DE102015220997A1

DE102015220997A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung, ob ein vertikaler Schritt erfolgt ist

Info

Publication number: DE102015220997A1
Application number: DE102015220997.0A
Authority: DE
Inventors: Nils Larcher; Ronny Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27
Also published as: WO2017071932A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung (10) zur Erkennung eines Bewegungsmusters, welche zur ortsfesten Anbringung an einem Schuh (100) bestimmt ist, mit einem Beschleunigungssensor (20) zur Erfassung von ersten Beschleunigungswerten (az) entlang einer ersten Achse (z) und zweiten Beschleunigungswerten (ax) entlang einer zweiten Achse (x), und mit einer Verarbeitungseinheit (30) und mit einem Speicher (40), wobei die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte (ax) und die zweiten Beschleunigungswerte (az) aus dem Beschleunigungssensor (20) zu erfassen und als Bewegungsmuster im Speicher (40) abzuspeichern. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die erste Achse (z) vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle (104) des Schuhs (100) und die zweite Achse (x) längs zum Schuh (100) ausgerichtet ist, und dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Bewegungsmusters zu bestimmen, ob ein Schritt entlang der ersten Achse (z) erfolgt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Bestimmung, ob ein Schritt entlang der ersten Achse (z) erfolgt ist.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsmusters, welche zur ortsfesten Anbringung an einem Schuh bestimmt ist, mit einem Beschleunigungssensor zur Erfassung von ersten Beschleunigungswerten entlang einer ersten Achse und zweiten Beschleunigungswerten entlang einer zweiten Achse. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher auf, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte und die zweiten Beschleunigungswerte aus dem Beschleunigungssensor zu erfassen und als Bewegungsmuster im Speicher abzuspeichern.
Solch eine Vorrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift US 2015/0182844 A1 offenbart.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsmusters, welche zur ortsfesten Anbringung an einem Schuh bestimmt ist, mit einem Beschleunigungssensor zur Erfassung von ersten Beschleunigungswerten entlang einer ersten Achse und zweiten Beschleunigungswerten entlang einer zweiten Achse. Des Weiteren weist die Vorrichtung eine Verarbeitungseinheit und einen Speicher auf, wobei die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte und die zweiten Beschleunigungswerte aus dem Beschleunigungssensor zu erfassen und als Bewegungsmuster im Speicher abzuspeichern. Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die erste Achse vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle des Schuhs und die zweite Achse längs zum Schuh ausgerichtet ist, und dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Bewegungsmusters zu bestimmen, ob ein Schritt entlang der ersten Achse erfolgt ist. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Auswertung des erfassten Bewegungsmusters erkannt werden kann, ob ein vertikaler Schritt erfolgt ist oder nicht. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um eine Fitness-Applikation zu realisieren, welche prüft, ob eine Treppe heraufgestiegen wird. Alternativ kann dies beispielsweise dazu genutzt werden, um gewisse Sicherheitsmaßnahmen umzusetzen. Eine solche Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise sein, dass ein erkannter vertikaler Schritt mit dem Stehen auf einer Treppe oder Leiter gleichgesetzt wird und in diesem Falle eine Maschine nicht bedient werden kann, da das Benutzen der Maschine ohne festen Stand eine erhöhte Verletzungsgefahr birgt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, korrigierte erste Beschleunigungswerte durch Subtraktion einer Gravitationskonstanten von den ersten Beschleunigungswerten zu bestimmen. Zudem ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, dritte Beschleunigungswerte, welche mathematische Beträge von den korrigierten ersten Beschleunigungswerten mit den zweiten Beschleunigungswerten darstellen, zu bestimmen und die dritten Beschleunigungswerte mit einem ersten Schwellenwert zu vergleichen. Des Weiteren ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, wenn wenigstens einer der dritten Beschleunigungswerte den ersten Schwellenwert überschreitet, dritte Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer ersten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des ersten Schwellenwerts beginnt, mit einem zweiten Schwellenwert zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den zweiten Schwellenwert überschreitet, dritte Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts innerhalb der ersten Zeitspanne beginnt, mit einem dritten Schwellenwert zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den dritten Schwellenwert unterschreitet, dritte Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer dritten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des dritten Schwellenwerts innerhalb der zweiten Zeitspanne beginnt, mit einem vierten Schwellenwert zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den vierten Schwellenwert überschreitet, dritte Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer vierten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des vierten Schwellenwerts innerhalb der dritten Zeitspanne beginnt, mit einem fünften Schwellenwert zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den fünften Schwellenwert unterschreitet, dritte Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer fünften Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des fünften Schwellenwerts innerhalb der vierten Zeitspanne beginnt, mit einem sechsten Schwellenwert zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den sechsten Schwellenwert überschreitet, dritte Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer sechsten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des sechsten Schwellenwerts innerhalb der fünften Zeitspanne beginnt, mit einem siebten Schwellenwert zu vergleichen. Zudem ist die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet, wenn alle vorherigen Vergleiche positiv waren und wenigstens einer der dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer sechsten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des sechsten Schwellenwerts innerhalb der fünften Zeitspanne beginnt, den siebten Schwellenwert unterschreitet, ein Schrittsignal zu setzen, welches gesetzt einen erkannten Schritt entlang der ersten Achse repräsentiert. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vorrichtung einen vertikalen Schritt exakt bestimmen kann, indem das Bewegungsmuster in einem Zustandsautomaten verglichen wird. In dem Zustandsautomaten wird mittels verschiedener Schwellenwerte und Zeitspannen geprüft, ob das erfasste Bewegungsmuster einem üblichen Bewegungsmuster eines vertikalen Schritts entspricht bzw. soweit ähnelt, um als vertikaler Schritt zu gelten. Des Weiteren werden durch das Heranziehen des mathematischen Betrags nicht die einzelnen Komponenten der Beschleunigungswerte und deren Richtung ausgewertet, wodurch der anschließende Vergleich des Bewegungsmusters im Zustandsautomaten vereinfacht wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die dritten Beschleunigungswerte durch quadratische Addition der korrigierten ersten Beschleunigungswerte mit den zweiten Beschleunigungswerten zu bilden. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, den mathematischen Betrag der Beschleunigungswerte zu bestimmen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Kommunikationseinheit aufweist, und dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, das Schrittsignal mittels der Kommunikationseinheit, insbesondere drahtlos, auszugeben. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Erkennung eines Schritts an andere Vorrichtungen, beispielsweise Maschinen oder Fitnessgeräte, übermittelt werden kann, welche daraufhin entsprechend reagieren können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte oder auch die zweiten Beschleunigungswerte tiefpass zu filtern. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Tiefpassfilterung hohe Frequenzanteile, welche üblicherweise Störanteile der erfassten Beschleunigungswerte darstellen, entfernt werden können.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorrichtung ein Zählwerk aufweist und die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, zu prüfen, ob das Schrittsignal gesetzt ist, und wenn das Schrittsignal gesetzt ist, das Zählwerk hochzusetzen. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Zählung der erkannten vertikalen Schritte durchgeführt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, einen Wert des Zählwerks auszugeben.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine andere Vorrichtung anhand des Werts des Zählwerks darauf schließen kann wie viele vertikale Schritte erfolgt sind. Die Anzahl der Schritte können dann von dieser anderen Vorrichtung genutzt werden kann, um gewisse Funktionen, wie beispielsweise eine Fitness-Auswertung, zu realisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, das Schrittsignal zurückzusetzen. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Zurücksetzen ein zuvor gesetztes Schrittsignal gelöscht und somit nachfolgend nicht mehr berücksichtigt wird.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zur Bestimmung, ob ein Schritt entlang einer ersten Achse erfolgt ist, welche vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle eines Schuhs ausgerichtet ist, mit den Verfahrensschritten:

a. Erfassen von ersten Beschleunigungswerten entlang der ersten Achse und von zweiten Beschleunigungswerten entlang einer zweiten Achse, welche längs zum Schuh ausgerichtet ist, mittels eines am Schuh ortsfest angebrachten Beschleunigungssensors,
b. Abspeichern der ersten Beschleunigungswerte und zweiten Beschleunigungswerte als Bewegungsmuster in einen Speicher,
c. Bestimmen, ob ein Schritt entlang der ersten Achse erfolgt ist, in Abhängigkeit des Bewegungsmusters.

Vorteilhaft ist hierbei, dass durch die Auswertung des erfassten Bewegungsmusters erkannt werden kann, ob ein vertikaler Schritt erfolgt ist oder nicht. Dies kann beispielsweise genutzt werden, um eine Fitness-Applikation zu realisieren, welche prüft, ob eine Treppe heraufgestiegen wird. Alternativ kann dies beispielsweise dazu genutzt werden, um gewisse Sicherheitsmaßnahmen umzusetzen. Eine solche Sicherheitsmaßnahme kann beispielsweise sein, dass ein erkannter vertikaler Schritt mit dem Stehen auf einer Treppe oder Leiter gleichgesetzt wird und in diesem Falle eine Maschine nicht bedient werden kann, da das Benutzen der Maschine ohne festen Stand eine erhöhte Verletzungsgefahr birgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt c folgende Unterverfahrensschritte ablaufen:

I. Bestimmen von korrigierten ersten Beschleunigungswerten durch Subtraktion einer Gravitationskonstanten von den ersten Beschleunigungswerten,
II. Bestimmen von dritten Beschleunigungswerten, welche mathematische Beträge von den korrigierten ersten Beschleunigungswerte mit den zweiten Beschleunigungswerten darstellen,
III. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte mit einem ersten Schwellenwert, und wenn wenigstens einer der dritten Beschleunigungswerte den ersten Schwellenwerts überschreitet,
IV. Vergleichen von dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer ersten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des ersten Schwellenwerts beginnt, mit einem zweiten Schwellenwert, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den zweiten Schwellenwert überschreitet,
V. Vergleichen von dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts innerhalb der ersten Zeitspanne beginnt, mit einem dritten Schwellenwert, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den dritten Schwellenwert unterschreitet,
VI. Vergleichen von dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer dritten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des dritten Schwellenwerts innerhalb der zweiten Zeitspanne beginnt, mit einem vierten Schwellenwert, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den vierten Schwellenwert überschreitet,
VII. Vergleichen von dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer vierten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des vierten Schwellenwerts innerhalb der dritten Zeitspanne beginnt, mit einem fünften Schwellenwert, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den fünften Schwellenwert unterschreitet,
VIII. Vergleichen von dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer fünften Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des fünften Schwellenwerts innerhalb der vierten Zeitspanne beginnt, mit einem sechsten Schwellenwert, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den sechsten Schwellenwert überschreitet,
IX. Vergleichen von dritten Beschleunigungswerte, welche innerhalb einer sechsten Zeitspanne liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des sechsten Schwellenwerts innerhalb der fünften Zeitspanne beginnt, mit einem siebten Schwellenwert, und wenn wenigstens einer dieser Beschleunigungswerte den siebten Schwellenwert unterschreitet,
X. Setzen eines Schrittsignals, welches gesetzt einen erkannten Schritt entlang der ersten Achse repräsentiert.

Vorteilhaft ist hierbei, dass die Vorrichtung einen vertikalen Schritt exakt bestimmen kann, indem das Bewegungsmuster in einem Zustandsautomaten verglichen wird. In dem Zustandsautomaten wird mittels verschiedener Schwellenwerte und Zeitspannen geprüft, ob das erfasste Bewegungsmuster einem üblichen Bewegungsmuster eines vertikalen Schritts entspricht bzw. soweit ähnelt, um als vertikaler Schritt zu gelten. Des Weiteren werden durch das Heranziehen des mathematischen Betrags nicht die einzelnen Komponenten der Beschleunigungswerte und deren Richtung ausgewertet, wodurch der anschließende Vergleich des Bewegungsmusters im Zustandsautomaten vereinfacht wird.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Unterverfahrensschritt II die dritten Beschleunigungswerte durch quadratische Addition der korrigierten ersten Beschleunigungswerte mit den zweiten Beschleunigungswerten gebildet werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass dies eine einfache Möglichkeit darstellt, den mathematischen Betrag der Beschleunigungswerte zu bestimmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt d abläuft, in welchem das Schrittsignal, insbesondere drahtlos, mittels einer Kommunikationseinheit ausgegeben wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass die Erkennung eines Schritts an andere Vorrichtungen, beispielsweise Maschinen oder Fitnessgeräte, übermittelt werden kann, welche daraufhin entsprechend reagieren können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Verfahrensschritt c vor dem Unterverfahrensschritt I ein Unterverfahrensschritt XI abläuft, in welchem die ersten Beschleunigungswerte oder auch die zweiten Beschleunigungswerte tiefpassgefiltert werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verarbeitungseinheit dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte oder auch die zweiten Beschleunigungswerte tiefpass zu filtern.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt e abläuft, in welchem ein Unterverfahrensschritt XII abläuft, welcher prüft, ob das Schrittsignal gesetzt ist, und wenn das Schrittsignal gesetzt ist, ein Unterverfahrensschritt XIII abläuft, in welchem ein Zählwerk hochgesetzt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass eine Zählung der erkannten vertikalen Schritte durchgeführt werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass nach dem Verfahrensschritt e ein Verfahrensschritt f abläuft, in welchem ein Wert des Zählwerks mittels einer Kommunikationseinheit, insbesondere drahtlos, ausgegeben wird.
Vorteilhaft ist hierbei, dass eine andere Vorrichtung anhand des Werts des Zählwerks darauf schließen kann wie viele vertikale Schritte erfolgt sind. Die Anzahl der Schritte können dann von dieser anderen Vorrichtung genutzt werden kann, um gewisse Funktionen, wie beispielsweise eine Fitness-Auswertung, zu realisieren.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt g abläuft, in welchem das Schrittsignal zurückgesetzt wird. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch das Zurücksetzen ein zuvor gesetztes Schrittsignal gelöscht und somit nachfolgend nicht mehr berücksichtigt wird.
Zeichnungen
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsmusters.
2 zeigt die beispielhafte Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Schuh.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens zur Bestimmung, ob ein Schritt entlang einer ersten Achse erfolgt ist, welche vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle eines Schuhs ausgerichtet ist.
4 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Musterbeispiel für ein typisches Bewegungsmuster eines vertikalen Schritts anhand des zeitlichen Verlaufs von dritten Beschleunigungswerten dargestellt ist.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erkennung eines Bewegungsmusters. Dargestellt ist eine Vorrichtung 10. Die Vorrichtung 10 weist einen Beschleunigungssensor 20 und eine Verarbeitungseinheit 30, welche beispielsweise ein Mikrocontroller sein kann, auf. Der Beschleunigungssensor 20 ist mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, sodass vom Beschleunigungssensor 20 erfasste erste Beschleunigungswerte a_z und zweite Beschleunigungswerte a_x an die Verarbeitungseinheit 30 übertragen werden können. Des Weiteren weist die Vorrichtung 10 einen Speicher 40 auf. Der Speicher 40 ist bidirektional mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden, sodass dort die ersten Beschleunigungswerte a_z und die zweiten Beschleunigungswerte a_x als Bewegungsmuster abgespeichert und wieder abgerufen werden können. Optional kann im Speicher 40 ein erster Schwellenwert S1, ein zweiter Schwellenwert S2, ein dritter Schwellenwert S3, ein vierter Schwellenwert S4, ein fünfter Schwellenwert S5, ein sechster Schwellenwert S6 oder auch ein siebter Schwellenwert S7 abgespeichert und wiederum aus dem Speicher 40 abgerufen werden. Die Verarbeitungseinheit 30 ist dazu eingerichtet, in Abhängigkeit des Bewegungsmusters zu bestimmen, ob ein Schritt entlang einer ersten Achse erfolgt ist. Optional weist die Vorrichtung 10 zudem eine Kommunikationseinheit 50 auf, wobei die Verarbeitungseinheit 30 derart mit der Kommunikationseinheit 50 verbunden ist, dass ein Schrittsignal 60, welches im gesetzten Zustand einen erkannten Schritt repräsentiert, ausgegeben werden kann. Dies geschieht hierbei mittels der Kommunikationseinheit 50 vorzugsweise drahtlos, indem die Kommunikationseinheit 50 als Funkmodul, beispielsweise als WLAN-, Bluetooth-, oder NFC-Modul, ausgestaltet ist. Zudem kann die Vorrichtung 10 optional ein Zählwerk 70 aufweisen, welches bidirektional mit der Verarbeitungseinheit 30 verbunden ist. Zudem ist die Verarbeitungseinheit 30 optional dazu eingerichtet, einen Wert des Zählwerks 70 auszugeben. Hierbei kann die Ausgabe des Werts des Zählwerks 70 wiederum optional mittels der Kommunikationseinheit 50 erfolgen.
In einem alternativen, bildlich nicht dargestellten Ausführungsbeispiel können der Speicher 40 oder auch das Zählwerk 70 in der Verarbeitungseinheit 30 integriert sein.
2 zeigt die beispielhafte Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung an einem Schuh. Dargestellt ist ein Schuh 100. Dabei ist in einem Schuhabsatz 102 des Schuhs 100 eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10, beispielsweise entsprechend zur Vorrichtung 10 nach 1, ortsfest angeordnet. Hierbei ist die Vorrichtung 10 derart angeordnet, dass der bildlich nicht dargestellte Beschleunigungssensor 20 eine Bewegung entlang einer ersten Achse z, welche sich vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle 104 des Schuhs 100 erstreckt, und entlang einer zweiten Achse x, welche sich längs zum Schuh 100, vom Schuhabsatz 102 zu einer Schuhspitze 106, erstreckt, erfassen kann.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens zur Bestimmung, ob ein Schritt entlang einer ersten Achse erfolgt ist, welche vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle eines Schuhs ausgerichtet ist. Zu Beginn des Verfahrens erfolgt ein Verfahrensschritt a, in welchem erste Beschleunigungswerte a_z entlang der ersten Achse z und zweite Beschleunigungswerte a_x entlang einer zweiten Achse x, welche längs zum Schuh 100 ausgerichtet ist, mittels eines ortsfest am Schuh 100 angebrachten Beschleunigungssensors 20 erfasst werden. Die ersten Beschleunigungswerte a_z und die zweite Beschleunigungswerte a_x werden hierbei in periodischen Abständen synchron innerhalb einer gewissen Zeitdauer erfasst. Die gewisse Zeitdauer ist derart gewählt, dass innerhalb der Zeitdauer ein vertikaler Schritt erfolgen könnte. Die erfassten ersten Beschleunigungswerte a_z und zweiten Beschleunigungswerte a_x werden anschließend in einem Verfahrensschritt b in einen Speicher 40 als Bewegungsmuster abgespeichert. Daraufhin wird in einem Verfahrensschritt c bestimmt, ob ein Schritt entlang der ersten Achse z erfolgt ist. Im Verfahrensschritt c werden dabei zuerst in einem Unterverfahrensschritt I aus den im Speicher 40 gespeicherten ersten Beschleunigungswerten a_z korrigierte erste Beschleunigungswerte a_z,korr bestimmt, indem von den ersten Beschleunigungswerten a_z eine Gravitationskonstante abgezogen wird. Daraufhin werden in einem Unterverfahrensschritt II dritte Beschleunigungswerte a_n bestimmt, indem die korrigierten ersten Beschleunigungswerte a_z,korr mit den zweiten Beschleunigungswerten a_x quadratisch addiert werden. Dies bedeutet, dass die dritten Beschleunigungswerte a_n die Wurzel der Summe der quadrierten ersten Beschleunigungswerte a_z mit den quadrierten zweiten Beschleunigungswerten a_x sind. In einem Unterverfahrensschritt III werden anschließend die dritten Beschleunigungswerte a_n mit einem ersten Schwellenwert S1 verglichen. Ist wenigstens einer der dritten Beschleunigungswerte a_n größer als der erste Schwellenwert S1, wird ein Unterverfahrensschritt IV durchgeführt. Im Unterverfahrensschritt IV werden dritte Beschleunigungswerte a_n, welche innerhalb einer ersten Zeitspanne T1 liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des ersten Schwellenwerts S1 beginnt, mit einem zweiten Schwellenwert S2 verglichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte a_n größer als der zweite Schwellenwert S2 ist, wird daraufhin ein Unterverfahrensschritt V durchgeführt. Im Unterverfahrensschritt V werden dritte Beschleunigungswerte a_n, welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne T2 liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts S2 innerhalb der ersten Zeitspanne T1 beginnt, mit einem dritten Schwellenwert S3 verglichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte a_n größer als der dritte Schwellenwert S3 ist, wird anschließend ein Unterverfahrensschritt VI durchgeführt. Im Unterverfahrensschritt VI werden dritte Beschleunigungswerte a_n, welche innerhalb einer dritten Zeitspanne T3 liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des dritten Schwellenwerts S3 innerhalb der zweiten Zeitspanne T2 beginnt, mit einem vierten Schwellenwert S4 verglichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte a_n größer als der vierte Schwellenwert S4 ist, wird daraufhin ein Unterverfahrensschritt VII durchgeführt. Im Unterverfahrensschritt VII werden dritte Beschleunigungswerte a_n, welche innerhalb einer vierten Zeitspanne T4 liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des vierten Schwellenwerts S4 innerhalb der dritten Zeitspanne T3 beginnt, mit einem fünften Schwellenwert S5 verglichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte a_n kleiner als der fünfte Schwellenwert S5 ist, wird nachfolgend ein Unterverfahrensschritt VIII durchgeführt. Im Unterverfahrensschritt VIII werden dritte Beschleunigungswerte a_n, welche innerhalb einer fünften Zeitspanne T5 liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des fünften Schwellenwerts S5 innerhalb der vierten Zeitspanne T4 beginnt, mit einem sechsten Schwellenwert S6 verglichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte a_n größer als der sechste Schwellenwert S6 ist, wird anschließend ein Unterverfahrensschritt IX durchgeführt. Im Unterverfahrensschritt IX werden dritte Beschleunigungswerte a_n, welche innerhalb einer sechsten Zeitspanne T6 liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des sechsten Schwellenwerts S6 innerhalb der fünften Zeitspanne T5 beginnt, mit einem siebten Schwellenwert S7 verglichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte a_n kleiner als der siebte Schwellenwert S7 ist, wird daraufhin ein Verfahrensschritt X durchgeführt. Im Verfahrensschritt X wird ein Schrittsignal 60 gesetzt. Das gesetzte Schrittsignal 60 repräsentiert einen erkannten Schritt entlang der ersten Achse z. Nach dem Verfahrensschritt c, genauer gesagt nach dem Unterverfahrensschritt X, oder sobald in einem der Unterverfahrensschritte III bis IX kein dritter Beschleunigungswert a_n ermittelt werden kann, welcher die Voraussetzungen für den Übergang zum nachfolgenden Unterverfahrensschritt erfüllt, wird das Verfahren beendet.
Optional kann im Verfahrensschritt c noch ein Unterverfahrensschritt XI vor dem Unterverfahrensschritt I ablaufen. Im Unterverfahrensschritt XI werden die ersten Beschleunigungswerte a_z oder auch die zweiten Beschleunigungswerte a_x tiefpassgefiltert. Des Weiteren kann optional nach dem Verfahrensschritt c und vor dem Beenden des Verfahrens ein Verfahrensschritt d ablaufen, in welchem das Schrittsignal 60 mittels einer Kommunikationseinheit 50, vorzugsweise drahtlos, ausgegeben wird. Zusätzlich kann ein optionaler Verfahrensschritt e nach dem Verfahrensschritt c oder dem Verfahrensschritt d ablaufen. Im Verfahrensschritt d wird in einem Unterverfahrensschritt XII geprüft, ob das Schrittsignal 60 gesetzt ist. Ist dies der Fall, läuft im Verfahrensschritt e ein Unterverfahrensschritt XIII ab, in welchem ein Zählwerk 70 hochgesetzt wird. Ist dies nicht der Fall, wird der Unterverfahrensschritt XIII nicht ausgeführt. Ein weiterer optionaler Verfahrensschritt f kann nach dem Verfahrensschritt f ablaufen. In diesem Verfahrensschritt f wird ein aktueller Wert des Zählwerks 70 ausgegeben. Die Ausgabe des Werts des Zählwerks 70 kann wiederum mittels der Kommunikationseinheit 50, vorzugsweise drahtlos, erfolgen. Nach dem Beenden des Verfahrens kann das Verfahren wieder neu gestartet werden. Dies kann sowohl manuell als auch automatisch erfolgen. So kann ein Start des Verfahrens beispielsweise von außen initiiert werden, wenn eine andere Vorrichtung erfahren möchte, ob ein vertikaler Schritt erfolgt oder auch wie viele vertikale Schritte erfolgt sind. Alternativ kann das Verfahren in regelmäßigen Abständen neu gestartet werden, hierbei können sich die neugestarteten Verfahren auch zeitlich überschneiden.
4 zeigt ein Diagramm, in welchem ein Musterbeispiel für ein typisches Bewegungsmuster eines vertikalen Schritts anhand des zeitlichen Verlaufs von dritten Beschleunigungswerten dargestellt ist. Hierbei stellt die Abszissenachse den zeitlichen Verlauf des Bewegungsmusters und die Ordinatenachse den Wert der dritten Beschleunigungswerte a_n dar. Des Weiteren sind ein erster, zweiter, dritter, vierter, fünfter, sechster und siebter Schwellenwert S1, S2, S3, S4, S5, S6 und S7 sowie eine erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Zeitspanne T1, T2, T3, T4, T5 und T6 dargestellt. Die Schwellenwerte S1, S2, S3, S4, S5, S6 und S7 sowie die Zeitspannen T1, T2, T3, T4, T5 und T6 sind für das Verfahren nach 3 erforderlich, um zu überprüfen, ob das erfasste Bewegungsmuster einem vertikalen Schritt entspricht. Die eingekreisten Beschleunigungswerte a_n stellen dabei kritische Beschleunigungswerte a_n dar, ab welchen erstmalig innerhalb einer bestimmten Zeitspanne ein gewisser Schwellenwert über- bzw. unterschritten wird, und welche somit einen vertikalen Schritt bestätigen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2015/0182844 A1 [0002]

Claims

Vorrichtung (10) zur Erkennung eines Bewegungsmusters, welche zur ortsfesten Anbringung an einem Schuh (100) bestimmt ist, mit einem Beschleunigungssensor (20) zur Erfassung von ersten Beschleunigungswerten (a_z) entlang einer ersten Achse (z) und zweiten Beschleunigungswerten (a_x) entlang einer zweiten Achse (x), mit einer Verarbeitungseinheit (30) und mit einem Speicher (40), wobei die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte (a_z) und die zweiten Beschleunigungswerte (a_x) aus dem Beschleunigungssensor (20) zu erfassen und als Bewegungsmuster im Speicher (40) abzuspeichern, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Achse (z) vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle (104) des Schuhs (100) und die zweite Achse (x) längs zum Schuh (100) ausgerichtet ist, und dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit des Bewegungsmusters zu bestimmen, ob ein Schritt entlang der ersten Achse (z) erfolgt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, korrigierte erste Beschleunigungswerte (a_z,korr) durch Subtraktion einer Gravitationskonstanten von den ersten Beschleunigungswerten (a_z) zu bestimmen, und dritte Beschleunigungswerte (a_n), welche mathematische Beträge von den korrigierten ersten Beschleunigungswerten (a_z,korr) mit den zweiten Beschleunigungswerten darstellen (a_x), zu bestimmen, und die dritten Beschleunigungswerte (a_n) mit einem ersten Schwellenwert (S1) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer der dritten Beschleunigungswerte (a_n) den ersten Schwellenwert (S1) überschreitet, die dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer ersten Zeitspanne (T1) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des ersten Schwellenwerts (S1) beginnt, mit einem zweiten Schwellenwert (S2) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den zweiten Schwellenwert (S2) überschreitet, die dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne (T2) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts (S2) innerhalb der ersten Zeitspanne (T1) beginnt, mit einem dritten Schwellenwert (S3) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den dritten Schwellenwert (S3) unterschreitet, die dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer dritten Zeitspanne (T3) liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des dritten Schwellenwerts (S3) innerhalb der zweiten Zeitspanne (T2) beginnt, mit einem vierten Schwellenwert (S4) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den vierten Schwellenwert (S4) überschreitet, die dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer vierten Zeitspanne (T4) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des vierten Schwellenwerts (S4) innerhalb der dritten Zeitspanne (T3) beginnt, mit einem fünften Schwellenwert (S5) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den fünften Schwellenwert (S5) unterschreitet, die dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer fünften Zeitspanne (T5) liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des fünften Schwellenwerts (S5) innerhalb der vierten Zeitspanne (T4) beginnt, mit einem sechsten Schwellenwert (S6) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den sechsten Schwellenwert (S6) überschreitet, die dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer sechsten Zeitspanne (T6) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des sechsten Schwellenwerts (S6) innerhalb der fünften Zeitspanne (T5) beginnt, mit einem siebten Schwellenwert (S7) zu vergleichen, und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den siebten Schwellenwert (S7) unterschreitet, ein Schrittsignal (60) zu setzen, welches gesetzt einen erkannten Schritt entlang der ersten Achse (z) repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, die dritten Beschleunigungswerte (a_n) durch quadratische Addition der korrigierten ersten Beschleunigungswerte (a_z,korr) mit den zweiten Beschleunigungswerten (a_x) zu bilden.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) eine Kommunikationseinheit (50) aufweist, und dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, das Schrittsignal (60) mittels der Kommunikationseinheit (50), insbesondere drahtlos, auszugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, die ersten Beschleunigungswerte (a_z) und/oder die zweiten Beschleunigungswerte (a_x) tiefpass zu filtern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (10) ein Zählwerk (70) aufweist, und dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, zu prüfen, ob das Schrittsignal (60) gesetzt ist, und wenn dies zutrifft, das Zählwerk (70) hochzusetzen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, einen aktuellen Wert des Zählwerks (70) auszugeben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungseinheit (30) dazu eingerichtet ist, das Schrittsignal (60) zurückzusetzen.
Verfahren zur Bestimmung, ob ein Schritt entlang einer ersten Achse (z) erfolgt ist, welche vertikal zur Haupterstreckungsebene einer Schuhsohle (104) eines Schuhs (100) ausgerichtet ist, mit den Verfahrensschritten: a. Erfassen von ersten Beschleunigungswerten (a_z) entlang der ersten Achse (z) und von zweiten Beschleunigungswerten (a_x) entlang einer zweiten Achse (x), welche längs zum Schuh (100) ausgerichtet ist, mittels eines am Schuh (100) ortsfest angebrachten Beschleunigungssensors (20), b. Abspeichern der ersten Beschleunigungswerte (a_z) und zweiten Beschleunigungswerte (a_x) als Bewegungsmuster in einen Speicher (40), c. Bestimmen, ob ein Schritt entlang der ersten Achse (z) erfolgt ist, in Abhängigkeit des Bewegungsmusters.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c folgende Unterverfahrensschritte ablaufen: I. Bestimmen von korrigierten ersten Beschleunigungswerten (a_z,korr) durch Subtraktion einer Gravitationskonstanten von den ersten Beschleunigungswerten (a_z), II. Bestimmen von dritten Beschleunigungswerten (a_n), welche mathematische Beträge von den korrigierten ersten Beschleunigungswerten (a_z,korr) mit den zweiten Beschleunigungswerten (a_x) darstellen, III. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n) mit einem ersten Schwellenwert (S1), und wenn wenigstens einer der dritten Beschleunigungswerte (a_n) den ersten Schwellenwert (S1) überschreitet, IV. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer ersten Zeitspanne (T1) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des ersten Schwellenwerts (S1) beginnt, mit einem zweiten Schwellenwert (S2), und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den zweiten Schwellenwert (S2) überschreitet, V. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer zweiten Zeitspanne (T2) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des zweiten Schwellenwerts (S2) innerhalb der ersten Zeitspanne (T1) beginnt, mit einem dritten Schwellenwert (S3), und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den dritten Schwellenwert (S3) unterschreitet, VI. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer dritten Zeitspanne (T3) liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des dritten Schwellenwerts (S3) innerhalb der zweiten Zeitspanne (T2) beginnt, mit einem vierten Schwellenwert (S4), und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den vierten Schwellenwert (S4) überschreitet, VII. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer vierten Zeitspanne (T4) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des vierten Schwellenwerts (S4) innerhalb der dritten Zeitspanne (T3) beginnt, mit einem fünften Schwellenwert (S5), und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den fünften Schwellenwert (S5) unterschreitet, VIII. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer fünften Zeitspanne (T5) liegen, welche ab erstmaligem Unterschreiten des fünften Schwellenwerts (S5) innerhalb der vierten Zeitspanne (T4) beginnt, mit einem sechsten Schwellenwert (S6), und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den sechsten Schwellenwert (S6) überschreitet, IX. Vergleichen der dritten Beschleunigungswerte (a_n), welche innerhalb einer sechsten Zeitspanne (T6) liegen, welche ab erstmaligem Überschreiten des sechsten Schwellenwerts (S6) innerhalb der fünften Zeitspanne (T5) beginnt, mit einem siebten Schwellenwert (S7), und wenn wenigstens einer dieser dritten Beschleunigungswerte (a_n) den siebten Schwellenwert (S7) unterschreitet, X. Setzen eines Schrittsignals (60), welches gesetzt einen erkannten Schritt entlang der ersten Achse (z) repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Unterverfahrensschritt II die dritten Beschleunigungswerte (a_n) durch quadratische Addition der korrigierten ersten Beschleunigungswerte (a_z,korr) mit den zweiten Beschleunigungswerten (a_x) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt d abläuft, in welchem das Schrittsignal (60), insbesondere drahtlos, mittels einer Kommunikationseinheit (50) ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c vor dem Unterverfahrensschritt I ein Unterverfahrensschritt XI abläuft, in welchem die ersten Beschleunigungswerte (a_z) und/oder die zweiten Beschleunigungswerte (a_x) tiefpassgefiltert werden.
Verfahren einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt e abläuft, in welchem ein Unterverfahrensschritt XII abläuft, welcher prüft, ob das Schrittsignal (60) gesetzt ist, und wenn dies zutrifft, ein Unterverfahrensschritt XIII abläuft, in welchem ein Zählwerk (70) hochgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfahrensschritt e ein Verfahrensschritt f abläuft, in welchem ein aktueller Wert des Zählwerks (70) mittels einer Kommunikationseinheit (50), insbesondere drahtlos, ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Verfahrensschritt c ein Verfahrensschritt g abläuft, in welchem das Schrittsignal (60) zurückgesetzt wird.