回転動作のバランス制御機構の解明～床の滑りやすさに対応する関節運動の検討～

阐明旋转运动的平衡控制机制 - 检查湿滑地板下的关节运动 -

• 批准号: 22K11553
• 负责人: 井村 祥子
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K11553/
• 关键词: バランス; 動力学的分析; 角運動量; 摩擦係数; コンピュータシミュレーション; シミュレーション; 回転動作; 摩擦

床面と足底との摩擦係数の大きさは、床から身体に作用する前後左右方向の力に影響を与える。このため、バランス制御を必要とするスポーツや芸術的身体運動では床の滑りやすさに応じた身体制御が求められる。床の滑りやすさに応じて行われる体肢・体幹の運動を調べるためには、転倒状態をも分析する必要があるが、転倒・非転倒状態を作り出す実験は難しい。よって摩擦を自由に調整できるコンピュータシミュレーションモデルを用いて身体運動を生成し力学的機構を調べる方法が有効である．本研究の目的は摩擦による回転作用を組み込んだ回転動作のシミュレーションモデルを構築し，摩擦の大きさに応じて調整される関節運動とその力学を調べることである．本年度はシミュレーションモデルを作成するために，３回転以上回ることができる男女5名のバレエダンサーのピルエットの様子をモーションキャプチャーシステムと床反力計を用いて記録した。また、一軸張力センサーを用いてダンサーが着用していたバレエシューズと床反力計の表面との摩擦力を測定した。これまで収集したデータを用いて動力学的分析を行った結果、頭部と体幹の回転位相ずれを生み出す動作が回転時の角運動量ベクトル調整に影響を与えることが推測された。また、安定的に３回転を行うことができた女性ダンサーのデータを用いて、シミュレーションモデルの作成を行った。足の動きに応じて床から身体に作用する床反力を生成する様子を、両足部に仮定した粘弾性バネの復元力によってシミュレーションした。体幹以外のセグメントの運動は、実験で得られた関節運動学の入力によって決定した。現在はシミュレーションモデルの評価関数を試行錯誤しながら、これらのバネの粘弾性係数の決定のための最適化計算を行っている。

摩擦系数在地板和底部之间的摩擦系数会影响从前后，左右方向作用在体内的力。因此，需要平衡控制的运动和艺术体育锻炼需要按照地板滑坡的身份进行身体控制。为了调查根据地板滑动性执行的四肢和躯干的运动，有必要分析秋天状态，但是很难造成跌倒或不落身状态的实验。因此，使用计算机仿真模型，该模型可以自由调整摩擦来产生身体运动并检查机械机制。这项研究的目的是构建旋转运动模拟模型，该模型结合了由摩擦引起的旋转作用，并根据摩擦及其力学的大小调整了关节运动。今年，为了创建模拟模型，我们记录了五个男性和女性芭蕾舞舞者的旋转，他们可以旋转三次以上。此外，使用单轴张力传感器来测量舞者穿着的芭蕾舞鞋与地板反作用量表的表面之间的摩擦力。使用迄今为止收集的数据进行了动力分析，据估计，在旋转过程中，头部和躯干之间产生旋转相移的运动会影响角动量矢量的调整。此外，使用能够执行稳定三重旋转的女舞者的数据创建了一个模拟模型。通过在两脚上假定的粘弹性弹簧的恢复力模拟了脚部运动，从地板上作用于脚的运动的地板反作用力的产生。非凹槽段的运动是由实验中获得的关节炎输入确定的。当前，进行优化计算以确定这些弹簧的粘弹性系数，而使用仿真模型的评估功能进行反复试验。

项目成果

Loughborough University(英国)

拉夫堡大学（英国）

角運動量ベクトルの揺動から見たバランス状態の検討

从角动量矢量涨落角度考察平衡状态

• 发表时间: 2022
• 作者: 井村祥子;飯野要一;小池関也
• 通讯作者: 小池関也