上半身の運動情報に基づいた歩行/走行運動評価・指導システムの開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K21498
• Research Institution: 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群)
• Principal Investigator: 本城 豊之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工, システム工学群, 助教 (20710643)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 二足歩行 / 倒立振子モデル / エネルギー効率 / ウェアラブル計測

Outline of Annual Research Achievements

高齢社会を迎えている今日において，歩行能力の維持・向上は寝たきりといったQOLの低下を予防するためにも重要な課題である．ウォーキングは日常的に手軽に行えるエクササイズとして人気があるが，歩行における定量的な評価項目は少なく，有効な評価基準とその伝達方法が必要であると考えられる．
人間はエネルギー効率の良い歩行速度を選択していることから，歩行速度と効率性は深く関係している．また，過去の研究から，歩行中の上下半身の重心運動から構成される重心二重倒立振子の角度が歩行速度に影響していることが分かっている．そのため，この重心二重倒立振子モデルから歩行速度と上下半身の運動に基づく定量的な歩行指標を求めることを目的としている．
本研究では複数の慣性センサによるウェアラブルな人体の運動計測システムの開発を行った．ウェアラブル計測システムは使用するセンサ数や各センサの配置箇所，サンプリングレートを設定し，人体の動作計測が可能である．また，リアルタイムに計測結果を把握できるように，アニメーションによる姿勢の描画が可能である．その他，無線通信において，使用するセンサ数とサンプリングレートによって計測データの欠損が発生しない様に，最大サンプリングレート等の評価等も行った．
評価指標の計算には全身のセグメント情報を使用し，計測するセグメント毎にセンサが必要である．そのため，センサ数低減のために，計算に使用するセグメント数を軽減した場合の評価指標に与える影響の評価を行い，計測するセグメントのプライオリティを調査した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

複数台の慣性センサによるウェアラブルな計測システムの開発を行った．使用するセンサ台数や各センサの配置箇所，サンプリングレートを設定することで，リアルタイムの運動計測とアニメーションによる確認，データの記録が可能である．
また，省センサ化を考慮し，特徴量の計算に使用するセグメント数の低減の影響を調査し，セグメント情報のプライオリティを検討した．

Strategy for Future Research Activity

引き続きウェアラブル計測システムに関係する部分を本学にて行い，運動計測に関しては立命館大学にて行うことを計画している．

Causes of Carryover

運動計測に使う機材や被験者数の都合により実験実施時期を次年度に変更したため，運動計測実験を行う際の旅費等に差異が生じた．

Expenditure Plan for Carryover Budget

計測実験とその解析作業を行い，そのための旅費として使用する．