センサー

スポーツの運動計測には、ビデオ映像を用いる光学式、磁場の変化などを計測する磁気式、センサ等を用いる機械式の3つがある。本ページでは機械式の小型慣性センサによる計測について説明する。

小型慣性センサを用いる機械式の強みは、画像解析などを必要とする光学式と異なりリアルタイムにデータを取得出来る事、大規模な設備が必要となる磁気式と異なり小型の設備で行う事が出来る事、そして、光学式の撮影範囲や磁気式の設備内という場所の制限がない事が強みである。本実験の対象であるスキーは長距離の移動を伴う運動であり、次のリアルタイムコーチングに繋げる為にも最適である。機械式の弱みは、小型慣性センサは位置情報の計測が困難であり、姿勢等の計測の正確性は光学式、磁気式に劣る事である。しかし、加速度や角速度などの動的なデータの計測に関しては正確であり、また、近年のMEMS技術の発展によるセンサの性能向上やソフトウェアの信号処理技術などによって一定以上正確で姿勢の計測も可能になってきている。

モビのシステムでは小型慣性センサLPMS-B2(図1)によって、加速度、角速度、及び信号処理技術によって算出した角度データをそれぞれXYZの3軸で計測し、活用した。

加速度は各軸の方向に対しての加速度、角速度は各軸回りのセンサー座標系回転角でピッチ角をX、ロール角をY、ヨー角をZとした(図2)。

角度はキャリブレーション時の身体に対して絶対角度で、X軸角度は矢状面上のY軸方向を0とした時の回転角度、Z軸角度は水平面上でのY軸の方向を0とした時の回転角度、Y軸は前額面上でのX軸の方向を0とした時の回転角度とした。(図3)。

 

図1 小型慣性センサ(右)とスマートフォン(左)

 

図2 加速度・角速度軸

 

mikumikudanceの立位の画像に軸を足したもの

図3 角度軸

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While in charge of the exercise analysis of athletes, I participate in the World Championships as a representative of the roller skating team.