スポーツ動作の特異性を考慮したトレーニングマシーンの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13680067
• Research Institution: Ritsumeikan University
• Principal Investigator: 伊坂 忠夫 立命館大学, 理工学部, 教授 (30247811)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木野 仁 福岡工業大学, 工学部, 助教授 (50293816) ; 川村 貞夫 立命館大学, 理工学部, 教授 (20186141)
• Keywords: トレーニング機器 / 機械的インピーダンス / 筋-腱活動 / 超音波エコー / 筋-腱シュミレーション / 筋力トレーニング

Research Abstract

今年度は,以下のようなテーマにもとづいて,スポーツ動作の特異性にあわせたトレーニング機器の開発を行ってきた.
(1)超音波画像処理を用いた筋・腱の運動解析
昨年度から引き続き,足関節を静止した状態で前脛骨筋の超音波画像をとり,それをリアルタイムで処理して,羽状角度を提示することを行ってきた.また,筋束・腱板の接合点をマーキングしてその接合点移動距離を計測するソフトを開発し,測定精度を高めてきた.
(2)インピーダンストレーニング機器の開発
DDモーターを使用して,肘関節屈曲・伸展トレーニング用の機器の開発を行った.任意のインピーダンスを呈示することで,過負荷と特異性の原理を両立できるトレーニング負荷の実現を目指した.また,呈示するインピーダンスは,可変制御できるシステムを目指した.
本装置は,トレーニングマシーンであるため,常に人間と接触するため,装置の安全性には格別の配慮をし,運動可動域を越えた時点で強制的に停止するようにした.また,安全スイッチによる停止もできるようにした.トレーニング負荷となるインピーダンスの呈示は,ルンゲ・クッタ・ジル法を用いたPDフィードバック制御を用いて行った.現在までのところ,剛性,粘性の呈示は理論値とほぼ近似した出力値を示す.その一方で,慣性の値については,理論値と出力値にばらつきが見られる.この慣性項の精度を高めることにより,任意のインピーダンスを呈示し,また可変制御可能なトレーニングシステムが完成できる.

Research Products

• [Publications] 重歳憲治, 森野友介, 武村 史朗, 伊坂忠夫, 川村貞夫: "超音波画像処理を用いた筋・腱活動のリアルタイム計測へのアプローチ"日本機械学会機械力学・計測制御部門講演会. (CD-ROM論文集). (2003)