JP2017213145A - 打点推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定装置が提供される。前記打点推定装置は、取得部と、推定部とを備える。前記取得部は、前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得する。前記推定部は、前記センサデータに基づいて、前記シャフトの特性であるシャフト特性に応じて、前記打点を推定する。
【選択図】図5
Description
(1)前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得するステップ。
(2)前記センサデータに基づいて、前記シャフトの特性であるシャフト特性に応じて、前記打点を推定するステップ。
(1)前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得するステップ。
(2)前記センサデータに基づいて、前記打点を推定するステップ。
また、(2)のステップは、前記センサデータに基づいて、前記打点が前記フェース面上において慣性主軸付近に存在するか否かを判定するステップを含む。
(1)前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得するステップ。
(2)前記センサデータに基づいて、前記打点を推定するステップ。
また、(2)のステップは、前記センサデータから導出される第1の指標に応じて、前記打点を前記フェース面上に定義される複数の領域のいずれかに分類し、前記センサデータから導出される第2の指標が閾値を超える場合に、前記打点を前記複数の領域に含まれる別の領域に再分類するステップを含む。
図1及び図2に、本実施形態に係る打点推定装置2を備えるスイング分析システム100の全体構成を示す。スイング分析システム100は、ゴルフクラブ4を用いたゴルファー7によるゴルフスイングを分析するシステムである。打点推定装置2には、ゴルファー7がゴルフクラブ4をスイングしてゴルフボールを打撃したときの、ヘッド41のフェース面41a(図6参照)上におけるゴルフボールの打点(衝突位置)を推定する機能が搭載されている。打点推定装置2により推定された打点の情報は、例えば、ゴルフの練習時にゴルファー7がどれだけスイートエリアでボールを捉えられているのか等を把握するのに使用することができる。或いは、ゴルフクラブ4のフィッティングを支援する用途でも使用することができる。分析の対象となるデータの収集は、ゴルフクラブ4のグリップ42に取り付けられたセンサユニット1により行われ、打点推定装置2は、このセンサユニット1とともに、スイング分析システム100を構成する。
センサユニット1は、図1及び図3に示すとおり、ゴルフクラブ4のグリップ42におけるヘッド41と反対側の端部に取り付けられており、グリップ42の挙動を計測する。なお、ゴルフクラブ4は、一般的なゴルフクラブであり、シャフト40と、シャフト40の一端に設けられたヘッド41と、シャフト40の他端に設けられたグリップ42とから構成される。センサユニット1は、スイング動作の妨げとならないよう、小型且つ軽量に構成されている。センサユニット1は、ゴルフクラブ4の外側に取り付けることができ、ゴルフクラブ4に対して着脱自在に構成することができる。
図2を参照しつつ、打点推定装置2の構成について説明する。打点推定装置2は、ハードウェアとしては汎用のパーソナルコンピュータであり、例えば、デスクトップ型コンピュータ、ノート型コンピュータ、タブレットコンピュータ、スマートフォンとして実現される。打点推定装置2は、CD−ROM、USBメモリ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体20から、或いはインターネット等のネットワークを介して、打点推定プログラム3を汎用のコンピュータにインストールすることにより製造される。打点推定プログラム3は、センサユニット1から送られてくるセンサデータに基づいてゴルフスイングを分析し、フェース面41a上における打点を推定するためのソフトウェアである。打点推定プログラム3は、打点推定装置2に後述する動作を実行させる。
続いて、図5を参照しつつ、スイング分析システム100により実行される打点推定処理について説明する。図5は、打点推定処理の流れを示すフローチャートである。打点推定処理は、ユーザから打点推定処理の実行が命令された時に開始する。本実施形態では、フェース面41a上に定義されるDth−Dts平面(図6参照)内での打点の座標(Dth,,Dts)が特定される。Dth−Dts平面は、フェースセンターFcを原点とし、トゥ側からヒール側に向かう方向がDth軸正方向であり、ソール側からトップ側に向かう方向がDts軸正方向である。
Dth=kth0+kth1・Cth1+kth2・Cth2+・・・+kthN・CthN (1)
Dts=kts0+kts1・Cts1+kts2・Cts2+・・・+ktsM・CtsM (2)
以下、本実施形態に係る指標Cth1,Cth2,・・・,CthN及びCts1,Cts2,・・・,CtsMについて説明する。本実施形態では、N=M=11であり、さらに、指標Cthi=Ctsiである(i=1,2,・・・,11)。
本実施形態に係る第1の指標Cth1=Cts1は、シャフト40方向の軸周りの角速度、すなわち、ωzのスペクトルの1次モードのピーク振幅である(図10参照)。この指標は、シャフト40の捩じり成分を表している。また、本発明者が行った実験によると、この指標は、左右方向の打点Dthとの間で高い相関が確認された。なお、本実験では、本実施形態に係るゴルフクラブ4と同様の、グリップ端に加速度センサ及び角速度センサを装着したゴルフクラブを用いて、1名のゴルファーに多数回(計約30球)のゴルフスイングを行わせ、加速度及び角速度のセンサデータを取得した。このとき、サンプリング周期Δt=1msとされ、ti−2s〜ti+0.5s間、計測が行われた。センサデータは、打点がフェース面41a上に全体的に分散されるようにして取得した。そして、かかる計測データに基づいて、指標Cth1,Cth2,・・・,CthN及びCts1,Cts2,・・・,CtsMが算出された。また、同時に複数台のカメラを用いてゴルフスイングの様子を撮影し、これにより特定された打点を真値とした。そして、この打点の真値と指標Cth1=Cts1との相関を調べた。なお、以下で述べる第2〜第5及び第8〜第10の指標の相関に関する検証結果も、本実験を通して得たものである。
本実施形態に係る第2の指標Cth2=Cts2は、飛球線方向の加速度、すなわち、ayのスペクトルの2次モードのピーク振幅である(図11参照)。この指標は、シャフト40の撓み成分を表している。また、本発明者が行った実験によると、この指標は、上下方向の打点Dts及び左右方向の打点Dthの両方に対し、高い相関が確認された。
本実施形態に係る第3の指標Cth3=Cts3は、トゥ−ヒール方向の軸周りの角速度、すなわち、ωxのスペクトルの2次モードのピーク振幅である(図12参照)。この指標は、シャフト40の撓み成分を表している。また、本発明者が行った実験によると、この指標は、上下方向の打点Dts及び左右方向の打点Dthの両方に対し、高い相関が確認された。また、特に、上下方向の打点Dtsとの間の相関が高かった。
本実施形態に係る第4の指標Cth4=Cts4は、シャフト40方向の加速度、すなわち、azのスペクトルの所定の周波数帯(50〜100Hz付近)での最大振幅である(図13参照)。この指標は、シャフト40の縦方向の振動成分を表している。また、本発明者が行った実験によると、この指標は、上下方向の打点Dtsとの間で高い相関が確認された。
本実施形態に係る第5の指標Cth5=Cts5は、飛球線方向の軸周りの角速度、すなわち、ωyのインパクト直後(例えば、時刻tiから0.1秒後)の最大値である(図14参照)。この指標は、ヘッド41のせん断成分を表している。また、本発明者が行った実験によると、この指標は、上下方向の打点Dts及び左右方向の打点Dthの両方に対し、一定以上の相関が確認された。
本実施形態に係る第6の指標Cth6=Cts6は、インパクト時のトゥ−ヒール方向の軸周りの角速度、すなわち、インパクト時のωxである。この指標は、ゴルファーのタイプや能力を評価するための指標となる。
本実施形態に係る7つ目の指標Cth7=Cts7は、インパクト時のシャフト40方向の軸周りの角速度、すなわち、インパクト時のωzである。この指標は、ゴルファーのタイプや能力を評価するための指標となる。
本実施形態に係る第8の指標Cth8=Cts8は、トゥ−ヒール方向の軸周りの角速度、すなわち、ωxの振幅である。本実施形態では、所定の期間(インパクトから0.1秒後まで)における最大値と最小値との差である。なお、第1〜第5の指標と同様の検証を行ったところ、この指標は、上下方向の打点Dtsとの間で高い相関が確認された。
本実施形態に係る第9の指標Cth9=Cts9は、フェース−バック方向の軸周りの角速度、すなわち、ωyの振幅である。本実施形態では、所定の期間(インパクトから0.1秒後まで)における最大値と最小値との差である。なお、第1〜第5の指標と同様の検証を行ったところ、この指標は、左右方向の打点Dthとの間で高い相関が確認された。
本実施形態に係る第10の指標Cth10=Cts10は、z軸周りの角速度、すなわち、ωzの振幅である。本実施形態では、所定の期間(インパクトから0.1秒後まで)における最大値と最小値との差である。なお、第1〜第5の指標と同様の検証を行ったところ、この指標は、左右方向の打点Dthとの間で高い相関が確認された。
本実施形態に係る第11の指標Cth11=Cts11は、インパクト時のヘッド速度vhである。ヘッド速度vhは、加速度ax,ay,az及び角速度ωx,ωy,ωzのデータがあれば算出可能であり、様々な計算方法が知られているため、ここでは、詳細な説明を省略する。
以下、上述の打点推定処理の精度の検証結果について説明する。本発明者らは、上述したゴルフクラブ4と同様の、グリップ端に加速度センサ及び角速度センサを装着したゴルフクラブを用いて、5名のゴルファーにテストスイングを行わせた。そして、その結果、計441球分の加速度及び角速度のセンサデータを取得した。なお、ここでのセンサデータは、打点がフェース面上に全体的に分散されるようにして取得された。また、以上のセンサデータに加え、上述した複数台のカメラを用いたシステムにより高精度に特定される打点Dth,Dts(真値)のデータも取得した。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。
上記実施形態では、ステップS8において、領域A1〜A8毎に、打点Dth,Dtsを算出するための重回帰式が用意された。しかしながら、領域A1〜A8による分類に加えて、シャフト40の特性による分類によっても、ステップS8で使用される重回帰式を異なるものとしてもよい。すなわち、重回帰式の係数のセットが、例えば、領域の分類数×シャフト特性の分類数の数だけ用意されることになる。このような場合には、係数データ28を決定するために予め行われる実験において、新たな分類毎に重回帰分析を実行し、これにより得られた係数データを記憶部23内に格納しておけばよい。
打点Dth,Dtsを求めるための指標Cth,Ctsは、上述した例に限られず、打点Dth,Dtsに依存する(好ましくは、打点Dth,Dtsとの相関の大きい)任意の指標とすることができる。また、例えば、以下の指標(1)〜(5)の指標も、打点Dth,Dtsの推定のための指標とすることができる。
(2)ωyのスペクトルの2次モードのピーク振幅(特に、上下方向の打点Dtsの推定に適している)
(3)インパクト直後のωxの最大値(特に、上下方向の打点Dtsの推定に適している)
(4)ωx,ayのスペクトルの高周波のモード(例えば3次や4次モード)のピーク振幅及び位相角の少なくとも一方(特に、上下方向の打点Dtsの推定に適している)
(5)ωzのスペクトルの高周波のモード(例えば3次や4次モード)のピーク振幅及び位相角の少なくとも一方(特に、左右方向の打点Dthの推定に適している)
上記実施形態では、加速度センサ11及び角速度センサ12の2つを有するセンサユニット1が使用されたが、センサユニット1を他の構成とすることもできる。例えば、角速度のデータのみから打点を推定する場合には、加速度センサ11を省略することができるし、逆に、加速度のデータのみから打点を推定する場合には、角速度センサ12を省略することもできる。
センサユニット1の取り付け場所は、グリップ42に限られず、シャフト40に取り付けてもよい。
上記実施形態では、打点を求めるための回帰式として重回帰式が用いられたが、単回帰式を用いることもできる。また、線形回帰式ではなく、非線形回帰式を用いてもよい。打点と指標との関係の非線形性を評価するには、例えば、以下の方法を用いることができる。
(1)回帰式に説明変数のN乗項や(N≧2)、相互作用項を設ける。
(2)機械学習(ニューラルネットワーク)を構築する。
上記実施形態では、センサユニット1の局所座標系は、図3のとおり設定されたが、任意に設定することができる。また、打点の座標を定義するための軸も、Dth軸及びDts軸に限られず、任意に設定することができ、例えば、フェース面41a上における慣性主軸を第1軸とし、これと直交する軸を第2軸とすることができる。また、打点の位置を、座標ではなく、例えば領域A1〜A8のような領域で特定することもできる。
11 加速度センサ
12 角速度センサ
2 打点推定装置(コンピュータ)
24A データ取得部(取得部)
24B 打点推定部(推定部)
3 打点推定プログラム
4 ゴルフクラブ
40 シャフト
41 ヘッド
41a フェース面
42 グリップ
Claims (14)
- グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定装置であって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得する取得部と、
前記センサデータに基づいて、前記シャフトの特性であるシャフト特性に応じて、前記打点を推定する推定部と
を備える、
打点推定装置。 - 前記推定部は、前記シャフト特性に応じて、前記センサデータから前記打点に依存する指標を導出し、前記指標に応じて、前記打点を推定する、
請求項1に記載の打点推定装置。 - 前記推定部は、前記シャフト特性に応じて、特定の周波数を決定し、前記指標として、トゥ−ヒール方向又はこれに概ね平行な方向の軸周りの角速度のスペクトルの前記特定の周波数に対応する位相角、又は、フェース−バック方向又はこれに概ね平行な方向の加速度のスペクトルの前記特定の周波数に対応する位相角を導出し、前記位相角に応じて、前記打点の上下方向の位置を推定する、
請求項2に記載の打点推定装置。 - 前記シャフト特性は、フレックスである、
請求項1から3のいずれかに記載の打点推定装置。 - 前記推定部は、前記センサデータから前記打点に依存する指標を導出し、前記指標及び前記シャフト特性に応じて、前記打点を推定する、
請求項1に記載の打点推定装置。 - 前記推定部は、前記指標を説明変数とし、前記打点を目的変数とする複数の回帰式の中から、前記シャフト特性に応じて、特定の回帰式を選択し、前記特定の回帰式に前記センサデータから導出された前記指標を代入することにより、前記打点を推定する、
請求項5に記載の打点推定装置。 - 前記シャフト特性は、フレックス、トルク、調子及び重量の少なくとも1つである、
請求項5又は6に記載の打点推定装置。 - グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定装置であって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得する取得部と、
前記センサデータに基づいて、前記打点を推定する推定部と
を備え、
前記推定部は、前記センサデータに基づいて、前記打点が前記フェース面上において慣性主軸付近に存在するか否かを判定する、
打点推定装置。 - 前記推定部は、前記センサデータから前記打点に依存する指標を導出し、前記指標に応じて、前記打点が前記フェース面上において前記慣性主軸付近に存在するか否かを判定する、
請求項8に記載の打点推定装置。 - 前記推定部は、前記指標として、トゥ−ヒール方向又はこれに概ね平行な方向の軸周りの角速度の所定のモード又は所定の周波数に対応するスペクトルの大きさ、又は、フェース−バック方向又はこれに概ね平行な方向の加速度の所定のモード又は所定の周波数に対応するスペクトルの大きさを導出し、前記スペクトルの大きさに応じて、前記打点が前記フェース面上において前記慣性主軸付近に存在するか否かを判定する、
請求項9に記載の打点推定装置。 - グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定装置であって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得する取得部と、
前記センサデータに基づいて、前記打点を推定する推定部と
を備え、
前記推定部は、前記センサデータから導出される第1の指標に応じて、前記打点を前記フェース面上に定義される複数の領域のいずれかに分類し、前記センサデータから導出される第2の指標が閾値を超える場合に、前記打点を前記複数の領域に含まれる別の領域に再分類する、
打点推定装置。 - グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定プログラムであって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得するステップと、
前記センサデータに基づいて、前記シャフトの特性であるシャフト特性に応じて、前記打点を推定するステップと
をコンピュータに実行させる、
打点推定プログラム。 - グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定プログラムであって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得するステップと、
前記センサデータに基づいて、前記打点を推定するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記打点を推定するステップは、前記センサデータに基づいて、前記打点が前記フェース面上において慣性主軸付近に存在するか否かを判定するステップを含む、
打点推定プログラム。 - グリップ、シャフト及びヘッドを有するゴルフクラブをスイングしてゴルフボールを打撃したときの前記ヘッドのフェース面上における打点を推定する打点推定プログラムであって、
前記グリップ及び前記シャフトの少なくとも一方に取り付けられた角速度センサ及び加速度センサの少なくとも一方から出力される時系列のセンサデータを取得するステップと、
前記センサデータに基づいて、前記打点を推定するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記打点を推定するステップは、前記センサデータから導出される第1の指標に応じて、前記打点を前記フェース面上に定義される複数の領域のいずれかに分類し、前記センサデータから導出される第2の指標が閾値を超える場合に、前記打点を前記複数の領域に含まれる別の領域に再分類するステップを含む、
打点推定プログラム。
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