力学の基本原理を用いたオーバハンドパス における合理的ルール構築の検討 三村泰成 鶴岡工業高等専門学校 Discussion of rational rule construction in overhand pass using basic principle of mechanics 1

はじめに  バレーボール（Volleyball）という競技とは？：  「ボールを地面に接地させずに打ち返す」という競技  オーバーハンドパス  「打ち返す」という現象ではない？  ルールでも明示されていない？ （両手でボールヒットする？） • 「オーバーハンドパス」という力学現象を明らかにする • 力学を用いてルールを提案する． 2 • 『持っているかどうか』の判別をする方法がこれまでない． • カテゴリによっては，大きな大会で反則を取られていないケースもある． • チームはルールに従った行動をとるので，選手育成に悪影響がある． 問題 目的

ボールが跳ね返るとは？ 3 ボールが床でバウンドして跳ね返る挙動（概念図） 離床 最大変形 着床

ボールが跳ね返るときの床反力 4 弾性反発 接地時間は約 0.01 秒 １ｍ程度の高さから静かに落と して反発した時 ボールをたたきつけて反発した 時

弾性反発現象の分類 5 time time time （床で）跳ね返る 打ち返す 突く（先端で打ち返す） time ボール以外の弾性体で跳ね返す 弾き返す Volley ??

オーバーハンドパスとは？ 6 • ボールの弾性反発？ • 身体部位で弾き返す？ • キャッチ＆スロー？ 日本バレーボール協会，コーチングバレーボール基礎編，大修館書店，（2017）

ラファエル・オリベイラ選手 https://youtu.be/71tGWES43gw http://www.volleyball-movies.net 7

アンダーハンドパス 8 ボールが変形している！！ ボールの弾性反発 30fps 240fps 接触時間： 0.01667秒 （4/240）

オーバーハンドパス 9 30fps 240fps 接触時間： 0.0833秒 （20/240） “volley” ではないが，ここまでを Good とするようである． ボールはほとんど変形しない！！ 身体側で弾性反発を実現

高速キャッチ＆スロー 10 30fps 240fps 肘が屈曲方向に動く 接触時間： 0.1542秒 （37/240） もはや弾性反発とは 言えない！！

高速キャッチ＆スロー時の肘関節の屈曲 11 ボールタッチ後に肘関節が屈曲側に動く！

接触時間の比較（概算） 12 0.01秒～0.03秒 アンダーハンドパス オーバーハンドパス 高速キャッチ＆スロー 0 0.1 0.2 キャッチ＆スロー 0.08秒～0.14秒 0.12秒～0.2秒 0.2秒～ 時間での判別は困難！！

オーバーハンドパスの動作解析 13  （１）手の“ばね”を活かす  （２）手の“ばね”を、身体の“力”で活かす Makita et al.,（2015）， the 25th Congress of the Int. Society of Biomechanics, AS-0165． ボール接触時の床反力 縄田， 日本バレーボール学会 第21回大会２日目（2016/03/20） 肘の伸展

直上突きパス（できるだけ肘を固定） 14 30fps 240fps 接触時間： 0.1333秒 （32/240） “突いていると感じる” オーバーハンドパス． 実際には手首の弾性反発であり，ボールは 変形しない．

玉突き現象 15 手 体 幹 下肢 上腕 前腕 手首 縄田， 日本バレーボール学会 第21回大会２日目（2016/03/20） 突きパス オーバーハンドパス 手 体 幹 下肢 上腕 前腕 手首 肘 肩 肘関節は 伸展方向 に動く！ 屈曲方向に動くと バネを活かせない！

突きパスの 3DCAD モデル 16 初期状態 バネの力で体幹を加速 ゴムの塊 炭素鋼

「床反力」と「手とボールの接触力」 17 バネ反力 両足 接触力（両手とボール） ボールの速度

オーバーハンドパスに関するルールの提案 18 オーバーハンドパスは，ボールではなく，身体の弾性エネルギを利 用した弾性反発である．弾性エネルギの蓄積＆解放には，手指関 節に付随する筋腱複合体を主に利用する． 力学現象 オーバーハンドパスのとき，ボールが接触してから肘関 節は屈曲方向に動いてはならない． 屈曲方向に動いた場合は，「キャッチ」の反則と見なす． ルール ボール接触時に肘関節は伸展しないと バネを活かすことができない！！

今後の課題 19  多くの選手を使った動画撮影，計測，検証．  信頼性を向上するには，信頼性のあるデータが必要である．  今回のルールを多くの審判が理解し，判定に利用できるかの 検証も必要である．  力学モデル：  「突きパス」を実現できるロボットの製作．  オーバーハンドパスを実施できる「義手」，「装具」の製作． 人工物を用いて力学現象を実現できれば， 「動作の力学モデル」の信頼性が向上する ｎ 数が必要

ジャンプ動作との比較 20  スクワットジャンプ ≒ ゆっくりキャッチ＆スロー  垂直跳び（反動をつけてジャンプ）≒ 高速キャッチ＆スロー  リバウンドジャンプ ≒ オーバーハンドパス 「オーバーハンドパス」という動作感覚は， バレーボール以外で経験することは少ないかもしれない．

まとめ  「オーバーハンドパス」という力学現象を明らかとした．  筋腱複合体を用いた「弾性反発」であることを示した．  3DCADモデルを製作し，力学モデルを検証した．  「肘の伸展・屈曲」に着目することで，「オーバーハンド・ パス」と「キャッチ＆スロー」を判別できることを示した．  新たな「ルール」を提案した．  「力学現象」を示すことで，合理的なルールを 規定できることを明らかにした． 21

資料 22

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 23