JPWO2017065061A1 - 歩行計測装置、歩行計測方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
上記の構成によれば、左右の足部の着地に伴う衝撃が発生したタイミングと、前記左右の足部が並ぶ横方向の加速度とに基づいて、前記タイミングで着地した足部の左右が判定される。
これにより、姿勢の傾きなどによって左方向加速度と右方向加速度とのバランスが崩れている場合でも、着地した足部の左右が精度よく判定される。
上記の構成によれば、専用のセンサを設けずとも、前記加速度センサの検出結果に基づいて足部の着地に伴う衝撃の発生タイミングを検出することが可能となるため、構成が簡易となる。
通常の歩行動作では、足部の着地に伴う衝撃が他の原因による衝撃に比べて大きい。そのため、上記の構成によれば、前記所定のしきい値を超えるピークが前記評価値に生じるタイミングに基づいて、足部の着地に伴う衝撃の発生タイミングが適切に検出される。
上記の構成によれば、足部の着地に伴う衝撃により前記複数方向の加速度の絶対値が増大すると、これに応じて前記評価値も増大する。
これにより、歩行動作に伴う前記横方向の加速度が感度よく検出される。
これにより、精度のよい歩数を取得することが可能となる。
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態に係る歩行計測装置について説明する。
図1は、本実施形態に係る歩行計測装置1の構成の一例を示す図である。図2は、歩行計測装置1の装着方法の一例を示す図である。また図3は、歩行動作における身体の横方向への動きを図解した図である。図2及び図3において、Z軸は地面に垂直な方向、X軸は身体において左右の足が並ぶ横方向、Y軸はZ軸とX軸に垂直な身体の前後方向をそれぞれ示す。
計測動作を開始する場合、処理部20は、処理に用いる変数(例えば後述の積算値S,S_old、比較判定値F,F_oldなど)を初期化する。
処理部20は、一定の時間間隔に設定された加速度の検出タイミングであるか否かを判定する。検出タイミングである場合、処理部20はステップST30に移る。
処理部20は、加速度センサ10において検出される横方向の加速度Ax,前後方向の加速度Ay及び鉛直方向の加速度Azを取得する。
タイミング検出部21は、ステップST30において取得した加速度Ax,Ay,Azの検出結果に基づいて、式(1)により評価値Eを算出する。
タイミング検出部21は、評価値Eがしきい値Ethを超えた状態でピークを生じるタイミングを検出する。
例えばタイミング検出部21は、評価値Eがしきい値Ethを超えた場合、評価値Eの最大値Emaxを監視して記憶部30に格納する。具体的には、タイミング検出部21は、ステップST40において新しい評価値Eを算出する度に、この新しい評価値Eを記憶部30に格納した最大値Emaxと比較する。新しい評価値Eが最大値Emaxを超える場合、タイミング検出部21は、新しい評価値Eを最大値Emaxとして記憶部30に格納する。新しい評価値Eが最大値Emaxに比べて所定のしきい値ΔEより下落した場合、タイミング検出部21は、この最大値Emaxが得られたタイミングを、衝撃発生タイミングとして検出する。
処理部20は、評価値Eのピークを検出した場合にステップST100へ移行し、未だピークを検出していない場合はステップST70に移行する。
加速度積算部22は、ステップST30において取得した横方向の加速度Axを積算値Sに加算する。
処理部20は、一定の時間間隔に設定された加速度の検出タイミングであるか否かを判定する。検出タイミングである場合、処理部20はステップST30に戻り(ST80)、上述と同様の処理を行う。また、測定の終了を指示するコマンドが通信部40などから入力された場合、処理部20は測定動作を終了する(ST90)。
タイミング検出部21において評価値Eのピークが検出された場合、第1判定部24は、加速度積算部22によって今回の中間期間T(n)に算出された積算値Sと前回の中間期間T(n−1)に算出された積算値S_oldとを比較する(ST100)。前回の積算値S_oldが今回の積算値Sより大きい場合、第1判定部24は今回の比較判定値Fを「1」に設定し(ST110)、そうでない場合は今回の比較判定値Fを「0」に設定する(ST120)。
第2判定部25は、前回の比較判定値F_oldが存在するか否か判定する。例えば比較判定値F_oldは、ステップST10において「0」と「1」以外の初期値に設定されているため、比較判定値F_oldが「0」又は「1」でない場合、第2判定部25は比較判定値F_oldが存在しないと判定する。第2判定部25は、比較判定値F_oldが存在する場合にはステップST140へ移行し、存在しない場合にはステップST180へ移行する。
第2判定部25は、前回の比較判定値F_oldと今回の比較判定値Fとが異なっているか否かを判定する(ST140)。前回の比較判定値F_oldと今回の比較判定値Fとが異なっている場合、第2判定部25は、前回の中間期間T(n−1)を歩行動作の一歩の期間であると判定し、ステップST170に移行する。一方、前回の比較判定値F_oldと今回の比較判定値Fとが一致している場合、第2判定部25は、前回の中間期間T(n−1)を歩行動作の一歩の期間ではないと判定し、ステップST170に移行する。
処理部20は、ステップST170〜ST190において、次回のループ処理に備えた変数の初期化を行う。すなわち、処理部20は、比較判定値F_oldに比較判定値Fを代入する(ST170)。また処理部20は、積算値S_oldに積算値Sを代入した後(ST180)、積算値Sをゼロに初期化する(ST190)。変数の初期化を行った後、処理部20はステップST80に戻り、次の加速度検出タイミングを待つ。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図8は、第2の実施形態に係る歩行計測装置1Aの構成の一例を示す図である。図8に示す歩行計測装置1Aは、図1に示す歩行計測装置1の処理部20における加速度積算部22を加速度平均部23に置き換え、第1判定部24を第1判定部24Aに置き換えたものであり、他の構成は図1に示す歩行計測装置1と同じである。
以下では、追加部分及び変更部分のみを説明する。
ステップST30において加速度センサ10により加速度が検出される度に、加速度平均部23は、ステップST30で新たに検出された加速度を用いて、横方向の加速度の平均値を算出する。
タイミング検出部21において評価値Eのピークが検出された場合、第1判定部24Aは、このピークの検出タイミングにおける横方向の加速度Axと、ステップST35で算出された平均値とを比較する(ST100A)。横方向の加速度Axが平均値より大きい場合、第1判定部24Aは今回の比較判定値Fを「1」に設定し(ST110)、そうでない場合は今回の比較判定値Fを「0」に設定する(ST120)。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図11は、第3の実施形態に係る歩行計測装置1Bの構成の一例を示す図である。図11に示す歩行計測装置1Bは、図1に示す歩行計測装置1に角速度センサ50を追加するとともに、処理部20の構成要素として回転角算出部26と加速度変換部27を追加したものであり、他の構成は図1に示す歩行計測装置1と同じである。
Claims (21)
- 左右の足部の着地に伴う衝撃が発生したタイミングを検出するタイミング検出部と、
前記左右の足部が並ぶ横方向の加速度を一定の時間間隔で繰り返し検出する加速度センサと、
前記タイミング検出部が検出した前記タイミングと前記加速度センサが検出した前記加速度とに基づいて、前記タイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する第1判定部と
を有する歩行計測装置。 - 前記タイミング検出部が連続して検出した2つの前記タイミングの中間期間において前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度の積算値を取得する加速度積算部を有し、
前記第1判定部は、1つの前記タイミングを挟んで連続する2つの前記中間期間において取得される前記積算値を比較し、当該比較の結果に基づいて、前記1つのタイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する、
請求項1に記載の歩行計測装置。 - 前記第1判定部は、1つの前記タイミングにおいて前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度としきい値とを比較し、当該比較結果に基づいて、前記1つのタイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する、
請求項1に記載の歩行計測装置。 - 前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度の平均値を取得する加速度平均部を有し、
前記第1判定部は、1つの前記タイミングにおいて前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度と当該1つのタイミングの直近に取得された前記平均値とを比較し、当該比較結果に基づいて、前記1つのタイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する、
請求項3に記載の歩行計測装置。 - 連続する2つの前記タイミングに挟まれた中間期間が歩行動作における一歩の期間であるか否かを判定する第2判定部であって、連続する2つの前記タイミングにおける前記第1判定部の判定結果が異なる場合、当該2つのタイミングに接した3つの前記中間期間における何れか1つを前記一歩の期間として判定する第2判定部を有する、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 前記加速度センサは、前記加速度の方向が前記横方向における一方の方向である場合、正の極性を持つ前記加速度を検出し、前記加速度の方向が前記横方向における前記一方の方向と逆の方向である場合、負の極性を持つ前記加速度を検出する、
請求項1乃至5の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 前記加速度センサは、前記横方向の加速度を含む複数の異なる方向の加速度を前記一定の時間間隔で繰り返し検出し、
前記タイミング検出部は、前記加速度センサが検出した複数方向の加速度に基づいて、前記衝撃が発生したタイミングを検出する、
請求項1乃至6の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 前記タイミング検出部は、前記加速度センサが検出した複数方向の加速度に基づいて、前記衝撃の大きさを示す評価値を算出し、所定のしきい値を超えるピークが前記評価値に生じたタイミングを前記衝撃が発生したタイミングとして検出する、
請求項7に記載の歩行計測装置。 - 前記タイミング検出部は、前記加速度センサが検出した複数方向の加速度をそれぞれ自乗して足し合わせた値に応じた前記評価値を算出する、
請求項8に記載の歩行計測装置。 - 前記加速度センサは、鉛直方向の加速度、及び、前記横方向と前記鉛直方向とに垂直な前後方向の加速度の少なくとも一方を検出する、
請求項7乃至9の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 前記加速度センサは、前記横方向を含む互いに垂直な3つの方向における加速度をそれぞれ検出し、
前記加速度センサが検出する加速度の前記3つの方向に対応した3つの軸の周りにおける角速度をそれぞれ検出する角速度センサと、
前記角速度センサが検出した前記3つの軸の周りにおける角速度に基づいて、前記3つの軸の周りにおける回転角をそれぞれ算出する回転角算出部と、
前記回転角算出部において算出された前記3つの軸の周りにおける回転角であって、重力の方向を基準とした姿勢である基準姿勢からの前記回転角に基づいて、前記加速度センサが一定の時間間隔で繰り返し検出する3つの加速度のうち、少なくとも前記横方向の加速度を、前記基準姿勢における加速度へ変換する加速度変換部とを有する、
請求項1乃至10の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 前記加速度センサが頭部に装着される、
請求項1乃至11の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 前記第2判定部が前記中間期間を前記歩行動作の一歩の期間として判定した回数を計数し、その計数値を歩数として取得する歩数取得部と有する、
請求項1乃至12の何れか一項に記載の歩行計測装置。 - 左右の足部が並ぶ横方向の加速度を検出する加速度センサの検出結果に基づいて、コンピュータが歩行動作を計測する歩行計測方法であって、
前記左右の足部の着地に伴う衝撃が発生したタイミングを検出するステップと、
前記加速度センサにおいて一定の時間間隔で繰り返し前記横方向の加速度を検出するステップと、
前記タイミングを検出するステップにおいて検出された前記タイミングと、前記加速度を検出するステップにおいて検出された前記加速度とに基づいて、前記タイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定するステップと
を有する歩行計測方法。 - 前記タイミングを検出するステップにおいて連続して検出した2つの前記タイミングの中間期間において前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度の積算値を取得するステップを有し
前記タイミングで着地した足部の左右を判定するステップでは、1つの前記タイミングを挟んで連続する2つの前記中間期間において取得される前記積算値を比較し、当該比較の結果に基づいて、前記1つのタイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する、
請求項14に記載の歩行計測方法。 - 前記タイミングで着地した足部の左右を判定するステップでは、1つの前記タイミングにおいて前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度としきい値とを比較し、当該比較結果に基づいて、前記1つのタイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する、
請求項14に記載の歩行計測方法。 - 前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度の平均値を取得するステップを有し、
前記タイミングで着地した足部の左右を判定するステップでは、1つの前記タイミングにおいて前記加速度センサが検出した前記横方向の加速度と当該1つのタイミングの直近に取得された前記平均値とを比較し、当該比較結果に基づいて、前記1つのタイミングが左の足部の着地タイミングであるか又は右の足部の着地タイミングであるかを判定する、
請求項16に記載の歩行計測方法。 - 連続する2つの前記タイミングに挟まれた中間期間が歩行動作における一歩の期間であるか否かを判定するステップであって、連続する2つの前記タイミングにおける前記着地した足部の左右判定の結果が異なる場合、当該2つのタイミングに接した3つの前記中間期間における何れか1つを前記一歩の期間として判定するステップを有する、
請求項14乃至17の何れか一項に記載の歩行計測方法。 - 前記加速度を検出するステップでは、前記横方向の加速度を含む複数の異なる方向の加速度を前記加速度センサにおいて前記一定の時間間隔で繰り返し検出し、
前記タイミングを検出するステップでは、前記加速度を検出するステップで検出した複数方向の加速度に基づいて、前記衝撃が発生したタイミングを検出する
請求項14乃至18の何れか一項に記載の歩行計測方法。 - 前記加速度を検出するステップでは、前記加速度センサにおいて、前記横方向を含む互いに垂直な3つの方向における加速度をそれぞれ検出し、
前記加速度センサが検出する加速度の前記3つの方向に対応した3つの軸の周りにおける角速度をそれぞれ角速度センサが検出するステップと、
前記角速度センサが検出した前記3つの軸の周りにおける角速度に基づいて、前記3つの軸の周りにおける回転角をそれぞれ算出するステップと、
前記回転角を算出するステップにおいて算出された前記3つの軸の周りにおける回転角であって、重力の方向を基準とした姿勢である基準姿勢からの前記回転角に基づいて、前記加速度センサが一定の時間間隔で繰り返し検出する3つの加速度のうち、少なくとも前記横方向の加速度を、前記基準姿勢における加速度へ変換するステップとを有する、
請求項14乃至19の何れか一項の歩行計測方法。 - 請求項14乃至20の何れか一項に記載した歩行計測方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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