Custom made design for the bicycle frame to fit human body and motion

自行车车架定制设计，适合人体和运动

• 批准号: 22H03899
• 负责人: 後藤 泰徳
• 金额: $ 11.56万
• 依托单位: Hyogo Prefectural Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H03899/
• 关键词: 人間中心設計; 筋骨格シミュレーション; デジタルヒューマン; 筋骨格モデリングシミュレーション; プロダクトデザイン; 砂型3Dプリンタ; スマート社会

初年度は主に身体・運動計測用シミュレータの開発と構築を進めた。今年度は、独自に構築した身体・運動計測用シミュレータを用いた計測システムの構築を進めた。開発したシミュレータによる計測においては、被験者のライディング位置を調整可能にするとともに、走行実験時の運動や乗車姿勢はIMUセンサによるモーションキャプチャで計測、サイクル側のハンドル、サドル 、ペダルといった触れる部分の反力は歪みゲージで計測、後輪の回転運動は出力ワット数計測器で計測が可能になった。また、自転車の乗車運動による筋活動を解析するモデルの開発も行った。このモデルは計測したデータを筋骨格シミュレーションモデルに入力することで、骨格の動きや筋肉の動きを解析できるモデルである。このモデルを活用することで、各筋肉の筋活動量、代謝エネルギーなどを解析が可能となった。また、自転車フレームのトポロジー設計にも取り組んだ。計測シミュレータに使用している自転車から３Dモデルを作製し、フレーム箇所にトポロジー最適化を適用した。トポロジー最適化の条件は、設定安全率を下回らない限りの質量の最小化、設定質量割合になるよう軽量化を目標とした剛性の最大化の二種類とし、荷重条件は、自転車の走行シミュレータにより得られたハンドル、ペダルなどに発生する荷重数値を設定した上でトポロジー最適化によるフレームの基本設計案を複数案デザインすることができた。また、日本感性工学会大会、計測自動制御学会、日本人間工学会等での学会発表も積極的に進めている。

在第一年，我们主要开发并构建了用于身体和运动测量的模拟器。今年，我们一直在使用自己独特的身体和运动测量模拟器建立一个测量系统。在使用开发的模拟器的测量中，可以调整受试者的骑行位置，并且可以使用IMU传感器来测量驾驶实验期间的运动捕获和骑行姿势，可以使用后轮的旋转车轮的旋转运动来测量触摸零件的反作用力，例如手柄，鞍座和循环的踏板，并可以使用输出仪器测量输出仪器的旋转运动。我们还开发了一个模型来分析骑自行车骑行引起的肌肉活动。该模型是一个模型，可让您通过将测量数据输入肌肉骨骼模拟模型来分析骨骼和肌肉运动。通过利用该模型，已经有可能分析每个肌肉的肌肉活性和代谢能量的数量。他还为自行车框架设计拓扑设计。根据测量模拟器中使用的自行车创建了一个3D模型，并将拓扑优化应用于框架位置。拓扑优化的条件是两种类型：最小化质量，只要它不低于设定的安全系数，并且最大化刚度以减轻体重的目标达到设定的质量比。负载条件是可以设计通过自行车驾驶模拟器获得的车把，踏板等产生的负载值，并且可以设计通过拓扑优化的几个基本设计建议。我们还在日本敏感工程学会，测量与自动控制学会以及日本人体工程学学会上积极促进演讲。

项目成果

日常生活における活動量の計測と可視化の取り組み

努力测量和可视化日常生活中的活动量

• 发表时间: 2022
• 作者: 福井 恒明;佐々木 葉;丹羽 信弘;星野 裕司;末 祐介;二井 昭佳;山田 裕貴;福島 秀哉;平田一郎
• 通讯作者: 平田一郎

姿勢推定AI と筋骨格モデリング シミュレータによる筋活動量の推定

使用姿势估计 AI 和肌肉骨骼建模模拟器估计肌肉活动

• 发表时间: 2022
• 作者: Kejing Lu;Yoshiharu Ishikawa;Chuan Xiao;福田純
• 通讯作者: 福田純

筋骨格モデリングシミュレータと姿勢推定AIを組み合わせた筋活動量の推定

结合肌肉骨骼建模模拟器和姿势估计AI来估计肌肉活动

• 发表时间: 2022
• 作者: 二井 昭佳;岡田 一天;沖瀬敬介，古賀元也，藤本賢志，中原正隆，内田匠海;長澤歩・桐原涼・小澤広直・佐々木葉;内田匠海，古賀元也，藤本賢志，中原正隆，沖瀬敬介;シュユウジ・小澤広直・佐々木葉;中原正隆，古賀元也，藤本賢志，内田匠海，沖瀬敬介;松川涼・中居楓子・中村晋一郎・秀島栄三;冨田真央，大庭知子，垣添早耶，古賀元也;鴨潤矢・岡田一天・福井恒明;田口凌介・細田康太郎・二井昭佳;本堂隆之佑・二井昭佳;中村恭輔・山口敬太・川﨑雅史;Shu Kanbayashi・Hideya Fukushima・Yu Maemura;末羽睦美・星野裕司;二井昭佳・中嶋崇文;原田真央・荻原知子・福井恒明;福田純
• 通讯作者: 福田純

日常活動における筋活動量の計測と可視化の取り組み －筋骨格モデルによる筋活動量計算とAIによる姿勢推定－

努力测量和可视化日常活动中的肌肉活动 - 使用肌肉骨骼模型计算肌肉活动并使用 AI 估计姿势 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 二井 昭佳;岡田 一天;沖瀬敬介，古賀元也，藤本賢志，中原正隆，内田匠海;長澤歩・桐原涼・小澤広直・佐々木葉;内田匠海，古賀元也，藤本賢志，中原正隆，沖瀬敬介;シュユウジ・小澤広直・佐々木葉;中原正隆，古賀元也，藤本賢志，内田匠海，沖瀬敬介;松川涼・中居楓子・中村晋一郎・秀島栄三;冨田真央，大庭知子，垣添早耶，古賀元也;鴨潤矢・岡田一天・福井恒明;田口凌介・細田康太郎・二井昭佳;本堂隆之佑・二井昭佳;中村恭輔・山口敬太・川﨑雅史;Shu Kanbayashi・Hideya Fukushima・Yu Maemura;末羽睦美・星野裕司;二井昭佳・中嶋崇文;原田真央・荻原知子・福井恒明;福田純;志村遥奈・福井恒明;平田一郎
• 通讯作者: 平田一郎

健康長寿社会の実現に向けた筋活動量の可視化

肌肉活动的可视化，以实现健康长寿的社会

• 发表时间: 2022
• 作者: Kejing Lu;Yoshiharu Ishikawa;Chuan Xiao;福田純;平田一郎
• 通讯作者: 平田一郎