自作エルゴはトレーナーに改名

暑い日が続きます。

僕の運動は涼しい早朝なのに、それでも暑いくらいです。

小さな潟なので水温が上昇して風まで温い。

しかし夏のピークもお盆過ぎまでのあと２、３週間かな？

自作エルゴの話

新しい電磁ブレーキの構想をずっと暖めていたのだけど、そのアイデアを先日試してみました。

今までのブレーキは120Wの直流式だったが3相交流式に変更し定格1000W以上まで対応。

クラブでの使用やアスリートの酷使に耐えるパワーと耐久性が欲しかった。

3相交流式にすると制御は少し複雑になるが、良いことがいろいろある。

新しい電磁ブレーキを設置して最初の１パドルを引いた瞬間、その重さに（当たり！）と感じました。

いい音で回っている。

これでアスリート領域までカバーできそうだ。

お気づきの方もいらっしゃると思いますが、右上に出ていた「自作エルゴメーター2号機の改造中」が「カヤックトレーナー開発中」に変わりました。

作っているものが既存のエルゴとはちょっと違ってきたからです。

今までのエルゴメーターと違って、いろんなモードでトレーニングを行えるようになるので、名前も「エルゴメーター」より「トレーナー」の方が正しいと思いました。

これからは「カヤックトレーナー」と呼ぶことにします。

いま悩んでいるのがデザインです。

手作り感満載なんで。

木の良さも残しつつ、楽しいデザインにできないか。

画面作りのトレーニング

エルゴ２号機に使うタッチパネルのプログラミングを少しずつ試しています。

少し動きのある画面も作れそうです。

メーターやキーパッドなど、使いそうな機能を練習しているところ。

まだ思うような画面になっていません。

カヤックのトレーニングのように、プログラミングもトレーニングが必要ですね。

メダルの図案

スタートアップ画面に配置したメダルリボンの色が良くなかったので、輝くメダルを作りました。

やはりメダルはキラッとかぎゃやーてないといかんわ。

平日は作業時間がなくてちょっとしか進まない、牛の歩み並です。

5月連休で時間が取れれば新しいパワーユニットをテストしたいのですが、連休にやることがあったりすると．．．なかなか進まない。

スタートアップ画面

風邪の方はなんとか治まりつつありますが、まだスッキリしません。

しかし気温が上昇して過ごしやすい1日でした。

今日は休日を利用してエルゴのタッチパネルの画面をデザインしていました。

ソフトウェアの開発にはデザインが付きものです。

そのデザインも図柄のデザインとプログラムのデザインがあります。

今回は図柄のデザイン。

絵が苦手とかなんとか言っている場合ではなく、この作業を通過しないとパネルの表示ができない。

エルゴの電源を入れるとしばらくの間はスタートアップ画面を表示することにしました。

運動のモチベーションが高まるような画面作りができれば良いなあと思って作ってみました。

かなりデフォルメした？カヤックのイメージと金メダルリボンを配置してみた。

これのどこがカヤックなんじゃ！と思われるかもしれないけど、ある意味飛んでる作品なので別の物に見えても良いのです。

金メダルリボンが目立ちすぎて、もう少し控えめにしようかな？

今日の所はこの図案で落ち着いた。

金メダルが3個になってどこが控えめなんじゃ！

... いや、小さくなっているでしょう。

メダルはやっぱりあった方が嬉しいだろうということで、今日はここまで。

画面作りに使用するソフトウェアは Inkscape というフリーソフトですが、機能が高くレイヤー管理できるのでパーツの重ね合わせなどが上手く作れます。

デザイナーがよく使うイラストレーターというソフトウェアがあって昔触ったことがありますが正にプロのツールでした、使えないままもっとお手軽なソフトで済ませてしまいました。

Inkscape も最初はよく分からなかったけど、使い始めるとなかなか良いデザインツールで使うほどに使いやすいと感じるようになりました。

作った画面のデータをタッチパネルの開発ツールで読み込み、実際にタッチパネルで使用できる形式のデータに変換します。

もっと複雑な画面を何ページも作らなければならない。

なかなか気の長い話ですね。

鏡とモニター画面

今年の冬はほとんど雪が積もらず楽です。

朝夕の日も長くなり、春が近いのを感じるこのごろです。

と言いつつも水上には出るつもりもなくぬくぬくと部屋でエルゴを漕いでいるこのごろです。

ちょっと前になりますが、大きな鏡の代わりにミラーシートを貼って鏡を作る話をしました。

その後どうなったかというと鏡作りは成功したのです。

やや写りが曇っていますが、フォームの確認用なので問題ない。

この鏡を作る際の注意点は、銀シールを貼る面がツルツルの平らな面じゃないとだめです。

ベニヤ板だと細かい凹凸で銀シールを貼っても鏡にはなりません。

今回使用した板はベニヤとアルミを貼り合わせた合板で表面はアルミ板です。

15cm角のミラーシートを四列並べて60cm幅の鏡ができた。

エルゴを漕ぐ姿勢は横からもチェックしたほうが良いみたい。

腰が曲がったり前傾が大きいと体のひねりの妨げになるし自分もその傾向が分かりましたから。

横からの観測にはビデオカメラが必要で．．．システムの肥大化じゃ (ﾟoﾟ;)

鏡はコストをかけずに作ったので、ビデオカメラも金をかけたくない。

室内なのでカメラのレンズは広角f=28mmくらいなら近い位置のカメラでも姿勢を確認出来る。

見つけた中古ビデオカメラ

SonyのHDR-CX180（2011年に生産終了したので、中古市場でよく見かける）

　ワイド側29.8mmでまあまあ広角なので、室内の撮影にも適している。

　HDMI端子からのモニター映像も可能、中古の価格帯は8000円〜10000円

　付属のACアダプターが無い出品が多いが、ついていない場合は互換品のアダプター(2000円)を購入する。

　新品の互換バッテリーが手に入る。（2000円ほど）

Amazonで中古を手に入れました。

バッテリーが劣化していたので互換バッテリーを追加購入。

結局ビデオカメラに12,000円ほど使った。

これ以上は買ったりしませんが、せっかく調べたのでメモだけはしておこう。

モニターが画面分割に対応していれば、動画とモニターを同時に表示できる。

部屋を独り占めできるようになったら画面を分割してリッチに楽しめますね。

エルゴ1.5号機のパーツ交換

エルゴ1.5号機のパーツ交換がありました。

クラッチの手前にあるロープをガイドしているプーリーに穴が空いてしまった。

このパーツを作り直す必要がありました。

この部品です。

このプーリーはロープを引く度に圧迫と開放の力が繰り返しかかり、ロープの斜め方向の引きにより複雑な力がかかります。

強度が必要な部分ですが、疲労が起きて穴が空いてしまいました。

1シーズンの使用で次第に割れが広がったと思われます。

部品の強化については考えていたんだけど、強化しないでどれだけ持つのか実験中でした。

よく見るといくつかの割れが平行に走っている。

3Dプリンターでパーツを作る際に強度のあるABS材料で作っていますが、積層で作るので何層も積み重なって成形します。

強い力が加わったり、製作が悪いと層間が分離することを層間剥離と言って積層タイプ3Dプリンターの弱点です。

層間固着を強化する方法は、ABSを溶かす接着剤を塗布して層間を強固に接着することです。

今回の対策としてABS用の接着剤を表面に塗布することにしました。

ABSの表面が溶けて凸凹がなくなって滑らかになり、ロープを痛めにくいので一石二鳥です。

これからたくさん使うので業務用の 0.5L瓶を購入しました。

耐久性は上がりましたが、アスリートレベルの人がガンガンに漕いでも大丈夫か？

量産になったら樹脂成形で作る選択肢もあるけど、コストが上がっても困りますし。

一般ユーザー向けとアスリート向けは分けた方が良いかな。

エルゴの講習会

エルゴ選手権大会の翌日はエルゴの講習会でした。

場所はボート競技のメッカ、戸田漕艇場のある公園の事務棟です。

端から歩いて行くと大学の艇庫が立ち並び、その先に建物がありました。

ボートコースは思っていたより長い直線コースでした。

今回の講演者はフィン・ラーセンというデンマークのクラブコーチで多くのトップ選手を育てた国際的にも有名な方です。

エルゴの使い方やトレーニング方法を教わるのかなと思っていたけど、お話の内容は．．．．．

デンマークでの子どものスポーツ教育がどういう仕組みになっているかという話から始まり、

長いシーズンオフのトレーニング内容に関することが多かったと思います。

集まったスプリントカヌーの関係者にはとても参考になる話だったと思いますが、

一流のアスリートを目指すためにどうしたらよいかという話なので私にはほとんど「馬の耳に念仏」でした。

約半年のシーズンオフは漕がずにウェイトトレーニングとエルゴでのトレーニングになります。

ウェイトトレーニングはプッシュとプル何Kgを何回何セットとか、エルゴは高負荷/低負荷/休みをそれぞれ時間設定して何セット行うとか。

時期や年齢によってメニューも変わります。

特にエルゴはウェイトトレーニングとしても利用できるし選手の能力向上を把握しやすいのでトレーニングの中心的な存在のようです。

日本のスプリントカヌーを何ヶ所か見て回られて、選手の技術は充分教え込まれて問題ないそうです。

もっとウェイトトレーニングに力を入れた方が良いとアドバイスされていました。

ダン・スプリントさんからエルゴのトレーニング方法でちょっと変わった漕ぎ方を教わりました。

パドルを持って腰の位置で固定して脇を締め、腰の回転だけを行うトレーニング。

脇を締めて腕は体側に固定して全く動かしません。

これを30分やれと言われていました。（会場から笑いが）

自作エルゴを使って実際にやってみると、支える腕も疲れるし結構きつい運動でした。

普通に健康スポーツとして行う場合とは、全く別の世界の話でした。

なんとなく内容は分かったので、後で自分にも取り入れるところがあるかどうかビデオを見てみよう。

すべてビデオに撮ったので、県のカヌー協会にでも見てもらおうか？

感想としては、講習会の対象では無かった者がたまたま場違いな世界の講習会場に入ってしまった、みたいな感じ。

いつものトレーニングで、気がついたら講習の話と合点のいくことがあれば良いなと思います。

エルゴ大会の報告

「第1回　エルゴ選手権大会」に参加してきました。

カヌースプリントの若い指導者たちが中心になって立ち上げた「一般社団法人カヌーホーム」が主催した大会です。

書くことがいっぱいあって書き切れませんが取りあえず結果報告から。

大会の会場は埼玉県の「ララガーデン川口」というショッピングセンター内のイベントスペース。

観衆はショッピングセンターにお買い物に来ている人たち。

たまたま通りかかった人たちは、初めて見るスポーツに驚かれたことでしょう。

8台のマシンと大型モニターが並び、オープンな会場でレースが繰り広げられました。

種目は中学生からマスターズまでK-1, C-1 のスプリント。

傍らに体験用のマシンも置かれています。

モニターには各レーンの位置と艇速が表示されます。

私はK-1 1000mマスターズクラスに参加しました。

早めに来て自分のレース順を待っていたら8分間隔なのであっという間に順番が来て慌てて靴と上着を脱いでセッティング。

フットはそのまま、前の人と互換性ある足の長さでした。

パドルを引いてみると意外に重く、ロープを戻すバンジーも強い張りのようでした。

カーボンのパドルにはセンターに印がなく持ち手が偏ってしまった。

デンマーク人のスタッフから偏っているとジェスチャーで教えられる。

予選は2レースで各6名ずつ12名が参加した。

隣のレーンには2年前のマスターズ世界チャンピオンが居ました。

こんな人たちとレースができるのは光栄ですね、いよいよスタートです。

練習している負荷より重たくて1/3でパワー切れで苦労しましたが何とか1000m漕ぎきりました。

後で分かったけど負荷の重さは自分のパワーを発揮しやすいように調節しても良かったんです。

例え決勝に残ってもリタイヤしたいくらい疲れましたが、そんなおバカな心配する必要なく決勝の8人には残りませんでした。

しかし12人中9位で危ないところでした。

選手紹介でこの方が登場すると会場からどっと歓声が上がって、手を上げて答えていらっしゃいました。

スプリント界の有名人なんでしょうね。

恐るべきパワーの持ち主でした。

負荷の力と引く速度によって出力つまりエンジンの馬力が出ます、これをワット単位で表した物。

私の1000mの時は88WATTなのでどれだけすごいのか想像できます。

マシンに入力した体重とワット数に水の抵抗パラメーターを考慮して艇速が計算される仕組みのようです。

以前、エルゴのワット数表示については自作エルゴで検討した記事があります。

その時に予想した数値とほぼ同じような値が出ています。

エルゴメーターにおけるワット数表示について

予選落ちでしたが年齢別の表彰を受けました、ありがとうございます。

最後にジャンケン大会でスプリント艇のスプレースカートをいただきました。

ちょうど欲しかったので嬉しい。

モバイルエルゴの構想

2日後に迫ったエルゴ大会で１分持たずにリタイヤしないように。

体を温めるアップの道具を考えました。

体が冷えた状態でいきなり頑張ると力を出せないどころか怪我する恐れもある。

そうだエルゴメーターを作れるのだから、コンパクトなモバイルエルゴを作って漕げば良いんだ。

負荷は適当で良いからコンパクトに．．．

・・

・・

・・

考え中

・・

・・

・・

・・

空想中

・・

・・

・・

・・

考え中

・・

・・

・・

・・

内容に乏しいブログをカサマシ中

・・

・・

・・

・・

もったいぶって中

・

・

・

・

おぼろげな形は浮かんだけど、ぱっと作れちゃう物ではなかった。

今回は日もないことなので。

２ピース、エアパドルシステム。

これを振って少しでも体を慣らす。

ゴムバンドを使えば、簡易モバイルエルゴに変身！

力のかかり方がちょっと違うんだけど、まあ体を温めるだけで良いので。

カバンに入るコンパクトな簡易モバイルエルゴが完成。

けっこういけるんちゃう？

エルゴ大会の準備

今月26日に行われるエルゴ選手権大会の本部から競技の詳細スケジュールが届きました。

　第1回　エルゴ選手権大会　~あつまれパドラー！~

1000mのマスターズ部門に出場します。

マシンが8台あるので、予選の上位8人で決勝レースが行われます。

自分のクラスは予選2組（10人）中の上位8名が決勝へ進む。

レクリエーションカヤック出身で1000mという短い距離で競った経験が無いので予選敗退は必至ですが。

どちらかと言えばエルゴの講習会の方がメインでの参加です。

予選敗退が確実でも、一応あがいてみることにしました。

1000mという距離はエルゴで漕いだら何分くらいか？

レーシングカヤックの設定だからマスターズだと4分台かな？

1時間、2時間のペースは何となく分かるけど4分に集中するのは難しそうだ。

シーズンオフ中なので自作エルゴでインターバル漕をして20分ほど汗をかいています。

強い負荷の漕ぎでは2分が精一杯だ。

4分間漕げるペースを見つけておかないとひどい目に遭いそうだ。

一度だけアスリートが使うエルゴを漕いだことがあるけど負荷を一番重くしてもそれほど重くならないエルゴでした。

自作エルゴは重くすると10mの向かい風並みに重くなるので、一番軽いセッティングにしてみよう。

4分という時間は短くて長い。

今日から大会直前までの4回は4分間の漕ぎペースを見つける練習です。

どんなペースなんだろう？

？？？です。

同時にアップの工夫も必要と感じています。

自作エルゴのインターバル漕では最初のインターバルより後半のインターバルの方がパフォマンスが上がる。

マラソンレースなら漕いでいる内に調子を掴めるのだけど、短距離だからスタート時に体ができあがっていないと力を出せない。

アップに10分くらい欲しいが、レース間隔が8分なのでセッティングも含めて僅かな時間しかマシンに触れないことになる。

マシンを使ったアップの時間はないのでどうやってアップしようか？

シャドウボクシングを真似てシャドウパドリング？

今回は自作エルゴを持ち込めない、ポータブルなモバイルエルゴでも発明してみる？

第1回 エルゴ選手権大会 ~あつまれパドラー！~

オープンな大会としては日本で初めてなんでしょうか？

「第1回　エルゴ選手権大会」が開催予定です。

一般社団法人カヌーホームの案内で知りました。

https://www.facebook.com/canoehome2018/

エルゴというのは主にクラブ活動やアスリートがトレーニングに使っているトレ−ニングマシンです。

しかし元々は名前の通り「人間工学に基づいた測定器」として開発された漕力の測定マシンなのです。

漕力を測定できるので、同じマシンを並べて同時に漕げばレースも可能になるというわけです。

自作したエルゴメーターも育てたいので、研究の一環として参加してみようと思っています。

翌日の講習会でエルゴのトレ−ニング方法をしっかり聞きたいし。

予定と申し込み方法を抜粋しました

■日時
1月26日(土)　エルゴ大会
11：30予定　開会式/監督会議
12：00予定　第1レース開始
18：00予定　閉会式

1月27日(日)　講習会
9：00〜14：00　フィン・ラーセンコーチによる講習会

■開催場所
エルゴ大会・講習会ともに、埼玉県戸田市近辺
※確定し次第、再度ご連絡をします

■種目
男子カヤック…200m、1000m
男子カナディアン…200m、1000m
女子カヤック…200m、500m
女子カナディアン…200m、500m

■カテゴリ
中学生、高校生、シニア、マスターズ(満35歳以上)

■大会参加費

 学生…3,000円 (講習会込み)

非学生... 5,000円(講習会込み)
当日に参加料をお支払いください

■エントリー方法
以下のリンクからエントリーフォームをダウンロードしてください.
必要な情報を記入して, フォームに記載された住所にメールで送ってください.
https://drive.google.com/file/d/19-YIpbnzBI8gJo50NylkTC8kU5hlpJ34/view?fbclid=IwAR3a2clY8CcuKktOoO6hWj7E74b7Aq4hbPxhX4avC1B3VY33BZckGznMnXY

■エントリー締切
1月12日(日)

遠くからフリーの個人として参加するので、不明点を申込先に聞いてみました。

・カヌー連盟等の会員ではありませんが、申し込み時の「所属」は何を書けば良いですか？

   「今回の大会は連盟とは無関係での開催ですので、現在所属していらっしゃるチーム名をご記入ください。」

・監督会議には参加すべきでしょうか？

　「遠方からお越しくださる方も多いので、監督会議への参加は必須ではございません。」

マスターズは35歳以上か．．．歳の差ありすぎ。

こんな雰囲気なのか？  マッチョで熱い！

エルゴメーター1.5号機

6月に伊豆松崎町のシーカヤックマラソンで披露した時からほとんど進歩していませんが、自作エルゴメーターの1.5号機を紹介します。

2号機になる過程なので1.5号機と呼んでいます。

基本的仕組みはこれで行くけど、まだコンピューター制御になっておらずアナログ回路による調整です。

アナログ回路で理想負荷の再現は無理と悟ったのでコントローラー部を開発中。

今年の冬は、これを開発しながら運動していくことになります。

コンピューター制御に着手

11月は家族が風邪を長引かせたり、病人が出てしまって早朝漕げていません。

家族みんなが健康でいないと、いい暮らしはできないもんですね。

家族の健康も見守りつつ、せめて自分だけは風邪などひかぬよう注意していこう。

進みが遅いエルゴメーター2号機の開発。

なかなか開発に使う時間がなくて進まないが、来年中には2号機を完成させよう。

遅い代わりに良いアイデアも見つけたりしていたので、盛り込む機能が明確になってきました。

頭の中では2号機がどんどんバージョンアップしています。

だから今まで作らなくて正解だったのですが、考えてばっかりもだめなので、もう作ります。

今までにヒントをもらった独自の機能を備える予定で、来春までにどこまで現実になるか？

水上に出ない冬の時期にたくさん進めたいと思います。

完成すれば今までにないエルゴメーターになるでしょうね。

パソコンにはソフトウェアを開発するための開発環境が整いました。

まずは使用する機能を一つずつ確認していきます。

マイコン基板の機能テスト中

エルゴ２号機にはコンピューターが必要？

花の季節ですね、我が家の玄関先でもにぎやかに咲き始めました。

八頭身美人の白いチューリップはもう少し待たないと咲きません。

確か昨年は２つ咲いていたけど、今年は３つ咲くようです。

エルゴメーター2号機では負荷を電子制御しますが、最初に作るベーシック機にはコンピューターを使わない予定でした。

たたき台にしている1.5号機は、コンピューターなしでアナログ回路だけで制御しています。

負荷の調整もできて運動用具としては機能しているし、冬場の運動が出来ました。

しかし、水上の漕ぎとの差が大きいと感じています。

エルゴの引きはじめは重たくて、着水の柔らかな感触との差があるし、パドルを引いたときの水の粘性のある抵抗への状態遷移は複雑で非線形的です。

この複雑な負荷制御をアナログ回路だけで再現するのは無理ということになりました。

そこで、ベーシック機のほうにもコンピューターを載せることにしました。

細かな負荷制御はコンピューターで行い、強度調整はツマミ一つ操作するだけのは単純なものです。

ベーシック機は、ボリュームによる負荷調整+コンピューター制御でタッチパネルが無いもの。

アドバンス機は、タッチパネルを付けて高度な調整+トレーニング支援機能を付加したものとします。

エンジンは共通なので漕ぎの基本部分に違いはないが、アドバンスの方は艇種を選んだり負荷制御をカスタマイズする機能が付く予定。

難易度を上げてしまいましたが、ものづくりは常に良いものを求めていかなくてはならないと思っているので。

こういうのは性分ですね、ご先祖に日本古来の頑固一徹な職人がいたんでしょうかね~。

６月のデモに間に合うんか？

カヤックエルゴ1.5号機

カヤックエルゴ1号機は2号機の「たたき台」として変貌しています。

エンジンは2号機と同等になり、フレームの高さも調整されました。

フットレストに調整ツマミが付きました。

このツマミで負荷の強弱を調節できます。

楽ちん追い風パドリングから炎の向かい風パドリングまで再現可能です。

2号機ベーシックタイプは、このツマミで負荷調整する予定。

エンジン部分はこんな事になっています。

ここは僕が専門とする電子制御です、本領発揮しないといけない場所。

電磁ブレーキを制御するパワーエレクトロニクスの回路です。

配線がたくさん出ていますが、量産時はすっきりと綺麗になる予定です。

同じ運動量でも、軽くて速い VS 重くてゆっくり、どっちがお好み？

ある時間内に一定量の運動をするとして、軽い負荷で速く漕ぐ、重い負荷でゆっくり漕ぐ、どちらでも可能です。

カヤックエルゴ2号機では、それを同じ運動量として計測することが可能です。（コンピューター搭載タイプ）

また、一定の運動量に対して進む距離を定めた仮想カヤックをカヤックエルゴ内で想定すると、同じ運動量であれば同じ距離を進んだと計算できます。

軽い負荷でも重い負荷でも、得意な方で高い運動量を発揮する方が多く進んだことになります。

これが可能になることで過去の自分との比較が正確にできる、或いは同時に漕ぐカヤックエルゴ間で仮想レースを行うことができます。

細くて速いカヤックが得意な人、太くて遅いカヤックが得意な人、それぞれ自分の好きなセッティングにして、平等な条件でレースを競うことも可能です。

作り始めたころは、自作のエルゴがここまで発展するとは思いもよりませんでしたが、欲しいと言ってくれた皆さんのおかげで進歩することができました。

シーズンオフの過ごし方、ちょっとバリエーションが増えるもしれませんね。

あとは、耐久性と、使いやすさと、コストダウンが僕の仕事です。（汗）

頑張ります。

エルゴメーターにおけるワット数表示について

カヤックエルゴでの負荷表示をワット数で表示することは適当か？

という命題についての検討です。

2号機はエンジンの負荷を電力に変換することができます。

僕が漕いだ場合の電力計測値は、中負荷で40W、最大負荷で60W程度になります。

発電の効率（力の仕事率から電力へ変換される際のロスを考慮した効率）を60％として計算すると、

高負荷で継続可能な電力を50Wとして効率を考慮すると 50 ÷ 0.6 = 83(W) になります。

これはザックリとした計算で、正式には効率を正しく測定することとバンジーの張力も考慮する必要があります。

---------------------------------------------------------------------------------------------------

実際に2019年1月のエルゴ選手権に出場したとき、エルゴメーターの測定値が88Wでした。

参照記事：エルゴ大会の報告

1000mレースなのでMAXパワーは出していませんが中〜高負荷で漕いでいます。

マスターズでも現役アスリート並のパワーがある人は400Wを越えていました。（200mの種目）

---------------------------------------------------------------------------------------------------

いったい人間の能力は何ワットくらいが適当なのか？

車のエンジン出力は何馬力という表現をします。

人が継続的に発揮できる仕事率は0.1 - 0.2馬力程度とされています。

馬力という表現は、蒸気機関の開発で有名なジェームズ・ワットが蒸気機関の能力を示すのに、標準的な荷役馬1頭のする仕事を基準としたことに始まるそうです。

ややこしいのが、車の出力を ps で表す馬力は、なぜかワットの考案した英馬力ではなく仏馬力で表示するようになりました。

1 仏馬力 (PS) = 約 0.986 英馬力 (HP)

これは、車のエンジンの仕様表です。

エンジンパワーは何馬力と言った方がピンとくるのですが、正式にはKWで表すことになっています。

このように馬力とワット表示を併記してややこしいですが、

1PS(仏馬力)=0.7355kwの関係ですから、上の表の最高出力90KWから馬力換算が 90÷0.7355 = 122[PS]になります。

実際にPS表示では122と表示しています。

そのうちPS表示は無くなるのでしょうね。

人の能力は0.1 - 0.2馬力程度と言われていますが、自転車は脚力を使えるので0.2馬力として、カヤックは主に上半身の力なので0.1馬力としましょう。

1仏馬力 ＝735ワットですから、カヤックでは 70ワット程度が継続できるワット数としましょう。

アスリートは短時間ですが400W付近のパワーを出せるので0.5馬力以上です。

人の能力(0.1 - 0.2馬力程度)を遙かに超えていますね。

アスリートは様々な筋力トレーニングをしているので、並の人間とは異次元のパワーを出します。

話が横道にそれて馬力の話になりましたが、カヤックを漕ぐ場合に平均的な人の能力が70ワット付近だということを導き出すことができました。

2号機のエンジンで僕が継続的に運動する場合のワット数は、83Wでした。

ザックリと想定した人の仕事率(70W)に近い結果が得られています。

計算と実験の比較は、仕事の間違いを見つけるうえで大事なことで、整合性が計算の裏付けになります。

2号機の負荷をワット数で表示する場合、かなり近い値で近似できるようです。

これはエルゴメーターとして重要なポイントです。

運動量を数値化できると次のようなことが可能になります。

・どれだけ運動したかを統計的に見ることが可能

・パフォーマンス（運動能力）の推移が分かる

・エルゴを漕ぐ仲間との比較が可能になる

以上は、力学的な仕事率で表示することに焦点を置きました。

次に人体としてのエネルギー量に変換して表示する方法があるようです。

その場合は、生体の効率を考慮します。

人体は力学的な仕事率に対する効率が20~25%と低いそうです。

従って、人体の運動量で表示する場合は4倍するのが通例になっているようですが、エルゴメーターでは生体エネルギーではなく力学的に計算した出力そのもののワット数で表すようです。

生体エネルギーのワット数からは消費されたカロリー数を計算することができます。

追加：現行のカヤック用エルゴメータではどのようにパワーを測定しているか

　現行のエルゴは風車を使った空気抵抗式で、負荷の強弱は風車を包んでいるケースの窓を開閉して空気の流れを制限することで調整します。

　電力としてワット数を測定する機能がありません。

　負荷の力を測定するセンサー類も使っていない。

　ではどうやってワット数を標示できているのだろうか？

　回転速度を測るロータリーエンコーダーとマイクロコンピューターだけで測定します。

　ストロークには必ずオンとオフの時間帯があり、オン（パドルを漕いだとき）では加速し、オフになったとき減速します。

　オフの減速スピードと風車の重量（正確には慣性モーメント）から風車が受ける空気抵抗力が分かります。

　あらかじめ風車の特性を測定してあり、速度と負荷の関係をパラメーターとしてデータ化してあります。

　オフの時のマイナスの加速度を測定することで、現在の負荷強度の設定（調整レバーの位置）が分かる。

　漕いでいないオフの時に減速するマイナスの加速度が分かればその風車の特性から、速度−負荷の関係式が導き出されます。

　これを元に負荷の力が計算できる仕組みです。

　バンジーの張力は計算に入ってこないので、考慮していないか適当な平均値を入れているかです。

　このシステムでは最初の1ストロークのパワーは確定していないので、ある程度漕いでから計算することになります。

※豆知識：仕事率の単位[ワット]は、仕事率を馬の能力を基準として表すことを考案したジェームズ・ワットにちなんで名づけられた。

※ワットと電気エネルギー

家庭の電気使用料の検針票には使用電力量が ○○kWh (キロワットアワー)でされています。

使用電力量は電気エネルギーが行った仕事量です。

ここに出てくるワットも今回出てきた力学におけるワットと同じエネルギー量です。

電力量[kWh] = 電力[kW] × 時間[h] の関係式です。

100Wの電球を2時間付けっぱなしにしたら使用電力量は 200Wh = 0.2kWh になります。

エルゴを100Wで2時間漕ぐなんて、とてもできません。

LED照明なら20〜30Wで一部屋を照明できるので、頑張って発電してみます？

作業テーブル

作業台を作っています。

木工の練習も兼ねて、木組みをしてみました。

2400 X 1200 という大きな作業台です。

単純な溝掘りではめ合わせする木組みです。

溝彫り用のルーターも買ったのだ、ジャーン！

マキタや日立の電動工具も検討したが、集塵アダプターが付くものが欲しかったのでリョービ製になりました。

木工をやると木くずがたくさん出るので、集塵機を連結できる工具はありがたいのです。

ちゃんと作れるんだろうな。

はめ合い加工は寸法通りに作って良いのか？

少しきつめに加工して、ハンマーでたたいて入れ、木の収縮性を利用すれば良いのか。

そもそも木工に公差とかの概念があるのだろうか？

勘と経験の世界？

デジタルメーター

まだ仮ですが負荷を表示するデジタルメーターが付きました。

フットレストの上に仮止め状態です。

電圧と電流表示で負荷エンジンの仕事率が分かります。

このメーター表示はテスト機だけの物ですが、BASIC機に付けても良いかなと思ったりもしています。

予定通りの負荷がかかっているかどうか、眺めながら漕いでいます。

黄色いリボンは、気にしないでください。

１号機製作時にバレンタインデーに貰ったチョコのリボンを捨てるのがもったいなくて、丁度貼る場所があったから付けただけのことです。

不思議なことに、３年間落ちることなく付いたままになっています。

話を戻して、電圧と電流のかけ算がワット数（＝仕事率）です。

それに効率のパーセンテージをかけると、漕ぐパワーの仕事率になります。

2号機のポテンシャルとデモの予定

新しいクラッチを１号機で毎晩テストしています。

自分の方じゃなく機械の耐久試験なので頑張って漕いでます。(*^。^*)

ロープの滑り止めに様々なゴム材料を試した結果、いいクラッチができました。

今週は2号機のエンジンのテストを始めました。

カヤックエルゴとしての性質はエンジンで決定される。

この最重要部分で1号機との大きな違いは”コントロール”です。

負荷の強弱を電子制御できること。

まだ2号機の試作は作っていないけど、1号機のエンジンを改造してテストをしました。

新エンジンを試した感触は？

高いポテンシャルを感じました。

いい！（何が良いのかは、別の日にゆっくりと説明するね）

すごい！（何がすごいのか、デモ機ができたら体験してほしい）

これならだれにでも使ってもらえるマシンが作れそうだ。

2号機の大事なところをクリアしたので、今後のスケジュールを決めてしまおう。

ベーシックなカヤックエルゴは2018年の6月までにデモ機を完成する。

6月の岩地のレースに持っていってデモの反応を確かめる。

そこでさらに改良かそのままでよいか判断する。

おそらく9月ごろには受注開始できるのではないか。

そしたらすでに手を挙げている人から順に確認していきます。

最初のモデルはコンピューターは載せず、カヤックエルゴとしての基本機能のマシンです。

（後から出る上位機のコントローラーに組み換えも可能とします）

コンピューターを載せた上位機は翌年2019年の秋くらいか？

（タッチパネルで負荷調整を行い、高度な負荷プログラムを実行可能）

2号機を待ち望んでいる方々、もう少しです。

ABSのパーツ

本日２本目の投稿、

昨日は京都へ出張があって滋賀の大津SAで休憩しました。

北陸では寒い日が続いていたので、陽射しが暖かくて嬉しい。

琵琶湖も近くに見えて、カヤックを出したくなる日でした。

SA内では、お土産コーナー・レストランで「近江〜」という冠付きご当地グルメがよく目につきます。

滋賀は美味しいものがいっぱい、レベルが高いと思います。

グルメ大賞に輝いたという「近江豚の焼き豚丼」に挑戦しました。

どんぶりに厚切りの焼き豚がどっかりと乗っています。

巨大なシシトウがワンポイント、蓮根はこっちの産なのか細いですね。

焼き豚の脂肪が半端じゃないので山椒のふりかけも添えてあります。

美味しいですが、後半は少し脂がきつくなった。

帰ったら運動しなきゃ、なグルメでした。

今日はシーカヤッククラブの忘年会です。

金沢の近江町市場に串焼きとシーフードの２つの店を構えるカヤッカーの石原君のお店で、当然ながら今年初めての顔合わせが忘年会というメンバーも。

この一週間で作ったエルゴマシンのエンジン部のパーツです。

手前の大きなタイミングプーリーは直径200ｍｍ以上あり、3Dプリンターで出力するのに15時間かかっています。

１台分のパーツを出力するだけで丸3日くらいかかりそうです。

2号機を量産して売るような日が来れば、作るのに何日かかるだろう？

あと３年は会社勤めする予定なので余暇を利用しての製造となると、月産1台か？

製造方法もコンピューターを使った加工へシフトしています。

木工フレームは２号機から丸鋸はスライド式チップソーに、ハンドドリルはNCフライス盤に変わる予定。

こういったCAD/CAMを使った「ものづくり」が個人でもできるようになった。

趣味の工作の世界にも達人はたくさんいますが、メカとエレクトロニクスの両方を使ってアイデアを表現する面白さ。

そこに自分の境地があるような気がします。

水を使ったローイングエルゴ

Fさんのプール式トレーニングの衝撃画像が残像で残っていますが、

その水を使った「WaterRower Rowing Machine」というローイングエルゴが出ました。

水をかくスポーツだから、水の抵抗を利用する意味で理にかなっているような感じ。

自宅でのフィットネス用に販売されているらしく、コンパクトで家庭での収納性もあり、家具調な仕上り。

タンクへの水の注入量で負荷を調節できます。

価格を調べてみましたが、グレードによって１０万〜３０万円で売られている。

家庭のフィットネスマシンとしてコンパクトで購入しやすい価格設定もいいです。

日本で購入できるかは不明。

これのカヤック版も作れそうです。

メーカー製カヤックエルゴは風車を回しているみたいですが、海外のDIYマシンは摩擦ブレーキが主流。

摩擦ブレーキは発熱で負荷が弱くなったり、安定しない弱点がありそうです。

自分のカヤックエルゴは電磁ブレーキ式。

負荷を電子制御できることが電磁ブレーキ式の強みですが、暇ができたらこの「水」タイプも作ってみて漕ぎ味を比べてみたいなんて思ったり。

３Ｄで設計中

カヤックエルゴマシンの設計が少し進みました。

１号機は2次元ＣＡＤで設計したが、３ＤＣＡＤに慣れたので2号機は３Ｄで設計を進めています。

メカ部分は、１号機を使ってテストをしたパーツを使ってビルドアップする方式です。

今はクラッチ関連の部品を評価・改良中。

クラッチやロープガイド機構の改善によって１号機は騒音が小さくなり、一段とグレードアップした感じ。

感覚的にはこれで良いんでねえの？って思うのだけど、まだこんなもんじゃ無い。

エンジン部は大きく仕組みを変えて、今思っている理想の形にしたい。

エンジン部のパーツがもうすぐ揃うので、なるべく早く組んで先にテストしたいと思っています。

制動力と慣性力が1号機に比べてどう変わるか？

漕いでみないと分からない部分もあるので、早めに体験して把握したいころです。

楽しさ半分、苦しさ1/4、あとの1/4は「未知との遭遇」？

正解の無い答えを出す工作です。

タイミングプーリーの設計

ゴロゴロと、雪おろしの雷が鳴っています。

（北陸では雪の前触れになるカミナリを「雪おこし」とか「雪おろし」とか呼びます）

音が乾いてなくて、こもった様なゴロゴロ〜、このニュアンス伝わるかな。

日曜日はタイヤ交換です。

カヤックエルゴ2号機の製作では、ベルトドライブを使って2段目の増速軸に回転を伝えます。

ここで解決したいのはコスト問題。

タイミングベルトは比較的安価で入手できるけど、タイミングプーリーが高い。

中華のネットショップでも高い。

金属を削って作っているから高くなっちゃうようです。

そこで、自社製造することにしました。

普通なら大量生産の市販部品より安く作れるわけないですが、そこは自分の特技を使って３Ｄプリンターで。

エルゴメーターのような人力マシンの加速力は動力機械に比べて遥かに小さいので、3Dプリンターで作った部品でも使用に耐えます。

ただ軸への取り付け部分は金属で補強しようかな。

タイミングプーリー作りは、円周上に歯型を描くことから始まる。

径サイズが異なると描くパターンも変わってくる。

歯の寸法は規格化されているので、資料を見て描いてみると結構できちゃいました。

一つの歯の形を描けば、円周上に回転コピーして全体の平面図が完成する。

これを立体化させるとプーリーができます。

60歯と100歯を製作しました。

このサイズのプーリーを買うと数千円レベルになっちゃう。

コストの圧縮です。

破壊するって楽しい〜

破壊の快感って、多かれ少なかれありますよね。

皿を投げ割ってストレス解消をするサービスもあるとか。

昭和の時代にはちゃぶ台返しのオヤジもいたとか。

私の場合は、もっと建設的なる破壊です。

前回、3Dプリンターの素材強度試験 で紹介した冶具が完成したので、試験を開始します。

冶具をセットするフレームも３Ｄプリンターで製作しました。

（冶具ですよ、玩具と間違えないでね）

長い柱は40cm以上あり3Dプリンターのサイズを超えるので、2分割して製造しました。

ハンドルを回せば引き延ばす力が掛かるフレームです。

（ここまで来ればほとんど玩具ですが．．）

測定器のデジタル計量秤にスプリングを連結して、曲げ応力、変形限界、破壊応力を測定します。

テストピースが壊れた時のデジタル計量秤の値を読み取って表にまとめます。

工作好きとしてはストレンゲージセンサの出力をピークホールドして半自動測定したいが、凝りすぎてもいけんのでここは読み取りで。

バシッ、ポキッ、それとも無音？壊れる時の音を聞くのも快感。

   

材料ブランド	引っ張り破壊	曲げ破壊応力	曲げ限界	備考
eSun	8-10(Kgf)	1.4(Kgf)	4(mm)	安い、折れやすい
PLASIL	10-12	1.8-1.9	3	強い、滑らか、総合１位
Verbatim	9-11	1.7	4	やや強い、総合２位
Aspectek	9.5-12	1.3-1.5	3	普通
APEX	11.5	1.2-1.3	3	積層良いが折れやすい、総合３位

たくさん壊した。

材料の違いが見えてきた。

みなそこそこ良い材料なので、大きな差は無いが、

1位：韓国製のPLASILが一番良い特性を示している。

2位：日本製Verbatim 日本はこの分野ではあまりパッとしません、値段だけは結構高い。

3位のAPEXが一番高い材料ですが、APEXは造形しやすいという別の長所がある。

残り2つは中国製で価格は安いが、そこそこの性能がある物。

3Dプリンターの素材強度試験

フィラメント溶融型の３Dプリンターで機構部品を作るので、素材の強度を調べているところです。

溶融型３Dプリンターの素材は、ABSとPLAが主ですがPLAは耐熱性が無いため使いません。

ABSのフィラメントのみ使用します。

そのABSフィラメントもほとんどが中国産で、一部韓国や国産もありますが、メーカーによって価格や性質が異なる。

強度があって安定した品質のフィラメントを見つける必要があります。

今は、5社のフィラメントに絞って評価をしているところ。

テストピースを作って引っ張り強度、曲げ強度を比較します。

テストピースには引っぱる穴と曲げ強度測定のくびれがあり、ジグにセットして測定します。

後々でトラブルにならないよう、素材選びはとても大事なのです。

大抵のものは素材だけで強度は十分にありますが、コーティングによって強度を高めることもあります。

カヤックを作るFRPのように、エポキシを塗って強度が上がることが分かりましたが、ABS専用のものがあるので試してみます。

「作って壊す」の繰り返し。

クラッチ＆ロープ

強い台風21号は近畿・東海の各地で風雨被害が出たようです。

石川県はコースから外れて被害は少なかったですが、一部、水害が出ています。

さて、オフシーズンの過ごし方は、カヤックエルゴの改良をいろいろとやろうと思っています。

今取り組んでいるのは、量産化に対応できるクラッチのデザインとテスト。

１号機では樹脂製のプーリーを削って作ったが、手間のかかる一品物で、量産に向かない。

いくつかの方法やデザインを同時に試しています。

他の部分も着手したいけど、ここが一番のポイントになるところなので日数をかけて練っているところです。

ロープでクラッチを回す仕組みはそのままなので、ロープの材質・太さを吟味しています。

摩擦力が強く、耐久性があり、やわらかい材質のものが理想的。

ロープも３種類の材料を試し中。

ところで、このテストのためにはエルゴを相当漕がなければいけない。

うむむ、エルゴのテスト漕ぎで力が付いたら、また速くなっちゃうじゃないか。

なんてウハウハな皮算用は、いつものように空振りに終わるのでやめましょう。

テスト漕ぎ程度で速くなれるほど甘くはなーい、であるな。

冬場の運動不足解消には多少貢献するかも。

新たな制作物

宮古のレース1週間前ということで、河北潟のロング17kmコースを漕ぎました。

周り方次第で何kmでも調節できるんですけどね。

祝−今年も1000km達成！(^^)/

まだ一月ちょっとあるので、余裕の達成でした。

このあとは、少し漕ぐ回数を減らして制作物に時間を使いたいと思っています。

制作物というのは、カヤックエルゴともう一つ、海上でのGPSトラッキング装置。

エルゴマシンの方は、少しずつ部品を改良しています。

今日はクラッチのパーツを試作したりしていましたが、空いた時間を使っての作業なので進捗が遅くて申しわけありません。

1号機は樹脂プーリーを削って溝を掘って作ったが、3Dプリンターのパーツとゴムリングで作ることにした。

ロープの滑り止めとしてゴムのリングを各種試す予定。

ABS樹脂のパーツ（3Dプリンター成形物）で挟んで固定する。

もう一つの制作物、海上でのGPSトラッキング装置というのは、先月のビワジュウの体験から考えついた物です。

GPSを使って得た現在位置を電話会社の電波を使って通信センターにアップロードする装置。

簡単に言うと、シーカヤックの位置を遠く離れたスマホやパソコンの地図上にモニタリングできる装置です。

グループのメンバー以外に、地上のサポーターもカヤックの位置が分かるので、安全面と楽しみの両立ができる。

これで仲間を漂流させるような心配も無くなる。

実は見守り用のGPSトラッキング装置は既に実用化されていますが、完全防水で日本の電波事情にマッチする装置を作った方が良いだろうということで製作に着手しました。

乞うご期待です。

コストパフォーマンスの良いマイコン基板

エルゴメーターの２号機にはマイコンを乗せますが、さほど高性能な物は必要ない。

コストが安くて、WiFi無線も含めた多彩な機能のマイコンが必要です。

最初はmbed基板で始めたけど、もっと良いのが出てきた。

WiFi無線モジュールになったSoCです。

つまり、マイコンが乗ったシステムモジュール 、説明になっていないか(汗）。

この基板はバッテリーでの運用に適しており、エルゴメーターのコントローラとしてうってつけです。

一年後にはまた変わるかも知れませんが、これで進めようと思います。

なず、この基板の限界（できないこと）を早めに把握したいです。

連休中は、この関連の調査に没頭しそうな風向き。

ベルトドライブで行こう

カヤックエルゴ２号機のエンジン部では、軸回転を2段目の軸で増速する仕組みを考えています。

伝達にギアを使うかベルトを使うか。

2号機の構想を始めて以来、ずっと考え続けている場所です。

車の世界ではタイミングベルトの耐用年数が10年で、前のエスティマは11年目で見事に切れました。

Wishの時はチェーン駆動だったので、10年目のタイミングベルト交換は必要ありませんでした。

車はタイミングチェーンの技術が進んでチェーン式へ回帰しているようです。

横道にそれましたが、ベルトの断面がV型や丸プーリーの物、タイミングベルト、チェーンもあります。

シンプルに、音も静かにしたいならタイミングベルトが良いでしょうね。

時計の有名ブランド「タグホイヤー」は、世界初のベルトドライブの腕時計「モナコ V4」を作りました。

その特徴は、

・力の伝達効率が優れている（マイクロ駆動ベルト採用）

・歯車同士を組み合わせる必要がないため、レイアウトが自由になる

まあ840万円の腕時計ですから、雲の上ではそういう物もあるってことですが。

ベルトドライブの効率は、一流時計メーカーも着目したって話で脱線しました。

カヤックエルゴで使うには、ギアもプーリーも相応の大きさになり、数千円の部品になりそうです。

ここを何とかしないとコストダウンにならない。

海外で流行っている電動スクーター用にベルトドライブのパーツを大量生産しているはず。

それを狙ってみるか。