JP2021171375A - Information processing device, information processing method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムに関する。 The present invention relates to an information processing device, an information processing method, and a program.
ユーザの歩行を補助する歩行補助装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。一方で、PLSA(Probabilistic Latent Semantic Analysis)を用いてテキストからトピックを抽出し、抽出したトピックを説明変数とするベイジアンネットワークを生成する技術が知られている(例えば、特許文献2参照)。 A walking assist device for assisting a user's walking is known (see, for example, Patent Document 1). On the other hand, there is known a technique of extracting a topic from a text using PLSA (Probabilistic Latent Semantic Analysis) and generating a Bayesian network using the extracted topic as an explanatory variable (see, for example, Patent Document 2).
しかしながら、従来の技術では、医師や理学療法士の指導がなくとも、ユーザが歩行補助装置を装着して自ら歩行訓練をする際に、どのような指針で訓練を行えばよいのか適切に決めることができない場合があった。 However, in the conventional technique, even if there is no guidance from a doctor or a physiotherapist, when a user wears a walking assist device and performs walking training by himself / herself, it is necessary to appropriately determine what kind of guideline should be used for training. Was not possible in some cases.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ユーザの歩行訓練の指針を適切に決定することができる情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムを提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an information processing device, an information processing method, and a program capable of appropriately determining a guideline for walking training of a user. Let's try.
本発明に係る情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムは以下の構成を採用した。
(1)本発明の第1の態様は、ユーザの歩行を補助しながら前記ユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置から、第n回目の歩行訓練のときの前記ユーザの動きの計測結果を表す第1データを取得し、前記ユーザが利用可能な端末装置から、第n回目の歩行訓練のときの指針となる複数のパラメータの中から前記ユーザが選択した少なくとも一つのパラメータの選択結果を表す第2データを取得する取得部と、第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部によって取得された前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定する決定部と、を備える情報処理装置である。
The information processing apparatus, information processing method, and program according to the present invention have the following configurations.
(1) A first aspect of the present invention is to measure the movement of the user during the nth walking training from a walking assist device that measures the movement when the user walks while assisting the user's walking. The selection result of at least one parameter selected by the user from a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training from the terminal device available to the user by acquiring the first data representing the result. When at least the first data and the second data of the user who has performed the mth walking training and the acquisition unit for acquiring the second data representing the above are input, the m + kth walking training of the user is performed. The first data and the second data at the time of the nth walking training of the user acquired by the acquisition unit are applied to the model trained to output the recommended parameters that should sometimes be used as a guideline. Based on the output result of the model in which the first data and the second data are input, a determination unit for determining the recommended parameters to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user. It is an information processing device provided.
(2)本発明の第2の態様は、上記(1)の態様の情報処理装置において、前記取得部は、更に、前記端末装置から、第n+k回目の歩行訓練のアンケートに対する前記ユーザの回答結果を表す第3データを取得し、前記決定部は、第n回目の歩行訓練時の前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データと、第n+k回目の歩行訓練時の前記ユーザの前記第3データとを前記モデルに入力し、前記第1データ、前記第2データ、及び前記第3データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定するものである。 (2) The second aspect of the present invention is the information processing device according to the above (1), wherein the acquisition unit further responds to the n + kth walking training questionnaire from the terminal device by the user. The third data representing the above is acquired, and the determination unit determines the first data and the second data of the user at the time of the nth walking training, and the third data of the user at the time of the n + kth walking training. Data is input to the model, and based on the output result of the model in which the first data, the second data, and the third data are input, it is used as a guideline for the n + kth walking training of the user. It determines the recommended parameters to be used.
(3)本発明の第3の態様は、上記(1)又は(2)の態様の情報処理装置において、前記モデルは、ディープニューラルネットワークと、トピックモデルと、ベイジアンネットワークとのうちのいずれか一つのモデル、又は複数のモデルの組み合わせであるものである。 (3) A third aspect of the present invention is the information processing apparatus according to the above (1) or (2), wherein the model is any one of a deep neural network, a topic model, and a Bayesian network. It is a combination of one model or a plurality of models.
(4)本発明の第4の態様は、上記(1)から(3)のうちいずれか一つの態様の情報処理装置において、第m−k回目の前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データを前記モデルに入力したときに前記モデルが出力した前記ユーザの第m回目の歩行訓練時の前記推奨パラメータと、第m回目の歩行訓練時に前記複数のパラメータの中から前記ユーザが選択したパラメータとが一致するように、前記モデルを学習する学習部を更に備えるものである。 (4) A fourth aspect of the present invention is the information processing apparatus according to any one of the above (1) to (3), wherein the first data of the user and the second aspect of the user at the mkth time. The recommended parameters output by the model during the m-th walking training of the user when data is input to the model, and the parameters selected by the user from the plurality of parameters during the m-th walking training. A learning unit for learning the model is further provided so as to match with.
(5)本発明の第5の態様は、コンピュータが、ユーザの歩行を補助しながら前記ユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置から、第n回目の歩行訓練のときの前記ユーザの動きの計測結果を表す第1データを取得し、前記ユーザが利用可能な端末装置から、第n回目の歩行訓練のときの指針となる複数のパラメータの中から前記ユーザが選択した少なくとも一つのパラメータの選択結果を表す第2データを取得し、第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、取得した前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定する情報処理方法である。 (5) A fifth aspect of the present invention is from a walking assist device in which a computer measures the movement of the user when the user walks while assisting the user to walk, to the user at the time of the nth walking training. At least one parameter selected by the user from a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training from the terminal device that acquires the first data representing the motion measurement result and is available to the user. When at least the first data and the second data of the user who has acquired the second data representing the selection result of and performed the mth walking training are input, the m + kth walking training of the user is performed. The first data and the second data at the time of the nth walking training of the acquired user are input to the model trained to output the recommended parameters that should be used as a guide, and the second data is input. This is an information processing method for determining the recommended parameters to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user based on the output result of the model in which the first data and the second data are input.
(6)本発明の第6の態様は、コンピュータに、ユーザの歩行を補助しながら前記ユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置から、第n回目の歩行訓練のときの前記ユーザの動きの計測結果を表す第1データを取得すること、前記ユーザが利用可能な端末装置から、第n回目の歩行訓練のときの指針となる複数のパラメータの中から前記ユーザが選択した少なくとも一つのパラメータの選択結果を表す第2データを取得すること、第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、取得した前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定すること、を実行させるためのプログラムである。 (6) A sixth aspect of the present invention is from a walking assist device that measures the movement of the user when the user walks while assisting the user to walk on a computer, to the user at the time of the nth walking training. Acquiring the first data representing the motion measurement result, at least one selected by the user from a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training from the terminal device available to the user. Acquiring the second data representing the parameter selection result, and when at least the first data and the second data of the user who has performed the m-th walking training are input, the user's m + k-th walking The first data and the second data at the time of the nth walking training of the acquired user are input to the model trained to output the recommended parameters that should be used as a guideline at the time of training. A program for determining the recommended parameters to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user based on the output result of the model to which the first data and the second data are input. Is.
上記の態様によれば、ユーザの歩行訓練の指針を適切に決定することができる。 According to the above aspect, the guideline for walking training of the user can be appropriately determined.
以下、図面を参照し、本発明の情報処理装置、情報処理方法、及びプログラムの実施形態について説明する。 Hereinafter, the information processing apparatus, the information processing method, and the embodiment of the program of the present invention will be described with reference to the drawings.
[システムの構成]
図1は、実施形態に係る歩行補助システム1の構成の一例を表す図である。実施形態に係る歩行補助システム1は、例えば、歩行補助装置100と、端末装置200と、サーバ300とを備える。歩行補助装置100と端末装置200とは、例えば、Wi−FiやBluetooth(登録商標、以下省略)などの無線通信によって接続される。端末装置200とサーバ300とは、例えば、LAN(Local Area Network)やWAN(Wide Area Network)などのネットワークNWを介して接続される。サーバ300は、「情報処理装置」の一例である。
[System configuration]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the
[歩行補助装置の構成]
図2は、実施形態に係る歩行補助装置100の構成の一例を表す図である。実施形態に係る歩行補助装置100は、例えば、メインフレーム102と、サブフレーム103L及び103Rと、駆動源104L及び104Rと、制御装置105と、股関節角度センサ106L及び106Rと、バッテリ107とを備える。
[Structure of walking assist device]
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the
メインフレーム102は、ユーザの胴体に装着される。メインフレーム102は硬質樹脂や金属等の剛性素材と繊維等の柔軟素材とが組み合わさって構成される。メインフレーム102にはベルト111が取り付けられており、そのベルト111はユーザの腰に装着される。メインフレーム102の前面(腰部の背面に対向する位置)には、柔軟素材により形成された腰部サポータ112が取り付けられている。
The
サブフレーム103L及び103Rのそれぞれは、ユーザの股関節部を中心に変位し得るようにメインフレーム102に連結される。サブフレーム103Lはユーザの左脚に装着され、サブフレーム103Rはユーザの右脚に装着される。サブフレーム103Lは、脚部サポータ113Lとアーム部114Lとを備える。サブフレーム103Rは、脚部サポータ113Rとアーム部114Rとを備える。脚部サポータ113L及び113Rのそれぞれは、剛性素材と柔軟素材とが組み合わせられて構成され、大腿部に装着される。アーム部114L及び114Rのそれぞれは、硬質樹脂又は金属により形成される。アーム部114L及び114Rのそれぞれは、大腿部に沿って下方に伸びており、駆動源104の出力軸と脚部サポータ113とを連結する。つまり、サブフレーム103L及び103Rは、駆動源104を介してメインフレーム102に連結される。
Each of the
駆動源104Lは、ユーザの左脚に装着されたサブフレーム103Lをメインフレーム102に対して変位させる。駆動源104Rは、ユーザの右脚に装着されたサブフレーム103Rをメインフレーム102に対して変位させる。駆動源104L及び104Rのそれぞれは、例えば、モータなどのアクチュエータであり、減速機構及びコンプライアンス機構のうち一方又は両方を適宜備えている。駆動源104L及び104Rのそれぞれは、アシストトルクを出力するように制御装置105によって制御される。制御装置105の制御下において、駆動源104L及び104Rのそれぞれは、バッテリ107の電力を使用して、アーム部114に動力を加える。アーム部114に加えられた動力は、脚部サポータ113を介してユーザの脚体に伝達される。
The
制御装置105は、例えば、メインフレーム102に収納される。制御装置105は、メインフレーム102に収納される代わりに、サブフレーム103に取り付けられたり、或いは収納されたりしてもよく、更には歩行補助装置100とは別に設けられてもよい。
The
制御装置105は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含む電子回路ユニットである。また、電子回路ユニットには、アンテナや送信機、受信機といった無線通信モジュールが含まれる。
The
制御装置105は、駆動源104L及び104Lを制御して、ユーザに作用させるアシストトルクを調整する。例えば、制御装置105は、股関節角度センサ106L及び106Rのそれぞれによって検出されたユーザの股関節の角度に基づいて、それら左右の股関節の角度の差分角(左右の脚体の股関節の挟み角)を算出する。制御装置105は、算出した差分角に基づいて差分角の位相や歩行周波数を算出する。そして、制御装置105は、差分角の位相に基づいて、左右の脚体に対するアシストトルクを決定する。具体的に、制御装置105は、算出した差分角の位相と歩行周波数とに基づいて、ユーザの歩行に同期する仮想的な振動子の位相を算出し、その振動子の位相に基づいて、左右の脚体に対するアシストトルクを決定する。
The
また、制御装置105は、股関節角度センサ106L及び106Rのそれぞれの検出結果に基づいて、差分角(挟み角)に加えて、更に、歩数や平均歩幅、平均歩行速度、股関節の可動角、伸展及び屈曲時に経過した時間(伸展屈曲時間)、歩行時の左右の対称度といった後述の訓練パラメータについても算出する。
Further, based on the detection results of the hip
股関節角度センサ106Lは、サブフレーム103Lとメインフレーム102との相対的な角度を、ユーザの左脚の股関節の角度として検出する。股関節角度センサ106Rは、サブフレーム103Rとメインフレーム102との相対的な角度を、ユーザの右脚の股関節の角度として検出する。股関節角度センサ106L及び106Rのそれぞれは、例えば、アブソリュート型の角度センサであり、ユーザの腰部の横に配置される。股関節角度センサ106L及び106Rのそれぞれは、検出した股関節の角度を表す信号を制御装置105に出力する。
The hip
バッテリ107は、駆動源104L及び104Lと、制御装置105とに電力を供給する。バッテリ107は、例えば、メインフレーム102の内部に収容される。バッテリ107はサブフレーム103に取り付けられたり、或いは収納されたりしてもよく、更には歩行補助装置100とは別に設けられてもよい。
The
このように歩行補助装置100は、メインフレーム102及びサブフレーム103L、103Rを介して、バッテリ107を電源とする駆動源104の動力を歩行のアシストトルクとしてユーザに作用させることにより、当該ユーザの歩行運動を補助する。
In this way, the walking assist
[端末装置の構成]
図3は、実施形態に係る端末装置200の構成の一例を表す図である。実施形態に係る端末装置200は、例えば、通信部202と、タッチパネル204と、制御部220と、記憶部230とを備える。
[Terminal device configuration]
FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the
通信部202は、例えば、アンテナや送信機、受信機といった無線通信モジュールなどを含む。通信部202は、歩行補助装置100の制御装置105と無線通信したり、ネットワークNWを介してサーバ300と通信したりする。
The
タッチパネル204は、例えば、LCD(Liquid Crystal Display)や有機EL(Electroluminescence)ディスプレイといった表示装置と、タッチパッドのような入力装置とが組み合わされたユーザインタフェースである。表示装置と入力装置は、タッチパネル204として一体に構成されてなくてもよく、別々に設けられてもよい。
The
制御部220は、例えば、CPUやGPU(Graphics Processing Unit)などのプロセッサが記憶部230に格納されたプログラムを実行することにより実現される。制御部220は、LSI(Large Scale Integration)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
記憶部230は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)、ROM、RAMなどにより実現される。記憶部230には、ファームウェアやアプリケーションプログラムなどの各種プログラムが格納される。
The
例えば、ユーザがタッチパネル204を操作して、端末装置200にインストールされた複数のアプリケーションの中から、歩行補助装置100を装着したときの歩行訓練をサポートする専用のアプリケーション(以下、歩行訓練アプリケーションと称する)を選択したとする。この場合、制御部220は、ユーザのタッチパネル204に対する選択操作に応じて、歩行訓練アプリケーションを実行して、タッチパネル204に各種コンテンツを表示する。
For example, a dedicated application that supports walking training when the walking assist
図4は、歩行訓練アプリケーションのコンテンツの一例を表す図である。図示のように、歩行訓練アプリケーションが実行されると、タッチパネル204には、ユーザごとの歩行訓練のメニューがコンテンツとして自動的に表示される。歩行訓練のメニューには、歩行訓練時の指針或いは目標となるいくつかの訓練パラメータ(訓練項目ともいう)が提示される。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the contents of the walking training application. As shown in the figure, when the walking training application is executed, the walking training menu for each user is automatically displayed as content on the
訓練パラメータには、例えば、大まかな訓練方針を決める上位の訓練パラメータと、より詳細な訓練方針を決める下位の訓練パラメータとがある。上位の訓練パラメータには、例えば、A、B、Cといった3種類のパラメータが含まれる。パラメータAは、例えば、歩行訓練時の「歩き方」に関連したパラメータである。パラメータBは、例えば、歩行訓練時の「速さ」に関連したパラメータである。パラメータCは、例えば、歩行訓練時の「持久力」に関連したパラメータである。 The training parameters include, for example, a higher training parameter that determines a rough training policy and a lower training parameter that determines a more detailed training policy. The upper training parameters include, for example, three types of parameters such as A, B, and C. Parameter A is, for example, a parameter related to "walking" during walking training. Parameter B is, for example, a parameter related to "speed" during walking training. Parameter C is, for example, a parameter related to "endurance" during walking training.
一方、下位の訓練パラメータには、例えば、a〜oといった15種類のパラメータが含まれる。パラメータaは、例えば、「計測時間」に関するパラメータである。パラメータbは、例えば、「歩行時間」に関するパラメータである。パラメータcは、例えば、「歩数」に関するパラメータである。パラメータdは、例えば、「平均歩幅」に関するパラメータである。パラメータeは、例えば、「平均歩調」に関するパラメータである。パラメータfは、例えば、「平均歩行速度」に関するパラメータである。パラメータgは、例えば、「平均歩行比」に関するパラメータである。パラメータhは、例えば、「歩行距離」に関するパラメータである。パラメータiは、例えば、「股関節可動角」に関するパラメータである。パラメータjは、例えば、「挟み角」に関するパラメータである。パラメータkは、例えば、「伸展屈曲時間」に関するパラメータである。パラメータlは、例えば、「対称度」に関するパラメータである。パラメータmは、例えば、「波形」に関するパラメータである。パラメータnは、例えば、「動画」に関するパラメータである。パラメータoは、例えば、「波形及び動画」に関するパラメータである。 On the other hand, the lower training parameters include 15 types of parameters such as a to o. Parameter a is, for example, a parameter related to “measurement time”. Parameter b is, for example, a parameter related to “walking time”. Parameter c is, for example, a parameter related to “step count”. The parameter d is, for example, a parameter related to the “average stride length”. The parameter e is, for example, a parameter related to the “average pace”. The parameter f is, for example, a parameter relating to “average walking speed”. The parameter g is, for example, a parameter relating to the “average walking ratio”. The parameter h is, for example, a parameter related to “walking distance”. The parameter i is, for example, a parameter related to the “hip joint movable angle”. The parameter j is, for example, a parameter related to the “sandwich angle”. The parameter k is, for example, a parameter relating to “extension / flexion time”. The parameter l is, for example, a parameter related to “symmetry”. The parameter m is, for example, a parameter related to “waveform”. The parameter n is, for example, a parameter related to “moving image”. Parameter o is, for example, a parameter related to "waveform and moving image".
訓練パラメータは、上述した例に限られず、その他のパラメータが追加されてもよいし、一部のパラメータが他のパラメータに置き換わったり、省略されたりしてもよい。また、訓練パラメータは、上位及び下位といったように階層構造でなくてもよい。 The training parameters are not limited to the above-mentioned examples, and other parameters may be added, and some parameters may be replaced with other parameters or omitted. Further, the training parameters do not have to have a hierarchical structure such as upper and lower levels.
図5及び図6は、歩行訓練アプリケーションのコンテンツの他の例を表す図である。例えば、ユーザが下位の訓練パラメータとしてパラメータdを選択した場合、図5に例示するに、タッチパネル204には、「平均歩調」に関連した計測数値が表示される。また、ユーザが下位の訓練パラメータとしてパラメータi、j、kを選択した場合、図6に例示するように、タッチパネル204には、「股関節可動角」や「挟み角」、「伸展屈曲時間」に関連した計測数値が表示される。
5 and 6 are diagrams showing other examples of the content of the walking training application. For example, when the user selects the parameter d as the lower training parameter, the
これらの訓練パラメータの計測数値は歩行補助装置100から取得される。例えば、歩行補助装置100の制御装置105は、上記の全ての訓練パラメータを計測し、その計測結果を端末装置200に送信する。端末装置200の制御部220は、通信部202を介して歩行補助装置100から全訓練パラメータの計測結果を受信すると、それら複数の計測結果の中から、ユーザのパラメータの選択結果に応じて、タッチパネル204に表示すべき計測結果を選択する。そして、制御部220は、選択した計測結果を、タッチパネル204に表示させる。
The measured values of these training parameters are acquired from the walking assist
[サーバの構成]
以下、サーバ300の構成について説明する。サーバ300は、単一の装置であってもよいし、ネットワークNWを介して接続された複数の装置が互いに協働して動作するシステムであってもよい。すなわち、サーバ300は、分散コンピューティングシステムやクラウドコンピューティングシステムに含まれる複数のコンピュータ(プロセッサ)によって実装されてもよい。
[Server configuration]
Hereinafter, the configuration of the
図7は、実施形態に係るサーバ300の構成の一例を表す図である。図示のように、サーバ300は、例えば、通信部302と、制御部320と、記憶部330とを備える。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the configuration of the
通信部302は、例えば、NIC(Network Interface Card)などを含む。通信部302は、ネットワークNWを介して端末装置200などと通信する。
The
制御部320は、例えば、取得部322と、決定部324と、学習部326とを備える。これらの構成要素は、例えば、CPUやGPUなどのプロセッサが記憶部330に格納されたプログラムを実行することにより実現される。制御部320の構成要素の一部または全部は、LSI、ASIC、またはFPGAなどのハードウェアにより実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
記憶部330は、例えば、HDD、フラッシュメモリ、EEPROM、ROM、RAMなどにより実現される。記憶部330には、ファームウェアやアプリケーションプログラムなどの各種プログラムが格納される。記憶部330には、プロセッサに参照されるプログラムに加えて、モデルデータ332などが格納される。モデルデータ332は、後述するパラメータ推定モデルMDLを定義したデータ(プログラム又はデータ構造)である。
The
[情報処理装置の処理フロー]
以下、フローチャートに即してサーバ300の一連の処理の流れを説明する。図8は、実施形態に係るサーバ300の一連の処理の流れの一例を表すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、ユーザの歩行訓練の回数に連動して行われてよい。具体的には、ユーザが歩行補助装置100を装着して一日に一回歩行訓練を行う場合、本フローチャートの処理は、一日単位で行われる。また、サーバ300が分散コンピューティングシステムやクラウドコンピューティングシステムに含まれる複数のコンピュータによって実装される場合、本フローチャートの処理の一部または全部は、複数のコンピュータによって並列処理されてよい。以下、一例として、今回の歩行訓練が第n回目(nは任意の自然数)であるものとして説明する。
[Processing flow of information processing device]
Hereinafter, a series of processing flows of the
まず、取得部322は、第n回目の歩行訓練が開始されるまで待機し(ステップS100)、第n回目の歩行訓練が開始されると、通信部302を介して、端末装置200から、第n回目のアンケート回答データを取得する(ステップS102)。
First, the
アンケート回答データとは、例えば、歩行訓練を開始する前にユーザに質問されるアンケート(サーベイともいう)に対して、実際にユーザが回答した結果を表すデータである。例えば、ユーザが歩行訓練を開始するために端末装置200上で歩行訓練アプリケーションを起動したとする。この場合、例えば、端末装置200の制御部220は、歩行訓練アプリケーションの起動にともなって、タッチパネル204にアンケートを表示させる。アンケートの設問には、歩行補助装置100に関する設問や、医師や理学療法士などの専門家が患者に問うようなユーザ自身の体調や健康に関する設問などが含まれる。ユーザがタッチパネル204にアンケートの回答を入力すると、制御部220は、通信部202を介して、その回答結果をアンケート回答データとしてサーバ300に送信する。アンケート回答データは、「第3データ」の一例である。
The questionnaire response data is, for example, data representing the result of an actual response by the user to a questionnaire (also referred to as a survey) asked by the user before starting walking training. For example, suppose a user launches a walking training application on a
次に、決定部324は、S102の処理で取得部322によって取得された第n回目のアンケート回答データと、前回の第n−1回目の歩行訓練時に取得された歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データとを、モデルデータ332によって定義された学習済み(訓練済み)のパラメータ推定モデルMDLに対して入力する(ステップS104)。
Next, the
歩行訓練計測データとは、歩行補助装置100によって計測された各種訓練パラメータの計測結果を表すデータである。パラメータ選択データとは、歩行訓練の指針となる複数の訓練パラメータの中から実際にユーザが選択したパラメータの結果を表すデータである。歩行訓練計測データは「第1データ」の一例であり、パラメータ選択データは「第2データ」の一例である。
The walking training measurement data is data representing the measurement results of various training parameters measured by the walking assist
パラメータ推定モデルMDLは、第n−1回目(つまり前回)に歩行訓練を行ったユーザの歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと、第n回目(つまり今回)に歩行訓練を行う予定のユーザのアンケート回答データとが入力されると、第n回目に歩行訓練を行う際にユーザが選択すべき訓練パラメータを推定し、その推定結果を推奨パラメータとして出力するように学習されたモデルである。パラメータ推定モデルMDLの学習方法については後述する。 The parameter estimation model MDL is the walking training measurement data and parameter selection data of the user who performed the walking training in the n-1st time (that is, the previous time), and the questionnaire of the user who plans to perform the walking training in the nth time (that is, this time). When the answer data is input, the model is trained to estimate the training parameters to be selected by the user when performing the nth walking training, and output the estimation results as recommended parameters. The learning method of the parameter estimation model MDL will be described later.
図9は、パラメータ推定モデルMDLの一例を表す図である。図示のように、パラメータ推定モデルMDLは、入力層と、複数の隠れ層(中間層)と、出力層とによって構成されたディープニューラルネットワークによって実装されてよい。ディープニューラルネットワークは、隠れ層の一部がLSTM(Long short-term memory)に置き換わったRNN(Recurrent Neural Network)であってもよい。 FIG. 9 is a diagram showing an example of the parameter estimation model MDL. As shown, the parameter estimation model MDL may be implemented by a deep neural network composed of an input layer, a plurality of hidden layers (intermediate layers), and an output layer. The deep neural network may be an RNN (Recurrent Neural Network) in which a part of the hidden layer is replaced with an LSTM (Long short-term memory).
パラメータ推定モデルMDLがニューラルネットワークによって実装される場合、モデルデータ332には、例えば、ニューラルネットワークを構成する複数の層のそれぞれに含まれるユニットが互いにどのように結合されるのかという結合情報や、結合されたユニット間で入出力されるデータに付与される結合係数などの各種情報が含まれる。
When the parameter estimation model MDL is implemented by a neural network, the
結合情報とは、例えば、各層に含まれるユニット数や、各ユニットの結合先のユニットの種類を指定する情報、各ユニットの活性化関数、隠れ層のユニット間に設けられたゲートなどの情報を含む。活性化関数は、例えば、正規化線形関数(ReLU関数)であってもよいし、シグモイド関数や、ステップ関数、その他の関数などであってもよい。ゲートは、例えば、活性化関数によって返される値(例えば1または0)に応じて、ユニット間で伝達されるデータを選択的に通過させたり、重み付けたりする。結合係数は、例えば、ニューラルネットワークの隠れ層において、ある層のユニットから、より深い層のユニットにデータが出力される際に、出力データに対して付与される重みを含む。また、結合係数は、各層の固有のバイアス成分などを含んでもよい。
The connection information includes, for example, information such as the number of units included in each layer, information for specifying the type of unit to which each unit is connected, the activation function of each unit, and the gate provided between the units of the hidden layer. include. The activation function may be, for example, a rectified linear function (ReLU function), a sigmoid function, a step function, or other function. The gate selectively passes or weights the data transmitted between the units, for example, depending on the value returned by the activation function (
図8のフローチャートの説明に戻る。次に、決定部324は、パラメータ推定モデルMDLの出力結果に基づいて、第n回目(つまり今回)の歩行訓練時にユーザが選択すべき推奨パラメータを決定する(ステップS106)。
Returning to the description of the flowchart of FIG. Next, the
次に、決定部324は、決定した推奨パラメータを、通信部302を介して、第n回目の歩行訓練を介したユーザの端末装置200に送信する(ステップS108)。これを受けて、端末装置200の制御部220は、ユーザが選択する以前に、予め推奨パラメータが選択された状態でコンテンツをタッチパネル204に表示させる。これによって、ユーザは、専門家の指導がなくとも、今回取り組むべき歩行訓練のメニューを知ることができる。この際、ユーザは、必ずしも推奨パラメータを選択する必要はなく、任意の他の訓練パラメータを選択することができる。
Next, the
次に、取得部322は、第n回目の歩行訓練が終了するまで待機し(ステップS110)、第n回目の歩行訓練が終了すると、通信部302を介して、端末装置200から、第n回目(つまり今回)に歩行訓練を行ったユーザの歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データを取得する(ステップS112)。S112の処理で取得された第n回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データは、次回の周期のS104の処理で利用される。
Next, the
次に、学習部326は、前回の周期のS112の処理で取得された第n−1回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと、今回の周期のS102の処理で取得された第n回目のアンケート回答データと、今回の周期のS112の処理で取得された第n回目のパラメータ選択データとに基づいて、教師データを生成する(ステップS114)。
Next, the
教師データとは、ある入力データに対して、機械学習のモデルが出力すべき正解の出力データが教師ラベル(ターゲットともいう)として対応付けられたデータセットである。例えば、学習部326は、第n−1回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと第n回目のアンケート回答データとが含まれる入力データと、第n回目のパラメータ選択データが含まれる出力データとを組み合わせたデータセットを、教師データとして生成する。
The teacher data is a data set in which the correct output data to be output by the machine learning model is associated with a certain input data as a teacher label (also referred to as a target). For example, the
次に、学習部326は、生成した教師データに基づいてパラメータ推定モデルMDLを学習する(ステップS116)。
Next, the
図10は、歩行訓練計測データ、パラメータ選択データ、及びアンケート回答データを合わせたデータベースの一例を表すである。例えば、nを3とした場合、学習部326は、歩行訓練の回数が2回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと、歩行訓練の回数が3回目のアンケート回答データとを教師データの入力データとし、歩行訓練の回数が3回目のパラメータ選択データを教師データの出力データとする。
FIG. 10 shows an example of a database that combines walking training measurement data, parameter selection data, and questionnaire response data. For example, when n is 3, the
そして、学習部326は、2回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと、3回目のアンケート回答データとの組合せを教師データの入力データとしてパラメータ推定モデルMDLに入力する。パラメータ推定モデルMDLは、これらデータが入力されると、3回目の歩行訓練時にユーザが選択すべき訓練パラメータを推奨パラメータとして出力する。
Then, the
学習部326は、パラメータ推定モデルMDLによって出力された3回目の推奨パラメータと、3回目の歩行訓練時に得られたパラメータ選択データが表すパラメータとが一致するようにパラメータ推定モデルMDLを学習する。言い換えれば、学習部326は、パラメータ推定モデルMDLによって出力された3回目の推奨パラメータが、3回目の歩行訓練時に実際にユーザが選択したパラメータに近づくようにパラメータ推定モデルMDLを学習する。例えば、学習部326は、パラメータ同士の差分を求め、その差分が小さくなるように確率的勾配降下法などを用いてパラメータ推定モデルMDLを学習する。
The
学習部326は、上記のようにパラメータ推定モデルMDLを学習すると、記憶部330に格納されたモデルデータ332を更新する。これによって、本フローチャートの処理が終了する。
When the
以上説明した実施形態によれば、サーバ300は、ユーザの歩行を補助しながらユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置100から、端末装置200を介して、第n回目の歩行訓練のときの歩行訓練計測データを取得する。サーバ300は、端末装置200から、第n回目の歩行訓練のときのパラメータ選択データを取得する。更に、サーバ300は、端末装置200から、第n+1回目の歩行訓練のときのアンケート回答データを取得する。サーバ300は、第n回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと、第n+1回目のアンケート回答データとを取得すると、これらデータをパラメータ推定モデルMDLに入力し、そのパラメータ推定モデルMDLの出力結果に基づいて、ユーザの第n+1回目の歩行訓練の指針とすべき推奨パラメータを決定する。このように、機械学習を利用することで、医師や理学療法士などの専門家の指導がなくとも、ユーザの歩行訓練の指針を適切に決定することができる。
According to the embodiment described above, the
<実施形態の変形例>
以下、上述した実施形態の変形例について説明する。上述した実施形態では、パラメータ推定モデルMDLがディープニューラルネットワークによって実装されるものとして説明したがこれに限られない。例えば、パラメータ推定モデルMDLは、トピックモデルとベイジアンネットワークとの組み合わせによって実装されてもよい。
<Modified example of the embodiment>
Hereinafter, a modified example of the above-described embodiment will be described. In the above-described embodiment, the parameter estimation model MDL has been described as being implemented by a deep neural network, but the present invention is not limited to this. For example, the parameter estimation model MDL may be implemented by a combination of a topic model and a Bayesian network.
図11は、トピックモデルを説明するための図であり、図12は、ベイジアンネットワークの一例を表す図である。図11に示すように、トピックモデルは、歩行訓練が繰り返されるたびに収集された複数の歩行訓練計測データと、複数のパラメータ選択データと、複数のアンケート回答データとを一つの行列と見做したときに、LDA(Latent Dirichlet Allocation)やPLSAといった手法を利用して、行列の各要素を、T1やT2、T3といった複数のトピック(クラスタ)のいずれかに分類する。 FIG. 11 is a diagram for explaining a topic model, and FIG. 12 is a diagram showing an example of a Bayesian network. As shown in FIG. 11, the topic model regarded a plurality of walking training measurement data, a plurality of parameter selection data, and a plurality of questionnaire response data collected each time the walking training was repeated as one matrix. Occasionally, techniques such as LDA (Latent Dirichlet Allocation) and PLSA are used to classify each element of the matrix into one of a plurality of topics (clusters) such as T1, T2, and T3.
図12に例示するように、トピックモデルによって分類された各トピックは、ベイジアンネットワークに入力される。ベイジアンネットワークは、入力されたトピックから確率的推論によって推定パラメータを出力する。決定部324は、このようなトピックモデルとベイジアンネットワークとを組み合わせて利用することで推奨パラメータを決定してもよい。
As illustrated in FIG. 12, each topic classified by the topic model is input to the Bayesian network. The Bayesian network outputs estimated parameters by stochastic inference from the input topic. The
また、上述した実施形態では、学習部326が、第n−1回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと第n回目のアンケート回答データとが含まれる入力データから、第n回目の推奨パラメータを出力するようにパラメータ推定モデルMDLを学習するものとして説明したがこれに限られない。
Further, in the above-described embodiment, the
例えば、学習部326は、第n−1回目よりも以前の第n−k回目の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データと第n回目のアンケート回答データとが含まれる入力データから、第n回目の推奨パラメータを出力するようにパラメータ推定モデルMDLを学習してもよい。kは、1以上であり、且つnよりも小さい自然数である。つまり、第n−k回目には、第n−1回目が含まれてよい。
For example, the
また、学習部326は、第n−k回目だけでなく、第n−k回目から第n−k−j回目まで遡った計j個の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データから、第n回目の推奨パラメータを出力するようにパラメータ推定モデルMDLを学習してもよい。jはnよりも小さい任意の自然数である。例えば、nを10とし、kを1とし、jを4とした場合、学習部326は、歩行訓練の5回目から9回目までの計5回分の歩行訓練計測データ及びパラメータ選択データから、第10回目の推奨パラメータを出力するようにパラメータ推定モデルMDLを学習する。
In addition, the
上記説明した実施形態は、以下のように表現することができる。
プログラムを格納した少なくとも一つのメモリと、
少なくとも一つのプロセッサと、を備え、
前記プロセッサが前記プログラムを実行することにより、
ユーザの歩行を補助しながら前記ユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置から、第n回目の歩行訓練のときの前記ユーザの動きの計測結果を表す第1データを取得し、
前記ユーザが利用可能な端末装置から、第n回目の歩行訓練のときの指針となる複数のパラメータの中から前記ユーザが選択した少なくとも一つのパラメータの選択結果を表す第2データを取得し、
第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、取得した前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定する、
ように構成されている、情報処理装置。
The embodiment described above can be expressed as follows.
At least one memory that stores the program and
With at least one processor,
When the processor executes the program,
From the walking assist device that measures the movement when the user walks while assisting the user's walking, the first data representing the measurement result of the user's movement at the time of the nth walking training is acquired.
From the terminal device available to the user, second data representing the selection result of at least one parameter selected by the user from among a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training is acquired.
When at least the first data and the second data of the user who has performed the mth walking training are input, the recommended parameters to be used as a guideline at the m + kth walking training of the user are output. The first data and the second data at the time of the nth walking training of the acquired user were input to the model learned in the above, and the first data and the second data were input. Based on the output result of the model, the recommended parameter to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user is determined.
An information processing device that is configured as such.
以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等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内において種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above using the embodiments, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and substitutions are made without departing from the gist of the present invention. Can be added.
1…歩行補助システム、100…歩行補助装置、102…メインフレーム、103…サブフレーム、104…駆動源、105…制御装置、106…股関節角度センサ、107…バッテリ、200…端末装置、202…通信部、204…タッチパネル、220…制御部、230…記憶部、300…サーバ、302…通信部、320…制御部、322…取得部、324…決定部、326…学習部、330…記憶部 1 ... Walking assistance system, 100 ... Walking assistance device, 102 ... Mainframe, 103 ... Subframe, 104 ... Drive source, 105 ... Control device, 106 ... Hip joint angle sensor, 107 ... Battery, 200 ... Terminal device, 202 ... Communication Unit, 204 ... Touch panel, 220 ... Control unit, 230 ... Storage unit, 300 ... Server, 302 ... Communication unit, 320 ... Control unit, 322 ... Acquisition unit, 324 ... Decision unit, 326 ... Learning unit, 330 ... Storage unit
Claims (6)
第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、前記取得部によって取得された前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定する決定部と、
を備える情報処理装置。 From the walking assist device that measures the movement when the user walks while assisting the user's walking, the first data representing the measurement result of the user's movement at the time of the nth walking training is acquired, and the user Acquires second data representing the selection result of at least one parameter selected by the user from a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training from a terminal device that can be used by the user.
When at least the first data and the second data of the user who has performed the mth walking training are input, the recommended parameters to be used as a guideline at the m + kth walking training of the user are output. The first data and the second data at the time of the nth walking training of the user acquired by the acquisition unit are input to the model learned in the above, and the first data and the second data are input. Based on the output result of the model in which is input, a determination unit for determining the recommended parameters to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user, and a determination unit.
Information processing device equipped with.
前記決定部は、第n回目の歩行訓練時の前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データと、第n+k回目の歩行訓練時の前記ユーザの前記第3データとを前記モデルに入力し、前記第1データ、前記第2データ、及び前記第3データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定する、
請求項1に記載の情報処理装置。 The acquisition unit further acquires the third data representing the response result of the user to the n + kth walking training questionnaire from the terminal device.
The determination unit inputs the first data and the second data of the user at the time of the nth walking training and the third data of the user at the time of the n + kth walking training into the model. Based on the output result of the model to which the first data, the second data, and the third data are input, the recommended parameter to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user is determined.
The information processing device according to claim 1.
請求項1又は2に記載の情報処理装置。 The model is one of a deep neural network, a topic model, and a Bayesian network, or a combination of a plurality of models.
The information processing device according to claim 1 or 2.
請求項1から3のうちいずれか一項に記載の情報処理装置。 The recommended parameters at the time of the mth walking training of the user output by the model when the first data and the second data of the user at the mkth time are input to the model, and the mth time. A learning unit for learning the model is further provided so that the parameter selected by the user from the plurality of parameters matches during the walking training.
The information processing device according to any one of claims 1 to 3.
ユーザの歩行を補助しながら前記ユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置から、第n回目の歩行訓練のときの前記ユーザの動きの計測結果を表す第1データを取得し、
前記ユーザが利用可能な端末装置から、第n回目の歩行訓練のときの指針となる複数のパラメータの中から前記ユーザが選択した少なくとも一つのパラメータの選択結果を表す第2データを取得し、
第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、取得した前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定する、
情報処理方法。 The computer
From the walking assist device that measures the movement when the user walks while assisting the user's walking, the first data representing the measurement result of the user's movement at the time of the nth walking training is acquired.
From the terminal device available to the user, second data representing the selection result of at least one parameter selected by the user from among a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training is acquired.
When at least the first data and the second data of the user who has performed the mth walking training are input, the recommended parameters to be used as a guideline at the m + kth walking training of the user are output. The first data and the second data at the time of the nth walking training of the acquired user were input to the model learned in the above, and the first data and the second data were input. Based on the output result of the model, the recommended parameter to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user is determined.
Information processing method.
ユーザの歩行を補助しながら前記ユーザが歩行したときの動きを計測する歩行補助装置から、第n回目の歩行訓練のときの前記ユーザの動きの計測結果を表す第1データを取得すること、
前記ユーザが利用可能な端末装置から、第n回目の歩行訓練のときの指針となる複数のパラメータの中から前記ユーザが選択した少なくとも一つのパラメータの選択結果を表す第2データを取得すること、
第m回目の歩行訓練を行った前記ユーザの前記第1データ及び前記第2データが少なくとも入力されると、前記ユーザの第m+k回目の歩行訓練のときに指針とすべき推奨パラメータを出力するように学習されたモデルに対して、取得した前記ユーザの第n回目の歩行訓練のときの前記第1データ及び前記第2データを入力し、前記第1データ及び前記第2データが入力された前記モデルの出力結果に基づいて、前記ユーザの第n+k回目の歩行訓練の指針とすべき前記推奨パラメータを決定すること、
を実行させるためのプログラム。 On the computer
Acquiring the first data representing the measurement result of the user's movement at the time of the nth walking training from the walking assist device that measures the movement when the user walks while assisting the user's walking.
Obtaining second data representing the selection result of at least one parameter selected by the user from a plurality of parameters that serve as a guideline for the nth walking training from the terminal device available to the user.
When at least the first data and the second data of the user who has performed the mth walking training are input, the recommended parameters to be used as a guideline at the m + kth walking training of the user are output. The first data and the second data at the time of the nth walking training of the acquired user were input to the model learned in the above, and the first data and the second data were input. Based on the output result of the model, the recommended parameter to be used as a guideline for the n + kth walking training of the user is determined.
A program to execute.
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