JP2009247529A - Exercise evaluation apparatus and program - Google Patents

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康祐 斉藤
Yuichiro Kuzuryu
雄一郎 九頭竜
Junya Ura
純也 浦
Hiroki Kuramitsu
大樹 倉光
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mechanism allowing those who carry out the training of the exercising form of sports to objectively perceive the degree of upgrade of the same. <P>SOLUTION: An acoustic processing section 14 and a sound generating section 15 emits first to third guiding sounds showing the rhythm of the exercising form of a subject from a loudspeaker 16. An acceleration sensor 11 detects the acceleration while the subject does the exercise according to the guiding sounds. The sample of the accelerating is fed to an evaluation section 22 through signal processing by an ADC 17, a delay section 18, and a filter 20. The evaluation section 22 obtains the time interval between the time obtaining the sample in the specific point of the time waveform of the acceleration and the time obtaining the sample of the moment when shooting balls and shows the displacement amount between the time interval and the exemplified time interval shown by the ideal value parameter as the evaluation result. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、テニスのスイングや水泳などの運動の評価に好適な運動評価装置およびプログラムに関する。   The present invention relates to an exercise evaluation apparatus and program suitable for evaluating exercise such as tennis swing and swimming.

スポーツの訓練の多くの時間は、その基本となる運動フォームの習得に費やされている。特許文献1および2には、性別や年齢を問わず広く普及しているスポーツの一つであるゴルフのスイングの習得を支援する仕組みの開示がある。
特許文献1に開示されたゴルフ練習装置は、競技者がアドレスをとるスイング台の4隅にロードセルを設け、競技者がスイングを行う間の荷重中心の移動速度をそれらのロードセルが検出する荷重を基に割り出す。そして、荷重中心の移動速度が設定値以下になった時に、クラブがトップオブスイングの位置に至ったことを示す音を出力する。特許文献2に開示されたゴルフスイング矯正装置は、競技者の両足の、かかと側、親指側、小指側にかかる体重をセンサにより検知する。そして、競技者がスイングの準備姿勢であるアドレスをとったことをその足の親指のセンサにより検知すると、スイングに適したリズム音を発音する。
特開平04−307076号公報 特開平09−083917号公報
Many hours of sports training are spent learning the basic exercise form. Patent Documents 1 and 2 disclose a mechanism for supporting the acquisition of a golf swing, which is one of the sports widely used regardless of gender and age.
In the golf practice device disclosed in Patent Document 1, load cells are provided at the four corners of a swing base where the athlete takes an address, and the load cell detects a load speed at which the load center moves while the athlete performs a swing. Determine based on. When the moving speed at the center of the load becomes equal to or lower than the set value, a sound indicating that the club has reached the top of swing position is output. The golf swing correction apparatus disclosed in Patent Document 2 detects the weight applied to the heel side, the thumb side, and the little finger side of both feet of the athlete by a sensor. Then, when it is detected by the sensor of the thumb of the toe that the athlete has taken the address as the preparation posture for the swing, a rhythm sound suitable for the swing is generated.
Japanese Patent Laid-Open No. 04-307076 Japanese Patent Laid-Open No. 09-083917

ところで、スポーツの訓練の効率性を高めるためには、訓練を行う競技者にその技量の上達の程度を理解させることが極めて重要であるとされている。しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示された装置は、運動フォームの最適な開始タイミングを音により案内するものにすぎない。よって、競技者は、その案内音に合わせて行った運動フォームがどの程度良好であるのかを知ることができず、効率的な訓練を行うことができないという問題があった。
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、スポーツの運動フォームの訓練を行う者にその上達の程度を客観的に把握させ得るような仕組みを提供することを目的とする。
By the way, in order to increase the efficiency of sports training, it is extremely important for the athletes who perform training to understand the level of progress in their skills. However, the devices disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 merely guide the optimal start timing of the exercise form by sound. Therefore, there is a problem that the athlete cannot know how good the exercise form performed according to the guidance sound is, and cannot perform efficient training.
The present invention has been devised under such a background, and it is an object of the present invention to provide a mechanism that allows a person who trains a sports exercise form to objectively grasp the degree of progress. To do.

本発明の好適な態様である運動評価装置は、一連の案内音を時間間隔をあけて順に発音する発音手段と、被験者の力の作用を受ける部位の運動状態を示す物理量を検出する検出手段と、前記検出手段が検出した物理量の変化を示す時間波形の特徴点を抽出し、その特徴点を評価する評価手段とを備える。
この態様では、一連の案内音を発音するとともに、被験者の力の作用を受ける部位の運動状態を示す物理量の時間波形から特徴点を抽出し、抽出した特徴点を評価する。よって、一連の案内音のリズムに合わせて行われる被験者の運動を正確に評価することができる。被験者は、この運動評価装置により提示される評価を確認することにより、自らの運動フォームがどの程度まで上達しているのかを把握することができる。
A motion evaluation apparatus according to a preferred embodiment of the present invention includes a sounding unit that sequentially generates a series of guide sounds at time intervals, and a detection unit that detects a physical quantity indicating a motion state of a part that receives the action of the force of the subject. And a time waveform feature point indicating a change in the physical quantity detected by the detection means, and an evaluation means for evaluating the feature point.
In this aspect, a series of guidance sounds is generated, feature points are extracted from a physical quantity time waveform indicating the motion state of a part that receives the effect of the subject's force, and the extracted feature points are evaluated. Therefore, it is possible to accurately evaluate the movement of the subject performed in accordance with the rhythm of the series of guidance sounds. The subject can grasp how much his / her exercise form has improved by confirming the evaluation presented by the exercise evaluation device.

(発明の実施の形態)
以下、図面を参照し、この発明の実施形態を説明する。
本実施形態にかかる運動評価装置は、テニスのスイングの運動フォームを評価するものである。テニスのスイングは、ラケットを引くテイクバック運動と、引いたラケットを自らの懐へのボールの到達に合わせて振り抜くフォワードスイング運動とからなる連続運動である。本実施形態にかかる運動評価装置は、運動フォームの評価を受ける者(以下、「被験者」と呼ぶ)がスイングのリズムを取りやすくするための第1〜第3の案内音を発音し、それらの一連の案内音に合わせて被験者がスイングを行う間の腰の加速度の時間波形から抽出した特徴点を基に、その運動フォームを評価する。本実施形態において、「特徴点」は、加速度の時間波形において運動者の運動状態の変化が顕著に現れる点を意味し、加速度の波形における極大値や極小値が該当する。
(Embodiment of the Invention)
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
The exercise evaluation apparatus according to the present embodiment evaluates an exercise form of tennis swing. The tennis swing is a continuous motion consisting of a take-back motion that pulls the racket and a forward swing motion that swings the pulled racket in accordance with the arrival of the ball at its pocket. The exercise evaluation apparatus according to the present embodiment generates first to third guide sounds for facilitating a person who receives an evaluation of an exercise form (hereinafter referred to as “subject”) to take a swing rhythm, and The exercise form is evaluated based on the feature points extracted from the time waveform of the acceleration of the hip while the subject swings according to a series of guidance sounds. In the present embodiment, the “feature point” means a point where a change in the exercise state of the exerciser appears significantly in the time waveform of acceleration, and corresponds to a maximum value or a minimum value in the acceleration waveform.

図1は、本実施形態にかかる運動評価装置10の構成を示す図である。図1に示すように、この運動評価装置10は、加速度センサ11、主制御部12、パラメータ記憶用メモリ13、音響処理部14、音発生部15、スピーカ16、ADC(Analog Digital Converter)17、遅延部18、運動開始判定部19、フィルタ20、サンプル用メモリ21、および評価部22を有する。これらのうち加速度センサ11を除く各部は、被験者の掌に収まるサイズの筺体に内蔵され、例えば、被験者の衣服のポケット等に収容される。また、加速度センサ11は、被験者がスイングを行う間に加速される部位の1つである腰に装着され、ケーブルにより筺体の内部のADC17と接続される。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an exercise evaluation apparatus 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the motion evaluation apparatus 10 includes an acceleration sensor 11, a main control unit 12, a parameter storage memory 13, an acoustic processing unit 14, a sound generation unit 15, a speaker 16, an ADC (Analog Digital Converter) 17, A delay unit 18, an exercise start determination unit 19, a filter 20, a sample memory 21, and an evaluation unit 22 are included. Of these, each part excluding the acceleration sensor 11 is built in a housing of a size that fits in the palm of the subject, and is accommodated, for example, in a pocket of the subject's clothes. The acceleration sensor 11 is attached to the waist, which is one of the parts that are accelerated while the subject swings, and is connected to the ADC 17 inside the housing by a cable.

加速度センサ11は、一軸の加速度センサである。この加速度センサ11は、第1の向きに加わる加速度を、その大きさに応じたレベルの正のアナログ信号として出力し、第1の向きとの逆の第2の向きに加わる加速度を、その大きさに応じたレベルの負のアナログ信号として出力する。本実施形態において、加速度センサ11は、被験者がフォワードスイング運動をしているときの腰の移動の向きが第1の向きとなるように、被験者の腰に固定される。
主制御部12は、筺体に内蔵された各部の動作を制御する装置である。
パラメータ記憶用メモリ13は、案内音パラメータ、時間差パラメータ、評価音声パラメータ、および評価基準値パラメータの4種のパラメータを記憶する。主制御部12は、これらの4種のパラメータのうち案内音パラメータと評価音声パラメータを音響処理部14に設定し、時間差パラメータを遅延部18と評価部22に設定し、評価基準値パラメータを評価部22に設定する。
The acceleration sensor 11 is a uniaxial acceleration sensor. The acceleration sensor 11 outputs the acceleration applied in the first direction as a positive analog signal having a level corresponding to the magnitude, and the acceleration applied in the second direction opposite to the first direction is the magnitude of the acceleration. It is output as a negative analog signal with a level corresponding to that. In this embodiment, the acceleration sensor 11 is fixed to the subject's waist so that the direction of movement of the waist when the subject is performing a forward swing motion is the first direction.
The main control unit 12 is a device that controls the operation of each unit built in the housing.
The parameter storage memory 13 stores four types of parameters: a guidance sound parameter, a time difference parameter, an evaluation voice parameter, and an evaluation reference value parameter. The main control unit 12 sets the guidance sound parameter and the evaluation sound parameter among these four types of parameters in the acoustic processing unit 14, sets the time difference parameter in the delay unit 18 and the evaluation unit 22, and evaluates the evaluation reference value parameter. Set in section 22.

案内音パラメータは、被験者に運動のタイミングを示唆する案内音に関するパラメータであって、第1、第2、第3の時間的に独立した案内音の各々の音色と、それらの各案内音の発音の時間間隔とを示すパラメータである。これらの3つの案内音で構成される一連の案内音のうち第3の案内音は、ボールの打撃のタイミングを指示する案内音である。第1〜第3の各案内音の音色は、被験者によるリズミカルな運動を引き出すものであることが望ましい。例えば、打撃のタイミングを指示する第3の案内音の音色を「チャ」というような軽快な感じを与える音色にし、その前の第1の案内音と第2の案内音の音色を「ズン」というような重厚な感じを与える音色にして、「ズン・ズン・チャ」という一連の案内音を発音する。被験者は、「ズン・ズン」という第1、第2の案内音を聞きながら、テイクバック運動からフォワードスイング運動へと移り、第3の案内音「チャ」のタイミングにおいて、ボールを打撃することを促される。   The guide sound parameter is a parameter related to the guide sound that suggests the timing of movement to the subject, and each of the first, second, and third temporally independent guide sounds and the pronunciation of each of the guide sounds It is a parameter which shows the time interval of. Of the series of guide sounds composed of these three guide sounds, the third guide sound is a guide sound for instructing the timing of hitting the ball. It is desirable that the timbres of the first to third guidance sounds are those that draw out rhythmical movements by the subject. For example, the timbre of the third guidance sound for instructing the timing of hitting is changed to a timbre that gives a light feeling like “cha”, and the timbres of the first and second guidance sounds before that are set to “Zun”. The sound that gives such a profound feeling is pronounced as a series of guidance sounds called “Zun Dung Cha”. While listening to the first and second guidance sounds “Zun Zun”, the subject moves from the takeback motion to the forward swing motion and hits the ball at the timing of the third guidance sound “Cha”. Prompted.

時間差パラメータは、第1〜第3の案内音に合わせた被験者のスイングによりボールが打撃されるタイミングと第3の案内音が発音されるタイミングとの時間差を示すパラメータである。この時間差パラメータは、以下に示す初期設定作業を通じて各被験者ごとに取得される。
初期設定作業においては、案内音パラメータが示す時間間隔をあけてそのパラメータが示す3つの案内音を順に発音し、第3の案内音の発音に合わせてボールを打撃する、という条件の下で、本装置10を使う被験者に試し打ちを行わせる。そして、その試し打ちのスイングの間の被験者の身体の各部位やラケットの位置を光学測定機器などにより測定する。このとき、被験者の近くに位置させた練習相手から、その懐のあたりへボールをトスしてもらうようにするとよい。当然ながら、各被験者のリズム感には個人差があり、第3の案内音の発音に合わせるつもりで行ったスイングの打撃のタイミングがその発音より早くなってしまうようなリズム感を持つ被験者もあれば、遅れてしまうようなリズム感を持つ被験者もある。
試し打ちをが終わると、その間に測定しておいた測定値を基に、第3の案内音を発音した時刻と被験者がボールを実際に打撃した時刻の時間差を割り出し、その時間差を該当の被験者の時間差パラメータとしてパラメータ記憶用メモリ13に記憶する。ここで、試し打ちにおける打撃の時刻が第3の案内音の発音の時刻より早すぎた被験者の時間差パラメータの符号は負にし、遅すぎた被験者の時間差パラメータの符号は正にする。
The time difference parameter is a parameter indicating a time difference between the timing at which the ball is hit by the subject's swing in accordance with the first to third guidance sounds and the timing at which the third guidance sound is generated. This time difference parameter is acquired for each subject through the initial setting operation described below.
In the initial setting work, the three guide sounds indicated by the parameters are generated in order at intervals of the time indicated by the guide sound parameter, and the ball is hit according to the pronunciation of the third guide sound. A test subject is made to make a test using the apparatus 10. Then, each part of the body of the subject and the position of the racket during the trial swing are measured by an optical measuring device or the like. At this time, it is advisable to have the practice partner placed near the subject toss the ball to the pocket. Of course, there are individual differences in the sense of rhythm of each subject, and some subjects may have a sense of rhythm that makes the timing of the swing hitting to match the pronunciation of the third guidance sound earlier than that pronunciation. For example, some subjects have a sense of rhythm that would be delayed.
When the trial hitting is over, the time difference between the time when the third guidance sound was pronounced and the time when the subject actually hit the ball was calculated based on the measured values measured during that time, and the time difference was calculated for the subject. Is stored in the parameter storage memory 13 as a time difference parameter. Here, the sign of the time difference parameter of the subject whose time of hitting in the trial hit is too early than the time of pronunciation of the third guidance sound is negative, and the sign of the time difference parameter of the subject who is too late is positive.

評価音声パラメータは、被験者に運動フォームの評価結果の内容を報知する評価音声に関するパラメータであって、被験者の運動フォームの評価結果が不良であったとき、良好であったとき、極めて良好であった時にそれぞれ出力する評価音声、具体的には、「Practice More」、「Good」、「Excellent」の評価音声を示すパラメータである。   The evaluation voice parameter is a parameter related to the evaluation voice for notifying the subject of the contents of the evaluation result of the exercise form, and when the evaluation result of the exercise form of the subject was bad or good, it was very good. It is a parameter indicating evaluation voices to be output at times, specifically, evaluation voices of “Practice More”, “Good”, and “Excellent”.

評価基準値パラメータは、スイングを始めてからラケットがボールを打撃するまでの間の腰の加速度の時間波形における特徴点の発生時刻に関するパラメータであって、打撃の瞬間に最も近い極大値と極小値の各々とその打撃の瞬間との間の模範の時間間隔(「模範時間間隔」という)を示すパラメータである。この評価基準値パラメータは、プロテニスプレーヤらに模範のスイングを行わせて得た加速度の時間波形の実測値から取得するとよい。また、この評価基準値パラメータは、模範のスイングの加速度の時間波形の理論値(計算値)から取得してもよい。
ここで、プロテニスプレーヤなどの上級者のスイングにおける腰の加速度の時間波形には、図2に示すように、打撃の瞬間よりも所定時間D1だけ前に極大値P1が出現し、打撃の瞬間よりも所定時間D2だけ前に極小値P2が出現する、という共通した特徴がある。これは、身体の力をボールの打撃力へと効率よく変換するための合理的な腰の加速のさせ方があり、上級者はいずれも、そのような腰の加速のさせ方を身につけているためである。
The evaluation reference value parameter is a parameter related to the time of occurrence of the feature point in the time waveform of the acceleration of the waist between the start of the swing and the time when the racket hits the ball, and the maximum and minimum values closest to the moment of hitting This is a parameter indicating an exemplary time interval (referred to as “exemplary time interval”) between each and the moment of impact. The evaluation reference value parameter may be obtained from an actual measurement value of an acceleration time waveform obtained by causing professional tennis players to perform an exemplary swing. Further, the evaluation reference value parameter may be acquired from a theoretical value (calculated value) of a time waveform of acceleration of a model swing.
Here, in the time waveform of the acceleration of the waist in the swing of a senior player such as a professional tennis player, as shown in FIG. 2, a maximum value P1 appears a predetermined time D1 before the moment of hitting, and the moment of hitting There is a common feature that the minimum value P2 appears before the predetermined time D2. There is a rational way of accelerating the waist to efficiently convert the body force into a ball striking force, and all advanced players have learned how to accelerate such a waist. Because it is.

図1において、音響処理部14は、案内音パラメータが示す第1〜第3の案内音の音波形のオーディオ信号を出力する第1の役割と、評価音声パラメータが示す評価音声の音波形のオーディオ信号を出力する第2の役割とを果たす。
第1の役割において、音響処理部14は、案内音の発音の指示が主制御部12から下されると、まず、第1の案内音を発音し、第1の案内音を発音してから時間間隔t1をあけて第2の案内音を発音し、第2の案内音を発音してから時間間隔t2をあけて第3の案内音を発音し、第3の案内音を発音してから時間間隔t3をあけて第1の案内音の発音に戻る、というサイクルを繰り返す。この時間間隔t1,t2,t3は、案内音パラメータにより示されるものであり、クロックのカウント数を基に特定するとよい。
第2の役割において、音響処理部14は、「Practice More」、「Good」、「Excellent」のいずれかの評価音声の発音の指示が主制御部12から下されると、その指示にかかる評価音声のオーディオ信号を出力する。
音発生部15は、音響処理部14から出力されるオーディオ信号が示す音をスピーカ16から放音させる。
In FIG. 1, the acoustic processing unit 14 outputs a sound waveform audio signal of first to third guide sounds indicated by the guide sound parameter, and a sound waveform audio of the evaluation sound indicated by the evaluation sound parameter. It plays a second role of outputting a signal.
In the first role, when the sound processing unit 14 is instructed by the main control unit 12 to generate a guide sound, the sound processing unit 14 first generates a first guide sound and then generates a first guide sound. The second guidance sound is generated at a time interval t1, the second guidance sound is generated, the third guidance sound is generated at a time interval t2, and the third guidance sound is generated. The cycle of returning to the sound of the first guide sound after a time interval t3 is repeated. The time intervals t1, t2, and t3 are indicated by guide sound parameters, and may be specified based on the clock count.
In the second role, when the sound processing unit 14 gives an instruction for pronunciation of any of the evaluation sounds “Practice More”, “Good”, and “Excellent” from the main control unit 12, the sound processing unit 14 evaluates the instruction. Output audio signal.
The sound generator 15 emits the sound indicated by the audio signal output from the sound processor 14 from the speaker 16.

ADC17は、加速度センサ11から出力されたアナログ信号を所定の周期のサンプリングクロックφによりサンプリングし、そのサンプルを示すデジタル信号を出力する。
遅延部18は、主制御部12によって自らに設定された時間差パラメータの符号が負である場合に、ADC17から出力される加速度のサンプルのデジタル信号を、その時間差パラメータが示す時間差の分だけ遅延させた上で、出力する。
運動開始判定部19は、被験者によるスイングの開始を判定する役割を果たす。この役割において、運動開始判定部19は、被験者がスイングを始める際の腰の加速度の立ち上がりに相当する閾値thを判定に用いる。具体的には、運動開始判定部19は、遅延部18から加速度のサンプルが出力されるたびに、そのサンプルとそれに先行する複数のサンプルの加速度の移動平均を求め、求めた移動平均と閾値thを比較する。そして、移動平均が閾値thを上回ると、以後に遅延部18から出力される加速度のサンプルを自らを介してフィルタ20へ出力する。
The ADC 17 samples the analog signal output from the acceleration sensor 11 with a sampling clock φ having a predetermined period, and outputs a digital signal indicating the sample.
The delay unit 18 delays the digital signal of the acceleration sample output from the ADC 17 by the time difference indicated by the time difference parameter when the sign of the time difference parameter set by the main control unit 12 is negative. And then output.
The exercise start determination unit 19 plays a role of determining the start of a swing by the subject. In this role, the exercise start determination unit 19 uses a threshold th corresponding to the rise of the acceleration of the waist when the subject starts swinging for determination. Specifically, each time an acceleration sample is output from the delay unit 18, the exercise start determination unit 19 obtains a moving average of accelerations of the sample and a plurality of samples preceding the sample, and the obtained moving average and threshold th Compare When the moving average exceeds the threshold th, the acceleration sample output from the delay unit 18 is output to the filter 20 through itself.

フィルタ20は、運動開始判定部19から出力される加速度のサンプルから、ノイズに相当する成分と重力加速度に相当する成分とを除去して出力する。
サンプル用メモリ21は、スイングが始まってから終わるまでの時間T相当の加速度のサンプル列を書き込み得るだけの記憶アドレスを有するメモリである。このメモリ21には、フィルタ20から出力されるサンプルがその出力の順に書き込まれる。
The filter 20 removes a component corresponding to noise and a component corresponding to gravitational acceleration from the acceleration sample output from the motion start determination unit 19 and outputs the result.
The sample memory 21 is a memory having a storage address enough to write a sample sequence of acceleration corresponding to time T from the start to the end of the swing. Samples output from the filter 20 are written in the memory 21 in the order of output.

評価部22は、打撃の瞬間の加速度のサンプル(「基準サンプル」という)が取得された時刻と、特徴点である極大値と極小値の加速度のサンプル(「被評価サンプル」という)が取得された時刻の各々との間の時間間隔(「被評価時間間隔」という)を求め、この被評価時間間隔と評価基準値パラメータが示す模範時間間隔とのずれ量を示す信号を出力する役割を果たす。以降の説明では、図2のD1に相当する被評価時間間隔を「被評価時間間隔D1’」と記し、D1に相当する模範時間間隔を「模範時間間隔D1’’」と記す。また、図2のD2に相当する被評価時間間隔を「被評価時間間隔D2’」と記し、D2に相当する模範時間間隔を「模範時間間隔D2’’」と記す。
この役割において、評価部22は、音響処理部14におけるオーディオ信号の出力サイクルと同期をとりつつ第3の案内音の発音を待ち、第3の案内音が発音されると、サンプル用メモリ21から基準サンプルを探索した後、サンプル用メモリ21におけるその基準サンプルの前のサンプル列を1つずつ遡りながら走査し、極大値と極小値の各々に対応する2つの被評価サンプルを探索する。そして、評価部22は、基準サンプルと被評価サンプルの各々との間のサンプル書き込み数に所定の演算を施すことによって被評価時間間隔D1’およびD2’を割り出し、これらの被評価時間間隔D1’およびD2’と模範時間間隔D1’’およびD2’’との間のずれ量の総計(|D1’−D1’’|+|D2’−D2’’|)をずれ量信号として主制御部12へ出力する。
The evaluation unit 22 acquires the time when a sample of acceleration at the moment of impact (referred to as “reference sample”) is acquired, and a sample of maximum and minimum values as characteristic points (referred to as “evaluated sample”). A time interval (referred to as an “evaluated time interval”) between each of the determined times is obtained, and a signal indicating a deviation amount between the evaluated time interval and the exemplary time interval indicated by the evaluation reference value parameter is output. . In the following description, the evaluated time interval corresponding to D1 in FIG. 2 is referred to as “evaluated time interval D1 ′”, and the exemplary time interval corresponding to D1 is referred to as “exemplary time interval D1 ″”. Further, the evaluated time interval corresponding to D2 in FIG. 2 is referred to as “evaluated time interval D2 ′”, and the exemplary time interval corresponding to D2 is described as “exemplary time interval D2 ″”.
In this role, the evaluation unit 22 waits for the third guide sound to be generated while synchronizing with the output cycle of the audio signal in the sound processing unit 14. When the third guide sound is generated, the evaluation unit 22 reads from the sample memory 21. After searching for the reference sample, the sample sequence preceding the reference sample in the sample memory 21 is scanned one by one, and two evaluated samples corresponding to the maximum value and the minimum value are searched. Then, the evaluation unit 22 calculates the evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ by performing a predetermined calculation on the number of written samples between the reference sample and each of the evaluated samples, and these evaluated time intervals D1 ′. And D2 ′ and the total amount of deviation (| D1′−D1 ″ | + | D2′−D2 ″ |) between the exemplary time intervals D1 ″ and D2 ″ as a deviation amount signal. Output to.

ここで、被評価時間間隔D1’およびD2’を割り出す際の起算点となる基準サンプルの探索は、たとえば、以下のルールa.およびb.に従って行うとよい。
a.主制御部12によって評価部22に設定された時間差パラメータの符号が正である場合、打撃の瞬間が第3の案内音の発音より遅くなってしまうようなリズム感を持つ被験者が本装置10を使っている。よって、第3の案内音の発音と同時に書き込まれたものよりもその時間差パラメータが示す時間差相当だけ後に書き込まれたサンプルを基準サンプルとする。
b.主制御部12によって評価部22に設定された時間差パラメータの符号が負である場合、打撃の瞬間が第3の案内音の発音より早くなってしまうようなリズム感を持つ被験者が本装置10を使っている。ただし、この場合は、時間差パラメータが示す時間差の分だけ遅延部18によりサンプル列が遅延されるため、その遅延を経たサンプル列のうちの打撃の瞬間の加速度のサンプルがサンプル用メモリ21へ書き込まれる時刻と第3の案内音が発音される時刻の間に大きな時間差はない。よって、第3の案内音の発音とほぼ同時に書き込まれたサンプルを基準サンプルとする。
Here, the search of the reference sample that is the starting point for determining the evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ is performed by, for example, the following rules a. And b. It is good to do according to.
a. When the sign of the time difference parameter set in the evaluation unit 22 by the main control unit 12 is positive, a subject having a rhythmic feeling that the moment of hitting is slower than the pronunciation of the third guide sound is used by the subject. using. Therefore, a sample written after the time difference indicated by the time difference parameter is used as a reference sample after writing at the same time as the third guidance sound is generated.
b. When the sign of the time difference parameter set in the evaluation unit 22 by the main control unit 12 is negative, a subject having a rhythmic sense that the moment of hitting is earlier than the pronunciation of the third guide sound is used by the subject. using. However, in this case, since the sample sequence is delayed by the delay unit 18 by the time difference indicated by the time difference parameter, the acceleration sample at the moment of impact in the sample sequence that has undergone the delay is written into the sample memory 21. There is no significant time difference between the time and the time when the third guidance sound is generated. Therefore, a sample written almost simultaneously with the pronunciation of the third guidance sound is used as a reference sample.

主制御部12は、時間差パラメータを遅延部18と評価部22へ設定する第1の制御、案内音パラメータが示す第1〜第3の案内音のオーディオ信号を音響処理部14に発生させる第2の制御、および、それらの案内音に合わせたスイングの評価結果であるずれ量を評価部22から受け取り、そのずれ量に応じた評価音声のオーディオ信号を音響処理部14に発生させる第3の制御を行う。   The main control unit 12 performs first control for setting the time difference parameter to the delay unit 18 and the evaluation unit 22, and causes the acoustic processing unit 14 to generate audio signals of the first to third guidance sounds indicated by the guidance sound parameter. And a third control for receiving the deviation amount, which is an evaluation result of the swing in accordance with the guide sounds, from the evaluation unit 22 and causing the acoustic processing unit 14 to generate an audio signal of the evaluation sound according to the deviation amount. I do.

以上説明した各構成要素のうち、音響処理部14、音発生部15、スピーカ16は、「一連の案内音を時間間隔をあけて順に発音する発音手段」を構成し、加速度センサ11は、「被験者の力の作用を受ける部位の運動状態を示す物理量を検出する検出手段」を構成し、評価部22は、「検出した物理量の変化を示す時間波形の特徴点を抽出し、その特徴点を評価する評価手段」を構成する。   Among the components described above, the acoustic processing unit 14, the sound generation unit 15, and the speaker 16 constitute “a sound generation unit that sequentially generates a series of guide sounds with a time interval”, and the acceleration sensor 11 includes “ The detection unit configured to detect a physical quantity indicating a motion state of a part subjected to the force of the subject's force is configured, and the evaluation unit 22 extracts a feature point of a time waveform indicating a change in the detected physical quantity, and determines the feature point. "Evaluation means for evaluation" is configured.

次に、本実施形態の動作を説明する。
図3は、本実施形態の動作を示すフローチャートである。図3に示す一連の処理は、時間差パラメータの遅延部18および評価部22への設定と評価基準値パラメータの評価部22への設定とを済ませた運動評価装置10の加速度センサ11を被験者の腰に装着させ、図示しない操作子により評価の開始が指示されると、実行される。
Next, the operation of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the present embodiment. The series of processes shown in FIG. 3 is performed by using the acceleration sensor 11 of the motion evaluation apparatus 10 that has set the time difference parameter in the delay unit 18 and the evaluation unit 22 and the evaluation reference value parameter in the evaluation unit 22. When the start of evaluation is instructed by an operator (not shown), it is executed.

評価の開始が指示されると、主制御部12は、案内音の発音を開始させる(S100)。具体的には、音響処理部14に対して案内音の発音の指示を下す。この指示を受けた音響処理部14は、第1〜第3の案内音のオーディオ信号をそのパラメータが示す時間間隔をあけて音発生部15へ出力するサイクルを繰り返す。被験者は、スピーカ16から繰り返し発音される第1〜第3の案内音を数サイクル分聴くことにより、そのリズムを把握し、適当なサイクルの第1〜第3の案内音の発音に合わせてスイングを行う。   When the start of evaluation is instructed, the main control unit 12 starts sounding the guide sound (S100). Specifically, the sound processing unit 14 is instructed to generate a guide sound. Receiving this instruction, the sound processing unit 14 repeats a cycle of outputting the audio signals of the first to third guidance sounds to the sound generation unit 15 with a time interval indicated by the parameter. The subject grasps the rhythm by listening to the first to third guidance sounds repeatedly generated from the speaker 16 for several cycles, and swings according to the pronunciation of the first to third guidance sounds of an appropriate cycle. I do.

運動開始判定部19は、スイングが開始されたと判定すると(S110:Yes)、加速度のサンプル列を出力する(S120)。それらのサンプル列は、フィルタ20により、ノイズや重力加速度に相当する成分を除去された後(S130)、評価部22による特徴点のサンプルの抽出に供される(S140)。さらに、評価部22は、その特徴点のサンプルの取得時刻と打撃の瞬間の加速度のサンプルの取得時刻の間の時間間隔である被評価時間間隔D1’およびD2’を求め、被評価時間間隔D1’およびD2’と評価基準値パラメータが示す模範時間間隔D1’’およびD2’’との間のずれ量の総計(|D1’−D1’’|+|D2’−D2’’|)をずれ量信号として主制御部12へ出力する(S150)。そして、ずれ量を取得した主制御部12は、そのずれ量の大きさに応じた評価音声を発音させる(S160)。具体的には、主制御部12は、ずれ量が第1の閾値よりも小さい場合、「Excellent」の評価音声を発音させる。また、そのずれ量が第1の閾値より大きいものの第2の閾値より小さい場合、「Good」の評価音声を発音させ、第2の閾値より大きい場合、「Practice More」の評価音声を発音させる。
ステップS160にて評価音声を出力すると、サンプル用メモリ21のサンプルを消去してからステップS110に戻り、次のスイングの開始を待つ。図3に示す一連の処理は、操作子により評価の終了が指示されると、終了となる。
When determining that the swing has started (S110: Yes), the exercise start determination unit 19 outputs an acceleration sample string (S120). These sample trains are subjected to extraction of feature point samples by the evaluation unit 22 after components corresponding to noise and gravitational acceleration are removed by the filter 20 (S130). Further, the evaluation unit 22 obtains evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ that are time intervals between the acquisition time of the sample of the feature points and the acquisition time of the acceleration sample at the moment of impact, and the evaluated time interval D1. Deviation of the total deviation amount (| D1′−D1 ″ | + | D2′−D2 ″ |) between “and D2” and the exemplary time intervals D1 ″ and D2 ″ indicated by the evaluation reference value parameter It outputs to the main control part 12 as a quantity signal (S150). And the main control part 12 which acquired deviation | shift amount produces | generates the evaluation sound according to the magnitude | size of the deviation | shift amount (S160). Specifically, when the amount of deviation is smaller than the first threshold, the main control unit 12 generates an “Excellent” evaluation sound. If the amount of deviation is larger than the first threshold value but smaller than the second threshold value, the evaluation sound of “Good” is sounded, and if larger than the second threshold value, the evaluation sound of “Practice More” is sounded.
When the evaluation sound is output in step S160, the sample in the sample memory 21 is deleted, and then the process returns to step S110 to wait for the start of the next swing. The series of processing shown in FIG. 3 ends when the end of evaluation is instructed by the operator.

以上説明した本実施形態では、第1〜第3の案内音のリズムに合わせて被験者にスイングを行わせてその腰の加速度をサンプリングし、そのスイングの間のサンプル列から特徴点を抽出する。そして、その特徴点の加速度のサンプルの取得時刻と打撃の瞬間の加速度のサンプルの取得時刻との時間間隔である被評価時間間隔D1’およびD2’を求め、その被評価時間間隔D1’およびD2’と評価基準値パラメータが示す模範時間間隔D1’’およびD2’’との間のずれ量の総計(|D1’−D1’’|+|D2’−D2’’|)に応じた評価結果を出力する。これにより、被験者の運動フォームの上達の程度を示す信頼性の高い評価結果を提示することができる。
また、本実施形態では、初期設定作業を通じて取得された被験者ごとの時間差パラメータが運動評価装置10の遅延部18と評価部22へ設定される。そして、時間差パラメータの符号が負である場合、ADC17から出力される加速度のサンプルをその時間差パラメータが示す時間差の分だけ遅延させた上で、サンプル用メモリ21に書き込む。一方、時間差パラメータの符号が正である場合、そのような遅延を行なわず、第3の案内音の発音時刻よりもその時間差パラメータが示す時間差相当だけ後にサンプル用メモリ21に書き込まれたサンプルを基準サンプルとし、被評価時間間隔D1’およびD2’を求める。つまり、本実施形態においては、時間差パラメータが示す時間差に相当する分だけ第3の案内音の発音時刻を遅らせまたは遡らせ、第3の案内音の発音時刻を遅らせた時刻または遡らせた時刻と特徴点の加速度のサンプルを取得した時刻との間の時間間隔を被評価時間間隔D1’およびD2’とする。よって、被評価時間間隔D1’およびD2’を特定するまでに要する処理が簡素化され、被験者がスイングを行ってからその運動フォームの評価結果を提示するまでに要する時間を短くすることができる。
さらに、本実施形態では、第1〜第3の一連の案内音を教示するので、複数の被験者の運動が一定となり、個人差が最小化され、運動評価の精度が向上する。また、被験者の側も、第1〜第3の一連の案内音の支援により、評価される運動を一定のタイミングで反復して実行できるので、スイングを複数回行う場合における運動フォームのバラツキが少なくなる。
In the present embodiment described above, the subject is caused to swing in accordance with the rhythms of the first to third guidance sounds, the waist acceleration is sampled, and the feature points are extracted from the sample sequence during the swing. Then, evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ that are time intervals between the acquisition time of the acceleration sample of the feature point and the acquisition time of the acceleration sample at the moment of impact are obtained, and the evaluated time intervals D1 ′ and D2 are obtained. Evaluation result according to the total amount of deviation (| D1′−D1 ″ | + | D2′−D2 ″ |) between the exemplary time intervals D1 ″ and D2 ″ indicated by the evaluation reference value parameter Is output. Thereby, the reliable evaluation result which shows the improvement degree of a test subject's exercise | movement form can be shown.
In the present embodiment, the time difference parameter for each subject acquired through the initial setting work is set in the delay unit 18 and the evaluation unit 22 of the motion evaluation apparatus 10. If the sign of the time difference parameter is negative, the acceleration sample output from the ADC 17 is delayed by the time difference indicated by the time difference parameter, and then written into the sample memory 21. On the other hand, when the sign of the time difference parameter is positive, such a delay is not performed, and a sample written in the sample memory 21 after the time difference parameter indicated by the time difference parameter after the sounding time of the third guidance sound is used as a reference. Using the samples, the evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ are obtained. That is, in the present embodiment, the sounding time of the third guidance sound is delayed or retroactive by an amount corresponding to the time difference indicated by the time difference parameter, and the sounding time of the third guidance sound is delayed or retroactively. Assume that the time intervals between the time points at which the feature point acceleration samples are acquired are evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′. Therefore, the process required until the time intervals D1 ′ and D2 ′ to be evaluated are specified is simplified, and the time required for the subject to present the evaluation result of the exercise form after swinging can be shortened.
Further, in the present embodiment, since the first to third series of guidance sounds are taught, the motions of a plurality of subjects are constant, individual differences are minimized, and the accuracy of motion evaluation is improved. In addition, the subject can also repeatedly perform the exercise to be evaluated at a certain timing with the assistance of the first to third series of guidance sounds, so there is less variation in the exercise form when the swing is performed a plurality of times. Become.

(他の実施形態)
本願発明は、種々の変形実施が可能である。
(1)上記実施形態において、第1〜第3の案内音の音色(周波数特性、倍音構造など)だけでなく、ピッチ、音量(立ち上がり、立ち下り特性を含む)、または、それらの組み合わせを変えてもよい。
(2)上記実施形態において、案内音パラメータに従って出力される一連の案内音は、3つである必要はなく、評価を行うスポーツの運動フォームの特性に応じて、2つや4つ以上にしてもよい。
(3)上記実施形態では、第1〜第3の案内音は、案内音パラメータの通りに発音された。これに対し、第1の案内音を発音してから第2の案内音を発音するまでに加速度センサ11が検出した加速度のサンプルの評価結果が良好でないときは、第3の案内音のピッチを下げることにより被験者に不快な印象を与え、第1の案内音と第2の案内音の間に行うべき運動(例えば、テイクバック運動)の運動フォームの評価がよくなかったことを知らせるようにしてもよい。また、第1の案内音を発音してから第2の案内音を発音するまでに加速度センサ11が検出した加速度のサンプルの評価結果が良好でないときは、音響処理部14が発生する第3の案内音のオーディオ信号をローパスフィルタで濾波した上で音発生部15へ供給し、その第3の案内音の音色を不快な印象を与えるものへ変化させてもよい。これらの変形例は、決まり切った音色の案内音では飽き足らない中上級者向けの訓練ツールとして好適である。
(Other embodiments)
The present invention can be modified in various ways.
(1) In the above embodiment, not only the timbre (frequency characteristics, harmonic structure, etc.) of the first to third guide sounds, but also the pitch, volume (including rising and falling characteristics), or a combination thereof is changed. May be.
(2) In the above embodiment, the series of guidance sounds output according to the guidance sound parameter need not be three, and may be two or four or more depending on the characteristics of the sports exercise form to be evaluated. Good.
(3) In the said embodiment, the 1st-3rd guidance sound was sounded according to the guidance sound parameter. On the other hand, when the evaluation result of the acceleration sample detected by the acceleration sensor 11 from when the first guide sound is pronounced until when the second guide sound is pronounced is not good, the pitch of the third guide sound is set. By lowering, the subject is given an unpleasant impression, and the exercise form of the exercise to be performed between the first guidance sound and the second guidance sound (for example, take back exercise) is not evaluated well. Also good. Further, if the evaluation result of the acceleration sample detected by the acceleration sensor 11 from when the first guide sound is pronounced until when the second guide sound is pronounced is not good, the acoustic processing unit 14 generates the third The audio signal of the guide sound may be filtered by a low-pass filter and then supplied to the sound generation unit 15, and the timbre of the third guide sound may be changed to give an unpleasant impression. These modified examples are suitable as training tools for intermediate and advanced players who are not satisfied with the guide tone of a regular tone.

(4)上記実施形態では、連続して発音される3つの案内音のうち第3の案内音の発音時を加速度のサンプル列における時間軸の基準として、打撃の瞬間のサンプルを特定した。しかし、第1の案内音や第2の案内音の発音時を加速度のサンプル列における時間軸の基準としてもよい。
(5)上記実施形態において、被評価時間間隔D1’およびD2’と模範時間間隔D1’’およびD2’’との間のずれ量の総計(|D1’−D1’’|+|D2’−D2’’|)に加えて、被評価サンプルが示す特徴点の加速度の大きさと、評価基準値パラメータとして予め準備したその模範の加速度の大きさとのずれ量を求めてもよい。また、求めたずれ量を閾値と比較して、その結果に応じた評価音声を発音させてもよい(図3のS160)。
(6)上記実施形態において、理想値パラメータを予め準備することなく、被評価サンプルの取得時刻と基準サンプルの取得時刻との間の時間間隔が短いほど良好な評価結果を出力するようにしたり、その時間間隔が長いほど良好な評価結果を出力するようにしてもよい。
(4) In the above-described embodiment, the sample at the moment of impact is specified by using the time of pronunciation of the third guide sound among the three guide sounds that are continuously generated as the reference of the time axis in the acceleration sample sequence. However, the time of sound generation of the first guide sound and the second guide sound may be used as a reference for the time axis in the acceleration sample sequence.
(5) In the above embodiment, the total amount of deviation between the evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ and the exemplary time intervals D1 ″ and D2 ″ (| D1′−D1 ″ | + | D2′− In addition to D2 ″ |), a deviation amount between the magnitude of the acceleration of the feature point indicated by the sample to be evaluated and the magnitude of the acceleration prepared in advance as the evaluation reference value parameter may be obtained. Further, the obtained deviation amount may be compared with a threshold value, and an evaluation sound corresponding to the result may be generated (S160 in FIG. 3).
(6) In the above embodiment, without preparing the ideal value parameter in advance, a better evaluation result is output as the time interval between the acquisition time of the sample to be evaluated and the acquisition time of the reference sample is shorter, As the time interval is longer, a better evaluation result may be output.

(7)上記実施形態では、被験者の運動フォームの評価結果を3段階で評価し、その評価結果に応じて、「Excellent」、「Good」、または「Practice More」のいずれかの評価音声を出力した。しかし、評価結果を2通りとし、運動フォームが不良である場合は、「ブブー」といった不良を示唆する音を、良好である場合は「ピンポン」といった良好を示唆する音をそれぞれ出力するようにしてもよい。また、「ステップが弱い」などのように、評価結果を基に特定した運動フォームの欠点の具体的な内容を示す音声を出力してもよい。
(8)上記実施形態では、被験者の腰に加速度センサ11を装着した。しかし、被験者の力の作用を受ける他の部位、例えば、被験者の身体の腰以外の部位や道具に加速度センサ11を装着し、その部位に加わる加速度のサンプルを運動フォームの評価に用いてもよい。
(9)上記実施形態において、速度センサ、歪センサ、圧力センサ、地磁気センサ、傾斜センサ、筋肉の緊張度を検出するセンサ等々、公知の種々の動作検出センサを加速度センサ11の代わりに被験者の身体や道具の部位に搭載し、それらの部位の運動状態を示す物理量を検出し、その物理量のサンプルを運動フォームの評価に用いてもよい。
(7) In the above embodiment, the evaluation result of the exercise form of the subject is evaluated in three stages, and an evaluation voice of “Excellent”, “Good”, or “Practice More” is output according to the evaluation result did. However, there are two evaluation results. If the exercise form is poor, a sound suggesting a defect such as “Boobuo” is output, and if it is good, a sound indicating a good condition such as “ping-pong” is output. Also good. Moreover, you may output the audio | voice which shows the specific content of the fault of the exercise | movement form identified based on the evaluation result like "a step is weak".
(8) In the said embodiment, the acceleration sensor 11 was mounted | worn with the test subject's waist. However, the acceleration sensor 11 may be attached to another part that receives the action of the subject's force, for example, a part or tool other than the waist of the subject's body, and a sample of acceleration applied to the part may be used for evaluating the exercise form. .
(9) In the above-described embodiment, various known motion detection sensors such as a speed sensor, a strain sensor, a pressure sensor, a geomagnetic sensor, a tilt sensor, and a sensor for detecting the muscle tension are replaced with the body of the subject instead of the acceleration sensor 11. It is also possible to mount a physical quantity indicating the motion state of these parts, and use a sample of the physical quantity to evaluate the exercise form.

(10)上記実施形態において、運動開始判定部19は、サンプルの加速度の移動平均が閾値thを超えた場合に、運動が始まったと判断した。しかし、加速度の極大値が閾値thを超えた場合に、運動が始まったと判断してもよい。また、運動が始まってから終わるまでの時間Tよりも十分に小さな時間tが経過するたびに、その時間tの間の複数の極値の時間間隔を求め、求めた時間間隔が予め設定された動作モデルのパターンに合致した場合に、運動が始まったと判断してもよい。
(11)上記実施形態において、複数の被験者の各々に固有の時間差パラメータをパラメータ記憶用メモリ13に記憶し、装置10を使う被験者が自らの時間差パラメータを都度選択できるようにしてもよい。また、案内音の個数、音色、発音間隔などを各種のスポーツの運動フォームに応じて変えた複数の案内音パラメータをパラメータ記憶用メモリ13に記憶し、評価を行う運動フォームの種別に応じてそれらの中から選択できるようにしてもよい。
(12)上記実施形態において、被験者に試し打ちを行わせてその被験者の時間差パラメータの取得を行うことなく、第3の案内音の発音と同時にサンプル用メモリに22に書き込まれた加速度のサンプルをそのまま基準サンプルとし、被評価サンプルの取得時刻との時間間隔を求めてもよい。
(10) In the above embodiment, the exercise start determination unit 19 determines that the exercise has started when the moving average of the acceleration of the sample exceeds the threshold th. However, when the maximum value of the acceleration exceeds the threshold th, it may be determined that the exercise has started. Further, each time a time t sufficiently smaller than the time T from the start to the end of the exercise elapses, a plurality of extreme time intervals during the time t are obtained, and the obtained time intervals are preset. It may be determined that the exercise has started when it matches the pattern of the motion model.
(11) In the above embodiment, a time difference parameter unique to each of a plurality of subjects may be stored in the parameter storage memory 13 so that a subject using the apparatus 10 can select his / her time difference parameter each time. In addition, a plurality of guide sound parameters in which the number of guide sounds, timbre, sound generation interval, etc. are changed in accordance with various sports exercise forms are stored in the parameter storage memory 13, and these are changed according to the type of exercise form to be evaluated. You may make it possible to select from.
(12) In the above-described embodiment, the acceleration sample written in the sample memory 22 at the same time as the third guide sound is generated without causing the subject to make a trial hit and acquiring the time difference parameter of the subject. The time interval from the acquisition time of the sample to be evaluated may be obtained as it is as a reference sample.

(13)上記実施形態では、テニスのスイングの運動フォームの評価に本願発明を適用した。しかし、本願発明により評価を行い得る運動フォームはこれに限らない。本願発明の適用により訓練の効率化が期待される運動フォームとしては、以下のものがある。
a.水泳の運動フォーム
水泳の運動フォームは、手足により水を後方へ掻く掻き運動と掻いた手足を元に戻す復帰運動とを有し、掻き運動の運動フォームはできるだけ大きな推進力を稼げるものであることが望ましく、復帰運動の運動フォームは掻き運動で得た推進力の損失をできるだけ少なくするものであることが望ましいとされている。このような性質を有する運動フォームの評価は、例えば、以下のような構成により実現できる。まず、掻き運動と復帰運動の各々の開始のタイミングを案内する第1の案内音と第2の案内音を時間間隔をあけて繰り返し出力し、額に水圧センサを装着させた被験者を泳がせる。そして、その泳ぎの間に水圧センサが検出した圧力値を基に被験者の加速度の変化を示す時間波形を取得する。さらに、掻き運動から復帰運動に至る各ストロークの加速度の時間波形から特徴点を抽出し、それらの特徴点の加速度を検出した時刻と案内音を発音した時刻の間の時間間隔と、予め準備した模範の時間間隔とのずれ量を評価音として出力する。評価音は、ずれ量が閾値を超えた時に、ローパスフィルタによりこもった音色に変えるなどし、運動フォームの良否を示すものにするとなおよい。また、水圧センサの値から、被験者の速度を割り出し、その速度に応じて、次に発音する案内音の音量やピッチを変えるようにしてもよい。
b.ゴルフスイングの運動フォーム
ゴルフのドライバースイングの運動フォームは、クラブヘッドがボールをインパクトする瞬間のそのヘッドの速度が大きいものであるほど望ましいとされている。このような性質を有する運動フォームの評価は、例えば、以下のような構成により実現できる。まず、バックスイングの開始のタイミングを案内する第1の案内音、それに後続するダウンスイングの開始のタイミングを案内する第2の案内音、およびボールを打撃するタイミングを案内する第3の案内音を時間間隔をあけて出力し、クラブヘッドに風圧センサが装着されたクラブを把持した被験者にドライバースイングをさせる。そして、風圧センサが検出した圧力値を基にクラブヘッドの速度の変化を示す時間波形を取得する。さらに、その時間波形の特徴点である極大値の速度を検出した時、つまり、クラブヘッドのスピードが最大化した時に、そのことを示す第4の案内音を出力する。被験者は、第3の案内音と第4の案内音の発音の時間差を基に、ボールをインパクトする瞬間でクラブヘッドのスピードを最大化できているかを把握することができる。
c.ウォーキングの運動フォーム
ウォーキングの運動フォームは、正しい姿勢を維持したまま歩を進めることが望ましいとされている。このような性質を有する運動フォームの評価は、例えば、以下のような構成により実現できる。まず、被験者の膝、腰、腕などの各部位に位置センサを装着し、右足を前に進める運動の開始のタイミングを案内する第1の案内音と、左足を前に進める運動の開始のタイミングを案内する第2の案内音を時間間隔をあけて繰り返し出力し、被験者にウォーキングを行わせる。そして、そのウォーキングの間に位置センサが検出した位置を基に、被験者の姿勢、体幹の傾き、上下動などの変化を示す時間波形を取得する。そして、その時間波形から特徴点を抽出し、抽出した特徴点と予め準備した模範の特徴点のずれ量を評価音として出力する。評価音は、ずれ量が閾値を超えた時に、ピッチをゆらし、被験者に不快な印象を与えるようなものにするとよい。
また、以上説明した、水泳、ゴルフのスイング、ウォーキングなどの運動を被験者が複数回にわたって繰り返し行い、繰り返される運動の各々を評価するようにしてもよい。この態様によると、それらの運動のフォームの矯正を短時間で完成させることができる。
(13) In the above embodiment, the present invention is applied to the evaluation of the exercise form of tennis swing. However, the exercise form that can be evaluated according to the present invention is not limited to this. The following exercise forms are expected to improve training efficiency by applying the present invention.
a. Swimming exercise form The swimming exercise form has a scratching movement that scratches water backward by limbs and a return movement that returns the scratched limbs to the original, and the exercise form of the scratching movement can earn as much propulsive force as possible. It is desirable that the movement form of the return movement should be as small as possible in the loss of propulsive force obtained by the scraping movement. Evaluation of an exercise form having such properties can be realized by the following configuration, for example. First, the first guide sound and the second guide sound for guiding the start timing of each of the scraping motion and the return motion are repeatedly output with a time interval, and the subject wearing the water pressure sensor on the forehead is allowed to swim. And the time waveform which shows the change of a test subject's acceleration is acquired based on the pressure value which the water pressure sensor detected during the swimming. Furthermore, feature points are extracted from the time waveform of the acceleration of each stroke from the scraping motion to the return motion, and a time interval between the time when the acceleration of those feature points is detected and the time when the guide sound is pronounced is prepared in advance. The deviation from the model time interval is output as the evaluation sound. More preferably, the evaluation sound indicates whether the exercise form is good or bad by changing the tone to a timbre with a low-pass filter when the amount of deviation exceeds a threshold value. Further, the speed of the subject may be calculated from the value of the water pressure sensor, and the volume and pitch of the next guidance sound to be generated may be changed according to the speed.
b. Golf Swing Exercise Form The golf driver swing exercise form is more desirable as the speed of the head at the moment the club head impacts the ball is greater. Evaluation of an exercise form having such properties can be realized by the following configuration, for example. First, a first guide sound for guiding the start timing of the backswing, a second guide sound for guiding the start timing of the subsequent downswing, and a third guide sound for guiding the timing of hitting the ball The test is performed with a time interval, and the subject who holds the club with the wind pressure sensor attached to the club head performs a driver swing. And the time waveform which shows the change of the speed of a club head is acquired based on the pressure value which the wind pressure sensor detected. Further, when the speed of the maximum value that is a feature point of the time waveform is detected, that is, when the speed of the club head is maximized, a fourth guidance sound indicating that is output. The subject can grasp whether the speed of the club head has been maximized at the moment of impacting the ball based on the time difference between the pronunciation of the third guide sound and the fourth guide sound.
c. Walking exercise form It is considered desirable to advance walking while maintaining a correct posture in the walking exercise form. Evaluation of an exercise form having such properties can be realized by the following configuration, for example. First, a position sensor is attached to each part of the subject's knee, waist, arm, etc., and a first guide sound for guiding the start timing of the exercise to advance the right foot forward and the start timing of the exercise to advance the left foot forward The second guidance sound for guiding the user is repeatedly output at intervals of time, and the subject is made to walk. Then, based on the position detected by the position sensor during the walking, a time waveform indicating changes in the posture of the subject, the inclination of the trunk, and the vertical movement is acquired. Then, feature points are extracted from the time waveform, and a deviation amount between the extracted feature points and a model feature point prepared in advance is output as an evaluation sound. The evaluation sound may be such that when the deviation amount exceeds the threshold, the pitch is fluctuated and an unpleasant impression is given to the subject.
Further, the subject may repeatedly perform the exercises such as swimming, golf swing, and walking as described above, and evaluate each of the repeated exercises. According to this aspect, correction of the form of those movements can be completed in a short time.

(14)上記実施形態では、被験者の試し打ちを行わせて得た時間差パラメータの符号が
負である場合は、遅延部18が、ADC17から出力される加速度のサンプルのデジタル信号をその時間差パラメータが示す時間差の分だけ遅延させた上で出力する一方、時間差パラメータの符号が正である場合は、評価部22が、第3の案内音の発音時よりもその時間差パラメータが示す時間差の分だけ後にサンプル用メモリ21に書き込まれたサンプルを基準サンプルとした。しかし、遅延部18による遅延量の調整のみによって、被験者のリズム感と第1〜第3の案内音のリズムの差を埋め合わせるようにしてもよい。この変形例は、例えば、以下の構成により実現し得る。まず、被験者の試し打ちにより得た時間差パラメータの符号が正である場合は、遅延部18の遅延量をその絶対値の分だけ規定値dよりも小さくし、時間差パラメータの符号が負である場合は、遅延部18の遅延量をその絶対値の分だけ規定値dよりも大きくする。一方で、評価部22は、時間差パラメータが正であると負であるとに関わらず、第3の案内音の発音時よりも規定値d相当だけ後にサンプル用メモリ21へ書き込まれた加速度のサンプルを、基準サンプルとして特定する。
(14) In the above embodiment, when the sign of the time difference parameter obtained by performing the test hit of the subject is negative, the delay unit 18 uses the digital signal of the acceleration sample output from the ADC 17 as the time difference parameter. If the sign of the time difference parameter is positive while the output is delayed by the time difference shown, the evaluation unit 22 is later than the time of the third guide sound by the time difference indicated by the time difference parameter. The sample written in the sample memory 21 was used as a reference sample. However, the difference between the subject's sense of rhythm and the rhythms of the first to third guidance sounds may be compensated only by adjusting the delay amount by the delay unit 18. This modification can be realized by the following configuration, for example. First, when the sign of the time difference parameter obtained by the test strike of the subject is positive, the delay amount of the delay unit 18 is made smaller than the specified value d by the absolute value, and the sign of the time difference parameter is negative. The delay amount of the delay unit 18 is made larger than the specified value d by the absolute value. On the other hand, regardless of whether the time difference parameter is positive or negative, the evaluation unit 22 samples the acceleration written in the sample memory 21 only by a predetermined value d after the third guide sound is generated. Is identified as a reference sample.

(15)上記実施形態において、被評価時間間隔D1’およびD2’と模範時間間隔D1’’およびD2’’との間のずれ量の総計(|D1’−D1’’|+|D2’−D2’’|)を算出する際、それらのずれ量の一方または両方に個別の重み付け係数を乗算してから総計を求めてもよい。この重み付け係数は、評価する運動の内容や評価の目的に応じて適宜設定するとよい。
(16)上記実施形態においては、加速度の波形における極大値と極小値を特徴点とし、この極大値と極小値のサンプルの取得時刻と打撃の瞬間の加速度のサンプルの取得時刻との間の時間間隔である被評価時間間隔D1’およびD2’を求めた。しかし、極大値や極小値だけでなく、加速度の波形が上に凸の波形から下に凸の波形に切り換わる停留点、下に凸の波形から上に凸の波形に切り換わる停留点、その他の変曲点などを特徴点とし、それらに該当するサンプルの取得時刻と打撃の瞬間のサンプルの取得時刻との間の時間間隔を基に評価を行ってもよい。加速度の波形が上に凸の波形から下に凸の波形に切り換わる停留点、下に凸の波形から上に凸の波形に切り換わる停留点、およびその他の変曲点は、加速度の1階微分値やさらに高次の微分値を用いることによって検出することが可能である。また、加速度の波形の積分値(波形の面積)を特徴点として抽出してもよい。
(17)上記第実施形態にかかる運動評価装置10の各部と同じ機能をコンピュータに実現させるプログラムを、WWW(World Wide Web )上のサーバ装置から、パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Data Assistance)、携帯電話端末へダウンロードさせてもよい。この場合、それらの端末に標準装備されているセンサ、音源、スピーカなどを、ダウンロードしたプログラムによって制御し、上記運動評価装置10と同様の作用を実現することが可能である。また、そのようなプログラムを記憶媒体に記憶させた上で配布するようにしてもよい。
(15) In the above embodiment, the total amount of deviation between the evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′ and the exemplary time intervals D1 ″ and D2 ″ (| D1′−D1 ″ | + | D2′− When calculating D2 ″ |), one or both of the deviation amounts may be multiplied by an individual weighting coefficient, and then the total may be obtained. This weighting coefficient may be appropriately set according to the content of the exercise to be evaluated and the purpose of the evaluation.
(16) In the above embodiment, the maximum value and the minimum value in the acceleration waveform are characteristic points, and the time between the acquisition time of the sample of the maximum value and the minimum value and the acquisition time of the acceleration sample at the moment of impact The evaluated time intervals D1 ′ and D2 ′, which are intervals, were obtained. However, not only the maximum and minimum values, but also a stop point where the acceleration waveform switches from an upward convex waveform to a downward convex waveform, a stop point where the downward convex waveform switches to an upward convex waveform, etc. Evaluation points may be made based on the time interval between the sample acquisition time corresponding to them and the sample acquisition time at the moment of impact. The stopping point at which the acceleration waveform switches from an upward convex waveform to a downward convex waveform, the stationary point at which the downward convex waveform changes to an upward convex waveform, and other inflection points are the first floor of acceleration. It is possible to detect by using a differential value or a higher-order differential value. Further, an integrated value (waveform area) of the acceleration waveform may be extracted as a feature point.
(17) A program for causing a computer to realize the same function as each part of the exercise evaluation device 10 according to the above-described embodiment is transmitted from a server device on the WWW (World Wide Web) to a personal computer, a PDA (Personal Data Assistance), a mobile phone. It may be downloaded to the terminal. In this case, it is possible to control the sensors, sound sources, speakers, and the like that are provided as standard in those terminals by the downloaded program, thereby realizing the same operation as the motion evaluation apparatus 10. Further, such a program may be distributed after being stored in a storage medium.

この発明の実施形態である運動評価装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the exercise | movement evaluation apparatus which is embodiment of this invention. フォワードスイング運動の間の腰の加速度の時間波形を示す図である 。It is a figure which shows the time waveform of the acceleration of the waist during a forward swing exercise | movement. 同実施形態の処理の内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the content of the process of the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…運動評価装置、11…加速度センサ、12…主制御部、13…パラメータ記憶用メモリ、14…音響処理部、15…音発生部、16…スピーカ、17…ADC、18…遅延部、19…運動開始判定部、20…フィルタ、21…サンプル用メモリ、22…評価部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motion evaluation apparatus, 11 ... Acceleration sensor, 12 ... Main control part, 13 ... Memory for parameter storage, 14 ... Sound processing part, 15 ... Sound generation part, 16 ... Speaker, 17 ... ADC, 18 ... Delay part, 19 ... exercise start determination unit, 20 ... filter, 21 ... sample memory, 22 ... evaluation unit

Claims (7)

一連の案内音を時間間隔をあけて順に発音する発音手段と、
被験者の力の作用を受ける部位の運動状態を示す物理量を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した物理量の変化を示す時間波形の特徴点を抽出し、その特徴点を評価する評価手段と
を備えることを特徴とする運動評価装置。
A pronunciation means for generating a series of guide sounds in order at intervals, and
A detecting means for detecting a physical quantity indicating a motion state of a portion that receives the action of the force of the subject;
A motion evaluation apparatus comprising: an evaluation unit that extracts a feature point of a time waveform indicating a change in physical quantity detected by the detection unit and evaluates the feature point.
前記発音手段は、
前記評価手段による評価の結果を示す音をさらに発音する
ことを特徴とする請求項1に記載の運動評価装置。
The pronunciation means is:
The motion evaluation apparatus according to claim 1, further generating a sound indicating a result of the evaluation by the evaluation unit.
前記評価手段は、
前記一連の案内音のうちの1つを前記発音手段が発音した発音時刻と前記特徴点の物理量を前記検出手段が検出した時刻との間の時間間隔を求め、この時間間隔と評価の基準とする時間間隔とのずれ量を求める
ことを特徴とする請求項1または2に記載の運動評価装置。
The evaluation means includes
A time interval between a sounding time when the sounding means pronounces one of the series of guide sounds and a time when the detecting means detects a physical quantity of the feature point is obtained, and the time interval and the evaluation reference The movement evaluation apparatus according to claim 1, wherein an amount of deviation from a time interval is calculated.
前記評価手段は、
前記一連の案内音のうちの1つを前記発音手段が発音した発音時刻を、当該一連の案内音のリズムと前記被験者の運動のリズムの差に相当する分だけ遅らせまたは遡らせ、当該発音時刻を遅らせた時刻または遡らせた時刻と前記特徴点の物理量を前記検出手段が検出した時刻との間の時間間隔を求め、この時間間隔と評価の基準とする時間間隔とのずれ量を求める
ことを特徴とする請求項1または2に記載の運動評価装置。
The evaluation means includes
The pronunciation time when the sound generation means pronounces one of the series of guide sounds is delayed or retroactive by an amount corresponding to the difference between the rhythm of the series of guide sounds and the rhythm of the subject's movement, and the pronunciation time A time interval between the time delayed or moved back and the time when the detection means detects the physical quantity of the feature point, and the amount of deviation between this time interval and the time interval used as a reference for evaluation is obtained. The motion evaluation apparatus according to claim 1, wherein:
前記評価手段が求めたずれ量に応じて、その後に前記発音手段が発音する案内音のピッチ、音色、音量、または、それらの組み合わせを変化させる案内音変化制御手段
をさらに備えることを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の運動評価装置。
And further comprising guide sound change control means for changing a pitch, tone color, volume, or a combination of the guide sounds that the sound generation means subsequently generates according to the deviation amount obtained by the evaluation means. The exercise | movement evaluation apparatus of any one of Claim 2 to 4.
前記検出手段が物理量を検出するたびに、物理量の移動平均が所定条件を満たすか否かを判定する判定手段
をさらに備え、
前記評価手段は、
前記物理量の移動平均が所定条件を満たすと前記判定手段が判定したとき、以後に前記検出手段が検出した物理量の変化を示す時間波形から特徴点を抽出する
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の運動評価装置。
A determination unit that determines whether the moving average of the physical quantity satisfies a predetermined condition each time the detection unit detects the physical quantity;
The evaluation means includes
6. The feature point is extracted from a time waveform indicating a change in physical quantity detected by the detection means after the determination means determines that the moving average of the physical quantities satisfies a predetermined condition. The exercise evaluation apparatus according to any one of the above.
コンピュータに
一連の案内音を時間間隔をあけて順に発音する発音機能と、
被験者の力の作用を受ける部位の運動状態を示す物理量を検出する検出機能と、
前記検出機能により検出した物理量の変化を示す時間波形の特徴点を抽出し、その特徴点を評価する評価機能と
を実現させるためのプログラム。
A sound generation function that produces a series of guidance sounds in sequence at intervals in the computer,
A detection function for detecting a physical quantity indicating a motion state of a part subjected to the action of the force of the subject;
A program for realizing an evaluation function for extracting a feature point of a time waveform indicating a change in a physical quantity detected by the detection function and evaluating the feature point.
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