概要


前章で述べた全身の角運動量の計算や,その物理的意味を理解していただけただろうか.長いが式はほぼ省略せず,一つ一つ追っていけるようにしたので,諦めずにその意味を考えていただけたらと思う.

 ここでは,実際にフォースプレートの代わりに身体側から外力である床反力と力のモーメントを推定し,さらにそれを利用し関節に作用するトルクやCOPを算出し,フォースプレートを利用した計算結果と比較する.ここで行う全身の角運動量の計算ではモーメントの計算を多様に行っているが,その数理の理解と計算を通してモーメントや角運動量に対する理解がより深まることを期待している.また第14章を復習し,比較することもおすすめする.

目次

  • はじめに
    • 確認した動作環境とコードについて
  • 復習
    • 全身の回転の運動方程式
  • 解析・検証:片足飛び降りバランス動作
    • 検証内容
    • 検証1:近似の検証
    • 検証2:推定した外力のモーメントと,フォースプレートで計測したモーメントとの比較
    • 検証3:関節に作用するトルクでの比較
    • 検証4:ZMPとCOPとの比較
  • おわりに
  • 次章について
  • 補足
    • 補足1:ニュートン・オイラー法との整合性

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動かして学ぶバイオメカニクス#23 〜全身の角運動量とCOP(コード編)〜


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概要


フォースプレートで直接計測される力学量は力と力のモーメントで,これらは身体と地面(フォースプレート)間の相互作用で発揮される力である.そこでフォースプレートの代わりに身体側から相互作用の力とトルクを推定できれば,関節に作用するトルク,COP,摩擦による鉛直モーメントも計算でき,原理的にはフォースプレートいらずの力学計算が可能となる.これを理解し実現するため,ここでは角運動量ベクトルの物理的意味に注目する.

目次

  • はじめに
    • 合成の角運動量
    • 合成の角運動量と地面間に作用する外力
  • 運動量と角運動量
    • 運動量
    • 角運動量
  • 全身の回転の運動方程式
    • 全身の運動量
    • 各部位の角運動量
    • 合成(全身)の回転の運動方程式の慣性力項
    • 全身の回転の運動方程式の外力
    • COPと鉛直軸まわりのモーメント
  • まとめ
  • 補足
    • 補足1:内力と外力
    • 補足2:身体各部の慣性モーメントモデル
    • 補足3:ニュートン・オイラー法との整合性
    • 参考文献

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動かして学ぶバイオメカニクス#22 〜全身の角運動量とCOP〜



概要


こでまでのエネルギーに関する議論では,エネルギーの流れを可視化し(第16章),さらにその流れを構成する力ベクトルと速度ベクトルに分解した(第18章).第19章ではエネルギーの流れを構成する力と速度から,流れの抵抗(インピーダンス,力と速度の比)を導入した.ここでは,実際の運動中の力と速度の関係図を示す.

目次

  • はじめに
    • 関節と筋の力学特性
    • 関節に作用するトルクと角速度特性
    • トルクと角速度の座標変換
    • 確認した動作環境とコードについて
  • トルクと角速度による関節のインピーダンスの可視化
    • スライダーバーによる動画:右肩関節の内外旋の相対角速度とトルク関係
    • アニメーション:腕に力学的エネルギーの時間変化(仕事率)も可視化
  • 次章について
  • 補足
    • 補足1:解剖学的な用語と身体に固定された座標軸

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動かして学ぶバイオメカニクス#21 〜関節のインピーダンスの可視化〜