JP2019070987A - 身体動きガイドシステム、刺激呈示装置、刺激呈示方法およびプログラム - Google Patents
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Abstract
【課題】より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。【解決手段】単位時間毎の第1の人の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成し、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換し、第2の人の身体に装着されている測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第2の人の身体の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出し、算出された出力値を刺激器に出力する。【選択図】図10
Description
本発明は身体動きガイドシステム、刺激呈示装置、刺激呈示方法およびプログラムに関し、特に、身体の動きに関する身体動きガイドシステム、刺激呈示装置、刺激呈示方法およびプログラムに関する。
溶接作業や塗装作業などの身体の動きまたは体操や踊りなどの身体の動きを伴う技能を習得しようとする場合、その技能を習得しようとする者(以下、教習者とも称する。)が、技能を既に習得している者(以下、教師とも称する。)の動きを自分で見て、動きをまねして、技能を習得することが通常である。そして、技能を既に習得している教師が、これから技能を習得しようとする教習者に動きの修正を口頭などで指示して教示することもある。
走行訓練を行う訓練者の複数の身体部位における3次元位置の変化に基づいて全身運動を計測し、この計測結果に基づいて、教師データに基づいて計算した誘導位置に導くため視覚、聴覚、又は触力覚等の刺激として提示する移動訓練支援装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、手本運動の筋張力、複数部位の複数時点の加速度とユーザ運動の筋張力、複数部位の複数時点の加速度とを比較し、その結果を提示するように構成しているものもある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、特許文献1または2の移動訓練支援装置または学習支援装置において、全体の動きのうちのどの動きが重要であるか、または動きのコツを知ることはできない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できるようにするものである。
本発明の第1の側面の身体動きガイドシステムは、目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器と、第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する第1の記録手段と、第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換手段と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、生成された標準ボクセルデータを記録する第2の記録手段と、第2の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器と、第2の人の身体の第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器と、第2の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換手段と、第2の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器への出力値を算出する算出手段と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段とを含む。
本発明の第2の側面の刺激呈示装置は、目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着されている第1の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録手段と、第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換手段と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、第2の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換手段と、第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第2の人の身体の第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出手段と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段とを含む。
自由動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示し、束縛動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示すようにすることができる。
生成手段に、単位時間毎に、身体の所定の部位の周囲に、身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれの距離に応じた等高線状に深刻度が配置されている標準ボクセルデータを生成させることができる。
生成手段に、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む3次元的な場を示す標準ボクセルデータを生成させることができる。
生成手段に、標準自由動きデータで示される位置の深刻度が小さく、標準束縛動きデータで示される位置の深刻度が大きい標準ボクセルデータを生成させることができる。
本発明の第2の側面の刺激呈示方法は、目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録ステップと、第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換ステップと、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、第2の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換ステップと、第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第2の人の身体の第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、算出された出力値を刺激器に出力する出力ステップとを含む。
本発明の第2の側面のプログラムは、目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータの記録を制御する記録制御ステップと、第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換ステップと、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、第2の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換ステップと、第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第2の人の身体の第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、算出された出力値の刺激器への出力を制御する出力制御ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる。
以上のように、本発明によれば、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
本発明の第1の側面の身体動きガイドシステムは、目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器(例えば、図1の測定器22−1乃至22−12)と、第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する第1の記録手段(例えば、図3の動きデータ記録制御部71に制御される図2の記録部38)と、第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換手段(例えば、図3の姿勢/行動データ規格化部64)と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段(例えば、図3のボクセルデータ生成部65)と、生成された標準ボクセルデータを記録する第2の記録手段(例えば、図3のボクセルデータ記録制御部72に制御される図2の記録部38)と、第2の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器(例えば、図1の測定器26−1乃至26−12)と、第2の人の身体の第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器(例えば、図1の刺激器27−1乃至27−12)と、第2の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換手段(例えば、図3のボクセルデータ変換部66)と、第2の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器への出力値を算出する算出手段(例えば、図3の出力値算出部67)と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段(例えば、図3の刺激出力制御部68に制御される図2の出力部37)とを含む。
本発明の第2の側面の刺激呈示装置は、目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着されている第1の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録手段(例えば、図3の動きデータ記録制御部71に制御される図2の記録部38)と、第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換手段(例えば、図3の姿勢/行動データ規格化部64)と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段(例えば、図3のボクセルデータ生成部65)と、第2の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換手段(例えば、図3のボクセルデータ変換部66)と、第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第2の人の身体の第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出手段(例えば、図3の出力値算出部67)と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段(例えば、図3の刺激出力制御部68に制御される図2の出力部37)とを含む。
以下、本発明の一実施の形態の身体動きガイドシステムを図1乃至図10を参照して説明する。図1は、本発明の一実施の形態の身体動きガイドシステムの構成の一例を示す。
身体動きガイドシステムは、ある目標となる姿勢や行動を伝えるために、その目標となる姿勢や行動から、現在の姿勢や行動のどの部分がどの程度ずれているかをフィードバックする。
身体動きガイドシステムは、目標となる身体の動きである、人間の身体の各部位の動きを示すデータを取得して、所定の方式で記録する。身体動きガイドシステムは、人間の身体の各部位の動きを示すデータと動きを習得したい人の動きとから、取得したい動きからのずれに応じて、動きを習得したい人の身体に刺激を加える。
身体動きガイドシステムは、コンピュータ11、教師21に装着される、身体の各部位の位置および速度を測定する測定器22−1乃至22−12、教習者25に装着される、身体の各部位の位置および速度を測定する測定器26−1乃至26−12並びに教習者25に装着される、身体の各部位に刺激を与える刺激器26−1乃至26−12を含み構成される。教師21は、既に動きを習得している者である。教習者25は、動きを習得しようとしている者である。
コンピュータ11は、刺激呈示装置の一例であり、パーソナルコンピュータ、サーバまたは専用に構成されたコンピュータなどからなる。コンピュータ11は、測定器22−1乃至22−12で測定された教師21の身体の各部位の位置を示すデータを測定器22−1乃至22−12から取得して、所定の方式で記録する。また、コンピュータ11は、測定器26−1乃至26−12で測定された教習者25の身体の各部位の位置を示すデータを測定器26−1乃至26−12から取得して、教師21の身体の各部位の位置を示すデータから得られたデータと教習者25の身体の各部位の位置のずれに応じて、教習者25に刺激器27−1乃至27−12によって刺激を与える。
測定器22−1乃至22−12は、身体の各部位に装着され、身体の各部位の3次元空間上の位置(以下、座標と称する。)および速度を計測する。測定器22−1乃至22−12は、無線または有線により、測定して得られた座標を示すデータをコンピュータ11に供給する。例えば、測定器22−1乃至22−12は、レーザーによる位置センサ、超音波による位置センサ、磁気による位置センサまたは加速度センサなどおよびこれらの組み合わせなどからなる。
例えば、測定器22−1乃至22−12は、それぞれ、教師21の顔、首、胸、右腕の上腕、右腕の前腕、左腕の上腕、左腕の前腕、腹部、右脚の大腿、右脚の下腿、左脚の大腿および左脚の下腿のそれぞれに装着される。
測定器26−1乃至26−12は、身体の各部位に装着され、身体の各部位の3次元空間上の座標を計測する。測定器26−1乃至26−12は、無線または有線により、測定して得られた座標を示すデータをコンピュータ11に供給する。例えば、測定器26−1乃至26−12は、レーザーによる位置センサ、超音波による位置センサ、磁気による位置センサまたは加速度センサなどおよびこれらの組み合わせなどからなる。
例えば、測定器26−1乃至26−12は、それぞれ、教習者25の顔、首、胸、右腕の上腕、右腕の前腕、左腕の上腕、左腕の前腕、腹部、右脚の大腿、右脚の下腿、左脚の大腿および左脚の下腿のそれぞれに装着される。
なお、測定器22−1乃至22−12および測定器26−1乃至26−12は、図1に示される部位および位置に限らず、所望の部位に装着される。以下、測定器22−1乃至22−12を個々に区別する必要がない場合、単に測定器22と称する。以下、測定器26−1乃至26−12を個々に区別する必要がない場合、単に測定器26と称する。
また、例えば、右腕の前腕など所定の部位に複数の測定器22または複数の測定器26を装着するようにしてもよい。なお、身体に1つの測定器22または1つの測定器26を装着するようにしてもよい。
なお、測定器22−1乃至22−12または測定器26−1乃至26−12に代えて、発光器や反射板を教師21または教習者25の身体の各部に装着して、カメラで撮像して、撮像された画像から身体の各部位の3次元空間上の座標を計測するようにしてもよい。また、測定器22−1乃至22−12または測定器26−1乃至26−12が座標のみを検出する場合、コンピュータ11において、検出された座標の単位時間当たりの変化から速度が検出される。
刺激器27−1乃至27−12は、身体の各部位に装着され、力、振動または熱などの刺激を各部位に与える。すなわち、刺激器27−1乃至27−12が呈示する刺激は、振動、圧力、神経や筋への電気刺激などを含む、物理的、電気的または化学的な刺激である。刺激器27−1乃至27−12は、コンピュータ11から無線または有線により供給される信号により動作する。例えば、刺激器27−1乃至27−12は、アクチュエータ、加振器、若しくはヒーターやペルチェ素子などの熱電素子などまたはこれらの組み合わせからなる。
例えば、刺激器27−1乃至27−12は、それぞれ、教習者25の顔、首、胸、右腕の上腕、右腕の前腕、左腕の上腕、左腕の前腕、腹部、右脚の大腿、右脚の下腿、左脚の大腿および左脚の下腿のそれぞれに装着される。
なお、刺激器27−1乃至27−12は、図1に示される部位および位置に限らず、所望の部位に装着される。以下、刺激器27−1乃至27−12を個々に区別する必要がない場合、単に刺激器27と称する。
また、例えば、右腕の前腕など所定の部位に複数の刺激器27を装着するようにしてもよい。なお、身体に1つの刺激器27を装着するようにしてもよい。
図2は、コンピュータ11のハードウェアの構成の例を示すブロック図である。
コンピュータ11において、CPU(Central Processing Unit)31,ROM(Read Only Memory)32,RAM(Random Access Memory)33は、バス34により相互に接続されている。
バス34には、さらに、入出力インタフェース35が接続されている。入出力インタフェース35には、キーボード、マウス、タッチパッド、マイクロホンなどよりなる入力部36、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部37、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記録部38、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部39、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア41を駆動するドライブ40が接続されている。
また、入力部36は、無線または有線により、測定器22−1乃至22−12および測定器26−1乃至26−12に接続され、測定器22−1乃至22−12および測定器26−1乃至26−12からの各種のデータを入力して、取得する。また、出力部37は、無線または有線により、刺激器27−1乃至27−12に接続され、刺激器27−1乃至27−12に出力信号などを出力することにより、刺激器27−1乃至27−12を動作させる。
なお、通信部39と、測定器22−1乃至22−12および測定器26−1乃至26−12並びに刺激器27−1乃至27−12とを接続して、身体の各部位の位置を示すデータや動作のための出力信号などを相互に通信するようにしてもよい。
以上のように構成されるコンピュータ11(コンピュータ)では、CPU31が、例えば、記録部38に記録されているプログラムを、入出力インタフェース35及びバス34を介して、RAM33にロードして実行することにより、後述する一連の処理が行われる。
コンピュータ11(CPU31)が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク(フレキシブルディスクを含む)、光ディスク(CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等)、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア41に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット12、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
そして、プログラムは、リムーバブルメディア41をドライブ40に装着することにより、入出力インタフェース35を介して、記録部38に記録することで、コンピュータにインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部39で受信し、記録部38に記録することで、コンピュータにインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM32や記録部38にあらかじめ記録しておくことで、コンピュータにあらかじめインストールしておくことができる。
プログラムを実行するコンピュータ11において実現される機能は、大きく、記録機能、規格化機能および呈示機能に分けられる。
記録機能は、目標となる姿勢や行動を記録する。記録機能は、記録する各身体部位の座標を、身体の1点を基準として記録する。また、記録機能は、記録した身体部位と身体のサイズも記録する。記録機能は、静止の姿勢のように止まっている状況ではなく、行動のように動きを伝える場合、各身体部位の速度も記録する。記録機能は、複数の目標(姿勢や行動)を記録することで、自由度の高い範囲と、決まった角度や動きが必要な部分とを記録する。
規格化機能は、記録したデータを標準身体モデルに変換する。例えば、記録機能で記録されたデータは、所定の人のモデルで記録したデータであり、記録された絶対値での位置座標をそのまま別の身体形状の人に適用することはできない。そこで、規格化機能は、記録されたデータを標準身体モデルと比較して、不整合を推定し、標準身体モデルの座標系のデータに変換する。そして、規格化機能は、その身体モデルを含む、規格化した姿勢や行動データに変換する。規格化機能は、複数記録して分析した姿勢や行動の自由度から、標準身体モデルを中心とした空間を、各瞬間の目標姿勢との許容度に応じて立体的な場を作成し、その3次元ボクセルに目標とのずれの深刻度を値として格納し、デジタル化して保存する。なお、深刻度は、目標とのずれの重要度を表していると言うこともできる。
呈示機能では、規格化された姿勢や行動データに用いた標準身体モデルと、実際のユーザのモデルとを比較して、規格化されたボクセルデータから、実際のユーザに合わせた場のボクセルデータを作成する。実際のユーザの各身体位置がどのボクセル位置にあるかによって、その姿勢が正しいかどうかが判断できる。また、そのボクセルの値であるずれの深刻度に応じてフィードバックする刺激呈示の値を出力することができる。この方法により、全体の姿勢に関わらず、各部位ごとに並列処理できるため処理の遅延を減らすことができる。
図3は、プログラムを実行するコンピュータ11において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、コンピュータ11がプログラムを実行すると、座標/速度データ取得部61、必要動作範囲データ生成部62、記録制御部63、姿勢/行動データ規格化部64、ボクセルデータ生成部65、ボクセルデータ変換部66、出力値算出部67および刺激出力制御部68が実現される。
座標/速度データ取得部61、必要動作範囲データ生成部62および記録制御部63は、記録機能である。姿勢/行動データ規格化部64およびボクセルデータ生成部65は、規格化機能である。ボクセルデータ変換部66、出力値算出部67および刺激出力制御部68は、呈示機能である。
座標/速度データ取得部61は、測定器22−1乃至22−12または測定器26−1乃至26−12から身体の各部位の3次元空間上の座標および速度を示すデータを取得する。必要動作範囲データ生成部62は、測定器22−1乃至22−12で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを生成する。
記録制御部63は、記録部38を制御して、記録部38に各種のデータを記録させ、記録部38から記録されているデータを読み出させる。記録制御部63は、動きデータ記録制御部71およびボクセルデータ記録制御部72を含む。動きデータ記録制御部71は、記録部38を制御して、記録部38に身体の各部位の3次元空間上の座標および速度を示すデータ並びに自由動きデータおよび束縛動きデータを記録させる。ボクセルデータ記録制御部72は、詳細は後述するが、ボクセルデータ生成部65が生成したボクセルデータを記録部38に記録させる。
姿勢/行動データ規格化部64は、教師21の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する。ボクセルデータ生成部65は、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。
ここで、図4乃至図6を参照して、腕の動きを例に、標準ボクセルデータについて説明する。図4は、人の身体の肩から手にかけてのリンクモデルを示す図である。図4に示されるリンクモデルにおいては、右手の手首の関節の可動部のモデルであるジョイント81および右腕の肘の関節の可動部のモデルであるジョイント82が変形しない部分であるリンクで接続され、ジョイント82および右肩の関節の可動部のモデルであるジョイント83が変形しない部分であるリンクで接続されている。逆に言えば、図4に示されるリンクモデルであるリンケージにおいて、2本のリンクが、ジョイント81乃至ジョイント83で角度変位可能に接続されている。
このとき、図4中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされるものとする。例えば、この動きにおいて、矢印Mの方向の動きが決まった角度や動きが必要な範囲とされ、矢印Mに直交する方向の動きが自由度の高い範囲であるとする。
まず、ボクセルデータ生成部65は、教示したい正解の動作を時空間的な場で表現する。図5は、図4のリンクモデルの動作を時空間的な場で表現する図である。ボクセルデータ生成部65において、場は、3次元空間の座標および時間変化で、電場の電位や、気圧や高度などの等高線、またはエネルギーの大きさを示す値の類する値が空間の各座標に設定されることで表現される。例えば、図5のA-A’-A”線、B-B’-B”線およびC-C’-C”線に示されるように、この場は、前腕の下側に接し、前腕の姿勢を下側から規制する谷状に設定される。例えば、図5のA-A’-A”線、B-B’-B”線およびC-C’-C”線に示される場のうち、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面は、矢印Mに示される向きに対して平行するかまたはより浅い角度(より0度に近い角度)で交わる位置に配置され、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面は、矢印Mに示される向きに対して直交するかまたはより深い角度(より90度に近い角度)で交わる位置に配置される。また、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の幅に比較して、また、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面の幅は、広くされる。
このように、例えば、ボクセルデータ生成部65は、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む3次元的な場を生成する。
そして、図6に示されるように、ボクセルデータ生成部65は、教示したい正解の動作を表現した時空間的な場から、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。例えば、教示者である教師21のある瞬間の肘の位置が座標(x1,y1,z1)とした場合、教習者25へのフィードバックが上手くなるほど呈示が多いプラス方式であるとき、座標(x1,y1,z1)を中心として、筒状に座標(x1,y1,z1)からの距離が離れるほど深刻度の値が小さくなる標準ボクセルデータが生成される。例えば、プラス方式である場合、図6において、個々の四角は、それぞれのボクセルを表し、より濃い四角には、より大きい値の深刻度が設定されている。
例えば、プラス方式である場合、図4中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mの方向の動きが決まった角度や動きが必要な範囲とされているので、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルには、より大きな値の深刻度が設定される。また、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して大きく変化する。
例えば、プラス方式である場合、図4中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mに直交する方向の動きが自由度の高い範囲とされているので、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面の近傍のボクセルには、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルに比較して、より小さな値の深刻度が設定される。また、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して小さく変化する。
また、例えば、教示者である教師21のある瞬間の肘の位置が座標(x1,y1,z1)とした場合、教習者25へのフィードバックが上手くなるほど呈示が少ないマイナス方式であるとき、座標(x1,y1,z1)での深刻度の値が0で、ずれてはいけない方向にずれるほど値が大きくなる標準ボクセルデータが生成される。例えば、マイナス方式である場合、図6において、個々の四角は、それぞれのボクセルを表し、より濃い四角には、より小さい値の深刻度が設定されている。
例えば、マイナス方式である場合、図4中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mの方向の動きが決まった角度や動きが必要な範囲とされているので、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルには、より小さな値の深刻度が設定される。また、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して大きく変化する。
例えば、マイナス方式である場合、図4中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mに直交する方向の動きが自由度の高い範囲とされているので、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面の近傍のボクセルには、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルに比較して、より大きな値の深刻度が設定される。また、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して小さく変化する。
より詳細には、例えば、図6に示されるように、フィードバックがプラス方式である場合、目標姿勢となるように身体の部位を支える場である面に対して、身体の部位が配置される側のボクセルには、より大きい値が深刻度として配置され、身体の部位が配置されない側のボクセルには、より小さい値が深刻度として配置される。例えば、フィードバックがマイナス方式である場合、目標姿勢となるように身体の部位を支える場である面に対して、身体の部位が配置される側のボクセルには、より小さい値が深刻度として配置され、身体の部位が配置されない側のボクセルには、より大きい値が深刻度として配置される。
このようにすることで、場の値である深刻度に対応した出力で刺激器27−1乃至27−12を動作させることにより、教習者25の身体の各部位の動きをフィードバックすることができる。デジタル的にデータを取り扱う場合、ボクセルとすることで、取り扱いが容易になる。
なお、場を連続的に表現して、深刻値を連続値として計算して配置するようにしてもよい。また、深刻度を関数として表現することもできる。
図3に戻り、ボクセルデータ変換部66は、教習者25の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを教習者25の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する。
ボクセルデータ記録制御部72は、ボクセルデータ生成部65が生成した標準ボクセルデータを記録部38に記録させる。また、ボクセルデータ記録制御部72は、ボクセルデータ変換部66が変換した体形対応ボクセルデータを記録部38に記録させる。
出力値算出部67は、測定器26−1乃至26−12で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および教習者25の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器26−1乃至26−12への出力値を算出する。刺激出力制御部68は、出力部37を制御して、算出された出力値を刺激器26−1乃至26−12に出力させる。
次に、プログラムを実行するコンピュータ11により行われる身体の動きのガイドの処理を図7のフローチャートを参照して説明する。ステップS11において、記録の処理が実行される。ステップS12において、規格化の処理が実行される。ステップS13において、動きの呈示の処理が実行され、身体動きのガイドの処理は終了する。
次に、ステップS12の記録の処理の詳細を図8のフローチャートを参照して説明する。ステップS31において、座標/速度データ取得部61は、マウス、タッチパッドまたはキーボードである入力部36からの入力されたデータまたは記録部38に予め記録されているファイルなどから、既に動きを習得している教師21の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。すなわち、ステップS31において、座標/速度データ取得部61は、動きを記録する人の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。
ステップS32において、座標/速度データ取得部61は、教師21の身体の各部位に装着されている測定器22−1乃至22−12から、所定の単位時間における、身体の1点を基準とした、身体の各部位の座標および速度のデータを取得する。ステップS33において、必要動作範囲データ生成部62は、単位時間毎に、身体の各部位の座標のデータと速度のデータとを対応付ける。ステップS34において、記録制御部63は、単位時間毎に、記録部38の所定の記録領域に、対応付けられた身体の各部位の座標および速度のデータを格納する。
ステップS35において、座標/速度データ取得部61は、測定器22−1乃至22−12から送信されてくる、身体の各部位の座標および速度のデータがまだあるか否かを判定する。ステップS35において、身体の各部位の座標および速度のデータがまだあると判定された場合、手続きはステップS32に戻り、上述した手続きが繰り返される。
ステップS35において、身体の各部位の座標および速度のデータがないと判定された場合、手続きはステップS36に進み、記録制御部63の動きデータ記録制御部71は、記録部38を制御して、教師21の身体の各部位のサイズおよび身体全体のサイズのデータと、身体の各部位の座標および速度のデータとを記録部38にファイルとして記録させる。ステップS37において、必要動作範囲データ生成部62は、これまでに記録された身体の各部位の座標および速度のデータと今回記録された身体の各部位の座標および速度のデータとから、自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを特定する。
例えば、必要動作範囲データ生成部62は、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示す座標の範囲と、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示す座標の範囲とを特定する。そして、必要動作範囲データ生成部62は、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示す座標の範囲を示す自由動きデータと、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示す座標の範囲を示す束縛動きデータとを生成する。なお、複数回の動きにおける差異として、差異そのものの値、差異の絶対値、差異の平均値または差異の偏差値など各種の値を用いることができる。
ステップS38において、記録制御部63の動きデータ記録制御部71は、記録部38に自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータをファイルとして記録させて、記録の処理は終了する。すなわち、ステップS38において、動きデータ記録制御部71は、記録部38を制御して、記録部38に自由動きデータおよび束縛動きデータを記録させる。
次に、図9のフローチャートを参照してステップS12の規格化の処理の詳細を説明する。ステップS51において、記録制御部63は、記録部38からファイルとして記録されている教師21の身体の各部位のサイズおよび身体全体のサイズのデータ並びに身体の各部位の座標および速度のデータを読み出す。
ステップS52において、姿勢/行動データ規格化部64は、教師21の身体の各部位のサイズおよび身体全体のサイズと標準身体モデルのサイズとを比較して、不整合を推定し、教師21の身体の各部位および身体全体のサイズと標準身体モデルのサイズの比率から、身体の各部位の座標および速度のデータを、標準身体モデルの各部位の座標および速度のデータに変換する。ここで、標準身体モデルは、予め標準として定められた身体のモデルである。
ステップS53において、姿勢/行動データ規格化部64は、標準身体モデルの各部位の座標および速度のデータを、身体モデルを含む、規格化した姿勢や行動データに変換する。ステップS54において、記録制御部63は、記録部38から教師21による自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータが格納されているファイルを読み出す。
ステップS55において、姿勢/行動データ規格化部64は、教師21による自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータを、標準身体モデルについての、自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータに変換する。
ステップS56において、ボクセルデータ生成部65は、標準身体モデルの各部位の座標および速度のデータと、標準身体モデルについての、自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータとから、標準身体モデルについての、各瞬間の目標姿勢との許容度に応じた立体的な場を示し、目標とのずれの深刻度をボクセルに設定した標準ボクセルデータを生成する。
ステップS57において、記録制御部63のボクセルデータ記録制御部72は、標準ボクセルデータを記録部38に記録して、規格化の処理は終了する。
次に、図10のフローチャートを参照してステップS13の動きの呈示の処理の詳細を説明する。ステップS81において、記録制御部63は、記録部38を制御して、記録部38から標準ボクセルデータを読み出す。ステップS82において、ボクセルデータ変換部66は、マウス、タッチパッドまたはキーボードである入力部36からの入力されたデータまたは記録部38に予め記録されているファイルなどから、動きを習得するため動きを呈示する教習者25の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。すなわち、ステップS82において、ボクセルデータ変換部66は、動きを呈示する人の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。
ステップS83において、ボクセルデータ変換部66は、動きを呈示する人の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズと標準身体モデルのサイズとから、標準ボクセルデータを教習者25の身体の体形に合わせて体形対応ボクセルデータに変換する。
ステップS84において、座標/速度データ取得部61は、教習者25の身体の各部位に装着されている測定器26−1乃至26−12から、所定の単位時間における、身体の1点を基準とした、身体の各部位の座標および速度のデータの取得を開始する。
ステップS85において、出力値算出部67は、単位時間毎に、教習者25の身体の各部位の座標および速度のデータと体形対応ボクセルデータとから、各座標における刺激の呈示の出力値を求める。
ステップS86において、刺激出力制御部68は、出力部37を制御して、ステップS85で求めた出力値を刺激器26−1乃至26−12に出力させて、刺激器26−1乃至26−12に所定の大きさの刺激を呈示させる。
ステップS87において、出力値算出部67は、体形対応ボクセルデータがまだあるか否かを判定する。ステップS87において、体形対応ボクセルデータがまだあると判定された場合、手続きはステップS85に戻り、上述した手続きが繰り返される。
ステップS87において、体形対応ボクセルデータがないと判定された場合、動きの呈示の処理は終了する。
このように、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
なお、標準ボクセルデータおよび体形対応ボクセルデータは、単位時間毎に用意せず、運動の切り替わり点のような単位動作毎に用意されていてもよい。この場合、運動の切り替わり点は、動作の変曲点やキーフレームなどでもよい。
また、ボクセルで表現される教示情報である標準ボクセルデータおよび体形対応ボクセルデータは、単位時間毎や単位動作毎の位置だけでなく、単位時間毎や単位動作毎の速度でもよい。この場合、ボクセル空間のある座標に体がある時点の体の運動速度の教示データと教習者のデータのずれを教習者にフィードバックできる。
すなわち、この場合、現在の姿勢から、行うべき1つの動作の完了する目標姿勢が決まるとして、その目標姿勢に至るまでの姿勢の変化とその速度を1つのボクセル空間で表現しておけば、単位時間毎に違うボクセル空間と比較せず、現在の状態から最終目標姿勢に到達するまでの位置と速度が記録されたボクセル空間が固定して呈示されていれば、最終目標姿勢に到達するまでは、時間によって他のボクセル空間を呈示する必要がない。このようにすることで、単位時間毎だと、例えば、スタート時刻が遅れると、その後の動き自体はあっていても、各時刻の教示姿勢とのズレのフィードバックが常に呈示されてしまうが、単位動作毎での空間を用意している場合、出だしがズレても、動き始めてからが教示と同じ動きであれば、最初の動き出しの遅れの時以外にはズレはフィードバックされない。
以上のように、測定器22−1乃至22−12は、目標となる身体の動きを示す第1の人である教師21の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する。動きデータ記録制御部71に制御される記録部38は、測定器22−1乃至22−12で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する。姿勢/行動データ規格化部64は、教師21の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する。
ボクセルデータ生成部65は、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。ボクセルデータ記録制御部72に制御される記録部38は、生成された標準ボクセルデータを記録する。測定器26−1乃至26−12は、第2の人である教習者25の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する。
刺激器27−1乃至27−12は、教習者25の身体の測定器26−1乃至26−12が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える。ボクセルデータ変換部66は、教習者25の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを教習者25の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する。出力値算出部67は、測定器26−1乃至26−12で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および教習者25の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器27−1乃至27−12への出力値を算出する。刺激出力制御部68に制御される出力部37は、算出された出力値を刺激器27−1乃至27−12に出力する。
刺激器27−1乃至27−12が、単位時間毎に深刻度および教習者25の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させるので、教習者25は、教師21の身体の動きを習得できる。単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成し、教習者25の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換して、刺激を呈示させるので、教習者25に、教習者25の体格に合わせた、より正確な座標で、より正確な速度で所定の身体の部位を動かさせることができ、教習者25は、より確実に、教師21の身体の動きを習得できる。
複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成するようにしたので、教師21の身体の動きのうち、変動が少ない動きについて重点的に刺激を呈示することになるので、自由度が高い動きへの配慮をより少なくして、変動が少ない動きに集中することができ、これにより、教習者25は、より簡単に、より確実に、教師21の身体の動きを習得できる。このように、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
動きデータ記録制御部71に制御される記録部38は、目標となる身体の動きを示す第1の人である教師21の身体に装着されている測定器22−1乃至22−12であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する測定器22−1乃至22−12で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する。
姿勢/行動データ規格化部64は、教師21の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する。ボクセルデータ生成部65は、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。ボクセルデータ変換部66は、第2の人である教習者25の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを教習者25の身体の体形に合わせて体形対応ボクセルデータに変換する。出力値算出部67は、教習者25の身体に装着されている測定器26−1乃至26−12であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する測定器26−1乃至26−12で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および教習者25の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器27−1乃至27−12であって、教習者25の身体の測定器26−1乃至26−12が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器27−1乃至27−12への単位時間毎の出力値を算出する。刺激出力制御部68に制御される出力部37は、算出された出力値を刺激器27−1乃至27−12に出力する。
刺激器27−1乃至27−12が、単位時間毎に深刻度および教習者25の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させるので、教習者25は、教師21の身体の動きを習得できる。単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成し、教習者25の身体の体形に合わせて体形対応ボクセルデータに変換して、刺激を呈示させるので、教習者25に、教習者25の体格に合わせた、より正確な座標で、より正確な速度で所定の身体の部位を動かさせることができ、教習者25は、より確実に、教師21の身体の動きを習得できる。
複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成するようにしたので、教師21の身体の動きのうち、変動が少ない動きについて重点的に刺激を呈示することになるので、自由度が高い動きへの配慮をより少なくして、変動が少ない動きに集中することができ、これにより、教習者25は、より簡単に、より確実に、教師21の身体の動きを習得できる。このように、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
自由動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示し、束縛動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示すようにすることができる。
ボクセルデータ生成部65に、単位時間毎に、身体の所定の部位の周囲に、身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれの距離に応じた等高線状に深刻度が配置されている標準ボクセルデータを生成させることができる。
ボクセルデータ生成部65に、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む3次元的な場を示す標準ボクセルデータを生成させることができる。
ボクセルデータ生成部65に、標準自由動きデータで示される位置の深刻度が小さく、標準束縛動きデータで示される位置の深刻度が大きい標準ボクセルデータを生成させることができる。
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
11 コンピュータ, 22−1乃至22−12および26−1乃至26−12 測定器, 27−1乃至27−12 刺激器, 31 CPU, 32 ROM, 33 RAM, 36 入力部, 37 出力部, 38 記録部, 39 通信部, 40 ドライブ, 41 リムーバブルメディア, 61 座標/速度データ取得部, 62 必要動作範囲データ生成部, 63 記録制御部, 64 姿勢/行動データ規格化部, 65 ボクセルデータ生成部, 66 ボクセルデータ変換部, 67 出力値算出部, 68 刺激出力制御部
Claims (8)
- 目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器と、
前記第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する第1の記録手段と、
前記第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換手段と、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、
生成された前記標準ボクセルデータを記録する第2の記録手段と、
第2の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器と、
前記第2の人の身体の前記第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器と、
前記第2の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換手段と、
前記第2の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に前記深刻度および前記第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる前記刺激器への出力値を算出する算出手段と、
算出された出力値を前記刺激器に出力する出力手段と
を含む身体動きガイドシステム。 - 目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着されている第1の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録手段と、
前記第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換手段と、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、
第2の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換手段と、
前記第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、前記深刻度および前記第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、前記第2の人の身体の前記第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出手段と、
算出された出力値を前記刺激器に出力する出力手段と
を含む刺激呈示装置。 - 請求項2に記載の刺激呈示装置において、
前記自由動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示し、
前記束縛動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示す
刺激呈示装置。 - 請求項2に記載の刺激呈示装置において、
前記生成手段は、単位時間毎に、身体の所定の部位の周囲に、身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれの距離に応じた等高線状に深刻度が配置されている前記標準ボクセルデータを生成する
刺激呈示装置。 - 請求項4に記載の刺激呈示装置において、
前記生成手段は、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む3次元的な場を示す前記標準ボクセルデータを生成する
刺激呈示装置。 - 請求項2に記載の刺激呈示装置において、
前記生成手段は、前記標準自由動きデータで示される位置の前記深刻度が小さく、前記標準束縛動きデータで示される位置の前記深刻度が大きい前記標準ボクセルデータを生成する
刺激呈示装置。 - 目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録ステップと、
前記第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換ステップと、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、
第2の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換ステップと、
前記第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、前記深刻度および前記第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、前記第2の人の身体の前記第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、
算出された出力値を前記刺激器に出力する出力ステップと
を含む刺激呈示方法。 - 目標となる身体の動きを示す第1の人の身体に装着され、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第1の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータの記録を制御する記録制御ステップと、
前記第1の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第1の変換ステップと、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた3次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、
第2の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第2の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第2の変換ステップと、
前記第2の人の身体に装着されている第2の測定器であって、身体の所定の部位の3次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第2の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、前記深刻度および前記第2の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、前記第2の人の身体の前記第2の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、
算出された出力値の前記刺激器への出力を制御する出力制御ステップと
を含む処理をコンピュータに行わせるプログラム。
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JP2011516915A (ja) * | 2008-04-03 | 2011-05-26 | 韓國電子通信研究院 | モーションコンテンツベースの学習装置及び方法 |
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