走行フォーム評価用 WEB システムの構築信州大学大学院理工学系研究科情報工学専攻 13TM513F １．まえがき小林聖走行フォームの評価結果の一例を図２～４に示す．近年のマラソンブームを受け，ランナーの走行フォームを評価する手法への関心が高まっている．当研究室では H24 年度から産官学連携プロジェクトの中で，腰に装着した 3 軸加速度センサを用いた走行フォーム評価システムの開発を進めている [1]．これまでは，加速度センサの走行データを，PC やスマートフォンに転送し，独自に開発した専用ソフトウェアを用いて解析していた[2]．しかし，計測した走行データの一元管理が難しく，アルゴリズムの改良に伴うソフトのアップデート等の作業が煩雑であった．そこで今回，WEB サーバ上に走行フォーム評価システムを構築することにした[3]．本稿では，それらの概要と，新たに追加した機能について述べる．２．システム構成試作した WEB システムの構成を図１に示す．図２走行の評価指標図２では，ペース (min/km)，速度(km/h)，周期(sec)，推定接地時間(sec)，ピッチ(歩/sec)，ストライド(m/歩)，ストライドと身長の比，左右バランス(%) の８つの評価指標がグラフや偏差図1 システム構成ランナーの重心点に近い腰に３軸加速度センサを装着し，値バー(範囲±3σ)で表示される．また，比較する他のランナーの評価指標値も同時に表示する機能がある．そのデータを CSV ファイル形式で保存する．次に， PC やスマートフォンのブラウザを用いて，データを WEB サーバにアップロードする．サーバ側では，加速度波形を解析し，走行フォームに関する評価結果を画像に変換しブラウザ上に表示する．なお，本システムで使用しているサーバは Ubuntu(14.04.3)， Apache，MySQL，PHP，Java を利用している．３． WEB システムの機能本システムは，スタンドアローン型の走行評価システムをベースに構築しており，評価指標値や腰の推定軌跡を表示する機能がある．さらに，WEB システムを構築するにあたり，事前に長野県内のトップランナーに対して WEB システムの新機能に関するヒヤリングを実施した．それらの結果をもとに，①評価値の比較，②評価平均値の推移グラフ表示，③推定軌跡・加速度の平均波形表示，④平均波形比較の４つを新機能として実装した．４．システムの評価結果図３評価平均値の推移グラフ図３では，図２に示した各評価指標の平均値が，データアップロードの時系列に基づく推移グラフとして表示される．６．左右バランスの評価手法一般に長期にわたって，左右バランスのズレを表す指標が拡大傾向にあるとき，怪我をする可能性が高いと言われており，怪我や故障の予兆を見出す指標として用いられる．図６に，走行フォームと腰の推定軌跡の関係を示す．図の下は，ランナーの１周期分の動作を表しており，①～②，③～④は足が接地している区間，②～③，④～①は地面から離れている区間である．推定軌跡の②，④付近にクロスする点があり，これを基準として左側が右足接地(青)，右側が左足接地(赤)のように分類することができる．本システムでは，両区間の推定軌跡の長さの比を左右バランスと定義した． 2 [m/s] 2 [m/s] 図４腰の推定軌跡と平均波形図４では，加速度を２回積分して得られる腰の推定軌跡[2]と図６走行フォームと腰の推定軌跡加速度・推定軌跡の平均波形が表示される．また図２と同様，比較する他のランナーの平均波形も同時表示される．７．まとめおよび今後の課題腰に装着した 3 軸加速度センサを用いて，走行フォームを５．平均波形の算出手法評価する WEB システムを構築した．本システムでは加速度の本システムでは，ランナーの右足が接地してから再び接地波形から，接地周期などの評価指標や腰の推定軌跡，走行平するまでの時間を走行における一周期としている．図４に示し均波形等を算出し，数値やグラフにより表示する機能がある．た推定軌跡と加速度の平均波形は，走行周期内の波形を線今後の課題として，①サーバのセキュリティ強化，②ランナーの形補間により平均周期長に正規化し，それら全ての正規化波走行波形のクラスター解析，③ランナー間のフォームの類似度形の平均値を求めることで得られる．図５に全ての正規化波形推定などが挙げられる．特に，走行フォームは，レベル，年齢，とその平均波形を赤い線でプロットした例を示す．性別，国籍等の様々な要因により変化することから，多変量解析を用いた統計的な解析手法が有効と考えられる．今後，システムの実践的な運用を図り，幅広いレベルのランナーから走行 2 データ収集が可能なシステム形態に発展させることが望まれる． [m/s] 参考文献 [1] 小林他：「腰に装着した加速度センサを用いた走行フォームの評価手法」, H25 年度電子情報通信学会信越支部大会，32, (2013) [2] 寺田他：「走行フォーム評価システムの開発-腰に装着した加速度センサによる…」, H26 年度電子情報通信学会信越支部大会，125, (2014) [3] 小林他：「走行フォーム評価用 WEB システムの構築」， H27 年度電子情報通信学会信越支部大会，58, (2015) 図５平均波形（青：正規化波形赤：平均波形）