JP2017065632A - ペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、記録媒体、表示装置、表示方法、及び表示プログラム - Google Patents

ペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、記録媒体、表示装置、表示方法、及び表示プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】ペダリング解析に有効な情報を取得又は表示することのできるペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、記録媒体、表示装置、表示方法、及び表示プログラムを提供する。【解決手段】ペダリング計測装置２０は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサー１４の出力を取得する取得部と、前記慣性センサー１４の出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出部２１６と、を含む。【選択図】図４

Description

本発明は、ペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、記録媒体、表示装置、表示方法、及び表示プログラムに関する。
特許文献１には、自転車のクランクに取り付けられたセンサーユニットを用いたペダリング状態計測装置が開示されている。この装置では、クランクの角度ごとの角速度等を計算し、クランクの角度を横軸にとり、クランクの角速度等を縦軸にとったグラフを表示している（特許文献１の図７を参照。）。
特開２０１４−８７８９号公報
この表示によると、ユーザーは自分のペダリングに回転ムラ（クランクの回転ムラ）があるかどうかを確認することはできるものの、回転ムラの原因を知ることは難しい。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、ペダリング解析に有効な情報を取得又は表示することのできるペダリング計測装置、ペダリング計測システム、ペダリング計測方法、ペダリング計測プログラム、記録媒体、表示装置、表示方法、及び表示プログラムを提供する。
本発明は前述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例に係るペダリング計測装置は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得部と、前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出部と、を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出部は、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢を算出する。従って、ペダリング計測装置は、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。なお、慣性センサーの装着先（固定先）は、例えば、自転車のペダル、ユーザーの足などである。
［適用例２］
本適用例に係るペダリング計測装置は、前記ペダルの姿勢と、前記慣性センサーの出力する加速度情報とに基づき、前記ペダルの位置を算出する第２算出部を更に含んでもよい。
従って、ペダリング計測装置は、ペダルの姿勢だけでなくペダルの位置をも既知とする
ことができる。
［適用例３］
本適用例に係るペダリング計測装置は、複数の時刻における前記ペダルの位置に基づき、前記自転車のクランクの回転中心を算出する第３算出部を更に含んでもよい。
従って、ペダリング計測装置は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの回転中心を既知とすることができる。
［適用例４］
本適用例に係るペダリング計測装置は、前記回転中心と、前記ペダルの位置とに基づき、前記クランクの姿勢を算出する第４算出部を更に含んでもよい。
従って、ペダリング計測装置は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの姿勢を既知とすることができる。
［適用例５］
本適用例に係るペダリング計測装置は、前記クランクの姿勢の時間微分に基づき、前記クランクの回転角速度を算出する第５算出部を更に含んでもよい。
従って、ペダリング計測装置は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの回転角速度を既知とすることができる。
［適用例６］
本適用例に係るペダリング計測装置は、前記慣性センサーが出力する加速度情報、前記クランクの姿勢、及び前記ペダルの姿勢から求まる前記ペダルの向心加速度と、前記回転中心から前記慣性センサーまでの距離とに基づき、前記クランクの回転角速度を算出する第６算出部を更に含んでもよい。
従って、ペダリング計測装置は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの回転角速度を既知とすることができる。
［適用例７］
本適用例に係るペダリング計測装置は、前記算出部が算出した情報の少なくとも一部をユーザーへ提示する提示部を更に含んでもよい。
従って、ペダリング計測装置は、ペダルの姿勢、ペダルの位置、クランクの回転中心、クランクの姿勢、クランクの回転角速度の少なくとも何れかをユーザーへ提示することができる。
［適用例８］
本適用例に係るペダリング計測システムは、ペダリング計測装置と、前記慣性センサーと、を含む。
従って、例えばユーザーが慣性センサーをペダル又はユーザーの足へ装着しておけば、ペダリング計測システムはペダリングの解析に有効な指標（ペダルの姿勢）を取得することができる。
［適用例９］
本適用例に係るペダリング計測方法は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサー
の出力を取得する取得手順と、前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出手順と、を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出手順では、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢を算出する。従って、ペダリング計測方法によれば、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。
［適用例１０］
本適用例に係るペダリング計測プログラムは、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順と、前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出手順と、をコンピューターに実行させる。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出手順では、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢を算出する。従って、コンピューターは、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。
［適用例１１］
本適用例に係る記録媒体は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順と、前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出手順と、をコンピューターに実行させるペダリング計測プログラムを記録する。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出手順では、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢を算出する。従って、コンピューターは、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。
［適用例１２］
本適用例に係る表示装置は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示部を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示部は、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、本適用例の表示装置は、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
［適用例１３］
本適用例に係る表示方法は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示手順を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相
関がある。そこで、表示手順では、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、本適用例の表示方法によれば、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
［適用例１４］
本適用例に係る表示プログラムは、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示手順をコンピューターに実行させる。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示手順では、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、コンピューターは、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
［適用例１５］
本適用例に係る記録媒体は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示手順をコンピューターに実行させる表示プログラムを記録する。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示手順では、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、コンピューターは、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
ペダリング解析システム１の概要を示す図である。 ペダル３３に対するセンサーユニット１０の装着位置及び向きの一例を示す図である。 ユーザー２が行う動作の手順を示す図である。 第１実施形態におけるペダリング解析システム１の構成例を示す図である。 ペダル３３の角度θｐ及びクランク３２の角度θｃを説明する図である。 クランク３２の回転中心位置ｘ０、回転中心位置ｘ０からセンサーユニット１０までの距離（回転半径ｒ）を説明する図である。 向心加速度の方向、重力加速度の方向、角度θｃ、θｐの関係を示す図である。 ペダリング解析データの表示画面の例を示す図である。 ペダリング解析データの別の表示画面の例を示す図である。 ペダリング解析処理の手順の一例を示すフローチャート図である。 クランク・ペダルに関する指標の算出処理の手順の一例を示すフローチャート図である。 第２実施形態におけるペダリング解析システム１の構成例を示す図である。 第２実施形態におけるクランク・ペダルに関する指標の算出処理の手順の一例を示すフローチャート図である。 第３実施形態におけるセンサーユニット１０’の装着例を示す図である。 第３実施形態で計測できる情報の例を示す図である。
以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１．第１実施形態
１−１．ペダリング解析システムの概要
図１は、第１実施形態に係るぺダリング解析システムの外観の一例を示す図である。
図１に示すとおり、ペダリング解析システム１（ぺダリング計測システムの一例）は、センサーユニット１０（慣性センサーの一例）と、センサーユニット１０と通信可能なペダリング解析装置２０（ぺダリング計測装置の一例、表示装置の一例）とを含んで構成される。
センサーユニット１０は、例えば、室内などに設置される自転車エルゴメーター（以下、単に「自転車３」と称す。）のペダルに装着される。
センサーユニット１０は、互いに直交する３つの検出軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）を有しており、少なくともｘ軸、ｙ軸の２方向に生じる加速度（以下、適宜「２軸加速度」と称す。）と、少なくともｚ軸の回りに生じる角速度（以下、適宜「１軸角速度」又は「ｚ軸角速度」と称す。）とを計測可能である。ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の説明については後述する。
ペダリング解析装置２０は、ペダリング解析装置２０の後述する表示部をユーザー２の身体の側へ向けた姿勢で自転車３のハンドルレバーなどに装着される。この場合、ユーザー２は、ペダリング解析装置２０の表示部に表示されるペダリング解析結果をペダリング中に確認することができる。
なお、ペダリング解析装置２０は、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されてもよい。また、ペダリング解析装置２０の装着先は、ユーザー２の身体（手首など）であってもよいし、ペダリング解析装置２０は自転車３から離れた場所に設置されてもよい。
１−２．センサーユニットの装着例
図２は、ペダル３３に対するセンサーユニット１０の装着位置及び向きの一例を示す図である。
ここでは、センサーユニット１０の装着先が自転車３の右側（ユーザー２の右側）のペダル３３である場合を想定する。クランク３２の回転軸（クランク軸３１）の回りのクランク３２の回転方向は、自転車３の右側から見て右回りであり、クランク３２のうち、クランク軸３１から離れた側の端部に、ペダル３３が設けられている。ペダル３３とクランク３２とは、クランク軸３１と平行な回転軸３４を介して連結されている。クランク３２に対してペダル３３は回転軸３４の回りに回動可能である。以下、回転軸３４を「ペダル軸３４」と称す。
まず、ペダル３３におけるセンサーユニット１０の装着位置は、ペダル軸３４の上又はペダル軸３４の延長線上である。
また、ペダル３３に対するセンサーユニット１０の装着姿勢は、センサーユニット１０のｚ軸がペダル軸３４上に配置されるような姿勢であって、クランク３２及びペダル３３
が図２に示すような初期姿勢にあるときにセンサーユニット１０のｘ軸がクランク３２の長手方向を向く（センサーユニット１０のｙ軸が水平となる）ような姿勢に設定されている。
なお、本実施形態では、図２に示すとおりペダル３３が最も高い位置にあるときのクランク３２の姿勢を、クランク３２の初期姿勢とし、ペダル３３のうちユーザー２の足裏に当接する面が水平に最も近づくときのペダル３３の姿勢を、ペダル３３の初期姿勢とする。
ここでは、センサーユニット１０のz軸の正方向を、自転車３の右側（ユーザー２の右側）から左側へ向かう方向とし、センサーユニット１０のx軸の正方向を、ペダル３３からクランク軸３１に向かう方向とする。
センサーユニット１０が出力する角速度データ（以下、適宜「ｚ軸角速度ω」又は「１軸角速度ω」と称す。）は、ｚ軸回りのペダル３３の角速度ωｐを表し、ｚ軸角速度ωの時間積分は、水平面を基準としたペダル３３の角度θｐを表す。
センサーユニット１０が出力する加速度データ（以下、適宜「２軸加速度ａ」と称す。）には、ペダル３３に加わる加速度が反映されている。但し、この２軸加速度ａには、ペダル３３の運動による加速度ａｐだけでなく重力加速度ｇも反映されている。２軸加速度ａから重力加速度ｇを除外した、ペダル３３の運動による加速度ａｐの時間積分（二階積分）は、ペダル３３の位置ｘｐを表す。
１−３．ユーザーの動作
図３は、ユーザー２の動作の手順を示す図である。以下、図３の各ステップを順に説明する。
ステップＳ１：ユーザー２は、ペダリング解析装置２０を介して計測開始操作（センサーユニット１０に計測を開始させるための操作）を行う。その後、ペダリング解析装置２０は、センサーユニット１０に計測開始コマンドを送信し、センサーユニット１０は計測開始コマンドを受信して２軸加速度と１軸角速度の計測を開始する。センサーユニット１０は、所定のサンプリング周期Δｔ（例えばΔｔ＝１ｍｓ）で２軸加速度と１軸角速度を計測し、計測したデータを順次、ペダリング解析装置２０に送信する。センサーユニット１０とペダリング解析装置２０との間の通信は、無線通信又は有線通信である。
ステップＳ２：ユーザー２は、所定時間（例えば１秒）以上、少なくともクランク３２を初期姿勢（図２）にして、クランク３２及びペダル３３を静止させる。なお、本実施形態では、本ステップＳ２においてペダル３３を初期姿勢にする必要は無い。
ステップＳ３：ユーザー２は、ペダリング解析装置２０からペダリングを許可する通知（例えば音声による通知）を受けたか否かを判定し、通知を受けた場合には（Ｓ３Ｙ）ステップＳ４へ移行し、受けない場合には（Ｓ３Ｎ）ステップＳ２へ移行する。
ステップＳ４：ユーザー２は、ペダリングを開始する。ペダリング解析装置２０は、センサーユニット１０の計測データに基づいて、ユーザー２によるペダリングの動作を解析し、解析の結果を表示する。
ステップＳ５：その後、ユーザー２は、所望のタイミングで自転車３のペダリングを終了する。
ステップＳ６：その後、ユーザー２は、ペダリング解析装置２０を介して計測終了操作（センサーユニット１０に計測を終了させるための操作）を行う。その後、ペダリング解析装置２０は、センサーユニット１０に計測終了コマンドを送信し、センサーユニット１０は計測終了コマンドを受信して２軸加速度と１軸角速度の計測を終了する。
１−４．ペダリング解析システムの構成
図４は、第１実施形態におけるペダリング解析システム１の構成例を示す図である。
ペダリング解析システム１には、前述したとおりセンサーユニット１０と、ペダリング解析装置２０とが備えられる。
図４に示すように、センサーユニット１０は、加速度センサー１２、角速度センサー１４、信号処理部１６、通信部１８などを含んで構成されている。ただし、センサーユニット１０は、適宜、これらの構成要素の一部が削除又は変更され、あるいは、他の構成要素が付加された構成であってもよい。
加速度センサー１２は、互いに交差する（理想的には直交する）少なくとも２軸（ｘ軸、ｙ軸）方向の各々に生じる加速度を計測し、計測した２軸加速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（加速度データ）を出力する。
角速度センサー１４は、少なくとも１軸（ここではｚ軸とする。）の回りに生じる角速度を計測し、計測した角速度の大きさ及び向きに応じたデジタル信号（角速度データ）を出力する。
信号処理部１６は、加速度センサー１２と角速度センサー１４から、それぞれ加速度データと角速度データを受け取って時刻情報を付して不図示の記憶部に記憶し、記憶した計測データ（加速度データと角速度データ）に時刻情報を付して通信用のフォーマットに合わせたパケットデータを生成し、通信部１８に出力する。
加速度センサー１２及び角速度センサー１４の３つの検出軸は、センサーユニット１０に対して定義される直交座標系（センサー座標系）の３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）と一致するのが理想的だが、実際には取り付け角の誤差が生じる。そこで、信号処理部１６は、取り付け角誤差に応じてあらかじめ算出された補正パラメーターを用いて、加速度データ及び角速度データをｘｙｚ座標系のデータに変換する処理を行う。
さらに、信号処理部１６は、加速度センサー１２及び角速度センサー１４の温度補正処理を行ってもよい。あるいは、加速度センサー１２及び角速度センサー１４に温度補正の機能が組み込まれていてもよい。
なお、加速度センサー１２と角速度センサー１４は、アナログ信号を出力するものであってもよく、この場合は、信号処理部１６が、加速度センサー１２の出力信号と角速度センサー１４の出力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換して計測データ（加速度データと角速度データ）を生成し、これらを用いて通信用のパケットデータを生成すればよい。
通信部１８は、信号処理部１６から受け取ったパケットデータをペダリング解析装置２０に送信する処理や、ペダリング解析装置２０から計測開始コマンド等の各種の制御コマンドを受信して信号処理部１６に送る処理等を行う。信号処理部１６は、制御コマンドに応じた各種処理を行う。
図４に示すように、ペダリング解析装置２０は、処理部２１（コンピューターの一例）
、通信部２２、操作部２３、記憶部２４、表示部２５（提示部の一例、表示部の一例）、音出力部２６を含んで構成されている。ただし、ペダリング解析装置２０は、適宜、これらの構成要素の一部が削除又は変更され、あるいは、他の構成要素が付加された構成であってもよい。
通信部２２は、センサーユニット１０から送信されたパケットデータを受信し、処理部２１に送る処理、処理部２１からの制御コマンド（計測開始コマンド、計測停止コマンドを含む）をセンサーユニット１０に送信する処理を行う。
操作部２３は、ユーザー２の操作に応じたデータを取得し、処理部２１に送る処理を行う。操作部２３は、例えば、タッチパネル型ディスプレイ、ボタン、キー、マイクなどであってもよい。
記憶部２４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の各種ＩＣメモリーやハードディスクやメモリーカードなどの記録媒体等により構成される。記憶部２４は、処理部２１が各種の計算処理や制御処理を行うためのプログラムや、アプリケーション機能を実現するための各種プログラムやデータ等を記憶している。
本実施形態では、記憶部２４には、処理部２１によって読み出され、ペダリング解析処理（ペダリング計測方法の一例、表示方法の一例）を実行するためのペダリング解析プログラム２４０（ペダリング計測プログラムの一例、表示プログラムの一例）が記憶されている。ペダリング解析プログラム２４０は、あらかじめ不揮発性の記録媒体（コンピューターに読み取り可能な記録媒体）に記憶されたものであってもよいし、処理部２１がネットワークを介して不図示のサーバーから受信して記憶部２４に記憶させたものであってもよい。
また、記憶部２４には、ペダリング解析データ２４２が記憶される。ペダリング解析データ２４２は、処理部２１によるペダリング動作の解析結果（クランク３２の角度θｃ、クランク３２の角速度ωｃ、ペダル３３の角度θｐなどの指標）がペダリングの行われた日時（時刻ｔ）及びユーザー２の識別情報等と共に格納される記憶領域のことである。
また、記憶部２４は、処理部２１の作業領域として用いられ、操作部２３が取得したデータ、処理部２１が各種プログラムに従って実行した演算結果等を一時的に記憶する。さらに、記憶部２４は、処理部２１の処理により生成されたデータのうち、長期的な保存が必要なデータを記憶してもよい。
表示部２５は、処理部２１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ものである。表示部２５は、例えば、ＣＲＴ、ＬＣＤ、タッチパネル型ディスプレイ、ヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ：Head Mounted Display）などであってもよい。なお、１つのタッチパネル型ディスプレイで操作部２３と表示部２５の機能を実現するようにしてもよい。
音出力部２６は、処理部２１の処理結果を音声やブザー音等の音として出力するものである。音出力部２６は、例えば、スピーカーやブザーなどであってもよい。
処理部２１は、各種プログラムに従い、通信部２２を介してセンサーユニット１０に制御コマンドを送信する処理や、通信部２２を介してセンサーユニット１０から受信したデータに対する各種の計算処理を行う。また、処理部２１は、その他の各種の制御処理を行う。
特に、本実施形態では、処理部２１は、ペダリング解析プログラム２４０を実行する際に、適宜、データ取得部２１０（取得部の一例）、ペダリング解析部２１１、画像データ生成部２１２、表示処理部２１４、記憶処理部２１３、音出力処理部２１５、第１算出部２１６、第２算出部２１７、第３算出部２１８、第４算出部２１９、第５算出部２２０として機能し、ユーザー２のペダリング動作を解析する処理（ペダリング解析処理）を行う。
データ取得部２１０は、通信部２２がセンサーユニット１０から受信したパケットデータを受け取り、受け取ったパケットデータから時刻情報及び計測データを取得し、記憶処理部２１３に送る処理を行う。
ペダリング解析部２１１は、センサーユニット１０が出力する計測データ（記憶部２４に記憶されている計測データ）や操作部２３からのデータなどを用いて、ユーザー２のペダリング運動を解析し、ペダリングが行われた時刻（日時）、ユーザー２の識別情報やペダリング動作の解析結果の情報を含むペダリング解析データ２４２を生成する処理を行う。
画像データ生成部２１２は、表示部２５に表示される画像に対応する画像データを生成する処理を行う。例えば、画像データ生成部２１２は、ペダリング解析データの反映された画像データを生成する。
表示処理部２１４は、表示部２５に対して各種の画像（画像データ生成部２１２が生成した画像データに対応する画像の他、文字や記号等も含む）を表示させる処理を行う。例えば、表示処理部２１４は、画像データ生成部２１２が生成した画像データに基づき、表示部２５に各種の画面等を表示させる。また、例えば、画像データ生成部２１２は、ユーザー２に通知を行うための画像や文字等を表示部２５に表示させてもよい。また、例えば、表示処理部２１４は、ユーザー２のペダリング運動中に逐次に、又はペダリング運動が終了した後、自動的に、あるいは、ユーザー２の入力操作に応じて、ペダリング解析データを示す画像、文字、記号等のテキスト情報を表示部２５に表示させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に表示部を設けておいて、表示処理部２１４は、通信部２２を介してセンサーユニット１０に画像データを送信し、センサーユニット１０の表示部に各種の画像や文字等を表示させてもよい。
記憶処理部２１３は、記憶部２４に対する各種プログラムや各種データのリード／ライト処理を行う。例えば、記憶処理部２１３は、データ取得部２１０から受け取った時刻情報と計測データを対応づけて記憶部２４に記憶させる処理や、ペダリング解析部２１１が算出した各種の情報やペダリング解析データ２４２等を記憶部２４に記憶させる処理を行う。
音出力処理部２１５は、音出力部２６に対して各種の音（音声やブザー音等も含む）を出力させる処理を行う。例えば、音出力処理部２１５は、ユーザー２に通知を行うための音を音出力部２６から出力させてもよい。また、例えば、音出力処理部２１５は、ユーザー２のペダリング運動が終了した後、自動的に、あるいは、ユーザー２の入力操作に応じて、ペダリング解析部２１１による解析結果を示す音や音声を音出力部２６から出力させてもよい。あるいは、センサーユニット１０に音出力部を設けておいて、音出力処理部２１５は、通信部２２を介してセンサーユニット１０に各種の音データや音声データを送信し、センサーユニット１０の音出力部に各種の音や音声を出力させてもよい。
なお、ペダリング解析装置２０又はセンサーユニット１０に振動機構を設けておいて、
当該振動機構により各種の情報を振動情報に変換してユーザー２に通知してもよい。
第１算出部２１６は、センサーユニット１０が出力したｚ軸角速度ω（ｔ）（角速度情報の一例）を初期の時刻ｔ＝０から時刻ｔまでの期間に亘って時間積分することにより、水平面に対してペダル３３が時刻ｔにおいて成す角度θｐ（ｔ）（ペダルの姿勢の一例）を算出する（図５を参照）。なお、ここでは、姿勢（ペダルの角度θｐ）の演算を、１軸角速度センサー１４の出力するｚ軸角速度ω（ｔ）の時間積分に基づき行う例を示したが、３軸角速度センサーの出力する３軸角速度から、Direction Cosine Matrixやクオータニオンといった行列を用いて姿勢の積分をすることにより姿勢（ペダルの角度θｐ）の演算を行ってもよい。
第２算出部２１７は、時刻ｔにおけるペダル３３の角度θｐ（ｔ）に基づき、時刻ｔにおけるセンサーユニット１０から見た重力加速度ｇ（ｔ）の方向を特定する。
第２算出部２１７は、時刻ｔにおいてセンサーユニット１０が出力した２軸加速度ａ（ｔ）（加速度情報の一例）から、時刻ｔにおける重力加速度ｇ（ｔ）を差し引くことにより、時刻ｔにおけるペダル３３の運動による加速度ａｐ（ｔ）を算出し、初期の時刻ｔ＝０から時刻ｔまでの期間に亘って加速度ａｐ（ｔ）を時間積分することにより、時刻ｔにおけるペダル３３の位置ｘｐ（ｔ）を算出する（図６を参照）。
第３算出部２１８は、第１算出部２１６が算出した複数のペダル３３の位置ｘｐ（０），ｘｐ（Δｔ），ｘｐ（２Δｔ），・・・，ｘｐ（ｔ）（複数の時刻におけるペダルの位置の一例）に基づき、クランク３２の回転中心位置ｘ０（回転中心の一例）を算出する（図６を参照）。回転中心位置ｘ０は、クランク軸３１の存在する位置に相当する。例えば、第３算出部２１８は、複数の位置ｘｐ（０），ｘｐ（Δｔ），ｘｐ（２Δｔ），・・・，ｘｐ（ｔ）のうち、距離の最も離れた２つの位置の中点を、回転中心位置ｘ０として算出してもよいし、複数の位置ｘｐ（０），ｘｐ（Δｔ），ｘｐ（２Δｔ），・・・，ｘｐ（ｔ）を関数フィッティングして得られる円の中心を、回転中心位置ｘ０として算出してもよい。
なお、クランク軸３１からセンサーユニット１０までの距離（回転半径）ｒの値が記憶部２４に予め記憶されている場合、第３算出部２１８は、当該回転半径ｒの値を回転中心位置ｘ０の算出に用いてもよい。記憶部２４に予め記憶された回転半径ｒの値とは、例えばユーザー２が予め計測して操作部２３を介してペダリング解析装置２０へ入力したものであって、処理部２１が記憶部２４へ記憶させたものである。
第４算出部２１９は、クランク３２の回転中心位置ｘ０と、時刻ｔにおけるペダル３３の位置ｘｐ（ｔ）とに基づき、クランク軸３１の回りの時刻ｔにおけるクランク３２の回転角度θｃ（ｔ）（クランクの姿勢の一例）を算出する（図７を参照）。例えば、第４算出部２１９は、回転中心位置ｘ０と位置ｘｐ（ｔ）とを結ぶ第１の線分と、回転中心位置ｘ０と位置ｘｐ（０）とを結ぶ第２の線分とが成す角度を、角度θｃ（ｔ）として算出する。
第５算出部２２０は、時刻ｔにおけるクランク３２の回転角度θｃ（ｔ）を時間微分することにより、クランク軸３１回りの時刻ｔにおけるクランク３２の回転角速度ωｃ（ｔ）を算出する。例えば、第５算出部２２０は、時刻ｔにおける回転角度θｃ（ｔ）と、時刻（ｔ−Δｔ）における回転角度θｃ（ｔ−Δｔ）とを、ωｃ（ｔ）＝（θｃ（ｔ）−θｃ（ｔ−Δｔ））／Δｔの式へ当てはめることにより、回転角速度ωｃ（ｔ）を算出する。
１−５．ペダリング解析データの表示画面
図８は、表示部２５に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、画像５５０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３２の角度θｃ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３２の角度θｃ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、角度θｃにおける角速度ωｃ（θｃ）を示す画像５２０と、角度θｃにおける角速度ωｃ（θｃ）の平均を示す画像５３０がプロットされる。図８では、画像５１０の周囲に３０度刻みで角度θｃの目盛りが付与されている。図８では、クランク３２の２回転分に相当する２つの画像５２０が表示されているが、１回転分の画像５２０又は３回転以上分の画像５２０が表示されてもよい。
つまり、画像５２０の周方向の分布は、クランク３２の角度による角速度ムラ（クランク３２の回転ムラの一例）を視覚的に表している。また、画像５２０の径方向の分布は、クランク３２が複数回転したときにおけるクランク３２の角度ごとの角速度ムラ（クランク３２の回転ムラの一例）を視覚的に表している。また、画像５３０は、クランク３２が複数回転したときにおけるクランク３２の角度ごとの角速度ムラ（クランク３２の回転ムラの一例）の中心を視覚的に表している。
なお、図８では、指標として主に角度θｃを含むペダリング解析データを表示する例を示したが、角速度ωｃ（θｃ）、角加速度ωｃ’（θｃ）などを含むペダリング解析データを同様に表示してもよい。因みに、クランク３２の角度による角加速度ムラも、クランク３２の回転ムラを表す指標の１つである。
ここで、画像５５０は、クランク３２の角度θｃにおけるペダル３３の角度θｐを短冊状マークで表したものである。以下、画像５５０を「短冊状マーク５５０」と称す。
表示画面の下縁（極座標系の９０度線及び２７０度線と平行な縁）に対する短冊状マーク５５０の長手方向の配置角度は、水平面に対するペダル３３の角度θｐを表しており、極座標系の周方向における短冊状マーク５５０の配置位置は、クランク３２の角度θｐを表している。つまり、短冊状マーク５５０は、クランク３２の角度ごとのペダル３３の姿勢を視覚的に表している。
なお、短冊状マーク５５０によって表示されるペダル３３の角度θｐは、クランク３２の１回転分の角度θｐの値であってもよいし、クランク３２の２回転以上分の角度θｐの平均値であってもよい。
因みに、図８において、短冊状マーク５５０を透過型マークとしたのは、角度θｃの目盛りを表す数値イメージ（「０°」、「３０°」、「６０°」、・・・など）に短冊状マーク５５０が重複しても目盛りを目視できるようにするためである。よって、数値イメージと短冊状マーク５５０とが空間的に分離されている場合は、短冊状マーク５５０を非透過型マークとしてもよい。
また、図８では、ペダル３３の角度θｐを表すために、短冊状マーク５５０を用いたが、短冊状マーク５５０の代わりに、他のイメージを用いてもよい。例えば、ペダル３３の断面イメージを用いてもよいし、ペダル３３の表面を表すライン状マークを用いてもよいし、足のイメージ（例えば足首からつま先までのイメージ）を用いてもよいし、シューズ
のイメージを用いてもよい。
図９は、表示部２５に表示される画面の別の例を示す図である。図９に示す例では、図８に示す例において、更に、ペダル３３の角度θｐ（θｃ）のブレが特に大きいような角度θｃの範囲に、部分円弧状のマーク５５１を表示することで、当該範囲を強調している。
ここで、角度θｐ（θｃ）のブレが特に大きい角度θｃの範囲とは、例えば、角度θｃに対する角度θｐの変化率が閾値より大きい範囲のことである。
また、図８、図９では、ペダル３３の角度θｐ（θｃ）を他の指標と同一の表示画面に表示させる例を示したが、ペダル３３の角度θｐ（θｃ）を他の指標とは別の表示画面に表示してもよいし、ペダル３３の角度θｐ（θｃ）と同じ表示画面に表示すべき指標をユーザー２に予め指定させてもよい。ユーザー２による指定内容は、例えば操作部２３を介してペダリング解析装置２０へ入力される。
１−６．ペダリング解析データの生成処理
ペダリング解析部２１１は、クランク３２の角度θｃ、ペダル３３の角度θｐ、クランク３２の角速度ωｃ、クランク３２の角加速度ωｃ’などの指標を含むペダリング解析データを以下のとおり生成し、画像データ生成部２１２及び表示処理部２１４を介して前述した画面５００へ逐次に反映させる。
ペダリング解析部２１１は、各時刻ｔにおけるクランク３２の角速度ωｃ（ｔ）と、各時刻ｔにおけるクランク３２の角度θｃ（ｔ）とに基づき、クランク３２が各角度θｃにあるときにおけるクランク３２の角速度ωｃ（θｃ）を算出する。また、ペダリング解析部２１１は、各角度θｃにおける角速度ωｃ（θｃ）を角度微分することにより、角加速度ωｃ’（θｃ）を算出する。
ペダリング解析部２１１は、各時刻ｔにおけるペダル３３の角度θｐ（ｔ）と、各時刻ｔにおけるクランク３２の角度θｃ（ｔ）とに基づき、クランク３２が各角度θｃにあるときにおけるペダル３３の角度θｐ（θｃ）を算出する。
ペダリング解析部２１１は、角度θｃごとの角速度ωｃ（θｃ）、角度θｃごとの角加速度ωｃ’（θｃ）のオフセット目標値を算出する。
ペダリング解析部２１１は、例えば、直近１分間などの所定期間内の各角度θｃにおける角速度ωｃ（θｃ）の中から最低値を選択し、これを角速度ωｃ（θｃ）のオフセット目標値とする。
また、ペダリング解析部２１１は、例えば、直近１分間などの所定期間内の各角度θｃにおける角加速度ωｃ’（θｃ）の中から最低値を選択し、これを角加速度ωｃ’（θｃ）のオフセット目標値とする。
なお、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２３を介してユーザー２から指定されたものであってもよい。
そして、ペダリング解析部２１１は、１回転ごとに角速度ωｃ（θｃ）を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、ペダリング解析部２１１は、オフセット目標値を減算した角速度ωｃ（θｃ）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、ペダリング解析部２１１は、角度θｃごとの平均角速度ωＡＶＥ（θｃ）を取得し、オフセット目標値を減算する。それから、ペダリング解析部２１１は、オフセット目標値を減算した平均角速度ωＡＶＥ（θｃ）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。
１−７．ペダリング解析処理のフロー
図１０は、ペダリング解析処理（ペダリング計測方法の一例）の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図１０のフローチャートの手順でペダリング解析処理を実行する。以下、図１０のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１０：処理部２１は、ユーザー２による計測開始操作が行われるまで待機し（Ｓ１０のＮ）、計測開始操作が行われると（Ｓ１０のＹ）、ステップＳ１２へ移行する。
ステップＳ１２：処理部２１は、センサーユニット１０に計測開始コマンドを送信し、センサーユニット１０から計測データの取得を開始する。
ステップＳ１４：処理部２１は、センサーユニット１０から取得した計測データに含まれる２軸加速度を用いてペダル３３及びクランク３２が静止状態にあるか否かを判定し、静止状態にあることを検出すると（Ｓ１４のＹ）ステップＳ１６へ移行し、そうでない場合は待機する（Ｓ１４のＮ）。
なお、ステップＳ１４における判定は、次のとおり行われる。すなわち、処理部２１は、加速度センサー１２の出力する２軸加速度の合成値ｎ０（ｔ）と重力加速度Ｇとの差の大きさを算出する。処理部２１は、差の大きさが所定の閾値以下であるか否かを判定し、閾値以下である場合はペダル３３及びクランク３２が静止状態にあると判定し、そうでない場合はペダル３３又はクランク３２が静止状態にないと判定する。
ステップＳ１６：処理部２１は、時刻ｔ＝０とし、ペダル３３の速度ｖｐ（０）、ペダル３３の位置ｘｐ（０）、ペダル３３の角度θｐ（０）、クランク３２の角度θｃ（０）の値を初期設定する。ここでは、ペダル３３の速度ｖｐ（０）、ペダル３３の位置ｘｐ（０）、クランク３２の角度θｃ（０）は、それぞれゼロに設定されるものとする。また、本ステップＳ１６における処理部２１は、例えば、クランク３２及びペダル３３が静止しているときにセンサーユニット１０が出力した２軸加速度ａ（０）に基づきセンサーユニット１０から見た重力加速度ｇ（０）の方向を特定し、当該方向に基づき水平面に対するペダル３３の角度θｐの値を算出し、当該値をペダル３３の初期の角度θｐ（０）の値とする。
ステップＳ１８：処理部２１は、ユーザー２にペダリング開始の許可を通知する。処理部２１は、例えば、所定の音を出力し、あるいは、センサーユニット１０にＬＥＤを設けておいて当該ＬＥＤを点灯させる等して、ユーザー２にペダリング開始の許可を通知し、ユーザー２は、この通知を確認した後にペダリング動作を開始する。
ステップＳ２０：処理部２１は、ステップＳ１６の実行タイミングから計測データのサンプリング周期Δｔの分だけ待機すると、時刻ｔをΔｔだけインクリメントし、次のステップＳ２２へ移行する。なお、本ステップＳ２２０が次に実行されるまでの時間間隔も、
サンプリング周期Δｔと同じに設定される。よって、本ステップＳ２０から後述するステップＳ２６までの一連の処理は、サンプリング周期Δｔで繰り返される。
ステップＳ２２：処理部２１は、クランク・ペダルに関する指標の算出処理を実行する。クランク・ペダルに関する指標の算出処理のフローについては後述する。
ステップＳ２４：処理部２１は、ステップＳ２２で算出したクランク３２の角度θｃ、ペダル３３の角度θｐ、クランク３２の角速度ωｃに基づきペダリング解析データを生成し、生成したペダリング解析データを、表示部２５における表示画面に対して反映させる。
ステップＳ２６：処理部２１は、ユーザー２による計測終了操作が行われたか否かを判定し、行われた場合は（Ｓ２６のＹ）フローを終了し、行われない場合は（Ｓ２６のＮ）、ステップＳ２０へ移行する。
なお、図１０のフローチャートにおいて、可能な範囲で各工程の順番を適宜変えてもよいし、一部の工程を削除あるいは変更してもよいし、他の工程を追加してもよい。
１−８．クランク・ペダルに関する指標の算出処理のフロー
図１１は、クランク・ペダルに関する指標の算出処理の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図１１のフローチャートの手順でクランク・ペダルに関する指標の算出処理を実行する。以下、図１１のフローチャートについて説明する。
ステップＳ２２１（第１算出手順の一例）：処理部２１は、ｚ軸角速度ω（ｔ）の時間積分に基づき水平面に対するペダル３３の角度θｐ（ｔ）を算出する。
ステップＳ２２２：処理部２１は、ペダルの角度θｐ（ｔ）に基づきセンサーユニット１０から見た重力加速度ｇ（ｔ）の方向を特定する。
ステップＳ２２３：処理部２１は、２軸加速度ａ（ｔ）から重力加速度ｇ（ｔ）を差し引き、ペダル３３の運動による加速度ａｐ（ｔ）を算出し、加速度ａｐ（ｔ）の時間積分に基づきペダルの位置ｘｐ（ｔ）を算出する。
ステップＳ２２４：処理部２１は、クランク３２の回転中心位置ｘ０が算出済みであるか否かを判定し、算出済みである場合（Ｓ２２４のＹ）にはステップＳ２２７へ移行し、算出済みでない場合（Ｓ２２４のＮ）にはステップＳ２２５へ移行する。
ステップＳ２２５：処理部２１は、算出済みのペダル３３の位置ｘｐ（ｔ）の個数が十分な個数（所定の閾値）に達しているか否かを判定し、達している場合（Ｓ２２５のＹ）にはステップＳ２２６へ移行し、達していない場合（Ｓ２２５のＮ）にはフローを終了する。
ステップＳ２２６：処理部２１は、複数のペダル３３の位置ｘｐ（ｔ）に基づきクランク３２の回転中心位置ｘ０を算出する。
ステップＳ２２７：処理部２１は、クランク３２の回転中心位置ｘ０とペダル３３の位置ｘｐ（ｔ）とに基づきクランク３２の角度θｃ（ｔ）を算出する。
ステップＳ２２８：処理部２１は、クランク３２の角度θｃ（ｔ）の時間微分によりク
ランク３２の回転の角速度ωｃ（ｔ）を算出し、フローを終了する。

２．第２実施形態
以下、第２実施形態について説明する。ここでは、第１実施形態との相違点を主に説明し、第１実施形態における要素と同一の要素には同一の符号を付して示す。
２−１．ペダリング解析システムの構成例
図１２は、第２実施形態におけるペダリング解析システム１’（ペダリング計測システムの一例）の構成例を示す図である。図１２に示すとおり本実施形態のペダリング解析システム１’は、第１実施形態のペダリング解析システム１において、ペダリング解析装置２０の代わりにペダリング解析装置２０’（ペダリング計測装置の一例、表示装置の一例）を備えたものである。また、本実施形態のペダリング解析装置２０’は、第１実施形態のペダリング解析装置２０において、第５算出部２２０の代わりに第６算出部２２１を備えたものである。
第６算出部２２１の算出対象は、第５算出部２２０の算出対象と同様、クランク３２の角速度ωｃ（ｔ）である。但し、第６算出部２２１による角速度ωｃ（ｔ）の算出手順は第５算出部２２０による角速度ωｃ（ｔ）の算出手順とは異なる。第６算出部２２１の動作は、以下のとおりである。
第６算出部２２１は、時刻ｔにおけるクランク３２の角度θｃ（ｔ）及びペダル３３の角度θｐ（ｔ）に基づき時刻ｔにおいてペダル３３に加わる向心加速度ａ０（ｔ）の方向を特定し（図７参照）、時刻ｔにおけるペダル３３の加速度ａｐ（ｔ）及び当該方向に基づき時刻ｔにおける向心加速度ａ０（ｔ）の大きさ｜ａ０（ｔ）｜を算出する。
そして、第６算出部２２１は、向心加速度ａ０（ｔ）の大きさ｜ａ０（ｔ）｜と回転半径ｒとをωｃ（ｔ）＝√（｜ａ０（ｔ）｜／ｒ）の式へ当てはめることにより、時刻ｔにおけるクランク３２の回転角速度ωｃ（ｔ）を算出する。
ここで、第６算出部２２１は、第１算出部２１６（第１実施形態で説明済み）が算出した複数の位置ｘｐ（０），ｘｐ（Δｔ），ｘｐ（２Δｔ），・・・，ｘｐ（ｔ）のうち、距離の最も離れた２つの位置の距離の１／２倍を回転半径ｒの値として用いてもよい。或いは、第６算出部２２１は、複数の位置ｘｐ（０），ｘｐ（Δｔ），ｘｐ（２Δｔ），・・・，ｘｐ（ｔ）を関数フィッティングして得られる円の半径を、回転半径ｒの値として用いてもよい。或いは、第６算出部２２１は、記憶部２４に予め記憶された回転半径ｒの値を用いてもよい。なお、記憶部２４に予め記憶された回転半径ｒの値とは、例えばユーザー２が予め計測して記憶部２４へ記憶させたものである。
２−２．クランク・ペダルに関する指標の算出処理のフロー
図１３は、クランク・ペダルに関する指標の算出処理の手順の一例を示すフローチャート図である。処理部２１は、記憶部２４に記憶されているペダリング解析プログラム２４０を実行することにより、例えば、図１３のフローチャートの手順でクランク・ペダルに関する指標の算出処理を実行する。
図１３に示すとおり、本実施形態におけるクランク・ペダルに関する指標の算出処理では、第１実施形態におけるクランク・ペダルに関する指標の算出処理（図１１）において、ステップＳ２２８の代わりにステップＳ２２８’を実行するものである。
ステップＳ２２８’：処理部２１は、クランク３２の角度θｃ（ｔ）、ペダル３３の角度θｐ（ｔ）、及び２軸加速度ａ（ｔ）から求まる向心加速度ａ０（ｔ）の大きさ｜ａ０
（ｔ）｜と、回転半径ｒとに基づき、クランク３２の角速度ωｃ（ｔ）を算出し、フローを終了する。なお、ステップＳ２２８’における処理部２１の動作は、第６算出部２２１としての処理部２１の動作である。
３．第３実施形態
以下、第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態又は第２実施形態の変形例である。第１実施形態に対する変形点と第２実施形態に対する変形点は同じであるので、ここでは、第１実施形態の変形例としての第３実施形態を説明する。第２実施形態の変形例としての第３実施形態の説明は省略する。また、ここでは、第１実施形態における要素と同一の要素には同一の符号を付して示す。
３−１．センサーユニット１０の装着例
図１４は、第３実施形態におけるセンサーユニット１０’（慣性センサーの一例）の装着例を示す図である。
図１４に示すとおり、本実施形態では、センサーユニット１０’の装着先を、自転車３のペダル３３ではなくユーザー２の足の甲（シューズのアッパー）とする。
まず、ユーザー２の足におけるセンサーユニット１０’の装着位置は、例えば、クランク３２を長手方向に延長させた位置の近傍である。
また、ユーザー２の足に対するセンサーユニット１０’の装着姿勢は、例えば、センサーユニット１０’のｚ軸がペダル軸３４と平行になるような姿勢であって、クランク３２及びペダル３３が図２に示すような初期姿勢にあるときにセンサーユニット１０’のｘ軸がクランク３２の長手方向を向く（センサーユニット１０’のｙ軸が水平となる）ような姿勢に設定されている。
また、本実施形態では、ユーザー２の足首のロール方向の角度θＲと、ユーザー２の足首のヨー方向の角度θＹと、ユーザー２の足首のピッチ方向の角度θＰとをそれぞれ計測するために、センサーユニット１０’の角速度の検出軸（つまり角速度センサー１４の検出軸）は、ｚ方向だけでなく、ｙ方向及びｘ方向にも設けられている。つまり、本実施形態のセンサーユニット１０’は、第１実施形態のセンサーユニット１０において、１軸の角速度センサー１４の代わりに３軸の角速度センサー（不図示）が備えられたものである。ここでは、角速度センサー１４の３つの検出軸を、第１実施形態で説明したｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の３軸とする。
したがって、センサーユニット１０’が出力するｘ軸角速度は、ユーザー２の足首のヨー方向の角速度ωＹを表し、センサーユニット１０’が出力するｙ軸角速度は、ユーザー２の足首のロール方向の角速度ωＲを表し、センサーユニット１０’が出力するｚ軸角速度は、ユーザー２の足首のピッチ方向の角速度ωＰを表す（図１５を参照）。
また、ｘ軸角速度の時間積分は、水平面を基準としたユーザー２の足首のヨー方向の角度θＹを表し、ｙ軸角速度の時間積分は、水平面を基準としたユーザー２の足首のロール方向の角度θＲを表し、ｚ軸角速度の時間積分は、水平面を基準としたユーザー２の足首のピッチ方向の角度θＰを表す（なお、本実施形態における足首のピッチ方向の角度θＰは、第１実施形態におけるペダル３３の角度θｐに相当する。）。
また、センサーユニット１０’が出力する２軸加速度には、第１実施形態と同様、ペダル３３に加わる加速度が反映されている。この２軸加速度には、ペダル３３の運動による加速度ａｐだけでなく重力加速度ｇも反映されている。２軸加速度から重力加速度ｇを除
外した残りの加速度ａｐの時間積分は、センサーユニット１０’の位置を表す。また、センサーユニット１０’の位置は、ペダル３３の位置ｘｐを間接的に表す。
なお、本実施形態のシステム１では、ペダル３３からセンサーユニット１０’までの距離ｒ’をユーザー２が予め計測し、操作部２３を介してペダリング解析装置２０へ入力したと仮定する。また、ペダリング解析装置２０の処理部２１は、入力された距離ｒ’を記憶部２４へ記憶させたと仮定する。この場合、本実施形態の処理部２１は、記憶部２４に記憶された距離ｒ’を用いることで、センサーユニット１０’の位置とペダル３３の位置ｘｐとのずれを適宜に補償（補正）したり、或いは、センサーユニット１０’の位置をペダル３３の位置ｘｐへ変換したりすることができる。
３−２．システムの構成及び動作
本実施形態におけるシステム１の構成及び動作は、第１実施形態におけるシステム１の構成及び動作と基本的に同じである。つまり、本実施形態のペダリング解析装置２０は、クランク３２の角度θｃ、クランク３２の角速度ωｃ、水平面を基準としたペダル３３の角度θｐなどの指標を、第１実施形態のペダリング解析装置２０と同様の手順で算出して表示する。
但し、本実施形態のシステム１では、センサーユニット１０’の装着先をユーザー２の足の甲とし、かつ、角速度センサー１４の検出軸を増設したので、本実施形態におけるペダリング解析装置２０の処理部２１は、ステップＳ２２１（図１１参照）において、ユーザー２の足首のロール方向の角度θＲ（ｔ）と、ヨー方向の角度θＹ（ｔ）と、ピッチ方向の角度θＰ（ｔ）とをそれぞれ算出する。
このうち、時刻ｔにおけるピッチ方向の角度θＰ（ｔ）については、第１実施形態において、センサーユニット１０が出力したｚ軸角速度ω（ｔ）等からペダル３３の角度θｐ（ｔ）を算出したのと同様、センサーユニット１０’が出力したｚ軸角速度ω（ｔ）に基づき算出することができる。
一方、時刻ｔにおけるロール方向の角度θＲ（ｔ）については、例えば、センサーユニット１０’が出力したｙ軸角速度を、初期の時刻ｔ＝０から時刻ｔまでの期間に亘って時間積分することにより算出することができる（初期の時刻ｔ＝０におけるロール方向の角度θＲ（０）は、例えばゼロに設定される。）。
また、時刻ｔにおけるヨー方向の角度θＹ（ｔ）については、例えば、センサーユニット１０’が出力したｘ軸角速度を、初期の時刻ｔ＝０から時刻ｔまでの期間に亘って時間積分することにより算出することができる（初期の時刻ｔ＝０におけるヨー方向の角度θＹ（０）は、例えばゼロに設定される。）。
そして、本実施形態におけるペダリング解析装置２０の処理部２１は、ロール方向の角度θＲ、ヨー方向の角度θＹ、ピッチ方向の角度θＰを、第１実施形態のペダリング解析装置２０の処理部２１がペダル３３の角度θｐを表示したのと同様、例えば短冊状マーク５５０を用いて表示部２５へ表示する（図８、図９を参照）。
但し、ロール方向の角度θＲと、ヨー方向の角度θＹと、ピッチ方向の角度θＰは、それぞれ異なる方向から見た足の角度であるので、本実施形態の処理部２１は、ロール方向の角度θＲと、ヨー方向の角度θＹと、ピッチ方向の角度θＰとを、例えば異なるタイミングで表示部２５へ表示させてもよい。
その場合、例えば、本実施形態の処理部２１は、ユーザー２による視点切り替えの指示
に応じて、ロール方向の角度θＲと、ヨー方向の角度θＹと、ピッチ方向の角度θＰとの間で、表示対象となる指標を切り替えてもよい。なお、ユーザー２による視点切り替えの指示は、操作部２３を介してユーザー２からペダリング解析装置２０へ入力される。
４．実施形態の補足
なお、上述した第１実施形態又は第２実施形態において、ペダル３３に対するセンサーユニット１０の装着姿勢は、上述したものに限定されることはない。当該装着姿勢が予め既知となってさえいれば、センサーユニット１０の出力から前述した各指標をペダリング解析装置２０又は２０’が算出することは可能である。
同様に、上述した第３実施形態において、ユーザー２の足に対するセンサーユニット１０’の装着姿勢は、上述したものに限定されることはない。当該装着姿勢が予め既知となってさえいれば、センサーユニット１０’の出力から前述した各指標をペダリング解析装置２０が算出することは可能である。
また、上述した第１実施形態又は第２実施形態では、角速度センサー１４の検出軸の数を１とし、加速度センサー１２の検出軸の数を２としたが、角速度センサー１４の検出軸の数は、２以上に増設されてもよいし、加速度センサー１２の検出軸の数は、３に増設されてもよい。
また、上述した第３実施形態では、加速度センサー１２の検出軸の数を２としたが、加速度センサー１２の検出軸の数は、３に増設されてもよい。その場合、例えば処理部２１は、初期の時刻ｔ＝０におけるロール方向の角度θＲ（０）を加速度センサー１２の出力に基づき計測することも可能である。
また、上述した実施形態では、センサーユニットの装着先を右足側としたが、右足側と左足側との双方としてもよい。その場合、処理部２１は、左足と右足との間のペダリングのばらつき（指標ごとのばらつき）を計測して表示部２５へ表示させてもよい。
また、センサーユニットの装着先を右足側と左足側との双方とした場合、少なくともクランク３２の角度θｃ、クランク３２の角速度ωｃ、クランク３２の角加速度ωｃ’は、左足側と右足側との間で共通となるはずである。そこで、処理部２１は、右足側と左足側との一方における指標の一部の計測を省略してもよいし、個別に計測された右足側の指標（θｃ、ωｃ、ωｃ’の少なくとも何れか）と左足側の指標（θｃ、ωｃ、ωｃ’の少なくとも何れか）とを平均化することで、指標に含まれる計測誤差を抑制してもよい。
５．実施形態の作用効果
（１）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得部（データ取得部２１０）と、前記慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて前記ペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する第１算出部と、を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出部は、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する。従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。なお、慣性センサーの装着先（固定先）は、例えば、自転車のペダル、ユーザーの足などである。
（２）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）
は、前記ペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））と、前記慣性センサーの出力する加速度情報（２軸加速度ａ（ｔ））とに基づき、前記ペダルの位置（位置ｘｐ（ｔ））を算出する第２算出部を更に含む。
従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、ペダルの姿勢だけでなくペダルの位置をも既知とすることができる。
（３）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、複数の時刻における前記ペダルの位置（位置ｘｐ（Δｔ），ｘｐ（２Δｔ），・・・，ｘｐ（２ｔ））に基づき、前記自転車のクランクの回転中心（回転中心位置ｘ０）を算出する第３算出部を更に含む。
従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの回転中心を既知とすることができる。
（４）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、前記回転中心（回転中心位置ｘ０）と、前記ペダルの位置（位置ｘｐ（ｔ））とに基づき、前記クランクの姿勢（角度θｃ（ｔ））を算出する第４算出部を更に含む。
従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの姿勢を既知とすることができる。
（５）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０）は、前記クランクの姿勢（角度θｃ（ｔ））の時間微分に基づき、前記クランクの回転角速度（角速度ωｃ（ｔ））を算出する第５算出部を更に含む。
従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの回転角速度を既知とすることができる。
（６）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０’）は、前記慣性センサーが出力する加速度情報（２軸加速度ａ（ｔ））、前記クランクの姿勢（角度θｃ（ｔ））、及び前記ペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））から求まる前記ペダルの向心加速度（向心加速度ａ０（ｔ））と、前記回転中心から前記慣性センサーまでの距離（回転半径ｒ）とに基づき、前記クランクの回転角速度（角速度ωｃ（ｔ））を算出する第６算出部を更に含む。
従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０’）は、クランクの運動を直接的に検出する慣性センサーを用いずに、クランクの回転角速度を既知とすることができる。
（７）上述した実施形態に係るペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、前記算出部が算出した情報の少なくとも一部をユーザーへ提示する提示部（表示部２５）を更に含む。
従って、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、ペダルの姿勢、ペダルの位置、クランクの回転中心、クランクの姿勢、クランクの回転角速度の少なくとも何れかをユーザーへ提示することができる。
（８）上述した実施形態に係るペダリング計測システム（ペダリング解析システム１、１’）は、ペダリング計測装置（ペダリング解析装置２０、２０’）と、前記慣性センサー（センサーユニット１０、１０’）と、を含む。
従って、例えばユーザーが慣性センサーをペダル又はユーザーの足へ装着しておけば、ペダリング計測システム（ペダリング解析システム１、１’）はペダリングの解析に有効な指標（ペダルの姿勢）を取得することができる。
（９）上述した実施形態に係るペダリング計測方法（ペダリング解析処理）は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順（Ｓ１２）と、前記慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて前記ペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する第１算出手順（Ｓ２２１）と、を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出手順では、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する。従って、ペダリング計測方法（ペダリング解析装置２０、２０’）によれば、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。
（１０）上述した実施形態に係るペダリング計測プログラム（ペダリング解析プログラム）は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順（Ｓ１２）と、前記慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて前記ペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する第１算出手順（Ｓ２２１）と、をコンピューター（処理部２１）に実行させる。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出手順では、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する。従って、コンピューター（処理部２１）は、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。
（１１）上述した実施形態に係る記録媒体は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順（Ｓ１２）と、前記慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて前記ペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する第１算出手順（Ｓ２２１）と、をコンピューター（処理部２１）に実行させるペダリング計測プログラム（ペダリング解析プログラム）を記録する。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、第１算出手順では、慣性センサーの出力を用いてペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を算出する。従って、コンピューター（処理部２１）は、ペダリングの解析に有効な指標を取得することができる。
（１２）上述した実施形態に係る表示装置（ペダリング解析装置２０、２０’）は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて、前記自転車のペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を示す情報（短冊状マーク５５０）を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報（画像５２０、５３０）と同一の画面へ同時に表示する表示部（表示部２５）を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示部は、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、本実施形態の表示装置は、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
（１３）上述した実施形態に係る表示方法（ペダリング解析処理）は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて、前記自転車のペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を示す情報（短冊状マーク５５０）を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報（画像５２０、５３０）と同一の画面へ同時に表示する表示手順（Ｓ２４）を含む。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示手順（Ｓ２４）では、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、本実施形態の表示方法によれば、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
（１４）上述した実施形態に係る表示プログラム（ペダリング解析プログラム）は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報（ｚ軸角速度ω（ｔ））を用いて、前記自転車のペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を示す情報（短冊状マーク５５０）を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報（画像５２０、５３０）と同一の画面へ同時に表示する表示手順（Ｓ２４）をコンピューター（処理部２１）に実行させる。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示手順（Ｓ２４）では、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、コンピューター（処理部２１）は、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
（１５）上述した実施形態に係る記録媒体は、自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢（角度θｐ（ｔ））を示す情報（短冊状マーク５５０）を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報（画像５２０、５３０）と同一の画面へ同時に表示する表示手順（Ｓ２４）をコンピューター（処理部２１）に実行させる表示プログラムを記録する。
自転車のペダリング中に生じるクランクの回転ムラは、ペダリング中に生じる足首の姿勢ブレに関係していると考えられる。また、足首の姿勢とペダルの姿勢との間には強い相関がある。そこで、表示手順（Ｓ２４）では、慣性センサーの出力を用いてクランクの回転ムラとペダルの姿勢とを同一の画面へ同時に表示する。従って、コンピューター（処理部２１）は、ペダリングの解析に有効な指標を提示することができる。
６．その他の変形例
本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上記の実施形態では、加速度センサーと角速度センサーが、センサーユニットに内蔵されて一体化されているが、加速度センサーと角速度センサーは一体化されていなくてもよい。あるいは、加速度センサーと角速度センサーが、センサーユニットに内蔵されずに、ペダル３３又はユーザー２の足に直接装着されてもよい。
また、上記の実施形態では、センサーユニットとペダリング解析装置とが別体であるが、これらを一体化してペダル３３又はユーザー２の足に装着可能にしてもよい。また、センサーユニットが、慣性センサー（例えば、加速度センサーあるいは角速度センサー）とともに、ペダリング解析装置の一部の構成要素を備えていてもよい。
つまり、ペダリング解析装置の機能の一部又は全部は、センサーユニットの側に搭載されてもよいし、センサーユニットの機能の一部は、ペダリング解析装置の側に搭載されてもよい。
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１、１’…ペダリング解析システム、２…ユーザー、３…自転車、３２…クランク、３３…ペダル、１０、１０’…センサーユニット、１２…加速度センサー、１４…角速度センサー、１６…信号処理部、１８…通信部、２０、２０’…ペダリング解析装置、２１…処理部、２２…通信部、２３…操作部、２４…記憶部、２５…表示部、２６…音出力部、１２６…第１算出部、２１７…第２算出部、２１８…第３算出部、２１９…第４算出部、２２０…第５算出部、２２１…第６算出部

Claims (15)

  1. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得部と、
    前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出部と、
    を含む、
    ペダリング計測装置。
  2. 請求項１において、
    前記ペダルの姿勢と、前記慣性センサーの出力する加速度情報とに基づき、前記ペダルの位置を算出する第２算出部を更に含む、
    ペダリング計測装置。
  3. 請求項２において、
    複数の時刻における前記ペダルの位置に基づき、前記自転車のクランクの回転中心を算出する第３算出部を更に含む、
    ペダリング計測装置。
  4. 請求項３において、
    前記回転中心と、前記ペダルの位置とに基づき、前記クランクの姿勢を算出する第４算出部を更に含む、
    ペダリング計測装置。
  5. 請求項４において、
    前記クランクの姿勢の時間微分に基づき、前記クランクの回転角速度を算出する第５算出部を更に含む、
    ペダリング計測装置。
  6. 請求項４において、
    前記慣性センサーが出力する加速度情報、前記クランクの姿勢、及び前記ペダルの姿勢から求まる前記ペダルの向心加速度と、
    前記回転中心から前記慣性センサーまでの距離と、
    に基づき、前記クランクの回転角速度を算出する第６算出部を更に含む、
    ペダリング計測装置。
  7. 請求項１乃至６の何れか一項において、
    前記算出部が算出した情報の少なくとも一部をユーザーへ提示する提示部を更に含む、
    ペダリング計測装置。
  8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載のペダリング計測装置と、
    前記慣性センサーと、
    を含む、
    ペダリング計測システム。
  9. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順と、
    前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出手順と、
    を含む、
    ペダリング計測方法。
  10. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順と、
    前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出手順と、
    をコンピューターに実行させる、
    ペダリング計測プログラム。
  11. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力を取得する取得手順と、
    前記慣性センサーの出力する角速度情報を用いて前記ペダルの姿勢を算出する第１算出手順と、
    をコンピューターに実行させるペダリング計測プログラムを記録した、
    記録媒体。
  12. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示部を含む、
    表示装置。
  13. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示手順を含む、
    表示方法。
  14. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示手順をコンピューターに実行させる、
    表示プログラム。
  15. 自転車のペダルの運動を検出する慣性センサーの出力する角速度情報を用いて、前記自転車のペダルの姿勢を示す情報を、前記自転車のクランクの回転ムラを示す情報と同一の画面へ同時に表示する表示手順をコンピューターに実行させる表示プログラムを記録した、
    記録媒体。
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