JP6767009B2 - Motion analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、競技場などの広い場所で運動する被験者の荷重や足の位置などを検出できるようにした運動解析システムに関するものである。 The present invention relates to a motion analysis system capable of detecting the load and the position of a foot of a subject exercising in a wide place such as a stadium.
一般に、被験者の走行時にかかる足の荷重やその位置などを解析する場合、フォースプレートを周回するベルトの上で被験者に運動をしてもらい、その被験者から掛かる荷重や足の位置などを検出する方法が用いられている(特許文献1や特許文献2など)。
Generally, when analyzing the load of the foot applied when the subject is running and its position, a method of having the subject exercise on a belt orbiting the force plate and detecting the load applied from the subject and the position of the foot. Is used (
このような解析装置は、複数のロードセルを有するフォースプレートと、このフォースプレート上で周回する無端ベルトなどを設けて構成されており、被験者を左右のフォースプレート上で周回する無端ベルト上で運動してもらうことにより、荷重や足の位置などを検出できるようにしたものである。このような解析装置を用いれば、狭い室内空間などで被験者にベルト上を運動してもらうことで、被験者の足にかかる荷重や足の位置などを検出して運動状態を解析することができるというメリットがある。 Such an analysis device is configured by providing a force plate having a plurality of load cells, an endless belt that circulates on the force plate, and the like, and moves the subject on the endless belt that circulates on the left and right force plates. By asking them to do so, it is possible to detect the load and the position of the foot. By using such an analysis device, it is possible to analyze the exercise state by detecting the load applied to the subject's foot and the position of the foot by having the subject exercise on the belt in a narrow indoor space or the like. There are merits.
しかしながら、このような解析装置を用いてフォースプレート上で運動してもらう場合、どうしても狭い室内空間で運動してもらうことになるために、実際の陸上トラック上での走行と運動状態が変わってしまうことになる。 However, when using such an analysis device to exercise on the force plate, the exercise is inevitably performed in a narrow indoor space, so that the actual running and exercise state on the land track will change. It will be.
そこで、実際の陸上トラックに複数台のフォースプレートを敷き詰め、被験者にこれらのフォースプレート上で運動してもらうことにより、運動時に掛かる荷重や足の位置などを解析することも考えられる。しかしながら、このように複数台のフォースプレートを敷き詰めた場合、瞬時にすべてのフォースプレートから荷重を検出して足の位置などを計算しなければならず、また、隣接するフォースプレートとフォースプレートとの境界部分が踏圧される場合もあるため、これら二枚のフォースプレートの組み合わせからも荷重の検出や足の位置の計算などを行わなければならい。このため、高精度なCPUを有するコンピューターが要求されるといった問題があった。 Therefore, it is conceivable to spread a plurality of force plates on an actual land track and have the subject exercise on these force plates to analyze the load applied during exercise and the position of the foot. However, when multiple force plates are laid out in this way, it is necessary to instantly detect the load from all the force plates and calculate the position of the foot, etc., and the adjacent force plates and the force plates Since the boundary part may be trampled, it is necessary to detect the load and calculate the position of the foot from the combination of these two force plates. Therefore, there is a problem that a computer having a high-precision CPU is required.
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたものであり、複数台敷き詰められたフォースプレート上で被験者に運動してもらうことにより、その運動時に掛かる荷重や足の位置などを検出できるようにするとともに、計算量を少なくして迅速に荷重や足の位置などを計算できるようにした運動解析システムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems, and by having a subject exercise on a force plate spread over a plurality of units, it is possible to detect the load applied during the exercise, the position of the foot, and the like. At the same time, it is an object of the present invention to provide a motion analysis system capable of quickly calculating the load and the position of the foot by reducing the amount of calculation.
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、ロードセルを有するフォースプレートを被験者の走行方向に沿って複数台敷設し、当該敷設された複数台のフォースプレート上を前方に走行する被験者の荷重や位置を検出するようにした運動解析システムにおいて、前記複数台のフォースプレートのうち、被験者が踏圧したフォースプレートを検出する踏圧プレート検出手段と、当該踏圧プレート検出手段によって踏圧されたと判断されたフォースプレートおよび当該フォースプレートの前記走行方向に向かって前方の隣接するフォースプレートからのみロードセルの出力値を出力する出力手段と、当該出力手段で出力された値から被験者の足の位置を算出する足位置算出手段と、当該足位置算出手段で算出された足の位置と前記ロードセルの出力値を表示する表示手段とを備えるようにしたものである。 That is, in order to solve the above problems, the present invention lays a plurality of force plates having load cells along the traveling direction of the subject, and the load of the subject traveling forward on the laid multiple force plates In the motion analysis system for detecting the position, among the plurality of force plates, a tread plate detecting means for detecting the force plate pressed by the subject and a force plate determined to be treaded by the tread plate detecting means. And the output means that outputs the output value of the load cell only from the adjacent force plate in front of the force plate in the traveling direction, and the foot position calculation that calculates the position of the subject's foot from the value output by the output means. It is provided with means and display means for displaying the foot position calculated by the foot position calculation means and the output value of the load cell.
このように構成すれば、踏圧されたフォースプレートとこれに隣接するフォースプレートからのみ荷重などを出力するため、少ないデータ量に基づいて迅速に荷重や足の位置などを計算することができるようになる。 With this configuration, the load etc. is output only from the pressed force plate and the force plate adjacent to it, so that the load and foot position can be calculated quickly based on a small amount of data. Become.
また、このような発明において、2台のフォースプレートの境界が同時に踏圧されたと判断された場合、当該同時に踏圧された2台のフォースプレートの全てのロードセルの出力値を出力すると共に、前記踏圧プレート検出手段により被験者の進行方向に向かって手前のフォースプレートが踏圧されたと判断するようにする。 Further, in such an invention, when it is determined that the boundary between the two force plates is pressed at the same time, the output values of all the load cells of the two force plates pressed at the same time are output, and the pressure plates are output. It is determined that the force plate in front of the subject is pressed by the detection means in the direction of travel of the subject .
このように構成すれば、被験者がフォースプレートの境界部分を踏圧した場合であっても、その二台のフォースプレートのロードセルから荷重を検出して足の位置などを計算することができ、被験者にフォースプレートの境界部分などを意識させることなく運動させることができるようになる。 With this configuration, even when the subject steps on the boundary part of the force plate, the load can be detected from the load cells of the two force plates and the position of the foot can be calculated, and the subject can calculate the position of the foot. You will be able to exercise without being aware of the boundary of the force plate.
さらに、前記踏圧プレート検出手段で踏圧されたと判断されたフォースプレートからの出力を、他のフォースプレートからの出力と異なるように電圧値を変化させて出力させることにより当該電圧値の大きさによってどのフォースプレートが踏圧されたかを判別する。 Further, the output from the force plate determined to have been treaded by the tread plate detecting means is output by changing the voltage value so as to be different from the output from other force plates, so that the output depends on the magnitude of the voltage value. Determine if the force plate has been treaded.
このように構成すれば、電圧値の大きさによってどのフォースプレートが踏圧されたのかを判断することができるようになる。 With this configuration, it becomes possible to determine which force plate is pressed by the magnitude of the voltage value.
本発明によれば、ロードセルを有するフォースプレートを被験者の走行方向に沿って複数台敷設し、当該敷設された複数台のフォースプレート上を前方に走行する被験者の荷重や位置を検出するようにした運動解析システムにおいて、前記複数台のフォースプレートのうち、被験者が踏圧したフォースプレートを検出する踏圧プレート検出手段と、当該踏圧プレート検出手段によって踏圧されたと判断されたフォースプレートおよび当該フォースプレートの前記走行方向に向かって前方の隣接するフォースプレートからのみロードセルの出力値を出力する出力手段と、当該出力手段で出力された値から被験者の足の位置を算出する足位置算出手段と、当該足位置算出手段で算出された足の位置と前記ロードセルの出力値を表示する表示手段とを備えるようにしたので、踏圧されたフォースプレートとこれに隣接するフォースプレートからのみ荷重などが出力され。これにより、少ないデータ量に基づいて迅速に荷重や足の位置などを計算することができるようになる。 According to the present invention, a plurality of force plates having load cells are laid along the traveling direction of the subject, and the load and position of the subject traveling forward on the laid multiple force plates are detected. In the motion analysis system, among the plurality of force plates, the tread plate detecting means for detecting the force plate pressed by the subject, the force plate determined to be treaded by the tread plate detecting means, and the running of the force plate . An output means that outputs the output value of the load cell only from the adjacent force plate in front of the direction, a foot position calculation means that calculates the position of the subject's foot from the value output by the output means, and the foot position calculation. Since the foot position calculated by the means and the display means for displaying the output value of the load cell are provided, the load and the like are output only from the pressed force plate and the force plate adjacent thereto. This makes it possible to quickly calculate the load, the position of the foot, etc. based on a small amount of data.
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
この実施の形態の運動解析システム1は、図1に示すように、運動競技場のトラックに敷設される複数台のフォースプレート2と、そのフォースプレート2に設けられたロードセル21を用いて被験者の荷重や足の位置などを計算してパソコン5に表示できるようにしたものであって、特徴的に、フォースプレート2が踏圧された場合に、そのフォースプレート2やこれに隣接するフォースプレート2からのみ荷重などを制御部4に出力し、少ない計算量で足の位置などを計算できるようにしたものである。以下、本発明の一実施の形態における運動解析システム1について説明する。
As shown in FIG. 1, the
まず、この運動解析システム1を構成するフォースプレート2は、図1に示すように、正方形状あるいは長方形状をなす上下2枚の金属製プレート(上側の金属プレートは波線で表示)と、その2枚の金属製プレートの間の四隅近傍に設けられたロードセル21とを有するように構成されるものであって、これらのロードセル21を用いて荷重などを検出できるようにしている。なお、ここでフォースプレート2は、スタート地点の両手や両足の位置にそれぞれ1台ずつ合計4台設けられるとともに、走行方向に沿って50台設けられているものとする。これらの各フォースプレート2のロードセル21は、荷重によってひずみが生じた場合に、そのひずみによって変化する電圧値でXYZ軸の荷重を検出できるように構成されている。このXYZ軸方向としては、走行方向をY軸(図1の左右方向)、これに水平面内で直交する方向をX軸、鉛直方向をZ軸としている。そして、このように出力された電圧値はアンプで増幅され、図2におけるA/D変換部22でA/D変換された後に分力算出部23で6分力を計算できるようにしている。
First, as shown in FIG. 1, the
分力算出部23で6分力を計算する場合、各ロードセル21から出力された値に基づいてフォースプレート2ごとの荷重Fx〜Fz、Mx〜Mzを算出する。まずXYZ軸方向の荷重を算出する場合、Z軸方向については4つのロードセル21の荷重Fz1〜Fz4を加算し、Y軸方向については、Y軸方向に沿って並ぶ前後2つのロードセル21の荷重Fy1+Fy4、Fy2+Fy3を算出し、X軸方向については、X軸方向に並ぶ2つのロードセル21の荷重Fx1+Fx2、Fx3+Fx4を算出する。一方、モーメントについては、フォースプレート2の中心を基準として、各軸まわりのモーメントMx、My、Mzを算出する。このモーメントを算出する場合、フォースプレート2の中心から横方向(X軸方向)に沿ったロードセル21までの距離をa、走行方向(Y軸方向)に沿ったロードセル21までの距離をbとした場合、次の式1を用いて算出される。なお、これらのFx1〜Fz4、Mx1〜Mz4における最後の引数番号「1〜4」は、図1におけるロードセル21に示されたカッコ内の番号における荷重やモーメントを示すものである。
When the component
<式1>
Mx=b×(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)
My=a×(Fz1+Fz2+Fz3+Fz4)
Mz=b×(Fx12+Fx34)+a×(Fy14+Fy23)
a:フォースプレート2の中央からX軸方向のロードセル21までの距離
b:フォースプレート2の中央からY軸方向のロードセル21までの距離
<
Mx = b × (Fz1 + Fz2 + Fz3 + Fz4)
My = a × (Fz1 + Fz2 + Fz3 + Fz4)
Mz = b × (Fx12 + Fx34) + a × (Fy14 + Fy23)
a: Distance from the center of the
b: Distance from the center of the
そして、このように算出された6分力をD/A変換部24でD/A変換し、集中中継盤3に向けて出力する。この集中中継盤3は、フォースプレート2と数十メートル〜百メートル以上離れた位置に設けられることが多いため、これらの間を電圧値として出力すると途中で減衰やノイズなどの影響を受けてしまい、不正確なデータが出力されてしまうことになる。このため、ここでは電流変換部25を用いて、電圧値で出力された6分力の信号である6ch分の電圧値を電流値に変換し、減衰やノイズなどの影響の少ない信号として集中中継盤3に出力する。なお、集中中継盤3に向けて各フォースプレート2からケーブル出力する場合、ケーブルの本数を少なくするために、途中に中継局を設けてそこから集中中継盤3に向けて電流値出力を行うようにしてもよい。
Then, the 6-component force calculated in this way is D / A converted by the D /
この集中中継盤3では、すべてのフォースプレート2の6ch分の電流値出力をA/D変換部31でA/D変換してデジタル信号を得る。この実施の形態では、スタート地点に4台のフォースプレート2が設けられており、走行方向に沿って50台のフォースプレート2が設けられているため、6×(4+50)=324のデジタルデータが得られることになる。
In the
踏圧プレート検出手段32では、この走行方向に沿った50台のフォースプレート2のFzを1台目から順に基準値(例えば、50N)と比較し、基準値を超えていることを最初に検知したフォースプレート2を「踏圧されたフォースプレート2」と判断する。すなわち、2台のフォースプレート2が同時に踏圧された場合は、若い番号の方のフォースプレート2が踏圧されたと判断する。一方、すべてのフォースプレート2が基準値を超えていなかった場合は、直前の判断を承継し、また、一定時間(例えば、5秒程度)すべてのフォースプレート2が基準値を超えていないときは、1台目のフォースプレート2が踏まれているものと判断する。
The tread plate detecting means 32 compares the Fz of the 50
出力手段33では、この踏圧プレート検出手段32で踏圧されたと判断されたフォースプレート2およびこの前方に隣接するフォースプレート2からのみ荷重やモーメント、および、踏圧されたフォースプレート2の番号などの信号を出力する。このフォースプレート2の番号を信号として出力する場合、N番目のフォースプレート2が踏圧された場合は、1chに「−10+0.4×N(V)」の電圧値を出力し、各フォースプレート2毎に変化する電圧値によってどのフォースプレート2が踏圧されたかを判断できるようにする。一方、2〜7chには、そのN番目のフォースプレート2の荷重やモーメントの6つの値を出力し、続く8〜13chには、(N+1)番目のフォースプレート2の荷重やモーメントの6つの値を出力する。なお、最後のフォースプレート2が踏圧された場合(N=50のとき)は、8〜13chを「0V」とする。また、14〜37chには、スタート地点における4台のフォースプレート2から検出された荷重とモーメントの6つの値をアナログデータとして制御部4に出力する。
The output means 33 transmits signals such as a load and a moment, and a number of the pressed
そして、制御部4では、この集中中継盤3からの1ch〜37chの±10V電圧値入力をA/D変換部41でA/D変換し、37ch分のデジタルデータを得る。これにより本来324chのデジタルデータが37chに減少され、著しく処理データを減少させることができる。そして、踏圧されたフォースプレート2の番号毎に電圧値変化する1ch目のデータを逆演算して踏圧されたフォースプレート2の番号を検出して、2〜13chの値がどのフォースプレート2による値なのかを判断する。
Then, in the
そして、足位置算出手段42では、このように出力された値を用いて、踏圧されたフォースプレート2の踏圧位置であるCOP(Center Of Pressure)を算出する。なお、このCOPを算出する場合、スタート地点を原点とする座標で出力を行うようにする。
Then, the foot position calculating means 42 calculates the COP (Center Of Pressure), which is the treading position of the pressed
このCOPを計算するに際しては、踏圧されたフォースプレート2におけるロードセル21にかかる荷重と前後方向のモーメントの釣り合い式<式2>から、前後方向の足の座標位置LFやLRなどを算出する。この釣り合い式は、図3の足の位置を中心とするモーメントの釣り合いを示している。
When calculating this COP, the coordinate position LF and LR of the foot in the front-rear direction are calculated from the equilibrium equation <
<式2>
PF×LF=PB×LB
L=LF+LB(=2b)
PF:前方の2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
PB:後方の2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
LF:足の位置から前方のロードセル21までの距離
LB:足の位置から後方のロードセル21までの距離
L:前後のロードセル21の距離
<
PF x LF = PB x LB
L = LF + LB (= 2b)
PF: Total load value in the Z-axis direction of the two
これらの数値のうち、PF、PBは、図3に示すように、ロードセル21からの出力値であり、Lは前後のロードセル21の距離として既知であるため、これらの値から、それぞれのフォースプレート2における前後方向の足の位置LFやLBを算出することができる。そして、このフォースプレート2の番号に基づいて、直前までのフォースプレート2までの長さを加算して、スタート地点からの距離を算出する。
Of these values, PF and PB are output values from the
一方、フォースプレート2における左右方向の足の位置については、フォースプレート2におけるロードセル21にかかる荷重と左右方向のモーメントの釣り合い式<式3>から、その左右方向の足の座標位置WRやWLなどを算出することができる。この釣り合い式は、図4の足の位置を中心とするモーメントの釣り合いを示している。
On the other hand, regarding the position of the foot in the left-right direction on the
<式3>
PL×WL=PR×WR
W=WL+WR(=2a)
PR:右側の2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
PL:左側の2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
WR:足の位置から右側のロードセル21までの距離
WL:足の位置から左側のロードセル21までの距離
W:左右のロードセル21の距離
<
PL x WL = PR x WR
W = WL + WR (= 2a)
PR: Total load value in the Z-axis direction of the two
これらの数値のうち、PR、PLは、図4に示すように、ロードセル21からの出力値であり、Wは左右のロードセル21の距離として既知であるため、これらの値から、それぞれのフォースプレート2における左右方向の足の位置WRやWLなどを算出することができる。
Of these values, PR and PL are output values from the
一方、図5に示すように、前後のフォースプレート2の境界が同時に踏圧された場合は、2台のフォースプレート2から荷重が同時に出力されることになるが、その踏圧された2台のフォースプレート2を1台のフォースプレート2とみなして足の位置(COP)を算出する。このとき、モーメントの釣り合い式<式4>から、前後方向の足の位置LFやLBを算出することができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5, when the boundary between the front and
<式4>
PFF×LFF+PFR×LFR=PRF×LRF+PRR×LRR
PFF:前方フォースプレート2における前方2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
PFR:前方フォースプレート2における後方2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
PRF:後方フォースプレート2における前方2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
PRR:後方フォースプレート2における後方2つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
<
PFF x LFF + PFR x LFR = PRF x LRF + PRR x LRR
PFF: Total load value in the Z-axis direction of the two
そして、この踏圧されたフォースプレート2の直前までのフォースプレート2の長さを考慮することにより、スタート地点からの距離を算出する。
Then, the distance from the starting point is calculated by considering the length of the
一方、図5における左右方向の足の位置については、同様にモーメントの釣り合い式で求めることができる。左右のフォースプレート2の境界部分を踏圧した場合は、次の<式5>を用いて足の位置を算出する。
On the other hand, the position of the foot in the left-right direction in FIG. 5 can be similarly obtained by the moment balance equation. When the boundary portion of the left and
<式5>
PR×WR=PL×WL
PR:前後のフォースプレート2の右側4つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
PL:前後のフォースプレート2の左側4つのロードセル21のZ軸方向の荷重合計値
<
PR x WR = PL x WL
PR: Total load value in the Z-axis direction of the four
そして、このように計算されたCOP、および、踏圧されたフォースプレート2の荷重Fx、Fy、Fz、踏圧されたフォースプレート2のモーメントMx、My、Mzの値をUSBケーブルを介してパソコン5に出力し、表示手段51を用いてディスプレイに出力する。
Then, the COP calculated in this way, the values of the loads Fx, Fy, Fz of the pressed
次に、このように構成された運動解析システム1の動作例を図6のフローチャートを用いて説明する。
Next, an operation example of the
まず、被験者がスタート地点から走行して、1台目のフォースプレート2が踏圧された場合、その1台目のフォースプレート2のロードセル21から荷重が電圧値として出力される。そして、この荷重値を増幅して(ステップS1)、A/D変換部22でデジタル信号に変換する(ステップS2)。そして、分力算出部23を用いて荷重やモーメントなどの6分力を計算する(ステップS3)。このとき、モーメントとしては、そのフォースプレート2の中心位置を軸とするXYZ軸を中心とするモーメントを計算する。そして、その値を再びD/A変換部24でアナログデータに変換し(ステップS4)、電流変換部25で電流値に変換した後(ステップS5)、Fx〜Fz、Mx〜Mzの6chのデータとして集中中継盤3に向けて出力する(ステップS6)。
First, when the subject travels from the starting point and the
一方、この集中中継盤3では、基準値を用いてどのフォースプレート2が踏まれたかを判断する(ステップS7)。ここでは、1台目のフォースプレート2で基準値を超える荷重が検出されることになるため、「N=1台目のフォースプレート2が踏まれている」と判断し、出力手段33を介して1台目のフォースプレート2と、この前方に隣接する2台目のフォースプレート2の荷重やモーメントを出力する。この出力される電圧値としては、ここでは「−10+0.4×1(V)」というようにフォースプレート2の番号に応じた電圧値で出力し(ステップS8)、この電圧値によって踏圧されたフォースプレート2の番号を後に判断できるようにしておく。
On the other hand, in the
そして、制御部4でこの出力値をA/D変換し(ステップS9)、足位置算出手段42でCOPを計算する(ステップS10)。そして、足位置算出手段42で前述の式2〜式3を用いてスタート地点を基準とした座標での足の位置を算出し、前述の荷重やモーメント、COPなどをパソコン5の表示手段51に表示出力する(ステップS11)。
Then, the control unit 4 A / D-converts this output value (step S9), and the foot position calculating means 42 calculates the COP (step S10). Then, the foot position calculation means 42 calculates the position of the foot at the coordinates with respect to the start point using the
同様にして、被験者がN枚目のフォースプレート2が踏圧した場合、同様にして、そのN台目のフォースプレート2のロードセル21から荷重を電圧値として出力し、これを増幅して(ステップS1)、A/D変換部22でデジタル信号に変換する(ステップS2)。そして、分力算出部23を用いて荷重やモーメントを算出し(ステップS3)、その値を再びD/A変換部24でアナログデータに変換する(ステップS4)。そして、電流変換部25で電流値に変換した後(ステップS5)、Fx〜Fz、Mx〜Mzの6chのデータとして集中中継盤3に向けて出力する(ステップS6)。
Similarly, when the subject steps on the
また、集中中継盤3では、どのフォースプレート2が踏まれたかを基準値と比較して判断する。ここでは、N台目のフォースプレート2で基準値を超える荷重が検出されることになるため、出力手段33を介してN台目のフォースプレート2と、(N+1)台目のフォースプレート2の荷重やモーメントを出力する。この出力される電圧値としては「−10+0.4×N(V)」というようにフォースプレート2の番号に応じた電圧値で出力し(ステップS8)、この電圧値によって踏圧されたフォースプレート2の番号を後に判断できるようにする。
Further, in the
そして、制御部4でこの出力値をA/D変換し(ステップS9)、足位置算出手段42でCOPを計算する(ステップS10)。そして、足位置算出手段42で前述の式2〜式3を用いてスタート地点を基準とした座標での足の位置を算出し、また、フォースプレート2の境界部分が踏圧された場合は、式4〜式5を用いて足の位置を算出し、前述の荷重やモーメント、COPなどをパソコン5の表示手段51に表示出力する(ステップS11)。
Then, the control unit 4 A / D-converts this output value (step S9), and the foot position calculating means 42 calculates the COP (step S10). Then, the foot position calculating means 42 calculates the position of the foot at the coordinates with respect to the start point using the
以下、同様にして踏圧されたフォースプレート2とこれに隣接するフォースプレート2からのみ荷重を出力してCOPを算出するようにしていく。
Hereinafter, the COP is calculated by outputting the load only from the
このように上記実施の形態によれば、ロードセル21を有するフォースプレート2を被験者の走行方向に沿って複数台敷設し、当該敷設された複数台のフォースプレート2上を前方に走行する被験者の荷重や位置を検出するようにした運動解析システム1において、前記複数台のフォースプレート2のうち、被験者が踏圧したフォースプレート2を検出する踏圧プレート検出手段32と、当該踏圧プレート検出手段32によって踏圧されたと判断されたフォースプレート2および当該フォースプレート2の前記走行方向に向かって前方の隣接するフォースプレート2からのみロードセル21の出力値を出力する出力手段33と、当該出力手段33で出力された値から被験者の足の位置を算出する足位置算出手段42と、当該足位置算出手段42で算出された足の位置と前記ロードセル21の出力値を表示する表示手段51とを備えるようにしたので、少ないデータ量に基づいて迅速に荷重や足の位置などを計算することができるようになる。
As described above, according to the above embodiment, a plurality of
また、複数台のフォースプレート2が同時に踏圧されたと判断された場合、当該踏圧された複数台のフォースプレート2のすべてのロードセル21の出力値を用いて被験者の足の位置を算出するようにしたので、被験者がフォースプレート2の境界部分を踏圧した場合であっても、その二台のフォースプレート2のロードセル21から荷重を検出して足の位置などを計算することができ、フォースプレート2の境界部分などを意識することなく走行させることができるようになる。
Further, when it is determined that a plurality of
さらに、前記ロードセル21からの出力値である電圧値を電流値に変換する電流変換部を備え、当該電流変換部25でロードセル21の出力を電流値に変換して前記踏圧プレート検出手段32側に出力するようにしたので、フォースプレート2とコンピューターまでの距離が長くなった場合であっても、電流値で信号を出力することによりノイズや減衰などの影響を少なくして正確な出力値を得ることができるようになる。
Further, a current conversion unit that converts a voltage value, which is an output value from the
また、前記電流変換部で変換された電流値をA/D変換し、前記踏圧プレート検出手段32で踏圧されたと判断されたフォースプレート2からの出力を、他のフォースプレート2からの出力と異なるように電圧値を変化させて足位置算出手段42に出力するようにしたので、電圧値によってどのフォースプレート2が踏圧されたのかを判断することができるようになる。
Further, the current value converted by the current conversion unit is A / D converted, and the output from the
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実子することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be realized in various embodiments.
例えば、上記実施の形態では、陸上競技を行う被験者の走行状態を解析する場合を例に挙げて説明したが、体操競技や球技など、あらゆる分野のスポーツの運動解析に使用することができる。また、リハビリを行う患者の運動解析にも適用することができる。 For example, in the above embodiment, the case of analyzing the running state of a subject performing athletics has been described as an example, but it can be used for motion analysis of sports in all fields such as gymnastics and ball games. It can also be applied to motor analysis of patients undergoing rehabilitation.
また、上記実施の形態では、フォースプレート2を直線状に敷設するようにしたが、平面状に並べて運動解析できるようにしてもよい。この場合、各フォースプレート2の境界部分を踏圧された場合は、そのフォースプレート2と、これに隣接する複数枚のフォースプレート2から荷重を出力してCOPを計算するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the
さらに、上記実施の形態では、フォースプレート2ごとに電圧を変化させて踏圧されたフォースプレート2の番号を判断できるようにしたが、各フォースプレート2に識別情報を付与しておき、フォースプレート2が踏圧された際に、その識別情報を一緒に出力させるようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the number of the pressed
また、上記実施の形態では、制御部4でCOPを計算するようにしたが、集中中継盤3やパソコン5などでCOPを計算するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, the COP is calculated by the
また、上記実施の形態では、荷重やモーメント、足の位置などを算出するようにしたが、重心位置などを計算できるようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the load, the moment, the position of the foot, etc. are calculated, but the position of the center of gravity may be calculated.
1 運動解析システム
2 フォースプレート、21 ロードセル、22 A/D変換部、23 分力算出部、24 D/A変換部、25 電流変換部
3 集中中継盤、31 A/D変換部、32 踏圧プレート検出手段、33 出力手段
4 制御部、41 A/D変換部、42 足位置算出手段
5 パソコン、51 表示手段
1
Claims (3)
前記複数台のフォースプレートのうち、被験者が踏圧したフォースプレートを検出する踏圧プレート検出手段と、
当該踏圧プレート検出手段によって踏圧されたと判断されたフォースプレートおよび当該フォースプレートの前記走行方向に向かって前方の隣接するフォースプレートからのみロードセルの出力値を出力する出力手段と、
当該出力手段で出力された値から被験者の足の位置を算出する足位置算出手段と、
当該足位置算出手段で算出された足の位置と前記ロードセルの出力値を表示する表示手段と、
を備えるようにした運動解析システム。 In a motion analysis system in which a plurality of force plates having load cells are laid along the traveling direction of the subject and the load and position of the subject traveling forward on the laid multiple force plates are detected.
Among the plurality of force plates, a tread plate detecting means for detecting the force plate pressed by the subject and a tread plate detecting means.
An output means that outputs the output value of the load cell only from the force plate determined to be pressed by the tread plate detecting means and the adjacent force plate in front of the force plate in the traveling direction .
A foot position calculation means that calculates the position of the subject's foot from the value output by the output means, and
A display means for displaying the foot position calculated by the foot position calculation means and the output value of the load cell, and
A motion analysis system that is equipped with.
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