特開 2024-161608 動作解析方法、動作解析システムおよびサービス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024161608

(43)【公開日】2024-11-19

(54)【発明の名称】動作解析方法、動作解析システムおよびサービス

(51)【国際特許分類】

   A63B 69/00 20060101AFI20241112BHJP

   A63B 71/06 20060101ALI20241112BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20241112BHJP

【ＦＩ】

A63B69/00 C

A63B71/06 M

A63B71/06 T

A61B5/11

【審査請求】有

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024147105

(22)【出願日】2024-08-29

(62)【分割の表示】P 2020163525の分割

【原出願日】2020-09-29

(71)【出願人】

【識別番号】501270287

【氏名又は名称】帝人フロンティア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100169085

【弁理士】

【氏名又は名称】為山 太郎

(72)【発明者】

【氏名】安光 玲

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 留以

(57)【要約】

【課題】スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能な、動作解析方法、動作解析システムおよびサービスを提供する。
【解決手段】モーションセンサーをユーザに取り付け、前記モーションセンサーの結果に基づきユーザの動作を解析し、解析結果を示す情報を表示し、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザまたはユーザが着用するウエアに取り付けたモーションセンサー、前記モーションセンサーの出力に基づきユーザの動作を解析する解析手段、および前記解析手段による解析結果を示す情報を表示する表示手段を備える動作解析システムであって、前記のモーションセンサーが、ユーザの背中に取り付けられたモーションセンサー、ユーザの腰に取り付けられたモーションセンサー、およびユーザの手首に取り付けられたモーションセンサーを含む複数のモーションセンサーであり、かつ前記のモーションセンサーが慣性センサーであることを特徴とする動作解析システムを用いて、ウエアを介したウェアラブル手段を用いてユーザの動作を検知および解析し、上達に向けたアドバイスをユーザに自動的に提示する動作解析システムの使用方法であり、
かつ前記の手首に取り付けられたモーションセンサーの出力に基づいて、前記ユーザの動作段階を判別し、前記ユーザの動作段階が特定の動作段階であるときに、前記のその他のモーションセンサーの出力に基づいて、前記ユーザの姿勢を判別し、前記の表示手段において複数のユーザの動作段階に分割されて表示されることを特徴とする動作解析システムの使用方法。

【請求項2】

前記動作解析システムが、ユーザの手首の取り付けられたモーションセンサーを装着するリストバンドの一部に単繊維径が５０～３０００ｎｍの極細繊維を含む布帛を含む、請求項１に記載の動作解析システムの使用方法。

【請求項3】

前記ユーザの動作が、ゴルフスイング、スポーツ、ダンス動作、熟練労働や作業標準のある動作、伝統技能の動作、リハビリテーション、および日常動作からなる群のうちいずれかである、請求項１または請求項２に記載の動作解析システムの使用方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能な、動作解析方法、動作解析システムおよびサービスに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、運動対象の動作を記録するために種々のモーションキャプチャ技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、ゴルフスイングを向上させるための分析方法として、モーションセンサーを用いた技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）

【0003】

しかしながら、従来の方法では大規模な設備を必要としたり、光学式のものでは身体の陰となり死角となっている部分は計測できないという問題があった。
また、モーションセンサーを用いた技術についても、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能な方法やシステムはこれまであまり提案されてない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－８８４６９号公報

【特許文献2】特開２０１６－１４０６９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能な、動作解析方法、動作解析システムおよびサービスを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、モーションセンサーをユーザに取り付ける際、モーションセンサーの配置等を工夫することにより所望の方法およびシステムが得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。

【0007】

かくして、本発明によれば「モーションセンサーをユーザまたはユーザが着用するウエアに取り付け、前記モーションセンサーの出力に基づきユーザの動作を解析し、解析結果を示す情報を表示することを特徴とする動作解析方法。」が提供される。
その際、前記のモーションセンサーを、ユーザの背中、ユーザの腰、およびユーザの手首に取り付けることが好ましい。

【0008】

また、本発明によれば「ユーザまたはユーザが着用するウエアに取り付けたモーションセンサー、前記モーションセンサーの出力に基づきユーザの動作を解析する解析手段、および前記解析手段による解析結果を示す情報を表示する表示手段を備えることを特徴とする動作解析システム。」が提供される。

【0009】

その際、前記のモーションセンサーが、ユーザの背中に取り付けられたモーションセンサー、ユーザの腰に取り付けられたモーションセンサー、およびユーザの手首に取り付けられたモーションセンサーを含む複数のモーションセンサーであることが好ましい。また、前記の手首に取り付けられたモーションセンサーの出力に基づいて、前記ユーザの動作段階を判別し、前記ユーザの動作段階が特定の動作段階であるときに、前記のその他のモーションセンサー（ユーザの背中に取り付けられたモーションセンサーおよび／またはユーザの腰に取り付けられたモーションセンサー）の出力に基づいて、前記ユーザの姿勢を判別することが好ましい。また、前記の表示手段において、複数のユーザの動作段階に分割されて表示されることが好ましい。また、ユーザの手首の取り付けられたモーションセンサーを装着するリストバンドの一部に単繊維径が５０～３０００ｎｍの極細繊維を含む布帛を含むことが好ましい。

【0010】

また、本発明によれば「ウエアを介したウェアラブル手段を用いてユーザの動作を検知および解析し、上達に向けたアドバイスをユーザに自動的に提示することを特徴とするサービス。」が提供される。
その際、前記の動作解析方法または前記の動作解析システムを用いることが好ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能な、動作解析方法、動作解析システムおよびサービスが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明において、モーションセンサーをユーザの背中部、腰部、および手首部に取り付けた事例を模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明は、ユーザ（ウエアの着用者）の動作を解析する方法、動作解析システムおよび動作解析サービスに関する発明であって、動作を検知するためにモーションセンサー（以下、「センサー」ということもある。）を用いる。ここで、前記モーションセンサーとしては、加速度センサー、ジャイロセンサー、地磁気センサー、などの慣性センサー（量子慣性センサーを含む。）、光学式センサー、機械式センサー、磁気式センサー、画像式センサーなどが例示されるが特に限定されるものではない。なかでも慣性センサーが好ましい。例えば、特開２０１９－８８４６９号公報に記載されているような、３軸方向の加速度と、３軸回りの角速度と、３軸方向の向きを検知することのできるセンサーが好ましいが限定はされない。

【0014】

また、前記のモーションセンサーはユーザまたはユーザが着用するウエアから選ばれる少なくとも１つに取り付けられる。
前記のモーションセンサーを取り付ける具体的態様として、ユーザの身体に直接取り付ける態様、ユーザが着用するウエアに取り付ける態様が挙げられる。本発明において、複数のモーションセンサーを用いる場合、これらの態様を組み合わせて用いてもよい。

【0015】

前記ウエアには、衣服の他、リストバンドのような身体装着品も含まれる。本発明において、複数のモーションセンサーを使用する場合、上半身に身に着けるウエア（衣服）とリストバンド（手首）とに装着していることが好ましい。その際、図１に示すように、前記の上半身に身に着けるウエアがベスト（ベスト型衣料）であり、少なくともベストの背中部と腰部（ユーザの背中およびユーザの腰に該当する位置）にモーションセンサーを備えていることが身体の主軸の動作をフィードバックする形態として好ましい。

【0016】

かかる構成およびリストバンドに装着したモーションセンサーとを組み合わせてユーザの動作を解析することにより、モーションセンサーが取り付けられたユーザの各部位の動作の状態を連動して分析することができ、各動作状態におけるユーザの姿勢を精度よく判別することができる。

【0017】

前記ウエアは、例えば、ウエアが外気側生地と肌側生地とを有し、前記外気側生地と肌側生地との間にセンサーを配していてもよい。また、前記肌側生地がパワーネットからなるものでもよい。特に総繊度３００～８００ｄｔｅｘ、フィラメント数５～４０本のナイロン繊維とポリウレタン繊維を用いてなるパワーネットが好ましい。また、経編組織を有するパワーネットが好ましい。また、前記肌側生地において、外気側生地側にポケットを有しており、該ポケットにモーションセンサーが配されていてもよい。また、前記ポケットに配されたセンサーが面ファスナーにより前記ポケット内で固定されていてもよい。また、前記肌側生地がバックル付きベルトを有していてもよい。また、身体の動きをより精度よく計測するために極細繊維が滑り止めとして使用されていてもよい。

【0018】

また、前記モーションセンサーを装着するリストバンドにより手首にずれることなく固定されていることが好ましい。特に、ユーザの手首の取り付けられたモーションセンサーを装着するリストバンドの一部に単繊維径が５０～３０００ｎｍの極細繊維を含む布帛を含むことが好ましい。

【0019】

ここで、前記リストバンドとしては、例えば、特開２００９－２８５１４４号公報に記載されているような単繊維径が１０００ｎｍ以下のフィラメント糸Ａを含む布帛ａと、立毛布帛ｂとで構成される面ファスナーを含むと、センサーのずれを防止するのみならず、汗や雨でのずれを防止でき非常に容易であり好ましい。

【0020】

ユーザの動作は前記モーションセンサーの出力に基づいて解析され、解析結果を示す情報は、表示画面に表示される。以下、本発明の動作解析方法の一態様として、ゴルフスイングを例にして説明するが、本発明はゴルフスイングには限定されない。

【0021】

例えば、ウエア着用者（ユーザ）のゴルフスイングの身体の動作を、手首に固定したモーションセンサーでスイングフェイズ毎に自動区分し、ウエアに装着した複数のモーションセンサー（好ましくはユーザの背中およびユーザの腰に該当する位置に取り付けたモーションセンサー）から算出される姿勢情報を解析し、それぞれのフェイズにおける適切なアドバイスや練習方法などを自動的に提示（表示）することが好ましい。

【0022】

より具体的には、リストバンド（手首）に装着したモーションセンサーの出力により、スイング動作を、セットアップ、バックスイング、ダウンスイング、インパクトおよびフォロースルーのフェイズに自動区分し、手首のセンサーと時間同期した、ウエアに装着したモーションセンサーからの出力に基づいて、各フェイズの上半身の姿勢を数値化し、ゴルフスイングを評価するための指標を算出し、次いで、スイングのフェイズごとにスイングの上達に向けたアドバイスを自動的に提示することが好ましい。

【0023】

ここで、手首に装着したモーションセンサーは、スイング動作を上記の各フェイズに自動区分する目的で使用されることが好ましい。
また、腰部に装着したモーションセンサーと背中上部に装着したモーションセンサーからの出力により、Ｘ軸方向の回転角度を基に左右の傾き、Ｙ軸の回転方向を基に前傾、後傾角度を示す体幹角度、Ｚ軸方向の回転角度をもとに回旋を算出することが好ましい。

【0024】

本発明の動作解析システムは、ユーザまたはユーザが着用するウエア（衣服）に取り付けたモーションセンサー、前記モーションセンサーの出力に基づきユーザの動作を解析する解析手段、および前記解析手段による解析結果を示す情報を表示する表示手段を備える。

【0025】

その際、前記のモーションセンサーが、ユーザの背中に取り付けられたモーションセンサー、ユーザの腰に取り付けられたモーションセンサー、およびユーザの手首に取り付けられたモーションセンサー、とを含む複数のモーションセンサーであることが好ましい。

【0026】

また、前記の手首に取り付けられたモーションセンサーの出力に基づいて、前記ユーザの動作段階を判別し、前記ユーザの動作段階が特定の動作段階であるときに、前記のその他のモーションセンサーの出力に基づいて、前記ユーザの姿勢を判別することがさらに好ましい。さらに、前記の表示手段において、複数のユーザの動作段階に分割されて表示されることが好ましい。

【0027】

前述の動作解析方法において説明した各事項に加え、前記モーションセンサーは、センサー端末として、位置や角度の変化速度や加速度などの検知部と当該データの送信部を含み、電源部、記憶部、処理部などを含んでいてもよい。また、センサー端末から出力されたデータは、後述する通信手段によって解析装置（処理部）に送信され、解析処理された結果を示す情報が、表示手段に表示される。

【0028】

以下、ゴルフスイングを例にして動作解析システムをさらに説明する。かかる動作解析システムは、ユーザの手首に装着し、第１の時系列データを作成するモーションセンサー端末（位置や角度の変化速度や加速度などの検知部と当該データの送信部を含み、電源部、記憶部、処理部などを含んでいてもよい。）と、ウエア（好ましくはユーザの背中およびユーザの腰に該当する位置）に固定された複数のモーションセンサー端末（位置や角度の変化速度や加速度を検知する検知部、計測箇所の第Nの時系列データ（N≧2）を作成する処理部、当該データの送信部を含み、電源部、記憶部などを含んでいてもよい。）と、ユーザの手首に装着した前記センサー端末およびウエアに固定された複数のモーションセンサー端末と通信（無線または有線）可能に接続された解析装置を含む。

【0029】

ここで、解析装置は、ユーザの手首に装着した前記センサー端末およびウエアに固定された複数のモーションセンサー端末と通信可能な通信部と、第１の時系列データからゴルフスイングの自動区分を処理し、その区分毎に、ウエアで計測した複数の時系列データを区分し、それぞれのモーションセンサー別に算出された姿勢情報とゴルフスイングを解析するための指標を算出する処理部と、上記処理部で算出された各指標をモーションセンサー毎に記憶する記憶部と、第１の時系列データからスイングフェイズを自動区分する際の条件を記憶する記憶部と、処理部で算出した各指標を基に、アドバイスを表示するための条件とテキスト（メッセージ）を記憶する記憶部と、ゴルフのスイングを判定する際に比較するモーションデータ（手本データ）を記憶する記憶部、さらには表示部（ディスプレイなど）などを備えていることが好ましい。

【0030】

また、かかる解析装置は、タブレット型コンピューター、スマートホン、モバイル端末など携帯型電子機器であることが好ましい。
また、本発明によれば、ウエアを介したウェアラブル手段を用いてユーザの動作を検知・解析し、上達に向けたアドバイスをユーザに自動的に提示することを特徴とするサービスが提供される。その際、前記の動作解析方法または動作解析システムによれば、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能となる。さらには、複数台のカメラや、大型の計測器を持ち運ぶ必要がなく、ゴルフ場での利用も想定される。

【0031】

なお、前記サービスには、動作解析だけでなく、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスの表示や、音声によるアドバイス、さらにはこれらの通信なども含む。
また、テニス、バッティング、ダンス、体操などの振り付けや判定にも幅広く利用することができる。もちろん、スポーツに限定されず熟練労働や作業標準のある動作、伝統技能（舞踊、演舞、能）の動作の体得やリハビリテーションや日常の動作など幅広く適用されうる。

【実施例0032】

以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらには限定はされない。

【0033】

［実施例１］
まず、ポリウレタン繊維に紫外線吸収剤を含有するポリエステル繊維をカバリングした複合糸を用いて、ベストウエアの本体生地を得た。その際、本体生地は前開きとし、ファスナーを取り付けた。

【0034】

一方、ナイロン繊維製パワーネットからなる背あて（肌側生地）を得た。かかる背あてにおいて、外気側生地側にポケットを取り付け、該ポケット（すなわち、背中部）にモーションセンサー（帝人フロンティアセンシング社製のＤＳＰワイヤレス９軸モーションセンサー）を配した。その際、センサーを面ファスナー（帝人フロンティア社製ファスナーノ（登録商標））によりポケット内に固定した。また、ベストウエアの本体生地の腰部にもモーションセンサー（帝人フロンティアセンシング社製のＤＳＰワイヤレス９軸モーションセンサー）を取りつけてゴルフ用ベストウエアとした。

【0035】

一方、左手首にリストバンドを取り付け、面ファスナーを用いてモーションセンサー（帝人フロンティアセンシング社製のＤＳＰワイヤレス９軸モーションセンサー）を固定した。

【0036】

ついで、左手首に固定したモーションセンサーで検知した、加速度、角速度を用いて、ゴルフにおけるスイングフェイズを時系列ごとに５つ（アドレス、テイクバック、ダウンスイング、インパクト、フォロースルー）に区分した。被験者は手首にモーションセンサーを固定した状態でゴルフのスイングを行い、複数回の加速度、角速度の情報を取得し、それらの組み合わせにより、スイングフェイズを分類する条件、閾値を決定した。その際、手首に装着したモーションセンサーの角速度からスイングの回転方向を、加速度からスイングの速度成分を用いて、スイングフェイズを自動区分した。

【0037】

２０回の計測を実施したところ、スイングフェイズが移行したことを誤認識することなく、２０回中２０回の自動区分に成功した。自動区分の判定は、撮影したスイング動画をもとに、スイングフェイズの移行に０．１秒以上のズレがないかを判定した。さらに身体の動作をベストウエアの背中部と腰部に固定したモーションセンサーで計測し、スイングのフェイズ毎に、身体の動きを表示し、スイングのフェイズ毎の身体の動きを解析し、適正な姿勢情報（教師データ）と比較した判定を行い、その良否および改善ポイントをフィードバックした。フィードバックは通信機器により区分ごとにアドバイスを表示した。

【0038】

［比較例１］
ゴルフクラブにモーションセンサー取り付ける製品を用いて、実施例１と同様に実施した。その結果、ゴルフクラブの動作からは身体の姿勢は計測することができず、スイングにおいて重要とされる身体の動作を精度よく提示することはできなかった。

【0039】

［比較例２］
カメラによりモーション分析を行う製品を行い、実施例１と同様に実施した。その結果、撮影時の遮蔽物や、撮影角度によって正確な計測を行う事ができず、スイングにおいて重要とされる身体の動作を精度よく提示することはできなかった。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明によれば、スポーツやダンスなどの上達に向けたアドバイスを自動的に精度よく提示することが可能な、動作解析方法、動作解析システムおよびサービスが提供され、その工業的価値は大きい。

【図1】