(57)【要約】【課題】より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。【解決手段】単位時間毎の第１の人の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成し、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換し、第２の人の身体に装着されている測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第２の人の身体の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出し、算出された出力値を刺激器に出力する。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器と、
前記第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する第１の記録手段と、
前記第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換手段と、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、
生成された前記標準ボクセルデータを記録する第２の記録手段と、
第２の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器と、
前記第２の人の身体の前記第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器と、
前記第２の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換手段と、
前記第２の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に前記深刻度および前記第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる前記刺激器への出力値を算出する算出手段と、
算出された出力値を前記刺激器に出力する出力手段と
を含む身体動きガイドシステム。
【請求項２】
目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着されている第１の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録手段と、
前記第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換手段と、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、
第２の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換手段と、
前記第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、前記深刻度および前記第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、前記第２の人の身体の前記第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出手段と、
算出された出力値を前記刺激器に出力する出力手段と
を含む刺激呈示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の刺激呈示装置において、
前記自由動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示し、
前記束縛動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示す
刺激呈示装置。
【請求項４】
請求項２に記載の刺激呈示装置において、
前記生成手段は、単位時間毎に、身体の所定の部位の周囲に、身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれの距離に応じた等高線状に深刻度が配置されている前記標準ボクセルデータを生成する
刺激呈示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の刺激呈示装置において、
前記生成手段は、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む３次元的な場を示す前記標準ボクセルデータを生成する
刺激呈示装置。
【請求項６】
請求項２に記載の刺激呈示装置において、
前記生成手段は、前記標準自由動きデータで示される位置の前記深刻度が小さく、前記標準束縛動きデータで示される位置の前記深刻度が大きい前記標準ボクセルデータを生成する
刺激呈示装置。
【請求項７】
目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録ステップと、
前記第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換ステップと、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、
第２の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換ステップと、
前記第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、前記深刻度および前記第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、前記第２の人の身体の前記第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、
算出された出力値を前記刺激器に出力する出力ステップと
を含む刺激呈示方法。
【請求項８】
目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータの記録を制御する記録制御ステップと、
前記第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、前記自由動きデータおよび前記束縛動きデータを前記標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換ステップと、
前記標準自由動きデータおよび前記標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、
第２の人の身体の体形を示すデータと前記標準身体モデルとを比較して、前記標準ボクセルデータを前記第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換ステップと、
前記第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と前記体形対応ボクセルデータとから、前記深刻度および前記第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、前記第２の人の身体の前記第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、
算出された出力値の前記刺激器への出力を制御する出力制御ステップと
を含む処理をコンピュータに行わせるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は身体動きガイドシステム、刺激呈示装置、刺激呈示方法およびプログラムに関し、特に、身体の動きに関する身体動きガイドシステム、刺激呈示装置、刺激呈示方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接作業や塗装作業などの身体の動きまたは体操や踊りなどの身体の動きを伴う技能を習得しようとする場合、その技能を習得しようとする者（以下、教習者とも称する。）が、技能を既に習得している者（以下、教師とも称する。）の動きを自分で見て、動きをまねして、技能を習得することが通常である。そして、技能を既に習得している教師が、これから技能を習得しようとする教習者に動きの修正を口頭などで指示して教示することもある。
【０００３】
走行訓練を行う訓練者の複数の身体部位における３次元位置の変化に基づいて全身運動を計測し、この計測結果に基づいて、教師データに基づいて計算した誘導位置に導くため視覚、聴覚、又は触力覚等の刺激として提示する移動訓練支援装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、手本運動の筋張力、複数部位の複数時点の加速度とユーザ運動の筋張力、複数部位の複数時点の加速度とを比較し、その結果を提示するように構成しているものもある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−７３６３０号公報
【特許文献２】特開２００９−２９７２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１または２の移動訓練支援装置または学習支援装置において、全体の動きのうちのどの動きが重要であるか、または動きのコツを知ることはできない。
【０００７】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の側面の身体動きガイドシステムは、目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器と、第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する第１の記録手段と、第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換手段と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、生成された標準ボクセルデータを記録する第２の記録手段と、第２の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器と、第２の人の身体の第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器と、第２の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換手段と、第２の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器への出力値を算出する算出手段と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段とを含む。
【０００９】
本発明の第２の側面の刺激呈示装置は、目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着されている第１の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録手段と、第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換手段と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段と、第２の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換手段と、第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第２の人の身体の第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出手段と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段とを含む。
【００１０】
自由動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示し、束縛動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示すようにすることができる。
【００１１】
生成手段に、単位時間毎に、身体の所定の部位の周囲に、身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれの距離に応じた等高線状に深刻度が配置されている標準ボクセルデータを生成させることができる。
【００１２】
生成手段に、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む３次元的な場を示す標準ボクセルデータを生成させることができる。
【００１３】
生成手段に、標準自由動きデータで示される位置の深刻度が小さく、標準束縛動きデータで示される位置の深刻度が大きい標準ボクセルデータを生成させることができる。
【００１４】
本発明の第２の側面の刺激呈示方法は、目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録ステップと、第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換ステップと、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、第２の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換ステップと、第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第２の人の身体の第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、算出された出力値を刺激器に出力する出力ステップとを含む。
【００１５】
本発明の第２の側面のプログラムは、目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータの記録を制御する記録制御ステップと、第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換ステップと、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成ステップと、第２の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換ステップと、第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第２の人の身体の第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出ステップと、算出された出力値の刺激器への出力を制御する出力制御ステップとを含む処理をコンピュータに行わせる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態の身体動きガイドシステムの構成の一例を示す図である。
【図２】コンピュータ１１のハードウェアの構成の例を示すブロック図である。
【図３】プログラムを実行するコンピュータ１１において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。
【図４】人の身体の肩から手にかけてのリンクモデルを示す図である。
【図５】リンクモデルの動作を時空間的な場で表現する図である。
【図６】標準ボクセルデータの例を示す図である。
【図７】身体動きのガイドの処理を説明するフローチャートである。
【図８】記録の処理を説明するフローチャートである。
【図９】規格化の処理を説明するフローチャートである。
【図１０】動きの呈示の処理を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を説明するが、本発明の構成要件と、発明の詳細な説明に記載の実施の形態との対応関係を例示すると、次のようになる。この記載は、本発明をサポートする実施の形態が、発明の詳細な説明に記載されていることを確認するためのものである。従って、発明の詳細な説明中には記載されているが、本発明の構成要件に対応する実施の形態として、ここには記載されていない実施の形態があったとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件に対応するものではないことを意味するものではない。逆に、実施の形態が構成要件に対応するものとしてここに記載されていたとしても、そのことは、その実施の形態が、その構成要件以外の構成要件には対応しないものであることを意味するものでもない。
【００１９】
本発明の第１の側面の身体動きガイドシステムは、目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器（例えば、図１の測定器２２−１乃至２２−１２）と、第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する第１の記録手段（例えば、図３の動きデータ記録制御部７１に制御される図２の記録部３８）と、第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換手段（例えば、図３の姿勢／行動データ規格化部６４）と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段（例えば、図３のボクセルデータ生成部６５）と、生成された標準ボクセルデータを記録する第２の記録手段（例えば、図３のボクセルデータ記録制御部７２に制御される図２の記録部３８）と、第２の人の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器（例えば、図１の測定器２６−１乃至２６−１２）と、第２の人の身体の第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器（例えば、図１の刺激器２７−１乃至２７−１２）と、第２の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換手段（例えば、図３のボクセルデータ変換部６６）と、第２の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器への出力値を算出する算出手段（例えば、図３の出力値算出部６７）と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段（例えば、図３の刺激出力制御部６８に制御される図２の出力部３７）とを含む。
【００２０】
本発明の第２の側面の刺激呈示装置は、目標となる身体の動きを示す第１の人の身体に装着されている第１の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第１の測定器で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する記録手段（例えば、図３の動きデータ記録制御部７１に制御される図２の記録部３８）と、第１の人の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する第１の変換手段（例えば、図３の姿勢／行動データ規格化部６４）と、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する生成手段（例えば、図３のボクセルデータ生成部６５）と、第２の人の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを第２の人の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する第２の変換手段（例えば、図３のボクセルデータ変換部６６）と、第２の人の身体に装着されている第２の測定器であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する第２の測定器で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および第２の人の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器であって、第２の人の身体の第２の測定器が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器への単位時間毎の出力値を算出する算出手段（例えば、図３の出力値算出部６７）と、算出された出力値を刺激器に出力する出力手段（例えば、図３の刺激出力制御部６８に制御される図２の出力部３７）とを含む。
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態の身体動きガイドシステムを図１乃至図１０を参照して説明する。図１は、本発明の一実施の形態の身体動きガイドシステムの構成の一例を示す。
【００２２】
身体動きガイドシステムは、ある目標となる姿勢や行動を伝えるために、その目標となる姿勢や行動から、現在の姿勢や行動のどの部分がどの程度ずれているかをフィードバックする。
【００２３】
身体動きガイドシステムは、目標となる身体の動きである、人間の身体の各部位の動きを示すデータを取得して、所定の方式で記録する。身体動きガイドシステムは、人間の身体の各部位の動きを示すデータと動きを習得したい人の動きとから、取得したい動きからのずれに応じて、動きを習得したい人の身体に刺激を加える。
【００２４】
身体動きガイドシステムは、コンピュータ１１、教師２１に装着される、身体の各部位の位置および速度を測定する測定器２２−１乃至２２−１２、教習者２５に装着される、身体の各部位の位置および速度を測定する測定器２６−１乃至２６−１２並びに教習者２５に装着される、身体の各部位に刺激を与える刺激器２６−１乃至２６−１２を含み構成される。教師２１は、既に動きを習得している者である。教習者２５は、動きを習得しようとしている者である。
【００２５】
コンピュータ１１は、刺激呈示装置の一例であり、パーソナルコンピュータ、サーバまたは専用に構成されたコンピュータなどからなる。コンピュータ１１は、測定器２２−１乃至２２−１２で測定された教師２１の身体の各部位の位置を示すデータを測定器２２−１乃至２２−１２から取得して、所定の方式で記録する。また、コンピュータ１１は、測定器２６−１乃至２６−１２で測定された教習者２５の身体の各部位の位置を示すデータを測定器２６−１乃至２６−１２から取得して、教師２１の身体の各部位の位置を示すデータから得られたデータと教習者２５の身体の各部位の位置のずれに応じて、教習者２５に刺激器２７−１乃至２７−１２によって刺激を与える。
【００２６】
測定器２２−１乃至２２−１２は、身体の各部位に装着され、身体の各部位の３次元空間上の位置（以下、座標と称する。）および速度を計測する。測定器２２−１乃至２２−１２は、無線または有線により、測定して得られた座標を示すデータをコンピュータ１１に供給する。例えば、測定器２２−１乃至２２−１２は、レーザーによる位置センサ、超音波による位置センサ、磁気による位置センサまたは加速度センサなどおよびこれらの組み合わせなどからなる。
【００２７】
例えば、測定器２２−１乃至２２−１２は、それぞれ、教師２１の顔、首、胸、右腕の上腕、右腕の前腕、左腕の上腕、左腕の前腕、腹部、右脚の大腿、右脚の下腿、左脚の大腿および左脚の下腿のそれぞれに装着される。
【００２８】
測定器２６−１乃至２６−１２は、身体の各部位に装着され、身体の各部位の３次元空間上の座標を計測する。測定器２６−１乃至２６−１２は、無線または有線により、測定して得られた座標を示すデータをコンピュータ１１に供給する。例えば、測定器２６−１乃至２６−１２は、レーザーによる位置センサ、超音波による位置センサ、磁気による位置センサまたは加速度センサなどおよびこれらの組み合わせなどからなる。
【００２９】
例えば、測定器２６−１乃至２６−１２は、それぞれ、教習者２５の顔、首、胸、右腕の上腕、右腕の前腕、左腕の上腕、左腕の前腕、腹部、右脚の大腿、右脚の下腿、左脚の大腿および左脚の下腿のそれぞれに装着される。
【００３０】
なお、測定器２２−１乃至２２−１２および測定器２６−１乃至２６−１２は、図１に示される部位および位置に限らず、所望の部位に装着される。以下、測定器２２−１乃至２２−１２を個々に区別する必要がない場合、単に測定器２２と称する。以下、測定器２６−１乃至２６−１２を個々に区別する必要がない場合、単に測定器２６と称する。
【００３１】
また、例えば、右腕の前腕など所定の部位に複数の測定器２２または複数の測定器２６を装着するようにしてもよい。なお、身体に１つの測定器２２または１つの測定器２６を装着するようにしてもよい。
【００３２】
なお、測定器２２−１乃至２２−１２または測定器２６−１乃至２６−１２に代えて、発光器や反射板を教師２１または教習者２５の身体の各部に装着して、カメラで撮像して、撮像された画像から身体の各部位の３次元空間上の座標を計測するようにしてもよい。また、測定器２２−１乃至２２−１２または測定器２６−１乃至２６−１２が座標のみを検出する場合、コンピュータ１１において、検出された座標の単位時間当たりの変化から速度が検出される。
【００３３】
刺激器２７−１乃至２７−１２は、身体の各部位に装着され、力、振動または熱などの刺激を各部位に与える。すなわち、刺激器２７−１乃至２７−１２が呈示する刺激は、振動、圧力、神経や筋への電気刺激などを含む、物理的、電気的または化学的な刺激である。刺激器２７−１乃至２７−１２は、コンピュータ１１から無線または有線により供給される信号により動作する。例えば、刺激器２７−１乃至２７−１２は、アクチュエータ、加振器、若しくはヒーターやペルチェ素子などの熱電素子などまたはこれらの組み合わせからなる。
【００３４】
例えば、刺激器２７−１乃至２７−１２は、それぞれ、教習者２５の顔、首、胸、右腕の上腕、右腕の前腕、左腕の上腕、左腕の前腕、腹部、右脚の大腿、右脚の下腿、左脚の大腿および左脚の下腿のそれぞれに装着される。
【００３５】
なお、刺激器２７−１乃至２７−１２は、図１に示される部位および位置に限らず、所望の部位に装着される。以下、刺激器２７−１乃至２７−１２を個々に区別する必要がない場合、単に刺激器２７と称する。
【００３６】
また、例えば、右腕の前腕など所定の部位に複数の刺激器２７を装着するようにしてもよい。なお、身体に１つの刺激器２７を装着するようにしてもよい。
【００３７】
図２は、コンピュータ１１のハードウェアの構成の例を示すブロック図である。
【００３８】
コンピュータ１１において、CPU（Central Processing Unit）３１，ROM（Read Only Memory）３２，RAM（Random Access Memory）３３は、バス３４により相互に接続されている。
【００３９】
バス３４には、さらに、入出力インタフェース３５が接続されている。入出力インタフェース３５には、キーボード、マウス、タッチパッド、マイクロホンなどよりなる入力部３６、ディスプレイ、スピーカなどよりなる出力部３７、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる記録部３８、ネットワークインタフェースなどよりなる通信部３９、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア４１を駆動するドライブ４０が接続されている。
【００４０】
また、入力部３６は、無線または有線により、測定器２２−１乃至２２−１２および測定器２６−１乃至２６−１２に接続され、測定器２２−１乃至２２−１２および測定器２６−１乃至２６−１２からの各種のデータを入力して、取得する。また、出力部３７は、無線または有線により、刺激器２７−１乃至２７−１２に接続され、刺激器２７−１乃至２７−１２に出力信号などを出力することにより、刺激器２７−１乃至２７−１２を動作させる。
【００４１】
なお、通信部３９と、測定器２２−１乃至２２−１２および測定器２６−１乃至２６−１２並びに刺激器２７−１乃至２７−１２とを接続して、身体の各部位の位置を示すデータや動作のための出力信号などを相互に通信するようにしてもよい。
【００４２】
以上のように構成されるコンピュータ１１（コンピュータ）では、CPU３１が、例えば、記録部３８に記録されているプログラムを、入出力インタフェース３５及びバス３４を介して、RAM３３にロードして実行することにより、後述する一連の処理が行われる。
【００４３】
コンピュータ１１（CPU３１）が実行するプログラムは、例えば、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory),DVD(Digital Versatile Disc)等）、光磁気ディスク、もしくは半導体メモリなどよりなるパッケージメディアであるリムーバブルメディア４１に記録して、あるいは、ローカルエリアネットワーク、インターネット１２、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供される。
【００４４】
そして、プログラムは、リムーバブルメディア４１をドライブ４０に装着することにより、入出力インタフェース３５を介して、記録部３８に記録することで、コンピュータにインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部３９で受信し、記録部３８に記録することで、コンピュータにインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM３２や記録部３８にあらかじめ記録しておくことで、コンピュータにあらかじめインストールしておくことができる。
【００４５】
プログラムを実行するコンピュータ１１において実現される機能は、大きく、記録機能、規格化機能および呈示機能に分けられる。
【００４６】
記録機能は、目標となる姿勢や行動を記録する。記録機能は、記録する各身体部位の座標を、身体の１点を基準として記録する。また、記録機能は、記録した身体部位と身体のサイズも記録する。記録機能は、静止の姿勢のように止まっている状況ではなく、行動のように動きを伝える場合、各身体部位の速度も記録する。記録機能は、複数の目標（姿勢や行動）を記録することで、自由度の高い範囲と、決まった角度や動きが必要な部分とを記録する。
【００４７】
規格化機能は、記録したデータを標準身体モデルに変換する。例えば、記録機能で記録されたデータは、所定の人のモデルで記録したデータであり、記録された絶対値での位置座標をそのまま別の身体形状の人に適用することはできない。そこで、規格化機能は、記録されたデータを標準身体モデルと比較して、不整合を推定し、標準身体モデルの座標系のデータに変換する。そして、規格化機能は、その身体モデルを含む、規格化した姿勢や行動データに変換する。規格化機能は、複数記録して分析した姿勢や行動の自由度から、標準身体モデルを中心とした空間を、各瞬間の目標姿勢との許容度に応じて立体的な場を作成し、その３次元ボクセルに目標とのずれの深刻度を値として格納し、デジタル化して保存する。なお、深刻度は、目標とのずれの重要度を表していると言うこともできる。
【００４８】
呈示機能では、規格化された姿勢や行動データに用いた標準身体モデルと、実際のユーザのモデルとを比較して、規格化されたボクセルデータから、実際のユーザに合わせた場のボクセルデータを作成する。実際のユーザの各身体位置がどのボクセル位置にあるかによって、その姿勢が正しいかどうかが判断できる。また、そのボクセルの値であるずれの深刻度に応じてフィードバックする刺激呈示の値を出力することができる。この方法により、全体の姿勢に関わらず、各部位ごとに並列処理できるため処理の遅延を減らすことができる。
【００４９】
図３は、プログラムを実行するコンピュータ１１において実現される機能の構成の例を示すブロック図である。すなわち、コンピュータ１１がプログラムを実行すると、座標／速度データ取得部６１、必要動作範囲データ生成部６２、記録制御部６３、姿勢／行動データ規格化部６４、ボクセルデータ生成部６５、ボクセルデータ変換部６６、出力値算出部６７および刺激出力制御部６８が実現される。
【００５０】
座標／速度データ取得部６１、必要動作範囲データ生成部６２および記録制御部６３は、記録機能である。姿勢／行動データ規格化部６４およびボクセルデータ生成部６５は、規格化機能である。ボクセルデータ変換部６６、出力値算出部６７および刺激出力制御部６８は、呈示機能である。
【００５１】
座標／速度データ取得部６１は、測定器２２−１乃至２２−１２または測定器２６−１乃至２６−１２から身体の各部位の３次元空間上の座標および速度を示すデータを取得する。必要動作範囲データ生成部６２は、測定器２２−１乃至２２−１２で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを生成する。
【００５２】
記録制御部６３は、記録部３８を制御して、記録部３８に各種のデータを記録させ、記録部３８から記録されているデータを読み出させる。記録制御部６３は、動きデータ記録制御部７１およびボクセルデータ記録制御部７２を含む。動きデータ記録制御部７１は、記録部３８を制御して、記録部３８に身体の各部位の３次元空間上の座標および速度を示すデータ並びに自由動きデータおよび束縛動きデータを記録させる。ボクセルデータ記録制御部７２は、詳細は後述するが、ボクセルデータ生成部６５が生成したボクセルデータを記録部３８に記録させる。
【００５３】
姿勢／行動データ規格化部６４は、教師２１の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する。ボクセルデータ生成部６５は、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。
【００５４】
ここで、図４乃至図６を参照して、腕の動きを例に、標準ボクセルデータについて説明する。図４は、人の身体の肩から手にかけてのリンクモデルを示す図である。図４に示されるリンクモデルにおいては、右手の手首の関節の可動部のモデルであるジョイント８１および右腕の肘の関節の可動部のモデルであるジョイント８２が変形しない部分であるリンクで接続され、ジョイント８２および右肩の関節の可動部のモデルであるジョイント８３が変形しない部分であるリンクで接続されている。逆に言えば、図４に示されるリンクモデルであるリンケージにおいて、２本のリンクが、ジョイント８１乃至ジョイント８３で角度変位可能に接続されている。
【００５５】
このとき、図４中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされるものとする。例えば、この動きにおいて、矢印Mの方向の動きが決まった角度や動きが必要な範囲とされ、矢印Mに直交する方向の動きが自由度の高い範囲であるとする。
【００５６】
まず、ボクセルデータ生成部６５は、教示したい正解の動作を時空間的な場で表現する。図５は、図４のリンクモデルの動作を時空間的な場で表現する図である。ボクセルデータ生成部６５において、場は、３次元空間の座標および時間変化で、電場の電位や、気圧や高度などの等高線、またはエネルギーの大きさを示す値の類する値が空間の各座標に設定されることで表現される。例えば、図５のA-A’-A”線、B-B’-B”線およびC-C’-C”線に示されるように、この場は、前腕の下側に接し、前腕の姿勢を下側から規制する谷状に設定される。例えば、図５のA-A’-A”線、B-B’-B”線およびC-C’-C”線に示される場のうち、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面は、矢印Mに示される向きに対して平行するかまたはより浅い角度（より０度に近い角度）で交わる位置に配置され、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面は、矢印Mに示される向きに対して直交するかまたはより深い角度（より９０度に近い角度）で交わる位置に配置される。また、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の幅に比較して、また、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面の幅は、広くされる。
【００５７】
このように、例えば、ボクセルデータ生成部６５は、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む３次元的な場を生成する。
【００５８】
そして、図６に示されるように、ボクセルデータ生成部６５は、教示したい正解の動作を表現した時空間的な場から、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。例えば、教示者である教師２１のある瞬間の肘の位置が座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）とした場合、教習者２５へのフィードバックが上手くなるほど呈示が多いプラス方式であるとき、座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）を中心として、筒状に座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）からの距離が離れるほど深刻度の値が小さくなる標準ボクセルデータが生成される。例えば、プラス方式である場合、図６において、個々の四角は、それぞれのボクセルを表し、より濃い四角には、より大きい値の深刻度が設定されている。
【００５９】
例えば、プラス方式である場合、図４中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mの方向の動きが決まった角度や動きが必要な範囲とされているので、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルには、より大きな値の深刻度が設定される。また、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して大きく変化する。
【００６０】
例えば、プラス方式である場合、図４中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mに直交する方向の動きが自由度の高い範囲とされているので、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面の近傍のボクセルには、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルに比較して、より小さな値の深刻度が設定される。また、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して小さく変化する。
【００６１】
また、例えば、教示者である教師２１のある瞬間の肘の位置が座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）とした場合、教習者２５へのフィードバックが上手くなるほど呈示が少ないマイナス方式であるとき、座標（ｘ1，ｙ1，ｚ1）での深刻度の値が０で、ずれてはいけない方向にずれるほど値が大きくなる標準ボクセルデータが生成される。例えば、マイナス方式である場合、図６において、個々の四角は、それぞれのボクセルを表し、より濃い四角には、より小さい値の深刻度が設定されている。
【００６２】
例えば、マイナス方式である場合、図４中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mの方向の動きが決まった角度や動きが必要な範囲とされているので、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルには、より小さな値の深刻度が設定される。また、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して大きく変化する。
【００６３】
例えば、マイナス方式である場合、図４中の矢印Mに示される向きに前腕が動かされ、この動きにおいて、矢印Mに直交する方向の動きが自由度の高い範囲とされているので、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面の近傍のボクセルには、A’-A”線、B’-B”線およびC’-C”線で示される面の近傍のボクセルに比較して、より大きな値の深刻度が設定される。また、A-A’線、B-B’線およびC-C’線で示される面に交差する向きに配置されているボクセルの深刻度は、その向きの変位に対して小さく変化する。
【００６４】
より詳細には、例えば、図６に示されるように、フィードバックがプラス方式である場合、目標姿勢となるように身体の部位を支える場である面に対して、身体の部位が配置される側のボクセルには、より大きい値が深刻度として配置され、身体の部位が配置されない側のボクセルには、より小さい値が深刻度として配置される。例えば、フィードバックがマイナス方式である場合、目標姿勢となるように身体の部位を支える場である面に対して、身体の部位が配置される側のボクセルには、より小さい値が深刻度として配置され、身体の部位が配置されない側のボクセルには、より大きい値が深刻度として配置される。
【００６５】
このようにすることで、場の値である深刻度に対応した出力で刺激器２７−１乃至２７−１２を動作させることにより、教習者２５の身体の各部位の動きをフィードバックすることができる。デジタル的にデータを取り扱う場合、ボクセルとすることで、取り扱いが容易になる。
【００６６】
なお、場を連続的に表現して、深刻値を連続値として計算して配置するようにしてもよい。また、深刻度を関数として表現することもできる。
【００６７】
図３に戻り、ボクセルデータ変換部６６は、教習者２５の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを教習者２５の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する。
【００６８】
ボクセルデータ記録制御部７２は、ボクセルデータ生成部６５が生成した標準ボクセルデータを記録部３８に記録させる。また、ボクセルデータ記録制御部７２は、ボクセルデータ変換部６６が変換した体形対応ボクセルデータを記録部３８に記録させる。
【００６９】
出力値算出部６７は、測定器２６−１乃至２６−１２で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および教習者２５の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器２６−１乃至２６−１２への出力値を算出する。刺激出力制御部６８は、出力部３７を制御して、算出された出力値を刺激器２６−１乃至２６−１２に出力させる。
【００７０】
次に、プログラムを実行するコンピュータ１１により行われる身体の動きのガイドの処理を図７のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１において、記録の処理が実行される。ステップＳ１２において、規格化の処理が実行される。ステップＳ１３において、動きの呈示の処理が実行され、身体動きのガイドの処理は終了する。
【００７１】
次に、ステップＳ１２の記録の処理の詳細を図８のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ３１において、座標／速度データ取得部６１は、マウス、タッチパッドまたはキーボードである入力部３６からの入力されたデータまたは記録部３８に予め記録されているファイルなどから、既に動きを習得している教師２１の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。すなわち、ステップＳ３１において、座標／速度データ取得部６１は、動きを記録する人の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。
【００７２】
ステップＳ３２において、座標／速度データ取得部６１は、教師２１の身体の各部位に装着されている測定器２２−１乃至２２−１２から、所定の単位時間における、身体の１点を基準とした、身体の各部位の座標および速度のデータを取得する。ステップＳ３３において、必要動作範囲データ生成部６２は、単位時間毎に、身体の各部位の座標のデータと速度のデータとを対応付ける。ステップＳ３４において、記録制御部６３は、単位時間毎に、記録部３８の所定の記録領域に、対応付けられた身体の各部位の座標および速度のデータを格納する。
【００７３】
ステップＳ３５において、座標／速度データ取得部６１は、測定器２２−１乃至２２−１２から送信されてくる、身体の各部位の座標および速度のデータがまだあるか否かを判定する。ステップＳ３５において、身体の各部位の座標および速度のデータがまだあると判定された場合、手続きはステップＳ３２に戻り、上述した手続きが繰り返される。
【００７４】
ステップＳ３５において、身体の各部位の座標および速度のデータがないと判定された場合、手続きはステップＳ３６に進み、記録制御部６３の動きデータ記録制御部７１は、記録部３８を制御して、教師２１の身体の各部位のサイズおよび身体全体のサイズのデータと、身体の各部位の座標および速度のデータとを記録部３８にファイルとして記録させる。ステップＳ３７において、必要動作範囲データ生成部６２は、これまでに記録された身体の各部位の座標および速度のデータと今回記録された身体の各部位の座標および速度のデータとから、自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを特定する。
【００７５】
例えば、必要動作範囲データ生成部６２は、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示す座標の範囲と、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示す座標の範囲とを特定する。そして、必要動作範囲データ生成部６２は、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示す座標の範囲を示す自由動きデータと、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示す座標の範囲を示す束縛動きデータとを生成する。なお、複数回の動きにおける差異として、差異そのものの値、差異の絶対値、差異の平均値または差異の偏差値など各種の値を用いることができる。
【００７６】
ステップＳ３８において、記録制御部６３の動きデータ記録制御部７１は、記録部３８に自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータをファイルとして記録させて、記録の処理は終了する。すなわち、ステップＳ３８において、動きデータ記録制御部７１は、記録部３８を制御して、記録部３８に自由動きデータおよび束縛動きデータを記録させる。
【００７７】
次に、図９のフローチャートを参照してステップＳ１２の規格化の処理の詳細を説明する。ステップＳ５１において、記録制御部６３は、記録部３８からファイルとして記録されている教師２１の身体の各部位のサイズおよび身体全体のサイズのデータ並びに身体の各部位の座標および速度のデータを読み出す。
【００７８】
ステップＳ５２において、姿勢／行動データ規格化部６４は、教師２１の身体の各部位のサイズおよび身体全体のサイズと標準身体モデルのサイズとを比較して、不整合を推定し、教師２１の身体の各部位および身体全体のサイズと標準身体モデルのサイズの比率から、身体の各部位の座標および速度のデータを、標準身体モデルの各部位の座標および速度のデータに変換する。ここで、標準身体モデルは、予め標準として定められた身体のモデルである。
【００７９】
ステップＳ５３において、姿勢／行動データ規格化部６４は、標準身体モデルの各部位の座標および速度のデータを、身体モデルを含む、規格化した姿勢や行動データに変換する。ステップＳ５４において、記録制御部６３は、記録部３８から教師２１による自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータが格納されているファイルを読み出す。
【００８０】
ステップＳ５５において、姿勢／行動データ規格化部６４は、教師２１による自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータを、標準身体モデルについての、自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータに変換する。
【００８１】
ステップＳ５６において、ボクセルデータ生成部６５は、標準身体モデルの各部位の座標および速度のデータと、標準身体モデルについての、自由度の高い範囲と決まった角度や動きが必要な範囲とを示すデータとから、標準身体モデルについての、各瞬間の目標姿勢との許容度に応じた立体的な場を示し、目標とのずれの深刻度をボクセルに設定した標準ボクセルデータを生成する。
【００８２】
ステップＳ５７において、記録制御部６３のボクセルデータ記録制御部７２は、標準ボクセルデータを記録部３８に記録して、規格化の処理は終了する。
【００８３】
次に、図１０のフローチャートを参照してステップＳ１３の動きの呈示の処理の詳細を説明する。ステップＳ８１において、記録制御部６３は、記録部３８を制御して、記録部３８から標準ボクセルデータを読み出す。ステップＳ８２において、ボクセルデータ変換部６６は、マウス、タッチパッドまたはキーボードである入力部３６からの入力されたデータまたは記録部３８に予め記録されているファイルなどから、動きを習得するため動きを呈示する教習者２５の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。すなわち、ステップＳ８２において、ボクセルデータ変換部６６は、動きを呈示する人の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズのデータを取得する。
【００８４】
ステップＳ８３において、ボクセルデータ変換部６６は、動きを呈示する人の身体の各部位のサイズと身体全体のサイズと標準身体モデルのサイズとから、標準ボクセルデータを教習者２５の身体の体形に合わせて体形対応ボクセルデータに変換する。
【００８５】
ステップＳ８４において、座標／速度データ取得部６１は、教習者２５の身体の各部位に装着されている測定器２６−１乃至２６−１２から、所定の単位時間における、身体の１点を基準とした、身体の各部位の座標および速度のデータの取得を開始する。
【００８６】
ステップＳ８５において、出力値算出部６７は、単位時間毎に、教習者２５の身体の各部位の座標および速度のデータと体形対応ボクセルデータとから、各座標における刺激の呈示の出力値を求める。
【００８７】
ステップＳ８６において、刺激出力制御部６８は、出力部３７を制御して、ステップＳ８５で求めた出力値を刺激器２６−１乃至２６−１２に出力させて、刺激器２６−１乃至２６−１２に所定の大きさの刺激を呈示させる。
【００８８】
ステップＳ８７において、出力値算出部６７は、体形対応ボクセルデータがまだあるか否かを判定する。ステップＳ８７において、体形対応ボクセルデータがまだあると判定された場合、手続きはステップＳ８５に戻り、上述した手続きが繰り返される。
【００８９】
ステップＳ８７において、体形対応ボクセルデータがないと判定された場合、動きの呈示の処理は終了する。
【００９０】
このように、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
【００９１】
なお、標準ボクセルデータおよび体形対応ボクセルデータは、単位時間毎に用意せず、運動の切り替わり点のような単位動作毎に用意されていてもよい。この場合、運動の切り替わり点は、動作の変曲点やキーフレームなどでもよい。
【００９２】
また、ボクセルで表現される教示情報である標準ボクセルデータおよび体形対応ボクセルデータは、単位時間毎や単位動作毎の位置だけでなく、単位時間毎や単位動作毎の速度でもよい。この場合、ボクセル空間のある座標に体がある時点の体の運動速度の教示データと教習者のデータのずれを教習者にフィードバックできる。
【００９３】
すなわち、この場合、現在の姿勢から、行うべき１つの動作の完了する目標姿勢が決まるとして、その目標姿勢に至るまでの姿勢の変化とその速度を１つのボクセル空間で表現しておけば、単位時間毎に違うボクセル空間と比較せず、現在の状態から最終目標姿勢に到達するまでの位置と速度が記録されたボクセル空間が固定して呈示されていれば、最終目標姿勢に到達するまでは、時間によって他のボクセル空間を呈示する必要がない。このようにすることで、単位時間毎だと、例えば、スタート時刻が遅れると、その後の動き自体はあっていても、各時刻の教示姿勢とのズレのフィードバックが常に呈示されてしまうが、単位動作毎での空間を用意している場合、出だしがズレても、動き始めてからが教示と同じ動きであれば、最初の動き出しの遅れの時以外にはズレはフィードバックされない。
【００９４】
以上のように、測定器２２−１乃至２２−１２は、目標となる身体の動きを示す第１の人である教師２１の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する。動きデータ記録制御部７１に制御される記録部３８は、測定器２２−１乃至２２−１２で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する。姿勢／行動データ規格化部６４は、教師２１の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する。
【００９５】
ボクセルデータ生成部６５は、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。ボクセルデータ記録制御部７２に制御される記録部３８は、生成された標準ボクセルデータを記録する。測定器２６−１乃至２６−１２は、第２の人である教習者２５の身体に装着され、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する。
【００９６】
刺激器２７−１乃至２７−１２は、教習者２５の身体の測定器２６−１乃至２６−１２が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える。ボクセルデータ変換部６６は、教習者２５の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを教習者２５の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換する。出力値算出部６７は、測定器２６−１乃至２６−１２で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、単位時間毎に深刻度および教習者２５の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器２７−１乃至２７−１２への出力値を算出する。刺激出力制御部６８に制御される出力部３７は、算出された出力値を刺激器２７−１乃至２７−１２に出力する。
【００９７】
刺激器２７−１乃至２７−１２が、単位時間毎に深刻度および教習者２５の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させるので、教習者２５は、教師２１の身体の動きを習得できる。単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成し、教習者２５の身体の体形に合わせた体形対応ボクセルデータに変換して、刺激を呈示させるので、教習者２５に、教習者２５の体格に合わせた、より正確な座標で、より正確な速度で所定の身体の部位を動かさせることができ、教習者２５は、より確実に、教師２１の身体の動きを習得できる。
【００９８】
複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成するようにしたので、教師２１の身体の動きのうち、変動が少ない動きについて重点的に刺激を呈示することになるので、自由度が高い動きへの配慮をより少なくして、変動が少ない動きに集中することができ、これにより、教習者２５は、より簡単に、より確実に、教師２１の身体の動きを習得できる。このように、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
【００９９】
動きデータ記録制御部７１に制御される記録部３８は、目標となる身体の動きを示す第１の人である教師２１の身体に装着されている測定器２２−１乃至２２−１２であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する測定器２２−１乃至２２−１２で測定された所定の単位時間毎の座標であって、複数回の動きの座標から特定される、複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータを記録する。
【０１００】
姿勢／行動データ規格化部６４は、教師２１の身体の体形を示すデータと標準的な体形を示す標準身体モデルとを比較して、自由動きデータおよび束縛動きデータを標準身体モデルの座標系のデータである標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータに変換する。ボクセルデータ生成部６５は、標準自由動きデータおよび標準束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成する。ボクセルデータ変換部６６は、第２の人である教習者２５の身体の体形を示すデータと標準身体モデルとを比較して、標準ボクセルデータを教習者２５の身体の体形に合わせて体形対応ボクセルデータに変換する。出力値算出部６７は、教習者２５の身体に装着されている測定器２６−１乃至２６−１２であって、身体の所定の部位の３次元空間における座標を所定の単位時間毎に測定する測定器２６−１乃至２６−１２で測定された座標と体形対応ボクセルデータとから、深刻度および教習者２５の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させる刺激器２７−１乃至２７−１２であって、教習者２５の身体の測定器２６−１乃至２６−１２が装着されている部位に装着され、身体の所定の部位に刺激を与える刺激器２７−１乃至２７−１２への単位時間毎の出力値を算出する。刺激出力制御部６８に制御される出力部３７は、算出された出力値を刺激器２７−１乃至２７−１２に出力する。
【０１０１】
刺激器２７−１乃至２７−１２が、単位時間毎に深刻度および教習者２５の身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれに応じた刺激を呈示させるので、教習者２５は、教師２１の身体の動きを習得できる。単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成し、教習者２５の身体の体形に合わせて体形対応ボクセルデータに変換して、刺激を呈示させるので、教習者２５に、教習者２５の体格に合わせた、より正確な座標で、より正確な速度で所定の身体の部位を動かさせることができ、教習者２５は、より確実に、教師２１の身体の動きを習得できる。
【０１０２】
複数回の動きにおける自由度が高い動きを示す自由動きデータおよび複数回の動きにおける変動が少ない動きを示す束縛動きデータから、単位時間毎の身体の所定の部位の目標姿勢および姿勢の変位を許容する許容度に応じた３次元的な場を示す標準ボクセルデータであって、目標姿勢とのずれの深刻度が値として設定されている標準ボクセルデータを生成するようにしたので、教師２１の身体の動きのうち、変動が少ない動きについて重点的に刺激を呈示することになるので、自由度が高い動きへの配慮をより少なくして、変動が少ない動きに集中することができ、これにより、教習者２５は、より簡単に、より確実に、教師２１の身体の動きを習得できる。このように、より簡単に、より確実に、身体の動きを習得できる。
【０１０３】
自由動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値より大きい動きを示し、束縛動きデータが、複数回の動きにおける差異が所定の閾値以下の動きを示すようにすることができる。
【０１０４】
ボクセルデータ生成部６５に、単位時間毎に、身体の所定の部位の周囲に、身体の所定の部位の座標と目標姿勢とのずれの距離に応じた等高線状に深刻度が配置されている標準ボクセルデータを生成させることができる。
【０１０５】
ボクセルデータ生成部６５に、目標姿勢となるように身体の部位を支える面形状を含む３次元的な場を示す標準ボクセルデータを生成させることができる。
【０１０６】
ボクセルデータ生成部６５に、標準自由動きデータで示される位置の深刻度が小さく、標準束縛動きデータで示される位置の深刻度が大きい標準ボクセルデータを生成させることができる。
【０１０７】
また、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１１  コンピュータ，  ２２−１乃至２２−１２および２６−１乃至２６−１２  測定器，  ２７−１乃至２７−１２  刺激器，  ３１  CPU，  ３２  ROM，  ３３  RAM，  ３６  入力部，  ３７  出力部，  ３８  記録部，  ３９  通信部，  ４０  ドライブ，  ４１  リムーバブルメディア，  ６１  座標／速度データ取得部，  ６２  必要動作範囲データ生成部，  ６３  記録制御部，  ６４  姿勢／行動データ規格化部，  ６５  ボクセルデータ生成部，  ６６  ボクセルデータ変換部，  ６７  出力値算出部，  ６８  刺激出力制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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