JP2017038757A - ぺダリング計測装置、ぺダリング計測システム、ぺダリング計測方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーが直感的かつ簡単にぺダリング運動を把握できるようにする。【解決手段】ぺダリング計測装置は、ぺダリングの回転運動の計測データを取得する取得部と、前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する演算部と、原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する表示処理部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ぺダリング計測装置、ぺダリング計測システム、ぺダリング計測方法、及びプログラムに関する。

特許文献１は、自転車のクランクに設けたセンサーユニットを用いて回転角度及び回転角速度を計測し、回転角度ごとに変化する回転角速度の変動及び回転角加速度の変動を指標として表示する、ぺダリング状態計測装置について開示している。ぺダリング状態計測装置は、回転角度ごとの回転角加速度の変動のグラフを表示する。グラフの横軸は、回転角度であり、グラフの縦軸は、回転角加速度である。

特開２０１４−８７８９

特許文献１の上述のグラフは、クランクの回転角度ごとの回転角加速度の変動を、横方向に時系列に示す。しかし、ユーザーは、クランク回転角加速度とぺダリングを行っている脚の位置及び姿勢との関係を、このようなグラフから直感的に把握することが難しい。ユーザーは、例えば、クランク回転角加速度が異常なときの脚の位置及び姿勢をイメージするのが難しい。

本発明は、ユーザーが直感的かつ簡単にぺダリング運動を把握できるようにすることを目的とする。

上記の課題を解決する本発明の一態様は、ぺダリング計測装置であって、ぺダリングの回転運動の計測データを取得する取得部と、前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する演算部と、原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する表示処理部とを有する。この態様によれば、ぺダリングの回転運動の回転角度ごとの指標が環状に表示されるので、直感的かつ簡単にぺダリング運動をユーザーに把握させることができる。また、各回転角度における指標の値の大きさを、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、クランクの回転角度の基準位置と、前記座標系の回転角度の基準位置は一致してもよい。この態様によれば、ぺダリングに使う脚の位置及び姿勢を直感的かつ簡単にユーザーにイメージさせることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記指標は、角速度を含み、前記原点からの前記距離は、前記角速度を示してもよい。この態様によれば、各回転角度における角速度を、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記指標は、角加速度を含み、前記原点からの前記距離は、前記角加速度を示してもよい。この態様によれば、各回転角度における角加速度を、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記演算部は、複数の回転について回転角度別に前記指標の平均値、中央値、及び最頻値の少なくとも一つを算出し、前記表示処理部は、前記座標系に前記指標の平均値、中央値、及び最頻値の少なくとも一つを配置してもよい。この態様によれば、各回転角度における角速度や角加速度の平均値などを、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記回転角度ごとの指標のうち所定の閾値より大きい又は小さい第一の指標を判定する判定部を有し、前記表示処理部は、前記座標系における前記第一の指標の位置を通知してもよい。この態様によれば、指標が異常な回転角度を簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記表示処理部は、前記第一の指標の位置に対応する回転角度を特定する画像を表示してもよい。この態様によれば、３６０度の中の指標が異常な回転角度を、簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記表示処理部は、前記第一の指標を他の指標と異なる態様で表示してもよい。この態様によれば、環状に表示された指標の中の異常な指標の位置を、簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記取得部は、比較対象の回転の指標を取得し、前記表示処理部は、前記比較対象の指標を前記座標系に配置してもよい。この態様によれば、例えば、ユーザーのぺダリング運動の指標と、他人のぺダリング運動の指標とを、ユーザーに比較させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記演算部は、複数の回転について前記指標を算出し、前記表示処理部は、前記複数の回転の前記指標を、前記座標系に配置してもよい。この態様によれば、複数の回転のぺダリング運動を、直感的かつ簡単にユーザーに把握させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記演算部は、前記指標に基づいて、オフセット目標値を算出し、前記オフセット目標値を用いて前記指標をオフセットし、前記表示処理部は、前記原点を前記オフセット目標値と対応させてもよい。この態様によれば、各回転角度の指標の大きさの差異をより明確に表示することができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記演算部は、複数の回転について回転角度ごとに前記指標のばらつき度を算出し、前記表示処理部は、前記回転角度に対応付けて前記ばらつき度を表示してもよい。この態様によれば、指標のばらつきをユーザーに客観的に認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記複数のばらつき度のうち所定の閾値より大きい又は小さい第一のばらつき度を判定する判定部を有し、前記表示処理部は、前記第一のばらつき度に対応する回転角度の位置を通知してもよい。この態様によれば、ばらつきが異常な回転角度を簡単にユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記複数の指標のうち少なくとも一部の指標が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部を有し、前記表示処理部は、前記所定の条件を満たす指標がある場合に、前記所定の条件に応じたアドバイス情報を出力してもよい。この態様によれば、ぺダリングの仕方に応じてユーザーが改善すべき点を、ユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記取得部は、ユーザー又は自転車の運動に係る第二の計測データを取得し、前記演算部は、前記第二の計測データに基づいて、前記ユーザー又は前記自転車の運動についての第二の指標を算出し、前記表示処理部は、前記第二の指標を表示してもよい。この態様によれば、ぺダリング運動に関するユーザーの体の部位の運動を、ユーザーに認識させることができる。

上記のぺダリング計測装置において、前記演算部は、前記回転角度についての前記指標と、前記第二の指標とを時刻によって関連付け、前記表示処理部は、前記時刻に基づいて、前記第二の指標の位置を前記第一の指標の位置に対応付けて表示してもよい。この態様によれば、各回転角度におけるユーザーの体の部位の運動を、ユーザーに認識させることができる。

上記の課題を解決する本発明の他の態様は、ぺダリング計測方法であって、ぺダリングの回転運動の計測データを取得する工程と、前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する工程と、原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する工程とを含む。この態様によれば、ぺダリングの回転運動の回転角度ごとの指標が環状に表示されるので、直感的かつ簡単にぺダリング運動をユーザーに把握させることができる。また、各回転角度における指標の値の大きさを、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記の課題を解決する本発明のさらに他の態様は、ぺダリング計測システムであって、ぺダリングの回転運動を計測するセンサーユニットと、計測装置とを有し、前記計測装置は、前記センサーユニットから前記回転運動の計測データを取得する取得部と、前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する演算部と、原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する表示処理部とを有する。この態様によれば、ぺダリングの回転運動の回転角度ごとの指標が環状に表示されるので、直感的かつ簡単にぺダリング運動をユーザーに把握させることができる。また、各回転角度における指標の値の大きさを、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記の課題を解決する本発明のさらに他の態様は、プログラムであって、ぺダリングの回転運動の計測データを取得する手順と、前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する手順と、原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する手順とをコンピューターに実行させる。この態様によれば、ぺダリングの回転運動の回転角度ごとの指標が環状に表示されるので、直感的かつ簡単にぺダリング運動をユーザーに把握させることができる。また、各回転角度における指標の値の大きさを、直感的かつ簡単にユーザーに認識させることができる。

上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の第一実施形態に係るぺダリング計測システムのシステム構成の一例を示す図である。 ぺダリング計測システムの機能構成の一例を示すブロック図である。 クランクの回転角度の一例を説明する図である。 計測装置により表示される画面の一例を示す図である。 計測装置により表示される画面の他の例を示す図である。 計測装置により表示される画面のさらに他の例を示す図である。 計測装置により表示される画面のさらに他の例を示す図である。 計測装置により表示される画面のさらに他の例を示す図である。 計測装置の演算処理の一例を示すフローチャートである。 計測装置の表示処理の一例を示すフローチャートである。 本発明の第二実施形態に係るぺダリング計測システムのシステム構成の一例を示す図である。 ぺダリング計測システムの機能構成の一例を示すブロック図である。 計測装置により表示される画面の一例を示す図である。 計測装置により表示される画面の他の例を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係るぺダリング計測システムのシステム構成の一例を示す図である。図１は、自転車Ｂと、自転車Ｂに乗る運転者Ａとを示している。

ペダリング計測システムは、計測装置１（本発明のぺダリング計測装置に相当する）と、センサーユニット２とを含む。計測装置１及びセンサーユニット２は、それぞれ自転車Ｂに装着される。計測装置１は、運転者Ａに装着されてもよいし、自転車Ｂから離れた場所に設置されてもよい。計測装置１は、センサーユニット２と通信可能に接続される。

センサーユニット２は、自転車Ｂのクランクの運動により生じる加速度及び角速度を計測する。センサーユニット２は、例えば、自転車Ｂのクランクの軸に装着される。センサーユニット２は、クランクの運動を計測できれば、自転車Ｂのクランク、ペダルなどの他の箇所に装着されてもよい。センサーユニット２は、例えば、加速度センサー及び角速度センサーを備える。センサーユニット２は、例えば、設定されたサンプリング周期で、加速度及び角速度を計測し、計測した加速度及び角速度を含む計測データを、計測装置１に送信する。

計測装置１は、例えば、スマートフォンやタブレット端末などの携帯端末により構成することができる。計測装置１は、センサーユニット２から計測データを受信する。計測装置１は、受信した計測データに基づいて、クランクの回転角度を算出する。計測装置１は、回転角度ごとに角速度や角加速度などの指標を算出する。計測装置１は、算出した指標を時系列に環状に配置した画像を表示する。これにより、ユーザーは、直感的かつ簡単にぺダリング運動を把握できる。

図２は、ペダリング計測システムの機能構成の一例を示すブロック図である。

計測装置１は、制御部１０と、記憶部１１と、通信部１２と、操作部１３と、表示部１４と、音声出力部１５とを有する。

記憶部１１は、制御部１０が処理に使用するデータなどを記憶する。記憶部１１は、例えば、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性の記憶装置によって実現することができる。

通信部１２は、センサーユニット２から計測データを受信し、受信した計測データを制御部１０に出力する。通信部１２は、例えば、無線通信を制御する通信インターフェイスによって実現することができる。

操作部１３は、運転者Ａなどのユーザーの操作入力を受け付け、操作に応じた操作信号を制御部１０に出力する。操作部１３は、例えば、キー、タッチセンサー、タッチパネルなどの入力装置によって実現することができる。

表示部１４は、制御部１０の処理結果を、文字、グラフ、表、アニメーション、その他の画像として表示する。表示部１４は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＯＬＥＤ（Organic Electro-Luminescence Display）などによって実現することができる。

音声出力部１５は、制御部１０の処理結果を、音声やブザー音で出力する。音声出力部１５は、例えば、スピーカー、ブザーなどによって実現することができる。

制御部１０は、計測装置１を統合的に制御する。制御部１０は、取得部１００と、演算部１０１と、判定部１０２と、表示処理部１０３とを有する。

制御部１０は、例えば、演算装置であるＣＰＵ（Central Processing Unit）、揮発性の記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）、不揮発性の記憶装置であるＲＯＭ、制御部１０と他のユニットを接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路、これらを互いに接続するバス、などを備えるコンピューターによって実現することができる。コンピューターは、画像処理回路など各種の専用処理回路を備えていてもよい。制御部１０は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などによって実現されてもよい。

上記の制御部１０の機能の少なくとも一部は、例えば、ＣＰＵがＲＯＭに格納された所定のプログラムをＲＡＭに読み出して実行することによって実現することができる。当該所定のプログラムは、例えばＯＳ（Operating System）上で動作するアプリケーションプログラムであり、持ち運び可能な記憶媒体から読み出して計測装置１にインストールしたり、ネットワーク上のサーバーからダウンロードして計測装置１にインストールしたりすることができる。制御部１０の機能の少なくとも一部は、例えば、専用処理回路によって実現してもよい。制御部１０の機能の少なくとも一部は、例えば、ＣＰＵ及び専用処理回路の両方によって実現されてもよい。

取得部１００は、通信部１２を介してセンサーユニット２から計測データを受信する。取得部１００は、例えば、設定されたサンプリング周期で、加速度及び角速度を含む計測データを受信し、記憶部１１に格納する。なお、計測データは、記憶部１１に限らず、例えば、上述のＲＡＭなどの記憶装置に格納されてもよい。

演算部１０１は、受信された計測データに基づいて、クランクの回転運動（ペダリング運動ともいう）に関する指標を算出する。指標は、角速度、及び角加速度である。

演算部１０１は、例えば、受信した加速度に基づいて、回転角度を算出する。回転角度は、例えば、重力方向の加速度の大きさを用いて決定することができる。回転角度の算出方法は、重力を使う方法に限られない。また、演算部１０１は、例えば、受信した角速度を、算出した回転角度における角速度として算出する。このようにして、各サンプリングタイミングにおける回転角度及び角速度が算出される。

演算部１０１は、例えば、各サンプリングタイミングにおける回転角度及び角速度に基づいて、単位回転角度（例えば、１度）ごとの角速度を算出する。例えば、ｘ度の角速度は、ｘ−０．５度からｘ＋０．５度までに含まれる各回転角度の角速度の平均により算出することができる。単位回転角度ごとの角速度の算出方法は、平均を求める方法に限定されない。このようにして、単位回転角度ごとの角速度が算出される。

演算部１０１は、例えば、連続する２つの単位回転角度の角速度に基づいて、単位回転角度ごとの角加速度を算出する。例えば、ｘ度の角加速度は、ｘ−１度の角速度とｘ度の角速度の差分により算出することができる。角加速度の算出方法は、差分を求める方法に限られない。このようにして、単位回転角度ごとの角加速度が算出される。

演算部１０１は、上述のようにして、複数の回転について、回転角度（サンプリングタイミング）ごとの角速度と、単位回転角度ごとの角速度及び角加速度とを算出する。演算部１０１は、複数の回転の単位回転角度ごとの角速度及び角加速度に基づいて、単位回転角度別に角速度の平均及び角加速度の平均を算出してもよい。

演算部１０１は、複数の回転について、単位回転角度ごとに角速度のばらつき度を算出してもよい。角速度のばらつき度には、例えば、同一角度の複数の角速度の標準偏差を用いればよい。ばらつき度の算出方法は、標準偏差に限られない。演算部１０１は、複数の回転について、単位回転角度ごとに角加速度のばらつき度を算出してもよい。

演算部１０１は、上述の回転角度を、クランクの所定位置を基準とする回転角度に変換する。例えば、図３（クランクの回転角度の一例を説明する図）に示すように、自転車Ｂの右側（運転者Ａの右側）のクランク軸Ｂ１にセンサーユニット２を装着した場合を考える。クランクＢ２は、クランク軸Ｂ１を中心軸として右回りに回転する。クランクＢ２のクランク軸Ｂ１と反対側には、ペダルＢ３が設けられている。

クランクＢ２の基準位置（０度の方向）は、ペダルＢ３が最も上に来る位置を用いることができる。この位置は、運転者Ａの右足が最も上に来る位置（左足が最も下に来る位置）でもある。演算部１０１は、例えば、上述のように演算した各回転角度のうち、基準である０度に対応する回転角度を特定し、各回転角度にこの０度を開始位置とする回転角度を設定する。演算部１０１は、例えば、加速度に基づいて、重力方向の加速度が最大となる角度を特定し、これを０度のときの回転角度として特定すればよい。センサーユニット２は、例えば、加速度センサーの１軸が、クランクＢ２が０度のときに鉛直方向に沿うように、クランク軸Ｂ１に装着すればよい。基準位置の決定方法は、重力を用いた方法に限られない。このようにして、０度を基準とする実際のクランクの回転角度に、角速度や角加速度などの指標が対応付けられる。

演算部１０１は、単位回転角度ごとの角速度及び角加速度のオフセット目標値を算出する。オフセット目標値は、角速度及び角加速度の表示処理に使用される。演算部１０１は、例えば、直近１分間などの所定期間内の各単位回転角度の角速度の中から、最低値を選択し、これを角速度のオフセット目標値として設定する。また、演算部１０１は、例えば、直近１分間などの所定期間内の各単位回転角度の角加速度の中から、最低値を選択し、これを角加速度のオフセット目標値として設定する。オフセット目標値は、最低値に限られず、例えば、所定期間の平均値、設定された閾値、などの値であってもよい。当該閾値は、例えば、操作部１３を介してユーザーにより設定されてもよい。角速度のオフセット目標値は、各回転角度（サンプリングタイミング）の角速度に基づいて設定してもよい。

判定部１０２は、算出された指標が所定の条件を満たすかどうかを判定する。判定部１０２は、例えば、ある１回転の各回転角度の指標が、所定の閾値より大きいか否かを判定する。所定の閾値は、例えば、角速度や角加速度が異常であるか否かの目安となる値である。この閾値は、角速度と角加速度とで別々に設定される。この閾値は、例えば、操作部１３を介してユーザーにより設定されてもよい。判定部１０２は、指標が所定の閾値より大きい場合に、そのことを示す判定結果を当該回転角度に関連付けて、記憶部１１に格納する。判定結果は、当該回転角度の角速度が閾値より大きいこと、及び、当該回転角度の角加速度が閾値より大きいこと、の少なくとも一方を示す。判定部１０２は、複数の回転それぞれについて、判定を行ってもよい。判定部１０２は、平均角速度や平均角加速度についても、同様の判定を行ってもよい。

判定部１０２は、例えば、複数回転の各回転角度の角速度のばらつき度が、所定の閾値より大きいか否かを判定してもよい。判定部１０２は、例えば、複数回転の各回転角度の角加速度のばらつき度が、所定の閾値より大きいか否かを判定してもよい。

判定部１０２は、角速度、角加速度、ばらつき度などの指標が所定の閾値より小さいか否かを判定するようにしてもよい。所定の閾値は、例えば、角速度、角加速度、ばらつき度などの指標が異常であるか否かの目安となる値である。判定結果は、回転角度の指標が閾値より小さいことを示す。また、所定の閾値は、回転角度の範囲によって個別に設定できてもよい。

表示処理部１０３は、上述のように算出された指標に基づいて、指標を時系列に環状に配置した画像を表示する。表示処理部１０３は、例えば、指標を含む画像データを生成し、表示部１４に出力する。表示処理部１０３は、例えば、生成した画像データを、ＰＣ（Personal Computer）、タブレットＰＣ、スマートフォン、ＨＭＤ（Head Mount Display）などの外部のデバイスに出力してもよい。

図４は、計測装置により表示される画面の一例を示す図である。画面５００は、画像５１０と、画像５２０と、画像５３０とを含んでいる。画像５１０は、座標系を示す。画像５１０は、原点５１１を中心とする円状の領域である。画像５１０は、円周方向の位置によって回転角度を示し、原点５１１からの距離によって値の大きさを示す。この座標系は、極座標系と呼ぶこともできる。上下方向の軸の上端及び下端は、クランクの回転角度の０度及び１８０度に対応し、左右方向の軸の右端及び左端は、クランクの回転角度の９０度及び２７０度に対応している。画像５１０の示す座標面上には、各回転角度（サンプリングタイミング）における角速度を示す画像５２０と、各単位回転角度における角速度の平均を示す画像５３０がプロットされる。図４では、０度を基準とする回転角度が３０度刻みで画像５１０の周囲に表示されている。図４では、２つの回転に対応する２つの画像５２０が表示されているが、１つ又は３つ以上が表示されてもよい。

表示処理部１０３は、各回転について、算出された回転角度ごとの角速度を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、表示処理部１０３は、オフセット目標値を減算した回転角度ごとの角速度を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、各回転の画像５２０を生成する。また、表示処理部１０３は、算出された単位回転角度ごとの平均角速度を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、表示処理部１０３は、オフセット目標値を減算した単位回転角度ごとの平均角速度を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、画像５３０を生成する。原点５１１の値は、角速度のオフセット目標値に対応する。表示処理部１０３は、算出された単位回転角度ごとの角速度を取得し、オフセット目標値を減算し、オフセット目標値を減算した単位回転角度ごとの角速度を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、各回転の画像５２０を生成してもよい。

図５は、計測装置により表示される画面の他の例を示す図である。画面６００は、画像６１０と、画像６２０とを含んでいる。画像６１０及び原点６１１は、画像５１０及び原点５１１（図４参照）と同様なので説明を省略する。画像６１０の示す座標面上には、各単位回転角度における角加速度を示す画像６２０がプロットされる。図５では、１つの回転に対応する１つの画像６２０が表示されているが、２つ以上が表示されてもよい。

表示処理部１０３は、各回転について、算出された単位回転角度ごとの角加速度を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、表示処理部１０３は、オフセット目標値を減算した単位回転角度ごとの角加速度を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、各回転の画像６２０を生成する。表示処理部１０３は、算出された単位回転角度ごとの平均角加速度を取得し、オフセット目標値を減算してもよい。それから、表示処理部１０３は、オフセット目標値を減算した単位回転角度ごとの平均角加速度を、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、画像を表示してもよい。原点６１１の値は、角加速度のオフセット目標値に対応する。

図６は、計測装置により表示される画面のさらに他の例を示す図である。図６の画面５００は、図４の画面５００と同様の画像を含み、さらに、画像５４０と、画像５５０とを含んでいる。画像５４０は、角速度の判定結果（所定の閾値より小さいこと）を示す。図６では、画像５４０は、画像５１０の周囲に表示されている。画像５５０は、比較対象の回転の各回転角度における角速度を示す。１つ以上の比較対象の回転の指標は、例えば、記憶部１１に予め格納しておき、表示処理部１０３が操作部１３を介してユーザーから設定を受け付けるようにしてもよい。

表示処理部１０３は、各回転について、回転角度ごとの角速度の判定結果を取得し、所定の閾値より小さい角速度について、当該角速度の回転角度に対応する位置に画像５４０を生成する。また、表示処理部１０３は、設定されている比較対象の回転の角速度を取得し、座標面上の対応する位置にプロットすることにより、画像５５０を生成する。表示処理部１０３は、オフセット目標値により比較対象の回転の角速度を調整してもよい。表示処理部１０３は、所定の閾値より小さい角速度を示す画像を、座標面上の対応する位置にプロットしてもよい。この場合、表示処理部１０３は、閾値より小さい角速度の画像と閾値より大きい角速度の画像とを異なる態様で表示する。図６の例では、閾値より小さい指標の位置を表示しているが、閾値より大きい指標の位置を表示してよい。

図７は、計測装置により表示される画面のさらに他の例を示す図である。図７の画面６００は、図５の画面６００と同様の画像を含み、さらに、画像６３０を含んでいる。画像６３０は、角加速度の判定結果（所定の閾値より小さいこと）を示す。画像６３０は、画像６２０と異なる態様で表示される。図７では、画像６３０は、画像６２０よりも太い線である。

表示処理部１０３は、各回転について、判定された単位回転角度ごとの角加速度の判定結果を取得し、所定の閾値より小さい角加速度について、座標面上の対応する位置に画像６３０を生成する。表示処理部１０３は、図６の画像５４０のように、所定の閾値より小さい角加速度について、画像６１０の周囲に、当該角加速度の回転角度に対応する位置に画像を生成してもよい。表示処理部１０３は、比較対象の回転の角加速度を取得し、座標面上の対応する位置にプロットしてもよい。表示処理部１０３は、オフセット目標値により比較対象の回転の角加速度を調整してもよい。図７の例では、閾値より小さい指標の位置を表示しているが、閾値より大きい指標の位置を表示してよい。

図８は、計測装置により表示される画面のさらに他の例を示す図である。図８の画面５００は、図４の画面５００と同様の画像を含み、さらに、画像５６０を含んでいる。画像５６０は、複数の回転の角速度のばらつき度を示す。図８では、画像５６０は、所定の角度（０度から３０度刻み）に対応させて、画像５１０の周囲に表示されている。

表示処理部１０３は、複数の回転の所定の角度について算出されたばらつき度を取得し、画像５１０の周囲に、ばらつき度の回転角度の対応する位置に画像５６０を生成する。表示処理部１０３は、所定角度についてばらつき度の判定結果を取得し、ばらつき度が所定の閾値より大きい角度に対応する画像５６０を、ばらつき度が所定の閾値より小さい角度に対応する画像５６０と異なる態様で表示してもよい。表示処理部１０３は、図５の画像６１０の周囲に、複数の回転の角加速度のばらつき度を表示してもよい。表示処理部１０３は、図５において、ばらつき度が所定の閾値より大きい角度に対応する画像を、ばらつき度が所定の閾値より小さい角度に対応する画像と異なる態様で表示してもよい。

図２の説明に戻る。表示処理部１０３は、例えば、判定結果に基づいて、いずれかの回転が閾値より大きい（又は小さい）指標を有する場合に、指標が閾値より大きい（又は小さい）回転があることを通知するメッセージを音声データとして生成し、音声出力部１５に出力して発音させてもよい。指標が閾値より大きい（又は小さい）回転角度を通知するメッセージを音声データとして生成してもよい。表示処理部１０３は、例えば、生成した音声データを、ＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン、ＨＭＤなどの外部のデバイスに出力してもよい。表示処理部１０３は、例えば、指標が閾値より大きい（又は小さい）回転があること、あるいは、指標が閾値より大きい（又は小さい）回転角度、をユーザーに通知するため、計測装置１に設けた発光部（例えば、ＬＥＤなど）を、所定の発光色、所定の発光パターンなどによって発光させてもよい。

図９は、計測装置の演算処理の一例を示すフローチャートである。図９は、上述した制御部１０の演算処理の主な流れを示す。

取得部１００は、センサーユニット２から計測データを受信する（ステップＳ１０）。取得部１００は、例えば、設定されたサンプリング周期で、加速度及び角速度を含む計測データを受信する。それから、演算部１０１は、ステップＳ１０で受信された加速度に基づいて、回転角度を算出する（ステップＳ２０）。また、演算部１０１は、ステップＳ１０で受信された角速度を、ステップＳ２０で算出した回転角度における角速度として算出する（ステップＳ３０）。

ステップＳ１０〜ステップＳ３０の処理は、例えば、サンプリングタイミングごとに実行される。ステップＳ１０〜ステップＳ３０の処理により、各サンプリングタイミングにおける回転角度及び角速度が算出される。

それから、演算部１０１は、ステップＳ３０で算出された各サンプリングタイミングにおける回転角度及び角速度に基づいて、単位回転角度ごとの角速度（例えば、１度ごとの平均角速度）を算出する（ステップＳ４０）。また、演算部１０１は、ステップＳ４０で算出された単位回転角度ごとの角速度に基づいて、単位回転角度ごとの角加速度（例えば、１度ごとの角加速度）を算出する（ステップＳ５０）。

それから、演算部１０１は、指標が算出された回転角度が１回転（３６０度）に達したか否かを判定する（ステップＳ６０）。回転角度が１回転に達していないと判定した場合（ステップＳ６０でＮ）、取得部１００は、再びステップＳ１０の処理を実行する。

回転角度が１回転に達したと判定した場合（ステップＳ６０でＹ）、当該１回転についての表示処理が実行される（ステップＳ７０）。ステップＳ７０の処理の後、取得部１００は、再びステップＳ１０の処理を実行する。

図１０は、計測装置の表示処理の一例を示すフローチャートである。図１０は、図９のステップＳ７０の表示処理の詳細を説明している。図１０は、上述した制御部１０の表示処理の主な流れを示す。

演算部１０１は、表示対象の１回転の回転角度を、クランクの所定位置を基準とする回転角度に変換する（ステップＳ１１０）。また、演算部１０１は、所定期間内の角速度及び角加速度に基づいて、角速度のオフセット目標値及び角加速度のオフセット目標値を算出する（ステップＳ１２０）。

それから、表示処理部１０３は、ステップＳ１２０で算出されたオフセット目標値を用いて、表示対象の１回転の角速度及び角加速度をオフセットする（ステップＳ１３０）。

表示処理部１０３は、表示対象の１回転の角速度を表示する（ステップＳ１４０）。表示処理部１０３は、例えば、ステップＳ１３０でオフセットされた各回転角度の角速度を、所定の座標系にプロットする。このようにして、１回転分の角速度を時系列に環状に配置した画像が表示される。

表示処理部１０３は、表示対象の１回転の角加速度を表示する（ステップＳ１５０）。表示処理部１０３は、例えば、ステップＳ１３０でオフセットされた各単位回転角度の角加速度を、所定の座標系にプロットする。このようにして、１回転分の角加速度を時系列に環状に配置した画像が表示される。

表示処理部１０３は、上述のように１回転分の指標を表示して、図１０に示すフローチャートを終了する。

以上、本発明の第一実施形態について説明した。第一実施形態の計測装置は、例えば、ぺダリングの回転運動に関する指標（回転角度ごとの角速度、角加速度、又はこれらの平均など）を、所定の座標面上に時系列に環状に表示する。当該座標系は、原点を中心とする円周方向の位置によって回転角度を表し、原点からの距離によって値の大きさを表す。これにより、回転の回転角度ごとの指標が環状に表示されるので、ユーザーは、直感的かつ簡単にぺダリング運動を把握できる。また、この座標系の回転角度の基準位置（０度の方向）は、実際のクランクの回転角度の基準位置（０度の方向）に一致している。これにより、ユーザーは、脚の位置及び姿勢を直感的かつ簡単にイメージすることができる。

第一実施形態の計測装置は、例えば、回転角度ごとの指標の判定結果を画像や音声で出力する。これにより、ユーザーは、例えば、指標が異常な回転角度を、簡単に知ることができる。また、ユーザーは、指標が異常なときの脚の位置及び姿勢を直感的かつ簡単にイメージすることができる。

第一実施形態の計測装置は、回転角度ごとの指標のオフセット処理を行う。これにより、例えば、所定の速度で安定的に走行するためのぺダリングを行っている場合に、原点を０に設定する場合に比べ、各回転角度の指標の大きさの差異がより明確に表れる（強調される）ようにできる。ユーザーは、各回転角度の指標の変化を把握し易くなる。

［第二実施形態］
第二実施形態は、自転車Ｂのクランクに装着されたセンサーユニット２からの計測データに加え、運転者Ａに装着されたセンサーユニットからの計測データを用いる。以下、第一実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略し、第一実施形態と異なる点を中心に説明する。

図１１は、本発明の第二実施形態に係るぺダリング計測システムのシステム構成の一例を示す図である。ペダリング計測システムは、計測装置１と、センサーユニット２と、センサーユニット３とを含む。センサーユニット３は、運転者Ａに装着される。計測装置１は、センサーユニット３と通信可能に接続される。

センサーユニット３は、運転者Ａの運動により生じる加速度及び角速度を計測する。センサーユニット３は、例えば、運転者Ａの膝に装着され、運転者Ａの膝の動きを計測する。センサーユニット３は、例えば、加速度センサー及び角速度センサーを備える。センサーユニット３は、例えば、設定されたサンプリング周期で、加速度及び角速度を計測し、計測した加速度及び角速度を含む計測データを、計測装置１に送信する。

計測装置１は、センサーユニット３から計測データを受信する。計測装置１は、受信した計測データに基づいて、運転者Ａの膝の所定方向の動きを算出する。所定方向は、例えば、膝の左右方向（図１１における奥行き方向）である。例えば、自転車競技では、膝の左右方向の動きが大きいほど、クランクへの力の伝達が悪くなる。計測装置１は、膝の動きに関する指標を算出する。計測装置１は、クランクの回転角度ごとの角速度や角加速度の指標とともに、膝の動きに関する指標を含む画像を表示する。これにより、ユーザーは、直感的かつ簡単にぺダリング運動に関するユーザーの体の部位の運動を把握できる。

図１２は、ペダリング計測システムの機能構成の一例を示すブロック図である。

計測装置１は、通信部１６を有する。通信部１６は、センサーユニット３から計測データを受信し、受信した計測データを制御部１０に出力する。通信部１６は、例えば、無線通信を制御する通信インターフェイスによって実現することができる。

取得部１００は、通信部１６を介してセンサーユニット３から計測データを受信する。演算部１０１は、センサーユニット３から受信された計測データに基づいて、運転者Ａの膝の運動に関する指標を算出する。指標は、例えば、膝の左右方向の動きに対応する加速度である。

演算部１０１は、例えば、各サンプリングタイミングにおける膝の左右方向の動きに対応する加速度を算出する。センサーユニット３は、例えば、加速度センサーの１軸が、運転者Ａの膝の左右方向に沿うように、膝に装着すればよい。

演算部１０１は、センサーユニット２からの計測データとセンサーユニット３からの計測データに、取得時刻を付加するようにしてもよい。このようにすれば、取得時刻に基づいて、各回転角度に対して、クランクの角速度などの指標と、膝の動きによる加速度とを関連付けることができる。

判定部１０２は、算出された膝の動きに関する指標が所定の条件を満たすかどうかを判定する。判定部１０２は、例えば、膝の左右方向の動きに対応する加速度の絶対値の大きさが、所定の閾値より大きいか否かを判定する。この閾値は、例えば、操作部１３を介してユーザーにより設定されてもよい。判定部１０２は、加速度が所定の閾値より大きい場合に、そのことを示す判定結果を、記憶部１１に格納する。判定部１０２は、加速度が所定の閾値より小さいか否かを判定するようにしてもよい。

表示処理部１０３は、上述のように算出された膝の動きに関する指標を含む画像を表示する。

図１３は、計測装置により表示される画面の一例を示す図である。図１３の画面６００は、図５の画面６００と同様の画像を含み、さらに、画像６４０を含んでいる。画像６４０は、膝の左右方向の動きの示す加速度の判定結果（所定の閾値より大きいこと）を示す。図１３では、画像６４０は、画像６１０の周囲に表示されている。

表示処理部１０３は、各回転について、各回転角度に対して関連付けられた膝の動きによる加速度の判定結果を取得し、所定の閾値より大きい加速度について、座標面上の対応する回転角度の位置に画像６４０を生成する。図１３の例では、閾値より大きい加速度の位置を表示しているが、閾値より小さい加速度の位置を表示してよい。

表示処理部１０３は、例えば図１４（計測装置により表示される画面の他の例を示す図）に示すように、判定結果に係わらず、各回転角度に対して関連付けられた膝の動きによる加速度を、画像６１０の座標面上の対応する回転角度の位置に表示してもよい（図中の画像６５０）。表示処理部１０３は、膝の動きによる加速度を、画像６１０の周囲に表示してもよい。

表示処理部１０３は、例えば、判定結果に基づいて、いずれかの回転が、閾値より大きい（又は小さい）膝の動きの加速度を有する場合に、加速度が閾値より大きい（又は小さい）回転があることを通知するメッセージを音声データとして生成し、音声出力部１５に出力して発音させてもよい。膝の動きの加速度が閾値より大きい（又は小さい）回転角度を通知するメッセージを音声データとして生成してもよい。表示処理部１０３は、例えば、生成した音声データを、ＰＣ、タブレットＰＣ、スマートフォン、ＨＭＤなどの外部のデバイスに出力してもよい。表示処理部１０３は、例えば、膝の動きの加速度が閾値より大きい（又は小さい）回転があること、あるいは、膝の動きの加速度が閾値より大きい（又は小さい）回転角度、をユーザーに通知するため、計測装置１に設けた発光部（例えば、ＬＥＤなど）を、所定の発光色、所定の発光パターンなどによって発光させてもよい。

以上、本発明の第二実施形態について説明した。第二実施形態の計測装置は、例えば、回転角度に対応付けて、ユーザーの体の部位の動きに関する指標を表示する。これにより、ユーザーは、ぺダリング運動に関するユーザーの体の部位の運動を知ることができる。

第二実施形態の計測装置は、例えば、回転角度ごとのユーザーの体の部位の動きに関する指標の判定結果を、画像や音声で出力する。これにより、ユーザーは、例えば、体の部位の動きが異常な回転角度を、簡単に知ることができる。

本発明は、上述の複数の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。例えば、上記の各実施形態には、下記のような変形を加えてもよい。また、各実施形態及び各変形例は、適宜２つ以上を組み合わせてもよい。

上述の各画面例は、自転車Ｂの右側（運転者Ａの右側）のクランク軸Ｂ１にセンサーユニット２を装着した場合を示している。自転車Ｂの左側にセンサーユニット２を装着した場合は、例えば、回転方向を左回りに表した画面を表示するようにすればよい。自転車Ｂの右側の場合も左側の場合も、回転方向を左右のどちらにするかは、ユーザーが自由に設定できるようにしてもよい。

上述の実施形態は、１つのセンサーユニット２を用いる場合を説明している。上述の実施形態において、自転車Ｂの左右のペダルなどのクランク軸Ｂ１以外の部位（左右で異なる動きをする部位）にそれぞれセンサーユニット２を設け、計測装置１は、当該左右の部位の計測データに基づいて、左右のぺダリング運動の指標を出力するようにしてもよい。自転車Ｂの右側のぺダリング運動の画面と、左側のぺダリング運動の画面とは、重ねて表示してもよいし、別々に表示してもよい。

上述の実施形態において、演算部１０１は、複数の回転の単位回転角度ごとの角速度及び角加速度に基づいて、単位回転角度別に角速度の中央値及び角加速度の中央値を算出してもよい。演算部１０１は、単位回転角度別に角速度の最頻値及び角加速度の最頻値を算出してもよい。判定部１０２は、算出された中央値又は最頻値が所定の条件を満たすかどうかを判定してもよい。表示処理部１０３は、オフセット目標値を減算した単位回転角度ごとの中央値又は最頻値を、座標面上の対応する位置にプロットしてもよい。

上述の実施形態において、判定部１０２は、例えば、１回転中の全てあるいは１回転中の一部の回転角度の指標が、所定の変化パターンに類似あるいは一致するかどうかを判定してもよい。所定の変化パターンは、例えば、角速度や角加速度の時系列変化が異常であるか否かの目安となる値である。判定部１０２は、指標が所定の変化パターンに類似あるいは一致する場合に、そのことを示す判定結果を当該回転角度に関連付けて、記憶部１１に格納すればよい。判定部１０２は、複数の変化パターンについて、判定を行ってもよい。表示処理部１０３は、指標が類似あるいは一致する変化パターンに応じて、当該変化パターンに関連付けられたメッセージ（例えば、ぺダリングに関するアドバイス情報）を出力してもよい。上述の変形は、平均角速度や平均角加速度に対しても適用できる。

上述の第二実施形態では、センサーユニット３は、運転者Ａに装着されている。センサーユニット３は、運転者Ａの他の部位、例えば、足、腕、手、頭などに装着されてもよい。
センサーユニット３は、自転車Ｂの他の部位、例えば、ハンドル、車輪、サドルなどに装着されてもよい。

各実施形態で説明したぺダリング計測システムの構成は、ぺダリング計測システムの構成を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分類したものである。構成要素の分類の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。ぺダリング計測システムの構成は、処理内容に応じて、さらに多くの構成要素に分類することもできる。また、１つの構成要素がさらに多くの処理を実行するように分類することもできる。また、各構成要素の処理は、１つのハードウェアで実行されてもよいし、複数のハードウェアで実行されてもよい。また、各構成要素の処理又は機能の分担は、本発明の目的及び効果を達成できるのであれば、上述したものに限られない。例えば、計測装置の一部の機能をセンサーユニットに搭載してもよいし、その逆であってもよい。

各実施形態で説明したフローチャートの処理単位は、ぺダリング計測システムの処理を理解容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理単位の分割の仕方や名称によって、本願発明が制限されることはない。ぺダリング計測システムの処理は、処理内容に応じて、さらに多くの処理単位に分割することもできる。また、１つの処理単位がさらに多くの処理を含むように分割することもできる。さらに、上記のフローチャートの処理順序も、図示した例に限られるものではない。

各実施形態で説明した画面やデータ構造は、一例であり、本発明の目的を達成することができるのであれば、図示した例に限定されない。

本発明は、移動自在な自転車に限らず、室内などに設置される自転車エルゴメーターにも適用することができる。

１…計測装置、２…センサーユニット、３…センサーユニット、１０…制御部、１１…記憶部、１２…通信部、１３…操作部、１４…表示部、１５…音声出力部、１６…通信部、１００…取得部、１０１…演算部、１０２…判定部、１０３…表示処理部、５００…画面、５１０…画像、５１１…原点、５２０…画像、５３０…画像、５４０…画像、５５０…画像、５６０…画像、６００…画面、６１０…画像、６１１…原点、６２０…画像、６３０…画像、６４０…画像、６５０…画像、Ａ…運転者、Ｂ…自転車、Ｂ１…クランク軸、Ｂ２…クランク、Ｂ３…ペダル

Claims (19)

1. ぺダリングの回転運動の計測データを取得する取得部と、
   前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する演算部と、
   原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する表示処理部と
   を有するぺダリング計測装置。
2. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
   クランクの回転角度の基準位置と、前記座標系の回転角度の基準位置は一致している
   ぺダリング計測装置。
3. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記指標は、角速度を含み、
   前記原点からの前記距離は、前記角速度を示す
   ぺダリング計測装置。
4. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記指標は、角加速度を含み、
   前記原点からの前記距離は、前記角加速度を示す
   ぺダリング計測装置。
5. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記演算部は、複数の回転について回転角度別に前記指標の平均値、中央値、及び最頻値の少なくとも一つを算出し、
   前記表示処理部は、前記座標系に前記指標の平均値、中央値、及び最頻値の少なくとも一つを配置する
   ぺダリング計測装置。
6. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記回転角度ごとの指標のうち所定の閾値より大きい又は小さい第一の指標を判定する判定部を有し、
   前記表示処理部は、前記座標系における前記第一の指標の位置を通知する
   ぺダリング計測装置。
7. 請求項６に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記表示処理部は、前記第一の指標の位置に対応する回転角度を特定する画像を表示する
   ぺダリング計測装置。
8. 請求項６に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記表示処理部は、前記第一の指標を他の指標と異なる態様で表示する
   ぺダリング計測装置。
9. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
   前記取得部は、比較対象の回転の指標を取得し、
   前記表示処理部は、前記比較対象の指標を前記座標系に配置する
   ぺダリング計測装置。
10. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
    前記演算部は、複数の回転について前記指標を算出し、
    前記表示処理部は、前記複数の回転の前記指標を、前記座標系に配置する
    ぺダリング計測装置。
11. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
    前記演算部は、前記指標に基づいて、オフセット目標値を算出し、前記オフセット目標値を用いて前記指標をオフセットし、
    前記表示処理部は、前記原点を前記オフセット目標値と対応させる
    ぺダリング計測装置。
12. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
    前記演算部は、複数の回転について回転角度ごとに前記指標のばらつき度を算出し、
    前記表示処理部は、前記回転角度に対応付けて前記ばらつき度を表示する
    ぺダリング計測装置。
13. 請求項１２に記載のぺダリング計測装置であって、
    前記複数のばらつき度のうち所定の閾値より大きい又は小さい第一のばらつき度を判定する判定部を有し、
    前記表示処理部は、前記第一のばらつき度に対応する回転角度の位置を通知する
    ぺダリング計測装置。
14. 請求項１に記載のペダリング計測装置であって、
    前記複数の指標のうち少なくとも一部の指標が所定の条件を満たすか否かを判定する判定部を有し、
    前記表示処理部は、前記所定の条件を満たす指標がある場合に、前記所定の条件に応じたアドバイス情報を出力する
    ペダリング計測装置。
15. 請求項１に記載のぺダリング計測装置であって、
    前記取得部は、ユーザー又は自転車の運動に係る第二の計測データを取得し、
    前記演算部は、前記第二の計測データに基づいて、前記ユーザー又は前記自転車の運動についての第二の指標を算出し、
    前記表示処理部は、前記第二の指標を表示する
    ぺダリング計測装置。
16. 請求項１５に記載のぺダリング計測装置であって、
    前記演算部は、前記回転角度についての前記指標と、前記第二の指標とを時刻によって関連付け、
    前記表示処理部は、前記時刻に基づいて、前記第二の指標の位置を前記第一の指標の位置に対応付けて表示する
    ぺダリング計測装置。
17. ぺダリングの回転運動の計測データを取得する工程と、
    前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する工程と、
    原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する工程と
    を含むぺダリング計測方法。
18. ぺダリングの回転運動を計測するセンサーユニットと、
    計測装置とを有し、
    前記計測装置は、
    前記センサーユニットから前記回転運動の計測データを取得する取得部と、
    前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する演算部と、
    原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する表示処理部とを有する
    ぺダリング計測システム。
19. ぺダリングの回転運動の計測データを取得する手順と、
    前記回転運動の回転角度の情報と対応付けて、前記計測データに基づく指標を算出する手順と、
    原点を中心とする円の円周方向の位置によって前記回転角度を示すと共に、前記原点からの距離によって値の大きさを示す座標系に、前記指標を表示する手順と
    をコンピューターに実行させるプログラム。

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