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原文传递关节力矩运算装置、关节力矩运算方法以及关节力矩运算程序

专利名称：	关节力矩运算装置、关节力矩运算方法以及关节力矩运算程序
摘要：	以简单的结构来估计自行车骑乘者的关节的关节力矩。关节力矩运算系统(10)具备关节力矩运算装置(12)、检测部(14)、输入部(16)以及输出部(18)。另外，关节力矩运算装置(12)具备数据获取部(122)、力矩估计部(124)以及变动量估计部(126)。关节力矩运算装置(12)使用骨骼数据、构造数据以及表示施加于脚蹬的负荷的负荷数据，来运算使车座位置发生了位移的情况下的关节力矩的变动量，并将该关节力矩的变动量输出到输出部(18)。另外，在变动量估计部(126)中，也根据估计出的多个关节力矩的变动量来决定能够最大限度地发挥自行车骑乘者所具有的力的车座的位置。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	日本;JP
申请人：	株式会社普利司通
发明人：	内田和男;中西安弘
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-09T00:00:00+0800
申请号：	CN201780080342.0
公开号：	CN110114262A
代理机构：	北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	刘新宇
分类号：	B62J99/00(2006.01);B;B62;B62J;B62J99
申请人地址：	日本东京都
主权项：	1.一种关节力矩运算装置，具备：获取部，其获取表示自行车骑乘者的骨骼的骨骼数据、表示自行车的构造的构造数据以及表示自行车骑乘者施加于脚蹬的负荷的负荷数据，其中，所述骨骼数据包括自行车骑乘者的关节的位置及关节间的距离，所述构造数据包括以能够发生位移的方式安装于自行车主体的车座的初始位置、以能够旋转的方式安装于所述自行车主体的所述脚蹬的轨迹以及所述车座与所述脚蹬之间的距离；关节力矩估计部，其使用所述骨骼数据、所述构造数据以及所述负荷数据中的至少与脚蹬旋转一周相对应的数据，来估计自行车骑乘者坐上初始位置的所述车座时的与所述脚蹬旋转一周相对应的自行车骑乘者的关节的轨迹，并且基于估计出的自行车骑乘者的动作，通过逆动力学分析来估计自行车骑乘者的各关节的关节力矩；以及关节力矩变动量估计部，其使用所述估计出的关节力矩、所述负荷数据以及所述车座相对于所述初始位置的位移量，来估计使所述车座发生了位移的情况下的关节力矩。 2.根据权利要求1所述的关节力矩运算装置，其中，所述关节力矩变动量估计部使用相对于所述初始位置的多个不同的位移量来估计多个关节力矩中的各个关节力矩，将与估计出的多个关节力矩中的、规定的评价函数的值成为规定值的位移量对应的车座的位置决定为自行车骑乘者的车座的位置，其中，所述规定的评价函数用于评价自行车骑乘者作用于所述脚蹬的负荷。 3.根据权利要求2所述的关节力矩运算装置，其中，所述评价函数是表示关节功率相对于施加到脚蹬的负荷的负担率的函数，所述关节功率是基于所述关节力矩和关节的角速度导出的。 4.根据权利要求1～3中的任一项所述的关节力矩运算装置，其中，所述自行车骑乘者的关节的位置包括自行车骑乘者的髋关节、膝关节以及踝关节的位置，所述关节力矩估计部估计所述髋关节、所述膝关节以及所述踝关节中的至少一个关节的关节力矩。 5.根据权利要求4所述的关节力矩运算装置，其中，使用自行车骑乘者模型来估计关节力矩，所述自行车骑乘者模型是以如下方式获得的：针对处于骑乘所述自行车的状态的自行车骑乘者，将表示所述髋关节、所述膝关节以及所述踝关节的部位设为节点，将自行车骑乘者的连接所述髋关节、所述膝关节以及所述踝关节的各节点的部位设为连杆，来进行模型化。 6.根据权利要求1～5中的任一项所述的关节力矩运算装置，其中，所述获取部获取存储部中存储的所述骨骼数据和所述构造数据。 7.根据权利要求1～6中的任一项所述的关节力矩运算装置，其中，所述负荷数据包括由对作用于所述脚蹬的踩踏力进行检测的踩踏力检测部检测出的踩踏力数据。 8.一种关节力矩运算方法，包括：获取表示自行车骑乘者的骨骼的骨骼数据、表示自行车的构造的构造数据以及表示自行车骑乘者施加于脚蹬的负荷的负荷数据，其中，所述骨骼数据包括自行车骑乘者的关节的位置及关节间的距离，所述构造数据包括以能够发生位移的方式安装于自行车主体的车座的初始位置、以能够旋转的方式安装于所述自行车主体的所述脚蹬的轨迹以及所述车座与所述脚蹬之间的距离；使用所述骨骼数据、所述构造数据以及所述负荷数据中的至少与脚蹬旋转一周相对应的数据，来估计自行车骑乘者坐上初始位置的所述车座时的与所述脚蹬旋转一周相对应的自行车骑乘者的关节的轨迹，并且基于估计出的自行车骑乘者的动作，通过逆动力学分析来估计自行车骑乘者的各关节的关节力矩；以及使用所述估计出的关节力矩、所述负荷数据以及所述车座相对于所述初始位置的位移量，来估计使所述车座发生了位移的情况下的关节力矩。 9.一种关节力矩运算程序，用于使计算机执行包括以下步骤的处理：获取表示自行车骑乘者的骨骼的骨骼数据、表示自行车的构造的构造数据以及表示自行车骑乘者施加于脚蹬的负荷的负荷数据，其中，所述骨骼数据包括自行车骑乘者的关节的位置及关节间的距离，所述构造数据包括以能够发生位移的方式安装于自行车主体的车座的初始位置、以能够旋转的方式安装于所述自行车主体的所述脚蹬的轨迹以及所述车座与所述脚蹬之间的距离；使用所述骨骼数据、所述构造数据以及所述负荷数据中的至少与脚蹬旋转一周相对应的数据，来估计自行车骑乘者坐上初始位置的所述车座时的与所述脚蹬旋转一周相对应的自行车骑乘者的关节的轨迹，并且基于估计出的自行车骑乘者的动作，通过逆动力学分析来估计自行车骑乘者的各关节的关节力矩；以及使用所述估计出的关节力矩、所述负荷数据以及所述车座相对于所述初始位置的位移量，来估计使所述车座发生了位移的情况下的关节力矩。
所属类别：	发明专利