CN104586399A - 用于辅助行走或者慢跑等训练的装置以及*** - Google Patents

用于辅助行走或者慢跑等训练的装置以及*** Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于辅助行走或者慢跑等训练的装置以及***。有效地进行方式分析，并实现方式分析能力的扩展。训练辅助***(1)具有：训练辅助装置(腕部终端11)，其具备被佩戴于用户的手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量的测量部；和方式分析装置(方式分析服务器12)，其经由通信网(IP网13)与训练辅助装置相连接，基于经由通信网从训练辅助装置获取的加速度分量，来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并经由通信网向训练辅助装置发送该训练方式的分析结果。

Description

用于辅助行走或者慢跑等训练的装置以及***
本申请对应的日本申请的申请号为特愿2013-227426，申请日为2013年10月31日。
技术领域
本发明涉及能够在附加于身体来行走或者慢跑等时进行步行或者跑行方式(form)的分析的训练辅助装置。
背景技术
以往，已有将搭载有加速度传感器的智能手机佩戴于腰部等身体的一部分，对与步行或者跑行中的姿势等相关的数据进行测量。
但是，在该情况下，具有将智能手机佩戴于身体的烦琐，并且不能进行手臂摆动等的运动评价所需的方式分析。
因此，期待出现摆脱佩戴于身体的烦琐并能够进行手臂摆动等方式分析的训练辅助装置。
由此，例如，在JP特表2012-524640号公报(专利文献1＝WO2010/126825)、JP特表2011-516210号公报(专利文献2＝WO2009/126818)中公开有对用户的运动行为进行监视且具备腕带的模块所相关的技术。
此外，例如，在JP特开2013-143996号公报(专利文献3)中，公开有使用安装了加速度传感器的腕带型的运动测量装置，对跑行中手臂摆动等跑行方式等进行测量的技术。
但是，根据专利文献1、2所公开的技术，虽然能够摆脱佩戴于身体的烦琐，但是不能进行方式分析等高级的运动能力评价。
此外，根据专利文献3所公开的技术，虽然不使用大规模的动作捕捉(motion capture)就能够进行手臂摆动等方式分析，但是手臂摆动与足部落地的平衡(balance)等分析较为困难，其分析能力受到限制。
发明内容
本发明的目的在于仅通过佩戴于手臂来进行步行和跑行的方式的平衡分析。
本发明的一种方式为训练辅助装置，其经由通信网与方式分析装置相连接，其中，该方式分析装置对步行或者跑行中的训练方式进行分析，该训练辅助装置的特征在于，具备：测量部，其被佩戴于手臂的一部分，在步行或者跑行中，对至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量；和控制部，其包括发送部、接收部、和输出部，该发送部通过经由上述通信网的通信来对上述方式分析装置发送由上述测量部测量到的上述加速度的信息，该接收部通过通信从上述方式分析装置接收并获取包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果，该输出部输出上述获取到的分析结果。
本发明的一种方式为方式分析装置，其经由通信网与训练辅助装置相连接，其中，该训练辅助装置被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量进行测量，该方式分析装置的特征在于，具备：控制部，其基于经由上述通信网从上述训练辅助装置获取的上述加速度分量，来进行包括上述手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果。
本发明的一种方式为训练辅助方法，在该训练辅助方法中，由经由通信网与方式分析装置相连接的训练辅助装置的计算机来执行以下步骤，其中，该训练辅助装置被佩戴于手臂的一部分，并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量，由上述训练辅助装置的计算机来执行的步骤为：发送步骤，经由上述通信网向上述方式分析装置发送上述测量到的上述加速度的信息；接收步骤，从上述方式分析装置接收包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果；和输出步骤，输出上述接收到的分析结果。
本发明的一种方式为方式分析方法，其具有由经由通信网与训练辅助装置相连接的方式分析装置所进行的以下步骤，其中，该训练辅助装置具有被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量的测量部，由上述方式分析装置所进行的步骤为：获取步骤，经由上述通信网从上述训练辅助装置获取加速度分量；分析步骤，基于上述获取到的上述加速度分量来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析；和发送步骤，经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果。
本发明的一种方式为训练辅助***，其特征在于，具备：训练辅助装置，其具备测量部和控制部，该测量部被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量，该控制部输出通过通信从方式分析装置获取的、包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果；和上述方式分析装置，其经由通信网与上述训练辅助装置相连接，基于经由上述通信网从上述训练辅助装置获取的加速度分量，来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果。
本发明的一种方式为具备训练辅助装置和方式分析装置的训练辅助***的方式分析方法，其中，该训练辅助装置具有被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量的测量部，该方式分析装置经由通信网与上述训练辅助装置相连接，该方式分析方法的特征在于，具有：上述训练辅助装置经由上述通信网向上述方式分析装置发送上述测量到的加速度分量的步骤；上述方式分析装置基于接收到的上述加速度分量来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析的步骤；和上述方式分析装置经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果的步骤。
本发明的一种方式为训练辅助装置，其特征在于，具有：测量部，其被佩戴于手臂的一部分，并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量进行测量；和控制部，其以足部的落地时的加速度分量为基点，从由上述测量部输出的上述加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量，对上述分割后的加速度分量的波形和预先登录的加速度分量的波形进行比较，并从由上述测量部逐次输出的上述加速度分量中提取在上述足部的落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，来对上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡进行分析并输出。
本发明的一种方式为训练辅助方法，其具有由训练辅助装置所进行的以下步骤，其中，该训练辅助装置被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量，由上训练辅助装置所进行的步骤为：以由足部的落地时的冲击所决定的加速度分量为基点，从上述佩戴部位处的加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量的步骤；对上述分割后的加速度分量的波形与预先登录的加速度分量的波形进行比较的步骤；和在通过上述比较而判定为不同的情况下，从被逐次输出的上述加速度分量中提取在上述足部的落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，来对上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡进行分析并输出的步骤。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的训练辅助***的构成的图。
图2是表示本发明的实施方式的训练辅助装置(腕部终端)的内部构成的框图。
图3是表示本发明的实施方式的方式分析装置(方式分析服务器)的内部构成的框图。
图4A、图4B是表示佩戴了图1的训练辅助装置的跑步者的跑行方式的轨迹的图。
图5是为了说明佩戴了图1的训练辅助装置的跑步者在跑行时1个周期的运动而引用的图。
图6是表示图1的方式分析装置的动作的流程图。
图7A、图7B是为了说明在落地时图1的训练辅助装置的Z轴的加速度分量与落地时机的关系而引用的图。
图8A、图8B、图8C是为了说明图1的训练辅助装置的运动与手臂的摆动的关系而引用的图。
图9是表示本发明的实施方式的变形例的训练辅助装置的动作的流程图。
图10A、图10B、图10C是表示显示于本发明的实施方式的训练辅助装置中的画面的一例的图。
符号说明：
1…训练辅助***，11…腕部终端(训练辅助装置)，12…方式分析服务器(方式分析装置)，13…IP网(通信网)，21…玻璃面，22…后盖，23…腕带，110…控制部，111…存储部，112…测量部，113…通信部，114…操作部，115…显示部，116…GPS接收部，117…鸣动部，118…电源部，120…控制部，121…存储部，122…通信部，123…操作部，124…显示部，125…***总线
具体实施方式
下面，参照附图来详细说明用于实施本发明的方式(以下，称为本实施方式)。另外，在本实施方式的说明整体中，对相同的要素附加相同的编号。
(实施方式的构成：训练辅助***1)
如图1所示，本实施方式的训练辅助***1通过经由IP(InternetProtocol：互联网协议)网等通信网13将佩戴于步行或者跑行的用户的手臂的一部分的、比较小型且轻量的训练辅助装置11和方式分析装置12相连接而构建。在以下的说明中，为了方便，将训练辅助装置称为腕部终端11并将方式分析装置称为方式分析服务器12来进行说明。另外，如果在腕部终端11中内置近距离无线通信功能，则可以采用使省略图示的智能手机对与服务器12之间的通信进行中介的构成。
根据图1所示的连接构成，腕部终端11对步行或者跑行中的用户的手腕等佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量(波形)进行测量，方式分析服务器12基于从腕部终端11经由通信网13获取的加速度分量，进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并经由通信网13将该训练方式的分析结果向腕部终端11发送。腕部终端11采用例如图10A、B、C所示的画面来显示从方式分析服务器12发送的用户的训练方式的分析结果。详细情况后述。另外，所谓平衡，意思是多个数据(值)的关系。
腕部终端11具有佩戴于步行或者跑行中的用户的手腕处的腕带23，且具有由玻璃面21和后盖22来覆盖后述的显示部的钟表形状的外观。腕部终端11内置有对佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量进行检测的加速度传感器。这里，所谓X轴，是指将腕部终端11佩戴于手腕时的手臂的长边方向，Y轴是指与该长边方向相正交的方向，Z轴是指从腕部终端11的玻璃面21朝向后盖22或者朝向其相反方向的铅直方向。另外，在以下的说明中，为了方便，将X轴的朝向手腕侧的方向称为近前方向(相反方向为远离方向)，将Z轴的朝向后盖22的方向称为向下方向(相反方向为向上方向)。
(腕部终端11的构成)
腕部终端11经由IP网13与对步行或者跑行中的用户的训练方式进行分析的方式分析服务器12相连接。腕部终端11例如如图2所示，构成为包括：控制部110、存储部111、测量部112、通信部113、操作部114、显示部115、GPS(Global Positioning System：全球定位***)接收部116、鸣动部117、电源部118。
例如安装微处理器来作为控制部110，微处理器通过逐次读出存储在存储部111中的本实施方式的程序(终端程序)并执行，从而经由通信部113以及IP网13来与方式分析服务器12进行通信。控制部110将由测量部112测量的用户在步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度数据发送至方式分析服务器12并发出方式分析请求。并且，将从接受到该请求的方式分析服务器12获取的包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果输出至显示部115或者鸣动部117，或者输出至这两者。
存储部111是例如具有DRAM(Dynamic Random AccessMemory：动态随机存取存储器)、SDRAM(Synchronous DRAM：同步动态随机存取存储器)作为存储元件的半导体存储装置或者HD(HardDisc：硬盘)等磁盘装置，除了存储本实施方式的程序的程序区域以外，还存储由控制部110在程序的执行中生成的数据或者从方式分析服务器12获取的包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果的数据等。
在测量部112中内置3轴加速度传感器。3轴加速度传感器是能够由1个器件来测定X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度的MEMS(MicroElectro Mechanical System：微机电***)传感器当中的一种，这里，使用当前市场上最流行的半导体型。除此以外，还有静电电容型、压电电阻型、热探测型。
通信部113担负与IP网13的通信接口的作用，在与方式分析服务器12之间，进行基于例如TCP/IP(Transmission Control Protocol/InternetProtocol：传输控制协议/因特网互联协议)的通信。通信部113将由测量部112测量并由控制部110生成的测量数据发送至方式分析服务器12，经由IP网13来接收由方式分析服务器12生成的方式分析结果的数据并将其转送至控制部110。
操作部114例如是按键开关等输入设备，或者鼠标等指示设备。操作部114通过由用户来操作从而对控制部110发行测量开始指示等事件(event)。显示部115是由LCD(Liquid Crystal Device)、有机EL(OrganicElectro-Luminescense)等显示元件和对这些元件进行驱动的驱动电路构成的显示监视器。在显示部115显示由控制部110生成的例如图10A、B、C所示的画面。另外，操作部114和显示部115可以由将操作部114所具有的输入功能与显示部115所具有的显示功能进行一体化而构成的触摸面板来代替。
GPS接收部116利用GPS卫星对佩戴了腕部终端11的用户的当前位置进行测量。具体地，通过经由省略图示的天线来接收从多个GPS卫星发送来的电波，从而获取由表示用户的当前位置的纬度/经度而构成的位置数据，并将获取到的位置数据输出至控制部110。
鸣动部117将由控制部110生成的声音数据输出至扬声器。鸣动部117将由控制部110生成的消息以警报、蜂鸣、或者声音的方式等来输出。电源部118是向以控制部110为首的存储部111、测量部112、通信部113、操作部114、显示部115、GPS接收部116、鸣动部117等构成腕部终端11的各硬件模块供给电力的电池。
(方式分析服务器12的构成)
方式分析服务器12佩戴于手臂的一部分，并经由IP网13而与对步行或者跑行中的用户的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量进行测量的腕部终端11相连接。方式分析服务器12例如如图3所示通过将控制部120、存储部121、通信部122、操作部123、显示部124共同地与分别由多条线来构成地址、数据、控制用的各信号线的***总线125相连接，从而来构成。
例如安装微处理器来作为控制部120。微处理器通过逐次读出存储在存储部121中的本实施方式的程序(服务器程序)并执行，从而经由通信部122以及IP网13而与腕部终端11进行通信。控制部120基于从腕部终端11经由IP网13获取的用户的佩戴部位处的3轴的加速度分量的数据，来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并将该训练方式的分析结果经由IP网13向发出请求的腕部终端11发送。
控制部120也可以基于从腕部终端11发送的用户的佩戴部位处的3轴加速度分量的数据，对在足部落地时X轴的加速度分量与Y轴的加速度分量的平衡的变化进行检测并对上半身的手臂的摆动与足部的落地的时机平衡进行分析。控制部120以规定的间隔对从腕部终端11经由IP网13获取的用户的佩戴部位处的3轴的加速度分量的数据进行采样，可以将X轴的加速度分量大致为0、Y轴的加速度分量与上一次样本相比有增加、且由于足部落地的冲击而使Y轴和Z轴的加速度分量在规定的方向上增加了的情况下的样本从平衡的分析对象中排除在外。
存储部121是例如具有DRAM、SDRAM作为存储元件的半导体存储装置或者HD等磁盘装置，除了对本实施方式的例如图6中表示其顺序的程序(服务器程序)进行存储的程序区域以外，还存储由控制部120进行的包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析过程中在程序的执行中所生成的数据或者方式分析所需的正常跑行时的登录方式、从腕部终端11发送的测量数据等。
通信部122担负与IP网13之间的通信接口的作用，在与腕部终端11之间进行例如基于TCP/IP的通信。通信部122经由IP网13接收从腕部终端11发送的用户的佩戴部位处的测量数据并转送至控制部120，并经由IP网13将由控制部120生成的方式分析数据发送至腕部终端11。
操作部123例如是按键开关等输入设备或者鼠标等指示设备。显示部124是包括LCD、有机EL等显示元件和对这些元件进行驱动的驱动电路在内的显示监视器。
(实施方式的动作)
在进行动作说明之前，参照图4来说明跑行方式和在腕部终端11的测量部112中内置的3轴加速度传感器的运动。图4A示出在跑步者的左手腕处佩戴了腕部终端11的情况下的手部与足部的协同动作，图4B示出在将3轴加速度传感器佩戴于腰部的情况下的手部与足部的协同动作来作为比较例。在图4A和图4B中，粗虚线表示右手的运动，细虚线表示左手的运动，粗实线表示左足部的运动，细实线表示右足部的运动。
根据图4A，佩戴了3轴加速度传感器的用户的左足部向前迈出时，左手与此协同地向后方移动(右手向前方移动)，右足部向前迈出时，左手与此协同地向前方移动(右手向后方移动)，将上述动作设为1个周期，示出连续地重复进行动作的情形(图中，由(1)～(5)示出)。另外，(6)表示在右足部落地时左手来到最前方的情况下的腕部终端11的位置，(7)表示在左足部落地时左手来到最后方的情况下的腕部终端11的位置。
图5将腕部终端11和佩戴了腕部终端11的用户的1个周期量的运动提取出来进行表示。这里，将步行或者跑行中“迈出右足部(左手在前)迈出左足部(右手在前)”这样的动作定义为1个周期。
下面，参照图6的流程图来详细地说明本实施方式的训练辅助***1的动作。
在图6中，方式分析服务器12(控制部120)始终监视与腕部终端11之间有无通信(步骤S101)。如果检测到与腕部终端11的通信，则控制部120进行经由IP网13以及通信部122所获取的用户的佩戴部位处的3轴加速度分量的取入(步骤S102)。
接着，控制部120将取入的3轴加速度分量分割为每n步(1步或者2步)的数据分量(步骤S103)。控制部120能够通过在每n步的数据分量之中检测峰值来进行分割。这是基于以下情况：在步行或者跑行中，在传递至腕部终端11的冲击之中，足部落地时的冲击为最大。
图7A表示作为跑步者的用户的动作与由腕部终端11的测量部112测量到的铅直方向的加速度的值的关系。图7A示出跑步者的1步所花费的时间A，这是由实验得到的结果。根据图7A，铅直方向的加速度的值在落地地点t5示出朝向下的峰值P1，在腰部的位置变为最低的时间点t6示出朝向上的峰值P2。基于该结果，能够进行落地周期的分析和落地时机的预测。
图7B是相对于时间来标示跑行中的加速度的值的曲线图。图7B所示的记号A1、A2、A3表示与图7A中记号A相同的时间长度，相当于跑步者的1步所花费的时间。例如，将与图7A中落地点t5相当的时间点确定为落地时机来求取周期。并且，根据求取到的周期来预测下1步的落地时机的时间。该时间的计算采用例如刚刚之前连续的10步的时间的平均值来进行。
返回图6的流程图进行说明。控制部120在将从腕部终端11通过通信获取到的用户的佩戴部位处的3轴加速度数据分割为每n步的加速度分量之后，按每n步与预先登录在存储部121的规定区域中的正常步行或者正常跑行时的登录方式进行比较(步骤S104)。在假设步行或者跑行的1个周期中的足部的运动和手臂的运动以正确的姿势、正确的手臂的摆动方法连续地进行的情况下，从内置于腕部终端11的测量部112(3轴加速度传感器)输出的X、Y、Z轴的各自的加速度在每周期中成为大致相同的波形。因此，在本实施方式的方式分析服务器12中，将该情况视为是以正常方式进行步行或者跑行时的加速度的情况。
下面说明在方式失常的情况下，即，在按每n步与登录方式相比较的结果(步骤S104)发生了不一致的情况下(步骤S104“≠”)的动作。在方式失常的情况下，考虑用户在查看腕部终端11的显示的同时还在跑行的情况。在用户进行了查看腕部终端11的动作的情况下，由于腕部终端11处于位于脸部之前的状态，所以明显不是正确的方式，在从处于查看腕部终端11的状态开始，由内置于腕部终端11中3轴加速度传感器(测量部112)探测到该状态的情况下，需要从方式分析的对象中排除在外。
如图4A或者图5所示，在将腕部终端11佩戴于用户的左手腕的情况下，当在进行查看腕部终端11的动作的同时还在跑行时(步骤S105“是”)，X轴的加速度分量几乎消失，Y轴和Z轴的加速度分量增加，进而，由于足部落地的冲击，Y轴近前方向、Z轴向下方向的分量会增加。因此，控制部120在探测到该加速度分量的变化时从跑行方式的分析中排除在外(步骤S106)。在并没有查看腕部终端11而是看着前进方向在跑行的情况下(步骤S105“否”)，开始跑行方式的分析(步骤S107)。
在每次跑行方式的分析时，控制部120首先判定上半身有无前倾(步骤S108)。如果上半身为前倾姿势，则伴随于此，腕部终端11的位置也改变，并且足部落地的方式也发生变化。因此，从腕部终端11发送的3轴加速度传感器所涉及的X、Y、Z轴各自的加速度也与正常跑行时的数据相比有变化，所以能够容易地检测到。控制部120在判定为上半身不是为前倾姿势的情况下(步骤S108“否”)，接着对手臂的摆动的变化进行检测(步骤S109)。
在手臂的摆动方式发生了变化的情况下(步骤S109“是”)，例如，在笔直地向前后摆动的手臂发生了偏向的情况下，因为由于手臂偏向旁边而使波形发生变化，所以传递至内置于腕部终端11的3轴加速度传感器(测量部112)的X、Y、Z轴当中的任一个都能够检测到。在本实施方式中，根据佩戴于用户的手腕的腕部终端11，由于对玻璃面21和后盖22相夹持的方向为Z轴，所以如果假设将腕部终端11佩戴于手部的手背侧的手腕处，则在笔直地向前后摆动了手臂的情况下，X轴和Y轴的加速度分量占大部分，Z轴的加速度分量几乎检测不到，但是在手臂偏向旁边的情况下，Z轴的加速度分量会增加。
接着，控制部120从由腕部终端11输出的3轴加速度传感器(测量部112)的X、Y、Z轴的加速度分量中提取手臂的摆动的前后的运动，由此计算手臂摆动的循环时间(手臂的摆动的循环时间)(步骤S110)，并推断手臂的弯曲状态(手臂的摆动速度以及手臂的弯曲程度计算)(步骤S111)。手臂摆动特别地是为了形成步行或者跑行时的节奏而起到重要的作用。在图5所示的例子中，由于手臂摆动的循环时间形成X轴和Y轴的加速度分量的重复，所以通过对相同波形被重复的时机进行检测来求取手臂摆动的循环时间。此外，关于手臂的弯曲状态，如果过于弯曲，则佩戴于手腕的腕部终端11的摆动幅度变小，如果过于伸展，则佩戴于手腕的腕部终端的摆动幅度变大。这样，通过对手臂摆动的循环时间和由手臂摆动所决定的加速度分量进行分析，从而能够判明手臂的摆动幅度的大小，结果是能够推断手臂的弯曲状态。
在图8A、B、C中示出腕部终端11的运动与手臂的摆动的关系。如图8A所示，如果以将肘部弯曲为直角的情况为基准，则如图8B所示，在弯曲为锐角的情况下，摆动体的长度变短，摆动幅度也变小，所以在加速度变小且以与弯曲为直角的情况相同的循环来进行摆动的情况下，可知肘部弯曲成为锐角。此外，在图8C所示弯曲为钝角的情况下，摆动体的长度变长，摆动幅度也变大，所以在加速度变大且以与弯曲为直角的情况相同的循环来进行摆动的情况下，可知肘部弯曲为钝角。
接着，控制部120根据手臂摆动的分量和由足部落地的冲击所决定的分量的时机，对“虽然手臂在摆动，但是足部并没有跟随手臂的摆动”等步行和跑行的平衡进行探测(步骤S112)。这里，所谓“由足部落地的冲击所决定的分量”是指，腕部终端11受到足部落地的冲击的影响时的腕部终端11的状态(朝向)。根据足部落地时手腕的位置的不同，从腕部终端11输出并传递至加速度传感器(测量部112)的X、Y、Z分量发生变化，但是如果每次手腕都处于相同的位置，则应该输出相同的X、Y、Z分量(其中，对右足部和左足部有改变)，如果足部与手臂摆动的时机有偏差，则在足部落地时检测到的X、Y、Z的加速度分量会发生变化。因此，通过对该加速度分量进行探测，能够进行上述平衡的探测。
例如，如图4A中将腕部终端11佩戴于左手腕的跑步者的跑行方式的轨迹所示，跑行中的腕部终端11的朝向大部分为Y轴处于朝向上下的状态。因此，在足部落地时，在Y分量(腕部终端11的12点侧)中检测到峰值。此时，如果手部是向前伸出，则同时X轴的左侧(9点侧)的分量会增加，如果手部是向后伸出，则X轴的右侧(3点侧)的分量会增加，如果Y轴朝向正下方，则X轴的分量大致成为0。因此，在Y分量与X分量的平衡产生大的错乱时，控制部120判定为“足部和手臂的时机有偏差”。相反，如果足部落地时的Y分量和X分量的量在每次都相同，则判定为时机是匹配的。
接着，控制部120如果检测到上述一系列处理的n次重复(步骤S113“是”)，则将所生成的分析结果数据经由通信部122、IP网13，发送至发出请求的腕部终端11。在上述一系列处理不足n次的情况下(步骤S113“否”)，返回到步骤S104的与登录方式的比较处理。另外，在步骤S104的“与登录方式的比较处理”中检测到一致的情况下(步骤S104“＝”)，以及在步骤S108的“前倾姿势判定处理”中判定为上半身为前倾的情况下(步骤S108“是”)，也同样地将所生成的分析结果数据经由通信部122、IP网13发送至发出请求的腕部终端11。
在腕部终端11中，在控制部110的控制下，将经由IP网13以及通信部113接收到的分析结果数据显示于显示部115。此时的画面构成例如如图10A、B、C所示。画面构成的详细情况后述。
另外，根据图6的流程图，控制部120在最初判定是否是在查看腕部终端11的同时还在跑行，接着以跑行姿势、手臂的摆动、跑行平衡这样的顺序进行跑行方式的分析，但是不限于该顺序，顺序可以为任意。此外，腕部终端11由于佩戴于一个手腕，所以对于左足部和右足部来说，从腕部终端11输出的3轴加速度分量(波形)会不同，因此以2步来取1分量(n＝2)为最佳。
(变形例)
根据上述本实施方式的训练辅助***1，说明了由方式分析服务器12来进行方式分析的情况，但是如以下所说明，也可以通过将比较高性能的微处理器安装于腕部终端11来由腕部终端11进行方式分析。以下进行其具体说明。
这里，设腕部终端11使用与图2相同的构成，但是控制部110所执行的程序的顺序不同。控制部110执行由以下一系列步骤形成的程序：以由足部落地时的冲击所决定的加速度分量为基点，从用户的佩戴部位处的加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量，对分割后的加速度分量的波形和预先登录的加速度分量的波形进行比较，在判定为不同的情况下，从逐次输出的加速度分量中提取在足部落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，对步行或者跑行中的手臂的摆动与足部的落地的时机的平衡进行分析并输出。
由此，控制部110以由足部落地时的冲击所决定的加速度分量为基点，从由测量部112输出的加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量。并且，对分割后的加速度分量的波形和预先在存储部111的规定区域中登录的加速度分量的波形进行比较，在为不同的情况下，从由测量部112逐次输出的加速度分量中提取在足部落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，对步行或者跑行中的手臂的摆动与足部的落地的时机的平衡进行分析，并显示于显示部115。
控制部110也可以通过对落地时X轴的加速度分量与Y轴的加速度分量的平衡的变化进行检测，从而对手臂的摆动与足部的落地的时机平衡进行分析。控制部110以规定的间隔对从测量部112输出的加速度分量进行采样，可以将X轴的加速度分量大致为0、Y轴的加速度分量与前一次样本相比有增加、且由于足部落地的冲击而使Y轴和Z轴的加速度分量向规定的方向增加了的情况下的样本，从平衡的分析的对象中排除在外。控制部110也可以将步行或者跑行中的手臂的摆动与足部的落地的时机的平衡的分析结果用模拟了步行或者跑行中的人物的图标来强调显示。
以下，参照图9所示的流程图来详细地说明变形例的腕部终端11的动作。
测量部112以步行或者跑步者对操作部114的操作为触发，开始基于佩戴部位的加速度传感器的X、Y、Z轴的加速度检测，控制部110取入该3轴加速度分量(步骤S201)。接着，控制部110将取入的3轴加速度分量分割为每n步(1步或者2步)的数据分量(步骤S202)。控制部110通过在加速度分量的波形之中检测峰值来进行分割。这是基于：在步行或者跑行中，在传递至腕部终端11的冲击之中，足部落地时的冲击为最大。
控制部110将从测量部112输出的3轴加速度分量分割为每n步的加速度分量后(步骤S202)，按每n步与预先登录在存储部111的规定区域中的正常步行或者跑行时的登录方式进行比较(步骤S203)。以下，说明在方式失常的情况下，即，在按每n步与登录方式进行比较，产生了不一致的情况下(步骤S203“≠”)的动作。
在方式失常的情况下，首先，考虑为步行或者跑步者在查看腕部终端11的显示的同时还在跑行的情况。在进行了查看腕部终端11的动作的情况下(步骤S204“是”)，由于腕部终端11成为处于脸部之前的状态，所以明显不是正确的方式，在从处于正查看腕部终端11的状态开始，由测量部112探测到将该状态的情况下，从方式分析的对象中排除在外(步骤S205)。在并没有查看腕部终端11而是看着前进方向在跑行的情况下(步骤S204“是”)，开始跑行方式的分析(步骤S206)。
在每次跑行方式的分析时，控制部110首先判定上半身有无前倾(步骤S207)。如果上半身为前倾姿势，则伴随于此，腕部终端11的位置也改变，并且足部落地的方式也发生变化。因此，由于传递至内置于测量部112的3轴加速度传感器的X、Y、Z各自的加速度也与正常跑行时的波形相比有变化，所以能够检测到。控制部120在判定为上半身不是为前倾姿势的情况下(步骤S207“否”)，接着对手臂的摆动的变化进行检测(步骤S208)。
在手臂的摆动发生了变化的情况下(步骤S208“是”)，例如，在笔直地向前后摆动的手臂发生了偏向的情况下，因为由于手臂偏向旁边而使波形发生变化，所以传递至3轴加速度传感器(测量部112)的X、Y、Z轴当中的任一个都能够检测到。在本实施方式的训练辅助***1中，根据佩戴于跑步者的手腕的腕部终端11，由于对玻璃面21和后盖22相夹持的方向为Z轴，所以如果假设将腕部终端11佩戴于手部的手背侧的手腕处，则在笔直地向前后摆动了手臂的情况下，X轴和Y轴的加速度分量占大部分，Z轴的加速度分量几乎检测不到，但是在手臂偏向旁边的情况下，Z轴的加速度分量会增加。由控制部110来探测该情况。
接着，控制部110从3轴加速度传感器(测量部112)的X、Y、Z轴的加速度分量中提取手臂的摆动的前后的运动，由此计算手臂摆动的循环时间(手臂的摆动的循环时间)(步骤S209)，并推断手臂的弯曲状态(手臂的摆动速度以及手臂的弯曲程度计算)(步骤S210)。手臂摆动特别地是为了形成步行或者跑行时的节奏而起到重要的作用。由于手臂摆动的循环时间形成X轴和Y轴的加速度分量的重复，所以控制部110通过对相同波形被重复的时机进行检测来求取手臂摆动的循环时间。此外，关于手臂的弯曲状态，如果过于弯曲，则佩戴于手腕的腕部终端11的摆动幅度变小，如果过于伸展，则佩戴于手腕的腕部终端的摆动幅度变大。因此，通过对手臂摆动的循环时间和由手臂摆动所决定的加速度分量进行分析，从而能够判定手臂的摆动幅度的大小，结果是能够推断手臂的弯曲状态。
接着，控制部110根据手臂摆动的分量和由足部落地的冲击所决定的分量的时机，对足部与手臂的时机平衡进行探测(步骤S211)。在足部落地时，在Y分量(腕部终端11的12点侧)中检测到峰值，此时，如果手部是向前伸出，则那时X轴的左侧(9点侧)的分量会增加，如果手部是向后伸出，则X轴的右侧(3点侧)的分量会增加，如果Y轴朝向正下方，则X轴的分量大致成为0。因此，在Y分量与X分量的平衡产生大的错乱时，控制部110判定为“足部与手臂的时机有偏差”。相反，如果足部落地时的Y分量和X分量的量在每次都相同，则判定为时机是匹配的。
接着，控制部110检测到上述一系列处理的n次重复(步骤S212“是”)，将所生成的分析结果数据输出至显示部115。在上述一系列处理不足n次的情况下(步骤S212“否”)，返回到步骤S203的与登录方式的比较处理。另外，在步骤S203的“与登录方式的比较处理”中检测到一致的情况下(步骤S203“＝”)，以及在步骤S207的“上半身的前倾判定处理”中判定为上半身为前倾的情况下(步骤S207“是”)，也同样地将所生成的分析结果数据输出至显示部115。
显示部115在控制部110的控制下，对例如图10所示的画面进行显示。图10A示出与登录方式相符合的正常跑行状态(OK状态)，图10B示出方式与登录方式不同的状态(NG状态)，图10C示出在查看腕部终端11的同时还在跑行的状态。
图10A、B、C所例示的画面在显示部115中都进行区域分割而分割为由记号A、B、C、D所示的区域来显示。在由记号A所示的区域中，显示以图标来模仿了跑步者的状态的跑行指示标。在由记号B所示的区域中，按X、Y、Z轴的每个轴来显示以纵轴对加速度分刻度、以横轴对时间分刻度的加速度波形。在由记号C所示的区域中，显示通过GPS定位后的结果、通过运算生成的距离、速度数据、以及GPS接收指示标。在由记号D所示的区域中，在上部显示往返时间(lap time)，在下部显示分段时间(split time)等测量时间。
另外，在图10B中，关于显示于区域A的跑行指示标，对判定为NG的部位进行强调显示。这里，由于手部的摆动不对，所以对手臂的部位进行闪烁显示。跑步者通过对被画面显示的内容进行确认，从而能够掌握包括自身的跑行方式在内的跑行状态。即，图10所示的画面成为针对用户的指导显示，用户能够将其利用为建议显示。另外，在跑行中，为了避免在可能的范围中注视画面，也可以取代对显示部115的画面显示，而输出由鸣动部117发出的警报、基于声音输出的消息。
(实施方式的效果)
根据本实施方式，能够提供一种有效进行方式分析的训练辅助装置及***、方式分析装置及方法、以及程序。
此外，也能够提供一种实现了方式分析能力的扩展的训练辅助装置以及程序。
根据本实施方式的训练辅助***1，通过将小型、轻量的腕部终端11佩戴于例如手腕处来步行或者跑行，从而从将智能手机等佩戴于腰部的步行或者跑行中解放出来，并摆脱了步行或者跑行时的佩戴的烦琐、不适感。
此外，在跑步中，由方式分析服务器12来对特别重要的手臂的摆动等所相关的跑行方式进行分析，并由腕部终端11通过通信来获取，从而能够减少腕部终端11的运算负荷，并且能够进行在步行或者跑行时上半身的手臂的摆动与足部的落地等的平衡的分析等高级的方式分析。
另外，方式分析也可以不借助方式分析服务器12，而由腕部终端11来进行至少一部分。在该情况下，不使用动作捕捉等画像处理技术，就能够仅由腕部终端11来容易地测量包括方式分析在内的在跑行时手臂摆动的轨迹等身体运动数据。此外，能够进行在步行或者跑行时上半身的手臂的摆动与足部的落地等的平衡的分析等高级的方式分析。因此，能够提供一种有效进行方式分析，并且实现了方式分析能力的扩展的训练辅助装置(腕部终端11)及***(训练辅助***1)、方式分析装置(方式分析服务器12)及方法、以及程序(服务器程序以及终端程序)。
另外，根据本实施方式的训练辅助***1，特别地，虽然仅例示了对跑步的应用例，但是不限于跑步，当然可以应用于行走，并可以应用于自行车、铁人三项赛等运动训练全体。
以上，详述了本发明的优选实施方式，但是本发明的技术范围当然不限定为上述实施方式中记载的范围。在上述实施方式中，本领域技术人员显然可以施加多种多样的变更或者改良。并且这样施加了变更或者改良的方式也能够包含在本发明的技术范围中，这一点根据专利权利要求书的记载是清楚的。

Claims (17)

1.一种训练辅助装置，其经由通信网与方式分析装置相连接，其中，该方式分析装置对步行或者跑行中的训练方式进行分析，
该训练辅助装置的特征在于，具备：
测量部，其被佩戴于手臂的一部分，在步行或者跑行中，对至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量；和
控制部，其包括发送部、接收部、和输出部，该发送部通过经由上述通信网的通信来对上述方式分析装置发送由上述测量部测量到的上述加速度的信息，该接收部通过通信从上述方式分析装置接收并获取包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果，该输出部输出上述获取到的分析结果。
2.一种方式分析装置，其经由通信网与训练辅助装置相连接，其中，该训练辅助装置被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量进行测量，
该方式分析装置的特征在于，具备：
控制部，其基于经由上述通信网从上述训练辅助装置获取的上述加速度分量，来进行包括上述手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果。
3.根据权利要求2所述的方式分析装置，其特征在于，
上述控制部对足部的落地时的上述X轴的加速度分量与上述Y轴的加速度分量的平衡的变化进行检测，由此对上述手臂的摆动与足部的落地的时机平衡进行分析。
4.根据权利要求2所述的方式分析装置，其特征在于，
上述控制部以规定的间隔对经由上述通信网从上述训练辅助装置获取的上述加速度分量进行采样，将上述X轴的加速度分量大致为0、上述Y轴的加速度分量与前一次样本相比有增加、且由于上述足部的落地的冲击而使上述Y轴和上述Z轴的加速度分量向规定的方向增加了的情况下的样本，从上述平衡的分析的对象中排除在外。
5.一种训练辅助方法，在该训练辅助方法中，由经由通信网与方式分析装置相连接的训练辅助装置的计算机来执行以下步骤，其中，该训练辅助装置被佩戴于手臂的一部分，并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量，
由上述训练辅助装置的计算机来执行的步骤为：
发送步骤，经由上述通信网向上述方式分析装置发送上述测量到的上述加速度的信息；
接收步骤，从上述方式分析装置接收包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果；和
输出步骤，输出上述接收到的分析结果。
6.一种方式分析方法，其具有由经由通信网与训练辅助装置相连接的方式分析装置所进行的以下步骤，其中，该训练辅助装置具有被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量的测量部，
由上述方式分析装置所进行的步骤为：
获取步骤，经由上述通信网从上述训练辅助装置获取加速度分量；
分析步骤，基于上述获取到的上述加速度分量来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析；和
发送步骤，经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果。
7.一种训练辅助***，其特征在于，具备：
训练辅助装置，其具备测量部和控制部，该测量部被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量，该控制部输出通过通信从方式分析装置获取的、包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的分析结果；和
上述方式分析装置，其经由通信网与上述训练辅助装置相连接，基于经由上述通信网从上述训练辅助装置获取的加速度分量，来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析，并经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果。
8.根据权利要求7所述的训练辅助***，其特征在于，
上述训练辅助装置还具备显示部，
上述控制部根据从上述方式分析装置接收到的上述训练方式的分析结果来使上述显示部进行指导显示。
9.一种具备训练辅助装置和方式分析装置的训练辅助***的方式分析方法，其中，该训练辅助装置具有被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量的测量部，该方式分析装置经由通信网与上述训练辅助装置相连接，
该方式分析方法的特征在于，具有：
上述训练辅助装置经由上述通信网向上述方式分析装置发送上述测量到的加速度分量的步骤；
上述方式分析装置基于接收到的上述加速度分量来进行包括手臂的摆动与足部的落地的平衡在内的训练方式的分析的步骤；和
上述方式分析装置经由上述通信网向上述训练辅助装置发送上述训练方式的分析结果的步骤。
10.一种训练辅助装置，其特征在于，具有：
测量部，其被佩戴于手臂的一部分，并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度分量进行测量；和
控制部，其以足部的落地时的加速度分量为基点，从由上述测量部输出的上述加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量，对上述分割后的加速度分量的波形和预先登录的加速度分量的波形进行比较，并从由上述测量部逐次输出的上述加速度分量中提取在上述足部的落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，来对上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡进行分析并输出。
11.根据权利要求10所述的训练辅助装置，其特征在于，
上述控制部以足部的落地时的加速度分量为基点，从由上述测量部输出的上述加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量。
12.根据权利要求10所述的训练辅助装置，其特征在于，
上述控制部对上述分割后的加速度分量的波形和预先登录的加速度分量的波形进行比较，从由上述测量部逐次输出的上述加速度分量中提取在上述足部的落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，来对上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡进行分析并输出。
13.根据权利要求10所述的训练辅助装置，其特征在于，
上述控制部对上述落地时的上述X轴的加速度分量与上述Y轴的加速度分量的平衡的变化进行检测，由此对上述手臂的摆动与足部的落地的时机的平衡进行分析。
14.根据权利要求10所述的训练辅助装置，其特征在于，
上述控制部以规定的间隔对从上述测量部输出的加速度分量进行采样，将上述X轴的加速度分量大致为0、上述Y轴的加速度分量与前一次样本相比有增加、且由于上述足部的落地的冲击而使上述Y轴和上述Z轴的加速度分量在规定的方向上增加了的情况下的样本，从上述平衡的分析的对象中排除在外。
15.根据权利要求10所述的训练辅助装置，其特征在于，
该训练辅助装置还具备显示部，
上述控制部根据上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡的分析结果，来使上述显示部进行指导显示。
16.根据权利要求10所述的训练辅助装置，其特征在于，
该训练辅助装置还具备显示部，
上述控制部以模仿了正在步行或者跑行的人物的图标来对上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡的分析结果进行强调显示。
17.一种训练辅助方法，其具有由训练辅助装置所进行的以下步骤，其中，该训练辅助装置被佩戴于手臂的一部分并对步行或者跑行中的佩戴部位的至少X轴、Y轴、Z轴这3轴方向的加速度进行测量，
由上训练辅助装置所进行的步骤为：
以由足部的落地时的冲击所决定的加速度分量为基点，从上述佩戴部位处的加速度分量中分割出至少每1步的加速度分量的步骤；
对上述分割后的加速度分量的波形与预先登录的加速度分量的波形进行比较的步骤；和
在通过上述比较而判定为不同的情况下，从被逐次输出的上述加速度分量中提取在上述足部的落地时由手臂的摆动所决定的加速度分量，来对上述步行或者跑行中的上述手臂的摆动与上述足部的落地的时机的平衡进行分析并输出的步骤。
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