JP2008528195A - 運動動作の分析及び指示のための方法及びシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゴルフスイング等の運動動作のパフォーマンスを分析及び改善するためのシステム及び方法は、ユーザに対して慣性センサ及びビデオカメラを準備し、ゴルフスイング又は対象となる他のこうした運動動作をモニタすることと、動作の成分部分に関連する所定のパラメータを採点し、動作の単一の運動指数点を得るためにパラメータの得点を比較することを含む受診結果分析用のパフォーマンスデータの膨大なライブラリを活用すると共に、これに寄与することと、ビデオ、動作データからの色分け段階フレームアニメーション、及びデータ/時間グラフを含む多数の同期形式において、リアルタイムで情報量の多い結果のグラフィック表示を提供することと、結果に基づいて、標準用具及びトレーニング補助を使用する標準運動のライブラリから選択された運動により、ユーザ固有のトレーニング体系を処方することからなる。
【選択図】なし
Description
本発明は、連邦政府の後援による研究又は開発の恩恵を受けずに成されたものである。
本特許出願の一部には、図を含め、著作権保護の対象となる資料が含まれる。あらゆる場合において、著作権の表示は、含まれる場合又は含まれない場合がある。本資料の複製は、本願が提出された管轄区域の特許庁が公開した形態において許可される。他の全ての権利は留保される。
本発明は、2005年1月26日提出の係属中の米国特許出願第60/647,751号に対する優先権を主張する。
<一次パラメータ>
1.連続性:このパラメータは、スイング動作中の腰、肩、及び腕の回転速度のタイミング及び協調の度合いに関する。例えば、120フレーム毎秒では、ゴルフスイング動作に対する目標又は基準となる標準的な連続性では、最大腰回転速度は、最大肩回転の36フレーム前に発生し、最大肩回転は最大腕回転の24フレーム前に発生するべきであり、最大腕回転はクラブのボールとのインパクトの16フレーム前に生じるべきである。全区画に対して事前に確立又は想定した理想的な連続性からのフレーム数の偏差合計は、連続パラメータの合計最大得点又は理想的パフォーマンス指数である50に対して逆に加重し、より大きなそれぞれの偏差に対して相対的に低い得点を発生させる。
2.速度:このパラメータは、各身体区画の最大ピーク回転速度に関する。基準は、腰回転に対して400度/秒、肩回転に対して800度/秒、腕回転に対して1600度/秒、及びクラブ回転に対して3200度/秒に設定される。差異の合計は、最高得点である50に対して逆の重み付けで加重され、それぞれの差異が大きいほど、相対的に低い得点を発生させる。
3.安定性:このパラメータは、脊柱に対する腰区画及び肩区画の配向性に関する。測定単位は、度である。腰、肩、及び腕の基準は、全て0(ゼロ)である。ここでも、差異の合計は、最大指数である50に対して、逆に加重して計測される。
4.可動性:このパラメータは、脊柱を中心とした腰、肩、及び腕の角度回転の相対範囲に関する。基準は、これらが等しい状態である。差異の合計が大きいほど、最大指数である50に対して、小さな値になるよう計測される。
5.転移:肩、したがって腕に対する、腰の角運動量の比の合計に関する。測定された転移比は、基準最大比である6に対して計測され、最大指数である50と同等にする。例えば、基準値を使用すると、400度/秒の腰回転が800度/秒の肩回転を発生させる場合、転移比は800/400=2.0となる。更に、800度/秒の肩回転により1600度/秒の腕回転と、3200度/秒のクラブ回転とが生じる場合、これらの転移比も、それぞれ2.0及び2.0となり、合計6.0となる。より低い実施の得点は、6で割り、50を掛けて、50を底とする指数点を生成する。
6.タイミング:このパラメータは、腰、肩、及び腕の最大回転速度の時差又は時間的協調に関する。得点は、上記のようなタイミングのデルタ又は差に基づき、最大指数である50に対して計測される。
7.クラブパフォーマンス:このパラメータは、ピークリリース角速度に追加した、クラブの直線加速度に関する。基準は、直線加速度が300mph(マイル毎時)、角速度が400度/秒である。単純に合計した700は、最大パフォーマンス指数である50と同等であり、これに応じて測定値の得点を定める。
8.クラブ精度:このパラメータは、ボール上でのクラブの三次元運動に関し、直進する軸線の速度から直交軸のそれぞれにおける速度を引いたものについて、マイル毎時の単位で評価する。合計を基準と比較し、結果を最大パフォーマンス指数である50に対して計測される。
一次パラメータ得点1乃至8は、第一のステップにおいて、関連パラメータの単純加算により、次のように減数される。
9.連続及び速度:上記連続1及び速度2の個々の指数の合計で、最大指数は100である。
10.安定性及び可動性:上記パラメータ3及び4の合計である。
11.転移及びタイミング:上記パラメータ5及び6の合計である。
12.クラブパワー精度:クラブパフォーマンス7及びクラブ精度8の指数の合計である。
13.身体パフォーマンス係数:パラメータ9、10、及び11の合計を3で割ったものであり、最大指数は100である。
14.クラブパフォーマンス係数:単純にクラブパワー精度12の指数を前進させたものである。
15.運動効率指数:0から最大100までのスケールを有する。
Claims (43)
- 個人の選択運動動作の分析及び改善のための方法であって、
処理コンピュータと、慣性センサと、ビデオカメラと、コンピュータ駆動表示画面とを備えるコンピュータに基づく動作分析システムを使用するステップと、
個人を、当該個人に取り付けた多数の当該慣性センサと、当該個人に向けた当該カメラとにより、当該運動動作の実行をモニタすることで試験するステップと、
当該運動動作の実行中に当該センサからのセンサデータ及び当該カメラからのビデオ信号を収集するステップと、
当該センサデータを処理して、前記運動動作の所定の選択成分の所定の選択パフォーマンスパラメータを表す動作データにすることで、前記センサデータを分析するステップと、
当該ビデオ信号と、当該動作データから形成された、少なくとも一つの色分けされた身体区画の前記動作を表す多色三次元アニメーションと、当該動作の多数の選択された当該パフォーマンスパラメータの時間に基づくグラフとが、同期した複合的組み合わせとして構成の一つに含まれる、多数の選択可能な構成のリアルタイムコンピュータ生成表示を備えた形態で、前記分析するステップの結果を報告するステップと
を備える方法。 - 前記慣性センサは、無線データトランスミッタを内蔵し、前記コンピュータに基づく動作分析システムは、無線データレシーバを内蔵する請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記運動動作は、関連用具の操作を必要とし、前記個人は、前記個人と前記関連用具とを組み合わせて含む請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記個人は、ゴルフクラブを有するゴルファを含み、前記運動動作は、ゴルフスイング動作である請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記アニメーションは、主要身体区画別に色分けされる請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記試験するステップの前に、選択された前記動作成分に対する動作限界の範囲を設定するステップを備え、前記アニメーションには、内部において前記身体区画が可視となる前記動作限界を表す三次元ケージが組み込まれる請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記動作限界を超える動作の発生時に前記表示内の選択色を変更するステップを備える請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記分析するステップは、更に、選択パラメータについて、前記動作データ試験値を、同じパラメータの所定の基準値と比較し、そこからの偏差の度合いを決定するステップとを備え、前記報告するステップは、更に、選択パラメータの前記試験値と前記基準値とを同時に表示する前記時間に基づくグラフを含む請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記分析するステップは、更に、前記試験値及び前記基準値から、各前記選択パラメータの得点を計算するステップを備える請求項8の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記分析するステップは、前記運動動作の合計パフォーマンス値を表す単一の得点を求めるために、前記選択パラメータの前記得点を所定の式により組み合わせるステップを備える請求項9の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、それぞれの前記パラメータの前記基準値からの前記偏差の量に基づいて、所定のトレーニング用具リストに関連する運動の所定のリストから選択されたトレーニング運動の体系を規定するステップを備える請求項8の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 運動の頻度及び期間の長さは、前記個人の所定の利用可能なトレーニング時間により限定される請求項11の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記センサは、センサ筐体内で積層トポロジを有し、電池は、前記筐体の底部に近接すると共に形状が一致し、センサ要素及び電子回路は、前記筐体内で前記電池の上方に位置決めされる請求項2の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 前記センサは、前記個人が身に着ける身体器具に取り付けられ、前記センサ及び前記器具は、前記器具において前記センサを同一の配向性で同一の場所に均一に反復して取り付け可能となる、対応する接合構造を有する請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記分析するステップの前記結果をコンピュータデータベースに格納し、前記結果を後の再生に利用可能とするステップを備える請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記コンピュータに基づくシステムをコンピュータネットワークに接続し、前記結果をリモートアクセスに対して利用可能にするステップを備える請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記試験するステップの前に、
少なくとも一つの動作基準点を有するように試験場所を選択及び定義するステップと、
前記基準点に対して所定の角度、高さ、仰角、及びオフセットで前記試験場所に向かうように前記ビデオカメラを位置決めするステップと、
前記コンピュータ駆動表示画面に前記カメラからのビデオ信号を供給するステップと、
前記基準点に対応する前記コンピュータ駆動表示画面にオーバレイを挿入するステップと、を備える請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。 - 前記動作データから形成された、少なくとも一つの色分け身体区画の前記動作を表す前記多色三次元アニメーションは、
動作中のオブジェクトの選択位置が後続フレームにおいて保持され、運動軌道が閲覧者に明らかとなり、前記保持位置が動作中の前記オブジェクトの時間、位置、速度、及び加速度で構成された基準の集合から選択された基準に基づいて選択される段階フレームアニメーションを備える請求項1の選択運動動作の分析及び改善のための方法。 - ゴルフクラブを把持する個人のゴルフスイング動作の分析及び改善のための方法であって、処理コンピュータとの無線レシーバ通信と、無線慣性センサと、ビデオカメラと、コンピュータ駆動表示画面とを備えるコンピュータに基づく動作分析システムを、
個人を、前記個人及び前記ゴルフクラブ上の多数の前記慣性センサと、前記個人及び前記ゴルフクラブに向けた前記ビデオカメラとにより、前記ゴルフスイング動作の実行をモニタすることで試験するステップと、
前記ゴルフスイング動作の実行中に前記センサからのセンサデータ及び前記カメラからのビデオ信号を収集するステップと、
前記センサデータを処理して、前記運動動作の選択成分の選択パフォーマンスパラメータを表す動作データ試験値にして、前記選択パフォーマンスパラメータについて、前記動作データ試験値を、同じ前記パラメータに対する所定の基準値と比較し、そこからの偏差の度合いを決定し、前記動作データ試験値及び前記基準値から、各前記パラメータの得点を計算し、前記ゴルフスイング動作の合計パフォーマンスを表す単一の得点を求めるために、前記選択パフォーマンスパラメータの前記得点を所定の式により組み合わせることで、前記センサデータを分析するステップと、
前記ビデオ信号と、前記動作データから形成された、少なくとも一つの色分け身体区画の前記動作を表す多色三次元アニメーションと、前記動作の多数の選択された前記パフォーマンスパラメータの時間に基づくグラフとが、同期した複合的組み合わせとして構成の一つに含まれる、多数の選択可能な構成のリアルタイムコンピュータ生成表示を備えた形態で、前記分析するステップの結果を報告するステップと、
関連パフォーマンスパラメータに基づいて、所定のトレーニング用具リストに関連する運動の所定のリストから選択されたトレーニング運動の体系を規定するステップと、
前記コンピュータに基づくシステムをコンピュータネットワークに接続し、前記分析するステップ及び前記規定するステップの前記結果をリモートアクセスに対して利用可能にするステップと、
前記分析するステップ及び前記規定するステップの前記結果をコンピュータデータベースに格納し、前記結果を後の再生に利用可能とするステップと、のために使用するステップを備える方法。 - 更に、前記試験するステップの前に、前記動作の選択成分に対する動作限界の範囲を設定するステップを備え、前記アニメーションには、内部において前記身体区画が可視となる前記動作限界を表す三次元ケージが組み込まれる請求項19の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記動作限界を超える動作の発生時に前記表示内の選択色を変更するステップを備える請求項19の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 運動の頻度及び期間の長さは、前記個人の所定の利用可能なトレーニング時間により限定される請求項19の選択運動動作の分析及び改善のための方法。
- 更に、前記列挙したステップを反復するステップを備える請求項19の方法。
- 個人の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステムであって、
関連ソフトウェア、データ入力及びデータ出力の手段、及びコンピュータ駆動表示画面を有する処理コンピュータと、
前記処理コンピュータとデータ通信する多数の慣性センサと、
前記センサを前記個人の身体の所定ポイントに近接して保持できるように所定位置に取り付け可能である、身体への非干渉装着用に構成された装身可能器具と、
前記処理コンピュータと通信するビデオカメラと、を備え、
前記ソフトウェアは、センサデータを処理して、前記選択運動動作の所定の成分の所定のパラメータに関連する動作データにするように構成され、更に、前記ビデオ信号と、前記動作データから形成された、少なくとも一つの色分けされた身体区画の前記動作を表す多色三次元アニメーションと、前記動作の多数の選択された前記パフォーマンスパラメータの時間に基づくグラフとが、同期した複合的組み合わせとして構成の一つに含まれる、多数の選択可能な構成のリアルタイム表示を生成するように構成される、コンピュータに基づくシステム。 - 前記慣性センサは、無線データトランスミッタを内蔵し、前記コンピュータに基づく動作分析システムは、更に、前記処理コンピュータと通信する無線データレシーバを備える請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記選択運動動作は、関連用具の操作を必要とするものであり、前記個人は、前記個人と前記関連用具とを組み合わせて含む請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記個人は、ゴルフクラブを有するゴルファを含み、前記運動動作は、ゴルフスイング動作である請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、更に、試験の前に、選択された前記動作成分に対する所望の動作限界の入力を受け付け、前記アニメーションを前記内において、前記動作限界を表し、内部において前記身体区画が可視となる三次元ケージと共に生成するように構成される請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、更に、前記動作限界を超える動作の発生時に前記表示内の選択色を変更するように構成される請求項28の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、更に、選択された前記パラメータについて、前記動作データ試験値を、同じパラメータの所定の基準値と比較し、そこからの偏差の度合いを決定すると共に、選択パラメータの前記試験値と前記基準値とを時間に基づくグラフ上で同時に表示するように構成される請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、更に、前記試験値及び前記基準値から、各前記選択パラメータの得点を計算するように構成される請求項30の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、更に、前記運動動作の合計パフォーマンス値を表す単一の得点を求めるために、前記選択パラメータの前記得点を所定の式により組み合わせるように構成される請求項31の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、更に、それぞれの前記パラメータの前記基準値からの前記偏差の量に基づいて、所定のトレーニング用具リストに関連する運動の所定のリストから選択されたトレーニング運動の体系を規定するように構成される請求項30の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、前記試験の前に、前記個人の利用可能なトレーニング時間を定義する入力を受け付けるように構成され、前記トレーニング練習により規定された頻度及び期間の長さは、前記利用可能なトレーニング時間により限定される請求項33の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記センサは、センサ筐体内で積層トポロジを有し、電池は、前記筐体の底部に近接すると共に形状が一致し、センサ要素及び電子回路は、前記筐体内で前記電池の上方に位置決めされる請求項25の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記センサ及び前記器具は、前記器具において前記センサを同一の配向性で同一の場所に均一に反復して取り付け可能となる、対応性のあるキーを備えた接合構造を有する請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 更に、コンピュータデータベースとの接続を備え、前記ソフトウェアは、前記動作データを保存し、後の再処理及び再生用に利用可能とするように構成される請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 更に、コンピュータデータベースとの接続を備え、前記ソフトウェアは、前記ビデオ表示を保存し、後の再生用に利用可能とするように構成される請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 更に、コンピュータネットワークとの接続を備え、前記ソフトウェアは、前記コンピュータネットワークを介してアクセスを行い、アクセスを受けるように構成される請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、前記動作データから、多色三次元段階フレームアニメーションを生成するように構成され、動作中のオブジェクトの選択位置は、前記アニメーションの後続フレームにおいて保持され、運動軌道が閲覧者に明らかとなり、前記保持位置は、動作中の前記オブジェクトの時間、位置、速度、及び加速度で構成された基準の集合から選択された基準に基づいて選択される請求項24の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- ゴルフクラブをスイングするゴルファのゴルフスイング動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステムであって、
関連ソフトウェア、データ入力及びデータ出力の手段、コンピュータデータベースへの接続、コンピュータネットワークへ接続する手段、及びコンピュータ駆動表示画面を有する処理コンピュータと、
前記処理コンピュータと無線手段によりデータ通信する多数の慣性センサと、
前記センサを前記ゴルファの身体の所定ポイントに近接して保持できるように所定位置に取り付け可能である、前記ゴルファの身体への非干渉装着用に構成された装身可能器具と、
前記処理コンピュータと通信する少なくとも一台のビデオカメラと、を備え、
前記ソフトウェアは、センサデータを処理して、前記選択運動動作の所定の成分の所定のパラメータに関連する動作データにするように構成され、更に、前記ビデオ信号と、前記動作データから形成された、少なくとも一つの色分け身体区画の前記動作を表す多色三次元アニメーションと、前記動作の多数の選択された前記パフォーマンスパラメータの時間に基づくグラフとが、同期した複合的組み合わせとして構成の一つに含まれる、多数の選択可能な構成のリアルタイム表示を生成するように構成され、
前記ソフトウェアは、更に、試験の前に、選択された前記動作成分に対する所望の動作限界の入力を受け付け、前記アニメーションを前記内において、前記動作限界を表し、内部において前記身体区画が可視となる三次元ケージと共に生成するように構成され、
前記ソフトウェアは、更に、前記動作限界を超える動作の発生時に前記表示内の選択色を変更するように構成され、
前記ソフトウェアは、更に、選択された前記パラメータについて、前記動作データ試験値を、同じパラメータの所定の基準値と比較し、そこからの偏差の度合いを決定すると共に、選択パラメータの前記試験値と前記基準値とを時間に基づくグラフ上で同時に表示するように構成され、
前記ソフトウェアは、更に、前記試験値及び前記基準値から、各前記選択パラメータの得点を計算すると共に、前記運動動作の合計パフォーマンス値を表す単一の得点を求めるために、前記選択パラメータの前記得点を所定の式により組み合わせるように構成され、
前記ソフトウェアは、更に、それぞれの前記パラメータの前記基準値からの前記偏差の量に基づいて、所定のトレーニング用具リストに関連する運動の所定のリストから選択されたトレーニング運動の体系を規定するように構成され、
前記ソフトウェアは、前記試験の前に、前記ゴルファの利用可能なトレーニング時間を定義する入力を受け付けるように構成され、前記トレーニング練習により規定された頻度及び期間の長さは、前記利用可能なトレーニング時間により限定され、
前記ソフトウェアは、前記動作データを前記データベースに保存し、後の再処理及び再生用に前記動作データを利用可能とするように構成され、
前記ソフトウェアは、前記コンピュータネットワークを介して他のコンピュータにアクセスし、他のコンピュータからアクセスされるように構成される
コンピュータに基づくシステム。 - 前記センサは、センサ筐体内で積層トポロジを有し、電池は、前記筐体の底部に近接すると共に形状が一致し、センサ要素及び電子回路は、前記筐体内で前記電池の上方に配置された請求項41の選択運動動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
- 前記ソフトウェアは、試験場所に対する、動作の参照点からの所定の角度、高さ、仰角、及びオフセットによるカメラの配置により事前に決定された前記ビデオ表示上の位置において、前記ライブビデオ表示に基準線を重ねるように構成される請求項41のゴルフスイング動作の分析及び改善のためのコンピュータに基づくシステム。
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