第 4 章 ジャンプ時下肢の動作計測 84
4.6 結 言
本 章 で は ，全 身 の 動 作 計 測 を 目 標 と し た ジャン プ 動 作 計 測 実 現 の た め ，積 分 誤 差 を 効 果 的 に 除 去 す る 方 法 を ジャン プ動 作の 計測に応用した上で，両脚の拘束条件，離陸時の速度ベクトル の導出方法，足の接地状態に対応した姿勢推定などの新たなア ルゴリズムを提案して，開発した
WIMU
及び圧力センサを使用 し た ジャン プ 動 作 計 測 を 行った 。姿 勢 お よ び 経 路 の 推 定 に 関 し て，同時計測を行ったモーションキャプチャとの良好な相関が確 認 さ れ る な ど ，動 作 計 測 へ の 有 効 性 が 確 認 さ れ た 。結論
本 論 文 で は ，高 速 動 作 に 対 応 す る
WIMU
の 開 発 を 行 い ，上 半 身 の 運 動 で あ る 投 球 動 作 と ，下 半 身 の 運 動 で あ る ジャン プ 動 作 の動作計測法を構築し，身体装着型慣性センサによる高速なス ポ ー ツ の3
次 元 高 精 度 無 拘 束 動 作 計 測 を 実 現 し た 。第
2
章 で は ，高 速 な ス ポ ー ツ の3
次 元 高 精 度 無 拘 束 動 作 計 測 を実現するためのWIMU
の開発について述べた。動作計測に悪 影響を及ぼすケーブルを使用しない，小型で軽量な無線慣性計 測装置WIMU
を開発した。設計した回路を表面実装することに より，電池を含めた大きさは50×50×30[mm]
以下，質量50[g]
以下 を実現し，実用的な規模まで小型化することに成功した。高感 度 タ イ プ と 低 感 度 タ イ プ の2
種 類 の 慣 性 セ ン サ を 併 用 し ，サ ン プ リ ン グ 周 波 数1[kHz]
と す る こ と で ，高 速 な ス ポ ー ツ 動 作 に お け る 加 速 度 と 角 速 度 を ，最 大120[G]
お よ び6000[deg/s]
と 広 範 囲113
で ，高 精 度 で 計 測 す る こ と が 可 能 と なった 。大 容 量 の 計 測 デ ー タを実時間で無線送信せず，計測開始や終了などの制御のみを 無 線 で 行 い ，
WIMU
内 のmicroSD
カ ー ド に 計 測 デ ー タ を 保 存 す る 方 法 に よ り，複 数 のWIMU
で の 同 時 計 測 を 実 現 し た 。開 発 し たWIMU
を 用 い て 投 球 時 前 腕 の 慣 性 計 測 を 行った 結 果 ，高 速 な スポーツの3
次元無拘束動作計測が可能であることを確認した。第
3
章 で は ，屋 外 で の 投 球 動 作 計 測 実 現 の た め ，投 球 時 の 前 腕 ，上 腕 ，体 幹 の ３ 次 元 動 作 を 対 象 と し て ，屋 外 で の 投 球 動 作 計 測 を 行 い ，上 手 投 げ と 横 手 投 げ の3
次 元 姿 勢 お よ び 軌 道 の 推 定 を 行った 。従 来 の 有 線 で の 慣 性 セ ン サ 用 に 開 発 され た投 球動 作解析用アルゴリズムを適用した結果，屋内で計測された結果 と 同 様 の 良 好 な 結 果 が 得 ら れ た 。第
4
章 で は ，全 身 の 動 作 計 測 を 目 標 と し た ジャン プ 動 作 計 測 実 現 の た め ，積 分 誤 差 を 効 果 的 に 除 去 す る 方 法 をジャン プ 動作 の計測に応用した上で，両脚の拘束条件，離陸時の速度ベクト ルの導出方法，足の接地状態に対応した姿勢推定などの新たな アルゴリズムを提案して，開発したWIMU
及び圧力センサを使 用 し た ジャン プ 動 作 計 測 を 行った 。姿 勢 お よ び 経 路 の 推 定 に 関 して，同時計測を行ったモーションキャプチャとの良好な相関が 確 認 さ れ る な ど ，動 作 計 測 へ の 有 効 性 が 確 認 さ れ た 。本 論 文 で 実 現 し た
WIMU
を 使 用 す る こ と で ，光 学 式 モ ー ショ ン キャプ チャで は 困 難 な 屋 外 で の ス ポ ー ツ 動 作 の モ ニ タ リ ン グ が 可 能 と な る 。ま た ，ジャン プ を 含 ん だ 各 種 の ス ポ ー ツ 動 作 の 高精度計測が可能となる。光学式モーションキャプチャと比較し て安価で取扱が簡便であるので，スポーツ動作のモニタリング が一般の病院や学校の部活動など広く普及することが期待され る 。そ し て ，パ フォー マ ン ス の 向 上 の 確 認 や 故 障 の 予 防 法 の 検 討 ，リ ハ ビ リ テ ー ション 効 果 の 確 認 な ど に 利 用 す る こ と で ，ス ポ ー ツ や 医 学 ，工 学 な ど の 様々な 分 野 に 貢 献 で き る と 考 え る 。今後は地磁気センサの追加や圧力センサの最適装着位置の検 討 ，カ ル マ ン フィル タ の 使 用 等 に よ り 更 な る 計 測 精度 向上 およ び 連 続 的 な 動 作 の 推 定 法 の 提 案 を 試 み る 予 定 で あ る 。
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