特許 6361094 状態推定装置、状態推定方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6361094

(24)【登録日】2018年7月6日

(45)【発行日】2018年7月25日

(54)【発明の名称】状態推定装置、状態推定方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A63B 69/38 20060101AFI20180712BHJP

【ＦＩ】

   A63B69/38 B

【請求項の数】8

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-136200(P2013-136200)

(22)【出願日】2013年6月28日

(65)【公開番号】特開2015-8881(P2015-8881A)

(43)【公開日】2015年1月19日

【審査請求日】2016年6月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100154748

【弁理士】

【氏名又は名称】菅沼 和弘

(72)【発明者】

【氏名】阿部 和明

【審査官】 大澤 元成

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４０６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９９５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１２７８６６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０３０７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３４２３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６３Ｂ ６９／３６−３８

Ａ６３Ｂ ６９／００

Ａ６３Ｂ ６０／４２

Ａ６３Ｂ ６０／４６

Ａ６３Ｂ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象者の動作に起因する角速度を取得する角速度取得手段と、
前記対象者の前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得手段と、
前記角速度取得手段によって取得された角速度及び前記加速度取得手段によって取得された加速度に基づいて、前記対象者の前記動作の回転半径を推定する状態推定手段と、
前記状態推定手段により推定された前記動作の回転半径を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果を報知する報知手段と、
を備え、
前記評価手段は、動作の種類を推定する種類推定手段により推定された動作の種類毎に、前記動作の回転半径を評価する、
ことを特徴とする状態推定装置。

【請求項2】

前記対象者に対して、所定の回転軸を設定する軸設定手段を更に備え、
前記状態推定手段は、前記軸設定手段により設定された回転軸を中心とする回転半径を推定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の状態推定装置。

【請求項3】

前記所定の回転軸から離間した位置において、前記角速度及び加速度を取得するセンサ部を更に備え、
前記状態推定手段は、前記軸設定手段により設定された回転軸と前記センサ部との間の距離に対応する回転半径を推定する、
ことを特徴とする請求項２に記載の状態推定装置。

【請求項4】

前記評価手段は、前記状態推定手段により推定された複数の前記動作の回転半径から、前記対象者の動作に関する評価を行うことを特徴とする請求項1乃至３の何れかに記載の状態推定装置。

【請求項5】

前記報知手段は、前記評価結果を表示手段に表示させることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の状態推定装置。

【請求項6】

前記状態推定手段は、
前記角速度取得手段によって取得された角速度及び前記加速度取得手段によって取得された加速度に基づいて、前記動作の種類を推定する種類推定手段を有することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の状態推定装置。

【請求項7】

対象者の動作に起因する角速度を取得する角速度取得ステップと、
前記対象者の前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得ステップと、
前記角速度取得ステップにおいて取得された角速度及び前記加速度取得ステップにおいて取得された加速度に基づいて、前記対象者の前記動作の回転半径を推定する状態推定ステップと、
前記状態推定ステップにおいて推定された前記動作の回転半径を評価する評価ステップと、
前記評価ステップにおいて評価された評価結果を報知する報知ステップと、
を有し、
前記評価ステップでは、動作の種類を推定する種類推定手段により推定された動作の種類毎に、前記動作の回転半径を評価する、
ことを特徴とする状態推定方法。

【請求項8】

コンピュータに、
対象者の動作に起因する角速度を取得する角速度取得機能と、
前記対象者の前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得機能と、
前記角速度取得機能によって取得された角速度及び前記加速度取得機能によって取得された加速度に基づいて、前記対象者の前記動作の回転半径を推定する状態推定機能と、
前記状態推定機能により推定された前記動作の回転半径を評価する評価機能と、
前記評価機能による評価結果を報知する報知機能と、
を実現させ、
前記評価機能は、動作の種類を推定する種類推定機能により推定された動作の種類毎に、前記動作の回転半径を評価すること、
を実現させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザの動作の状態を推定する状態推定装置、状態推定方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ゴルフスイング中に計測されたゴルフクラブの３軸角速度から特徴量を抽出することで、当該ゴルフスイングの状態を推定する技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２７６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ゴルフの場合は止まっている対象物（ゴルフの場合、ゴルフボール）を比較的単純なパターンで打つことが前提となっており、ユーザが対象物の位置が変化する状況に合わせた動作を行う場面の推定には対応しきれない虞がある。
そこで、本発明は、上述のような状況に鑑みてなされたものであり、ユーザが対象物の位置が変化する状況に合わせた動作を行う場合でも、当該ユーザの動作をより適切に推定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するため、本発明の一態様の状態推定装置は、
対象者の動作に起因する角速度を取得する角速度取得手段と、
前記対象者の前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得手段と、
前記角速度取得手段によって取得された角速度及び前記加速度取得手段によって取得された加速度に基づいて、前記対象者の前記動作の回転半径を推定する状態推定手段と、
前記状態推定手段により推定された前記動作の回転半径を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果を報知する報知手段と、
を備え、
前記評価手段は、動作の種類を推定する種類推定手段により推定された動作の種類毎に、前記動作の回転半径を評価する
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、ユーザが対象物の位置が変化する状況に合わせた動作を行う場合でも、当該ユーザの動作をより適切に推定できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態に係る状態推定装置のハードウェアの構成を示すブロック図である。

【図2】テニスラケットに設置されたセンサユニットの構成を示す模式図であり、（ａ）は、センサユニットを設置したテニスラケットの全体図、（ｂ）及び（ｃ）は、テニスラケットに設置されたセンサユニットの拡大図である。

【図3】状態推定装置の機能的構成のうち、状態推定処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。

【図4】プレーヤーがボールをインパクトする瞬間のスイングの状態を示す模式図である。

【図5】インパクトの直前におけるテニスラケットの運動を近似した等速円運動のモデルを示す図である。

【図6】インパクト時におけるプレーヤーの腕とテニスラケットとの位置関係を示す図であり、（ａ）はインパクト時におけるプレーヤーの全体図、（ｂ）はインパクト時におけるプレーヤーの腕とテニスラケットとの位置関係を示す模式図である。

【図7】回転半径の方向とずれたセンサユニットの座標系における向心力を示す模式図である。

【図8】回転半径の実測例を示す模式図であり、（ａ）は、身体に近い位置でテニスラケットがスイングされた場合、（ｂ）は、身体から遠い位置でテニスラケットがスイングされた場合を示している。

【図9】スイングの状態の推定結果をイラストで表した表示形態例を示す図である。

【図10】スイングの状態の推定結果をヒストグラムで表した表示形態例を示す図である。

【図11】スイングの状態の推定結果を標準偏差で表した表示形態例を示す図である。

【図12】図３の機能的構成を有する図１の状態推定装置が実行する状態推定処理の流れの一例を説明するフローチャートである。

【図13】３軸角速度センサ及び３軸加速度センサの検出結果の組み合わせと、スイングの種類との関係を示す図である。

【図14】３軸角速度センサ及び３軸加速度センサの検出結果の組み合わせと、スイングの種類との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。

【0009】

［全体のハードウェア構成］
図１は、本発明の一実施形態に係る状態推定装置１のハードウェアの構成を示すブロック図である。
状態推定装置１は、３軸角速度センサ及び３軸加速度センサを備えるセンサユニット１Ａと、センサユニット１Ａによって検出された角速度及び加速度に基づき状態推定処理（後述）を実行する処理ユニット１Ｂとを含んで構成される。

【0010】

状態推定装置１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１３と、バス１４と、入出力インターフェース１５と、センサ部１６と、入力部１７と、出力部１８と、記憶部１９と、通信部２０と、ドライブ２１と、を備えている。これらのうち、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、バス１４、入出力インターフェース１５、入力部１７、出力部１８、記憶部１９、通信部２０及びドライブ２１はＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等からなる処理ユニット１Ｂに備えられ、センサ部１６はセンサユニット１Ａに備えられている。センサユニット１Ａと処理ユニット１Ｂとは、有線あるいは無線による通信インターフェース（不図示）によって通信可能に構成されている。

【0011】

ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記録されているプログラム、または、記憶部１９からＲＡＭ１３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。

【0012】

ＲＡＭ１３には、ＣＰＵ１１が各種の処理を実行する上において必要なデータ等も適宜記憶される。

【0013】

ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２及びＲＡＭ１３は、バス１４を介して相互に接続されている。このバス１４にはまた、入出力インターフェース１５も接続されている。入出力インターフェース１５には、入力部１７、出力部１８、記憶部１９、通信部２０及びドライブ２１が接続されている。なお、センサユニット１Ａの３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂも、不図示の通信インターフェースを介して、入出力インターフェース１５に接続される。

【0014】

センサ部１６は、３軸角速度センサ１６ａと、３軸加速度センサ１６ｂとを備えている。センサ部１６は、センサユニット１Ａ側に備えられ、テニスラケット２に設置される。

【0015】

３軸角速度センサ１６ａは、テニスラケット２のスイングにおけるＸＹＺ軸方向それぞれの角速度を検出する。そして、３軸角速度センサ１６ａは、検出した角速度を示す信号を処理ユニット１Ｂに出力する。
３軸加速度センサ１６ｂは、テニスラケット２のスイングにおけるＸＹＺ軸方向それぞれの加速度を検出する。そして、３軸加速度センサ１６ｂは、検出した加速度を示す信号を処理ユニット１Ｂに出力する。

【0016】

入力部１７は、各種釦等で構成され、ユーザの指示操作に応じて各種情報を入力する。
出力部１８は、ディスプレイやスピーカ等で構成され、画像や音声を出力する。
記憶部１９は、ハードディスクあるいはＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、各種画像のデータを記憶する。
通信部２０は、インターネットを含むネットワークを介して他の装置（図示せず）との間で行う通信を制御する。

【0017】

ドライブ２１には、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリ等よりなる、リムーバブルメディア３１が適宜装着される。ドライブ２１によってリムーバブルメディア３１から読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部１９にインストールされる。また、リムーバブルメディア３１は、記憶部１９に記憶されている画像のデータ等の各種データも、記憶部１９と同様に記憶することができる。

【0018】

［センサユニットの構成］
図２は、テニスラケット２に設置されたセンサユニット１Ａの構成を示す模式図である。
図２において、図２（ａ）は、センサユニット１Ａを設置したテニスラケット２の全体図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、テニスラケット２に設置されたセンサユニット１Ａの拡大図である。なお、図２（ｂ）においては、センサユニット１Ａに設定されるＸＹＺ軸を併せて示している。

【0019】

図２に示すように、センサユニット１Ａは、テニスラケット２のスロート（シャフトの二股部分）内に設置されている。センサユニット１Ａをスロート内に設置することで、プレーヤー（ユーザ）によるテニスラケット２のスイングが妨げられることを抑制できる。また、スイングバランスへの影響を抑えるため、センサユニット１Ａの重さは例えば２０ｇ以下とすることが望ましい。なお、センサユニット１Ａは、プレーヤーのスイングを妨げない位置であれば、テニスラケット２のグリップエンド側またはグリップ内に内蔵することも可能である。

【0020】

このように設置されたセンサユニット１Ａは、３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂによって、テニスラケット２がスイングされた場合に、フェイスと平行な方向（Ｘ軸方向）、グリップエンドからラケットヘッドに向かう方向（Ｙ軸方向）及びフェイスと垂直な方向（Ｚ軸方向）の角速度及び加速度をそれぞれ検出する。
例えば、テニスラケット２のフェイスを地面に対して垂直に維持したまま、右利きのプレーヤーがフォアハンドのスイングを行うと、３軸角速度センサ１６ａは、Ｘ軸周りの回転角速度（−Ｇｘ）成分が主成分となる。
そして、センサユニット１Ａは、検出した角速度及び加速度を示す信号を状態推定装置１の処理ユニット２に送信する。処理ユニット２において、プレーヤーのスイングに関する各種パラメータが算出され、スイングの状態が推定される。本実施形態において、状態推定装置１は、スイングの状態として、プレーヤーのスイングの半径を推定するものとする。

【0021】

［機能的構成］
図３は、このような状態推定装置１の機能的構成のうち、状態推定処理を実行するための機能的構成を示す機能ブロック図である。
状態推定処理とは、テニスラケット２のスイングにおける角速度及び加速度に基づき、プレーヤーのスイングに関する各種パラメータを算出し、プレーヤーのスイングの状態を推定する一連の処理をいう。

【0022】

状態推定処理が実行される場合、ＣＰＵ１１においては、状態推定部５１と、出力制御部５２と、が機能する。
なお、状態推定部５１の機能の少なくとも一部を、センサユニット１Ａ側に移譲させてもよい。
状態推定部５１は、３軸角速度センサ１６ａによって検出されたテニスラケット２のＸＹＺ軸方向の角速度を取得する。また、状態推定部５１は、３軸加速度センサ１６ｂによって検出されたテニスラケット２のＸＹＺ軸方向の加速度を取得する。そして、状態推定部５１は、取得した角速度及び加速度に基づき、プレーヤーによるテニスラケット２のスイングの状態を推定する。

【0023】

図３は、テニスラケット２によってボールがインパクトされた前後の３軸角速度センサ１６ａの検出結果を示す図である。図３において、実線はＸ軸方向の角速度、破線はＹ軸方向の角速度、一点鎖線はＺ軸方向の角速度を示している。
ボールのインパクト時におけるＸ軸方向の角速度Ｇｘ（図３中の実線）の値が大きいほど、打たれたボールの速度は速くなる。なお、Ｙ軸方向の角速度Ｇｙ（図３中の破線）は、テニスラケット２のグリップ軸に対する回転成分であり、インパクト後のテニスラケット２のぶれを表す。また、Ｚ軸方向の角速度Ｇｚ（図３中の一点鎖線）の値が大きいほど、打たれたボールのスピン量が多くなる。

【0024】

図４は、プレーヤーがボールをインパクトする瞬間のスイングの状態を示す模式図である。なお、図４においては、右利きのプレーヤーによるフォアハンドのスイングを上面視した状態を示している。
図４に示すように、テニスラケット２のスイング動作は相手のプレーヤーの打球に応じた運動となり個人差もあるが、ボールインパクト直前の運動に着目すると、個人差によらず近似的に右肩関節を中心とした回転運動であるとみなすことができる。さらに、図３におけるボールインパクト直前のＸ軸方向の角速度Ｇｘの波形を参照すると、マイナス側の最大値付近でほぼ平坦となっている。即ち、インパクトの直前の微小時間においては、Ｘ軸方向の角速度Ｇｘは一定であり、テニスラケット２の運動は、等速円運動によって近似可能であることがわかる。

【0025】

図５は、インパクトの直前におけるテニスラケット２の運動を近似した等速円運動のモデルを示す図である。
図５に示すように、センサユニット１Ａにおける等速円運動の半径をｒ、角速度をω、質点とみなしたテニスラケット２の質量をｍとすると、時間ｔの間に回転する角度（回転角度）はωｔ、速度ｖはｒωと表される。また、向心力をＦ、回転の中心に向かう加速度をａとすると、運動方程式は、以下の（１）式によって表すことができる。
ｍａ＝ｍｒω^２ （１）

【0026】

（１）式より、加速度ａ＝ｒω^２となり、したがって、センサユニット１Ａの回転半径ｒは、以下の（２）式によって表すことができる。
ｒ＝ａ／ω^２ （２）
即ち、（２）式において、センサユニット１Ａの角速度及び加速度が判明すれば、センサユニット１Ａの回転半径ｒを算出することができる。
ここで、角速度ωについては、３軸角速度センサ１６ａの検出結果（Ｇｘ）を用いることができる。
一方、加速度ａについては、テニスラケット２をプレーヤーがスイングする際には、手首を返して固定した状態となることから、３軸加速度センサ１６ｂの検出結果を以下のように適用する。

【0027】

図６は、インパクト時におけるプレーヤーの腕とテニスラケット２との位置関係を示す図であり、図６（ａ）はインパクト時におけるプレーヤーの全体図、図６（ｂ）はインパクト時におけるプレーヤーの腕とテニスラケット２との位置関係を示す模式図である。
図６（ａ）に示すように、プレーヤーの腕とテニスラケット２とは一直線にはなっておらず、手首を返して打点が右肩よりも前に位置する状態になる。
仮に手首を返していない状態、即ち、プレーヤーの腕とテニスラケット２とが一直線となっている場合には、３軸加速度センサ１６ｂの座標成分のうち、Ｙ軸成分ａｙのみを参照すれば足りる。
これに対し、プレーヤーの腕とテニスラケット２とが一直線とはなっていない場合には、回転半径の方向とセンサユニット１Ａの座標系とがずれた状態となり、図６（ｂ）に示すように、参照すべき３軸加速度センサ１６ｂの座標成分は、Ｙ軸成分ａｙ及びＺ軸成分ａｚである。

【0028】

図７は、回転半径の方向とずれたセンサユニット１Ａの座標系における向心力を示す模式図である。
図７に示すように、手首の返しにより、回転半径の方向とセンサユニット１Ａの座標系とがθずれているとすると、向心力Ｆは、Ｙ軸成分ＦｙとＺ軸成分Ｆｚとに分解される。このとき、Ｆｙ及びＦｚは以下の（３）式及び（４）式によって表される。
Ｆｙ＝−Ｆｃｏｓθ （３）
Ｆｚ＝Ｆｓｉｎθ （４）

【0029】

また、Ｙ軸成分Ｆｙ及びＺ軸成分Ｆｚと、全体の向心力Ｆとの関係は、以下の（５）式によって表される。
Ｆ＝（Ｆｙ^２＋Ｆｚ^２）^１／２ （５）
（１）式より、向心力Ｆ＝ｍａであることから、ｍａ＝（Ｆｙ^２＋Ｆｚ^２）^１／２と表すことができ、さらに、ｍａ＝ｍ（ａｙ^２＋ａｚ^２）^１／２と表すことができる。
したがって、（１）式の右辺を適用して、回転半径ｒは以下の（６）式によって表される。
ｒ＝（ａｙ^２＋ａｚ^２）^１／２／ω^２ （６）
（６）式の角速度ωは、３軸角速度センサ１６ａの検出結果（Ｇｘ）を用いることができるため、状態推定部５１は、３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂの検出結果から、センサユニット１Ａの回転半径を算出することができる。

【0030】

図８は、回転半径の実測例を示す模式図であり、図８（ａ）は、身体に近い位置でテニスラケット２がスイングされた場合、図８（ｂ）は、身体から遠い位置でテニスラケット２がスイングされた場合を示している。
図８（ａ）の例と図８（ｂ）の例とでは、図８（ａ）の例の方が、図８（ｂ）の例よりも小さい回転半径が算出され、その差は、実測値に近い値となる。
なお、（６）式から算出される回転半径ｒは、センサユニット１Ａが設置された位置の回転半径であるため、スイングの状態を示す指標として、この回転半径ｒをそのまま用いることの他、スイートスポットの位置の回転半径等に変換して用いることも可能である。

【0031】

状態推定部５１は、算出した回転半径をスイングの状態の推定結果とし、予め設定された表示形態の推定結果を示すデータ（以下、「結果表示データ」と呼ぶ。）を生成する。また、状態推定部５１は、算出した回転半径を示すデータや生成した結果表示データを記憶部１９に記憶させる。

【0032】

図９は、スイングの状態の推定結果をイラストで表した表示形態例を示す図である。
図９においては、プレーヤーの右肩を中心としたスイングの回転半径を示す円と、インパクト時のテニスラケット２の位置及びボールが示されている。また、推定結果であるスイングの回転半径の例として、「６０ｃｍ」が示されている。
なお、このようなイラストをフォアハンドのスイング及びバックハンドのスイングそれぞれについて表示することができる。
この場合、例えば、フォアハンドのスイングの平均回転半径及びバックハンドのスイングの平均回転半径を併せて表示することとしてもよい。

【0033】

図１０は、スイングの状態の推定結果をヒストグラムで表した表示形態例を示す図である。
図１０においては、プレーヤーのスイング（ここではフォアハンドのスイング）について、回転半径の区分毎に、度数（ショット数）が示されている。
図１０のような表示形態とする場合、状態推定部５１が複数回のスイングについて、回転半径のばらつきを示すデータ（ヒストグラム）を生成し、プレーヤーのスイングの評価（スイングの安定性等）を示す情報を提示することができる。

【0034】

なお、プレーヤーのスイングとして、フォアハンドのスイング及びバックハンドのスイングそれぞれについてスイングの状態を推定し、フォアハンドのスイング及びバックハンドのスイングそれぞれについて、図１０に示すヒストグラムを生成することとしてもよい。
フォアハンドのスイングとバックハンドのスイングとでは、フォームの特性上、その回転半径が大きく異なることから、フォアハンドのスイングとバックハンドのスイングとを分けてスイングの状態を推定することで、より適切な推定を行うことができる。

【0035】

図１１は、スイングの状態の推定結果を標準偏差で表した表示形態例を示す図である。
図１１においては、プレーヤーのスイング（フォアハンド及びバックハンドのスイング）それぞれについて、回転半径の区分に対する度数の分布の標準偏差が示されている。
具体的には、プレーヤーが、常に同程度の回転半径でスイングを行った場合、回転半径は１つの区分に集中することになり、標準偏差は最大値“１０”となる。
図１１のような表示形態とする場合も、状態推定部５１が複数回のスイングについて、回転半径のばらつきを示すデータ（標準偏差）を生成し、プレーヤーのスイングの評価を示す情報を提示することができる。

【0036】

図３に戻り、出力制御部５２は、状態推定部５１によって生成された結果表示データに基づいて、出力部１８に推定結果を表示させるための制御を実行する。

【0037】

［動作］
次に、動作を説明する。
図１２は、図３の機能的構成を有する図１の状態推定装置１が実行する状態推定処理の流れの一例を説明するフローチャートである。
状態推定処理は、処理ユニット１Ｂの入力部１７を介して状態推定処理の起動が指示入力されることに対応して開始される。

【0038】

状態推定処理が開始されると、ステップＳ１において、状態推定部５１は、センサユニット１Ａの３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂから、テニスラケット２のスイングにおける角速度及び加速度の検出結果を取得する。
ステップＳ２において、状態推定部５１は、（６）式に基づいて、取得した角速度及び加速度の検出結果からスイングの回転半径を算出する。

【0039】

ステップＳ３において、状態推定部５１は、算出した回転半径を用いて、予め設定された表示形態の結果表示データを生成する。
ステップＳ４において、出力制御部５２は、結果表示データに基づいて、出力部１８に推定結果を表示させる。
このとき、出力部１８には、予め設定された表示形態の推定結果が表示される（図９〜図１１参照）。

【0040】

以上説明したように、本実施形態の状態推定装置１は、３軸角速度センサ１６ａと、３軸加速度センサ１６ｂと、状態推定部５１と、出力制御部５２とを備えている。
３軸角速度センサ１６ａは、ユーザの動作（テニスラケット２のスイング）に起因する加速度を取得し、３軸加速度センサ１６ｂは、ユーザの動作に起因する角速度を取得する。
状態推定部５１は、３軸角速度センサによって取得された角速度及び３軸加速度センサによって取得された加速度に基づいて、ユーザの動作の状態を推定する。
そのため、ユーザの動作に起因する角速度及び加速度からユーザの動作の回転半径を算出することができる。
したがって、運動器具を用いてユーザが相手プレーヤーの打球に応じた動作を行う場合に、当該ユーザの動作をより適切に評価することが可能となる。

【0041】

また、状態推定部５１は、推定された動作の状態を評価し、出力制御部５２は、状態推定部５１による評価結果を報知する。
したがって、ユーザの動作に関する評価結果を提示することが可能となる。

【0042】

また、状態推定部５１は、推定された複数の動作の状態から、ユーザの動作に関する評価を行う。
したがって、複数の動作における安定性を適切に評価した結果を提示することができる。

【0043】

また、状態推定部５１は、３軸角速度センサ１６ａによって取得された角速度と、３軸加速度センサ１６ｂによって取得された加速度に基づいて、動作の種類を推定する。
したがって、ユーザの動作の種類を適切に推定することができる。

【0044】

状態推定部５１は、推定された動作の種類毎に、動作の状態を評価する。
したがって、ユーザの動作の種類に応じて、より適切にユーザの動作を評価することができる。

【0045】

また、状態推定部５１は、動作の状態として、スイング動作の回転半径を推定する。
したがって、スイングを伴う動作において、回転半径をより適切に推定することができる。
即ち、本実施形態の状態推定装置１では、プレーヤーの動作の状態（スイングの回転半径）を推定することで、当該プレーヤーのスイング動作の安定性を評価する。
そのため、打たれたボールの振る舞いとして表れる結果ではなく、その過程におけるユーザのスイングの適否をより適切に評価することができる。

【0046】

［変形例］
上述の実施形態において、スイングの状態を推定する際に、フォアハンドのスイングあるいはバックハンドのスイングを区別して行うこととした。即ち、上述の実施形態では、プレーヤーがフォアハンドあるいはバックハンドのスイングを自ら選択して、状態推定の対象とした。これに対し、プレーヤーによって行われたスイングを、状態推定装置１の状態推定部５１が、フォアハンドのスイングであるか、バックハンドのスイングであるかを自動的に判定することで、それぞれのスイング毎に状態を推定することができる。

【0047】

図１３及び図１４は、３軸角速度センサ１６ａ及び３軸加速度センサ１６ｂの検出結果の組み合わせと、スイングの種類との関係を示す図である。
図１３に示すように、静止時（ラケットを構えた姿勢）において、Ｘ軸方向の加速度が“＋”であり、スイング時のＸ軸方向の角速度が“＋”である場合、フォアハンドのスイングであると判定できる。一方、静止時（ラケットを構えた姿勢）において、Ｘ軸方向の加速度が“＋”であり、スイング時のＸ軸方向の角速度が“−”である場合、バックハンドのスイングであると判定できる。
同様に、図１４に示すように、静止時（ラケットを構えた姿勢）において、Ｘ軸方向の加速度が“−”であり、スイング時のＸ軸方向の角速度が“＋”である場合、バックハンドのスイングであると判定できる。一方、静止時（構えた姿勢）において、Ｘ軸方向の加速度が“−”であり、スイング時のＸ軸方向の加速度が“−”である場合、フォアハンドのスイングであると判定できる。

【0048】

即ち、構えた姿勢と同様のＸ軸の上下関係が維持されたままスイングが行われると、フォアハンドのスイングであると判定され、構えた姿勢とＸ軸の上下関係が反転してスイングが行われると、バックハンドのスイングであると判定される。
このような構成とすることにより、プレーヤーはフォアハンド及びバックハンドのスイングを意識することなく、テニスラケット２のスイングを行うことで、フォアハンド及びバックハンドそれぞれのスイングの状態を推定することができる。
また、プレーヤーがプレー中にフォアハンドのスイング及びバックハンドのスイングを行った回数を自動的に計数することができる。

【0049】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

【0050】

上述の実施形態では、テニスラケット２に設置するセンサユニット１Ａと、状態推定処理を実行する処理ユニット１Ｂとを別体として、状態推定装置１を構成した。これに対し、センサユニット１Ａと処理ユニット１Ｂとを一体のユニットとして構成することができる。この場合、本実施形態における処理ユニット１Ｂの記憶部１９を半導体メモリで構成する等、状態推定装置１が小型・軽量となり、衝撃に対する耐性の高いハードウェアを選択して構成することが適当である。

【0051】

また、上述の実施形態において、スイング状態の推定結果として、複数回のスイングの半径を算出し、これら算出した半径が理想的なスイングの半径と合致する割合を表示することとしてもよい。理想的なスイングの半径については、そのプレーヤーにおいて適切な打球を行えたと判断されるスイングの半径を予め取得しておくことができる。また、このような推定結果をフォアハンドのスイング及びバックハンドのスイングそれぞれについて表示することとしてもよい。

【0052】

また、上述の実施形態では、プレーヤーのスイングの状態を示す指標として、回転半径を算出する場合を例に挙げて説明した。これに対し、スイングの状態を示す指標として、角速度及び加速度から把握可能な種々のパラメータを算出することができる。
例えば、スイングの速度ｖはｖ＝ｒωとして算出することができるため、状態推定部５１が、テニスラケット２のスイングの速度ｖを指標として算出し、速度ｖに関する結果表示データを生成することとしてもよい。
また、上述の実施形態では、センサユニット１Ａをテニスラケット２に設置する場合を例に挙げて説明した。これに対し、センサユニット１Ａは、バドミントンのラケット、卓球のラケット、ソフトテニスのラケット、野球のバットあるいはゴルフクラブ等、種々の運動器具に設置することができる。

【0053】

また、上述の実施形態では、本発明が適用される状態推定装置１の処理ユニット１Ｂは、ＰＣを例として説明したが、特にこれに限定されない。
例えば、本発明は、情報処理機能を有する電子機器一般に適用することができる。具体的には、例えば、本発明は、ノート型のパーソナルコンピュータ、プリンタ、テレビジョン受像機、ビデオカメラ、携帯型ナビゲーション装置、スマートフォン、携帯電話機、ポータブルゲーム機等に適用可能である。

【0054】

上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図３の機能的構成は例示に過ぎず、特に限定されない。即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が状態推定装置１に備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのような機能ブロックを用いるのかは特に図３の例に限定されない。
また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。

【0055】

一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。

【0056】

このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図２のリムーバブルメディア３１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディア３１は、例えば、磁気ディスク（フロッピディスクを含む）、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ−Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている図３のＲＯＭ１２や、図３の記憶部１９に含まれるハードディスク等で構成される。

【0057】

なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。

【0058】

以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例示に過ぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。本発明はその他の様々な実施形態を取ることが可能であり、さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、省略や置換等種々の変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本明細書等に記載された発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【0059】

以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
ユーザの動作に起因する角速度を取得する角速度取得手段と、
前記ユーザの前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得手段と、
前記角速度取得手段によって取得された角速度及び前記加速度取得手段によって取得された加速度に基づいて、前記ユーザの前記動作の状態を推定する状態推定手段と、
を備えることを特徴とする状態推定装置。
［付記２］
前記状態推定手段により推定された動作の状態を評価する評価手段と、
前記評価手段による評価結果を報知する報知手段と、
を更に備えることを特徴とする付記１に記載の状態推定装置。
［付記３］
前記評価手段は、前記状態推定手段により推定された複数の前記動作の状態から、前記ユーザの動作に関する評価を行うことを特徴とする付記２に記載の状態推定装置。
［付記４］
前記報知手段は、前記評価結果を表示手段に表示させることを特徴とする付記１から３の何れか１つに記載の状態推定装置。
［付記５］
前記状態推定手段は、
前記角速度取得手段によって取得された角速度及び前記加速度取得手段によって取得された加速度に基づいて、前記動作の種類を推定する種類推定手段を有することを特徴とする付記１から４の何れか１つに記載の状態推定装置。
［付記６］
前記評価手段は、前記種類推定手段により推定された動作の種類毎に、前記動作の状態を評価することを特徴とする付記１から５の何れかに１つに記載の状態推定装置。
［付記７］
前記状態推定手段は、前記動作の状態として、スイング動作の回転半径を推定することを特徴とする付記１から３のいずれか１つに記載の状態推定装置。
［付記８］
ユーザの動作に起因する角速度を取得する角速度取得ステップと、
前記ユーザの前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得ステップと、
前記角速度取得ステップにおいて取得された角速度及び前記加速度取得ステップにおいて取得された加速度に基づいて、前記ユーザの前記動作の状態を推定する状態推定ステップと、
を含むことを特徴とする状態推定方法。
［付記９］
コンピュータに、
ユーザの動作に起因する角速度を取得する角速度取得機能と、
前記ユーザの前記動作に起因する加速度を取得する加速度取得機能と、
前記角速度取得機能によって取得された角速度及び前記加速度取得機能によって取得された加速度に基づいて、前記ユーザの前記動作の状態を推定する状態推定機能と、
を実現させることを特徴とするプログラム。

【符号の説明】

【0060】

１・・・状態推定装置，１Ａ・・・センサユニット，１Ｂ・・・処理ユニット，２・・・テニスラケット，１１・・・ＣＰＵ，１２・・・ＲＯＭ，１３・・・ＲＡＭ，１４・・・バス，１５・・・入出力インターフェース，１６・・・センサ部，１６ａ・・・３軸角速度センサ，１６ｂ・・・３軸加速度センサ，１７・・・入力部，１８・・・出力部，１９・・・記憶部，２０・・・通信部，２１・・・ドライブ，３１・・・リムーバブルメディア，５１・・・状態推定部，５２・・・出力制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】