JP2016179048A - Joint load visualization system - Google Patents
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Abstract
【課題】訓練者に何らかの機器を装着する必要が無く、簡易な方法で訓練者の運動データや動力学データを取得できる関節負荷可視化システムを提供する。【解決手段】訓練者10の関節に加わる負荷を表示する関節負荷可視化システムであって、訓練者10の3次元的な姿勢を計測する距離カメラ40と、訓練者10の手が接触する器具20に加わる力及びモーメントの大きさと方向とを検出する力覚センサ30と、距離カメラ40で取得した訓練者10の姿勢の情報、並びに、力覚センサ30で取得した力及びモーメントの情報に基づいて、訓練者10を模した多関節リンクモデルの関節の負荷を算出する演算手段60と、演算手段60が算出した多関節リンクモデルの関節の負荷情報を視覚的に表示する表示手段50とを備える。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a joint load visualization system capable of acquiring motion data and dynamics data of a trainee by a simple method without the trainee having to wear any device. A joint load visualization system for displaying a load applied to a joint of a trainee, wherein a distance camera for measuring a three-dimensional posture of the trainee and an instrument with which the hand of the trainee is in contact. Based on the force sensor 30 that detects the magnitude and direction of the force and moment applied to the trainee, information on the posture of the trainee 10 acquired by the distance camera 40, and information on the force and moment acquired by the force sensor 30. The calculation means 60 calculates the load of the joint of the multi-joint link model imitating the trainee 10, and the display means 50 visually displays the load information of the joint of the multi-joint link model calculated by the calculation means 60. . [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、歩行訓練を行う訓練者の関節に掛かる負荷等を画面に表示してリハビリテーション効果を高めるシステムであり、訓練者が特別の機器を装着しなくても関節負荷等の可視化を可能にするものである。 The present invention is a system for increasing the rehabilitation effect by displaying on the screen the load applied to the joint of the trainer who performs walking training, and enables the trainer to visualize the joint load and the like without wearing special equipment. To do.
障害者や高齢者の歩行訓練では、訓練者の身体の動きや身体の各部に加わる荷重等をリアルタイムに視覚化し、それに基づいて訓練中の姿勢を修正することがリハビリテーション効果を高める上で有効であることが知られている。
従来の可視化システムでは、訓練者にセンサやマーカーを取り付けたり、下記特許文献1に記載されているように、訓練者を床反力計(フォースプレート)の上を歩かせたりして訓練者の運動データや動力学データを取得し、それを基に関節負荷等の可視化を図っている。
In gait training for handicapped and elderly people, it is effective to improve the rehabilitation effect by visualizing the movement of the trainee and the load applied to each part of the body in real time and correcting the posture during training based on it. It is known that there is.
In the conventional visualization system, sensors or markers are attached to the trainee, or the trainee is allowed to walk on the floor reaction force meter (force plate) as described in Patent Document 1 below. Motion data and dynamics data are acquired, and based on this data, the joint load is visualized.
しかし、訓練者の身体にセンサやマーカーを取り付けることは、訓練者に取って負担である。
また、床反力計は高価であり、訓練施設の広い範囲に床反力計を敷き詰めると経済的負担が増大する。そのため、実際上、訓練の場所は床反力計を設置した狭い範囲に限られることになる。
However, attaching a sensor or marker to the trainee's body is a burden on the trainee.
In addition, the floor reaction force meter is expensive, and if the floor reaction force meter is spread over a wide range of training facilities, the economic burden increases. Therefore, in practice, the place of training is limited to a narrow range where floor reaction force meters are installed.
本発明は、こうした事情を考慮して創案したものであり、訓練者に何らかの機器を装着する必要が無く、簡易な方法で訓練者の運動データや動力学データを取得することができる関節負荷可視化システムを提供することを目的としている。 The present invention was devised in consideration of such circumstances, and it is not necessary to attach any equipment to the trainer, and it is possible to obtain exercise data and dynamics data of the trainer by a simple method. The purpose is to provide a system.
本発明は、人物の関節に加わる負荷を表示する関節負荷可視化システムであって、人物の3次元的な姿勢を計測する距離カメラと、人物の手が接触する器具に加わる力及びモーメントの大きさと方向とを検出する力覚センサと、距離カメラで取得した人物の姿勢の情報、並びに、力覚センサで取得した力及びモーメントの情報に基づいて、人間を模した多関節リンクモデルの関節の負荷を算出する演算手段と、演算手段が算出した多関節リンクモデルの関節の負荷情報を視覚的に表示する表示手段と、を備えることを特徴としている。
このシステムでは、距離カメラの計測データと、平行棒などの訓練器具に設置した力覚センサの検出データとを用いて訓練者の関節に掛かる負荷を推定し、それを表示することができる。
The present invention is a joint load visualization system that displays a load applied to a person's joint, and includes a distance camera that measures a three-dimensional posture of the person, and a magnitude of a force and a moment applied to an instrument that the person's hand contacts. The joint load of the multi-joint link model that imitates humans based on the force sensor that detects the direction, the posture information of the person acquired by the distance camera, and the information of the force and moment acquired by the force sensor Calculating means, and display means for visually displaying joint load information of the multi-joint link model calculated by the calculating means.
In this system, it is possible to estimate and display a load applied to a trainee's joint using measurement data of a distance camera and detection data of a force sensor installed in a training instrument such as a parallel bar.
また、本発明の関節負荷可視化システムでは、表示手段は、多関節リンクモデルの関節の負荷情報を、距離カメラが撮影した人物の動画像に重ねて表示する。
そのため、訓練者は、表示された動画像から、自分の身体の状態や関節への荷重の掛かり具合をリアルタイムで知ることができる。
In the joint load visualization system according to the present invention, the display unit displays the joint load information of the multi-joint link model superimposed on the moving image of the person photographed by the distance camera.
Therefore, the trainee can know the state of his / her body and how the load is applied to the joint in real time from the displayed moving image.
また、本発明の関節負荷可視化システムでは、演算手段が、さらに、人物の足裏に働く足裏反力を、距離カメラで取得した人物の姿勢の情報、並びに、力覚センサで取得した力及びモーメントの情報に基づいて算出し、表示手段が、多関節リンクモデルの関節の負荷情報とともに、足裏反力の情報を視覚的に表示する。
このシステムでは、関節に掛かる負荷と共に、足裏に作用する足裏反力を表示する。
Further, in the joint load visualization system of the present invention, the calculation means further includes the information on the posture of the person acquired by the distance camera, the force of the person acquired by the force sensor, and the reaction force acting on the sole of the person. Based on the moment information, the display means visually displays the information on the foot reaction force together with the joint load information of the multi-joint link model.
In this system, the reaction force acting on the sole is displayed together with the load applied to the joint.
また、本発明の関節負荷可視化システムでは、表示手段は、多関節リンクモデルの動画像を表示し、関節の負荷情報を多関節リンクモデルの関節から縦に伸びるバーにより表示し、足裏反力の情報を多関節リンクモデルの足位置から縦に伸びるバーにより表示する。
そのため、訓練者は、表示された動画像から、自分の関節に掛かる荷重や足裏反力を容易に知ることができる。
In the joint load visualization system of the present invention, the display means displays a moving image of the multi-joint link model, displays joint load information with a bar extending vertically from the joint of the multi-joint link model, and the sole reaction force Is displayed by a bar extending vertically from the foot position of the articulated link model.
Therefore, the trainee can easily know the load applied to his / her joint and the sole reaction force from the displayed moving image.
また、本発明の関節負荷可視化システムでは、表示手段が、関節の負荷及び足裏反力の大きさに応じて、バーの長さまたは色を変えるようにしても良い。
そのため、訓練者は、表示された動画像から、自分の関節に掛かる荷重や足裏反力の大きさを容易に知ることができる。
In the joint load visualization system of the present invention, the display means may change the length or color of the bar according to the joint load and the magnitude of the reaction force on the sole.
Therefore, the trainee can easily know the magnitude of the load applied to his / her joint and the reaction force of the sole from the displayed moving image.
また、本発明の関節負荷可視化システムでは、演算手段が、力覚センサの検出データに基づいて器具から人物の手先に働く力を算出する手先反力算出部と、この人物の身体の慣性力と人物の足裏に床から受ける足裏反力とが釣り合う点であるGZMP(Generalized Zero Moment Point)を算出するGZMP算出部と、GZMPに基づいて人物の左右の足裏に働く足裏反力を算出する足裏反力算出部と、人物の手先及び足裏に働く力に基づいて多関節リンクモデルの関節に働く力を算出する関節負荷算出部と、を備えている。
演算手段は、これらの算出部を有することで、距離カメラの計測データと力覚センサの検出データとから訓練者の足裏反力や関節の負荷を算出することができる。
Further, in the joint load visualization system of the present invention, the calculation means calculates a force acting on the hand of the person from the instrument based on the detection data of the force sensor, and the inertial force of the person's body GZMP (Generalized Zero Moment Point) that calculates the balance between the sole reaction force received from the floor of the person's sole and the sole reaction force acting on the left and right soles of the person based on the GZMP A sole reaction force calculation unit for calculating, and a joint load calculation unit for calculating a force acting on a joint of the multi-joint link model based on a force acting on a human hand and a sole.
By having these calculation units, the calculation means can calculate the sole reaction force and joint load of the trainee from the measurement data of the distance camera and the detection data of the force sensor.
本発明の関節負荷可視化システムは、訓練者の運動データや動力学データを簡易な方法で取得して、訓練者の関節の負荷を可視化することができる。 The joint load visualization system of the present invention can acquire exercise data and dynamics data of a trainee by a simple method and visualize the load of the trainee's joint.
図1は、本発明の関節負荷可視化システムを模式的に示している。
このシステムは、訓練者10が歩行訓練時に手で持つ平行棒20に設置された力覚センサ30と、歩行訓練の様子を撮影する距離カメラ40と、距離カメラ40及び力覚センサ30の検出データから訓練者10の関節の負荷や床面の足裏に対する反発力(足裏反力)を算出するコンピュータ(演算手段)60と、訓練者10の動画像に関節負荷や足裏反力の情報を重畳して表示するディスプレイ(表示手段)50とを備えている。
FIG. 1 schematically shows a joint load visualization system of the present invention.
This system is based on a force sensor 30 installed on a parallel bar 20 held by a trainer 10 by hand during walking training, a distance camera 40 that captures a state of walking training, and detection data of the distance camera 40 and the force sensor 30. A computer (calculation means) 60 for calculating the joint load of the trainer 10 and the repulsive force (foot reaction force) against the sole of the floor, and information on the joint load and the foot reaction force in the moving image of the trainer 10 And a display (display unit) 50 that displays the images in a superimposed manner.
力覚センサ30は、加わる力の三軸(x、y、z軸)方向の力成分と、各軸回りに作用するモーメント成分とを検出することができる。
距離カメラ40は、撮影対象に照射した光の反射時間を計測して撮影対象までの距離を検出する機能を有しており、各ピクセルの画像に3次元距離情報を付加した画像情報を出力する。
コンピュータ60は、距離カメラ40の画像情報及び力覚センサ30の検出情報を用いて、足裏反力や人間を模した多関節リンクモデルの関節の負荷を算出する。
ディスプレイ50には、距離カメラ40が撮影した訓練者10の動画像に重ねて、多関節リンクモデル、その関節に加わる負荷、及び足裏反力を表す図形が表示される。
The force sensor 30 can detect the force component of the applied force in the three-axis (x, y, z-axis) directions and the moment component acting around each axis.
The distance camera 40 has a function of measuring a reflection time of light irradiated to the photographing target and detecting a distance to the photographing target, and outputs image information in which three-dimensional distance information is added to the image of each pixel. .
The computer 60 uses the image information of the distance camera 40 and the detection information of the force sensor 30 to calculate the sole reaction force and the joint load of the multi-joint link model imitating a human.
The display 50 displays a graphic representing the multi-joint link model, the load applied to the joint, and the sole reaction force superimposed on the moving image of the trainee 10 taken by the distance camera 40.
次に、コンピュータ60の動作について説明する。
コンピュータ60は、図2に示すように、距離カメラ40の画像情報から訓練者10の重心位置、及び、重心位置でのモーメントを算出する重心位置/モーメント算出部61と、力覚センサ30の検出データに基づいて平行棒20から訓練者10の手先に働く力(手先反力)を算出する手先反力算出部62と、訓練者10の身体の慣性力と床を通じて訓練者10の足裏に働く足裏反力とが釣り合うGZMP(Generalized Zero Moment Point)を算出するGZMP算出部63と、GZMPに基づいて訓練者10の左右の足裏に働く足裏反力を算出する足裏反力算出部64と、手先反力及び足裏反力に基づいて多関節リンクモデルの関節に働く力を算出する関節負荷算出部65と、を備えている。
なお、コンピュータ60のこれらの各部は、コンピュータ60がプログラムに従って動作することにより実現される。
Next, the operation of the computer 60 will be described.
As shown in FIG. 2, the computer 60 detects the center of gravity position / moment calculation unit 61 that calculates the center of gravity position of the trainee 10 and the moment at the center of gravity from the image information of the distance camera 40, and the detection of the force sensor 30. Based on the data, the hand reaction force calculation unit 62 that calculates the force acting on the hand of the trainer 10 from the parallel bar 20 (hand reaction force), and the inertial force of the body of the trainer 10 and the floor of the trainer 10 through the floor A GZMP calculating unit 63 that calculates a Generalized Zero Moment Point (GZMP) that balances the reaction force of the sole, and a foot reaction force calculation unit that calculates the reaction force acting on the left and right soles of the trainer 10 based on the GZMP. 64, and a joint load calculation unit 65 that calculates the force acting on the joint of the multi-joint link model based on the hand reaction force and the sole reaction force.
Note that these units of the computer 60 are realized by the computer 60 operating according to a program.
図3は、コンピュータ60の動作手順を示すフロー図である。
重心位置/モーメント算出部61は、距離カメラ40の画像情報に含まれる訓練者10の各関節及び体節の3次元距離情報から訓練者10の重心位置(x、y、z)を求め、この重心位置の時間的な差分から重心加速度を求め、訓練者10の角運動量(Lx,Ly,Lz)を算出する(ステップ1)。
FIG. 3 is a flowchart showing the operation procedure of the computer 60.
The center-of-gravity position / moment calculation unit 61 obtains the center-of-gravity position (x, y, z) of the trainee 10 from the three-dimensional distance information of each joint and body segment of the trainer 10 included in the image information of the distance camera 40. The center-of-gravity acceleration is obtained from the temporal difference in the center-of-gravity position, and the angular momentum (Lx, Ly, Lz) of the trainee 10 is calculated (step 1).
手先反力算出部62は、力覚センサ30の検出データに基づいて、(数1)により左右の手先に働く手先反力(fHjx、fHjy、fHjz)を算出する(ステップ2)。
GZMP算出部63は、手先反力を受ける訓練者10のGZMPを算出する。
なお、訓練者10が手先反力を受けないときに、訓練者10の身体の慣性力と足裏反力(床反力)とが釣合う点はZMP(Zero Moment Point)と呼ばれている。ZMP(xE,yE)は、訓練者10の重心位置(x、y、z)、角運動量(Lx,Ly,Lz)、質量M、及び重力加速度gを用いて(数2)により算出される。なお、訓練者10の質量Mは、事前に測定されているものとする。
The point where the inertial force of the body of the trainer 10 and the sole reaction force (floor reaction force) balance when the trainer 10 does not receive the hand reaction force is called ZMP (Zero Moment Point). . ZMP (x E , y E ) is calculated by (Expression 2) using the center of gravity (x, y, z), angular momentum (Lx, Ly, Lz), mass M, and gravitational acceleration g of the trainee 10. Is done. It is assumed that the mass M of the trainer 10 has been measured in advance.
しかし、訓練者10が手先反力を受ける場合は、手先反力のモーメントを考慮する必要がある。そのため、GZMP算出部63は、距離カメラ40の画像情報から、訓練者10の手先位置(xHj、yHj、zHj)を求め(ステップ31)、(数3)によりGZMP(xZ,yZ)を算出する(ステップ3)。
足裏反力算出部64は、各足の足裏反力を算出するために距離カメラ40の画像情報から、訓練者10の足位置を求める(ステップ41)。y軸上での右足の位置をyFR、y軸上での左足の位置をyFLとし、また、求めようとする右足に掛かる鉛直方向の力をfFR、左足に掛かる鉛直方向の力をfFLとすると、GZMPは各足裏に掛かる力の代表点であるため、
fFR(yFR−yZ)=fFL(yZ−yFL)の関係を有し、
yZ=(fFRyFR+fFLyFL)/(fFR+fFL) (数4)
と表すことができる。
また、重心に働く慣性力は手先と足裏に働く力と釣り合うため、左右の足裏に働く力の和は(数5)となる.
fFR+fFL=F (数5)
ここで、Fは、(数6)として表される。
f FR (y FR −y Z ) = f FL (y Z −y FL )
y Z = (f FR y FR + f FL y FL ) / (f FR + f FL ) (Equation 4)
It can be expressed as.
In addition, since the inertial force acting on the center of gravity balances with the force acting on the hands and soles, the sum of the forces acting on the left and right soles is (Equation 5).
f FR + f FL = F (Equation 5)
Here, F is expressed as (Equation 6).
関節負荷算出部65は、距離カメラ40の画像情報から、訓練者10の各関節の位置情報を求め(ステップ51)、訓練者10の身体をヒンジジョイントの組み合わせとしてモデル化した多関節リンクモデルを用いて各関節に掛かる負荷を算出する(ステップ5)。
これは、距離カメラ40の画像情報からは、訓練者10の各関節の位置を取得することはできるが、関節の姿勢(関節角度)を求めることが困難なためである。
そこで、多関節リンクモデルに基づき複数の関節位置情報を入力として、各関節の関節角度を逆運動学計算によって求め、次に、計算した関節角度の時間差分を計算することで関節角速度、関節角加速度を計算し、各体節の速度や加速度を算出する。
ここで、i番目の体節の空間速度ベクトルを(数8)とする。
このとき、i番目の体節の運動方程式は(数9)のようになる。
This is because the position of each joint of the trainee 10 can be acquired from the image information of the distance camera 40, but it is difficult to obtain the posture (joint angle) of the joint.
Therefore, based on the multi-joint link model, the joint position information of each joint is obtained by inverse kinematics calculation, and then the joint angular velocity and joint angle are calculated by calculating the time difference of the calculated joint angles. Acceleration is calculated, and the speed and acceleration of each body segment are calculated.
Here, the space velocity vector of the i-th segment is assumed to be (Equation 8).
At this time, the equation of motion of the i-th body segment is as shown in (Equation 9).
(数9)の運動方程式から(数11)の漸化式が得られる。
ここで、手部における外力は手先反力(fHjx、fHjy、fHjz)を用いる。また、足裏反力の推定アルゴリズムではせん断力を推定することは困難であるため、足部における外力は(0,0,fFR)(0,0,fFL)とする。
上記の手法によって各関節の力を推定すると、i番目の体節における関節トルク(関節の負荷)は、次式(数13)によって算出することができる。
Here, hand reaction force (f Hjx , f Hjy , f Hjz ) is used as the external force at the hand. In addition, since it is difficult to estimate the shearing force with the sole reaction force estimation algorithm, the external force at the foot is (0, 0, f FR ) (0, 0, f FL ).
When the force of each joint is estimated by the above method, the joint torque (joint load) in the i-th body segment can be calculated by the following equation (Equation 13).
コンピュータ60は、ディスプレイ50の表示が終了するまで、ステップ1〜ステップ5の動作を繰り返す(ステップ6)。そうすることで、ディスプレイ50には、歩行訓練を行う訓練者10の実画像と、訓練者10の姿勢を示す多関節リンクモデルの画像と、足裏反力や関節負荷の情報とを重畳した動画像が、リアルタイムで表示される。 The computer 60 repeats the operations from Step 1 to Step 5 until the display on the display 50 is completed (Step 6). By doing so, on the display 50, the actual image of the trainer 10 who performs walking training, the image of the multi-joint link model indicating the posture of the trainer 10, and the information on the sole reaction force and joint load are superimposed. A moving image is displayed in real time.
図4、図5は、本システムの実証実験において、ディスプレイ50に表示された画像を示している。
ここでは、足裏反力や関節の負荷情報を、多関節リンクモデルの足位置や関節位置から縦に伸びるバーで表しており、足裏反力や関節負荷が大きい程、バーの長さが伸びるように設定している。
歩行訓練者は、この画像を見て、歩く姿勢や、不要な力が入っている箇所等を確認することができる。
4 and 5 show images displayed on the display 50 in the demonstration experiment of this system.
Here, the sole reaction force and joint load information are represented by bars extending vertically from the foot position and joint position of the multi-joint link model. The larger the sole reaction force and joint load, the longer the bar length. It is set to stretch.
The gait trainer can check this image and confirm the walking posture, the location where unnecessary force is included, and the like.
また、図4の状態と図5の状態では、訓練者が触る横棒の高さが違っている。そのため、訓練者の手の関節に加わる負荷の大きさが図4と図5で異なっている。
このように、ディスプレイ50の画像から、訓練者が使用する器具の高さ等が訓練者に合っているかどうかを関節の負荷の大きさから識別することもできる。
なお、ここに示した足裏反力や関節負荷の表示例は一例であって、それに限るものではない。足裏反力や関節負荷の大きさに応じた色分けや、足裏反力や関節負荷を、その大きさに応じた線幅の矢印で表示するなど、各種の変形が可能である。
Moreover, the height of the horizontal bar which a trainee touches in the state of FIG. 4 and the state of FIG. 5 differ. Therefore, the magnitude | size of the load added to the joint of a trainee's hand differs in FIG. 4 and FIG.
As described above, it is also possible to distinguish from the image of the display 50 based on the magnitude of the joint load whether or not the height of the instrument used by the trainee is suitable for the trainee.
In addition, the display example of the sole reaction force and the joint load shown here is an example, and is not limited thereto. Various modifications are possible, such as color coding according to the magnitude of the sole reaction force and joint load, and display of the sole reaction force and joint load with an arrow having a line width according to the magnitude.
本発明の関節負荷可視化システムは、歩行訓練者の身体的負担が少なく、また、導入時のコストが低いため、病院、リハビリテーション施設、高齢者施設等で広く利用することができる。 The joint load visualization system of the present invention can be widely used in hospitals, rehabilitation facilities, elderly facilities, and the like because the physical burden on the walking trainer is low and the cost at the time of introduction is low.
10 訓練者
20 平行棒
30 力覚センサ
40 距離カメラ
50 ディスプレイ
60 コンピュータ
61 重心位置/モーメント算出部
62 手先反力算出部
63 GZMP算出部
64 足裏反力算出部
65 関節負荷算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Trainer 20 Parallel bar 30 Force sensor 40 Distance camera 50 Display 60 Computer 61 Center of gravity position / moment calculation part 62 Hand reaction force calculation part 63 GZMP calculation part 64 Foot reaction force calculation part 65 Joint load calculation part
Claims (6)
前記人物の3次元的な姿勢を計測する距離カメラと、
前記人物の手が接触する器具に加わる力及びモーメントの大きさと方向とを検出する力覚センサと、
前記距離カメラで取得した前記人物の姿勢の情報、並びに、前記力覚センサで取得した前記力及びモーメントの情報に基づいて、人間を模した多関節リンクモデルの関節の負荷を算出する演算手段と、
前記演算手段が算出した前記多関節リンクモデルの関節の負荷情報を視覚的に表示する表示手段と、
を備えることを特徴とする関節負荷可視化システム。 A joint load visualization system for displaying a load applied to a person's joint,
A distance camera for measuring the three-dimensional posture of the person;
A force sensor for detecting the magnitude and direction of the force and moment applied to the instrument that the person's hand contacts;
Calculating means for calculating a joint load of a multi-joint link model imitating a person based on information on the posture of the person acquired by the distance camera and information on the force and moment acquired by the force sensor; ,
Display means for visually displaying joint load information of the multi-joint link model calculated by the calculation means;
A joint load visualization system comprising:
前記表示手段は、前記多関節リンクモデルの関節の負荷情報を、前記距離カメラが撮影した前記人物の動画像に重ねて表示することを特徴とする関節負荷可視化システム。 The joint load visualization system according to claim 1,
The joint load visualization system, wherein the display means displays joint load information of the multi-joint link model superimposed on a moving image of the person taken by the distance camera.
前記演算手段が、さらに、前記人物の足裏に働く足裏反力を、前記距離カメラで取得した前記人物の姿勢の情報、並びに、前記力覚センサで取得した前記力及びモーメントの情報に基づいて算出し、
前記表示手段が、前記多関節リンクモデルの関節の負荷情報とともに、前記足裏反力の情報を視覚的に表示することを特徴とする関節負荷可視化システム。 The joint load visualization system according to claim 1,
Further, the computing means further calculates a foot reaction force acting on the sole of the person based on information on the posture of the person acquired by the distance camera and information on the force and moment acquired by the force sensor. Calculated,
The joint load visualization system, wherein the display means visually displays the information on the reaction force of the sole, together with the joint load information of the multi-joint link model.
前記表示手段は、前記多関節リンクモデルの動画像を表示し、前記関節の負荷情報を前記動画像の関節から縦に伸びるバーにより表示し、前記足裏反力の情報を前記動画像の足位置から縦に伸びるバーにより表示することを特徴とする関節負荷可視化システム。 The joint load visualization system according to claim 3,
The display means displays a moving image of the multi-joint link model, displays load information of the joint by a bar extending vertically from a joint of the moving image, and information on the sole reaction force is displayed on the foot of the moving image. A joint load visualization system characterized by displaying a bar vertically extending from a position.
前記表示手段は、前記関節の負荷及び足裏反力の大きさに応じて、前記バーの長さまたは色を変えることを特徴とする関節負荷可視化システム。 The joint load visualization system according to claim 4,
The joint load visualization system, wherein the display means changes the length or color of the bar according to the load of the joint and the magnitude of the reaction force of the sole.
前記演算手段は、
前記力覚センサの検出データに基づいて前記器具から前記人物の手先に働く力を算出する手先反力算出部と、
前記人物の身体の慣性力と、前記人物の足裏に床から受ける足裏反力とが釣り合う点であるGZMP(Generalized Zero Moment Point)を算出するGZMP算出部と、
前記GZMPに基づいて前記人物の各足裏に働く足裏反力を算出する足裏反力算出部と、
前記人物の手先及び足裏に働く力に基づいて前記多関節リンクモデルの関節に働く力を算出する関節負荷算出部と、
を備えることを特徴とする関節負荷可視化システム。 The joint load visualization system according to claim 1,
The computing means is
A hand reaction force calculation unit for calculating a force acting on the hand of the person from the instrument based on detection data of the force sensor;
A GZMP calculating unit for calculating a GZMP (Generalized Zero Moment Point), which is a point where the inertial force of the person's body and the sole reaction force received from the floor on the sole of the person;
A sole reaction force calculation unit that calculates a sole reaction force acting on each sole of the person based on the GZMP;
A joint load calculation unit for calculating a force acting on a joint of the multi-joint link model based on a force acting on the hand and sole of the person;
A joint load visualization system comprising:
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP2015061020A JP2016179048A (en) | 2015-03-24 | 2015-03-24 | Joint load visualization system |
Publications (1)
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2015
- 2015-03-24 JP JP2015061020A patent/JP2016179048A/en active Pending
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