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2006 年度 実績報告書

水泳力学シミュレータ・筋骨格モデル・GAの統合による自由形最速泳フォームの解明

研究課題

研究課題/領域番号 18650175
研究機関東京工業大学

研究代表者

中島 求  東京工業大学, 大学院情報理工学研究科, 助教授 (20272669)

キーワード水泳 / シミュレーション / 筋骨格モデル / 遺伝子アルゴリズム / 最適化 / スポーツ工学 / 流体力学
研究概要

1.研究代表者らがこれまでに開発した水泳力学シミュレータと,市販の筋骨格モデル解析ソルバーとの統合シミュレータを開発した.具体的にはまず,水泳力学シミュレータの人体寸法データを,筋骨格モデル解析ソルバーの人体寸法データに変換するスケーリングアルゴリズムを構築した.次に水泳力学シミュレータの関節運動データを,筋骨格モデル解析ソルバーのデータに変換するアルゴリズムを構築した.そして,水泳力学シミュレータより得られる,全身に働く流体力を筋骨格モデル解析ソルバーに代入し,水泳時の筋骨格シミュレーションを,クロール,平泳ぎ,背泳ぎ,バタフライの4泳法すべてについて行なった.さらに,上記のデータ変換アルゴリズムを自動化し,水泳力学シミュレータと筋骨格モデル解析ソルバーの統合化も実現した.
2.先行研究でのクロール泳時の筋電測定結果とシミュレーション結果とを比較したところ,定性的に良い一致が見られ,本シミュレータの定性的妥当性が確認された.
3.筋骨格モデル解析とは別個に,水泳力学シミュレータにGA(遺伝的アルゴリズム)を組み込み,試験的な最適化計算を行なった.最適化の目的関数としては泳速度と推進効率とし,クロール泳動作の一部(水中をかいている間のみ)を最適化の対象とした.また最適化の制約条件としては,筋骨格モデル解析のかわりに,単純に関節トルクの上限を設けた.最適化計算の結果,従来にない特徴を有する泳フォームが得られたが,本結果の詳細な考察および検証は次年度以降の課題である.
4.以上までの内容を3篇の国内会議論文にまとめ,講演発表を行なった.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2007 2006

すべて 雑誌論文 (3件)

  • [雑誌論文] 水泳用全身筋骨格シミュレーションモデルの開発2007

    • 著者名/発表者名
      茂木 勇悟, 中島 求
    • 雑誌名

      日本機械学会第19回バイオエンジニアリング講演会講演論文集 No. 06-65

      ページ: 328-329

  • [雑誌論文] 遺伝的アルゴリズムによるクロール泳ストロークの最適化2006

    • 著者名/発表者名
      佐藤 嘉紀, 中島 求
    • 雑誌名

      日本機械学会流体工学部門講演会講演論文集 No. 06-21(CDROM)

      ページ: 404

  • [雑誌論文] シミュレーションによる自由形最速ストローク解明の試み2006

    • 著者名/発表者名
      中島 求, 佐藤 嘉紀
    • 雑誌名

      2006年日本水泳・水中運動学会年次大会予稿集

      ページ: 89-92

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公開日: 2008-05-08   更新日: 2016-04-21  

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