全身・足部・シューズモデルを連成させた歩行・走行シミュレーション

• 研究課題/領域番号: 15K05904
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 知能機械学・機械システム
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 長谷 和徳 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (10357775)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: バイオメカニクス / スポーツ科学

研究成果の概要

身体力学系の動力学特性を表したモデルを用い，順動力学的に走動作をコンピュータ上で生成をすることができれば，筋力の変化やシューズなどの力学特性変化と運動フォームとの関係を計算論的に評価することが可能となる．このような用途を目指した３次元全身神経筋骨格モデルと，それを用いた走動作の動力学シミュレーションモデルの開発を行った．ここでは特異値分解による低次元化運動軌道記憶のような上位神経系に対応する学習的機能などを従来の神経筋骨格モデルに追加することで，秒速６メートルの走動作を実現した．またスポーツ用義足の形状と運動フォームの最適化問題についても取り組んだ．

研究成果

• [雑誌論文] Estimation of human motion using a simplified human-body dynamics model (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Unno, S. Takehara, F. Takahashi and K. Hase
  • 雑誌名: Mechanical Engineering Journal 巻: 4 号: 5 ページ: 16-00704-16-00704
  • DOI: 10.1299/mej.16-00704
  • NAID: 130006943432
  • ISSN: 2187-9745
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 神経振動子のフィードバック式変化によるナンバ歩行様式の生成と評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 林 祐一郎，長谷 和徳，内藤 尚，西澤 教之
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集 巻: 81 号: 824 ページ: 14-00644-14-00644
  • DOI: 10.1299/transjsme.14-00644
  • NAID: 130005066591
  • ISSN: 2187-9761
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 有限要素法を用いた跳躍用義足の特性評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 外川博都, 林祐一郎, 長谷和徳, 金崎雅博, 岸祐希
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第24期総会・講演会
• [学会発表] 筋骨格モデルを用いた運動解析システムの改良および実歩行への適用 (2018)
  • 著者名/発表者名: 松永 陸央, 林 祐一郎, 長谷 和徳
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第24期総会・講演会
• [学会発表] 走り幅跳び用スポーツ用義足の有限要素モデリングと試作 (2017)
  • 著者名/発表者名: 桜井浩平, 小林訓史, 長谷和徳, 大日方五郎
  • 学会等名: スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス
• [学会発表] 下肢切断者走幅跳における踏切動作と義足形状の最適化シミュレーション (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷和徳, 小林訓史, 大日方五郎, 裴艶玲
  • 学会等名: スポーツ工学・ヒューマンダイナミクス
• [学会発表] 筋骨格モデルによるナンバ歩きの生体力学分析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 長谷和徳, 林祐一郎, 矢野龍彦
  • 学会等名: 第38回バイオメカニズム学術講演会
• [学会発表] 痙性歩行の再現を目指した3次元神経筋骨格モデルの構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 的場斗吾, 長谷和徳, 吉田真, 金承革, 吉川輝
  • 学会等名: 第38回バイオメカニズム学術講演会
• [学会発表] Simulation and optimization of the takeoff action and prosthesis for amputee long jump (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hase, S. Murata and G. Obinata
  • 学会等名: XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Three-dimensional neuro-musculo-skeletal model with mechanical characteristics of stretch reflex (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Matoba, K. Hase, S. H. Kim and A. Yoshikawa
  • 学会等名: XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] Analysis of changes joint torque response to alterations geometrical condition (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, K. Hase
  • 学会等名: XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] A simulation study on the scale effects on the gait of imaginary bipeds (2017)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshida, K. Hase
  • 学会等名: XXVI Congress of the International Society of Biomechanics
  • 国際学会
• [学会発表] 神経筋骨格モデルを用いた筋の力学特性と歩容の関係性の分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 的場 斗吾，長谷 和徳，林 祐一郎，金 承革，吉川 輝
  • 学会等名: 第37回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 富山県立大学（富山県射水市）
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] スポーツ義足と走幅跳フォームの同時最適化シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 村田 詩織，長谷 和徳，林 祐一郎，大日方 五郎，裴 艶玲
  • 学会等名: 第37回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 富山県立大学（富山県射水市）
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] 想像上の二足歩行動物の歩容におけるスケール効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田 真，長谷 和徳，リザ ドープ
  • 学会等名: 第37回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 富山県立大学（富山県射水市）
  • 年月日: 2016-11-12
• [学会発表] Simultaneous Optimization of Long Jump Technique and Sports Prosthesis (2016)
  • 著者名/発表者名: Kazunori Hase, Shiori Murata, Goro Obinata
  • 学会等名: The 8th Asian Conference on Multibody Dynamics
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Biomecanical Analsis Of Japanese Traditional Namba-style Walking Using A 3D Inverse Dynamics (2016)
  • 著者名/発表者名: Feng Yang, Hase Kazunori, Hayashi Yuichiro, Yano Tastuhiko
  • 学会等名: XIV International Symposium on 3D Analysis of Human Movement
  • 発表場所: 台北
  • 年月日: 2016-07-18
  • 国際学会
• [学会発表] M3Dを用いた歩行動作解析と用いない歩行動作解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷和徳
  • 学会等名: 歩行解析システム（M3Dシステム）ユーザーカンファレンス
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] スポーツ義足の反発特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浅野賢, 長谷和徳, 林祐一郎, 大日方五郎, 裴艶玲
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第22期総会講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] ナンバ歩きの3次元動力学分析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 馮洋, 長谷和徳, 林祐一郎, 矢野龍彦
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第22期総会講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] 歩行シミュレーションモデルを用いた実運動データの評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関口眞夢, 長谷和徳, 林祐一郎
  • 学会等名: 日本機械学会 関東支部第22期総会講演会
  • 発表場所: 東京工業大学（東京都目黒区）
  • 年月日: 2016-03-10
• [学会発表] スポーツ用義足のモデリングと跳躍動作シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷和徳
  • 学会等名: 第28回マルチボディダイナミクス研究会
  • 発表場所: 犬山館（愛知県犬山市）
  • 年月日: 2016-03-04
• [学会発表] 歩行運動の評価・支援技術－神経筋骨格シミュレーションからアシスト用具開発まで － (2016)
  • 著者名/発表者名: 長谷和徳
  • 学会等名: 人間支援のためのロボット技術開発セミナー
  • 発表場所: 中部大学名古屋キャンパス（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2016-02-25
  • 招待講演
• [学会発表] 実計測運動を再現するための動力学シミュレータ (2015)
  • 著者名/発表者名: 村田詩織，長谷和徳，林祐一郎，大日方五郎，裴艶玲
  • 学会等名: 第36回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 信州大学（長野県上田市）
  • 年月日: 2015-11-28
• [学会発表] 運動速度・勾配や歩行姿勢の違いを考慮したヒトの歩行の生体力学解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 馮洋，長谷和徳，林祐一郎
  • 学会等名: 第36回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 信州大学（長野県上田市）
  • 年月日: 2015-11-28
• [学会発表] 一般化逆動力学と逐次軌道計画による身体運動シミュレーションの構築 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中川拓也，長谷和徳，青村茂，林祐一郎
  • 学会等名: 第36回バイオメカニズム学術講演会
  • 発表場所: 信州大学（長野県上田市）
  • 年月日: 2015-11-28
• [学会発表] 歩行モデルを用いた装着型慣性センサ情報からの運動推定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 村田詩織，長谷和徳，林祐一郎，鳴尾丈司，渡邊良信，柴田翔平
  • 学会等名: 第56回日本人間工学会
  • 発表場所: 芝浦工業大学（東京都港区）
  • 年月日: 2015-06-13