2013 Fiscal Year Annual Research Report
全身の運動解析のための制約のないセンサシステムの開発と応用分野への展開
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23246041
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
井上 喜雄 高知工科大学, 工学部, 教授 (50299369)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芝田 京子 高知工科大学, 工学部, 准教授 (00307117)
長谷 和徳 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (10357775)
武政 龍一 高知大学, 医歯学系, 講師 (20294837)
小池 関也 筑波大学, 体育系, 准教授 (50272670)
辻内 伸好 同志社大学, 理工学部, 教授 (60257798)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 計測工学 / 生体工学 / リハビリテーション / スポーツ工学 / ウエアラブルセンサ / 信号処理 |
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| Research Abstract |
昨年度試作した床反力の計測範囲増強型の床反力センサの精度検証実験を行い，床反力については良好な精度が得られた．また，踵接地時の衝撃的な加速度のカルマンフィルタによる姿勢角の推定精度への影響低減のためのカルマンフィルタの改善を行った．質量の同定については，同定結果の精度と計測精度との関係や被験者の動作パターンの多重共線性が精度低下に影響することを明らかにした．ウエアラブル姿勢センサより得られた角度情報から作成するスティックピクチュアの精度向上のために，関節中心ならびに関節中心までの身体各部の長さの推定法を開発した．
手袋型センサについては，センサ自身の非線形性，経年変化，被験者による推定値の違いなどが問題解決のため，基本的な非線形性の校正に加えて，使用前の簡単な校正法を開発し，実験により精度の検証を行った結果，良好な精度が得られた．
スポーツ分野への応用展開として，ゴルフスイングの順動力学的検討を行った．スイングでの解析で得られた結果からエネルギーの伝達やバランス評価を行うアルゴリズムを開発した．また，日常的なスポーツのトレーニングでは，多くのウエアラブルセンサの装着が難しい場合があるので，小型のゴルフスイング用のワイヤレス姿勢センサを開発し，順動力学的検討をあわせて，少数のセンサでもある程度の診断が可能なシステムの信号処理技術の開発に着手した．
医療分野への応用展開として，昨年度以前に開発した義足内蔵型センサとウエアラブル運動解析システムを組み合わせ，いろいろな環境での歩行運動における諸パラメータの推定を行った．
健康分野，医療分野への応用展開をねらって，昨年度までに開発した２個のセンサプレート内蔵型の床反力センサに加えて，より足の変形に追従でき，リアルタイムの出力も可能な３個のセンサプレート内蔵型の床反力センサシステムの基本部分の開発を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
細かいところでは，必ずしも計画通りに進んでいない部分もあるが，年度初めに立てた計画は，全体的には，順調に推移している．
ウエアラブルシステム全体としては，スティックピクチュアの精度をカメラシステムと同等のレベルに持ってくるためには，難しい課題が多数あることは昨年度把握したが，それに対して今年度計画した課題は着実に進んだと言える．
医療，健康，スポーツの分野への展開については，各分野において当初予想していたニーズに対しては細かい課題は残っているものの，全般的には，順調に対応できている．
逆に，上記のような展開を通して，各分野との交流が増えてきたことによって，当初予想していなかったニーズがあることがわかってきた．それらのなかで将来大きく発展する可能性があるものについては，次ステップの新たな研究課題につながる可能性があるので，可能な範囲で対応していく．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度であり，まず，これまで開発してきたセンサシステムの完成度を上あげていく．医療・健康・スポーツ分野への応用展開は継続していくが，それと同時に，これまでの応用展開のなかで出てきた新しいニーズを把握し，可能な範囲で対応しさらなる発展を目指す．
応用展開のなかで，すべての分野共通ででてきたニーズとしては，まず，詳細なウエアラブル運動解析システムにその分野に対応した要素や修正を加えることがあり，それについてはすでに対応しつつあり，残った課題も着実に進めていく．それ以外に，新たに出てきたニーズとして．もう少し少数のセンサシステムで，かつ，ある程度のレベルの高さの出力ができれば，もっと多くの人が使用できるようになるというニーズがあり，さらに，リアルタイムで分析結果が出力できればさらに応用範囲が広がるという期待がでてきている．それらは，いずれも，簡単なことではないが，これまで詳細なシステムを用いて得られた知見と，これまでに開発したセンサシステムの改良と順動力学の組み合わせで対応できる部分については検討していく．ただし，個々の現象ごとに対応する必要があるので選択して対応する．新たなニーズに対応した結果，もし応用範囲が大きく広がる見通しが得られれば，次ステップでの新たな研究課題につながる可能性がでてくる．
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