JP2015013008A - 運動検出装置および運動検出プログラム並びに運動解析システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】運動検出装置は、慣性センサー12の出力を用いて、被験者および運動具14の少なくとも一方の動きをトリガー信号の指標として特定する。慣性センサー12の出力中に、被験者および運動具14の少なくとも一方の動きが特定される。特定された動きに応じてトリガー信号が生成される。被験者は自分自身の動きを通じて的確なタイミングでトリガー信号を生成させる。
【選択図】図4
Description
図1は本発明の第1実施形態に係るゴルフスイング解析システム(運動解析システム)11の構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析システム11は例えばセンサーユニット12および本体ユニット13を備える。センサーユニット12はゴルフクラブ(運動具)14に取り付けられる。ゴルフクラブ14はシャフト14aおよびグリップ14bを備える。グリップ14bが被験者の手で握られる。グリップ14bはシャフト14aの中心軸に同軸に形成される。シャフト14aの先端にはクラブヘッド14cが結合される。望ましくは、センサーユニット12はゴルフクラブ14のシャフト14aまたはグリップ14bに取り付けられる。センサーユニット12はゴルフクラブ14に相対移動不能に固定されればよい。こうしてセンサーユニット12はゴルフクラブ14に装着されてもよく、その他、センサーユニット12は被験者の手や腕、肩に取り付けられてもよい。
演算処理回路19は仮想空間を規定する。仮想空間は三次元空間で形成される。図2に示されるように、三次元空間は絶対基準座標系(全体座標系)Σxyzを有する。三次元空間には絶対基準座標系Σxyzに従って三次元運動解析モデル28が構築される。三次元運動解析モデル28の棒29は支点31(座標x)に点拘束される。棒29は支点31回りで三次元的に振子として動作する。支点31の位置は移動することができる。ここでは、絶対基準座標系Σxyzに従って、棒29の重心32の位置は座標xgで特定され、クラブヘッド14cの位置は座標xhで特定される。
図3は一実施形態に係る演算処理回路19の構成を概略的に示す。演算処理回路19はバイアス値算出部35を備える。バイアス値算出部35は例えばセンサーユニット12の演算回路16に接続される。バイアス値算出部35は慣性センサー15の出力に基づき慣性センサー15のバイアス値を算出する。バイアス値は、静止状態の慣性センサー15から出力される検出信号に基づき特定されることができる。バイアス値算出部35は、所定の期間内に取得されるクラブヘッド14cの位置やグリップエンドの位置の情報から、時間の関数であるバイアス推定値を求める。バイアス推定値の導出にあたって、データは、任意の時間間隔でサンプリングされ、時間軸を含む2次元平面で直線近似される。ここで、バイアスは、角速度がゼロである初期状態のときのゼロバイアスと、電源変動や温度変動などの外部要因に起因するランダムなドリフトとを含む誤差の総称である。
ゴルフスイング解析システム11の動作を簡単に説明する。まず、ゴルファーのゴルフスイングは計測される。計測に先立って必要な情報が入力装置26から演算処理回路19に入力される。ここでは、三次元振子モデル28に従って、局所座標系Σsに従った支点31の位置lsj、並びに、慣性センサー15の初期姿勢の回転行列R0の入力が促される。入力された情報は例えば特定の識別子の下で管理される。識別子は特定のゴルファーを識別すればよい。
図6は第2具体例に係る特定動作を概略的に示す。第2具体例では、シャフト14aの中心軸回りで1方向にゴルフクラブ14を回転させる動作が反復される。そうした動作の結果、図7に示されるように、慣性センサー15の出力ではy軸回りの角速度に大きな変化すなわちピークが続けざまに複数回(ここでは2回)現れる。こうした複数のピークの波形や大きさは指標としてメモリー17に予め格納される。こうして指標は特定動作の反復を含むことができる。
図8は第3具体例に係る特定動作を概略的に示す。第3具体例では、シャフト14aの中心軸回りで第1方向にゴルフクラブ14を回転させる動作の後に、シャフト14aの中心軸回りで第1方向に逆向きの第2方向にゴルフクラブ14を回転させる動作が実施される。アドレスの姿勢から腕が第1方向に捻られて再びアドレスの姿勢に復帰した後に、腕が第2方向に捻られて再びアドレスの姿勢に復帰すれば、こうしたゴルフクラブ14の回転は実現されることができる。そうした動作の結果、図9に示されるように、慣性センサー15の出力ではy軸回りの角速度に大きな変化すなわちピークが続けざまに反対向きに現れる。こうした逆向きのピークの波形や大きさは指標としてメモリー17に予め格納される。こうして指標は、1つの特定動作に続いて、当該特定動作の対となって当該特定動作の逆向きの動作を含むことができる。
図10は第4具体例に係る特定動作を概略的に示す。第4具体例では、ターゲットラインの方向すなわち打球の方向にクラブヘッド14cを振り衝撃を加える動作が実施される。そうした動作の結果、図11に示されるように、慣性センサー15の出力ではx軸方向の加速度に大きな変化すなわちピークが続けざまに複数回(ここでは2回)現れる。こうした複数のピークの波形や大きさは指標としてメモリー17に予め格納される。ここでは、指標は、1つのピークで特定されてもよく、静止状態から相互に逆向きの動作で特定されてもよい。
指標は、慣性センサー15から出力された実測値の記録から形成される。言い換えると、実際の被験者または運動具の動作に基づき指標は形成される。こうして被験者ごとに指標はカスタマイズされる。被験者は慣れた動作を指標としてセンサーユニット12のメモリー17に登録することができる。被験者は指標に係る特定動作を忘れずに実施することができる。こうして確実に開始信号または終了信号の出力は確保されることができる。
図12は本発明の第2実施形態に係るゴルフスイング解析システム(運動解析システム)11aの構成を概略的に示す。第2実施形態では本体ユニット13内の演算処理回路19が前述の演算回路16の機能を担う。記憶装置22はメモリー17の機能を担う。したがって、記憶装置22は、慣性センサー15の出力で表現されてゴルフクラブ14の特定動作を特定する指標を記憶する。演算処理回路19は、慣性センサー15からの出力信号を受信中に、慣性センサー15の出力中に当該指標を検出すると、ゴルフクラブ14の動作の解析を開始したり、あるいは、そういった解析に役立つデータを記録したりする。演算処理回路19は、慣性センサー15の出力中に第1指標を検出すると、第2サンプリングレート(=1000Hz)で慣性センサー15の出力を処理する。演算処理回路19は、慣性センサー15の出力中に第1指標を検出するまで、第2サンプリングレートよりも少ない第1サンプリングレート(=250Hz)で慣性センサー15の出力を処理する。こうしたサンプリングレートの切り替えは、前述と同様に、演算処理回路19中のスイッチング部39で実現されればよい。
図13は比較例に係るゴルフスイング解析システム41の構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析システム41は受光センサー42を備える。受光センサー42はゴルフクラブ14のグリップ14bに埋め込まれる。受光センサー42は、例えば右打ちの被験者が右手をグリップ14bに添える際に右手で覆われる部位に配置される。受光センサー42は受光時と遮光時とで相違する信号を出力する。
Claims (19)
- 慣性センサーの出力を用いて、被験者および運動具の少なくとも一方の動きをトリガー信号の指標として特定することを特徴とする運動検出装置。
- 請求項1に記載の運動検出装置において、
前記指標は前記動きの反復を含むことを特徴とする運動検出装置。 - 請求項1に記載の運動検出装置において、
前記指標は、前記動きと、前記動きと逆向きの動きと、を含むことを特徴とする運動検出装置。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記指標を記憶するメモリーを備えていることを特徴とする運動検出装置。 - 請求項4に記載の運動検出装置において、
前記メモリーは、前記慣性センサーの出力のピーク部分を前記指標として記憶することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項4に記載の運動検出装置において、
前記メモリーは、前記慣性センサーの出力の複数のピーク部分を前記指標として記憶することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項4〜6のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記メモリーは、前記慣性センサーが装着された前記被験者および前記運動具の少なくとも一方の静止状態における前記慣性センサーからの出力を記憶することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項4〜7のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記メモリーは被験者ごとに指標を記憶することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項4〜8のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記メモリーは、前記慣性センサーが搭載されているセンサーユニット内に搭載されていることを特徴とする運動検出装置。 - 請求項1〜9のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記慣性センサーの出力から前記指標を検出した場合に、前記トリガー信号を出力し、本体ユニットへ処理を指示する演算回路を備えることを特徴とする運動検出装置。 - 請求項10に記載の運動検出装置において、
前記指標として第1指標と第2指標とを特定し、
前記演算回路は、前記慣性センサーの出力から前記第1指標を検出した場合に前記本体ユニットへ前記トリガー信号を出力して計測を開始し、前記慣性センサーの出力から前記第2指標を検出した場合に前記本体ユニットへ前記トリガー信号を出力して計測を停止することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項10または11に記載の運動検出装置において、
前記演算回路は、前記慣性センサーが搭載されているセンサーユニット内に搭載されていることを特徴とする運動検出装置。 - 請求項1〜12のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記慣性センサーは角速度センサーであり、
前記運動具のシャフト部の軸回りに発生する角速度を用いて前記指標を特定することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項1〜13のいずれか1項に記載の運動検出装置において、
前記慣性センサーは加速度センサーであり、
前記運動具に発生する加速度を用いて前記指標を特定することを特徴とする運動検出装置。 - 請求項10〜12のいずれか1項に記載の運動検出装置と、
前記トリガー信号の受信に応じて、処理を実行する前記本体ユニットと、を備えることを特徴とする運動解析システム。 - 請求項15に記載の運動解析システムにおいて、
前記本体ユニットは、前記トリガー信号を受信する前に、第1サンプリングレートで前記慣性センサーの出力を処理し、前記トリガー信号の受信に応じて前記第1サンプリングレートよりも高い第2サンプリングレートで前記慣性センサーの出力を処理することを特徴とする運動解析システム。 - 請求項15に記載の運動解析システムにおいて、
前記トリガー信号は、前記本体ユニットの処理実行の開始または停止を指示する信号であることを特徴とする運動解析システム。 - 慣性センサーの出力を用いて、被験者または運動具の動きを指標として記憶する手段と、
前記慣性センサーの出力から前記指標を検出した場合に、本体ユニットへトリガー信号を出力する手段と、
を備えることを特徴とする運動検出装置。 - 慣性センサーの出力を用いて、被験者および運動具の少なくとも一方の動きの指標を取得する手順と、
前記指標を検出した場合に処理を実行する手順と、
をコンピューターに実行させることを特徴とする運動検出プログラム。
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