運動解析裝置、運動解析系統(tǒng)以及運動解析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及運動解析裝置、運動解析系統(tǒng)、運動解析方法及運動解析程序。
【背景技術(shù)】
[0002] 在步行動作和跑步動作中，以左右平衡無偏頗的恰當(dāng)?shù)男问竭~步是重要的。
[0003] 在專利文獻1中，公開有根據(jù)被分別安裝在左腳及右腳的陀螺儀傳感器的輸出而 評價步行/跑步動作的步行/跑步動作評價支持裝置。
[0004] 在如專利文獻1所示分別在左腳及右腳安裝傳感器的情況下，因為需要兩個傳感 器，因此成本增高，而且需要傳感器間的同期處理。另外，當(dāng)進行實時評價時，也需要與各個 腳的傳感器進行通信的通信處理。
[0005] 在先技術(shù)文獻
[0006] 專利文獻
[0007] 專利文獻1 :日本專利特開2008-73285號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明是鑒于以上的問題點而作出的發(fā)明，根據(jù)本發(fā)明的幾個方式，可以提供能 夠通過簡單的構(gòu)成掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置、運動解析系統(tǒng)、運動解析方法 及運動解析程序等。
[0009] 本發(fā)明是用于解決前述課題的至少一部分而作出的發(fā)明，能夠作為以下的方式或 者應(yīng)用例實現(xiàn)。
[0010] (應(yīng)用例1)
[0011] 本應(yīng)用例涉及的運動解析裝置，包括：取得部，從安裝于使用者的、用于檢測與所 述使用者的運動相關(guān)的信息的傳感器取得檢測結(jié)果；以及左右判斷部，根據(jù)所述檢測結(jié)果， 進行判斷是第一期間和第二期間中的哪一個期間的判斷處理，其中所述第一期間包括所述 使用者的右腳接地期間，所述第二期間包括所述使用者的左腳接地期間。
[0012] 根據(jù)本應(yīng)用例，即使傳感器是一個也能進行判斷處理，所以能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以簡易 的構(gòu)成掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
[0013] (應(yīng)用例2)
[0014] 在上述運動解析裝置中，所述傳感器可以是檢測角度以及角速度中的至少一種的 慣性傳感器。
[0015] 因為慣性傳感器能夠檢測配戴該慣性傳感器的使用者的細微的活動，所以能夠?qū)?現(xiàn)即使傳感器是一個也能夠高精度地掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
[0016] (應(yīng)用例3)
[0017] 在上述運動解析裝置中，所述左右判斷部可以根據(jù)所述使用者的偏轉(zhuǎn)方向的角速 度，進行所述判斷處理。
[0018] 在步行動作和跑步動作中，軀體產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運動。因此，根據(jù)本應(yīng)用例， 能夠?qū)崿F(xiàn)即使傳感器是一個也能夠高精度地掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
[0019](應(yīng)用例4)
[0020] 在上述運動解析裝置中，所述左右判斷部可以根據(jù)與所述使用者的前進方向和上 下方向均正交的方向的加速度，進行所述判斷處理。
[0021] 在步行動作和跑步動作中，產(chǎn)生與所述使用者的前進方向和上下方向均正交的方 向。因此，根據(jù)本應(yīng)用例，能夠?qū)崿F(xiàn)即使傳感器是一個也能夠高精度地掌握左腳及右腳的運 動的運動解析裝置。
[0022] (應(yīng)用例5)
[0023] 在上述運動解析裝置中，所述左右判斷部可以根據(jù)所述使用者的偏轉(zhuǎn)方向的角 度，進行所述判斷處理。
[0024] 在步行動作和跑步動作中，軀體產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)運動。因此，根據(jù)本應(yīng)用例， 能夠?qū)崿F(xiàn)即使傳感器是一個也能夠高精度地掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
[0025](應(yīng)用例6)
[0026] 在上述運動解析裝置中，還包括檢測所述使用者的跑步時機的跑步檢測部，所述 左右判斷部可以根據(jù)所述跑步時機進行所述判斷處理。
[0027] 根據(jù)本應(yīng)用例，因為能夠根據(jù)跑步時機（例如，一步的時機）和傳感器的檢測結(jié)果 進行判斷處理，所以能夠?qū)崿F(xiàn)能夠高精度地掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
[0028](應(yīng)用例7)
[0029] 在上述運動解析裝置中，還可以包括算出與所述使用者的運動有關(guān)的指標(biāo)的算出 部，所述算出部可以分開算出所述第一期間中的所述指標(biāo)與所述第二期間中的所述指標(biāo)。
[0030](應(yīng)用例8)
[0031] 在上述運動解析裝置中，所述指標(biāo)可以是垂直著地、推進效率、腳的拖后程度（腳 ω流札）、跑步間隔、以及著地沖擊中的至少一種。
[0032] 根據(jù)本應(yīng)用例，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠向使用者提供與使用者的運動的左右平衡有關(guān)的信 息的運動解析裝置。
[0033](應(yīng)用例9)
[0034] 在上述運動解析裝置中，所述算出部可以算出所述第一期間中的所述指標(biāo)與所述 第二期間中的所述指標(biāo)的差分。
[0035] 根據(jù)本應(yīng)用例，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠容易理解地向使用者提供與使用者的運動的左右平 衡有關(guān)的信息的運動解析裝置。
[0036](應(yīng)用例10)
[0037] 在上述運動解析裝置中，還可以包括當(dāng)所述差分為基準(zhǔn)值以上時，用于輸出與所 述差分相關(guān)的信息即差分信息的輸出部。
[0038] 根據(jù)本應(yīng)用例，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠在使用者的運動的左右平衡破壞的情況下告知使用 者等的運動解析裝置。
[0039](應(yīng)用例11)
[0040] 本應(yīng)用例涉及的運動解析系統(tǒng)包括：上述的運動解析裝置以及告知裝置，所述告 知裝置對所述運動解析裝置所輸出的所述差分信息進行輸出。
[0041] 根據(jù)本應(yīng)用例，能夠?qū)崿F(xiàn)能夠在使用者的運動的左右平衡破壞的情況下告知使用 者等的運動解析裝置。
[0042](應(yīng)用例12)
[0043] 本應(yīng)用例涉及的運動解析方法包括：取得工序，從安裝于使用者的、用于檢測與所 述使用者的運動有關(guān)的信息的傳感器取得檢測結(jié)果；以及左右判斷工序，根據(jù)所述檢測結(jié) 果，進行判斷是第一期間和第二期間中的哪一個期間的判斷處理，其中所述第一期間包括 所述使用者的右腳接地期間，所述第二期間包括所述使用者的左腳接地期間。
[0044] 根據(jù)本應(yīng)用例，因為即使傳感器是一個也能進行判斷處理，所以能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以 簡易的構(gòu)成掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
[0045](應(yīng)用例13)
[0046] 本應(yīng)用例涉及的運動解析程序令計算機作為下述單元實現(xiàn)功能：取得部，從安裝 于使用者的、用于檢測與所述使用者的運動有關(guān)的信息的傳感器取得檢測結(jié)果；以及左右 判斷部，根據(jù)所述檢測結(jié)果，進行判斷是第一期間和第二期間中的哪一個期間的判斷處理， 其中所述第一期間包括所述使用者的右腳接地期間，所述第二期間包括所述使用者的左腳 接地期間。
[0047] 根據(jù)本應(yīng)用例，因為即使傳感器是一個也能進行判斷處理，所以能夠?qū)崿F(xiàn)能夠以 簡易的構(gòu)成掌握左腳及右腳的運動的運動解析裝置。
【附圖說明】
[0048]圖1是示出本實施方式的運動解析系統(tǒng)的構(gòu)成例的圖。
[0049]圖2是關(guān)于本實施方式的運動解析系統(tǒng)的概要的說明圖。
[0050] 圖3是示出運動解析裝置的構(gòu)成例的功能框圖。
[0051] 圖4是示出遙感數(shù)據(jù)表的構(gòu)成例的圖。
[0052] 圖5是示出GPS數(shù)據(jù)表的構(gòu)成例的圖。
[0053] 圖6是示出地磁數(shù)據(jù)表的構(gòu)成例的圖。
[0054] 圖7是示出算出數(shù)據(jù)表的構(gòu)成例的圖。
[0055] 圖8是示出運動解析裝置的處理部的構(gòu)成例的功能框圖。
[0056] 圖9是示出慣性導(dǎo)航運算部的構(gòu)成例的功能框圖。
[0057] 圖10是關(guān)于使用者跑步時的姿態(tài)的說明圖。
[0058]圖11是關(guān)于使用者跑步時的偏轉(zhuǎn)角的說明圖。
[0059] 圖12是用于說明第一期間及第二期間的圖。
[0060] 圖13是示出偏轉(zhuǎn)方向的角速度的圖。
[0061] 圖14是示出y軸加速度的圖。
[0062] 圖15是示出使用者跑步時的三軸加速度的一例的圖。
[0063] 圖16是示出運動解析部的構(gòu)成例的功能框圖。
[0064] 圖17是示出處理部所進行的運動解析處理的步驟的一例的流程圖。
[0065] 圖18是示出慣性導(dǎo)航運算處理的步驟的一例的流程圖。
[0066] 圖19是示出跑步檢測處理的步驟的一例的流程圖。
[0067] 圖20是示出判斷處理的步驟的一例的流程圖。
[0068] 圖21是示出運動解析信息生成處理（圖17的S50的處理）的步驟的一例的流程 圖。
[0069] 圖22是示出告知裝置3的構(gòu)成例的功能框圖。
[0070] 圖23的（A)和（B)是示出在告知裝置的顯示部顯示的信息的一例的圖。
[0071] 圖24是示出處理部所進行的告知處理的步驟的一例的流程圖。
[0072]圖25是示出信息分析裝置的構(gòu)成例的功能框圖。
[0073] 圖26是示出處理部所進行的分析處理的步驟的一例的流程圖。
[0074] 圖27是示出在顯示部470顯示的分析信息的一例的圖。
[0075] 符號說明
[0076] 1運動解析系統(tǒng)；2運動解析裝置；3告知裝置；4信息分析裝置；5服務(wù)器； 10慣性測量單元（MU) ; 12加速度傳感器；14角速度傳感器；16信號處理部；20處理 部；22慣性導(dǎo)航運算部；24運動解析部；30存儲部；40通信部；50GPS單元；110輸出 部；120處理部；130存儲部；140通信部；150操作部；160時鐘部；170顯示部；180聲 音輸出部；190振動部；210偏差除去部；220積分處理部；230誤差推定部；240跑步處 理部；241運算部；242取得部；243左右判斷部；244跑步檢測部；245步幅算出部；246 間隔算出部；250坐標(biāo)轉(zhuǎn)換部；300運動解析程序；302慣性導(dǎo)航運算程序；304運動解析 信息生成程序；310遙感數(shù)據(jù)表；320GPS數(shù)據(jù)表；330地磁數(shù)據(jù)表；340算出數(shù)據(jù)表；350 運動解析信息；351輸入信息；352基本信息；353第一解析信息；354第二解析信息；355 左右差率；420處理部；422運動解析信息取得部；424分析信息生成部；430存儲部；432 分析程序；440通信部；450操作部；460通信部；470顯示部；480聲音輸出部。
【具體實施方式】
[0077] 以下，使用附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行詳細地說明。使用的附圖是便于說 明的圖。此外，在以下說明的實施方式中，并不是對記載于權(quán)利要求的范圍內(nèi)的本發(fā)明的內(nèi) 容進行不當(dāng)?shù)南薅āＡ硗庖韵抡f明的全部構(gòu)成不一定是本發(fā)明的必須構(gòu)成要素。
[0078] 1、運動解析系統(tǒng)
[0079] 1-1、系統(tǒng)的構(gòu)成
[0080] 以下，雖然舉例說明對使用者的跑步（也包括步行）中的運動進行解析的運動解 析系統(tǒng)，但是本實施方式的運動解析系統(tǒng)能夠同樣應(yīng)用于對跑步以外的運動進行解析的運 動解析系統(tǒng)。圖1是示出本實施方式的運動解析系統(tǒng)1的構(gòu)成例的圖。如圖1所示，本實施 方式的運動解析系統(tǒng)1構(gòu)成為包括運動解析裝置2、告知裝置3以及信息分析裝置4。運動 解析裝置2是對使用者的跑步中的運動進行解析的裝置，告知裝置3是向使用者告知跑步 中的運動的狀態(tài)和跑步結(jié)果的信息的裝置。信息分析裝置4是在使用者跑步結(jié)束后分析并 出示跑步結(jié)果的裝置。在本實施方式中，如圖2所示，運動解析裝置2內(nèi)置有慣性測量單元 (IMU:InertialMeasurementUnit) 10,在使用者靜止的狀態(tài)下，以慣性測量單元（IMU) 10 的其中一個檢測軸（以下設(shè)為z軸）與重力加速度方向（垂直向下）幾乎一致的方式，配戴 于使用者的軀體部分（例如，右腰、左腰、或者腰的中央部）。另外，告知裝置3是腕型（手 表型）的便攜信息設(shè)備，配戴于使用者的手腕等。但是，告知裝置3也可以是頭戴式可視設(shè) 備（HMD:HeadMountDisplay)和智能手機等便攜信息設(shè)備。
[0081] 使用者在跑步開始時操作告知裝置3,指示利用運動解析裝置2進行的測量（后述 的慣性導(dǎo)航運算處理以及運動解析處理）開始，在跑步結(jié)束時操作告知裝置3,指示利用運 動解析裝置2進行的測量結(jié)束。告知裝置3根據(jù)使用者的操作，向運動解析裝置2發(fā)送指 示測量開始和結(jié)束的命令。
[0082] 運動解析裝置2接收測量開始的命令后，開始利用慣性測量單元（MU) 10進行的 測量，使用測量結(jié)果，算出與使用者的跑步能力（運動能力的一例）有關(guān)的指標(biāo)即各種運動 指標(biāo)的值，作為使用者的跑步運動的解析結(jié)果的信息，生成包括各種運動指標(biāo)的值的運動 解析信息。運動解析裝置2使用生成的運動解析信息，生成在使用者的跑步中輸出的信息 (跑步中輸出信息），向告知裝置3發(fā)送。告知裝置3從運動解析裝置2接收跑步中輸出信 息，將跑步中輸出信息所包含的各種運動指標(biāo)的值與事先設(shè)定的各基準(zhǔn)值比較，主要通過 聲音和振動向使用者告知各運動指標(biāo)的優(yōu)劣。如此一來，使用者能夠一邊了解到各運動指 標(biāo)的優(yōu)劣一邊跑步。
[0083] 另外，運動解析裝置2接收測量結(jié)束的命令后，結(jié)束利用慣性測量單元（MU) 10進 行的測量，生成使用者的跑步結(jié)果的信息（跑步結(jié)果信息：跑步距離、跑步速度），向告知裝 置3發(fā)送。告知裝置3從運動解析裝置2接收跑步結(jié)果信息，作為文字和圖像向使用者告 知跑步結(jié)果的信息。如此一來，使用者能夠在跑步結(jié)束后立刻了解跑步結(jié)果的信息。
[0084] 此外，運動解析裝置2和告知裝置3之間的數(shù)據(jù)通信可以是無線通信，也可以是有 線通信。
[0085] 另外，如圖1所示，在本實施方式中，運動解析系統(tǒng)1構(gòu)成為包括與因特網(wǎng)或 LAN(LocalAreaNetwork:局域網(wǎng)）等網(wǎng)絡(luò)連接的服務(wù)器5。信息分析裝置4是例如個人 電腦或智能手機等信息機器，能夠通過網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)器5進行數(shù)據(jù)通信。信息分析裝置4從 運動解析裝置2取得使用者過去的跑步的運動解析信息，通過網(wǎng)絡(luò)向服務(wù)器5發(fā)送。但是， 也可以是不同于信息分析裝置4的裝置從運動解析裝置2取得運動解析信息且向服務(wù)器5 發(fā)送，也可以是運動解析裝置2直接向服務(wù)器5發(fā)送運動解析信息。服務(wù)器5接收該運動 解析信息并且保存到構(gòu)筑于存儲部（未圖示）的數(shù)據(jù)庫。在本實施方式中，多個使用者配 戴同一或者不同的運動解析裝置2進行跑步，各個使用者的運動解析信息被保存到服務(wù)器 5的數(shù)據(jù)庫。
[0086] 信息分析裝置4通過網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器5的數(shù)據(jù)庫取得多個使用者的運動解析信息， 且生成能夠比較該多個使用者的跑步能力的分析信息，且在顯示部（圖1中未圖示）顯示 該分析信息。由信息分析裝置4的顯示部所顯示的分析信息，能夠?qū)⑻囟ǖ氖褂谜叩呐懿?能力與其他的使用者比較并且相對地評價以及適當(dāng)?shù)卦O(shè)定各運動指標(biāo)的基準(zhǔn)值。使用者設(shè) 定各運動指標(biāo)的基準(zhǔn)值的情況下，信息分析裝置4向告知裝置3發(fā)送各運動指標(biāo)的基準(zhǔn)值 的設(shè)定信息。
[0087]運動解析系統(tǒng)1的運動解析裝置2、告知裝置3以及信息分析裝置4可以分離設(shè) 置，也可以運動解析裝置2與告知裝置3 -體設(shè)置而與信息分析裝置4分離設(shè)置，也可以告 知裝置3與信息分析裝置4 一體設(shè)置而與運動解析裝置2分離設(shè)置，也可以運動解析裝置 2與信息分析裝置4 一體設(shè)置而與告知裝置3分離設(shè)置，也可以運動解析裝置2、告知裝置 3以及信息分析裝置4 一體設(shè)置。運動解析裝置2、告知裝置3以及信息分析裝置4任意組 合都可以。
[0088] 1-2、坐標(biāo)系
[0089] 在以下的說明中定義需要的坐標(biāo)系。
[0090]e坐標(biāo)系（EarthCenteredEarthFixedFrame):以地球的中心為原點，取與自轉(zhuǎn) 軸平行的z軸的右手系的三維直角坐標(biāo)系
[0091]η坐標(biāo)系（NavigationFrame):以移動體（使用者）為原點，設(shè)北方為X軸、東方 為y軸、重力方向為z軸的三維直角坐標(biāo)系
[0092]b坐標(biāo)系（BodyFrame):以傳感器（慣性測量單元（MU) 10)為基準(zhǔn)的三維直角坐 標(biāo)系
[0093]m坐標(biāo)系（MovingFrame):以移動體（使用者）為原點，將移動體（使用者）的前 進方向作為X軸的右手系的三維直角坐標(biāo)系
[0094] 1-3、運動解析裝置
[0095] 1-3-1、運動解析裝置的構(gòu)成
[0096] 圖3是示出運動解析裝置2的構(gòu)成例的功能框圖。如圖3所示，運動解析裝 置2被構(gòu)成為包括慣性測量單元（MU) 10、處理部20、存儲部30、通信部40、GPS(Global PositioningSystem:全球定位系統(tǒng)）單元50以及地磁傳感器60。但是，本實施方式的運 動解析裝置2也可以是刪除或者變更上述構(gòu)成要素的一部分、或者追加其他的構(gòu)成要素的 構(gòu)成。
[0097] 慣性測量單元10 (慣性傳感器的一例）被構(gòu)成為包括加速度傳感器12、角速度傳 感器14以及信號處理部16。
[0098] 加速度傳感器12檢測互相交叉的（理想情況為正交的）三軸方向的各個加速度， 輸出與檢測到的三軸加速度的大小以及方向?qū)?yīng)的數(shù)字信號（加速度數(shù)據(jù)）。
[0099] 角速度傳感器14檢測互相交叉的（理想情況為正交的）三軸方向的各個角速度， 輸出與測量到的三軸角速度的大小以及方向?qū)?yīng)的數(shù)字信號（角速度數(shù)據(jù)）。
[0100] 信號處理部16分別從加速度傳感器12以及角速度傳感器14接收加速度數(shù)據(jù)和 角速度數(shù)據(jù)且賦予時間信息并且存儲到未圖示的存儲部，生成將存儲的加速度數(shù)據(jù)、角速 度數(shù)據(jù)以及時間信息與規(guī)定的格式匹配的遙感數(shù)據(jù)，向處理部20輸出。
[0101] 雖然理想的安裝是加速度傳感器12的三軸以及角速度傳感器14的三軸均與以慣 性測量單元10為基準(zhǔn)的傳感器坐標(biāo)系（b坐標(biāo)系）的三軸一致，但是實際上會產(chǎn)生安裝角 的誤差。因此，信號處理部16使用根據(jù)