概要


紹介したPythonコードを確認したいが,Pythonの開発環境を整えることまでされたくないという方のために,このシリーズではコードをGoogle Colaboratoryで確認できるようにしている.ただし,紹介したコードを実行するためには,モーションキャプチャやフォースプレートのデータが必要となる.これらをダウンロードし,Google Colaboratoryで利用する方法を補足しておく.

目次

  • Google Colaboratoryとは
  • Google Colabの利用方法
    • 1.セルの実行方法
    • 2.Google Driveのマウント
    • 3.ファイルパスの設定
  • Google Colab以外での実行方法
  • Google Colabratoryの複数セルの実行方法
    • 複数セルの選択と実行方法

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動かして学ぶバイオメカニクス#20 〜Google Colaboratoryの使い方〜



概要


大きな力を与えれば与えるだけだけ速度が大きくなると考えがちだ.しかし,暖簾に腕押しの状態では力は「有効に」伝わらない.エネルギーの伝わり具合は,その運動の「状態」に強く依存する.ここでは状態に応じたエネルギーの「流れやすさ」を記述し,効率よく伝達するための「流れやすさ」の変換方法などについて述べていく.

目次

  • はじめに
  • 身体運動におけるインピーダンスマッチング
    • インピーダンスとは
    • 小林の身体運動におけるインピーダンスマッチング
    • パワーマッチング
    • 筋力からトルクへ
    • トルクから(外)力へ
    • 姿勢とトレーニング
  • 滑らかな運動とインピーダンス
  • おわりに

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動かして学ぶバイオメカニクス#19 〜身体運動におけるインピーダンスマッチング〜



概要


前章では力学的エネルギーの流れを可視化した.そのエネルギーは方向を持たないスカラ量である.解析する上でこれは都合が悪い.スカラでは3次元空間で複雑に動く身体運動において方向の議論ができなくなってしまう.しかし,エネルギーの時間微分は力ベクトルと速度ベクトルの内積で計算できる.つまり力と速度に分解してしまえば,それらはベクトルなので方向の議論も可能だ.ここではこの利点をいかし身体運動における動力伝達のメカニズムを考える.

目次

  • はじめに
  • 力・速度ベクトルの方向の制御による最適化
    • 内力による動力伝達が運動パターンを形成する
  • スカラとベクトル
  • エネルギーは逃げやすい
  • おわりに
  • 次章に向けて
  • 参考文献
  • 注記

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動かして学ぶバイオメカニクス#18 〜動力の力ベクトルと速度ベクトルへの分解〜



概要


全身に作用する力とトルクが力学的なエネルギーの流れをもたらすことを前章で示した.トルクと異なり,実質的な運動の効果はこのエネルギーの変化のほうが観察しやすい.ここでは,それらを可視化する方法を示すが,この方法は一例に過ぎず,示し方は工夫次第だ.

目次

  • はじめに
    • 確認した動作環境とコードについて
  • スティックピクチャにエネルギーの流れを示す
    • パッケージの読み込み
    • クラス・関数の修正
    • スティックピクチャ
    • エネルギーの流れの可視化
    • 流れの可視化のコード
  • 解析例1:飛び降りバランス動作
    • 計算の準備
    • 解析
    • l
  • 解析例2:投球動作
    • 解析

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動かして学ぶバイオメカニクス#17 〜動力伝達の可視化〜



概要


特にロボットの運動との対比を考えると,恐らく身体運動を最もヒトたらしめるものは効率で,運動を行う上でこの呪縛からは逃れられないだろう.ただし,身体の運動における効率を考える上で,一般に機械工学などが定める効率の定義は役立たない.ここではエネルギーの時間微分が力と速度の内積で記述されことを利用して,身体運動における効率を考えるいとぐちについて述べていく.

目次

  • はじめに
    • 運動の拘束
    • 緩い拘束
    • 動力の生成と伝達効率:効率と抵抗
  • 質点と多体系の力学的エネルギーの時間変化と動力伝達
    • 質点の場合
    • 力学的エネルギーから導く仕事率
    • 多体系(2リンク機構)の場合
    • 関節に作用する力はエネルギーのトンネルを形成する
  • 身体運動における力学的エネルギー変化の物理的意味
    • スポーツの運動と日常の身体運動
    • エネルギーの蓄積
  • 次章について
  • 補足
    • 補足1:質点の力学的エネルギーのベクトル表記
    • 補足2:剛体の力学的エネルギーのベクトル表記
    • 補足3:力学的エネルギーの時間微分
    • 補足4:スカラー三重積

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    動かして学ぶバイオメカニクス#16 〜動力の伝達〜