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DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING FINGER JOINT POSITION

Patent code P100000955
Posted date Sep 30, 2010
Application number P2008-260900
Publication number P2010-088628A
Patent number P5305383
Date of filing Oct 7, 2008
Date of publication of application Apr 22, 2010
Date of registration Jul 5, 2013
Inventor
  • (In Japanese)吉村 昇
  • (In Japanese)水戸部 一孝
  • (In Japanese)玉本 英夫
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人秋田大学
Title DEVICE AND METHOD FOR ESTIMATING FINGER JOINT POSITION
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for estimating finger joint position, estimating easily and accurately estimating the position of a finger joint, and a method for estimating finger joint position using the finger joint position estimating device.
SOLUTION: The device for estimating finger joint position includes: measuring terminals disposed on a finger bone at the distal end side and on a finger bone at the root of a finger with a joint of the finger in-between in the longitudinal direction of the finger, and a measuring portion estimating the position of the joint by acquiring and analyzing motion data from the measuring terminals. The accuracy in estimating the position of the joint by the finger joint position estimating device is improved by selecting and analyzing specific data from the motion data obtained from the measuring terminals at the measuring position, and the device for estimating finger joint position is used in the method for estimating finger joint position.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来から、人間の手指の動きを定量的に捉えるための技術が考えられている。かかる技術によれば、映像からだけでは捉え難いような、伝統芸能に携わる匠、ピアニスト、ピッチャー、外科医などの手技を計測し、再現することができる。また、関節炎の患者や、骨折後にリハビリテーションを行っている患者などの手指の動きを定量的に評価することもできると考えられる。さらに、指が屈曲/伸展するときの関節の変動を明らかにすることで、指骨間関節の機構に適した人工関節を作製できることが期待される。



人間の手指の動きを定量的に捉えるための技術としては、例えば、特許文献1に、手指に取り付けられた複数のセンサから得られる情報を用いて、手指の繊細な動きを記録・再現する装置に関する技術が開示されている。しかし、この装置は、実際の手指の動きではなく、手指に取り付けられたセンサの位置および姿勢の変化を計測しているに過ぎず、手指の動きの再現性が不十分であった。手指に取り付けられた複数のセンサから得られる情報を基にして手指の動きを正確に再現するためには、その手指の外形と指骨の長さを事前に知る必要がある。



手指の外形については、レーザスキャナなどを用いて正確且つ簡易に計測することが可能である。一方、指骨の長さの計測については、コンピュータ断層撮影などを用いる方法が考えられるが、かかる方法では大変な手間がかかる。そこで、指骨の長さを簡単に知るための方法として、手指の関節位置を推定し、その推定される関節位置と手指の外形から、指骨の長さを計測する方法が考えられる。関節の位置を簡易に推定するための技術としては、例えば、非特許文献1に、人間の手足の関節の位置を推定する方法に関する技術が開示されている。
【特許文献1】
特開2007-236602号公報
【非特許文献1】
James O’Brien、他3名、「Automatic Joint Parameter Estimation from Magnetic Motion Capture Data」、Graphics Interface、(カナダ)、2000年5月、p.53-60

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、手指の関節位置を簡易に且つ正確に推定することができる手指関節位置推定装置、及び該手指関節位置推定装置を用いる手指関節位置推定方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
手指の関節を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ配置される計測端子、及び、前記計測端子から動作データを取得して解析することによって前記関節の位置を推定できる計測部位、を備えてなる手指関節位置推定装置であって、
前記計測部位が、
前記計測端子から前記動作データを取得する、データ取得手段と、
前記関節の両側にある前記指骨に前記手指の幅方向に平行な方向の軸を有するローカル座標系をそれぞれ設定し、前記動作データを用いて前記関節の両側にある前記指骨のうち一方の前記指骨に設定されたローカル座標系に対する他方の前記指骨に設定されたローカル座標系の変動をAxis-angleに変換した変換データを作成し、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類し、そして、最も変換データの数が多い区間に含まれる変換データのもとになった動作データを用いて前記関節の位置を推定する、解析手段と、
を備えてなる、手指関節位置推定装置。

【請求項2】
 
前記計測端子が3軸直交コイルである、請求項1に記載の手指関節位置推定装置。

【請求項3】
 
前記計測端子が3つ以上の光学式センサの群である、請求項1に記載の手指関節位置推定装置。

【請求項4】
 
前記解析手段において、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類する際、前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分の値について百等分する、請求項1~3のいずれか一項に記載の手指関節位置推定装置。

【請求項5】
 
手指の関節を挟んで該手指の先端側にある指骨と付け根側にある指骨との上にそれぞれ計測端子を配置するとともに、計測部位によって前記計測端子から動作データを取得して解析することにより、前記関節の位置を推定する手指関節位置推定方法であって、
前記計測部位において、
前記計測端子から前記動作データを取得する、データ取得工程と、
前記関節の両側にある前記指骨に前記手指の幅方向に平行な方向の軸を有するローカル座標系をそれぞれ設定し、前記動作データを用いて前記関節の両側にある前記指骨のうち一方の前記指骨に設定されたローカル座標系に対する他方の前記指骨に設定されたローカル座標系の変動をAxis-angleに変換した変換データを作成し、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類し、そして、最も変換データの数が多い区間に含まれる変換データのもとになった動作データを用いて前記関節の位置を推定する、解析工程と、
を備えてなる、手指関節位置推定方法。

【請求項6】
 
前記計測端子が3軸直交コイルである、請求項5に記載の手指関節位置推定方法。

【請求項7】
 
前記計測端子が3つ以上の光学式センサの群である、請求項5に記載の手指関節位置推定方法。

【請求項8】
 
前記解析工程において、前記変換データを前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分について複数区間に分類する際、前記手指の幅方向に平行な方向の軸成分の値について百等分する、請求項5~7のいずれか一項に記載の手指関節位置推定方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008260900thum.jpg
State of application right Registered
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