身体を用いたボールヒットにおける撃心についての検討

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1. 身体を用いたボールヒットにおける 撃心についての検討 三村泰成 鶴岡工業高等専門学校 Discussion about center of percussion on

   the act of hitting ball with part of the human body 1

2. はじめに  身体でボールヒットしてコントロールする動作  バレーボール：アンダーハンドパス，アンダーハンドレシーブ．  サッカー：トラッピング（クッションコントロール）  身体でボールを打ち出す動作 

   バレーボール： スパイク  サッカー： インステップキック 「ボールをヒットしてコントロールする」 という力学現象の解明を目指す 仮説 撃心の存在？ その形成方法は？ 衝撃エネルギの行方は？ どのタイミングでエネルギを使うのか？ （負荷するのか？） 動作の習得環境？ 2 思考実験

3. a b a b a b Hit point grip 用具の撃心

   3

4. アンダーハンドパスの撃心 4

5. アンダーハンドパス バレー歴10年 バレー歴3年 5

6. インパクト時の比較 •膝を曲げて低い位置でほぼ固定している． •腰あたりを支点になりそう． •上半身を固定している． •膝のみで上げようとしている． バレー歴10年 バレー歴3年 6

7. 簡易力学モデル  人間の腕と胴体を想定し，Ｌ字の剛体を想定する． 三村泰成，比留間浩介， バレーボールにおけるアンダーハンドパス時の衝撃中心についての一検討， 第22回日本バイオメカニクス学会大会，(2012) 7

8. Step 2 h h’ Step 1 Step 3 h h’

   h h’ Result 撃心計算の手順 8

9. インステップキックの撃心 9

10. インステップキックのシミュレーション 3関節による3DCADモデル SolidWorksのモーション解析 10

11. 異なるヒットポイントでの足首の速度 足の甲でヒットするとスムーズに振りぬける root center toe 11

12. ボールヒットの瞬間に 発生している現象 12

13. 多関節ロボット 13

14. 多関節ロボット --- 制御なしでボールをぶつける ？？？？ 14

15. 多関節ロボット --- 制御ありでボールをぶつける 15

16. 多関節ロボットでアンダーハンドパス 16

17. 多関節ロボットでアンダーハンドパス --- 失敗！ ビリビリ．．．と衝撃波！ 17

18. ボールが跳ね返るという力学現象 バレーボール 鋼球 床反力 時間 18

19. いろんな場所でボールコントロール 19

20. 衝撃低減によるボールコントロール 20

21. バレーボールとサッカーの例 ボールに当たる瞬間に 足や体を引いてボールの勢いを減らす ことでボールコントロールする技術 意識的に引いて大丈夫か？！ 21

22. 質点により衝撃吸収 𝑚1 𝑚2 𝑚1 𝑚2 22

23. 棒の付いた質点により衝撃吸収 𝑚1 𝑚2 𝑚1 𝑚2 23

24. 慣性モーメントにより衝撃吸収 𝑚1 𝑚1 • 芯を少しだけ外す． • 回転エネルギに変換． • ．．． 慣性モーメントで

    吸収できない場合は？ 24

25. ボールヒットにより勢いを与える現象 （スパイク，インステップキック） 25

26. 「始動」と「ボールヒットの瞬間」に着目 エネルギ 時間 始動 ボールヒット • 撃心の構築 • 反動に耐える •

    ．．． 26

27. 複雑な機構を用いて 単純な仕事を実現 27

28. ボールヒットという力学現象 多自由度 １自由度 28

29. スクワットジャンプの機構 回転関節 → 直線運動 スライド機構→直線運動 スクワットジャンプをする受動動作ロボット 29

30. リバウンドジャンプの機構 多自由度 １自由度 30

31. 動作を習得できる環境とは？ マクロスケール： 身体全体で行われてる仕事 ミクロスケール： 各部位が行う仕事 メゾスケール： 簡略化したモデルが行う仕事 • 身体中で起きている現象？ •

    形，負荷のタイミング，．．．？ • 外から教えることは不可能！ 選手自身が感じて， 自分自身で学習できる 環境 を整備する． 過剰な関節 過剰なアクチュエータ 過剰に変形する • マルチスケールで観察が必要！ • 何が起きてほしいのか？ • 何を感じてほしいのか？ 思考錯誤，試行錯誤 31

32. まとめ  身体でボールヒットする場合にも撃心が存在することを 明らかにした．  多関節による撃心形成過程を明らかにした．  ボールヒットによる衝撃低減メカニズムを明らかにした．  インステップキック，スパイクにおけるエネルギ配分の仮

    説を提示した．  「動作学習環境」の重要性を示した． 32