一种地面反作用力指标估算系统、地面反作用力指标估算方法以及地面反作用力指标估算程序技术方案

本发明专利技术提供一种以低的计算成本计算出地面反作用力指标的地面反作用力指标估算系统、地面反作用力估算方法以及地面反作用力指标估算程序。一种地面反作用力指标估算系统，其中，鞋包括，测量三轴加速度和/或三轴角速度的可穿戴传感器和、从测量结果中计算出的用作解释变量的数值，利用多元回归分析计算出地面反作用力指标的计算部；外部装置包括，根据从鞋接收到的可穿戴传感器的测量结果以及计算出的地面反作用力指标和判断基准信息，对用户进行步行、跑步动作的评估的控制部和、呈现所述步行动作的评估结果的呈现部；在多元回归分析中，作为目标变量的地面反作用力是使用多元回归方程来计算出的，所述多元回归方程，预先计算出了将根据所述测量结果计算出的结果用作解释变量时的偏回归系数。解释变量时的偏回归系数。解释变量时的偏回归系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种地面反作用力指标估算系统、地面反作用力指标估算方法以及地面反作用力指标估算程序


[0001]本专利技术涉及一种地面反作用力指标估算系统、地面反作用力指标估算方法以及地面反作用力指标估算程序，尤其涉及一种利用可穿戴传感器的地面反作用力指标估算系统、地面反作用力指标估算方法以及地面反作用力指标估算程序。

技术介绍

[0002]从地面反作用力计算出的地面反作用力指标，被认为是表示步行和跑步期间障碍物的风险和性能的指标，所述地面反作用力是，当脚在步行或跑步着地时，脚从地面上受到的力(例如，参见非专利文献1)。作为地面反作用力指标可以列举，例如，负载速度(Loading rate)、踢腿力(Kicking force)、制动力冲量(Braking Impulse)和加速冲量(Accerelation Impulse)。
[0003]地面反作用力指标是，根据步行和跑步时的地面反作用力对地面表面的垂直分量和水平分量在一步，即，步行和跑步时从脚着地到离开地面之间的随时间的变化计算出的。负载速度是，根据地面反作用力的垂直分量中初始上升角度计算出的值，是当脚着地时脚上负载迅速程度的指标。踢腿力是地面反作用力的垂直分量中的峰值，表示踢腿所产生的力。制动力冲量是地面反作用力的后向分量的冲量，是在步行和跑步时由脚而产生的制动分量。加速冲量是地面反作用力的前向分量的冲量，是在步行和跑步时由脚而产生的加速分量。
[0004]地面反作用力是通过在地面上设置板状或片状地面反作用力计，在地面反作用力计上步行或跑步来测量的。在使用地面反作用力计的地面反作用力的测量中，由于地面反作用力计其本身价格昂贵，并且测量环境仅限于设置地面反作用力计的地方，因此近年来，正在开发使用廉价且小型的穿戴式传感器(例如，参见专利文献1和2)来计算地面反作用力指标的方法。
[0005]在专利文献2中，地面反作用力是基于与施加到安装在鞋的内侧与地面接触的部分的压力传感器的力相对应的输出值来计算的。然而，根据该方法，传感器的安装位置受到限制，并且安装在脚底的传感器难免会阻碍自然的步行或跑步动作。与此相对，在专利文献1中，作为可穿戴传感器使用了运动传感器。
[0006]现有技术文献
[0007]专利文献
[0008]专利文献1：日本特开2018－143412号公报
[0009]专利文献2：日本特开2008－298486号公报
[0010]非专利文献
[0011]非专利文献：A.A.Zadpoor,等,Clinical Biomechanics 26,pp.23
‑
28(2011)

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的技术问题
[0013]使用了深度学习的方法，是作为根据运动传感器获得的加速度和角速度计算出地面反作用力的主流方法，但这种方法输入变量较多，计算成本较高，因此难以搭载到计算资源有限且内置于可穿戴传感器中的计算装置中。
[0014]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于，提供一种基于从可穿戴传感器获得的数据，以低计算成本计算出地面反作用力指标的地面反作用力指标估算系统、地面反作用力指标估算方法以及地面反作用力指标估算程序。
[0015]解决问题的技术手段
[0016]本专利技术的第一方面，旨在提供一种地面反作用力指标估算系统，其包括鞋、通过无线线路与鞋连接的外部装置；鞋包括：可穿戴传感器，测量三轴加速度、三轴角速度中的至少任意一种；第1存储部，预先存储了身体特征；计算部，根据可穿戴传感器的测量结果，计算出用作解释变量的值，根据可穿戴传感器的测量结果计算出的用作解释变量的值，利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标；外部装置包括：第2存储部，存储了判断基准信息，所述判断基准信息是用于根据地面反作用力指标来判断用户的步行、跑步动作的信息；控制部，根据从鞋接收到的可穿戴传感器的测量结果以及计算出的地面反作用力指标和判断基准信息，对用户进行步行、跑步动作的评估；呈现部，呈现跑步动作的评估结果；在多元回归分析中，作为目标变量的地面反作用力是使用多元回归方程来计算出的，所述多元回归方程中，预先计算出了将从所述测量结果计算出的结果作为解释变量时的偏回归系数。
[0017]在本专利技术的第一方面中，根据测量结果计算出的用作解释变量的值可以是三轴加速度的波形数据的特征量、三轴角速度的波形数据的特征量中的至少任意一种。
[0018]在本专利技术的第一方面中，三轴加速度的波形数据的特征量可以包括：三轴加速度的波形数据的最大值、最小值、平均值、极大值、极小值、极大值/极小值的数量中的至少任意一种；三轴角速度的波形数据的特征量可以包括：三轴角速度的波形数据的最大值、最小值、平均值、极大值、极小值、极大值/极小值的数量中的至少任意一种。
[0019]在本专利技术的第一方面中，根据测量结果计算出的用作解释变量的值还包括：步速(步调，Cadence)、步行或跑步速度(速度，Speed)、脚落地时的角度(走向角，Strike angle)、脚的速度(Velocity)、步行或跑步时脚的高度(Foot height)、脚的位置(Distance)中的至少任意一种。
[0020]在本专利技术的第一方面中，根据测量结果计算出的用作解释变量的值可以包括身体特征量。
[0021]在本专利技术的第一方面中，身体特征量可以包括：用户的身高、体重、脚长中的至少任意一个。
[0022]在本专利技术的第一方面中，根据测量结果计算出的用作解释变量的值可以包括步行/跑步条件。
[0023]在本专利技术的第一方面中，步行/跑步条件可以包括：地面的倾斜角度、地面材料的硬度、地面材料的摩擦系数、鞋材料的硬度、鞋材料的摩擦系数中的至少任意一种。
[0024]在本专利技术的第一方面中，外部装置还可以包括输入部，身体特征量从输入部输入，
并从外部装置发送到鞋。
[0025]在本专利技术的第一方面中，外部装置还可以包括输入部，步行/跑步条件从输入部输入，并从外部装置发送到鞋。
[0026]在本专利技术的第一方面中，第2存储部可以存储地面反作用力指标、测量结果以及地面反作用力指标与测量结果各自的随时间的变化。
[0027]本专利技术的第二方面，旨在提供一种地面反作用力指标估算方法，包括如下所述的步骤：检测三轴加速度、三轴角速度中的至少任意一种，根据检测到的三轴加速度、三轴角速度中的至少任意一种来计算出用作解释变量的值，根据计算出的用作解释变量的值，利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标，基于计算出的地面反作用力指标和判断基准信息，根据评估用户的步行和跑步动作的测量结果计算出的结果，利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标，所述判断基准信息是用于根据地面反作用力指标来判断用户步行和跑步动作的信息，呈现跑步动作的评估结果；在利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标的步骤中，地面反作用力和地面反作用力指标是使用多元回归方程来计算出的，多元回归方程中预先计算出了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种地面反作用力指标估算系统，其包括鞋、通过无线线路与所述鞋连接的外部装置，其特征在于，所述鞋包括：可穿戴传感器，测量三轴加速度、三轴角速度中的至少任意一种；第1存储部，存储了身体特征量；计算部，根据所述可穿戴传感器的测量结果，计算出用作解释变量的值，根据所述可穿戴传感器的测量结果计算出的用作解释变量的值，利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标；所述外部装置包括：第2存储部，存储了判断基准信息，所述判断基准信息是用于根据所述地面反作用力指标来判断用户的步行、跑步动作的信息；控制部，基于从所述鞋接收到的所述可穿戴传感器的测量结果以及计算出的所述地面反作用力指标和所述判断基准信息，对用户进行步行、跑步动作的评估；呈现部，呈现所述跑步动作的评估结果；在所述多元回归分析中，作为目标变量的地面反作用力是使用多元回归方程来计算出的，所述多元回归方程中，预先计算出了将根据所述测量结果计算出的结果作为解释变量时的偏回归系数。2.根据权利要求1所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，根据所述测量结果计算出的用作解释变量的值是三轴加速度的波形数据的特征量、三轴角速度的波形数据的特征量中的至少任意一种。3.根据权利要求2所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，所述三轴加速度的波形数据的特征量包括所述三轴加速度的波形数据的最大值、最小值、平均值、极大值、极小值、极大值/最小值的数量中的至少任意一种；所述三轴角速度的波形数据的特征量包括所述三轴角速度的波形数据的最大值、最小值、平均值、极大值、极小值、极大值/极小值的数量中的至少任意一种。4.根据权利要求2或3所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，根据所述测量结果计算出的用作解释变量的值还包括：步速即步调、步行或跑步速度即速度、脚落地时的角度即走向角、脚的侧向速度、步行或跑步时脚的高度、脚的位置中的至少任意一种。5.根据权利要求2至4中任一项所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，根据所述测量结果计算出的用作解释变量的值包括身体特征量。6.根据权利要求5所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，所述身体特征量包括：所述用户的身高、体重、脚长中的至少任意一个。7.根据权利要求2至6中任一项所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，根据所述测量结果计算出的用作解释变量的值包括步行/跑步条件。8.根据权利要求7所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，所述步行/跑步条件包括：地面的倾斜角度、地面材料的硬度、地面材料的摩擦系数、鞋材料的硬度、鞋材料的摩擦系数中的至少任意一种。9.根据权利要求5或6所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，
所述外部装置还包括输入部，所述身体特征量从所述输入部输入，并从所述外部装置发送到所述鞋。10.根据权利要求7或8所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，所述外部装置还包括输入部，所述步行/跑步条件从所述输入部输入，并从所述外部装置发送到所述鞋。11.根据权利要求1至10中任一项所述的地面反作用力指标估算系统，其特征在于，所述第2存储部存储地面反作用力指标、测量结果以及地面反作用力指标与测量结果各自的随时间的变化。12.一种地面反作用力指标估算方法，其特征在于，包括如下所述的步骤：检测三轴加速度、三轴角速度中的至少任意一种，根据所述检测到的三轴加速度、三轴角速度中的至少任意一种来计算出用作解释变量的值，根据所述计算出的用作解释变量的值，利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标，基于所述计算出的地面反作用力指标和所述判断基准信息，根据评估用户的步行和跑步动作的测量结果计算出的结果，利用多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标，所述判断基准信息是用于根据所述地面反作用力指标来判断用户步行和跑步动作的信息，呈现所述跑步动作的评估结果；在利用所述多元回归分析计算出地面反作用力和地面反作用力指标的步骤中，所述地面反作用力和地面反作用力指标是使用多元回归方程来计算出的，所述多元回归方程中预先计算出了将根据所述测量结果计...

【专利技术属性】
技术研发人员：中田研，小笠原一生，菊川裕也，小林明日美，鹈野裕基，
申请(专利权)人：株式会社奥菲，
类型：发明
国别省市：