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スポーツ
バイオメカニクス

[2008年01月号]

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接触圧力センサー

モーションキャプチャー・スーツ、リフレクター、高解像度カメラを用いて、研究者はJennie Finch選手の投球動作の運動学的解析を行った
提供:Mark Dick/FSN

 フットボールのコーチはレシーバーに対して、ボールは指で捕れ、手や体で捕ってはいけないと教えている。レシーバーが本当にこの教えを守っているのかどうかを見るために、“スポーツサイエンス”は元NFLフットボール選手のJerry Rice氏の指と手のひらに接触圧力センサーを貼りつけた。米Pressure Profile Systems社製のこのセンサーは、静電容量センサー技術を用い、伸縮製のライクラ(ポリウレタン製ストレッチ素材)布地に織り込まれている。FingerTPS(http://rbi.ims.ca/5410-550)という名のこのセンサーは、圧力が加わると静電容量レベルを変化させる。センサーの静電容量レベルはかなり小さく、10のマイナス15乗F(ファラッド)の単位である。しかし、センサーはこの値を読むことができ、それを元に圧力の変化を読み取ることができる。

 「静電容量を測定して、センサーの電極間のすきまの変化がわかる。それによって、どれだけの圧力が加わったのかを知ることができる」

 このシステムを用いてFox Sportsのクルーは、フットボールがRice選手の手のひらに決して接触することはなかったことを確認できた。

 クルーはさらにこの技術を用いて、米国バスケット協会(NBA)のルールが、間違った仮定に基づいていることを立証した。ルールによると、ショット・クロックの残り時間が0.3秒以内の時、選手はボールを受け取ってシュートすることは不可能であるとされているが、中指にセンサーを装着したNBAのスリーポイント・シューターはこのルールを覆した。シュートしたのはToronto Raptors所属のJason Kapono選手(http://rbi.ims.ca/5410-551)で、彼は常にクロック相手の勝負に勝ち続けた。

 「正しい位置にボールを投げれば、Kapono選手は0.22秒以内にボールを受けてシュートできるということがわかった」とAbles氏は言う。「つまりルールが間違っているのだ」

モーションキャプチャー運動学

高速度カメラを使って、研究者はNFLのクォーターバックMatt Leinert選手のパスの動作を研究した
提供:FSN



Robert A. Denton社製のロードセルが時速153km(95mph)の直球の力を測定する
提供:Robert A. Denton社

 運動選手の動きと力の技術を完全に理解するために、Fox Sportsはモーションキャプチャーカメラを採用した。一般的にモーションキャプチャーカメラは、Atari、セガ、任天堂などのソフトウエアゲームで、生き生きした漫画キャラクターの動きを作り出すために用いられ、逆反射のターゲット(マーカー)、LED使用のストロボ、特別仕様の高解像度カメラ、ソフトウエアから成る。運動選手は、“モーションキャプチャー”スーツを着た上で、各関節に逆反射ターゲットを装着する。そして、複数のカメラが3次元空間内でのターゲットの動きを監視する。このテクノロジーを使用して、エンジニアは被験者の生体力学的挙動を分析することができる。

 「空間内にある運動選手の関節の位置を3次元的にとらえることが出来る」とBir氏は言う。「運動選手の足がどこにあって、なにをしているのかを見ることができる。選手の重心と比較して頭部がどこにあるのかを見ることもできる」

 このモーションキャプチャー・システムを製作した英Vicon社のエンジニアによると、同社は分散処理アーキテクチャを開発し、それによってユーザーが多数の自己同期型のカメラを採用できるようにしたという。これらのカメラは連携し、かなり複雑な動きの運動学的解析を行う。

 この技術は米国航空宇宙局(NASA)が、風洞実験における航空機のプロトタイプモデルの操舵面の解析に用いたものだ、と同社は言う。

 FoxSportsはこの技術を用いて、“スカイウォーカー”のジャンプ技術、“フリーランナー”の落下方法、およびJennie Finch選手の投球技法などの解析を行った。

 「生体力学ではこのシステムを頻繁に使っている」とBir氏は言う。「しかし、これまでスポーツに適用することはまれだった。特に我々がこの番組で用いたような方法はなかった」



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