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～

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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。