执行时，马达驱动部通过以仅追随速度指令的方式控制马达，能够进行累积保持位置偏差那样的马达的控制。结果，在需要相对较大的马达转矩而容易发生位置偏差的、例如在操作杆以较大的倾转角度动作的情况下，患者能够使用该训练装置，持续肢部的训练。另外，若使马达以恒定速度旋转，则能够持续进行等速运动的肢部的训练。并且，通过累积保持位置偏差，能够基于位置偏差的累积保持量来掌握训练中的患者的肢部的状况。指令建立部可以按照训练程序，还建立作为用于控制操作杆的倾转角度的指令的位置指令。另外，马达驱动部可以在减速指令的执行时，以追随速度指令及位置指令的方式控制马达。由此，马达驱动部能够以操作杆减小最大偏差而到达由训练程序所指示的目标倾转角度的方式控制马达。结果，在将操作杆的位置信作为视觉信息对患者反馈的情况下，也能够良好地利用该位置信息位置偏差修正部可以在减速指令的开始时，对所累积保持的位置偏差进行复位。在此，对所累积保持的位置偏差进行复位是指将所累积保持的位置偏差设为0。由此，在减速指令的执行时，能够抑制马达的速度因位置指令而过度变动。根据本发明，能够可靠地判别位置偏差虽然不是0但保持不变的追随状态、或者位置偏差缓慢变化的追随状态。另外，能够提供一种如下所述的用于复健辅助的训练装置：在判别的结果可判断为能够继续进行训练的情况下，以在这样的2个追随状态下，继续进行肢部的训练的方式控制操作杆。附图说明图1是示意性表示训练装置的图。图2是表示固定框架内的控制部和操作杆倾转机构的整体结构的图。图3是表示操作杆的结构的图。图4是表示控制部的整体结构的图。图5A是表示三角速度轨道型的速度指令的图。图5B是表示梯形速度轨道型的速度指令的图。图6是表示位置指令的图。图7是表示马达控制部的结构的图。图8是表示马达驱动部的结构的图。图9是表示训练装置的基本动作的流程图。图10是表示马达的控制方法的流程图。图11是表示速度偏差被消除而另一方面位置偏差被累积保持的情况的图。图12是表示位置偏差的变化量是否在允许范围内的判定方法的流程图。图13A是表示在第三时间的期间发生的位置偏差的变化量是否为第二阈值以下的判定方法的流程图。图13B是表示操作杆的动作是否停止的判定方法的流程图。图13C是表示操作杆的倾转角度是否到达了减速开始位置的判定方法的流程图。图14A是表示将位置偏差在物理上复位的方法的流程图。图14B是表示将作为参数的位置偏差的值设定为0来将位置偏差复位的方法的一例的流程图。图15A是示意性表示基于将位置偏差在物理上复位的方法的、位置偏差的复位方法的图。图15B是示意性表示将作为参数的位置偏差的值设定为0来对位置偏差进行复位的方法的一例的图。图15C是示意性表示随着位置指令相对于时间轴平行移动，速度指令也相对于时间轴平行移动的情况的图。具体实施方式1.第一实施方式(1)训练装置的整体结构使用图1，对第一实施方式所涉及的训练装置100的整体结构进行说明。图1是示意性表示了训练装置100的图。训练装置100是用于按照规定的训练程序，进行以使用者(患者)的上肢及/或下肢的四肢中的任意肢部的运动机能恢复为目的的训练的训练装置。训练装置100主要具备固定框架1、操作杆3、以及训练指示部5。固定框架1被载置于设置训练装置100的地面上或接近地面而载置。另外，固定框架1形成训练装置100的主体框体。操作杆3经由在固定框架1内部具备的操作杆倾转机构13(图2)被安装于固定框架1。结果，操作杆3通过操作杆倾转机构，能够沿与固定框架1的长度方向平行的X轴及与固定框架1的宽度方向平行的Y轴(图1及图2)方向倾转。此外，操作杆3也可以根据需要而仅沿上述的X轴方向或上述的Y轴方向倾转。该情况下，操作杆3能够以1个自由度倾转。另外，操作杆3可以在内部具备操作杆3的长边轴向的伸缩机构(图3)。此时，因为操作杆3能够沿操作杆3的长度方向伸缩，所以能够与操作杆倾转机构13配合而形成至少以2个自由度或3个自由度的动作。另外，操作杆3在其上端部具有肢部支承部件31(后述)。通过将患者的肢部支承于肢部支承部件31，能够利用操作杆3使患者的肢部移动。或者，能够按患者自身的意愿使操作杆3移动。训练指示部5经由固定部件7被固定于固定框架1。训练指示部5执行预先设定的训练程序，根据需要对控制部11(图2)发送用于使操作杆3动作的操作杆动作指令。另外，训练指示部5通过预先设定的训练程序以视觉信息或听觉信息来提供训练路线与实际的患者的肢部的训练动作。由此，患者能够在被反馈由训练程序设定的训练动作和实际的动作的同时，进行肢部的训练。并且，训练指示部5可以在患者的肢部使操作杆3倾转至训练程序所表示的目标点(目标倾转角度)时，也通过视觉信息或听觉信息对使用者告知已到达目标倾转角度。由此，能够维持用于患者继续训练的动机。另外，当在后述的判断部1134(图7)中判断为发生了错误时，训练指示部5对使用者提供视觉信息或听觉信息。由此，能够将训练装置100的状态及/或存在对继续进行训练造成影响的可能性告知使用者。作为训练指示部5，可使用具备液晶显示器等显示装置、CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)、RAM(RandomAccessMemory，随机存取存储器)、ROM(ReadOnlyMemory，只读存储器)、硬盘、SSD(SolidStateDisk，固态硬盘)等存储装置、以及根据需要的触摸面板等输入装置的一体型计算机系统。另外，训练指示部5可以构成为显示装置与其它计算机系统分离。该情况下，经由固定部件7被固定于固定框架1的是显示装置。在训练指示部5中执行的训练程序例如具有(i)引导模式(GuidedMode)、(ii)启动模式(InitiatedMode)、(iii)步骤启动模式(StepInitiatedMode)、(iv)后续辅助模式(FollowAssistMode)、(v)自由模式(FreeMode)这5个训练模式。引导模式是操作杆3与患者的肢部的活动无关地使肢部沿预先规定的方向以一定速度移动的训练模式。启动模式是相对于在训练程序中预先设定的训练路线，检测患者通过肢部想要使操作杆3在初动位置向正确的方向移动的力(有时也称为力觉触发)，操作杆3使患者的肢部沿预先规定的训练路线的方向以一定速度移动的训练模式。步骤启动模式是在操作杆3的训练路线中的规定位置检测出力觉触发时，操作杆3使患者的肢部移动训练路线中的一定距离的训练模式。后续辅助模式是每隔规定周期便检测力觉触发，并根据检测出的力觉触发的大小来改变操作杆3的速度的训练模式。自由模式是以追随患者自身的肢部的活动的方式使操作杆3移动的训练模式。另外，训练装置100可以还具备患者在训练中用于就坐的椅子9。椅子9经由椅子连接部件91与固定框架1连接，由此能够确保训练装置100的稳定性。另外，通过重现性良好地固定椅子连接部件91，患者能够每次在相同的位置实施训练。(2)控制部及操作杆倾转机构的结构I.整体结构接下来，使用图2对控制部11和操作杆倾转机构13的整体结构进行说明。图2是表示固定框架1内的控制部11、和操作杆倾转机构13的整体结构的图。控制部11和操作杆倾转机构13被配置在固定框架1内。控制部11与训练指示部5以能够收发信号的方式连接。控制部11接收从训练指示部5发送的操作杆动作指令。另外，控制部11与X轴方向倾转马达135b(后述)、Y轴方向倾转马达135a(后述)、以及伸缩马达359(图3)电连接。因此，控制部11基于操作杆动作指令驱动上述3个马达。其中，对于控制部11的结构及动作将在下文中进行详细说明。操作杆倾转机构13经由固定于固定框架1的操作杆倾转机构固定部件15a、15b以能够倾转的方式安装于固定框架1。因此，操作杆倾转机构13能够使操作杆3沿X轴方向及Y轴方向(2个自由度)倾转。以下，对操作杆倾转机构13的结构进行详细说明。此外，操作杆倾转机构13也可以被构成为能够使操作杆3仅沿X轴方向或Y轴方向(1个自由度)倾转。或者，操作杆倾转机构13也可以通过设定而能够选择使操作杆3以1个自由度倾转或以2个自由度倾转。II.操作杆倾转机构的结构使用图2，对本实施方式的操作杆倾转机构13的结构进行说明。操作杆倾转机构13是通过可在2个轴可动的“万向”机构，能够使操作杆3沿X轴方向及Y轴方向倾转的机构。在此，X轴方向是指在图2与固定框架1的长度方向平行的水平方向。Y轴方向是指在图2中与固定框架1的宽度方向平行的水平方向。操作杆倾转机构13具有X轴方向倾转部件131、Y轴方向倾转部件133(后述)、以及与它们分别对应的X轴方向倾转马达135b和Y轴方向倾转马达135a。其中，在操作杆倾转机构13使操作杆3以1个自由度倾转的情况下，操作杆倾转机构13只要仅具备X轴方向倾转部件131和X轴方向倾转马达135b，或者仅具备Y轴方向倾转部件133和Y轴方向倾转马达135a即可。或者，即使在操作杆倾转机构13具备上述4个部件和马达的情况下，通过使任意一个部件和马达的组合无效，操作杆倾转机构13也能够使操作杆3以1个自由度倾转。X轴方向倾转部件131被配置在Y轴方向倾转部件133的空间的内侧。另外，X轴方向倾转部件131具有从具有与Y轴平行的法线的2个侧面向外侧延伸的2个轴131a、131b。这2个轴131a、131b分别将X轴方向倾转部件131以能够绕Y轴转动的方式支承在Y轴方向倾转部件133的具有与Y轴平行的法线的2个侧面的各侧面。由此，X轴方向倾转部件131能够改变固定于X轴方向倾转部件131的操作杆3与X轴所成的角度。在此，有时也将改变操作杆3与X轴所成的角度称为“沿X轴方向倾转”。其中，操作杆3在一部分被插入于X轴方向倾转部件131的空间S内的状态下，固定于X轴方向倾转部件131。同样，Y轴方向倾转部件133具有从具有与X轴平行的法线的2个侧面向外侧延伸的2个轴133a、133b。这2个轴133a、133b分别将Y轴方向倾转部件133以能够绕X轴转动的方式支承在操作杆倾转机构固定部件15a、15b。由此，Y轴方向倾转部件133能够相对于操作杆倾转机构固定部件15a、15b绕X轴转动。结果，Y轴方向倾转部件133能够改变固定于X轴方向倾转部件131的操作杆3与Y轴所成的角度。在此，有时将改变操作杆3与Y轴所成的角度称为“沿Y轴方向倾转”。这样，Y轴方向倾转部件133使操作杆3沿Y轴方向倾转，X轴方向倾转部件131使操作杆3沿X轴方向倾转。因此，操作杆倾转机构13能够使操作杆3以2维的自由度倾转。其中，虽然在图2中X轴方向倾转部件131被配置在Y轴方向倾转部件133的空间的内侧，但也可以设计变更为将X轴方向倾转部件131配置在Y轴方向倾转部件133的空间的外侧，并能够使与其对应的部件倾转。Y轴方向倾转马达135a被固定于操作杆倾转机构固定部件15a。另外，Y轴方向倾转马达135a的输出旋转轴经由未图示的减速机构与从Y轴方向倾转部件133延伸的轴133a以能够转动轴133a的方式连接。因此，Y轴方向倾转马达135a使Y轴方向倾转部件133绕X轴转动。并且，Y轴方向倾转马达135a与控制部11电连接。因此，Y轴方向倾转马达135a通过基于控制部11的控制，能够使操作杆3沿Y轴方向倾转。X轴方向倾转马达135b被固定于Y轴方向倾转部件133的4个侧面中的、对从X轴方向倾转部件131延伸的轴131a进行轴支承的侧面。另外，X轴方向倾转马达135b的输出旋转轴经由未图示的减速机构与从X轴方向倾转部件131延伸的轴131a以能够转动轴131a的方式连接。因此，X轴方向倾转马达135b能够使X轴方向倾转部件131绕Y轴转动。并且，X轴方向倾转马达135b与控制部11电连接。因此，X轴方向倾转马达135b通过基于控制部11的控制，能够使操作杆3沿X轴方向倾转。这样，Y轴方向倾转马达135a及X轴方向倾转马达135b通过基于控制部11的控制，使操作杆3分别沿X轴方向及Y轴方向以1个自由度倾转。即，通过具备X轴方向倾转马达135b及Y轴方向倾转马达135a，能够在2维上控制操作杆3。作为Y轴方向倾转马达135a及X轴方向倾转马达135b，例如能够使用伺服马达或无刷马达等电动马达。(3)操作杆的结构I.整体结构接下来，使用图3对操作杆3的结构进行说明。首先，对操作杆3的整体结构进行说明。图3是表示操作杆3的结构的图。操作杆3具备肢部支承部件31、固定支柱(stay)33、以及伸缩机构35。肢部支承部件31被固定于伸缩机构35的罩353(后述)的上端部。肢部支承部件31是支承患者的肢部的部件。固定支柱33形成操作杆3的主体。另外，固定支柱33具有收纳伸缩机构35的可动支柱351(后述)的空间S’。并且，固定支柱33具有用于将操作杆3固定于操作杆倾转机构13的X轴方向倾转部件131的固定部件(未图示)。通过利用固定支柱33的该固定部件将固定支柱33固定于X轴方向倾转部件131，操作杆3被固定于操作杆倾转机构13。伸缩机构35以能够沿固定支柱33的长度方向移动的方式被设置于固定支柱33。由此，操作杆3能够沿操作杆3的长度方向伸缩。以下，对伸缩机构35的结构进行详细说明。II.伸缩机构的结构如图3所示，伸缩机构35具有可动支柱351、罩353、螺母355、螺杆轴357、以及伸缩马达359。可动支柱351被插入到在固定支柱33设置的空间S’。另外，可动支柱351具有未图示的滑动单元。该滑动单元以能够滑动的方式与在固定支柱33的内壁设置的导轨37卡合。结果，可动支柱351能够在设置于固定支柱33的空间S’内沿导轨37移动。罩353被固定于可动支柱351的上端部。由此，罩353能够根据可动支柱351的移动而进行移动。另外，罩353在上端部具备肢部支承部件31。因此，罩353能够使肢部支承部件31沿固定支柱33延伸的方向移动。螺母355被安装于可动支柱351的底部。螺母355将螺杆轴357(后述)拧合。螺杆轴357是沿与固定支柱33的长度方向平行的方向延伸的、设置有螺纹的部件。另外，螺杆轴357与螺母355拧合。因此，螺杆轴357通过进行旋转，使螺母355沿着螺杆轴357的长度方向(即，固定支柱33的长度方向(长边轴线方向))移动。如上所述，由于螺母355被固定于可动支柱351的底部，所以通过螺母355沿着螺杆轴357延伸的方向移动，可动支柱351能够沿着固定支柱33的长度方向移动。伸缩马达359被固定于固定支柱33的底部。另外，伸缩马达359的输出旋转轴以能够绕螺杆轴357旋转的方式与螺杆轴357的长度方向的端部连接。并且，伸缩马达359与控制部11电连接。因此，伸缩马达359通过来自控制部11的控制，能够使螺杆轴357绕螺杆轴357的轴旋转。如上所述，由于螺母355与螺杆轴357拧合，所以螺母355根据螺杆轴357的旋转，能够沿着螺杆轴357的长度方向移动。因此，可动支柱351根据伸缩马达359的旋转，能够沿着固定支柱33的长度方向(长边轴线方向)移动。(4)控制部的结构I.整体结构接下来，使用图4对控制部11的整体结构进行说明。图4是表示控制部11的整体结构的图。作为控制部11，能够使用例如具备CPU、RAM、ROM、硬盘装置、SSD等存储装置、转换电信号的接口等的微型计算机系统等。另外，下文中说明的控制部11的功能的一部分或全部可以作为在微型计算机系统中能够执行的程序来实现。另外，该程序可以存储于微型计算机系统的存储装置。并且，控制部11的功能的一部分或全部可以通过专用集成电路等来实现。控制部11具有指令建立部111和马达控制部113a、113b、113c。指令建立部111与训练指示部5、马达控制部113a、113b、113c以能够收发信号的方式连接。指令建立部111基于从训练指示部5发送的操作杆动作指令，建立用于马达控制部113a、113b、113c分别驱动Y轴方向倾转马达135a、X轴方向倾转马达135b、及伸缩马达359的指令。在指令建立部111中建立的指令有速度指令和位置指令。速度指令是指用于控制马达的旋转速度(操作杆3的单位时间的倾转角度或伸缩的长度的变化量)的指令。另外，位置指令是指用于控制操作杆3的倾转角度或伸缩长度的指令。在如后所述，马达控制部113a、113b、113c基于速度指令控制上述马达时，上述马达被控制成追随速度指令所指示的速度。即，在速度指令所指示的速度和实际的马达的旋转速度之间存在差(速度偏差)时，马达控制部113a、113b、113c以消除速度偏差的方式控制上述马达。另一方面，在马达控制部113a、113b、113c基于位置指令控制上述马达时，上述马达将操作杆3的倾转角度或伸缩长度控制成追随位置指令所指示的倾转角度(指示倾转角度)或伸缩长度(指示伸缩长度)。即，在位置指令所指示的倾转角度和操作杆3的实际的倾转角度、或者位置指令所指示的伸缩长度和操作杆3的实际的伸缩长度之间存在差(位置偏差)时，马达控制部113a、113b、113c以消除位置偏差的方式控制上述马达。其中，在指令建立部111中建立的速度指令及位置指令是时间的函数。另一方面，从训练指示部5发送的操作杆动作指令至少包含与使操作杆3移动至哪个倾转角度相关的信息(目标位置信息)、和与操作杆3的单位时间的倾转角度或伸缩长度的变化量(倾转角度速度或伸缩长度速度)相关的信息(目标速度信息)，还包含与用于使操作杆3的倾转角度速度或伸缩长度速度到达所期望的倾转角度速度的加速度相关的信息(加速度信息)、和与用于使操作杆3从动作状态成为停止状态的减速度相关的信息(减速度信息)。即，在成为建立速度指令及位置指令的根源的操作杆动作指令中不包含与时间相关的信息。但是，在操作杆动作指令中包含与距离相关的信息(与目标位置信息对应)、与速度相关的信息(与目标速度信息对应)，还包含与加速度相关的信息(与加速度信息及减速度信息对应)。因此，能够根据这些信息算出与时间相关的信息。因而，指令建立部111通过适当地组合包含于操作杆动作指令的目标位置信息、目标速度信息、还有加速度信息和减速度信息而进行计算，能够建立作为时间函数的速度指令及位置指令。另外，在指令建立部111中建立的速度指令有图5A及图5B所示那样的2种速度指令。1种是如图5A所示，仅包含使马达以恒定加速度加速的加速指令、和使马达以恒定减速度减速的减速指令的速度指令。若将这样的速度指令表示在以时间为横轴、以速度为纵轴的坐标上，则成为三角形状的图表。因此，有时也将这样的速度指令称为三角速度轨道型的速度指令。速度指令成为三角速度轨道的情况是例如在从当前的操作杆3的倾转角度到在训练指示部5中指示的操作杆3的目标倾转角度之间移动的操作杆3的移动距离较短的情况、或者被操作杆动作指令指示的马达的加速度或减速度较小的情况等。这样，通过速度指令中包含加速指令和减速指令，马达控制部113a、113b、113c能够顺利地控制马达。还有1种是如图5B所示，除了加速指令和减速指令之外，还包含使马达以一定速度旋转的恒速指令的速度指令。若将这样的速度指令表示在以时间为横轴、以速度为纵轴的坐标上，则成为梯形形状的图表。因此，有时也将这样的速度指令称为梯形速度轨道型的速度指令。速度指令成为梯形速度轨道的情况是例如从当前的操作杆3的倾转角度到在训练指示部5中指示的操作杆3的目标倾转角度之间移动的操作杆3的移动距离较大的情况、或者马达的加速度或减速度较大的情况等。这样，通过速度指令还包含恒速指令，即使在操作杆3以较大的倾转角度动作的情况下，马达控制部113a、113b、113c也能够使马达顺利地进行动作。另一方面，若将在指令建立部111中建立的位置指令表示在以时间为横轴、以位置(倾转角度)为纵轴的坐标上，则成为图6所示那样的形状。位置指令与速度指令的时间的积分值对应。图6所示的位置指令是与图5B所示的梯形速度轨道型的速度指令对应的位置指令。因此，在梯形速度轨道型的速度指令中，在速度以正的斜率增加的时间从0到t1(加速指令区间)的期间，位置指令成为时间为0时达到顶点的向下凸的抛物线形状。在速度指令中速度成为与水平轴平行的直线的、时间从t1到t2(恒速指令区间)的期间，位置指令以正的斜率线性增加。而且，在速度指令中速度以负的斜率减少的、时间从t2到t3(减速指令区间)的期间，位置指令成为时间为t3时达到顶点的向上凸的抛物线形状。马达控制部113a、113b、113c与指令建立部111以能够收发信号的方式连接。因此，马达控制部113a、113b、113c能够从指令建立部111接收速度指令及位置指令。另外，马达控制部113a、113b、113c分别与Y轴方向倾转马达135a、X轴方向倾转马达135b、伸缩马达359电连接。因此，马达控制部113a、113b、113c能够基于速度指令及/或位置指令来控制上述的马达。并且，马达控制部113a、113b、113c分别与Y轴方向倾转马达135a用的第一旋转信息输出传感器135a－1、X轴方向倾转马达135b用的第二旋转信息输出传感器135b－1、伸缩马达359用的第三旋转信息输出传感器359－1以能够收发信号的方式连接。第一旋转信息输出传感器135a－1、第二旋转信息输出传感器135b－1、第三旋转信息输出传感器359－1分别被固定于Y轴方向倾转马达135a的输出旋转轴、X轴方向倾转马达135b的输出旋转轴、伸缩马达359的输出旋转轴。由此，第一旋转信息输出传感器135a－1、第二旋转信息输出传感器135b－1、第三旋转信息输出传感器359－1能够分别输出Y轴方向倾转马达135a的旋转量、X轴方向倾转马达135b的旋转量、伸缩马达359的旋转量。作为第一旋转信息输出传感器135a－1、第二旋转信息输出传感器135b－1、第三旋转信息输出传感器359－1，可使用能够测定马达的输出旋转轴的旋转量的传感器。作为这样的传感器，例如能够优选使用增量型编码器、绝对型编码器等编码器。在将编码器用作传感器的情况下，第一旋转信息输出传感器135a－1、第二旋转信息输出传感器135b－1、及第三旋转信息输出传感器359－1分别输出与Y轴方向倾转马达135a的旋转量、X轴方向倾转马达135b的旋转量、伸缩马达359的旋转量相应的脉冲信号。这样，通过马达控制部113a、113b、113c与测定马达的输出旋转轴的旋转量的第一旋转信息输出传感器135a－1、第二旋转信息输出传感器135b－1、第三旋转信息输出传感器359－1连接，马达控制部113a、113b、113c能够考虑实际的马达的旋转量等来控制上述的马达。接下来，对马达控制部113a、113b、113c进行详细说明。在以下说明中，将马达控制部113a作为例子来进行说明。这是因为其它的马达控制部113b、113c也具有与马达控制部113a相同的结构，进行相同的动作。II.马达控制部的结构使用图7，对马达控制部113a的结构进行说明。图7是表示了马达控制部113a的结构的图。马达控制部113a具有倾转角度计算部1131、位置偏差计算部1132、位置偏差修正部1133、判断部1134、以及马达驱动部1135。倾转角度计算部1131与第一旋转信息输出传感器135a－1以能够收发信号的方式连接。由此，与由第一旋转信息输出传感器135a－1测定出的Y轴方向倾转马达135a的输出旋转轴的旋转量相应地输出的脉冲信号被输入至倾转角度计算部1131。而且，倾转角度计算部1131根据从第一旋转信息输出传感器135a－1输出的脉冲信号所包含的脉冲数来算出操作杆3的(Y轴方向的)倾转角度。位置偏差计算部1132与倾转角度计算部1131以能够收发信号的方式连接。由此，在倾转角度计算部1131中算出的操作杆3的倾转角度被输入至位置偏差计算部1132。另外，位置偏差计算部1132与指令建立部111以能够收发信号的方式连接。由此，由指令建立部111建立的位置指令被输入至位置偏差计算部1132。位置偏差计算部1132将在倾转角度计算部1131中算出的实际的操作杆3的倾转角度与在位置指令中指示的操作杆3的倾转角度(指示倾转角度)之差作为位置偏差以第一时间T1间隔算出。作为算出位置偏差的间隔的第一时间T1与马达驱动部1135控制Y轴方向倾转马达135a的控制间隔对应。位置偏差修正部1133与位置偏差计算部1132以能够收发信号的方式连接。因此，位置偏差从位置偏差计算部1132被输入至位置偏差修正部1133。另外，位置偏差修正部1133与判断部1134以能够收发信号的方式连接。因此，基于判断部1134的信号，位置偏差修正部1133能够切换是否进行位置偏差的修正。并且，位置偏差修正部1133与指令建立部111以能够收发信号的方式连接。因此，位置指令能够从指令建立部111被输入至位置偏差修正部1133。另外，如后所述，位置偏差修正部1133与马达驱动部1135中的位置控制部1135－2(图8)以能够收发信号的方式连接。因此，位置偏差修正部1133能够将被修正后的位置偏差(被复位后的位置偏差)输出至位置控制部1135－2。位置偏差修正部1133在预先设定的时刻对从位置偏差计算部1132输出并被累积保持的位置偏差进行复位。在本实施方式中，对位置偏差进行复位的时刻被设定为(i)在判断部1134中判断为在第三时间T3(后述)的期间发生的位置偏差的变化量为第二阈值φ2(后述)以下时、(ii)操作杆3(Y轴方向倾转马达135a)的动作停止时、及/或(iii)操作杆3的倾转角度到达了减速开始位置(后述)时。在位置偏差修正部1133中，可以设定为在这3个时刻均对所累积保持的位置偏差进行复位，也可以设定为在这3个之中的1个或者2个时刻对所累积保持的位置偏差进行复位。此外，在不符合上述时刻(i)～(iii)的任意一个的情况下，位置偏差修正部1133不对所累积保持的位置偏差进行复位地将从位置偏差计算部1132输出的位置偏差原样输出。对于上述3个时刻中的时刻(i)，能够基于来自判断部1134的信号来检测。另一方面，对于时刻(ii)及(iii)，在位置偏差修正部1133中检测操作杆3的实际的倾转角度来进行。在位置偏差修正部1133中，操作杆3的实际的倾转角度通过从位置指令所指示的指示倾转角度减去位置偏差来获得。但是，并不限于此，位置偏差修正部1133也可以从倾转角度计算部1131直接取得操作杆3的实际的倾转角度。另外，位置偏差修正部1133通过下面2种方法对所累积保持的位置偏差进行复位。第一个是方法是在上述的时刻中，将马达驱动部1135的位置控制部1135－2(图8)和合成部(后述)暂时连接，对Y轴方向倾转马达135a暂时执行使操作杆3的倾转角度追随指示倾转角度那样的控制(位置控制)的方法。由此，操作杆3的实际的倾转角度与指示倾转角度一致。结果，能够抑制位置偏差被过度累积保持。其中，有时也将进行了使操作杆3的倾转角度追随指示倾转角度那样的控制(位置控制)的结果是操作杆3的实际的倾转角度与指示倾转角度一致的情况称为“操作杆3的实际的倾转角度与指示倾转角度在物理上一致”或“将位置偏差在物理上复位”。第二个方法是在上述的时刻中，将作为在控制部11中进行处理的参数的位置偏差的值设为0的方法。在该位置偏差的复位方法中，即使对位置偏差进行复位，操作杆3的实际的倾转角度与指示倾转角度的位置偏差也被保持。这样，通过将作为参数的位置偏差的值设为0，能够抑制所累积保持的位置偏差(后述)的大小增大，可避免被判断为错误。另外，如后所述，位置控制部1135－2基于从位置偏差修正部1133输出的被修正后的位置偏差进行控制。因此，通过将作为参数的位置偏差设为0，能够减小从位置控制部1135－2输出的第二控制量(后述)。结果，能够抑制Y轴方向倾转马达135a的旋转速度基于位置偏差的增大而过度增大。因此，能够安全地持续训练。判断部1134与位置偏差计算部1132以能够收发信号的方式连接。因此，位置偏差能够从位置偏差计算部1132被输入至判断部1134。另外，判断部1134与位置偏差修正部1133及马达驱动部1135(后述)以能够收发信号的方式连接。因此，判断部1134能够基于以下表示的第一条件及/或第二条件是“真”还是“假”来决定位置偏差修正部1133及马达驱动部1135的动作。判断部1134每经过第二时间T2便取得从位置偏差计算部1132输出的位置偏差。如下所述，通过每经过预先设定的第二时间T2便取得位置偏差，能够算出单位时间的位置偏差的变化量。结果，判断部1134能够准确地判断发生了位置偏差虽然不是0但保持不变的追随状态的情况、或者发生了位置偏差缓慢变化的追随状态的情况。而且，判断部1134判断在第二时间T2的期间发生的位置偏差的变化量是否为第一阈值φ1以下(第一条件)。而且，若第一条件为“真”，则判断部1134指令马达驱动部1135以累积保持位置偏差的方式驱动Y轴方向倾转马达135a。另一方面，在判断部1134中判断为第一条件是“假”的情况下，判断为错误。在判断为第一条件是“假”的情况下，判断部1134指令马达控制部113a进行错误处理。第一条件为“假”意味着位置偏差发生急剧变化，并且表示患者的肢部无法追随所设定的训练程序，存在对训练的继续进行造成影响的可能性。因此，通过在第一条件为“假”的情况下进行错误处理，能够安全地运转或停止训练装置100。结果，能够安全地持续训练或者结束训练。另外，判断部1134每经过第三时间T3便取得从位置偏差计算部1132输出的位置偏差。而且，判断部1134判断在第三时间T3的期间发生的位置偏差的变化量是否为第二阈值φ2以下(第二条件)。而且，在第二条件为“真”时，判断部1134指令位置偏差修正部1133对位置偏差进行复位。由此，在第三时间T3的期间发生的位置偏差的变化量为第二阈值φ2以下时，位置偏差修正部1133能够对位置偏差进行复位。马达驱动部1135与指令建立部111以能够收发信号的方式连接。因此，位置指令及速度指令从指令建立部111被输入至马达驱动部1135。另外，马达驱动部1135与Y轴方向倾转马达135a电连接。并且，马达驱动部1135与第一旋转信息输出传感器135a－1以能够收发信号的方式连接。因此，马达驱动部1135能够基于速度指令及/或位置指令和Y轴方向倾转马达135a的旋转量，来控制Y轴方向倾转马达135a。其中，对于马达驱动部1135的详细内容将在下文中描述。III.马达驱动部的结构接下来，使用图8对马达驱动部1135的结构进行说明。图8是表示马达驱动部的结构的图。马达驱动部1135具有速度控制部1135－1、位置控制部1135－2、速度计算部1135－3、电力供给部1135－4(后述)、偏差计算部1135－5(后述)、合成部1135－6(后述)、以及切换部1135－7(后述)。速度控制部1135－1与偏差计算部1135－5以能够收发信号的方式连接。因此，速度控制部1135－1被输入在偏差计算部1135－5中算出的、由速度指令指示的速度(指示速度)与Y轴方向倾转马达135a的实际的速度之差(速度偏差)。而且，速度控制部1135－1基于被输入的速度偏差，来算出用于控制电力供给部1135－4的第一控制量。此时，速度控制部1135－1以消除被输入的速度偏差的方式算出第一控制量。即，速度控制部1135－1算出使实际的马达的速度追随指示速度那样的第一控制量。作为速度控制部1135－1，例如能够使用基于控制理论计算出消除速度偏差那样的控制量的控制装置。作为这样的控制装置，例如有采用了PID(ProportionalIntegralDifferential，比例积分微分)控制理论等控制理论的控制装置等。在本实施方式中，作为速度控制部1135－1，使用采用了PI(ProportionalIntegral)控制理论的控制装置。在速度控制部1135－1是采用了PI控制理论的控制装置的情况下，若将速度偏差设为Δv，则第一控制量被表示为Kpv×Δv+Kiv×Int(Δv)。在此，Int(Δv)是速度偏差Δv的时间积分值。Kpv、Kiv是被称为控制增益的常数。位置控制部1135－2与位置偏差修正部1133以能够收发信号的方式连接。因此，对位置控制部1135－2输入从位置偏差修正部1133输出的被修正后的位置偏差。而且，位置控制部1135－2以消除从位置偏差修正部1133输出的被修正后的位置偏差的方式算出用于控制电力供给部1135－4的第二控制量。作为位置控制部1135－2，与速度控制部1135－1同样，能够使用进行基于控制理论的控制的控制装置。在本实施方式中，作为位置控制部1135－2，使用采用了PI控制理论的控制装置。该情况下，若将位置偏差设为Δθ，则第二控制量被表示为Kpp×Δθ+Kip×Int(Δθ)。在此，Int(Δθ)是位置偏差Δθ的时间积分值。Kpp、Kip是被称为控制增益的常数。速度计算部1135－3与第一旋转信息输出传感器135a－1以能够收发信号的方式连接。由此，速度计算部1135－3根据从第一旋转信息输出传感器135a－1输出的脉冲信号来算出Y轴方向倾转马达135a的旋转速度。Y轴方向倾转马达135a的旋转速度例如能够根据脉冲信号中的单位时间的脉冲数来算出。电力供给部1135－4经由合成部1135－6与速度控制部1135－1连接。另外，电力供给部1135－4经由合成部1135－6及切换部1135－7与位置控制部1135－2连接。由此，只有从速度控制部1135－1输出的第一控制量被输入至电力供给部1135－4，或者第一控制量与从位置控制部1135－2输出的第二控制量在合成部1135－6中合成而被输入至电力供给部1135－4。在只有第一控制量被输入至电力供给部1135－4的情况下，电力供给部1135－4仅基于使Y轴方向倾转马达135a的速度(旋转速度)追随指示速度的第一控制量来输出反馈电流。由此，马达驱动部1135能够以使马达的旋转速度追随指示速度的方式驱动Y轴方向倾转马达135a。另一方面，在第一控制量和第二控制量双方在合成部1135－6中被合成而输入至电力供给部1135－4的情况下，电力供给部1135－4输出使马达的旋转速度追随指示速度且使操作杆3的倾转角度追随指示倾转角度那样的反馈电流。由此，马达驱动部1135以不仅使马达的旋转速度追随指示速度，还使操作杆3的倾转角度追随指示倾转角度的方式驱动Y轴方向倾转马达135a。其中，在本实施方式中，从电力供给部1135－4输出基于第一控制量及/或第二控制量控制了的电流(反馈电流)。但是，从电力供给部1135－4输出的不限于反馈电流。例如，也可以从电力供给部1135－4输出基于第一控制量及/或第二控制量控制了电压值及/或占空比的电压。另外，电力供给部1135－4可以与判断部1134连接。而且，电力供给部1135－4可以基于上述的第一条件的真假来控制从电力供给部1135－4输出的反馈电流或电压。例如，可以在第一条件是“真”的情况下，对从电力供给部1135－4输出的电流值或电压值不设限制，在第一条件是“假”的情况下，对能够从电力供给部1135－4输出的电流值或电压值设置上限。由此，在第二时间T2的期间发生的位置偏差的变化量为第一阈值φ1以下的情况(第一条件为“真”的情况)下，能够以累积保持位置偏差的方式控制轴方向倾转马达135a。另一方面，在第二时间T2的期间发生的位置偏差的变化量大于第一阈值φ1的情况(第一条件为“假”的情况)下，能够限制对Y轴方向倾转马达135a输入的反馈电流值或电压值。结果，...