JP2023080950A - Running form evaluation system, program and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ランニングにあたり地面反力を容易に且つ安価に推定して、効率的に速く走れるランニングフォームを評価するためのシステム、プログラム及び方法に関する。 The present invention relates to a system, program, and method for easily and inexpensively estimating a ground reaction force during running and evaluating a running form that enables efficient and fast running.
一般的にランニング競技では、効率的に速く走るために、短い時間に地面を押すことが重要となり、そのための身体各部位の動かし方や接地の仕方、各筋出力の発揮の仕方等が影響することとなる。このことから従来より、ランニング競技の動作解析では、その最終的な出力を床反力計で計測することで、ランニングフォームを評価することが行われている。 In general, in running competitions, it is important to press the ground in a short period of time in order to run efficiently and fast, and how to move each part of the body, how to contact the ground, how to exert each muscle output, etc. It will happen. For this reason, in the motion analysis of running competitions, the running form is conventionally evaluated by measuring the final output with a floor reaction force meter.
ところが、床反力計は非常に高価であり走路の所定位置に埋め込む必要があることから、設備のコストが過大となるうえ、被験者となるランナーは床反力計の設置位置に歩幅を合わせて接地することが求められるため、任意の距離における応力の変化を正確に計測することが非常に難しいという問題がある。 However, the floor reaction force meter is very expensive and needs to be embedded in a predetermined position on the track. Since it is required to be grounded, there is a problem that it is very difficult to accurately measure changes in stress at arbitrary distances.
また、この問題を解決するために、トレッドミルと呼ばれるベルトコンベア状の踏み台をモーターの力で動かす装置に床反力計を内蔵させて、任意の設置位置における床反力の計測を継続的に可能とするシステムも開発されている。しかしながら、このようなトレッドミルを利用した装置でも、設備のコストは相変わらず大きく、また、床が動力で動くため、被験者の走行フォームは、自身で地面を蹴る必要がある通常の地面でのフォームとは相違してしまい、正確なデータが得られないということが多くの研究でも報告されている。 In order to solve this problem, we built a floor reaction force meter into a device called a treadmill that moves a belt-conveyor-like step by the power of a motor, and continuously measures the floor reaction force at any installation position. Systems have been developed to allow this. However, even with a device using such a treadmill, the cost of the equipment is still high, and because the floor moves by power, the running form of the subject is different from that of a normal ground, which requires the user to kick the ground by themselves. Many studies have reported that the data are different and accurate data cannot be obtained.
これに対して、従来より、特許文献1に開示されたような、競技者が身体に加速度センサーを装着し、身体の動きを計測することで床反力計の計測を代替するという試みもされている。この特許文献1に開示された運動解析システムでは、被験者の胴体部分(例えば、右腰、左腰、又は腰の中央部)に、慣性計測ユニット(IMU:Inertial Measurement Unit)を内蔵した運動解析装置を装着し、被験者の走行(歩行も含む)における動きを捉えて、速度、位置、姿勢角(ロール角、ピッチ角、ヨー角)等を計算し、さらに、被験者の運動を解析し、被験者の走行状態(各種走行情報)を算出後、走行状態の変化点を検出し、走行状態の変化点を含む走行情報である運動解析情報を生成する。
On the other hand, conventionally, as disclosed in
このような特許文献1に開示されたシステムによれば、例えば、被験者の走行運動における着地、踏込、離地等の特徴点を検出することができる。具体的には、上下方向加速度(加速度センサーのz軸の検出値)が正値から負値に変化するタイミングで着地を検出し、着地の後、上下方向加速度が負の方向にピークとなった以降に進行方向加速度がピークになる時点で踏込を検出し、上下方向加速度が負値から正値に変化した時点で離地(蹴り出し)を検出することができる。そして、腰回転のタイミングが蹴り出しのタイミングにどれだけ近いかを表す運動指標に基づいて運動解析情報を得ることができる。例えば、脚が流れている走り方では、片脚を着いたときに逆脚はまだ身体の後ろに残っているので、蹴り出し後に腰の回転タイミングが来る場合は脚が流れている走り方と判断できる。
According to the system disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に開示された技術では、被験者の胴体部分(例えば、右腰、左腰、又は腰の中央部)に、単一の慣性計測ユニットを装着して走行状態の変化点を検出するものであることから、左右両脚からの着地による衝撃ノイズが非常に大きいうえに、腰の回転によってセンサーの向きが安定せず、解析結果に一定の限界があった。例えば、ランニング中の前傾が入るとそれまで鉛直方向であったセンサーが回転し前後方向の加速度を拾ってしまうこととなり、これを計算で補正しても、衝撃ノイズや計測誤差が大きく影響を及ぼしてしまうという問題があった。
However, in the technique disclosed in
そこで、本発明は、上記のような問題を解決するものであり、コストのかかる大規模な装置や高価なシステムの構築を要することなく、被験者の走行時における左右両脚からの着地による衝撃ノイズや計測誤差の影響を極力抑えて、より正確なランニング競技の動作解析を実現するランニングフォーム評価システム、プログラム及び方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and does not require the construction of a costly large-scale device or an expensive system. It is an object of the present invention to provide a running form evaluation system, a program, and a method for achieving more accurate motion analysis in running competitions by minimizing the effects of measurement errors.
上記課題を解決すべく、本発明は装着者の体動を検出し、体動の変化に基づいたランニングフォームを評価するシステムであって、前記装着者の両脚大腿部のそれぞれに装着され、各部位の三次元的な変位又は回転を検出可能な複数の一対の体動センサーと、前記一対の体動センサーによる検出結果に基づいて前記装着者の脚の非接地状態又は接地状態を検出し、検出された非接地状態又は接地状態に基づいて判定された非接地状態に係る各検出結果を接地状態データとして抽出する接地状態検出部と、抽出された接地状態データに基づいて前記ランニングフォームを評価する指標を算出する指標算出部と、前記指標算出部が算出した指標を表示又は出力する出力デバイスとを備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention detects a wearer's body movement and evaluates running form based on changes in body movement. A plurality of pairs of body motion sensors capable of detecting three-dimensional displacement or rotation of each part, and a non-grounded state or a grounded state of the wearer's legs based on the detection results of the pair of body motion sensors. a grounded state detection unit for extracting as grounded state data the detected grounded state or each detection result related to the grounded state determined based on the grounded state; and detecting the running form based on the extracted grounded state data. It is characterized by comprising an index calculation unit that calculates an index to be evaluated, and an output device that displays or outputs the index calculated by the index calculation unit.
また、本発明は、装着者の体動を検出し、体動の変化に基づいたランニングフォームを評価する方法であって、
(1) 前記装着者の両脚大腿部のそれぞれに、各部位の三次元的な変位又は回転を検出可能な複数の一対の体動センサーを装着し、接地状態検出部が、前記一対の体動センサーによる検出結果に基づいて前記装着者の脚の非接地状態を検出し、非接地状態に係る各検出結果を、接地側の状態を示す接地状態データとして抽出する接地状態検出ステップと、
(2) 指標算出部が、前記接地状態検出ステップにおいて前記接地状態検出部が検出した非接地状態に係る各検出結果を接地状態データとして抽出し、抽出された接地状態データに基づいて前記ランニングフォームを評価する指標を算出する指標算出ステップと、
(3) 出力デバイスが、前記指標算出部が算出した指標を表示又は出力する出力ステップと
を含む。
Further, the present invention is a method for detecting body movements of a wearer and evaluating running form based on changes in body movements,
(1) A plurality of pairs of body motion sensors capable of detecting three-dimensional displacement or rotation of each part are attached to each of the thighs of both legs of the wearer, and a grounded state detection step of detecting a non-grounded state of the leg of the wearer based on the detection result of the movement sensor, and extracting each detection result related to the non-grounded state as grounded state data indicating the state of the grounded side;
(2) The index calculation unit extracts each detection result related to the non-grounded state detected by the grounded state detection unit in the grounded state detection step as grounded state data, and calculates the running form based on the extracted grounded state data. an index calculation step of calculating an index for evaluating the
(3) An output step in which an output device displays or outputs the index calculated by the index calculation unit.
なお、上述した本発明に係るシステムや方法は、所定の言語で記述された本発明のプログラムをコンピューター上で実行することにより実現することができる。
すなわち、本発明は装着者の体動を検出し、体動の変化に基づいたランニングフォームを評価するプログラムであって、コンピューターを、
前記装着者の両脚大腿部のそれぞれに装着され、各部位の三次元的な変位又は回転を検出可能な複数の一対の体動センサーと、
前記一対の体動センサーによる検出結果に基づいて前記装着者の脚の非接地状態を検出する接地状態検出部と、
前記接地状態検出部によって検出された非接地状態に係る各検出結果を、接地側の状態を示す接地状態データとして抽出し、抽出された接地状態データに基づいて前記ランニングフォームを評価する指標を算出する指標算出部と、
前記指標算出部が算出した指標を表示又は出力する出力デバイス
として機能させることを特徴とする。
The system and method according to the present invention described above can be realized by executing the program of the present invention written in a predetermined language on a computer.
That is, the present invention is a program for detecting body movement of the wearer and evaluating running form based on changes in body movement, comprising:
a plurality of pairs of body motion sensors mounted on each of the thighs of both legs of the wearer and capable of detecting three-dimensional displacement or rotation of each part;
a grounded state detection unit that detects a non-grounded state of the wearer's legs based on detection results from the pair of body motion sensors;
Each detection result related to the non-grounded state detected by the grounded state detection unit is extracted as grounded state data indicating the state of the grounded side, and an index for evaluating the running form is calculated based on the extracted grounded state data. an index calculation unit that
It is characterized by functioning as an output device that displays or outputs the index calculated by the index calculation unit.
このような本発明のプログラムを、携帯端末装置やスマートフォン、ウェアラブル端末、タブレットPCその他の情報処理端末、パーソナルコンピューターやサーバーコンピューター等の汎用コンピューターのICチップ、メモリ装置にインストールし、CPU上で実行することにより、上述した各機能を有するシステムを構築して、本発明に係る方法を実施することができる。 Such a program of the present invention is installed in an IC chip or memory device of a mobile terminal device, a smart phone, a wearable terminal, a tablet PC or other information processing terminal, a general-purpose computer such as a personal computer or a server computer, and executed on the CPU. Thus, a system having the functions described above can be constructed to carry out the method according to the present invention.
以上述べたように、この発明では、従来、腰や胸といった体幹部に装着されていたセンサーの位置を両腿とし、接地している脚とは逆脚での計測を行う。つまり、右足が接地している際の地面反力計測を左脚のセンサーで行う。これにより、本発明によれば、逆脚のデータを使うことで着地による衝撃を受けることがない。接地した脚からみると足首、膝、接地側股関節、逆股関節の先にセンサーがついていることから、ランニングでは逆脚は接地せず股関節を中心として回転運動をしているので、逆側股関節(右接地の際は左股関節)の動きを円滑且つ性格に計測することができる。例えば、腿につけたセンサーの腿鉛直方向の加速度には、腰の水平面上の回転は大きく影響しないことから、概ね鉛直方向に近いので目的とする加速を検出することができる。 As described above, in the present invention, the positions of the sensors conventionally attached to the trunk such as the waist and chest are set to both thighs, and measurement is performed with the leg opposite to the leg on the ground. In other words, the sensor on the left leg measures the ground reaction force when the right foot is in contact with the ground. Thus, according to the present invention, by using the data of the opposite leg, the landing impact is not received. From the grounded leg, sensors are attached to the tip of the ankle, knee, grounded hip joint, and reverse hip joint. The movement of the left hip joint) can be measured smoothly and accurately when the right ground is touched. For example, since the rotation of the waist on the horizontal plane does not greatly affect the acceleration in the vertical direction of the thigh of the sensor attached to the thigh, the desired acceleration can be detected because the acceleration is almost vertical.
以上の結果、本発明によれば、コストのかかる大規模な装置や高価なシステムの構築を要することなく、被験者の走行時における左右両脚からの着地による衝撃ノイズや計測誤差の影響を極力抑えて、より正確なランニング競技の動作解析を実現できる。 As a result, according to the present invention, it is possible to minimize the effects of impact noise and measurement errors caused by landing from both the left and right legs during running without the need to construct a costly large-scale device or an expensive system. , more accurate motion analysis of running competitions can be realized.
以下、本発明の第1実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、情報端末装置100を用いて、ランニング競技の動作解析に本発明を適用し、ランニング競技のトレーニングについてコーチングを可能とするランニングフォーム評価システムを提供する。なお、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置などを例示するものであって、この発明の技術的思想は、各構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, the
(ランニングフォーム評価システムの構成)
図1に本実施形態に係る情報端末装置100を用いたランニングフォーム評価システムの使用態様を示し、図2に本実施形態に係るセンサーで検出されるパラメーターの概要を示す。また、図3は各装置の内部構成を示すブロック図である。図1~図3に示すように、本実施形態に係るランニングフォーム評価システムは、装着者1が使用する情報端末装置100と、装着者1の両大腿部に装着され情報端末装置100に対して無線接続される体動センサー40(40a及び40b)とから構成されている。
(Configuration of running form evaluation system)
FIG. 1 shows a usage mode of a running form evaluation system using an
そして、本システムでは、これら体動センサー40用い、ランニング競技における動作解析を実行するとともに、基準値からの乖離量に基づいてランニングフォームを評価する指標を提供する。この指標は、指標データを参照することにより求められる。本実施形態では、体動データから取得される基準値或いは閾値に基づいて指標データを参照し、安定化能力を評価する指標を求める。この基準値は、装着者による設定操作に基づいて、所定期間内における平均値、最大値、最小値又は任意の代表値から選択することができる。
The present system uses these
(各装置の構成)
以下に、本システムを構成する各装置の具体的な内部構成について説明する。
(1)体動センサー
体動センサー40a及び40bは、装着者1の左右の両大腿部に装着され、各大腿部における三次元的な変位又は回転を検出する一対のセンサーである。本実施形態において体動センサー40a及び40bは、装着者の左右大腿部の前面に取り付けられる。これら体動センサー40a及び40bは、物体の加速度を計測する3軸加速度計と、物体の角速度を検出する3軸ジャイロスコープ、磁場の大きさ・方向を計測する3軸磁気センサーが搭載され、9軸の動きを検知可能となっている。
(Configuration of each device)
The specific internal configuration of each device constituting this system will be described below.
(1) Body Motion Sensors
そして、これらの体動センサー40(各体動センサー40a及び40b)は、図3に示すように、それぞれ無線通信部を有している。この無線通信部は、内部にアンテナを有し、BTLE(Bluetooth(登録商標) Low Energy,Bluetooth(登録商標) 4.0)等による近距離無線通信のデータ通信用プロトコルを実行する機能によって、情報端末装置100と通信処理が可能となっている。なお、本実施形態において、各体動センサー40の無線通信部は、低消費電力通信用のプロトコルとしてBTLEを採用したが、例えば、ANT、ANT+等を採用することもできる。また、通常のBluetooth(登録商標)を採用することもできる。
These body motion sensors 40 (
なお、本実施形態では、基本的に情報端末装置100と体動センサー40との間における近距離無線通信で構築される範囲でシステムが構築可能となっており、通信ネットワーク上のサーバー等とは実際の測定時には接続されず、いわゆるオフラインでのスタンドアローンとして、システムの運用が可能となっている。
In the present embodiment, basically, the system can be constructed within the range constructed by short-range wireless communication between the
(2)情報端末装置
図3に本実施形態に係る情報端末装置の内部構成を示す。本実施形態に係る情報端末装置100は、例えばスマートフォンなどの小型の端末装置であり、一般的な矩形状の端末装置でもよく、腕時計型などのウェアラブル端末や、据え置きタイプ、自転車のハンドル部分等に取付けられるマウント型など、種々の形態を採用することができる。なお、この情報端末装置は、走行中に体動データの記録のみを行うときにはバッグなどの収納具にしまっておいてもよい。
(2) Information Terminal Device FIG. 3 shows the internal configuration of the information terminal device according to this embodiment. The
具体的に情報端末装置100は、図3に示すように、無線インターフェース113と、制御部117と、メモリ114と、出力インターフェース111と、入力インターフェース112とを備えている。詳述すると、本実施形態に係る情報端末装置100は、各体動センサー40によって検出された検出結果を収集する機能を有し、無線インターフェース113によって各体動センサー40と相互に通信処理を行って、各体動センサー40による検出結果を取得できるようになっている。情報端末装置100のメモリ114は、体動センサー40による検出結果を体動データとして記録する体動記録部としての機能を果たしている。ここで、体動データとは、各種センサーが検出した一次データであり、この体動データを記録し解析し、必要な情報を抽出したり、補正したりした二次データが体動再現データである。
Specifically, the
なお、各体動センサー40から送信される検出結果には、各体動センサー40を識別するセンサー識別情報が付加されており、情報端末装置100のメモリ114には、当該識別情報が蓄積され、制御部117では無線インターフェース113から取得した際、いずれの体動センサー40から取得した検出結果であるかを判別可能となっている。なお、この識別情報には、各センサーの装着部位を特定する装着部位情報が含まれており、この装着部位情報に基づいて、体動再現データの算出が可能となっている。さらに体動データ内には、各体動センサー40から検出結果を取得した際の時刻情報も含まれている。
Sensor identification information for identifying each
無線インターフェース113は、通信ネットワークを介した各種情報の送受信や、wifiやBluetooth(登録商標)等の近距離無線通信を制御するモジュールであり、種々のプロトコルにより、各体動センサー40と通信をしたり、3G通信により上記サーバー装置等との間でデータの送受信を行う。さらに、情報端末装置100は、出力インターフェース111と入力インターフェース112とを備えている。入力インターフェース112は、マウス、キーボード、操作ボタンやタッチパネルなどユーザー操作を入力するデバイスである。また、出力インターフェース111には、ディスプレイやスピーカーなど、映像や音響を出力するデバイスが含まれる。特に、この出力インターフェース111には、液晶ディスプレイなどの表示部が含まれるとともに、この表示部は、入力インターフェースであるタッチパネルに重畳されている。
The
出力インターフェース111に接続された表示部は、体動再現データに対する解析結果を表示又は出力する出力デバイスであり、表示情報生成部117eによって生成された表示情報を、出力インターフェース111を通じて表示する。この表示部に掌は、情報端末装置100に内蔵されたディスプレイや、外部に接続された外部ディスプレイに表示される。
A display unit connected to the
一方、入力インターフェース112には動画取得部を設けてもよい。この動画取得部は、装着者の体動を撮影し記録した動画データを取得するデバイスであり、例えばスマートフォンなどに内蔵された一般的なカメラで実現され、装着者が自身を撮影したりすることによってフォームのチェックなどを行える他、後述するようなセンサーが取得した体動データと、カメラが撮影した動画との同期処理を行うためにも用いられる。ここで取得される動画データには、映像が記録された映像データと、その映像とともに録音された音声データ、撮影時刻、終了時刻、時間経過などのタイムスタンプ等のメタデータが含まれる。
On the other hand, the
入力インターフェース112には、情報端末装置100に内蔵された内蔵カメラ115や、外部の外部カメラが接続可能となっており、これらの撮影手段で撮影された動画データが取得され、メモリ114に蓄積されたり、制御部117における処理に供される。なお、外部カメラから取得される動画データには、撮影時に逐次リアルタイムで取得されるストリーミングデータの他、外部カメラで撮影され蓄積されたファイル形式の動画データを撮影後にダウンロードして取得されるものも含まれる。
A built-in camera 115 built in the
また、情報端末装置100は、本実施形態において、各センサーから取得した体動データに基づいて、装着者の体動を解析し、体動再現データを生成する機能を有している。具体的に情報端末装置100は、図3に示すように、制御部117を備えており、この制御部117は、各部を制御する際に必要な種々の演算を行うCPU等の演算処理装置である。なお、情報端末装置100の各機能は、この制御部117において、本発明のランニングフォーム評価プログラムを実行することにより、制御部117上に仮想的に構築される。詳述すると、制御部117は、ランニングフォーム評価アプリケーションが実行されることによって、体動データ取得部117aと、体動算出部117bと、解析部117dと、表示情報生成部117eとが仮想的に構築される。
Further, in the present embodiment, the
体動データ取得部117aは、無線インターフェース113を介して、各体動センサー40から体動データを取得して記録するモジュールであり、本実施形態では、各体動センサー40a及び40bと無線通信を行って、これらの検出結果である体動データを取得する。この体動データ取得部117aは、体動データ記録部としての機能を果たし、体動データを一時的にメモリ114内に蓄積したり、体動センサー40による各検出結果を、体動算出部117bに送出したりする。
The body motion
体動算出部117bは、体動記録部であるメモリ114に蓄積された体動センサー40a及び40bによる各検出結果である体動データ、例えば各体動センサー40a及び40bの変位や回転、それらの加速度、角速度、角加速度等に基づいて、装着者の体動を体動再現データとして算出するモジュールである。ここで、体動センサー40による各検出結果である体動データは、いわゆる9軸センサーで測定される値であり、本実施形態では、物体に作用する加速度(重力加速度を含む。)の方向と大きさ、物体の角速度(大きさ、方向、中心位置)、磁場の大きさ・方向(方角)である。
The body motion calculation unit 117b calculates body motion data, which are detection results of the
ここで算出される体動としては、ランニング時における左右の両大腿部の股関節を中心とする回転、上下・左右・前後方向の移動や加速度、回転の角速度、この角速度の時間的変化、及びその変化の滑らかさが含まれる。詳述すると、本実施形態では、体動センサー40a及び40bは左右の大腿部に取り付けられ、図2に示すように、センサーによって検出される体動(単発的運動、反復運動)は両大腿部の運動となる。
The body movements calculated here include the rotation of the left and right thighs centering on the hip joints during running, vertical, horizontal, and forward/backward movement and acceleration, angular velocity of rotation, temporal changes in this angular velocity, and The smoothness of that change is included. More specifically, in this embodiment, the
本実施形態において体動算出部117bは、体動センサー40による各検出結果である体動データと、これら体動センサー40の基準値からの乖離量に基づいて、装着者の体動を体動再現データとして算出する。このとき体動算出部117bは、具体的には各体動センサー40の三次元的な座標、速度及び加速度に基づいて、各体動センサー40間における相対的な変位や速度、加速度及び回転(角運動量)に基づいて、身体各部位の変位(体動)の軌跡に基づいて体動再現データを算出する。
In this embodiment, the body motion calculation unit 117b calculates the body motion of the wearer based on the body motion data, which are the results of each detection by the
詳述すると、体動算出部117bは、先ず体動センサー40a及び40bの検出結果である体動データを用いて、装着者のランニングにおける特徴点を検出する処理を行う。装着者のランニングにおける特徴点は、体動センサーによる検出結果が特徴的な挙動を示す検出値及びその変化、時間(時刻)に対応するデータの部分であり、例えば、着地、踏込、離地等の装着者の特徴的な体動に基づく加速度の変化などが挙げられる。また、体動算出部117bは、検出された特徴点のタイミングを基準として、接地時間及び衝撃時間の各値を算出する処理を行う。具体的には、特徴点を含む演算データから、特徴点を検出したタイミングを基準として、その値が継続した時間長や、一定の単位時間内における変化率に基づいて、接地時間及び衝撃時間の各値を算出する。
More specifically, the body motion calculator 117b first uses the body motion data, which are the detection results of the
そして、本実施形態において体動算出部117bは、体動再現データに基づいて体動の再現性を評価するための安定基準値を設定する基準値設定部117cと、一対の体動センサー40a及び40bによる検出結果に基づいて装着者の脚の非接地状態を検出する接地状態検出部117hとを備えている。
In this embodiment, the body motion calculation unit 117b includes a reference value setting unit 117c that sets a stability reference value for evaluating reproducibility of body motion based on the body motion reproduction data, a pair of
基準値設定部117cは、指標算出部117gに対して、装着者1による設定操作に基づいて所定期間内における平均値、最大値、最小値又は任意の代表値から選択された値を基準値として設定する。この基準値の設定操作では、例えば、所定時間間隔をおいて同一の動作を数回繰り返し、その平均値や最小値、最大値の他、装着者1がベストだと思った時点の値を理想値としたりすることができる。また、本実施形態では、他者(多数の他ユーザーや上級者、プロ等)の基準値と、体動再現データとを紐付けて蓄積したデータベースを備えており、上級者やプロの理想値など任意の数値をデータベースから呼び出して設定することもでき、また、入力された体動再現データに類似する体動再現データを検索し、その体動再現データに紐付けられた基準値を呼び出して基準値設定部117cに設定することができる。
The reference value setting unit 117c causes the
このとき、呼び出された基準値にはその基礎となった他者の体動再現データが時系列順に蓄積されており、現ユーザーの体動再現データに類似する体動再現データを検索することで、類似する特性や傾向のランニングフォームに対する基準値を設定することができる。この設定に用いられた他者の体動再現データの変化の経過を追跡することにより、その基準値を用いてランニングフォームの矯正を行った結果についてシミュレーションや予測をすることができる。 At this time, the recalled body movement data of the other person, which is the basis of the reference value, is accumulated in chronological order. , a reference value can be set for running forms with similar characteristics and tendencies. By tracking the progress of changes in the body movement reproduction data of the other person used for this setting, it is possible to simulate and predict the results of correcting the running form using the reference value.
接地状態検出部117hは、検出された特徴点に基づいて、装着者の脚の非接地状態を検出し、検出された非接地状態に係る各検出結果を接地側の状態を示す接地状態データとして抽出するモジュールである。詳述すると本実施形態における接地状態検出部117hは、例えば体動センサーを構成する加速度センサー及び角速度センサーの検出値(体動データ)などに基づいて特徴的な挙動を示す検出値及びその変化、時間(時刻)に基づいて特徴点を検出し、そのタイミングを基準として、接地時間及び衝撃時間、それらの変化率、周期性に応じて接地している状態若しくは接地していない状態の時間的範囲を特定するとともに、接地側の状態を示す非接地状態として特定された範囲に含まれる時間長分のデータにフラグを設定する。このフラグが設定されたデータを接地状態データD1~D6として抽出し、解析部117dは、この接地状態データを含めて、体動再現データとして生成する。
The grounded
上述した体動算出部117bで取得された体動データは、解析部117dへ入力され、相対的な変位や速度、加速度、角速度等に基づいて、装着者1の左右の大腿部それぞれにおける瞬間的な相対的変位(距離や回転)、背部及び要部の相対的な回転運動から体動再現データが生成される。そして、解析部117dは、これらの体動データや接地状態データ等の一次データと、体動再現データなどの二次データとを用いて体動のタイミング、姿勢の崩れ等によってランニングフォームが評価する。
The body motion data acquired by the body motion calculation unit 117b described above is input to the
詳述すると、解析部117dは、体動データや接地状態データ、体動再現データに基づいて、装着者1の体動の各要素を項目毎に解析するモジュールである。本実施形態では、解析部117dは、基準値設定部117cからの乖離量を算出して体動の再現性を解析するとともに、体動算出部117bが抽出した各大腿部相互の角速度変化や揺動の振幅やゆらぎの特性を解析する特性解析部としての機能を果たし、ここで解析された特性は、例えば、振幅-時間で定義されるタイムライン上に波形として表現され、動作時に装着者を録画したビデオデータと同期すなどの処理がなされたうえで、表示情報生成部117eを介して出力デバイスで表示又は出力される。
More specifically, the
なお、この解析部117dによる他の解析方法としては、装着者1を3次元的に表示させた立体的なデータを生成するものであってもよく、また、XY平面に投影した2次元的なデータを生成するものであってもよい。また、例えば、模範となる体動データが蓄積されたメモリ114から、模範となる体動データを抽出し、装着者の体動再現データと比較することで、正常な体動とのズレなどを示した改善データを生成してもよい。さらには、予め、性別、身長、体重、年齢などユーザー情報を登録しておくことで、各ユーザー情報に基づいた解析を行ってもよい。そして、解析部117dは、この立体画像データや改善データなどの解析結果を情報端末装置100に送信する。
As another analysis method by the
解析部117dは、ランニングフォーム評価処理に係るモジュールとして、指標算出部117gと安定性算出部117fとを備えている。安定性算出部117fは、安定基準値を算出し、その安定基準値からの乖離量に基づいて体動の再現性を評価するモジュールである。指標算出部117gは、体動データから取得される基準値或いは閾値に基づいて指標データを参照しランニングフォームを評価する指標を算出するモジュールである。具体的に、この解析部117dでは、接地状態データについて、ピークの数、各ピークの高さh、ピークの裾の長さ(時間)B、及びピークの形状(ピークの鋭さ、高低の順序、単位時間当たりの積分値(面積等)など)を認識し、ピークが複数あるときには、それぞれのピークの高さh1及びh2、ピークの裾の長さ(時間)及びピークの形状、ピーク間の距離(時間差)を認識して指標との比較に基づいて評価を行う。
The
特に、本実施形態において指標算出部117gは、図6に示すように、接地状態検出部117hが抽出した接地状態データD1~D6に基づいてランニングフォームを評価する指標を算出する。また、本実施形態において指標算出部117gは、装着者による設定操作に基づいて、所定期間内における、平均値、最大値、最小値又は任意の代表値から選択された値を基準値として設定する機能を備えている。
In particular, in the present embodiment, the
安定性算出部117fは、体動再現データや基準値を用いて、装着者の運動を解析し、装着者のランニングフォームの再現性・持続性を評価するために、算出したランニングフォームの変化点を検出する処理を行う。特に、本実施形態において安定性算出部117fは、体動再現データを用いて、装着者自身や他者の過去のランニングフォームを分析し、分析結果である全体分析情報を生成する処理を行う。
The
このとき安定性算出部117fは、装着者が選択した日付や、特徴点が類似する過去の走行記録を検索し、その走行における各種の運動情報の一部又は全部について、平均値の算出処理、走行終了時の最終値の選択処理、これらの値が基準値よりも良いか否か(或いは悪いか否か)や改善率が基準値よりも高いか否か(或いは低いか否か)の判定処理等を行う。また、安定性算出部117fは、予め決められた所定の項目や装着者が選択した項目について、走行した日付毎の平均値(或いは最終値)を算出(或いは選択)して時系列順の指標を生成する。
At this time, the
指標算出部117gは、装着者が選択した日付の走行における走行成績を評価し、評価結果の情報や、走り方の改善方法、タイムの短縮方法、トレーニング指導などのコーチングに関する指標を生成する。指標算出部117gは、メモリ114に記憶されている各種の運動情報を用いて、装着者の過去の複数回の走行結果を比較して分析し、或いは、装着者の過去の走行結果を他の装着者の走行結果と比較して分析し、分析結果の情報である比較分析情報を指標に含めることができる。具体的には、指標算出部117gは、装着者が選択した複数の日付の各々の走行について、それぞれ詳細分析情報と同様の比較分析情報を生成し、或いは、装着者が選択した日付の走行と他の装着者の過去の走行とについて、それぞれ詳細分析情報と同様の比較分析の情報を生成する。
The
なお、本実施形態において解析部117dは、同期処理機能を備えており、この同期処理機能は、体動データを表示する時間軸と、カメラで撮影された映像を表示する時間軸とを合致させる同期処理を実行するために、キャリブレーション処理を実行するようにしてもよい。具体的に、本実施形態にかかる同期処理機能は、体動センサー40を反応させる装着者1による所定の特徴的行為(キャリブレーション行為)を映像又は音声中から抽出するとともに、体動データ中の特徴的行為による特徴的反応を抽出し、抽出された特徴的行為のタイミングと特徴的反応のタイミングとを合致させることにより同期処理を行う。この特徴的行為としては、例えば、ランニング時の走り出しなど、静止状態から急激に加速力が作用したときに発生する振動や、体動センサー40自体を所定か数だけ叩いたり揺すったりするなど、短時間中に体動センサー40に対して所定回数振動を加えるような行為が挙げられる。
In this embodiment, the
このような特徴的行為の抽出処理としては、例えば画像認識処理によって所定時間長内において所定の形状や色の図形が一定の振幅やリズムで変位するのを検出することで、装着者1が「ランニングを開始する」、「その場で飛び跳ねる」などの特徴的な行為をしていることを認識して、その間の最大変位となった映像中のフレームの撮影時刻を読み出し、その時間情報をキャリブレーション信号として検出する。また、動画データに音声データが含まれているときには、装着者1が叩く音を抽出して、その抽出された時間情報をキャリブレーション信号として検出してもよい。
As a process for extracting such a characteristic action, for example, by detecting that a figure of a predetermined shape and color is displaced with a constant amplitude and rhythm within a predetermined length of time by image recognition processing, the
さらに、録画データが長時間にわたるサイズであるときには、ユーザー操作を補助的に行い、ユーザー操作によって指定された時間幅に絞って上記特徴的行為の抽出を行うようにしてもよい。一方、上述した体動センサー40の特徴的反応の検出は、体動センサー40に備えられた各種センサー、例えば加速度センサーの検出値を走査して、一定の振幅以上の反応が所定の時間幅内において所定回数繰り返されている箇所を抽出することにより行う。なお、この特徴的行為及び特徴的反応の検出は、いずれか一方を先に行い、検出された一方のタイムスタンプを参考にして、他方の走査範囲を絞って検出処理を実行するようにしてもよい。
Furthermore, when the recorded data is of a size that extends over a long period of time, a user operation may be assisted to extract the above-described characteristic actions by narrowing down the duration specified by the user operation. On the other hand, the detection of the characteristic reaction of the
そして、抽出された特徴的行為のタイミングと特徴的反応のタイミングとを合致させるには、上述した特徴的行為が行われた時刻のタイムスタンプ(時間情報)と、特徴的反応が検出された時刻のタイムスタンプを整合させるように、両者の再生開始時刻を揃えることにより同期処理を行う。その際、繰り返し行われた行為や反応の間隔に差異がある場合には、動画の再生時間又は体動センサーのタイムラインの長さを伸張させて、動画データと体動再現データの再生開始時刻と終了時刻を整合させるようにして、同期させる。 Then, in order to match the timing of the extracted characteristic behavior and the timing of the characteristic reaction, the time stamp (time information) of the time when the characteristic behavior was performed and the time when the characteristic reaction was detected Synchronization processing is performed by aligning the reproduction start times of the two so that the time stamps of the two are matched. At that time, if there is a difference in the interval between repeated actions or reactions, the playback time of the video or the length of the timeline of the body motion sensor is extended, and the playback start time of the video data and the body motion reproduction data Synchronize by matching the end time with
表示情報生成部117eは、出力インターフェース111で表示される表示情報を生成するモジュールであり、解析部117dが解析した体動再現データを動画に対応させて表示又は出力する表示情報を生成する。この表示情報は、本実施形態では、内蔵カメラ115や外部カメラ等で撮影した動画を画面上に表示するとともに、これと、解析部117dが解析した体動再現データとタイムラインとを対比可能に同期させて表示する。なお、この表示情報には表示データとともに、音響信号やその他の出力制御信号が含まれる。
The display
また、表示画面には、タッチ操作のためのGUI(Graphical User Interface)が含まれ、このGUIが表示されるタッチパネルに対する操作は、入力インターフェース112に入力され表示情報生成部117eによる表示を切り替えることができる。例えば、内蔵カメラ115や外部カメラで撮影した装着者1の動画を画面に表示したり、タイムラインには体動再現データに含まれる各運動パラメーターを個別的に表示したりでき、表示モードを切り替えることにより、情報端末装置100の内蔵カメラ等で撮影した装着者1を正面から撮影した動画を表示させたり、タイムラインに体動再現データに含まれる各運動パラメーターを重ね合わせて表示することもできる。なお、表示モードを切り替える他の様式としては、例えば、動画にタイムラインを重ね合わせて全画面表示するなど種々の方法を採用することができる。
Further, the display screen includes a GUI (Graphical User Interface) for touch operation, and an operation on the touch panel on which this GUI is displayed can be input to the
メモリ114は、各種のデータを記録する記憶装置であり、各情報端末装置100を識別する識別情報や、各体動センサー40の装着部位情報、各部位に装着された体動センサー40の相対位置関係、及び上述したユーザー情報や模範となる体動データなどが蓄積されている。メモリ114は、指標データ記憶する記憶部としての機能を果たしており、指標データは、安定性算出部117fが算出した安定期間と、安定期間以降の乖離量と、安定化能力を評価する指標との相関を保持するテーブルデータである。
The
(ランニングフォーム評価方法)
以上の構成を有するランニングフォーム評価システムを動作させることによって、本実施形態に係るランニングフォーム評価方法を実施することができる。図4にランニングフォーム評価システムの記録動作を示し、図5に動作解析時における処理を示す。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてもよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換及び追加が可能である。
(1)記録動作
先ず、装着者1は、左右の両大腿部に一対の体動センサー40a及び40bを装着する。そして、情報端末装置100側で本発明のプログラムであるランニングフォーム評価アプリケーションを起動し、各体動センサー40から検出結果を取得すべくアプリケーションに対して計測開始操作を入力する。このとき必要に応じて外部カメラの撮影開始操作を行う(S201)。この計測開始操作を受けて、情報端末装置100の制御部117は、各体動センサー40と接続処理を行う(S101)。接続処理された後、各体動センサー40では、装着者1の動作の検出を開始する(S102)。具体的には、装着者の大腿部に取り付けられた体動センサー40により各部位の三次元的な変位、回転又は加速度を検出する。
(Running form evaluation method)
By operating the running form evaluation system having the above configuration, the running form evaluation method according to the present embodiment can be implemented. FIG. 4 shows the recording operation of the running form evaluation system, and FIG. 5 shows the processing during operation analysis. Note that the processing procedure described below is merely an example, and each processing may be changed as much as possible. Further, in the processing procedures described below, steps can be omitted, replaced, or added as appropriate according to the embodiment.
(1) Recording Operation First, the
次いで、取得された各検出結果は、各体動センサー40の無線通信部を介して、微弱電波により情報端末装置100の無線インターフェース113へと送信される(S103)。情報端末装置100の無線インターフェース113が各検出結果の取得が開始されると(S202)、体動記録部であるメモリ114に、体動センサー40a及び40bによる検出結果を体動データとして記録を開始し、継続して各体動センサー40から送信されてくる検出信号を順次記録してゆく(S203)。この際、必要に応じて競技を開始する前に、装着者はキャリブレーション操作を行ってもよい。具体的には、例えば、カメラの前で、ジャンプしたり装着者1自身の体や体動センサー40自体を所定か数だけ叩いたり揺すったりするなど、短時間中に体動センサー40に対して所定回数振動を加えるような動作を行う。
Next, each acquired detection result is transmitted to the
次いで、ランニングを開始し、ランニング中は継続して体動センサー40の検出値の取得し、及び録画処理が継続して実行され、計測が終了しない限り(S206における「N」)、メモリ114等に体動データとして記録される。このとき情報端末装置100に内蔵された内蔵カメラや、外部に接続された外部カメラで撮影された動画データを取得してもよく、その動画データがメモリ114に蓄積されたり、制御部117における処理に供される。この間、体動センサー40による検出データを、リアルタイムで解析して、接地状態データD1~D6を抽出しつつ(S204)、情報端末装置100の表示部に表示する。この解析の1つとして、記録された体動データに基づいてランニングフォームの評価処理が行われる(S205)。
Next, running is started, and during running, the detection values of the
その後、例えば、一定時間以上の静止状態を検出したり、装着者の終了操作を検出することによって、競技の終了を検知し、計測を終了するとともに(S206における「Y」)、必要に応じて録画処理を停止する(S207)。その後、各センサーとの通信を切断する(S104)。 After that, for example, by detecting a stationary state for a certain period of time or more, or detecting the end operation of the wearer, the end of the competition is detected and the measurement is ended ("Y" in S206). The recording process is stopped (S207). After that, the communication with each sensor is disconnected (S104).
(2)ランニングフォーム評価処理
上記ステップS205におけるランニングフォーム評価処理について詳述する。図5に示すように、体動データ取得部117aにより体動データが収集されるとともに、必要に応じて動画データが収集される(S301)。このとき、各センサーから取得された検出値である体動データは、一次データとして表示情報生成部117eに入力され直接出力処理(S306)することができるとともに、体動算出部117bに入力されて必要な情報が抽出され、解析部117dにおいて解析されたり補正されたりして体動再現データである二次データとして表示情報生成部117dに入力され出力処理されることとなる。
体動算出部117bに入力された一次データについては、接地状態検出部117hにおいて装着者の脚の非接地状態が検出され、検出された非接地状態に係る各検出結果が、接地側の状態を示す接地状態データとして抽出される(S302)。本実施形態における接地状態検出部117hは、例えば体動センサーを構成する加速度センサー及び角速度センサーの検出値(体動データ)などに基づいて特徴的な挙動を示す検出値及びその変化、時間(時刻)に基づいて特徴点が検出され、そのタイミングを基準として、接地時間及び衝撃時間、それらの変化率、周期性に応じて接地している状態若しくは接地していない状態の時間的範囲を特定するとともに、非接地状態として特定された範囲に含まれる時間長分のデータにフラグを設定する。このフラグが設定されたデータを、接地側の状態を示す接地状態データD1~D6として抽出される。
(2) Running Form Evaluation Processing The running form evaluation processing in step S205 will be described in detail. As shown in FIG. 5, body movement data is collected by the body movement
With respect to the primary data input to the body motion calculator 117b, the non-grounded state of the wearer's leg is detected by the grounded
そして、体動算出部117b及び解析部117dによって、メモリ114に蓄積された体動センサー40による各検出結果及び接地状態データD1~D6の一次データに基づく評価・解析を行うとともに、これらの一次データと各体動センサー40の相対位置関係に基づいて算出された二次データである体動再現データとに基づく解析を行う。先ず、メモリ114に記録された体動データに基づいてランニング動作解析ステップを行う(S303)。詳述すると、体動算出部117bが、先ず体動センサー40a及び40bの検出結果である体動データを用いて、装着者のランニングにおける特徴点を検出する処理を行う。
装着者のランニングにおける特徴点は、体動センサーによる検出結果が特徴的な挙動を示す検出値及びその変化、時間(時刻)に対応するデータの部分であり、例えば、着地、踏込、離地等の装着者の特徴的な体動に基づく加速度の変化などが挙げられる。また、体動算出部117bは、検出された特徴点のタイミングを基準として、接地時間及び衝撃時間の各値を算出する処理を行う。具体的には、特徴点を含む演算データから、特徴点を検出したタイミングを基準として、その値が継続した時間長や、一定の単位時間内における変化率に基づいて、接地時間及び衝撃時間の各値を算出する。
Then, the body motion calculation unit 117b and the
Characteristic points in the wearer's running are detection values that indicate characteristic behavior detected by the body motion sensor, changes in the detected values, and portions of data corresponding to time (time). changes in acceleration based on the characteristic body movements of the wearer. In addition, the body motion calculation unit 117b performs a process of calculating each value of contact time and impact time based on the timing of the detected feature point. Specifically, based on the timing at which the characteristic points are detected from the calculated data including the characteristic points, the length of time that the value continues and the rate of change within a certain unit time are used to calculate the contact duration and impact duration. Calculate each value.
なお、このランニング動作解析ステップでは、ユーザーが操作によって設定した基準値を安定性基準値として用いることができ、その安定性基準値からの乖離量を比較することにより再現性を評価してもよく、複数回反復される動作であるときには、その反復運動に関するパラメーターの所定期間(若しくは所定回数)にわたる平均値を安定基準値として算出してもよい。
この基準値の設定については、基準値設定部117cが、装着者1の操作に応じ、メモリ114に蓄積された体動再現データに基づいて、体動の再現性を評価するための安定基準値を設定する。具体的には、装着者1による設定操作に基づいて所定期間内における平均値、最大値、最小値又は任意の代表値から選択された値を基準値として設定する。例えば、この基準値の設定操作では、例えば、所定時間間隔をおいて同一の動作を数回繰り返し、その平均値や最小値、最大値の他、装着者1がベストだと思った回の値を理想値としたり、上級者やプロの理想値など任意の数値を入力して設定することもできる。
In this running motion analysis step, the reference value set by the user's operation can be used as the stability reference value, and the reproducibility may be evaluated by comparing the amount of deviation from the stability reference value. When the motion is repeated multiple times, the average value of the parameters related to the repeated motion over a predetermined period (or a predetermined number of times) may be calculated as the stability reference value.
Regarding the setting of this reference value, the reference value setting unit 117c sets a stable reference value for evaluating the reproducibility of body movement based on the body movement reproduction data accumulated in the
そして、ランニング動作解析の結果に基づいて指標データを参照し、ランニングフォームに関する評価及びその安定化能力等の評価する指標を、指標算出部117gによって算出する指標算出ステップを実行する(S304)。この指標の算出では、図6~図8に示すように、所定の抽出された接地状態データD1~D6について分析を行い、例えば、図7(a)に示すような、ピークの数、各ピークの高さh、ピークの裾の長さ(時間)B、及びピークの形状(ピークの鋭さ、高低の順序、単位時間当たりの積分値(面積等)など)を認識する。同図(b)に示すように、ピークが複数あるときには、それぞれのピークの高さh1及びh2、ピークの裾の長さ(時間)B1及びB2、及びピークの形状、ピーク間の距離(時間差)を認識する。
Then, based on the result of the running motion analysis, the index data is referred to, and an
そして、この認識したピークに関する情報に基づいて、ランニングフォームを評価する指標を算出する。例えば、図7(a)に示すように、ピークの数が1つで裾野の長さBが狭い場合には「タイミングが早い」といった評価がなされる。また、同図(b)に示すように、ピーク数の2つであり1ピーク目が2ピーク目よりも高いときには「タイミングが少し遅い」と評価され、同図(c)のように、同様にピーク数が2つであっても、1ピーク目と2ピーク目が同じくらいの高さで、2ピーク目の裾野が広くなだらかな形状のときは「タイミングは普通」と評価される。 Then, an index for evaluating the running form is calculated based on the information about the recognized peak. For example, as shown in FIG. 7A, when the number of peaks is one and the length B of the tail is narrow, the evaluation is made such that the timing is early. When the number of peaks is two and the first peak is higher than the second peak, as shown in FIG. Even if the number of peaks is two, when the height of the first and second peaks is about the same and the second peak has a wide and gentle shape, it is evaluated as "ordinary timing".
さらに、同図(d)に示すように、ピークが2つであっても、先行する1つ目のピークが極端に低いときにも「タイミング普通」と判断されるが、図8(a)に示すように、ピークの形状が台形をなしているときには、「タイミングが少し遅い」と判断される。図8(b)では、ピーク数が1で裾野の幅も一般的だが右側がなだらかなときには「タイミングが早い」と判断され、同図(c)のように、ピーク数が1つであっても裾野の長さBが狭く形状が鋭角をなしているときにも「タイミングが早い」と判断される。また、図8(d)のように、ピーク数が2つで2番目が台形をなし、裾野が広く右肩がなだらかであるときには「タイミングが普通」であり、同図(e)に示すように、ピークが2つであっても、先行する1つ目のピークが極端に低く、裾野が広く両ピークともになだらかなときには「タイミングが遅い普通」と判断される。 Furthermore, as shown in FIG. 8(d), even if there are two peaks, even if the first preceding peak is extremely low, the timing is judged to be "ordinary", but FIG. 8(a). As shown in , when the shape of the peak is trapezoidal, it is determined that "the timing is a little late". In FIG. 8(b), when the number of peaks is 1 and the width of the foot is general, but the right side is gently sloping, it is judged that the timing is early. Also when the length B of the skirt is narrow and the shape forms an acute angle, it is also judged that the timing is early. Also, as shown in FIG. 8(d), when the number of peaks is two, the second is trapezoidal, the foot is wide and the right shoulder is gentle, the timing is normal, and as shown in FIG. 8(e). Secondly, even if there are two peaks, if the preceding peak is extremely low and both peaks are wide and gentle, it is determined that the timing is slow and normal.
また、この指標算出ステップでは、安定基準値からの乖離量が所定の閾値内に収まっているかを随時監視し、これら体動のパラメーターが安定状態を維持していた安定期間を算出するようにしてもよい。例えば、競技開始からの平均値を順次算出し、その平均値が所定の変化量内に収まっている間の平均値を安定基準値とする。安定基準値は、随時に更新され、現在値がこの安定基準値から離れた量を乖離量として随時監視する。その後、算出された指標に基づいて評価処理及び所定の診断処理を行い(S305)、その診断処理の結果及び指標を、これらと対比可能に同期された動画及び体動再現データとともに、情報端末装置100のディスプレイやスピーカーによる音響等によって表示又は出力する(S306)。 In addition, in this index calculation step, whether the amount of deviation from the stability reference value is within a predetermined threshold value is monitored as needed, and a stable period during which these body movement parameters maintain a stable state is calculated. good too. For example, the average values are sequentially calculated from the start of the competition, and the average value while the average value is within a predetermined amount of change is used as the stable reference value. The stable reference value is updated at any time, and the deviation amount of the current value from the stable reference value is monitored at any time. After that, evaluation processing and predetermined diagnostic processing are performed based on the calculated index (S305), and the result of the diagnostic processing and the index are displayed together with the animation and body movement reproduction data synchronized so as to be able to be compared with them, together with the information terminal device. 100 display or sound by speakers or the like (S306).
(ランニングフォーム評価プログラム)
なお、上述した本実施形態に係るランニングフォーム評価システム及びランニングフォーム評価方法は、上述したランニングフォーム評価アプリケーションのように、所定の言語で記述された本発明のランニングフォーム評価プログラムをコンピューター上で実行することにより実現することができる。すなわち、本発明のプログラムを、携帯端末装置やスマートフォン、ウェアラブル端末、モバイルPCその他の情報処理端末、パーソナルコンピューターやサーバーコンピューター等の汎用コンピューターのICチップ、メモリ装置にインストールし、CPU上で実行することにより、上述した各機能を有するシステムを構築してランニングフォーム評価方法を実施することができる。
(running form evaluation program)
The running form evaluation system and running form evaluation method according to the present embodiment described above execute the running form evaluation program of the present invention written in a predetermined language, like the running form evaluation application described above, on a computer. It can be realized by That is, the program of the present invention is installed in an IC chip or memory device of a mobile terminal device, a smart phone, a wearable terminal, a mobile PC or other information processing terminal, a general-purpose computer such as a personal computer or a server computer, and executed on a CPU. Thus, a system having the functions described above can be constructed and a running form evaluation method can be implemented.
(作用・効果)
このような本実施形態によれば、センサーの位置を両腿とし、接地している脚とは逆脚での計測を行う。つまり、右足が接地している際の地面反力計測を左脚のセンサーで行う。これにより、本実施形態によれば、逆脚のデータを使うことで着地による衝撃を受けることがない。接地した脚からみると足首、膝、接地側股関節、逆股関節の先にセンサーがついていることから、ランニングでは逆脚は接地せず股関節を中心として回転運動をしているので、逆側股関節(右接地の際は左股関節)の動きを円滑且つ性格に計測することができる。例えば、腿につけたセンサーの腿鉛直方向の加速度には、腰の水平面上の回転は大きく影響しないことから、概ね鉛直方向に近いので目的とする加速を検出することができる。
(action/effect)
According to this embodiment, the positions of the sensors are both thighs, and measurement is performed with the leg opposite to the leg on the ground. In other words, the sensor on the left leg measures the ground reaction force when the right foot is in contact with the ground. Thus, according to the present embodiment, by using the data of the opposite leg, the impact due to landing can be avoided. From the grounded leg, sensors are attached to the tip of the ankle, knee, grounded hip joint, and reverse hip joint. The movement of the left hip joint) can be measured smoothly and accurately when the right ground is touched. For example, since the rotation of the waist on the horizontal plane does not greatly affect the acceleration in the vertical direction of the thigh of the sensor attached to the thigh, the desired acceleration can be detected because the acceleration is almost vertical.
以上の結果、本実施形態によれば、コストのかかる大規模な装置や高価なシステムの構築を要することなく、被験者の走行時における左右両脚からの着地による衝撃ノイズや計測誤差の影響を極力抑えて、より正確なランニング競技の動作解析を実現できる。 As a result, according to the present embodiment, it is possible to minimize the impact noise and measurement error caused by landing from both the left and right legs when the subject is running without requiring the construction of a costly large-scale device or an expensive system. Therefore, it is possible to realize more accurate motion analysis of running competitions.
また、本実施形態に係るランニングフォーム評価プログラムでは、例えば、通信回線を通じて配布することが可能であり、また、コンピューターで読み取り可能な記録媒体に記録することにより、スタンドアローンの計算機上で動作するパッケージアプリケーションとして譲渡することができる。この記録媒体として、具体的には、フレキシブルディスクやカセットテープ等の磁気記録媒体、若しくはCD-ROMやDVD-ROM等の光ディスクの他、RAMカードなど、種々の記録媒体に記録することができる。そして、このプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記録媒体によれば、汎用のコンピューターや専用コンピューターを用いて、上述したシステム及び方法を簡便に実施することが可能となるとともに、プログラムの保存、運搬及びインストールを容易に行うことができる。 In addition, in the running form evaluation program according to the present embodiment, for example, it is possible to distribute it through a communication line, and by recording it on a computer-readable recording medium, a package that operates on a stand-alone computer Can be transferred as an application. Specifically, the recording medium can be a magnetic recording medium such as a flexible disk or a cassette tape, an optical disk such as a CD-ROM or a DVD-ROM, or various recording media such as a RAM card. Then, according to the computer-readable recording medium recording this program, it is possible to easily implement the above-described system and method using a general-purpose computer or a dedicated computer, and save, transport, and Easy to install.
なお、本発明は、上記した各実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments as they are, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the gist of the present invention at the implementation stage. Also, various inventions can be formed by appropriate combinations of the plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiments.
D1~D6…接地状態データ
1…装着者
40…体動センサー
100…情報端末装置
111…出力インターフェース
112…入力インターフェース
113…無線インターフェース
114…メモリ
115…内蔵カメラ
117…制御部
117a…体動データ取得部
117b…体動算出部
117c…基準値設定部
117d…解析部
117e…表示情報生成部
117f…安定性算出部
117g…指標算出部
117h…接地状態検出部
D1 to D6 Grounding
Claims (12)
前記装着者の両脚大腿部のそれぞれに装着され、各部位の三次元的な変位又は回転を検出可能な複数の一対の体動センサーと、
前記一対の体動センサーによる検出結果に基づいて前記装着者の脚の非接地状態を検出し、検出された非接地状態に係る各検出結果を、接地側の状態を示す接地状態データとして抽出する接地状態検出部と、
前記接地状態検出部が抽出した接地状態データに基づいて前記ランニングフォームを評価する指標を算出する指標算出部と、
前記指標算出部が算出した指標を表示又は出力する出力デバイスと
を備えることを特徴とするランニングフォーム評価システム。 A system that detects body movements of a wearer and evaluates running form based on changes in body movements,
a plurality of pairs of body motion sensors mounted on each of the thighs of both legs of the wearer and capable of detecting three-dimensional displacement or rotation of each part;
The ungrounded state of the legs of the wearer is detected based on the detection results of the pair of body motion sensors, and each detection result related to the detected ungrounded state is extracted as grounded state data indicating the state of the grounded side. a ground state detector;
an index calculation unit that calculates an index for evaluating the running form based on the contact state data extracted by the contact state detection unit;
A running form evaluation system, comprising: an output device for displaying or outputting the index calculated by the index calculation unit.
前記指標算出部は、前記接地状態データに基づいて前記指標データを参照し、基準値からの乖離量に応じたランニングフォームを評価する指標を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載のランニングフォーム評価システム。 a storage unit that stores index data that holds a correlation between an amount of deviation from a reference value for evaluating the running form and an index for evaluating the running form;
2. The running according to claim 1, wherein the index calculation unit refers to the index data based on the ground contact state data, and calculates an index for evaluating running form according to an amount of deviation from a reference value. form evaluation system.
前記記憶部は、前記安定性算出部が算出した前記安定期間と、前記安定期間以降の前記乖離量と、前記安定化能力を評価する指標との相関を前記指標データとして記憶し、
前記指標算出部は、前記安定性算出部の算出結果に応じて前記指標データを参照して、前記ランニングフォームを評価する指標を算出する
ことを特徴とする請求項2に記載のランニングフォーム評価システム。 further comprising a stability calculation unit that calculates a stable period during which the stable state of the running form is continued based on the amount of deviation from the reference value;
The storage unit stores, as the index data, a correlation between the stable period calculated by the stability calculating unit, the deviation amount after the stable period, and an index for evaluating the stabilizing ability,
3. The running form evaluation system according to claim 2, wherein the index calculation unit calculates an index for evaluating the running form by referring to the index data according to the calculation result of the stability calculation unit. .
前記装着者の両脚大腿部のそれぞれに装着され、各部位の三次元的な変位又は回転を検出可能な複数の一対の体動センサーと、
前記一対の体動センサーによる検出結果に基づいて前記装着者の脚の非接地状態を検出し、検出された非接地状態に係る各検出結果を、接地側の状態を示す接地状態データとして抽出する接地状態検出部と、
前記接地状態検出部が抽出した接地状態データに基づいて前記ランニングフォームを評価する指標を算出する指標算出部と、
前記指標算出部が算出した指標を表示又は出力する出力デバイス
として機能させることを特徴とするランニングフォーム評価プログラム。 A program for detecting body movements of a wearer and evaluating running form based on changes in body movements, comprising:
a plurality of pairs of body motion sensors mounted on each of the thighs of both legs of the wearer and capable of detecting three-dimensional displacement or rotation of each part;
The ungrounded state of the legs of the wearer is detected based on the detection results of the pair of body motion sensors, and each detection result related to the detected ungrounded state is extracted as grounded state data indicating the state of the grounded side. a ground state detector;
an index calculation unit that calculates an index for evaluating the running form based on the contact state data extracted by the contact state detection unit;
A running form evaluation program characterized by functioning as an output device for displaying or outputting the index calculated by the index calculation unit.
前記ランニングフォームを評価するための基準値からの乖離量と、前記ランニングフォームを評価する指標との相関を保持する指標データを記憶する記憶部として機能させ、
前記指標算出部は、前記接地状態データに基づいて前記指標データを参照し、基準値からの乖離量に応じたランニングフォームを評価する指標を算出する
ことを特徴とする請求項5に記載のランニングフォーム評価プログラム。 the computer further comprising:
Functioning as a storage unit that stores index data that holds correlation between an amount of deviation from a reference value for evaluating the running form and an index for evaluating the running form,
6. The running according to claim 5, wherein the index calculation unit refers to the index data based on the ground contact state data, and calculates an index for evaluating running form according to an amount of deviation from a reference value. form evaluation program.
前記基準値からの乖離量に基づいてランニングフォームの安定状態が継続された安定期間を算出する安定性算出部
として機能させ、
前記記憶部は、前記安定性算出部が算出した前記安定期間と、前記安定期間以降の前記乖離量と、前記安定化能力を評価する指標との相関を前記指標データとして記憶し、
前記指標算出部は、前記安定性算出部の算出結果に応じて前記指標データを参照して、前記ランニングフォームを評価する指標を算出する
ことを特徴とする請求項6に記載のランニングフォーム評価プログラム。 the computer further comprising:
Functioning as a stability calculation unit for calculating a stable period in which a stable state of running form is continued based on the amount of deviation from the reference value,
The storage unit stores, as the index data, a correlation between the stable period calculated by the stability calculating unit, the deviation amount after the stable period, and an index for evaluating the stabilizing ability,
7. The running form evaluation program according to claim 6, wherein the index calculation unit calculates an index for evaluating the running form by referring to the index data according to the calculation result of the stability calculation unit. .
前記装着者の両脚大腿部のそれぞれに、各部位の三次元的な変位又は回転を検出可能な複数の一対の体動センサーを装着し、接地状態検出部が、前記一対の体動センサーによる検出結果に基づいて前記装着者の脚の非接地状態を検出し、検出された非接地状態に係る各検出結果を、接地側の状態を示す接地状態データとして抽出する接地状態検出ステップと、
指標算出部が、前記接地状態検出ステップにおいて抽出された接地状態データに基づいて前記ランニングフォームを評価する指標を算出する指標算出ステップと、
出力デバイスが、前記指標算出部が算出した指標を表示又は出力する出力ステップと
を備えることを特徴とするランニングフォーム評価方法。 A method for detecting body movement of a wearer and evaluating running form based on changes in body movement, comprising:
A plurality of pairs of body motion sensors capable of detecting three-dimensional displacement or rotation of each part are attached to each of the thighs of both legs of the wearer, and the grounding state detection unit is detected by the pair of body motion sensors. a grounded state detection step of detecting a non-grounded state of the leg of the wearer based on the detection result, and extracting each detection result related to the detected non-grounded state as grounded state data indicating a state of the grounded side;
an index calculation step in which an index calculation unit calculates an index for evaluating the running form based on the ground contact state data extracted in the ground contact state detection step;
and an output step in which an output device displays or outputs the index calculated by the index calculation unit.
前記指標算出ステップでは、前記接地状態データに基づいて前記指標データを参照し、基準値からの乖離量に応じたランニングフォームを評価する指標を算出する
ことを特徴とする請求項9に記載のランニングフォーム評価方法。 further comprising a storage step in which the storage unit stores index data holding a correlation between an amount of deviation from a reference value for evaluating the running form and an index for evaluating the running form;
10. The running according to claim 9, wherein in said index calculation step, said index data is referred to based on said ground contact state data, and an index for evaluating running form is calculated according to the amount of deviation from a reference value. Form evaluation method.
前記記憶ステップでは、前記安定性算出部が算出した前記安定期間と、前記安定期間以降の前記乖離量と、前記安定化能力を評価する指標との相関を前記指標データとして記憶し、
前記指標算出ステップでは、前記安定性算出部の算出結果に応じて前記指標データを参照して、前記ランニングフォームを評価する指標を算出する
ことを特徴とする請求項10に記載のランニングフォーム評価方法。 further comprising a stability calculation step in which a stability calculation unit calculates a stable period during which the stable state of the running form is continued based on the amount of deviation from the reference value;
In the storing step, the correlation between the stable period calculated by the stability calculating unit, the deviation amount after the stable period, and an index for evaluating the stabilizing ability is stored as the index data,
11. The running form evaluation method according to claim 10, wherein in the index calculation step, the index data is referred to according to the calculation result of the stability calculation unit to calculate the index for evaluating the running form. .
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