競技自転車におけるペダリング動作の最適化シミュレーション

概要

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本論文は, スポーツに関する科学的分析技術の一手法として, 競技自転車におけるペダリング動作を研究対象とし, 計算機技術及び非線形最適化理論を用いて, 理想的な動作の生成を数値的に実現する手法を提案するものである.まず, 複雑な動作を表現可能な, 下肢及び競技自転車の3次元数理モデルを構築した.次に, モーションキャプチャによって収集したペダリング動作の関節角度データ, クランク・ペダル角度データと, 数理モデル及び物理パラメータを入力として, 逆動力学計算に基づいた非線形最適化処理を行い, 最適化ペダリング動作を生成した.更に, 生成した最適化動作と計測動作の比較を行うことで, ペダリング動作に関する新たな知見を得た.また, 最適化を応用したシミュレーション実験では, 3通りの速度条件を満たす最適化ペダリング動作を生成し, 速度の変化が最適化動作に与える影響についても新たな知見を得た.以上の結果から, ペダリング動作解析への非線形最適化理論の応用が, 競技選手の技能向上と, 動作メカニズムの解析に寄与する情報の取得に有効な手法となり得ることを示した.
2002-01-01