結 果

Fig.4.3

^および

Fig.4.4

^は

21

歳健常男性を対象とした立ち幅跳び の 計 測 例 で あ り，

Fig.4.3

^は

3

^{次 元 的 に ，}

Fig.4.4(a)

^{お よ び}

(b)

^{は 前} 方・側面から見たスティックピクチャである。ジャンプ前の直立 静止状態

( t

₁＝

0.10[s])

，ジャンプ前の身体中心の高さが最も低く なった 時 刻

( t

₂

=0.89[s])

，ジャン プ 中 に 身 体 中 心 の 高 さ が 最 も 高 く なった 時 刻

(t

3

=1.29[s])

，着 地 後 に 身 体 中 心 の 高 さ が 最 も 低 く なった時刻

(t

4

=1.61[s])

，ジャンプ後の直立静止状態

(t

5

=3.50[s])

^の 時の姿勢を示した。なお，図中実線は本システムによる結果を，

破 線 は モ ー ション キャプ チャシ ス テ ム に よ る 結 果 を 示 し た 。こ

れ ら の 結 果 よ り，両 者 は 良 好 に 一 致 し て い る こ と が わ か る 。

Fig.4.5

^は

21

歳健常男性を対象とした立ち幅跳びにおいて，動

作 か ら 得 ら れ た ，身 体 中 心 位 置

B

^の

3

^{次 元 変 位}

B

_x^，

B

_y^，

B

_z^，股 関節屈曲角度

θ

_H，膝関節屈曲角度

θ

_K，足関節屈曲角度

θ

_A，離陸 判定用圧力センサ出力の検出結果

P

である。まず圧力センサ出 力 か ら ，

1.01[s]

で 足 が 離 地 し た 際 に 信 号 が 低 下 し て お り，ジャ ン プ の タ イ ミ ン グ を 検 知 可 能 で あ る こ と が 確 認 で き る 。ま た ，

1.53[s]

で 一 度 接 地 後 再 び 離 地 し て い る の は ，わ ず か に 踵 が 浮 い て い た た め で あ る と 考 え ら れ る 。次 に 身 体 中 心 位 置 に つ い て は，左右方向に最大

0.05[m]

程度の差が見られるものの，全体と し て 実 測 値 と ほ ぼ 一 致 し た 動 作 と なって い る。ま た 角 度 に つ い ては，離陸前には各関節を屈曲させ，その後急激に伸展させて いることがわかる。空中では，脚を後方に蹴り出すために股関 節 は わ ず か に 負 値 と なって い る が ，そ の 後 脚 全 体 を 前 方 に 移 動 さ せ る た め 正 値 と なって い る 。膝 関 節 は ，離 陸 直 後 に 伸 展 し た 後，足を素早く前方に移動させるため屈曲させ，その後着地の た め に 伸 展 さ せ る と と も に ，着 地 時 の 衝 撃 を 吸 収 す る た め 大 きく屈曲している。足関節も，着地前後の動きは膝関節と同様 と なって い る 。な お ，立 ち 幅 跳 び の 特 徴 と し て ，離 陸 時 に 地 面 を 後 方 に 蹴 る 点 ，前 方 へ 跳 躍 し て 足 か ら 着 地 す る 点 が 挙 げ ら

れ

[39]

，得 ら れ た 結 果 も 同 様 の 傾 向 を 示 し た 。

Table.4.1

^，

Table.4.2

は垂直跳びおよび立ち幅跳びでの，両脚股 関節，膝関節，足関節の屈曲角度および身体中心位置

B

^の初期姿 勢からの変化量について，全被験者の全サンプル時刻における，

モ ー ション キャプ チャで 求 め た 実 測 値 と 本 シ ス テ ム に よ り 求 め た 推 定 値 と の 差 の 二 乗 平 均 平 方 根 値

(RMS)

^{と ，}

Fig.4.6

^，

Fig.4.7

^，

Fig.4.8

^，

Fig.4.9

に 示 さ れ る ，実 測 値 を 横 軸 ，推 定 値 を 縦 軸 と し て 求 め た 回 帰 直 線 の 傾 き

a

^{，切 片}

b

，お よ び 相 関 係 数

r

^{を 示 し た} も の で あ る 。こ こ で ，モ ー ション キャプ チャで 求 め た 垂 直 跳 び の跳躍高は

0.298±0.036[m]

，立ち幅跳びの跳躍高は

0.188±0.04[m]

で あ る 。

RMS

^が

5[deg]

未 満 ，相 関 係 数

r

^が

0.98

以 上 と な り，本 シ ス テ ム は 慣 性 セ ン サ を 使 用 し た 角 度 推 定 に 関 す る 先 行 研 究 と 同 程 度 の 精 度 を 有 す る こ と を 確 認 し た

[40]

。ま た ，身 体 中 心 位 置の移動経路については，ほとんど変化のない垂直跳び時の前 後・左 右 方 向 お よ び 立 ち 幅 跳 び 時 の 左 右 方 向 の 移 動 量 の

RMS

は最大

0.13[m]

となり，相関係数は実測値と比較して推定値のば

ら つ き が 相 対 的 に 大 き い た め 低 値 と なった 。立 ち 幅 跳 び 時 の 前 後 方 向 移 動 量 に つ い て は ，

RMS

^が

0.2[m]

，回 帰 直 線 の 傾 き

a

は

0.78

程 度 と な り 約

20[%]

の 推 定 誤 差 が 認 め ら れ た が ，相 関 係 数 は

0.98

と な り，移 動 経 路 の 特 徴 把 握 に は 充 分 利 用 可 能 で あ る と

考える。上下方向の移動量については，加速度積分誤差の影響 を除去する手法を適用したた め，

RMS

^{および相関係数}

r

^は良好 な 結 果 と なった 。

さらに，最大跳躍高と，各関節屈曲角度の

RMS

^{との相関係数} を 計 算 し ，そ の 絶 対 値 の 平 均 を 求 め た と こ ろ ，垂 直 跳 び で は

0.306

^{，立ち幅跳びでは}

0.269

となった。このことから，最大跳躍

高と各関節屈曲角度との相関は低く，最大跳躍高が本方法で計 測 し た 各 関 節 屈 曲 角 度 に 与 え る 影 響 は 少 な い と 考 え る 。

−0.5 0

0.5

−0.5

0

0.5

1

1.5 0

0.5 1 1.5 2

 

Y[m] X[m]

 

Z[m]

WIMU MCS

Fig.4.3: 21歳 健 常 男 性 を 対 象 と し た ス ティック ピ ク チャに よ る 立 ち 幅 跳 び 動 作 計 測 例

0 0.5 1 1.5

2 t₁=0.10[s]

Z[m]

0 0.5 1 1.5

2 t₂=0.89[s]

Z[m]

0 0.5 1 1.5

2 t₃=1.29[s]

Z[m]

0 0.5 1 1.5

2 t₄=1.61[s]

Z[m]

−1 −0.5 0 0.5 10 0.5

1 1.5

2  

X[m]

(a) t₅=3.50[s]

 

Z[m]

0 0.5 1 1.5

2 t₁=0.10[s]

0 0.5 1 1.5

2 t₂=0.89[s]

0 0.5 1 1.5

2 t₃=1.29[s]

0 0.5 1 1.5

2 t₄=1.61[s]

−0.5 0 0.5 1 1.50 0.5

1 1.5

2  

Y[m]

(b) t₅=3.50[s]

 

WIMU MCS

Fig.4.4: 21歳 健 常 男 性 を 対 象 と し た ス ティック ピ ク チャに よ る 立 ち 幅 跳 び 動 作 計 測 例 ，(a)正 面 図 ，(b)側 面 図 。

−0.1 0 0.1

B x [m]

 

 

0 0.5 1 B y [m]

−0.2 0 0.2 B z [m]

0 30 60 90 θ Hr [deg]

0 30 60 90 θ Hl [deg]

0 30 60 90 θ Kr [deg]

0 30 60 90 θ Kl [deg]

0 30 60 θ Ar [deg]

0 30 60 θ Al [deg]

0 1 2 3

0 2 4

P [V]

Time [s]

 

 

WIMU MCS

Right Left

Fig.4.5: 21歳 健 常 男 性 を 対 象 と し た 立 ち 幅 跳 び の 動 作 計 測 結 果 例。上 段 か ら 身 体 中 心 の 各 軸 方 向 の 変 位 量Bx，By，Bz，右・左 の 股 関 節 ，膝 関 節 お よ び 足 関 節 の 屈 曲 角θHr，θHl，θKr，θKl，θAr，θAl，圧 力 セ ン サ の 出 力 電 圧P を 示 す。

0 60 120 0

60 120

WIMU [deg]

θ

Hl

0 60 120

0 60 120 θ

Hr

0 60 120

0 60 120

WIMU [deg]

θ

_Kl

0 60 120

0 60 120 θ

_Kr

0 30 60

0 30 60

MCS [deg]

WIMU [deg]

θ

Al

0 30 60

0 30 60

MCS [deg]

θ

Ar

y=1.16x−0.82 r=0.98

y=1.03x−0.27 r=0.99

y=0.99x+0.57 r=0.98

y=1.08x+0.11 r=0.99 y=1.07x−0.37 r=0.99 y=1.11x−0.40 r=0.98

Fig.4.6: 全 被 験 者 の 全 サ ン プ ル 時 刻 か ら 求 め た 垂 直 跳 び 動 作 の 関 節 角 度 に 関 す る 回 帰 直 線

−0.4 0 0.4

−0.4 0 0.4

WIMU [m]

B x

−0.5 0 0.5

−0.5 0 0.5

WIMU [m]

B y

−0.4 0 0.4

−0.4 0 0.4

MCS [m]

WIMU [m]

B z

y=1.57x−0.06 r=0.42

y=0.96x+0.00 r=0.99 y=−0.03x−0.01 r=−0.01

Fig.4.7: 全 被 験 者 の 全 サ ン プ ル 時 刻 か ら 求 め た 垂 直 跳 び 動 作 の 変 位 に 関 す る 回 帰 直 線

0 60 120 0

60 120

WIMU [deg]

θ

Hl

0 60 120

0 60 120 θ

Hr

0 60 120

0 60 120

WIMU [deg]

θ

_Kl

0 60 120

0 60 120 θ

_Kr

−30 0 30 60

−30 0 30 60

MCS [deg]

WIMU [deg]

θ

_Al

−30 0 30 60

−30 0 30 60

MCS [deg]

θ

_Ar

y=0.96x+1.10 r=0.98 y=1.03x+0.08 r=0.99 y=1.13x−1.01 r=0.99

y=1.09x−1.33 r=0.99

y=1.04x−0.61 r=0.99

y=1.01x+0.93 r=0.98

Fig.4.8: 全 被 験 者 の 全 サ ン プ ル 時 刻 か ら 求 め た 立 ち 幅 跳 び 動 作 の 関 節 角 度 に 関 す る 回 帰 直 線

−0.4 0 0.4

−0.4 0 0.4

WIMU [m]

B x

0 0.5 1

0 0.5 1

WIMU [m]

B y

−0.4 0 0.4

−0.4 0 0.4

MCS [m]

WIMU [m]

B z

y=0.63x−0.01 r=0.34

y=0.77x−0.01 r=0.93

y=0.93x−0.00 r=0.98

Fig.4.9: 全 被 験 者 の 全 サ ン プ ル 時 刻 か ら 求 め た 立 ち 幅 跳 び 動 作 の 変 位 に 関 す る 回 帰 直 線

Table.4.1: 健 常 男 性7名 を 対 象 と し た 垂 直 跳 び に お け る 各 関 節 屈 曲 角 度 及 び 身 体 中 心 位 置 の3次 元 変 位 の 計 測 精 度 評 価 結 果

@@

@@

@

RMS a b r

θHr 4.774 1.106 -0.398 0.982 θKr 4.513 1.066 -0.371 0.989 θAr 2.667 1.075 0.107 0.986 θHl 4.845 1.157 -0.818 0.980 θKl 4.278 1.031 -0.271 0.988 θAl 2.456 0.988 0.566 0.980 Bx 0.071 -0.025 -0.007 -0.005 By 0.135 1.570 -0.056 0.424 Bz 0.018 0.961 0.002 0.991

Table.4.2: 健 常 男 性7名 を 対 象 と し た 立 ち 幅 跳 び に お け る 各 関 節 屈 曲 角 度 及 び 身 体 中 心 位 置 の3次 元 変 位 の 計 測 精 度 評 価 結 果

@@

@@

@

RMS a b r

θHr 3.957 1.086 -1.330 0.989 θKr 4.487 1.040 -0.613 0.987 θAr 3.005 1.005 0.933 0.983 θHl 4.637 1.127 -1.013 0.985 θKl 3.939 1.031 0.082 0.990 θAl 2.682 0.961 1.102 0.984 Bx 0.058 0.629 -0.007 0.341 By 0.201 0.772 -0.011 0.928 Bz 0.019 0.933 -0.004 0.981

ドキュメント内 スポーツ動作計測に関する研究 (ページ 101-114)