2011 Fiscal Year Research-status Report
実滑走計測とシミュレーションによるスキー・ターンの運動解析と評価
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23700708
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
廣瀬 圭 秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50455870)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2013-03-31
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| Keywords | スキー / 慣性センサ / 地磁気センサ / 関節角度 / 滑走速度 |
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| Research Abstract |
実滑走によるスキーヤーの運動を計測するためのシステムとして，慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムを開発し，検証実験を行った．計測システムは，スキーヤーのバックパックにノートPCを搭載し，計測を有線形式で行うシステムとXBEEを用いてセンサ情報を並走者に送信する無線形式のシステムを開発し，どちらのシステムにも位置情報を計測するためのGPSレシーバーを併用して搭載した．検証実験においては，運動計測システムをスキーヤーの各身体部位（上体部，腰部，大腿部，下腿部）およびスキーブーツに，GPSレシーバーをスキーヤーの頭部にそれぞれ取り付け，カービングターン，スキッディングターンによる滑走実験を行った．有線形式のシステムを用いた実験においては，スキーヤーの各身体部位の角速度，加速度，磁場を得ることができた．無線形式のシステムを用いた実験においても計測情報を得ることができたが，スキーヤーは雪面を高速で滑走しているために，データ欠損が発生した．実滑走におけるスキーヤーの運動計測においては，計測システムはできる限り非拘束なである必要があるため，無線形式のシステムであるほうが望ましい．よって，問題を改善したシステムの開発が必要である．有線システムより得られた計測情報用いて，拡張カルマンフィルタを用いたセンサ・フュージョン，逆運動学を適用することによる姿勢情報，関節角度とGPSレシーバーより得られる位置情報と加速度情報を併用することによる滑走速度の推定を行った．関節角度，滑走速度によるスキー･ターンの運動解析を行った結果，新たな運動の特徴が明らかとなった．
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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
慣性センサ・地磁気センサを搭載した運動計測システムの開発，ドリフト誤差を補正した姿勢情報を推定することができる，センサ・フュージョンを適用した姿勢情報，関節角度の推定，GPSレシーバーを併用した滑走速度の推定が可能となり，検証実験によって得られた運動情報を解析した結果，新しいスキー･ターンの特徴を示している．無線式の計測システムの開発がうまくいっていないが，改良の見込みはすでに立っていることから，研究計画は概ね順調に進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度の研究において開発した無線形式の運動計測システムは，データ欠損が存在するため，この問題を解決したシステムの開発を行う．また，今年度の研究成果より，関節角度，滑走速度を得ることは可能となったが，スキー･ターンを行うために必要な操作力を明らかにするために必要な力学情報を得ることができないため，力センサを用いた雪面反力計測システムの開発も並行して進める．シミュレーションモデルの開発については，今年度得られた計測情報を基に運動学モデル構築していく．運動計測システムと雪面反力計測システムを併用した計測実験を行い，得られた計測情報を用いた運動力学解析を行った後に，順動力学モデルへの拡張を行い，構築したモデルを用いたシミュレーションによる解析を行う．
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
物品については，スキー･ターンを行うための操作力を明らかにするために必要な雪面反力を計測するための力センサ，無線形式の改良した運動計測システムを構築するための電子機器，計測アプリケーションを構築するための環境（PC，PDA）を購入に使用する．旅費については，今年度の研究成果にてスキー･ターンの新たな運動の特徴を示す重要な結果が得られているため，その成果発表をスポーツ工学関連の学会にて発表するための旅費として使用する． 謝金については，異なるスキル，ターンにおける計測実験を実施するため，被験者，実験補助者に対しての謝金として使用する．
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