JP6806327B2 - スイング解析装置、コンピュータにスイングを解析させるためのプログラムおよびスイング解析システム - Google Patents
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Description
図1は、本実施の形態に従うスイング解析システムの全体構成を説明するための図である。図1を参照して、スイング解析システム1000は、被験者による打具のスイングを解析するためのシステムである。具体的には、スイング解析システム1000は、スイング解析装置10と、センサ装置20とを含む。本実施の形態では、「打球具」として野球、ソフトボールなどで用いられるバット80を使用し、被験者が右利きのバッターであるとする。また、本実施の形態では、図1に示すように、被験者(バッター)が打球具(バット80)を1回以上スイングする場面を想定する。
図2は、本実施の形態に従うスイング解析システム1000の動作概要を説明するためのフローチャートである。
(スイング解析装置10)
図3は、本実施の形態に従うスイング解析装置10のハードウェア構成を示すブロック図である。図3を参照して、スイング解析装置10は、主たる構成要素として、CPU(Central Processing Unit)102と、メモリ104と、タッチパネル106と、ボタン108と、ディスプレイ110と、無線通信部112と、通信アンテナ113と、メモリインターフェイス(I/F)114と、スピーカ116と、マイク118と、通信インターフェイス(I/F)120とを含む。また、記録媒体115は、外部の記憶媒体である。
図4は、本実施の形態に従うセンサ装置20のハードウェア構成を示すブロック図である。図4を参照して、センサ装置20は、主たる構成要素として、各種処理を実行するためのCPU202と、CPU202によって実行されるプログラム、データなどを格納するためのメモリ204と、3軸方向の加速度を検出可能な加速度センサ206と、3軸のそれぞれのまわりの角速度を検出可能な角速度センサ208と、スイング解析装置10と通信するための通信インターフェイス(I/F)210と、センサ装置20の各種構成要素に電力を供給する蓄電池212とを含む。
次に、スイング解析装置10を実現するための機能構成について説明する。図5は、本実施の形態に従うスイング解析装置10の機能ブロック図である。
次に、本実施の形態に従うスイング解析装置10で実行されるスイング解析処理の流れについて詳細に説明する。一般的に、バッターは、スイングを開始する前にバットを持ち替えたり、手足を動かしたりする等のルーティーン(バッターによって異なる)を行なった後、実際にスイングを開始する。スイング解析装置10は、常時、センサ装置20から送信されるセンサ情報(加速度情報および角速度情報)を受信しているが、上記のような実際のスイングとは関係ない動作をしているときのセンサ情報まで演算処理の対象とすると処理負荷が大きくなる。そこで、スイング解析装置10は、処理負荷の軽減のため、スイング前後の一定期間のセンサ情報を用いて、スイング解析処理を行なうように構成されている。
本願発明者は、上述したスイング解析方式の有効性について検証した。図10〜図13を参照しながら、その検証結果について説明する。検証方法としては、本実施の形態に従うスイング解析方式(以下、単に「本解析方式」)を用いた場合のグリップエンド速度およびグリップエンド軌道と、比較例に従うスイング解析方式(比較例解析方式)を用いた場合のグリップエンド速度およびグリップエンド軌道とを比較することにより行なった。また、本実施例では、右利きの被験者にスイングをしてもらい、グリップエンド速度およびスイング軌道を算出した。
図10は、比較例解析方式(その1)により算出されたグリップエンド速度を示す図である。図11は、比較例解析方式(その2)により算出されたグリップエンド速度を示す図である。図12は、本解析方式により算出されたグリップエンド速度を示す図である。
図13は、各スイング解析方式により算出されたグリップエンド軌道を示す図である。具体的には、図13(a)は、比較例解析方式により算出されたグリップエンド軌道を示している。ここで、比較例解析方式に基づくグリップエンド軌道は、図7中のステップS20に対応するスイング解析処理(順方向積分)により算出されており、ステップS22に対応するスイング解析処理(逆方向積分)は実行されていない(これに伴いステップS24も実行されていない)。図13(b)は、本解析方式により算出されたグリップエンド軌道を示している。
上述した実施の形態では、打球具としてのバットをスイングする構成について説明したが、当該構成に限られない。被験者が打球具をスイングする点において、例えば、野球、テニス、ゴルフ、バドミントンなどのスポーツは共通している。そのため、打球具は、テニスまたはバドミントンで用いられるラケット、ゴルフで用いられるゴルフクラブであってもよい。さらに、打球具を利用しない打具によるスイング動作(剣道における竹刀のスイング動作等)、あるいは道具を利用しないスイング動作(サッカーの脚のスイング動作、マラソンの腕のスイング動作等)にも広く適用することができる。
本実施の形態によると、被験者が長時間連続して複数回のスイングを行なう場合であっても、各スイングについて精度よくスイング軌道およびスイング速度を算出することができる。これにより、例えば、スイング回数を重ねることによる測定誤差(ドリフト誤差など)を修正するために、センサ装置をリセットするなどの余計な手間を省くことができ、被験者はスイングだけに集中することができる。
Claims (9)
- 被検出対象に取り付けられたセンサにより検出された加速度情報および角速度情報の入力を受け付ける情報入力部と、
前記加速度情報および前記角速度情報に第1のフィルタを適用して、スイング期間の前記被検出対象の姿勢情報を算出する姿勢算出部と、
前記スイング期間の第1の時刻における前記被検出対象の姿勢情報に基づいて、前記スイング期間の前記被検出対象の姿勢情報を補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記被検出対象の姿勢情報に基づいて、前記センサにより検出された前記加速度情報をセンサ座標系から絶対座標系に座標変換する座標変換部と、
前記スイング期間において、時間の経過に従って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して第1の速度を算出する第1の速度算出部と、
前記スイング期間において、時間を遡って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して第2の速度を算出する第2の速度算出部と、
前記第1の速度および前記第2の速度に第2のフィルタを適用して、前記被検出対象のスイング速度を算出するスイング情報算出部とを備え、
前記第2の速度算出部は、前記スイング期間において、前記角速度情報に基づいて算出される前記被検出対象の速度がゼロまたはゼロ近傍に到達する時刻から遡って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して前記第2の速度を算出する、スイング解析装置。 - 前記スイング期間は、複数の期間に区分され、
前記スイング情報算出部は、
前記複数の期間のうち前記スイング期間の開始時刻を含む第1の期間においては、前記第1の速度の重みよりも前記第2の速度の重みを小さくするように前記第2のフィルタを適用して前記スイング速度を算出し、
前記複数の期間のうち前記スイング期間の終了時刻を含む第2の期間においては、前記第1の速度の重みよりも前記第2の速度の重みを大きくするように前記第2のフィルタを適用して前記スイング速度を算出する、請求項1に記載のスイング解析装置。 - 前記スイング情報算出部は、前記複数の期間のうち時間的に後の期間ほど、前記第1の速度の重みを小さくし、前記第2の速度の重みを大きくするように前記第2のフィルタを適用して、各前記期間における前記スイング速度を算出する、請求項2に記載のスイング解析装置。
- 前記第1の時刻は、前記スイング期間において、前記角速度情報に基づいて算出される前記被検出対象の速度が最大となる時刻である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のスイング解析装置。
- 前記スイング期間は、前記角速度情報に基づいて算出される前記被検出対象の速度が第1の基準閾値を超えた第2の時刻を基準とした前後の一定期間である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のスイング解析装置。
- 前記角速度情報に基づいて算出される前記被検出対象の速度が予め定められた速度に到達した回数に基づいて、前記被検出対象のスイング回数を算出する回数算出部をさらに備える、請求項1〜5のいずれか1項に記載のスイング解析装置。
- 前記第1のフィルタは拡張カルマンフィルタであり、前記第2のフィルタは適応カルマンフィルタである、請求項1〜6のいずれか1項に記載のスイング解析装置。
- コンピュータに被検出対象のスイングを解析させるためのプログラムであって、
前記プログラムは、前記コンピュータに、
前記被検出対象に取り付けられたセンサにより検出された加速度情報および角速度情報の入力を受け付けるステップと、
前記加速度情報および前記角速度情報に第1のフィルタを適用して、スイング期間の前記被検出対象の姿勢情報を算出するステップと、
前記スイング期間の第1の時刻における前記被検出対象の姿勢情報に基づいて、前記スイング期間の前記被検出対象の姿勢情報を補正するステップと、
前記補正された前記被検出対象の姿勢情報に基づいて、前記センサにより検出された前記加速度情報をセンサ座標系から絶対座標系に座標変換するステップと、
前記スイング期間において、時間の経過に従って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して第1の速度を算出するステップと、
前記スイング期間において、時間を遡って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して第2の速度を算出するステップと、
前記第1の速度および前記第2の速度に第2のフィルタを適用して、前記被検出対象のスイング速度を算出するステップとを実行させ、
前記第2の速度を算出するステップは、前記スイング期間において、前記角速度情報に基づいて算出される前記被検出対象の速度がゼロまたはゼロ近傍に到達する時刻から遡って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して前記第2の速度を算出することを含む、プログラム。 - 被検出対象に取り付けられたセンサと、
前記被検出対象のスイングを解析するためのスイング解析装置とを備え、
前記スイング解析装置は、
被検出対象に取り付けられたセンサにより検出された加速度情報および角速度情報の入力を受け付ける情報入力部と、
前記加速度情報および前記角速度情報に第1のフィルタを適用して、スイング期間の前記被検出対象の姿勢情報を算出する姿勢算出部と、
前記スイング期間の第1の時刻における前記被検出対象の姿勢情報に基づいて、前記スイング期間の前記被検出対象の姿勢情報を補正する補正部と、
前記補正部により補正された前記被検出対象の姿勢情報に基づいて、前記センサにより検出された前記加速度情報をセンサ座標系から絶対座標系に座標変換する座標変換部と、
前記スイング期間において、時間の経過に従って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して第1の速度を算出する第1の速度算出部と、
前記スイング期間において、時間を遡って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して第2の速度を算出する第2の速度算出部と、
前記第1の速度および前記第2の速度に第2のフィルタを適用して、前記被検出対象のスイング速度を算出するスイング情報算出部とを含み、
前記第2の速度算出部は、前記スイング期間において、前記角速度情報に基づいて算出される前記被検出対象の速度がゼロまたはゼロ近傍に到達する時刻から遡って前記絶対座標系に座標変換された前記加速度情報を時間積分して前記第2の速度を算出する、スイング解析システム。
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