运动管理系统、运动管理方法、运动管理程序

摘要

本发明提供一种管理该运动物体的运动的系统，在谋求人类等运动物体及用不同形式引导该运动物体的运动的2个装置的各自运动的协调的同时，用合适的尺度及节奏进行运动，以训练该运动物体。根据本发明的运动管理系统1，通过跑步机(第1运动引导装置)10的动作，调节用户的步行运动的速度。通过步行运动引导装置(第2运动引导装置)20的动作，以与运动物体的运动节奏协调后的节奏调节运动尺度，同时引导该用户的步行运动。这时，根据步行速度v(必要时为步行率p)控制步行运动引导装置20的动作。由此能在谋求用户的步行运动、跑步机10的动作及步行运动引导装置20的各自动作的协调的同时，用合适的尺度及节奏步行运动，以训练该用户。

说明书

技术领域

本发明涉及一种管理运动物体的运动的系统、方法及对计算机赋予该管理功能的程序。

背景技术

提出了一种通过按照用户的体力、健康状态设定跑步机的速度以使步行速度、步幅变得合适，来实施该用户的步行训练的方法(例如，参见JP特开2001-238982号公报、JP特开2001-346906号公报)。

但是，运动当在用户身上安装有对身体作用力的装置以引导(或辅助)脚的运动时，没有考虑使用户、跑步机及该装置三者运动协调的同时，以合适的步幅步行来训练用户的步行。

发明内容

这里，本发明要解决的课题是，提供一种管理运动物体的运动的系统、方法及对计算机赋予该管理功能的程序，能在谋求人类等运动物体及用不同形式引导该运动物体的运动的2个装置各自的动作之间的协调的同时，以合适的尺度及节奏运动，由此训练该运动物体。

为了解决上述课题的第1发明的运动管理系统，具备：运动参数测定部分，根据第1运动引导装置的动作速度，测定运动参数，该运动参数表示由该第1运动引导装置的动作所引导并且进行运动的上述运动物体的该运动尺度及该运动节奏之中的一方或者两方；和控制部分，在以与该运动物体的运动节奏协调后的节奏调节该运动物体的运动尺度的同时，根据由该运动参数测定部分所测定的该运动参数，控制用于引导该运动物体的运动的第2运动引导装置的动作。

根据第1发明的运动管理系统，通过第1运动引导装置的动作调节运动物体的运动速度，并且通过第2运动引导装置的动作以与运动物体的运动节奏协调后的节奏调节运动尺度，同时引导该运动物体的运动。这时，根据表示通过第1运动引导装置的动作而被引导运动的运动物体的该运动尺度及该运动节奏之中的一方或两方的运动参数，控制第2运动引导装置的动作。运动参数通过根据第1运动引导装置的动作速度进行测定，能谋求提高其测定精度。这样，可以将运动物体的运动尺度及运动节奏的关系维持到作为目标的关系上，在进行合适调节的同时，让运动物体持续其运动。因此，在谋求运动物体的运动以及第1及第2运动引导装置各自的动作之间的协调，并且使运动物体以合适的尺度及节奏(或作为目标的尺度及节奏)运动的同时，训练该运动物体。

第2发明的运动管理系统，在第1发明的运动管理系统中，上述运动参数测定部分具备第1运动参数测定部分，该第1运动参数测定部分根据上述第1运动引导装置所具有的循环运动体的循环运动速度，测定第1运动参数，该第1运动参数是表示通过与该循环运动体接触而引导向该循环运动体的循环运动方向相反方向上的运动的上述运动物体的该运动速度的上述运动参数。

根据第2发明的运动管理系统，基于表示通过第1运动引导装置的动作而被引导运动的运动物体的该运动速度(基于运动物体的运动尺度及运动节奏所决定)的“第1运动参数”，控制第2运动引导装置的动作。第1运动参数通过根据第1运动引导装置的循环运动体的循环运动速度进行测定，能谋求提高其测定精度。这样，可以将运动物体的运动尺度及运动节奏的关系维持到作为目标的关系上，在进行合适调节的同时，让运动物体持续其运动。

另外，通过使第1运动引导装置所具有的循环运动体循环运动，按照与循环运动体接触的运动物体在与该循环运动方向相反方向上运动的方式进行引导。“循环运动体”中包含：在多个滚筒上桥接的无端传送带；绕通过中心或偏离中心的点的转动轴转动的球体、椭圆球体；绕中心轴或偏离中心轴且与中心轴平行的转动轴转动的圆筒、四角筒等筒体；绕其它任意的转动轴转动的一块的物体。这样，因为伴随该运动的运动物体或其身体部分的动作由无端循环运动体的循环运动所抵消，只要有第1运动引导装置的设置空间，即使在比较狭窄的场所，也能进行运动物体的运动训练。

进一步，第3发明的运动管理系统，在第2发明的运动管理系统中，上述第1运动参数测定部分，根据对作为上述第1运动引导装置的跑步机所具有的多个滚筒桥接的作为上述循环运动体的无端传送带的驱动速度，测定通过与该无端传送带接触而引导向该无端传送带的循环运动方向相反方向上的步行或跑步运动的上述运动物体的该步行或跑步速度作为上述第1运动参数。

根据第3发明的运动管理系统，根据通过跑步机(第1运动引导装置)的动作而被引导步行或跑步运动的运动物体的该步行或跑步速度(第1运动参数)，控制第2运动引导装置的动作。步行速度根据跑步机的无端传送带(循环运动体)的驱动速度进行测定，由此能谋求提高其测定精度。这样，可以将运动物体的步幅(运动尺度)及步行率(运动节奏)的关系维持在作为目标的关系上等，在进行合适调节的同时，让运动物体持续进行步行或跑步运动。

另外，通过使跑步机(第1运动引导装置)的无端传送带循环运动，引导在与该无端传送带的循环运动方向相反方向上的步行或跑步。这样，因为伴随该步行或跑步运动的运动物体的移动通过无端传送带的转动所抵消，只要有第1运动引导装置的设置空间，即使在比较狭窄的场所，也能进行运动物体的步行或跑步运动训练。

第4发明的运动管理系统，在第1发明的运动管理系统中，上述运动参数测定部分具备第2运动参数测定部分，该第2运动参数测定部分根据上述运动物体和上述第1运动引导装置之间的相互作用力的变化模式，测定第2运动参数，该第2运动参数是表示通过该运动物体和第1运动引导装置的动作而引导周期运动的该运动物体的该周期运动的振幅及周期之中的一方或者两方的上述运动参数；上述控制部分根据由该运动参数测定部分所测定的该第2运动参数，控制上述第2运动引导装置的动作。

根据第4发明的运动管理系统，根据表示通过第1运动引导装置的动作而被引导运动的运动物体的该运动节奏的“第2运动参数”，控制第2运动引导装置的动作。第2运动参数根据运动物体和第1运动引导装置之间的相互作用力的时间变化模式进行测定，由此能谋求提高其测定精度。这样，可以将运动物体的运动尺度及运动节奏的关系维持到作为目标的关系上，在进行合适调节的同时，让运动物体持续其运动。

进一步，第5发明的运动管理系统，在第4发明的运动管理系统中，

上述第2运动参数测定部分，根据支撑对作为上述第1运动引导装置的跑步机所具有的多个滚筒桥接的无端传送带的踏板受到来自上述运动物体的压力的时间变化模式，测定该运动物体的步行率作为上述第2运动参数。

根据第5发明的运动管理系统，根据通过跑步机(第1运动引导装置)的动作而被引导的运动物体的步行率(第2运动参数)，控制第2运动引导装置的动作。当运动物体进行步行或跑步运动时每次踏在跑步机的无端传送带上，就会对支撑该传送带的踏板作用压力。因此，根据该压力的时间变化模式测定步行率，由此能谋求提高其测定精度。这样，可以将运动物体的步幅(运动尺度)及步行率(运动节奏)的关系维持在作为目标的关系上等，在进行合适调节的同时，让运动物体持续进行步行或跑步运动。

另外，通过使跑步机(第1运动引导装置)的无端传送带(循环运动体)循环运动，引导在与该循环运动方向相反方向上的运动物体的步行或跑步运动。这样，因为伴随该步行或跑步运动的运动物体的移动通过无端传送带的转动所抵消，只要有第1运动引导装置的设置空间，即使在比较狭窄的场所，也能进行运动物体的步行或跑步运动训练。

第6发明的运动管理系统，在第1发明的运动管理系统中，上述运动参数测定部分具备：测定第1运动参数作为上述运动参数的第1运动参数测定部分和测定第2运动参数作为上述运动参数的第2运动参数测定部分，该第1运动参数是上述运动物体的移动速度，该第2运动参数是上述运动物体的步幅或步行率；上述控制部分控制上述第2运动引导装置的动作，以便让作为该第2运动参数的步幅的平方与作为该第1运动参数的移动速度之间的比率、或者作为该第1运动参数的速度与作为该第2运动参数的步行率的平方之间的比率的步行比与目标步行比一致。

根据第6发明的运动管理系统，能在谋求运动物体的步行或跑步运动以及第1及第2运动引导装置各自的动作的协调，并且以合适的步行比让运动物体步行或跑步的同时，训练该运动物体。

进一步，第7发明的运动管理系统，在第1发明的运动管理系统中，上述控制部分具备：运动摆动器测定部分，分别测定第1及第2运动摆动器作为对应于上述运动物体的运动而周期性变化的参数；第1摆动器生成部分，在通过与输入摆动信号相互牵引生成以根据固有角速度所决定的角速度进行时间变化的输出摆动信号的第1模型中，将由该运动摆动器测定机构所测定的该第1运动摆动器作为该输入摆动信号输入，由此生成第1摆动器作为该输出摆动信号；固有角速度设定部分，根据由该运动摆动器测定部分所测定的该运动摆动器和由该第1摆动器生成部分所生成的该第1摆动器之间的相位差，设定新的该固有角速度；第2摆动器生成部分，在根据输入摆动信号生成以基于由该固有角速度设定机构所设定的该固有角速度所决定的角速度进行时间变化的输出摆动信号的第2模型中，将由该运动摆动器测定机构所测定的该第2运动摆动器作为该输入摆动信号输入，由此生成第2摆动器作为该输出摆动信号；和引导摆动器生成部分，在由该第2摆动器生成部分所生成的该第2摆动器的基础上，还根据由上述运动参数测定部分所测定的运动参数，生成确定上述第2运动引导装置的动作的尺度及节奏的引导摆动器。

根据第7发明的运动管理系统，能谋求通过第1及第2移动引导装置各自的动作而被引导的运动物体的运动节奏和第2运动引导装置的动作或运动引导节奏之间的相互妥协。这样，能在谋求运动物体的运动以及第1及第2运动引导装置各自的动作之间的协调的同时，以合适的尺度及节奏运动物体进行运动，由此进行训练。

第8发明的运动管理系统，在第7发明的运动管理系统中，上述运动摆动器测定部分测定表示上述运动物体的运动尺度的第3运动摆动器；上述引导摆动器生成部分，在由上述第2摆动器生成部分所生成的上述第2摆动器和由上述固有角速度设定部分所新设定的上述固有角速度的基础上，还根据由上述运动参数测定部分所测定的运动参数，生成包含第1引导摆动器的引导摆动器，该第1引导摆动器表示用于按照由上述运动摆动器测定部分所测定的该第3运动摆动器趋近与上述运动物体的目标运动尺度对应所设定的目标值的方式引导该运动物体的运动的假想的弹性要素所形成的弹性力。

根据第8发明的运动管理系统，通过表示假想的弹性要素的弹性力的第1引导摆动器让运动物体的运动尺度趋近目标尺度，由此引导该运动物体的运动。第1引导摆动器根据固有角速度及运动参数被生成。“固有角速度”按照使运动物体的运动节奏与目标节奏一致的观点被合适设定。“运动参数”表示运动物体的运动状态。因此，通过包含第1引导摆动器的引导摆动器引导运动物体的运动，能谋求运动物体的运动以及第1及第2运动引导装置各自的动作之间的协调，并且在以合适的尺度及节奏使运动物体运动的同时训练该运动物体。

进一步，第9发明的运动管理系统，在第8发明的运动管理系统中，上述运动摆动器测定部分测定上述第2运动摆动器作为上述第3运动摆动器。

根据第9发明的运动管理系统，第2摆动器根据表示运动物体的运动尺度的第3运动摆动器(＝第2运动摆动器)生成。另外，根据该第2摆动器，生成用于让第3运动摆动器趋近目标值的第1引导摆动器。

第10发明的运动管理系统，在第8发明的运动管理系统中，上述运动摆动器测定部分测定表示上述运动物体的运动节奏的第4运动摆动器；上述引导摆动器生成部分，在由上述第2摆动器生成部分所生成的上述第2摆动器、由上述固有角速度设定部分所设定的上述固有角速度和由上述运动摆动器测定部分所测定的该第4运动摆动器的基础上，还根据由上述运动参数测定部分所测定的运动参数，生成包含第2引导摆动器的上述引导摆动器，该第2引导摆动器表示用于按照抑制上述第3运动摆动器的绝对值的增大的方式引导上述运动物体的运动的假想的衰减要素所形成的衰减力。

根据第10发明的运动管理系统，通过表示假想的衰减要素的衰减力的第2引导摆动器。可以抑制运动物体的运动尺度背离目标尺度的情况，由此来引导运动。第2引导摆动器也和第1引导摆动器同样，根据固有角速度及运动参数被生成。“固有角速度”按照使运动物体的运动节奏与目标节奏一致的观点被合适设定。“运动参数”表示运动物体的运动尺度及运动节奏之中的法或两方。因此，通过包含第2引导摆动器的引导摆动器引导运动物体的运动，能谋求运动物体的运动、第1运动引导装置的动作及第2运动引导装置的动作之间的协调，并且在以合适的尺度及节奏使运动物体运动的同时训练该运动物体。

进一步，第11发明的运动管理系统，在第10发明的运动管理系统中，上述运动摆动器测定部分测定上述第1运动摆动器作为上述第4运动摆动器。

根据第11发明的运动管理系统，第1摆动器根据表示运动物体的运动节奏的第4运动摆动器(＝第1运动摆动器)被生成。另外，根据该第1摆动器设定固有角速度，根据该固有角速度，生成用于抑制第3运动摆动器的绝对值的增大的第2引导摆动器。

第12发明的运动管理系统，在第7发明的运动管理系统中，上述第2摆动器生成部分在由上述运动摆动器测定部分所测定的上述第1或第2运动摆动器的周期变化的大小超过阈值的情况，代替由上述固有角速度设定部分所设定的上述固有角速度，生成以根据由上述运动摆动器测定部分所测定的该第1或第2运动摆动器的角速度和由上述第1摆动器生成部分所生成的上述第1摆动器的角速度之中的一方或两方所决定的角速度进行摆动的上述第2摆动器。

根据第12发明的运动管理系统，即使出现运动物体的运动节奏急剧变化的情况，也能以与该变化后的运动节奏对应的合适的节奏引导运动物体的运动。这样，能谋求运动物体的运动以及第1及第2运动引导装置的各自的动作之间的协调，并且在以合适的尺度及节奏使运动物体运动的同时训练该运动物体。

进一步，第13发明的运动管理系统，在第1发明的运动管理系统中，上述控制部分具备：运动摆动器测定部分，测定与上述运动物体的2个不同身体部分的运动相对应的上述运动摆动器作为上述第1及第2运动摆动器；第1摆动器生成部分，在通过与输入摆动信号相互牵引生成以根据固有角速度所决定的角速度进行时间变化的输出摆动信号的第1模型中，将由该运动摆动器测定机构所测定的该第1运动摆动器作为该输入摆动信号输入，生成第1摆动器作为该输出摆动信号；固有角速度设定部分，根据由该运动摆动器测定部分所测定的该第1运动摆动器和由该第1摆动器生成部分所生成的该第1摆动器之间的相位差，新设定该固有角速度；第2摆动器生成部分，在根据输入摆动信号生成以基于由该固有角速度设定机构所新设定的该固有角速度所决定的角速度进行时间变化的输出摆动信号的第2模型中，将由该运动摆动器测定机构所测定的该第2运动摆动器作为该输入摆动信号输入，生成第2摆动器作为该输出摆动信号；和引导摆动器生成部分，在由该第2摆动器生成部分所生成的该第2摆动器的基础上，还根据由上述运动参数测定部分所测定的上述运动参数，生成确定上述第2运动引导装置的动作的尺度及节奏的引导摆动器。

根据第13发明的运动管理系统，能在谋求运动物体的不同身体部分各自的运动节奏和引导该运动的节奏之间的协调的同时，来引导该运动以便让运动物体的运动节奏趋近目标运动节奏。这样，能在谋求运动物体的运动以及第1及第2运动引导装置各自的动作之间的协调，并且以合适的尺度及节奏使运动物体运动的同时，训练该运动物体。

为了解决上述课题的第14发明的方法是一种管理运动物体的运动的方法，根据第1运动引导装置的动作速度，测定运动参数，该运动参数表示通过该第1运动引导装置的动作所引导并进行运动的上述运动物体的该运动尺度及该运动节奏之中的一方或者两方；在以与该运动物体的运动节奏协调后的节奏调节该运动物体的运动尺度的同时，根据该测定的运动参数，控制用于引导该运动物体的运动的第2运动引导装置的动作。

根据第14发明的运动管理方法，与第1发明的运动管理系统相同，能在谋求运动物体以及第1及第2运动引导装置的运动的协调，并且以合适的尺度及节奏使运动物体运动的同时训练该运动物体。

为了解决上述课题的第15发明的程序，让计算机作为管理运动物体的运动的系统实现以下部件的功能：运动参数测定部分，根据第1运动引导装置的动作速度，测定运动参数，该运动参数表示通过该第1运动引导装置的动作所引导并进行运动的上述运动物体的该运动尺度及该运动节奏之中的一方或者两方；控制部分，在以与该运动物体的运动节奏协调后的节奏调节该运动物体的运动尺度的同时，根据由该运动参数测定部分所测定的该运动参数，控制用于引导该运动物体的运动的第2运动引导装置的动作。

根据第15发明的运动管理程序，使计算机作为训练该运动物体的系统发挥功能，能谋求运动物体以及第1及第2运动引导装置的运动的协调，并且以合适的尺度及节奏使运动物体运动。而且，可以让一台计算机拥有该功能的全部，也可以让多台计算机分散拥有该功能。

附图说明

图1是本发明的运动管理系统的构成示例图。

图2是本发明的运动管理方法的说明图。

图3是本发明的运动管理方法的说明图。

图4是引导步行运动的假想的弹簧及阻尼器的说明图。

图5是本发明的运动管理系统的作用效果相关的概念说明图。

图6是本发明的运动管理系统的作用效果相关的概念说明图。

图7是基于本发明的运动管理系统的表示作用效果的实验结果的说明图。

图8是基于本发明的运动管理系统的表示作用效果的实验结果的说明图。

图9是基于本发明的运动管理系统的表示作用效果的实验结果的说明图。

图10是基于本发明的运动管理系统的表示作用效果的实验结果的说明图。

具体实施方式

使用附图说明本发明的运动管理系统、运动管理方法及运动管理程序的实施方式。以下，关于步行者的脚体等，为了区别左右在参数中添加下标L、R，为了书写的简单，在没有特别必要区别左右的情况下，省略下标L、R。

使用图1说明本发明的运动管理系统的构成。

图1表示的运动管理系统1用于训练用户，谋求用户(人类(运动物体))的运动、跑步机(第1运动引导装置)10的动作和步行运动引导装置(第2运动引导装置)20的动作之间的协调，同时以合适的尺度及节奏进行步行(或跑步)。

跑步机10具备：宽度比人类的标准的横向宽度还稍微宽一些的驱动滚筒11、与驱动滚筒11大致相同宽度的从动滚筒12、桥接驱动滚筒11及从动滚筒12的无端传送带(无端循环运动体)13和从下面支撑无端传送带13中用户搭乘的部分的踏板14。驱动滚筒11通过由电动机、变速器等构成的驱动机构101所驱动。通过让驱动滚筒11按图中所示的顺时针方向转动来进行驱动，伴随着从动滚筒12的向同方向的从动，传送带13也按顺时针方向转动。由此引导在传送带13上搭乘的用户，向图中的左侧步行(或跑步)。另外，设置了输出与传送带13的移动速度对应的信号的速度传感器102和输出与踏板14受到的压力对应的信号的压力传感器104。而且，作为跑步机10，也可以采用一般出售的跑步机等、公知的所有构成的跑步机。

步行运动引导装置20具备：腰部用具21、大腿部用具22、力传递部件23、电池24、致动器致动器(电动电动机)25和股关节角度传感器26。

腰部用具21通过组合有刚性的材料和有柔软性的材料制作而成，安装在用户的腰间。大腿部用具22也是通过组合有刚性的材料和有柔软性的材料制作而成，分别安装在用户的大腿部的前后。力传递部件23通过分量轻的硬质塑料等有定形性的材料制作而成，为沿着用户的大腿部，从用户的腰部侧面向下方延长后，朝大腿部的前后分成二股的形状，分别与致动器25及前后的大腿部用具22连接。电池24收藏在腰部用具21中(例如，固定在构成腰部用具21的多张构成部件之间)，对致动器25等提供电力。致动器25安装在腰部用具21上，通过力传递部件23及大腿部用具22对用户的大腿部作用力。股关节角度传感器26由在用户腰部的侧面被设置的转动编码器等构成，输出与股关节角度对应的信号。

运动管理系统1具备第1控制部分100和第2控制部分200。

第1控制部分100，由在跑步机10上附加微型计算机等的计算机构成，通过驱动机构102控制驱动滚筒11的驱动速度等。第1控制部分100具备运动参数测定部分110。运动参数测定部分110由作为硬件的计算机(由CPU、ROM、RAM、I/O(输入输出装置)等构成。)和作为对该计算机赋予功能的软件的本发明的“运动管理程序”的一部分所构成。运动参数测定部分110具备第1运动参数测定部分111和第2运动参数测定部分112。

第1运动参数测定部分111根据速度传感器102的输出测定用户的步行速度v作为第1运动参数。因为随着用户的步行运动尺度越大并且步行运动节奏越快，步行速度v就越高，因此第1运动参数相当于表示用户的运动尺度及运动节奏两者的运动参数。

第2运动参数测定部分112根据压力传感器104的输出测定用户的步行率(单位时间的步数)p作为第2运动参数。因为随着用户的步行节奏越快，步行率p就越高，因此第2运动参数相当于表示用户的运动节奏的运动参数。

第2控制部分(相当于本发明的“控制部分”。)200，通过以下部分构成：收藏在步行运动引导装置20的腰部用具21的计算机和作为对该计算机赋予步行运动引导装置20的控制功能等的软件的本发明的“运动管理程序”。

第2控制部分200具备：运动摆动器测定部分210、第1摆动器生成部分220、固有角速度测定部分230、第2摆动器生成部分240和引导摆动器生成部分250。

运动摆动器测定部分210，根据股关节角度传感器26的输出，将用户的股关节角度Φ_H作为与步行运动对应而周期性变化的“第2运动摆动器”来测定。因为股关节角度Φ_H随着用户的步行运动尺度(由步幅等表示。)越大，其振幅也越大，相当于表示用户的运动尺度的“第3运动摆动器”。另外，运动摆动器测定部分210，根据股关节角度传感器26的输出，测定股关节角速度dΦ_H/dt作为“第1运动摆动器”。股关节角速度dΦ_H/dt，因为随着用户的步行运动节奏(由步行率等表示。)越快，其振幅也越大，相当于表示用户的运动节奏的“第4运动摆动器”。

第1摆动器生成部分220根据由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角速度dΦ_H/dt和固有角速度ω_M，根据第1模型生成第1摆动器x。“第1模型”是一种通过与输入摆动信号相互牵引，生成以根据固有角速度ω_M所决定的角速度进行时间变化的输出摆动信号的模型。

固有角速度设定部分230具备：第1相位差设定部分231、第2相位差设定部分232、相关系数设定部分233、第1角速度设定部分234和第2角速度设定部分235。

第1相位差设定部分231将股关节角速度dΦ_H/dt的角速度ω_H、和反映了在范德坡(Van Der Pol)方程式中所包含的固有角速度ω_M的摆动器x之间的相位差作为第1相位差δθ₁来设定。

第2相位差设定部分232根据表示假想运动摆动器θ_h和假想引导摆动器(假想引导摆动器)θ_m之间的关系的“假想模型”，将假想运动摆动器θ_h和假想引导摆动器θ_m之间的相位差作为第2相位差δθ₂(＝θ_h-θ_m)来设定。

相关系数设定部分233，按照使由第2相位差设定部分232所设定的第2相位差δθ₂趋近由第1相位差设定部分231所设定的第1相位差δθ₁的方式，来设定假想运动摆动器θ_h和假想引导摆动器θ_m之间的相关系数ε。

第1角速度设定部分234，根据由相关系数设定部分233所设定的相关系数ε，设定假想运动摆动器θ_h的角速度ω_h。

第2角速度设定部分235，根据由第1角速度设定部分234所设定的假想运动摆动器θ_h的角速度ω_h，按照使由第2相位差设定部分232所设定的第2相位差δθ₂趋近由目标相位差设定部分212所设定的目标相位差δθ_d的方式，将假想引导摆动器θ_m的角速度ω_m作为新固有角速度ω_M来设定。

第2摆动器生成部分240，根据由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角度Φ_H和由固有角速度设定部分230所设定的固有角速度ω_M，按照第2模型生成第2摆动器y。“第2模型”是一种根据输入摆动信号，生成以基于固有角速度ω_M所决定的角速度进行时间变化的输出摆动信号的模型。

引导摆动器生成部分250具备第1引导摆动器生成部分251和第2引导摆动器生成部分252。

第1引导摆动器生成部分251，根据由第2摆动器生成部分240所生成的第2摆动器y和由固有角速度设定部分230所设定的固有角速度ω_M，生成第1引导摆动器z₁。第1引导摆动器z₁表示将由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角度Φ_H趋近其目标值Φ₀的假想的弹簧等的弹性要素的弹性力。第2引导摆动器生成部分252，根据由第2摆动器生成部分240所生成的第2摆动器y和由固有角速度设定部分230所设定的固有角速度ω_M，生成第2引导摆动器z₂。表示根据与由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角速度dΦ_H/dt抑制股关节角度Φ_H的绝对值的增大的假想的阻尼器等的衰减要素的衰减力。而且，引导摆动器生成部分250，根据第1引导摆动器z₁及第2引导摆动器z₂，生成作为通过步行运动引导装置20作用于用户的股关节转动的扭矩T的指示信号的引导摆动器z。

第1控制部分100及第2控制部分200能进行无线通信。而且也可以不在第1控制部分100中而在第2控制部分200中具备目标步行比设定部分130等，将构成运动管理系统的多个处理部分111、112、210、220...在第1控制部分100及第2控制部分200中用任意的模式配置。另外，第1控制部分100及第2控制部分200也可以由同一台计算机构成。第1控制部分100及第2控制部分200的通信也可以是有线通信。

使用图2～图4说明上述构成的运动管理系统1的功能。

第1运动参数测定部分111，根据与跑步机10的传送带13的速度对应的速度传感器102的输出，测定用户的步行速度v(图2/S111)。另外，第2运动参数测定部分112，根据与跑步机10的踏板14受到的压力对应的压力传感器104的输出表示峰值的单位时间的回数，测定用户的步行率(单位时间的步数)p(图2/S112)。而且，也可以根据通过步行运动引导装置20作用于用户的股关节转动的扭矩T的时间变化测定步行率p。另外，在用户的身体上安装加速度传感器，也可以根据与用户的垂直方向的加速度对应的加速度传感器的输出测定步行率p。

由第1运动参数测定部分111所测定的步行速度v及由第2运动参数测定部分112所测定的步行率p，从第1控制部分100无线发送给第2控制部分200，保存(或存储)在构成第2控制部分200的RAM等中。

并且，运动摆动器测定部分210根据股关节角度传感器26的输出，测定用户的左右的股关节角度Φ_H＝(Φ_HL，Φ_HR)(图2/S211)。另外，运动摆动器测定部分210根据股关节角度传感器26的输出，测定用户的左右股关节角速度dΦ_H/dt＝(dΦ_HL/dt，dΦ_HR/dt)(图2/S212)。

并且，第1摆动器生成部分220，根据由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角速度dΦ_H/dt及在存储器中存储的最新的固有角速度ω_M＝(ω_ML，ω_MR)，按照第1模型，设定第1摆动器x＝(x_L，x_R)(图2/S220)。第1模型是一种将根据股关节角速度dΦ_H/dt等的运动摆动器而输出变动的左右的脚体等多个第1要素的相关关系，通过下面式(1)表示的范德坡(van der Pol)方程式来表现的模型。

(d²x_L/dt²)＝ξ(1-x_L²)(dx_L/dt)-ω_ML²x_L

            +g(x_L-x_R)+K(dφ_HL/dt)，

(d²x_R/dt²)＝ξ(1-x_R²)(dx_R/dt)-ω_MR²x_R

            +g(x_R-x_L)+K(dφ_HR/dt)··(1)

式中，“ξ”是第1摆动器x及其1阶时间微分(dx/dt)用x-(dx/dt)平面描绘安定的极限周期，被设定的参数(＞0)。“g”是表示第1模型中的假想的左右脚体(第1要素)的相关关系的第1相关参数。“K”是反馈参数。而且，固有角速度ω_M可以在与由步行运动引导装置20进行的实际步行辅助节奏(步行引导节奏)没有大的偏离的范围内任意设定。

第1摆动器x＝(x_L，x_R)，根据龙格-库塔法被计算或生成。第1摆动器x的成分x_L及x_R表示各自左右的脚体相关的假想的步行辅助节奏。另外，摆动器x有以下性质：通过范德坡方程式有的一个性质的“相互牵引(mutual entrainment)”，与按与实际的步行运动节奏大致相同的节奏(角速度)进行时间变化的股关节角速度dΦ_H/dt的节奏协调，同时具有由“固有角速度”ω_M所反映的自主节奏，进行周期性变化或摆动。

而且，也可以代替股关节角速度dΦ_H/dt，或者在股关节角速度dΦ_H/dt的增加，而采用股关节角度Φ_H或者膝关节、足关节、肩关节、肘关节的角度或角速度，进一步根据以步行者的着地声、呼吸声、断续发的声音等反映了用户的步行运动节奏(运动节奏)的节奏进行变动的各种摆动器，生成第1摆动器x。

另外，也可以通过与式(1)所表现的范德坡方程式不同形式的范德坡方程式，来表现第1模型，也可以能以股关节角速度dΦ_H/dt等的运动摆动器和相互牵引效果生成摆动器的所有方程式来表现第1模型。

如上所述，根据表现按照股关节角速度dΦ_H/dt等的运动摆动器而输出变动的多个第1要素(左右的脚体)的关系的第1模型，生成第1摆动器x作为第1要素的输出(式(1)，图2/S220)。由此通过将与用户的实际运动有关系的多个第1要素的关系反映在第1模型中的第1相关系数g等中，借鉴该多个第1要素的关系能生成合适的第1摆动器x。例如，作为多个第1要素被假定成左右的脚体或者同一脚体的多个关节的情况下，用反映前后交互运动等的左右脚体的定性关系或者股关节转动的脚体运动和膝关节转动的脚体运动的周期或相位差等同一脚体的关节间的定性关系等的形式，生成第1摆动器x。因此，借鉴该关系能将引导用户的运动的引导摆动器的节奏和尺度适当设定。

接着，固有角速度设定部分230根据在存储器中存储的目标相位差δθ_d和由第1摆动器设定部分210所生成的第1摆动器x，按照包含2个摆动器的假想模型，新设定固有角速度ω_M(图2/S230)。

具体来说，首先，第1相位差测定部分231，对于左右各成分，将由引导摆动器测定部分210所测定的股关节角速度dΦ_H/dt的相位θ_H和由第1摆动器设定部分210所生成的第1摆动器x的相位θ_M之间的相位差θ_H-θ_M作为第1相位差δθ₁来设定(图2/S231)。

接着，第2相位差设定部分232，以由第1相位差设定部分231所设定的第1相位差δθ₁在过去3步行周期内是恒定一事作为必要条件，对于左右各成分，根据通过下式(2.1)及(2.2)表示的“假想模型”，将通过下式(2.3)表示的与假想运动摆动器θ_h和假想引导摆动器θ_m之间的相位差θ_h-θ_m作为第2相位差δθ₂来设定(图2/S232)。

dθ_h/dt＝ω_h+ε·sin(θ_mL-θ_hL)··(2.1)

dθ_m/dt＝ω_m+ε·sin(θ_hL-θ_mL)··(2.2)

δθ₂＝arcsin[(ω_h-ω_m)/2ε]··(2.3)

式中，ε＝(ε_L，ε_R)是假想模型中的假想运动摆动器θ_h＝(θ_hL，θ_hR)及假想引导摆动器θ_m＝(θ_mL，θ_mR)的按左右每个成分的相关系数。另外，ω_h是假想运动摆动器θ_h的角速度，ω_m是假想引导摆动器θ_m的角速度。

接着，相关系数设定部分233，使由第1相位差设定部分231所设定的第1相位差δθ₁和由第2相位差设定部分232所设定的第2相位差δθ₂之间的差δθ₁-δθ₂成为最小，来设定相关系数ε(图2/S233)。

具体来说，根据下式(2.4)，对于左右各成分，逐次设定股关节角速度(运动摆动器)dΦ_H/dt成为0的离散的时间t_id(d＝1，2，...)中的相关系数ε。

ε(t_id+1)＝ε(t_id)-η{V₁(t_id+1)-V₁(t_id)}

           /{ε(t_id)-ε(t_id-1)}，

V(t_id+1)≡(1/2){δθ₁(t_id+1)-δθ₂(t_id)}²··(2.4)

式中，η＝(η_L，η_R)的各成分表示趋近第1相位差δθ₁的左右各成分和第2相位差δθ₂的左右各成分的位能V＝(V_L，V_R)的稳定性的系数。

接着，第1角速度设定部分234，根据由相关系数设定部分233所设定的相关系数ε，在假想引导摆动器θ_m的固有角速度ω_m是恒定的条件下，对于左右各成分，让第1及第2相位差的差δθ₁-δθ₂的各成分成为最小，将假想运动摆动器θ_h的角速度ω_h根据下式(2.5)来设定(图2/S234)。

ω_h(t_id)＝-α∫dt([4ε(t_id)²-{ω_h(t)-ω_m(t_id)}²]^1/2

×sin[sin^-1{(ω_h(t)-ω_m(t_id-1))/2ε(t_id)}

-δθ₁(t_id)])··(2.5)

式中，α＝(α_L，α_R)的各成分是表示系统的稳定性的系数。

接着，第2角速度设定部分235，对于左右各成分，根据由第1角速度设定部分234所设定的假想运动摆动器θ_h的角速度ω_h，将假想引导摆动器θ_m的角速度ω_m作为新的固有角速度ω_M来设定(图2/S235)。具体来说，第2角速度设定部分235，对于左右各成分，让第2相位差δθ₂趋近目标相位差δθ_d，根据下式(2.6)来设定假想引导摆动器θ_m的角速度ω_m＝(ω_mL，ω_mR)。

ω_m(t_id)＝β∫dt·([4ε(t_id)²-{ω_h(t_id)-ω_m(t)}²)

×sin[sin^-1{(ω_h(t_id)-ω_m(t))/2ε(t_id)}-δθ_d])

··(2.6)

式中，β＝(β_L，β_R)的各成分是表示系统的稳定性的系数。

接着，第2摆动器生成部分240，根据由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角度Φ_H和由固有角速度设定部分230所设定的新的固有角速度ω_M，根据“第2模型”，生成第2摆动器y＝(y_L+，y_L-，y_R+，y_R-)(图2/S240)。第2模型是表现根据股关节角度Φ_H等的运动摆动器而输出变动的多个神经要素等多个第2要素的相关关系的模型。更具体来说，第2模型包含：与支配分别向左大腿部的屈曲方向(前方)及伸展方向(后方)的运动的神经要素L+及L-以及支配分别向右大腿部的屈曲方向及伸展方向的运动的神经要素R+及R-的膜电位的变动对应的运动参数u_i(i＝L+，L-，R+，R-)、和反映神经要素i的顺应效果的自己抑制因素v_i，通过下面的连立微分方程式(3)被表现。

τ_1L+·du_L+/dt＝-u_L++w_L+/L-y_L-+w_L+/R+y_R+-λ_Lv_L+

              +f₁(ω_ML)+f₂(ω_ML)K(φ_L)，

τ_1L-·du_L-/dt＝-u_L-+w_L-/L+y_L++w_L-/R-y_R--λ_Lv_L-

              +f₁(ω_ML)+f₂(ω_ML)K(φ_L)，

τ_1R+·du_R+/dt＝-u_R++w_R+/L+y_L++w_R+/R-y_R--λ_Rv_R+

              +f₁(ω_MR)+f₂(ω_MR)K(φ_R)，

τ_1R-·du_R-/dt＝-u_R-+w_R-/L-y_L-+w_R-/R+y_R+-λ_Rv_R-

              +f₁(ω_MR)+f₂(ω_MMR)K(φ_R)，

τ_i·dv_i/dt＝-v_i+y_i，

y_i＝H(u_i-u_th)，H≡0(u_i＜u_th)，1(u_i≥u_th)或者

y_i＝fs(u_i)≡1/{1+exp(-u_i/ξ)}··(3)

式中，τ_1i是规定运动参数u_i的变化特性的时间常数，对于左右各成分，如下式(3.1)所表示，具有对新的固有角速度ω_M的依赖性。

τ_1i≡t(ω_ML)/ω_ML-γ_L(i＝L+，L-)，

t(ω_MR)/ω_MR-γ_R(i＝R+，R-)··(3.1)

t(ω)是具有ω依赖性的系数。γ＝(γ_L，γ_R)是常数。τ_2i是规定自己抑制因素v_i的变化特性的时间常数。w_i/j(＜0)是表示多个第2要素(神经要素)i及j的关系的第2相关系数(常数)。λ_L及λ_R是习惯系数。K是与股关节角度Φ_H对应的反馈系数。

f₁及f₂是分别通过下式(3.2)及(3.3)定义的函数。

f₁(ω)≡c·ω(c＞0)··(3.2)

f₂(ω)≡c₀+c₁ω+c₂ω²··(3.3)

新的固有角速度ω_M的函数f₁(ω_M)及f₂(ω_M)的系数c、c₀、c₁、c₂，能作为与由目标运动设定部分211所设定的成为目标的运动节奏对应的系数设定。

而且，也可以代替股关节角度Φ_H或在股关节角度Φ_H基础上增加，而采用股关节角速度dΦ_H/dt、或者膝关节、足关节、肩关节、肘关节的角度或角速度，并且根据以与步行者的着地声、呼吸声、意图发的声音等步行运动节奏关联的节奏变动的各种摆动器，生成第2摆动器y_i。

第2摆动器y_i，在运动参数u_i的值不满阈值u_th的情况下是0，运动参数u_i的值在阈值u_th以上的情况下设成该u_i的值。或者，第2摆动器y_i，由S型函数fs定义(参见式(3))。由此关于向大腿部的屈曲方向(前方)的运动，支配该运动的第2要素(神经要素)L+及R+的各自的输出的第2摆动器y_L+及y_R+，也比其它第2要素的输出大。另外，关于向大腿部的伸展方向(后方)的运动，支配该运动的第2要素(神经要素)L-及R-的各自的输出的第2摆动器y_L-及y_R-，也比其它第2要素的输出大。向脚体(大腿部)的前方或后方的运动，例如，通过股关节角速度dΦ_H/dt的极性来识别。

如上所述，根据表现按照股关节角速度dΦ_H/dt等运动摆动器而输出变动的多个第2要素的关系的第2模型，生成第2摆动器y_i作为第2要素i的输出(式(3)，图2/S240)。由此通过将与用户的实际运动相关的多个第2要素的相关关系反映在第2模型中的第2相关系数W_i/j上，借鉴该多个第2要素的相关关系，能生成合适的第2摆动器y_i。例如，作为多个第2要素，假定用户的多个神经要素(神经群或神经元群)的情况下，用反映支配左右脚体的步行的神经要素的定性关系等的形式，生成第2摆动器y_i。因此，借鉴该关系么能将引导用户的运动的引导摆动器的节奏及尺度适当设定。

接着，引导摆动器生成部分250，根据由第1运动参数测定部分111所测定的步行速度v、由第2运动参数测定部分112所测定的步行率p、通过运动摆动器测定部分210被测定了的股关节角度Φ_H、由运动摆动器210所测定的股关节角速度dΦ_H/dt、由第2摆动器生成部分240所生成的第2摆动器y_i和由固有角速度设定部分230所设定的新的固有角速度ω_M，设定引导摆动器z(图3/S250)。

具体来说，根据下式(4)，生成第1引导摆动器z₁(图3/S251)。

z_1L＝g₁₊(p₀，ω_mL)g₊(q₀，φ_HL)y_L+

     -g_1-(p₀，ω_mL)g_-(q₀，φ_HL)y_L-，

z_1R＝g₁₊(p₀，ω_mR)g₊(q₀，φ_HR)y_R+

     -g_1-(p₀，ω_mR)g_-(q₀，φ_HR)y_RR-，

p₀≡(v/k₀)^1/2，q₀≡(vk₀)^1/2··(4)

式中，“g₁₊”“g_1-”“g₊”及“g_-”是分别通过下式(4.1)～(4.4)定义的函数。

g₁₊(p₀，ω)≡∑_ka_k+(p₀)ω^k

          (a_k+(p₀)：系数，k＝0～3)...(4.1)

g_1-(p₀，ω)≡∑_ka_k-(p₀)ω^k

          (a_k-(p₀)：系数，k＝0～3)...(4.2)

g₊(q₀，φ)≡c₁₊(φ-φ₀₊(q₀))+c₂₊(φ-φ₀₊(q₀))³

(c₁₊，c₂：系数，Φ₀₊：屈曲方向的股关节角度Φ_H的目标值)...(4.3)

g_-(q₀，φ)≡c_1-(φ-φ_0-(q₀))+c_2-(φ-φ_0-(q₀))³

(c_1-，c_2-：系数，Φ_0-：伸展方向的股关节角度Φ_H的目标值)...(4.4)

股关节角度Φ_H的目标角度Φ₀₊(q₀)、Φ_0-(q₀)是与目标步行比k₀及步行速度v对应的推荐步幅q₀(＝(vk₀)^1/2)函数，根据与用户的步幅q(＝v/p)和推荐步幅q₀的偏差δq能进行修正。另外，在第1系数g₁₊(p₀，ω_M)、g_1-(p₀，ω_M)所包含的系数a_k+(p₀)、a_k-(p₀)是与目标步行比k₀及步行速度v对应的推荐步行率p₀(＝(v/k₀)^1/2)的函数，根据与用户的步行率p(＝v/q)和推荐补效率p₀的偏差δp能进行修正。

第1引导摆动器z₁是将第1系数g₁₊及g_1-作为各自的弹簧系数(弹性系数)，表示图4所示的2个假想的弹簧G₁₊及G_1-的弹性力。第1系数g₁₊及g_1-，表示对应于步行速度(第1运动参数)v及固有角速度ω_M，让股关节角度(第3运动摆动器)Φ_H趋近与目标运动尺度对应的目标角度Φ₀₊(＞0)及Φ_0-(＜0)的第1位能(假想的弹簧等弹性要素的位能)的梯度(参见式(4.1)(4.2))。也就是说，第1引导摆动器z₁表示将第1系数g₁₊、g_1-作为弹性系数(弹簧系数)，并且，将股关节角度Φ_H的值复原成目标角度Φ₀₊及Φ_0-的假想的弹性要素的弹性力。基于这些，通过第1引导摆动器z₁，让股关节角度Φ_H与对应于目标步行比k₀及步行速度v的目标角度Φ₀₊、Φ_0-一致，并且能以从肌肉的收缩状态向伸展状态的移动时的弹性力等反映用户的身体的弹性要素的节奏及尺度，来引导用户的运动。

假想的弹簧G₁₊的弹性力表示根据弹簧系数g₁₊让股关节角度Φ_H趋近其目标角度Φ₀₊而作用于用户的大腿部的力(参见见式(4))。也就是说，在股关节角度Φ_H比目标角度Φ₀₊小的情况下，弹簧G₁₊形成的弹性力在股关节角度Φ_H增加的方向(前方)运动大腿部，来作用于该大腿部。另外，在股关节角度Φ_H超过目标角度Φ₀₊的情况下，弹簧G₁₊形成的弹性力在股关节角度Φ_H减少的方向(后方)运动大腿部，来作用于该大腿部。

另外，其它的假想的弹簧G_1-的弹性力表示对应于弹簧系数g_1-，按照让股关节角度Φ_H趋近该目标角度Φ_0-的方式作用于用户的大腿部的力(参见式(4))。也就是说，在股关节角度Φ_H超过目标角度Φ_0-的情况下，弹簧G_1-形成的弹性力表示在股关节角度Φ_H减少的方向(后方)运动大腿部，来作用于该大腿部的力。另外，在股关节角度Φ_H比目标角度Φ_0-小的情况下，弹簧G_1-形成的弹性力表示在股关节角度Φ_H增加的方向(前方)运动大腿部，来作用于该大腿部的力。

另外，如上所述，由于根据向大腿部的前方的运动及向后方的运动的不同，从多个第2要素i(＝L+，L-，R+，R-)内的一部分有偏重的输出，因此能避免2个假想的弹簧G₁₊及G_1-各自的弹性力相互抵消的事态。

也就是说，在左大腿部向前方运动时，作为支配该运动的一方第2要素L+的输出的第2摆动器y_L+的值变得比作为另一方第2要素L-的输出的第2摆动器y_L-的值大。通过这些，基于式(4)表示的第1引导摆动z_1L近似表示成下式(4a)。

为此，在左大腿部向前方运动时，2个假想的弹簧G₁₊及G_1-各自的弹性力之中，按照让股关节角度Φ_H趋近前侧的目标角度Φ₀₊的方式作用于用户的大腿部的弹簧G₁₊的弹性力被偏重反映。通过这些，能避免2个假想的弹簧G₁₊及G_1-各自的弹性力相互抵消的事态。

另外，在左大腿部向后方运动时，作为支配该运动的一方第2要素L-的输出的第2摆动器y_L+的值变得比作为另一方第2要素L+的输出的第2摆动器y_L+的值大。通过这些，基于式(4)表示的第1引导摆动器z_1L近似表示成下式(4b)。

为此，在左大腿部向后方运动时，2个假想的弹簧G₁₊及G_1-各自的弹性力之中，按照让股关节角度Φ_H趋近后侧的目标角度Φ₀₊的方式作用于用户的大腿部的假想的弹簧G_1-的弹性力被偏重反映。通过这些，能避免2个假想的弹簧G₁₊及G_1-的各自的弹性力相互抵消的事态。这一点对于右脚体(大腿部)的运动也一样。

而且，将股关节角速度dΦ_H/dt作为参数的S型函数fs(参见式(3))被组合到第1系数g₁₊、g_1-中，由此根据由股关节角速度dΦ_H/dt的极性所确定的向大腿部的前后的运动的不同，也可以用作为多个第2要素i的输出的第2摆动器y_i内的一部分被偏重反映的形式来生成第1扭矩T₁。通过这些，能避免2个假想的弹簧G₁₊及G_1-各自的弹性力相互抵消的事态。

并且，根据下式(5)，设定第2引导摆动器z₂(图3/S252)。

z_2L＝-g₂₊(p₀，ω_mL)(dφ_HL/dt)H₊(φ_HL)y_L+

     +g_2-(p₀，ω_mL)(dφ_HL/dt)H_-(φ_HL)y_L-，

z_2R＝-g₂₊(p₀，ω_mR)(dφ_HR/dt)H₊(φ_HR)y_R+

     +g_2-(p₀，ω_mR)(dφ_HR/dt)H_-(φ_HR)y_R-··(5)

式中，“g₂₊”“g_2-”是分别通过下式(5.1)～(5.4)定义的函数。

g₂₊(p₀，ω)≡∑_kb_k+(p₀)ω^k

           (b_K+(p₀)：系数，k＝0～3)...(5.1)

g_2-(p₀，ω)≡∑_kb_k-(p₀)ω^k

      (b_K-(p₀)：系数，k＝0～3)...(5.2)

H₊(φ)≡0(φ≤0)，1(φ＞0)··(5.3)

H_-(φ)≡0(φ＞0)，1(φ≤0)··(5.4)

在第2系数g₂₊(p₀，ω_M)，g_2-(p₀，ω_M)所包含的系数b_K+(p₀)、b_K-(p₀)是与目标步行比k₀及步行速度v对应的推荐步行率p₀(＝(v/k₀)^1/2)的函数，根据用户的步行率p(＝v/q)和推荐补效率p₀之间的偏差δp能进行修正。

第2引导摆动器z₂，将第2系数g₂₊及g_2-作为各自阻尼器系数(衰减系数)，表示如图4所示的2个假想的阻尼器G₂₊及G_2-的衰减力。第2系数g₂₊及g_2-，表示对应于固有角速度ω_M抑制股关节角度Φ_H的绝对值的增大的第2位能(假想的阻尼器等衰减要素的阻尼器)的梯度(参见式(5.1)(5.2))。也就是说，第2引导摆动器z₂将第2系数g₂₊、g_2-作为减数系数(阻尼器系数)，并且表示对应于股关节角速度dΦ_H/dt抑制股关节角度Φ_H的绝对值的增大的假想的衰减要素的衰减力。通过第2引导摆动器z₂，按照对应于股关节角速度dΦ_H/dt抑制股关节角度Φ_H的绝对值的增大的方式，并且以反映从肌肉的伸展状态向屈曲状态的移动时的粘性力等用户的身体的衰减要素的节奏及尺度，来引导用户的运动。

一方假想的阻尼器G₂₊形成的衰减力，表示对应于该阻尼器系数g₂₊及股关节角速度dΦ_H/dt，按照抑制向前侧(屈曲侧)的股关节角度Φ_H的绝对值的增大的方式作用于用户的大腿部的力(参见式(5))。也就是说，假想的阻尼器G₂₊形成的衰减力表示按照抑制向大腿部的前方的过剩的运动的方式作用于该大腿部的力。

另外，另一方的假想的阻尼器G_2-形成的弹性力，表示对应于该阻尼器系数g_2-及股关节角速度dΦ_H/dt，按照抑制向后侧(伸展侧)的股关节角度Φ_H的绝对值的增大的方式作用于用户的大腿部的力(参见式(5))。也就是说，假想的阻尼器G_2-形成的衰减力表示按照抑制向大腿部的后方的过剩的运动的方式作用于该大腿部的力。

另外，在第2引导摆动器z₂，包含作为股关节角度Φ_H的函数的阶跃函数H₊、H_-。因此，能避免2个假想的阻尼器G₂₊及G_2-各自的衰减力相互抵消的事态。

而且，与由引导摆动器生成部分250所生成的包含第1引导摆动器z₁＝(z_1L，z_1R)和第2引导摆动器z₂＝(z_2L，z_2R)的引导摆动器z(＝z₁+z₂)对应的电流I(z)＝(I_L(z_1L+z_2L)，I_R(z_1R+z_2R))，从电池206分别向左右的致动器210提供，在用户的大腿部作用与该供应电流I对应的力(股关节转动的扭矩)T(I)。

之后，通过反复上述处理(图2/S111，S 112，S210，...，S240，图3/S250)，用户通过步行运动引导装置20的动作，在股关节转动的扭矩T起作用的状态下步行。

根据发挥上述功能的运动管理系统1，通过跑步机(第1运动引导装置)10的动作，调节用户的步行速度，并且，通过步行运动引导装置(第2运动引导装置)20的动作，用与用户的步行率协调后的节奏调节运动尺度，同时引导该用户的步行或跑步运动。这时，根据通过跑步机10的动作被引导的用户的步行速度(第1运动参数)v和步行率(第2运动参数)p，控制步行运动引导装置20的动作。通过步行速度v根据跑步机10的传送带13的速度来测定、步行率p根据从步行运动的用户的脚体在跑步机10的踏板14上作用的压力来测定，谋求得到步行速度v及步行率p的测定精度的提高。

通过这些，将表示用户的步行速度v及步行率(运动节奏)p(或步幅(运动尺度)q＝v/p)的关系的步行比v/p²维持在目标步行比，同时能让用户持续步行运动。这就意味着，由在图5所示的p(步行率)-q(步幅)平面中经过原点的直线q＝k₊p、q＝k_-p等的倾斜度所表现的步行比k＝q/p，与作为目标的步行比相一致。

例如，考察从用户以由图5所示的点s₀所表示的步行率p₀及步幅q₀步行运动的状态开始，通过跑步机10的动作在引导用双曲线q＝v/p所表示的一定速度v(＝p₀q₀)的步行运动的同时调节步行率的情况。

由直线q＝k₊p的倾斜度k₊(＞q₀/p₀)所表示的步行比作为目标被设定的情况，按照用户以由该直线q＝k₊p及双曲线q＝v/p的交点s₊所表示的步行率p₊(＜p₀)及步幅q₊(＞q₀)步行的方式，由步行运动引导装置20引导用户的运动(参见图5/箭头记号A₊)。也就是说，用户的步行运动在步行速度v保持恒定的状态下，逐步引导到用大腿缓慢步行的状态。

另外，由直线q＝k_-p的倾斜度k_-(＜q₀/p₀)所表示的步行比作为目标被设定的情况下，按照用户以由该直线q＝k_-p及双曲线q＝v/p的交点s_-所表示的步行率p_-(＜p₀)及步幅q_-(＞q₀)步行的方式，由步行运动引导装置20引导用户的运动(参见图5/箭头记号A_-)。通过这些，用户的步行状态在步行速度v保持恒定的状态下，逐步引导到用小腿不匆忙的步行的状态。

如图6所示的步行比k的变化δk分解成步行率p的变化δp和步幅q的变化δq，步行率p及步幅q分别通过下面的理由，协调用户的步行运动节奏和与引导摆动器z对应的步行运动引导装置20的引导节奏，同时使其变化。

用户的步行率p通过下面的理由，协调用户的步行运动节奏和与引导摆动器z对应的步行运动引导装置20的引导节奏，同时使其变化成与目标步行率一致。

也就是说，通过有范德坡方程式(参见式(1))的性质的“相互牵引”的效果的第1摆动器x，作为在与用户的股关节角速度(运动摆动器)dΦ_H/dt的节奏协调的同时以根据固有角速度ω_M所决定的自主的节奏或角速度进行摆动的信号被生成。

第1摆动器x，按照在谋求用户的步行运动节奏和由装置进行的该运动的引导节奏之间的协调的同时使用户的步行运动节奏与目标节奏相一致的观点，有可能具有与用户的股关节角速度dΦ_H/dt不合适的相位差。因此，从第1摆动器x直接生成引导摆动器z的情况下，通过与该引导摆动器z对应的股关节转动的扭矩T所引导的用户的步行运动节奏，就恐怕会背离目标节奏。

这里，假想的2个摆动器θ_h及θ_m的关系，设定成与用户的股关节角速度dΦ_H/dt和第1摆动器x之间的相位差(第1相位差)δθ₁相对应。具体来说，根据第1相位差δθ₁，设定假想模型中的相关系数ε(图2/S233)。另外，按照让该2个摆动器θ_h及θ_m的相位差(第2相位差)δθ₂趋近目标相位差δθ_d的方式设定2个摆动器θ_h及θ_m的角速度ω_h及ω_m，后者作为新的固有角速度ω_M被设定(图2/S234，S235)。通过这些，新的固有角速度ω_M，按照在谋求用户的步行运动节奏和目标相位差δθ_d对应的协调的同时使用户的步行率与目标步行率相一致的方式引导用户的步行运动的观点，变成合适的摆动器的角速度。其后，通过反复生成以根据新的固有角速度ω_M所决定的角速度进行周期性变化的第1摆动器x(图2/S210)，能在谋求第1摆动器x的节奏和股关节角速度Φ_H等的运动摆动器的节奏之间的协调的同时，使第1相位差δθ₁和目标相位差δθ_d之间的偏差逐渐减少。通过这些，即使出现用户的运动节奏急剧变化的情况，按照引导摆动器z及扭矩T对该变化的追随性不给用户带来不谐调感的观点，变成合适的值，能使用户的运动节奏以适度的速度逐渐与目标节奏一致。

接着，以反映新设定的固有角速度ω_M的形式来生成第2摆动器y_i(图3/S240)，进一步生成包含第2摆动器y_i的引导摆动器z(图3/S250)。通过这些，在协调用户的步行运动节奏和与引导摆动器z对应的步行运动引导装置20的引导节奏的同时，能进行微小变化以使用户的步行率p与目标步行率相一致。这就意味着，以步行运动引导装置20形成的引导节奏与用户的运动节奏协调，并且用户的运动节奏也与步行运动引导装置20形成的引导节奏协调的形式，形成用户(用户)和装置(机械)之间的协调(相互的妥协)。

而且，目标相位差δθ_d设定成负的情况，用户能以先行引导步行运动引导装置20的形式进行步行运动。另一方面，目标相位差δθ_d设定成正的情况，用户能通过步行运动引导装置20被先行引导的形式进行步行运动。

另外，用户的步幅q通过下面的理由，能按照协调用户的步行运动节奏和与引导摆动器z对应的步行运动引导装置20的引导节奏的同时与目标步幅一致的方式进行变化。

也就是说，在第1引导摆动器z₁中所包含的第1系数g₁₊、g_1-是与为了让用户的股关节角度Φ_H趋近该目标角度Φ₀₊、Φ_0-的第1位能(假想的弹性要素的位能)对应的值。另外，第1系数g₁₊、g_1-是与步行率p及固有角速度ω_M(＝假想引导摆动器θ_m的角速度ω_m)对应的值(参见式(4.1)(4.2))。固有角速度ω_M如上所述，按照在谋求与用户的步行运动节奏的协调的同时使用户的步行率与目标步行率相一致来引导用户的步行运动的观点，相当于合适的摆动器的角速度。并且，目标角度Φ₀₊、Φ_0-是步行速度v及步行率p的函数(参见式(4.3)(4.4))。

另外，在第2引导摆动器z₂中所包含的第2系数g₂₊、g_2-是与用于抑制股关节角度Φ_H的绝对值的增大的第2位能(假想的衰减要素的位能)对应的值。并且，第2系数g₂₊、g_2-是与步行率p及固有角速度ω_M对应的值(参见式(5.1)(5.2))。固有角速度ω_M如上所述，按照在谋求与用户的运动节奏的协调的同时使用户的运动节奏与目标节奏相一致来引导用户的运动的观点，相当于合适的摆动器的角速度。

因此，通过以反映与步行率p及新的固有角速度ω_M对应的第1系数g₁₊(p，ω_M)、g_1-(p，ω_M)的形式生成第1引导摆动器z₁、并且以反映与固有角速度ω_M对应的第2系数g₂₊(p，ω_M)、g_2-(p，ω_M)的形式生成第2引导摆动器z₂，能在谋求用户的步行运动节奏和引导摆动器z的节奏之间的协调，及用户的步行率和目标步行率的一致的同时，引导用户的运动以便让用户的运动尺度趋近目标尺度。

另外，目标角度Φ₀₊、Φ_0-能根据用户的测定步幅(＝步行速度v/步行率p)和目标步幅之间的偏差进行修正。并且，第1系数g₁₊、g_1-的系数a_k+ 、a_k-及第2系数g₂₊、g_2-的系数b_k+、b_k-能根据用户的测定步行率p和目标步行率之间的偏差进行修正。另外，如上所述，谋求步行速度v及步行率p的测定精度的提高。因此，能按照让表示用户的步行速度v及步行率p之间的关系的步行比与目标步行比相一致的方式以合适的节奏及尺度来引导用户的运动。

通过以上，能在谋求用户的步行运动、跑步机10的动作及步行运动引导装置20的动作的协调，并且以作为目标的尺度及节奏让用户运动的情况下，训练该用户的步行运动。另外，虽然按照让用户的步行比与目标步行比相一致的方式来控制步行运动引导装置20的动作，也可以按照让步行速度(第1运动参数)v及步行率(第2运动参数)p的任意的关系成为作为目标的关系的方式来控制步行运动引导装置20的动作。

接着，使用图7～图10说明本发明的步行运动管理系统1的上述作用效果相关的实验结果。

在该实验之前，测定了如图7所示的步行比k和伴随用户的步行运动的消耗能量之间的关系。而且，在用户的消耗能量成为最小的状态下的步行比k(＝0.0075)按照减轻身体负担的观点被设定作为目标步行比k₀。而且，目标步行比，也可以通过在步行运动引导装置20设置的设定按钮(省略图示)的操作由用户来设定。另外，跑步机10的传送带13的速度被固定在5(km/s)。也就是说，按照用户维持恒定速度(5(km/h))的状态下步行的方式，通过跑步机10的动作引导该步行运动。

如图8所示，根据有无步行运动引导装置20的步行运动的引导，同一用户以相同的速度v步行的情况下的步行比不相同。也就是说，用户没有安装步行辅助装置20步行的情况下的步行比k被控制在0.0065。相对于此，在用户安装了步行运动引导装置20并引导步行运动的状态步行的情况下的步行比k，被控制在如上所述被设定的目标步行比k(＝0.0075)。该用户通过步行运动引导装置20的动作，引导步行运动使步行比k、进而步幅q变大。通过这些，能让身体感觉到是以目标步行比k₀进行跑步一样来训练用户。而且，在用户安装了步行运动引导装置20的状态下，在通常的人行道等用速度5(km/h)左右步行的情况，确认了该步行比维持在目标步行比0.0075。如上所述，能按照以作为目标的步幅(尺度)及步行率(节奏)来步行运动的方式来训练该用户。

另外，如图9所示，根据有无步行运动引导装置20的步行运动的引导，同一用户以相同的速度v步行的情况下的心跳数(生理参数)不相同。也就是说，用户没有安装步行辅助装置20步行的情况下的心跳数比用户安装了步行运动引导装置20并引导步行运动的状态步行的情况下的心跳数高。这就意味着，如图8所示，在按照使用户的步幅变大的方式来引导步行运动的状态下，该心跳数控制得较低，减轻了对身体的负担。

另外，如图10所示，根据有无步行运动引导装置20的步行运动的引导，同一用户以相同的速度v步行的情况下的肌肉群活性度(生理参数)不相同。图10(b)所示的用户安装了步行运动引导装置20并引导步行运动的状态步行的情况下的该股关节周围的肌肉群活性度，比图10(a)所示的用户没有安装步行辅助装置20步行的情况下的相同部位的肌肉群活性度高。这就意味着，如图8所示，在按照使用户的步幅变大的方式来引导步行运动，使用户的身体机能活性化。

从图7～图10所示的实验结果表明，例如，将运动管理系统1用于高龄者等步行运动功能低下的用户的运动管理中的意义重大。也就是说，通过利用本发明的运动管理系统1，减轻高龄者等的身体负担，同时抑制其身体机能的降低，并且能促进活性化。

另外，只要有跑步机10的设置空间，即使是比较狭窄的场所，也能进行用户的步行或跑步训练。

而且，运动管理系统1也可以利用在用户的步行运动以外的所有运动的训练。例如，也可以在用手对轮椅的左右车轮施加力的运动训练等其它的运动训练中利用。运动管理系统1也可以在马的跑步等人类以外的运动物体的运动训练中利用。

另外，跑步机10之外，也可以采用以下装置作为第1运动引导装置：在多个滚筒上桥接的无端传送带，绕通过中心或偏离中心的点的转动轴转动的球体、椭圆球体，绕中心轴或偏离中心轴且与中心轴平行的转动轴转动的圆筒、四角筒等筒体，绕其它任意的转动轴转动的一块的物体等的无端循环运动体，通过使该无端循环运动体转动，引导与该循环运动体接触的用户的腕、脚等的身体部分的运动的装置。

在上述实施方式中，虽然将与引导摆动器z对应的左右股关节转动的扭矩T＝(T_L，T_R)作用于用户的身体，作为其它的实施方式，也可以将膝关节、足关节、肩关节、肘关节、手根关节等各种关节转动的扭矩作用于用户的身体。成为扭矩作用对象的关节的组合也可以根据用户而进行各种变更。

另外，第2控制部分200的第2摆动器生成部分240，在由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角度Φ_H或股关节角速度dΦ_H/dt(运动摆动器)的周期变化的大小超过阈值时，也可以代替由固有角速度设定部分230所设定的新的固有角速度ω_M，而生成以反映了由运动摆动器测定部分210所测定的股关节角度Φ_H等的角速度(相位的时间变化)和由第1摆动器生成部分220所生成的第1摆动器x的角速度之中的一方或两方的节奏进行摆动的第2摆动器y。

根据该构成，即使出现用户的运动节奏急剧变化的情况，也能以与该变化后的运动节奏对应的合适的节奏来引导用户的运动。通过这些，能按照在谋求用户的步行运动、跑步机(第1运动引导装置)10的动作及步行运动引导装置(第2运动引导装置)20的各自的动作协调的同时以合适的尺度及节奏进行步行运动的方式来训练用户。

另外，也可以根据在JP特开2004-73649号公报中所公开的方法生成引导摆动器z。

并且，也可以用下面的形式生成引导摆动器z。

也就是说，运动摆动器测定部分210将与用户的2个不同身体部分的运动对应的运动摆动器(例如肩关节角速度及股关节角度)，分别作为“第1运动摆动器”及“第2运动摆动器”来测定。另外，第1摆动器生成部分220以反映了第1运动摆动器和固有角速度ω_M的形式生成相互牵引的第1摆动器x。并且，固有角速度设定部分230根据第1运动摆动器和第1摆动器x之间的相位差，设定新的固有角速度ω_M。另外，第2摆动器生成部分240根据第2运动摆动器，生成以反映了新的固有角速度ω_M的节奏进行摆动的第2摆动器y。而且，引导摆动器生成部分250在第2摆动器y的基础上，还根据由第1运动参数测定部分111所测定的步行速度v(第1运动参数)和由第2运动参数测定部分112所测定的步行率p(第2运动参数)之内的一方或者两方，生成引导摆动器z。

根据该构成，能按照在谋求用户的不同身体部分各自的运动节奏和引导该运动的节奏之间的协调的同时使用户的运动节奏趋近目标运动节奏的方式来引导该运动。通过这些，能按照在谋求用户的运动以及第1及第2运动引导装置各自的动作之间的协调的同时以合适的尺度及节奏进行运动的方式来训练用户。