JP2013208382A - Device, system and method for calculation of momentum - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、運動量算出装置、運動量算出システム、および運動量算出方法に関する。例えば、自転車や自動二輪車等の車両に乗車した乗り手の運動量を算出し出力する運動量の算出装置等に関する。 The present invention relates to an exercise amount calculation device, an exercise amount calculation system, and an exercise amount calculation method. For example, the present invention relates to a momentum calculation device that calculates and outputs the momentum of a rider riding a vehicle such as a bicycle or a motorcycle.
従来、自転車の乗り手の運動量を算出する技術として、例えば、自転車のクランク軸トルクおよびクランク軸回転数を検出し、クランク軸トルクとクランク軸回転数との積で得られる仕事率を算出して、仕事率をカロリー換算する電動アシスト自転車が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、実験的に得られた仕事率と運動量(または消費カロリー)の回帰式によって、運動量を算出する自転車用メータが知られている(例えば、特許文献2参照)。 Conventionally, as a technique for calculating the amount of exercise of a bicycle rider, for example, detecting the crankshaft torque and the crankshaft rotation speed of the bicycle, calculating the work rate obtained by the product of the crankshaft torque and the crankshaft rotation speed, An electrically assisted bicycle that converts the work rate into calories is known (see, for example, Patent Document 1). Moreover, a bicycle meter that calculates the amount of exercise by a regression equation of the work rate and the amount of exercise (or calorie consumption) obtained experimentally is known (for example, see Patent Document 2).
自転車の乗り手は、サドルより上の上半身の姿勢を維持するために、腕、腹筋、または背筋といった上半身の各部の筋肉を使用している。 Bicycle riders use upper body muscles such as arms, abdominal muscles, or back muscles to maintain the upper body posture above the saddle.
しかしながら、従来技術では、サドルより下の乗り手の下半身のペダルこぎ運動(以下、下半身の運動)にのみ注目して、自転車のクランク軸トルクとクランク軸回転数との積によって得られる仕事率を運動量として算出している。そのため、全身の運動量を精度良く算出できなかった。 However, in the prior art, paying attention only to the pedaling motion of the lower body of the rider below the saddle (hereinafter referred to as the lower body motion), the work rate obtained by the product of the crankshaft torque of the bicycle and the crankshaft speed is calculated as the momentum. It is calculated as For this reason, the amount of exercise of the whole body could not be calculated with high accuracy.
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能な運動量算出装置、運動量算出システム、および運動量算出方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and it is an object of the present invention to provide a momentum calculation device, a momentum calculation system, and a momentum calculation method capable of accurately calculating the amount of exercise while riding in a vehicle. .
本発明の運動量算出装置は、車両の乗り手の上半身の加速度を取得する第一の加速度取得部と、車両の加速度を取得する第二の加速度取得部と、前記乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、を備える。 The momentum calculation device according to the present invention includes a first acceleration acquisition unit that acquires acceleration of an upper body of a rider of the vehicle, a second acceleration acquisition unit that acquires acceleration of the vehicle, and an acceleration of the upper body of the rider. An upper body exercise amount calculation unit that calculates an upper body exercise amount using the acceleration from which the acceleration is removed.
この構成によれば、自転車や自動二輪車などの車両に乗車中の上半身の運動量を算出できる。また、下半身の運動量との和を算出することで全身の運動量を精度良く算出できる。 According to this configuration, the momentum of the upper body while riding a vehicle such as a bicycle or a motorcycle can be calculated. In addition, it is possible to accurately calculate the whole body exercise amount by calculating the sum of the lower body exercise amount.
また、本発明の運動量算出システムは、運動量算出装置と携帯型端末との間において通信する運動量算出システムであって、前記運動量算出装置は、車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルを取得する第一の加速度取得部と、車両の加速度ベクトルを取得する第二の加速度取得部と、座標軸を一致させた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルから前記車両の加速度ベクトルを除去した加速度ベクトルを用いて、前記車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、車両の乗り手の下半身の運動量を算出する下半身運動量算出部と、前記車両の乗り手の上半身の運動量と前記車両の乗り手の下半身の運動量に基づいて、前記車両の乗り手の運動量を出力する第一出力部と、を備え、前記携帯型端末は、前記運動量算出装置から出力される前記車両の乗り手の運動量を取得する運動量取得部と、前記車両の乗り手の情報に基づいて、基礎代謝量を算出する活動量算出部と、前記車両の乗り手の運動量および前記基礎代謝量に基づく情報を出力する第二出力部と、を備える。 The momentum calculation system of the present invention is a momentum calculation system that communicates between a momentum calculation device and a portable terminal, and the momentum calculation device obtains an acceleration vector of an upper body of a rider of a vehicle. Using the acceleration vector obtained by removing the acceleration vector of the vehicle from the acceleration vector of the upper body of the rider of the vehicle with the coordinate axes matched, the second acceleration acquisition unit for acquiring the acceleration vector of the vehicle, An upper body momentum calculating unit for calculating the upper body momentum of the vehicle rider, a lower body momentum calculating unit for calculating the lower body momentum of the vehicle rider, and the upper body momentum of the vehicle rider and the lower body momentum of the vehicle rider. And a first output unit that outputs the amount of exercise of the rider of the vehicle, and the portable terminal includes the exercise amount calculating device. A momentum acquisition unit for acquiring the momentum of the rider of the vehicle output from the vehicle, an activity amount calculation unit for calculating a basal metabolism based on information on the rider of the vehicle, and the momentum of the rider of the vehicle and the basal metabolism A second output unit that outputs information based on the quantity.
この構成によれば、自転車や自動二輪車などの車両に乗車中の上半身の運動量を算出できる。また、車両が自転車の場合には下半身の運動量との和を算出することで自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く算出できる。車両が自動二輪車の場合には、下半身の運動量はほぼ零に等しいので、上半身の運動量を全身の運動量として算出できる。さらに、基礎代謝量も考慮して、車両の乗り手に有益な情報を提示できる。 According to this configuration, the momentum of the upper body while riding a vehicle such as a bicycle or a motorcycle can be calculated. When the vehicle is a bicycle, the total amount of exercise while riding the bicycle can be accurately calculated by calculating the sum of the amount of exercise with the lower half of the body. When the vehicle is a motorcycle, the momentum of the lower body is almost equal to zero, so that the momentum of the upper body can be calculated as the momentum of the whole body. Furthermore, in consideration of the basal metabolic rate, useful information can be presented to the vehicle rider.
また、本発明の運動量算出方法は、運動量算出装置における運動量算出方法であって、車両の乗り手の上半身の加速度を取得するステップと、車両の加速度を取得するステップと、前記車両の乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出するステップと、を有する。 Further, the momentum calculation method of the present invention is a momentum calculation method in the momentum calculation device, the step of acquiring the acceleration of the upper body of the rider of the vehicle, the step of acquiring the acceleration of the vehicle, and the upper body of the rider of the vehicle Calculating the momentum of the upper body of the rider of the vehicle using the acceleration obtained by removing the acceleration of the vehicle from the acceleration.
この方法によれば、自転車や自動二輪車などの車両に乗車中の上半身の運動量を算出できる。また、車両が自転車の場合には下半身の運動量との和を算出することで自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く算出できる。車両が自動二輪車の場合には、下半身の運動量はほぼ零に等しいので、上半身の運動量を全身の運動量として算出できる。 According to this method, it is possible to calculate the momentum of the upper body while riding a vehicle such as a bicycle or a motorcycle. When the vehicle is a bicycle, the total amount of exercise while riding the bicycle can be accurately calculated by calculating the sum of the amount of exercise with the lower half of the body. When the vehicle is a motorcycle, the momentum of the lower body is almost equal to zero, so that the momentum of the upper body can be calculated as the momentum of the whole body.
本発明によれば、車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能である。 According to the present invention, it is possible to accurately calculate the amount of exercise while getting on the vehicle.
出願人は、自転車を運転する場合、サドルより上の上半身の運動量が存在することに着目した。自転車の乗り手は、走り出し時、減速時、登板時などに生じる慣性の力に抗して、サドルより上の上半身の姿勢を維持するために、各部の筋肉を使用しているからである。すなわち、本願発明においては、乗り手の運動量は、上半身の運動量と、下半身の運動量との合計として算出される。上半身の運動量を算出することで、全身の運動量を精度良く算出することができる。 Applicants noted that there is an upper body momentum above the saddle when driving a bicycle. This is because a bicycle rider uses muscles of each part to maintain the posture of the upper body above the saddle against the force of inertia that occurs when starting, decelerating, climbing and the like. That is, in the present invention, the rider's momentum is calculated as the sum of the upper body's momentum and the lower body's momentum. By calculating the amount of exercise of the upper body, the amount of exercise of the whole body can be calculated with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態は、本発明の基本的態様の例である。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention is an example of the basic aspect of the present invention.
図1は、本発明の第1の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図1に示す運動量算出装置100は、第一加速度取得部101、第二加速度取得部102、及び上半身運動量算出部103を備える。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation apparatus according to the first embodiment of the present invention. The exercise
第一加速度取得部101は、自転車の乗り手の上半身に例えば装着された図示しない加速度センサ(第一の加速度センサ)から、上半身の運動及び自転車の動きによる加速度を含む第一の加速度を取得する。自転車の動きとは、例えば、路面凹凸による上下動、加速・減速・旋回等に伴う前後動、左右動である。
The first
なお、第一の加速度センサからの第一の加速度の取得方法としては、例えば、図示しない第一の加速度センサに無線送信装置を具備しておく。そして、第一加速度取得部101を無線受信装置とし、第一加速度取得部101が第一の加速度センサからの情報を受信することが想定される。
As a method for acquiring the first acceleration from the first acceleration sensor, for example, a wireless transmission device is provided in the first acceleration sensor (not shown). Then, it is assumed that the first
第二加速度取得部102は、自転車に固定された図示しない加速度センサ(第二の加速度センサ)から、自転車の動きによる第二の加速度を取得する。
The second
なお、第二の加速度センサからの第二の加速度の取得方法としては、図示しない第二の加速度センサに無線送信装置を具備しておく。そして、第二加速度取得部102を無線受信装置とし、第二加速度取得部102が第二の加速度センサからの情報を受信することが想定される。
As a method for acquiring the second acceleration from the second acceleration sensor, a wireless transmission device is provided in the second acceleration sensor (not shown). Then, it is assumed that the second
上半身運動量算出部103は、第一の加速度から第二の加速度を除去して上半身の運動のみに基づく加速度(以下、上半身運動の加速度)を算出し、実験的に得られる上半身運動の加速度と上半身の運動量の回帰式等を用いて、上半身の運動量を算出する。上半身運動の加速度から上半身の運動量を算出する方法については、例えば、上半身の運動を実験的に行い、上半身運動の加速度の絶対値についての一定時間の平均値と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる上半身の運動量と、の間の回帰式を用いるなどの公知の方法を用いればよい。
The upper body exercise
運動量算出装置100は、CPU(Central Processing Unit)、制御プログラムを格納したROM(Read Only Memory)などの記憶媒体を有する。また、運動量算出装置100は、RAM(Random Access Memory)などの作業用メモリを有する。この場合、上記した各機能部は、CPUが制御プログラムを実行することにより実現される。
The exercise
運動量算出装置100は、第一の加速度から第二の加速度を除去することにより上半身運動の加速度を取得できる。そのため、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を算出できるので、下半身の運動量との和を算出することで、正確な全身の運動量を算出できる。
The exercise
なお、第1の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。 Although the first embodiment has been described as an application example to a bicycle, it can also be applied to a vehicle such as a motorcycle.
(第2の実施形態)
図2は、本発明の第2の実施形態における運動量算出装置の構成を示すブロック図である。図2に示す運動量算出装置100Bは、第一加速度取得部201、第二加速度取得部202、トルク取得部203、座標軸調整部204、及び上半身運動量算出部205を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an exercise amount calculation apparatus according to the second embodiment of the present invention. The exercise
第一加速度取得部201は、第一の加速度センサから、上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルを含む第一の加速度ベクトルを取得する。第一の加速度センサからの第一の加速度の取得方法は、前述の方法と同様である。
The first
第二加速度取得部102は、第二の加速度センサから、自転車の動きによる第二の加速度ベクトルを取得する。第二の加速度センサからの第二の加速度の取得方法は、前述の方法と同様である。
The second
トルク取得部203は、自転車のクランク軸に印加されるトルクを取得する。このトルク(クランク軸トルク)は、クランク軸に装着された図示しないトルクセンサから取得する。トルクセンサには、例えば磁歪素子とソレノイド等を組み合わせた磁歪効果を利用した方式等を用いる。
The
座標軸調整部204は、トルク取得部203から取得したトルクの値をモニタしておく。座標軸調整部204は、第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルを用いて、第一の加速度ベクトルの座標軸(第一の座標軸)と第二の加速度ベクトルの座標軸(第二の座標軸)とを一致させる。座標軸を一致させる処理(以下、座標軸調整処理ともいう)の詳細については後述する。なお、座標軸を一致させる処理は、第一の座標軸と第二の座標軸との一致度の精度を高める意味であり、必ずしも完全に一致している状態ではない。
The coordinate
本実施形態では、第一の加速度ベクトルとは、トルクの値が所定の閾値を超えた時点での第一加速度取得部201から取得した加速度ベクトルである。第二の加速度ベクトルとは、トルクの値が所定の閾値を超えた時点での第二加速度取得部202から取得した加速度ベクトルである。
In the present embodiment, the first acceleration vector is an acceleration vector acquired from the first
上半身運動量算出部205は、座標軸調整部204で座標軸を一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出する。さらに、先に説明したような実験的に得られる上半身運動の加速度と上半身の運動量との回帰式等を用いて、上半身の運動量を算出する。詳細な説明については後述する。
The upper body exercise
ところで、上半身に第一の加速度センサを装着する場合、第一の加速度センサの向きを指定して装着させると、乗り手は煩わしさを感じる。そのため、例えば第一の加速度センサをポケットに入れた状態でも運動量算出装置が精度良く上半身の運動量を算出できる構成としておくことが望ましい。以下では、そのような構成の詳細を説明する。 By the way, when the first acceleration sensor is mounted on the upper body, the rider feels bothered if the direction of the first acceleration sensor is designated and mounted. For this reason, for example, it is desirable that the momentum calculation device can accurately calculate the momentum of the upper body even when the first acceleration sensor is in the pocket. Below, the detail of such a structure is demonstrated.
図3は自転車に乗り手が乗車してペダルをこいでいる様子を示している。図3では、第一の加速度センサが例えば乗り手の上半身のポケットに入れられている場合を想定する。 FIG. 3 shows a rider riding a bicycle and pedaling. In FIG. 3, the case where the 1st acceleration sensor is put in the rider's upper body pocket, for example is assumed.
第一加速度取得部201の座標軸の方向(X,Y,Z軸の方向)は、図示しない第一の加速度センサから取得する加速度ベクトルの座標軸の方向(X,Y,Z軸の方向)と同一のものである。第一加速度取得部201の座標軸の方向は、自転車に乗車中の上半身の運動や自転車から受ける振動等によって第一の加速度センサがポケットの中で動くことにより、自転車の座標系に対して随時変化する。
The direction of the coordinate axis (X, Y, Z direction) of the first
一方、第二加速度取得部202の座標軸の方向(X,Y,Z軸の方向)は、図示しない第二の加速度センサから取得する加速度ベクトルの座標軸の方向(X,Y,Z軸の方向)と同一のものである。第二加速度取得部202の座標軸の方向は、第二の加速度センサが自転車に固定されるため、自転車の座標系に対しても固定される。自転車に乗車中の上半身運動や自転車から受ける振動等によっては基本的に変化しない。
On the other hand, the direction of the coordinate axis (X, Y, Z axis direction) of the second
従って、第一加速度取得部201の座標軸(第一の座標軸)の方向は、第二加速度取得部202の座標軸(第二の座標軸)の方向に対して、随時変化する。
Accordingly, the direction of the coordinate axis (first coordinate axis) of the first
図4は、第一加速度取得部201及び第二加速度取得部202のそれぞれの異なる2つの時点における座標軸と、第一の加速度ベクトル及び第二の加速度ベクトルと、の関係を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the coordinate axes at the two different time points of the first
図4(A)では、所定の時点における第一の座標軸401及び第二の座標軸402を示している。図4(B)では、図4(A)の時点とは異なる時点における第一の座標軸411及び第二の座標軸412を示している。
FIG. 4A shows the first coordinate
前述したように、第一の座標軸の方向は第二の座標軸の方向に対して随時変化することを考慮し、図4(A)の第一の座標軸401と図4(B)の第一の座標軸411とは、座標軸の方向が異なる例を用いて説明する。図4(A)は、第一の座標軸401と第二の座標軸402との方向が一致している場合である。図4(B)は、第一の座標軸411と第二の座標軸412との方向が異なる場合である。
As described above, the first coordinate
まず、図4(A)のように、第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが一致している場合について説明する。 First, a case where the direction of the first coordinate axis and the direction of the second coordinate axis coincide with each other as shown in FIG.
第一加速度取得部201は、上半身の運動を表す加速度ベクトル404と自転車の動きを表す加速度ベクトル403とが合成された合成ベクトル(加速度ベクトル)405を取得する。合成ベクトル405は、第一の加速度ベクトルの一例である。
The first
第二加速度取得部202は、自転車の動きを表す加速度ベクトル406を取得する。加速度ベクトル406は、第二の加速度ベクトルの一例である。
The second
上記の各加速度ベクトルの成分は、X軸、Y軸、Z軸の各成分に分解して考えた場合、以下のように定義できる。
加速度ベクトル403(X1,Y1,Z1)
加速度ベクトル404(X2,Y2,Z2)
加速度ベクトル405(X1+X2,Y1+Y2,Z1+Z2)
加速度ベクトル406(X1,Y1,Z1)
The components of each acceleration vector described above can be defined as follows when decomposed into X-axis, Y-axis, and Z-axis components.
Acceleration vector 403 (X1, Y1, Z1)
Acceleration vector 404 (X2, Y2, Z2)
Acceleration vector 405 (X1 + X2, Y1 + Y2, Z1 + Z2)
Acceleration vector 406 (X1, Y1, Z1)
上半身運動量算出部205は、第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去する。具体的には、加速度ベクトル405から加速度ベクトル406を引き算する。第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが一致している場合には、自転車の動きを表す加速度ベクトル403,406の成分は同じ値となるので、上半身の運動を表す加速度ベクトル404をそのまま算出できる。
The upper body exercise
次に、図4(B)のように、第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが異なる場合について説明する。 Next, a case where the direction of the first coordinate axis is different from the direction of the second coordinate axis as shown in FIG.
第一加速度取得部201は、上半身の運動を表す加速度ベクトル414と自転車の動きを表す加速度ベクトル413とが合成された合成ベクトル(加速度ベクトル)415を取得する。合成ベクトル415は、第一の加速度ベクトルの一例である。
The first
第二加速度取得部202は、自転車の動きを表す加速度ベクトル416を取得する。加速度ベクトル416は、第二の加速度ベクトルの一例である。
The second
上記の各加速度ベクトルの成分は、X軸、Y軸、Z軸の各成分に分解して考えた場合、以下のように定義できる。
加速度ベクトル413(X4,Y4,Z4)
加速度ベクトル414(X5,Y5,Z5)
加速度ベクトル415(X4+X5,Y4+Y5,Z4+Z5)
加速度ベクトル416(X6,Y6,Z6)
The components of each acceleration vector described above can be defined as follows when decomposed into X-axis, Y-axis, and Z-axis components.
Acceleration vector 413 (X4, Y4, Z4)
Acceleration vector 414 (X5, Y5, Z5)
Acceleration vector 415 (X4 + X5, Y4 + Y5, Z4 + Z5)
Acceleration vector 416 (X6, Y6, Z6)
上半身運動量算出部205は、第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去する。具体的には、加速度ベクトル415から加速度ベクトル416を引き算する。第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが異なる場合には、自転車の動きを表す加速度ベクトル413,416の成分は異なる値となる。従って、上半身運動量算出部205は、上半身の運動を表す加速度ベクトル414をそのまま算出できない。
The upper body exercise
上半身の運動を表す加速度ベクトル414を算出するためには、第一の座標軸411の方向と第二の座標軸412の方向とを一致させる必要がある。すなわち、座標軸調整部204が座標軸の方向を一致させた上で、上半身運動量算出部205が加速度ベクトル同士の引き算をする必要がある。
In order to calculate the
座標軸の方向を一致させる方法としては、例えば以下の方法がある。
図5に自転車の乗り手が自転車のペダルを強くこいだ場合の上半身と自転車に加わる加速度ベクトルとを説明するための図を示す。
As a method for matching the directions of the coordinate axes, for example, there are the following methods.
FIG. 5 is a diagram for explaining the upper body and the acceleration vector applied to the bicycle when the bicycle rider strongly presses the bicycle pedal.
図5では、乗り手の上半身のポケットに入れられた第一の加速度センサ501と、自転車に設置された第二の加速度センサ502と、を示している。また、乗り手がペダルを強くこいだ場合に、第一加速度取得部201が第一の加速度センサ501から取得する自転車前進方向の加速度ベクトル423と、第二加速度取得部202が第二の加速度センサ502から取得する自転車前進方向の加速度ベクトル426と、を示している。
FIG. 5 shows a
また、図6では、図5の乗り手がペダルを強くこいだ時点における第一加速度取得部201の第一の座標軸421上に、取得された上半身の運動を表す加速度ベクトル424、自転車前進方向の加速度ベクトル423、及びこれらの合成ベクトル425を示している。
In FIG. 6, the
また、図6では、図5の乗り手が強くペダルをこいだ時点における第二加速度取得部202の第二の座標軸422上に、取得された自転車前進方向の加速度ベクトル426を示している。
Further, FIG. 6 shows the acquired
乗り手が自転車のペダルを強くこぐと、クランク軸に印加されるトルクが自転車の前進方向の推進力へと変換されるので、第二加速度取得部202の第二の座標軸422では自転車前進方向の加速度ベクトル426が発生する(図6)。乗り手が自転車のペダルを強くこぐ場合とは、例えば、自転車が一定速度を維持するようにペダルをこぐ場合と比較して自転車前進方向の加速度ベクトル426が大きくなる場合である。
When the rider strongly pushes the pedal of the bicycle, the torque applied to the crankshaft is converted into a propulsive force in the forward direction of the bicycle, so that the second coordinate
この場合、乗り手の上半身に対しても、自転車前進方向の加速度ベクトル426と大きさ、方向が同じ自転車前進方向の大きな加速度が生じる。すなわち、図6のように、第一加速度取得部201の第一の座標軸421には自転車前進方向の加速度ベクトル423が発生する。
In this case, a large acceleration in the bicycle forward direction that is the same size and direction as the
なお、第一加速度取得部201が第一の加速度センサ501から取得する加速度ベクトルは、合成ベクトル425である。しかし、ペダルを強くこぐ場合には上半身の運動を表す加速度ベクトル424は、自転車前進方向の加速度ベクトル423に比較して十分に小さいとみなせるので、合成ベクトル425は自転車前進方向の加速度ベクトル423で近似できる。以下では、第一加速度取得部201は自転車前進方向の加速度ベクトル423を取得するものとして説明する。
Note that the acceleration vector acquired by the first
図6において、第一の座標軸421の方向と第二の座標軸422の方向とは、互いに異なるために、加速度ベクトル423,426のX軸,Y軸,Z軸成分は異なる。加速度ベクトル423,426は、以下のように定義できる。
第一の座標軸421における加速度ベクトル423(X7,Y7,Z7)
第二の座標軸422における加速度ベクトル426(X8,Y8,Z8)
In FIG. 6, since the direction of the first coordinate
Acceleration vector 423 (X7, Y7, Z7) on the first coordinate
Acceleration vector 426 (X8, Y8, Z8) on the second coordinate
ここで、図6に示すように、加速度ベクトル426のX軸、Y軸、Z軸成分と同じ成分を持つ第一の座標軸421上の加速度ベクトル427を用意する。座標軸調整部204は、加速度ベクトル427から加速度ベクトル423へ変換する。すなわち、座標軸調整部204は、加速度ベクトル427をX軸,Y軸,Z軸で回転させて加速度ベクトル423へと一致させる座標調整パラメータを算出する。
Here, as shown in FIG. 6, an
座標軸調整部204による座標調整パラメータを用いた変換は、第一の座標軸421から第二の座標軸422へ座標軸の方向を一致させることと等価である。加速度ベクトル427の各成分は、第一の座標軸421における加速度ベクトル426(X8,Y8,Z8)である。従って、座標調整パラメータをRとすると、以下の(式1)を満たすRを算出すればよい。
The conversion using the coordinate adjustment parameter by the coordinate
なお、(式1)における定数1/√(X72+Y72+Z72)、1/√(X82+Y82+Z82)は、それぞれ加速度ベクトル423,426のノルム(大きさ)である。
Note that the
次に、上半身運動量算出部205による上半身の運動量の算出について詳細に説明する。
Next, calculation of the upper body exercise amount by the upper body exercise
まず、上半身運動量算出部205は、座標軸調整部204により算出した座標調整パラメータを用いて、第一の加速度ベクトルを、第二加速度取得部202の座標軸(第二の座標軸)における加速度ベクトル(以下、座標調整後の加速度ベクトルという)に変換する。座標調整パラメータとしては、回転変換行列が一例として挙げられる。
First, the upper body exercise
続いて、上半身運動量算出部205は、座標調整後の加速度ベクトルから第二加速度取得部202が取得した第二の加速度ベクトルを除去する。この除去により得られる加速度ベクトルには、自転車の動きが除去された上半身運動の加速度情報が含まれる。加速度ベクトルから運動量を算出する方法としては、先に説明した公知の方法を用いればよい。
Subsequently, the upper body exercise
次に、運動量算出装置100Bの動作について説明する。
図7は、座標軸調整部204による座標軸調整処理を示すフローチャートである。
Next, the operation of the exercise
FIG. 7 is a flowchart showing coordinate axis adjustment processing by the coordinate
まず、座標軸調整部204は、トルク取得部203からクランク軸に印加されるトルクを取得する(ステップS701)。左右クランクはクランク軸に対して180度対称に構成されている。両足でペダルを乗り手がこぐと、トルク取得部203は、クランク軸が1回転する間に2回のトルクのピーク(ピーク値)が発生するような周期的に変化する波形で示されるトルクを取得することになる。
First, the coordinate
座標軸調整部204は、取得されたトルクがピーク値であるかを確認する(ステップS702)。取得されたトルクがピーク値ではない場合には(ステップS702:NO)、何もせずS701に戻る。
The coordinate
一方、取得されたトルクがピーク値である場合には(ステップS702:YES)、座標軸調整部204は、乗り手がペダルを強くこぐ場合であると判断する。この場合、座標軸調整部204は、加速度ベクトル423および加速度ベクトル426を用いて、座標調整パラメータを算出する(ステップS703)。
On the other hand, when the acquired torque is a peak value (step S702: YES), the coordinate
この加速度ベクトル423は、トルクのピーク値が検出された時点の第一加速度取得部201が取得した加速度ベクトルである。また、この加速度ベクトル426は、トルクのピーク値が検出された時点の第二加速度取得部202が取得した加速度ベクトルである。
The
座標軸調整部204は、ステップS701〜S703の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができる。従って、運動量の算出精度を向上できる。なお、第一の座標軸の方向と、第二の座標軸の方向とは、必ずしも完全に一致するものではなく、実際には誤差を含むものである。
The coordinate
また、上述の例では、トルクのピーク値が検出された時点で第一加速度取得部201、第二加速度取得部202が取得する自転車前進方向の加速度ベクトル423と426とを用いている。この代わりに、トルクのピーク値が検出された時点で第一加速度取得部201、第二加速度取得部202が取得する、絶対値が所定値以上である自転車前進方向の加速度ベクトル423と426とを用いてもよい。この所定値は、第二の所定値の一例である。
In the above-described example, the
この所定値としては、例えば、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトルの絶対値に対して十分に大きくなるよう定義しておく。 As this predetermined value, for example, it is defined that the absolute value of the acceleration vector in the bicycle forward direction by strongly pedaling is sufficiently larger than the absolute value of the acceleration vector representing the upper body motion.
これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトル424は、自転車前進方向の加速度ベクトル423に比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部201により取得される合成ベクトル425を自転車前進方向の加速度ベクトル423として扱える。
As a result, the
図8は、上半身運動量算出部205による上半身の運動量を算出する処理(上半身の運動量算出処理)を示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing processing (upper body exercise amount calculation processing) for calculating the upper body exercise amount by the upper body exercise
まず、上半身運動量算出部205は、座標軸調整部204により座標調整パラメータが算出されているかどうかを確認する(ステップS801)。座標調整パラメータが算出されていない場合には(ステップS801:NO)、算出されるまでステップS801を繰り返す。
First, the upper body exercise
一方、座標調整パラメータが算出されている場合には(ステップS801:YES)、上半身運動量算出部205は、座標調整パラメータを用いて、第一の加速度ベクトルを座標調整後の加速度ベクトルに変換する。(ステップS802)。
On the other hand, when the coordinate adjustment parameter is calculated (step S801: YES), the upper body exercise
続いて、上半身運動量算出部205は、座標調整後の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去し、上半身運動の加速度ベクトルを算出する(ステップS803)。
Subsequently, the upper body exercise
続いて、上半身運動量算出部205は、算出された加速度ベクトルから上半身の運動量を算出する(ステップS804)。加速度ベクトルから運動量を算出する方法としては、先に説明した公知の方法を用いればよい。
Subsequently, the upper body exercise
運動量算出装置100Bによれば、第一の座標軸と第二の座標軸の方向を随時一致させるに際し、乗り手がペダルを強くこいだことをクランク軸に印加されるトルクのピーク値によって把握できる。従って、トルクのピーク時点における自転車前進方向の加速度ベクトルを用いることで、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることが可能となる。
According to the
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を算出できる。 Accordingly, the second acceleration vector is removed from the first acceleration vector in which the directions of the coordinate axes are accurately matched, and the acceleration vector of the upper body motion is calculated to calculate the upper body exercise amount. That is, the momentum of the upper body while riding a bicycle can be calculated.
(第3の実施形態)
図9は、本発明の第3の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図9は、第2の実施形態の図2と対応するものである。図9において、図2と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation apparatus according to the third embodiment of the present invention. FIG. 9 corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. 9, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図9に示す運動量算出装置100Cは、第一加速度取得部201、第二加速度取得部202、制動指示取得部1406、座標軸調整部1404、及び上半身運動量算出部205を備える。
The exercise
制動指示取得部1406は、自転車に制動力を発生させるための制動指示を取得する。制動指示を取得する方法としては、例えば、自転車のブレーキのレバーにスイッチまたはポテンシオメーターを取り付けておき、乗り手がブレーキをかけるためにレバーを握ったときに生じる電圧変化で判断する方法が挙げられる。
The braking
座標軸調整部1404は、制動指示取得部1406により取得した制動指示をモニタしておき、第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とを一致させる。
The coordinate
本実施形態では、第一の加速度ベクトルとは、制動指示を取得した時点で第一加速度取得部201から取得した加速度ベクトルである。第二の加速度ベクトルとは、制動指示を取得した時点で第二加速度取得部202から取得した加速度ベクトルである。
In the present embodiment, the first acceleration vector is an acceleration vector acquired from the first
座標軸調整部1404と座標軸調整部204との相違点は、トルクの代わりに制動指示を用いるようにしたことである。例えば、ある速度で自転車が走行しているときに、乗り手が制動指示(すなわちブレーキ)を出したとする。このとき、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルには、自転車を減速する方向、すなわち自転車後方への大きな加速度ベクトルが発生する。この加速度ベクトルは、第2の実施形態で説明した、乗り手がペダルを強くこいだ場合に生じる自転車前進方向への大きな加速度ベクトルとは、180度方向が逆のベクトルとなっている。従って、第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向を第二加速度取得部202の第二の座標軸の方向へ一致させる方法としては、第2の実施形態における座標軸調整部204において説明した方法と同様の方法を用い、トルクの代わりに制動指示に基づいて座標調整パラメータを算出すればよい。
A difference between the coordinate
なお、座標軸調整部1404は、制動指示を取得した時点で得られる自転車後方に生じる第一の加速度ベクトルの絶対値と第二の加速度ベクトルの絶対値とが、所定値を超えた場合にのみ、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ一致させるようにしてもよい。この所定値は、第三の所定値の一例である。
It should be noted that the coordinate
この所定値は、ブレーキをかけたことによる自転車後方方向の加速度ベクトルの絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトルの絶対値に対して十分に大きくなるよう定義しておく。 This predetermined value is defined so that the absolute value of the acceleration vector in the rearward direction of the bicycle resulting from the application of the brake is sufficiently larger than the absolute value of the acceleration vector representing the upper body motion.
これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトルは自転車後方方向の加速度ベクトルに比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部201により取得される合成ベクトルを自転車後方方向の加速度ベクトルとして扱える。
As a result, the acceleration vector representing the upper body motion can be considered sufficiently smaller than the acceleration vector in the rearward direction of the bicycle. Therefore, the combined vector acquired by the first
また、乗り手がペダルを強くこいで加速する場合と、ブレーキをかけて制動する場合のそれぞれで発生する自転車前進方向・後方方向への加速度ベクトルを両方利用してもよい。この場合でも、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができる。 Further, both acceleration vectors in the forward and backward directions of the bicycle generated when the rider accelerates with a strong pedal and when the brake is applied may be used. Even in this case, the direction of the first coordinate axis can be matched with the direction of the second coordinate axis with high accuracy.
座標軸調整部1404は、自転車が加速または減速するに際して、随時または定期的に座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二加速度取得部202の第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
The coordinate
運動量算出装置100Cによれば、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を随時一致させるに際し、車両が減速する際に生じる自転車後方への加速度ベクトルを用いる。従って、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることが可能となる。
According to the
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。 Accordingly, the second acceleration vector is removed from the first acceleration vector in which the directions of the coordinate axes are accurately matched, and the acceleration vector of the upper body motion is calculated to calculate the upper body exercise amount. That is, the momentum of the upper body while riding a bicycle can be calculated with high accuracy.
なお、第3の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。 Although the third embodiment has been described as an application example to a bicycle, it can also be applied to a vehicle such as a motorcycle.
(第4の実施形態)
図10は、本発明の第4の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図10は、第2の実施形態の図2と対応するものである。図10において、図2と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 10 corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. 10, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図10に示す運動量算出装置100Dは、第一加速度取得部201、第二加速度取得部202、座標軸調整部904、および上半身運動量算出部205を備える。
The exercise
座標軸調整部904は、第一加速度取得部201から取得した第一の加速度ベクトルおよび第二加速度取得部202から取得した第二の加速度ベクトルをモニタしておく。座標軸調整部904は、双方の加速度ベクトルの絶対値が同時にピーク値となった時点での第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルを用いて、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を一致させる。座標軸の方向を一致させる方法としては、例えば以下の方法がある。
The coordinate
第2の実施形態においても説明したように、乗り手が自転車でペダルを強くこいだ場合には、自転車前進方向に大きな加速度が生じる。同時に、サドルから上の乗り手の上半身にもほぼ同じ大きさで自転車前進方向に大きな加速度が生じる。すなわち、図6のように、ペダルを強くこぐ場合には、同じ方向にほぼ同じ大きさで同時に加速度ベクトル423、426が発生する。
As described in the second embodiment, when the rider strongly pedals the bicycle, a large acceleration is generated in the bicycle forward direction. At the same time, the upper body of the rider above the saddle also has a large acceleration in the forward direction of the bicycle with almost the same size. That is, as shown in FIG. 6, when the pedal is strongly pushed,
先に説明した通り、両足でペダルをこぐと、クランク軸が1回転する間に2回のトルクのピーク値が発生する周期的な波形で示されるトルクが取得される。そのため、自転車前進方向の加速度ベクトルについても同様に、その絶対値が周期的な波形で示される加速度ベクトルが取得される。 As described above, when the pedal is pedaled with both feet, the torque indicated by the periodic waveform in which the peak value of the torque is generated twice during one rotation of the crankshaft is acquired. Therefore, an acceleration vector whose absolute value is indicated by a periodic waveform is acquired in the same manner for the acceleration vector in the bicycle forward direction.
従って、座標軸調整部904は、第一の加速度ベクトルの絶対値と第二の加速度ベクトルの絶対値とについてピーク値が同時に検出された時点における加速度ベクトルが、自転車前進方向の大きな加速度であると判断できる。座標軸調整部904は、この時点における第一の加速度ベクトル(図6の加速度ベクトル423)と第二の加速度ベクトル(図6の加速度ベクトル426)が大きさ・方向共に同一のベクトルであるとして、第一の座標軸421の方向と第二の座標軸422の方向とを一致させる座標調整パラメータを算出する。
Accordingly, the coordinate
なお、座標軸調整部904は、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値とが同時に所定値を超えたときの第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、座標軸の方向を一致させるようにしてもよい。この所定値は、第一の所定値の一例である。
Note that the coordinate
この所定値は、例えば、図6のように、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトル423の絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトル424の絶対値に対して十分に大きくなるよう定義しておく。
For example, as shown in FIG. 6, the predetermined value is set so that the absolute value of the
これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトル424を、自転車前進方向の加速度ベクトル423に比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部201により取得される合成ベクトル425を自転車前進方向の加速度ベクトル423として扱える。
Thus, the
次に、運動量算出装置100Dの動作例について説明する。
図11は、座標軸調整部904による座標調整処理を示すフローチャートである。
Next, an operation example of the exercise
FIG. 11 is a flowchart showing coordinate adjustment processing by the coordinate
まず、座標軸調整部904は、第一加速度取得部201から第一の加速度ベクトルを取得し、第二加速度取得部202から第二の加速度ベクトルを取得する(ステップS1001)。
First, the coordinate
続いて、座標軸調整部904は、取得された第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、が同時に検出されたかどうかを確認する(ステップS1002)。なお、ここでいう同時とは、クランクが180度回転する程度の時間(0.5秒程度)を想定している。左右クランクはクランク軸を対称に180度逆に存在し、クランクが180度回転する間にトルクのピークが1回発生するためである。すなわち、第一の加速度ベクトルまたは第二の加速度ベクトルのいずれかの絶対値が先にピーク値を示してから0.5秒以内にもう一方の加速度ベクトルの絶対値がピークを示すこと、である。
Subsequently, the coordinate
ステップS1002において、少なくとも一方がピーク値ではない場合には(ステップS1002:NO)、何もせずステップS1001に戻る。 In step S1002, when at least one is not a peak value (step S1002: NO), nothing is done and the process returns to step S1001.
一方、いずれも同時にピーク値である場合には(ステップS1002:YES)、座標軸調整部904は、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルが、乗り手がペダルを強くこいだ場合に生じる自転車前進方向の加速度ベクトル423,426であると判断し、座標調整パラメータを算出する(ステップS1003)。
On the other hand, if both are peak values at the same time (step S1002: YES), the coordinate
座標軸調整部904は、ステップS1001〜S1003の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二加速度取得部202の第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
The coordinate
なお、本実施形態では、ペダルを強くこいだ場合の自転車の加速時に着眼して説明した。さらに第3の実施形態で説明したような、制動時の自転車後方に生じる加速度ベクトルを利用して座標軸の方向を一致させる方法を、本実施形態にも適用可能である。 In the present embodiment, the description has been given focusing on the acceleration of the bicycle when the pedal is strongly squeezed. Furthermore, the method of matching the directions of the coordinate axes using the acceleration vector generated behind the bicycle during braking as described in the third embodiment can also be applied to this embodiment.
すなわち、乗り手がブレーキを発生させた場合に上半身と自転車両方に同時に生じる自転車後方方向の第一の加速度ベクトルと、第二の加速度ベクトルと、を用いて、座標軸の方向を一致させてもよい。この場合、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値とは、同時に所定値を超える。 That is, the direction of the coordinate axes may be made coincident with each other by using the first acceleration vector in the rearward direction of the bicycle and the second acceleration vector that are generated simultaneously on both the upper body and the bicycle when the rider generates a brake. In this case, the absolute value peak value of the first acceleration vector and the absolute value peak value of the second acceleration vector simultaneously exceed a predetermined value.
運動量算出装置100Dによれば、第一の加速度センサと第二の加速度センサの座標軸の方向を随時一致させるに際し、乗り手がペダルを強くこいだ時点もしくは制動指示を生じた時点に同時に生じる自転車前進もしくは後方方向の加速度ベクトルを用いる。従って、座標軸の方向を精度良く一致させることが可能となる。
According to the
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。 Therefore, the acceleration vector of the upper body motion can be calculated by removing the second acceleration vector from the first acceleration vector in which the directions of the coordinate axes are made to coincide with each other with high accuracy, and the momentum of the upper body can be calculated. That is, the momentum of the upper body while riding a bicycle can be calculated with high accuracy.
なお、第4の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。 Although the fourth embodiment has been described as an application example to a bicycle, it can also be applied to a vehicle such as a motorcycle.
(第5の実施形態)
図12は、本発明の第5の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図であり、図12は第2の実施形態の図2と対応するものである。図12において、図2と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Fifth embodiment)
FIG. 12 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation apparatus according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 12 corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. 12, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図12に示す運動量算出装置100Eは、第一加速度取得部201、第二加速度取得部202、トルク取得部203、加速度ピーク検出部1105、座標軸調整部1104、および上半身運動量算出部205を備える。
An exercise
加速度ピーク検出部1105は、トルク取得部203から取得したトルクをモニタしておき、トルクのピーク値が検出された時点を乗り手がペダルを強くこいだ時点と判断する。この時点を時刻T0とする(図13(C)参照)。
The acceleration
また、加速度ピーク検出部1105は、時刻T0から所定の時間間隔Δtの間、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルをモニタする。加速度ピーク検出部1105は、双方の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された時点と、その時点の加速度ベクトルをそれぞれ記憶する。第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された時点を時刻T1とする(図13(A)参照)。第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された時点を時刻T2とする(図13(B)参照)。
Further, the acceleration
座標軸調整部1104は、加速度ピーク検出部1105により記憶した時刻T1における第一の加速度ベクトルと時刻T2における第二の加速度ベクトルとを用いて、第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向を第二加速度取得部202の第二の座標軸の方向へ一致させる。
The coordinate
次に、加速度ピーク検出部1105および座標軸調整部1104の動作原理について、図13を用いて説明する。
Next, the operation principle of the acceleration
図13(A)〜(C)は、第一の加速度ベクトルと、第二の加速度ベクトルと、トルク取得部203から取得するトルクと、の間の関係を表すグラフである。図13(A)は、第一の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図13(B)は、第二の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図13(C)は、トルク取得部203が取得したトルクの時間変化を示すグラフである。
FIGS. 13A to 13C are graphs showing the relationship between the first acceleration vector, the second acceleration vector, and the torque acquired from the
乗り手が自転車でペダルを強くこいだ場合、上半身が自転車と一体化していないため、自転車後方への慣性力が働いて上半身のみ自転車後方へ仰け反った体勢をとることがある。すると、乗り手は上半身の姿勢を維持するために腕や腹筋、背筋を用いて前進方向に上半身を引き戻す力を発生させる。この引き戻す力によって上半身にも前進方向への大きな加速度を生じることとなるが、この力は自転車の前進方向への加速度が発生した時点よりも遅れて発生することがある。 When the rider pushes the pedal strongly with a bicycle, the upper body is not integrated with the bicycle, so that the inertial force acting on the rear of the bicycle may act and the upper body may take a posture facing the back of the bicycle. Then, in order to maintain the posture of the upper body, the rider generates a force that pulls back the upper body in the forward direction using the arms, abdominal muscles, and back muscles. This pulling force causes a large acceleration in the forward direction also in the upper body, but this force may be generated later than the point in time when the acceleration in the forward direction of the bicycle is generated.
この様子を図13(A)〜(C)を用いて説明する。図13(A)〜(C)において、乗り手が一定速度を維持するようにペダルをこいでいる状態から、時刻T0に加速のためにペダルを強くこいだとする。このとき、トルク取得部203はトルクのピーク値を検出する。自転車は剛体であるので、トルクが検出された直後に加速度を生じる。そのため、図13(B)のように、第二の加速度ベクトルの絶対値は時刻T2(T2=T0)においてピーク値となる。
This state will be described with reference to FIGS. 13 (A) to 13 (C), it is assumed that the pedal is pushed hard for acceleration at time T0 from the state where the rider pushes the pedal so as to maintain a constant speed. At this time, the
一方、上半身は自転車と一体化していないため、上述したように時刻T0において自転車後方への慣性力が働き、時刻T0よりも遅れた時刻T1(T0<T1)に上半身を前方へ引き戻す力に基づく自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出される。従って、加速度ピーク検出部1105は、時刻T1の第一の加速度ベクトルと、時刻T2(=T0)の第二の加速度ベクトルと、を記憶する。
On the other hand, since the upper body is not integrated with the bicycle, as described above, inertial force toward the rear of the bicycle acts at time T0, and based on the force to pull the upper body forward at time T1 (T0 <T1) later than time T0. The peak value of the absolute value of the acceleration vector in the bicycle forward direction is detected. Therefore, the acceleration
なお、トルクのピーク値が検出されてから、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出されるまでの時間および第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出するまでの時間に、時間制限(所定時間間隔Δt)を設けてもよい。 The time from when the peak value of the torque is detected until the peak value of the absolute value of the first acceleration vector is detected and the time until the peak value of the absolute value of the second acceleration vector is detected, A time limit (predetermined time interval Δt) may be provided.
所定時間間隔Δtは、図示しない回転数センサにより乗り手の平均的なクランク軸回転周期を計測しておき、その1周期に設定しておけばよい。例えば、一般的な乗り手のクランク軸回転数は1分間に60〜70回転であることから、クランク軸回転周期を0.8〜1.0秒程度に設定すればよい。または、回転数センサによりクランク軸回転周期を実時間で取得して、その都度所定時間間隔Δtを設定してもよい。 The predetermined time interval Δt may be set to one cycle by measuring the average crankshaft rotation cycle of the rider with a rotation speed sensor (not shown). For example, since the crankshaft rotation speed of a general rider is 60 to 70 rotations per minute, the crankshaft rotation cycle may be set to about 0.8 to 1.0 seconds. Alternatively, the crankshaft rotation period may be acquired in real time by a rotation speed sensor, and the predetermined time interval Δt may be set each time.
座標軸調整部1104は、加速度ピーク検出部1105が記憶した第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ一致させる。この方法の一例としては、第2の実施形態によるものと同様である。すなわち、座標軸調整部1104は、加速度ピーク検出部1105が記憶した第一の加速度ベクトル(図6の加速度ベクトル423に相当)と、第二の加速度ベクトル(図6の加速度ベクトル426に相当)と、は、大きさ・方向が同一のベクトルであるとする。そして、座標軸調整部1104は、第一の座標軸421の方向を第二の座標軸422の方向へ一致させる座標調整パラメータを算出する。
The coordinate
なお、上述の例では、トルク取得部203がトルクのピーク値を検出した場合として説明したが、検出されるトルクのピーク値が所定値Cpを超えた場合としてもよい。所定値Cpとしては、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトルの絶対値に対して十分に大きくなるように自転車前進方向の加速度の絶対値(最低限の加速度)を定義した上で、最低限の加速度が得られるようなトルク(トルク値)として定義しておく。その算出方法は以下の通りである。
In the above-described example, the
F=M×αp
αp:自転車前進方向の最低限の加速度
M:自転車重量と乗り手の体重の和
F:最低限の加速度が得られる自転車の推進力
Cp=F×r/G
Cp:所定のトルク値
r:タイヤの半径
G:ギア比
F = M × αp
αp: Minimum acceleration in the forward direction of the bicycle M: Sum of the bicycle weight and the rider's weight F: Bicycle propulsion force that provides the minimum acceleration Cp = F × r / G
Cp: predetermined torque value r: tire radius G: gear ratio
また、座標軸調整部1104は、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、が所定値αpを超えたときの第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、座標軸の方向を一致させるようにしてもよい。所定値αpは、第一の所定値の一例である。
The coordinate
所定値αpとしては、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値が、上述の最低限の加速度となるように定義しておく。これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトル424は、自転車前進方向の加速度ベクトル423に比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部201により取得される合成ベクトル425を、自転車前進方向の加速度ベクトル423として扱える。
The predetermined value αp is defined such that the absolute value of the acceleration vector in the bicycle forward direction by strongly pedaling is the aforementioned minimum acceleration. As a result, the
また、所定時間間隔Δtが設定されており、所定時間間隔Δtの間に第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値とが検出され、少なくとも一方が所定値αpに満たない場合を考える。この場合、加速度ピーク検出部1105は、所定時間間隔Δtが経過する前に、所定のトルクにおける第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値の検出を終了し、次のトルクにおけるピーク値の検出に移行する。
In addition, a predetermined time interval Δt is set, and during the predetermined time interval Δt, the peak value of the absolute value of the first acceleration vector and the peak value of the absolute value of the second acceleration vector are detected, and at least one of them is detected. Consider a case where the predetermined value αp is not reached. In this case, the acceleration
仮に、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が最低限の加速度αpに満たない場合、上半身の運動を表す加速度ベクトル424は自転車前進方向の加速度ベクトル423に比較して無視できない大きさとなるので、第一加速度取得部201で取得される合成ベクトル425は自転車前進方向の加速度ベクトル423として近似できない。この結果、座標軸調整部1104は、大きさ、方向の異なる合成ベクトル425と第二加速度取得部202が取得する自転車前進方向の加速度ベクトル426を用いて座標軸を一致させることになり、第一加速度取得部201と第二加速度取得部202の座標軸の方向にずれが生じる。第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値がいずれも最低限の加速度αp以上であれば、座標軸調整部1104における以下の第一加速度取得部201と第二加速度取得部202の座標軸の方向の一致精度の劣化を抑制できる。
If the peak value of the absolute value of the first acceleration vector is less than the minimum acceleration αp, the
次に、運動量算出装置100Eの動作例について説明する。
Next, an operation example of the exercise
図14は、加速度ピーク検出部1105および座標軸調整部1104による座標軸調整処理を示すフローチャートである。ここでは、図13(C)に示した所定時間間隔Δtを設定したとして説明する。例えば、乗り手の平均的なクランク軸回転周期の1周期を所定時間間隔Δtを設定したものとする。
FIG. 14 is a flowchart showing coordinate axis adjustment processing by the acceleration
まず、加速度ピーク検出部1105は、トルク取得部203からクランク軸に印加されるトルクを取得する(ステップS1301)。加速度ピーク検出部1105は、取得したトルクがピーク値であることを確認する(ステップS1302)。取得したトルクがピーク値ではない場合には(ステップS1302:NO)、何もせずS1301に戻る。
First, the acceleration
一方、取得したトルクがピーク値である場合には(S1302:YES)、加速度ピーク検出部1105は、乗り手がペダルを強くこいだときであると判断する。そして、加速度ピーク検出部1105は、タイマーtを初期化(0に設定)し、第一の加速度ベクトルの記憶フラグF1および第二の加速度ベクトルの記憶フラグF2を、ともに“False”に初期化する(ステップS1303)。タイマーtは、例えば加速度ピーク検出部1105の内部に保持される。
On the other hand, when the acquired torque is the peak value (S1302: YES), the acceleration
続いて、加速度ピーク検出部1105は、第一の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であるかを確認する(ステップS1304)。第一の加速度ベクトルの絶対値がピーク値ではない場合には(ステップS1304:NO)、ステップS1306へ進む。
Subsequently, the acceleration
一方、第一の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であれば(ステップS1304:YES)、加速度ピーク検出部1105は、第一の加速度ベクトルが強いペダルこぎに応じて発生した自転車前進方向の加速度ベクトルであると判断する。そして、加速度ピーク検出部1105は、この第一の加速度ベクトルを図示しないメモリ等に記憶し、第一の加速度ベクトルの記憶フラグF1を“True”へ変更する(ステップS1305)。
On the other hand, if the absolute value of the first acceleration vector is the peak value (step S1304: YES), the acceleration
続いて、加速度ピーク検出部1105は、第二の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であるかを確認する(ステップS1306)。第二の加速度ベクトルの絶対値がピーク値ではない場合には(ステップS1306:NO)、ステップS1308へ進む。
Subsequently, the acceleration
一方、第二の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であれば(ステップS1306:YES)、加速度ピーク検出部1105は、第二の加速度ベクトルが強いペダルこぎに応じて発生した自転車前進方向の加速度ベクトルであると判断する。そして、加速度ピーク検出部1105は、この第二の加速度ベクトルを図示しないメモリ等に記憶し、第二の加速度ベクトルの記憶フラグF2を“True”へ変更する(ステップS1307)。
On the other hand, if the absolute value of the second acceleration vector is a peak value (step S1306: YES), the acceleration
続いて、加速度ピーク検出部1105は、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルが記憶されているかどうかを、記憶フラグF1,F2を参照することにより判断する(ステップS1308)。
Subsequently, the acceleration
第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルが共に記憶されているならば(ステップS1308:YES)、加速度ピーク検出部1105は、記憶された第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを座標軸調整部1104へ送出する(ステップS1309)。共に記憶されている場合とは、記憶フラグF1,F2がいずれも“True”である場合である。
If both the first acceleration vector and the second acceleration vector are stored (step S1308: YES), the acceleration
続いて、座標軸調整部1104は、加速度ピーク検出部1105が送出した第一の加速度ベクトル(すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル423(図6参照))と、第二の加速度ベクトル(すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル426(図6参照))とを用いて、座標調整パラメータを算出し(ステップS1310)、図14の処理を終了する。
Subsequently, the coordinate
一方、加速度ピーク検出部1105において、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの少なくとも一方が記憶されていないならば(ステップS1308:NO)、加速度ピーク検出部1105は、自転車前進方向の加速度ベクトル423,426(図6参照)の少なくとも一方が取得できていないと判断する。少なくとも一方が記憶されていない場合とは、記憶フラグF1,2の少なくとも一方が“False”である場合である。そして、加速度ピーク検出部1105は、タイマーtをカウントアップする(ステップS1311)。
On the other hand, if at least one of the first acceleration vector and the second acceleration vector is not stored in the acceleration peak detection unit 1105 (step S1308: NO), the acceleration
続いて、加速度ピーク検出部1105は、カウントアップされたタイマーtが、所定時間間隔Δt以下であるかどうかを確認する(ステップS1312)。タイマーtが所定時間間隔Δt以下であれば(ステップS1312:NO)、ステップS1304に戻る。
Subsequently, the acceleration
一方、タイマーtが所定時間間隔Δtを超えていれば(S1312:YES)、加速度ピーク検出部1105は、乗り手の強いペダルこぎ運動による第一の加速度ベクトル(すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル423)と第二の加速度ベクトル(すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル426)とが検出されなかったと判断し、図14の処理を終了する。
On the other hand, if the timer t exceeds the predetermined time interval Δt (S1312: YES), the acceleration
ところで、クランク軸回転周期は、自転車の速度や変速ギヤ比に応じて変動する。そのため、所定時間間隔Δtを乗り手の平均的なクランク軸回転周期の1周期として設定すると、自転車が高速または変速ギヤ比が大きい場合には、クランク軸回転周期が所定時間周期Δtよりも小さくなることがある。この場合を説明したのが図15(A)〜(C)である。 Incidentally, the crankshaft rotation period varies according to the speed of the bicycle and the gear ratio. Therefore, if the predetermined time interval Δt is set as one cycle of the average crankshaft rotation period of the rider, the crankshaft rotation period becomes smaller than the predetermined time period Δt when the bicycle is high speed or the transmission gear ratio is large. There is. This case has been described with reference to FIGS.
図15(A)は、第一の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図15(B)は、第二の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図15(C)は、トルク取得部203が取得したトルクの時間変化を示すグラフである。
FIG. 15A is a graph showing the time change of the absolute value of the first acceleration vector. FIG. 15B is a graph showing the time change of the absolute value of the second acceleration vector. FIG. 15C is a graph showing the time change of the torque acquired by the
図15(A)〜(C)の例では、クランク軸回転周期が所定時間間隔Δtの1/2の場合を示している。左右クランクはクランク軸に対して180度対称に構成されているために、乗り手が両足でペダルをこぐと、クランク軸が1回転する間に2回のトルクのピーク値が発生する。図15(A)〜(C)では、所定時間間隔Δtの間の時刻T0および時刻T3(=T0+Δt/2)において、トルクのピーク値が発生している。 In the example of FIGS. 15A to 15C, the crankshaft rotation cycle is ½ of the predetermined time interval Δt. Since the left and right cranks are configured to be 180 degrees symmetrical with respect to the crankshaft, when the rider steps on the pedal with both feet, the peak value of the torque is generated twice during one revolution of the crankshaft. 15A to 15C, torque peak values occur at time T0 and time T3 (= T0 + Δt / 2) during a predetermined time interval Δt.
このように、トルクのピーク値が複数回発生した場合であっても、加速度ピーク検出部1105は、トルクのピーク値が検出された時刻T0以降に最初に表れる加速度ベクトルの絶対値がピーク値となる第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルを記憶すればよい。
As described above, even when the torque peak value occurs a plurality of times, the acceleration
すなわち、加速度ピーク検出部1105は、図15(C)に示すように、時刻T0における強いペダルこぎによって生じたトルクがピーク値であるかを確認する。加速度ピーク検出部1105は、図15(B)に示すように、時刻T2(T2=T0)において、第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出されたかどうかを確認する。また、加速度ピーク検出部1105は、図15(A)に示すように、自転車後方に仰け反った上半身を乗り手が前方に引き戻した時刻T1(T0<T1)において、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出されたかどうかを確認する。上記それぞれの加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された場合、加速度ピーク検出部1105は、時刻T1における第一の加速度ベクトルと時刻T2の第二の加速度ベクトルとを記憶する。
That is, as shown in FIG. 15C, the acceleration
また、図15(A)〜(C)に示すように、所定値Cp,αpが設定され、第一の加速度ベクトルまたは第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が、時刻T1または時刻T2において所定値αpを超えない場合の動作についても説明する。なお、所定値Cpはトルクの所定の値である。所定値αpは第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの所定の値である。 Further, as shown in FIGS. 15A to 15C, predetermined values Cp and αp are set, and the peak value of the absolute value of the first acceleration vector or the second acceleration vector at time T1 or time T2. An operation when the predetermined value αp is not exceeded will also be described. The predetermined value Cp is a predetermined value of torque. The predetermined value αp is a predetermined value of the first acceleration vector and the second acceleration vector.
図15(A)〜(C)では、乗り手が強くペダルをこぐことにより、トルクのピーク値が時刻T0に所定値Cpを超え、時刻Tとほぼ同時刻T2に第二の加速度ベクトルの絶対値が所定値αpを超えて取得されている。また、加速度センサの検出誤差等により、時刻T1に表れる第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が所定値αpを下回っている。図15(A)〜(C)では、このような場合の第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの絶対値とトルクとの関係を示している。 In FIGS. 15A to 15C, the peak value of the torque exceeds a predetermined value Cp at time T0 when the rider strongly pedals, and the absolute value of the second acceleration vector is substantially the same as time T at time T2. Is acquired exceeding a predetermined value αp. In addition, the peak value of the absolute value of the first acceleration vector appearing at time T1 is less than the predetermined value αp due to the detection error of the acceleration sensor. FIGS. 15A to 15C show the relationship between the absolute values of the first acceleration vector and the second acceleration vector and the torque in such a case.
図15(A)〜(C)の例では、加速度ピーク検出部1105は、時刻T0以降に最初に表れる時刻T1における第一の加速度ベクトルを記憶しない。また、加速度ピーク検出部1105は、所定時間間隔Δtが経過していなくても、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値の検出を終了する。
In the example of FIGS. 15A to 15C, the
続いて、時刻T3において所定値Cpを超えるトルクのピーク値が検出されると、図15(C)に示すように、加速度ピーク検出部1105は、改めて所定時間間隔Δtを設定する。
Subsequently, when a torque peak value exceeding the predetermined value Cp is detected at time T3, the acceleration
図15(B)に示すように、加速度ピーク検出部1105は、時刻T3以降の時刻T5(T5=T3)において、第二の加速度ベクトルの絶対値が所定値αpを超えたピーク値として検出したとする。また、図15(A)に示すように、加速度ピーク検出部1105は、時刻T4(T5<T4<T3+Δt)において、第一の加速度ベクトルが所定値αpを超えたピーク値として検出したとする。
As shown in FIG. 15B, the
この場合、加速度ピーク検出部1105は、時刻T4における第一の加速度ベクトルと、時刻T5(T5=T3=T0+Δt/2)における第二の加速度ベクトルと、を記憶する。
In this case, the acceleration
加速度ピーク検出部1105および座標軸調整部1104は、ステップS1301〜S1312の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
The acceleration
なお、第5の実施形態では、クランク軸に印加されるトルクを用いて、ペダルを強くこいだ場合の自転車の加速に着眼して説明した。さらに、第3の実施形態で説明したブレーキレバーを引いた場合の制動指示を用いて、自転車が減速する場合にも同様の方法で実現可能である。 In the fifth embodiment, the description has been made focusing on the acceleration of the bicycle when the pedal is strongly pushed using the torque applied to the crankshaft. Furthermore, the same method can be used when the bicycle decelerates using the braking instruction when the brake lever described in the third embodiment is pulled.
この場合、運動量算出装置100Eは、図12の構成にさらに、制動指示取得部と、下記の加速度ピーク検出部を具備すればよい。この加速度ピーク検出部は、制動指示を取得した時点から所定時間間隔Δtの間に取得される絶対値がピーク値となる第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを記憶する。
In this case, the
運動量算出装置100Eによれば、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を随時一致させるに際し、乗り手がペダルを強くこいだ時点から一定時間において、自転車前進方向の加速度ベクトルを検出して用いることができる。従って、上半身に生じる自転車前進方向の加速度ベクトルが遅れて発生したとしても、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を精度良く一致させることができる。
According to the
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。 Accordingly, the second acceleration vector is removed from the first acceleration vector in which the directions of the coordinate axes are accurately matched, and the acceleration vector of the upper body motion is calculated to calculate the upper body exercise amount. That is, the momentum of the upper body while riding a bicycle can be calculated with high accuracy.
(第6の実施形態)
図16は、本発明の第6の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図16は、第2の実施形態の図2と対応するものである。図16において、図2と同一の構成部には同一符号を付し、説明を省略する。
(Sixth embodiment)
FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 16 corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. In FIG. 16, the same components as those in FIG.
図16に示す運動量算出装置100Fは、第一加速度取得部201、第二加速度取得部202、トルク取得部203、速度取得部1506、座標軸調整部1504、および上半身運動量算出部205を備える。
The exercise
速度取得部1506は、乗り手が乗車中の自転車の速度を取得する。速度を取得する方法としては、例えば、車輪に磁気マーカーを設置する。そして、磁気マーカーが、車体に設置した磁気センサを通過する際の磁界変化を電気的パルス信号として取得し、取得された電気的パルス信号の発生周期から速度を算出することが挙げられる。
The
座標軸調整部1504は、速度取得部1506から取得した自転車の速度とトルク取得部203から取得したトルクの値とをモニタしておく。座標軸調整部1504は、取得した自転車の速度が所定値以下、かつ、取得したトルクがピーク値であることを検出した場合に、その時点での第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルを用いて、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を一致させる。座標軸の方向を一致させる方法としては、第2の実施形態における座標軸調整部204において説明した方法と同様のものが、一例として挙げられる。
The coordinate
運動量算出装置100Fの座標軸調整部1504と第2の実施形態における運動量算出装置100Bの座標軸調整部204との相違点は、自転車の速度情報を新たに用いることである。自転車の速度が所定値以下であれば、路面の凹凸に伴う自転車への上下方向への加速度が相対的に小さくなるので、乗り手の強いペダルこぎに基づく加速度ベクトルを検出しやすくなる。
The difference between the coordinate
次に、運動量算出装置100Fの動作例について説明する。
図17は、座標軸調整部1504による座標軸調整処理を示すフローチャートである。
Next, an operation example of the exercise
FIG. 17 is a flowchart showing the coordinate axis adjustment processing by the coordinate
まず、座標軸調整部1504は、速度取得部1506から自転車の速度情報を取得し、トルク取得部203からトルクの情報を取得する(ステップS1601)。
First, the coordinate
座標軸調整部1504は、取得した速度情報を確認する(ステップS1602)。取得した速度情報が所定の閾値を超えていれば(ステップS1602:NO)、ステップS1601へ戻る。
The coordinate
一方、座標軸調整部1504は、取得した速度情報が所定の閾値以下であれば(ステップS1602:YES)、路面の凹凸に伴う自転車への上下方向への加速度が相対的に小さくなることにより自転車前後方向の加速度ベクトルが検出されやすくなると判断し、トルクがピーク値であるかを確認する(ステップS1603)。ピーク値であるかどうかは、例えば、ピーク値としての閾値以上であるかどうかによって判断される。
On the other hand, if the acquired speed information is equal to or less than a predetermined threshold value (step S1602: YES), the coordinate
トルクがピーク値でない場合(ステップS1603:NO)には、何もせずにS1601へ戻る。一方、座標軸調整部1504は、トルクがピーク値である場合には(ステップS1603:YES)、乗り手が強くペダルをこいだ時点であると判断する。座標軸調整部1504は、このトルクがピーク値である時刻の加速度ベクトル423および加速度ベクトル426を用いて、座標調整パラメータを算出する(ステップS1604)。
If the torque is not the peak value (step S1603: NO), the process returns to S1601 without doing anything. On the other hand, when the torque has a peak value (step S1603: YES), the coordinate
座標軸調整部1504は、ステップS1601〜S1604の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部201の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
The coordinate
なお、自転車の速度を用いて座標軸の方向を一致させる方法は、第2の実施形態〜第5の実施形態においても適用可能である。この場合、各実施形態の運動量算出装置が、速度取得部と、取得した速度情報が所定の閾値以下である場合に、座標軸の方向を一致させる座標軸調整部と、を備えればよい。 Note that the method of matching the directions of the coordinate axes using the speed of the bicycle can also be applied to the second to fifth embodiments. In this case, the momentum calculation device of each embodiment may include a speed acquisition unit and a coordinate axis adjustment unit that matches the directions of the coordinate axes when the acquired speed information is equal to or less than a predetermined threshold.
運動量算出装置100Fによれば、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を随時一致させるに際し、自転車の速度が低い場合には路面の凹凸に伴う上下方向等の加速度ベクトルの影響を抑えた自転車前後方向の加速度ベクトルを用いることができる。従って、座標軸の方向をより精度良く一致させることができる。
According to the
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。 Therefore, the acceleration vector of the upper body motion can be calculated by removing the second acceleration vector from the first acceleration vector in which the directions of the coordinate axes are made to coincide with each other with high accuracy, and the momentum of the upper body can be calculated. That is, the momentum of the upper body while riding a bicycle can be calculated with high accuracy.
なお、第5の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。さらに、第3〜第5の実施形態の内容を組み合わせてもよい。 Although the fifth embodiment has been described as an application example to a bicycle, it can also be applied to a vehicle such as a motorcycle. Furthermore, you may combine the content of 3rd-5th embodiment.
(第7の実施形態)
図18は、本発明の第7の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図18は、第2の実施形態の図2と対応するものである。図18において、図2と同一の構成部には同一符号を付し、説明を省略する。
(Seventh embodiment)
FIG. 18 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 18 corresponds to FIG. 2 of the second embodiment. 18, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図18に示す運動量算出装置100Gは、第一加速度取得部201、第二加速度取得部202、トルク取得部203、座標軸調整部204、上半身運動量算出部205、クランク軸回転数取得部1707、下半身運動量算出部1708、および出力部1709を備える。
The exercise
クランク軸回転数取得部1707は、クランク軸の単位時間あたりの回転数を取得する。クランク軸回転数の取得方法としては、例えば、クランク軸に印加されるトルクがペダルの回転角度によって大きさが周期的に変化することを利用する。例えば、クランク軸回転数取得部は、トルクのピーク値の発生周期を検出して、この発生周期を2倍した値の逆数をクランク軸回転数として求める。ペダルは、クランク軸に対して180度対称に2つ存在するためである。
The crankshaft rotation
または、クランク軸に磁気マーカーを設置し、クランク軸の回転稼動域に設置した磁気センサを通過する際の磁界変化を電気的パルス信号として取得し、取得された電気的パルス信号の発生周期の逆数をとることで、クランク軸の回転数を算出してもよい。 Alternatively, a magnetic marker is installed on the crankshaft, the magnetic field change when passing through a magnetic sensor installed in the rotation operating area of the crankshaft is acquired as an electrical pulse signal, and the reciprocal of the generation cycle of the acquired electrical pulse signal By taking the above, the rotational speed of the crankshaft may be calculated.
下半身運動量算出部1708は、トルク取得部203により取得したトルクと、クランク軸回転数取得部1707により取得したクランク軸回転数と、を用いて、乗り手の下半身の運動の仕事率を算出する。乗り手の下半身の運動の仕事率は、以下の式を用いて算出される。
The lower body exercise
仕事率[W]=トルク[Nm]×クランク軸回転数[rad/sec] Power [W] = torque [Nm] × crankshaft rotation speed [rad / sec]
下半身運動量算出部1708は、この仕事率[W]を単位時間当たりで積算することにより、乗り手の下半身の運動量(消費カロリー)を算出する。または、この仕事率[W]と呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる運動量と、の間の回帰式を用いるなどの公知の方法を用いて算出することもできる。
The lower body exercise
出力部1709は、上半身運動量算出部205により算出した乗り手の上半身の運動量、下半身運動量算出部1708により算出した乗り手の下半身の運動量、のうち少なくとも一方を出力する。つまり、出力部1709は、上半身の運動量と下半身の運動量とに基づいて、自転車に乗車中の運動量を出力する。上半身の運動量とは、例えば上半身姿勢維持のための運動量である。また、出力部1709は、上半身の運動量と下半身の運動量との和により示される自転車運動の全身の運動量を出力してもよい。
The
出力先としては、例えば、図示しない液晶画面を備えたディスプレイ、小型携帯端末(例えば、有線接続手段又は無線接続手段を介した活動量計)が挙げられる。 Examples of the output destination include a display having a liquid crystal screen (not shown) and a small portable terminal (for example, an activity meter via a wired connection means or a wireless connection means).
なお、下半身の運動量を算出して出力する方法は、第2の実施形態〜第6の実施形態における運動量算出装置においても適用可能である。この場合、クランク軸回転数取得部1707と、下半身運動量算出部1708と、出力部1709と、を備えればよい。
Note that the method of calculating and outputting the amount of exercise of the lower body can also be applied to the amount of exercise calculation device in the second to sixth embodiments. In this case, a crankshaft rotation
運動量算出装置100Gによれば、第一の加速度から第二の加速度を除去することにより、上半身のみの運動を示す加速度を取得でき、上半身の運動量を算出できる。さらに、下半身の運動量を算出し、上半身の運動量と下半身の運動量の和とを算出することで、自転車に乗車中の正確な全身の運動量を算出できる。
According to the exercise
(第8の実施形態)
図19は、本発明の第8の実施形態における運動量算出システムの構成例を示すブロック図である。図19において、図18と同一の構成部には同一符号を付し、説明を省略する。
(Eighth embodiment)
FIG. 19 is a block diagram illustrating a configuration example of an exercise amount calculation system according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 19, the same components as those of FIG.
現在市場に出回っているいわゆる活動量計は、内蔵される加速度センサにより活動量計を装着した利用者の動きを加速度として検出し、加速度が運動量と比例することを用いて運動量を算出する。また、活動量計は、加速度センサを用いて利用者の歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量を算出し、その運動量を表示又は記録する。 The so-called activity meter currently on the market detects the motion of a user wearing the activity meter as an acceleration by a built-in acceleration sensor, and calculates the amount of exercise using the fact that the acceleration is proportional to the amount of exercise. The activity meter calculates the user's walking exercise amount, running exercise amount and exercise amount in daily life using an acceleration sensor, and displays or records the exercise amount.
図19に示す運動量算出システム1は、携帯型端末1801および運動量算出装置100Gを備える。携帯型端末1801と運動量算出装置100Gとは、有線通信手段又は無線通信手段を介して接続される。
The exercise
運動量算出システム1によれば、歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量と、自転車に乗車中の運動量と、を合わせた一日の総運動量を精度良く算出できる。
According to the exercise
運動量算出装置100Gは、第7の実施形態において説明した運動量算出装置100Gに相当する。運動量算出装置100Gは、自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または上記の上半身の運動量と下半身の運動量の和(自転車に乗車中の全身の運動量)、の少なくとも一つを、出力部1709により出力する。
The exercise
携帯型端末1801は、例えば利用者の上半身に装着される小型軽量の装置であり、例えば活動量計である。携帯型端末1801は、内蔵される加速度センサで取得される加速度に基づいて、歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量または消費カロリーを算出する。
The
携帯型端末1801は、第一加速度検出部1811、第一加速度送信部1812、受信部1813、活動量算出部1814、および出力部1815を備える。
The
第一加速度検出部1811は、例えば利用者が自転車に乗車中の場合には、上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルを取得する。利用者が自転車に乗車していない場合には、利用者の歩行運動、走行運動や日常生活における運動を加速度ベクトルとして取得する。加速度ベクトルの取得には、一般的には加速度センサが用いられる。携帯型端末1801は上半身に装着されることから、利用者が自転車に乗車中の場合には、第一加速度検出部1811が取得する加速度ベクトルは、前述の実施形態において説明した第一加速度取得部201が取得する第一の加速度ベクトルと同じである。
For example, when the user is on a bicycle, the first
第一加速度送信部1812は、利用者が自転車に乗車中の期間において第一加速度検出部1811が検出した上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルを運動量算出装置100Gの第一加速度取得部201へ、有線通信手段または無線通信手段を利用して送信する。なお、上記上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルの送信は、自転車乗車中にリアルタイムで行ってもよいし、乗車中定期的に行っても、自転車から降りた後にまとめて行ってもよい。
The first
受信部1813は、運動量算出装置100Gにより算出され出力部1709により出力された、利用者が自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のうち少なくとも1つを、有線通信手段または無線通信手段を利用して受信する。
The receiving
活動量算出部1814は、利用者の基礎代謝量を算出する。
The activity
また、活動量算出部1814は、受信部1813により取得される自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のそれぞれと、活動量算出部1814が算出した利用者が自転車に乗車中の期間における基礎代謝量との和を算出する。活動量算出部1814は、これらの和と、受信部1813により取得される自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、全身の運動量、および基礎代謝量を適宜組み合わせた情報(以下、自転車に乗車中の期間の活動量)を出力部1815へ出力する。つまり、活動量算出部1814は、自転車に乗車中の各運動量と基礎代謝量とに基づく情報を出力する。
In addition, the activity
なお、基礎代謝量については、例えば、国立健康・栄養研究所が提示している、年齢、性別、身長、体重といった情報を用いた公知の推定式等を利用することで算出できる。従って、活動量算出部1814は、利用者の前記情報に基づいて、基礎代謝量を算出する。
The basal metabolic rate can be calculated by using, for example, a known estimation formula using information such as age, sex, height, and weight presented by the National Institute of Health and Nutrition. Therefore, the activity
一方、活動量算出部1814は、上記利用者が自転車に乗車中の期間外において、利用者の基礎代謝量に加えてさらに、第一加速度検出部1811より検出された利用者の加速度ベクトルから、歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量を算出する。活動量算出部1814は、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量のそれぞれと、活動量算出部1814が算出した基礎代謝量との和を算出する。これらの和と、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量、および基礎代謝量を適宜組み合わせた情報(以下、自転車に乗車していない期間の活動量)を出力部1815に出力する。
On the other hand, the activity
活動量算出部1814によれば、従来の活動量計では精度良く算出できなかった自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く算出できる。さらに、この自転車に乗車中の全身の運動量と自転車に乗車中の期間外の歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量と、基礎代謝量との和を算出することで、一日の正確な総運動量を取得できる。
According to the activity
出力部1815は、表示装置(例えば、液晶ディスプレイ)や記憶媒体(例えば、不揮発性メモリ)である。出力部1815は、活動量算出部1814が算出した自転車に乗車中の期間の活動量と、自転車に乗車していない期間の活動量と、これら全ての和としての一日の総運動量のうち、少なくとも1つを活動量算出部1814から入力する。なお、出力部1815が記憶媒体である場合には、後に読み出して例えば液晶ディスプレイで表示し、利用者が運動量の履歴を確認できる。
The
次に、運動量算出システム1の動作例について説明する。図20は、携帯型端末1801の動作例を示すフローチャートである。なお、運動量算出装置100Gの動作については、第7の実施形態における運動量算出装置100Gの動作と同様であるので、説明を省略する。
Next, an operation example of the exercise
まず、活動量算出部1814は、上記の利用者が自転車に乗車中の期間であるかどうかを確認する(ステップS1901)。具体的には、活動量算出部1814は、第一加速度送信部1812と運動量算出装置100Gの第一加速度取得部201との間でデータをリアルタイムで送受信しているかを確認する。または、活動量算出部1814は、受信部1813と運動量算出装置100Gの出力部1709との間でデータをリアルタイムで送受信しているか、を確認する。または、携帯型端末1801あるいは運動量算出装置100Gに用意された不図示のボタン等を押下することで自転車乗車開始時と終了時が特定された期間であるか、を確認する。
First, the activity
上記の利用者が自転車に乗車中の期間である場合(ステップS1901:YES)、受信部1813は、運動量算出装置100Gにより算出された自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のうち少なくとも一つを取得する(ステップS1902)。
When the above-mentioned period is a period during which the user is on the bicycle (step S1901: YES), the receiving
続いて、活動量算出部1814は、利用者が自転車に乗車中の期間における基礎代謝量を算出する(ステップS1903)。続いて、活動量算出部1814は、自転車に乗車中の期間における上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のそれぞれと、自転車に乗車中の期間における基礎代謝量と、の和を算出する(ステップS1904)。活動量算出部1814は、これらの和と、自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、自転車に乗車中の全身の運動量、活動量算出部1814が算出した利用者が自転車に乗車中の期間における基礎代謝量と、のうち少なくとも1つ(以下、自転車に乗車中の期間の活動量)を出力部1815へ出力する。出力部1815により、液晶ディスプレイなどの表示装置や不揮発性メモリ等の記憶媒体へ、自転車に乗車中の期間の活動量が出力される(ステップS1905)。
Subsequently, the activity
一方、利用者が自転車に乗車中の期間外である場合(ステップS1901:NO)、活動量算出部1814は、第一加速度検出部1811により検出された利用者の加速度ベクトルから、歩行運動量、走行運動量、および日常生活における運動量を算出する(ステップS1906)。次に、活動量算出部1814は、利用者が自転車に乗車中の期間外における基礎代謝量を算出する(ステップS1907)。活動量算出部1814は、歩行運動量、走行運動量、および日常生活における運動量のそれぞれと、活動量算出部1814が算出した基礎代謝量との和を算出する(ステップS1908)。活動量算出部1814は、これらの和と、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量、基礎代謝量のうち少なくとも1つ(以下、自転車に乗車していない期間の活動量)を出力部1815へ出力する。出力部1815により、液晶ディスプレイ等の表示装置や不揮発性メモリ等の記憶媒体へ、自転車に乗車していない期間の活動量が出力される(ステップS1905)。
On the other hand, when the user is out of the period of riding the bicycle (step S1901: NO), the activity
なお、本実施形態では、利用者が自転車に乗車中の期間において、運動量算出装置100Gが算出した利用者の上半身の運動量、下半身の運動量、または全身の運動量には、利用者の基礎代謝量が含まれないとして説明したが、第1から第7の実施形態のように、基礎代謝量が含まれる場合にも適用できる。この場合、活動量算出部1814は利用者の基礎代謝量を算出しない。なお、基礎代謝量を含む上半身の運動量は、上半身の運動を実験的に行い、上半身運動の加速度ベクトルの絶対値についての一定時間の平均値と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる上半身の運動量との間の回帰式によって算出することができる。基礎代謝量を含む下半身の運動量は、下半身の運動の仕事率と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる運動量との間の回帰式によって算出することができる。
In the present embodiment, during the period when the user is riding a bicycle, the user's basal metabolic rate is included in the user's upper body exercise amount, lower body exercise amount, or whole body exercise amount calculated by the exercise
同様に、本実施形態では、利用者が自転車に乗車中の期間外において、活動量算出部1814が算出した歩行運動量、走行運動量および日常生活における運動量には、利用者の基礎代謝量が含まれないとして説明したが、基礎代謝量が含まれる場合にも適用できる。この場合、活動量算出部1814は利用者が自転車に乗車中の期間外における基礎代謝量を算出しない。基礎代謝量を含む歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量は、これら各運動における加速度ベクトルの絶対値についての一定時間の平均値と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる各運動量と、の間の回帰式によって算出することができる。
Similarly, in the present embodiment, the basal metabolic rate of the user is included in the walking exercise amount, the running exercise amount, and the exercise amount in daily life calculated by the activity
運動量算出システム1によれば、活動量計と第7の実施形態のおける運動量算出装置100Gとの間を有線通信手段または無線通信手段により接続する。従って、自転車に乗車中の正確な全身の運動量、基礎代謝量を含む一日の総運動量を精度良く算出できる。
According to the exercise
また、活動量計は、車両(例えば、自転車、自動二輪車)に乗車している間は、車両の加速度を利用者の運動とみなして運動量を算出するため、利用者が行った正確な運動量を算出できないことがあった。運動量算出システム1によれば、この点が改善され、車両に乗車中でも活動量計を用いて利用者が行った正確な運動量を算出できる。
In addition, while the activity meter is in a vehicle (for example, a bicycle or a motorcycle), it calculates the amount of exercise by regarding the acceleration of the vehicle as the user's motion. In some cases, calculation was not possible. According to the exercise
このように、上記実施形態の運動量算出装置によれば、自転車の乗り手の上半身の運動量を精度良く算出できる。また、上半身の運動量と下半身の運動量との和を算出することにより、自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く知ることができる。例えば、自転車の速度、走行距離、クランク軸トルクを表示するサイクルメータや、自転車向けのポータブルなナビゲーションシステムの一機能として応用できる。 Thus, according to the exercise amount calculation device of the above-described embodiment, the exercise amount of the upper half of the bicycle rider can be calculated with high accuracy. Further, by calculating the sum of the amount of movement of the upper body and the amount of movement of the lower body, it is possible to accurately know the amount of movement of the whole body while riding the bicycle. For example, it can be applied as a function of a cycle meter that displays the speed, travel distance, and crankshaft torque of a bicycle, and a portable navigation system for bicycles.
また、第8の実施形態で説明した加速度センサを内蔵した活動量計に対して、自転車に乗車中の全身の運動量を出力することで、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量、基礎代謝量との和を算出して一日の総運動量を管理できる。 In addition, by outputting the exercise amount of the whole body while riding the bicycle to the activity meter incorporating the acceleration sensor described in the eighth embodiment, walking exercise amount, running exercise amount, exercise amount in daily life, basal metabolism amount The total amount of exercise per day can be managed.
なお、第8の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。 Although the eighth embodiment has been described as an application example to a bicycle, it can also be applied to a vehicle such as a motorcycle.
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲によって示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。 The present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, and any configuration can be used as long as the functions indicated by the claims or the functions of the configuration of the present embodiment can be achieved. Is also applicable.
上記実施形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。 Although cases have been described with the above embodiment as examples where the present invention is configured by hardware, the present invention can also be realized by software in cooperation with hardware.
また、上記実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように1チップ化されてもよい。ここでは、LSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。 Each functional block used in the description of the above embodiment is typically realized as an LSI that is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them. The name used here is LSI, but it may also be called IC, system LSI, super LSI, or ultra LSI depending on the degree of integration.
また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。例えば、LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、LSI内部の回路セルの接続、又は、設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。 Further, the method of circuit integration is not limited to LSI's, and implementation using dedicated circuitry or general purpose processors is also possible. For example, a Field Programmable Gate Array (FPGA) that can be programmed after manufacturing the LSI, connection of circuit cells in the LSI, or a reconfigurable processor whose settings can be reconfigured may be used.
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。 Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Biotechnology can be applied.
本発明は、車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能な運動量算出装置、運動量算出システム、および運動量算出方法等に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for an exercise amount calculation device, an exercise amount calculation system, an exercise amount calculation method, and the like that can accurately calculate the amount of exercise while riding in a vehicle.
100,100B〜100G 運動量算出装置
101,201 第一加速度取得部
102,202 第二加速度取得部
103,205 上半身運動量算出部
203 トルク取得部
204,904,1104,1404,1504 座標軸調整部
501 第一の加速度センサ
502 第二の加速度センサ
1105 加速度ピーク検出部
1406 制動指示取得部
1506 速度取得部
1707 クランク軸回転数取得部
1708 下半身運動量算出部
1709 出力部
1801 携帯型端末
1811 第一加速度検出部
1812 第一加速度送信部
1813 受信部
1814 活動量算出部
1815 出力部
1 運動量算出システム
100, 100B to 100G Exercise
Claims (11)
前記車両の加速度を取得する第二の加速度取得部と、
前記車両の乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、
を備える運動量算出装置。 A first acceleration acquisition unit for acquiring acceleration of an upper body of a vehicle rider;
A second acceleration acquisition unit for acquiring acceleration of the vehicle;
An upper body momentum calculation unit for calculating an amount of momentum of the upper body of the rider of the vehicle using an acceleration obtained by removing the acceleration of the vehicle from the acceleration of the upper body of the vehicle rider;
A momentum calculation device comprising:
前記車両の加速度ベクトルを取得する第二の加速度取得部と、
前記車両が加速または減速する所定の条件のときに、前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルと前記車両の加速度ベクトルとの座標軸を一致させる座標軸調整部と、
前記座標軸を一致させた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルから前記車両の加速度ベクトルを除去した加速度ベクトルを用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、
を備えた運動量算出装置。 A first acceleration acquisition unit for acquiring an acceleration vector of an upper body of a vehicle rider;
A second acceleration acquisition unit for acquiring an acceleration vector of the vehicle;
A coordinate axis adjusting unit that matches the coordinate axes of the acceleration vector of the upper body of the rider of the vehicle and the acceleration vector of the vehicle when the vehicle is accelerated or decelerated under a predetermined condition;
An upper body momentum calculating unit that calculates an momentum of the upper body of the vehicle rider using an acceleration vector obtained by removing the acceleration vector of the vehicle from the acceleration vector of the upper body of the vehicle rider having the coordinate axes matched;
A momentum calculation device comprising:
前記所定の条件とは、前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルおよび前記車両の加速度ベクトルが同時に第一の所定値を超えることである運動量算出装置。 The exercise amount calculation apparatus according to claim 2,
The predetermined condition is a momentum calculation device in which an acceleration vector of an upper body of the rider of the vehicle and an acceleration vector of the vehicle simultaneously exceed a first predetermined value.
前記車両のクランク軸に印加されるトルクを取得するトルク取得部を備え、
前記所定の条件とは、前記トルクが第二の所定値を超えることである運動量算出装置。 The exercise amount calculation apparatus according to claim 2, further comprising:
A torque acquisition unit for acquiring torque applied to the crankshaft of the vehicle;
The predetermined amount condition is a momentum calculation device in which the torque exceeds a second predetermined value.
前記車両に対する制動指示を取得する制動指示取得部を備え、
前記所定の条件とは、前記制動指示が第三の所定値を超えることである運動量算出装置。 The momentum calculation device according to claim 2, further comprising:
A braking instruction acquisition unit for acquiring a braking instruction for the vehicle;
The predetermined condition is the momentum calculation device in which the braking instruction exceeds a third predetermined value.
前記トルクが前記第二の所定値を超えた時点または前記制動指示が前記第三の所定値を超えた時点から所定時間以内に、前記第一の所定値を超えた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルおよび前記車両の加速度ベクトルを検出する加速度ピーク検出部を備え、
前記座標軸調整部は、前記加速度ピーク検出部により検出された前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルおよび前記車両の加速度ベクトルを用いて、前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルと前記車両の加速度ベクトルとの座標軸を一致させる運動量算出装置。 The momentum calculation device according to claim 4 or 5, further comprising:
When the torque exceeds the second predetermined value or within a predetermined time from the time when the braking instruction exceeds the third predetermined value, the upper body of the rider of the vehicle exceeding the first predetermined value An acceleration peak detector for detecting an acceleration vector and an acceleration vector of the vehicle;
The coordinate axis adjustment unit uses the acceleration vector of the upper body of the rider of the vehicle and the acceleration vector of the vehicle detected by the acceleration peak detection unit, and the acceleration vector of the upper body of the rider of the vehicle and the acceleration vector of the vehicle Momentum calculation device for matching the coordinate axes of
前記車両の速度を取得する速度取得部を備え、
前記所定の条件は、前記車両の速度が所定値以下であることを含む運動量算出装置。 The momentum calculation device according to any one of claims 2 to 6, further comprising:
A speed acquisition unit for acquiring the speed of the vehicle;
The predetermined amount condition is a momentum calculation device including that the speed of the vehicle is equal to or lower than a predetermined value.
車両の乗り手の下半身の運動量を算出する下半身運動量算出部と、
前記車両の乗り手の上半身の運動量と前記車両の乗り手の下半身の運動量とに基づいて、前記車両に乗車中の車両の乗り手の運動量を出力する出力部と、
を備える運動量算出装置。 The exercise amount calculation device according to claim 4, further comprising:
A lower-body exercise amount calculation unit for calculating the lower-body exercise amount of the vehicle rider,
Based on the momentum of the upper body of the rider of the vehicle and the momentum of the lower body of the rider of the vehicle, an output unit that outputs the momentum of the rider of the vehicle riding on the vehicle;
A momentum calculation device comprising:
単位時間あたりの前記クランク軸の回転数を取得するクランク軸回転数取得部を備え、
前記下半身運動量算出部は、前記トルク取得部により取得されたトルクと前記クランク軸回転数取得部により取得されたクランク軸回転数とを用いて、前記車両の乗り手の下半身の運動量を算出する運動量算出装置。 The momentum calculation apparatus according to claim 8, further comprising:
A crankshaft rotation speed acquisition unit for acquiring the rotation speed of the crankshaft per unit time;
The lower body exercise amount calculation unit calculates the exercise amount of the lower body of the rider of the vehicle using the torque acquired by the torque acquisition unit and the crankshaft rotation number acquired by the crankshaft rotation number acquisition unit. apparatus.
前記運動量算出装置は、
車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルを取得する第一の加速度取得部と、
車両の加速度ベクトルを取得する第二の加速度取得部と、
前記座標軸を一致させた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルから前記車両の加速度ベクトルを除去した加速度ベクトルを用いて、前記車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、
車両の乗り手の下半身の運動量を算出する下半身運動量算出部と、
前記車両の乗り手の上半身の運動量と前記車両の乗り手の下半身の運動量に基づいて、前記車両の乗り手の運動量を出力する第一出力部と、
を備え、
前記携帯型端末は、
前記運動量算出装置から出力される前記車両の乗り手の運動量を取得する運動量取得部と、
前記車両の乗り手の情報に基づいて、基礎代謝量を算出する活動量算出部と、
前記車両の乗り手の運動量および前記基礎代謝量に基づく情報を出力する第二出力部と、
を備える運動量算出システム。 An exercise amount calculation system that communicates between an exercise amount calculation device and a portable terminal,
The momentum calculation device comprises:
A first acceleration acquisition unit for acquiring an acceleration vector of an upper body of a vehicle rider;
A second acceleration acquisition unit for acquiring an acceleration vector of the vehicle;
An upper body momentum calculation unit for calculating the momentum of the upper body of the rider of the vehicle using an acceleration vector obtained by removing the acceleration vector of the vehicle from the acceleration vector of the upper body of the rider of the vehicle with the coordinate axes matched;
A lower-body exercise amount calculation unit for calculating the lower-body exercise amount of the vehicle rider,
A first output unit that outputs the momentum of the rider of the vehicle based on the momentum of the upper body of the rider of the vehicle and the momentum of the lower body of the rider of the vehicle;
With
The portable terminal is
A momentum acquisition unit for acquiring a momentum of a rider of the vehicle output from the momentum calculation device;
Based on the information on the rider of the vehicle, an activity amount calculating unit for calculating a basal metabolic rate,
A second output unit for outputting information based on the amount of exercise of the vehicle rider and the basal metabolic rate;
A momentum calculation system comprising:
車両の乗り手の上半身の加速度を取得するステップと、
車両の加速度を取得するステップと、
前記車両の乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出するステップと、
を有する運動量算出方法。 A method for calculating momentum in an apparatus for calculating momentum, comprising:
Obtaining acceleration of the upper body of the vehicle rider;
Obtaining acceleration of the vehicle;
Using the acceleration obtained by removing the acceleration of the vehicle from the acceleration of the upper body of the vehicle rider to calculate the momentum of the upper body of the vehicle rider;
A method of calculating momentum.
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