JP2014124341A - スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴルフクラブを用いたスイングをシミュレーションするに当たって、シミュレーション精度を向上させることができる、スイングのシミュレーションシステムを提供する
【解決手段】本発明によるシミュレーションシステムは、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーションシステムであって、スイングを測定する測定装置と、測定装置によって測定されたスイングの測定データを、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理して、フィルタリング処理済の測定データに基づいて、スイングをシミュレーションするシミュレーション装置と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法に関するものである。

ゴルファによるスイング時におけるゴルフクラブの挙動を解析する方法としては、従来、スイング時のグリップ部の位置及び向きによって表した三次元時系列データを計測し、ゴルフクラブモデルに境界条件として与えて、ゴルフクラブモデルの動的挙動を演算する方法が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。このような方法により、演算結果からゴルフクラブの特性物理量を算出することができる。

特開２００４−２４２９０７号公報

しかしながら、特許文献１に記載のゴルフクラブモデルの動的挙動演算方法では、スイング時のゴルフクラブについて実際に計測した三次元時系列データをそのまま用いてゴルフクラブモデルに境界条件として与える。このため、計測した三次元時系列データにノイズ成分が含まれていると、ゴルフクラブモデルを用いたシミュレーションにおいて精度を十分に高められないおそれがあった。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、ゴルフクラブを用いたスイングをシミュレーションするに当たって、シミュレーション精度を向上させることができる、スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係るスイングのシミュレーションシステムは、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーションシステムであって、前記スイングを測定する測定装置と、前記測定装置によって測定された前記スイングの測定データを、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理して、フィルタリング処理済の前記測定データに基づいて、前記スイングをシミュレーションするシミュレーション装置と、を備えることを特徴とするものである。

本発明によるスイングのシミュレーションシステムによれば、シミュレーション精度を向上させることができる。

また、本発明に係るスイングのシミュレーションシステムにおいて、前記低域通過フィルタのカットオフ周波数Ｚが
Ｚ＝ｋ・（１／Ｘ） ｋ≧３
を満たし、ただし、
Ｘ：ダウンスイングの開始からインパクトまでの時間（秒）
ｋ：フィルタ係数（定数）
Ｚ：前記低域通過フィルタのカットオフ周波数（Ｈｚ）
であることが好ましい。この構成によれば、ゴルフクラブの測定データに含まれるノイズ成分をカットするにあたり、カットオフ周波数を最適化して、シミュレーション精度を向上させることができる。

また、本発明に係るスイングのシミュレーションシステムにおいて、前記シミュレーション装置は、前記測定データを前記ゴルフクラブのグリップ部及びシャフト部を弾性体としたゴルフクラブモデルに入力して、前記スイングをシミュレーションすることが好ましい。この構成によれば、ゴルフクラブモデルにおいてグリップ部を剛体として、シャフト部を弾性体として設定した場合に生じるシミュレーション誤差の発生を回避することができる。

また、本発明に係るスイングのシミュレーションシステムにおいて、前記測定データは、前記ゴルフクラブに追従する、直線上にない少なくとも３点の位置情報であることが好ましい。この構成によれば、スイングを３次元的にシミュレーションすることができる。

また、本発明に係るスイングのシミュレーションシステムにおいて、前記測定データは前記ゴルフクラブに対して取り付けられたセンサにより取得された情報であることが好ましい。この構成によれば、シミュレーションのための計算が簡便になる。

上記目的を達成するため、本発明によるスイングのシミュレーション装置は、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション装置であって、前記スイングの測定データを、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理する、フィルタリング部と、前記フィルタリング部から取得したフィルタリング処理済の測定データに基づいて、前記スイングをシミュレーションする、シミュレーション部と、を備える、ことを特徴とするものである。

本発明によるスイングのシミュレーション装置によれば、シミュレーション精度を向上させることができる。

上記目的を達成するため、本発明によるスイングのシミュレーション方法は、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション方法であって、前記スイングを測定する測定ステップと、前記測定ステップで測定された前記スイングの測定データを、フィルタリング処理するフィルタリングステップと、フィルタリング処理済の測定データに基づいて、前記スイングをシミュレーションするシミュレーションステップと、を含むことを特徴とするものである。

本発明によるスイングのシミュレーション方法によれば、シミュレーション精度を向上させることができる。

本発明によれば、ゴルフクラブを用いたスイングをシミュレーションするに当たって、シミュレーション精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステムの概略構成を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステムにおける、測定装置の一例を示す概略図である。 本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブの一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーション方法を説明するためのフローチャートである。 ゴルフスイングの開始からダウンスイングの開始後までの、本実施形態によるシミュレーションシステムによるシミュレーション結果と、ゴルフスイングの測定データ、及び測定データに対してフィルタリングを実施しないで行ったシミュレーション結果とを比較して示す図である。 ダウンスイング開始後からインパクト後までの、本実施形態によるシミュレーションシステムによるシミュレーション結果と、ゴルフスイングの測定データ、及び測定データに対してフィルタリングを実施しないで行ったシミュレーション結果とを比較して示す図である。 本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の一例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法について、図面を参照して詳細に例示説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステムの概略構成を示す機能ブロック図である。図１に示すスイングのシミュレーションシステム１は、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングをシミュレーションするシミュレーションシステムである。シミュレーションシステム１は、スイングを測定する測定装置２と、測定装置２により測定されたスイングの測定データ（スイング挙動）を、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理して、フィルタリング処理済の測定データに基づいて、スイングをシミュレーションするシミュレーション装置３とを備える。

シミュレーション装置３は、測定データを、フィルタリング処理するフィルタリング部４と、フィルタリング部４からのフィルタリング処理済の測定データに基づいて、スイングをシミュレーションする、シミュレーション部５とを備える。フィルタリング部４及びシミュレーション部５は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）により構成される演算部６内に備えられる。さらにシミュレーション装置３は、シミュレーション装置３の全体の動作を制御する制御部７や、シミュレーション部５によるシミュレーション結果を表示する表示部８や、シミュレーション結果を保存するデータベース９や、測定装置２からの測定データを取り込むインターフェース（Ｉ／Ｆ）１０を備えることができる。

測定装置２は、例えば、図２に示すように、ゴルファ２４によるゴルフクラブ２５を用いたゴルフスイングを撮像する少なくとも２台の撮像装置２１及び２２と、三次元画像計測処理装置２３を備えて構成される。三次元画像計測処理装置２３は、スイング時にゴルフクラブ２５に追従する直線上にない少なくとも３点の位置情報を取得する。ここで、ゴルフクラブに「追従する」とは、ゴルフクラブが移動することに伴って移動することを意味する。

この場合、撮像装置２１及び２２によって、ゴルフクラブに付された少なくとも３つのマーカーなどの識別特徴（図３を参照して後に詳述する）、あるいは、ゴルフクラブのグリップ及びシャフト上に印字されたロゴなどの識別特徴を撮像し、三次元画像計測処理装置２３によって、撮像した画像について三次元画像計測を実施することにより、ゴルフクラブ２５上の直線上にない少なくとも３点の位置情報を取得する。撮像装置２１及び２２は、例えば、モーションキャプチャシステムを構築する高速度ビデオカメラであり、動きの多い対象を高感度で撮影することが可能である。また、撮像装置２１及び２２のスイング撮像時のフレームレートは、例えば、１６０Ｈｚである。

この場合、ゴルフクラブに対して付された識別特徴の位置情報を画像計測により測定することができるので、ゴルフクラブ自体に計測機器を取り付けることなく、位置情報を遠隔で測定することができる。さらに、ゴルフクラブに付されたマーカーなどの識別特徴は、ゴルフクラブのシャフトの上部に付されることが好ましい。例えば、グリップ部の下端からシャフト軸方向に、すなわちシャフト２７及びグリップ２６の中心軸方向に、５０ｍｍ以内に識別特徴の中心部が位置するように、識別特徴を配置しても良い。これは、シャフトの変形挙動を広範囲で確認するためである。

図３は、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブの一例を示す図である。ゴルフクラブ２５は、グリップ２６、シャフト２７、およびヘッド２８を有する。さらに、ゴルフクラブ２５は、グリップ２６に追従する、一直線上にない閉じた仮想平面を特定可能な少なくとも３つの識別特徴であるマーカーＭ１〜Ｍ３を備える。例えば、マーカーＭ１〜Ｍ３は、球状であり、撮像されたゴルフクラブ２５の画像上で周囲と区別可能な色および素材で構成される。マーカーＭ１およびＭ３は、シャフト軸上、すなわちシャフト２７及びグリップ２６の中心軸上に、マーカーの中心が一致するように配置され、マーカーＭ２はシャフト２７から突出して設けられた取り付け部材２９上に配置される。

なお、識別特徴の構成態様は、図示のようなマーカーＭ１〜Ｍ３に限られない。例えば、図３では、マーカーＭ１およびＭ３は、シャフト軸上に、マーカーの中心が一致するように配置したが、マーカーＭ３についても、マーカーＭ２と同様にシャフト２７から突出して設けられた取り付け部材上に配置することも可能である。また、マーカーＭ１についても、シャフト軸線上以外の位置に配置することももちろん可能である。さらに、識別特徴をマーカー以外の要素で構成することももちろん可能である。

マーカーＭ１〜Ｍ３は、例えば、反射テープで表面を覆われている。反射テープ以外であっても、撮像装置２１及び２２によって撮影された画像上で周囲の画素とのコントラストが所定値以上となるような素材によって、マーカーＭ１〜Ｍ３を被覆することもできる。

また、取り付け部材２９の先端に取り付けられたマーカーＭ２の中心からシャフト軸までの長さは、例えば、５０ｍｍ未満であるが、この限りではない。ただし、取り付け部材２９の長さが長すぎると、スイング中に取り付け部材２９自体にしなりが生じてしまい、計測精度に悪影響を及ぼす場合もある。このため、取り付け部材２９をしなりが生じない長さにする必要がある。また、取り付け部材２９は例えばスチール製の治具など、剛性が十分に高い素材で構成することが好ましい。

あるいは、測定装置２は、ゴルフクラブ２５に対して取り付けられた少なくとも１つのセンサとして構成されても良い。センサは、例えば、ジャイロセンサにより構成され、あるいは、加速度、角速度、及び地磁気の少なくとも１つを測定することができるセンサで構成されうる。センサの取り付け態様は、図３に示すマーカーＭ１からＭ３のいずれかの位置に配置することができる。剛体の運動を決定するには６自由度あればよいので、例えばジャイロセンサ１つをグリップエンド（図３のＭ１の位置）に配置し、それにより測定される加速度（ａｘ，ａｙ，ａｚ）と角速度（ωｘ，ωｙ，ωｚ）の６自由度を測定し、ゴルフクラブの運動を決定することが可能である。かかる構成によれば、ゴルフクラブ２５に、ジャイロセンサ１つを取り付けることによりゴルフクラブの運動を決定することが可能であるため、簡易的に計測が可能である。

図４は、本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーション方法を説明するためのフローチャートである。ここでは、ゴルファ２４がゴルフクラブ２５を用いてスイングを行う。先ず、測定装置２により、スイングを測定する測定ステップを実施する（ステップＳ０１）。例えば、測定装置２が撮像装置２１及び２２と、三次元画像計測処理装置２３により構成される場合、ステップＳ０１では、図２及び図３を参照して説明したように、ゴルフクラブ２５に対して付されたマーカーＭ１〜Ｍ３を撮像装置２１及び２２により撮像する。そして、三次元画像計測処理装置２３によって、スイング中のマーカーＭ１〜Ｍ３の位置情報を測定データとして算出する。

三次元画像計測処理装置２３は、例えば、撮像装置２１及び２２から取得した動画データから抽出した任意の数のフレームについて、サークルフィッティング法によりゴルフクラブ２５に付されたマーカーＭ１〜Ｍ３を認識する。サークルフィッティング法とは、円形（３次元空間では球形）のマーカーＭ１〜Ｍ３の輪郭を抽出して、抽出した輪郭に近似した円を設定して、マーカーＭ１〜Ｍ３の仮想中心点を算出する方法である。さらに、三次元画像計測処理装置２３は、マーカーＭ１〜Ｍ３の位置情報として、三角測量法などの一般的な方法で三次元画像計測を実施して、マーカーＭ１〜Ｍ３の三次元座標を取得する。このようにして得られたマーカーＭ１〜Ｍ３の位置情報が、測定データとしてステップＳ０２において処理される。

その後、シミュレーション装置３はフィルタリング部４により、ステップＳ０１において取得した測定データを、低域通過フィルタを用いてフィルタリング処理するフィルタリングステップを実施する（ステップＳ０２）。このとき、測定データのばらつきに、高周波ノイズが大きく影響する。一般的に、ゴルファによるスイングには、ゴルフクラブを振り上げる段階であるバックスイング、振り上げたゴルフクラブを振り下ろしてゴルフボールを打撃する段階であるダウンスイング、そして、打撃後にゴルフクラブを振りぬくフォロースルーを含む。なかでも、ダウンスイング時が最もゴルフクラブの運動のスピードが早いので、ダウンスイング時の測定データを周波数成分に換算した場合に最も周波数が高くなる。ダウンスイングは約０．２〜０．５秒間の動きであるため、周波数にすると、約２〜５Ｈｚの周波数成分となる。よって、フィルタリング部４は、スイングに含まれる３つの段階で最も周波数が高いダウンスイングの周波数成分よりも十分に高い周波数を、低域通過フィルタのカットオフ周波数Ｚとして設定することが好ましい。これは、測定データに含まれる、ゴルフスイングとは無関係の周波数に由来するノイズ成分をカットするためである。ノイズ成分は、測定データのばらつきに大きな影響を及ぼすと考えられる。低域通過フィルタのフィルタ係数ｋは、好ましくは、３以上である。フィルタ係数ｋの上限は、ヘッドスピードの波形がスムーズになる値であり、例えば１５である。カットオフ周波数Ｚの値が小さすぎると、シミュレーションにより得られるヘッドスピードの最速値が実測値と一致しにくくなり、カットオフ周波数Ｚの値が大きすぎると、ノイズ成分を十分にカットすることができず、ヘッドスピードの波形がスムーズでなくなるおそれがある。なお、ヘッドスピードは、ゴルフクラブがゴルフボールを打撃するインパクト時点の付近で最速値となることが一般的である。

ここで、カットオフ周波数Ｚは、
Ｚ＝ｋ・（１／Ｘ） ｋ≧３
を満たし、ただし
Ｘ：ダウンスイングの開始からインパクトまでの時間（秒）
ｋ：フィルタ係数（定数）
Ｚ：低域通過フィルタのカットオフ周波数（Ｈｚ）
であることが好ましい。

なお、ダウンスイングの開始からインパクトまでの時間Ｘ（秒）の算出方法は、例えば、以下の通りである。まず、ダウンスイングの開始時点は、撮像装置２１及び２２により撮像した画像の画像解析から任意に定めることができる。また、測定データを用いてシミュレーションを行った場合において、フィルタリング無しのシミュレーション結果を示す関数上で、ゴルフスイングの開始後ヘッド速度が最初に減少から急激に増加に転じる極小値の時点をダウンスイングの開始時点として定めることができる。次に、インパクト時点は、ダウンスイングの開始時点の場合と同様に、画像解析から任意に定めることができる。好ましくは、上述の関数上で、ダウンスイングの開始時点の後に最初にヘッド速度が増加から減少に転じる極大値の時点をインパクト時点として定めることができる。

また、カットオフ周波数Ｚの上限は、ヘッドスピードの波形がスムーズとなる値とし、例えば、３０Ｈｚとすることができる。例えば、Ｘ＝０．５秒と遅い場合は、カットオフ周波数Ｚは６Ｈｚ〜３０Ｈｚの任意の値とし、またＸ＝０．２と速い場合は、カットオフ周波数Ｚは１５Ｈｚ〜３０Ｈｚの任意の値とすることができる。好ましくは、カットオフ周波数Ｚをｋ＝３〜４で算出した値とすることができる。

表１に、スイング速度が異なる被験者について、カットオフ周波数Ｚを最適化して実施したシミュレーション結果と、シミュレーション結果を実測値と比較した場合の評価結果と、速度連続性の評価結果を示す。被験者１〜３は、それぞれ、スイング速度が速いゴルファ、普通のゴルファ、遅いゴルファである。シミュレーション結果を実測値と比較した場合の評価結果において、Ａはシミュレーション値と実測値との一致度が高く、Ｂは一致度が中程度であり、Ｃは一致度が低いことを示す。Ａ〜Ｃの判定基準は、Ａ：フィルタリング無しのシミュレーション結果との速度の差が１．５ｍ／ｓ未満、Ｂ：フィルタリング無しのシミュレーション結果との速度の差が１．５ｍ／ｓ以上２．０ｍ／ｓ未満、Ｃ：フィルタリング無しのシミュレーション結果との速度の差が２．０ｍ／ｓ以上である。なお、Ｘは、ダウンスイングの開始からインパクトまでの時間（秒）である。また、速度連続性とは、速度変化の連続性の評価結果を表す。一般に、スイング時のヘッド速度は連続的に推移していくと想定されるため、シミュレーション結果が適切であれば速度連続性が良好（Ａ）であると想定される。速度連続性に関するＡ〜Ｃの判定基準は以下の通りである。Ａ：シミュレーション結果の波形が滑らかである。Ｂ：シミュレーション時の計算は止まらないが、得られた波形にガタツキがある。Ｃ：シミュレーション時に計算が止まらないほど、波形がガタつく。シミュレーション結果のヘッド速度の値に生じるガタツキが大きすぎると、シミュレーション時の計算が収束せず、計算が止まらなくなってしまう。

表１から、上記式に従ってカットオフ周波数Ｚを最適化することで、ノイズが低減され、シミュレーション精度が向上していることがわかる。

シミュレーション装置３は、シミュレーション部５により、フィルタリング処理済の測定データに基づいて、スイングをシミュレーションするシミュレーションステップを実施する（ステップＳ０３）。シミュレーション部５にて使用されるシミュレーション方法は、例えばマルチボディダイナミクス理論に従うものである。そして、シミュレーション装置３は、シミュレーション結果の画像を表示部８に表示することができる。表示部８でのシミュレーション結果の表示は、例えば、スイング時のゴルフクラブの変形やヘッド速度の時系列変化である。ゴルフクラブ２５を用いたスイングの測定データに基づいて、ゴルフクラブ２５とはスペックの異なる別のゴルフクラブを用いた場合の、ゴルファ２４のスイングをシミュレーションし、表示部８に表示することができる。このような表示を参照することで、ゴルファは、既存のゴルフクラブの中から最適なゴルフクラブを選択することができる。また、従来は、スイング途中のシャフトにかかる力の解析は行われてこなかったが、本シミュレーション装置によれば、スイング途中のゴルフクラブの変形を可視化することができるようになる。これにより、スイング途中のシャフトにかかる力がシャフト形状に及ぼす影響を解析することが可能になる。

ここで、マルチボディダイナミクスとは、相互作用のある複数の剛体や弾性体からなる系が全体としてどのような運動をし、さらにその過程で発生する力を導き出す理論である。マルチボディダイナミクス理論に従うシミュレーションを実施する際の入力パラメータとしては、例えば、系の構成要素である剛体や弾性体のそれぞれについての質量、重心位置、および慣性テンソル、拘束条件（ジョイント、強制変位）、力の条件（バネ、減衰力、摩擦力、接触力、重力、外力）、初期条件（初期位置、初期速度、初期姿勢、初期角速度）、数値解析条件（ソルバーの選択、ステップサイズ、許容誤差、解析時間）等がある。これらの種々のパラメータから、系の運動を定義するために最低限必要なパラメータを与えてシミュレーションすることが一般的である。シミュレーション部５は、シミュレーションに先立って、対象とするゴルフクラブの仕様や、所定の計測機器による事前測定によって取得されたデータからシミュレーションを実施する際の入力パラメータを保持している。必須の入力パラメータは、例えば、ヘッドについては、重量、重心位置、および慣性モーメントの情報を、シャフトについては、長さ、密度、断面形状、曲げ剛性、ねじり剛性、振動特性、および減衰特性の情報を、グリップについては、重量、重心位置、慣性モーメントの情報を保持している。なお、慣性モーメントについては、例えば慣性モーメント測定器のような専用の計測機器で測定することができる。このようなマルチボディダイナミクス理論を用いた解析用のソフトウェアとしては、例えば、ＭＡＤＹＭＯ（登録商標）等を利用することができる。

ここで、本実施形態では、シミュレーション部５は、ステップＳ０２で得たフィルタリング処理済みの測定データを、グリップ部及びシャフト部が弾性体で構成されるゴルフクラブモデルに対して対応付ける。このように、本実施形態において、ゴルフクラブモデルのグリップ部及びシャフト部の両方を弾性体で構成することにより、シミュレーションにおける曲げ剛性補正が不要となるという利点が生じる。これについて以下に述べる。

従来、実際に計測したゴルフクラブのグリップの動きに追従する一直線上にない３点の並進運動のデータから、ゴルフクラブの並進及び回転運動のパラメータを導いて、当該パラメータをゴルフクラブモデルに対して与えてシミュレーションしていた。このようなシミュレーションにおいて用いられるゴルフクラブモデルは、少なくともゴルフクラブのグリップ部が剛体として設定されたものであった。このようなシミュレーションでは、グリップ部を剛体としているため、パラメータを与えるための実測データの誤差に対してロバストなゴルフクラブモデルとすることが可能であった。しかし、ゴルフクラブモデルにおいて、グリップ部を剛体として、シャフト部を弾性体として設定すると、グリップ部とシャフト部との境界で曲げ剛性（ＥＩ）の値が不連続となり、剛性段差が生じる。このため、シミュレーションにおいてグリップ部とシャフト部の間に実際には発生していない応力が生じて、シミュレーションの精度を低下させるおそれがあったため、曲げ剛性補正が必要となっていた。

しかし、本実施形態では、ゴルフクラブモデルのグリップ部及びシャフト部の両方を弾性体として設定するため、ゴルフクラブモデルに剛性段差がない。上述のように、従来はゴルフクラブモデルにおいて少なくともグリップ部を剛体として設定することで実測データの誤差に対してロバストなゴルフクラブモデルとしていた。しかし、本実施形態では、測定データに対してフィルタリング処理を実施することで、測定装置による測定データに含まれる誤差成分を低減してから、ゴルフクラブモデルに対して入力している。よって、本実施形態では、グリップ部及びシャフト部の両方を弾性体として設定したゴルフクラブモデルを用いても、入力パラメータ情報の計測誤差に対してはロバストなシミュレーション結果を得ることが可能となる。

このように、本実施形態によるシミュレーションシステムによれば、スイングの測定データに含まれるノイズ成分がシミュレーション結果へ及ぼす影響を低減することができる。さらに、シミュレーションに使用するゴルフクラブモデルにおいて、グリップ部及びシャフト部の双方を弾性体とすることができるので、ゴルフクラブモデルを剛体及び弾性体の組み合わせとして構成した場合に生じる、ゴルフクラブモデル中の曲げ剛性の差に起因する誤差の発生を回避することができる。さらに、グリップ部及びシャフト部の双方を弾性体としたことで、シミュレーション対象であるゴルフクラブの曲げ剛性、ねじり剛性、振動特性、および動特性（例えば、固有振動数および減衰比）等の入力パラメータを、シミュレーション結果にそのまま反映することができるため、より実際のスイング挙動に忠実なシミュレーション結果を得ることができる。

このように、本実施形態によるシミュレーションシステムにおいては、スイングの測定データと、ゴルフクラブの曲げ剛性、ねじり剛性、振動特性、および動特性等の入力パラメータとに基づいて、スイング中のクラブ挙動をシミュレーションすることができる。さらに、本実施形態によるシミュレーションシステムにおいては、スイングの測定データに基づいて、測定データに適したゴルフクラブのスペック（曲げ剛性、ねじり剛性、振動特性、および動特性等）を予測することもできる。よって、本実施形態によるシミュレーションシステムによって予測した曲げ剛性やねじり剛性を実現できるゴルフクラブの構造を有限要素法により一意に算出することができる。さらに、例えば、あるスペックのゴルフクラブについて、理想的なスイング挙動（例えば、プロによるスイングの測定データ）と被験者の測定データとを用いて、それぞれスイング中のクラブ挙動シミュレーションしたとき、シミュレーションの結果（スイング中のクラブ挙動）から、どのようにすれば理想のスイングに近づけるかを検討することができる。

図５Ａ及び５Ｂは、本実施形態によるシミュレーションシステムによるシミュレーション結果と、ゴルフスイングの測定データ、及び測定データに対してフィルタリングを実施しないで行ったシミュレーション結果とを比較して示す図である。図５Ａ及び５Ｂに示すゴルフスイングにおいて、ゴルフスイングの開始後ヘッド速度が最初に減少から急激に増加に転じる極小値の時点であるダウンスイングの開始時点は１．０８秒である。ダウンスイングの開始時点の後に最初にヘッド速度が増加から減少に転じる極大値の時点であるインパクト時点は１．２８秒である。この場合、ダウンスイングの開始からインパクトまでの時間Ｘは０．２秒となり、スイングの周波数は５Ｈｚとなる。また、シミュレーションにあたって、フィルタ係数は、１又は４として、カットオフ周波数Ｚを５Ｈｚ又は２０Ｈｚとした。図５Ａから明らかなように、フィルタリング無しのシミュレーション結果はノイズの影響を受けるが、カットオフ周波数Ｚをそれぞれ５Ｈｚ，２０Ｈｚとした場合には、そのようなノイズの影響が低減されている。また、図５Ｂから明らかなように、カットオフ周波数Ｚを２０Ｈｚとした場合に、カットオフ周波数Ｚを５Ｈｚとした場合よりも、ゴルフスイング開始後１．３秒付近におけるインパクト時点近傍において、シミュレーション結果と実測値とがより良好に一致した。このことから、フィルタ係数を３以上とすることが好ましいことがわかる。

このように、本実施形態によるシミュレーションシステムにより、測定データに含まれるノイズ成分がシミュレーション結果へ及ぼす影響を低減されたことがわかる。さらに、本システムによれば、スイング挙動に関して、ヘッドスピードの変化情報が取得され、シミュレーションスイング波形に揺らぎがすくなく、ノイズ成分が除去されたことがわかる。

図６は、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の一例を示す図である。シミュレーションに用いた測定データは、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングをモーションキャプチャシステムにより撮像して得た、測定データである。このゴルフクラブには、グリップに対して一直線上にない３点以上のマーカーが付されており、測定データは、これらのマーカーのスイング開始からの時系列位置情報である。シミュレーションに当たって、測定データから、２０Ｈｚを閾値として、２０Ｈｚ未満の周波数成分のみを低域通過フィルタで通過させた。図中、スイングＡ及びＢは、それぞれ、被験者Ａ及びＢによるスイングの測定結果を示す。図示のように、両スイングプロファイルともゆらぎ成分が少なく、ノイズ成分の影響が低いことがわかる。

このように、本実施形態によるシミュレーションシステムによれば、ノイズ成分の影響を低減して、スイングを精度良くシミュレーションすることができる。よって、ゴルフクラブの設計開発に有効な情報を提供することができる。さらに、ゴルフクラブの設計開発における試作本数を低減することで、開発期間を大幅に短縮することができる。

また、ゴルファによるゴルフクラブの選定に活用した場合においては、一のゴルファによるスイングデータを一回でも計測すれば、次回からはそのデータに基づいて、そのゴルファの別のゴルフクラブを用いたスイングをシミュレーションすることができるため、実際にゴルファが店頭に足を運んでゴルフクラブの試し打ちを繰り返すことが不要になる。このようにして、ゴルファが最適なゴルフクラブを選定するために必要とされる時間と手間を削減することができる。

上述のような本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１：シミュレーションシステム、２：測定装置、３：シミュレーション装置、４：フィルタリング部、５：シミュレーション部、６：演算部、７：制御部、８：表示部、９：データベース、２１：撮像装置、２３：三次元画像計測処理装置、２４：ゴルファ、２５：ゴルフクラブ、２６：グリップ、２７：シャフト、２８：ヘッド、２９：取り付け部材、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３：マーカー

Claims (7)

1. ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーションシステムであって、
   前記スイングを測定する測定装置と、
   前記測定装置によって測定された前記スイングの測定データを、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理して、フィルタリング処理済の前記測定データに基づいて、前記スイングをシミュレーションするシミュレーション装置と、
   を備えることを特徴とする、スイングのシミュレーションシステム。
2. 前記低域通過フィルタのカットオフ周波数Ｚが
   Ｚ＝ｋ・（１／Ｘ） ｋ≧３
   を満たし、ただし
   Ｘ：ダウンスイングの開始からインパクトまでの時間（秒）
   ｋ：フィルタ係数（定数）
   Ｚ：前記低域通過フィルタのカットオフ周波数（Ｈｚ）
   であることを特徴とする、請求項１に記載のスイングのシミュレーションシステム。
3. 前記シミュレーション装置は、前記測定データを前記ゴルフクラブのグリップ部及びシャフト部を弾性体としたゴルフクラブモデルに入力して、前記スイングをシミュレーションすることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスイングのシミュレーションシステム。
4. 前記測定データは、前記ゴルフクラブに追従する、直線上にない少なくとも３点の位置情報であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のスイングのシミュレーションシステム。
5. 前記測定データは、前記ゴルフクラブに対して取り付けられたセンサにより取得された情報であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のスイングのシミュレーションシステム。
6. ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション装置であって、
   前記スイングの測定データを、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理する、フィルタリング部と、
   前記フィルタリング部から取得したフィルタリング処理済の測定データに基づいて、前記スイングをシミュレーションする、シミュレーション部と、
   を備えることを特徴とする、スイングのシミュレーション装置。
7. ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション方法であって、
   前記スイングを測定する測定ステップと、
   前記測定ステップで測定された前記スイングの測定データを、低域通過フィルタを使用してフィルタリング処理するフィルタリングステップと、
   フィルタリング処理済の測定データに基づいて、前記スイングをシミュレーションするシミュレーションステップと、
   を含むことを特徴とする、スイングのシミュレーション方法。
   

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