JP2010022439A - Motion detecting multi-joint structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect the state of motion of a person, especially such a state of the person that the start of overturning or collision is unavoidable, to prevent the impact caused by the overturning or collision by actuating a cushioning means, to permit the action of avoidance of the overturning or collision by the person or a third person according to a situation, and to transmit the situation and positional information according to the situation of the overturning or collision. <P>SOLUTION: The multi-joint structure 1 includes a sensor 3 composed of a connected joint group 2 including a joint with a movable part for detecting the change of the angle of the movable part; a processing communication part for processing sensor signals and transmitting processed data; a control part for computing the change and/or change speed information on the shape of the joint group based on the transmitted processed data, and comparing the computed information with previously stored information; and an output part for outputting the information processed by the control part. The multi-joint structure 1 detects and outputs the motion of the person and/or the state of motion of the person based on the change of the shape of the joint group accompanying the walking and/or movement of the person, and/or change speed information. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、人の歩行及び/又は動作に基づいた変化を計測することにより、人の運動状態、特に人の転倒を検出する装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for detecting a person's motion state, particularly a person's fall, by measuring a change based on the person's walking and / or movement.

高齢者が寝たきりになる大きな原因として、以前より転倒による大腿骨頚部骨折が指摘されている。高齢化によって、刺激に対する反応の鈍化やバランス感覚の低下が生じ転倒しやすくなり、転倒した場合には、骨粗鬆症等により骨がもろくなっているので骨折が生じやすい。そして、骨折した場合には治癒に時間がかかり、又、治癒したとしても長期入院により筋力が低下するので従前の筋力等体力を回復するのが困難になるからである。これを防止するため、危険な場所における歩き方等諸々の予防方法が紹介されている。   As a major cause of elderly people becoming bedridden, femoral neck fractures due to falls have been pointed out. With aging, the response to the stimulus is slowed down and the sense of balance is lowered, and the patient is likely to fall. If the person falls, the bone is fragile due to osteoporosis or the like, and a fracture is likely to occur. And when a fracture occurs, it takes time to heal, and even if it is healed, muscle strength is reduced due to long-term hospitalization, making it difficult to recover physical strength such as conventional muscle strength. In order to prevent this, various preventive methods such as how to walk in dangerous places are introduced.

転倒の場所としては坂道や階段よりもむしろ平坦な道や家の中の床面における場合が多いといわれている。傾斜している場所や外出先では歩行に慎重になるが、平坦な場所や自宅では注意がおろそかになる。又、筋力の低下により足の持ち上げが不十分になるので、平坦な場所におけるわずかな段差や電気コード等にも躓きやすい。このように、転倒の危険のある場所は無数にあり、転倒しないように注意するだけでは十分とはいえない。   It is said that there are many places to fall on flat floors and floors in houses rather than slopes and stairs. While walking on a slope or on the go, you will be cautious about walking, but you will be less careful on flat places and at home. In addition, since the lifting of the foot becomes insufficient due to the decrease in the muscular strength, it is easy to go through even a slight step or an electric cord on a flat place. In this way, there are countless places where there is a risk of falling, and it is not enough to be careful not to fall.

転倒による衝撃を緩和するために、障害物と人との距離と相対速度をセンサで検出し、所定の条件に該当する場合にはエアバッグを膨張させる発明がある(特許文献1)。しかし、センサの取り付け方向によっては転倒を検知できず、多方向への転倒に対して十分に検知できない。   In order to alleviate the impact caused by a fall, there is an invention in which the distance and relative speed between an obstacle and a person are detected by a sensor, and an airbag is inflated when a predetermined condition is met (Patent Document 1). However, the fall cannot be detected depending on the mounting direction of the sensor, and it cannot be sufficiently detected for the fall in multiple directions.

又、足裏荷重分布を基準モデルと対比し、荷重分布が異常な場合に転倒と判断してエアバッグを作動させる発明がある(特許文献2)。しかし、足裏荷重の分布では、跳びはねや走行という通常の歩行以外の動作を異常と判断する可能性があり誤作動を招くおそれがある。   Further, there is an invention in which the foot load distribution is compared with a reference model, and when the load distribution is abnormal, it is determined that the vehicle falls and the airbag is activated (Patent Document 2). However, in the distribution of the sole load, there is a possibility that an operation other than normal walking such as jumping and running may be determined to be abnormal, which may cause malfunction.

又、鉛直下向きの加速度を検出し、基準加速度を超えた場合にエアバッグを起動して転倒による衝撃を緩和する発明がある(特許文献3)。この発明は、完全に転倒する場合には足がわずかに地面から離れ、自由落下状態になることの知見に基づいて提案されている。しかし、自由落下状態は転倒がなり進行した状態であり、より早期の段階で転倒に至る状況を認識することが求められている。   In addition, there is an invention in which a vertically downward acceleration is detected and an air bag is activated when the reference acceleration is exceeded (patent document 3). The present invention has been proposed based on the knowledge that, in the case of a complete fall, the foot slightly leaves the ground and enters a free fall state. However, the free fall state is a state where the vehicle has fallen and progressed, and it is required to recognize the situation where the vehicle falls over at an earlier stage.

特開2000−317002JP 2000-31002 A 特開2003−236002JP2003-236002 特開2004−252618JP 2004-252618 A

本発明は、これらの問題点を解決するために、人の運動状態、特に転倒の開始や衝突が不可避となった状態を早期に検出し、緩衝手段を作動させて転倒や衝突による衝撃を緩和し、状況によっては、自己や第三者による転倒や衝突の回避行動を可能にすることを目的とするものである。又、転倒や衝突の状況に応じて、状況や位置情報を伝達することを目的とするものである。   In order to solve these problems, the present invention detects at an early stage the state of human movement, in particular, the start of a fall or the state in which a collision is inevitable, and operates the buffer means to alleviate the impact caused by the fall or collision. In some situations, however, the goal is to enable the self or a third party to avoid falling or colliding. It is also intended to transmit situation and position information according to the situation of a fall or collision.

上記課題を解決するため、可動部付関節を含む連結された関節群により構成され、可動部の角度変化を検出するセンサと、センサ信号を処理して処理データを伝送する処理通信部と、伝送された処理データを基に関節群の形状の変化及び/又は変化速度情報を算出しかつ算出された情報を予め保存している情報と対比して処理する制御部と、制御部で処理された情報を出力する出力部を有する多関節構造体であって、人の歩行及び/又は動作に伴う前記関節群の形状の変化及び/又は変化速度情報に基づいて人の運動の有無及び/又は人の運動状態を検出し、出力することを特徴とする人体装着型多関節構造体が提供される。多関節構造体を形成する関節群中の関節の可動部の角度変化は可動部又は可動部の近傍に配置されたセンサによって検出され、処理、伝送される。伝送されたデータに基づく情報は制御部に保存された情報と対比されて、変化の状態が判断される。判断された変化状態情報は設定に応じて、常時又は一定の条件を満たした場合に出力される。又、多関節構造体は少なくとも人体の背部、腰部、両下肢部に配置装着される。両腕部にも配置装着されることが好ましい。多関節構造体の形状の変化の情報を通じて装着者の運動の有無及び/又は人の運動状態を検出される。関節群の形状の変化を介して人の姿勢の変化の大きさが検出され、関節群の変化の速度を介して人の姿勢の変化の急激さが検出されるのである。例えば、多関節構造体の形状が直線状であり、かつ形状の変化が全くないか極めて小さい状態が長時間継続している場合には、操作者が寝ている状態であることが示唆され、転倒及び/又は衝突によって倒れている可能性が示される。又、関節群の形状の変化が、保存されている情報と対比されることにより通常の歩行及び/又は動作に伴う範囲にあるか否かが示される。   In order to solve the above-described problem, the sensor is configured by a connected joint group including a joint with a movable part, detects a change in the angle of the movable part, a processing communication unit that processes the sensor signal and transmits processing data, and transmission The control unit that calculates the shape change and / or change speed information of the joint group based on the processed data and processes the calculated information in comparison with the information stored in advance, and the control unit A multi-joint structure having an output unit for outputting information, the presence / absence of human motion and / or human based on the change in shape and / or speed of change of the joint group accompanying human walking and / or movement It is possible to provide a human body-mounted multi-joint structure characterized by detecting and outputting the motion state of the human body. The change in the angle of the movable part of the joint in the joint group forming the multi-joint structure is detected, processed, and transmitted by the movable part or a sensor disposed in the vicinity of the movable part. Information based on the transmitted data is compared with information stored in the control unit to determine the state of change. The determined change state information is output at all times or when a certain condition is satisfied according to the setting. In addition, the multi-joint structure is disposed and mounted at least on the back, waist, and both lower limbs of the human body. It is preferable that both arms are arranged and mounted. The presence or absence of the wearer's movement and / or the movement state of the person is detected through information on the change in the shape of the multi-joint structure. The magnitude of the change in the posture of the person is detected through the change in the shape of the joint group, and the rapid change in the posture of the person is detected through the speed of the change in the joint group. For example, when the shape of the multi-joint structure is linear and there is no change in shape or the state is extremely small for a long time, it is suggested that the operator is sleeping. The possibility of falling due to a fall and / or collision is indicated. Further, it is indicated whether or not the change in the shape of the joint group is within a range accompanying normal walking and / or movement by comparing with the stored information.

又、前記関節群の形状の変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回ることにより、人の転倒の開始を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。形状の変化の基準値と形状の変化速度の基準値は組み合わせて相対的に決定することが好適である。例えば、多関節構造体の形状の変化の基準値を大きくして、変化速度の基準値を比較的小さくした場合には、装着者が大きく体を屈曲させて倒れこむような転倒を検知することができる。
又、多関節構造体の形状の変化の基準値を小さくして、変化速度の基準値を大きくした場合には、装着者がつまずいて前方に転倒する場合や床に滑って後方に転倒する場合等の転倒を検出することが可能である。又、形状の変化と変化速度の両方の基準値を比較的低く設定すれば、いずれのタイプの転倒をも検出することが可能である。形状の変化と変化速度の双方について設定された基準値を上回ることを条件とすることによって、通常の着座等を転倒と誤って判断することを防止することができる。
In addition, the human body-mounted multi-joint structure described above is characterized in that the start of a human fall is detected when the change in shape and rate of change of the joint group exceed a preset reference value. The It is preferable that the reference value for the shape change and the reference value for the change rate of the shape are relatively determined in combination. For example, when the reference value for the change in the shape of the multi-joint structure is increased and the reference value for the change speed is relatively small, the wearer detects a fall that causes the body to bend and collapse Can do.
Also, when the reference value for the change in the shape of the multi-joint structure is reduced and the reference value for the change speed is increased, the wearer trips forward and falls or slides on the floor and falls backward It is possible to detect falls such as. Further, if the reference values for both the shape change and the change speed are set relatively low, any type of fall can be detected. By making the condition that the reference value set for both the shape change and the change speed is exceeded, it is possible to prevent a normal seating or the like from being erroneously determined to fall.

又、前記関節群の形状の変化速度の検出において、周波数を基準として検出を行うことを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。人体の各部の動作状態について周波数スペクトルで分析することによって、通常の動作における周波数範囲を超えて転倒開始状態になっていることを検知することができる。   Further, in the detection of the change rate of the shape of the joint group, detection is performed on the basis of frequency, and the human body-mounted multi-joint structure described above is provided. By analyzing the operation state of each part of the human body with the frequency spectrum, it is possible to detect that the vehicle is in the fall start state beyond the frequency range in normal operation.

又、前記関節群の形状の変化に基づいて、人の重心位置が支え得る範囲を超えて移動したことによる転倒の開始を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。 Further, the human body-mounted multi-joint structure according to the above, characterized in that, based on a change in the shape of the joint group, the start of a fall due to the movement of the center of gravity of the person beyond the range that can be supported is detected. Provided.

又、速度及び/又は加速度センサを備え、前記検出された関節群の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、及び/又は関節群の移動速度が予め設定された基準値を上回ることによって、人の転倒の開始を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。関節群の形状の変化をほとんど伴わずに転倒する場合等において、速度センサ又は加速度センサが多関節構造体による転倒開始の検出機能を補完することができる。 Also, a speed and / or acceleration sensor is provided, and the detected change in shape of the joint group, or the change and change speed exceeds a preset reference value, and / or the movement speed of the joint group is preset. The human wearable multi-joint structure described above is characterized in that the start of a human fall is detected by exceeding the reference value. In the case of a fall with hardly any change in the shape of the joint group, the speed sensor or the acceleration sensor can complement the fall start detection function by the multi-joint structure.

又、圧力センサを備え、前記検出された関節群の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、かつ、両足裏間における人体荷重の分布及び/又は左右いずれかの足裏における人体荷重の分布が予め設定された基準値範囲を外れることにより、人の転倒の開始を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。圧力センサは両足裏に装着され、足裏の荷重のバランス状態を関節群の形状の変化と組みわせて転倒の開始を検出する。 In addition, a pressure sensor is provided, and the detected change in the shape of the joint group, or the change and change rate exceeds a preset reference value, and the distribution of the human body load between the soles and / or the left or right The human body-mounted multi-joint structure described above is characterized in that the start of a human fall is detected when the distribution of the human body load on the sole is out of a preset reference value range. The pressure sensor is mounted on both soles, and detects the start of a fall by combining the load balance state of the soles with the change in the shape of the joint group.

又、距離検出センサを備え、前記検出された関節群の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、及び/又は関節群の移動速度が予め設定された基準値を上回り、及び/又は人体荷重の分布が予め設定された基準値を外れ、かつ、障害物が予め設定された一定距離以下に接近していることに基づいて、転倒の開始及び障害物との衝突不可避を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。距離センサにより周囲の障害物との距離を計測することができるが、連続して計測した結果、障害物との距離が一定距離以下となった場合、転倒に伴う障害物と人体との衝突が不可避であることを検出することができる。速度センサ及び/又は加速度センサを備えた場合には、多関節構造体の形状の変化と移動速度情報、及び距離センサによる障害物との距離情報とを組み合わせることにより、転倒及び転倒に伴う障害物との衝突不可避を精度良く検出することができる。
距離検出センサとしては赤外線、超音波等の反射を受光、受信するセンサがあるが特に限定されるものではない。
Further, a distance detection sensor is provided, and the detected change in the shape of the joint group, or the change and change speed exceeds a preset reference value, and / or the movement speed of the joint group is a preset reference value. Based on the fact that the distribution of the upper and / or human body load deviates from the preset reference value and the obstacle is approaching a predetermined distance or less, the start of the fall and the collision with the obstacle The above-described human body-mounted multi-joint structure is provided that detects unavoidability. The distance sensor can measure the distance to surrounding obstacles, but if the distance to the obstacle is less than a certain distance as a result of continuous measurement, the obstacle and the human body due to falling It can be detected that it is inevitable. If a speed sensor and / or acceleration sensor is provided, the obstacle associated with the fall and fall by combining the change in the shape of the multi-joint structure with the movement speed information and the distance information with the obstacle by the distance sensor. It is possible to accurately detect the inevitable collision with the.
The distance detection sensor includes a sensor that receives and receives reflections of infrared rays, ultrasonic waves, and the like, but is not particularly limited.

又、GPS及び/又は高度センサを備えることにより、転倒の開始及び/又は衝突不可避の位置を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。転倒場所周辺に介護者等がいない場合には、遠方の介護者等に転倒位置を通知することが可能である。又、高度センサを用いることにより転倒場所の高さが把握される。 In addition, the human body-mounted multi-joint structure described above is characterized in that it includes a GPS and / or altitude sensor to detect the start of a fall and / or a collision inevitable position. When there is no caregiver or the like around the fall place, it is possible to notify the far caregiver or the like of the fall position. Moreover, the height of the fall place is grasped by using the altitude sensor.

又、前記検出された位置が、一定時間後に予め設定された基準距離範囲内に留まっている場合には、出力部より警報が発せられることを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。転倒場所に長時間留まっている場合は自力で立ち上がれない場合が多く長時間放置されると重大な事態を招くおそれがある。警報を発動と位置情報の通知により早期発見が可能となる。 In addition, when the detected position remains within a preset reference distance range after a predetermined time, an alarm is issued from the output unit. Is provided. If you stay at a fall place for a long time, you may not be able to stand up by yourself, and if left unattended for a long time, a serious situation may occur. Early detection is possible by issuing an alarm and notifying location information.

又、前記関節群の人体への装着において、両腕及び両脚部分については腕及び脚の側部に装着されることを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。多関節構造体は配置装着される人体の部分の形状に沿っていなければならないが、両腕及び両脚は肘及び膝の関節部で鋭角に折り曲げられる場合が多く、腕又は脚の内側及び外側に配置装着されると関節群を構成する関節同士が接触しやすくなる。よって両腕及び両脚部分に装着される関節群は腕及び脚の側部に装着されることが好適である。 In addition, when the joint group is mounted on the human body, both the arms and both leg portions are mounted on the sides of the arms and legs. The multi-joint structure must conform to the shape of the part of the human body to be placed and worn, but both arms and legs are often bent at an acute angle at the joints of the elbows and knees, and are placed inside and outside the arms or legs. When placed and mounted, the joints constituting the joint group easily come into contact with each other. Therefore, it is preferable that the joint group mounted on both arms and both leg portions is mounted on the side portions of the arms and legs.

又、転倒及び/又は衝突緩衝装置を備え、転倒の開始及び/又は衝突不可避を検出した場合には転倒及び/又は衝突緩衝装置が作動することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。転倒開始又は衝突不可避情報の出力により本人又は周囲の第三者が衝撃を緩和することができる場合を除いて検出情報に基づいた衝撃緩和手段が必要になる。衝突緩衝装置の作動により衝撃が緩和される。 The above-described human-mounted multi-joint structure comprising a fall and / or collision shock absorber, wherein the fall and / or collision shock absorber is activated when the start of the fall and / or the collision inevitable is detected. The body is provided. An impact mitigation means based on the detected information is required except when the person or a nearby third party can mitigate the impact by starting toppling or outputting collision inevitable information. The impact is mitigated by the operation of the impact buffering device.

又、前記転倒及び/又は衝突緩衝装置がガスを急膨張させるバッグとバッグに高圧のガスを注入するインフレ―タとインフレ―タを起動させる点火装置とにより構成されるエアバッグ装置であることを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。 Further, the overturning and / or collision buffering device is an airbag device comprising a bag for rapidly inflating a gas, an inflator for injecting high-pressure gas into the bag, and an ignition device for starting the inflator. A human body-mounted multi-joint structure as described above is provided.

又、圧力センサを備え、前記検出された多関節構造体の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、かつ左右の両足裏関における人体荷重の分布及び/又は左右いずれかの足裏における人体荷重の分布が予め設定された基準値範囲を外れることによって、人の運動状態を検出することを特徴とする前記記載の人体装着型多関節構造体が提供される。圧力センサを両足の裏等に装着し、多関節構造体の形状の変化及び/又は変化速度情報と組み合わせることによって、歩行、走行等の装着者の動作内容及び検出時点での装着者の姿勢等を検出することが可能となる。 In addition, a pressure sensor is provided, and the detected change in the shape of the multi-joint structure, or the change and rate of change exceeds a preset reference value, and the distribution of the human body load on the left and right foot soles and / or the left and right The human body-mounted multi-joint structure described above is characterized in that the motion state of a person is detected when the distribution of the human body load on any of the soles deviates from a preset reference value range. Wearing a pressure sensor on the soles of both feet, etc., and combining it with the shape change and / or change speed information of the multi-joint structure, the action content of the wearer, such as walking, running, etc. Can be detected.

又、上述の関節群の形状の変化及び/又は変化速度、及び/又は足裏にかかる圧力の分布の変化、及び/又は関節群の移動速度の情報に基づいてコンピュータにおける仮想空間上の人物の動作及び/又は行動を操作することを特徴とする人体装着型多関節構造体が提供される。関節群の形状の変化等をに基づいた人の歩行及び/又は動作をゲームのキャラクターの動作等仮想空間上の人物の動作として利用することができる。   Further, based on the information on the shape change and / or change speed of the joint group and / or the change in the pressure distribution on the sole and / or the movement speed of the joint group described above, Provided is a human body-mounted multi-joint structure characterized by manipulating movement and / or action. A person's walking and / or movement based on a change in the shape of a joint group or the like can be used as a movement of a person in a virtual space such as a movement of a game character.

又、上述の関節群の形状の変化及び/又は変化速度、及び/又は足裏にかかる圧力の分布の変化、及び/又は関節群の移動速度の情報を集計及び/又は分析し、集計及び/又は分析された情報を装着者の動作及び/又は行動に基づく装着者情報として保存することを特徴とする人体装着型多関節構造体が提供される。装着者の日常の動作及び/又は行動に基づく多関節構造体の変化等の情報を蓄積、分析することにより自己の転倒や衝突のリスクを察知でき、事故を未然に防止することができる。装着者情報とは、装着者の健康情報、運動情報、行動監視情報、安全情報、トレーニング情報等を総合した情報をいう。 Also, the above-mentioned change in shape and / or change speed of the joint group and / or change in pressure distribution on the sole and / or information on the movement speed of the joint group are tabulated and / or analyzed, and Alternatively, a human body-mounted multi-joint structure is provided that stores the analyzed information as wearer information based on a wearer's movement and / or behavior. By accumulating and analyzing information such as changes in the multi-joint structure based on the wearer's daily movements and / or behaviors, the risk of own falls and collisions can be detected, and accidents can be prevented. The wearer information refers to information that integrates the wearer's health information, exercise information, behavior monitoring information, safety information, training information, and the like.

又、可動部付関節を含む連結された関節群により構成され、可動部の角度変化を検出するセンサと、センサ信号を処理して処理データを伝送する処理通信部と、伝送された処理データを基に関節群全体の形状の変化及び/又は変化速度情報を算出しかつ算出された情報を予め保存している情報と対比して処理する制御部と、制御部で処理された情報を出力する出力部を有する多関節構造体において、人の歩行及び/又は動作に伴う前記関節群の形状の変化及び/又は変化速度情報に基づいて人の運動の有無及び/又は人の運動状態を検出し、出力することを特徴とする人の運動状態の検出方法が提供される。 Further, it is composed of a joint group including a joint with a movable part, and includes a sensor that detects a change in the angle of the movable part, a processing communication part that processes the sensor signal and transmits processing data, and the transmitted processing data. Based on the shape change and / or change speed information of the entire joint group based on the information, the control unit that processes the calculated information in comparison with the information stored in advance, and outputs the information processed by the control unit In a multi-joint structure having an output unit, the presence / absence of human motion and / or the human motion state is detected based on the shape change and / or change speed information of the joint group associated with human walking and / or movement. A method for detecting a motion state of a person is provided.

又、上述の多関節構造体を用いることにより、人の転倒の開始を検出し及び/又は人の障害物との衝突不可避を検出し、及び/又は衝突緩衝装置を作動させることを特徴とする人の運動状態の検出方法が提供される。   In addition, by using the above-described multi-joint structure, it is possible to detect the start of a person's fall and / or detect the inevitable collision with a person's obstacle and / or activate a collision buffer. A method for detecting a person's motion state is provided.

又、上述の多関節構造体を用いることにより、人の運動状態を検出し、及び/又はコンピュータにおける仮想空間上の人物の動作及び/又は行動を操作し、及び/又は装着者情報として保存することを特徴とする人の運動状態の検出方法が提供される。 In addition, by using the above-described multi-joint structure, the movement state of a person is detected and / or the movement and / or action of a person in a virtual space in a computer is operated and / or stored as wearer information. There is provided a method for detecting a motion state of a person.

本発明により、多関節構造体の形状の変化及び/又は変化速度を通じて装着者の姿勢の変化及び/又は変化速度を把握することができ、その結果、装着者の運動、動作についての情報を獲得することができる。多関節構造体の形状の変化がない場合、変化がある場合のいずれにおいても、装着者の運動、動作についての一定の情報を獲得することができる。   According to the present invention, it is possible to grasp the change and / or change speed of the wearer's posture through the change and / or change speed of the shape of the multi-joint structure, and as a result, acquire information on the movement and movement of the wearer. can do. When there is no change in the shape of the multi-joint structure and when there is a change, it is possible to acquire certain information about the movement and movement of the wearer.

又、本発明により、多関節構造体の形状の変化及び変化速度のみによって色々なタイプの転倒の開始を検知できる。   In addition, according to the present invention, it is possible to detect the start of various types of falls only by the change in shape and change speed of the multi-joint structure.

又、本発明により、形状の変化速度が基準を上回るか否かについての判断を多関節構造体の動作に係る周波数を基準として判断することができる。   Further, according to the present invention, it is possible to determine whether or not the shape change speed exceeds the reference based on the frequency related to the operation of the multi-joint structure.

又、本発明により、形状の変化のみによって重心位置が支持可能範囲を超えて移動したことが検出できる。   Further, according to the present invention, it is possible to detect that the position of the center of gravity has moved beyond the supportable range only by changing the shape.

又、本発明により、足裏の人体荷重分布情報を組み合わせて、転倒の開始を検出することができる。両足間の荷重の不均衡、一方の足の中の荷重の不均等情報が転倒開始の検出につながる。足裏の人体荷重分布情報のみの場合には、跳び上がった場合や走った場合にも荷重が不均衡となって転倒と誤認する可能性があるが、関節群の形状の変化や変化速度と組み合わせることにより精度の高い転倒開始の検出をすることができる。   Further, according to the present invention, it is possible to detect the start of a fall by combining the human body load distribution information on the soles. The load imbalance between the two feet and the load unequal information in one foot lead to detection of the start of the fall. In the case of only the human body load distribution information on the sole, there is a possibility that the load will be unbalanced even when jumping or running, and it may be mistaken for a fall, but the shape change and change rate of the joint group By combining, it is possible to detect the start of the fall with high accuracy.

又、本発明により、転倒に伴う周囲の障害物との衝突を検出することができる。例えば、転倒による大腿骨頚部等の骨折のリスクに加え、周囲の家具等に頭部が衝突することが不可避で頭部に深刻なダメージが加わることが検出される。   Further, according to the present invention, it is possible to detect a collision with a surrounding obstacle due to a fall. For example, in addition to the risk of fractures such as a femoral neck due to a fall, it is inevitable that the head collides with surrounding furniture and the like, and it is detected that serious damage is applied to the head.

又、本発明により、転倒の場所が特定される。特に、夜間に倒れた場合、山中で倒れた場合、高層ビルの中で倒れた場合等に特に効果が大きい。がれきの中等災害現場にあっても有効に場所を特定できる。倒れて動けない状態になったとき等、警報を鳴らすことにより早期発見を促すことが可能となる。   Further, according to the present invention, the location of the fall is specified. In particular, it is particularly effective when it falls at night, falls in the mountains, or falls in a high-rise building. The location can be identified effectively even in a disaster site such as debris. It is possible to prompt early detection by sounding an alarm, such as when the robot falls over and cannot move.

又、関節群を腕及び脚の側部に装着することにより、装着に伴う人体の負担が軽減され、又、誤作動の招来を防止することができる。   Further, by mounting the joint group on the sides of the arms and legs, the burden on the human body associated with the mounting can be reduced, and the occurrence of malfunction can be prevented.

本発明により、転倒や衝突の際に緩衝装置が作動して、装着者のダメージを吸収することができる。緩衝装置としてはエアバッグが好適であるが、それに限定されない。   According to the present invention, the shock absorber can be actuated in the event of a fall or a collision to absorb the wearer's damage. An airbag is suitable as the shock absorber, but is not limited thereto.

又、本発明により、装着者の歩行姿勢、左右の足の状況、歩行の歩数等の状況を把握することが可能である。本発明によって把握された装着者の動作は仮想空間上の人物の動作として表現することが可能である。又、本発明によって把握された装着者の動作の情報を活用することにより、当該装着者の動作、健康状態、身体能力等を分析し、健康情報、運動情報、行動監視情報、安全情報、トレーニング情報として活用することが可能となる。   Further, according to the present invention, it is possible to grasp the wearer's walking posture, the situation of the left and right legs, the number of steps of walking, and the like. The motion of the wearer grasped by the present invention can be expressed as the motion of a person in the virtual space. In addition, by utilizing the wearer's movement information grasped by the present invention, the wearer's movement, health condition, physical ability, etc. are analyzed, health information, exercise information, behavior monitoring information, safety information, training It can be used as information.

又、本発明に係る方法より、人の運動の有無及び/又は人の運動状態を検出、人の転倒の開始を検出し及び/又は人の障害物との衝突不可避を検出し、及び/又は衝突緩衝装置を作動させ、人の運動状態を検出し、及び/又はコンピュータにおける仮想空間上の人物の動作及び/又は行動を表現し、及び/又は装着者情報として保存することが可能となる。 Further, by the method according to the present invention, the presence / absence of human movement and / or the human movement state is detected, the start of human fall is detected and / or the collision unavoidable with human obstacles is detected, and / or It is possible to activate a collision buffer, detect a person's motion state, and / or represent a person's movement and / or behavior in a virtual space in a computer, and / or store it as wearer information.

以下、本発明の最良の実施形態に係る動作検出多関節構造体について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本発明に係る動作検出多関節構造体を人体に装着した場合の正面図である。又、図2は本発明に係る動作検出多関節構造体を人体に装着した場合の背面図である。本発明に係る装着型多関節構造体1は関節群2と制御出力ブロック6と中間フィット4とエンドフィット5により構成される。関節群は両腕及び両脚の側面に、及び背中の脊椎に沿って腰部まで配置され、全体として一体に連結されている。関節群の配置は本実施形態の配置に限定されるものではないが、装着者の全体の姿勢が把握できるような配置である必要がある。又、関節群は両肘及び両膝部分で中間フィット4により、手首及び足首部分でエンドフィット5により固定されている。したがって、関節群が装着者の体からフィットして装着者の姿勢が正しく反映される。なお、装着者の腹部にはエアバッグ16が装着されているが、図1及び図2では図示されていない。 Hereinafter, the motion detecting multi-joint structure according to the best mode of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view when the motion detection multi-joint structure according to the present invention is mounted on a human body. FIG. 2 is a rear view when the motion detecting multi-joint structure according to the present invention is attached to a human body. The wearable multi-joint structure 1 according to the present invention includes a joint group 2, a control output block 6, an intermediate fit 4, and an end fit 5. The joint group is disposed on the sides of both arms and legs and along the spine of the back to the waist, and is connected integrally as a whole. The arrangement of the joint group is not limited to the arrangement of the present embodiment, but it needs to be an arrangement that can grasp the overall posture of the wearer. The joint group is fixed by an intermediate fit 4 at both elbows and both knees and by an end fit 5 at the wrist and ankle. Therefore, the joint group fits from the wearer's body, and the posture of the wearer is correctly reflected. In addition, although the airbag 16 is mounted | worn with the wearer's abdomen, it is not illustrated in FIG.1 and FIG.2.

又、装着者の腰部にはベルトで固定された速度及び加速度センサ3が装着されている。速度及び加速度センサ3は関節群の形状変化及び変化速度の検出による装着者の動作等の検出機能を補完している。速度及び加速度センサは公知技術に係るものであり、詳細は省略する。又、配置される位置は腰の前面又は背面に限定されない。例えば、首部や頭部に装着し、距離センサ(図示していない)と組み合わせて、転倒に伴う周囲の障害物との衝突の不可避を検出して、サブエアバッグ(図示していない)によって、頭部を保護することも可能である。 Further, a speed and acceleration sensor 3 fixed with a belt is mounted on the waist of the wearer. The speed and acceleration sensor 3 complements a detection function such as a wearer's movement by detecting the shape change and change speed of the joint group. The speed and acceleration sensors are related to a known technique, and details thereof are omitted. Further, the arrangement position is not limited to the front or back of the waist. For example, it is worn on the neck or head, combined with a distance sensor (not shown), detects the inevitable collision with surrounding obstacles due to falling, and by a sub airbag (not shown), It is also possible to protect the head.

関節群2と制御出力プロック6の構成を図3に基づいて説明する。関節群2は可動部を有さない関節7と可動部9を有する関節8により構成され、可動部の近傍には可動部の角度変化を検出するポテンショメータ10が配置されている。角度変化を検出するのにはポテンショメータに限定されず、その位置も可動部に接触していなくても可動部の近傍であれば検出可能である。又、可動部を有さない関節の一部にはCAN機能を有したCPUが配されている。制御出力ブロック6は制御部12と出力部13により構成されている。出力部13には無線で発信装置及びアラームが備えられている。(図示していない) The configuration of the joint group 2 and the control output block 6 will be described with reference to FIG. The joint group 2 includes a joint 7 having no movable part and a joint 8 having a movable part 9, and a potentiometer 10 for detecting a change in the angle of the movable part is disposed in the vicinity of the movable part. The detection of the angle change is not limited to the potentiometer, and even if the position is not in contact with the movable part, it can be detected in the vicinity of the movable part. Further, a CPU having a CAN function is arranged at a part of the joint having no movable part. The control output block 6 includes a control unit 12 and an output unit 13. The output unit 13 includes a transmitter and an alarm wirelessly. (Not shown)

図4、図5、図6、図7に基づいて、多関節構造体の装着者が歩行中につまづいて転倒する場合の転倒開始検出及びエアバッグの作動を説明する。図4は高齢者である多関節構造体装着者の通常の歩行中の斜面図である。エアバッグが腹部に装着されているが図示していない。歩行に伴う装着者の足の運び、腕の振り、或いは背中の上下動や左右への揺れに伴い、配置された関節群は装着者のそれらの動作に対応して変形を繰り返す。関節単位で見ると、可動部を有する関節の隣接する関節との角度が装着者の動作により変化する。この変化はポテンショメータ10で検知され、その信号はCPU11に送られ、処理される。CPUはCAN通信機能を有しており、本多関節構造体全体で1つのCANネットワークが構築されているので、すべてのCPUから制御出力部に無線送信されて演算される。 Based on FIGS. 4, 5, 6, and 7, the start of overturn detection and the operation of the airbag when the wearer of the multi-joint structure falls over while walking will be described. FIG. 4 is a slope view during normal walking of a multi-joint structure wearer who is an elderly person. An airbag is attached to the abdomen but is not shown. As the wearer's foot travels, swings his / her arms, or moves his / her back up and down and swings to the left and right as he walks, the placed joint group repeats deformation in response to the wearer's movement. When viewed in units of joints, the angle between the joint having the movable part and the adjacent joint changes according to the movement of the wearer. This change is detected by the potentiometer 10, and the signal is sent to the CPU 11 for processing. Since the CPU has a CAN communication function and one CAN network is constructed in the entire multi-joint structure, all the CPUs are wirelessly transmitted to the control output unit for calculation.

演算処理された関節群のデータは、予め制御部内メモリーに保存していた関節群の変化量及び変化速度基準と照らされる。変化量と変化速度の基準は組み合わされた状態の基準値として設定されている。基準値は一律ではなく、装着者の体型、年齢、性別などに応じた基準値となっている。変化量が大きい場合は変化速度が比較的小さくても基準値を上回り、変化量が比較的小さい場合は変化速度が大きい場合に基準値を上回る。前者の場合は、よろめき崩れるような転倒を検知でき、後者の場合はつまづきや滑りのような転倒を検知できる。制御部で保存データと照らされ、転倒開始と判断された場合には、その情報が出力部より警報として発せられる。同時に無線で設定されたアドレスにその情報が送信される。図4では関節群の変化量はそれほど大きくなく、特に軸となっている背部の変化量は小さい。又、変化の速度も小さい。したがって、形状の変化は基準値を下回り、転倒開始の情報は外部送信されず、警報も発動されない。 The calculated joint group data is compared with the joint group change amount and change speed reference stored in advance in the control unit memory. The reference for the change amount and the change speed is set as a reference value for the combined state. The reference value is not uniform, but is a reference value according to the body type, age, sex, etc. of the wearer. If the amount of change is large, it exceeds the reference value even if the change rate is relatively small. If the amount of change is relatively small, it exceeds the reference value when the change rate is large. In the former case, it is possible to detect a fall that sways, and in the latter case, it is possible to detect a fall such as a trip or slip. In the case where it is judged by the control unit that the stored data is to start falling, the information is issued as an alarm from the output unit. At the same time, the information is transmitted to the address set wirelessly. In FIG. 4, the amount of change in the joint group is not so large, and the amount of change in the back portion that is the axis is particularly small. Also, the rate of change is small. Therefore, the change in shape falls below the reference value, the information on the start of falling is not transmitted to the outside, and no alarm is activated.

図5は装着者が石につまずいた状態の斜面図である。この場合、装着者は反射的に両腕を前に突き出し、反対側の足は少し後ろに放り出すように動かしている。両腕の動きは大きくそれ以外の部分の動きは比較的小さい。全体的な関節群の形状の変化量を検出する場合には、両腕以外の部分の変化量に重点を置くことが好ましい。両手は通常の動きでも、大きく速く動かす場合があるのに対し、その他の部分、特に背部はそのような場合はほとんどないからである。図5の場合、両腕以外の変化量は大きくないので、全体的な関節群の形状の変化量は大きいとはいえない。一方、関節群の形状の変化の速度は大きく、特に、脚の動き、腕の振りが速い。したがって、図5の場合、形状の変化はそれほど大きくないものの変化速度が非常に速く、組み合わせると形状の変化は基準値を上回り、転倒の開始と判断されて情報の外部送信や警報や発動がなされる。送信はエアバッグ作動装置及び設定されたアドレス先の双方になされる。 FIG. 5 is a slope view of the wearer stumbling on the stone. In this case, the wearer is reflexively protruding both arms forward, and the opposite foot is moved so that it is slightly behind. The movement of both arms is large and the movement of the other parts is relatively small. When detecting the amount of change in the shape of the entire joint group, it is preferable to focus on the amount of change in the portions other than both arms. This is because both hands may move greatly and quickly even during normal movement, while the other parts, especially the back, are rarely in such cases. In the case of FIG. 5, since the amount of change other than both arms is not large, it cannot be said that the amount of change in the overall joint group shape is large. On the other hand, the speed of change in the shape of the joint group is large, and in particular, the movement of the legs and the swing of the arms are fast. Therefore, in the case of FIG. 5, although the change in shape is not so great, the change speed is very fast. When combined, the change in shape exceeds the reference value, and it is judged that a fall has started, and information is externally transmitted, alarmed or triggered. The Transmission is made to both the airbag actuating device and the set addressee.

形状の変化速度基準について、補完的に或いは置き換えて別の基準を設けることも可能である。例えば、関節群の1の関節を人の手で可能な限り早く動かした状態で計測した際の角度をフーリエ変換後に絶対値を取った周波数スペクトルでは、通常10Hz以上のケースは見られない。このことから、10Hz等一定以上の周波数スペクトルの検出をもって、異常な状態、すなわち、転倒開始と判断されることが示唆される。 It is also possible to provide another reference for the shape change speed reference in a complementary or replacement manner. For example, in the frequency spectrum obtained by taking the absolute value after the Fourier transform of the angle measured when one joint of the joint group is moved as fast as possible by a human hand, a case of 10 Hz or higher is not usually observed. This suggests that an abnormal state, that is, a fall start is determined by detecting a frequency spectrum of a certain frequency such as 10 Hz.

図6は高齢者である装着者がつまづいて、そのまま転倒した場合の斜面図である。両腕で衝撃を吸収できない高齢者は全身を強打してしまう。図7は転倒開始情報によりエアバッグ16が作動した場合の斜面図である。装着者の転倒衝撃は緩衝され、装着者は骨折を免れることができる。なお、エアバッグの内容については既知であるので省略する。又、転倒の衝撃を緩和する装置としてばエアバッグに限定されるものではない。 FIG. 6 is a slope view when a wearer who is an elderly person trips over and falls. Elderly people who cannot absorb the shock with both arms end up hitting the whole body. FIG. 7 is a slope view when the airbag 16 is activated by the fall start information. The wearer's overturning shock is buffered and the wearer can escape the fracture. Since the contents of the airbag are known, they are omitted. In addition, the apparatus is not limited to the airbag as long as it can reduce the impact of the overturn.

図8、図9、図10、図11は別の転倒例である。エアバッグは装着者の背部に配されているが図示していない。装着者は図8では通常の歩行をしているが、図9で路面に滑っている。図9記載の関節群の形状は、つまづきによる転倒と同様に、両腕を除いた形状の変化はそれほど大きなものではない。しかし、変化の速度はつまづきの場合と同様に大きい。図10はエアバッグなしの場合、図11はエアバッグ有りの場合の転倒後の装着者の状態を示している。エアバッグは、前後双方への転倒に対応するため2つ装着することもできる。又、さらに別個に頭部周囲に配するのも有効である。頭部を保護するエアバッグの作動に関しては、速度センサ又は加速度センサと距離センサを頭部周囲に装着し、その近傍に配されたエアバッグに周囲の障害物との衝突不可避情報を送信して作動させることが考えられる。 8, 9, 10, and 11 are other examples of falling. The airbag is arranged on the back of the wearer but is not shown. The wearer is walking normally in FIG. 8, but is slipping on the road surface in FIG. The shape of the joint group shown in FIG. 9 is not so large as the shape of the joint group except for both arms, as in the case of falling by a trip. However, the rate of change is as high as in the case of a trip. FIG. 10 shows the state of the wearer after a fall when there is no airbag and FIG. 11 shows the case when there is an airbag. Two airbags can also be attached to cope with falling down in both the front and rear directions. It is also effective to arrange it separately around the head. Regarding the operation of the airbag that protects the head, a speed sensor or an acceleration sensor and a distance sensor are mounted around the head, and information on the inevitable collision with surrounding obstacles is transmitted to the airbag disposed in the vicinity of the head. It is conceivable to operate.

図12、図13はさらに別の転倒例である。関節群2は両足の外側かかと部分から小指方向に延長されている。17は装着者の重心位置を、19は重心位置の下垂線の地面との接点を示す。18は装着者が自らを転倒させずに立っていられる範囲を示す。この範囲は、両足外側部により形成される範囲を基準とし外側に一定範囲を拡張した範囲である。拡張の程度は装着者の年齢や性別などの属性、或いは筋力や体反応速度によって異なるので、装着者に適合して設定することが必要である。又、重心位置は、歩行の状態では通常は腹部にあるので、重心位置を特定の関節との位置関係に基づいて求めることができる。したがって、関節群全体の形状の変化や関節群全体の形状における該特定の関節の位置を検出することによって、重心位置の移動状況を検出することができる。 FIG. 12 and FIG. 13 show another example of falling. The joint group 2 is extended in the direction of the little finger from the outer heel portion of both legs. 17 indicates the position of the center of gravity of the wearer, and 19 indicates the contact point of the vertical line of the position of the center of gravity with the ground. Reference numeral 18 denotes a range in which the wearer can stand without falling himself. This range is a range obtained by extending a certain range outward with reference to the range formed by the outer portions of both feet. The degree of expansion varies depending on attributes such as the age and sex of the wearer, muscle strength, and body reaction speed. Therefore, it is necessary to set in accordance with the wearer. Further, since the center of gravity position is usually in the abdomen in the walking state, the center of gravity position can be obtained based on the positional relationship with a specific joint. Therefore, by detecting the change in the shape of the entire joint group and the position of the specific joint in the shape of the entire joint group, it is possible to detect the movement status of the center of gravity position.

図13では、膝の角度、腰の角度の変化が検出され、さらに、足首(かかと部分)の角度が検出される。よって、装着者の全体姿勢及び姿勢の傾斜を検出することができる。全体姿勢及び傾斜から、かかと部分にある関節と重心位置部分にある関節の位置関係が把握され、その結果、重心位置が両足外側部により形成される範囲を基準に拡張した範囲、すなわち、転倒しないで立っていられる範囲を越えたか否かが判断される。歩行中のつまづき等により、重心位置の下垂線接点が設定された支え得る範囲を超えたとき、転倒の開始と判断されるのである。転倒の開始と判断された場合の情報の外部送信や警報や発動及び転倒開始情報によるエアバッグの作動は上述の転倒例と同様である。 In FIG. 13, changes in the knee angle and the waist angle are detected, and further, the angle of the ankle (heel portion) is detected. Therefore, it is possible to detect the overall posture of the wearer and the inclination of the posture. From the overall posture and inclination, the positional relationship between the joint at the heel part and the joint at the center of gravity position part is grasped, and as a result, the range where the center of gravity position is expanded based on the range formed by the outer parts of both feet, that is, does not fall It is judged whether or not the range that can be stood is exceeded. A fall is determined to be started when the normal line contact point of the center of gravity exceeds the set supportable range due to a trip or the like during walking. The operation of the airbag according to the external transmission of information, the alarm, the activation, and the overturn start information when it is determined that the overturn starts is the same as the above-described overturn example.

図14は靴底に装着した足裏圧力センサ20の概念図である。センサ21は親指部、小指部、かかと部に配置されている。装着者は歩行中で右足を前に踏み出している。図5のように何かにつまづいて体が前に投げ出される状況において、つまづいた右足足裏の荷重分布は親指部と小指部に集中する。かかと部は浮いた状態でほとんど荷重がかからない。一方、左足は完全に浮いているので、全体に荷重が全くかかっていない状態である。このように荷重の分布を関節群の形状の変化及び/又は変化速度と組み合わせることにより、転倒の開始と判断することができる。なお、圧力センサは公知技術に係るものであり、詳細は省略する。 FIG. 14 is a conceptual diagram of the sole pressure sensor 20 attached to the shoe sole. The sensor 21 is disposed on the thumb part, the little finger part, and the heel part. The wearer walks forward with his right foot while walking. In a situation where the body is thrown forward by something tripped as shown in FIG. 5, the load distribution of the tripped right foot sole concentrates on the thumb part and the little finger part. The heel is in a floating state and hardly receives any load. On the other hand, since the left foot is completely floating, no load is applied to the entire left foot. Thus, by combining the distribution of the load with the change in the shape of the joint group and / or the change speed, it can be determined that the fall has started. Note that the pressure sensor relates to a known technique, and details thereof are omitted.

装着者が走り出したり、片足で跳びはねたときは、左右の腕は前後に配されて速く振られる。したがって、足裏の荷重の分布が不均衡の状態でも、両腕に配置された関節群の形状の変化によって転倒の開始ではないと認められる。又、立ち幅跳びのような動作をした場合は、左右の各々の足においては足裏荷重の分布が不均衡となるが、両足間における荷重分布を対比すると全く同一である。又、両膝を同様に屈曲してから伸張する動作を行う。この場合も転倒の開始ではないと認められる。その他、人間の動作による関節群の形状の変化を分析し、分析された関節群の形状の変化と足裏圧力センサの分布状態を組み合わせることにより精度の高い転倒開始の検出を行うことができ、エアバッグ等の誤作動を防止することができる。 When the wearer starts running or jumps with one foot, the left and right arms are placed back and forth and swung quickly. Therefore, even when the load distribution on the soles is unbalanced, it is recognized that the fall does not start due to a change in the shape of the joint group arranged on both arms. In addition, when an operation such as standing jump is performed, the distribution of the sole load is unbalanced between the left and right feet, but the load distribution between both feet is completely the same. Similarly, the knees are bent and then extended. Again, this is not the start of a fall. In addition, by analyzing the changes in the shape of the joint group due to human movement and combining the analyzed shape change of the joint group and the distribution state of the sole pressure sensor, it is possible to detect the start of the fall with high accuracy, It is possible to prevent malfunction of an airbag or the like.

図15と図16は関節群の両腕と両脚への装着配置図である。関節群は肘及び膝の内側及び外側部分を回避して、側部に配置装着されている。肘、膝の折り曲げによる関節間の接触や装着者の苦痛を避け、折り曲げによる関節群長の過度の変動を避けている。 FIG. 15 and FIG. 16 are mounting arrangement diagrams on both arms and legs of the joint group. The joint group is arranged and mounted on the side, avoiding the inner and outer parts of the elbow and knee. It avoids contact between joints caused by bending of the elbows and knees and pain of the wearer, and avoids excessive fluctuations in joint group length caused by bending.

本発明は、転倒を有効に検出することにより、転倒に伴う衝撃を緩和して骨折等を防止すると共に転倒に早期に対処することを可能とするもので、産業上の利用の可能性は高いものである。 The present invention effectively detects a fall to relieve an impact associated with the fall and prevent a fracture or the like and cope with the fall early, and has high industrial applicability. Is.

多関節構造体装着正面概念図Multi-joint structure wearing front conceptual diagram 多関節構造体装着背面概念図Multi-joint structure wearing rear conceptual diagram 関節群及び制御部概念図Conceptual diagram of joint group and control unit 通常歩行時概念図1Conceptual diagram during normal walking 1 転倒開始時概念図1Conceptual diagram at the start of a fall 1 転倒概念図1Falling conceptual diagram 1 エアバッグ作動概念図1Airbag operation concept 1 通常歩行時概念図2Normal walking concept 2 転倒開始時概念図2Conceptual diagram 2 at the start of a fall 転倒概念図2Falling conceptual diagram 2 エアバッグ作動概念図2Airbag operation concept diagram 2 通常歩行時概念図3Normal walking concept 3 転倒開始時概念図3Conceptual diagram at the start of a fall 3 足裏圧力センサ装着概念図Foot pressure sensor wearing concept diagram 腕部関節群装着概念図Arm joint group wearing concept diagram 脚部関節群装着概念図Leg joint group wearing concept diagram

符号の説明Explanation of symbols

1 多関節構造体
2 関節群
3 速度及び加速度センサ
4 中間フィット
5 エンドフィット
6 制御出力ブロック
7 可動部なし関節
8 可動部付関節
9 可動部
10 ポテンショメータ
11 CPU
12 制御部
13 出力部
14 腕
15 脚
16 エアバッグ
17 重心位置
18 基準範囲
19 重心下垂点
20 足裏センサ
21 センサ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Articulated structure 2 Joint group 3 Speed and acceleration sensor 4 Intermediate fit 5 End fit 6 Control output block 7 Joint without movable part 8 Joint with movable part 9 Movable part 10 Potentiometer 11 CPU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Control part 13 Output part 14 Arm 15 Leg 16 Airbag 17 Center of gravity position 18 Reference range 19 Center of gravity droop point 20 Foot sensor 21 Sensor part

Claims (18)

可動部付関節を含む連結された関節群により構成され、可動部の角度変化を検出するセンサと、センサ信号を処理して処理データを伝送する処理通信部と、伝送された処理データを基に関節群の形状の変化及び/又は変化速度情報を算出しかつ算出された情報を予め保存している情報と対比して処理する制御部と、制御部で処理された情報を出力する出力部を有する多関節構造体であって、人の歩行及び/又は動作に伴う前記関節群の形状の変化及び/又は変化速度情報に基づいて人の運動の有無及び/又は人の運動状態を検出し、出力することを特徴とする人体装着型多関節構造体   Consisting of a joint group including a joint with a movable part, based on the sensor that detects the angle change of the movable part, the processing communication part that processes the sensor signal and transmits the processing data, and the transmitted processing data A control unit for calculating the shape change and / or change speed information of the joint group and processing the calculated information in comparison with information stored in advance, and an output unit for outputting the information processed by the control unit A multi-joint structure having a movement of a person and / or a movement state of the person based on a change in shape and / or change speed information of the joint group associated with walking and / or movement of the person, Human-mounted multi-joint structure characterized by output 前記関節群の形状の変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回ることによって、人の転倒の開始を検出することを特徴とする請求項1に記載の人体装着型多関節構造体   The human-mounted multi-joint structure according to claim 1, wherein the start of a person's fall is detected when a change in shape and a change speed of the joint group exceed a preset reference value. 前記関節群の形状の変化速度の検出において、周波数を基準として検出を行うことを特徴とする請求項2に記載の人体装着型多関節構造体   The human body-mounted multi-joint structure according to claim 2, wherein the detection of the change rate of the shape of the joint group is performed based on a frequency. 前記関節群の形状の変化に基づいて、人の重心位置が、支え得る範囲を超えて移動したことによって転倒の開始を検出することを特徴とする請求項1に記載の人体装着型多関節構造体   2. The human-mounted multi-joint structure according to claim 1, wherein the start of a fall is detected when the position of the center of gravity of the person moves beyond a supportable range based on a change in the shape of the joint group. body 速度及び/又は加速度センサを備え、前記検出された関節群の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、及び/又は関節群の移動速度が予め設定された基準値を上回ることによって、人の転倒の開始を検出することを特徴とする請求項1ないし4に記載の人体装着型多関節構造体   A speed and / or acceleration sensor is provided, and the detected change in the shape of the joint group, or the change and speed of change exceeds a preset reference value, and / or the reference speed in which the movement speed of the joint group is preset. 5. The human-mounted multi-joint structure according to claim 1, wherein the start of a human fall is detected by exceeding 圧力センサを備え、前記検出された関節群の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、かつ、両足裏間における人体荷重の分布及び/又は左右いずれかの足裏における人体荷重の分布が予め設定された基準範囲を外れることにより、人の転倒の開始を検出することを特徴とする請求項1ないし4に記載の人体装着型多関節構造体 A pressure sensor, wherein the detected change in shape of the joint group, or the rate of change and change exceeds a preset reference value, and the distribution of the human body load between the soles and / or the left or right sole 5. The human-mounted multi-joint structure according to claim 1, wherein the start of a person's falling is detected when the distribution of the human body load in the vehicle deviates from a preset reference range. 距離検出センサを備え、前記検出された関節群の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、及び/又は関節群の移動速度が予め設定された基準値を上回り、及び/又は人体荷重の分布が予め設定された基準値を外れ、かつ、障害物が予め設定された一定距離以下に接近していることに基づいて、転倒の開始及び障害物との衝突不可避を検出することを特徴とする請求項1ないし6に記載の人体装着型多関節構造体 A distance detection sensor, wherein the detected change in the shape of the joint group, or the change and change speed exceeds a preset reference value, and / or the movement speed of the joint group exceeds a preset reference value; And / or on the basis of the fact that the distribution of the human body load deviates from the preset reference value and the obstacle is approaching a predetermined distance or less, the start of the fall and the inevitable collision with the obstacle The human body-mounted multi-joint structure according to claim 1, characterized in that it is detected. GPS及び/又は高度センサを備えることにより、転倒の開始及び/又は衝突不可避の位置を検出することを特徴とする請求項1ないし7に記載の人体装着型多関節構造体   The human-mounted multijoint structure according to claim 1, wherein a GPS and / or altitude sensor is provided to detect a start of a fall and / or a collision inevitable position. 前記検出された位置が、一定時間後に予め設定された基準距離範囲内に留まっている場合には、出力部より警報が発せられることを特徴とする請求項8に記載の人体装着型多関節構造体   The human-mounted multi-joint structure according to claim 8, wherein an alarm is issued from the output unit when the detected position remains within a preset reference distance range after a predetermined time. body 前記関節群の人体への装着において、両腕及び両脚部分については腕及び脚の側部に装着されることを特徴とする請求項1ないし9に記載の人体装着型多関節構造体   10. The human body-mounted multi-joint structure according to claim 1, wherein when the joint group is mounted on a human body, both arms and both leg portions are mounted on the sides of the arms and legs. 転倒及び/又は衝突緩衝装置を備え、転倒の開始及び/又は衝突不可避を検出した場合には転倒及び/又は衝突緩衝装置が作動することを特徴とする請求項1ないし10に記載の人体装着型多関節構造体 11. The human body-mounted type according to claim 1, further comprising a fall and / or collision shock absorber, wherein the fall and / or collision shock absorber operates when the start of the fall and / or the inevitable collision is detected. Articulated structure 前記転倒及び/又は衝突緩衝装置がガスを急膨張させるバッグとバッグに高圧のガスを注入するインフレ―タとインフレ―タを起動させる点火装置とにより構成されるエアバッグ装置であることを特徴とする請求項11に記載の人体装着型多関節構造体 The overturning and / or collision buffering device is an airbag device including a bag for rapidly inflating gas, an inflator for injecting high-pressure gas into the bag, and an ignition device for starting the inflator. The human body-mounted multi-joint structure according to claim 11 圧力センサを備え、前記検出された多関節構造体の形状の変化、又は変化及び変化速度が予め設定された基準値を上回り、かつ左右の両足裏関における人体荷重の分布及び/又は左右いずれかの足裏における人体荷重の分布が予め設定された基準範囲を外れることによって、人の運動状態を検出することを特徴とする請求項1に記載の人体装着型多関節構造体   A pressure sensor, wherein the detected change in the shape of the multi-joint structure, or the change and rate of change exceed a preset reference value, and the distribution of the human body load on the left and right foot soles and / or left or right The human-mounted multi-joint structure according to claim 1, wherein the human motion state is detected when the distribution of the human body load on the sole of the foot is out of a preset reference range. 請求項1ないし10又は請求項13のいずれかに記載の関節群の形状の変化及び/又は変化速度、及び/又は足裏にかかる圧力の分布の変化、及び/又は関節群の移動速度の情報に基づいてコンピュータにおける仮想空間上の人物の動作及び/又は行動を操作することを特徴とする人体装着型多関節構造体   Change in shape and / or rate of change of joint group and / or change in distribution of pressure applied to sole and / or movement speed of joint group according to any one of claims 1 to 10 or claim 13. A human-mounted multi-joint structure characterized by manipulating the movement and / or behavior of a person in a virtual space in a computer 請求項1ないし10又は請求項13のいずれかに記載の関節群の形状の変化及び/又は変化速度、及び/又は足裏にかかる圧力の分布の変化、及び/又は関節群の移動速度の情報を集計及び/又は分析し、集計及び/又は分析された情報を装着者の動作及び/又は行動に基づく装着者情報として保存することを特徴とする人体装着型多関節構造体 Change in shape and / or rate of change of joint group and / or change in distribution of pressure applied to sole and / or movement speed of joint group according to any one of claims 1 to 10 or claim 13. A human body-mounted multi-joint structure characterized in that the total and / or analyzed information is stored as wearer information based on the wearer's motion and / or behavior 可動部付関節を含む連結された関節群により構成され、可動部の角度変化を検出するセンサと、センサ信号を処理して処理データを伝送する処理通信部と、伝送された処理データを基に関節群全体の形状の変化及び/又は変化速度情報を算出しかつ算出された情報を予め保存している情報と対比して処理する制御部と、制御部で処理された情報を出力する出力部を有する多関節構造体において、人の歩行及び/又は動作に伴う前記関節群の形状の変化及び/又は変化速度情報に基づいて人の運動の有無及び/又は人の運動状態を検出し、出力することを特徴とする人の運動状態の検出方法。   Consisting of a joint group including a joint with a movable part, based on the sensor that detects the angle change of the movable part, the processing communication part that processes the sensor signal and transmits the processing data, and the transmitted processing data A control unit that calculates the shape change and / or change speed information of the entire joint group and processes the calculated information in comparison with information stored in advance, and an output unit that outputs information processed by the control unit The presence or absence of human movement and / or the movement state of a person is detected and output based on the shape change and / or change speed information of the joint group accompanying the walking and / or movement of the person. A method for detecting a person's motion state. 請求項2ないし12に記載のいずれかの多関節構造体を用いることにより、人の転倒の開始を検出し及び/又は人の障害物との衝突不可避を検出し、及び/又は衝突緩衝装置を作動させることを特徴とする人の運動状態の検出方法   By using the multi-joint structure according to any one of claims 2 to 12, the start of a person's fall and / or the inevitable collision with a person's obstacle is detected, and / or a collision buffering device is provided. Method for detecting human motion state characterized by actuating 請求項13ないし15に記載のいずれかの多関節構造体を用いることにより、人の運動状態を検出し、及び/又はコンピュータにおける仮想空間上の人物の動作及び/又は行動を操作し、及び/又は装着者情報として保存することを特徴とする人の運動状態の検出方法
Use of the multi-joint structure according to any one of claims 13 to 15 for detecting a human motion state and / or manipulating a person's movement and / or behavior in a virtual space in a computer, and / or Or a method for detecting a person's movement state, characterized by being stored as wearer information
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