システム概要¶

GaitForce® は、「ステレオカメラ」と「独自の力学計算エンジン」を組み合わせることで、歩行中の三次元運動および床反力や関節モーメント、関節反力といった力学情報を数値化できるシステムです。大がかりな設備や、身体へのマーカーやセンサの取り付けは不要で、短時間で計測できることを特徴としています。

運動推定の仕組み¶

GaitForce® は一般的なカメラ（カラー画像）の情報に加え、撮影した対象物までの距離を測ることが可能なステレオカメラを使用しています。撮影された映像から AI（人工知能）が身体の関節位置や特徴点を検出し、深度センサにより得た奥行き情報と組み合わせることで、身体の動きを3次元データとして記録します。

身体モデルの生成¶

計測されたデータにはカメラの特性上、わずかな誤差が含まれます。そこで GaitForce® は、入力された身長・体重などの情報を基に、その人の体格に合わせた剛体リンクモデル（デジタル上の骨格模型）を自動生成します。この身体モデルを逆運動学計算により実際の動きに当てはめることで誤差を補正し、関節角度を計算します。

力の推定¶

GaitForce® の最大の特徴は、計測した3次元運動データから、フォースプレート等を使わずに床反力を推定する機能です。この技術はロボット工学で培われてきた物理シミュレーションと最適化の技術を応用しています。また、推定した床反力から逆動力学計算により関節モーメントや関節反力を計算できます。

「この体重の人が、このように動くためには、床をどのくらいの強さで蹴り、関節にどのくらいの力がかかっているはずか」という問題を AI ではなく、物理法則の方程式を解いて計算していることが特徴です。AI が学習していない未知の動きであっても、力学的に整合性のとれた信頼性の高い解析結果を得ることができます。