JP2015134008A

JP2015134008A - Motion analysis method, motion analysis device, and motion analysis program

Info

Publication number: JP2015134008A
Application number: JP2014005895A
Authority: JP
Inventors: 和宏澁谷; Kazuhiro Shibuya
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2014-01-16
Filing date: 2014-01-16
Publication date: 2015-07-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a motion analysis method, a motion analysis device, and a motion analysis program capable of estimating the center position of a motion by using the output of an inertia sensor.SOLUTION: Motion analysis devices 11A, 11B include calculation units 100A, 100B for calculating the center position of a motion to which acceleration except gravitational acceleration is not relatively applied, by using the output of an inertia sensor 1 attached to a rigid body 3 in motion. The calculation units 100A, 100B can include a zero acceleration position calculation unit 111 for setting to zero the solution of an operation expression which calculates the acceleration of at an optional position determined by using the acceleration and angular velocity output from the inertia sensor 1 and an average position calculation unit 112 which calculates the center position by averaging a plurality of positions output from the zero acceleration position calculation unit 111.

Description

本発明は、運動解析方法、運動解析装置及び運動解析プログラム等に関する。 The present invention relates to a motion analysis method, a motion analysis device, a motion analysis program, and the like.

運動解析装置はスイング動作といった運動の解析に用いられる。スイング時に運動具が振られると、運動具の姿勢は時間軸に従って変化する。運動具には慣性センサーが装着される。慣性センサーの出力に基づき視覚的にスイング動作が再現される。こうした運動解析装置の一具体例として、例えば特許文献１に開示されるようなゴルフスイング解析装置が挙げられる。特許文献１には、剛体であるゴルフクラブのシャフトとヘッド等の２箇所に慣性センサーを取り付けることが開示されている。 The motion analysis device is used for motion analysis such as swing motion. When the exercise tool is shaken during the swing, the posture of the exercise tool changes along the time axis. An inertial sensor is attached to the exercise equipment. The swing motion is visually reproduced based on the output of the inertial sensor. As a specific example of such a motion analysis device, for example, a golf swing analysis device as disclosed in Patent Document 1 can be cited. Patent Document 1 discloses that inertia sensors are attached to two locations such as a shaft and a head of a golf club which is a rigid body.

特開２００８−７３２１０号公報JP 2008-73210 A

例えば、ゴルフスイングの解析を行う場合に、ゴルフスイングを被験者の上半身とゴルフクラブの２つのリンク構造とみなして解析する解析方法が知られている。上半身を一つの剛体とみなした時、スイングの中心位置の特定が困難であるという課題があった。ゴルフクラブ等の道具の中心位置を特定することも同様に困難であった。 For example, when analyzing a golf swing, an analysis method is known in which a golf swing is analyzed as two link structures of a subject's upper body and a golf club. When the upper body was regarded as one rigid body, there was a problem that it was difficult to specify the center position of the swing. It is also difficult to specify the center position of a tool such as a golf club.

本発明の幾つかの態様は、慣性センサーの出力を用いて運動の中心位置を推定することができる運動解析方法、運動解析装置及び運動解析プログラムを提供することを目的とする。 An object of some aspects of the present invention is to provide a motion analysis method, a motion analysis device, and a motion analysis program capable of estimating the center position of motion using the output of an inertial sensor.

（１）本発明の一態様は、運動する剛体に取り付けられた慣性センサーの出力を用いて、重力加速度を除く加速度が相対的にかかっていない前記運動の中心位置を算出する運動解析方法に関する。 (1) One aspect of the present invention relates to a motion analysis method for calculating a center position of the motion that is not relatively accelerated except for gravitational acceleration, using an output of an inertial sensor attached to a moving rigid body.

本発明の一態様では、慣性センサーの出力を用いて、重力加速度を除く加速度が相対的にかかっていない位置（例えば、加速度が零となる位置や加速度が最小となる位置）を算出し、その位置を運動の中心位置として定義している。こうして、運動解析に用いる慣性センサーの出力から運動の中心位置を推定することができる。運動の中心位置は運動解析データとして利用できる。 In one aspect of the present invention, using the output of the inertial sensor, a position where acceleration excluding gravitational acceleration is not relatively applied (for example, a position where acceleration becomes zero or a position where acceleration becomes minimum) is calculated. The position is defined as the center position of the movement. Thus, the center position of the motion can be estimated from the output of the inertial sensor used for the motion analysis. The center position of motion can be used as motion analysis data.

（２）本発明の一態様では、前記慣性センサーの出力に基づく加速度および角速度を用いて特定される任意位置での加速度を算出する演算式の解を零とする位置に基づいて、前記中心位置を算出することができる。 (2) In one aspect of the present invention, the center position is based on a position where a solution of an arithmetic expression for calculating an acceleration at an arbitrary position specified using an acceleration and an angular velocity based on an output of the inertial sensor is zero. Can be calculated.

任意位置での加速度の演算式は、慣性センサーからの加速度および角速度を用いて特定することができる。この演算式の解を零とする位置を、剛体の運動の中心位置と推定できる。 An arithmetic expression of acceleration at an arbitrary position can be specified using acceleration and angular velocity from the inertial sensor. The position where the solution of this arithmetic expression is zero can be estimated as the center position of the rigid body motion.

（３）本発明の一態様では、前記剛体が実質的に回転運動する期間中の前記慣性センサーの出力を用いて、前記中心位置を算出することができる。 (3) In one aspect of the present invention, the center position can be calculated using the output of the inertial sensor during a period in which the rigid body is substantially rotating.

剛体が回転運動する時には、その回転運動期間中は中心位置が一定となる（回転中心位置）。例えばゴルフスイングを例に挙げれば、インパクトの前後期間は、バックスイングからトップまでの期間や、トップからダウンスイングのハーフウェイまでの期間と比較して、回転運動により近い運動となる。この回転運動期間中に求められた中心位置の一つまたは複数個の平均値を、剛体の回転中心位置と推定できる。 When the rigid body rotates, the center position is constant during the period of rotation (rotation center position). For example, taking a golf swing as an example, the period before and after the impact is closer to the rotational movement than the period from the backswing to the top or the period from the top to the halfway of the downswing. One or a plurality of average values of the center positions obtained during the rotational motion period can be estimated as the rotation center position of the rigid body.

（４）本発明の一態様では、前記剛体の運動期間中での複数のタイミングで収集される前記慣性センサーの出力を用いて、前記複数のタイミングの各々にて加速度が相対的にかかっていない位置を算出し、前記複数のタイミングの各々の前記位置に基づいて前記中心位置を算出することができる。 (4) In one aspect of the present invention, acceleration is not relatively applied at each of the plurality of timings using outputs of the inertial sensor collected at a plurality of timings during the rigid body motion period. A position can be calculated, and the center position can be calculated based on the position of each of the plurality of timings.

剛体の運動が正確な回転運動でない場合等には、複数のタイミングの各々にて加速度が相対的にかかっていない位置を算出することができる。求められた複数の位置のうち全部または一部が、一つの中心位置に安定する傾向にある場合等には、安定する領域内の複数の位置に基づいて、例えば複数の位置を平均して中心位置を推定することができる。 When the rigid body motion is not an accurate rotational motion or the like, it is possible to calculate a position where the acceleration is not relatively applied at each of a plurality of timings. When all or some of the obtained plural positions tend to be stabilized at one central position, for example, based on the plural positions in the stable region, for example, the average of the plural positions is the center The position can be estimated.

（５）本発明の一態様では、前記剛体の運動期間中での複数のタイミングで収集される前記慣性センサーの出力を用いて、前記複数のタイミングの各々にて加速度が相対的にかかっていない位置を算出し、前記複数のタイミングの各々の前記位置を時間軸上にてプロットすることができる。 (5) In one aspect of the present invention, acceleration is not relatively applied at each of the plurality of timings using outputs of the inertial sensors collected at a plurality of timings during the rigid body motion period. A position can be calculated, and the position of each of the plurality of timings can be plotted on a time axis.

このような表示によれば、加速度が相対的にかかっていない運動の中心点が時間軸上で推移しまたは安定することを認識することで、運動解析に役立てることができる。特に、運動の中心点が安定する位置を、回転中心として推定することができる。 According to such a display, it can be useful for motion analysis by recognizing that the center point of motion that is not relatively accelerated changes or stabilizes on the time axis. In particular, the position where the center point of motion is stable can be estimated as the center of rotation.

（６）本発明の一態様では、前記慣性センサーの複数の検出軸にて定義されるセンサー座標系にて前記中心位置を算出し、前記中心位置を絶対座標系の位置に変換することができる。 (6) In one aspect of the present invention, the center position can be calculated in a sensor coordinate system defined by a plurality of detection axes of the inertial sensor, and the center position can be converted into an absolute coordinate system position. .

加速度が相対的にかかっていない運動の中心位置はセンサー座標系の座標として求めることができる。このセンサー座標系について求められた中心位置を、剛体の運動空間を定義する絶対座標系の位置（座標）に変換することで、剛体の運動空間内にて運動の中心位置を把握することができる。 The center position of the motion that is not relatively accelerated can be obtained as coordinates in the sensor coordinate system. By converting the center position obtained for this sensor coordinate system to the position (coordinates) of the absolute coordinate system that defines the rigid body's motion space, the center position of the motion can be grasped within the rigid body's motion space. .

（７）本発明の一態様では、前記慣性センサーは、被験者および前記被験者により操作される道具の少なくとも一方に取り付けられることができる。 (7) In one aspect of the present invention, the inertial sensor can be attached to at least one of a subject and a tool operated by the subject.

慣性センサーが取り付けられた剛体の運動の中心位置として、被験者および被験者により操作される道具の少なくとも一方の運動の中心位置を求めることができる。 As the center position of the motion of the rigid body to which the inertial sensor is attached, the center position of the motion of at least one of the subject and the tool operated by the subject can be obtained.

（８）本発明の他の態様は、運動する剛体に取り付けられた慣性センサーの出力を用いて、重力加速度を除く加速度が相対的にかかっていない前記運動の中心位置を算出する算出部を有する運動解析装置に関する。 (8) Another aspect of the present invention includes a calculation unit that calculates the center position of the motion that is not relatively accelerated except for gravitational acceleration, using the output of an inertial sensor attached to the moving rigid body. The present invention relates to a motion analysis apparatus.

本発明の他の態様によれば、算出部が、慣性センサーの出力を用いて、重力加速度を除く加速度が相対的にかかっていない位置を運動の中心位置として算出している。それにより、運動解析に用いる慣性センサーの出力から運動の中心位置を推定することができる。 According to another aspect of the present invention, the calculation unit calculates, using the output of the inertial sensor, a position where no acceleration other than gravitational acceleration is applied as the center position of the motion. Thereby, the center position of the motion can be estimated from the output of the inertial sensor used for the motion analysis.

（９）本発明のさらに他の態様は、運動する剛体に取り付けられた慣性センサーの出力を用いて、重力加速度を除く加速度が相対的にかかっていな前記運動の中心位置を算出する手順を、コンピューターに実行させる運動解析プログラムに関する。 (9) According to still another aspect of the present invention, using the output of an inertial sensor attached to a moving rigid body, a procedure for calculating a center position of the motion that is not relatively accelerated except for gravitational acceleration, The present invention relates to a motion analysis program to be executed by a computer.

この運動解析プログラムは、本発明の他の態様に係る運動解析装置の動作をコンピューターに実行させることができる。このプログラムは、運動解析装置に当初から記憶されていても良いし、記憶媒体に格納されて運動解析装置にインストールされても良いし、ネットワークを通じてサーバーから運動解析装置の通信端末にダウンロードされても良い。 This motion analysis program can cause a computer to execute the motion analysis apparatus according to another aspect of the present invention. This program may be stored in the motion analysis device from the beginning, stored in a storage medium and installed in the motion analysis device, or downloaded from a server to a communication terminal of the motion analysis device through a network. good.

本発明の一実施形態に係るゴルフスイング解析装置の構成を概略的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows roughly the structure of the golf swing analyzer which concerns on one Embodiment of this invention. 運動解析モデルを概略的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a motion analysis model roughly. 図１に示す演算処理回路の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the arithmetic processing circuit shown in FIG. 演算処理回路に設けられる中心位置推定装置の動作フローチャートである。It is an operation | movement flowchart of the center position estimation apparatus provided in an arithmetic processing circuit. 複数の中心位置を時間軸上にてプロットして表示した表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display which plotted and displayed the several center position on the time axis. 本発明の他の実施形態に係るゴルフスイング解析装置の構成を概略的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows roughly the structure of the golf swing analyzer which concerns on other embodiment of this invention. 図６に示す演算処理回路の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the arithmetic processing circuit shown in FIG. 絶対座標系で表されるスイング軌跡とその回転中心位置を表示した表示例を示す図である。It is a figure which shows the example of a display which displayed the swing locus | trajectory represented by an absolute coordinate system, and its rotation center position.

以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The present embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential as means for solving the present invention. Not necessarily.

（１）ゴルフスイング解析装置の構成
図１は本発明の一実施形態に係るゴルフスイング解析装置（運動解析装置）１１Ａの構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析装置１１Ａには慣性センサー１が接続される。慣性センサー１には、例えば加速度センサーやジャイロセンサー（角速度センサー）が組み込まれる。加速度センサーは互いに直交する三軸ｘ，ｙ，ｚ方向に個々に加速度を検出することができる。ジャイロセンサーは互いに直交する三軸ｘ，ｙ，ｚの各軸回りに個別に角速度を検出することができる。慣性センサー１は、検出信号を出力する。検出信号で個々の軸ごとに加速度および角速度は特定される。なお、慣性センサー１の加速度センサーおよびジャイロセンサーは、１素子で多軸の検出をするデバイスであっても良いし、複数の素子を用いて多軸の検出をするデバイスであっても良い。 (1) Configuration of Golf Swing Analysis Device FIG. 1 schematically shows the configuration of a golf swing analysis device (motion analysis device) 11A according to an embodiment of the present invention. The inertial sensor 1 is connected to the golf swing analyzing apparatus 11A. For example, an acceleration sensor or a gyro sensor (angular velocity sensor) is incorporated in the inertial sensor 1. The acceleration sensor can individually detect acceleration in the three axes x, y, and z directions orthogonal to each other. The gyro sensor can individually detect angular velocities around the three axes x, y, and z orthogonal to each other. The inertial sensor 1 outputs a detection signal. The acceleration and angular velocity are specified for each axis in the detection signal. Note that the acceleration sensor and the gyro sensor of the inertial sensor 1 may be a device that detects multiple axes using one element, or may be a device that detects multiple axes using a plurality of elements.

慣性センサー１は、右利きの被験者の例えば左腕のうち肘と手首の間の下腕３に取り付けられる。慣性センサー１は下腕３に相対移動不能に固定されればよい。 The inertial sensor 1 is attached to the lower arm 3 between the elbow and the wrist, for example, of the left arm of a right-handed subject. The inertial sensor 1 may be fixed to the lower arm 3 so as not to be relatively movable.

ここで、第１慣性センサー１の取り付けにあたって第１慣性センサー１のセンサー座標系をｘ，ｙ，ｚとすると、例えばｙ軸は下腕３が延びる方向の軸に平行に設定される。慣性センサー１の検出軸の他の２軸であるｘ軸及びｚ軸は、ｙ軸と直交する面上の直交二軸として設定される。ここでは、センサー座標系をΣｓと定義する。 Here, when the first inertial sensor 1 is attached, if the sensor coordinate system of the first inertial sensor 1 is x, y, z, for example, the y-axis is set parallel to the axis in the direction in which the lower arm 3 extends. The other two axes of the detection axis of the inertial sensor 1, the x axis and the z axis, are set as two orthogonal axes on a plane orthogonal to the y axis. Here, the sensor coordinate system is defined as Σs.

ゴルフスイング解析装置１１Ａは演算処理回路１４Ａを備える。演算処理回路１４Ａには慣性センサー１が接続される。接続にあたって演算処理回路１４Ａには所定のインターフェイス回路１５Ａが接続される。このインターフェイス回路１５Ａは有線で慣性センサー１に接続されてもよく無線で慣性センサー１に接続されてもよい。演算処理回路１４Ａには慣性センサー１から検出信号が供給される。 The golf swing analyzing apparatus 11A includes an arithmetic processing circuit 14A. The inertial sensor 1 is connected to the arithmetic processing circuit 14A. For connection, a predetermined interface circuit 15A is connected to the arithmetic processing circuit 14A. The interface circuit 15A may be connected to the inertial sensor 1 by wire or may be connected to the inertial sensor 1 by wireless. A detection signal is supplied from the inertial sensor 1 to the arithmetic processing circuit 14A.

演算処理回路１４Ａには記憶装置１６が接続される。記憶装置１６には例えばゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム（運動解析プログラム）１７および関連するデータが格納できる。演算処理回路１４Ａはゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７を実行しゴルフスイング解析方法を実現する。記憶装置１６にはＤＲＡＭ（ダイナミックランダムアクセスメモリー）や大容量記憶装置ユニット、不揮発性メモリー等が含まれることができる。例えばＤＲＡＭには、ゴルフスイング解析方法の実施にあたって一時的にゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７が保持される。ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった大容量記憶装置ユニットにはゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム１７およびデータが保存される。不揮発性メモリーにはＢＩＯＳ（基本入出力システム）といった比較的に小容量のプログラムやデータが格納される。 A storage device 16 is connected to the arithmetic processing circuit 14A. The storage device 16 can store, for example, a golf swing analysis software program (motion analysis program) 17 and related data. The arithmetic processing circuit 14A executes the golf swing analysis software program 17 to realize a golf swing analysis method. The storage device 16 can include a DRAM (Dynamic Random Access Memory), a mass storage device unit, a non-volatile memory, and the like. For example, in the DRAM, the golf swing analysis software program 17 is temporarily held when the golf swing analysis method is executed. A golf swing analysis software program 17 and data are stored in a mass storage unit such as a hard disk drive (HDD). The nonvolatile memory stores a relatively small capacity program such as BIOS (basic input / output system) and data.

演算処理回路１４Ａには画像処理回路１８が接続される。演算処理回路１４Ａは画像処理回路１８に所定の画像データを送る。画像処理回路１８には表示装置１９が接続される。接続にあたって画像処理回路１８には所定のインターフェイス回路（図示されず）が接続される。画像処理回路１８は、入力される画像データに応じて表示装置１９に画像信号を送る。表示装置１９の画面には画像信号で特定される画像が表示される。表示装置１９には液晶ディスプレイその他のフラットパネルディスプレイが利用される。ここでは、演算処理回路１４Ａ、記憶装置１６および画像処理回路１８は例えばコンピューター装置として提供される。 An image processing circuit 18 is connected to the arithmetic processing circuit 14A. The arithmetic processing circuit 14 A sends predetermined image data to the image processing circuit 18. A display device 19 is connected to the image processing circuit 18. In connection, a predetermined interface circuit (not shown) is connected to the image processing circuit 18. The image processing circuit 18 sends an image signal to the display device 19 according to the input image data. An image specified by the image signal is displayed on the screen of the display device 19. The display device 19 is a liquid crystal display or other flat panel display. Here, the arithmetic processing circuit 14A, the storage device 16, and the image processing circuit 18 are provided as a computer device, for example.

演算処理回路１４Ａには入力装置２１が接続される。入力装置２１は少なくともアルファベットキーおよびテンキーを備える。入力装置２１から文字情報や数値情報が演算処理回路１４Ａに入力される。入力装置２１は例えばキーボードで構成されればよい。コンピューター装置およびキーボードの組み合わせは例えばスマートフォンや携帯電話端末、タブレットＰＣ（パーソナルコンピューター）等に置き換えられてもよい。 An input device 21 is connected to the arithmetic processing circuit 14A. The input device 21 includes at least alphabet keys and numeric keys. Character information and numerical information are input from the input device 21 to the arithmetic processing circuit 14A. The input device 21 may be composed of a keyboard, for example. The combination of the computer device and the keyboard may be replaced with, for example, a smartphone, a mobile phone terminal, a tablet PC (personal computer), or the like.

（２）運動解析モデル
演算処理回路１４Ａは、図２に示される運動解析モデルに基づいて演算処理を行う。運動解析モデルについて以下に説明する。図２に示すように、図１に示すセンサー座標系Σｓとは異なる絶対座標系（全体座標系）をΣＸＹＺと定義する。運動解析モデル２６は、センサー座標系Σｓまたは絶対座標系ΣＸＹＺに従って構築される。運動解析モデル２６は、下腕３を第１剛体２５とし、ゴルフクラブ１３を第２剛体２７とし、第１，第２剛体２５，２７は節（支点）２８にて多自由度で連結されているリンク機構としてモデル化される。 (2) Motion Analysis Model The arithmetic processing circuit 14A performs arithmetic processing based on the motion analysis model shown in FIG. The motion analysis model will be described below. As shown in FIG. 2, an absolute coordinate system (overall coordinate system) different from the sensor coordinate system Σs shown in FIG. 1 is defined as ΣXYZ. The motion analysis model 26 is constructed according to the sensor coordinate system Σs or the absolute coordinate system ΣXYZ. In the motion analysis model 26, the lower arm 3 is a first rigid body 25, the golf club 13 is a second rigid body 27, and the first and second rigid bodies 25, 27 are connected at a node (fulcrum) 28 with multiple degrees of freedom. It is modeled as a link mechanism.

第１剛体２５は仮想の運動中心２９を有する。第２剛体２７は節（支点）２８回りで三次元的に振子として動作する。節（支点）２８及び運動中心２９の位置は移動することができる。図２では第１剛体２５の仮想の運動中心２９を左右の肩を結ぶ線分のほぼ中心に図示しているが、第１剛体２５の運動中心２９は本実施形態の運動解析モデル２６により算出することで推定される。 The first rigid body 25 has a virtual center of motion 29. The second rigid body 27 operates three-dimensionally as a pendulum around the node (fulcrum) 28. The positions of the node (fulcrum) 28 and the movement center 29 can be moved. In FIG. 2, the virtual center of motion 29 of the first rigid body 25 is shown in the approximate center of the line connecting the left and right shoulders, but the center of motion 29 of the first rigid body 25 is calculated by the motion analysis model 26 of the present embodiment. To be estimated.

慣性センサー１は加速度信号および角速度信号を出力する。慣性センサー１の加速度信号では、重力加速度ｇを含む加速度ａｓ（ａｘ，ａｙ，ａｚ）が特定され、角速度信号では角速度ωｓ（ωｘ、ωｙ、ωｚ）が特定される。 The inertial sensor 1 outputs an acceleration signal and an angular velocity signal. In the acceleration signal of the inertial sensor 1, the acceleration as (ax, ay, az) including the gravitational acceleration g is specified, and in the angular velocity signal, the angular velocity ωs (ωx, ωy, ωz) is specified.

演算処理回路１４Ａは、慣性センサー１に座標（ｘ，ｙ，ｚ）で特定されるセンサー座標系Σｓを固定する。センサー座標系Σｓの原点は慣性センサー１の各検出軸の原点に設定される。このセンサー座標系Σｓに従って、仮想の運動中心２９の位置ｘｒを^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）で表す。 The arithmetic processing circuit 14 </ b> A fixes a sensor coordinate system Σs specified by coordinates (x, y, z) to the inertial sensor 1. The origin of the sensor coordinate system Σs is set to the origin of each detection axis of the inertial sensor 1. According to the sensor coordinate system Σs, the position xr of the virtual motion center 29 is represented by ^S (lx, ly, lz).

（３）運動中心推定装置及びそれによる運動解析
図１に示す演算処理回路１４Ａは、図３に示す運動中心位置推定装置１００Ａを有する。運動中心位置推定装置１００Ａは、中心位置算出部１１０Ａと、画像データ生成部１２０Ａとを有する。中心位置算出部１１０Ａは、ゼロ加速度位置算出部１１１と、平均位置算出部１１２とを有する。平均位置算出部１１２は、ゼロ加速度位置算出部１１１から出力される複数のゼロ加速度位置を例えば加算平均して、平均位置を算出する。画像データ生成部１２０Ａは、中心位置算出部１１０Ａからの出力を用いて画像データを生成する。画像データの例については後述する。 (3) Motion center estimation device and motion analysis by the motion center estimation device 14A shown in FIG. 1 includes a motion center position estimation device 100A shown in FIG. The motion center position estimation apparatus 100A includes a center position calculation unit 110A and an image data generation unit 120A. The center position calculation unit 110A includes a zero acceleration position calculation unit 111 and an average position calculation unit 112. The average position calculation unit 112 calculates the average position by, for example, averaging the plurality of zero acceleration positions output from the zero acceleration position calculation unit 111. The image data generation unit 120A generates image data using the output from the center position calculation unit 110A. An example of image data will be described later.

中心位置算出部１１０Ａは、慣性センサー１の出力を用いて、重力加速度を除く加速度が零となる位置を算出し、その位置を運動の中心位置として定義するものである。ゼロ加速度位置算出部１１１は、慣性センサー１の出力を用いて加速度が零となる位置を算出する。 The center position calculation unit 110A uses the output of the inertial sensor 1 to calculate a position where the acceleration excluding gravitational acceleration becomes zero, and defines the position as the center position of the motion. The zero acceleration position calculation unit 111 calculates a position where the acceleration becomes zero using the output of the inertial sensor 1.

ここで、センサー座標系Σｓで定義される任意の位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）の加速度について、以下の式が成立する。

Here, the following equation is established for the acceleration at an arbitrary position xr = ^S (lx, ly, lz) defined in the sensor coordinate system Σs.

ここで、上記式（１）にて記号の上の１ドットは１階微分を示し、記号の上の２ドットは２階微分を示している。式（１）の左辺は、任意の位置ｘｒでの重力加速度ｇの影響が差し引かれた加速度が定義されている。上記式（１）の右辺は、慣性センサー１の出力を用いて算出される加速度であって、任意の位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）での重力加速度ｇの影響が差し引かれた加速度である。上記式（１）の右辺は、図２に示す慣性センサー１からの加速度ａｓ（ａｘ，ａｙ，ａｚ）及び角速度ωｓ（ωｘ、ωｙ、ωｚ）と、角速度の１階微分値（角加速度）と、慣性センサー１から任意位置までの位置ベクトル（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）を用いて定義されている。 Here, in the above formula (1), one dot above the symbol indicates the first order differentiation, and two dots above the symbol indicate the second order differentiation. The left side of Expression (1) defines an acceleration obtained by subtracting the influence of the gravitational acceleration g at an arbitrary position xr. The right side of the above formula (1) is an acceleration calculated using the output of the inertial sensor 1, and is an acceleration obtained by subtracting the influence of the gravitational acceleration g at an arbitrary position xr = ^S (lx, ly, lz). It is. The right side of the above equation (1) shows the acceleration as (ax, ay, az) and angular velocity ωs (ωx, ωy, ωz) from the inertial sensor 1 shown in FIG. The position vector (lx, ly, lz) from the inertial sensor 1 to an arbitrary position is defined.

本実施形態では、剛体である左腕３の運動の中心位置では加速度が零であると定義される。つまり、式（１）の左辺が零となる位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）が、左腕３の運動の中心位置となる。式（１）の左辺を零とした下記の式（２）の右辺第２項は、式（１）の右辺第２項及び第３項を展開したものである。

In the present embodiment, the acceleration is defined as zero at the center position of the movement of the left arm 3 which is a rigid body. That is, the position xr = ^S (lx, ly, lz) at which the left side of Equation (1) becomes zero is the center position of the left arm 3 motion. The second term on the right side of the following equation (2) where the left side of the equation (1) is zero is an expansion of the second and third terms on the right side of the equation (1).

式（２）の解を求めるため、式（２）は下記の式（３）に書き換えられる。ゼロ加速度位置算出部１１１は、慣性センサー１からの出力を用いて式（３）の解を求めることで、左腕３の運動の中心位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）を算出することができる。

In order to obtain the solution of equation (2), equation (2) can be rewritten as equation (3) below. The zero acceleration position calculation unit 111 calculates the center position xr = ^S (lx, ly, lz) of the movement of the left arm 3 by obtaining the solution of Equation (3) using the output from the inertial sensor 1. it can.

図４は、左腕３の運動の中心位置を求めるためのフローチャートである。先ず、運動中心位置推定装置１００Ａによる中心位置を求めるためのサンプリングが開始されたか否かが、例えば開始トリガーの有無等にて判断される（ＳＴ１）。開始トリガーは、慣性センサー１でのデータ収集開始と同時でも良いし、中心位置の算出に寄与しないデータを排除するために慣性センサー１でのデータ収集開始後の所定のタイミンクで発せられても良い。 FIG. 4 is a flowchart for obtaining the center position of the movement of the left arm 3. First, whether or not sampling for determining the center position by the motion center position estimation apparatus 100A has been started is determined, for example, based on the presence or absence of a start trigger (ST1). The start trigger may be simultaneously with the start of data collection by the inertial sensor 1 or may be issued at a predetermined timing after the start of data collection by the inertial sensor 1 in order to eliminate data that does not contribute to the calculation of the center position. .

サンプリングが開始され（ＳＴ１での判断がＹＥＳ）、慣性センサー１からの信号が入力されると（ＳＴ２での判断がＹＥＳ）、運動中心位置推定装置１００Ａが演算を開始する。つまり、ゼロ加速度位置算出部１１１は、慣性センサー１からの出力（加速度信号aｓ及び角速度信号ωｓ）を用いて式（３）の解を求めることで、左腕３の運動の中心位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）を算出する（ＳＴ３）。 When sampling is started (YES in ST1) and a signal from the inertial sensor 1 is input (YES in ST2), the motion center position estimating apparatus 100A starts calculation. In other words, the zero acceleration position calculation unit 111 obtains the solution of Equation (3) using the output from the inertial sensor 1 (acceleration signal as and angular velocity signal ωs), so that the center position xr = ^S ( lx, ly, lz) is calculated (ST3).

次に、運動中心位置推定装置１００Ａによる中心位置を求めるためのサンプリングが終了したか否かが、例えば終了トリガーの有無等にて判断される（ＳＴ４）。終了トリガーは、慣性センサー１でのデータ収集終了と同時でも良いし、中心位置の算出に寄与しないデータを排除するために慣性センサー１でのデータ収集開始後の所定のタイミンクで発せられても良い。 Next, whether or not the sampling for obtaining the center position by the motion center position estimation apparatus 100A is completed is determined based on, for example, the presence or absence of an end trigger (ST4). The end trigger may be simultaneously with the end of data collection in the inertial sensor 1, or may be issued at a predetermined timing after the start of data collection in the inertial sensor 1 in order to eliminate data that does not contribute to the calculation of the center position. .

本実施形態では、慣性センサー１は所定のサンプリング周波数でデータ収集し、所定期間に亘ってステップＳＴ２〜ＳＴ４での動作が繰り返し実行された後に、ステップＳＴ４にてサンプリングが終了する。 In the present embodiment, the inertial sensor 1 collects data at a predetermined sampling frequency, and after the operations in steps ST2 to ST4 are repeatedly executed over a predetermined period, sampling ends in step ST4.

このように、ゼロ加速度位置算出部１１１は、一回の運動期間中での複数のタイミングでサンプリングされる慣性センサー１の出力を用いて、複数のタイミングの各々にて加速度が零となる複数の位置を算出する。この場合、平均位置算出部１１２は、式（３）の解である複数の位置に基づいて、中心位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）を例えば加算平均により算出する（ＳＴ５）。 In this way, the zero acceleration position calculation unit 111 uses the outputs of the inertial sensor 1 sampled at a plurality of timings during one exercise period, and a plurality of accelerations at which the acceleration becomes zero at each of the plurality of timings. Calculate the position. In this case, the average position calculation unit 112 calculates the center position xr = ^S (lx, ly, lz) based on, for example, an addition average based on a plurality of positions that are the solutions of Expression (3) (ST5).

中心位置算出部１１０Ａからの出力が入力される画像データ生成部１２０Ａは、ゼロ加速度位置算出部１１１にて算出された複数の位置を、時間軸上にてプロットして表示するための画像データを生成することができる（ＳＴ６）。 The image data generation unit 120A, to which the output from the center position calculation unit 110A is input, displays image data for plotting and displaying the plurality of positions calculated by the zero acceleration position calculation unit 111 on the time axis. It can be generated (ST6).

図５は、画像データ生成部１２０Ａにて生成された画像データに基づいて、図１に示す画像処理回路１８を介して表示装置１９に表示した画像例を示している。図５の横軸は時間であり、縦軸は慣性センサー１中の加速度センサーの原点からｘ軸、ｙ軸及びｚ軸に沿った距離（ｍ）を示している。図５には、１ｍＳ周期でサンプリングされたデータに基づいて計算された中心位置のｘ座標ｌｘ、ｙ座標ｌｙ及びｚ座標ｌｚが、インパクトタイミングＩｐから約１００ｍＳ分遡った期間だけプロットされている。 FIG. 5 shows an example of an image displayed on the display device 19 via the image processing circuit 18 shown in FIG. 1 based on the image data generated by the image data generation unit 120A. In FIG. 5, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents distances (m) along the x-axis, y-axis, and z-axis from the origin of the acceleration sensor in the inertial sensor 1. In FIG. 5, the x-coordinate lx, y-coordinate ly, and z-coordinate lz of the center position calculated based on the data sampled at the cycle of 1 mS are plotted for a period of about 100 mS from the impact timing Ip.

図５から分かる運動解析として、インパクトタイミングＩｐから約６０ｍＳ分遡った期間Ａでは、中心位置のｘ座標ｌｘ、ｙ座標ｌｙ及びｚ座標ｌｚが安定していることが分かる。図５では、ｘ座標ｌｘ及びｚ座標ｌｚは０点（ｘ軸及びｘ軸上）付近で安定し、ｙ座標ｌｙは慣性センサー１の原点から０．６ｍ付近で安定している。この安定する位置は図２に破線で示すように、左腕上であってかつ慣性センサー１から６０ｃｍ上方にある被験者の左肩上に位置することを意味する。 As can be seen from FIG. 5, it can be seen that the x-coordinate lx, the y-coordinate ly, and the z-coordinate lz of the center position are stable in the period A that is about 60 ms back from the impact timing Ip. In FIG. 5, the x-coordinate lx and the z-coordinate lz are stable near the zero point (on the x-axis and the x-axis), and the y-coordinate ly is stable near 0.6 m from the origin of the inertial sensor 1. This stable position means that it is located on the left shoulder of the subject on the left arm and 60 cm above the inertial sensor 1, as indicated by the broken line in FIG.

中心位置のｘ座標ｌｘ、ｙ座標ｌｙ及びｚ座標ｌｚが安定していることは、期間Ａに亘って左腕３の運動の中心位置が一定であり、左腕３は中心位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）の周りに回転していることを意味する。つまり、インパクトタイミングＩｐから６０ｍＳ遡った期間では、この被験者の左腕３は左肩を中心に実質的に回転運動していると解析される。 The stable x-coordinate lx, y-coordinate ly, and z-coordinate lz of the center position means that the center position of the movement of the left arm 3 is constant over the period A, and the left arm 3 has the center position xr = ^S (lx, ly, lz). That is, it is analyzed that the left arm 3 of the subject is substantially rotating around the left shoulder in a period that goes back 60 mS from the impact timing Ip.

一方、図５に示す期間Ｂでは、計算により求まる中心位置ｘｒ＝^Ｓ（ｌｘ，ｌｙ，ｌｚ）は不安定である。よって、インパクトタイミングＩｐから６０ｍＳ以上前の期間Ｂでは、この被験者の左腕３は純粋な回転運動以外の運動であると解析される。従って、図４に示すステップＳＴ１及びＳＴ４に示すサンプリング開始／終了時期を、図５の期間Ａの範囲内に設定することにより、左腕３の回転中心位置を精度よく算出できることが分かる。 On the other hand, in the period B shown in FIG. 5, the center position xr = ^S (lx, ly, lz) obtained by calculation is unstable. Therefore, in the period B 60 mS or more before the impact timing Ip, it is analyzed that the left arm 3 of the subject is a motion other than a pure rotational motion. Therefore, it can be seen that the rotation center position of the left arm 3 can be calculated with high accuracy by setting the sampling start / end times shown in steps ST1 and ST4 shown in FIG. 4 within the range of the period A shown in FIG.

なお、図５はダウンスイング中の様子を表している。一般的にダウンスイング期間は平均で約３００ｍＳであり、期間Ａはダウンスイングの終盤、期間Ｂはダウンスイングの中盤の様子を示している。ダウンスイングの前半から中盤は、トップの位置から腕を引き下ろす動作となるため回転運動的な要素が少なく期間Ｂのように安定しない領域になる。期間Ａのようにダウンスイングの終盤に差し掛かると回転運動が安定する。 FIG. 5 shows a state during the downswing. In general, the average downswing period is about 300 mS, period A shows the end of the downswing, and period B shows the midswing of the downswing. From the first half of the downswing to the middle stage, the arm is pulled down from the top position, and therefore there are few rotational movement elements, and the region becomes unstable as in the period B. As the period A reaches the end of the downswing, the rotational movement becomes stable.

上記では、剛体である左腕３の運動の中心位置では加速度が零であると定義し、数式２の左辺を零として回転中心を算出したが、左辺に入力する値は必ずしも零でなくても良く零以外の値に設定して運動の回転中心を推定することも可能である。即ち、本発明では、加速度が零である位置以外にも、加速度が零に近い位置、加速度が最小の位置等の相対的に加速度がかかっていない位置に基づいて回転中心を推定することが可能である。 In the above, it is defined that the acceleration is zero at the center position of the movement of the left arm 3 which is a rigid body, and the rotation center is calculated with the left side of Equation 2 set to zero. However, the value input to the left side is not necessarily zero. It is also possible to estimate the rotational center of motion by setting it to a value other than zero. That is, in the present invention, it is possible to estimate the center of rotation based on a position where the acceleration is not applied, such as a position where the acceleration is near zero or a position where the acceleration is minimum, in addition to the position where the acceleration is zero. It is.

（４）運動解析装置の変形例
図６は、２つの慣性センサー１，２が接続されるゴルフスイング解析装置（運動解析装置）１１Ｂを示している。第１慣性センサー１は、図１の慣性センサー１と同様にして左腕３に取り付けられる。被験者が左利きの場合には慣性センサー１は右腕に取り付けられる。第１慣性センサー１のセンサー座標系をΣｓ１とし、このセンサー座標系Σｓ１は図１の慣性センサー１と同様にしてｘ１軸、ｙ１軸及びｚ１軸で定義される。 (4) Modification of Motion Analysis Device FIG. 6 shows a golf swing analysis device (motion analysis device) 11B to which two inertial sensors 1 and 2 are connected. The first inertial sensor 1 is attached to the left arm 3 in the same manner as the inertial sensor 1 of FIG. When the subject is left-handed, the inertial sensor 1 is attached to the right arm. The sensor coordinate system of the first inertial sensor 1 is Σs1, and this sensor coordinate system Σs1 is defined by the x1, y1, and z1 axes in the same manner as the inertial sensor 1 of FIG.

第２慣性センサー２はゴルフクラブ１３のシャフト１３ａまたはグリップ１３ｂに取り付けられる。第２慣性センサー２はゴルフクラブ１３に相対移動不能に固定されればよい。ここで、第２慣性センサー２の取り付けにあたって第２慣性センサー２のセンサー座標系Σｓ２はｘ２，ｙ２，ｚ２で定義される。例えばｙ２軸はシャフト１３ａが延びる長軸に平行に設定される。ｘ２軸は、例えばクラブヘッド１３ｃのフェース面と交差するターゲット方向Ａと平行に設定される。ｚ２軸は、例えばｘ２軸及びｙ２軸に直交するように設定される。 The second inertial sensor 2 is attached to the shaft 13a or grip 13b of the golf club 13. The second inertial sensor 2 may be fixed to the golf club 13 so as not to be relatively movable. Here, when the second inertial sensor 2 is attached, the sensor coordinate system Σs2 of the second inertial sensor 2 is defined by x2, y2, and z2. For example, the y2 axis is set parallel to the long axis from which the shaft 13a extends. For example, the x2 axis is set parallel to the target direction A that intersects the face surface of the club head 13c. For example, the z2 axis is set to be orthogonal to the x2 axis and the y2 axis.

センサー座標系Σｓ２の原点は第２慣性センサー２の各検出軸の原点に設定される。図２の運動解析モデルに示すように、このセンサー座標系Σｓ２に従って節（支点）２８の位置ｌｓｊは（０，ｌｓｊｙ，０）で特定される。同様に、クラブヘッド１３ｃの位置ｌｓｈは（０，ｌｓｈｙ，０）で特定される。 The origin of the sensor coordinate system Σs2 is set to the origin of each detection axis of the second inertial sensor 2. As shown in the motion analysis model of FIG. 2, the position lsj of the node (fulcrum) 28 is specified by (0, lsji, 0) according to the sensor coordinate system Σs2. Similarly, the position lsh of the club head 13c is specified by (0, lshy, 0).

ゴルフスイング解析装置１１Ｂは演算処理回路１４Ｂを備える。演算処理回路１４Ｂには第１慣性センサー１及び第２慣性センサー２が接続される。接続にあたって演算処理回路１４Ｂには所定のインターフェイス回路１５Ｂが接続される。このインターフェイス回路１５Ｂは有線で第１慣性センサー１及び第２慣性センサー２に接続されてもよく無線で第１慣性センサー１及び第２慣性センサー２に接続されてもよい。演算処理回路１４Ｂには第１慣性センサー１及び第２慣性センサー２から検出信号が供給される。 The golf swing analyzing apparatus 11B includes an arithmetic processing circuit 14B. The first inertial sensor 1 and the second inertial sensor 2 are connected to the arithmetic processing circuit 14B. In connection, a predetermined interface circuit 15B is connected to the arithmetic processing circuit 14B. The interface circuit 15B may be connected to the first inertial sensor 1 and the second inertial sensor 2 by wire or may be connected to the first inertial sensor 1 and the second inertial sensor 2 by wireless. Detection signals are supplied from the first inertial sensor 1 and the second inertial sensor 2 to the arithmetic processing circuit 14B.

演算処理回路１４Ｂには、図７に示すように、運動中心推定装置１００Ｂが、中心位置算出部１１０Ｂと、画像データ生成部１２０Ｂと、スイング軌跡算出部１３０とを有する。中心位置算出部１１０Ｂは、図３に示すゼロ加速度位置算出部１１１及び平均位置算出部１１２に加えて、座標変換部１１３が設けられている。座標変換部１１３は、平均位置算出部１１２からのセンサー座標系Σｓ１で定義される中心位置を、図２に示す絶対座標系ΣＸＹＺに変換する。 In the arithmetic processing circuit 14B, as shown in FIG. 7, the motion center estimation apparatus 100B includes a center position calculation unit 110B, an image data generation unit 120B, and a swing trajectory calculation unit 130. The center position calculation unit 110B includes a coordinate conversion unit 113 in addition to the zero acceleration position calculation unit 111 and the average position calculation unit 112 shown in FIG. The coordinate conversion unit 113 converts the center position defined by the sensor coordinate system Σs1 from the average position calculation unit 112 into the absolute coordinate system ΣXYZ shown in FIG.

スイング軌跡算出部１３０は、第２慣性センサー２の出力を用いてスイング軌跡を算出する。スイング軌跡算出部１３０は、例えば、第２慣性センサー２の原点からｙ２軸に沿って距離ｌｓｊｙ及び距離ｌｓｈｙの位置にある節（支点）２８及びクラブヘッド１３ｃの少なくとも一方のスイング軌跡を、既知の手法により算出する。 The swing trajectory calculation unit 130 calculates a swing trajectory using the output of the second inertial sensor 2. The swing trajectory calculation unit 130, for example, knows at least one of the swing trajectories of the node (fulcrum) 28 and the club head 13c located at the distance lsji and the distance lshy along the y2 axis from the origin of the second inertial sensor 2. Calculate by the method.

運動中心位置の座標変換にあたって、例えば次式を用いて回転行列Ｒｓが特定される。

ここでは、回転行列Ｒｓの特定にあたってクォータニオンＱが特定される。

ここで、角速度の大きさは次式で算出され、

ただし、計測した角速度［ｒａｄ／ｓ］は次式で表され、

単位時間Δｔ当たりの角度θ［ｒａｄ］は次式で算出される。

なお、（ωｘ，ωｙ，ωｚ）は、腕３に取り付けられた慣性センサー１の角速度センサーの出力から求められる。 In the coordinate conversion of the motion center position, for example, the rotation matrix Rs is specified using the following equation.

Here, the quaternion Q is specified when specifying the rotation matrix Rs.

Here, the magnitude of the angular velocity is calculated by the following equation:

However, the measured angular velocity [rad / s] is expressed by the following equation:

The angle θ [rad] per unit time Δt is calculated by the following equation.

Note that (ωx, ωy, ωz) is obtained from the output of the angular velocity sensor of the inertial sensor 1 attached to the arm 3.

座標変換部１１３は、第１慣性センサー１のセンサー座標系Σｓ１にて定義される中心位置２９を、回転行列Ｒｓを用いて絶対座標系ΣＸＹＺでの中心位置２９に変換する。スイング軌跡算出部１３０は、既知の手法によりスイング軌跡を算出する。
中心位置算出部１１０Ｂ及びスイング軌跡算出部１３０からの出力が入力される画像データ生成部１２０Ｂは、図８に示す画像を表示するためのデータを生成することができる。図８には、絶対座標系ΣＸＹＺにて、クラブヘッド１３ｃのスイング軌跡（バックスイング及びダウンスイング）３０と、節（支点）２８のスイング軌跡３１と、中心位置２９及び節（支点）２８を結ぶ線分（腕）と、節（支点）２８及びクラブヘッド１３ｃを結ぶ線分（クラブシャフト１３ａ）とが表示されている。このような表示により、被験者及びゴルフクラブ１３の運動を視覚的に分かり易く解析することができる。 The coordinate conversion unit 113 converts the center position 29 defined in the sensor coordinate system Σs1 of the first inertial sensor 1 into the center position 29 in the absolute coordinate system ΣXYZ using the rotation matrix Rs. The swing trajectory calculation unit 130 calculates a swing trajectory by a known method.
The image data generation unit 120B to which the outputs from the center position calculation unit 110B and the swing trajectory calculation unit 130 are input can generate data for displaying the image shown in FIG. In FIG. 8, in the absolute coordinate system ΣXYZ, the swing trajectory (back swing and down swing) 30 of the club head 13c, the swing trajectory 31 of the node (fulcrum) 28, the center position 29 and the node (fulcrum) 28 are connected. A line segment (arm) and a line segment (club shaft 13a) connecting the node (fulcrum) 28 and the club head 13c are displayed. By such a display, it is possible to analyze the motion of the subject and the golf club 13 in a visually easy-to-understand manner.

本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。したがって、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれる。例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語とともに記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えられることができる。また、第１，第２慣性センサー１，２や演算処理回路１４Ａ，１４Ｂ、運動解析モデル２６、運動中心位置推定装置１００Ａ，１００Ｂ等の構成および動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形が可能である。また、本発明が適用される運動解析はゴルフに限らず、テニス、卓球などの特に打撃具にて好適に実施することができる。また、本発明が適用される運動解析の対象は人体や運動器具に限らず、ロボット等の人体以外の運動解析にも適用可能である。 Although the present embodiment has been described in detail, those skilled in the art will readily understand that many modifications are possible without substantially departing from the novel matters and effects of the present invention. Therefore, all such modifications are included in the scope of the present invention. For example, a term described with a different term having a broader meaning or the same meaning at least once in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configurations and operations of the first and second inertial sensors 1 and 2, the arithmetic processing circuits 14A and 14B, the motion analysis model 26, the motion center position estimation devices 100A and 100B, and the like are not limited to those described in the present embodiment. Various modifications are possible. Further, the motion analysis to which the present invention is applied is not limited to golf, and can be suitably performed with a hitting tool such as tennis or table tennis. The subject of motion analysis to which the present invention is applied is not limited to a human body or exercise equipment, but can be applied to motion analysis other than a human body such as a robot.

１慣性センサー（第１慣性センサー）、２第２慣性センサー、３腕、１１Ａ，１１Ｂ運動解析装置（ゴルフスイング解析装置）、２５，２７剛体、１３運動具（ゴルフクラブ）、１３ａシャフト部（シャフト）、１３ｂグリップ、１３ｃクラブヘッド、１４コンピューター（演算処理回路）、１７運動解析プログラム（ゴルフスイング解析ソフトウェアプログラム）、１００Ａ，１００Ｂ運動中心位置推定装置、１１０Ａ，１１０Ｂ中心位置算出部、１１１ゼロ加速度位置算出部、１１２平均位置算出部、１１３座標変換部、１２０Ａ，１２０Ｂ画像データ生成部、１３０スイング軌跡算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inertial sensor (1st inertial sensor) 2 2nd inertial sensor 3 Arm, 11A, 11B Motion analysis apparatus (golf swing analysis apparatus), 25, 27 Rigid body, 13 Exercise equipment (golf club), 13a Shaft part (shaft) ), 13b grip, 13c club head, 14 computer (arithmetic processing circuit), 17 motion analysis program (golf swing analysis software program), 100A, 100B motion center position estimation device, 110A, 110B center position calculation unit, 111 zero acceleration position Calculation unit, 112 Average position calculation unit, 113 Coordinate conversion unit, 120A, 120B Image data generation unit, 130 Swing trajectory calculation unit

Claims

A motion analysis method, wherein an output of an inertial sensor attached to a moving rigid body is used to calculate a center position of the motion that is not relatively accelerated.

The motion analysis method according to claim 1,
A motion analysis characterized in that the center position is calculated based on a position where a solution of an arithmetic expression for calculating an acceleration at an arbitrary position specified using an acceleration and an angular velocity based on an output of the inertial sensor is zero. Method.

The motion analysis method according to claim 1 or 2,
A motion analysis method characterized in that the center position is calculated using an output of the inertial sensor during a period in which the rigid body rotates.

The motion analysis method according to any one of claims 1 to 3,
Using the output of the inertial sensor collected at a plurality of timings during the motion period of the rigid body, a position where acceleration is not relatively applied at each of the plurality of timings is calculated, and the timings of the plurality of timings are calculated. A motion analysis method, wherein the center position is calculated based on each position.

The motion analysis method according to any one of claims 1 to 3,
Using the output of the inertial sensor collected at a plurality of timings during the motion period of the rigid body, calculating a position where acceleration is not relatively applied at each of the plurality of timings,
A motion analysis method, wherein the position of each of the plurality of timings is plotted on a time axis.

The motion analysis method according to any one of claims 1 to 5,
A motion analysis method comprising: calculating the center position in a sensor coordinate system defined by a plurality of detection axes of the inertial sensor, and converting the center position to a position in an absolute coordinate system.

The motion analysis method according to claim 6,
The motion analysis method, wherein the inertial sensor is attached to at least one of a subject and a tool operated by the subject.

A motion analysis apparatus comprising: a calculation unit that calculates a center position of the motion that is not relatively accelerated by using an output of an inertial sensor attached to a moving rigid body.

A motion analysis program for causing a computer to execute a procedure for calculating a center position of the motion that is not relatively accelerated by using an output of an inertial sensor attached to a moving rigid body.