特許 6828894 評価装置、評価システム、評価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】6828894

(24)【登録日】2021年1月25日

(45)【発行日】2021年2月10日

(54)【発明の名称】評価装置、評価システム、評価方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20210128BHJP

   A63B 71/06 20060101ALI20210128BHJP

   A63B 69/00 20060101ALI20210128BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/11 230

   A63B71/06 T

   A63B71/06 J

   A63B69/00 C

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-93006(P2017-93006)

(22)【出願日】2017年5月9日

(65)【公開番号】特開2018-187149(P2018-187149A)

(43)【公開日】2018年11月29日

【審査請求日】2019年4月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】504171134

【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】廣川 暢一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 健嗣

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０４８９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２７７４８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０００５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１５０１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１５０８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／１１

Ａ６３Ｂ ６９／００

Ａ６３Ｂ ６９／１０−６９／１２

Ａ６３Ｂ ７１／０６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水中における人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの目標値を、個人特性に基づいて入力する目標値入力部と、
人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの特徴量を少なくとも解析する解析部と、
前記特徴量と前記目標値の差を計算して、前記目標値が示す目標状態の達成度を判定する判定部と、
前記判定部による評価結果を前記人に対して実時間性のあるフィードバックを少なくとも行うフィードバック部と
を含む評価装置。

【請求項2】

前記個人特性は、各人の身長、体重、筋肉量、手の長さ、足の長さ、熟練度、年齢、性別、利き手、利き足、性格、心理特性又はこれらの組み合わせである請求項１に記載の評価装置。

【請求項3】

前記フィードバック部は、前記人に音でフィードバックする請求項１又は２に記載の評価装置。

【請求項4】

前記フィードバック部は、前記人の熟練度に基づいて、前記音をフィードバックする時間、音量又は前記フィードバックを間欠的に行う場合の動作回数を定める請求項３に記載の評価装置。

【請求項5】

前記目標値は、前記人の熟練度に基づいて入力される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項6】

複数の関節が協調して行う動作によって、周期的な動作を行う請求項１乃至５のいずれか１項に記載の評価装置。

【請求項7】

周期的な動作では、人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、及び、動作における関節角度の位相差及び振幅は、角度の位相差、及び、角度の振幅である請求項６に記載の評価装置。

【請求項8】

１台以上の評価装置を有する評価システムであって、
前記１台以上の評価装置は、
水中における人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの目標値を、個人特性に基づいて入力する目標値入力部と、
人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの特徴量を少なくとも解析する解析部と、
前記特徴量と前記目標値の差を計算して、前記目標値が示す目標状態の達成度を判定する判定部と、
前記判定部による評価結果を前記人に対して実時間性のあるフィードバックを少なくとも行うフィードバック部と
を含む評価システム。

【請求項9】

評価装置が行う評価方法であって、
評価装置が、水中における人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの、個人特性に基づく目標値の入力を受け付ける目標値入力手順と、
評価装置が、人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの特徴量を少なくとも解析する解析手順と、
評価装置が、前記特徴量と前記目標値の差を計算して、前記目標値が示す目標状態の達成度を判定する判定手順と、
評価装置が、前記判定手順による評価結果を前記人に対して実時間性のあるフィードバックを少なくとも行うフィードバック手順と
を含む評価方法。

【請求項10】

コンピュータに、
水中における人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの、個人特性に基づく目標値の入力を受け付ける目標値入力手順と、
人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの特徴量を少なくとも解析する解析手順と、
前記特徴量と前記目標値の差を計算して、前記目標値が示す目標状態の達成度を判定する判定手順と、
前記判定手順による評価結果を前記人に対して実時間性のあるフィードバックを少なくとも行うフィードバック手順と
を実行させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、評価装置、評価システム、評価方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

スポーツにおいて、基本動作を適切に習得するのを支援する方法が知られている。

【0003】

例えば、まず、センシング部が、筋電位データと、心電位データとを一次被験者から取得し、比較器が、一次被験者と、二次被験者との差分を検出する。さらに、センシング部が、一次被験者の一次生体情報と、二次被験者の二次生体情報とを取得し、判定器が、一次被験者と、二次被験者との差分を検出する。このようにして、一次被験者の運動状態及び心理状態を目標状態として、現在の運動状態及び心理状態を判定及び評価する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１５０１１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、人には、特性に個人差がある。そして、従来の方法では、評価対象となる人の特性に合わせた目標状態の設定及び評価が行われていない。

【0006】

そこで、本発明に係る実施形態は、各人のそれぞれの特性に合わせた目標状態の設定と、それに基づく動作の評価を行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明の一態様において、評価装置は、
水中における人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの目標値を、個人特性に基づいて入力する目標値入力部と、
人の複数の関節角度間の動作タイミングの遅れ量、動作における関節角度の位相差及び振幅又はこれらの組み合わせの特徴量を少なくとも解析する解析部と、
前記特徴量と前記目標値の差を計算して、前記目標値が示す目標状態の達成度を判定する判定部と、
前記判定部による評価結果を前記人に対して実時間性のあるフィードバックを少なくとも行うフィードバック部と
を含む。

【発明の効果】

【0008】

上記構成により、各人のそれぞれの特性に合わせた目標状態の設定と、それに基づく動作の評価を行うことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の基本概念を説明する図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る評価装置のハードウェア構成例を説明する図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る角度センサとなる光ファイバの構成例を説明する図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る評価装置の取り付け例を説明する図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る評価装置による全体処理例を説明する図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る評価装置を用いた実験結果を説明する図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る評価装置を用いた実験結果を説明する表である。

【図8】本発明の一実施形態に係る評価装置を有する評価システムの構成例を説明する図である。

【図9】本発明の一実施形態に係る評価装置の機能構成例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して具体例を説明する。

【0011】

＜概要＞
本発明の一実施形態に係る評価装置は、例えば、以下のような全体構成で使用される。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態の基本概念を説明する図である。

【0013】

以下、図示するように、人１０が動作する進行方向（図では、右から左方向となる。）をＹ軸方向とする。また、いわゆる垂直方向、すなわち、重力方向（図では、下から上方向となる。）をＺ軸方向とする。さらに、Ｙ軸方向に直交する方向、いわゆる水平方向（図では、奥行き方向となる。）をＸ軸方向とする。

【0014】

以下、図示するように、人１０が水中で泳ぐ動作を行う場合を例に説明する。なお、動作は、水泳に限られず、例えば、ランニング等の陸上競技等でもよい。また、この例では、人１０は、図示するように、いわゆるウェットスーツ１１を装着する。そして、ウェットスーツ１１には、人１０の各関節のそれぞれの角度を計測するため、角度センサ１２が取り付けられる。センサの詳細は、後述する。

【0015】

また、角度センサ１２が取り付けられる位置等は、人１０が行う動作によって異なる。例えば、水泳等を行う場合には、人１０の左右両方のそれぞれの肩Ａ１及び股関節Ａ２等の角度が、計測される。なお、計測される関節の角度は、腰Ａ３、膝Ａ４、肘Ａ５又はこれらの組み合わせ等の角度があってもよい。他にも、計測される関節の角度は、首、手首、足首又は指等の角度があってもよい。

【0016】

また、ウェットスーツ１１には、図示するように、処理装置１３が取り付けられる。例えば、処理装置１３は、図示するように、背中部分等に取り付けられる。なお、処理装置１３は、背中部分以外に取り付けられてもよい。すなわち、処理装置１３は、動作を妨げない部位であれば、どこの部位に取り付けられてもよい。さらに、処理装置１３には、イヤホン１４等の音響装置が接続されてもよい。図示するように、イヤホン１４を人１０が装着すると、人１０は、イヤホン１４を介して、処理装置１３が出力する音を水中でも聞くことができる。

【0017】

以下、図示するように、人１０が、評価装置１を取り付けたウェットスーツ１１を着て、水泳をする場合を例に説明する。

【0018】

＜ハードウェア構成例＞
処理装置１３と、角度センサ１２とを有する評価装置１は、以下のようなハードウェア構成である。

【0019】

図２は、本発明の一実施形態に係る評価装置のハードウェア構成例を説明する図である。図示するように、処理装置１３は、インタフェース１３ＨＷ１と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１３ＨＷ２と、記憶装置１３ＨＷ３と、電源１３ＨＷ４を有するハードウェア構成である。

【0020】

インタフェース１３ＨＷ１は、角度センサ１２を接続させる入力装置である。具体的には、インタフェース１３ＨＷ１は、コネクタ等である。

【0021】

ＭＰＵ１３ＨＷ２は、演算装置及び制御装置の例である。ＭＰＵ１３ＨＷ２は、各ハードウェア資源の制御、各処理を実現させるための演算及びデータの加工を行う。

【0022】

記憶装置１３ＨＷ３は、いわゆるメモリ等である。また、記憶装置１３ＨＷ３は、フラッシュメモリ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体にデータを出力させる装置等であってもよい。

【0023】

電源１３ＨＷ４は、電池等である。すなわち、電源１３ＨＷ４は、各ハードウェア資源に電力を供給する装置である。

【0024】

また、ハードウェア構成は、図示するように、イヤホン１４等の出力装置が接続されてもよい。

【0025】

なお、これらのハードウェア資源は、防水の仕様又は水が入らないように密閉されたケースに入れられる水中用の構成である。

【0026】

また、ハードウェア構成は、図示する構成に限られない。例えば、インタフェース１３ＨＷ１には、更にセンサが接続されてもよい。さらに、ハードウェア構成は、スイッチ等の入力装置、出力装置、演算装置、記憶装置、通信装置又はこれらの組み合わせを更に有する構成でもよい。

【0027】

＜センサ例＞
角度センサ１２は、例えば、プラスチック製の光ファイバ（Ｐｌａｓｔｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｆｉｂｅｒ、ＰＯＦ）である。なお、角度センサ１２は、エンコーダ等のポテンショメータ、歪みセンサ、加速度並びに角速度が計測できる慣性センサ、モーションキャプチャ又はこれらの組み合わせ等である。

【0028】

ただし、角度センサ１２は、防水加工が可能であって、かつ、装着した際に関節の動き等を妨げにくい装置であるのが望ましい。したがって、角度センサ１２は、細い光ファイバ等が望ましい。具体的には、角度センサ１２は、以下のような光ファイバである。

【0029】

図３は、本発明の一実施形態に係る角度センサとなる光ファイバの構成例を説明する図である。図示するように、角度センサ１２の例である光ファイバは、例えば、一端にＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の光源１２ＨＷ１を有し、ケーブルの他端にミラー１２ＨＷ４を有する構成である。なお、ケーブルには、更に被膜等があってもよい。また、光源１２ＨＷ１は、ＬＥＤに限られず、他の種類でもよい。

【0030】

まず、光源１２ＨＷ１は、光を発する。そして、発光された光は、レンズ等の光学系１２ＨＷ２によって集光され、ハーフミラー１２ＨＷ３を通過して、ケーブル内に入射される。そして、ケーブル内に入射した光は、他端でミラー１２ＨＷ４によって反射し、他端からハーフミラー１２ＨＷ３へ進む。次に、ハーフミラー１２ＨＷ３によって反射する光の光量を計測すると、光量に基づいて、ケーブルが途中で曲がっているのが分かる。

【0031】

ケーブル内では、光は、ケーブルの曲げがあると、散乱する。したがって、ケーブルに曲げが発生すると、曲げが発生する前と後で、ハーフミラー１２ＨＷ３によって反射する光の光量が変化する。ゆえに、光量を計測すると、ケーブルがどの程度曲がったかが把握できる。

【0032】

図示するようなケーブルは、電子部品を一方に集約することで防水が容易であり、水中に晒される部分には、電子部品が少ないため、ケーブル内の水分が増えても、角度センサ１２は、故障しにくい。

【0033】

さらに、ケーブルの直径は、２．０ｍｍ（ミリメートル）以下、かつ、０．５ｍｍ以上であるのが望ましい。２．０ｍｍより大きい直径であると、ケーブルが太くなるため、関節部分に取り付けると、関節の動きを妨げる場合が多い。一方で、２．０ｍｍ以下の細いケーブルであると、角度センサ１２は、関節の動きを妨げずに、関節の角度を計測できる。

【0034】

また、０．５ｍｍ未満の小さい直径であると、細いケーブルに入射できる光にするため、光を更に集光させる必要がある。そのため、集光させるためのレンズの数が増えたり、又は、レンズ間距離が大きくなったりする場合が多いため、光学系１２ＨＷ２の部分が大きくなる場合が多い。一方で、０．５ｍｍ以上であると、光学系１２ＨＷ２の部分等を小さくすることができるため、角度センサ１２及び周辺装置を小型化又は軽量化することができる。

【0035】

なお、光ファイバは、図示する構成に限られない。例えば、光ファイバには、光学フィルタ等の部品がさらにあってもよい。

【0036】

例えば、光ファイバを含む評価装置は、以下のように取り付けられる。

【0037】

図４は、本発明の一実施形態に係る評価装置の取り付け例を説明する図である。図４（Ａ）は、ウェットスーツ１１を装着した人１０の背中部分である。一方で、図４（Ｂ）は、ウェットスーツ１１を装着した人１０の腰部分である。また、左右（図では、Ｘ軸方向となる。）には、対称となるように光ファイバが設置される。したがって、この例では、左右の肩のそれぞれの角度と、左右の股関節のそれぞれの角度とを合わせて、４箇所の角度が計測される。

【0038】

図４（Ａ）に示すような位置に光ファイバが設置されると、評価装置は、水泳における上半身の動作を計測できる。一方で、図４（Ｂ）に示すような位置に光ファイバが設置されると、評価装置は、水泳における下半身の動作を計測できる。また、光ファイバが左右対称に設置されるので、評価装置は、水泳における左半身及び右半身の動作を計測できる。

【0039】

＜全体処理例＞
図５は、本発明の一実施形態に係る評価装置による全体処理例を説明する図である。

【0040】

＜目標値の設定例＞（ステップＳ０１）
ステップＳ０１では、評価装置は、目標値が設定される。目標値は、例えば、個人別、動作の速度及び動作の種類別等に基づいて、異なる値が設定される。

【0041】

目標値は、基準とする動作の位相と、対象とする動作の位相との理想的な関係を示す値である。以下、「バタフライ」の種目を行う場合を例にする。

【0042】

この例では、左半身の動作と、右半身の動作とは、ほぼ同じ動作であるのが望ましい。すなわち、上半身では、右肩のストロークと、左肩のストロークとがほぼ一致したタイミングで行われるのが望ましい。同様に、下半身では、左脚のストロークと、右脚のストロークとがほぼ一致したタイミングで行われるのが望ましい。

【0043】

したがって、この例では、右肩の位相を基準とすると、目標とする左肩との位相差、すなわち、目標値は、「０」と設定される。同様に、右脚と、左脚との位相差の目標値は、「０」と設定される。

【0044】

一方で、この例では、上半身と、下半身とは、所定の間分、タイミングがずれているのが望ましい。例えば、上半身のストロークが行われてから所定時間経過した後、下半身のストロークが行われるのが望ましい。この場合には、位相差を示す値が、目標値に設定される。

【0045】

他にも、例えば、「クロール」の種目では、右肩の角度と、左肩の角度とは、１８０°位相がずれている場合が望ましい。したがって、このような場合には、目標値には、１８０°分、位相がずれた状態の値が設定される。

【0046】

なお、目標値には、ある程度の許容範囲が設定されてもよい。

【0047】

また、目標値は、各人の身長、体重、筋肉量、手の長さ、足の長さ、熟練度、年齢、性別、利き手、利き足、性格、心理特性又はこれらの組み合わせ等の特性（以下「個人特性」という。）に基づいて設定される。個人特性は、各人の体格、癖又は経験等によって定まる。例えば、個人特性が熟練度の例では、熟練度は、水泳の訓練を行った時間等である。そして、訓練が行われた時間が長くなると、熟練度は、高くなる。なお、熟練度は、例えば、「初心者」、「中級者」及び「上級者」等のように、訓練を行った時間に基づいて、いくつかの段階で表現されてもよい。

【0048】

熟練度が高い人ほど、各関節の動作を協調させることが可能な場合が多い。したがって、熟練度が高くなるに合わせて、協調性の判定を厳しくする等のように、目標値は、設定される。すなわち、評価装置は、目標値が個人特性に基づいて設定されるため、目標値を用いる評価によって、各人に合った、いわゆるＴｉｌｏｒ−ｍａｄｅな評価が可能になる。

【0049】

他にも、難易度に対しては、個人差が出やすい。具体的には、性格がいわゆる楽観的である人、又は、心理特性がいわゆる外向的な人は、難易度が高い内容であると、モチベーションが向上する場合が多い。一方で、性格がいわゆる悲観的である人、又は、心理特性がいわゆる内向的な人は、難易度が高い内容であると、モチベーションが低下する場合が多い。したがって、性格又は心理特性が評価装置にあらかじめ設定され、性格又は心理特性に合わせて難易度が調整されるように目標値が設定されると、評価装置は、各人の性格等に合わせたフィードバックを返すこと等ができるため、高い訓練効果を発揮させることができる。

【0050】

なお、各値及び各データは、例えば、あらかじめ評価装置に入力されるとする。

【0051】

＜計測例＞（ステップＳ０２）
ステップＳ０２では、評価装置は、角度センサによって、動作中におけるそれぞれの関節角度を計測する。そして、評価装置は、例えば、関節ごとに、それぞれの計測結果を時系列に並べる。このようにすると、各関節の動作は、時系列のグラフ等で表現できる。

【0052】

なお、光ファイバを使用する場合には、計測されるデータは、光量を示すデータである。その場合には、あらかじめ計測される角度と光量との関係を示すテーブル等に基づいて、光量から角度に、データが変換されてもよい。

【0053】

＜位相の解析例＞（ステップＳ０３）
ステップＳ０３では、評価装置は、少なくとも位相を解析する。例えば、位相は、各関節が最も伸びた状態又は最も縮んだ状態等を代表点（いわゆるピーク点等である。）として解析される。具体的には、各動作の周期において、最も角度が大きくなるタイミング又は最も角度が小さくなるタイミング等を基準に、位相が解析される。

【0054】

水泳の動作では、各関節は、繰り返しのストロークである場合が多い。したがって、角度は、周期性のある変動となる場合が多い。そのため、何周期かを計測すると、評価装置は、現在の動作が１周期においてどのような位相にあるか判定でき、また、人がどういった動作をしているかを特定できる。

【0055】

なお、協調性の判定において、角度、すなわち、後述する図６（Ａ）及び図６（Ｂ）における振幅等が評価に用いられてもよい。例えば、「バラフライ」又は「クロール」等の種目では、右肩が動作した角度と、左肩が動作した角度とが異なると、進行方向に対して蛇行してしまう場合が多い。したがって、「バラフライ」又は「クロール」等の種目では、右肩が動作した角度と、左肩が動作した角度とは、同じ程度の振幅であるのが望ましい。ゆえに、協調性の判定に振幅が用いられる場合には、評価装置は、それぞれの関節の振幅等に基づいて、運動の大きさを示す特徴量を解析してもよい。

【0056】

例えば、特徴量は、下記（１）式等のように計算される。

【0057】

【数1】

上記（１）式は、「ｎ」箇所の関節について特徴量「ｅ」を解析する例である。なお、上記（１）式は、角度「ａ」と、位相「φ」とを用いて特徴量を解析する例であるが、特徴量の解析には、他の運動の大きさを示す値が用いられてもよい。

【0058】

＜目標値と差があるか否かの判定例＞（ステップＳ０４）
ステップＳ０４では、評価装置は、目標値と計測結果とに差があるか否かを判定する。すなわち、評価装置は、目標値に基づいて定まる理想的な状態と、計測結果から定まる状態とに差があるか否かを判定する。

【0059】

具体的には、「バタフライ」の例における右肩と、左肩とは、ほぼ一致している状態が理想的な状態であると、目標値が設定される。そのため、同じ時点において、右肩の角度と、左肩の角度とが、ほぼ同じ値であれば、ステップＳ０４では、評価装置は、目標値と計測結果とに差がないと判定する。一方で、「バタフライ」の例において、右肩の角度と、左肩の角度とが、一定値以上異なる値であると、ステップＳ０４では、評価装置は、目標値と計測結果とに差があると判定する。

【0060】

次に、目標値と計測結果とに差がないと評価装置が判定すると（ステップＳ０４でＮＯ）、評価装置は、ステップＳ０２に進む。一方で、目標値と計測結果とに差があると評価装置が判定すると（ステップＳ０４でＹＥＳ）、評価装置は、ステップＳ０５に進む。

【0061】

＜フィードバック例＞（ステップＳ０５）
ステップＳ０５では、評価装置は、人に対してフィードバックを行う。例えば、評価装置は、目標値とに差がある等の評価結果を人に通知する。なお、フィードバックは、音によって行われるのが望ましい。例えば、評価結果が音情報に変換されて、伝えられる。具体的には、例えば、位相と、振幅（角度）との２種類の評価結果を伝える場合には、評価装置は、それぞれの評価結果を音の周波数と、音の大きさとに変換し、変換によって生成された音が人にフィードバックされる。なお、伝えられる情報は、位相及び振幅に限られず、他の情報が加わったり、又は、１種類の情報が伝えられたりしてもよい。

【0062】

具体的には、音の大きさは、例えば、下記（２）式を計算して定まる。

【0063】

【数2】

なお、上記（２）式におけるフィードバックゲインは、あらかじめ評価装置に設定される値である。また、上記（２）式における各関節の角度は、計測によって得られる値である。

【0064】

さらに、音の周波数は、例えば、下記（３）式を計算して定まる。

【0065】

【数3】

なお、上記（３）式におけるフィードバックゲイン及び初期値は、あらかじめ評価装置に設定される値である。また、上記（３）式における位相は、解析によって得られる値である。

【0066】

水中で動作中は、画像等によってフィードバックされると、人は、画像に気を取られ、動作が不自然となる場合が多い。そこで、評価装置は、イヤホンを介して、音声又は所定の音が人に伝えられるのが望ましい。 また、フィードバックは、実時間性、いわゆるリアルタイム性があるのが望ましい。具体的には、人の動作があってから、フィードバックがあるまでの時間は、５００ｍｓ（ミリ秒）以下であるのが望ましい。このように、評価結果がリアルタイムに人に伝えられると、人は、動作中における目標との誤差をすぐに認知することができる。例えば、フィードバックにリアルタイム性を持たせるため、評価システムは、いわゆるリアルタイムＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）又は組み込みシステム等を用いる。

【0067】

このように、音を用いると、人は、動作をしながらでも実時間でフィードバックを受けやすい。

【0068】

なお、フィードバックは、動作ごとに毎回フィードバックする方法に限られない。人は、フィードバックによる動作の改善がすぐにできない場合がある。そこで、評価装置は、数回のストロークの結果をまとめてフィードバックしてもよい。例えば、評価装置は、数回の評価結果を平均化する等によってまとめる。この場合には、フィードバックは、ストロークに対して間欠的に行われる。このようにすると、評価装置は、よりフィードバックを認知させる負荷を減らすことができる。

【0069】

なお、フィードバックは、例えば、計測結果又は判定結果等がコーチに表示され、コーチとなる人が計測結果等を見て、動作中の人にアドバイスを行う等でもよい。

【0070】

また、フィードバックは、フィードバックを受ける人の熟練度に合わせて行われるのが望ましい。フィードバックは、長い時間使用すると、フィードバックを頼りに学習が進むため、いわゆる依存性が高くなる可能性がある。すなわち、フィードバックがない状態では、上手く動作できないようになってしまうおそれがある。そこで、フィードバックは、熟練度が高くなると、フィードバックを行う時間又は量等を減らすのが望ましい。

【0071】

具体的には、音によって人にフィードバックを行う場合には、熟練度が高くなると、評価装置は、フィードバックに使用する音の音量を小さくしたり、音が流れる時間を短くしたりするのが望ましい。このようにして、フィードバックによる支援を熟練度に合わせて減らしていくと、フィードバックがない状態であっても、人は、訓練の成果を出しやすい。

【0072】

＜実験結果＞
図６は、本発明の一実施形態に係る評価装置を用いた実験結果を説明する図である。

【0073】

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、横軸を時間とし、縦軸を関節の角度とする。また、図６（Ａ）における縦軸は、肩の角度を示す。一方で、図６（Ｂ）における縦軸は、股関節の角度を示す。そして、図６（Ｃ）は、評価対象となった人を撮影した画像である。

【0074】

また、図示する実験結果は、評価対象となった人が、「バタフライ」の種目で泳いだ結果である。そして、図示する実験結果は、流速が「１．０ｍ／ｓ（メートル毎秒）」であった。

【0075】

そして、実験では、本発明の一実施形態に係る評価装置による評価と、図６（Ｃ）に示すように進行方向（図では、Ｙ軸方向となる。）に対して横側から撮影したモーションキャプチャによる評価とを比較した。

【0076】

図６（Ａ）に示す実験結果は、図６（Ｄ）に示すように、肩の動作によって変化する角度（以下「肩角度α」という。）の評価結果である。

【0077】

図６（Ｂ）に示す実験結果は、図６（Ｅ）に示すように、太腿の動作によって変化する角度（以下「脚角度β」という。）の評価結果である。

【0078】

また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、評価装置による評価を「Ｐｒｏｐｏｓｅｄ」で示し、基準とするモーションキャプチャによる評価を「Ｍｏ−Ｃａｐ」で示す。さらに、図では、三角形のマーカは、肩角度α及び脚角度βが１周期内において最大となるそれぞれの時点、いわゆるピーク点を示す。図示するように、マーカによって示す時点の間隔が、水中における動作の周期ＣＹＣ１となる。また、周期ＣＹＣ１は、各関節によるストロークの周期ともいえる。なお、図６（Ａ）では、モーションキャプチャによる評価と、評価装置による評価とは、振幅の方向が逆向きである。したがって、モーションキャプチャによる評価は、線ＬＮで線対称とすると、評価装置による評価と同様に参照できる。

【0079】

図６（Ａ）及び図６（Ｂ）で図示するように、評価装置による評価によって、肩角度α及び脚角度βのピーク点が精度良く検出できる。例えば、位相は、このように検出されるピーク点によって示される。

【0080】

図６（Ａ）、すなわち、肩角度αでは、評価装置による評価から検出したピーク点と、モーションキャプチャによる評価から検出したピーク点との差は、差異Ｅ１である。同様に、図６（Ｂ）、すなわち、脚角度βでは、評価装置による評価から検出したピーク点と、モーションキャプチャによる評価から検出したピーク点との差は、差異Ｅ２である。図示するように、検出できるそれぞれのピーク点に大きな差異はなく、評価装置は、ピーク点を精度良く検出できる。

【0081】

図示するように、評価装置による評価と、モーションキャプチャによる評価との誤差は、実験結果から以下のようになった。

【0082】

図７は、本発明の一実施形態に係る評価装置を用いた実験結果を説明する表である。図示する表では、「Ｓｐｅｅｄ」は、被験者が実験において泳いだ流速を示す。図７は、図示するように、「１．０ｍ／ｓ」、「１．２ｍ／ｓ」及び「１．４ｍ／ｓ」の３種類の流速において実験した結果を示す。また、各実験結果は、それぞれ２０秒程度評価した記録のうち、中間となる１０秒間を抽出した結果である。

【0083】

また、「Ｅｒｒｏｒ（ａｒｍ）」は、図６における肩角度αのピーク点の間隔、すなわち、ストロークのサイクルをモーションキャプチャで計算した値と、評価装置で計算した値との誤差である。同様に、「Ｅｒｒｏｒ（ｌｅｇ）」は、図６における脚角度βのピーク点の間隔、すなわち、ストロークのサイクルについての誤差である。また、表におけるそれぞれの誤差の値は、平均値である。さらに、「±」で示す値は、標準偏差である。

【0084】

以上のように、実験結果から、評価装置は、ストロークの評価において、モーションキャプチャによる評価と５０ｍｓ（ミリ秒）以下の誤差で精度良く水中における人の動作を評価することができる。

【0085】

また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、モーションキャプチャは、計測不可能区間ＣＹＣ２があった。すなわち、モーションキャプチャ用のカメラからの視点では、計測したい点が隠れてしまい、肩角度αが計測できない時点があった。一方で、光ファイバを用いる評価装置による評価では、計測不可能区間ＣＹＣ２が少なく、カメラの設置位置等を考慮しなくとも、評価装置は、水中における人の動作を評価することができる。

【0086】

さらに、図示するように、図６（Ａ）におけるピーク点と、図６（Ｂ）におけるピーク点との時間軸における間隔（以下「遅れ量ＤＬＹ」という。）が、上半身の動作と、下半身の動作との協調性を示す値となる。この例では、図６（Ａ）におけるピーク点から、所定時間遅れて、図６（Ｂ）におけるピーク点が来ると、上半身の動作と、下半身の動作とが協調して動作している状態と評価できる。また、この遅れ量ＤＬＹが、上半身の動作と、下半身の動作との目標値となる。このように、遅れ量ＤＬＹによって、第１関節の例となる肩と、第２関節の例となる脚との協調性が判定される。なお、協調性は、遅れ量に限られず、例えば、「バタフライ」の種目において、第１関節を右肩とし、第２関節を左肩とした場合には、ピーク点がほぼ一致している状態であると、両肩の協調性が取れていると判定される。他にも、協調性は、例えば、「クロール」の種目において、第１関節を右肩とし、第２関節を左肩とした場合には、ピーク点がほぼ１８０°程度ずれている状態であると、両肩の協調性が取れていると判定される。

【0087】

このような遅れ量ＤＬＹが時間分解能において精度良く評価できると、水泳において、泳ぐ速さを速くできるように訓練しやすい。なお、遅れ量ＤＬＹがどういった値であると、水泳において速く泳げる、又は、水による抵抗を少なくできる等の効果を奏するかは、泳ぐ種目又は個人差がある。したがって、遅れ量ＤＬＹ、すなわち、目標値は、個別に設定されるのが望ましい。

【0088】

そして、これらの遅れ量ＤＬＹが目標値からずれてきた場合には、ずれが発生していることが泳いでいる人にフィードバックされる。

【0089】

＜評価システム例＞
図８は、本発明の一実施形態に係る評価装置を有する評価システムの構成例を説明する図である。例えば、評価装置が有する処理装置１３を複数用いて、図示するような評価システム３とする実施形態でもよい。なお、評価システム３では、処理装置１３は、異なる装置でもよいし、同じ装置が複数回使用される構成でもよい。

【0090】

評価システム３では、例えば、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）のように評価された評価データ３０が、ネットワーク等を介して、サーバ２に収集される。例えば、評価データ３０が、時系列で記憶されていくと、訓練によって、泳ぎ方がどのように変化していくか等の傾向を把握できる。

【0091】

なお、図示するように、評価データ３０に対して、コーチがアドバイスとなる指導データ３１を入力してもよい。

【0092】

指導データ３１は、例えば、目標値、ストロークの速さ又はこれらの組み合わせ等である。つまり、指導データ３１は、評価データ３０をコーチが見て、アドバイスする結果である。具体的には、指導データ３１は、遅れ量ＤＬＹ（図６参照）をどのくらいにすると、速く泳げるようになるかを示すデータである。

【0093】

そして、サーバ２は、複数の指導データ３１を収集して最適パラメータ３２を生成する。例えば、サーバ２は、指導データ３１が示す各値を平均して最適パラメータ３２を推定する。このようにすると、直接コーチに接する機会がない人でも、最適パラメータ３２を参照すると、どのように泳ぎ方を工夫すればよいかが把握できる。特に、同じ種目又は同じ個人特性の他の人の評価データ３０及び指導データ３１に基づく最適パラメータ３２が参照できると、人は、泳ぎ方の参考にできる。

【0094】

つまり、似たような状況にある人が受けたアドバイス等を参照できると、直接コーチに接する機会がない人でも、泳ぎ方を工夫すればよいかが把握できる。

【0095】

＜機能構成例＞
図９は、本発明の一実施形態に係る評価装置の機能構成例を説明する図である。図示するように、評価装置１は、例えば、計測部１ＦＮ１と、解析部１ＦＮ２と、判定部１ＦＮ３とを含む機能構成である。また、評価装置１は、図示するように、フィードバック部１ＦＮ４を更に含む機能構成であるのが望ましい。

【0096】

計測部１ＦＮ１は、人の関節の角度を計測する計測手順を行う。例えば、計測部１ＦＮ１は、角度センサ１２（図２参照）等によって実現される。

【0097】

解析部１ＦＮ２は、計測部１ＦＮ１が計測する角度の位相を解析する解析手順を行う。例えば、解析部１ＦＮ２は、ＭＰＵ１３ＨＷ２（図２参照）等によって実現される。

【0098】

判定部１ＦＮ３は、計測された関節角度と解析部１ＦＮ２によって解析される位相等に基づいて、各関節の協調性を判定する判定手順を行う。例えば、判定部１ＦＮ３は、ＭＰＵ１３ＨＷ２（図２参照）等によって実現される。

【0099】

フィードバック部１ＦＮ４は、判定部１ＦＮ３による評価結果を人にフィードバックするフィードバック手順を行う。例えば、フィードバック部１ＦＮ４は、ＭＰＵ１３ＨＷ２（図２参照）等によって実現される。

【0100】

評価装置１は、計測部１ＦＮ１によって、例えば、図６（Ｄ）及び図６（Ｅ）に示すような肩角度α、脚角度β又はこれらの組み合わせを計測することができる。このようにすると、評価装置１は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すような評価データを生成することができる。

【0101】

そして、評価装置１は、解析部１ＦＮ２によって、評価データに基づいて位相を解析する。例えば、解析が行われると、評価装置１は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、ピーク点、水中における動作の周期ＣＹＣ１又はこれらの組み合わせを示せる。

【0102】

次に、評価装置１は、解析部１ＦＮ２による解析結果があると、判定部１ＦＮ３によって、現在の動作の状態と、目標値とに基づいて、各関節が協調性の取れた状態にあるか否か等を評価できる。このようにすると、評価装置１は、例えば、「バタフライ」の種目において、右肩の関節と、左肩の関節とがほぼ同時にストロークし、両肩が協調性の取れた動作を行っているかを評価できる。

【0103】

以上のような機能構成であると、水中における人の動作が評価できる。したがって、評価装置は、例えば、水泳の訓練等に適用できる。なお、水中における人の動作は、水泳に限られず、歩行等であってもよい。

【0104】

特に、速さを競う競泳等では、全身の各部位を協調して動作させることで、高い推進力を生み出し、速さを向上させたい場合が多い。そのため、水泳において、高い推進力を出したり、水による抵抗を少なくしたりする目的で、四肢の間の協調性（Ｉｎｔｅｒ−Ｌｉｍｂ Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ、ＩＬＣ）を高めることが重要となる。また、人によって、体格に違い又は手足の長さに個人差がある。そこで、水中における各関節の角度を精度良く評価することが重要となる。このように、水中における動作が精度良く評価できると、コーチ等の指導者が、評価結果を参照して、各人に合わせた適切なアドバイスを行いやすい。

【0105】

＜その他の実施形態＞
なお、評価装置及び処理装置等の各装置は、１台の装置で実現されなくともよい。すなわち、各装置は、複数の装置で構成されてもよい。例えば、評価装置は、複数の処理装置を有し、各処理を分散、並列又は冗長して行ってもよい。

【0106】

なお、本発明に係る各処理の全部又は一部は、アセンブラ等の低水準言語又はオブジェクト指向言語等の高水準言語で記述され、コンピュータに評価方法を実行させるためのプログラムによって実現されてもよい。すなわち、プログラムは、評価装置等の情報処理装置又は１以上の情報処理装置を含む情報処理システム等のコンピュータに各処理を実行させるためのコンピュータプログラムである。

【0107】

したがって、プログラムに基づいて評価方法が実行されると、コンピュータが有する演算装置及び制御装置は、各処理を実行するため、プログラムに基づいて演算及び制御を行う。また、コンピュータが有する記憶装置は、各処理を実行するため、プログラムに基づいて、処理に用いられるデータを記憶する。

【0108】

また、プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されて頒布することができる。なお、記録媒体は、磁気テープ、フラッシュメモリ、光ディスク、光磁気ディスク又は磁気ディスク等のメディアである。さらに、プログラムは、電気通信回線を通じて頒布することができる。

【0109】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上記に説明した実施形態等に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、実施形態は、種々の変形又は変更が可能である。

【符号の説明】

【0110】

１ 評価装置
１０ 人
１１ ウェットスーツ
１２ 角度センサ
１３ 処理装置
１４ イヤホン
α 肩角度
β 脚角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】