(57)【要約】【課題】車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能な運動量算出装置等を提供する。【解決手段】本運動量算出装置は、車両の乗り手の上半身の加速度を取得する第一加速度取得部１０１と、車両の加速度を取得する第二の加速度取得部１０２と、車両の乗り手の上半身の加速度から車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部１０３と、を備える。【選択図】図１
2013208382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の乗り手の上半身の加速度を取得する第一の加速度取得部と、
前記車両の加速度を取得する第二の加速度取得部と、
前記車両の乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、
を備える運動量算出装置。
【請求項２】
車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルを取得する第一の加速度取得部と、
前記車両の加速度ベクトルを取得する第二の加速度取得部と、
前記車両が加速または減速する所定の条件のときに、前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルと前記車両の加速度ベクトルとの座標軸を一致させる座標軸調整部と、
前記座標軸を一致させた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルから前記車両の加速度ベクトルを除去した加速度ベクトルを用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、
を備えた運動量算出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の運動量算出装置であって、
前記所定の条件とは、前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルおよび前記車両の加速度ベクトルが同時に第一の所定値を超えることである運動量算出装置。
【請求項４】
請求項２に記載の運動量算出装置であって、更に、
前記車両のクランク軸に印加されるトルクを取得するトルク取得部を備え、
前記所定の条件とは、前記トルクが第二の所定値を超えることである運動量算出装置。
【請求項５】
請求項２または４に記載の運動量算出装置であって、更に、
前記車両に対する制動指示を取得する制動指示取得部を備え、
前記所定の条件とは、前記制動指示が第三の所定値を超えることである運動量算出装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の運動量算出装置であって、更に、
前記トルクが前記第二の所定値を超えた時点または前記制動指示が前記第三の所定値を超えた時点から所定時間以内に、前記第一の所定値を超えた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルおよび前記車両の加速度ベクトルを検出する加速度ピーク検出部を備え、
前記座標軸調整部は、前記加速度ピーク検出部により検出された前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルおよび前記車両の加速度ベクトルを用いて、前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルと前記車両の加速度ベクトルとの座標軸を一致させる運動量算出装置。
【請求項７】
請求項２ないし６のいずれか１項に記載の運動量算出装置であって、更に、
前記車両の速度を取得する速度取得部を備え、
前記所定の条件は、前記車両の速度が所定値以下であることを含む運動量算出装置。
【請求項８】
請求項４に記載の運動量算出装置であって、更に、
車両の乗り手の下半身の運動量を算出する下半身運動量算出部と、
前記車両の乗り手の上半身の運動量と前記車両の乗り手の下半身の運動量とに基づいて、前記車両に乗車中の車両の乗り手の運動量を出力する出力部と、
を備える運動量算出装置。
【請求項９】
請求項８に記載の運動量算出装置であって、更に、
単位時間あたりの前記クランク軸の回転数を取得するクランク軸回転数取得部を備え、
前記下半身運動量算出部は、前記トルク取得部により取得されたトルクと前記クランク軸回転数取得部により取得されたクランク軸回転数とを用いて、前記車両の乗り手の下半身の運動量を算出する運動量算出装置。
【請求項１０】
運動量算出装置と携帯型端末との間において通信する運動量算出システムであって、
前記運動量算出装置は、
車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルを取得する第一の加速度取得部と、
車両の加速度ベクトルを取得する第二の加速度取得部と、
前記座標軸を一致させた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルから前記車両の加速度ベクトルを除去した加速度ベクトルを用いて、前記車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、
車両の乗り手の下半身の運動量を算出する下半身運動量算出部と、
前記車両の乗り手の上半身の運動量と前記車両の乗り手の下半身の運動量に基づいて、前記車両の乗り手の運動量を出力する第一出力部と、
を備え、
前記携帯型端末は、
前記運動量算出装置から出力される前記車両の乗り手の運動量を取得する運動量取得部と、
前記車両の乗り手の情報に基づいて、基礎代謝量を算出する活動量算出部と、
前記車両の乗り手の運動量および前記基礎代謝量に基づく情報を出力する第二出力部と、
を備える運動量算出システム。
【請求項１１】
運動量算出装置における運動量算出方法であって、
車両の乗り手の上半身の加速度を取得するステップと、
車両の加速度を取得するステップと、
前記車両の乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出するステップと、
を有する運動量算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動量算出装置、運動量算出システム、および運動量算出方法に関する。例えば、自転車や自動二輪車等の車両に乗車した乗り手の運動量を算出し出力する運動量の算出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自転車の乗り手の運動量を算出する技術として、例えば、自転車のクランク軸トルクおよびクランク軸回転数を検出し、クランク軸トルクとクランク軸回転数との積で得られる仕事率を算出して、仕事率をカロリー換算する電動アシスト自転車が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、実験的に得られた仕事率と運動量（または消費カロリー）の回帰式によって、運動量を算出する自転車用メータが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３８６５３号公報
【特許文献２】特開平１０−０３５５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
自転車の乗り手は、サドルより上の上半身の姿勢を維持するために、腕、腹筋、または背筋といった上半身の各部の筋肉を使用している。
【０００５】
しかしながら、従来技術では、サドルより下の乗り手の下半身のペダルこぎ運動（以下、下半身の運動）にのみ注目して、自転車のクランク軸トルクとクランク軸回転数との積によって得られる仕事率を運動量として算出している。そのため、全身の運動量を精度良く算出できなかった。
【０００６】
本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能な運動量算出装置、運動量算出システム、および運動量算出方法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】
【０００７】
本発明の運動量算出装置は、車両の乗り手の上半身の加速度を取得する第一の加速度取得部と、車両の加速度を取得する第二の加速度取得部と、前記乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、を備える。
【０００８】
この構成によれば、自転車や自動二輪車などの車両に乗車中の上半身の運動量を算出できる。また、下半身の運動量との和を算出することで全身の運動量を精度良く算出できる。
【０００９】
また、本発明の運動量算出システムは、運動量算出装置と携帯型端末との間において通信する運動量算出システムであって、前記運動量算出装置は、車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルを取得する第一の加速度取得部と、車両の加速度ベクトルを取得する第二の加速度取得部と、座標軸を一致させた前記車両の乗り手の上半身の加速度ベクトルから前記車両の加速度ベクトルを除去した加速度ベクトルを用いて、前記車両の乗り手の上半身の運動量を算出する上半身運動量算出部と、車両の乗り手の下半身の運動量を算出する下半身運動量算出部と、前記車両の乗り手の上半身の運動量と前記車両の乗り手の下半身の運動量に基づいて、前記車両の乗り手の運動量を出力する第一出力部と、を備え、前記携帯型端末は、前記運動量算出装置から出力される前記車両の乗り手の運動量を取得する運動量取得部と、前記車両の乗り手の情報に基づいて、基礎代謝量を算出する活動量算出部と、前記車両の乗り手の運動量および前記基礎代謝量に基づく情報を出力する第二出力部と、を備える。
【００１０】
この構成によれば、自転車や自動二輪車などの車両に乗車中の上半身の運動量を算出できる。また、車両が自転車の場合には下半身の運動量との和を算出することで自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く算出できる。車両が自動二輪車の場合には、下半身の運動量はほぼ零に等しいので、上半身の運動量を全身の運動量として算出できる。さらに、基礎代謝量も考慮して、車両の乗り手に有益な情報を提示できる。
【００１１】
また、本発明の運動量算出方法は、運動量算出装置における運動量算出方法であって、車両の乗り手の上半身の加速度を取得するステップと、車両の加速度を取得するステップと、前記車両の乗り手の上半身の加速度から前記車両の加速度を除去した加速度を用いて、車両の乗り手の上半身の運動量を算出するステップと、を有する。
【００１２】
この方法によれば、自転車や自動二輪車などの車両に乗車中の上半身の運動量を算出できる。また、車両が自転車の場合には下半身の運動量との和を算出することで自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く算出できる。車両が自動二輪車の場合には、下半身の運動量はほぼ零に等しいので、上半身の運動量を全身の運動量として算出できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図２】本発明の第２の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図３】本発明の第２の実施形態における自転車に乗り手が乗車してペダルをこいでいる様子の一例を示す図
【図４】（Ａ），（Ｂ）図３における、第一加速度取得部及び第二加速度取得部それぞれのある時点における座標軸の方向と、それぞれが取得する加速度ベクトルと、の関係の一例を示す図
【図５】本発明の第２の実施形態における自転車に乗り手が乗車してペダルを強くこいだ場合の上半身と自転車に生じる加速度ベクトルの様子の一例を示す図
【図６】図５における、第一加速度取得部及び第二加速度取得部それぞれのある時点における座標軸の方向と、それぞれが取得する加速度ベクトルと、の関係の一例を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態における座標軸調整処理の一例を示すフローチャート
【図８】本発明の第２の実施形態における上半身運動量算出部における上半身の運動量を算出する処理の一例を示すフローチャート
【図９】本発明の第３の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図１０】本発明の第４の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図１１】本発明の第４の実施形態における第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルの座標軸とを一致させる処理の一例を示すフローチャート
【図１２】本発明の第５の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図１３】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第５の実施形態における第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとクランク軸トルクとの関係性の一例を示す図
【図１４】本発明の第５の実施形態における座標軸調整処理の一例を示すフローチャート
【図１５】（Ａ）〜（Ｃ）本発明の第５の実施形態における、クランク軸回転周期が所定時間間隔Δｔよりも小さい場合の、第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとクランク軸トルクの関係性の一例を示す図
【図１６】本発明の第６の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図１７】本発明の第６の実施形態における座標軸調整処理の一例を示すフローチャート
【図１８】本発明の第７の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図
【図１９】本発明の第８の実施形態における運動量算出システムの構成例を示すブロック図
【図２０】本発明の第８の実施形態における携帯型端末により運動量を算出する処理の一例を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
出願人は、自転車を運転する場合、サドルより上の上半身の運動量が存在することに着目した。自転車の乗り手は、走り出し時、減速時、登板時などに生じる慣性の力に抗して、サドルより上の上半身の姿勢を維持するために、各部の筋肉を使用しているからである。すなわち、本願発明においては、乗り手の運動量は、上半身の運動量と、下半身の運動量との合計として算出される。上半身の運動量を算出することで、全身の運動量を精度良く算出することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、本発明の基本的態様の例である。
【００１８】
図１は、本発明の第１の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図１に示す運動量算出装置１００は、第一加速度取得部１０１、第二加速度取得部１０２、及び上半身運動量算出部１０３を備える。
【００１９】
第一加速度取得部１０１は、自転車の乗り手の上半身に例えば装着された図示しない加速度センサ（第一の加速度センサ）から、上半身の運動及び自転車の動きによる加速度を含む第一の加速度を取得する。自転車の動きとは、例えば、路面凹凸による上下動、加速・減速・旋回等に伴う前後動、左右動である。
【００２０】
なお、第一の加速度センサからの第一の加速度の取得方法としては、例えば、図示しない第一の加速度センサに無線送信装置を具備しておく。そして、第一加速度取得部１０１を無線受信装置とし、第一加速度取得部１０１が第一の加速度センサからの情報を受信することが想定される。
【００２１】
第二加速度取得部１０２は、自転車に固定された図示しない加速度センサ（第二の加速度センサ）から、自転車の動きによる第二の加速度を取得する。
【００２２】
なお、第二の加速度センサからの第二の加速度の取得方法としては、図示しない第二の加速度センサに無線送信装置を具備しておく。そして、第二加速度取得部１０２を無線受信装置とし、第二加速度取得部１０２が第二の加速度センサからの情報を受信することが想定される。
【００２３】
上半身運動量算出部１０３は、第一の加速度から第二の加速度を除去して上半身の運動のみに基づく加速度（以下、上半身運動の加速度）を算出し、実験的に得られる上半身運動の加速度と上半身の運動量の回帰式等を用いて、上半身の運動量を算出する。上半身運動の加速度から上半身の運動量を算出する方法については、例えば、上半身の運動を実験的に行い、上半身運動の加速度の絶対値についての一定時間の平均値と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる上半身の運動量と、の間の回帰式を用いるなどの公知の方法を用いればよい。
【００２４】
運動量算出装置１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの記憶媒体を有する。また、運動量算出装置１００は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの作業用メモリを有する。この場合、上記した各機能部は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。
【００２５】
運動量算出装置１００は、第一の加速度から第二の加速度を除去することにより上半身運動の加速度を取得できる。そのため、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を算出できるので、下半身の運動量との和を算出することで、正確な全身の運動量を算出できる。
【００２６】
なお、第１の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。
【００２７】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態における運動量算出装置の構成を示すブロック図である。図２に示す運動量算出装置１００Ｂは、第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２、トルク取得部２０３、座標軸調整部２０４、及び上半身運動量算出部２０５を備える。
【００２８】
第一加速度取得部２０１は、第一の加速度センサから、上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルを含む第一の加速度ベクトルを取得する。第一の加速度センサからの第一の加速度の取得方法は、前述の方法と同様である。
【００２９】
第二加速度取得部１０２は、第二の加速度センサから、自転車の動きによる第二の加速度ベクトルを取得する。第二の加速度センサからの第二の加速度の取得方法は、前述の方法と同様である。
【００３０】
トルク取得部２０３は、自転車のクランク軸に印加されるトルクを取得する。このトルク（クランク軸トルク）は、クランク軸に装着された図示しないトルクセンサから取得する。トルクセンサには、例えば磁歪素子とソレノイド等を組み合わせた磁歪効果を利用した方式等を用いる。
【００３１】
座標軸調整部２０４は、トルク取得部２０３から取得したトルクの値をモニタしておく。座標軸調整部２０４は、第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルを用いて、第一の加速度ベクトルの座標軸（第一の座標軸）と第二の加速度ベクトルの座標軸（第二の座標軸）とを一致させる。座標軸を一致させる処理（以下、座標軸調整処理ともいう）の詳細については後述する。なお、座標軸を一致させる処理は、第一の座標軸と第二の座標軸との一致度の精度を高める意味であり、必ずしも完全に一致している状態ではない。
【００３２】
本実施形態では、第一の加速度ベクトルとは、トルクの値が所定の閾値を超えた時点での第一加速度取得部２０１から取得した加速度ベクトルである。第二の加速度ベクトルとは、トルクの値が所定の閾値を超えた時点での第二加速度取得部２０２から取得した加速度ベクトルである。
【００３３】
上半身運動量算出部２０５は、座標軸調整部２０４で座標軸を一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出する。さらに、先に説明したような実験的に得られる上半身運動の加速度と上半身の運動量との回帰式等を用いて、上半身の運動量を算出する。詳細な説明については後述する。
【００３４】
ところで、上半身に第一の加速度センサを装着する場合、第一の加速度センサの向きを指定して装着させると、乗り手は煩わしさを感じる。そのため、例えば第一の加速度センサをポケットに入れた状態でも運動量算出装置が精度良く上半身の運動量を算出できる構成としておくことが望ましい。以下では、そのような構成の詳細を説明する。
【００３５】
図３は自転車に乗り手が乗車してペダルをこいでいる様子を示している。図３では、第一の加速度センサが例えば乗り手の上半身のポケットに入れられている場合を想定する。
【００３６】
第一加速度取得部２０１の座標軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の方向）は、図示しない第一の加速度センサから取得する加速度ベクトルの座標軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の方向）と同一のものである。第一加速度取得部２０１の座標軸の方向は、自転車に乗車中の上半身の運動や自転車から受ける振動等によって第一の加速度センサがポケットの中で動くことにより、自転車の座標系に対して随時変化する。
【００３７】
一方、第二加速度取得部２０２の座標軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の方向）は、図示しない第二の加速度センサから取得する加速度ベクトルの座標軸の方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の方向）と同一のものである。第二加速度取得部２０２の座標軸の方向は、第二の加速度センサが自転車に固定されるため、自転車の座標系に対しても固定される。自転車に乗車中の上半身運動や自転車から受ける振動等によっては基本的に変化しない。
【００３８】
従って、第一加速度取得部２０１の座標軸（第一の座標軸）の方向は、第二加速度取得部２０２の座標軸（第二の座標軸）の方向に対して、随時変化する。
【００３９】
図４は、第一加速度取得部２０１及び第二加速度取得部２０２のそれぞれの異なる２つの時点における座標軸と、第一の加速度ベクトル及び第二の加速度ベクトルと、の関係を説明するための図である。
【００４０】
図４（Ａ）では、所定の時点における第一の座標軸４０１及び第二の座標軸４０２を示している。図４（Ｂ）では、図４（Ａ）の時点とは異なる時点における第一の座標軸４１１及び第二の座標軸４１２を示している。
【００４１】
前述したように、第一の座標軸の方向は第二の座標軸の方向に対して随時変化することを考慮し、図４（Ａ）の第一の座標軸４０１と図４（Ｂ）の第一の座標軸４１１とは、座標軸の方向が異なる例を用いて説明する。図４（Ａ）は、第一の座標軸４０１と第二の座標軸４０２との方向が一致している場合である。図４（Ｂ）は、第一の座標軸４１１と第二の座標軸４１２との方向が異なる場合である。
【００４２】
まず、図４（Ａ）のように、第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが一致している場合について説明する。
【００４３】
第一加速度取得部２０１は、上半身の運動を表す加速度ベクトル４０４と自転車の動きを表す加速度ベクトル４０３とが合成された合成ベクトル（加速度ベクトル）４０５を取得する。合成ベクトル４０５は、第一の加速度ベクトルの一例である。
【００４４】
第二加速度取得部２０２は、自転車の動きを表す加速度ベクトル４０６を取得する。加速度ベクトル４０６は、第二の加速度ベクトルの一例である。
【００４５】
上記の各加速度ベクトルの成分は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各成分に分解して考えた場合、以下のように定義できる。
加速度ベクトル４０３（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）
加速度ベクトル４０４（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）
加速度ベクトル４０５（Ｘ１＋Ｘ２，Ｙ１＋Ｙ２，Ｚ１＋Ｚ２）
加速度ベクトル４０６（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）
【００４６】
上半身運動量算出部２０５は、第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去する。具体的には、加速度ベクトル４０５から加速度ベクトル４０６を引き算する。第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが一致している場合には、自転車の動きを表す加速度ベクトル４０３，４０６の成分は同じ値となるので、上半身の運動を表す加速度ベクトル４０４をそのまま算出できる。
【００４７】
次に、図４（Ｂ）のように、第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが異なる場合について説明する。
【００４８】
第一加速度取得部２０１は、上半身の運動を表す加速度ベクトル４１４と自転車の動きを表す加速度ベクトル４１３とが合成された合成ベクトル（加速度ベクトル）４１５を取得する。合成ベクトル４１５は、第一の加速度ベクトルの一例である。
【００４９】
第二加速度取得部２０２は、自転車の動きを表す加速度ベクトル４１６を取得する。加速度ベクトル４１６は、第二の加速度ベクトルの一例である。
【００５０】
上記の各加速度ベクトルの成分は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各成分に分解して考えた場合、以下のように定義できる。
加速度ベクトル４１３（Ｘ４，Ｙ４，Ｚ４）
加速度ベクトル４１４（Ｘ５，Ｙ５，Ｚ５）
加速度ベクトル４１５（Ｘ４＋Ｘ５，Ｙ４＋Ｙ５，Ｚ４＋Ｚ５）
加速度ベクトル４１６（Ｘ６，Ｙ６，Ｚ６）
【００５１】
上半身運動量算出部２０５は、第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去する。具体的には、加速度ベクトル４１５から加速度ベクトル４１６を引き算する。第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とが異なる場合には、自転車の動きを表す加速度ベクトル４１３，４１６の成分は異なる値となる。従って、上半身運動量算出部２０５は、上半身の運動を表す加速度ベクトル４１４をそのまま算出できない。
【００５２】
上半身の運動を表す加速度ベクトル４１４を算出するためには、第一の座標軸４１１の方向と第二の座標軸４１２の方向とを一致させる必要がある。すなわち、座標軸調整部２０４が座標軸の方向を一致させた上で、上半身運動量算出部２０５が加速度ベクトル同士の引き算をする必要がある。
【００５３】
座標軸の方向を一致させる方法としては、例えば以下の方法がある。
図５に自転車の乗り手が自転車のペダルを強くこいだ場合の上半身と自転車に加わる加速度ベクトルとを説明するための図を示す。
【００５４】
図５では、乗り手の上半身のポケットに入れられた第一の加速度センサ５０１と、自転車に設置された第二の加速度センサ５０２と、を示している。また、乗り手がペダルを強くこいだ場合に、第一加速度取得部２０１が第一の加速度センサ５０１から取得する自転車前進方向の加速度ベクトル４２３と、第二加速度取得部２０２が第二の加速度センサ５０２から取得する自転車前進方向の加速度ベクトル４２６と、を示している。
【００５５】
また、図６では、図５の乗り手がペダルを強くこいだ時点における第一加速度取得部２０１の第一の座標軸４２１上に、取得された上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３、及びこれらの合成ベクトル４２５を示している。
【００５６】
また、図６では、図５の乗り手が強くペダルをこいだ時点における第二加速度取得部２０２の第二の座標軸４２２上に、取得された自転車前進方向の加速度ベクトル４２６を示している。
【００５７】
乗り手が自転車のペダルを強くこぐと、クランク軸に印加されるトルクが自転車の前進方向の推進力へと変換されるので、第二加速度取得部２０２の第二の座標軸４２２では自転車前進方向の加速度ベクトル４２６が発生する（図６）。乗り手が自転車のペダルを強くこぐ場合とは、例えば、自転車が一定速度を維持するようにペダルをこぐ場合と比較して自転車前進方向の加速度ベクトル４２６が大きくなる場合である。
【００５８】
この場合、乗り手の上半身に対しても、自転車前進方向の加速度ベクトル４２６と大きさ、方向が同じ自転車前進方向の大きな加速度が生じる。すなわち、図６のように、第一加速度取得部２０１の第一の座標軸４２１には自転車前進方向の加速度ベクトル４２３が発生する。
【００５９】
なお、第一加速度取得部２０１が第一の加速度センサ５０１から取得する加速度ベクトルは、合成ベクトル４２５である。しかし、ペダルを強くこぐ場合には上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４は、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３に比較して十分に小さいとみなせるので、合成ベクトル４２５は自転車前進方向の加速度ベクトル４２３で近似できる。以下では、第一加速度取得部２０１は自転車前進方向の加速度ベクトル４２３を取得するものとして説明する。
【００６０】
図６において、第一の座標軸４２１の方向と第二の座標軸４２２の方向とは、互いに異なるために、加速度ベクトル４２３，４２６のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸成分は異なる。加速度ベクトル４２３，４２６は、以下のように定義できる。
第一の座標軸４２１における加速度ベクトル４２３（Ｘ７，Ｙ７，Ｚ７）
第二の座標軸４２２における加速度ベクトル４２６（Ｘ８，Ｙ８，Ｚ８）
【００６１】
ここで、図６に示すように、加速度ベクトル４２６のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸成分と同じ成分を持つ第一の座標軸４２１上の加速度ベクトル４２７を用意する。座標軸調整部２０４は、加速度ベクトル４２７から加速度ベクトル４２３へ変換する。すなわち、座標軸調整部２０４は、加速度ベクトル４２７をＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸で回転させて加速度ベクトル４２３へと一致させる座標調整パラメータを算出する。
【００６２】
座標軸調整部２０４による座標調整パラメータを用いた変換は、第一の座標軸４２１から第二の座標軸４２２へ座標軸の方向を一致させることと等価である。加速度ベクトル４２７の各成分は、第一の座標軸４２１における加速度ベクトル４２６（Ｘ８，Ｙ８，Ｚ８）である。従って、座標調整パラメータをＲとすると、以下の（式１）を満たすＲを算出すればよい。
【００６３】
【数１】
2013208382.tif 000003
【００６４】
なお、（式１）における定数１／√（Ｘ７２＋Ｙ７２＋Ｚ７２）、１／√（Ｘ８２＋Ｙ８２＋Ｚ８２）は、それぞれ加速度ベクトル４２３，４２６のノルム（大きさ）である。
【００６５】
次に、上半身運動量算出部２０５による上半身の運動量の算出について詳細に説明する。
【００６６】
まず、上半身運動量算出部２０５は、座標軸調整部２０４により算出した座標調整パラメータを用いて、第一の加速度ベクトルを、第二加速度取得部２０２の座標軸（第二の座標軸）における加速度ベクトル（以下、座標調整後の加速度ベクトルという）に変換する。座標調整パラメータとしては、回転変換行列が一例として挙げられる。
【００６７】
続いて、上半身運動量算出部２０５は、座標調整後の加速度ベクトルから第二加速度取得部２０２が取得した第二の加速度ベクトルを除去する。この除去により得られる加速度ベクトルには、自転車の動きが除去された上半身運動の加速度情報が含まれる。加速度ベクトルから運動量を算出する方法としては、先に説明した公知の方法を用いればよい。
【００６８】
次に、運動量算出装置１００Ｂの動作について説明する。
図７は、座標軸調整部２０４による座標軸調整処理を示すフローチャートである。
【００６９】
まず、座標軸調整部２０４は、トルク取得部２０３からクランク軸に印加されるトルクを取得する（ステップＳ７０１）。左右クランクはクランク軸に対して１８０度対称に構成されている。両足でペダルを乗り手がこぐと、トルク取得部２０３は、クランク軸が１回転する間に２回のトルクのピーク（ピーク値）が発生するような周期的に変化する波形で示されるトルクを取得することになる。
【００７０】
座標軸調整部２０４は、取得されたトルクがピーク値であるかを確認する（ステップＳ７０２）。取得されたトルクがピーク値ではない場合には（ステップＳ７０２：ＮＯ）、何もせずＳ７０１に戻る。
【００７１】
一方、取得されたトルクがピーク値である場合には（ステップＳ７０２：ＹＥＳ）、座標軸調整部２０４は、乗り手がペダルを強くこぐ場合であると判断する。この場合、座標軸調整部２０４は、加速度ベクトル４２３および加速度ベクトル４２６を用いて、座標調整パラメータを算出する（ステップＳ７０３）。
【００７２】
この加速度ベクトル４２３は、トルクのピーク値が検出された時点の第一加速度取得部２０１が取得した加速度ベクトルである。また、この加速度ベクトル４２６は、トルクのピーク値が検出された時点の第二加速度取得部２０２が取得した加速度ベクトルである。
【００７３】
座標軸調整部２０４は、ステップＳ７０１〜Ｓ７０３の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができる。従って、運動量の算出精度を向上できる。なお、第一の座標軸の方向と、第二の座標軸の方向とは、必ずしも完全に一致するものではなく、実際には誤差を含むものである。
【００７４】
また、上述の例では、トルクのピーク値が検出された時点で第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２が取得する自転車前進方向の加速度ベクトル４２３と４２６とを用いている。この代わりに、トルクのピーク値が検出された時点で第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２が取得する、絶対値が所定値以上である自転車前進方向の加速度ベクトル４２３と４２６とを用いてもよい。この所定値は、第二の所定値の一例である。
【００７５】
この所定値としては、例えば、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトルの絶対値に対して十分に大きくなるよう定義しておく。
【００７６】
これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４は、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３に比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部２０１により取得される合成ベクトル４２５を自転車前進方向の加速度ベクトル４２３として扱える。
【００７７】
図８は、上半身運動量算出部２０５による上半身の運動量を算出する処理（上半身の運動量算出処理）を示すフローチャートである。
【００７８】
まず、上半身運動量算出部２０５は、座標軸調整部２０４により座標調整パラメータが算出されているかどうかを確認する（ステップＳ８０１）。座標調整パラメータが算出されていない場合には（ステップＳ８０１：ＮＯ）、算出されるまでステップＳ８０１を繰り返す。
【００７９】
一方、座標調整パラメータが算出されている場合には（ステップＳ８０１：ＹＥＳ）、上半身運動量算出部２０５は、座標調整パラメータを用いて、第一の加速度ベクトルを座標調整後の加速度ベクトルに変換する。（ステップＳ８０２）。
【００８０】
続いて、上半身運動量算出部２０５は、座標調整後の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去し、上半身運動の加速度ベクトルを算出する（ステップＳ８０３）。
【００８１】
続いて、上半身運動量算出部２０５は、算出された加速度ベクトルから上半身の運動量を算出する（ステップＳ８０４）。加速度ベクトルから運動量を算出する方法としては、先に説明した公知の方法を用いればよい。
【００８２】
運動量算出装置１００Ｂによれば、第一の座標軸と第二の座標軸の方向を随時一致させるに際し、乗り手がペダルを強くこいだことをクランク軸に印加されるトルクのピーク値によって把握できる。従って、トルクのピーク時点における自転車前進方向の加速度ベクトルを用いることで、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることが可能となる。
【００８３】
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を算出できる。
【００８４】
（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図９は、第２の実施形態の図２と対応するものである。図９において、図２と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８５】
図９に示す運動量算出装置１００Ｃは、第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２、制動指示取得部１４０６、座標軸調整部１４０４、及び上半身運動量算出部２０５を備える。
【００８６】
制動指示取得部１４０６は、自転車に制動力を発生させるための制動指示を取得する。制動指示を取得する方法としては、例えば、自転車のブレーキのレバーにスイッチまたはポテンシオメーターを取り付けておき、乗り手がブレーキをかけるためにレバーを握ったときに生じる電圧変化で判断する方法が挙げられる。
【００８７】
座標軸調整部１４０４は、制動指示取得部１４０６により取得した制動指示をモニタしておき、第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、第一の座標軸の方向と第二の座標軸の方向とを一致させる。
【００８８】
本実施形態では、第一の加速度ベクトルとは、制動指示を取得した時点で第一加速度取得部２０１から取得した加速度ベクトルである。第二の加速度ベクトルとは、制動指示を取得した時点で第二加速度取得部２０２から取得した加速度ベクトルである。
【００８９】
座標軸調整部１４０４と座標軸調整部２０４との相違点は、トルクの代わりに制動指示を用いるようにしたことである。例えば、ある速度で自転車が走行しているときに、乗り手が制動指示（すなわちブレーキ）を出したとする。このとき、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルには、自転車を減速する方向、すなわち自転車後方への大きな加速度ベクトルが発生する。この加速度ベクトルは、第２の実施形態で説明した、乗り手がペダルを強くこいだ場合に生じる自転車前進方向への大きな加速度ベクトルとは、１８０度方向が逆のベクトルとなっている。従って、第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向を第二加速度取得部２０２の第二の座標軸の方向へ一致させる方法としては、第２の実施形態における座標軸調整部２０４において説明した方法と同様の方法を用い、トルクの代わりに制動指示に基づいて座標調整パラメータを算出すればよい。
【００９０】
なお、座標軸調整部１４０４は、制動指示を取得した時点で得られる自転車後方に生じる第一の加速度ベクトルの絶対値と第二の加速度ベクトルの絶対値とが、所定値を超えた場合にのみ、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ一致させるようにしてもよい。この所定値は、第三の所定値の一例である。
【００９１】
この所定値は、ブレーキをかけたことによる自転車後方方向の加速度ベクトルの絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトルの絶対値に対して十分に大きくなるよう定義しておく。
【００９２】
これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトルは自転車後方方向の加速度ベクトルに比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部２０１により取得される合成ベクトルを自転車後方方向の加速度ベクトルとして扱える。
【００９３】
また、乗り手がペダルを強くこいで加速する場合と、ブレーキをかけて制動する場合のそれぞれで発生する自転車前進方向・後方方向への加速度ベクトルを両方利用してもよい。この場合でも、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができる。
【００９４】
座標軸調整部１４０４は、自転車が加速または減速するに際して、随時または定期的に座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二加速度取得部２０２の第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
【００９５】
運動量算出装置１００Ｃによれば、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を随時一致させるに際し、車両が減速する際に生じる自転車後方への加速度ベクトルを用いる。従って、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることが可能となる。
【００９６】
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。
【００９７】
なお、第３の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。
【００９８】
（第４の実施形態）
図１０は、本発明の第４の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図１０は、第２の実施形態の図２と対応するものである。図１０において、図２と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００９９】
図１０に示す運動量算出装置１００Ｄは、第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２、座標軸調整部９０４、および上半身運動量算出部２０５を備える。
【０１００】
座標軸調整部９０４は、第一加速度取得部２０１から取得した第一の加速度ベクトルおよび第二加速度取得部２０２から取得した第二の加速度ベクトルをモニタしておく。座標軸調整部９０４は、双方の加速度ベクトルの絶対値が同時にピーク値となった時点での第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルを用いて、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を一致させる。座標軸の方向を一致させる方法としては、例えば以下の方法がある。
【０１０１】
第２の実施形態においても説明したように、乗り手が自転車でペダルを強くこいだ場合には、自転車前進方向に大きな加速度が生じる。同時に、サドルから上の乗り手の上半身にもほぼ同じ大きさで自転車前進方向に大きな加速度が生じる。すなわち、図６のように、ペダルを強くこぐ場合には、同じ方向にほぼ同じ大きさで同時に加速度ベクトル４２３、４２６が発生する。
【０１０２】
先に説明した通り、両足でペダルをこぐと、クランク軸が１回転する間に２回のトルクのピーク値が発生する周期的な波形で示されるトルクが取得される。そのため、自転車前進方向の加速度ベクトルについても同様に、その絶対値が周期的な波形で示される加速度ベクトルが取得される。
【０１０３】
従って、座標軸調整部９０４は、第一の加速度ベクトルの絶対値と第二の加速度ベクトルの絶対値とについてピーク値が同時に検出された時点における加速度ベクトルが、自転車前進方向の大きな加速度であると判断できる。座標軸調整部９０４は、この時点における第一の加速度ベクトル（図６の加速度ベクトル４２３）と第二の加速度ベクトル（図６の加速度ベクトル４２６）が大きさ・方向共に同一のベクトルであるとして、第一の座標軸４２１の方向と第二の座標軸４２２の方向とを一致させる座標調整パラメータを算出する。
【０１０４】
なお、座標軸調整部９０４は、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値とが同時に所定値を超えたときの第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、座標軸の方向を一致させるようにしてもよい。この所定値は、第一の所定値の一例である。
【０１０５】
この所定値は、例えば、図６のように、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトル４２３の絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４の絶対値に対して十分に大きくなるよう定義しておく。
【０１０６】
これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４を、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３に比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部２０１により取得される合成ベクトル４２５を自転車前進方向の加速度ベクトル４２３として扱える。
【０１０７】
次に、運動量算出装置１００Ｄの動作例について説明する。
図１１は、座標軸調整部９０４による座標調整処理を示すフローチャートである。
【０１０８】
まず、座標軸調整部９０４は、第一加速度取得部２０１から第一の加速度ベクトルを取得し、第二加速度取得部２０２から第二の加速度ベクトルを取得する（ステップＳ１００１）。
【０１０９】
続いて、座標軸調整部９０４は、取得された第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、が同時に検出されたかどうかを確認する（ステップＳ１００２）。なお、ここでいう同時とは、クランクが１８０度回転する程度の時間（０．５秒程度）を想定している。左右クランクはクランク軸を対称に１８０度逆に存在し、クランクが１８０度回転する間にトルクのピークが１回発生するためである。すなわち、第一の加速度ベクトルまたは第二の加速度ベクトルのいずれかの絶対値が先にピーク値を示してから０．５秒以内にもう一方の加速度ベクトルの絶対値がピークを示すこと、である。
【０１１０】
ステップＳ１００２において、少なくとも一方がピーク値ではない場合には（ステップＳ１００２：ＮＯ）、何もせずステップＳ１００１に戻る。
【０１１１】
一方、いずれも同時にピーク値である場合には（ステップＳ１００２：ＹＥＳ）、座標軸調整部９０４は、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルが、乗り手がペダルを強くこいだ場合に生じる自転車前進方向の加速度ベクトル４２３，４２６であると判断し、座標調整パラメータを算出する（ステップＳ１００３）。
【０１１２】
座標軸調整部９０４は、ステップＳ１００１〜Ｓ１００３の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二加速度取得部２０２の第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
【０１１３】
なお、本実施形態では、ペダルを強くこいだ場合の自転車の加速時に着眼して説明した。さらに第３の実施形態で説明したような、制動時の自転車後方に生じる加速度ベクトルを利用して座標軸の方向を一致させる方法を、本実施形態にも適用可能である。
【０１１４】
すなわち、乗り手がブレーキを発生させた場合に上半身と自転車両方に同時に生じる自転車後方方向の第一の加速度ベクトルと、第二の加速度ベクトルと、を用いて、座標軸の方向を一致させてもよい。この場合、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値とは、同時に所定値を超える。
【０１１５】
運動量算出装置１００Ｄによれば、第一の加速度センサと第二の加速度センサの座標軸の方向を随時一致させるに際し、乗り手がペダルを強くこいだ時点もしくは制動指示を生じた時点に同時に生じる自転車前進もしくは後方方向の加速度ベクトルを用いる。従って、座標軸の方向を精度良く一致させることが可能となる。
【０１１６】
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。
【０１１７】
なお、第４の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。
【０１１８】
（第５の実施形態）
図１２は、本発明の第５の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図であり、図１２は第２の実施形態の図２と対応するものである。図１２において、図２と同一の構成部には同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１１９】
図１２に示す運動量算出装置１００Ｅは、第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２、トルク取得部２０３、加速度ピーク検出部１１０５、座標軸調整部１１０４、および上半身運動量算出部２０５を備える。
【０１２０】
加速度ピーク検出部１１０５は、トルク取得部２０３から取得したトルクをモニタしておき、トルクのピーク値が検出された時点を乗り手がペダルを強くこいだ時点と判断する。この時点を時刻Ｔ０とする（図１３（Ｃ）参照）。
【０１２１】
また、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ０から所定の時間間隔Δｔの間、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルをモニタする。加速度ピーク検出部１１０５は、双方の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された時点と、その時点の加速度ベクトルをそれぞれ記憶する。第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された時点を時刻Ｔ１とする（図１３（Ａ）参照）。第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された時点を時刻Ｔ２とする（図１３（Ｂ）参照）。
【０１２２】
座標軸調整部１１０４は、加速度ピーク検出部１１０５により記憶した時刻Ｔ１における第一の加速度ベクトルと時刻Ｔ２における第二の加速度ベクトルとを用いて、第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向を第二加速度取得部２０２の第二の座標軸の方向へ一致させる。
【０１２３】
次に、加速度ピーク検出部１１０５および座標軸調整部１１０４の動作原理について、図１３を用いて説明する。
【０１２４】
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、第一の加速度ベクトルと、第二の加速度ベクトルと、トルク取得部２０３から取得するトルクと、の間の関係を表すグラフである。図１３（Ａ）は、第一の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図１３（Ｂ）は、第二の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図１３（Ｃ）は、トルク取得部２０３が取得したトルクの時間変化を示すグラフである。
【０１２５】
乗り手が自転車でペダルを強くこいだ場合、上半身が自転車と一体化していないため、自転車後方への慣性力が働いて上半身のみ自転車後方へ仰け反った体勢をとることがある。すると、乗り手は上半身の姿勢を維持するために腕や腹筋、背筋を用いて前進方向に上半身を引き戻す力を発生させる。この引き戻す力によって上半身にも前進方向への大きな加速度を生じることとなるが、この力は自転車の前進方向への加速度が発生した時点よりも遅れて発生することがある。
【０１２６】
この様子を図１３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて説明する。図１３（Ａ）〜（Ｃ）において、乗り手が一定速度を維持するようにペダルをこいでいる状態から、時刻Ｔ０に加速のためにペダルを強くこいだとする。このとき、トルク取得部２０３はトルクのピーク値を検出する。自転車は剛体であるので、トルクが検出された直後に加速度を生じる。そのため、図１３（Ｂ）のように、第二の加速度ベクトルの絶対値は時刻Ｔ２（Ｔ２＝Ｔ０）においてピーク値となる。
【０１２７】
一方、上半身は自転車と一体化していないため、上述したように時刻Ｔ０において自転車後方への慣性力が働き、時刻Ｔ０よりも遅れた時刻Ｔ１（Ｔ０＜Ｔ１）に上半身を前方へ引き戻す力に基づく自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出される。従って、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ１の第一の加速度ベクトルと、時刻Ｔ２（＝Ｔ０）の第二の加速度ベクトルと、を記憶する。
【０１２８】
なお、トルクのピーク値が検出されてから、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出されるまでの時間および第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出するまでの時間に、時間制限（所定時間間隔Δｔ）を設けてもよい。
【０１２９】
所定時間間隔Δｔは、図示しない回転数センサにより乗り手の平均的なクランク軸回転周期を計測しておき、その１周期に設定しておけばよい。例えば、一般的な乗り手のクランク軸回転数は１分間に６０〜７０回転であることから、クランク軸回転周期を０．８〜１．０秒程度に設定すればよい。または、回転数センサによりクランク軸回転周期を実時間で取得して、その都度所定時間間隔Δｔを設定してもよい。
【０１３０】
座標軸調整部１１０４は、加速度ピーク検出部１１０５が記憶した第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ一致させる。この方法の一例としては、第２の実施形態によるものと同様である。すなわち、座標軸調整部１１０４は、加速度ピーク検出部１１０５が記憶した第一の加速度ベクトル（図６の加速度ベクトル４２３に相当）と、第二の加速度ベクトル（図６の加速度ベクトル４２６に相当）と、は、大きさ・方向が同一のベクトルであるとする。そして、座標軸調整部１１０４は、第一の座標軸４２１の方向を第二の座標軸４２２の方向へ一致させる座標調整パラメータを算出する。
【０１３１】
なお、上述の例では、トルク取得部２０３がトルクのピーク値を検出した場合として説明したが、検出されるトルクのピーク値が所定値Ｃｐを超えた場合としてもよい。所定値Ｃｐとしては、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値が、上半身の運動を表す加速度ベクトルの絶対値に対して十分に大きくなるように自転車前進方向の加速度の絶対値（最低限の加速度）を定義した上で、最低限の加速度が得られるようなトルク（トルク値）として定義しておく。その算出方法は以下の通りである。
【０１３２】
Ｆ＝Ｍ×αｐ
αｐ：自転車前進方向の最低限の加速度
Ｍ：自転車重量と乗り手の体重の和
Ｆ：最低限の加速度が得られる自転車の推進力
Ｃｐ＝Ｆ×ｒ／Ｇ
Ｃｐ：所定のトルク値
ｒ：タイヤの半径
Ｇ：ギア比
【０１３３】
また、座標軸調整部１１０４は、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と、が所定値αｐを超えたときの第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを用いて、座標軸の方向を一致させるようにしてもよい。所定値αｐは、第一の所定値の一例である。
【０１３４】
所定値αｐとしては、ペダルを強くこぐことによる自転車前進方向の加速度ベクトルの絶対値が、上述の最低限の加速度となるように定義しておく。これにより、上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４は、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３に比較して十分に小さいとみなせる。従って、第一加速度取得部２０１により取得される合成ベクトル４２５を、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３として扱える。
【０１３５】
また、所定時間間隔Δｔが設定されており、所定時間間隔Δｔの間に第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値とが検出され、少なくとも一方が所定値αｐに満たない場合を考える。この場合、加速度ピーク検出部１１０５は、所定時間間隔Δｔが経過する前に、所定のトルクにおける第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値の検出を終了し、次のトルクにおけるピーク値の検出に移行する。
【０１３６】
仮に、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が最低限の加速度αｐに満たない場合、上半身の運動を表す加速度ベクトル４２４は自転車前進方向の加速度ベクトル４２３に比較して無視できない大きさとなるので、第一加速度取得部２０１で取得される合成ベクトル４２５は自転車前進方向の加速度ベクトル４２３として近似できない。この結果、座標軸調整部１１０４は、大きさ、方向の異なる合成ベクトル４２５と第二加速度取得部２０２が取得する自転車前進方向の加速度ベクトル４２６を用いて座標軸を一致させることになり、第一加速度取得部２０１と第二加速度取得部２０２の座標軸の方向にずれが生じる。第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値と第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値がいずれも最低限の加速度αｐ以上であれば、座標軸調整部１１０４における以下の第一加速度取得部２０１と第二加速度取得部２０２の座標軸の方向の一致精度の劣化を抑制できる。
【０１３７】
次に、運動量算出装置１００Ｅの動作例について説明する。
【０１３８】
図１４は、加速度ピーク検出部１１０５および座標軸調整部１１０４による座標軸調整処理を示すフローチャートである。ここでは、図１３（Ｃ）に示した所定時間間隔Δｔを設定したとして説明する。例えば、乗り手の平均的なクランク軸回転周期の１周期を所定時間間隔Δｔを設定したものとする。
【０１３９】
まず、加速度ピーク検出部１１０５は、トルク取得部２０３からクランク軸に印加されるトルクを取得する（ステップＳ１３０１）。加速度ピーク検出部１１０５は、取得したトルクがピーク値であることを確認する（ステップＳ１３０２）。取得したトルクがピーク値ではない場合には（ステップＳ１３０２：ＮＯ）、何もせずＳ１３０１に戻る。
【０１４０】
一方、取得したトルクがピーク値である場合には（Ｓ１３０２：ＹＥＳ）、加速度ピーク検出部１１０５は、乗り手がペダルを強くこいだときであると判断する。そして、加速度ピーク検出部１１０５は、タイマーｔを初期化（０に設定）し、第一の加速度ベクトルの記憶フラグＦ１および第二の加速度ベクトルの記憶フラグＦ２を、ともに“Ｆａｌｓｅ”に初期化する（ステップＳ１３０３）。タイマーｔは、例えば加速度ピーク検出部１１０５の内部に保持される。
【０１４１】
続いて、加速度ピーク検出部１１０５は、第一の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であるかを確認する（ステップＳ１３０４）。第一の加速度ベクトルの絶対値がピーク値ではない場合には（ステップＳ１３０４：ＮＯ）、ステップＳ１３０６へ進む。
【０１４２】
一方、第一の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であれば（ステップＳ１３０４：ＹＥＳ）、加速度ピーク検出部１１０５は、第一の加速度ベクトルが強いペダルこぎに応じて発生した自転車前進方向の加速度ベクトルであると判断する。そして、加速度ピーク検出部１１０５は、この第一の加速度ベクトルを図示しないメモリ等に記憶し、第一の加速度ベクトルの記憶フラグＦ１を“Ｔｒｕｅ”へ変更する（ステップＳ１３０５）。
【０１４３】
続いて、加速度ピーク検出部１１０５は、第二の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であるかを確認する（ステップＳ１３０６）。第二の加速度ベクトルの絶対値がピーク値ではない場合には（ステップＳ１３０６：ＮＯ）、ステップＳ１３０８へ進む。
【０１４４】
一方、第二の加速度ベクトルの絶対値がピーク値であれば（ステップＳ１３０６：ＹＥＳ）、加速度ピーク検出部１１０５は、第二の加速度ベクトルが強いペダルこぎに応じて発生した自転車前進方向の加速度ベクトルであると判断する。そして、加速度ピーク検出部１１０５は、この第二の加速度ベクトルを図示しないメモリ等に記憶し、第二の加速度ベクトルの記憶フラグＦ２を“Ｔｒｕｅ”へ変更する（ステップＳ１３０７）。
【０１４５】
続いて、加速度ピーク検出部１１０５は、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルが記憶されているかどうかを、記憶フラグＦ１，Ｆ２を参照することにより判断する（ステップＳ１３０８）。
【０１４６】
第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルが共に記憶されているならば（ステップＳ１３０８：ＹＥＳ）、加速度ピーク検出部１１０５は、記憶された第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを座標軸調整部１１０４へ送出する（ステップＳ１３０９）。共に記憶されている場合とは、記憶フラグＦ１，Ｆ２がいずれも“Ｔｒｕｅ”である場合である。
【０１４７】
続いて、座標軸調整部１１０４は、加速度ピーク検出部１１０５が送出した第一の加速度ベクトル（すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３（図６参照））と、第二の加速度ベクトル（すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル４２６（図６参照））とを用いて、座標調整パラメータを算出し（ステップＳ１３１０）、図１４の処理を終了する。
【０１４８】
一方、加速度ピーク検出部１１０５において、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの少なくとも一方が記憶されていないならば（ステップＳ１３０８：ＮＯ）、加速度ピーク検出部１１０５は、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３，４２６（図６参照）の少なくとも一方が取得できていないと判断する。少なくとも一方が記憶されていない場合とは、記憶フラグＦ１，２の少なくとも一方が“Ｆａｌｓｅ”である場合である。そして、加速度ピーク検出部１１０５は、タイマーｔをカウントアップする（ステップＳ１３１１）。
【０１４９】
続いて、加速度ピーク検出部１１０５は、カウントアップされたタイマーｔが、所定時間間隔Δｔ以下であるかどうかを確認する（ステップＳ１３１２）。タイマーｔが所定時間間隔Δｔ以下であれば（ステップＳ１３１２：ＮＯ）、ステップＳ１３０４に戻る。
【０１５０】
一方、タイマーｔが所定時間間隔Δｔを超えていれば（Ｓ１３１２：ＹＥＳ）、加速度ピーク検出部１１０５は、乗り手の強いペダルこぎ運動による第一の加速度ベクトル（すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル４２３）と第二の加速度ベクトル（すなわち、自転車前進方向の加速度ベクトル４２６）とが検出されなかったと判断し、図１４の処理を終了する。
【０１５１】
ところで、クランク軸回転周期は、自転車の速度や変速ギヤ比に応じて変動する。そのため、所定時間間隔Δｔを乗り手の平均的なクランク軸回転周期の１周期として設定すると、自転車が高速または変速ギヤ比が大きい場合には、クランク軸回転周期が所定時間周期Δｔよりも小さくなることがある。この場合を説明したのが図１５（Ａ）〜（Ｃ）である。
【０１５２】
図１５（Ａ）は、第一の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図１５（Ｂ）は、第二の加速度ベクトルの絶対値の時間変化を示すグラフである。図１５（Ｃ）は、トルク取得部２０３が取得したトルクの時間変化を示すグラフである。
【０１５３】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）の例では、クランク軸回転周期が所定時間間隔Δｔの１／２の場合を示している。左右クランクはクランク軸に対して１８０度対称に構成されているために、乗り手が両足でペダルをこぐと、クランク軸が１回転する間に２回のトルクのピーク値が発生する。図１５（Ａ）〜（Ｃ）では、所定時間間隔Δｔの間の時刻Ｔ０および時刻Ｔ３（＝Ｔ０＋Δｔ／２）において、トルクのピーク値が発生している。
【０１５４】
このように、トルクのピーク値が複数回発生した場合であっても、加速度ピーク検出部１１０５は、トルクのピーク値が検出された時刻Ｔ０以降に最初に表れる加速度ベクトルの絶対値がピーク値となる第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルを記憶すればよい。
【０１５５】
すなわち、加速度ピーク検出部１１０５は、図１５（Ｃ）に示すように、時刻Ｔ０における強いペダルこぎによって生じたトルクがピーク値であるかを確認する。加速度ピーク検出部１１０５は、図１５（Ｂ）に示すように、時刻Ｔ２（Ｔ２＝Ｔ０）において、第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出されたかどうかを確認する。また、加速度ピーク検出部１１０５は、図１５（Ａ）に示すように、自転車後方に仰け反った上半身を乗り手が前方に引き戻した時刻Ｔ１（Ｔ０＜Ｔ１）において、第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出されたかどうかを確認する。上記それぞれの加速度ベクトルの絶対値のピーク値が検出された場合、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ１における第一の加速度ベクトルと時刻Ｔ２の第二の加速度ベクトルとを記憶する。
【０１５６】
また、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、所定値Ｃｐ，αｐが設定され、第一の加速度ベクトルまたは第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が、時刻Ｔ１または時刻Ｔ２において所定値αｐを超えない場合の動作についても説明する。なお、所定値Ｃｐはトルクの所定の値である。所定値αｐは第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの所定の値である。
【０１５７】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）では、乗り手が強くペダルをこぐことにより、トルクのピーク値が時刻Ｔ０に所定値Ｃｐを超え、時刻Ｔとほぼ同時刻Ｔ２に第二の加速度ベクトルの絶対値が所定値αｐを超えて取得されている。また、加速度センサの検出誤差等により、時刻Ｔ１に表れる第一の加速度ベクトルの絶対値のピーク値が所定値αｐを下回っている。図１５（Ａ）〜（Ｃ）では、このような場合の第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの絶対値とトルクとの関係を示している。
【０１５８】
図１５（Ａ）〜（Ｃ）の例では、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ０以降に最初に表れる時刻Ｔ１における第一の加速度ベクトルを記憶しない。また、加速度ピーク検出部１１０５は、所定時間間隔Δｔが経過していなくても、第一の加速度ベクトルおよび第二の加速度ベクトルの絶対値のピーク値の検出を終了する。
【０１５９】
続いて、時刻Ｔ３において所定値Ｃｐを超えるトルクのピーク値が検出されると、図１５（Ｃ）に示すように、加速度ピーク検出部１１０５は、改めて所定時間間隔Δｔを設定する。
【０１６０】
図１５（Ｂ）に示すように、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ３以降の時刻Ｔ５（Ｔ５＝Ｔ３）において、第二の加速度ベクトルの絶対値が所定値αｐを超えたピーク値として検出したとする。また、図１５（Ａ）に示すように、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ４（Ｔ５＜Ｔ４＜Ｔ３＋Δｔ）において、第一の加速度ベクトルが所定値αｐを超えたピーク値として検出したとする。
【０１６１】
この場合、加速度ピーク検出部１１０５は、時刻Ｔ４における第一の加速度ベクトルと、時刻Ｔ５（Ｔ５＝Ｔ３＝Ｔ０＋Δｔ／２）における第二の加速度ベクトルと、を記憶する。
【０１６２】
加速度ピーク検出部１１０５および座標軸調整部１１０４は、ステップＳ１３０１〜Ｓ１３１２の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
【０１６３】
なお、第５の実施形態では、クランク軸に印加されるトルクを用いて、ペダルを強くこいだ場合の自転車の加速に着眼して説明した。さらに、第３の実施形態で説明したブレーキレバーを引いた場合の制動指示を用いて、自転車が減速する場合にも同様の方法で実現可能である。
【０１６４】
この場合、運動量算出装置１００Ｅは、図１２の構成にさらに、制動指示取得部と、下記の加速度ピーク検出部を具備すればよい。この加速度ピーク検出部は、制動指示を取得した時点から所定時間間隔Δｔの間に取得される絶対値がピーク値となる第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルとを記憶する。
【０１６５】
運動量算出装置１００Ｅによれば、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を随時一致させるに際し、乗り手がペダルを強くこいだ時点から一定時間において、自転車前進方向の加速度ベクトルを検出して用いることができる。従って、上半身に生じる自転車前進方向の加速度ベクトルが遅れて発生したとしても、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を精度良く一致させることができる。
【０１６６】
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して、上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。
【０１６７】
（第６の実施形態）
図１６は、本発明の第６の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図１６は、第２の実施形態の図２と対応するものである。図１６において、図２と同一の構成部には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１６８】
図１６に示す運動量算出装置１００Ｆは、第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２、トルク取得部２０３、速度取得部１５０６、座標軸調整部１５０４、および上半身運動量算出部２０５を備える。
【０１６９】
速度取得部１５０６は、乗り手が乗車中の自転車の速度を取得する。速度を取得する方法としては、例えば、車輪に磁気マーカーを設置する。そして、磁気マーカーが、車体に設置した磁気センサを通過する際の磁界変化を電気的パルス信号として取得し、取得された電気的パルス信号の発生周期から速度を算出することが挙げられる。
【０１７０】
座標軸調整部１５０４は、速度取得部１５０６から取得した自転車の速度とトルク取得部２０３から取得したトルクの値とをモニタしておく。座標軸調整部１５０４は、取得した自転車の速度が所定値以下、かつ、取得したトルクがピーク値であることを検出した場合に、その時点での第一の加速度ベクトルと第二の加速度ベクトルを用いて、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を一致させる。座標軸の方向を一致させる方法としては、第２の実施形態における座標軸調整部２０４において説明した方法と同様のものが、一例として挙げられる。
【０１７１】
運動量算出装置１００Ｆの座標軸調整部１５０４と第２の実施形態における運動量算出装置１００Ｂの座標軸調整部２０４との相違点は、自転車の速度情報を新たに用いることである。自転車の速度が所定値以下であれば、路面の凹凸に伴う自転車への上下方向への加速度が相対的に小さくなるので、乗り手の強いペダルこぎに基づく加速度ベクトルを検出しやすくなる。
【０１７２】
次に、運動量算出装置１００Ｆの動作例について説明する。
図１７は、座標軸調整部１５０４による座標軸調整処理を示すフローチャートである。
【０１７３】
まず、座標軸調整部１５０４は、速度取得部１５０６から自転車の速度情報を取得し、トルク取得部２０３からトルクの情報を取得する（ステップＳ１６０１）。
【０１７４】
座標軸調整部１５０４は、取得した速度情報を確認する（ステップＳ１６０２）。取得した速度情報が所定の閾値を超えていれば（ステップＳ１６０２：ＮＯ）、ステップＳ１６０１へ戻る。
【０１７５】
一方、座標軸調整部１５０４は、取得した速度情報が所定の閾値以下であれば（ステップＳ１６０２：ＹＥＳ）、路面の凹凸に伴う自転車への上下方向への加速度が相対的に小さくなることにより自転車前後方向の加速度ベクトルが検出されやすくなると判断し、トルクがピーク値であるかを確認する（ステップＳ１６０３）。ピーク値であるかどうかは、例えば、ピーク値としての閾値以上であるかどうかによって判断される。
【０１７６】
トルクがピーク値でない場合（ステップＳ１６０３：ＮＯ）には、何もせずにＳ１６０１へ戻る。一方、座標軸調整部１５０４は、トルクがピーク値である場合には（ステップＳ１６０３：ＹＥＳ）、乗り手が強くペダルをこいだ時点であると判断する。座標軸調整部１５０４は、このトルクがピーク値である時刻の加速度ベクトル４２３および加速度ベクトル４２６を用いて、座標調整パラメータを算出する（ステップＳ１６０４）。
【０１７７】
座標軸調整部１５０４は、ステップＳ１６０１〜Ｓ１６０４の処理を随時または定期的に行いながら、座標調整パラメータを更新する。これにより、自転車乗車中に第一加速度取得部２０１の第一の座標軸の方向が変化した場合でも、随時第一の座標軸の方向を第二の座標軸の方向へ精度良く一致させることができ、運動量の算出精度を向上できる。
【０１７８】
なお、自転車の速度を用いて座標軸の方向を一致させる方法は、第２の実施形態〜第５の実施形態においても適用可能である。この場合、各実施形態の運動量算出装置が、速度取得部と、取得した速度情報が所定の閾値以下である場合に、座標軸の方向を一致させる座標軸調整部と、を備えればよい。
【０１７９】
運動量算出装置１００Ｆによれば、第一の座標軸と第二の座標軸との方向を随時一致させるに際し、自転車の速度が低い場合には路面の凹凸に伴う上下方向等の加速度ベクトルの影響を抑えた自転車前後方向の加速度ベクトルを用いることができる。従って、座標軸の方向をより精度良く一致させることができる。
【０１８０】
従って、座標軸の方向を精度良く一致させた第一の加速度ベクトルから第二の加速度ベクトルを除去して上半身運動の加速度ベクトルを算出し、上半身の運動量を算出できる。すなわち、自転車に乗車中の上半身の運動量を精度良く算出できる。
【０１８１】
なお、第５の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。さらに、第３〜第５の実施形態の内容を組み合わせてもよい。
【０１８２】
（第７の実施形態）
図１８は、本発明の第７の実施形態における運動量算出装置の構成例を示すブロック図である。図１８は、第２の実施形態の図２と対応するものである。図１８において、図２と同一の構成部には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１８３】
図１８に示す運動量算出装置１００Ｇは、第一加速度取得部２０１、第二加速度取得部２０２、トルク取得部２０３、座標軸調整部２０４、上半身運動量算出部２０５、クランク軸回転数取得部１７０７、下半身運動量算出部１７０８、および出力部１７０９を備える。
【０１８４】
クランク軸回転数取得部１７０７は、クランク軸の単位時間あたりの回転数を取得する。クランク軸回転数の取得方法としては、例えば、クランク軸に印加されるトルクがペダルの回転角度によって大きさが周期的に変化することを利用する。例えば、クランク軸回転数取得部は、トルクのピーク値の発生周期を検出して、この発生周期を２倍した値の逆数をクランク軸回転数として求める。ペダルは、クランク軸に対して１８０度対称に２つ存在するためである。
【０１８５】
または、クランク軸に磁気マーカーを設置し、クランク軸の回転稼動域に設置した磁気センサを通過する際の磁界変化を電気的パルス信号として取得し、取得された電気的パルス信号の発生周期の逆数をとることで、クランク軸の回転数を算出してもよい。
【０１８６】
下半身運動量算出部１７０８は、トルク取得部２０３により取得したトルクと、クランク軸回転数取得部１７０７により取得したクランク軸回転数と、を用いて、乗り手の下半身の運動の仕事率を算出する。乗り手の下半身の運動の仕事率は、以下の式を用いて算出される。
【０１８７】
仕事率［Ｗ］＝トルク［Ｎｍ］×クランク軸回転数［ｒａｄ／ｓｅｃ］
【０１８８】
下半身運動量算出部１７０８は、この仕事率［Ｗ］を単位時間当たりで積算することにより、乗り手の下半身の運動量（消費カロリー）を算出する。または、この仕事率［Ｗ］と呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる運動量と、の間の回帰式を用いるなどの公知の方法を用いて算出することもできる。
【０１８９】
出力部１７０９は、上半身運動量算出部２０５により算出した乗り手の上半身の運動量、下半身運動量算出部１７０８により算出した乗り手の下半身の運動量、のうち少なくとも一方を出力する。つまり、出力部１７０９は、上半身の運動量と下半身の運動量とに基づいて、自転車に乗車中の運動量を出力する。上半身の運動量とは、例えば上半身姿勢維持のための運動量である。また、出力部１７０９は、上半身の運動量と下半身の運動量との和により示される自転車運動の全身の運動量を出力してもよい。
【０１９０】
出力先としては、例えば、図示しない液晶画面を備えたディスプレイ、小型携帯端末（例えば、有線接続手段又は無線接続手段を介した活動量計）が挙げられる。
【０１９１】
なお、下半身の運動量を算出して出力する方法は、第２の実施形態〜第６の実施形態における運動量算出装置においても適用可能である。この場合、クランク軸回転数取得部１７０７と、下半身運動量算出部１７０８と、出力部１７０９と、を備えればよい。
【０１９２】
運動量算出装置１００Ｇによれば、第一の加速度から第二の加速度を除去することにより、上半身のみの運動を示す加速度を取得でき、上半身の運動量を算出できる。さらに、下半身の運動量を算出し、上半身の運動量と下半身の運動量の和とを算出することで、自転車に乗車中の正確な全身の運動量を算出できる。
【０１９３】
（第８の実施形態）
図１９は、本発明の第８の実施形態における運動量算出システムの構成例を示すブロック図である。図１９において、図１８と同一の構成部には同一符号を付し、説明を省略する。
【０１９４】
現在市場に出回っているいわゆる活動量計は、内蔵される加速度センサにより活動量計を装着した利用者の動きを加速度として検出し、加速度が運動量と比例することを用いて運動量を算出する。また、活動量計は、加速度センサを用いて利用者の歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量を算出し、その運動量を表示又は記録する。
【０１９５】
図１９に示す運動量算出システム１は、携帯型端末１８０１および運動量算出装置１００Ｇを備える。携帯型端末１８０１と運動量算出装置１００Ｇとは、有線通信手段又は無線通信手段を介して接続される。
【０１９６】
運動量算出システム１によれば、歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量と、自転車に乗車中の運動量と、を合わせた一日の総運動量を精度良く算出できる。
【０１９７】
運動量算出装置１００Ｇは、第７の実施形態において説明した運動量算出装置１００Ｇに相当する。運動量算出装置１００Ｇは、自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または上記の上半身の運動量と下半身の運動量の和（自転車に乗車中の全身の運動量）、の少なくとも一つを、出力部１７０９により出力する。
【０１９８】
携帯型端末１８０１は、例えば利用者の上半身に装着される小型軽量の装置であり、例えば活動量計である。携帯型端末１８０１は、内蔵される加速度センサで取得される加速度に基づいて、歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量または消費カロリーを算出する。
【０１９９】
携帯型端末１８０１は、第一加速度検出部１８１１、第一加速度送信部１８１２、受信部１８１３、活動量算出部１８１４、および出力部１８１５を備える。
【０２００】
第一加速度検出部１８１１は、例えば利用者が自転車に乗車中の場合には、上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルを取得する。利用者が自転車に乗車していない場合には、利用者の歩行運動、走行運動や日常生活における運動を加速度ベクトルとして取得する。加速度ベクトルの取得には、一般的には加速度センサが用いられる。携帯型端末１８０１は上半身に装着されることから、利用者が自転車に乗車中の場合には、第一加速度検出部１８１１が取得する加速度ベクトルは、前述の実施形態において説明した第一加速度取得部２０１が取得する第一の加速度ベクトルと同じである。
【０２０１】
第一加速度送信部１８１２は、利用者が自転車に乗車中の期間において第一加速度検出部１８１１が検出した上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルを運動量算出装置１００Ｇの第一加速度取得部２０１へ、有線通信手段または無線通信手段を利用して送信する。なお、上記上半身の運動及び自転車の動きによる加速度ベクトルの送信は、自転車乗車中にリアルタイムで行ってもよいし、乗車中定期的に行っても、自転車から降りた後にまとめて行ってもよい。
【０２０２】
受信部１８１３は、運動量算出装置１００Ｇにより算出され出力部１７０９により出力された、利用者が自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のうち少なくとも１つを、有線通信手段または無線通信手段を利用して受信する。
【０２０３】
活動量算出部１８１４は、利用者の基礎代謝量を算出する。
【０２０４】
また、活動量算出部１８１４は、受信部１８１３により取得される自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のそれぞれと、活動量算出部１８１４が算出した利用者が自転車に乗車中の期間における基礎代謝量との和を算出する。活動量算出部１８１４は、これらの和と、受信部１８１３により取得される自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、全身の運動量、および基礎代謝量を適宜組み合わせた情報（以下、自転車に乗車中の期間の活動量）を出力部１８１５へ出力する。つまり、活動量算出部１８１４は、自転車に乗車中の各運動量と基礎代謝量とに基づく情報を出力する。
【０２０５】
なお、基礎代謝量については、例えば、国立健康・栄養研究所が提示している、年齢、性別、身長、体重といった情報を用いた公知の推定式等を利用することで算出できる。従って、活動量算出部１８１４は、利用者の前記情報に基づいて、基礎代謝量を算出する。
【０２０６】
一方、活動量算出部１８１４は、上記利用者が自転車に乗車中の期間外において、利用者の基礎代謝量に加えてさらに、第一加速度検出部１８１１より検出された利用者の加速度ベクトルから、歩行運動量、走行運動量や日常生活における運動量を算出する。活動量算出部１８１４は、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量のそれぞれと、活動量算出部１８１４が算出した基礎代謝量との和を算出する。これらの和と、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量、および基礎代謝量を適宜組み合わせた情報（以下、自転車に乗車していない期間の活動量）を出力部１８１５に出力する。
【０２０７】
活動量算出部１８１４によれば、従来の活動量計では精度良く算出できなかった自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く算出できる。さらに、この自転車に乗車中の全身の運動量と自転車に乗車中の期間外の歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量と、基礎代謝量との和を算出することで、一日の正確な総運動量を取得できる。
【０２０８】
出力部１８１５は、表示装置（例えば、液晶ディスプレイ）や記憶媒体（例えば、不揮発性メモリ）である。出力部１８１５は、活動量算出部１８１４が算出した自転車に乗車中の期間の活動量と、自転車に乗車していない期間の活動量と、これら全ての和としての一日の総運動量のうち、少なくとも１つを活動量算出部１８１４から入力する。なお、出力部１８１５が記憶媒体である場合には、後に読み出して例えば液晶ディスプレイで表示し、利用者が運動量の履歴を確認できる。
【０２０９】
次に、運動量算出システム１の動作例について説明する。図２０は、携帯型端末１８０１の動作例を示すフローチャートである。なお、運動量算出装置１００Ｇの動作については、第７の実施形態における運動量算出装置１００Ｇの動作と同様であるので、説明を省略する。
【０２１０】
まず、活動量算出部１８１４は、上記の利用者が自転車に乗車中の期間であるかどうかを確認する（ステップＳ１９０１）。具体的には、活動量算出部１８１４は、第一加速度送信部１８１２と運動量算出装置１００Ｇの第一加速度取得部２０１との間でデータをリアルタイムで送受信しているかを確認する。または、活動量算出部１８１４は、受信部１８１３と運動量算出装置１００Ｇの出力部１７０９との間でデータをリアルタイムで送受信しているか、を確認する。または、携帯型端末１８０１あるいは運動量算出装置１００Ｇに用意された不図示のボタン等を押下することで自転車乗車開始時と終了時が特定された期間であるか、を確認する。
【０２１１】
上記の利用者が自転車に乗車中の期間である場合（ステップＳ１９０１：ＹＥＳ）、受信部１８１３は、運動量算出装置１００Ｇにより算出された自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のうち少なくとも一つを取得する（ステップＳ１９０２）。
【０２１２】
続いて、活動量算出部１８１４は、利用者が自転車に乗車中の期間における基礎代謝量を算出する（ステップＳ１９０３）。続いて、活動量算出部１８１４は、自転車に乗車中の期間における上半身の運動量、下半身の運動量、または自転車に乗車中の全身の運動量のそれぞれと、自転車に乗車中の期間における基礎代謝量と、の和を算出する（ステップＳ１９０４）。活動量算出部１８１４は、これらの和と、自転車に乗車中の上半身の運動量、下半身の運動量、自転車に乗車中の全身の運動量、活動量算出部１８１４が算出した利用者が自転車に乗車中の期間における基礎代謝量と、のうち少なくとも１つ（以下、自転車に乗車中の期間の活動量）を出力部１８１５へ出力する。出力部１８１５により、液晶ディスプレイなどの表示装置や不揮発性メモリ等の記憶媒体へ、自転車に乗車中の期間の活動量が出力される（ステップＳ１９０５）。
【０２１３】
一方、利用者が自転車に乗車中の期間外である場合（ステップＳ１９０１：ＮＯ）、活動量算出部１８１４は、第一加速度検出部１８１１により検出された利用者の加速度ベクトルから、歩行運動量、走行運動量、および日常生活における運動量を算出する（ステップＳ１９０６）。次に、活動量算出部１８１４は、利用者が自転車に乗車中の期間外における基礎代謝量を算出する（ステップＳ１９０７）。活動量算出部１８１４は、歩行運動量、走行運動量、および日常生活における運動量のそれぞれと、活動量算出部１８１４が算出した基礎代謝量との和を算出する（ステップＳ１９０８）。活動量算出部１８１４は、これらの和と、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量、基礎代謝量のうち少なくとも１つ（以下、自転車に乗車していない期間の活動量）を出力部１８１５へ出力する。出力部１８１５により、液晶ディスプレイ等の表示装置や不揮発性メモリ等の記憶媒体へ、自転車に乗車していない期間の活動量が出力される（ステップＳ１９０５）。
【０２１４】
なお、本実施形態では、利用者が自転車に乗車中の期間において、運動量算出装置１００Ｇが算出した利用者の上半身の運動量、下半身の運動量、または全身の運動量には、利用者の基礎代謝量が含まれないとして説明したが、第１から第７の実施形態のように、基礎代謝量が含まれる場合にも適用できる。この場合、活動量算出部１８１４は利用者の基礎代謝量を算出しない。なお、基礎代謝量を含む上半身の運動量は、上半身の運動を実験的に行い、上半身運動の加速度ベクトルの絶対値についての一定時間の平均値と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる上半身の運動量との間の回帰式によって算出することができる。基礎代謝量を含む下半身の運動量は、下半身の運動の仕事率と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる運動量との間の回帰式によって算出することができる。
【０２１５】
同様に、本実施形態では、利用者が自転車に乗車中の期間外において、活動量算出部１８１４が算出した歩行運動量、走行運動量および日常生活における運動量には、利用者の基礎代謝量が含まれないとして説明したが、基礎代謝量が含まれる場合にも適用できる。この場合、活動量算出部１８１４は利用者が自転車に乗車中の期間外における基礎代謝量を算出しない。基礎代謝量を含む歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量は、これら各運動における加速度ベクトルの絶対値についての一定時間の平均値と、呼気ガス分析による酸素摂取量から求められる各運動量と、の間の回帰式によって算出することができる。
【０２１６】
運動量算出システム１によれば、活動量計と第７の実施形態のおける運動量算出装置１００Ｇとの間を有線通信手段または無線通信手段により接続する。従って、自転車に乗車中の正確な全身の運動量、基礎代謝量を含む一日の総運動量を精度良く算出できる。
【０２１７】
また、活動量計は、車両（例えば、自転車、自動二輪車）に乗車している間は、車両の加速度を利用者の運動とみなして運動量を算出するため、利用者が行った正確な運動量を算出できないことがあった。運動量算出システム１によれば、この点が改善され、車両に乗車中でも活動量計を用いて利用者が行った正確な運動量を算出できる。
【０２１８】
このように、上記実施形態の運動量算出装置によれば、自転車の乗り手の上半身の運動量を精度良く算出できる。また、上半身の運動量と下半身の運動量との和を算出することにより、自転車に乗車中の全身の運動量を精度良く知ることができる。例えば、自転車の速度、走行距離、クランク軸トルクを表示するサイクルメータや、自転車向けのポータブルなナビゲーションシステムの一機能として応用できる。
【０２１９】
また、第８の実施形態で説明した加速度センサを内蔵した活動量計に対して、自転車に乗車中の全身の運動量を出力することで、歩行運動量、走行運動量、日常生活における運動量、基礎代謝量との和を算出して一日の総運動量を管理できる。
【０２２０】
なお、第８の実施形態では、自転車への適用例として説明したが、自動二輪車等の車両においても適用可能である。
【０２２１】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られるものではなく、特許請求の範囲によって示した機能、または本実施形態の構成が持つ機能が達成できる構成であればどのようなものであっても適用可能である。
【０２２２】
上記実施形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はハードウェアとの連携においてソフトウェアでも実現することも可能である。
【０２２３】
また、上記実施形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０２２４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。例えば、ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＬＳＩ内部の回路セルの接続、又は、設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
【０２２５】
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【産業上の利用可能性】
【０２２６】
本発明は、車両に乗車中の運動量を精度良く算出可能な運動量算出装置、運動量算出システム、および運動量算出方法等に有用である。
【符号の説明】
【０２２７】
１００，１００Ｂ〜１００Ｇ  運動量算出装置
１０１，２０１  第一加速度取得部
１０２，２０２  第二加速度取得部
１０３，２０５  上半身運動量算出部
２０３  トルク取得部
２０４，９０４，１１０４，１４０４，１５０４  座標軸調整部
５０１  第一の加速度センサ
５０２  第二の加速度センサ
１１０５  加速度ピーク検出部
１４０６  制動指示取得部
１５０６  速度取得部
１７０７  クランク軸回転数取得部
１７０８  下半身運動量算出部
１７０９  出力部
１８０１  携帯型端末
１８１１  第一加速度検出部
１８１２  第一加速度送信部
１８１３  受信部
１８１４  活動量算出部
１８１５  出力部
１  運動量算出システム
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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