智能跑步机制造技术

跑步机具备：框架；环形跑带；环形跑带的驱动部；多个摄像机，它们设置于框架，且能够调整姿态和/或位置；动作数据获取部，其使用通过各摄像机图像获取的图像信息以无标记的方式获取对象的动作数据；动作分析部，其使用所述动作数据分析对象的动作；以及控制部，其基于所述动作数据来控制所述环形跑带的驱动部。述动作数据来控制所述环形跑带的驱动部。述动作数据来控制所述环形跑带的驱动部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】Spatiotemporal Filtering Using the Human Skeletal Model，2018 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems(IROS)，Madrid，2018，pp.4226
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4231.
[0019]非专利文献2：Openpose.https://github.com/CMU
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Perceptual
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Computing
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Lab/openpose.
[0020]非专利文献3：http://cocodataset.org/#keypoints
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leaderboard
[0021]非专利文献4：Y.Nakamura，K.Yamane，Y.Fujita，and I.Suzuki.Somatosensory computation for man
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machine interface from motion
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capture data and musculoskeletal human model.Trans.Rob.，21(1)：58
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66，Feb 2005.

技术实现思路

[0022]专利技术所要解决的问题
[0023]本专利技术的目的在于，通过将跑步机和无标记动作捕捉器组合而提供高功能跑步机。
[0024]用于解决问题的手段
[0025]本专利技术采用的技术手段是一种动作捕捉器一体型跑步机，其中，
[0026]所述动作捕捉器一体型跑步机具备：
[0027]框架；
[0028]环形跑带，其提供对象所登上的步行面；
[0029]跑带驱动部；
[0030]多个摄像机，它们设置于框架，且能够调整姿态和/或位置；以及
[0031]动作数据获取部，其使用通过各摄像机图像获取的图像信息以无标记的方式获取对象的动作数据。
[0032]在一个方式中，所述跑步机具备动作分析部，该动作分析部使用所述动作数据分析对象的动作。
[0033]在一个方式中，所述动作分析部在所述动作数据的基础上使用环形跑带的动作信息(速度信息、跑带的倾斜)来分析对象的动作。
[0034]在一个方式中，所述跑步机具备控制部，该控制部基于所述动作数据来控制该跑步机的动作。
[0035]在跑步机的动作中，包含环形跑带的旋转、环形跑带的倾斜。通过控制环形跑带的旋转驱动部、环形跑带的倾斜驱动部，能够控制环形跑带的行进速度(跑带速度)、环形跑带的倾斜。
[0036]在一个方式中，所述控制部具备：
[0037]数据生成部，其基于所述动作数据生成输入数据；以及
[0038]控制信号生成部，其根据所述输入数据生成控制信号，
[0039]所述控制部将所述控制信号输送至所述跑带驱动部来控制跑带速度。
[0040]在一个方式中，环形跑带能够通过倾斜驱动部而倾斜，
[0041]所述控制部将所述控制信号输出至前驱倾斜驱动部来控制跑带倾斜。
[0042]在一个方式中，所述动作数据获取部使用通过各摄像机图像获取到的对象的图像
信息来获取对象的关节位置的准确性的似然度的空间分布，基于所述似然度的空间分布来获取各帧中的对象的3D姿态。
[0043]在一个方式中，在所述对象中，相邻的关节间的距离被获取为常数，
[0044]所述动作数据获取部使用所述似然度的空间分布来获取与各特征点对应的一个或多个特征点的位置候选，
[0045]所述动作数据获取部通过进行以使用了所述特征点的位置候选和所述对象的多关节结构的逆运动学为基础的优化计算，来获取所述对象的各关节角，
[0046]所述动作数据获取部通过使用所述关节角来进行顺运动学计算，来获取包含所述对象的关节在内的特征点的位置。
[0047]在一个方式中，所述搜索范围是以所述特征点的位置为中心并以预定间隔呈三维状分布的规定数量的点组。
[0048]在一个方式中，在基于所述逆运动学的优化计算中，使用所述似然度的空间分布。
[0049]在一个方式中，所述处理部使用通过一个或多个帧获取的各特征点来设定特征点位置候选的搜索范围，使用通过帧t+1获取到的似然度的空间分布来获取帧t+1中的各关节位置的一个或多个特征点位置候选。
[0050]在一个方式中，所述处理部构成为，
[0051]使用通过其他的多个帧获取到的多个特征点的位置而在时间方向上将所述特征点的位置平滑化，
[0052]通过进行以使用了平滑化后的特征点的位置和所述对象的多关节结构的逆运动学为基础的优化计算，来获取所述对象的各关节角。
[0053]专利技术效果
[0054]本专利技术所涉及的跑步机当进行在跑步机上步行或跑步中的对象的动作测量的情况下，仅通过设置多台摄影机，利用计算机来执行预定的算法，由此能够以更简单的构成实时地进行动作测量以及动作分析，而无需对对象附加标记，或准备设置开阔的动作捕捉空间。能够大幅度地减轻装配标记的对象、理疗师的负担，并能够以与使用通常的跑步机的情况几乎同样的准备来进行对象的动作测量以及动作分析。
[0055]在本专利技术中，通过将跑步机和无标记动作捕捉器组合，从而能够仅通过使用动作捕捉这样的一个手段，基于由动作捕捉器获取的动作数据，来应对所有的控制。
[0056]通过基于由动作捕捉器测量到的动作数据来进行动作分析或跑步机的动作控制，从而例如在步行训练中，能够通过跑步机的功能来应对以往由理疗师通过目视所进行的作业。
附图说明
[0057]图1是本实施方式所涉及的跑步机(双跑带型)的立体图。
[0058]图1A是本实施方式所涉及的跑步机(单跑带型)的立体图。
[0059]图2是图1所示的跑步机的俯视图以及侧视图，表示摄像机配置的第一方式。
[0060]图3是跑步机的俯视图以及侧视图，表示摄像机配置的第二方式。
[0061]图4是跑步机的俯视图以及侧视图，表示摄像机配置的第三方式。
[0062]图5表示摄像机姿态的第一安装结构。
[0063]图6表示摄像机姿态的第二安装结构。
[0064]图7是表示本实施方式所涉及的跑步机的构成的框图。
[0065]图7A是本实施方式所涉及的跑步机控制系统的框图。
[0066]图7B是双跑带型的跑步机所涉及的控制系统的框图。
[0067]图8是本实施方式所涉及的动作数据获取部的整体图。
[0068]图9是表示摄像机校准、骨架模型的初始姿态/关节间距离的获取的处理步骤的流程图。
[0069]图10的左图表示本实施方式所涉及的骨架模型，图10的右图表示OpenPose的特征点。
[0070]图11是表示关节位置候选获取部的处理步骤的流程图。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种动作捕捉器一体型跑步机，其中，所述动作捕捉器一体型跑步机具备：框架；环形跑带，其提供对象所登上的步行面；跑带驱动部；多个摄像机，它们设置于框架，且能够调整姿态和/或位置；以及动作数据获取部，其使用通过各摄像机图像获取的图像信息以无标记的方式获取对象的动作数据。2.根据权利要求1所述的跑步机，其中，所述动作数据包含对象的姿态以及对象的姿态的时序数据。3.根据权利要求2所述的跑步机，其中，所述动作数据包含基于所述对象的姿态和/或所述姿态的时序数据而得到的信息。4.根据权利要求1或2所述的跑步机，其中，所述对象的姿态是作为由环形跑带的行进方向的第一轴、环形跑带的宽度方向的第二轴、和铅垂方向的第三轴所规定的三维坐标值而得到的。5.根据权利要求1～4中任一项所述的跑步机，其中，所述动作数据获取部使用通过各摄像机图像获取到的对象的图像信息来获取对象的关节位置的准确性的似然度的空间分布，基于所述似然度的空间分布来获取各帧中的对象的三维姿态。6.根据权利要求1～5中任一项所述的跑步机，其中，所述跑步机具备动作分析部，该动作分析部使用所述动作数据分析对象的动作。7.根据权利要求6所述的跑步机，其中，所述动作分析部在所述动作数据的基础上使用环形跑带的动作信息来分析对象的动作。8.根据权利要求1～7中任一项所述的跑步机，其中，所述跑步机具备控制部，该控制部基于所述动作数据来控制该跑步机的动作。9.根据权利要求8所述的跑步机，其中，所述控制部具备：数据生成部，其基于所述动作数据生成输入数据；以及控制信号生成部，其根据所述输入数据生成控制信号，所述控制部将所述控制信号输送至所述跑带驱动部来控制跑带速度。10.根据权利要求9所述的跑步机，其中，环形跑带能够通过倾斜驱动部而倾斜，所述控制部将所述控制信号输出至前驱倾斜驱动部来控制跑带倾斜。11.根据权利要求9或10所述的跑步机，其中，所述控制部根据基于对象的姿态而得到的对象的位置信息来控制跑带速度。12.根据权利要求11所述的跑步机，其中，所述控制部将跑带速度控制为使得对象的预定部位的位置与目标值一致。13.根据权利要求9或10所述的跑步机，其中，
所述控制部根据基于对象的姿态的时序数据而得到的对象的预定部位的速度来控制跑带速度。14.根据权利要求13所述的跑步机，其中，所述控制部将跑带速度控制为使得对象的预定部位的世界坐标系中的移动速度接近0。15.根据权利要求8～14中任一项所述的跑步机，其中，所述环形跑带包括对象的左脚所登上的第一环形跑带、对象的右脚所登上的第二环形跑带，所述驱动部具备第一环形跑带用的第一驱动部、第二环形跑带用的第二驱动部，所述控制部根据所述动作数据将第一环形跑带的速度以及第二环形跑带的速度独立开来进行控制。16.根据权利要求15所述的跑步机，其中，在基于所述动作数据而...

【专利技术属性】
技术研发人员：中村仁彦，池上洋介，太田义武，神崎裕次，古贺大贵，
申请(专利权)人：株式会社大武源工业，
类型：发明
国别省市：