JP2020137566A - 運動判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】低価格な装置を用いてスクワットを精緻に検出できる、運動判定システムを提供する。【解決手段】運動判定装置１０１は、ユーザ１０４の腕に装着する筋肉センサ装置１０２と、該筋肉センサ装置１０２から無線通信にて得られる筋変位センサ群の筋変位データと、ジャイロセンサの四元数データ及び加速度データを取得して、リアルタイム演算を行う運動検出装置１０３とで構成する。該運動検出装置１０３は該ユーザ１０４が正しくスクワットを遂行したか否かを検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、人の運動が正しく遂行されているか否かを判定する、運動判定システムに関する。

人が健康を維持、向上させるには、日常生活の合間に適度な運動を行うことが推奨される。このため、スポーツジムや公共運動施設等が設けられ、多くの人々が利用している。

発明者らは、先に特許文献１に記載されるような電気刺激装置を提案した。この特許文献１で提案した電気刺激装置は、ユーザの前腕に装着されるバンドに複数の電極を取り付けて、前腕の筋肉に電気刺激を与える装置である。
更に発明者らは、非特許文献１に記載される、筋肉の隆起を検出する赤外線センサを複数個装備した新たな電気刺激装置を開発した。

特開２０１４−１０４２４１号公報

「銃を撃った衝撃、指先に「じわっ」筋電刺激コントローラーUnlimited Hand」ASCII.JP×デジタル、２０１６年５月１２日、２０１７年６月２７日閲覧＜http://ascii.jp/elem/000/001/161/1161772/＞

歩行や走行といった足の運動は、ランニングマシンとも呼ばれるトレッドミルに代表される機械を用いて、ユーザの運動量を検出したり、積算して表示する等の処理が比較的容易に可能である。
しかし、スクワットが正常に行われたか否かを正しく検出する機械は、これまで存在していない。
スクワットは歩行や走行を伴わず、全身の筋肉を鍛えることが可能な運動であり、スクワットが正常に行われたか否かを低価格で精緻に検出できるシステムが、スポーツジムや公共運動施設等にて望まれている。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、低価格な装置を用いてスクワットが正常に行われたか否かを精緻に検出できる、運動判定システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の運動判定システムは、ユーザの体部位の体表に装着される筋肉センサ装置と、筋肉センサ装置と近距離無線通信を行う運動検出装置とよりなる。
筋肉センサ装置は、ユーザの体部位の体表に巻き付けるベルトと、ベルトに複数個設けられ、赤外線ＬＥＤとフォトセンサで構成されるフォトリフレクタである筋変位センサと、筋変位センサの近傍に設けられ、ユーザの体部位の姿勢及び動作を検出するジャイロセンサと、筋変位センサから得られる筋変位データと、ジャイロセンサから得られる四元数データ及び三次元の加速度データを送信する近距離無線送信部とを具備する。
運動検出装置は、近距離無線送信部から送信される電波を受信して、筋変位データ、四元数データ及び三次元の加速度データを復調する近距離無線受信部と、筋変位データ、四元数データ及び三次元の加速度データに基づいてユーザが所定のトレーニングを正常に遂行したか否かを検出するトレーニングパターン検出部とを具備する。

本発明によれば、低価格な装置を用いて、ユーザ自身でスクワットが正常に行われたか否かを精緻に検出することが可能となる。
上記した以外の課題、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。

本発明の実施形態に係る運動判定システムの全体構成と使用状態を示す概略図である。 筋肉センサ装置の外観斜視図である。 筋肉センサ装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 運動検出装置のハードウェア構成を示すブロック図である。 筋肉センサ装置と運動検出装置のソフトウェア機能を示すブロック図である。 スクワットパターン検出部のソフトウェア機能を示すブロック図である。 腕回転テーブルの一例を示す図である。 筋肉センサ装置を装着したユーザがスクワットを遂行する状態を示す概略図である。

［運動判定システム１０１：全体構成］
図１は、本発明の実施形態に係る運動判定システム１０１の全体構成と使用状態を示す概略図である。
運動判定システム１０１は、筋肉センサ装置１０２と運動検出装置１０３より構成される。
ユーザ１０４は筋肉センサ装置１０２を自らの腕に巻き付ける。そして、筋肉センサ装置１０２と、周知のスマートフォンやタブレットＰＣ等の無線端末よりなる運動検出装置１０３とBlueTooth（登録商標）等の無線通信を確立した上で、スクワットを遂行する。すると、筋肉センサ装置１０２はユーザ１０４の腕の筋肉の状態と、内蔵するジャイロセンサ３１２（図３参照）から得られる、腕の動作を示す加速度や腕の姿勢を示す座標情報等を運動検出装置１０３へ送信する。

運動検出装置１０３は、ユーザ１０４の腕の筋肉の状態と、加速度や座標情報等を基に、ユーザ１０４が正しくスクワットを遂行したか否かを判定する。
運動検出装置１０３は、ユーザ１０４が正しくスクワットを遂行したと判定した場合には、タッチパネルディスプレイ１０５に物理演算に基づくアニメーションＶ１０６を表示する。

［筋肉センサ装置１０２：外観］
図２Ａは、本発明の実施形態の例である筋肉センサ装置１０２の表面側の外観斜視図である。図２Ｂは、本発明の実施形態の例である筋肉センサ装置１０２の裏面側の外観斜視図である。筋肉センサ装置１０２は、大まかに本体部２０１と、表側ベルト２０２と、裏側ベルト２０３で構成される。
本体部２０１には中央に電源スイッチ２０４が設けられており、内部に後述する近距離無線通信部とジャイロセンサ３１２等を含むマイコンと電子回路、そしてリチウム二次電池が収納されている。

表側ベルト２０２は本体部２０１を覆い、筋肉センサ装置１０２のベルト部分の全体を構成する。表側ベルト２０２の一方の先端にはバックル２０５が設けられ、他方にはバックル２０５に対応する穴２０６が複数個設けられている。このバックル２０５と穴２０６は、裏側ベルト２０３をユーザ１０４の腕に適切に密着させる役目を有する。
裏側ベルト２０３には筋変位センサの検出孔２０７が複数個設けられている。筋変位センサは近赤外線ＬＥＤとフォトトランジスタ等のフォトセンサの組よりなるフォトリフレクタを構成する。詳細は図３にて後述する。

［筋肉センサ装置１０２：ハードウェア構成］
図３は、筋肉センサ装置１０２のハードウェア構成を示すブロック図である。
バス３０１に接続されているＣＰＵ３０２、ＲＯＭ３０３、ＲＡＭ３０４、Ａ／Ｄ変換器３０５、そして第二シリアルインターフェース３０６（図３中「第二シリアルＩ／Ｆ」と略記）は、周知のワンチップマイコン３０７を構成する。
筋変位センサ３２１、３２２…３３５を構成する赤外線ＬＥＤである赤外線発光素子３２１ａ、３２２ａ…３３５ａのアノードは電源電圧ノード＋Ｖｃｃに接続されている。赤外線発光素子３２１ａ、３２２ａ…３３５ａのカソードは第一マルチプレクサ３０８を通じて電流制限抵抗Ｒ３０９の一端に接続されている。電流制限抵抗Ｒ３０９の他端は接地されている。
なお、これ以降、筋変位センサ３２１、３２２…３３５を区別せず、一纏めに呼ぶ場合には、筋変位センサ群３４０と総称する。

筋変位センサ３２１、３２２…３３５を構成するフォトトランジスタである赤外線受光素子３２１ｂ、３２２ｂ…３３５ｂのコレクタは電源電圧ノード＋Ｖｃｃに接続されている。赤外線受光素子３２１ｂ、３２２ｂ…３３５ｂのエミッタは第二マルチプレクサ３１０を通じてＡ／Ｄ変換器３０５に接続されていると共に、抵抗Ｒ３１１ａ、Ｒ３１１ｂ、…Ｒ３１１ｈを通じて接地されている。

第一マルチプレクサ３０８及び第二マルチプレクサ３１０が、第二シリアルインターフェース３０６から制御信号を受けて、周期的に切り替え制御されることで、Ａ／Ｄ変換器３０５には時分割で８個の筋変位センサ３２１、３２２…３３５の電圧信号が入力される。
この第一マルチプレクサ３０８及び第二マルチプレクサ３１０は、複数の筋変位センサ３２１、３２２…３３５のうちの１個を選択する。
第一マルチプレクサ３０８及び第二マルチプレクサ３１０を総称して、センサ用マルチプレクサと呼ぶことができる。

ワンチップマイコン３０７のバス３０１には周知のジャイロセンサ３１２と近距離無線通信部３１３も接続されており、ジャイロセンサ３１２が出力する姿勢情報及び加速度情報は、Ａ／Ｄ変換器３０５でＡＤ変換された８個の筋変位センサ３２１、３２２…３３５の情報と共に、近距離無線通信部３１３を通じて運動検出装置１０３へ送信される。
ワンチップマイコン３０７のバス３０１には更に、第一シリアルインターフェース３１４（図３中「第一シリアルＩ／Ｆ」と略記）が接続されている。なお、この第一シリアルインターフェース３１４は、ＲＯＭ３０３に格納されているファームウェアをアップデートする際に用いられる他に、不図示の蓄電池に電力を供給するためにも用いられる。

筋変位センサ群３４０は、皮膚に赤外線ＬＥＤを用いて近赤外線を照射し、その反射光をフォトトランジスタで受光することで、筋肉の緊張状態をアナログ信号として検出する。すなわち、筋変位センサ配置面から腕の筋肉の表面までの距離の変化を検出する。
筋肉が収縮すると、筋肉が存在する皮膚の部分に生じる隆起によって、フォトリフレクタと筋肉の表面部分との距離が変動する。フォトリフレクタはこの距離の変動によって生じる近赤外線反射光の強弱を、フォトトランジスタで検出する。近赤外線は皮膚表面を透過する性質を有するので、筋肉の隆起状態を検出することに適している。

［運動検出装置１０３：ハードウェア構成］
図４は、運動検出装置１０３のハードウェア構成を示すブロック図である。
周知のスマートフォンやタブレットＰＣ等の無線端末よりなる運動検出装置１０３は、バス４０１に接続された、ＣＰＵ４０２、ＲＯＭ４０３、ＲＡＭ４０４、ＬＣＤディスプレイである表示部４０５、透明電極を有する静電式位置検出装置を含む操作部４０６を備える。表示部４０５と操作部４０６は、周知のタッチパネルディスプレイ１０５を構成する。
また、バス４０１には、電気的に書き換え可能なフラッシュメモリ等の不揮発性ストレージ４０７と、近距離無線通信部４０８が接続されている。
不揮発性ストレージ４０７には、ネットワークＯＳと、無線端末を運動検出装置１０３として機能させるためのプログラムが格納されている。

［運動検出装置１０３：ソフトウェア機能］
図５は、筋肉センサ装置１０２と運動検出装置１０３のソフトウェア機能を示すブロック図である。
筋肉センサ装置１０２の筋変位センサ群３４０から出力される信号は、Ａ／Ｄ変換器３０５によってデジタルの筋変位データに変換される。
また、筋肉センサ装置１０２の持つジャイロセンサ３１２は、マイコン５０１を内蔵しており、マイコン５０１は四元数データと三次元の加速度データを出力する。
四元数（quaternion:クォータニオン）は、近年のジャイロセンサ３１２において標準的な、物品の姿勢を表すデータ出力形式である。
筋変位データと四元数データと加速度データは、近距離無線送信部５０２によって変調され、運動検出装置１０３へ送信される。

運動検出装置１０３の近距離無線受信部５０３は、筋肉センサ装置１０２から送信された電波を受信し、筋変位データと四元数データと加速度データを復調する。
筋変位データはデマルチプレクサ５０４を通じてコンパレータ５０５に入力される。コンパレータ５０５は、プラス側入力端子に入力される筋変位データを筋変位閾値５０６と比較する。そして、筋変位データが筋変位閾値５０６以上である場合には論理の「真」を、逆の場合には論理の「偽」を出力する。

コンパレータ５０５が出力する論理値データは、マルチプレクサ５０７を通じてフラグメモリ５０８に記録される。フラグメモリ５０８の出力はＯＲゲート５０９に入力される。したがって、複数個設けられている筋変位センサ群３４０のうち、どれか一つでも筋変位データが筋変位閾値５０６以上である場合には、ＯＲゲート５０９は論理の「真」を出力する。
このＯＲゲート５０９の出力論理値は、スクワットパターン検出部５１０に入力される。

［スクワットパターン検出部５１０］
次に、図６を参照してスクワットパターン検出部５１０の処理を説明する。
図６は、スクワットパターン検出部５１０のソフトウェア機能を示すブロック図である。
四元数データは、初期姿勢検出部６０１に入力される。初期姿勢検出部６０１は、初期姿勢データ６０２と四元数データを照合して、四元数データが初期姿勢データ６０２に示される数値の範囲内に入った時に、論理の「真」を出力する。
初期姿勢検出部６０１はラッチ機能を内蔵し、一旦論理の「真」を出力すると、リセットパルスが入力されるまでは論理出力を「真」に維持する。
初期姿勢データ６０２には、スクワットの最初の段階におけるユーザ１０４の腕の位置を示す四元数データが格納されている。初期姿勢検出部６０１の論理値は、ＡＮＤゲートで構成されるスクワット判定部６０３に入力される。

初期姿勢検出部６０１の論理値はまた、腕回転検査部６０４にも起動パルスとして入力される。
腕回転検査部６０４は初期姿勢検出部６０１の論理値が論理の「真」になった時に起動され、四元数データと腕回転テーブル６０５を読み込む。そして、腕回転検査部６０４はタイマ６０６が出力する時刻情報を受けて、腕の回転状態が腕回転テーブル６０５に記録されている値の範囲内にあるか否かを検査する。

所定の時間内にユーザ１０４の腕が腕回転テーブル６０５に記述されている通りの角度の範囲で回転したら、腕回転検査部６０４はユーザ１０４のスクワット動作が正常に完遂したと見做して、スクワット判定部６０３に論理の「真」を出力する。この論理の「真」は、リセットパルス（図６中の「Ａ」）が与えられるまで維持される。
所定の時間内にユーザ１０４の腕が腕回転テーブル６０５に記述されている通りの角度の範囲で回転できなかった場合には、腕回転検査部６０４はユーザ１０４のスクワット動作が完遂できなかったと見做して、ＯＲゲート６０７に論理の「真」を出力する。
腕回転検査部６０４の論理値は、スクワット判定部６０３に入力されると共に、ＡＮＤゲート６０８にも入力される。

初期姿勢検出部６０１の論理値はまた、下降量算出部６０９にも起動パルスとして入力される。
下降量算出部６０９は初期姿勢検出部６０１の論理値が論理の「真」になった時に起動して、三次元の加速度データを読み込む。そして、三次元の加速度をそれぞれ２乗して加算した後、平方根を算出することで、スカラ値の加速度データに変換する。その上で、スカラ値の加速度データを２回積分して、筋肉センサ装置１０２の下降量を算出する。下降量算出部６０９はリセットパルス（図６中の「Ｂ」）が与えられるまで、２回積分演算を継続する。下降量算出部６０９が出力する下降量データは、コンパレータ６１０に入力される。コンパレータ６１０は下降量データと下降量閾値６１１を比較して、下降量データが下降量閾値６１１以上になったら、論理の「真」を出力する。

コンパレータ６１０の論理値は、スクワット判定部６０３に入力されると共に、論理反転されてＡＮＤゲート６０８にも入力される。このＡＮＤゲート６０８には腕回転検査部６０４の論理値も入力されている。すなわちＡＮＤゲート６０８は、腕回転検査部６０４が論理の「真」を出力している時にコンパレータ６１０の論理値が論理の「偽」を出力している場合に、論理の「真」を出力する。
ＡＮＤゲート６０８の論理値はＯＲゲート６０７に入力される。すなわち、ＡＮＤゲート６０８が論理の「真」を出力すると、それはＯＲゲート６０７を介して、初期姿勢検出部６０１、腕回転検査部６０４及び下降量算出部６０９にリセットパルスとして与えられる。

スクワット判定部６０３はＡＮＤゲートであり、スクワット判定部６０３には、初期姿勢検出部６０１の論理値出力、腕回転検査部６０４の論理値出力、コンパレータ６１０の論理値出力、そしてＯＲゲート６０７が出力する筋変位論理値出力が入力される。すなわち、これら論理値が全て論理の「真」になった時に、スクワット判定部６０３は論理の「真」を出力する。
但し、筋変位論理値は論理反転された後、ＯＲゲート６０７を介して初期姿勢検出部６０１のリセット端子に論理の「真」がリセットパルスとして入力される。したがって、筋変位センサ群３４０の出力が全て筋変位閾値５０６未満になった時には、初期姿勢検出部６０１は論理の「偽」に転換する。更に、このリセットパルスは腕回転検査部６０４及び下降量算出部６０９にもそれぞれリセットパルスとして入力されるので、これらもリセットされる。
また、スクワット判定部６０３が論理の「真」を出力すると、この出力はディレイ６１２に入力される。ディレイ６１２はスクワット判定部６０３が論理の「真」を出力してから所定時間を経過したら、リセットパルスを出力する。

更に前述の通り、腕回転検査部６０４がユーザ１０４の腕の回転動作が正常に行われなかったと判定した場合には、ＯＲゲート６０７に論理の「真」を出力する。したがって、初期姿勢検出部６０１、下降量算出部６０９、そして腕回転検査部６０４自身のリセット端子に、リセットパルスが入力される。
加えて、腕回転検査部６０４が論理の「真」を出力している時にコンパレータ６１０の論理値が論理の「偽」を出力している場合には、ユーザ１０４の腕の回転動作が正常に行われたにもかかわらず、下降量が下降量閾値６１１未満であったことを意味する。そこで、ＡＮＤゲート６０８を通じてＯＲゲート６０７に論理の「真」を出力する。

すなわち、スクワットパターン検出部５１０は、先ず、初期姿勢検出部６０１がユーザ１０４の腕の位置が初期姿勢データ６０２に記載されている範囲にあると判断した時、スクワットの開始と判断する。その後、ユーザ１０４の腕の動作が以下に示す条件を満たしたことを検出すると、ユーザ１０４がスクワットが正常に遂行したと判断する。
（１）スクワットの開始からスクワットの終了まで、何れか１つ以上の筋変位データが筋変位閾値５０６以上である状態を維持していること。
この判断は筋変位論理値にて行われる。
（２）ユーザ１０４の腕の回転動作が腕回転テーブル６０５に記述されている四元数の範囲で完遂したこと。
この判断は腕回転検査部６０４にて行われる。
（３）ユーザ１０４の腕に装着された筋肉センサ装置１０２の下降量が下降量閾値６１１以上であること。
この判断は下降量算出部６０９とコンパレータ６１０にて行われる。

逆に、以下の条件の何れか１つで、スクワットは正常に行われなかったと判断して、リセットパルスを出力し、以降のスクワット検出動作を中断する。
（１）スクワットの開始からスクワットの終了まで、一瞬でも全ての筋変位データが筋変位閾値５０６未満になったとき。
（２）ユーザ１０４の腕の回転動作が腕回転テーブル６０５に記述されている四元数の範囲から外れたとき。
（３）ユーザ１０４の腕の回転動作が腕回転テーブル６０５に記述されている四元数の範囲で完遂した時点で、ユーザ１０４の腕に装着された筋肉センサ装置１０２の下降量が下降量閾値６１１未満であるとき。

図７は、腕回転テーブル６０５の一例を示す図である。
腕回転テーブル６０５は、時間フィールド、Ｘ軸フィールド、Ｘ軸誤差フィールド、Ｙ軸フィールド、Ｙ軸誤差フィールド、Ｚ軸フィールド、Ｚ軸誤差フィールド、Ｗ軸フィールド、Ｗ軸誤差フィールドを有する。
時間フィールドには、ユーザ１０４の腕が回転を開始した時点から経過した時間が格納される。
Ｘ軸フィールドには、時間フィールドに格納されている時間における、ユーザ１０４の腕の位置情報のうち、四元数のＸ軸における標準的な値が格納される。
Ｘ軸誤差フィールドには、時間フィールドに格納されている時間における、ユーザ１０４の腕の位置情報のうち、四元数のＸ軸における標準的な値に許される誤差範囲が格納される。
以下、Ｙ軸フィールド、Ｙ軸誤差フィールド、Ｚ軸フィールド、Ｚ軸誤差フィールド、Ｗ軸フィールド、Ｗ軸誤差フィールドも同様の値が格納される。

この腕回転テーブル６０５の各レコードは、時間フィールドに記されている各時間における、「腕の三次元角度そのもの」に対して設定された腕の姿勢と誤差範囲になる。つまり、腕回転テーブル６０５とは「正解の三次元角度（四元数）の軌跡」そのものが時間毎に記述されている、ユーザ１０４の腕の回転動作における正解データが四元数及び誤差範囲にて記述されている。
腕回転検査部６０４は、各時間で測定された計測結果が誤差範囲内であるかどうかの判定を行っている。
例えば図７において、Ｔ２時点で（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ）が（0.29，0.1，0.1，0.1）であれば正解と判定する。
一方、腕が止まっている状態、例えば、Ｔ２時点で（0.2，0.1，0.1，0.1）であれば、誤差範囲外と判定する。

再び図５に戻って、運動検出装置１０３の機能ブロックの説明を続ける。
ユーザ１０４が正しくスクワットを遂行したことをスクワットパターン検出部５１０が検出すると、スクワットパターン検出部５１０は論理の「真」を出力する。表示制御部５１１はこの論理値を受けて、スクワットの成功をユーザ１０４に指し示すためのアニメーション動画等を表示部４０５に表示する。ここで表示されるアニメーション動画は、例えば物理演算エンジンを用いた幾何学的アニメーション動画である。
また、図示はしていないが、スクワットパターン検出部５１０の論理値を計数して、運動の達成度等を表示部４０５に表示するようにしてもよい。

［スクワットにおける腕に装着された筋肉センサ装置１０２の下降量］
図８は、スクワットにおける腕に装着された筋肉センサ装置１０２の下降量を説明する概略図である。
先ず、ユーザ１０４は（ａ）に示すように、立った状態で肘をユーザ１０４の正面に突き出し、腕を９０°に曲げて上方向に向けている。
次に、ユーザ１０４は（ｂ）に示すように、屈みながら肘をユーザ１０４の後方へ回転させる。この時、腕は肘に対して９０°に曲げた状態を維持している。
最後、ユーザ１０４は（ｃ）に示すように、完全に屈んだ状態で肘をユーザ１０４の後方へ突き出す。この時も、腕は肘に対して９０°に曲げた状態を維持している。

イメージＭ８０１は、（ｃ）におけるユーザ１０４の腕の状態を、（ａ）におけるユーザ１０４の肩の位置に移動したイメージである。
このイメージＭ８０１を見ると判るように、ユーザ１０４の腕の回転によって筋肉センサ装置１０２が下降する距離は、距離Ｌ８０２である。一方、ユーザ１０４が屈むことによって筋肉センサ装置１０２が下降する距離は、距離Ｌ８０３である。したがって、ユーザ１０４が正しくスクワットを遂行した場合、筋肉センサ装置１０２は距離Ｌ８０２＋距離Ｌ８０３の距離だけ下降する。そして、この距離Ｌ８０２＋距離Ｌ８０３の値を、下降量閾値６１１として保持しておく。

スクワットにおける筋肉センサ装置１０２の下降量は、ユーザ１０４の体格によって異なる。そこで、運動検出装置１０３には予めユーザ１０４の体格を入力し、記憶する機能を持たせる。入力されたユーザ１０４の体格から、下降量閾値６１１を算出する。標準的な体型であれば、概ね身長の６０〜７０％を設定するのが好ましい。

なお、本発明の実施形態において、筋肉センサ装置１０２はユーザ１０４の腕に装着して、スクワットという運動を検出したが、筋肉センサ装置１０２が装着される箇所は腕に限定されない。表側ベルト２０２及び裏側ベルト２０３を長く形成することで、ユーザ１０４の足や腹部等、ユーザ１０４の体部位の体表に装着することも可能である。
更に、運動判定システム１０１における運動の検出はスクワットに限定されない。レッグレイズ等の様々なトレーニングを検出の対象にすることが可能である。

したがって、これまで説明した機能ブロック等は、以下のように読み替えることができる。
「ユーザの腕に装着される筋肉センサ装置」は「ユーザの体部位の体表に装着される筋肉センサ装置」に、
「ユーザの腕に巻き付けるベルト」は「ユーザの体部位の体表に巻き付けるベルト」に、
「ユーザの腕の姿勢及び動作を検出するジャイロセンサ」は「ユーザの体部位の姿勢及び動作を検出するジャイロセンサ」に、
「筋変位データ、四元数データ及び三次元の加速度データに基づいてユーザがスクワットを正常に遂行したか否かを検出するスクワットパターン検出部」は「筋変位データ、四元数データ及び三次元の加速度データに基づいてユーザが所定のトレーニングを正常に遂行したか否かを検出するトレーニングパターン検出部」に、
「スクワットの最初の段階におけるユーザの腕の位置を示す四元数データが格納されている初期姿勢データ」は「トレーニングの最初の段階におけるユーザの体部位の姿勢を示す四元数データが格納されている初期姿勢データ」に、
「ユーザの腕の回転動作における正解データが四元数及び誤差範囲にて記述されている腕回転テーブル」は「ユーザの体部位の回転動作における正解データが四元数及び誤差範囲にて記述されている体部位回転テーブル」に、
「腕の回転状態が腕回転テーブルに記録されている値の範囲内にあるか否かを検査する腕回転検査部」は「体部位の回転状態が体部位回転テーブルに記録されている値の範囲内にあるか否かを検査する体部位回転検査部」に、
「スクワット判定部」は「トレーニング判定部」に、
それぞれ読み替えられる。

本実施形態においては、運動判定システム１０１を開示した。
ユーザ１０４の腕に筋肉センサ装置１０２を装着する。そして、運動検出装置１０３は無線通信にて筋肉センサ装置１０２から得られる、筋変位センサ群３４０の筋変位データと、ジャイロセンサ３１２の四元数データ及び加速度データを取得して、リアルタイム演算を行い、ユーザ１０４が正しくスクワットを遂行したか否かを検出する。
これにより、トレッドミル等の高額な専用の器具を用いずに、低価格な筋肉センサ装置１０２と既存の無線端末を利用して、スクワットの検出が可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。

１０１…運動判定システム、１０２…筋肉センサ装置、１０３…運動検出装置、１０４…ユーザ、１０５…タッチパネルディスプレイ、２０１…本体部、２０２…表側ベルト、２０３…裏側ベルト、２０４…電源スイッチ、２０５…バックル、２０６…穴、２０７…検出孔、３０１…バス、３０２…ＣＰＵ、３０３…ＲＯＭ、３０４…ＲＡＭ、３０５…Ａ／Ｄ変換器、３０６…第二シリアルインターフェース、３０７…ワンチップマイコン、３０８…第一マルチプレクサ、３１０…第二マルチプレクサ、３１２…ジャイロセンサ、３１３…近距離無線通信部、３１４…第一シリアルインターフェース、３４０…筋変位センサ群、４０１…バス、４０２…ＣＰＵ、４０３…ＲＯＭ、４０４…ＲＡＭ、４０５…表示部、４０６…操作部、４０７…不揮発性ストレージ、４０８…近距離無線通信部、５０１…マイコン、５０２…近距離無線送信部、５０３…近距離無線受信部、５０４…デマルチプレクサ、５０５…コンパレータ、５０６…筋変位閾値、５０７…マルチプレクサ、５０８…フラグメモリ、５０９…ＯＲゲート、５１０…スクワットパターン検出部、５１１…表示制御部、６０１…初期姿勢検出部、６０２…初期姿勢データ、６０３…スクワット判定部、６０４…腕回転検査部、６０５…腕回転テーブル、６０６…タイマ、６０７…ＯＲゲート、６０８…ＡＮＤゲート、６０９…下降量算出部、６１０…コンパレータ、６１１…下降量閾値、６１２…ディレイ

Claims (2)

1. ユーザの体部位の体表に装着される筋肉センサ装置と、前記筋肉センサ装置と近距離無線通信を行う運動検出装置とよりなる運動判定システムであって、
   前記筋肉センサ装置は、
   前記ユーザの前記体部位の体表に巻き付けるベルトと、
   前記ベルトに複数個設けられ、赤外線ＬＥＤとフォトセンサで構成されるフォトリフレクタである筋変位センサ群と、
   前記筋変位センサ群の近傍に設けられ、前記ユーザの前記体部位の姿勢及び動作を検出するジャイロセンサと、
   前記筋変位センサ群から得られる筋変位データと、前記ジャイロセンサから得られる四元数データ及び三次元の加速度データを送信する近距離無線送信部と
   を具備し、
   前記運動検出装置は、
   前記近距離無線送信部から送信される電波を受信して、前記筋変位データ、前記四元数データ及び前記三次元の加速度データを復調する近距離無線受信部と、
   前記筋変位データ、前記四元数データ及び前記三次元の加速度データに基づいて前記ユーザが所定のトレーニングを正常に遂行したか否かを検出するトレーニングパターン検出部と
   を具備する、運動判定システム。
2. 前記トレーニングパターン検出部は、
   トレーニングの最初の段階における前記ユーザの前記体部位の姿勢を示す四元数データが格納されている初期姿勢データと前記四元数データを照合して、前記四元数データが前記初期姿勢データに示される数値の範囲内に入った時に、論理の「真」を出力する初期姿勢検出部と、
   時刻情報を出力するタイマと、
   前記初期姿勢検出部の論理値が論理の「真」になった時に起動して、前記ユーザの前記体部位の回転動作における正解データが四元数及び誤差範囲にて記述されている体部位回転テーブルを読み込み、前記タイマが出力する時刻情報を受けて、前記体部位の回転状態が前記体部位回転テーブルに記録されている値の範囲内にあるか否かを検査する体部位回転検査部と、
   前記初期姿勢検出部の論理値が論理の「真」になった時に起動して、前記三次元の加速度データから前記筋肉センサ装置の下降量を算出する下降量算出部と、
   前記下降量算出部が出力する前記下降量と、所定の下降量閾値とを比較するコンパレータと、
   前記初期姿勢検出部の出力と、前記筋変位データが所定の筋変位閾値以上であるときに論理の「真」を示す筋変位論理値と、前記体部位回転検査部の出力と、前記コンパレータの出力の論理積を出力するトレーニング判定部と
   を有する、請求項１に記載の運動判定システム。
   

Images