运动解析装置以及运动解析方法.pdf

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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201510594340.6 (22)申请日 2015.09.17 2014-193120 2014.09.22 JP A63B 71/06(2006.01) A63B 24/00(2006.01) (71)申请人 卡西欧计算机株式会社 地址 日本国东京都 (72)发明人 相原岳浩 (74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 樊建中 (54) 发明名称 运动解析装置以及运动解析方法 (57) 摘要 本发明提供一种运动解析装置以及运动解析 方法。运动解析装置具备 ： 加速度取得部， 其伴随 利用者的运动而取得该。

2、利用者的加速度 ； 第 1 数 据取得部， 其基于所述加速度， 取得与预先规定的 时间份的所述利用者的运动所产生的力学总做功 量相对应的第 1 数据 ； 第 2 数据取得部， 其基于所 述加速度， 取得与所述预先规定的时间份的所述 利用者的运动所相关的方向之中的某方向的速度 或动能相对应的第 2 数据 ； 和第 3 数据取得部， 其 基于所述第1数据和所述第2数据， 取得与所述利 用者的运动的效率相对应的第 3 数据。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图12页 CN 105435438 A 2。

3、016.03.30 CN 105435438 A 1/2 页 2 1.一种运动解析装置， 其特征在于， 具备 ： 加速度取得部， 其伴随利用者的运动而取得该利用者的加速度 ； 第 1 数据取得部， 其基于所述加速度， 取得与预先规定的时间份的所述利用者的运动 所产生的力学总做功量相对应的第 1 数据 ； 第 2 数据取得部， 其基于所述加速度， 取得与所述预先规定的时间份的所述利用者的 运动所相关的方向之中的某方向的速度或动能相对应的第 2 数据 ； 和 第 3 数据取得部， 其基于所述第 1 数据和所述第 2 数据， 取得与所述利用者的运动的效 率相对应的第 3 数据。 2.根据权利要求 1。

4、 所述的运动解析装置， 其特征在于， 所述第 1 数据取得部取得不同方向的加速度的大小， 对该加速度的大小进行所述预先 规定的时间份积分， 由此取得所述第 1 数据。 3.根据权利要求 1 或 2 所述的运动解析装置， 其特征在于， 所述运动解析装置还具备角速度取得部， 所述角速度取得部取得所述利用者运动中的 绕沿着该利用者的体轴的旋转轴的角速度， 所述第 2 数据取得部基于所述加速度以及所述角速度， 取得所述预先规定的方向的加 速度， 对该预先规定的方向之中的正或负的任意一方的加速度进行所述预先规定的时间份 积分， 由此取得所述第 2 数据。 4.根据权利要求 3 所述的运动解析装置， 其特。

5、征在于， 所述第 2 数据取得部取得与所述利用者的推进方向、 水平面内与所述利用者的推进方 向正交的方向、 以及铅垂方向之中的任一方向的所述速度或所述动能相对应的数据， 作为 所述第 2 数据。 5.根据权利要求 1 或 2 所述的运动解析装置， 其特征在于， 所述运动解析装置还具备速度取得部， 所述速度取得部取得所述利用者的推进方向的 速度， 所述第 2 数据取得部通过将所述速度的 2 次方除以 2 来取得所述第 2 数据。 6.根据权利要求 5 所述的运动解析装置， 其特征在于， 所述速度取得部基于全球定位网传感器的输出， 取得所述利用者的推进方向的速度。 7.根据权利要求 1 6 中任一。

6、项所述的运动解析装置， 其特征在于， 所述第 3 数据取得部作为所述第 1 数据与所述第 2 数据之比而取得所述预先规定的时 间中的、 所述利用者的推进方向之中的正或负的任意一方的方向的所述速度或所述动能相 对于所述利用者的运动所产生的力学总做功量的效率， 作为所述第 3 数据。 8.根据权利要求 1 7 中任一项所述的运动解析装置， 其特征在于， 所述运动解析装置还具备显示部， 所述显示部基于所述第 3 数据向所述利用者显示与 运动的效率相关的信息， 所述显示部将所述利用者的所述第 3 数据、 和所述利用者以外的人物的所述第 3 数据 显示于所述显示部。 9.根据权利要求 1 8 中任一项所。

7、述的运动解析装置， 其特征在于， 所述预先规定的时间是所述利用者进行具有周期性的预先规定的动作的时间， 所述运动解析装置还具备时间推断部， 所述时间推断部推断所述利用者的动作的周期 权 利 要 求 书 CN 105435438 A 2 2/2 页 3 作为所述预先规定的时间。 10.一种运动解析方法， 其特征在于， 取得利用者运动中的加速度， 基于所述加速度来取得与预先规定的时间份的所述利用者的运动所产生的力学总做 功量相对应的第 1 数据， 基于所述加速度来取得与所述预先规定的时间份的所述利用者的运动所相关的方向 之中的预先规定的方向的速度或动能相对应的第 2 数据， 基于所述第 1 数据和。

8、所述第 2 数据来取得与所述利用者的运动的效率相对应的第 3 数 据。 11.根据权利要求 10 所述的运动解析方法， 其特征在于， 在取得所述第 1 数据时， 取得分方向的加速度的大小， 对该加速度的大小进行所述预 先规定的时间份积分， 由此取得所述第 1 数据。 12.根据权利要求 10 或 11 所述的运动解析方法， 其特征在于， 还取得所述利用者运动中的沿着该利用者的体轴的旋转运动的旋转方向的角速度， 在取得所述第 2 数据时， 基于所述加速度以及所述角速度来取得所述预先规定的方向 的加速度， 对该预先规定的方向之中的正或负的任意一方的加速度进行所述预先规定的时 间份积分， 由此取得所。

9、述第 2 数据。 13.根据权利要求 12 所述的运动解析方法， 其特征在于， 在取得所述第 2 数据时， 取得与所述利用者的推进方向、 水平面内与所述利用者的推 进方向正交的方向、 以及铅垂方向之中的任一方向的所述速度或所述动能相对应的数据， 作为所述第 2 数据。 14.根据权利要求 10 或 11 所述的运动解析方法， 其特征在于， 还取得所述利用者的推进方向的速度， 在取得所述第 2 数据时， 通过将所述速度的 2 次方除以 2 来取得所述第 2 数据。 15.根据权利要求 14 所述的运动解析方法， 其特征在于， 在取得所述速度时， 基于全球定位网传感器的输出来取得所述利用者的推进方。

10、向的速 度。 16.根据权利要求 10 15 中任一项所述的运动解析方法， 其特征在于， 在取得所述第 3 数据时， 作为所述第 1 数据与所述第 2 数据之比而取得所述预先规定 的时间中的、 所述利用者的推进方向之中的正或负的任意一方的方向的所述速度或所述动 能相对于所述利用者的运动所产生的力学总做功量的效率， 作为所述第 3 数据。 17.根据权利要求 10 16 中任一项所述的运动解析方法， 其特征在于， 基于所述第 3 数据向所述利用者显示与运动的效率相关的信息， 还显示所述利用者的所述第 3 数据、 和所述利用者以外的人物的所述第 3 数据。 18.根据权利要求 10 17 中任一项。

11、所述的运动解析方法， 其特征在于， 所述预先规定的时间是所述利用者进行具有周期性的预先规定的动作的时间， 在所述运动解析方法中， 还推断所述利用者的动作的周期作为所述预先规定的时间。 权 利 要 求 书 CN 105435438 A 3 1/9 页 4 运动解析装置以及运动解析方法 0001 本申请主张以在 2014 年 9 月 22 日申请的日本国专利申请特愿 2014-193120 为基 础的优先权， 将该基础申请的内容全部援引到本申请中。 技术领域 0002 本发明涉及运动解析装置以及运动解析方法。 背景技术 0003 近年来， 涌现出新举办在大都市实施的大规模市民马拉松大会等的马拉松热。

12、潮。 此外， 以健康志向的提高等为背景， 日常进行跑步或步行、 骑车等运动来维持、 增进健康状 态的人们也在不断增多。 另外， 通过日常的运动， 以参加马拉松大会等的体育运动会为目标 的人也在增加。 这样的人们为了把握自己的健康状态和运动状态， 对于以数值、 数据来测量 或者记录各种生物体信息和运动信息， 有非常高的意识和兴趣。 另外， 以参加体育运动会等 为目标的人们由于在该比赛中取得好成绩为目标， 因此对有效率且有效果的训练方法有非 常高的意识和兴趣。 0004 当前， 为了应对这样的要求， 开发了各种跑步者用产品和技术。例如在专利文献 1 中公开了对训练中的用户提供各种生物体信息和运动信。

13、息的便携式健身检测设备。 关于该 便携式健身检测设备记载了， 用户安装心率计、 加速度计、 GPS 接收机等各种传感器来测量 运动中的心跳数、 距离、 速度、 步数、 消耗卡路里等各种性能参数， 并作为当前时间点的信息 提供给用户。 0005 另外， 例如在专利文献 2 中， 公开了田径运动跑步选手在行进练习中所用的跑法 习得装置。关于该跑法习得装置记载了， 检测用户行进中的 3 轴方向的加速度、 角速度， 提 供和预先设定的目标值的比较结果来促使用户修正和确认每一步的跑法。 0006 专利文献 1 ： JP 特开 2010-264246 号公报 0007 专利文献 2 ： JP 特开 200。

14、6-110046 号公报 0008 然而， 包括以参加体育运动会等为目标的人们在内， 为了健康维持而坚持运动的 人们大部分都极少有机会针对运动方法或运动姿势 (form) 等从指导者等接受适当的指 导。 此外， 用户很难把握自己的运动(例如跑步)时的身体的用法的平衡， 并判断是否适当。 持续这样欠缺身体的用法的平衡的运动具有不但效率差， 还有可能成为身体疾患的原因这 样的问题。 0009 对此， 在上述那样的装置和技术中， 只是检测用户的运动中的生物体信息和运动 信息， 将该信息直接提供给用户， 或将其分析结果提供给用户， 并不提供与用户的运动中的 姿势、 身体的用法等相关的信息。 0010 。

15、另一方面， 作为测量跑步等运动时的姿势的设备， 比较廉价地销售有例如对动态 图像或高速动态图像进行拍摄的设备。 但是， 在这样的拍摄设备中， 具有为了对运动中的动 态图像进行拍摄而需要自身以外的第三者的帮助、 不能实时向运动中的用户反馈拍摄结果 和分析结果这样的问题。 说 明 书 CN 105435438 A 4 2/9 页 5 0011 另外， 关于运动姿势等的图像解析、 分析诊断， 由于一般装置规模大并且复杂、 高 价， 因而只有一部分教育机构或体育协会等能够测量。因此， 具有如下的问题 ： 日常进行的 在路上、 公园、 运动场等的练习中难以进行测量， 顶级的运动员以外的一般人没有能够使用。

16、 的环境。 发明内容 0012 为此， 本发明目的在于， 使得能够简易并且准确地解析人体的运动时的运动状态。 0013 本发明所涉及的运动解析装置的特征在于， 具备 ： 加速度取得部， 其伴随利用者的 运动而取得该利用者的加速度 ； 第 1 数据取得部， 其基于所述加速度， 取得与预先规定的时 间份的所述利用者的运动所产生的力学总做功量相对应的第1数据 ； 第2数据取得部， 其基 于所述加速度， 取得与所述预先规定的时间份的所述利用者的运动所相关的方向之中的某 方向的速度或动能相对应的第 2 数据 ； 和第 3 数据取得部， 其基于所述第 1 数据和所述第 2 数据， 取得与所述利用者的运动的。

17、效率相对应的第 3 数据。 0014 本发明所涉及的运动解析方法的特征在于， 取得利用者运动中的加速度， 基于所 述加速度来取得与预先规定的时间份的所述利用者的运动所产生的力学总做功量相对应 的第 1 数据， 基于所述加速度来取得与所述预先规定的时间份的所述利用者的运动所相关 的方向之中的预先规定的方向的速度或动能相对应的第 2 数据， 基于所述第 1 数据和所述 第 2 数据来取得与所述利用者的运动的效率相对应的第 3 数据。 附图说明 0015 若接合以下附图考虑以下详细的记述， 则能够更深刻地理解本发明。 0016 图 1 是本发明所涉及的运动解析装置的实施方式的外观图。 0017 图 。

18、2 是表示本实施方式所涉及的运动解析装置的硬件构成例的框图。 0018 图 3 是表示本实施方式所涉及的运动解析处理的示例的流程图。 0019 图 4 是表示运用在本实施方式中的陀螺仪传感器 201 以及加速度传感器 202 的 3 轴方向的说明图。 0020 图 5 是轴推断处理的说明图。 0021 图 6 是周期推断处理的说明图。 0022 图 7 是显示 1 周期份的加速度传感器以及陀螺仪传感器的各输出的示例的图。 0023 图 8 是表示跑步中在腰产生的加速度的示意图。 0024 图 9 是积分处理中的加速度的总和的计算方法的说明图。 0025 图 10 是表示前后方向加速度分量的波形。

19、数据例的图。 0026 图 11 是表示显示部的显示例 ( 其一 ) 的图。 0027 图 12 是表示显示部的显示例 ( 其二 ) 的图。 具体实施方式 0028 以下参考附图来详细说明用于实施本发明的方式。 本发明是涉及在身体安装传感 器终端来取得跑步时的数据并对该取得的数据进行处理的发明。 0029 在图 1 示出传感器终端 101 的安装例。传感器终端 101 如图 1(a) 所示安装在跑 说 明 书 CN 105435438 A 5 3/9 页 6 步者 ( 利用者 )100 的胸部， 或者如图 1(c) 所示安装在跑步者 100 的腰的后方， 但此外也可 以安装于后颈等从正面观察跑。

20、步者沿着左右方向的中心线的位置即左右均等的位置。 0030 图 1(b) 以及 (c) 是表示解析结果的输出方法的示例的图。图 1(b) 示出了在跑步 结束后将由传感器终端101取得的数据转发到个人计算机102来进行显示的组合。 图1(c) 示出了实时解析在跑步中由传感器终端 101 取得的数据， 通过无线通信使解析结果显示在 手表等能携带的显示设备 103 的组合。 0031 图 2 是表示本实施方式所涉及的运动解析装置的硬件构成例的框图。图 2(a) 表 示传感器终端 101 的硬件构成例， 图 2(b) 表示与图 1(b) 的个人计算机 102 或图 1(c) 的显 示设备 103 相对。

21、应的数据解析终端 200 的硬件构成例。 0032 在图 2(a) 中， 传感器终端 101 具备 ： 陀螺仪传感器 201、 加速度传感器 202、 GPS(Global Positioning System ： 全球定位网 ) 接收机 203、 控制器 204、 存储器 205、 以及 通信部 206。 0033 陀螺仪传感器 201 检测沿着其测量轴 ( 在本实施方式中， 测量轴与跑步者 100( 图 1) 的体轴实质上平行 ) 的旋转运动的旋转方向的角速度。另外， 只要是能够检测角速度的 单元， 则不限于陀螺仪传感器 201。 0034 加速度传感器 202 检测其测量轴 ( 在本实施。

22、方式中， 测量轴与跑步者 100 的体轴 实质上平行 ) 的延伸 3 方向的各加速度。另外， 只要是能够检测加速度的单元， 可以是任何 单元。 0035 GPS接收机203检测速度数据和跑步者100的位置信息。 另外， 只要是能够检测速 度数据的单元， 可以是任何单元。 0036 控制器 204 取得陀螺仪传感器 201、 加速度传感器 202、 以及 GPS 接收机 203 的各 输出数据， 保存在存储器 205 中。此外， 控制器 204 将保存在存储器 205 中的数据经由通信 部 206 发送给数据解析终端 200。 0037 接下来， 在图 2(b) 中， 数据解析终端 200 具备。

23、 ： 数据处理部 210、 控制器 211( 第 3 数据取得部 )、 存储器 212、 通信部 213、 以及显示部 214。数据处理部 210 例如是 DSP(Digital Signal Processor ： 数字信号处理装置 )， 具备 ： 轴推断部 210-1、 周期推断部 210-2、 积分部 210-3( 第 1 数据取得部 )、 以及按轴积分部 210-4( 第 2 数据取得部 )。关于 它们的详细在后面叙述。 0038 控制器 211 通过图 2(a) 的传感器终端 101 经由通信部 213 来接受数据并传给数 据处理部 210， 将在数据处理部 210 进行的运算的中间。

24、数据、 结果数据保持在存储器 21 中。 0039 关于表示跑步的效率的指标 EI， 虽然在体育学的世界提出了各种各样的方案， 但 利用最多的是由下记式 1 所示的公式。 0040 式 1 0041 0042 该式 1 所示的是一般的表示能量的效率的公式， 作为适用于分子的有效的能量， 放置跑步者 100 的推进方向 ( 行进方向 ) 的动能， 在分母放置跑步者 100 的全身进行的总 做功量。在本实施方式中， 跑步者 100 的推进方向是与水平面平行的方向。即， 成为表示由 说 明 书 CN 105435438 A 6 4/9 页 7 全身进行的做功对水平方向的移动速度做出多少贡献的指标。 。

25、0043 本实施方式虽然并非表示严格意义上的效率， 但通过将非常难测量的全身的总做 功量置换为全身中质量最大的躯干受到的加速度的总和， 从而能够以简易的装置来评价大 部分人跑步的效率。 0044 图 3 是表示具有图 2(b) 的硬件构成例的数据解析终端 200 所执行的、 本实施方式 所涉及的运动解析处理的示例的流程图。该处理作为数据处理部 210 所进行的数字信号处 理、 和控制器 211 执行存储在存储器 212 中的运动解析处理程序的处理来实现。 0045 首先， 控制器 211 从传感器终端 101 经由通信部 206 以及 213， 输入陀螺仪传感器 201的输出、 加速度传感器2。

26、02的输出、 以及GPS接收机203的输出的各数据， 并传给数据处 理部 210( 图 3 的步骤 S301)。 0046 图 4 是表示运用在本实施方式中的陀螺仪传感器 201 以及加速度传感器 202 的 3 轴方向的说明图。在本实施方式中， 加速度传感器 202 测量跑步者 100 的运动中的动作速 度的变化的比例 ( 加速度 )。在本实施方式中， 加速度传感器 202 具有 3 轴加速度传感器， 检测沿着相互正交的 3 轴方向的各个方向的加速度分量， 并作为加速度数据输出。即， 相对 于跑步者 100 而言， 将在上下方向上延伸的轴设为 x 轴， 并将向下 ( 地面方向 ) 的加速度分。

27、 量规定为 + 的方向。在此， x 轴大致与跑步者 100 的体轴的延伸方向一致。此外， 相对于跑 步者 100 而言， 将在左右方向上延伸的轴设为 y 轴， 将左手方向的加速度分量规定为 + 的方 向。此外， 相对于跑步者 100 而言， 将在前后方向上延伸的轴设为 z 轴， 将前方向 ( 前进方 向 ) 的加速度分量规定为 + 的方向。将由加速度传感器 202 取得的加速度数据和由控制器 204 生成的时间数据建立关联并输入到控制器 211。由此， 控制器 211 作为取得跑步者 100 运动中的加速度的加速度取得部而发挥功能。 0047 陀螺仪传感器 201 测量跑步者 100 的运动中。

28、的动作方向的变化 ( 角速度 )。在本 实施方式中， 陀螺仪传感器 201 具有 3 轴角速度传感器， 针对相互正交的 3 轴检测在沿着各 轴的旋转运动的旋转方向上产生的角速度分量， 并作为角速度数据输出。在此， 如图 4 所 示， 针对相互正交的 x、 y、 z 这 3 轴， 将在朝向各轴的加速度分量的 + 方向向右旋转的方向上 产生的角速度分量规定为 + 的方向。在此， 在 x 轴的旋转方向上产生的角速度分量大致与 在跑步者 100 的体轴的周围产生的角速度一致。将由陀螺仪传感器 201 取得的角速度数据 和由控制器204生成的时间数据建立关联并输入到控制器211。 由此， 控制器211作。

29、为取得 跑步者 100 运动中的角速度的加速度取得部而发挥功能。 0048 接下来， 在数据处理部 210 中， 轴推断部 210-1 执行轴推断处理 ( 图 3 的步骤 S302)。图 5 是轴推断处理的说明图。若以将传感器终端 101 安装于腰的情况为例， 则在跑 步者 100 跑步时， 如图 5(a) 所示， 有时前倾有时左右倾斜。基于加速度传感器 202、 陀螺仪 传感器201的数据来推断该倾斜度， 如图5(b)所示变换成沿着相对于铅垂方向的轴的数据 即沿着水平方向取 y 轴以及 z 轴并将铅垂方向设为 x 轴方向的轴坐标数据， 这即是轴推断 处理。作为该推断方式的一例， 例如通过将加。

30、速度传感器 202 的 3 轴输出和陀螺仪传感器 201 的 3 轴输出输入到卡尔曼滤波器或低通滤波器， 从而能够计算出相对于地面 ( 水平面 ) 的加速度的 3 轴数据和角速度的 3 轴数据。另外， 在本实施方式中， 也可以采用卡尔曼滤波 器或低通滤波器以外的轴推断方式。 0049 接下来， 在数据处理部 210 中， 周期推断部 210-2 执行周期推断处理 ( 图 3 的步骤 说 明 书 CN 105435438 A 7 5/9 页 8 S303)。图 6 是周期推断处理的说明图。一般在跑步等的行进动作中， 能够将如下这样的左 右各 1 步的共计 2 步份定义为 1 周期 ( 跑步周期 。

31、； 运动周期 ) ： 例如如图 6 的上段所示， 从 一方的脚的踢出 ( 图中左脚的离地 ) 起， 经过另一方的脚的接地 ( 右脚的接地 ) 以及踢出 (右脚的离地)、 一方的脚的接地(左脚的接地)， 再次进行一方的脚的踢出(左脚的离地)。 另一方面， 在一系列的行进动作中， 由加速度传感器202取得并由轴推断部210-1修正后的 加速度数据之中的上下方向的加速度分量例如如图 6 的下段所示， 示出按照左右的每一步 具有周期性的信号波形。据此， 上下方向的加速度分量中的 2 周期份会与行进动作中的 1 周期 ( 跑步周期 ) 相对应。因此， 基于由加速度传感器 202 取得并由轴推断部 210。

32、-1 修正 后的上下方向的加速度分量， 能够稳定地截取跑步者 100 进行的行进动作中每 1 周期 ( 使 右脚和左脚交替各运动 1 次的一系列的动作期间， 以下称作 “运动周期” ) 的动作数据。与 此同时， 能够正确地测量该一周期的时间。由此， 周期推断部 210-2 作为将跑步者 100 进行 具有周期性的预先规定的动作的时间推断为上述 1 周期的时间推断部而发挥功能。另外， 作为周期推断处理， 也可以采用其它方式。 0050 图 7(a) 以及 (b) 是表示由轴推断部 210-1 对加速度传感器 202 以及陀螺仪传感 器 201 的各输出进行修正后的 1 周期份的加速度数据以及角速。

33、度数据的各输出的示例的 图。图 7(a) 以及 (b) 都是从上方按顺序依次为前后、 左右、 上下方向。各曲线图的横轴是 将 1 周期的时间归一化到 0 100 的值， 无单位。图 7(a) 的纵轴是加速度， 单位是 (m/s2)， 图 7(b) 的纵轴是角速度， 单位是 (rad/s)。 0051 接下来， 在数据处理部 210 中， 积分部 210-3 执行加速度积分处理 ( 图 3 的步骤 S304)。在该处理中， 和加速度的方向无关地对在腰部分即安装有传感器终端 101 的部分产 生的加速度的大小进行 1 周期份积分。由此， 积分部 210-3 作为基于加速度取得与 1 周期 ( 预先。

34、规定的时间 ) 份的跑步者 100 的运动的力学总做功量相对应的数据 ( 第 1 数据 ) 的 第 1 数据取得部而发挥功能。图 8 是表示跑步中在腰产生的加速度的示意图。在脚接触到 地面的期间， 在腰产生接近于脚从地面受到的地面反作用力的加速度， 除此以外还产生与 跑步姿态相应的使腰运动的动作所引起的加速度。 此外， 当脚未接触到地面时， 产生根据跑 步姿态使腰运动的动作所引起的加速度。 0052 图9(a)以及(b)是加速度积分处理中的加速度的总和的计算方法的说明图。 各曲 线图的横轴是从测量开始起的经过时间， 单位是 (s)。图 9(a) 的纵轴是加速度， 单位是 (m/ s2)， 图 。

35、9(b) 的纵轴是加速度的 2 次方， 单位是 (m2/s4)。加速度传感器 202 所输出的数据如 图 4 中说明的那样， 作为对于正交的 3 方向的轴的加速度分量而得到。轴推断部 210-1 的 输出也如图 5 所说明的那样进行修正， 同样作为对于正交的 3 方向的轴的加速度分量而得 到。图 9(a) 的 801 是修正后的上下方向加速度分量 Ax， 802 是修正后的左右方向加速度分 量Ay， 803是修正后的前后方向加速度分量Az。 在本实施方式中， 为了计算出每个瞬间的加 速度的大小， 通过如下记式 2 所示运算各分量的 2 次方之和的根 ( 平方根 ) 来计算图 9(b) 所示的加。

36、速度的大小 A。 0053 式 2 0054 0055 然后， 如图 9 所示， 通过对在各瞬间得到的加速度的大小数据 A 进行由图 3 的步骤 说 明 书 CN 105435438 A 8 6/9 页 9 S303 的周期推断处理所计算出的运动周期的 1 周期份积分， 由此来计算出运动周期的 l 周 期的加速度的总和。由此， 积分部 210-3 作为通过取得分方向的加速度的大小并对该加速 度的大小进行 1 周期份积分， 由此来取得上述的第 1 数据的第 1 数据取得部而发挥功能。 0056 接下来， 在数据处理部 210 中， 按轴积分部 210-4 执行按轴积分处理 ( 图 3 的步骤 S。

37、305)。在该处理中， 对如图 9(a) 得到的 3 方向的加速度分量之中的 803 的前后方向 ( 水 平方向 ) 的波形分量 Az 执行运动周期的 1 周期份的积分处理。由此， 按轴积分部 210-4 作 为基于加速度取得与 1 周期 ( 预先规定的时间 ) 份的跑步者 100 的运动相关的方向之中的 预先规定的方向的动能相对应的数据 ( 第 2 数据 ) 的第 2 数据取得部而发挥功能。图 10 是表示前后方向加速度分量的波形数据例的图。 该曲线图的横轴是从测量开始起的经过时 间， 单位是 (s)。此外， 该曲线图的纵轴是加速度， 单位是 (m/s2)。朝向跑步者 100 的后方 ( 制。

38、动分量 ) 的加速度成为正。在运动周期的 1 周期中对该分量的负的方向的分量的绝对 值进行积分的结果成为运动周期的 1 周期份的跑步者 100 的推进方向的加速度分量的总 和。另外， 由于跑步是等速度运动， 因此若在运动周期的 1 周期中从对该分量的正的方向的 分量进行积分的结果中减去对负的方向的分量的绝对值进行积分的结果， 则成为 0。因此， 对该正的方向的分量积分的结果也等于运动周期的1周期份的跑步者100的推进方向的加 速度分量的总和。由此， 按轴积分部 210-4 作为基于加速度以及角速度取得跑步者 100 的 推进方向的加速度， 对该跑步者 100 的推进方向之中的正或负的任意一方的。

39、加速度进行 1 周期份积分， 由此取得上述的第 2 数据的第 2 数据取得部而发挥功能。 0057 此外， 为了简易地计算出每个瞬间的加速度的大小， 也可以如下记式 3、 式 4 那样 至少运算包含 z 方向分量在内的 2 方向分量的 2 次方和的根， 由此来计算出基于图 9(b) 所 示的加速度的大小的值 A。 0058 式 3 0059 0060 式 4 0061 0062 这种情况下， 通过对基于在各瞬间得到的加速度的大小的值 A 进行运动周期的 1 周期份积分， 也能够计算出运动周期的 1 周期中的加速度的总和。由此， 积分部 210-3 作为 通过取得分方向的加速度的大小， 对该加速。

40、度的大小进行 1 周期份积分， 来取得上述的第 1 数据的第 1 数据取得部而发挥功能。 0063 进而， 在并非针对跑步者 100 的推进方向进行计算， 而是计算针对水平面内与跑 步者100的推进方向正交的方向、 或铅垂方向的运动效率的指标时， 至少运算分别包含y方 向分量或 x 方向分量的 2 方向分量的 2 次方和的根即可。由此， 积分部 210-3 作为通过取 得分方向的加速度的大小， 对该加速度的大小进行1周期份积分， 来取得上述的第1数据的 第 1 数据取得部而发挥功能。 0064 若使用通过图 3 的步骤 S304 的加速度积分处理而计算出的加速度的大小 A， 则运 动周期的 1。

41、 周期中的跑步者 100 的跑步运动所产生的力学总做功量 W 由下记式 5 来表示。 另外， 式 5 中的积分记号和 dt 表示运动周期的 1 周期份的积分。此外， 式 5 中的 “M” 表示 说 明 书 CN 105435438 A 9 7/9 页 10 跑步者 100 的体重。 0065 式 5 0066 W M A dt 0067 另一方面， 若使用通过图3的步骤S305的按轴积分处理而计算出的加速度的大小 Az， 则运动周期的 1 周期中的推进方向的动能 Wz 由下记式 6 来表示。另外， 和式 5 同样， 式 6 中的积分记号和 dt 表示运动周期的 1 周期份的积分。此外， 和式 。

42、5 同样， 式 6 中的 “M” 表 示跑步者 100 的体重。 0068 式 6 0069 Wz M Az dt 0070 因而， 通过将式 5 和式 6 分别分配为式 1 的分子和分母， 能够如下记式 7 所示计算 出运动周期的 1 周期中的跑步者 100 的推进方向的动能相对于跑步者 100 的跑步运动所产 生的力学总做功量的效率。 0071 式 7 0072 Wz/W Az dt/ A dt 0073 另外， 若能基于图 2(a) 的 GPS 接收机 ( 全球定位网传感器、 速度取得部 )203 的输 出， 来检测运动周期的 1 周期中的跑步者 100 的跑步平均速度 ( 推进方向的速。

43、度 )Vz， 则能 够通过下记式 8 来计算出跑步者 100 的推进方向的动能。另外， 和式 5 等同样， 式 8 中的 “M” 表示跑步者 100 的体重。由此， 按轴积分部 210-4 作为通过将由 GPS 接收机 203 检测到 的速度的 2 次方除以 2 来取得上述的第 2 数据的第 2 数据取得部而发挥功能。此外， 由此， GPS 接收机 203 作为基于全球定位网传感器的输出来取得跑步者 100 的推进方向的速度的 速度取得部而发挥功能。 0074 式 8 0075 0076 因此， 通过将式 8 和式 5 分别分配为式 1 的分子和分母， 能够如下记式 9 所示计算 出运动周期的。

44、 1 周期中的跑步者 100 的推进方向的动能相对于跑步者 100 的跑步运动所产 生的力学总做功量的效率。由此， 控制器 211 作为第 3 数据取得部而发挥功能， 该第 3 数据 取得部作为上述的第 1 数据与第 2 数据之比而取得 1 周期中的跑步者 100 的推进方向之中 的正或负的任意一方的方向的动能相对于跑步者 100 的运动所产生的力学总做功量的效 率作为第 3 数据。 0077 式 9 0078 0079 进而， 更简易地， 也可以如下记式 10 所示， 将式 5 反过来设置为分子， 将式 5 除以 速度 Vz 来作为指标。由此， 按轴积分部 210-4 作为取得由 GPS 接。

45、收机 203 检测到的速度作 为上述的第 2 数据的第 2 数据取得部而发挥功能。 0080 式 10 说 明 书 CN 105435438 A 10 8/9 页 11 0081 W/Vz A dt/Vz 0082 返回到图 3 的流程图的说明， 图 2(b) 的控制器 211 基于以上的式 7、 式 9、 或式 10 来计算运动效率的指标 ( 图 3 的步骤 S306)， 并将其显示在图 2(b) 的显示部 214( 图 3 的步 骤 S307)。图 11 以及图 12 是表示在显示部 214 的显示例的图。该曲线图的横轴是练习次 数， 单位是 ( 次 )。此外， 该曲线图的纵轴是运动效率指。

46、标， 无单位。由此， 控制器 211 作为 基于上述的第 1 数据和第 2 数据来取得与跑步者的运动的效率相对应的第 3 数据的第 3 数 据取得部而发挥功能。 0083 图 11(a) 是将曲线图的纵轴作为通过式 7 计算出的运动效率的指标值而使用了 “Wz/W (1 周期份的推进方向加速度的大小的总和 )/(1 周期份的全方向加速度的大小的 总和 )” 的情况下的、 针对自身当前的跑步和作为模型数据而求取的跑步选手、 市民跑步者 的跑步的值的比较。 观察图11(a)， 相对于跑步选手的加速度总和的内推进方向的总和达到 19而市民跑步者不足 11。跑步者 100 能够在视觉上确认自身当前处于。

47、怎样的位置。 0084 接下来， 图11(b)是将曲线图的纵轴作为通过式10计算出的运动效率的指标值而 使用了 “W/Vz(1周期份的全方向加速度的大小的总和)/(1周期份的平均跑步速度)” 的 情况下的、 针对自身当前的跑步和作为模型数据而求取的跑步选手、 市民跑步者的跑步的 值的比较。由此， 可知每单位速度施加在腰的加速度， 该值越小则腰的活动就越小， 但能得 到较大的速度。 将其和模型数据比较可知， 虽然最右边的自身与选手相比数值较差， 但在市 民跑步者中并不差。进而， 能够进行跑法的研究以使该值变小。本次的数据虽以总和 / 跑 步速度来给出， 但因为总和是 1 周期的积分， 所以通过进。

48、行总和 / 周期 ( 时间 ) 来归一化使 用， 由此也能够排除周期时间的长短来进行比较。 0085 通过将图 11(a) 和图 11(b) 合起来考虑可知， 虽然选手为了获得速度而需要的加 速度较小， 但即便是在该较小的加速度中用于全身的加速度的比例也较大。 即， 可知选手有 效地利用较少的力来在推进方向上跑步。反过来说， 示出了市民跑步者未贡献于推进方向 的所谓的无用活动较多。 0086 图 12 是表示每次练习的图 11(a) 的运动效率的指标 “Wz/W (1 周期份的推进方 向加速度的大小的总和 )/(1 周期份的全方向加速度的大小的总和 )” 的变化的曲线图。若 观察图 12， 则。

49、能够确认随着练习次数的叠加， 效率得到了提升。 0087 在图 3 的步骤 S305 的按轴积分处理中， 仅针对如图 9(a) 得到的 3 方向的加速度 分量之中的 803 的前后方向的波形分量 Az 获得运动周期的 1 周期份的积分结果， 并用于在 显示部 214 的显示。相对于此， 通过针对图 9(a) 的 801 的上下方向加速度分量 Ax 或 802 的左右方向加速度分量Ay也获得运动周期的1周期份的积分结果， 和全方向加速度分量的 积分结果进行比较并显示在显示部 214， 也能够确认在跑步时在上下方向、 左右方向上身体 运动到何种程度。由此， 按轴积分部 210-4 作为取得与跑步者 100 的推进方向、 水平面内与 跑步者 100 的推进方向正交的方向、 以及铅垂方向之中的任一方。