JP7485064B2 - 歩行判別装置、歩行判別システム、歩行判別方法、およびプログラム - Google Patents
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Description
本開示に係る第1の実施形態の推定システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩行判別システムは、ユーザの歩行パターンに含まれる特徴(歩容とも呼ぶ)を計測し、計測された歩容を解析することによって、歩行状態を判別する。具体的には、本実施形態の歩行判別システムは、足底圧データに基づいて歩行状態を判別する。本実施形態においては、歩行しているか否かを判別することを歩行判別と呼ぶ。本実施形態においては、右足を基準の足とし、左足を反対足とする系について説明する。本実施形態の手法は、左足を基準の足とし、右足を反対足とする系についても適用できる。
図1は、本実施形態の歩行判別システム1の構成を示すブロック図である。歩行判別システム1は、足底圧計測装置11および歩行判別装置12を備える。足底圧計測装置11と歩行判別装置12は、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。また、足底圧計測装置11と歩行判別装置12は、単一の装置で構成してもよい。また、歩行判別システム1の構成から足底圧計測装置11を除き、歩行判別装置12だけで歩行判別システム1を構成してもよい。
次に、足底圧計測装置11の詳細構成について図面を参照しながら説明する。図2は、足底圧計測装置11の構成の一例を示す概念図である。足底圧計測装置11は、少なくとも一つの足圧センサ110と、データ送信部115とを有する。足圧センサ110は、本体111と、感圧センサ112とを含む。足圧センサ110は、靴の中に中敷きとして設置された状態で使用される。足圧センサ110は、左右両足に設置されてもよいし、一方の足に設置されてもよい。
次に、歩行判別装置12の詳細構成について図面を参照しながら説明する。図3は、歩行判別装置12の構成の一例を示すブロック図である。歩行判別装置12は、データ取得部121、波形生成部123、記憶部125、および判別部127を有する。
次に、本実施形態の歩行判別システム1の歩行判別装置12の動作について図面を参照しながら説明する。図8は、歩行判別装置12の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下においては、歩行判別装置12を動作主体として説明するが、歩行判別システム1を動作主体とみなすこともできる。
次に、第2の実施形態に係る歩行判別システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩行判別システムは、足の所定部分の足底圧の時系列データに加えて、足圧中心(CoP:Center of Pressure)の時系列データを用いる点において、第1の実施形態とは異なる。以下においては、第1の実施形態と同様の箇所については、説明を省略する場合がある。
図9は、本実施形態の歩行判別システム2の構成を示すブロック図である。歩行判別システム2は、足底圧計測装置21および歩行判別装置22を備える。足底圧計測装置21は、第1の実施形態の足底圧計測装置11と同様であるので、詳細な説明は省略する。歩行判別装置22についても、第1の実施形態の歩行判別装置22と同様の箇所については、説明を省略する場合がある。
S=F(P、C)・・・(1)
本実施形態では、足の前方3分の1の部分の足底圧の時系列データ(第1波形)と、進行方向における足圧中心位置の時系列データ(第2波形)とを合成する。例えば、足の前方3分の1の部分の足底圧の時系列データ(第1波形)をPFと表記すると、関数Fを用いて合成した第1波形PFと第2波形Cの合成波形Sは、以下の式2で表現できる。
S=F(PF、C)・・・(2)
例えば、関数Fは、同一時刻における第1波形と第2波形の値を積算する演算である。
次に、本実施形態の歩行判別システム2の歩行判別装置22の動作について図面を参照しながら説明する。図15は、歩行判別装置22の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下においては、歩行判別装置22を動作主体として説明するが、歩行判別システム2を動作主体とみなすこともできる。
次に、第3の実施形態に係る歩行判別システムについて図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩行判別システムは、多くの人に適用可能なユニバーサルな歩行判別閾値を設定する点において、第1~第2の実施形態とは異なる。以下においては、第1~第2の実施形態と同様の箇所については、説明を省略する場合がある。
図16は、本実施形態の歩行判別システム3の構成を示すブロック図である。歩行判別システム3は、足底圧計測装置31および歩行判別装置32を備える。足底圧計測装置31は、第1~第2の実施形態の足底圧計測装置と同様であるので、詳細な説明は省略する。歩行判別装置32についても、第1~第2の実施形態の歩行判別装置と同様の箇所については、説明を省略する場合がある。
y≧0.75×f・・・(3)
y<0.25×f・・・(4)
なお、上記の範囲は、一般的な歩行に関して成り立つ関係である。
F(g1(250、w1)、g2(35×0.25、w2))<T<F(g1(15、w1)、g2(15×0.75、w2))・・・(5)
上記式5において、g1およびg2は独立関数である。また、上記式5において、w-1は第1波形Pに対する重みであり、w2は第2波形Cに対する重みである。
S=Pm×Cn・・・(6)
ただし、mは負の実数、nは正の実数である。
250m×8.75n<T<15m×11.25n・・・(7)
上記の式7を満たすTがユニバーサルな歩行判別閾値である。
次に、本実施形態の歩行判別システム3の歩行判別装置22の動作について図面を参照しながら説明する。図20は、歩行判別装置32の動作の一例について説明するためのフローチャートである。以下においては、歩行判別装置32を動作主体として説明するが、歩行判別システム3を動作主体とみなすこともできる。
次に、第4の実施形態に係る歩行判別装置について図面を参照しながら説明する。本実施形態の歩行判別装置は、第1~第3の実施形態の歩行判別装置を簡略化した構成である。図21は、本実施形態の歩行判別装置42の構成の一例を示すブロック図である。歩行判別装置42は、波形生成部423と判別部427を備える。
ここで、本発明の各実施形態に係る歩行判別装置の処理を実行するハードウェア構成について、図22の情報処理装置90を一例として挙げて説明する。なお、図22の情報処理装置90は、各実施形態の歩行判別装置の処理を実行するための構成例であって、本発明の範囲を限定するものではない。
11、21、31 足底圧計測装置
12、22、32、42 歩行判別装置
110 足圧センサ
111 本体
112 感圧センサ
115 データ送信部
121、221、321 データ取得部
123、223、323、423 波形生成部
125、225、325 記憶部
127、227、327、427 判別部
224、324 波形合成部
Claims (9)
- ユーザの足底圧データを用いて、足の所定部分の足底圧の時系列データである第1波形と、進行方向の足圧中心位置の時系列データである第2波形とを生成する波形生成手段と、
前記波形生成手段によって生成された前記第1波形と前記第2波形とを合成して合成波形を生成する波形合成手段と、
足の所定部分の足底圧の値に対して予め設定された歩行判別閾値と前記合成波形の値とを比較することによって、前記ユーザが歩行しているか判別する判別手段と、を備える歩行判別装置。 - 前記判別手段は、
前記第1波形の値が前記歩行判別閾値を超える場合、前記ユーザが歩行していると判別する請求項1に記載の歩行判別装置。 - 前記波形生成手段は、
足の前方3分の1の部分の足底圧の時系列データを前記第1波形として生成し、
前記判別手段は、
足の前方3分の1の部分の足底圧の値に対して予め設定された前記歩行判別閾値に基づいて、前記ユーザが歩行しているか判別する請求項1または2に記載の歩行判別装置。 - 前記波形合成手段は、
前記第1波形の値と前記第2波形の値とを積算して前記合成波形を生成する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の歩行判別装置。 - 前記判別手段は、
ユニバーサルな前記歩行判別閾値に基づいて、前記ユーザが歩行しているか判別する請求項3または4に記載の歩行判別装置。 - 前記波形合成手段は、
前記第1波形および前記第2波形の各々に重みづけをした前記合成波形を生成し、
前記判別手段は、
前記合成波形の値に対して予め設定されたユニバーサルな前記歩行判別閾値に基づいて、前記ユーザが歩行しているか判別する請求項5に記載の歩行判別装置。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の歩行判別装置と、
ユーザの足底圧を計測し、計測結果である足底圧データを前記歩行判別装置に送信する足底圧計測装置と、を備える歩行判別システム。 - コンピュータが、
ユーザの足底圧データを用いて、足の所定部分の足底圧の時系列データである第1波形と、進行方向の足圧中心位置の時系列データである第2波形とを生成し、
生成された前記第1波形と前記第2波形とを合成して合成波形を生成し、
足の所定部分の足底圧の値に対して予め設定された歩行判別閾値と前記合成波形の値とを比較することによって、前記ユーザが歩行しているか判別する歩行判別方法。 - ユーザの足底圧データを用いて、足の所定部分の足底圧の時系列データである第1波形と、進行方向の足圧中心位置の時系列データである第2波形とを生成する処理と、
生成された前記第1波形と前記第2波形とを合成して合成波形を生成する処理と、
足の所定部分の足底圧の値に対して予め設定された歩行判別閾値と前記合成波形の値とを比較することによって、前記ユーザが歩行しているか判別する処理と、をコンピュータに実行させるプログラム。
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