JP2007209636A - 運動情報の記録システム - Google Patents

Abstract

【課題】筋力トレーニング等の運動情報の管理を容易にし、運動の効率的な実施および運動継続の動機付けを行う。
【解決手段】加速度センサからの加速度情報により運動の繰り返しを判別し、運動の１サイクル毎の時刻情報あるいは回数情報を本発明の運動情報記録装置のメモリに格納する。この運動情報を外部との通信手段によりパソコン等の処理装置に転送し、パソコン等のプログラムにより運動情報の履歴をグラフ表示できるように構成することによって、上記の課題を解決する手段を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、加速度センサにより繰り返し運動の状態を検出し、運動の時刻の情報あるいは回数の情報を記録する記録装置と、その記録装置から通信手段により運動情報を受け取って処理プログラムにより運動情報の記録および履歴を管理するように構成された運動情報の記録システムに関するものである。
本発明に関連する特許は、以下の特許文献１および２に示されている。
特願２００３−１０３４０２ 特願２００４−８７９６１

本発明の背景技術は、以下の特許文献３に示されている。
特許出願２００３−５１５２９７

健康のため、あるいは運動能力の向上のためにダンベル等の器具を使用して筋力トレーニングを行うことは、一般的に行われている。筋力トレーニングを行う場合に、トレーニングを行った回数などの記録を管理することは例えばノートに記録する必要があるが、運動情報を正確に記録することは煩雑であり、また、記録を残さない場合においては、トレーニングを長期的に継続することに対する動機付けが困難になる場合がある。
本発明の課題は、筋力トレーニング等の繰り返し運動による運動情報の管理を容易にし、効率のよいトレーニングの実施、およびトレーニングの継続性を高める方法を提供することである。

筋力トレーニング等の繰り返し運動の運動情報を検出するために加速度センサを備え、筋力トレーニングは繰り返し運動であり加速度の変化も繰り返しになるという特徴から、繰り返し運動の加速度の変化から繰り返し運動の状態を判断し、運動の１サイクル毎の時刻あるいは回数を不揮発性メモリに記録する手段を備えた記録装置と、運動の後で前記の記録装置に記録された運動情報を赤外線通信あるいは無線通信等のケーブルを必要としない通信手段あるいはＵＳＢインタフェース等のケーブルによる通信手段によりパソコン等の装置に転送する手段を備え、パソコン等の処理プログラムにより運動情報を管理し、表示する手段を備えることによって運動情報の管理が容易になるように記録システムを構成する。

パソコン等の処理プログラムにより、記録装置から転送された運動情報を管理し、運動情報の毎日の記録を例えば棒グラフで表示することによって、運動の履歴等をわかりやすく表示できるようにする手段を備える。それによって、運動情報の管理を容易にすることが可能となる。

本発明によれば、繰り返し運動の１サイクル毎の時刻あるいは運動回数を記録して管理することができ、さらにその運動情報をパソコン等の装置に転送する手段を備えているため、トレーニングを行った運動情報を基にしたトレーニングの履歴の管理が容易となり、効率的なトレーニングの実施を行うことが可能となる。

また、トレーニングの記録を処理プログラムにより棒グラフ等の情報として表示することにより、トレーニング履歴の管理が容易になり、トレーニングを継続することの動機付けを行うことができ、トレーニングの継続性を高めることが可能となる。

図１に本発明の運動情報を記録するための記録装置の構成を示す。図において、１２０は２軸の加速度センサ、１１０は制御のためのマイコン、１３０は時刻を保持するための時計、１４０は情報を記録するためのメモリ、１５０は赤外線通信等のパソコン等（２００）との通信手段である。１６０は請求項４の特徴を実現するための切替えスイッチである。
１００は上記の手段によって構成される本発明の運動情報の記録装置である。
本発明の実施例においては２軸の加速度センサを例として説明しているが、１軸の加速度センサあるいは３軸の加速度センサの場合であっても、通常の技術レベルを持っている場合には、本発明を同様に実施することは容易である。

図１の記録装置を例えばトレーニングを行うダンベルに固定することによって、ダンベルの運動状態を１２０の加速度センサにより検出する。筋力トレーニングを行う場合のダンベルの運動は、繰り返し運動であり加速度の変化も繰り返しとなることを利用して運動の１サイクル毎の時刻を検出する。その検出した時刻あるいは回数を、１４０のメモリに記録しておくように制御する。

記録された運動情報は、運動の後で外部との通信手段（１５０）によって、２００のパソコン等の処理装置に転送し、処理プログラムによって履歴等の表示を行い、運動情報のデータをハードディスク等に記録し管理する。

図２に本発明の記録装置を永久磁石等の手段によりダンベルに固定する場合の図を示す。
図において、１００は本発明の記録装置、１７０は永久磁石等の固定手段であり、３００はダンベル等である。
１７０の固定手段により、本発明の記録装置１００をダンベル等に固定し、ダンベル等を使用した運動を行うことにより、本発明の記録装置１００に運動情報を記録することが可能となる。図において、加速度センサのＸ軸とＹ軸の方向を例として矢印にて示す。

図３に本発明の記録装置をベルト等の手段により人体に固定する場合の図を示す。図において、１００は本発明の記録装置、１８０はベルト等の固定手段である。
１８０の固定手段により、本発明の記録装置１００を例えば手首等に固定し、腹筋運動を行うことにより、本発明の記録装置１００に手首の運動を介して腹筋運動の運動情報を記録することが可能となる。
図において１６０は切替えスイッチを示す。例えば腹筋運動の場合と、腕立て伏せ運動の場合において、スイッチを切替えることにより、２種類の運動を別の運動情報として記録することができる。スイッチの切替え状態は３種類以上にすることも容易に実施可能である。

図４にダンベル等の運動による加速度と速度と位置の時間変化の図を示す。これは図２の場合の構成のように、記録装置をダンベル等に固定し、図２（ｂ）のようにダンベル等を手に持って運動した場合の加速度等の時間変化を示している。
図４において加速度は重力加速度ｇの比例係数で示す。また、ダンベルは図２（ｂ）のようにＹ軸方向に移動するものとする。速度は１秒間の移動距離、ｍ／秒で示す。位置はメートル（ｍ）で示す。

ダンベルの運動が規則的に繰り返される場合に、１往復の運動における加速度、速度、位置の変化は図４のように表すことができる。この図より、加速度の値は１往復のダンベルの運動の間に、プラスの値とマイナスの値をとることが分かる。
図１のマイコン１１０により、加速度の値を判定して加速度の変化が一定のパターンに一致する場合には、１往復の運動が完了した時点でそのときの時刻をメモリ１４０に格納するように制御する。

本発明では加速度の変化を検出するために、図５のように加速度の値を３種の領域に分ける。加速度の領域を４種以上の領域に分割して制御することは、本発明の実施例から容易に実施可能である。
図５において、加速度の値が閾値Ａ（この図の例では０．２ｇ）より大きい領域を領域Ａと定義する。また、加速度の値が閾値Ｂ（この図の例では−０．２ｇ）より小さい領域を領域Ｂと定義する。加速度の値が閾値Ａと閾値Ｂの間にある領域を、領域Ｓと定義する。

図１のマイコン１１０の制御方法について図６から図８で説明を行う。図６はマイコン１１０の全体の制御フローを現す。図７はマイコン１１０の運動検出処理の制御フローを現し、図８は運動検出処理において使用するサブルーチンを現している。以下の説明では、理解を容易にするために図８のサブルーチンの説明を最初に行い、次に図７の運動検出処理の説明を行い、最後に図６の説明を行う。

図８に本発明のサブルーチンの制御フローチャートを示す。このサブルーチンの機能は、図５の加速度の領域が変化したか、あるいはメインルーチンから指定された時間が経過した場合にメインルーチンに戻ることである。

最初にステップ（S４１）でメインルーチンからパラメータとして渡されたタイマの値をサブルーチン内部で使用する変数に設定する。
次に、ステップ（Ｓ４２）で加速度センサから加速度の値を読み出し、判断処理（S４３）で加速度の領域が変化したかどうかをチェックする。加速度の領域が変化した場合は、ステップ（Ｓ４８）の処理を行い、メインルーチンへ戻すパラメータに加速度の領域が変化したことを示す値をセットしてメインルーチンに戻る。

判断処理（Ｓ４３）において、加速度の領域が変化していない場合は、時間の経過を判断するための処理を行う。
ステップ（Ｓ４４）において、次に加速度の値を読み出すまでの時間の間、待ち時間処理を行う。ステップ（Ｓ４５）ではタイマの値をマイナス１して、判断処理（Ｓ４６）において、そのタイマの値が０であるかどうかを判断する。
タイマの値が０である場合は、ステップ（Ｓ４１）において設定したタイマの時間が経過したことを示しているので、ステップ（Ｓ４７）においてタイムアウトであることを示すパラメータをセットして、メインルーチンに戻る。

判断処理（Ｓ４６）において、タイマの値が０でない場合は、ステップ（Ｓ４１）において設定されたタイマの時間がまだ経過していないため、ステップ（Ｓ４２）に戻り加速度の値を読み出して、判断する処理を繰り返す。
この繰り返しのループは、判断処理（Ｓ４３）において加速度の領域が変化したことを検出した場合か、あるいは判断処理（Ｓ４６）において設定された時間が経過したことを検出した場合に終了する。
メインルーチンにおいて、サブルーチンからの復帰が上記のどちらの要因によるものであるかを判別できるように、ステップ（Ｓ４７）あるいはステップ（Ｓ４８）においてメインルーチンから参照するパラメータを設定する。

図７に本発明のマイコン１１０の運動検出処理の制御フローを示す。本運動検出処理の目的は、加速度の変化が図４に示すような繰り返し運動のパターンとなっているかどうかを判定して、繰り返し運動の１サイクルを検出し、その時刻あるいは回数をメモリに記録することである。

判断処理（Ｓ１１）においては、以下の式（１）により加速度の値が図５の領域Ｓにあるかどうかを判定する。
（数１）
閾値Ｂ＜加速度＜閾値Ａ （１）
領域Ｓにある場合には、運動が行われていないとみなして再度判断処理（Ｓ１１）を行う。この判断処理（Ｓ１１）は、加速度の値が閾値Ａまたは閾値Ｂを超えるまで繰り返される。

式（１）の条件が成り立たない場合には、判断処理（Ｓ１２）において以下の式（２）により加速度の値が図５の領域Ａにあるかどうかを判定する。
（数２）
閾値Ａ＜加速度 （２）

式（２）の条件が成り立つ場合には、加速度の値は領域Ａであるので、ステップ（Ｓ１３）においてサブルーチンのタイマと領域のパラメータを指定する。ここで、タイムアウトの時間は例えば０．５秒とし、領域Ａをセットして運動検出サブルーチンを実行（Ｓ１４）する。

サブルーチンから戻った時に、判断処理（Ｓ１５）において戻り値がタイムアウトかどうかを判定する。タイムアウトであった場合は、通常の運動ではないので、図の最初に戻り、最初から処理を繰り返す。
判断処理（Ｓ１５）において、タイムアウトでない場合は、加速度が領域Ｓに変化しているので、ステップ（Ｓ１６）においてサブルーチンのタイマと領域のパラメータを指定する。ここで、タイムアウト時間は例えば０．５秒とし、領域Ｓをセットして運動検出サブルーチンを実行（Ｓ１７）する。

判断処理（Ｓ１８）では判断処理（Ｓ１５）と同様の処理を行う。タイムアウトでない場合は、ステップ（Ｓ１９）でステップ（Ｓ１６）と同様にパラメータの指定を行う。ステップ（Ｓ２０）では運動検出処理のサブルーチンを実行する。
判断処理（Ｓ２１）では判断処理（Ｓ１８）と同様の処理を行い、タイムアウトでない場合は、１サイクルの運動が完結したことを表しているので、その時の時刻あるいは回数をメモリに書き込む。

ステップ（Ｓ２３）以降の処理は、最初に加速度が領域Ｂにあったことを除けばステップ（Ｓ１３）以降の処理と同様である。

図６に本発明のマイコン１１０の制御の全体フローを示す。
判断処理（Ｓ１）ではパソコン等からの受信データがあるかどうかを判定し、受信データがない場合にはＳ２の切替えスイッチ判断処理を行う。切替えスイッチの状態が状態１である場合には、運動検出処理１（Ｓ３）を実行し、状態１でない場合には運動検出処理２（Ｓ５）を行う。判断処理（Ｓ４）では、運動が終了したかどうかを判断し、運動が終了するまでステップＳ３の処理を行う。運動が終了した場合には最初に戻ってＳ１の判断処理を行う。同様に、判断処理（Ｓ６）では、運動が終了したかどうかを判断し、運動が終了するまでステップＳ５の処理を行う。運動が終了した場合には最初に戻ってＳ１の判断処理を行う。

受信データがある場合には、判断処理Ｓ７以降でコマンドの判定を行う。データ要求コマンドであった場合には、ステップ（Ｓ８）でデータをパソコン等に送出する処理を行う。判断処理（Ｓ９）で記録クリアコマンドであった場合には、ステップ（Ｓ１０）で記録クリアを行い、応答のデータをパソコン等に送出する処理を行う。

本実施例で記載しているコマンド以外でもコマンドを定義しておき、そのコマンド処理を行うことは、上記の図６における制御処理と同様の方法により容易に実施可能である。

上記の例では、加速度がＹ軸方向のみで変化する場合について記載したが、加速度がＸ軸とＹ軸の両方で変化する場合については、以下のように加速度の絶対値を使用して判断を行うように構成することができる。

加速度がＸ軸とＹ軸の両方で変化する場合に、加速度の絶対値は以下の式（３）で表すことができる。

図９に加速度の領域分割の図を示す。図において加速度の絶対値が閾値Ａより小さい部分を領域Ｓとし、それ以外の部分を領域Ａと定義している。領域Ｓは加速度の絶対値がＡである図９の円の内部の領域となる。
加速度の絶対値が領域Ｓにあるかどうかを判断することによって、図７および図８と同様な処理を行うことにより、往復運動の１サイクルを判断することが可能となる。

３軸の加速度センサを備え、加速度が３軸で変化する場合には、加速度の絶対値は以下の式（４）で表すことができる。

加速度の絶対値が閾値Ａより小さい領域を、上記と同様に領域Ｓと定義し、それ以外の部分を領域Ａと定義することによって、加速度が３軸の場合においても図７および図８と同様な処理で往復運動の１サイクルを判断することが可能である。

図１０にパソコン等で運動情報を表示する例を示す。図において、グラフの横軸は日付あるいは時刻を表し、縦軸は運動の回数を表す。グラフにより運動の履歴を表示し、管理することによって、効率のよい運動の管理あるいは運動の継続に対する動機付けを行うことが可能となる。

図１１に本発明の運動情報記録装置を運動器具に組み込んだ場合の構成を示す。図において１００は本発明の運動情報記録装置を示す。４００は本発明の運動情報記録装置を組み込んだ運動器具を示す。図において加速度センサのＸ軸とＹ軸の方向を例として矢印で示す。
運動器具４００は、本体をＸ軸方向に往復運動することによって筋力トレーニングを行うものであり、この図の例ではＸ軸方向の加速度が変化することとなる。

本発明の運動情報記録装置の構成図である。 ダンベル等に固定した場合の構成図である。 ベルト等により人体に装着する場合の構成図である。 ダンベル等の繰り返し運動における加速度と速度と距離の時間変化の図である。 加速度の値による領域の分割を示す図である。 制御機構の全体の処理フロー図である。 本発明の運動検出処理の制御フロー図である。 本発明のサブルーチンの制御フロー図である。 加速度の絶対値による領域分割を示す図である。 パソコン等での運動情報の表示例の図である。 運動器具に組み込まれた場合の構成図である。

符号の説明

１００：本発明の運動情報記録装置
１１０：マイコン
１２０：加速度センサ
１３０：時計
１４０：メモリ
１５０：赤外線あるいは無線あるいはＵＳＢ等の通信手段
１６０：切替えスイッチ
１７０：永久磁石等の固定手段
１８０：ベルト等の固定手段
２００：パソコン等
３００：ダンベル等
４００：運動器具

Claims (5)

1. 運動状態の変化を検出するための１軸あるいは２軸あるいは３軸の加速度センサを備え、運動による加速度の変化から筋力トレーニング等による繰り返し運動の回数を検出する手段と、前記繰り返し運動の１サイクル毎の運動の時刻あるいは運動の回数を記録するメモリ等の手段と、記録した情報を外部に転送する手段とを備えた運動情報の記録装置と、その記録装置に備わった赤外線通信あるいは無線通信あるいはＵＳＢインタフェース等の外部との通信手段によって、記録した運動情報を外部のパソコン等に転送し、その転送された情報をパソコン等の処理プログラムによって処理する手段を備え、運動情報の履歴等の情報をパソコン等で管理することができる様に構成したことを特徴とする運動情報の記録システム。
2. 永久磁石等を利用して金属に固定する手段を備え、筋力トレーニング等を行うためのダンベル等の強磁性の金属部分を持つ物体に、永久磁石等の力により密着させて固定し、筋力トレーニング等によるダンベル等の運動の情報を記録できる様にしたことを特徴とする請求項１の運動情報の記録装置。
3. ベルト等の人体への固定手段を備え、例えば腹筋運動の場合には人体の手首に前記ベルト等により固定することによって、腹筋運動の情報を首に添えた手首の運動により検出し、運動情報を記録できる様に構成したことを特徴とする請求項１の運動情報の記録装置。
4. 運動の種類を切り替えるスイッチ等の切り替え手段を備え、例えば腹筋運動の場合と腕立て伏せ運動の場合の運動情報をスイッチの切り替え状態により、別の運動情報として記録することにより、複数の運動に対する運動情報を単一の記録装置により記録することを可能にしたことを特徴とする請求項１の運動情報の記録装置。
5. トレーニング運動のための器具において、運動により移動する部分すなわち運動により加速度が変化する部分に組み込んで、例えば筋力トレーニング運動などの運動情報を記録できるように構成したことを特徴とする請求項１の運動情報の記録装置。