WO2019187035A1 - Angle measuring module, pole, angle measuring method and program - Google Patents
Angle measuring module, pole, angle measuring method and program Download PDFInfo
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- G01C9/02—Details
- G01C9/08—Means for compensating acceleration forces due to movement of instrument
Definitions
- the present invention relates to an angle measurement module for measuring an angle with respect to the vertical direction, a pole having a function of measuring an angle with respect to the vertical direction, an angle measurement method, and a program.
- Patent Document 1 A device having a function of acquiring a state of motion by mounting a sensor on such a pole has been proposed (for example, Patent Document 1).
- the pole described in Patent Document 1 includes a pressure sensor near the tip, and a user interface in the grip. It is described that the user can perform the right kind of exercise by measuring the physiological effect based on the data acquired by the pressure sensor and displaying it on the display.
- the gravity sensor senses the direction of the force generated by the movement of the cane that tries to strike forward, and whether or not there is a deviation in the current direction of the cane with respect to the traveling direction. Is determined by the gyro sensor. And when deviation has arisen, it is demonstrated that an appropriate walk can be encouraged with respect to a patient by rotating and moving the laser light source part and irradiating the light which shows the advancing direction.
- the locus of the cane during walking changes depending on the angle of the cane when touched with respect to the vertical direction, and the burden on the patient also changes.
- the patient cannot accurately determine whether or not the angle of the cane with respect to the vertical direction at the time of grounding is appropriate, and the burden on the patient may increase.
- the walking aid device described in Patent Document 2 detects the direction of the cane with an acceleration sensor and detects a deviation from the traveling direction, it cannot determine whether the direction of the cane is appropriate at the timing of grounding. Can not show patient how to use cane efficiently and efficiently.
- the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an angle measurement module or the like that can accurately measure the angle of the shaft extending direction with respect to the vertical direction at the timing of grounding.
- an angle measurement module includes: An acceleration sensor having a plurality of measurement axes fixed to the pole shaft; Based on the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculation unit that calculates the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction; It is characterized by providing.
- An angle determination unit that determines whether or not the angle calculated by the angle calculation unit is within a predetermined range may be further provided.
- a judgment sound that can be discriminated from each other is output at least one of when the angle calculated by the angle calculation unit is within a predetermined range and when the angle is not within the range.
- a speaker may be further provided.
- the angle calculation unit is based on the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor when the magnitude of the sensor output value exceeds a predetermined threshold value and then becomes a value indicating gravitational acceleration.
- the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction may be calculated.
- the angle calculation unit is configured to detect the sensor of each measurement axis of the acceleration sensor when the magnitude of the sensor output value reaches a value indicating gravity acceleration continuously for a predetermined number of times after a predetermined threshold value is exceeded. Based on the output value, the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction may be calculated.
- the angle calculation unit may calculate the angle based on an output of the low pass filter.
- the pole according to the second aspect of the present invention is characterized by having the angle measurement module according to the first aspect.
- An angle measurement method is as follows.
- a sensor output value acquisition step for acquiring a sensor output value output by an acceleration sensor fixed to the pole shaft; Based on the sensor output value acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculating step for calculating an angle of the extending direction of the shaft with respect to a vertical direction; It is characterized by having.
- a program is: Computer A sensor output value acquisition unit for acquiring a sensor output value output by an acceleration sensor fixed to the shaft of the pole; Based on the sensor output value acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculation unit that calculates an angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction, It is made to function as.
- FIG. 1 is a block diagram illustrating a functional configuration of an angle measurement module according to Embodiment 1.
- FIG. 3 is a flowchart of angle determination processing according to the first embodiment.
- 6 is a block diagram illustrating a functional configuration of an angle measurement module according to Embodiment 2.
- FIG. 10 is a flowchart of angle determination processing according to the second embodiment. It is a block diagram which shows the hardware constitutions of the angle measurement module of another example.
- the pole according to the present invention includes a pole and a stock used in sports such as Nordic walking and skiing, and walking aids such as a cane for assisting walking of a patient having a walking disorder.
- walking aids such as a cane for assisting walking of a patient having a walking disorder.
- FIG. 1 is a diagram showing an appearance of a pole 1 according to the present embodiment.
- the pole 1 includes a grip 10, a strap 11, a shaft 12, and a tip portion 13.
- the user of the pole 1 holds the grip 10 and fixes the back of the hand with the strap 11, and grounds the tip end portion 13, so that the pole 1 makes a movement such as walking by hitting the ground.
- the user moves with the pole 1 in one or both hands.
- the shaft 12 may have a certain length, or may be configured to be stretchable.
- FIG. 1 shows a stretchable configuration.
- the shaft 12 includes two pipe-like bodies 121 and 122 having different diameters, and the lower pipe-like body 122 having a small diameter is inserted inside the upper pipe-like body 121 having a large diameter. Then, the length is changed by adjusting the insertion amount, and the length is fixed by the fixing sleeve 123.
- the tip portion 13 is covered with a cover made of an elastic body such as synthetic rubber in order to reduce an impact at the time of ground contact and to prevent slipping.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the angle measurement module 20.
- the angle measurement module 20 includes an acceleration sensor 21, an AD converter (Analog-Digital Converter) 22, a storage unit 23, a speaker 24, and a control unit 25.
- AD converter Analog-Digital Converter
- the acceleration sensor 21 has three measurement axes orthogonal to each other and outputs acceleration values in the three-axis directions.
- the measurement axis of the acceleration sensor 21 is fixed to the pole 1 so that the z axis coincides with the extending direction of the shaft 12 of the pole 1.
- the AD converter 22 outputs a digital signal generated by sampling the analog signal output from the acceleration sensor 21 at a constant sampling frequency.
- the digital signal is output to the control unit 25 as a sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor 21. That is, sensor output values are input to the control unit 25 at regular intervals.
- the storage unit 23 is composed of a nonvolatile memory such as a flash memory. A part of the storage area of the storage unit 23 is used as a buffer for overwriting and saving the sensor output value. The other storage areas of the storage unit 23 store various programs executed by the control unit 25.
- Speaker 24 outputs a plurality of types of notification sounds based on a control signal from control unit 25.
- the control unit 25 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), and a RAM (Random Access Memory).
- the control unit 25 executes a program stored in the storage unit 23, so that each of the sensor output value acquisition unit 251, the ground determination unit 252, the angle calculation unit 253, and the angle determination unit 254 is performed as illustrated in FIG. Functions as a functional unit.
- Each functional unit of the control unit 25 may be configured by a dedicated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated) Circuit).
- the sensor output value acquisition unit 251 acquires the sensor output value obtained by performing AD conversion on the output of each measurement axis of the acceleration sensor 21 by the AD converter 22, stores the sensor output value in the buffer of the storage unit 23, and the ground determination unit 252. The sensor output value is passed to the angle calculation unit 253.
- the ground determination unit 252 determines that the tip 13 is grounded when the magnitude of the input sensor output value exceeds a predetermined threshold.
- the determination may be made only by the z-axis magnitude of the sensor output value, or the magnitude of the acceleration vector is calculated from the magnitude of each measurement axis of the sensor output value to obtain the magnitude of the acceleration vector. You may determine based on. By setting the threshold value high, only the grounding impact can be detected, and erroneous detection can be avoided.
- the angle calculation unit 253 calculates an angle based on the sensor output value.
- the magnitude of the acceleration vector obtained from the magnitudes of the three axes of the sensor output values input from the sensor output value acquisition unit 251 after the contact determination unit 252 determines the contact indicates the gravitational acceleration.
- the angle is calculated from the sensor output value when the value is reached.
- the magnitude of the acceleration vector is within a predetermined error range centered on the value of the gravitational acceleration, it may be determined that the value indicates the gravitational acceleration.
- the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating the gravitational acceleration continuously for a predetermined number of times, it can be determined that the impact noise due to the pole 1 hitting the ground has been settled. You may make it calculate. In the following description, a case will be described where the angle is calculated when the magnitude of the acceleration vector reaches a value indicating the gravitational acceleration continuously n times (n is a natural number).
- the tip 13 When the magnitude of the sensor output value indicates a large value exceeding the threshold value and the ground contact determination unit 252 determines the ground contact, the tip 13 is grounded when the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating gravitational acceleration. The timing immediately after is shown. At this time, the direction of the acceleration vector indicates the vertical direction. At the timing immediately after the contact with the ground, the control unit 25 can measure an accurate angle without being affected by the impact of the ground.
- the angle at which the measurement is performed is an angle between the acceleration vector obtained from the size of each measurement axis of the sensor output value and the extending direction of the shaft 12 of the pole 1.
- the control unit 25 measures the angle of the acceleration vector and the z-axis obtained from the three-axis magnitudes of the sensor output values.
- the angle determination unit 254 determines whether the calculated angle is a predetermined direction, and when the angle is a predetermined direction and in a predetermined direction. Different notification sounds are output from the speaker 24 in the case where there is not.
- the notification sound is an arbitrary type of distinguishable sound, for example, two types of sounds “beep” and “boo”.
- the direction of the shaft 12 of the pole 1 is preferably the vertical direction.
- the speaker 24 outputs a notification sound “beep” and is outside the range.
- the speaker 24 outputs a notification sound “boo”.
- the user can determine from the notification sound “beep” that the direction of the shaft 12 immediately after the grounding is correct, and can determine from the notification sound “buzz” that the direction is not correct.
- FIG. 4 is a flowchart of angle determination processing executed by the control unit 25.
- the control unit 25 executes an angle determination process.
- the sensor output value acquisition unit 251 acquires a sensor output value obtained by performing AD conversion on the output of the acceleration sensor 21 by the AD converter 22 (step S101).
- the ground determination unit 252 determines whether or not the sensor output value acquired by the sensor output value acquisition unit 251 is a local maximum value (step S102). Specifically, the ground contact determination unit 252 determines that the sensor output value is the maximum value when the sensor output value exceeds a predetermined threshold due to an impact when the tip 13 of the pole 1 hits the ground. To do.
- step S102 When the sensor output value is not the maximum value (step S102; No), the control unit 25 continues to acquire the sensor output value and determine whether the sensor output value is the maximum value (steps S101 and S102). ). When the sensor output value is the maximum value (step S102; Yes), the sensor output value acquisition unit 251 further acquires the sensor output value (step S103).
- the angle calculation unit 253 may determine that the value of the acceleration vector is a value indicating the gravitational acceleration when the magnitude of the acceleration vector is within a predetermined error range centered on the gravitational acceleration value g.
- step S104 If the magnitude of the acceleration vector is not a value indicating gravitational acceleration (step S104; No), the process returns to step S103, and the sensor output value acquisition unit 251 acquires the next sensor output value. If the magnitude of the acceleration vector is a value indicating the gravitational acceleration (step S104; Yes), the angle calculating unit 253 continuously increases the value indicating the gravitational acceleration n times or more (n is a natural number). , The number of times of continuous measurement that can be predicted that noise has been set in advance.) (Step S105). When it is less than n times (step S105; No), the process returns to step S103 and the sensor output value acquisition unit 251 acquires the next sensor output value.
- step S105 When the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating the gravitational acceleration continuously n times or more (step S105; Yes), it is considered that the impact noise due to the pole 1 hitting the ground has been reduced.
- the angle calculation unit 253 calculates the angle between the direction of the acceleration vector and the z direction (step S106).
- the angle determination unit 254 determines whether or not the angle calculated in step S106 is within a predetermined range (step S107). For example, in the case of the defensive style of Nordic walking, the direction of the shaft 12 of the pole 1 is preferably a vertical direction. Therefore, the angle determination unit 254 determines whether or not the angle calculated in step S106 is within a predetermined range centered on 0 degrees.
- step S107 When the angle calculated in step S106 is within the predetermined range (step S107; Yes), the angle determination unit 254 outputs a normal determination sound for notifying that the angle is correct from the speaker 24 (step S107). S108). If the angle calculated in step S106 is not within the predetermined range (step S107; No), an abnormality determination sound for notifying that the angle is not correct is output from the speaker 24 (step S109). Thereafter, the process returns to step S101, and the sensor output value acquisition unit 251 acquires the next sensor output value.
- the angle measurement module 20 measures the angle with respect to the vertical direction of the shaft 12 immediately after the pole 1 is grounded based on the output of the acceleration sensor 21, and determines whether or not the angle is an appropriate angle. A notification sound can be output.
- the angle measurement module 20 fixes the measurement axis of the acceleration sensor 21 to the shaft 12 of the pole 1, and the control unit 25 acquires the sensor output value.
- the angle calculation unit 253 performs acceleration when the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating gravitational acceleration. The angle between the vector direction and the extending direction of the shaft 12 is calculated.
- the angle determination unit 254 determines whether or not the measured angle is within a predetermined range, and the speaker 24 outputs a different determination sound according to the determination result. Thereby, the user can know whether the angle with respect to the vertical direction of the extending direction of the shaft 12 at the timing of grounding is correct, and can learn how to use the correct pole 1.
- the angle measurement module 20 is a module that measures the angle in the extending direction of the shaft 12 with respect to the vertical direction based on the output of the acceleration sensor 21 as in the first embodiment, and also implements a hardware configuration. This is the same as the first embodiment. Since the functional configuration of the control unit 35 and the angle determination process executed by the control unit 35 are different from those in the first embodiment, these will be described in detail with reference to FIGS.
- FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the angle measurement module 20.
- the control unit 35 executes a program stored in the storage unit 23, so that a sensor output value acquisition unit 251, a ground determination unit 252, an angle calculation unit 253, an angle determination unit 254, a timer It functions as 351.
- the sensor output value acquisition unit 251, the ground contact determination unit 252, the angle calculation unit 253, and the angle determination unit 254 have the same functions as those in the first embodiment.
- the timer 351 measures the time from when it is determined that the sensor output value of the acceleration sensor 21 is the maximum value because the pole 1 is grounded.
- FIG. 6 is a flowchart of the angle determination process executed by the control unit 35.
- the control unit 35 executes an angle determination process.
- the sensor output value acquisition unit 251 acquires a sensor output value obtained by performing AD conversion on the output of the acceleration sensor 21 by the AD converter 22 (step S101).
- the ground determination unit 252 determines whether or not the sensor output value acquired by the sensor output value acquisition unit 251 is a local maximum value (step S102). Specifically, the ground contact determination unit 252 determines that the sensor output value is the maximum value when the sensor output value exceeds a predetermined threshold due to an impact when the tip 13 of the pole 1 hits the ground. To do.
- step S102 When the sensor output value is not the maximum value (step S102; No), the control unit 25 continues to acquire the sensor output value and determine whether the sensor output value is the maximum value (steps S101 and S102). ). When the sensor output value is a maximum value (step S102; Yes), the timer 351 starts measuring time t from 0 (step S201). Then, it is determined whether the time limit expires t 0 where t is the predetermined time (step S202).
- the sensor output value acquisition unit 251 When the time t has not exceeded the limit time t 0 (step S202; No), the sensor output value acquisition unit 251 further obtains a sensor output value (step S103).
- the angle calculation unit 253 may determine that the acceleration vector has a value indicating the gravitational acceleration when the magnitude of the acceleration vector is within a predetermined error range centered on the value of the gravitational acceleration g.
- step S104 If the magnitude of the acceleration vector is not a value indicating gravitational acceleration (step S104; No), the process returns to step S202. If the magnitude of the acceleration vector is a value indicating gravitational acceleration (step S104; Yes), the angle calculating unit 253 continuously obtains a value indicating gravitational acceleration n times or more (n is a natural number). It is determined whether or not there is (step S105). When it is less than n times (step S105; No), the process returns to step S202.
- step S105 When the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating the gravitational acceleration continuously n times or more (step S105; Yes), it is considered that the impact noise due to the pole 1 hitting the ground has been reduced.
- the angle calculation unit 253 calculates the angle between the direction of the acceleration vector and the z direction (step S106).
- the angle determination unit 254 determines whether or not the angle calculated in step S106 is within a predetermined range (step S107). For example, in the case of the defensive style of Nordic walking, the direction of the shaft 12 of the pole 1 is preferably a vertical direction. Therefore, the angle determination unit 254 determines whether or not the angle calculated in step S106 is within a predetermined range centered on 0 degrees.
- step S107 When the angle calculated in step S106 is within the predetermined range (step S107; Yes), the angle determination unit 254 outputs a normal determination sound for notifying that the angle is correct from the speaker 24 (step S107). S108). If the angle calculated in step S106 is not within the predetermined range (step S107; No), an abnormality determination sound for notifying that the angle is not correct is output from the speaker 24 (step S109). Thereafter, the process returns to step S101, and the sensor output value acquisition unit 251 acquires the next sensor output value.
- step S202 when the time t by the timer 351 to measure exceeds the time limit t 0 is (step S202; Yes), and outputs the abnormality determination sound from the speaker 24 (step S109).
- time state t exceeds the time limit t 0 step S202, without the magnitude of the acceleration vector calculated from the sensor output value reaches to be continuously n times a value that indicates the gravitational acceleration, the time limit t 0 Is the state that has passed. In this state, it is considered that the angle could not be accurately measured due to noise or the like, so the speaker 24 outputs an abnormality determination sound.
- the angle measurement module 20 measures the time t after the timer 351 determines that the output of the acceleration sensor 21 is the maximum value, and the magnitude of the acceleration vector. Even when the time limit t 0 has elapsed without continuously reaching n times, the abnormality determination sound is output. As a result, it is possible to avoid a state in which the determination sound is not output when the angle cannot be measured normally after the pole 1 has struck the ground, and the abnormality determination sound can be output and notified to the user.
- the angle measurement module includes an acceleration sensor having a plurality of measurement axes fixed to the pole shaft, and the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor acquired immediately after the pole is grounded. Based on this, the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction is calculated. This makes it possible to accurately measure the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction at the timing of grounding.
- FIG. 7 is a diagram illustrating a functional configuration of the angle measurement module 30 of another example.
- the angle measurement module 30 converts the output of the acceleration sensor 21 into a digital signal by the AD converter 22 and inputs it to the control unit 25.
- the control unit 25 may further include a low-pass filter (LPF: Low) Pass ⁇ ⁇ Filter) 31.
- LPF Low-pass filter
- a signal obtained by AD converting the output of the acceleration sensor 21 by the AD converter 22 is input to the low-pass filter 31, and a low-frequency band signal after passing through the low-pass filter 31 is input to the control unit 25.
- two kinds of determination sounds are output from the speaker 24 depending on whether or not the angle is within a predetermined range.
- the determination sound may be output to any one of the case where the angle is within a predetermined range and the case where the angle is not within the range.
- three or more threshold values for dividing the range may be set, and three or more determination sounds may be output depending on which of the four or more ranges the calculated angle belongs to.
- three values of ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 are set as angle thresholds, and a determination sound of “beep” is output when ⁇ 1 is less than ⁇ 2, and a determination sound of “beep” is output when ⁇ 2 is less than ⁇ 3. If it is output and less than ⁇ 1 and greater than or equal to ⁇ 3, a determination sound “boo” may be output.
- the angle measurement modules 20 and 30 may generate vibrations and notify the user simultaneously with or instead of the process of outputting the judgment sound from the speaker 24.
- the angle measurement module 30 may include a communication unit 32, and the communication unit 32 may transmit the angle measured by the angle calculation unit 253 to the external data processing device 40.
- the data processing device 40 may store the received angle and display the history on the display unit.
- the angle measurement modules 20 and 30 are used for other styles of Nordic walking, other sports, and walking training for persons with walking disabilities. can do. Further, the angle measurement modules 20 and 30 may be configured so that the user can arbitrarily set a normal range of angles.
- angle measurement modules 20 and 30 are detachably provided on the shaft 12 of the pole 1, they may be incorporated in the pole 1.
- the terminal can also function as the angle measurement module according to the present invention. It is.
- Such a program distribution method is arbitrary, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), an MO (Magneto Optical Disc), a memory card, etc. It may be stored and distributed in the network, or distributed via a communication network such as a mobile phone network or the Internet.
- a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), an MO (Magneto Optical Disc), a memory card, etc. It may be stored and distributed in the network, or distributed via a communication network such as a mobile phone network or the Internet.
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Abstract
Description
本発明は、鉛直方向に対する角度を計測する角度計測モジュール、鉛直方向に対する角度を計測する機能を有するポール、角度計測方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an angle measurement module for measuring an angle with respect to the vertical direction, a pole having a function of measuring an angle with respect to the vertical direction, an angle measurement method, and a program.
ノルディック・ウォーキング又はスキー等の運動を行う際、運動者は両手又は片手にポールを持つ。運動者は、ポールで地面を突くことで、運動姿勢を正常に保つとともに、全身の筋肉を刺激して運動効率を高める。しかし、運動者の姿勢やポールの使用方法が正しくなければ、運動効率が低下すると言われている。 □ When performing exercises such as Nordic walking or skiing, the athlete should hold the pole in both hands or one hand. The exerciser keeps the exercise posture normal by poking the ground with a pole, and stimulates muscles of the whole body to increase exercise efficiency. However, it is said that if the exerciser's posture and how to use the pole are not correct, the exercise efficiency will decrease.
このようなポールにセンサを搭載して運動の状態を取得する機能を備えたものが提案されている(例えば、特許文献1)。 A device having a function of acquiring a state of motion by mounting a sensor on such a pole has been proposed (for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載のポールは、先端部近くに圧力センサを備え、グリップ部にユーザインタフェースを備えている。圧力センサが取得したデータに基づいて生理学的効果を測定し、ディスプレイに表示することによりユーザは正しい種類の運動を行う事ができると説明されている。
The pole described in
また、歩行障害を持つ患者の歩行を補助する杖に加速度センサを備えて、進行方向に対する杖の方向が正常であるか判断する方法が提案されている(例えば、特許文献2)。 In addition, a method has been proposed in which an accelerating sensor is provided on a wand that assists walking of a patient with a gait disorder to determine whether the direction of the wand relative to the traveling direction is normal (for example, Patent Document 2).
特許文献2に記載の歩行補助器具は、重力センサが、前に突こうとする杖の移動によって生じた力の向きを感知して、進行方向に対する現在の杖の方向にずれが生じていないかをジャイロセンサにより判断する。そしてずれが生じている場合には、レーザ光源部を回転移動させて進行方向を示す光を照射することにより、患者に対して適正な歩行を促すことができると説明されている。 In the walking assist device described in Patent Document 2, the gravity sensor senses the direction of the force generated by the movement of the cane that tries to strike forward, and whether or not there is a deviation in the current direction of the cane with respect to the traveling direction. Is determined by the gyro sensor. And when deviation has arisen, it is demonstrated that an appropriate walk can be encouraged with respect to a patient by rotating and moving the laser light source part and irradiating the light which shows the advancing direction.
ノルディック・ウォーキング又はスキー等の運動において、ポールのシャフトが、鉛直方向に対してどういった角度で接地しているかによって、運動時のポールの軌跡が変わり、運動効率が変化する。運動者は、接地時のシャフトの鉛直方向に対する角度が適正か否かを正確に判断することができず、運動効率を高めることが困難であった。 In exercise such as Nordic walking or skiing, the trajectory of the pole during exercise changes and the exercise efficiency changes depending on the angle at which the pole shaft contacts the vertical direction. The exerciser cannot accurately determine whether or not the angle of the shaft with respect to the vertical direction at the time of grounding is appropriate, and it is difficult to increase the exercise efficiency.
特に、ノルディック・ウォーキング又はスキー等の運動には、複数種類のスタイルがあり、スタイルに応じた適正な角度でポールを接地させなければ、運動効率が低下し、運動者の特定の部位の負担が増加することもある。よって、運動者はシャフトの延在方向が適正な方向にあるかを確認しつつ運動を行うのが望ましい。特許文献1に記載のポールの圧力センサは、接地したときの圧力を検出するものであり、これによりシャフトの角度が適正か否かを正確に判断することはできなかった。
In particular, there are multiple styles of exercise such as Nordic walking or skiing. If the pole is not grounded at an appropriate angle according to the style, the exercise efficiency will be reduced, and the exerciser will be burdened with specific parts. May increase. Therefore, it is desirable for the exerciser to exercise while confirming whether the extending direction of the shaft is in an appropriate direction. The pressure sensor for the pole described in
また、歩行障害を持つ患者の歩行を補助する杖においても、接地時の杖の、鉛直方向に対する角度によって、歩行時の杖の軌跡が変わり、患者への負担も変化する。患者は、接地時の杖の鉛直方向に対する角度が適正か否かを正確に判断することができず、患者への負担が増加する場合があった。特許文献2に記載の歩行補助器具は、加速度センサで杖の方向を検出し、進行方向に対するずれを検出するものであるため、接地のタイミングでの杖の方向の適否を判断することができず、効率的に適正な杖の使用方法を患者に示すことができなかった。 Also, in a cane that assists walking of a patient with a walking disorder, the locus of the cane during walking changes depending on the angle of the cane when touched with respect to the vertical direction, and the burden on the patient also changes. The patient cannot accurately determine whether or not the angle of the cane with respect to the vertical direction at the time of grounding is appropriate, and the burden on the patient may increase. Since the walking aid device described in Patent Document 2 detects the direction of the cane with an acceleration sensor and detects a deviation from the traveling direction, it cannot determine whether the direction of the cane is appropriate at the timing of grounding. Could not show patient how to use cane efficiently and efficiently.
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、接地のタイミングにおけるシャフトの延在方向の鉛直方向に対する角度を正確に計測することができる角度計測モジュール等を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an angle measurement module or the like that can accurately measure the angle of the shaft extending direction with respect to the vertical direction at the timing of grounding.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る角度計測モジュールは、
ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサと、
前記ポールが接地した直後に取得した前記加速度センサの各計測軸のセンサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an angle measurement module according to the first aspect of the present invention includes:
An acceleration sensor having a plurality of measurement axes fixed to the pole shaft;
Based on the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculation unit that calculates the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction;
It is characterized by providing.
前記角度算出部が算出した前記角度が予め定めた範囲以内であるか否かについて判定する角度判定部を、更に備えてもよい。 An angle determination unit that determines whether or not the angle calculated by the angle calculation unit is within a predetermined range may be further provided.
前記角度算出部が算出した前記角度が、予め定めた範囲以内であったときと、前記角度が前記範囲以内でなかったときと、の少なくともいずれか一方に、互いに判別可能な判定音を出力するスピーカを、更に備えてもよい。 A judgment sound that can be discriminated from each other is output at least one of when the angle calculated by the angle calculation unit is within a predetermined range and when the angle is not within the range. A speaker may be further provided.
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出してもよい。 The angle calculation unit is based on the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor when the magnitude of the sensor output value exceeds a predetermined threshold value and then becomes a value indicating gravitational acceleration. The angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction may be calculated.
前記角度算出部は、前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値になったときに、前記加速度センサの各計測軸の前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出してもよい。 The angle calculation unit is configured to detect the sensor of each measurement axis of the acceleration sensor when the magnitude of the sensor output value reaches a value indicating gravity acceleration continuously for a predetermined number of times after a predetermined threshold value is exceeded. Based on the output value, the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction may be calculated.
前記センサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えた後、一定時間以内に、予め定めた回数連続で重力加速度を示す値にならなかったときに、異常を示す報知音を出力するスピーカを、更に備えてもよい。 A speaker that outputs a notification sound indicating an abnormality when the magnitude of the sensor output value does not reach a value indicating the gravitational acceleration continuously for a predetermined number of times within a predetermined time after the magnitude of the sensor output value exceeds a predetermined threshold; , May be further provided.
前記加速度センサの出力の低周波数領域を出力するローパスフィルタを、更に備え、
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出してもよい。
A low-pass filter that outputs a low-frequency region of the output of the acceleration sensor,
The angle calculation unit may calculate the angle based on an output of the low pass filter.
また、本発明の第2の観点に係るポールは、第1の観点に係る角度計測モジュールを有することを特徴とする。 The pole according to the second aspect of the present invention is characterized by having the angle measurement module according to the first aspect.
また、本発明の第3の観点に係る角度計測方法は、
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得ステップと、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有することを特徴とする。
An angle measurement method according to the third aspect of the present invention is as follows.
A sensor output value acquisition step for acquiring a sensor output value output by an acceleration sensor fixed to the pole shaft;
Based on the sensor output value acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculating step for calculating an angle of the extending direction of the shaft with respect to a vertical direction;
It is characterized by having.
また、本発明の第4の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させることを特徴とする。
A program according to the fourth aspect of the present invention is:
Computer
A sensor output value acquisition unit for acquiring a sensor output value output by an acceleration sensor fixed to the shaft of the pole;
Based on the sensor output value acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculation unit that calculates an angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction,
It is made to function as.
本発明によれば、接地のタイミングにおけるシャフトの延在方向の鉛直方向に対する角度を正確に計測することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to accurately measure the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction at the timing of grounding.
(実施の形態1)
本発明に係るポールは、ノルディック・ウォーキングやスキー等のスポーツにおいて用いられるポール及びストック、並びに、歩行障害を持つ患者の歩行を補助する杖等の歩行補助具を含む。本実施の形態では、一例として、ノルディック・ウォーキングで用いるポールについて説明する。図1は、本実施の形態に係るポール1の外観を示す図である。
(Embodiment 1)
The pole according to the present invention includes a pole and a stock used in sports such as Nordic walking and skiing, and walking aids such as a cane for assisting walking of a patient having a walking disorder. In this embodiment, as an example, a pole used in Nordic walking will be described. FIG. 1 is a diagram showing an appearance of a
ポール1は、図1に示すように、グリップ10と、ストラップ11と、シャフト12と、先端部13とを備える。ポール1の使用者は、グリップ10を握り、ストラップ11で手の甲を固定させた状態で、先端部13を接地させることにより、ポール1で地面を突いて歩行等の運動を行う。使用者は運動時、ポール1を片手又は両手に持って運動する。
As shown in FIG. 1, the
シャフト12は、一定の長さを有するものでもよく、あるいは、伸縮可能な構成でもよい。図1は伸縮可能な構成を示している。シャフト12は、2本の径の異なるパイプ状体121、122を備え、径の細い下側のパイプ状体122を径の太い上側のパイプ状体121の内側に挿入させる。そして、挿入量を調整することにより長さを変化させ、固定スリーブ123で固定する。
The
先端部13は、接地時の衝撃低減や滑り止めのために、合成ゴム等の弾性体からなるカバーで覆われている。
The
シャフト12には、角度計測モジュール20が着脱可能に備えられている。図2は、角度計測モジュール20のハードウェア構成を示すブロック図である。角度計測モジュール20は、図2に示すように、加速度センサ21と、ADコンバータ(Analog-Digital Converter:ADC)22と、記憶部23と、スピーカ24と、制御部25と、を備える。
The
加速度センサ21は、互いに直交する3軸の計測軸を有し、3軸方向の加速度の値を出力するものである。ここでは、図1に示すように、z軸をポール1のシャフト12の延在方向に一致するように、加速度センサ21の計測軸がポール1に対して固定されている。
The
ADコンバータ22は、加速度センサ21から出力されるアナログ信号を、一定のサンプリング周波数でサンプリングして生成したデジタル信号を出力する。そして、そのデジタル信号は、加速度センサ21の各計測軸のセンサ出力値として制御部25に出力される。すなわち、制御部25には、一定の間隔でセンサ出力値が入力される。
The
記憶部23は、例えばフラッシュメモリのような不揮発性メモリから構成される。記憶部23の一部の記憶領域は、センサ出力値を上書き保存するバッファとして用いられる。また、記憶部23のその他の記憶領域は制御部25が実行する各種プログラムを記憶する。
The
スピーカ24は、制御部25からの制御信号に基づいて、複数種類の報知音を出力する。
制御部25は、例えば、CPU(Central Processing Unit:中央演算装置)、ROM(Read Only Memory:読み出し専用メモリ)、RAM(Random Access Memory:ランダムアクセスメモリ)から構成される。制御部25は、記憶部23に記憶されているプログラムを実行することにより、図3に示すように、センサ出力値取得部251、接地判定部252、角度算出部253、角度判定部254の各機能部として機能する。なお、制御部25の各機能部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)等の専用回路で構成してもよい。
The
センサ出力値取得部251は、加速度センサ21の各計測軸の出力をADコンバータ22でAD変換したセンサ出力値を取得し、センサ出力値を記憶部23のバッファに記憶するとともに、接地判定部252と角度算出部253にセンサ出力値を渡す。
The sensor output
接地判定部252は、入力されたセンサ出力値の大きさが予め定めた閾値を超えたときに先端部13が接地したと判定する。ここで、判定は、センサ出力値のz軸の大きさのみで判定してもよいし、センサ出力値の各計測軸の大きさから加速度ベクトルの大きさを算出し、加速度ベクトルの大きさに基づいて判定してもよい。閾値を高めに設定しておくことにより、接地の衝撃のみを検出することができ、誤検出を回避することができる。
The
接地判定部252が接地を判定したとき、角度算出部253がセンサ出力値に基づいて角度の算出を行う。角度算出部253は、接地判定部252が接地を判定した後に、センサ出力値取得部251から入力されたセンサ出力値の3軸の大きさから求めた加速度ベクトルの大きさが、重力加速度を示す値になった時のセンサ出力値から角度を算出する。ここで、加速度ベクトルの大きさが重力加速度の値を中心に予め定めた誤差範囲内にあるときに、重力加速度を示す値になったと判断してもよい。
When the ground
また、加速度ベクトルの大きさが予め定めた回数連続して重力加速度を示す値になったときに、ポール1が地面を突いたことによる衝撃ノイズが収まったと判断できるため、センサ出力値から角度を算出するようにしてもよい。以下の説明では、加速度ベクトルの大きさがn回(nは自然数)連続して重力加速度を示す値になったときに、角度を算出する場合について説明する。
In addition, when the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating the gravitational acceleration continuously for a predetermined number of times, it can be determined that the impact noise due to the
センサ出力値の大きさが閾値を超える大きな値を示すことにより接地判定部252が接地を判定した後、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となったタイミングは、先端部13が接地した直後のタイミングを示している。また、このとき、加速度ベクトルの方向は鉛直方向を示している。この接地した直後のタイミングで、制御部25は接地の衝撃の影響のない正確な角度の計測を行うことができる。
When the magnitude of the sensor output value indicates a large value exceeding the threshold value and the ground
計測を行う角度は、センサ出力値の各計測軸の大きさから求めた加速度ベクトルと、ポール1のシャフト12の延在方向と、の角度である。ここでは、シャフト12の延在方向に加速度センサ21のz軸を合わせているので、制御部25は、センサ出力値の3軸の大きさから求めた加速度ベクトルとz軸の角度を計測する。
The angle at which the measurement is performed is an angle between the acceleration vector obtained from the size of each measurement axis of the sensor output value and the extending direction of the
角度判定部254は、角度算出部253が角度を算出したとき、算出した角度が、予め定めた方向であるか否かを判定し、予め定めた方向であった場合と、予め定めた方向でなかった場合と、で互いに異なる報知音をスピーカ24から出力させる。報知音は任意の種類の判別可能な音であり、例えば、「ピッ」「ブーッ」という2種類の音である。
When the
例えば、ノルディック・ウォーキングのディフェンシブ・スタイルの場合、ポール1のシャフト12の方向は、鉛直方向が望ましい。このため、角度算出部253が算出した角度が、0度を中心とする予め定めた範囲内であったときにスピーカ24は「ピッ」という報知音を出力し、当該範囲外であったときにスピーカ24は「ブーッ」という報知音を出力する。これにより、ユーザは、接地直後のシャフト12の方向が正しいことを「ピッ」という報知音から判断でき、方向が正しくないことを「ブーッ」という報知音から判断できる。
For example, in the case of the defensive style of Nordic walking, the direction of the
以上のように構成された角度計測モジュール20の動作について、図4に示すフローチャートに沿って説明する。図4は制御部25が実行する角度判定処理のフローチャートである。角度計測モジュール20の電源が入っているとき、制御部25は、角度判定処理を実行する。
The operation of the
センサ出力値取得部251は、加速度センサ21の出力をADコンバータ22でAD変換したセンサ出力値を取得する(ステップS101)。接地判定部252は、センサ出力値取得部251が取得するセンサ出力値が、極大値であるか否かを判定する(ステップS102)。具体的には、接地判定部252は、ポール1の先端部13が地面を突いた時の衝撃によりセンサ出力値が予め定めた閾値を超えたときに、センサ出力値が極大値であると判定する。
The sensor output
センサ出力値が極大値でなかったときは(ステップS102;No)、制御部25はセンサ出力値の取得と、センサ出力値が極大値であるか否かの判定を継続する(ステップS101,102)。センサ出力値が極大値であったときは(ステップS102;Yes)、センサ出力値取得部251が、さらにセンサ出力値を取得する(ステップS103)。
When the sensor output value is not the maximum value (step S102; No), the
角度算出部253は、ステップS103で取得したセンサ出力値から加速度ベクトルの大きさを算出し、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であるか(加速度ベクトルの大きさ=g;gは重力加速度)否かを判定する(ステップS104)。ここで、角度算出部253は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度の値gを中心に予め定めた誤差範囲内にあるときに、重力加速度を示す値になったと判断してもよい。
The
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値でない場合は(ステップS104;No)、ステップS103に戻りセンサ出力値取得部251が次のセンサ出力値を取得する。角度算出部253は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であった場合は(ステップS104;Yes)、重力加速度を示す値となることが連続してn回以上(nは自然数であり、予め設定した、ノイズが収まったと予測できる連続計測回数である。)であるか否かを判定する(ステップS105)。n回未満であった場合は(ステップS105;No)、ステップS103に戻りセンサ出力値取得部251が次のセンサ出力値を取得する。
If the magnitude of the acceleration vector is not a value indicating gravitational acceleration (step S104; No), the process returns to step S103, and the sensor output
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してn回以上になったときには(ステップS105;Yes)、ポール1が地面を突いたことによる衝撃ノイズが収まったと考えられるため、角度算出部253は、加速度ベクトルの方向とz方向との角度を算出する(ステップS106)。
When the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating the gravitational acceleration continuously n times or more (step S105; Yes), it is considered that the impact noise due to the
角度判定部254は、ステップS106で算出した角度が予め定めた範囲内であるか否かを判定する(ステップS107)。例えば、ノルディック・ウォーキングのディフェンシブ・スタイルの場合、ポール1のシャフト12の方向は、鉛直方向が望ましい。このため、角度判定部254は、ステップS106で算出した角度が、0度を中心とする予め定めた範囲内であるか否かを判定する。
The
ステップS106で算出した角度が予め定めた範囲内であった場合には(ステップS107;Yes)、角度判定部254は、正しい角度であることを報知する正常判定音をスピーカ24から出力させる(ステップS108)。ステップS106で算出した角度が予め定めた範囲内でなかった場合には(ステップS107;No)、正しい角度でなかったことを報知する異常判定音をスピーカ24から出力させる(ステップS109)。その後ステップS101に戻り、センサ出力値取得部251が次のセンサ出力値を取得する。
When the angle calculated in step S106 is within the predetermined range (step S107; Yes), the
このようにして、角度計測モジュール20は、加速度センサ21の出力に基づいて、ポール1が接地した直後のシャフト12の鉛直方向に対する角度を計測し、その角度が適切な角度か否かを判定し、報知音を出力することができる。
In this way, the
以上説明したように、本実施の形態において、角度計測モジュール20は、加速度センサ21の計測軸をポール1のシャフト12に対して固定しておき、制御部25はセンサ出力値を取得する。制御部25の接地判定部252が、加速度センサ21の出力が極大値であったことを判定した後、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値になったときに、角度算出部253が加速度ベクトルの方向とシャフト12の延在方向との角度を算出する。そして、角度判定部254が、計測した角度が予め定めた範囲以内であるか否かを判定し判定結果に応じてスピーカ24が異なる判定音を出力することとした。これにより、ユーザは、接地のタイミングでのシャフト12の延在方向の鉛直方向に対する角度が正しいか否かを知ることができ、正しいポール1の使用方法を習得することができる。
As described above, in the present embodiment, the
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係る角度計測モジュール20は、実施の形態1と同様に加速度センサ21の出力に基づいて鉛直方向に対するシャフト12の延在方向の角度を計測するモジュールであり、ハードウェア構成も実施の形態1と同様である。制御部35の機能構成と制御部35が実行する角度判定処理が実施の形態1と異なるため、これらについて図5、6を用いて詳細に説明する。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The
図5は角度計測モジュール20の機能構成を示すブロック図である。制御部35は、記憶部23に記憶されているプログラムを実行することにより、図5に示すように、センサ出力値取得部251、接地判定部252、角度算出部253、角度判定部254、タイマー351として機能する。センサ出力値取得部251、接地判定部252、角度算出部253、角度判定部254は実施の形態1と同様の機能を有する。タイマー351は、ポール1が接地したことにより、加速度センサ21のセンサ出力値が極大値であったと判定したときからの時間を計測する。
FIG. 5 is a block diagram showing a functional configuration of the
以上のように構成された角度計測モジュール20の動作について、図6に示すフローチャートに沿って説明する。図6は制御部35が実行する角度判定処理のフローチャートである。角度計測モジュール20の電源が入っているとき、制御部35は、角度判定処理を実行する。
The operation of the
センサ出力値取得部251は、加速度センサ21の出力をADコンバータ22でAD変換したセンサ出力値を取得する(ステップS101)。接地判定部252は、センサ出力値取得部251が取得するセンサ出力値が、極大値であるか否かを判定する(ステップS102)。具体的には、接地判定部252は、ポール1の先端部13が地面を突いた時の衝撃によりセンサ出力値が予め定めた閾値を超えたときに、センサ出力値が極大値であると判定する。
The sensor output
センサ出力値が極大値でなかったときは(ステップS102;No)、制御部25はセンサ出力値の取得と、センサ出力値が極大値であるか否かの判定を継続する(ステップS101,102)。センサ出力値が極大値であったときは(ステップS102;Yes)、タイマー351が時間tの計測を0からスタートする(ステップS201)。そして、時間tが予め定めた制限時間t0を超えているか否かを判定する(ステップS202)。
When the sensor output value is not the maximum value (step S102; No), the
時間tが制限時間t0を超えていないときは(ステップS202;No)、センサ出力値取得部251が、さらにセンサ出力値を取得する(ステップS103)。
When the time t has not exceeded the limit time t 0 (step S202; No), the sensor output
角度算出部253は、ステップS103で取得したセンサ出力値から加速度ベクトルの大きさを算出し、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であるか(加速度ベクトルの大きさ=g;gは重力加速度)否かを判定する(ステップS104)。ここで、角度算出部253は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度gの値を中心に予め定めた誤差範囲内にあるときに、重力加速度を示す値になったと判断してもよい。
The
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値でない場合は(ステップS104;No)、ステップS202に戻る。角度算出部253は、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値であった場合は(ステップS104;Yes)、重力加速度を示す値となることが連続してn回以上(nは自然数)であるか否かを判定する(ステップS105)。n回未満であった場合は(ステップS105;No)、ステップS202に戻る。
If the magnitude of the acceleration vector is not a value indicating gravitational acceleration (step S104; No), the process returns to step S202. If the magnitude of the acceleration vector is a value indicating gravitational acceleration (step S104; Yes), the
加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してn回以上になったときには(ステップS105;Yes)、ポール1が地面を突いたことによる衝撃ノイズが収まったと考えられるため、角度算出部253は、加速度ベクトルの方向とz方向との角度を算出する(ステップS106)。
When the magnitude of the acceleration vector becomes a value indicating the gravitational acceleration continuously n times or more (step S105; Yes), it is considered that the impact noise due to the
角度判定部254は、ステップS106で算出した角度が予め定めた範囲内であるか否かを判定する(ステップS107)。例えば、ノルディック・ウォーキングのディフェンシブ・スタイルの場合、ポール1のシャフト12の方向は、鉛直方向が望ましい。このため、角度判定部254は、ステップS106で算出した角度が、0度を中心とする予め定めた範囲内であるか否かを判定する。
The
ステップS106で算出した角度が予め定めた範囲内であった場合には(ステップS107;Yes)、角度判定部254は、正しい角度であることを報知する正常判定音をスピーカ24から出力させる(ステップS108)。ステップS106で算出した角度が予め定めた範囲内でなかった場合には(ステップS107;No)、正しい角度でなかったことを報知する異常判定音をスピーカ24から出力させる(ステップS109)。その後ステップS101に戻り、センサ出力値取得部251が次のセンサ出力値を取得する。
When the angle calculated in step S106 is within the predetermined range (step S107; Yes), the
ステップS202で、タイマー351が計測する時間tが制限時間t0を超えたときは、(ステップS202;Yes)、異常判定音をスピーカ24から出力させる(ステップS109)。ステップS202で時間tが制限時間t0を超える状態は、センサ出力値から算出した加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してn回に達することなく、制限時間t0が経過したという状態である。この状態は、ノイズ等により角度を正確に計測できなかったと考えられるため、スピーカ24が異常判定音を出力する。
In step S202, when the time t by the
以上説明したように、本実施の形態において、角度計測モジュール20は、タイマー351が加速度センサ21の出力が極大値であったことを判定してからの時間tを計測し、加速度ベクトルの大きさが重力加速度を示す値となることが連続してn回に達することなく制限時間t0が経過した場合にも、異常判定音を出力することとした。これにより、ポール1が地面を突いた後、正常に角度を計測できない場合に判定音が出力されないという状態を回避することができ、異常判定音を出力してユーザに報知することができる。
As described above, in the present embodiment, the
このように本発明は、角度計測モジュールが、ポールのシャフトに対して固定した複数の計測軸を有する加速度センサを備え、ポールが接地した直後に取得した加速度センサの各計測軸のセンサ出力値に基づいて、シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出することとした。これにより、接地のタイミングにおけるシャフトの延在方向の鉛直方向に対する角度を正確に計測することが可能になる。 As described above, according to the present invention, the angle measurement module includes an acceleration sensor having a plurality of measurement axes fixed to the pole shaft, and the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor acquired immediately after the pole is grounded. Based on this, the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction is calculated. This makes it possible to accurately measure the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction at the timing of grounding.
なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。 The present invention is capable of various embodiments and modifications without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The above-described embodiments are for explaining the present invention and do not limit the scope of the present invention. In other words, the scope of the present invention is shown not by the embodiments but by the claims. Various modifications within the scope of the claims and within the scope of the equivalent invention are considered to be within the scope of the present invention.
例えば、図7は、他の例の角度計測モジュール30の機能構成を示す図である。上記実施の形態において、角度計測モジュール30は、加速度センサ21の出力をADコンバータ22でデジタル信号に変換して制御部25に入力するとしたが、図7に示すように、ADコンバータ22と制御部25の間にローパスフィルタ(LPF:Low Pass Filter)31を更に備えてもよい。このとき、加速度センサ21の出力をADコンバータ22でAD変換した信号はローパスフィルタ31に入力され、ローパスフィルタ31を通過した後の低周波帯域の信号が制御部25に入力される。これにより、加速度センサ21の出力のうち高周波帯域の雑音を排除することができ、接地判定部252の接地判定や、角度算出部253の角度算出において、加速度の大きさや方向の誤検出を回避することができる。
For example, FIG. 7 is a diagram illustrating a functional configuration of the
また、制御部25の角度算出部253が算出した角度に基づいて、その角度が予め定めた範囲以内であるか否かに応じてスピーカ24から2通りの判定音を出力するとしたが、算出した角度が予め定めた範囲以内であったときと、当該範囲以内でなかったときと、のいずれか一方に判定音を出力するようにしてもよい。
Also, based on the angle calculated by the
あるいは、範囲を分ける角度の閾値を3値以上設定して、4以上の範囲のうちのいずれの範囲に、算出した角度が属するかに応じて3通り以上の判定音を出力するようにしてもよい。例えば、角度の閾値としてθ1、θ2、θ3の3値を設定して、θ1以上θ2未満の場合、「ピッ」という判定音を出力し、θ2以上θ3未満の場合、「ピッピッ」という判定音を出力し、θ1未満及びθ3以上の場合、「ブー」という判定音を出力するようにしてもよい。 Alternatively, three or more threshold values for dividing the range may be set, and three or more determination sounds may be output depending on which of the four or more ranges the calculated angle belongs to. Good. For example, three values of θ1, θ2, and θ3 are set as angle thresholds, and a determination sound of “beep” is output when θ1 is less than θ2, and a determination sound of “beep” is output when θ2 is less than θ3. If it is output and less than θ1 and greater than or equal to θ3, a determination sound “boo” may be output.
また、スピーカ24からの判定音を出力する処理と同時に又はそれに代えて、角度計測モジュール20,30は振動を発生させてユーザに報知するようにしてもよい。また、図7に示すように、角度計測モジュール30に通信部32を備え、角度算出部253で計測した角度を通信部32が外部のデータ処理装置40に送信してもよい。データ処理装置40は、受信した角度を記憶し、履歴を表示部に表示させてもよい。
Also, the
また、角度算出部253が算出した角度の正常範囲を任意に設定することにより、角度計測モジュール20,30を他のスタイルのノルディック・ウォーキング、他のスポーツ、歩行障害を有する者の歩行訓練に利用することができる。また、角度計測モジュール20,30は、角度の正常範囲をユーザが任意に設定することができるように構成してもよい。
In addition, by arbitrarily setting the normal range of the angle calculated by the
また、角度計測モジュール20,30はポール1のシャフト12に着脱可能に備えられているとしたが、ポール1に内蔵されていてもよい。
Further, although the
また、上記実施の形態の制御部25,35が実行するプログラムを、既存のスマートフォンや時計端末等の情報端末にインストールすることで、当該端末を本発明に係る角度計測モジュールとして機能させることも可能である。
In addition, by installing the program executed by the
このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、CD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、MO(Magneto Optical Disc)、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、携帯電話網やインターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。 Such a program distribution method is arbitrary, for example, a computer-readable recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), a DVD (Digital Versatile Disc), an MO (Magneto Optical Disc), a memory card, etc. It may be stored and distributed in the network, or distributed via a communication network such as a mobile phone network or the Internet.
1…ポール
10…グリップ
11…ストラップ
12…シャフト
13…先端部
20,30…角度計測モジュール
21…加速度センサ
22…ADコンバータ
23…記憶部
24…スピーカ
25,35…制御部
31…ローパスフィルタ
32…通信部
40…データ処理装置
121,122…パイプ状体
251…センサ出力値取得部
252…接地判定部
253…角度算出部
254…角度判定部
351…タイマー
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記ポールが接地した直後に取得した前記加速度センサの各計測軸のセンサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部と、
を備える角度計測モジュール。 An acceleration sensor having a plurality of measurement axes fixed to the pole shaft;
Based on the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculation unit that calculates the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction;
An angle measurement module comprising:
請求項1に記載の角度計測モジュール。 An angle determination unit that determines whether or not the angle calculated by the angle calculation unit is within a predetermined range;
The angle measurement module according to claim 1.
請求項1又は2に記載の角度計測モジュール。 A judgment sound that can be discriminated from each other is output at least one of when the angle calculated by the angle calculation unit is within a predetermined range and when the angle is not within the range. A speaker is further provided.
The angle measurement module according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載の角度計測モジュール。 The angle calculation unit is based on the sensor output value of each measurement axis of the acceleration sensor when the magnitude of the sensor output value exceeds a predetermined threshold value and then becomes a value indicating gravitational acceleration. Calculating the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction;
The angle measurement module according to any one of claims 1 to 3.
請求項1から3のいずれか1項に記載の角度計測モジュール。 The angle calculation unit is configured to detect the sensor of each measurement axis of the acceleration sensor when the magnitude of the sensor output value reaches a value indicating gravity acceleration continuously for a predetermined number of times after a predetermined threshold value is exceeded. Based on the output value, the angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction is calculated.
The angle measurement module according to any one of claims 1 to 3.
請求項5に記載の角度計測モジュール。 A speaker that outputs a notification sound indicating an abnormality when the magnitude of the sensor output value does not reach a value indicating the gravitational acceleration continuously for a predetermined number of times within a predetermined time after the magnitude of the sensor output value exceeds a predetermined threshold; And further,
The angle measurement module according to claim 5.
前記角度算出部は、前記ローパスフィルタの出力に基づいて、前記角度を算出する、
請求項1から6のいずれか1項に記載の角度計測モジュール。 A low-pass filter that outputs a signal in a low-frequency region of the acceleration sensor,
The angle calculation unit calculates the angle based on an output of the low-pass filter;
The angle measurement module according to any one of claims 1 to 6.
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出ステップと、
を有する角度計測方法。 A sensor output value acquisition step for acquiring a sensor output value output by an acceleration sensor fixed to the pole shaft;
Based on the sensor output value acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculating step for calculating an angle of the extending direction of the shaft with respect to a vertical direction;
An angle measuring method.
ポールのシャフトに対して固定した加速度センサが出力するセンサ出力値を取得するセンサ出力値取得部、
前記ポールが接地した直後に取得した前記センサ出力値に基づいて、前記シャフトの延在方向の、鉛直方向に対する角度を算出する角度算出部、
として機能させるプログラム。 Computer
A sensor output value acquisition unit for acquiring a sensor output value output by an acceleration sensor fixed to the shaft of the pole;
Based on the sensor output value acquired immediately after the pole is grounded, an angle calculation unit that calculates an angle of the extending direction of the shaft with respect to the vertical direction,
Program to function as.
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- 2018-03-30 WO PCT/JP2018/013715 patent/WO2019187035A1/en not_active Ceased
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6617235B1 (en) | 2019-12-11 |
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