「見えなかったものが見える。」水晶ジャイロセンサ

素早いスポーツの動きを可視化する「IoT on Table Tennis システム」

スポーツの動きを妨げない！小型軽量水晶ジャイロセンサモジュール

　京セラはラケットの動きを観察するため、3軸水晶ジャイロセンサに加え、3軸加速度センサ、3軸地磁気センサをグリップエンドに装着し、選手の動きを妨げない使いやすさを実現しました。
　上記の各慣性センサは、マイクロコントローラー、無線ICならびにバッテリ等と共にプリント基板に実装されています。通信にはBluetooth®(BLE4.2)を用いてAndroid™端末から計測開始・停止のコマンドを送り、計測後には自動的に端末側に計測された各16bitの加速度・角速度・地磁気がダウンロードされる仕組みです。サンプリング周波数は1kHz（0.001秒単位）で最大2分間の計測が可能です。

　水晶ジャイロセンサの特徴を活かした応用例として、慶應義塾大学SFC研究所との共同研究により、卓球ラケットセンサシステム（IoT on Table Tennis）を開発いたしました。今後は、本システムによる取得データの利活用を目的に、実証実験を進めて参ります。

水晶ジャイロセンサを用いたスポーツセンシングへの期待

　「水晶ジャイロセンサは、データをワイヤレスで送受信可能な小型なモジュールを実現しており、バドミントンやテニスラケット、野球のバット、ホッケーのスティックなど、様々な道具に簡単に取り付け計測することが可能であり、さらに陸上競技など、あらゆるシューズのセンシングにも用途展開が可能であると考えています。この水晶ジャイロセンサによってスポーツセンシングの世界が大きく広がり、今後、スポーツの技能向上や高度化に発展させることもできると期待しています。
　現在、新型コロナウイルスの影響により、インターネットを活用した講義やレッスンを余儀なくされています。
今後は、画像と音声だけでなく、動きや状態も共有するインタラクティブに情報交換可能なシステムが必要不可欠になると考えています。
　先に述べたアスリートの技術力アップだけでなく、怪我の防止や、今後を担う子供たちの運動能力向上なども遠隔地での指導が可能となることから、様々な活用が期待できると思います。」

「一瞬の動きを捉える」京セラの水晶ジャイロセンサ

　表１は、通常歩行時の各関節の回転運動を数値化したものです。通常歩行時の動き（角速度）であれば、一般的なジャイロセンサでも十分に測定することが可能です。

表1

動作例		角速度 [dps]
歩行時の脚の角速度	膝	300~400
	下肢	250~300
	上股	100~200

　一方、表2のようにスポーツ時の動きは、角速度が通常生活時に比べて1桁大きく、一般的なジャイロセンサでは正確な数値を可視化することが困難ですが、私たちが開発した水晶ジャイロセンサは、これらの速い動きに対しても高精度計測を可能にしています。

表2

動作例		角速度 [dps]
野球の投球動作の回転角速度	肩	2000~3000
	肘	2000~2500
	手首	5000~8000

水晶の能力を引き出した驚きの高精度、水晶ジャイロセンサの特徴

　私たちは特性の良い水晶材料を独自の設計技術と高精度加工技術（2020年5月京セラ調べ）で小型化することに成功しました。それにより一般的なジャイロセンサに比べ、以下の4つの大きな特長を有しています。
　➢　高分解能　　： ノイズが小さく正確な姿勢制御が可能
　➢　低ドリフト　： 正確な軌跡を測定可能
　➢　高速回転検出： 従来品では計測できない速い動きを測定可能
　➢　小型化　　　： 従来1軸の水晶ジャイロを3軸1パッケージに搭載

特性一覧

※それぞれの特徴を生かした実験動画をご覧ください。

京セラの水晶ジャイロセンサで価値あるセンサシステムをご提案

　私たちが開発した「水晶ジャイロセンサ」は、スポーツは勿論、様々な用途への展開が期待できるデバイスです。この水晶ジャイロセンサを用いて、今後のIoT社会に様々な価値あるセンサシステムをご提案いたします。

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