2012 Fiscal Year Research-status Report

実滑走計測とシミュレーションを併用したスノーボード・ターンのメカニズム解明

Research Project

Project/Area Number	24500722
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Research Institution	Akita University
Principal Investigator	土岐仁秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80134055)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	廣瀬圭秋田大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50455870)
Project Period (FY)	2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords	慣性センサ / 地磁気センサ / 力センサ / センサ・フュージョン / 力学解析
Research Abstract	実際の雪面を滑走するスノーボーダ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と小型力センサを搭載した雪面反力計測システムの開発を行った．本年度の検証実験には，小型力センサを搭載した雪面反力計測の開発が間に合わなかったため，先行研究において開発した，6軸力センサを搭載した雪面反力計測システムを用いた．検証実験では，スノーボーダーの各身体部位（上体部，腰部，大腿部，下腿部，足部）に運動計測システムを取り付け，ビンディングとスノーボードの間に雪面反力計測システムを搭載したスノーボーダーによるカービングターンの計測実験を行い，各身体部位の角速度，加速度，磁場と雪面反力を得ることができた．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，関節角度を推定し，慣性センサから得られる角速度，加速度や雪面反力を併用した逆動力学解析を行うことによって，関節トルクの推定を行い，関節トルクを用いたスノーボード・ターンの運動解析を行い，新たな運動の特徴を示した．
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，雪面反力計測を併用することにより関節トルク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，新しい運動の特徴を示している．以上より，研究計画は概ね順調に進んでいる．
Strategy for Future Research Activity	今年度の研究において開発した運動計測システム有線式であるため，スノーボーダーに若干の拘束を強いてしまう．そこで，スノーボーダーの拘束を極力軽減させる，無線式の運動計測システムの開発と小型力センサを用いた雪面反力計測システムの開発を行う．今年度の研究成果より，関節角度，関節トルクを得ることは可能となったが，ターンのメカニズムを解明するために必要な運動情報を得ることはできていないため，スノーボーダーによる計測実験をより多く行う．シミュレーションモデルの開発については，今年度に得られた計測情報と次年度に実施する計測実験によって得られる情報を基に順動力学モデルの開発を行い，構築したモデルを用いたシミュレーションよりスノーボード・ターンのメカニズム解明を行う．
Expenditure Plans for the Next FY Research Funding	物品については，スノーボード･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，無線式に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機器（PC，PDA）を購入するために使用する．旅費については，今年度の研究成果にてスノーボード･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，異なるスキルのスノーボーダーによる計測実験や，異なる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．