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

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。

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。