JP2019208690A - 評価方法および評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの動作を適切に評価する。【解決手段】本発明に係る評価システム１は、ユーザが行う第１の動作を評価する評価システムであって、ユーザが行う第１の動作における、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワーおよび関節ごとの第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得部１０と、ユーザが行う第１の動作とは異なる第２の動作により、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得部２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、評価方法および評価システムに関する。

従来、ゴルフのレッスンにおいて、モーションセンサ、カメラなどの計測器を用いてゴルファーのゴルフスイング中の身体の動きを測定し、その測定により得られる、ゴルファーの身体の動きという外から見える情報に基づき、インストラクターがゴルファーに指導を行うのが一般的であった。

特許文献１には、ゴルファーの身体の所定部位に取り付けられたセンサにより、ゴルフスイングとは異なる所定動作をゴルファーが行う際の所定部位の動きを検出し、その検出結果に基づいて、ゴルファーの身体の状態（関節の柔軟性など）を評価する技術が開示されている。

特開２０１２−１３９４８０号公報

ゴルフスイングは一般に、アドレス、バックスイング、トップ、ダウンスイング、インパクト、フィニッシュの順に連続的に進む、ゴルファーの身体全体を使った身体運動である。そのため、ゴルファーの身体の状態を評価するだけでなく、ゴルフスイングを行う際のゴルファーの身体の使い方も評価し、これらの評価結果に応じた指導を行うことが、ゴルファーの上達のためには重要である。しかし、特許文献１に開示されている技術のように、身体の状態を評価するだけでは、ゴルファーの動作を適切に評価することができないという問題がある。

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、ユーザが行う動作を適切に評価することができる、評価方法および評価システムを提供することにある。

本発明の一態様としての評価方法は、ユーザが行う第１の動作を評価する評価方法であって、前記ユーザが行う前記第１の動作における、前記ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワーおよび前記関節ごとの前記第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得ステップと、前記ユーザが行う前記第１の動作とは異なる第２の動作により、前記ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得ステップと、を含む。
上記構成を有することにより、ユーザが行う動作を適切に評価することができる。

本発明に係る評価方法において、前記関節ごとの前記第１の動作への寄与は、前記第１の動作で使用する運動具の移動スピードに対する前記関節ごとの寄与および前記運動具の運動エネルギーに対する前記関節ごとの寄与のうち少なくとも一方であることが好ましい。
上記構成を有することにより、第１の動作による運動具の移動スピード、運動エネルギーに対する関節ごとの寄与の評価結果を取得することができる。

本発明に係る評価方法において、前記第１の動作は、ゴルフスイングであることが好ましい。
上記構成を有することにより、ゴルフスイングを適切に評価することができる。

本発明に係る評価方法において、運動具の移動スピードとは、ゴルフクラブのヘッドスピードであり、前記運動具の運動エネルギーとは、ゴルフクラブのヘッドの運動エネルギーであることが好ましい。
上記構成を有することにより、ゴルフスイングによるゴルフクラブのヘッドスピード、ヘッドの運動エネルギーに対する関節ごとの寄与の評価結果を取得することができる。

本発明に係る評価方法において、前記運動機能は、前記身体部位の柔軟性および前記身体部位の可動域のうち少なくとも一方であることが好ましい。
上記構成を有することにより、第１の動作をより詳細に分析し、適切に評価することができるようになる。

本発明に係る評価方法において、前記第２の動作は、複数の動作からなり、前記複数の動作はそれぞれ、前記ユーザの１または複数の関節に関連する動作であることが好ましい。
上記構成を有することにより、ユーザの各関節について、運動機能を評価することができる。

本発明に係る評価方法において、記第１の評価結果および前記第２の評価結果に応じて、前記ユーザに対するレッスン内容を提示する提示ステップをさらに含むことが好ましい。
上記構成を有することにより、適切なレッスン内容をユーザに提示することができる。

本発明に係る評価方法において、前記第１の動作に付随する前記ユーザの動作、前記第１の動作に付随する前記ユーザの思考、および、前記第１の動作による結果のうち少なくとも１つを評価した第３の評価結果を取得する、第３の取得ステップをさらに含むことが好ましい。
上記構成を有することにより、より適切に第１の動作を評価することができる。

本発明に係る評価方法において、前記第１の評価結果、前記第２の評価結果および前記第３の評価結果に応じて、前記ユーザに対するレッスン内容を提示する、提示ステップをさらに含むことが好ましい。
上記構成を有することにより、適切なレッスン内容をユーザに提示することができる。

本発明の一態様としての評価システムは、ユーザが行う第１の動作を評価する評価システムであって、前記ユーザが行う前記第１の動作における、前記ユーザの関節ごとの関節トルク、前記関節ごとの関節パワーおよび前記関節ごとの前記第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得部と、前記ユーザが行う前記第１の動作とは異なる第２の動作により、前記ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得部と、を備える。
上記構成を有することにより、ユーザが行う動作を適切に評価することができる。

本発明によれば、ユーザの動作を適切に評価することができる、評価方法および評価システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る評価システムの構成例を示す図である。 図１に示す第１の取得部の構成例を示す図である。 図１に示す第１の取得部の他の構成例を示す図である。 図２Ａに示す位置座標データ取得部がモーションキャプチャである場合の、ゴルファーへのマーカーの取り付け例を示す図である。 図２Ａに示す位置座標データ取得部がモーションキャプチャである場合の、クラブへのマーカーの取り付け例を示す図である。 図２Ａに示す第１の算出部が算出する関節トルクの一例を示す図である。 図２Ａに示す第２の算出部が算出する、スイング中の各時刻における、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の表示例を示す図である。 図２Ａに示す第２の算出部が算出する、ゴルファーの各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値、および、累積値の関節ごとの割合の表示例を示す図である。 図２Ａに示す第１の算出部による、複数のスイングについて算出された、関節ごとの関節トルクの表示例を示す図である。 図２Ａに示す第１の算出部が算出するコヒーレンスについて説明するための図である。 図２Ａに示す第１の算出部による、複数のスイングについて算出された、関節ごとの関節トルクのコヒーレンスの表示例を示す図である。 図２Ａに示す第２の算出部による、複数のスイングについて算出された、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の表示例を示す図である。 図２Ａに示す第２の算出部による、複数のスイングについて算出された、各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値、および、累積値の関節ごとの割合の表示例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。

図１は、本発明の一実施形態に係る評価システム１の構成例を示す図である。本実施形態に係る評価システム１は、ユーザが行う動作（第１の動作）を評価し、その評価結果に応じて、ユーザに対するレッスン内容を提示するものである。以下では、ユーザはゴルファーであり、ゴルファーのゴルフスイングを評価して、レッスン内容を提示するものとして説明する。

図１に示す評価システム１は、第１の取得部１０と、第２の取得部２０と、第３の取得部３０と、提示部４０とを備える。

第１の取得部１０は、ユーザが行う第１の動作における、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワー、および、関節ごとの第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した評価結果（第１の評価結果）を取得する。本実施形態においては、関節ごとの第１の動作への寄与は、第１の動作で使用する運動具の移動スピードに対する関節ごとの寄与、および、運動具の運動エネルギーに対する関節ごとの寄与のうち、少なくとも一方である。運動具は、例えば、ゴルフクラブ（以下、「クラブ」と称することがある）である。すなわち、第１の動作は、ゴルフスイングである。第１の動作がゴルフスイングである場合、運動具の移動スピードとは、ゴルフクラブのヘッドスピードである。また、運動具の運動エネルギーとは、ゴルフクラブのヘッドの運動エネルギーである。また、運動具は、例えば、テニスラケットであってもよい。すなわち、第１の動作は、テニススイングであってもよい。以下では、第１の動作は、ゴルフクラブである例を用いて説明する。第１の取得部１０は、ユーザが行うゴルフスイングにおける、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワー、および、関節ごとのゴルフスイングへの寄与の大きさといった、ゴルフスイング中のゴルファーの身体の使い方の評価結果を取得する。ここで、第１の取得部１０は、詳細は後述するが、関節ごとのゴルフスイングへの寄与の大きさとして、例えば、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与、および、クラブのヘッドの運動エネルギーに対する関節ごとの寄与のうち少なくとも一方を評価する。

以下では、第１の取得部１０による第１の評価結果の取得について、詳細に説明する。

図２Ａは、第１の取得部１０の構成例を示す図である。

図２Ａに示す第１の取得部１０は、位置座標データ取得部１１と、地面反力データ取得部１２と、第１の算出部１３と、第２の算出部１４とを備える。

位置座標データ取得部１１は、ゴルファーによるクラブのスイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得し、第１の算出部１３に出力する。位置座標データ取得部１１としては、例えば、モーションキャプチャ、慣性センサなどを用いることができる。

位置座標データ取得部１１としてモーションキャプチャが用いられる場合、例えば、図３Ａに示すように、ゴルファーの身体の所定部位にマーカーが取り付けられる。図３Ａにおいては、身体の３４箇所にマーカーＭ０１〜Ｍ３４を取り付けた例を示している。また、図３Ｂに示すように、クラブの所定部位にマーカーが取り付けられる。図３Ｂにおいては、クラブの４箇所にマーカーＭ３５〜Ｍ３８を取り付けた例を示している。マーカーＭ３５は、クラブのグリップ端に取り付けられている。マーカーＭ３６は、クラブのシャフトの手元に取り付けられている。マーカーＭ３７は、クラブのシャフトの先端に取り付けられている。マーカーＭ３８は、シャフトの手元であって、ヘッドのフェース面と直角に取り付けられている。

ゴルファーおよびクラブにマーカーを取り付けた状態で、ゴルファーのスイングを、周囲から複数（例えば、１０台以上）のモーションキャプチャカメラで、所定のサンプリングレート（例えば、１００Ｈｚ以上）で撮影する。位置座標データ取得部１１は、各モーションキャプチャカメラの撮影画像から各マーカーの位置座標を特定することで、スイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得する。

位置座標データ取得部１１として慣性センサが用いられる場合、ゴルファーの身体の所定部位およびクラブの所定部位に慣性センサが取り付けられる。位置座標データ取得部１１は、スイング中の各慣性センサの測定結果から、スイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得（推定）する。位置座標データ取得部１１としてモーションキャプチャが用いられる場合、ゴルファーおよびクラブにマーカーを取り付け、スイングの様子を多数のモーションキャプチャカメラで撮影するために、大規模な設備が必要となる。また、専用のスーツの着用、および、カメラのキャリブレーションなど、データの取得に多大な手間および時間が必要となる。一方、位置座標データ取得部１１として慣性センサが用いられる場合、ゴルファーおよびクラブに慣性センサを取り付け、慣性センサの位置座標を取得するだけでよい。そのため、モーションキャプチャを使用する場合と比較して、非常に簡易な構成で、ゴルファーの身体の所定部位およびクラブの所定部位の位置座標データを取得することができる。

図２Ｂは、第１の取得部１０の他の構成例を示す図である。図２Ａに示す位置座標データ取得部１１は、図２Ｂに示すように、動作データ取得部１５に置き換えることができる。位置座標データ取得部１１が取得する位置座標データは、ゴルファーの身体およびクラブの所定部位に取り付けたマーカーの位置座標とその位置座標の時間変化の情報とを含む。そこで、予め作成しておいた位置座標の情報を含んだ既存の剛体リンクモデルと、動作データ取得部１５として、ゴルファーおよびクラブの所定部位に取り付けた慣性センサで得られた動作データとを組み合わせることで、位置座標データ取得部１１を動作データ取得部１５に置き換えることができる。

予め準備（作成）しておいた既存の剛体リンクモデルを使用し、動作を慣性センサなどで捕捉する場合、位置座標ではなくセグメントの姿勢を取得してもよい。こうすることで、位置座標から剛体リンクモデルを作成する方法に比べ、マーカーの貼付箇所のずれ、および、カメラに起因する誤差などを排除することができる。また、大規模な設備が必要なく、カメラのキャリブレーションなどの初期設定を簡易化することができるため、場所を選ばずに動作データを取得することができる。

剛体リンクモデルとは、人体を複数の剛体要素（セグメント）と、剛体要素同士を接続する関節要素とで表わすモデルである。それぞれの剛体要素に座標の情報を与えておいてもよいし、センサーから取得した座標を入力してもよい。予め準備（作成）しておいた単一の身体モデルを使用する場合、システムを簡素化することで、計算時間の短縮を図ることができる。予め準備しておいた複数の身体モデルを使用する場合、予め準備しておいた複数の身体モデルの中から、ゴルファーの身長、性別、体重といった属性に基づき、ゴルファーに適した身体モデルを適宜選択することができる。

慣性センサデータは、ゴルファーおよびクラブの所定部位に取り付けた慣性センサの移動量あるいは姿勢を示すデータであり、３軸加速度センサあるいは３軸角速度センサなどにより検出される。これらのセンサでスイング動作中の位置座標、速度、角速度など、様々なデータを取得することができる。図２Ａに示すように、位置座標データを用いて剛体リンクモデルを作成し、解析システムを実行することもできるが、図２Ｂに示すように、予め準備しておいた剛体リンクモデルを使用することで、大規模な設備を使用することなく、また、インストラクターがセンサを身体計測点に取り付ける技量の差が結果に影響しにくくなるので、店舗などで簡易に利用できるようになる。

人体モデルは、身体各部（セグメント）の長さ、関節位置および初期姿勢が事前に決定されており、各セグメントの時々刻々の姿勢をセンサで取得することによってリアルタイムで全身の動作を再現することができる。姿勢の取得のためには、隣接するセグメントのなす相対角度（オイラー角）またはクオータニオンなどを取得すればよい。これらのデータから各セグメントの姿勢を、右股関節（Ｒ．ｈｉｐ）の位置から身体の遠位方向へ順に計算することにより、人体モデル全体の姿勢が得られ、そこからスイングに伴う時々刻々の身体各部の変位も推定することが可能となる。クラブについても同様に、両手の位置とクラブのグリップ部の位置が一致すると仮定し、前述したセンサで取得したクラブの姿勢を予め準備しておいたモデルに入力することでその動きを推定することが可能となる。

なお、アドレス時の踵と爪先とを結んだ線上にゴルファーの足圧中心の位置（ＣＯＰ（Center of pressure）位置）があると仮定する、もしくはフォースプレートの定点に左右少なくとも一方の爪先を合わせて飛球線方向と平行にアドレスをとって、データを取得することにより、地面反力データとの空間上の同期を行うことができる。

図２Ａを再び参照すると、地面反力データ取得部１２は、スイング中のゴルファーの地面反力データを取得し、第１の算出部１３に出力する。地面反力データ取得部１２としては、例えば、フォースプレートを用いることができる。地面反力データ取得部１２としてフォースプレートが用いられる場合、２枚のフォースプレートを用意し、一方に右足を載せ、他方に左足を載せた状態でゴルファーがスイングすることで、地面反力データを取得することができる。地面反力データ取得部１２は、地面反力データとして、例えば、ゴルファーのスイングにより、フォースプレートに加えられる力およびモーメントを取得する。また、地面反力データ取得部１２は、地面反力データとして、例えば、鉛直軸回りの摩擦によって発生するモーメント（フリーモーメント）、ゴルファーの足圧中心の位置（ＣＯＰ位置）を取得する。

第１の算出部１３は、位置座標データ取得部１１により取得されたゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データ、または、動作データ取得部１５により取得されたゴルファーの身体の所定部位の動作データおよびクラブの所定部位の動作データと、地面反力データ取得部１２により取得された地面反力データと、剛体リンクモデルと、身体部分慣性係数とに基づき、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出し、第２の算出部１４に出力する。身体部分慣性係数は、身体部分の質量、質量中心位置、慣性モーメントなどの慣性特性に関する情報を示すものである。身体部分慣性係数は、種々の測定などにより、予め求められている。第１の算出部１３の動作の詳細は後述する。

第２の算出部１４は、第１の算出部１３により算出されたゴルファーの関節ごとの関節トルク、および、スイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与を、ゴルファーの関節ごとに算出する。ゴルフにおいては、飛距離を伸ばすことが重要な要素の１つであり、飛距離を伸ばすためには、クラブのヘッドスピードを上げることが重要である。したがって、クラブのヘッドスピードに対して、ゴルファーの各関節がどのように寄与をしているかを分析することは非常に有用である。第２の算出部１４の動作の詳細は後述する。なお、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与とは、各関節によりクラブのヘッドに与えられる加速度、運動エネルギーなどを指す。

次に、第１の取得部１０による第１の評価結果の取得方法について説明する。

第１の評価結果の取得方法は、位置座標データ取得部１１が、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得する、位置座標データ取得ステップ、または、動作データ取得部１５が、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の動作データおよびクラブの所定部位の動作データを取得する、動作データ取得ステップと、地面反力データ取得部１２が、スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、地面反力データ取得ステップと、第１の算出部１３が、位置座標データ取得ステップにより取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データと、地面反力データ取得ステップにより取得された、地面反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出する、第１の算出ステップと、第２の算出部１４が、第１の算出ステップにより算出されたゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与をゴルファーの関節ごとに算出する、第２の算出ステップとを含む。以下では、第１の算出部１３および第２の算出部１４の動作について、より詳細に説明する。

まず、第１の算出部１３の動作について説明する。

第１の算出部１３は、大きく分けて、キネマティクス（kinematics）計算と、キネティクス（kinetics）計算とを行う。第１の算出部１３は、キネマティクス計算として、例えば、セグメントの姿勢／角速度／角加速度、重心位置／重心速度／重心加速度などを算出する。また、第１の算出部１３は、キネティクス計算として、ゴルファーの各関節の関節トルク、等価トルク算出用のモーメントアーム（回転軸と力の作用線とを結んだ垂線）などを算出する。

まず、キネマティクス計算について説明する。第１の算出部１３はまず、位置座標データ取得部１１が取得した位置座標データ、または動作データ取得部１５が取得した動作データ、および、既存剛体リンクモデルなどに基づき、逆動力学計算に必要な計算用のマーカー座標位置および各セグメントの姿勢などを算出する。逆動力学計算とは、計測で得られた動作を実現するために、各関節が発揮するトルクを算出する手法である。次に、第１の算出部１３は、算出したマーカー座標位置に基づき、剛体リンクモデルを作成し、各マーカーの速度／加速度を計算する。次に、第１の算出部１３は、Ｌｏｃａｌ座標系を設定し、算出した各マーカーの速度／加速度に基づき、Ｌｏｃａｌ座標系における、ゴルファーの身体を表わす剛体リンクモデルにおける各セグメントの姿勢／角速度／角加速度、重心位置／重心速度／重心加速度などを算出する。なお、第１の算出部１３は、上述した各計算において、必要に応じて、身体部分慣性係数を用いる。

次に、キネティクス計算について説明する。第１の算出部１３は、地面反力データ取得部１２が取得した地面反力データ、および、キネマティクス計算で算出した各セグメントの角速度などに基づき、逆動力学計算を用いて、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出する。第１の算出部１３は、例えば、図４に示すように、ゴルファーの首（Ｎｅｃｋ）、右肩（Ｒ．ｓｈｏｕｌｄｅｒ）、右肘（Ｒ．ｅｌｂｏｗ）、右手首（Ｒ．ｗｒｉｓｔ）、左肩（Ｌ．ｓｈｏｕｌｄｅｒ）、左肘（Ｌ．ｅｌｂｏｗ）、左手首（Ｌ．ｗｒｉｓｔ）、胴体（Ｔｏｒｓｏ）、右股関節（Ｒ．ｈｉｐ）、右膝（Ｒ．ｋｎｅｅ）、右足首（Ｒ．ａｎｋｌｅ）、左股関節（Ｌ．ｈｉｐ）、左膝（Ｌ．ｋｎｅｅ）、左足首（Ｌ．ａｎｋｌｅ）のそれぞれについて、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の関節トルクを算出する。また、第１の算出部１３は、地面反力データに基づき、ゴルファーのスイングにより生じた地面反力を算出する。また、第１の算出部１３は、算出したトルクの等価トルク算出用のモーメントアームを計算する。

第１の算出部１３は、キネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を第２の算出部１４に出力する。

次に、第２の算出部１４の動作について説明する。

第２の算出部１４は、以下の式（１）〜（３）を解く。

第２の算出部１４は、式（２），（３）におけるＣ₁，Ｃ₂，ｈを計算する。なお、これらの計算は当業者によく知られているため、詳細な説明は省略する。

式（５）の両辺にクラブのヘッドの質量M_headをかけると以下の式（６）となる。

第２の算出部１４は、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を算出することで、例えば、図５に示すように、スティックピクチャ表示されたゴルファーの身体に、そのゴルファーのスイング中の各時刻における関節ごとの寄与を重畳して表示部（不図示）に表示することができる。図５においては、ヘッドスピードを加速させている関節（正の寄与をしている関節）には菱形の印が付され、ヘッドスピードを減速させている関節（負の寄与をしている関節）には丸印が付されている。また、図５においては、関節ごとの寄与の大きさを、関節に付された印の大きさで示している。図５に示すように、ゴルファーの身体に、スイング中の各時刻における関節ごとの寄与を重畳して表示することで、スイングの各段階で、各関節がどのような寄与をしているかを容易に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、寄与を算出した全関節による寄与に対する、関節ごとの寄与の割合を算出してもよい。こうすることで、各関節の寄与の程度をより詳細に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、ゴルファーのスイング中の特定の姿勢（例えば、トップの姿勢）からの、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与（ヘッドに作用するパワー）を積分することで、その特定の姿勢からの、その関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値を算出することができる。スイング中の各時刻までのヘッドスピードに対する関節の累積寄与は、各時刻におけるクラブのヘッドの運動エネルギーに対するその関節の寄与を示す。第２の算出部１４は、上述した累積寄与を各関節について算出する。こうすることで、各関節が、クラブのヘッドの運動エネルギーに対してどのような寄与をしているかを容易に把握することができる。

図６は、第２の算出部１４による、ゴルファーの各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の表示例を示す図である。図６に示すように、第２の算出部１４は、ゴルファーの各関節について、スイング中の各時刻ごとに、その時刻までのゴルファーの関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値を算出し、表示部に表示することができる。ある時刻における、各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の総和は、その時刻におけるクラブのヘッドの運動エネルギーに相当する。

また、第２の算出部１４は、スイング中の特定のタイミング（例えば、インパクトのタイミング）における、ゴルファーの各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の、関節ごとの割合を算出してもよい。こうすることで、図６に示すように、第２の算出部１４は、スイング中の特定のタイミング（図６では、インパクトのタイミング）における、クラブのヘッドの全運動エネルギーに対する、関節ごとの割合を表示部に表示することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与とを比較し、比較結果を出力してもよい。すなわち、第２の算出部１４は、複数のスイングそれぞれについて、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を算出し、スイング毎に算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を比較し、比較結果を出力してもよい。こうすることで、スイング間での関節ごとの寄与の違いを抽出し、ヘッドスピードの差を生じさせる要因を特定することができる。

例えば、第２の算出部１４は、同じゴルファーによる２回のスイング（第１のスイングおよび第２のスイング）それぞれについて、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を計算する。そして、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与との差を時系列的に比較し、差異が大きな点を、ヘッドスピードの差を生じさせる要因として抽出してもよい。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与との差を時系列的に比較し、ゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。例えば、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の一致度に応じて、ゴルファーの上達の程度を示す指標として、スイングの安定度合いを示す指標を算出してもよい。こうすることで、生体力学的に算出されたクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与という、より客観的な指標により、より効果的にゴルファーの上達の程度を評価することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングをゴルファーによるスイングとし、第２のスイングを、目標となるスイング（例えば、上級者によるスイング）とし、第１のスイングをしたゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。すなわち、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイング（手本となるスイング）について算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与との差を時系列的に比較することで、第１のスイングをしたゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。例えば、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の一致度に応じて、第１のスイングをしたゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。こうすることで、生体力学的に算出されたクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与という、より客観的な指標により、より効果的にゴルファーの上達の程度を評価することができる。

また、第２の算出部１４は、スイング中の特定の期間（例えば、トップからインパクトまでの期間）における、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与を、複数のスイング間で比較し、該比較の結果を出力してもよい（表示部に表示してもよい）。こうすることで、複数のスイング間での、スイング中の特定の期間における関節ごとの寄与を比較することができる。

また、第１の算出部１３による関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算と、第２の算出部１４による、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の算出とを、複数のスイングについて行い、それぞれのスイングについての算出結果を比較可能に表示してもよい。すなわち、第１の算出部１３は、複数のスイングそれぞれについて、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算を行い、複数のスイングそれぞれについて算出したゴルファーの関節ごとの計算結果の少なくとも１つを、比較可能に表示してもよい。また、第１の算出部１３は、複数のスイングそれぞれについて算出した、ゴルファーの関節トルクを、比較可能に表示してもよい。また、第２の算出部１４は、複数のスイングそれぞれについて、ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与をゴルファーの関節ごとに算出し、複数のスイングそれぞれについて算出したゴルファーの関節ごとの寄与を、比較可能に表示してもよい。また、第１の算出部１３は、複数のスイングそれぞれについて算出したキネマティクス計算結果を、比較可能に表示してもよい。

例えば、第１の算出部１３は、図７に示すように、関節ごとに、第１のスイングにより算出した関節トルクと、第２のスイングにより算出した関節トルクとを重畳して、表示部に表示してもよい。こうすることで、第１のスイングと第２のスイングとで、どの関節で差異が大きいかを容易に把握することができる。

また、第１の算出部１３は、関節ごとに、第１のスイングについて算出した関節トルクと、第２のスイングについて算出した関節トルクとのコヒーレンス（相関値）を算出し、表示部に表示してもよい。第１の算出部１３は、例えば、以下の式（８）に基づき、コヒーレンスを算出する。

第１の算出部１３は、関節ごとに、第１のスイングについて算出した関節トルクと、第２のスイングについて算出した関節トルクとのコヒーレンスを算出し、表示部に表示してもよい。図９は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出された関節ごとの三軸方向の関節トルク（ＴｏｒｑｕｅＸ，ＴｏｒｑｕｅＹ，ＴｏｒｑｕｅＺ，）のコヒーレンスの表示例を示す図である。図９においては、右股関節（Ｒｈｉｐ）、右膝（Ｒｋｎｅｅ）、右足首（Ｒａｎｋｌｅ）、左股関節（Ｌｈｉｐ）、左膝（Ｌｋｎｅｅ）、左足首（Ｌａｎｋｌｅ）、胴体（Ｔｒｕｎｋ）、右肩（Ｒｓｈｏｕｌｄｅｒ）、右肘（Ｒｅｌｂｏｗ）、右手首（Ｒｗｒｉｓｔ）、左肩（Ｌｓｈｏｕｌｄｅｒ）、左肘（Ｌｅｌｂｏｗ）、左手首（Ｌｗｒｉｓｔ）それぞれについて、第１のスイングについて算出した関節トルクと、第２のスイングについて算出した関節トルクとのコヒーレンスを示している。こうすることで、第１のスイングと第２のスイングとで差異が大きい関節を容易に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出した、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を、表示部に比較可能に表示してもよい。例えば、第２の算出部１４は、図１０に示すように、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出した、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を、時系列的に、スティックピクチャ表示されたゴルファーの身体に重畳して表示部に表示してもよい。図１０に示すように、第１のスイングおよび第２のスイングについて算出した、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を並べて表示することで、例えば、第１のスイングでは、トップの位置からクラブを振り下げインパクトに至るまでの間において、下半身からの寄与が大きい、第２のスイングでは、インパクトの手前で、肩関節によるクラブの減速が顕著であるといった、第１のスイングと第２のスイングとの差異を容易に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出した、各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値、あるいは、クラブのヘッドの全運動エネルギーに対する、関節ごとの運動エネルギーの累積値の割合を、表示部に比較可能に表示してもよい。例えば、第２の算出部１４は、図１１に示すように、第１のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値と、第２のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値とを並べて表示部に表示してもよい。また、第２の算出部１４は、図１１に示すように、スイング中の特定のタイミング（例えば、インパクトのタイミング）における、第１のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の関節ごとの割合と、第２のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の関節ごとの割合とを並べて表示部に表示してもよい。

なお、第１のスイングと第２のスイングとは、同じゴルファーによるスイングであってもよいし、異なるゴルファーによるスイングであってもよい。第１のスイングと第２のスイングとが異なるゴルファーによるものである場合、例えば、第１のスイングは、レッスンを受けるゴルファーによるスイングであり、第２のスイングは、上級者によるスイング（目標となるスイング）である。

図１を再び参照すると、第１の取得部１０は、取得した第１の評価結果を提示部４０に出力する。すなわち、第１の取得部１０は、第１の算出部１３により算出された、第１の動作（ゴルフスイング）における、ユーザの関節ごとの関節トルク、また、第２の算出部１４により算出された、関節ごとの関節パワー、あるいは、関節ごとの第１の動作への寄与の大きさを、第１の評価結果として提示部４０に出力する。

第２の取得部２０は、ユーザが行う第１の動作（本実施形態においては、ゴルフスイング）とは異なる第２の動作により、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した評価結果（第２の評価結果）を取得する。運動機能としては、例えば、ユーザの身体部位の柔軟性および身体部位の可動域のうち少なくとも一方が含まれる。

第２の動作は、例えば、ユーザの身体部位の柔軟性および可動域を評価するための動作であり、例えば、複数の動作からなる。第２の動作を構成する各動作は、ユーザの１または複数の関節に関連する動作（１または複数の関節の運動機能を評価するための動作）である。そのため、ユーザの各関節について、運動機能の評価結果を取得することがでる。

第２の動作は、例えば、以下の７つの動作からなる。

１つ目の動作は、バーを持った両腕を上方に伸ばした状態でしゃがむ、という動作である。１つ目の動作は、肩、股関節、膝、足首などの関節に関連する動作である。

２つ目の動作は、バーを肩に担いだ状態で、ハードルを跨ぐという動作である。２つ目の動作は、脚の各関節に関連する動作である。

３つ目の動作は、細長い台上で左右の脚を前後に並べ、背中側でバーを上下につかんだ状態で、台上で前に踏み込むという動作である。３つ目の動作は、肩、股関節、膝、足首などの関節に関連する動作である。

４つ目の動作は、左右の拳を上下から背中側に回すという動作である。４つ目の動作は、首、胸、肩などの関節に関連する動作である。

５つ目の動作は、仰向けに寝た状態から、膝を伸ばしたまま片脚を上げるという動作である。５つ目の動作は、股関節に関連する動作である。

６つ目の動作は、四つん這いの状態から、左右交互に、同側の肘と膝とをタッチさせた後に伸ばし、その後、元の状態に戻るという動作である。６つ目の動作は、肩、股関節などに関連する動作である。

７つ目の動作は、脚を肩幅に開いてうつ伏せになり、手を肩の延長線上に置き、肘を伸ばすという動作である。７つ目の動作は、体幹（胴体）に関連する動作である。

以上のような各種の動作をユーザが行い、各動作をユーザが正しく行えているかを、例えば、インストラクターが評価する。第２の取得部２０は、その評価結果を第２の評価結果として取得する。なお、本実施形態においては、第２の動作は、上述した７つの動作である例を用いて説明したが、これに限られるものではない。要は、第２の動作は、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能（例えば、柔軟性および可動域）を評価することができる動作であればよい。

第２の取得部２０は、取得した第２の評価結果を提示部４０に出力する。

第３の取得部３０は、第１の動作に付随するユーザの動作、第１の動作に付随するユーザの思考、および、第１の動作による結果のうち少なくとも１つを評価した評価結果（第３の評価結果）を取得する。第３の評価結果は、例えば、ゴルフコースでのプレーを模擬したシミュレーター上でのゴルフスイング（第１の動作）に付随するユーザの動作、ゴルフスイングに付随するユーザの思考、および、ゴルフスイングの結果のうち少なくとも１つを評価することで得られる。第１の動作がゴルフスイングである場合、ゴルフスイングに付随するユーザの動作、ゴルフスイングに付随するユーザの思考、および、ゴルフスイングの結果それぞれの評価項目の一例を表１に示す

上記の表に示すような、ゴルフスイングに付随するユーザの動作、ゴルフスイングに付随するユーザの思考、および、ゴルフスイングの結果それぞの評価項目を、例えば、インストラクターが評価する。第３の取得部３０は、その評価結果を第３の評価結果として取得し、提示部４０に出力する。

提示部４０は、第１の取得部１０から出力された第１の評価結果、および、第２の取得部２０から出力された第２の評価結果に応じて、ユーザに対するレッスン内容を提示する。

上述したように、第１の評価結果は、ユーザが行う第１の動作（ゴルフスイング）における、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワーおよび関節ごとの第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つの評価結果である。すなわち、第１の評価結果は、第１の動作におけるユーザの身体の使い方の評価結果に相当する。また、第２の評価結果は、ユーザが行う第２の動作による、ユーザの身体部位の運動機能の評価結果である。すなわち、第２の評価結果は、例えば、ユーザの各関節を含む身体部位の柔軟性あるいは可動域といった、ユーザの身体部位の状態の評価結果に相当する。このように、第１の動作におけるユーザの身体の使い方の評価結果と、ユーザの身体部位の状態の評価結果とを取得することで、第１の動作を適切に評価することができる。そして、第１の動作の評価結果および第２の動作の評価結果に応じたレッスン内容を提示することで、より適切なレッスン内容を提示することができる。

なお、提示部４０は、例えば、第１の動作におけるユーザの身体の使い方と、ユーザの身体部位の状態とに応じたレッスン内容を予め規定したテーブルを保持しており、このテーブルを参照することで、第１の評価結果および第２の評価結果に応じたレッスン内容を提示する。

また、提示部４０は、第１の取得部１０から出力された第１の評価結果、第２の取得部２０から出力された第２の評価結果、および、第３の取得部３０から出力された第３の評価結果に応じて、ユーザに対するレッスン内容を提示してもよい。

次に、本実施形態に係る評価システム１による第１の動作の評価方法について説明する。本実施形態に係る評価方法は、第１の取得部１０が、ユーザが行う第１の動作における、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワーおよび関節ごとの第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得ステップと、第２の取得部２０が、ユーザが行う第１の動作とは異なる第２の動作により、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得ステップと、を含む。ここで、関節ごとの第１の動作への寄与は、例えば、第１の動作で使用する運動具の移動スピードに対する関節ごとの寄与、および、運動具の運動エネルギーに対する関節ごとの寄与の少なくとも一方である。また、第１の動作は、例えば、ゴルフスイングである。また、運動具の移動スピードとは、例えば、ゴルフクラブのヘッドスピードである。また、運動具の運動エネルギーとは、ゴルフクラブのヘッドの運動エネルギーである。また、関節ごとの第１の動作への寄与は、例えば、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与およびクラブのヘッドの運動エネルギーに対する関節ごとの寄与のうち少なくとも一方である。

また、運動機能は、例えば、ユーザの身体部位の柔軟性および可動域のうち少なくとも一方である。また、第２の動作は、例えば、複数の動作からなる。その複数の動作はそれぞれ、ユーザの１または複数の関節に関連する動作である。

また、本実施形態に係る評価方法は、提示部４０が、第１の評価結果および第２の評価結果に応じて、ユーザに対するレッスン内容を提示する、提示ステップをさらに含んでもよい。

また、本実施形態に係る評価方法は、第３の取得部３０が、第１の動作に付随するユーザの動作、第１の動作に付随するユーザの思考、および、第１の動作による結果のうち少なくとも１つを評価した第３の評価結果を取得する、第３の取得ステップをさらに含んでもよい。

また、本実施形態に係る評価方法は、第１の評価結果、第２の評価結果および第３の評価結果に応じて、ユーザに対するレッスン内容を提示する提示ステップをさらに含んでもよい。

次に、提示部４０によるレッスン内容の提示例について説明する。

例えば、ユーザのゴルフスイングに対する第１の評価結果により、「股関節の関節パワーが小さい」という問題点が発見されたとする。この場合、第１の評価結果だけに応じてレッスン内容を提示する場合、ユーザの身体部位の状態に関わらず、一律のレッスン内容が提示される。しかしながら、本実施形態においては、第２の評価結果（ユーザの身体部位の運動機能の評価結果）を取得することで、上記問題点が生じる原因をより詳細に分析することができる。

例えば、「股関節の関節パワーが小さい」という問題があるユーザであっても、肩関節の運動機能に問題があるユーザと、股関節の運動機能に問題があるユーザとがいる。このようなユーザに、一律のレッスン内容を提示しても、有効なレッスンを行えないことがある。一方、本実施形態においては、第１の評価結果および第２の評価結果に応じて、レッスン内容を提示することで、各ユーザにより適したレッスン内容を提示することができる。

例えば、肩関節の運動機能に起因して股関節の関節パワーが小さいユーザは、上半身の回転・捻転が十分ではないので、腕だけでバックスイングをしてしまい、その結果、オーバースイングを抑えるために下半身の動きを抑えていると推測することができる。このようなユーザに対しては、肩関節の運動機能を高めるために、例えば、胸椎の回旋を高めるようなレッスン内容が提示される。

また、股関節の運動機能に起因して股関節の関節パワーが小さいユーザは、股関節、大腿筋膜張筋の伸張性が十分ではないので、バックスイング時に右足（左打ちのプレーヤーの場合、左足）で踏ん張ることができず、腰が引けた状態でのスイングとなるために、股関節の関節パワーが小さくなると推測することができる。このようなユーザに対しては、大腿筋膜張筋など、股関節の動きに起因する部位の運動機能を高めるためのレッスン内容が提示される。

また、第３の評価結果を取得することで、より適切にゴルフスイングを評価することができる。例えば、上述した、股関節の運動機能に起因して股関節の関節パワーが小さいユーザに対する第３の評価結果として、打ち出したボールの方向性が悪いという評価が得られたとする。この場合、アドレスの向きが悪いという原因の他に、バックスイング時に右足で踏ん張ることができないことにより、スイング中の重心移動、軸ブレなどが生じていることに原因があると推測することができる。この推測結果からも、股関節の運動機能に問題があると推測することができ、より正確に、ユーザに適したレッスン内容を提示することができる。

このように本実施形態に係る評価方法は、ユーザが行う第１の動作における、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワーおよび関節ごとの第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得ステップと、ユーザが行う第１の動作とは異なる第２の動作により、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得ステップと、を含む。

また、本実施形態に係る評価装置は、ユーザが行う第１の動作における、ユーザの関節ごとの関節トルク、関節ごとの関節パワーおよび関節ごとの第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得部１０と、ユーザが行う第１の動作とは異なる第２の動作により、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得部２０と、を含む。

第１の動作における、ユーザの関節トルク、関節パワーおよび関節ごとの第１の動作への寄与の大きさといった身体の使い方の評価結果と、ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能という身体部位の状態の評価結果とを取得することで、これらの評価結果に基づき、ユーザが行う動作を適切に評価することができる。

本発明に係る評価方法および評価システムは、上述した実施形態に示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変形・変更が可能である。

１ 評価システム
１０ 第１の取得部
１１ 位置座標データ取得部
１２ 地面反力データ取得部
１３ 第１の算出部
１４ 第２の算出部
１５ 動作データ取得部
２０ 第２の取得部
３０ 第３の取得部
４０ 提示部

Claims (10)

1. ユーザが行う第１の動作を評価する評価方法であって、
   前記ユーザが行う前記第１の動作における、前記ユーザの関節ごとの関節トルク、前記関節ごとの関節パワーおよび前記関節ごとの前記第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得ステップと、
   前記ユーザが行う前記第１の動作とは異なる第２の動作により、前記ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得ステップと、を含むことを特徴とする、評価方法。
2. 請求項１に記載の評価方法において、
   前記関節ごとの前記第１の動作への寄与は、前記第１の動作で使用する運動具の移動スピードに対する前記関節ごとの寄与および前記運動具の運動エネルギーに対する前記関節ごとの寄与のうち少なくとも一方である、評価方法。
3. 請求項２に記載の評価方法において、
   前記第１の動作は、ゴルフスイングである、評価方法。
4. 請求項３に記載の評価方法において、
   前記運動具の移動スピードとは、ゴルフクラブのヘッドスピードであり、
   前記運動具の運動エネルギーとは、ゴルフクラブのヘッドの運動エネルギーである、評価方法。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の評価方法において、
   前記運動機能は、前記身体部位の柔軟性および前記身体部位の可動域のうち少なくとも一方である、評価方法。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の評価方法において、
   前記第２の動作は、複数の動作からなり、
   前記複数の動作はそれぞれ、前記ユーザの１または複数の関節に関連する動作である、評価方法。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の評価方法において、
   前記第１の評価結果および前記第２の評価結果に応じて、前記ユーザに対するレッスン内容を提示する、提示ステップをさらに含む、評価方法。
8. 請求項１から６のいずれか一項に記載の評価方法において、
   前記第１の動作に付随する前記ユーザの動作、前記第１の動作に付随する前記ユーザの思考、および、前記第１の動作による結果のうち少なくとも１つを評価した第３の評価結果を取得する、第３の取得ステップをさらに含む、評価方法。
9. 請求項８に記載の評価方法において、
   前記第１の評価結果、前記第２の評価結果および前記第３の評価結果に応じて、前記ユーザに対するレッスン内容を提示する、提示ステップをさらに含む、評価方法。
10. ユーザが行う第１の動作を評価する評価システムであって、
    前記ユーザが行う前記第１の動作における、前記ユーザの関節ごとの関節トルク、前記関節ごとの関節パワーおよび前記関節ごとの前記第１の動作への寄与の大きさのうち少なくとも１つを評価した第１の評価結果を取得する、第１の取得部と、
    前記ユーザが行う前記第１の動作とは異なる第２の動作により、前記ユーザの各関節を含む身体部位の運動機能を評価した第２の評価結果を取得する、第２の取得部と、を備えることを特徴とする、評価システム。

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