KR20140148298A - 운동 해석 방법 및 운동 해석 장치 - Google Patents

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KR20140148298A
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가즈히로 시부야
가즈오 노무라
겐야 고다이라
마사후미 사토
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세이코 엡슨 가부시키가이샤
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Abstract

관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하는 공정과, 상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값을 특정하고, 상기 최대값과 임팩트시의 관성량을 비교하는 공정을 포함하며, 관성 센서(12)가 장착된 부위(운동구의 그립)의 스윙 중의 감속 타이밍이 특정되어, 스윙의 좋음과 좋지 않음을 평가할 수 있다.

Description

운동 해석 방법 및 운동 해석 장치 {MOTION ANALYSIS METHOD AND MOTION ANALYSIS DEVICE}
본 발명은 운동 해석 방법 및 운동 해석 장치에 관한 것이다.
운동 해석 장치는 스윙 동작이라는 운동의 해석에 이용된다. 스윙시에 운동구(運動具)가 휘둘려지면, 운동구의 자세는 시간축을 따라서 변화한다. 운동구 또는 피험자의 손에는 관성 센서가 장착된다. 관성 센서의 출력에 기초하여 시각적으로 스윙 동작이 재현된다. 이러한 운동 해석 장치의 하나의 구체예로서, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이 골프 스윙 해석 장치를 들 수 있다.
[특허 문헌 1] 일본특허공개 2008－73210호 공보
예를 들면, 골프 스윙은, 어드레스(address)로부터 시작하여, 백스윙(backswing)으로 치켜 들고, 멈추고 나서 내리치고, 임팩트(impact)를 거쳐, 팔로우 스루(follow-through), 그리고 피니시(finish)에 이른다. 임팩트 바로 앞에서 그립의 속도를 감속하면, 임팩트시의 골프 클럽의 헤드 스피드를 높일 수 있는 것이 알려져 있다. 그렇지만, 지금까지, 운동 해석 장치에서 그립의 감속을 계측하고, 골퍼에게 지시하여 코칭하는 것이 이루어져 있지 않다.
본 발명의 적어도 하나의 형태에 의하면, 운동 해석에 있어서 1개의 지표로서 운동구의 그립의 감속을 산출하는 운동 해석 방법 및 운동 해석 장치를 제공할 수 있다.
(1) 본 발명의 일 형태는, 관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하는 공정과, 상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값을 특정하고, 상기 최대값과 임팩트시의 관성량을 비교하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
스윙시에 운동구(運動具)가 휘둘려지면, 운동구의 자세는 시간축을 따라서 변화한다. 임팩트 바로 앞에서 그립의 속도가 감속하면, 임팩트시의 운동구의 헤드 스피드를 높일 수 있는 것이 알려져 있다. 관성 센서는, 장착된 부위(운동구 또는 피험자의 손 등)의 위치나 자세의 변화에 따라 검출 신호를 출력하고, 출력된 검출 신호로부터 관성량이 산출된다. 산출된 관성량의 변화에 기초하여, 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 최대값이 특정된다. 이렇게 하여 특정된 센서 장착 부위의 최대값은 임팩트시의 관성량과 비교되어, 피험자에게 제시된다. 최대값과 임팩트시의 관성량과의 비교에 의해서, 스윙의 감속 타이밍이나 적절한 감속이 되고 있는지를 확인할 수 있다. 피험자는, 제시되는 스윙의 감속 타이밍에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
(2) 상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값과, 상기 임팩트시의 관성량과의 비율을 산출하는 공정을 포함할 수 있다. 스윙의 감속의 비율을 정량적으로 피험자에게 제시할 수 있다.
(3) 본 발명의 일 형태는, 관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하는 공정과, 상기 스윙 중에서 상기 관성량이 증가로부터 감소로 변하는 타이밍을 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 스윙 중에서 관성량이 증가로부터 감소로 변하는 타이밍을 스윙의 감속 타이밍으로서 특정할 수 있다. 피험자는, 제시되는 스윙의 감속 타이밍에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
(4) 상기 관성량은 이동 속도인 것이 바람직하다. 관성량을 이동 속도로 하면, 피험자에게 일반적인 파라미터(parameter)로서 나타낼 수 있어, 피험자는 망설이지 않고 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
(5) 상기 관성 센서는, 상기 스윙에 이용하는 운동구 및 피험자의 손 중 적어도 일방에 장착된다. 관성 센서를 피험자가 장착하기 쉬운 운동구의 그립을 포함하는 샤프트부나 피험자의 손에 장착하여, 그 센서 장착 위치에서의 관성량의 변화를 산출하는 것이 바람직하다.
(6) 상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 변화를 시계열로 표시할 수 있다. 관성량의 변화를 표시하는 것에 의해, 피험자는 화면을 보면서 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
(7) 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량과, 상기 스윙에 이용하는 운동구의 타구 부분의 관성량을 함께 표시할 수 있다. 예를 들면, 골프 스윙의 경우, 타구하는 클럽 헤드의 이동 속도와, 관성 센서를 장착한 그립 부분의 이동 속도를 동일 화면에 표시하는 것에 의해, 피험자는 스윙 중에 힘을 느슨하게 한 타이밍과, 그 타이밍 이후의 클럽 헤드의 이동 속도의 증가를 확인할 수 있다.
(8) 상기 스윙의 운동 궤적에 상기 관성량의 증가로부터 감소로 변하는 타이밍을 함께 표시할 수 있다. 이렇게 하여 그립의 감속은 시각적으로 피험자에게 제시된다. 피험자는 명확하게 스윙 동작 중에서 그립의 감속의 위치를 파악할 수 있다. 피험자는, 이렇게 하여 제시되는 그립의 감속의 시기에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
(9) 본 발명의 일 형태는, 관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하며, 상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값을 특정하고, 상기 최대값과 임팩트시의 관성량을 비교하는 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치이다. 최대값과 임팩트시의 관성량과의 비교에 의해서, 스윙의 감속 타이밍이나 적절한 감속이 되고 있는지를 확인할 수 있다. 피험자는, 제시되는 스윙의 감속 타이밍에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
본 발명에 따르면, 운동 해석에 있어서 1개의 지표로서 운동구의 그립의 감속을 산출하는 운동 해석 방법 및 운동 해석 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 골프 스윙 해석 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 2는 운동 해석 모델과 골퍼 및 골프 클럽과의 관계를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 연산 처리 회로의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.
도 4는 수치적으로 변화율을 표현하는 화상(畵像) 및 이동 속도의 변화를 시각적으로 표현하는 화상의 하나의 구체예를 나타내는 도면이다.
도 5는 스윙 동작을 표현하는 화상에 최대값의 출현의 시기 및 임팩트의 시기를 표시하는 화상의 하나의 구체예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 일 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 본 실시 형태는, 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하는 것은 아니고, 본 실시 형태에서 설명되는 구성의 모두가 본 발명의 해결 수단으로서 필수라고는 할 수 없다.
(1) 골프 클럽 해석 장치의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 골프 스윙 해석 장치(운동 해석 장치)(11)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 골프 스윙 해석 장치(11)는 예를 들면 관성 센서(12)를 구비한다. 관성 센서(12)에는 예를 들면 가속도 센서 및 자이로 센서(gyro sensor)가 포함된다. 가속도 센서는 서로 직교하는 3축 방향으로 개개로 가속도를 검출할 수 있다. 자이로 센서는 서로 직교하는 3축의 각 축 둘레에 개별로 각(角)속도를 검출할 수 있다. 관성 센서(12)는 검출 신호를 출력한다. 검출 신호로 개개의 축마다 가속도 및 각(角)속도는 특정된다. 가속도 센서 및 자이로 센서는 비교적으로 정밀도 좋게 가속도 및 각(角)속도의 정보를 검출한다. 관성 센서(12)는 골프 클럽(운동구)(13)에 장착된다. 골프 클럽(13)은 샤프트(13a) 및 그립(13b)을 구비한다. 그립(13b)이 손으로 쥐어진다. 그립(13b)은 샤프트(13a)의 축과 동축(同軸)에 형성된다. 샤프트(13a)의 선단에는 클럽 헤드(13c)가 결합된다. 바람직하게는, 관성 센서(12)는 골프 클럽(13)의 샤프트(13a) 또는 그립(13b)에 장착된다. 관성 센서(12)는 골프 클럽(13)에 상대 이동 불가능하게 고정되면 좋다. 여기에서는, 관성 센서(12)의 장착에 있어서 관성 센서(12)의 검출축의 하나는 샤프트(13a)의 축에 맞추어진다.
골프 스윙 해석 장치(11)는 연산 처리 회로(14)를 구비한다. 연산 처리 회로(14)에는 관성 센서(12)가 접속된다. 접속에 있어서 연산 처리 회로(14)에는 소정의 인터페이스 회로(15)가 접속된다. 이 인터페이스 회로(15)는 유선으로 관성 센서(12)에 접속되어도 괜찮고 무선으로 관성 센서(12)에 접속되어도 괜찮다. 연산 처리 회로(14)에는 관성 센서(12)로부터 검출 신호가 공급된다.
연산 처리 회로(14)에는 기억 장치(16)가 접속된다. 기억 장치(16)에는 예를 들면 골프 스윙 해석 소프트웨어 프로그램(운동 해석 프로그램)(17) 및 관련하는 데이터를 격납할 수 있다. 연산 처리 회로(14)는 골프 스윙 해석 소프트웨어 프로그램(17)을 실행하여 골프 스윙 해석 방법을 실현한다. 기억 장치(16)에는 DRAM(다이나믹 랜덤 액세스 메모리)나 대용량 기억 장치 유니트, 비휘발성 메모리 등이 포함될 수 있다. 예를 들면 DRAM에는, 골프 스윙 해석 방법의 실시에 있어서 일시적으로 골프 스윙 해석 소프트웨어 프로그램(17)이 유지된다. 하드 디스크 구동 장치(HDD)와 같은 대용량 기억 장치 유니트에는 골프 스윙 해석 소프트웨어 프로그램 및 데이터가 보존된다. 비휘발성 메모리에는 BIOS(기본 입출력 시스템)와 같은 비교적으로 소용량의 프로그램이나 데이터가 격납된다.
연산 처리 회로(14)에는 화상(畵像) 처리 회로(18)가 접속된다. 연산 처리 회로(14)는 화상 처리 회로(18)에 소정의 화상 데이터를 보낸다. 화상 처리 회로(18)에는 표시 장치(19)가 접속된다. 접속에 있어서 화상 처리 회로(18)에는 소정의 인터페이스 회로(도시되지 않음)가 접속된다. 화상 처리 회로(18)는, 입력되는 화상 데이터에 따라 표시 장치(19)에 화상 신호를 보낸다. 표시 장치(19)의 화면에는 화상 신호로 특정되는 화상이 표시된다. 표시 장치(19)에는 액정 디스플레이 그 외의 플랫(flat) 패널 디스플레이가 이용된다. 여기에서는, 연산 처리 회로(14), 기억 장치(16) 및 화상 처리 회로(18)는 예를 들면 컴퓨터 장치로서 제공된다.
연산 처리 회로(14)에는 입력 장치(21)이 접속된다. 입력 장치(21)는 적어도 알파벳 키 및 텐 키(ten key)를 구비한다. 입력 장치(21)로부터 문자 정보나 수치 정보가 연산 처리 회로(14)에 입력된다. 입력 장치(21)는 예를 들면 키보드로 구성되면 좋다. 컴퓨터 장치 및 키보드의 조합은 예를 들면 스마트 폰이나 휴대 전화 단말, 태블릿 PC(퍼스널 컴퓨터) 등으로 치환되어도 괜찮다.
(2) 운동 해석 모델
연산 처리 회로(14)는 가상 공간을 규정한다. 가상 공간은 삼차원 공간에서 형성된다. 삼차원 공간은 실공간(實空間)을 특정한다. 도 2에 나타내어지는 바와 같이, 삼차원 공간은 절대 기준 좌표계(전체 좌표계) ∑xyz를 가진다. 삼차원 공간에는 절대 기준 좌표계 ∑xyz에 따라서 삼차원 운동 해석 모델(26)이 구축된다. 삼차원 운동 해석 모델(26)의 봉(27)은 지점(支点, 28)(좌표 x)에 점구속(点拘束)된다. 봉(27)은 지점(28) 둘레에서 삼차원적으로 진자(振子)로서 동작한다. 지점(28)의 위치는 이동할 수 있다. 여기에서는, 절대 기준 좌표계 ∑xyz에 따라서, 봉(27)의 중심(29)의 위치는 좌표 xg로 특정되며, 클럽 헤드(13c)의 위치는 좌표 xh로 특정된다.
삼차원 운동 해석 모델(26)은 스윙시의 골프 클럽(13)을 모델화한 것에 상당한다. 진자(振子)인 봉(27)은 골프 클럽(13)의 샤프트(13a)를 투영한다. 봉(27)의 지점(28)은 그립(13b)을 투영한다. 관성 센서(12)는 봉(27)에 고정된다. 절대 기준 좌표계 ∑xyz에 따라서 관성 센서(12)의 위치는 좌표 xs로 특정된다. 관성 센서(12)는 가속도 신호 및 각(角)속도 신호를 출력한다. 가속도 신호로는, 중력 가속도 g의 영향을 뺀 가속도
[수식 1]
Figure pat00001
가 특정되되며, 각(角)속도 신호로는 각(角)속도 ω1, ω2가 특정된다.
연산 처리 회로(14)는 마찬가지로 관성 센서(12)에 국소 좌표계 ∑s를 고정한다. 국소 좌표계 ∑s의 원점(原点)은 관성 센서(12)의 검출축의 원점으로 설정된다. 국소 좌표계 ∑s의 y축은 샤프트(13a)의 축심(軸心)에 일치한다. 국소 좌표계 ∑s의 x축은 페이스(face)의 방향으로 특정되는 타구(打球) 방향에 일치한다. 따라서, 이 국소 좌표계 ∑s에 따라서 지점의 위치 lsj는 (0, lsjy, 0)으로 특정된다. 마찬가지로, 이 국소 좌표계 ∑s 상(上)에서는 중심(29)의 위치 lsg는 (0, lsgy, 0)으로 특정되며, 클럽 헤드(13c)의 위치 lsh는 (0, lshy, 0)으로 특정된다.
(3) 연산 처리 회로의 구성
도 3은 일 실시 형태에 관한 연산 처리 회로(14)의 구성을 개략적으로 나타낸다. 연산 처리 회로(14)는 제1 검출부(검출부)(31) 및 제2 검출부(32)를 구비한다. 제1 검출부(31) 및 제2 검출부(32)는 각각 관성 센서(12)에 접속된다. 제1 검출부(31) 및 제2 검출부(32)에는 각각 관성 센서(12)로부터 출력이 공급된다. 제1 검출부(31)는 관성 센서(12)의 출력에 기초하여 운동 중의 그립(13b)의 관성량을 검출한다. 제2 검출부(32)는, 마찬가지로, 관성 센서(12)의 출력에 기초하여 운동중의 클럽 헤드(13c)의 관성량을 검출한다.
여기에서는, 제1 검출부(31)는 그립 가속도 산출부(33), 그립 속도 산출부(34) 및 그립 위치 산출부(35)를 구비한다. 그립 가속도 산출부(33)는 관성 센서(12)에 접속된다. 그립 가속도 산출부(33)는 관성 센서(12)의 출력에 기초하여 다음 식에 따라서 그립(13b)의 가속도를 산출한다. 이러한 가속도의 산출에 있어서 그립 가속도 산출부(33)는 관성 센서(12)의 고유의 국소 좌표계 ∑s에 따라서 그립(13b)의 위치 lsj를 특정한다. 특정에 있어서 그립 가속도 산출부(33)는 기억 장치(16)로부터 위치 정보를 취득한다. 기억 장치(16)에는 미리 그립(13b)의 위치 lsj가 격납된다. 그립(13b)의 위치 lsj는 예를 들면 입력 장치(21)를 경유로 지정되면 좋다.
[수식 2]
Figure pat00002
그립 가속도 산출부(33)에는 그립 속도 산출부(34)가 접속된다. 그립 속도 산출부(34)는 그립 가속도 산출부(33)의 출력에 기초하여 그립(13b)의 이동 속도를 산출한다. 산출에 있어서, 그립 속도 산출부(34)는, 다음 식에 따라서, 그립 가속도 산출부(33)에서 산출된 가속도에 규정의 샘플링 간격 dt로 적분 처리를 실시한다. 여기서, N은 샘플수를 나타낸다(이하, 동일함).
[수식 3]
Figure pat00003
그립 속도 산출부(34)는 다음 식에 따라서 그립(13b)의 이동 속도의 크기 V를 산출한다.
[수식 4]
Figure pat00004
그립 속도 산출부(34)에는 그립 위치 산출부(35)가 접속된다. 그립 위치 산출부(35)는 그립 속도 산출부(34)의 출력에 기초하여 그립(13b)의 위치를 산출한다. 산출에 있어서, 그립 위치 산출부(35)는, 다음 식에 따라서, 그립 속도 산출부(34)에서 산출된 속도에 규정의 샘플링 간격 dt로 적분 처리를 실시한다.
[수식 5]
Figure pat00005
제2 검출부(32)는 헤드 가속도 산출부(36), 헤드 속도 산출부(37) 및 헤드 위치 산출부(38)를 구비한다. 헤드 가속도 산출부(36)는 관성 센서(12)에 접속된다. 헤드 가속도 산출부(36)는 관성 센서(12)의 출력에 기초하여 다음 식에 따라서 클럽 헤드(13c)의 가속도를 산출한다. 이러한 가속도의 산출에 있어서 헤드 가속도 산출부(36)는 관성 센서(12)의 고유의 국소 좌표계 ∑s에 따라서 클럽 헤드(13c)의 위치 lsh를 특정한다. 특정에 있어서 헤드 가속도 산출부(36)는 기억 장치(16)로부터 위치 정보를 취득한다. 기억 장치(16)에는 미리 클럽 헤드(13c)의 위치 lsh가 격납된다. 클럽 헤드(13c)의 위치 lsh는 예를 들면 입력 장치(21)를 경유로 지정되면 좋다.
[수식 6]
Figure pat00006
헤드 가속도 산출부(36)에는 헤드 속도 산출부(37)가 접속된다. 헤드 속도 산출부(37)는 헤드 가속도 산출부(36)의 출력에 기초하여 클럽 헤드(13c)의 이동 속도를 산출한다. 산출에 있어서, 헤드 속도 산출부(37)는, 다음 식에 따라서, 헤드 가속도 산출부(36)에서 산출된 가속도에 규정의 샘플링 간격 dt로 적분 처리를 실시한다.
[수식 7]
Figure pat00007
헤드 속도 산출부(37)에는 헤드 위치 산출부(38)가 접속된다. 헤드 위치 산출부(38)는 헤드 속도 산출부(37)의 출력에 기초하여 클럽 헤드(13c)의 위치를 산출한다. 산출에 있어서, 헤드 위치 산출부(38)는, 다음 식에 따라서, 헤드 속도 산출부(37)에서 산출된 속도에 규정의 샘플링 간격 dt로 적분 처리를 실시한다.
[수식 8]
Figure pat00008
연산 처리 회로(14)는 산출부(41)를 구비한다. 산출부(41)는 제1 검출부(31)의 그립 속도 산출부(34)에 접속된다. 산출부(41)는, 임팩트를 포함하는 스윙 동작중의 2개가 다른 시점에서, 제1 검출부(31)에서 검출된 관성량에 기초하여 관성량의 변화를 산출한다.
산출부(41)는 최대값 추출부(42)를 구비한다. 최대값 추출부(42)는 그립 속도 산출부(34)에 접속된다. 최대값 추출부(42)는 그립 속도 산출부(34)의 출력에 기초하여 그립(13b)의 이동 속도의 최대값을 특정한다. 최대값 추출부(42)는 스윙 동작 중에서 최대값의 출현의 시기(타이밍)를 특정한다. 이렇게 하여 최대값 추출부(42)에서는 스윙 동작 중의 하나의 시점에서 검출된 관성량이 추출된다.
산출부(41)는 임팩트시 추출부(43)를 구비한다. 임팩트시 추출부(43)는 그립 속도 산출부(34)에 접속된다. 임팩트시 추출부(43)는 그립 속도 산출부(34)의 출력에 기초하여 임팩트시의 그립(13b)의 이동 속도를 특정한다. 임팩트시 추출부(43)는 스윙 동작 중에서 임팩트의 시기(타이밍)를 특정한다. 이렇게 하여 임팩트시 추출부(43)에서는 스윙 동작 중의 하나의 시점에서 검출된 관성량이 추출된다. 임팩트의 시점은 최대값의 출현의 시점과는 상위(相違)하다.
산출부(41)는 변화율 산출부(44)를 구비한다. 변화율 산출부(44)는 최대값 추출부(42) 및 임팩트시 추출부(43)에 접속된다. 변화율 산출부(44)는, 다음 식에 따라서, 최대값 추출부(42) 및 임팩트시 추출부(43)에서 추출된 이동 속도의 크기에 기초하여 속도의 변화율 η를 산출한다.
[수식 9]
Figure pat00009
연산 처리 회로(14)는 그래프 화상 데이터 생성부(45)를 구비한다. 그래프 화상 데이터 생성부(45)는 제1 검출부(31)의 그립 속도 산출부(34) 및 제2 검출부(32)의 헤드 속도 산출부(37)에 접속된다. 그래프 화상 데이터 생성부(45)는, 그립 속도 산출부(34) 및 헤드 속도 산출부(37)에서 산출된 그립(13b)의 이동 속도 및 클럽 헤드(13c)의 이동 속도에 기초하여, 그립(13b)의 이동 속도의 변화 및 클럽 헤드(13c)의 이동 속도의 변화를 시각적으로 표현하는 화상 데이터를 생성한다. 이 화상 데이터에서는 시간축을 따라서 시각적으로 이동 속도의 변화를 나타내는 그래프가 그려진다.
연산 처리 회로(14)는 스윙 화상 데이터 생성부(46)를 구비한다. 스윙 화상 데이터 생성부(46)는 제1 검출부(31)의 그립 위치 산출부(35) 및 제2 검출부(32)의 헤드 위치 산출부(38)에 접속된다. 스윙 화상 데이터 생성부(46)는, 그립 위치 산출부(35) 및 헤드 위치 산출부(38)에서 산출된 그립(13b)의 위치 및 클럽 헤드(13c)의 위치에 기초하여 골프 클럽(13)의 이동 궤적을 특정한다. 특정된 이동 궤적에 기초하여 스윙 동작을 표현하는 화상이 생성된다. 화상은 화상 데이터로서 스윙 화상 데이터 생성부(46)로부터 출력된다.
연산 처리 회로(14)는 서로 겹침 화상 데이터 생성부(47)를 구비한다. 서로 겹침 화상 데이터 생성부(47)는 최대값 추출부(42), 임팩트시 추출부(43) 및 스윙 화상 데이터 생성부(46)에 접속된다. 서로 겹침 화상 데이터 생성부(47)는, 최대값 추출부(42), 임팩트시 추출부(43) 및 스윙 화상 데이터 생성부(46)의 출력에 기초하여, 스윙 동작을 표현하는 화상에 최대값의 출현의 시기 및 임팩트의 시기를 표시하는 화상 데이터를 생성한다.
연산 처리 회로(14)는 표시부로서의 묘화부(描畵部, 48)를 구비한다. 묘화부(48)는 변화율 산출부(44), 서로 겹침 화상 데이터 생성부(47), 그래프 화상 데이터 생성부(45) 및 스윙 화상 데이터 생성부(46)에 접속된다. 묘화부(48)는, 변화율 산출부(44)의 출력에 기초하여, 수치적으로 변화율을 표현하는 화상을 묘화한다. 묘화부(48)는, 마찬가지로, 서로 겹침 화상 데이터 생성부(47)의 출력에 기초하여, 스윙 동작을 표현하는 화상에 최대값의 출현의 시기 및 임팩트의 시기를 표시하는 화상을 묘화한다. 묘화부(48)는, 그래프 화상 데이터 생성부(45)의 출력에 기초하여, 그립(13b)의 이동 속도의 변화 및 클럽 헤드(13c)의 이동 속도의 변화를 시각적으로 표현하는 화상을 묘화하고, 스윙 화상 데이터 생성부(46)의 출력에 기초하여, 스윙 동작을 표현하는 화상을 묘화한다.
(4) 골프 스윙 해석 장치의 동작
골프 스윙 해석 장치(11)의 동작을 간단하게 설명한다. 우선, 골퍼의 골프 스윙은 계측된다. 계측에 앞서 필요한 정보가 입력 장치(21)로부터 연산 처리 회로(14)에 입력된다. 여기에서는, 삼차원 운동 해석 모델(26)에 따라서, 국소 좌표계 ∑s에 따른 지점(28)의 위치 lsj 및 관성 센서(12)의 초기 자세의 회전 행렬 R0의 입력이 촉구된다. 입력된 정보는 예를 들면 특정의 식별자 하(下)에서 관리된다. 식별자는 특정의 골퍼를 식별하면 좋다.
계측에 앞서 관성 센서(12)가 골프 클럽(13)의 샤프트(13a)에 장착된다. 관성 센서(12)는 골프 클럽(13)에 상대 변위 불가능하게 고정된다. 여기에서는, 관성 센서(12)의 검출축의 하나는 샤프트(13a)의 축에 맞추어진다. 관성 센서(12)의 검출축의 하나는 페이스의 방향으로 특정되는 타구 방향에 맞추어진다.
골프 스윙의 실행에 앞서 관성 센서(12)의 계측은 개시된다. 동작의 개시시에 관성 센서(12)는 소정의 위치 및 자세로 설정된다. 이들 위치 및 자세는 초기 자세의 회전 행렬 R0로 특정되는 것에 상당한다. 관성 센서(12)는 특정의 샘플링 간격으로 계속적으로 가속도 및 각(角)속도를 계측한다. 샘플링 간격은 계측의 해상도를 규정한다. 관성 센서(12)의 검출 신호는 리얼 타임으로 연산 처리 회로(14)에 보내어진다. 연산 처리 회로(14)는 관성 센서(12)의 출력을 특정하는 신호를 수신한다.
골프 스윙은, 어드레스(address)로부터 시작하여, 백스윙(backswing)으로 치켜 들고, 멈추고 나서 내리치고, 임팩트(impact)를 거쳐, 팔로우 스루(follow-through), 그리고 피니시(finish)에 이른다. 골프 클럽(13)은 휘둘려진다. 휘둘려지면, 골프 클럽(13)의 자세는 시간축을 따라서 변화한다. 관성 센서(12)는 골프 클럽(13)의 자세에 따라 검출 신호를 출력한다. 이 때, 그립 속도 산출부(34) 및 헤드 속도 산출부(37)는 스윙 동작 중의 그립(13b)의 이동 속도 및 클럽 헤드(13c)의 이동 속도를 검출한다. 최대값 추출부(42)는 그립(13b)의 이동 속도의 최대값을 추출한다. 임팩트시 추출부(43)는 임팩트시의 그립(13b)의 이동 속도를 추출한다. 변화율 산출부(44)는 속도의 변화율을 산출한다. 이동 속도의 최대값과 임팩트시의 이동 속도와의 비율은 산출된다. 묘화부(48)는, 수치적으로 변화율을 표현하는 화상을 묘화한다. 묘화 데이터는 화상 처리 회로(18)에 보내어진다. 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 속도의 변화율「0.3」은 화면에 표시된다. 속도의 변화율에 기초하여 그립(13b)의 감속은 특정된다. 이렇게 하여 특정된 그립(13b)의 감속은 피험자에게 제시된다. 변화율의 크기는 임팩트 직전의 힘을 뺀 상태를 반영한다. 따라서, 피험자는 속도의 변화율에 기초하여 임팩트 직전의 힘을 뺀 상태를 확인할 수 있다. 피험자는, 확인한 힘을 뺀 상태에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
시간축에 따르면, 이동 속도의 최대값으로부터 그립(13b)의 이동은 감속한다. 따라서, 이동 속도의 최대값이 특정되면, 확실히 이동 속도의 감속이 특정된다. 만일, 그립(13b)의 이동 속도에 감속이 생기지 않으면, 임팩트시의 이동 속도는 그대로 이동 속도의 최대값에 해당한다. 그 결과, 변화율은「0(제로)」를 나타낸다. 이렇게 하여 피험자는, 임팩트 바로 앞에서 그립(13b)의 감속이 확립되어 있지 않은 것을 확인할 수 있다.
그래프 화상 데이터 생성부(45)는 그립(13b)의 이동 속도의 변화 및 클럽 헤드(13c)의 이동 속도의 변화를 시각적으로 표현하는 화상 데이터를 생성한다. 묘화부(48)는, 그립(13b)의 이동 속도의 변화 및 클럽 헤드(13c)의 이동 속도의 변화를 시각적으로 표현하는 화상을 묘화한다. 묘화 데이터는 화상 처리 회로(18)에 보내어진다. 도 4에 나타내어지는 바와 같이, 화면에 그래프는 그려진다. 이렇게 하여 그립(13b)의 이동 속도의 변화와 클럽 헤드(13c)의 이동 속도의 변화는 시각적으로 피험자에게 제시된다. 피험자는, 그립(13b)의 감속에 따라 일으켜지는 헤드 스피드의 증가를 확인할 수 있다. 피험자는 그립(13b)의 감속의 중요성을 인식할 수 있다. 피험자는, 이렇게 하여 제시되는 이동 속도의 변화에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다. 구체적으로는, 클럽 헤드(13c)의 이동 속도와, 관성 센서(12)를 장착한 그립(13b)의 이동 속도를 표시부의 동일 화면에 표시하는 것에 의해, 피험자는 스윙 중에 힘을 느슨하게 한 타이밍과, 그 타이밍 이후의 클럽 헤드(13c)의 이동 속도의 증가를 확인할 수 있다.
또한, 관성량으로서 이동 속도의 예를 설명했지만, 그것에 한정하지 않고, 가속도 센서로부터 출력되는 가속도나, 각(角)속도 센서로부터 출력되는 각(角)속도 등의 관성량을 이용하여 최대값이나 변화를 산출하여, 피험자에게 제시해도 괜찮다. 또, 관성량의 최대값을 제시하는 것 외에도, 적어도 2개의 다른 시점의 관성량의 변화를 산출하여, 그립(13b)의 감속의 타이밍을 계측하는 지표로 해도 좋다.
스윙 화상 데이터 생성부(46)는 골프 클럽(13)의 이동 궤적을 특정한다. 특정된 이동 궤적에 기초하여 스윙 동작을 표현하는 화상은 생성된다. 화상은 화상 데이터로서 묘화부(48)에 보내어진다. 묘화부(48)는 스윙 동작을 표현하는 화상을 묘화한다. 묘화 데이터는 화상 처리 회로(18)에 보내어진다. 그 결과, 예를 들면 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 화면에서 골프 클럽(13)의 운동 궤적(51)은 재현된다. 운동 궤적(51)으로 스윙 동작은 표현된다. 여기에서는, 서로 겹침 화상 데이터 생성부(47)는, 스윙 동작을 표현하는 화상에 최대값의 출현의 시기(52) 및 임팩트의 시기(53)를 표시하는 화상 데이터를 생성한다. 묘화부(48)는, 운동 궤적(51)에 최대값의 출현의 시기(52) 및 임팩트의 시기(53)를 표시하는 화상을 묘화한다. 묘화 데이터는 화상 처리 회로(18)에 보내어진다. 그 결과, 도 5에 나타내어지는 바와 같이, 스윙 동작의 운동 궤적의 화상에, 최대값의 출현 및 임팩트와 같은 2개의 다른 시점(52, 53)은 표시된다. 이렇게 하여 그립(13b)의 감속은 시각적으로 피험자에게 제시된다. 피험자는 명확하게 스윙 동작 중에서 그립(13b)의 감속의 위치를 파악할 수 있다. 피험자는, 이렇게 하여 제시되는 그립(13b)의 감속의 시기에 따라 스윙의 폼에 개량을 가할 수 있다.
골프 스윙 해석 장치(11)에서는, 전술한 바와 같이, 운동의 해석에 있어서 삼차원 운동 해석 모델(26)이 이용될 수 있다. 삼차원 운동 해석 모델(26)에서는 골프 클럽(13)은 봉(27)에 적용되어진다. 그립(13b)은 삼차원적으로 공간에 지지되는 지점(28)에 상당한다. 이러한 삼차원 운동 해석 모델(26)에 의하면, 1개의 관성 센서(12)가 골프 클럽(13)에 장착되는 것만으로, 그립(13b)의 이동 속도는 산출된다. 단, 관성 센서(12)는 예를 들면 골프 클럽(13)은 아니고 피험자의 손이나 팔에 장착되어도 좋으며, 이러한 경우에도, 1개의 관성 센서(12)에서 그립(13b) 및 클럽 헤드(13c)의 가속도, 속도 및 변위는 도출된다.
또한, 이상의 실시 형태에서는 연산 처리 회로(14)의 개개의 기능 블록은 골프 스윙 해석 소프트웨어 프로그램(17)의 실행에 따라 실현된다. 단, 개개의 기능 블록은 소프트웨어 처리에 의지하지 않고 하드웨어로 실현되어도 괜찮다. 그 외, 골프 스윙 해석 장치(11)는 손으로 쥐어져 휘둘려지는 운동구(예를 들면 테니스 라켓이나 탁구 라켓, 야구의 배트, 검도의 죽도)의 스윙 해석에 응용되어도 괜찮다.
상기와 같이 본 실시 형태에 대해서 상세하게 설명했지만, 본 발명의 신규 사항 및 효과로부터 실체적으로 일탈하지 않은 많은 변형이 가능한 것은 당업자에게는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이와 같은 변형예는 모두 본 발명의 범위에 포함된다. 예를 들면, 명세서 또는 도면에서, 적어도 한 번, 보다 광의 또는 동의인 다른 용어와 함께 기재된 용어는, 명세서 또는 도면의 어떠한 개소에서도, 그 다른 용어로 치환될 수 있다. 또, 골프 클럽(13)이나 그립(13b), 클럽 헤드(13c), 연산 처리 회로(14), 제1 검출부(31), 산출부(41) 등의 구성 및 동작도 본 실시 형태에서 설명한 것에 한정되지 않고, 여러 가지의 변형이 가능하다. 또, 골프 이외에도 테니스나 야구 등의 스윙 동작을 이용하는 운동에 대해서도 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.
11 : 운동 해석 장치(골프 스윙 해석 장치)
12 : 관성 센서
13 : 운동구(골프 클럽)
13a : 샤프트부(샤프트)
14 : 컴퓨터(연산 처리 회로)
17 : 운동 해석 프로그램(골프 스윙 해석 소프트웨어 프로그램)
31 : 검출부(제1 검출부)
41 : 산출부
48 : 표시부(묘화부)
52 : 시점(時点)
53 : 시점(時点)

Claims (9)

  1. 관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하는 공정과,
    상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값을 특정하고, 상기 최대값과 임팩트시의 관성량을 비교하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값과, 상기 임팩트시의 관성량과의 비율을 산출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  3. 관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하는 공정과,
    상기 스윙 중에 상기 관성량이 증가로부터 감소로 바뀌는 타이밍을 검출하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  4. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 관성량은 이동 속도인 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 관성 센서는, 상기 스윙에 이용하는 운동구(運動具) 및 피험자의 손 중 적어도 일방에 장착되는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 변화를 시계열로 표시하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량과, 상기 스윙에 이용하는 운동구의 타구(打球) 부분의 관성량을 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 스윙의 운동 궤적에 상기 관성량의 증가로부터 감소로 바뀌는 타이밍을 함께 표시하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 방법.
  9. 관성 센서의 출력을 이용하여, 스윙 중의 상기 관성 센서가 장착된 부위의 관성량의 변화를 산출하고, 상기 스윙 중에서의 상기 관성량의 최대값을 특정하여, 상기 최대값과 임팩트시의 관성량을 비교하는 산출부를 포함하는 것을 특징으로 하는 운동 해석 장치.
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