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

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

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