(57)【要約】【課題】歩行時におけるユーザの上体の適切な動きを促し、スムーズな歩行動作に導くこと。【解決手段】歩行支援システムは、ユーザの歩行を支援する歩行支援システムであって、表示部と、前記ユーザの歩行時における着地のタイミングを検出する着地タイミング検出部と、前記着地タイミング検出部の出力に基づいて、前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して前記表示部に表示させる表示制御部と、を備える。【選択図】図３
2018153234.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの歩行を支援する歩行支援システムであって、
表示部と、
前記ユーザの歩行時における着地のタイミングを検出する着地タイミング検出部と、
前記着地タイミング検出部の出力に基づいて、前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して前記表示部に表示させる表示制御部と、
を備える歩行支援システム。
【請求項２】
前記表示制御部は、前記着地のタイミングにおいて、前記表示部に、前記ユーザの上体の角度を、上体を起こす方向に変更することを促す前記補助画像を表示させる、
請求項１に記載の歩行支援システム。
【請求項３】
前記表示制御部は、着地と着地の中間タイミングにおいて、前記表示部に、前記ユーザの上体の角度を、上体を倒す方向に変更することを促す前記補助画像を表示させる、
請求項１または請求項２に記載の歩行支援システム。
【請求項４】
前記表示制御部は、前記着地のタイミングにおいて、前記表示部に、前記ユーザの視野の前方に配置されたオブジェクトが前記ユーザに近づくように変化する前記補助画像を表示させる、
請求項２に記載の歩行支援システム。
【請求項５】
前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野内に配置される仮想グリッドまたは前記仮想グリッド上のオブジェクトが現在の位置よりも上方の前記仮想グリッド上に移動する前記補助画像を表示させる、
請求項２に記載の歩行支援システム。
【請求項６】
前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野の上方に、前記ユーザの視野の一部を遮蔽する前記補助画像を表示させる、
請求項２に記載の歩行支援システム。
【請求項７】
前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野の上方に、所定の注目オブジェクトを前記補助画像として表示させる、
請求項２に記載の歩行支援システム。
【請求項８】
前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野の側方にオブジェクトを表示させ、水平方向に延在する軸線を中心に前記オブジェクトが回転する前記補助画像を表示させる、
請求項１に記載の歩行支援システム。
【請求項９】
前記ユーザの歩行時における上体の角度を検出する上体角度検出部を備え、
前記表示制御部は、前記上体角度検出部の出力に基づいて、前記表示部に、前記ユーザの上体の角度の変更を促す前記補助画像を表示させる、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の歩行支援システム。
【請求項１０】
前記ユーザの歩行時における上体の角度を検出する上体角度検出部を備え、
前記表示制御部は、前記着地タイミング検出部の出力と、前記上体角度検出部の出力とに基づいて、所定のタイミングにおける前記ユーザの上体の角度を示す画像と、前記所定のタイミングにおいて基準となる上体の角度を示す画像とを表示させる、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の歩行支援システム。
【請求項１１】
歩行支援システムの制御コンピュータが、
ユーザの歩行時における着地のタイミングを検出し、
前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して表示部に表示させる、
歩行支援方法。
【請求項１２】
歩行支援システムの制御コンピュータに、
ユーザの歩行時における着地を検出させる処理と、
前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して表示させる処理と、
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歩行支援システム、歩行支援方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、人体にセンサ等を装着し、人の歩行状態を計測するシステムが検討されている。例えば、特許文献１では、歩行にともなう重心変動と脚部の関節角度の変動を計測し、計測された重心変動、関節角度の変動、及び歩行によって変化しないユーザの人体情報に基づいてユーザの歩行動作を示す指標を演算し、表示する歩行状態システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−６５７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、計測したユーザの歩行状態に基づいて、ユーザのスムーズな歩行を促す技術については検討されていない。また、高齢者や身体障害者においては、歩行時に上体を適切なタイミングで加速できないことが、スムーズな歩行を妨げる場合がある。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、歩行時におけるユーザの上体の適切な動きを促し、スムーズな歩行動作に導く歩行支援システム、歩行支援方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の一態様は、ユーザの歩行を支援する歩行支援システムであって、表示部と、前記ユーザの歩行時における着地のタイミングを検出する着地タイミング検出部と、前記着地タイミング検出部の出力に基づいて、前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して前記表示部に表示させる表示制御部と、を備える歩行支援システムである。
【０００７】
（２）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、前記着地のタイミングにおいて、前記表示部に、前記ユーザの上体の角度を、上体を起こす方向に変更することを促す前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【０００８】
（３）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、着地と着地の中間タイミングにおいて、前記表示部に、前記ユーザの上体の角度を、上体を倒す方向に変更することを促す前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【０００９】
（４）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、前記着地のタイミングにおいて、前記表示部に、前記ユーザの視野の前方に配置されたオブジェクトが前記ユーザに近づくように変化する前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【００１０】
（５）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野内に配置される仮想グリッドまたは前記仮想グリッド上のオブジェクトが現在の位置よりも上方の前記仮想グリッド上に移動する前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【００１１】
（６）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野の上方に、前記ユーザの視野の一部を遮蔽する前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【００１２】
（７）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野の上方に、所定の注目オブジェクトを前記補助画像として表示させるようにしてもよい。
【００１３】
（８）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記表示制御部は、前記表示部に、前記ユーザの視野の側方にオブジェクトを表示させ、水平方向に延在する軸線を中心に前記オブジェクトが回転する前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【００１４】
（９）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記ユーザの歩行時における上体の角度を検出する上体角度検出部を備え、前記表示制御部は、前記上体角度検出部の出力に基づいて、前記表示部に、前記ユーザの上体の角度の変更を促す前記補助画像を表示させるようにしてもよい。
【００１５】
（１０）また、本発明の一態様に係る歩行支援システムにおいて、前記ユーザの歩行時における上体の角度を検出する上体角度検出部を備え、前記表示制御部は、前記着地タイミング検出部の出力と、前記上体角度検出部の出力とに基づいて、所定のタイミングにおける前記ユーザの上体の角度を示す画像と、前記所定のタイミングにおいて基準となる上体の角度を示す画像とを表示させるようにしてもよい。
【００１６】
（１１）また、本発明の一態様は、歩行支援システムの制御コンピュータが、前記ユーザの歩行時における着地のタイミングを検出し、前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して表示部に表示させる、歩行支援方法である。
【００１７】
（１２）また、本発明の一態様は、歩行支援システムの制御コンピュータに、前記ユーザの歩行時における着地を検出させる処理と、前記ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、前記着地のタイミングに同期して表示させる処理と、を実行させるプログラムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、歩行時におけるユーザの上体の適切な動きを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】歩行支援システムの概略を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る歩行支援システムの概略を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る歩行支援システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る歩行支援システムの処理例を示す第１のフローチャートである。
【図５】第１の実施形態に係る歩行支援システムの処理例を示す第２のフローチャートである。
【図６】第１の実施形態に係る補助画像の一例を示す第１の図である。
【図７】第１の実施形態に係る補助画像の一例を示す第２の図である。
【図８】第１の実施形態に係る補助画像の一例を示す第３の図である。
【図９】第１の実施形態に係る補助画像の一例を示す第４の図である。
【図１０】第１の実施形態に係る補助画像の一例を示す第５の図である。
【図１１】第２の実施形態に係る歩行支援システムの処理例を示す第１のフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係る歩行支援システムの処理例を示す第２のフローチャートである。
【図１３】第３の実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、本実施形態の概要について説明する。図１は、歩行支援システムの概略を示す図である。図１は、歩行者の着地タイミングと上体角度の関係の一例を示している。着地タイミングは、歩行者の一方の足が地面に接触（着地）するタイミングである。上体角度とは、歩行者の上体（上半身）の地面に対する角度である。図１において、横軸は時刻を表し、右方向に進むほど時刻が経過していることを表す。縦軸はユーザの上体角度を表し、上方向に進むほど上体角度が大きい、すなわち歩行者の上体が地面に対して垂直に近いことを表す。また、三角形で示された点は、歩行者の個々の着地タイミングを示している。
【００２１】
歩行時において、理想的には、着地時またはその直後に上体角度が最小（最も前傾）となり、着地と着地の中間タイミングまたはその直後において上体角度が最大（最も垂直に近い）となる。図１の例では、着地１において上体角度が最小になっており、中間１において上体角度が最大になっており、着地２において上体角度がまた最小になっている。このように、歩行において、着地と上体角度が適切に連動することでスムーズな歩行が実現される。
【００２２】
しかし、例えば、筋力の弱い高齢者や脚に麻痺のある人等は、着地と上体角度が適切に連動していないため、スムーズに歩行できない場合がある。例えば、着地の後に上体がさらに大きく前傾するため、全体重心を十分に前に移動させることができず、歩幅が小さくなり、結果的にスムーズな歩行ができなくなる。また、上体の前傾が戻らないため、視野が狭くなる場合もある。
【００２３】
本実施形態に係る歩行支援システムは、上記の問題に対処するため、ユーザの着地タイミングを取得し、取得したユーザの着地タイミングに基づいて、ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、ユーザの着地タイミングに同期して表示する。より具体的には、歩行支援システムは、ユーザの着地のタイミングにあわせて、ユーザの上体を起こす方向に変更することを促す補助画像を表示する。これにより、ユーザは、着地後速やかに上体を起こすことが促され、スムーズな歩行を実現することができる。
【００２４】
＜第１の実施形態＞
次に、第１の実施形態の構成について説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る歩行支援システム１の概略を示す図である。歩行支援システム１は、着地検出装置１００と、上体角度検出装置２００と、表示装置３００と備える。
【００２５】
着地検出装置１００は、例えば、加速度センサを備える。着地検出装置１００は、ユーザの脚部等に装着され、ユーザの着地タイミング検出のための情報を取得する。着地検出装置１００は、ユーザの足部または靴に装着されてもよい。
上体角度検出装置２００は、例えば、角速度センサと加速度センサから成る傾斜センサを備える。上体角度検出装置２００は、ユーザの腰部または背中等に、ユーザの身体の幅方向と平行になるように装着され、ユーザの上体の角度を検出するための情報を取得する。
【００２６】
表示装置３００は、ユーザが視認する現実空間に付加情報を表示させるＡＲ（Augmented Reality）装置である。また、表示装置３００は、仮想現実を表示させるＶＲ（Virtual Reality）装置であってもよい。表示装置３００は、例えば、ユーザの頭部に装着される眼鏡型ディスプレイまたはヘッドマウントディスプレイである。表示装置３００は、着地検出装置１００または上体角度検出装置２００から取得した情報に基づいて、ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を表示する。
【００２７】
着地検出装置１００および上体角度検出装置２００と、表示装置３００とは有線または無線で通信可能に接続されている。なお、着地検出装置１００、上体角度検出装置２００および表示装置３００は同一の機器として構成されてもよい。また、着地検出装置１００、上体角度検出装置２００および表示装置３００は、スマートフォン等の機能の一部として構成されてもよい。
【００２８】
図３は、本実施形態に係る歩行支援システム１の構成図である。着地検出装置１００は、着地センサ１０１と、通信部１０２とを備える。
【００２９】
着地センサ１０１は、ユーザの着地タイミングを検出するための情報を取得する。着地センサ１０１は、例えば、加速度センサであり、自身に作用する加速度を検出する。着地検出装置１００はユーザの脚部に装着されているため、取得された加速度はユーザの脚部の加速度を表す。着地センサ１０１は、取得した加速度を通信部１０２に出力する。なお、着地センサ１０１は、角速度センサ、地磁気センサ、振動センサ等のセンサであって、加速度以外の情報を取得し、通信部１０２に出力してもよい。
【００３０】
通信部１０２は、有線または無線ネットワークを介して機器間の通信を行うための通信用インターフェイスを備え、表示装置３００の通信部３０１と通信する。通信部１０２は、着地センサ１０１から入力されたユーザの脚部の加速度を通信部３０１に出力する。
【００３１】
上体角度検出装置２００は、上体角度センサ２０１と、通信部２０２とを備える。上体角度センサ２０１は、ユーザの上体の地面に対する角度を検出する。上体角度センサ２０１は、例えば、角速度センサ、加速度センサおよび積分演算器の組み合わせであり、検知した角速度を積分演算処理することでユーザの上体の角度を算出し、さらに算出した上体の角度を、加速度センサによって補正する。また、上体角度センサ２０１は、ユーザの股関節等に装着した角度センサの取得情報に基づいて、ユーザの下半身に対する上体の角度を検出してもよい。上体角度センサ２０１は、取得したユーザの上体角度を通信部２０２に出力する。
【００３２】
通信部２０２は、有線または無線ネットワークを介して機器間の通信を行うための通信用インターフェイスを備え、表示装置３００の通信部３０１と通信する。通信部２０２は、上体角度センサ２０１から入力されたユーザの上体角度を通信部３０１に出力する。
【００３３】
表示装置３００は、通信部３０１と、画像生成部３０２と、記憶部３０３と、着地タイミング検出部３０４と、表示制御部３０５と、表示部３０６とを備える。画像生成部３０２、着地タイミング検出部３０４および表示制御部３０５は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。また、これらのうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
【００３４】
通信部３０１は、有線または無線ネットワークを介して機器間の通信を行うための通信用インターフェイスを備え、着地検出装置１００の通信部１０２および上体角度検出装置２００の通信部２０２と通信する。通信部３０１は、通信部１０２から入力されたユーザの脚部の加速度を、着地タイミング検出部３０４に出力する。また、通信部３０１は、通信部２０２から入力されたユーザの上体角度を表示制御部３０５に出力する。
【００３５】
画像生成部３０２は、ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を生成する。補助画像は、ユーザが視認する現実空間上に付加的に表示されるものである。また、補助画像は、表示装置３００が表示する仮想空間内に付加的に表示されるものであってもよい。また、補助画像は、１フレームの静止画であってもよいし、複数フレームを含む動画（映像）であってもよい。補助画像の具体例については後述する。画像生成部３０２は、生成した補助画像を記憶部３０３に出力する。なお、画像生成部３０２は、ユーザの着地のタイミングとは非同期に、予め作成した補助画像を記憶部３０３に出力するが、ユーザの着地タイミングと同期して補助画像を生成してもよい。
【００３６】
記憶部３０３は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）などを備え、ファームウェアやアプリケーションプログラムなど、表示装置３００が備えるＣＰＵなどのプロセッサが実行するための各種プログラムやプロセッサが実行した処理の結果などを記憶する。記憶部３０３は、画像生成部３０２から入力された補助画像を保持し、表示制御部３０５の要求に応じて、補助画像を表示制御部３０５に出力する。なお、記憶部３０３は、予め外部から登録された補助画像を表示制御部３０５に出力してもよい。
【００３７】
着地タイミング検出部３０４は、通信部３０１を介して、着地検出装置１００から入力されたユーザの脚部の加速度を取得する。着地タイミング検出部３０４は、取得した加速度に基づいて、ユーザの着地のタイミングを検出する。着地タイミング検出部３０４は、例えば、取得した加速度を積分演算処理することでユーザの脚部の速度を算出し、下向きの速度が正から負になったタイミングをユーザが着地したタイミングとして検出する。あるいは、所定値以上に加速度が急激に変化したタイミングをユーザが着地したタイミングとして検出する。着地タイミング検出部３０４は、検出したユーザの着地タイミングを表示制御部３０５に出力する。なお、着地タイミング検出部３０４の処理は、着地検出装置１００にて行い、着地検出装置１００が検出したユーザの着地タイミングを取得し、表示制御部３０５に出力することとしてもよい。また、着地タイミング検出部３０４は、歩行の位相を推定する手段、例えば、特許第５９３８１２４号に記載の技術を用いて着地タイミングを検出してもよい。
【００３８】
表示制御部３０５は、表示装置３００の画像表示に関する機能を制御する。具体的には、表示制御部３０５は、表示部３０６を制御して、補助画像を含む各種画像を表示させる。表示制御部３０５の動作の詳細については後述する。
【００３９】
表示部３０６は、例えば、眼鏡型ディスプレイやヘッドマウントディスプレイであり、表示制御部３０５の制御に基づいて、ディスプレイに補助画像を含む各種画像を表示する。表示部３０６は、透過型のディスプレイ上に２次元的に補助画像を表示してもよいし、偏光眼鏡方式や液晶シャッター眼鏡方式等の３Ｄディスプレイを用いて、３次元的に補助画像を表示してもよい。また、表示部３０６は、ディスプレイを介さず、投射により補助画像を外部のスクリーン上に表示してもよいし、ホログラフィー等の光学技術を用いて立体像を表示させてもよい。この場合、表示部３０６はユーザに装着される必要はない。
【００４０】
次に、本実施形態に係る歩行支援システム１の動作について説明する。図４は、本実施形態に係る歩行支援システム１の処理例を示す第１のフローチャートである。
【００４１】
まず、表示装置３００の着地タイミング検出部３０４は、通信部３０１を介して、着地検出装置１００から入力されたユーザの脚部の加速度を取得する（ステップＳ１０１）。
【００４２】
次に、着地タイミング検出部３０４は、取得した加速度に基づいて、ユーザの着地のタイミングを検出する（ステップＳ１０２）。その後、着地タイミング検出部３０４は、検出したユーザの着地タイミングを表示制御部３０５に出力する。
【００４３】
表示制御部３０５は、着地タイミング検出部３０４からユーザの着地タイミングが入力されると、ユーザの上体を起こすための補助画像を記憶部３０３から取得する（ステップＳ１０３）。なお、表示制御部３０５は、予め補助画像を記憶部３０３から取得し、保持していてもよい。
【００４４】
次に、表示制御部３０５は、取得したユーザの着地タイミングにあわせて、ユーザの上体を起こすための補助画像を表示部３０６に表示させる（ステップＳ１０４）。補助画像の表示の例については後述する。なお、表示制御部３０５は、個々の着地タイミング毎に補助画像を表示させてもよいし、所定の期間に取得した着地タイミングに基づいて次回の着地タイミングを予測して、予測した着地タイミングにあわせて補助画像を表示させてもよい。以上で図４の説明を終了する。
【００４５】
続いて、本実施形態に係る歩行支援システム１の他の動作について説明する。図５は、本実施形態に係る歩行支援システム１の処理例を示す第２のフローチャートである。
【００４６】
まず、表示装置３００の着地タイミング検出部３０４は、通信部３０１を介して、着地検出装置１００から入力されたユーザの脚部の加速度を取得する（ステップＳ２０１）。
【００４７】
次に、着地タイミング検出部３０４は、取得した加速度に基づいて、ユーザの着地のタイミングの中間のタイミングを検出する（ステップＳ２０２）。着地と着地の中間タイミングは、直前の着地タイミングに直前の１歩の歩行周期の２分の１を加えることで求めることができる。この際、直前の１歩の歩行周期の代わりに、数歩前までの歩行周期の平均を用いてもよい。あるいは、上体が支持脚の足部を通過するタイミングを着地と着地の中間タイミングとして検出してもよい。その後、着地タイミング検出部３０４は、検出したユーザの着地の中間タイミングを表示制御部３０５に出力する。
【００４８】
表示制御部３０５は、着地タイミング検出部３０４からユーザの着地の中間タイミングが入力されると、ユーザの上体を倒すための補助画像を記憶部３０３から取得する（ステップＳ２０３）。
【００４９】
次に、表示制御部３０５は、取得したユーザの着地の中間タイミングにあわせて、ユーザの上体を倒すための補助画像を表示部３０６に表示させる（ステップＳ２０４）。補助画像の表示の例については後述する。以上で図５の説明を終了する。
【００５０】
なお、歩行支援システム１は、図４の処理と図５の処理を組み合わせて行ってもよい。つまり、歩行支援システム１は、ユーザの着地のタイミングにあわせてユーザの上体を起こすための補助画像を表示し、ユーザの着地のタイミングの中間のタイミングにあわせてユーザの上体を倒すための補助画像を表示してもよい。
【００５１】
次に、本実施形態に係る補助画像について説明する。図６は、本実施形態に係る補助画像の一例を示す第１の図である。図６におけるｖｇ０１〜ｖｇ０５は、表示装置３００の画像生成部３０２により生成され、ユーザの視野の前方に仮想的に表示される格子状の仮想グリッドｖｇの各交点を表す。仮想グリッドｖｇは、例えば、ユーザを囲むような球面上に存在するように仮想的に配置される。また、仮想グリッドｖｇは、ユーザ前方の垂直面上に仮想的に配置されてもよい。
【００５２】
図６の例では、表示制御部３０５は、ユーザの着地タイミングにあわせて、補助画像として、仮想グリッドｖｇがユーザ方向に接近する映像を表示させる。これにより、ユーザは、仮想グリッドｖｇに対して自身の頭部が前進しているような錯覚をし、それを緩和しようと頭部を後方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を起こすことを促すことができる。したがって、ユーザは着地後速やかに上体を起こすことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００５３】
なお、表示制御部３０５は、ユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、補助画像として、仮想グリッドｖｇがユーザから遠ざかる映像を表示させてもよい。これにより、ユーザは、仮想グリッドｖｇに対して自身の頭部が後進しているような錯覚をし、それを緩和しようと頭部を前方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を倒すことを促すことができる。したがって、ユーザは着地の中間のタイミングにおいて速やかに上体を倒すことができ、スムーズな歩行をすることができる。また、表示制御部３０５は、仮想グリッドｖｇでなく、他の仮想的なオブジェクトをユーザに近づけるまたは遠ざけることにより、ユーザの上体の適切な加速を促してもよい。
【００５４】
図７は、本実施形態に係る補助画像の一例を示す第２の図である。図６同様に、表示装置３００は、ユーザの視野の前方に仮想グリッドｖｇを表示する。図７の例では、表示制御部３０５は、ユーザの着地のタイミングにあわせて、補助画像として、仮想グリッドｖｇが、配置された球面に沿って上方にスライドする映像を表示させる。表示制御部３０５は、仮想グリッドｖｇをユーザ前方の垂直面上に配置した場合は、仮想グリッドｖｇが配置された垂直面に沿って上方にスライドする映像を表示させる。これにより、ユーザは、仮想グリッドｖｇに対して自身の頭部が下がっているような錯覚をし、それを緩和しようと頭部を上方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を起こすことを促すことができる。したがって、ユーザは着地後速やかに上体を起こすことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００５５】
表示制御部３０５は、ユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、補助画像として、仮想グリッドｖｇが配置された球面または垂直面に沿って下方にスライドする映像を表示させてもよい。これにより、ユーザは、仮想グリッドｖｇに対して自身の頭部が上がっているような錯覚をし、それを緩和しようと頭部を下方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を倒すことを促すことができる。したがって、ユーザは着地の中間のタイミングにおいて、速やかに上体を倒すことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００５６】
なお、表示制御部３０５は、仮想グリッドｖｇを配置された球面に沿って上方向または下方向に回転表示させることにより、ユーザの上体の適切な加速を促してもよい。また、表示制御部３０５は、仮想グリッドｖｇ上に他の仮想的なオブジェクトを配置し、仮想グリッドに沿って上方または下方に移動させることにより、ユーザの上体の適切な加速を促してもよい。
【００５７】
図８は、本実施形態に係る補助画像の一例を示す第３の図である。図中、ｓｃ０１はユーザの視野に表示部３０６による画像が重畳したものを示している。なお、人間ｈｕ０１と道路ｒｄ０１は、表示装置３００を介して表示される実際の人間および道路であってもよいし、表示装置３００により仮想的に表示されるものであってもよい。
【００５８】
表示制御部３０５は、ユーザの着地のタイミングにあわせて、補助画像として、表示画面ｓｃ０１内の上方にユーザの視野の一部を遮蔽（マスク）する遮蔽オブジェクトｏｂ０１を表示させる。遮蔽オブジェクトｏｂ０１は、例えば、格子状、網目状の画像であり、ユーザの視野の一部を遮蔽する。また、遮蔽オブジェクトｏｂ０１は、半透明の画像や点滅する画像またはモザイク処理された画像等であって、ユーザの前方の視認性を低下させる画像も含む。遮蔽オブジェクトｏｂ０１により、前方の視認性が低下するため、ユーザは、反射的に、視野上方に表示された遮蔽オブジェクトｏｂ０１の前方を注視しようとし、頭部を上方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を起こすことを促すことができる。したがって、ユーザは着地後速やかに上体を起こすことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００５９】
表示制御部３０５は、ユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、補助画像として、表示画面ｓｃ０１内の下方に遮蔽オブジェクトｏｂ０１を表示させてもよい。これにより、ユーザは、反射的に、視野下方に表示された遮蔽オブジェクトｏｂ０１の前方を注視しようとし、頭部を下方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を倒すことを促すことができる。したがって、ユーザは着地の中間のタイミングにおいて、速やかに上体を倒すことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００６０】
図９は、本実施形態に係る補助画像の一例を示す第４の図である。図８同様に、表示装置３００は、表示画面ｓｃ０１内に各種画像を表示する。表示制御部３０５は、ユーザの着地のタイミングにあわせて、補助画像として、表示画面ｓｃ０１内の上方にユーザの注意を惹く注目オブジェクトｏｂ０２を表示させる。注目オブジェクトｏｂ０２は、例えば、キャラクター画像、色付けのされた画像、所定のマークや標識等のユーザの視覚的な注意を惹く画像である。注目オブジェクトｏｂ０２内に、ユーザの注意を惹くキーワードを表示してもよい。また、注目オブジェクトｏｂ０２内に「上体を起こしてください」等の具体的な指示を表示してもよい。これにより、ユーザは、反射的に、視野上方に表示された注目オブジェクトｏｂ０２を注視しようとし、頭部を上方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を起こすことを促すことができる。したがって、ユーザは着地後速やかに上体を起こすことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００６１】
表示制御部３０５は、ユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、補助画像として、表示画面ｓｃ０１内の下方に注目オブジェクトｏｂ０２を表示させてもよい。これにより、ユーザは、反射的に、視野下方に配置された注目オブジェクトｏｂ０２を注視しようとし、頭部を下方へ動かすと考えられる。その結果、ユーザに対して上体を倒すことを促すことができる。したがって、ユーザは着地の中間のタイミングにおいて、速やかに上体を倒すことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００６２】
図１０は、本実施形態に係る補助画像の一例を示す第５の図である。表示制御部３０５は、表示画面ｓｃ０１内の左右にオブジェクトｏｂ０３およびオブジェクトｏｂ０４を表示させる。表示制御部３０５は、オブジェクトｏｂ０３およびオブジェクトｏｂ０４を常時、表示画面ｓｃ０１内の側方に表示させてもよいし、ユーザの着地タイミング付近でのみ表示させてもよい。
【００６３】
表示制御部３０５は、ユーザの着地のタイミングにあわせて、オブジェクトｏｂ０３およびオブジェクトｏｂ０４をユーザの手前の方向すなわち進行方向と逆に回転させる。換言すると、表示制御部３０５は、オブジェクトｏｂ０３およびオブジェクトｏｂ０４を水平方向に延在する軸線を中心に回転させる。図９の例では、表示制御部３０５は、オブジェクトｏｂ０３を矢印ａａの方向に、オブジェクトｏｂ０４を矢印ｂｂの方向に回転させる。これにより、ユーザは着地のタイミングにあわせて、反射的にオブジェクトｏｂ０２およびオブジェクトｏｂ０３の回転にあわせて、頭を後方に引くことが促され、結果として上体を起こすことが促される。したがって、ユーザは着地後速やかに上体を起こすことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００６４】
表示制御部３０５は、ユーザの着地タイミングにあわせて、オブジェクトｏｂ０３を反時計回り（矢印ｃｃの方向）に、オブジェクトｏｂ０４を時計回り（矢印ｄｄの方向）に回転させてもよい。これにより、ユーザは着地のタイミングにあわせて、反射的にオブジェクトｏｂ０２およびオブジェクトｏｂ０３の回転にあわせて、視線を上方に上げることが促され、結果として上体を起こすことが促される。したがって、ユーザは着地後速やかに上体を起こすことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００６５】
表示制御部３０５は、ユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、オブジェクトｏｂ０３およびオブジェクトｏｂ０４を上述した矢印ａａおよび矢印ｂｂと逆方向に回転させてもよい。また、表示制御部３０５は、ユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、オブジェクトｏｂ０３およびオブジェクトｏｂ０４を上述した矢印ｃｃおよび矢印ｄｄと逆方向に回転させてもよい。これにより、ユーザは反射的にオブジェクトの回転にあわせて上体を倒すことが促がされ、ユーザは着地の中間のタイミングにおいて速やかに上体を倒すことができ、スムーズな歩行をすることができる。
【００６６】
以上、説明したように、本実施形態に係る歩行支援システム１は、ユーザの歩行を支援する歩行支援システムであって、表示部３０６と、ユーザの歩行時における着地のタイミングを検出する着地タイミング検出部３０４と、着地タイミング検出部３０４の出力に基づいて、ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を、着地のタイミングに同期して表示部３０６に表示させる表示制御部３０５とを備える。これにより、歩行時におけるユーザの上体の適切な動きを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００６７】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、着地のタイミングにおいて、表示部３０６に、ユーザの上体の角度を、上体を起こす方向に変更することを促す補助画像を表示させる。これにより、ユーザに着地後速やかに上体を起こすことを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００６８】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、着地と着地の中間タイミングにおいて、表示部３０６に、ユーザの上体の角度を、上体を倒す方向に変更することを促す補助画像を表示させてもよい。これにより、ユーザに着地と着地の間のタイミングで上体を倒すことを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００６９】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、着地のタイミングにおいて、表示部３０６に、ユーザの視野の前方に配置されたオブジェクトがユーザに近づくように変化する補助画像を表示させてもよい。これにより、ユーザに着地後速やかに上体を起こすことを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００７０】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、表示部３０６に、ユーザの視野内に配置される仮想グリッドまたは仮想グリッド上のオブジェクトが現在の位置よりも上方の仮想グリッド上に移動する補助画像を表示させてもよい。これにより、ユーザに着地後速やかに上体を起こすことを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００７１】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、表示部３０６に、ユーザの視野の上方に、ユーザの視野の一部を遮蔽する補助画像を表示させてもよい。これにより、ユーザに着地後速やかに上体を起こすことを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００７２】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、表示部３０６に、ユーザの視野の上方に、所定の注目オブジェクトを補助画像として表示させてもよい。これにより、ユーザに着地後速やかに上体を起こすことを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００７３】
また、本実施形態に係る歩行支援システム１において、表示制御部３０５は、表示部３０６に、ユーザの視野の側方にオブジェクトを表示させ、水平方向に延在する軸線を中心に当該オブジェクトが回転する補助画像を表示させてもよい。これにより、歩行時におけるユーザの上体の適切な動きを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００７４】
＜第２の実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を援用する。本実施例に係る歩行支援システム２の構成は、第１の実施例に係る歩行支援システム１と同様である。歩行支援システム２では、第１の実施形態における処理に加えて、ユーザの上体の角度を用いて補助画像の表示の判定を行う。
【００７５】
図１１は、本実施形態に係る歩行支援システム２の処理例を示す第１のフローチャートである。
【００７６】
まず、表示装置３００の着地タイミング検出部３０４は、通信部３０１を介して、着地検出装置１００から入力されたユーザの脚部の加速度を取得する（ステップＳ３０１）。
【００７７】
次に、着地タイミング検出部３０４は、取得した加速度に基づいて、ユーザの着地のタイミングを検出する（ステップＳ３０２）。その後、着地タイミング検出部３０４は、検出したユーザの着地タイミングを表示制御部３０５に出力する。
【００７８】
次に、表示制御部３０５は、通信部３０１を介して、上体角度検出装置２００から入力されたユーザが上体を起こそうとする度合い（以降、起こそうとする度合いと略す場合がある）を取得する（ステップＳ３０３）。ユーザが上体を起こそうとする度合いは、上体の傾き、上体の傾きの角速度、または、上体の傾きの角速度をローカットした値で表される。または、これらの線形結合値で表される。
【００７９】
次に、表示制御部３０５は、取得した、起こそうとする度合いを所定の値と比較する（ステップＳ３０４）。起こそうとする度合いが所定の値以下である場合、ステップＳ３０５の処理に進む。起こそうとする度合いが所定の値より大きい場合、処理を終了する。
【００８０】
表示制御部３０５は、起こそうとする度合いが所定の値以下である場合、ユーザの上体を起こすための補助画像を記憶部３０３から取得する（ステップＳ３０５）。なお、表示制御部３０５は、予め補助画像を記憶部３０３から取得し、保持していてもよい。
【００８１】
次に、表示制御部３０５は、取得したユーザの着地タイミングにあわせて、ユーザの上体を起こすための補助画像を表示部３０６に表示させる（ステップＳ３０６）。その後、処理を終了する。
【００８２】
図１１の処理では、歩行支援システム２は、ユーザの着地タイミングに加えて、ユーザの上体角度を取得し、ユーザの上体を起こすための補助画像を表示するか否かを判定する。従って、歩行支援システム２は、例えば、着地直後であってもユーザの上体が十分に起きている場合は、ユーザの上体を起こすための補助画像を表示させない。このように、本実施形態に係る歩行支援システム２はより適切にユーザの上体を起こすための補助画像を表示させることができる。なお、起こそうとする度合いが低いほど、より強く起こすように促す補助画像を表示させてもよい。これにより、より一層適切にユーザの上体を起こすことができる。
【００８３】
続いて、本実施形態に係る歩行支援システム２の他の動作について説明する。図１２は、本実施形態に係る歩行支援システム２の処理例を示す第２のフローチャートである。
【００８４】
まず、表示装置３００の着地タイミング検出部３０４は、通信部３０１を介して、着地検出装置１００から入力されたユーザの脚部の加速度を取得する（ステップＳ４０１）。
【００８５】
次に、着地タイミング検出部３０４は、取得した加速度に基づいて、ユーザの着地の中間のタイミングを検出する（ステップＳ４０２）。その後、着地タイミング検出部３０４は、検出したユーザの着地の中間のタイミングを表示制御部３０５に出力する。
【００８６】
次に、表示制御部３０５は、通信部３０１を介して、上体角度検出装置２００から入力されたユーザが上体を倒そうとする度合い（以降、倒そうとする度合いと略す場合がある）を取得する（ステップＳ４０３）。ユーザが上体を倒そうとする度合いは、上体を起こそうとする度合いに（−１）倍した値とすればよい。
【００８７】
次に、表示制御部３０５は、取得した、倒そうとする度合いを所定の値と比較する（ステップＳ４０４）。倒そうとする度合いが所定の値以下である場合、ステップＳ３０５の処理に進む。倒そうとする度合いが所定の値より大きい場合、処理を終了する。
【００８８】
表示制御部３０５は、倒そうとする度合いが所定の値以上である場合、ユーザの上体を倒すための補助画像を記憶部３０３から取得する（ステップＳ４０５）。なお、表示制御部３０５は、予め補助画像を記憶部３０３から取得し、保持していてもよい。
【００８９】
次に、表示制御部３０５は、取得したユーザの着地の中間のタイミングにあわせて、ユーザの上体を倒すための補助画像を表示部３０６に表示させる（ステップＳ４０６）。その後、処理を終了する。
【００９０】
図１２の処理では、歩行支援システム２は、ユーザの着地の中間のタイミングに加えて、ユーザの上体角度を取得し、ユーザの上体を倒すための補助画像を表示するか否かを判定する。従って、歩行支援システム２は、例えば、着地と着地の間のタイミングであってもユーザの上体が十分に前傾している場合は、ユーザの上体を倒すための補助画像を表示させない。このように、本実施形態に係る歩行支援システム２はより適切にユーザの上体を倒すための補助画像を表示させることができる。なお、倒そうとする度合いが低いほど、より強く倒すように促す補助画像を表示させてもよい。これにより、より一層適切にユーザの上体を倒すことができる。
【００９１】
以上説明した通り、本実施形態に係る歩行支援システム２は、歩行支援システム１の機能に加えて、ユーザの歩行時における上体の角度を検出する上体角度検出部（上体角度検出装置２００）を備え、表示制御部３０５は、上体角度検出部（上体角度検出装置２００）の出力に基づいて、表示部３０６に、ユーザの上体の角度の変更を促す補助画像を表示させる。これにより、ユーザの上体角度も考慮して、歩行時におけるユーザの上体の適切な動きを促し、スムーズな歩行動作に導くことができる。
【００９２】
＜第３の実施形態＞
以下、図面を参照しながら本発明の第３の実施形態について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、その説明を援用する。本実施例に係る歩行支援システム３の構成は、第１の実施例に係る歩行支援システム１と同様である。歩行支援システム３では、第１の実施形態における処理に加えて、所定のタイミングにおけるユーザの上体の角度を示す画像と、当該タイミングにおいて基準となる上体の角度を示す画像とを表示する。
【００９３】
図１３は、本実施形態に係る表示画像の一例を示す図である。図１２の例では、表示装置３００の表示制御部３０５は、表示画面ｓｃ０１内の左側にサブ表示画面ｓｃ０２を表示させる。サブ表示画面ｓｃ０２内には、ユーザを横から見た画像であるユーザ画像ｕｓ０１とリファレンス画像ｕｓ０２が表示される。
【００９４】
ユーザ画像ｕｓ０１は、上体角度検出装置２００より取得した、ユーザの現在の上体の角度に基づいて、画像生成部３０２が生成し、表示制御部３０５が表示部３０６に表示させるものである。つまり、ユーザ画像ｕｓ０１は現在のユーザの上体の角度を表す画像である。リファレンス画像ｕｓ０２は、着地センサ１０１より取得したユーザの現在の歩行動作（着地タイミング）に対応する理想的な上体の角度に基づいて、画像生成部３０２が生成し、表示制御部３０５が表示部３０６に表示させるものである。なお、ユーザの現在の歩行動作（着地タイミング）に対応する理想的な上体の角度はあらかじめ記憶部３０３に記憶されている。つまり、リファレンス画像ｕｓ０２は、現在のユーザの基準（目標）となる上体の角度を表す画像である。
【００９５】
ユーザ画像ｕｓ０１およびリファレンス画像ｕｓ０２は、特定のタイミングにおける静止画像であってもよいし、ユーザの歩行動作にあわせてリアルタイムに変化する映像であってもよい。また、表示制御部３０５は、ユーザ画像ｕｓ０１またはリファレンス画像ｕｓ０２の一方を非表示としてもよい。また、ユーザ画像ｕｓ０１およびリファレンス画像ｕｓ０２は、歩行中にリアルタイムに表示されるだけでなく、歩行終了後に、オンデマンドで表示されてもよい。
【００９６】
以上、説明したように、本実施形態に係る歩行支援システム３は、歩行支援システム１の機能に加えて、更に、ユーザの歩行時における上体の角度を検出する上体角度検出部（上体角度検出装置２００）を備え、表示制御部３０５は、着地センサ１０１の出力と、上体角度センサ２０１の出力とに基づいて、所定のタイミングにおけるユーザの上体の角度を示す画像と、当該タイミングにおいて基準となる上体の角度を示す画像とを表示させる。これにより、ユーザは、歩行時における自身の上体の角度と、基準となる上体の角度を客観的に把握することができ、上体の角度を理想的な角度に近づけ、よりスムーズな歩行動作を実現することができる。
【００９７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、各実施形態における処理手順、シーケンス、フローチャート等は矛盾のない限り、順序を入れ替えてもよい。
【００９８】
また、本発明の一態様は、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記各実施形態や変形例に記載された要素であり、同様の効果を奏する要素同士を置換した構成も含まれる。
【００９９】
なお、上記実施形態は、歩行アシスト装置と併用されてもよい。歩行アシスト装置とは、「倒立振子モデル」に基づく効率的な歩行をサポートする歩行訓練機器である。歩行アシスト装置では、歩行時の股関節の動きを左右のモーターに内蔵された角度センサで検知し、制御コンピュータがモーターを駆動する。これにより、股関節の屈曲による下肢の振り出しの誘導と伸展による下肢の蹴り出しの誘導を行う。本実施形態を歩行アシスト装置と併用することで、歩行アシスト装置ではカバーし切れない上体の動きを適切に誘導し、より効果的な歩行支援を行うことができる。
【符号の説明】
【０１００】
１、２、３・・・歩行支援システム、１００・・・着地検出装置、１０１・・・着地センサ、１０２、２０２、３０１・・・通信部、２００・・・上体角度検出装置、２０１・・・上体角度センサ、３００・・・表示装置、３０２・・・画像生成部、３０３・・・記憶部、３０４・・・着地タイミング検出部、３０５・・・表示制御部、３０６・・・表示部
【図１】
2018153234.tif 000003
【図２】
2018153234.tif 000004
【図３】
2018153234.tif 000005
【図４】
2018153234.tif 000006
【図５】
2018153234.tif 000007
【図６】
2018153234.tif 000008
【図７】
2018153234.tif 000009
【図８】
2018153234.tif 000010
【図９】
2018153234.tif 000011
【図１０】
2018153234.tif 000012
【図１１】
2018153234.tif 000013
【図１２】
2018153234.tif 000014
【図１３】
2018153234.tif 000015