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用呼吸发出信号。 [人体工学与步态分析研究_AIST Radio 2023 Spring]

2023/08/02

栏

用呼吸发出信号。

AIST 人类增强研究中心小林由之的日常生活。
[人体工程学和步态分析研究_AIST Radio 2023 Spring]

    有研究人员使用动作捕捉来分析昼夜步态。
    关键是让他们放松并像平常一样行走。我们询问了小林先生关于测量步态的想法,是什么促使他进行研究,最后,研究对他意味着什么。

    (摘自 2023 年 4 月 21 日发布的 AIST Radio 2023 Spring,进行了一些修改以使其更易于阅读。)

    什么是步态测量研究?

    公共关系先生小林,请告诉我们您团队的研究情况。

    小林我们是运动功能增强研究团队的成员,顾名思义,我们研究运动功能的扩展。主要是,我试图正确理解人体功能,以改善健康,过上更好的生活,实现幸福。另一个重要的一点是,我想做研究,这样健康就不会强加给人们,如果人们享受生活,他们最终会变得健康。

    公共关系作为促进健康的一部分,您希望正确研究人们如何行走,所以您像这部短片中那样测量步行,对吧?

    小林是的。毕竟步行是人们最基本的出行方式。我的动机之一就是正确理解这一点,以便我能够永远继续行走。

    公共关系这是一个基本问题,但我使用动作捕捉来测量步行。而且它是光学的。它是如何工作的以及它的特点是什么?

    小林那台机器本身很旧,而且不是最新的。如短片所示,它是一种将一个被称为标记的球附着在人身上的装置,并使用摄像头来识别和记录球的位置。因此,如何准确地将球附着在身体上是研究准确性的一个重要方面。

    公共关系有红灯,这是什么?

    小林不一定是红色,但相机周围有一盏灯,当该灯发出的光到达标记时,标记周围的小玻璃珠会将光反射回相机。相机检测到这种光,计算机就可以识别出这里有一个标记。

    公共关系如果您仔细观察,您会发现它与道路安全贴纸上的闪亮材料相同。

    小林是的。因此,如果鞋子有反光板,它们可能会被错误地识别为标记,或者如果衣服有闪亮的标志,计算机可能会错误地识别它们。做实验时,我把所有这些地方都贴上胶带,以确保我不会犯任何错误。

    公共关系没错。在短片中,我让他们赤脚并穿着最少的衣服。

    小林我最终无法将记号笔放在衣服上我想要的位置,并且在我意识到之前它就滑落了。作为一名研究人员,我希望尽可能多地暴露皮肤,这样标记就不会轻易滑落。然而,如果发生这种情况,可能会有一些合作者不喜欢它,因此对此存在一些分歧。

    带有标记的赤脚照片

    公共关系您在视频中提到让参与者感到放松很重要,但是您在什么样的设施进行测量?

    小林该实验设施位于 AIST 的海滨城市中心。 AIST遍布日本各地,但我们的基地是其中之一的台场。

    公共关系有专门用于测量步行的空间吗?

    小林嗯,这是一个测量人们身体运动的空间。我们测量各种各样的人的动作,比如走路,过去我们测量过进出汽车的动作,还有一个前职业棒球运动员在这里扔球。

    公共关系相当宽敞。

    小林没错。它长约10米,当你打开短片中拉下的窗帘时,它长约30米。这是一个很大的空间。过去,我们有一位残奥会奖牌获得者来到这里跑步。

    从上方拍摄的步态测量空间照片

    公共关系我希望您再次解释一下测量步行方式的整个过程。

    小林当参与者到来时,我们会向他们详细解释我们将要做什么以及我们采取的安全措施。穿好衣服,记上记号笔,然后走路。这一切都是为了那些合作的人。然后我们的任务就是分析这个。

    公共关系那就更难了。您如何收集数据以及如何分析数据?

    小林计算机只能告诉您标记点的位置,因此您首先必须告诉计算机标记点在您身体上的位置。人工智能最近进步了,它可以自动识别事物,但一开始还是得由人来完成,而且总是有可能出错,所以我们必须检查一切。

    公共关系在短片中,您可以看到他在 3D 空间中行走,就像一个实时测量的记号人。在这个阶段,计算机不知道那个点在身体的哪里,对吧?

    小林我不知道电脑在哪里。当人类看到它时,他们可以理解,“哦,这是一只手,这是一个头,对吧?”计算机无法理解这一点。当你分析它时,它就变成了一个数值。一旦数据变成 3D 坐标,就很难知道某物在哪里。那么,一共有57个标记,比如这是头,这是手尖,这是膝盖,我需要一一告诉它们。它以 200 赫兹和每秒 200 帧的速度拍摄。因此,由于我行走了大约 2 到 3 秒,因此每个标记有 600 块。如果你有 57 个这样的数据,并且你多次走过这些数据并且有 20 个人,那么数据量就非常大了。从那里,你可以计算关节的角度,看看脚趾抬起了多少,看看左右两侧是否对称等等,时间过得真快。

    步态测量期间的计算机屏幕

    公共关系测量需要时间,但分析也需要大量时间。

    小林先生的最新步态测量信息

    公共关系您能告诉我您最近在步行研究方面的研究主题吗?

    小林正如短片中所示,我们知道动物在实验室里是这样走路的,但我想知道它们在外面是否也这样走路。我想知道他们在日常生活中是如何行走的。人多的地方怎么办?晴天和雨天有区别吗?运动鞋、皮鞋、高跟鞋有什么区别?我正在研究情况是否确实如此,在实验室中和日常行走时是否相同,或者有何不同。我想,如果我们能够了解你在雨天如何行走,以及你在晴天如何行走,那么我们将来只要看你走路的方式就可以预测你现在的状态。你走路的方式和你的心情密切相关。

    公共关系有时我走得很兴奋,有时我走得很慢。

    小林是的。根据你走路的方式和当时的数据,可以预测你现在是快乐还是有点悲伤。然后,如果你感到有点悲伤,可以建议你去某个地方,或者像天气预报一样,你可能会因为走路的方式而有这种感觉,但你将来可能会处于一种感到沮丧的模式,所以可以通过告诉你在这种情况发生之前改变节奏来给予你支持。

    公共关系就像您处于这样的情况,那么为什么不做这样的事情呢?

    小林当然,我认为做与不做是由人自己决定的,这样就不会让人感觉强加于人,但我想如果我能推荐一下就好了。

    公共关系我听说您还与一家公司合作生产了防止摔倒的鞋子。

    小林有数据显示,工作的老年人数量正在增加,而且他们更有可能在工作中摔倒。为了防止这种情况发生,我们决定制造尽可能不易摔倒的鞋子,因此我们与制造商合作制造了不太可能摔倒的安全鞋。我们通过科学验证小想法来帮助公司充满信心地进行销售。

    小林如何成为一名研究员

    公共关系我想更深入地了解小林先生的研究生涯。在短片中,据说他踢足球。

    小林初中、高中左右我就开始认真做,脚底都长满了老茧。我想知道为什么鞋子不太适合我,当我在研究我应该在大学做什么时,我听说有一个叫做人体工程学的东西,我觉得这听起来很有趣。

    公共关系您从哪里得知人体工程学似乎是决定大学的一个因素?

    小林当时没有网络,所以我必须看各种大学指南,听比我大一点的人的故事,然后我偶然发现了它。

    公共关系您的学习欲望始于想要帮助人们的健康并想知道是否有办法让生活变得更好。

    小林我不认为这对人们来说有那么高尚。我有一种非常简单的感觉,我想知道是否可以做点什么让它变得更简单。

    什么是研究

    公共关系我请小林先生将“研究”一词视为家庭作业。让我们大声朗读一下。

    小林这是对自己的挑战。我为此遇到了很多麻烦。经过深思熟虑,我认为这是一个挑战。

    小林先生的照片,展示“什么是研究?”的翻转

    公共关系您面临的挑战是什么?

    小林我正在尝试研究一些我觉得有趣的东西。换句话说,现在世界上有很多了不起的人,有很多有趣的人,有很多年轻人正在崛起,并且有很多竞争对手。我仍然可以做一些我认为有趣的事情。我相信,只要我能做到这一点,我就能以研究员的身份谋生。我想知道在这个意义上我能走多远。

    公共关系原来如此,我可以看出小林先生的研究生活是由好奇心驱动的。谢谢你,小林先生。

    小林非常感谢。

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