JP2023077330A - 着地安定性評価システム、着地安定性評価方法、着地安定性評価処理装置、及び、着地安定性評価処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】着地における安定性を高い精度にて評価することが可能な着地安定性評価システムを提供すること。【解決手段】着地安定性評価システム１は、対象の着地における安定性を評価する。着地安定性評価システム１は、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体と、複数の異なる時点のそれぞれにて、面状体における複数の異なる位置にて上記荷重をそれぞれ検出する複数のセンサと、処理部２０と、を備える。処理部２０は、複数の時点のそれぞれに対して、複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、面状体において荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、複数の時点のそれぞれに対して取得された作用位置に基づいて、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、着地安定性評価システム、着地安定性評価方法、着地安定性評価処理装置、及び、着地安定性評価処理方法に関する。

平衡機能障害の有無を判定するために用いられる重心動揺システムが知られている。例えば、特許文献１に記載の重心動揺システムは、被験者が行う足踏みに伴って生じる荷重を受ける平板を備えるとともに、当該平板において当該荷重が作用する位置である圧力中心の時系列データを取得し、取得された時系列データに基づいて、圧力中心の移動軌跡の総軌跡長及び外周面積を取得する。更に、重心動揺システムは、取得された総軌跡長及び外周面積に基づいて平衡機能障害の有無を判定する。

特開２０１１－２１７８８４号公報

ところで、足関節の捻挫、又は、転倒の原因の一つとして、着地における不安定性が知られている。このため、着地における安定性を高い精度にて評価できれば、治療若しくは機能回復訓練の効果、又は、インソール等の運動補助具の使用の効果を適切に評価できる。

そこで、例えば、片足立ちにて行われる跳躍後の着地における安定性を上記重心動揺システムを用いて評価することが考えられる。しかしながら、圧力中心の移動軌跡の総軌跡長及び外周面積は、平衡機能による姿勢の調節、跳躍の高さ、及び、体重に応じて、比較的大きく変動してしまう。このため、上記重心動揺システムにおいては、着地における安定性を高い精度にて評価できない場合がある、という課題があった。

本発明の目的の一つは、着地における安定性を高い精度にて評価することである。

一つの側面では、着地安定性評価システムは、対象の着地における安定性を評価する。
着地安定性評価システムは、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体と、複数の異なる時点のそれぞれにて、面状体における複数の異なる位置にて上記荷重をそれぞれ検出する複数のセンサと、処理部と、を備える。
処理部は、複数の時点のそれぞれに対して、複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、面状体において荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、複数の時点のそれぞれに対して取得された作用位置に基づいて、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する。

他の一つの側面では、着地安定性評価方法は、対象の着地における安定性を評価する。
着地安定性評価方法は、
複数の異なる時点のそれぞれにて、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体における複数の異なる位置にて上記荷重をそれぞれ検出し、
上記複数の時点のそれぞれに対して、上記複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、上記面状体において上記荷重が作用する位置である作用位置を取得し、
上記複数の時点のそれぞれに対して上記取得された作用位置に基づいて、上記作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する、
ことを含む。

他の一つの側面では、着地安定性評価処理装置は、対象の着地における安定性を評価する。
着地安定性評価処理装置は、処理部を備える。
処理部は、複数の異なる時点のそれぞれにて、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体における複数の異なる位置にて検出された荷重に基づいて、複数の時点のそれぞれに対して、面状体において荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、複数の時点のそれぞれに対して取得された作用位置に基づいて、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する。

他の一つの側面では、着地安定性評価処理方法は、対象の着地における安定性を評価する。
着地安定性評価処理方法は、
複数の異なる時点のそれぞれにて、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体における複数の異なる位置にて検出された荷重に基づいて、複数の時点のそれぞれに対して、面状体において荷重が作用する位置である作用位置を取得し、
複数の時点のそれぞれに対して取得された作用位置に基づいて、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する、
ことを含む。

着地における安定性を高い精度にて評価できる。

第１実施形態の着地安定性評価システムの構成を表す図である。 第１実施形態の床反力計の上面図である。 第１実施形態の床反力計の側面図である。 第１実施形態の着地安定性評価処理装置の構成を表すブロック図である。 第１実施形態の着地安定性評価処理装置の機能を表すブロック図である。 第１実施形態の着地安定性評価処理装置により取得される作用位置の時間に対する変化の一例を表すグラフである。 第１実施形態の着地安定性評価処理装置が実行する処理を表すフローチャートである。

以下、本発明の、着地安定性評価システム、着地安定性評価方法、着地安定性評価処理装置、及び、着地安定性評価処理方法に関する各実施形態について図１乃至図７を参照しながら説明する。

＜第１実施形態＞
（概要）
第１実施形態の着地安定性評価システムは、対象の着地における安定性を評価する。
着地安定性評価システムは、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体と、複数の異なる時点のそれぞれにて、面状体における複数の異なる位置にて荷重をそれぞれ検出する複数のセンサと、処理部と、を備える。
処理部は、複数の時点のそれぞれに対して、複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、面状体において荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、複数の時点のそれぞれに対して取得された作用位置に基づいて、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する。

対象が着地する際、作用位置は、時間の経過に伴って目標値に近づく。従って、関数特定パラメータは、作用位置の時間に対する変化を高い精度にて反映する。更に、作用位置の時間に対する変化は、着地における安定性と強い相関を有する。従って、上記着地安定性評価システムによれば、関数特定パラメータを用いることにより、着地における安定性を高い精度にて評価できる。
次に、第１実施形態の着地安定性評価システムについて、より詳細に説明する。

（構成）
図１に表されるように、着地安定性評価システム１は、対象の着地における安定性を評価する。本例では、対象は、人間である。なお、対象は、人間以外の動物であってもよい。また、対象は、少なくとも１つの脚を有するロボットであってもよい。

着地安定性評価システム１は、床反力計１０と、着地安定性評価処理装置２０と、を備える。本例では、着地安定性評価処理装置２０は、処理部に対応する。床反力計１０は、フォースプレートと表されてもよい。

以下、図１乃至図３に表されるように、ｘ軸、ｙ軸、及び、ｚ軸を有する右手系の直交座標系を用いて、床反力計１０を説明する。

本例では、ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向は、床反力計１０の左右方向、床反力計１０の前後方向、及び、床反力計１０の上下方向とそれぞれ表されてもよい。また、本例では、ｘ軸の正方向、ｘ軸の負方向、ｙ軸の正方向、ｙ軸の負方向、ｚ軸の正方向、及び、ｚ軸の負方向は、床反力計１０の右方向、床反力計１０の左方向、床反力計１０の前方向、床反力計１０の後方向、床反力計１０の上方向、及び、床反力計１０の下方向とそれぞれ表されてもよい。
本例では、ｚ軸の正方向、及び、ｚ軸の負方向は、鉛直上方向、及び、鉛直下方向にそれぞれ一致する。

図１は、床反力計１０の斜視図である。図２は、床反力計１０の上面図（換言すると、床反力計１０をｚ軸の負方向にて見た図）である。図３は、床反力計１０の側面図（換言すると、床反力計１０をｙ軸の正方向にて見た図）である。

床反力計１０は、水平面にて延在する平板状である。床反力計１０は、上面視において矩形状（本例では、正方形状）である。床面ＧＳは、平面（本例では、水平面）を形成するとともに、床反力計１０が収容される凹部を有する。本例では、床反力計１０は、床反力計１０のうちのｚ軸の正方向における端面（換言すると、床反力計１０の上面）が、床面ＧＳのうちの、凹部以外の部分と同一の平面を形成するように、床面ＧＳの凹部に収容されるように床面ＧＳに載置される。なお、床反力計１０の上面と、床面ＧＳのうちの、凹部以外の部分と、は、ｚ軸方向における位置が僅かに異なっていてもよい。また、床面ＧＳが凹部を有しない場合、床反力計１０は、平面を形成する床面ＧＳから僅かに突出するように床面ＧＳに載置されてもよい。

床反力計１０は、支持部１１と、複数（本例では、４個）の荷重センサ１２－１～１２－４と、受力部１３と、を備える。なお、床反力計１０が備える荷重センサの数は、３個、又は、５個以上であってもよい。
支持部１１は、水平面にて延在する面状体である。本例では、支持部１１は、水平面にて延在する平板状である。支持部１１は、上面視において矩形状（本例では、正方形状）である。支持部１１は、床反力計１０のうちの、ｚ軸の負方向における端部を構成する。

受力部１３は、水平面にて延在する面状体である。本例では、受力部１３は、水平面にて延在する平板状である。受力部１３は、上面視において矩形状（本例では、正方形状）である。受力部１３は、床反力計１０のうちの、ｚ軸の正方向における端部を構成する。従って、受力部１３は、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける。

受力部１３は、マーカー１３１を有する。マーカー１３１は、受力部１３のうちの、ｚ軸の正方向における端面（換言すると、受力部１３の上面）に位置する。マーカー１３１は、対象による着地の、目標となる位置（換言すると、目標位置）を表す。本例では、目標位置は、受力部１３のｘ軸方向における中心であり、且つ、受力部１３のｙ軸方向における中心である位置（換言すると、受力部１３の上面視における中央）である。

マーカー１３１は、受力部１３のｙ軸方向における中心を通り且つｘ軸方向にて延在する第１直線部と、受力部１３のｘ軸方向における中心を通り且つｙ軸方向にて延在する第２直線部と、を有する十字状である。本例では、マーカー１３１は、第１直線部と第２直線部とが交差する位置が目標位置を表す。

受力部１３は、ｚ軸方向にて所定の間隔だけ支持部１１と隔てられるように、複数の荷重センサ１２－１～１２－４を介して支持部１１により支持される。

複数の荷重センサ１２－１～１２－４は、支持部１１と受力部１３とに挟まれる。換言すると、複数の荷重センサ１２－１～１２－４は、支持部１１と受力部１３との間に介在する。

複数の荷重センサ１２－１～１２－４は、床反力計１０のうちの、上面視における４個の隅部にそれぞれ位置する。本例では、荷重センサ１２－１は、４個の隅部のうちの、ｘ軸の正方向側であり、且つ、ｙ軸の正方向側である隅部に位置し、荷重センサ１２－２は、４個の隅部のうちの、ｘ軸の負方向側であり、且つ、ｙ軸の正方向側である隅部に位置し、荷重センサ１２－３は、４個の隅部のうちの、ｘ軸の負方向側であり、且つ、ｙ軸の負方向側である隅部に位置し、且つ、荷重センサ１２－４は、４個の隅部のうちの、ｘ軸の正方向側であり、且つ、ｙ軸の負方向側である隅部に位置する。

本例では、２個の荷重センサ１２－１，１２－４と、２個の荷重センサ１２－２，１２－３と、は、ｘ軸に直交するとともに、受力部１３のｘ軸方向における中心を通る第１基準面に対して、互いに面対称である位置を有する。換言すると、複数の荷重センサ１２－１～１２－４のそれぞれと、第１基準面と、の間の距離は、所定の第１距離である。

更に、本例では、２個の荷重センサ１２－１，１２－２と、２個の荷重センサ１２－４，１２－３と、は、ｙ軸に直交するとともに、受力部１３のｙ軸方向における中心を通る第２基準面に対して、互いに面対称である位置を有する。換言すると、複数の荷重センサ１２－１～１２－４のそれぞれと、第２基準面と、の間の距離は、所定の第２距離である。本例では、第２距離は、第１距離と等しい。なお、第２距離は、第１距離と異なっていてもよい。

複数の荷重センサ１２－１～１２－４のそれぞれは、ｚ軸方向における荷重を検出する。従って、本例では、複数の荷重センサ１２－１～１２－４は、受力部１３における複数の異なる位置（本例では、受力部１３の上面視における４個の隅部）にて、受力部１３のうちの、ｚ軸の正方向における端面（換言すると、受力部１３の上面）が受ける荷重をそれぞれ検出する。
なお、複数の荷重センサ１２－１～１２－４のそれぞれは、ロードセルと表されてもよい。

着地安定性評価処理装置２０は、情報処理装置、又は、コンピュータである。例えば、コンピュータは、据置型ゲーム機、携帯型ゲーム機、テレビ受像機、又は、スマートフォン等の少なくとも一部であってもよい。例えば、着地安定性評価処理装置２０は、デスクトップ型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ、タブレット型コンピュータ、又は、スマートフォン等であってよい。なお、着地安定性評価処理装置２０は、互いに通信可能に接続された複数の装置により構成されていてもよい。

図４に表されるように、着地安定性評価処理装置２０は、バスＢＵを介して互いに接続された、処理装置２１、記憶装置２２、入力装置２３、出力装置２４、及び、接続装置２５を備える。
処理装置２１は、記憶装置２２に記憶されているプログラムを実行することにより、記憶装置２２、入力装置２３、出力装置２４、及び、接続装置２５を制御する。これにより、処理装置２１は、後述する機能を実現する。

本例では、処理装置２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。なお、処理装置２１は、ＣＰＵに代えて、又は、ＣＰＵに加えて、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又は、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を含んでもよい。

本例では、記憶装置２２は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを含む。例えば、記憶装置２２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ、有機メモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、及び、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）の少なくとも１つを含む。

入力装置２３は、着地安定性評価処理装置２０の外部から情報が入力される。本例では、入力装置２３は、キーボード及びマウスを備える。なお、入力装置２３は、マイクロフォンを備えてもよい。

出力装置２４は、着地安定性評価処理装置２０の外部に情報を出力する。本例では、出力装置２４は、ディスプレイを備える。なお、出力装置２４は、スピーカを備えてもよい。
なお、着地安定性評価処理装置２０は、入力装置２３及び出力装置２４の両方を構成するタッチパネル式のディスプレイを備えてもよい。

接続装置２５は、着地安定性評価処理装置２０の外部の装置と通信可能に接続される。本例では、接続装置２５は、床反力計１０と通信可能に接続される。接続装置２５は、床反力計１０が備える複数の荷重センサ１２－１～１２－４により検出された荷重を表す検出情報を床反力計１０から受信する。

（機能）

図５に表されるように、着地安定性評価処理装置２０の機能は、作用位置取得部２０１と、作用位置記憶部２０２と、関数特定パラメータ取得部２０３と、安定性評価部２０４と、を含む。なお、床反力計１０は、着地安定性評価処理装置２０の機能の少なくとも一部を、着地安定性評価処理装置２０の代わりに有していてもよい。また、着地安定性評価処理装置２０は、床反力計１０の内部に収容されていてもよい。

作用位置取得部２０１は、検出タイミングが到来する毎に、複数の荷重センサ１２－１～１２－４により検出された荷重を表す検出情報に基づいて、作用位置を取得する。
本例では、検出タイミングは、所定の検出周期が経過する毎に到来する。本例では、検出周期は、２［ｍｓ］である。なお、検出周期は、０．５［ｍｓ］乃至５０［ｍｓ］の時間であってもよい。
本例では、作用位置は、受力部１３の上面において荷重が作用する、ｘ軸方向における位置である。

本例では、作用位置取得部２０１は、下記数式１に基づいて、各時点ｔにおける作用位置Ｐ（ｔ）を取得する。本例では、時点ｔは、対象が着地してから経過した時間を表す。本例では、作用位置は、受力部１３のｘ軸方向における中心が原点である座標系により表される。Ｗ_１（ｔ）は、各時点ｔにおいて荷重センサ１２－１により検出された荷重を表し、Ｗ_２（ｔ）は、各時点ｔにおいて荷重センサ１２－２により検出された荷重を表し、Ｗ_３（ｔ）は、各時点ｔにおいて荷重センサ１２－３により検出された荷重を表し、且つ、Ｗ_４（ｔ）は、各時点ｔにおいて荷重センサ１２－４により検出された荷重を表す。Ｄは、第１距離を表す。

本例では、対象は、対象の左右方向がｘ軸方向と一致する状態を維持しながら、所定の待機位置にて、一方の足（例えば、右足、又は、左足）にて片足立ちをしている状態から、当該一方の足の片足立ちにて跳躍を行うことにより、当該一方の足の片足立ちにて目標位置に着地する。待機位置は、目標位置を通り、且つ、ｘ軸方向にて延在する直線上であるとともに、ｘ軸方向にて床反力計１０に隣接する位置である。

例えば、待機位置は、目標位置を通り、且つ、ｘ軸方向にて延在する直線上であるとともに、ｘ軸方向にて床反力計１０に隣接する位置であり、且つ、床反力計１０に対してｘ軸の正方向の位置である。なお、待機位置は、目標位置を通り、且つ、ｘ軸方向にて延在する直線上であるとともに、ｘ軸方向にて床反力計１０に隣接する位置であり、且つ、床反力計１０に対してｘ軸の負方向の位置であってもよい。

従って、本例では、対象の着地は、移動方向に沿った対象の移動に伴って行われる。本例では、移動方向は、対象の左右方向である。本例では、対象の移動は、片足立ちにて行われる跳躍である。
従って、本例では、作用位置取得部２０１は、対象の移動方向（本例では、ｘ軸方向）における位置を作用位置として用いる。

なお、移動方向は、対象の前後方向であってもよい。また、移動方向は、対象の前後方向の成分と、対象の左右方向の成分と、の両方を含む方向（換言すると、対象の斜め方向）であってもよい。また、対象の移動は、両足立ちにて行われる跳躍であってもよい。

図６の実線は、作用位置取得部２０１により取得される作用位置の時間に対する変化の一例を表す。

作用位置記憶部２０２は、作用位置取得部２０１により取得された作用位置Ｐ（ｔ）と、時点ｔと、が互いに対応付けられた作用位置情報を記憶装置２２に記憶させる。

関数特定パラメータ取得部２０３は、作用位置記憶部２０２によって記憶されている作用位置情報が表す、複数の異なる時点のそれぞれに対する作用位置Ｐ（ｔ）に基づいて、関数特定パラメータを取得する。関数特定パラメータは、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定するパラメータである。

本例では、関数は、一次遅れ要素を有する系のステップ応答を表す。具体的には、関数特定パラメータ取得部２０３が用いる関数は、数式２により表される。
Ｐ_０は、目標値を表す。本例では、目標値Ｐ_０は、ｘ軸方向における、対象が着地した位置に対応する。Ａは、初期偏差を表す。本例では、初期偏差Ａは、時点ｔが０である場合における、作用位置Ｐ（０）と、目標値Ｐ_０と、の差を表す。τは、一次遅れ要素の時定数を表す。本例では、関数特定パラメータは、目標値Ｐ_０と、初期偏差Ａと、時定数τと、を含む。

図６の破線は、関数特定パラメータ取得部２０３により取得される関数特定パラメータによって特定される関数の一例を表す。
本例では、関数特定パラメータの取得は、最小二乗法を用いることにより行われる。なお、関数特定パラメータの取得は、最小二乗法以外の方法（例えば、最尤推定法等）を用いることにより行われてもよい。

安定性評価部２０４は、関数特定パラメータ取得部２０３により取得された関数特定パラメータに基づいて、対象の着地の安定性を評価する。本例では、安定性評価部２０４は、時定数τが小さくなるほど高くなるように、対象の着地の安定性を評価する。例えば、安定性評価部２０４は、時定数τに基づいて評価値を取得し、取得された評価値を表す評価情報を出力装置２４を介して出力する（本例では、ディスプレイに表示する）。例えば、評価値は、対象の着地の安定性が高くなるほど大きくなる値を有する。

（動作）
次に、着地安定性評価システム１の動作について、図７を参照しながら説明する。
着地安定性評価処理装置２０は、図７にフローチャートにより表される処理を実行する。
先ず、着地安定性評価処理装置２０は、検出タイミングが到来するまで待機する（図７のステップＳ１０１の「Ｎｏ」判定）。本例では、検出タイミングは、検出周期が経過する毎に到来する。

検出タイミングが到来した場合、着地安定性評価処理装置２０は、ステップＳ１０１にて「Ｙｅｓ」と判定し、開始条件が満足されたか否かを判定する（図７のステップＳ１０２）。本例では、開始条件は、総荷重が所定の第１閾値よりも大きい、という条件である。総荷重は、複数の荷重センサ１２－１～１２－４により検出された荷重の総和である。

対象が着地する前の時点においては、開始条件は、満足されない。従って、着地安定性評価処理装置２０は、ステップＳ１０２にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０１へ戻る。

その後、対象は、対象の左右方向がｘ軸方向と一致する状態を維持しながら、所定の待機位置にて、一方の足（本例では、右足）にて片足立ちをしている状態から、当該一方の足の片足立ちにて跳躍を行うことにより、当該一方の足の片足立ちにて目標位置に着地する。

これにより、開始条件は、満足される。従って、着地安定性評価処理装置２０は、ステップＳ１０２にて「Ｙｅｓ」と判定し、検出タイミングが到来するまで待機する（図７のステップＳ１０３の「Ｎｏ」判定）。検出タイミングが到来した場合、着地安定性評価処理装置２０は、ステップＳ１０３にて「Ｙｅｓ」と判定し、時点ｔにおいて複数の荷重センサ１２－１～１２－４のそれぞれにより検出された荷重に基づいて作用位置Ｐ（ｔ）を取得する（図７のステップＳ１０４）。本例では、時点ｔは、開始条件が満足された時点から経過した時間を表す。

次いで、着地安定性評価処理装置２０は、取得された作用位置Ｐ（ｔ）と時点ｔとが互いに対応付けられた作用位置情報を記憶装置２２に記憶させる（図７のステップＳ１０５）。

次いで、着地安定性評価処理装置２０は、終了条件が満足されたか否かを判定する（図７のステップＳ１０６）。本例では、終了条件は、複数の荷重センサ１２－１～１２－４により検出された荷重の最大値が所定の第２閾値よりも小さい、という条件である。本例では、第２閾値は、第１閾値よりも小さい。

対象の姿勢が安定するまでは、終了条件は、満足されない。従って、着地安定性評価処理装置２０は、ステップＳ１０６にて「Ｎｏ」と判定し、ステップＳ１０３へ戻る。
そして、着地安定性評価処理装置２０は、終了条件が満足されるまでの間、ステップＳ１０３乃至ステップＳ１０６の処理を繰り返し実行する。

その後、対象の姿勢が安定すると、終了条件は、満足される。従って、着地安定性評価処理装置２０は、ステップＳ１０６にて「Ｙｅｓ」と判定し、記憶装置２２に記憶されている作用位置情報に基づいて、関数特定パラメータを取得する（図７のステップＳ１０７）。

次いで、着地安定性評価処理装置２０は、取得された関数特定パラメータに基づいて評価情報を取得し、取得された評価情報を出力装置２４を介して出力する（図７のステップＳ１０８）。
これにより、着地安定性評価処理装置２０は、図７の処理を終了する。

なお、開始条件は、複数の荷重センサ１２－１～１２－４により検出された荷重の最大値が所定の第３閾値よりも大きい、という条件であってもよい。

また、終了条件は、作用位置の変動量が所定の第４閾値よりも小さい、という条件であってもよい。例えば、作用位置の変動量は、過去の所定の時間における作用位置の、最大値と最小値との差の大きさであってよい。この場合、第４閾値は、開始条件が満足された時点にて開始する所定の期間における作用位置の変動量に、所定の係数を乗じることにより決定されてもよい。

また、終了条件は、作用位置と目標値（本例では、０）との差の大きさが所定の第５閾値よりも小さい状態が継続する時間が所定の第６閾値よりも長い、という条件であってもよい。

また、終了条件は、関数特定パラメータの変化量が所定の第７閾値よりも小さい、という条件であってもよい。この場合、ステップＳ１０７の処理は、ステップＳ１０６の処理の前に実行される。例えば、関数特定パラメータの変化量は、前回の検出タイミングにて取得された関数特定パラメータに含まれる時定数と、今回の検出タイミングにて取得された関数特定パラメータに含まれる時定数と、の差の大きさであってよい。

以上、説明したように、第１実施形態の着地安定性評価システム１は、対象の着地における安定性を評価する。着地安定性評価システム１は、対象の着地に伴って生じる荷重を受ける面状体（本例では、受力部１３）と、複数の異なる時点のそれぞれにて、面状体における複数の異なる位置にて荷重をそれぞれ検出する複数のセンサ（本例では、複数の荷重センサ１２－１～１２－４）と、処理部（本例では、着地安定性評価処理装置２０）と、を備える。

処理部は、複数の時点のそれぞれに対して、複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、面状体において荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、複数の時点のそれぞれに対して取得された作用位置に基づいて、作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する。

対象が着地する際、作用位置は、時間の経過に伴って目標値に近づく。従って、関数特定パラメータは、作用位置の時間に対する変化を高い精度にて反映する。更に、作用位置の時間に対する変化は、着地における安定性と強い相関を有する。従って、着地安定性評価システム１によれば、関数特定パラメータを用いることにより、着地における安定性を高い精度にて評価できる。

更に、第１実施形態の着地安定性評価システム１において、関数は、一次遅れ要素を有する系のステップ応答を表し、且つ、関数特定パラメータは、一次遅れ要素の時定数を含む。処理部は、時定数が小さくなるほど高くなるように対象の着地の安定性を評価する。

ところで、一次遅れ要素を有する系のステップ応答は、作用位置の時間に対する変化を高い精度にて表す。このため、一次遅れ要素の時定数は、作用位置が目標値に到達するまでの時間を高い精度にて反映する。従って、着地安定性評価システム１によれば、着地における安定性を高い精度にて評価できる。

更に、第１実施形態の着地安定性評価システム１において、対象の着地は、移動方向に沿った対象の移動に伴って行われる。処理部は、移動方向における位置、及び、移動方向に直交する方向における位置の少なくとも１つ（本例では、移動方向における位置）を作用位置として用いる。

例えば、対象の移動に伴って行われる着地における安定性は、移動方向における作用位置の時間に対する変化、又は、移動方向に直交する方向における作用位置の時間に対する変化に反映されやすい。従って、着地安定性評価システム１によれば、着地における安定性を高い精度にて評価できる。

更に、第１実施形態の着地安定性評価システム１において、移動方向は、対象の左右方向であり、且つ、対象の移動は、片足立ちにて行われる跳躍である。処理部は、移動方向における位置を作用位置として用いる。

片足立ちにて対象（例えば、人間）の左右方向にて行われる跳躍後の着地における安定性は、面状体において荷重が作用する、当該左右方向における位置である作用位置の時間に対する変化と強い相関を有する。従って、着地安定性評価システム１によれば、着地における安定性を高い精度にて評価できる。

なお、第１実施形態の変形例の着地安定性評価処理装置２０は、記憶装置２２に記憶されている作用位置情報のうちの、除外期間に含まれない時点と対応付けられた作用位置情報に基づいて関数特定パラメータを取得してもよい。例えば、除外期間は、開始条件が満足された時点にて開始し、且つ、長さが所定の第１時間である第１期間と、終了条件が満足された時点にて終了し、且つ、長さが所定の第２時間である第２期間と、の少なくとも１つからなっていてよい。

第１期間、又は、第２期間においては、荷重の検出に含まれる雑音が大きくなりやすい。従って、上記変形例の着地安定性評価処理装置２０によれば、関数特定パラメータを高い精度にて取得できる。

また、第１実施形態の変形例の着地安定性評価処理装置２０は、対象の移動方向に直交する方向（本例では、ｙ軸方向）における位置を作用位置として用いてもよい。この場合、着地安定性評価処理装置２０は、下記数式３に基づいて、各時点ｔにおける作用位置Ｐ（ｔ）を取得する。本例では、Ｄは、第２距離を表す。

また、第１実施形態の変形例の着地安定性評価処理装置２０は、対象の移動方向（本例では、ｘ軸方向）における位置を作用位置として用いることにより第１関数特定パラメータを取得するとともに、対象の移動方向に直交する方向（本例では、ｙ軸方向）における位置を作用位置として用いることにより第２関数特定パラメータを取得してもよい。この場合、着地安定性評価処理装置２０は、第１関数特定パラメータに含まれる時定数と、第２関数特定パラメータに含まれる時定数と、の両方に基づいて、対象の着地の安定性を評価してよい。

第１実施形態の床反力計１０は、床面ＧＳに載置される。なお、第１実施形態の変形例の床反力計１０は、義足、又は、ロボットの脚の少なくとも一部を構成していてもよい。
また、第１実施形態の床反力計１０の受力部１３の上面は、平面状である。なお、第１実施形態の変形例の床反力計１０の受力部１３は、曲面状であってもよい。この場合、床反力計１０は、インソール、又は、ソールの少なくとも一部を構成していてもよい。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。

例えば、第１実施形態の変形例の着地安定性評価システム１において、床反力計１０は、複数の異なる時点のそれぞれに対して、作用位置Ｐ（ｔ）と、時点ｔと、が互いに対応付けられた作用位置情報を生成してもよい。この場合、着地安定性評価処理装置２０は、床反力計１０から作用位置情報を受信してもよい。また、この場合、着地安定性評価処理装置２０は、情報を読み取り可能な記憶媒体を用いて、床反力計１０により生成された作用位置情報が入力されてもよい。

１ 着地安定性評価システム
１０ 床反力計
１１ 支持部
１２－１～１２－４ 荷重センサ
１３ 受力部
１３１ マーカー
２０ 着地安定性評価処理装置
２１ 処理装置
２２ 記憶装置
２３ 入力装置
２４ 出力装置
２５ 接続装置
２０１ 作用位置取得部
２０２ 作用位置記憶部
２０３ 関数特定パラメータ取得部
２０４ 安定性評価部
ＢＵ バス
ＧＳ 床面

Claims (7)

1. 対象の着地における安定性を評価する着地安定性評価システムであって、
   前記着地に伴って生じる荷重を受ける面状体と、
   複数の異なる時点のそれぞれにて、前記面状体における複数の異なる位置にて前記荷重をそれぞれ検出する複数のセンサと、
   前記複数の時点のそれぞれに対して、前記複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、前記面状体において前記荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、前記複数の時点のそれぞれに対して前記取得された作用位置に基づいて、前記作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する処理部と、
   を備える、着地安定性評価システム。
2. 請求項１に記載の着地安定性評価システムであって、
   前記関数は、一次遅れ要素を有する系のステップ応答を表し、
   前記関数特定パラメータは、前記一次遅れ要素の時定数を含み、
   前記処理部は、前記時定数が小さくなるほど高くなるように前記安定性を評価する、着地安定性評価システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の着地安定性評価システムであって、
   前記着地は、移動方向に沿った前記対象の移動に伴って行われ、
   前記処理部は、前記移動方向における位置、及び、前記移動方向に直交する方向における位置の少なくとも１つを前記作用位置として用いる、着地安定性評価システム。
4. 請求項３に記載の着地安定性評価システムであって、
   前記移動方向は、前記対象の左右方向であり、
   前記対象の移動は、片足立ちにて行われる跳躍であり、
   前記処理部は、前記移動方向における位置を前記作用位置として用いる、着地安定性評価システム。
5. 対象の着地における安定性を評価する着地安定性評価方法であって、
   複数の異なる時点のそれぞれにて、前記着地に伴って生じる荷重を受ける面状体における複数の異なる位置にて前記荷重をそれぞれ検出し、
   前記複数の時点のそれぞれに対して、前記複数のセンサにより検出された荷重に基づいて、前記面状体において前記荷重が作用する位置である作用位置を取得し、
   前記複数の時点のそれぞれに対して前記取得された作用位置に基づいて、前記作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する、
   ことを含む、着地安定性評価方法。
6. 対象の着地における安定性を評価する着地安定性評価処理装置であって、
   複数の異なる時点のそれぞれにて、前記着地に伴って生じる荷重を受ける面状体における複数の異なる位置にて検出された前記荷重に基づいて、前記複数の時点のそれぞれに対して、前記面状体において前記荷重が作用する位置である作用位置を取得するとともに、前記複数の時点のそれぞれに対して前記取得された作用位置に基づいて、前記作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する処理部を備える、着地安定性評価処理装置。
7. 対象の着地における安定性を評価する着地安定性評価処理方法であって、
   複数の異なる時点のそれぞれにて、前記着地に伴って生じる荷重を受ける面状体における複数の異なる位置にて検出された前記荷重に基づいて、前記複数の時点のそれぞれに対して、前記面状体において前記荷重が作用する位置である作用位置を取得し、
   前記複数の時点のそれぞれに対して前記取得された作用位置に基づいて、前記作用位置が時間の経過に伴って目標値に近づく関数を特定する関数特定パラメータを取得する、
   ことを含む、着地安定性評価処理方法。

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