JP2018004157A - 斜傾矯正装置および斜傾矯正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アーチェリーでの弓の斜傾を定量化し、競技者の試技中の動作傾向をリアルタイムで把握できるようにする。【解決手段】センサ端末１を弓に設置する。センサ端末１は３軸の加速度センサ１−１を備えている。加速度センサ１−１が計測する加速度をセンサデータとして子端末２に送る。子端末２は、加速度センサ１−１によって計測された加速度から競技者が持つ弓の斜傾を算出し、ディスプレイ上に描画（表示）する。【選択図】 図１

Description

本発明は、競技者が持つ弓の斜傾を計測し、競技者に対して矯正を促す斜傾矯正装置および斜傾矯正方法に関する。

従来より、アーチェリー競技では、正確に矢を的に向けるために照準器（サイト）が用いられている。競技者が照準器を覗き込むことで的の中央部への狙いを定める（例えば、非特許文献１参照）。

山本博、"山本博のゼロから始めるアーチェリー"、実業之日本社、２０１０ アナログデバイセズ株式会社、"AN-1057 アプリケーション・ノート"、２０１０

しかしながら、照準器により狙いを定めたとしても、弓が地面に対して正立していなければ、矢は照準器により定められた的の中央へ向かう軸上を飛ぶことができない。的に対して正面方向から見て弓が時計回りに傾いていれば、矢は照準器の定めた場所より右側にずれる傾向にあり、反時計回りに傾いていれば左側にずれる傾向にあるためである。

図１３に照準器が装着された弓を示す。なお、図１３において、２１ａはリム、２１ｂはハンドル、２１ｃは照準器であり、この照準器２１−１をはじめとした弓２１の構成器具には弓２１の傾きを把握する機能はなく、競技者は自らの弓２１の傾き（斜傾）を把握できない。このため、わざわざ傍で他人に見て指摘してもらう必要があり、独力による矯正がしにくい、指摘が目測の精度となってしまう、という課題があった。動画を撮影し、事後確認するという方法もあるが、リアルタイムな矯正がしにくいという課題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アーチェリー競技に際する弓の斜傾を定量化し、競技者の試技中の動作傾向をリアルタイムで把握することが可能な斜傾矯正装置および斜傾矯正方法を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明は、競技者が持つ弓（２１）の斜傾を計測し、競技者に対して矯正を促す斜傾矯正装置（１００）であって、弓（２１）に装着された加速度センサ（１−１）と、加速度センサ（１−１）によって計測された加速度をセンサデータとして入力する子端末（２）とを備え、子端末（２）は、加速度センサ（１−１）によって計測された加速度から競技者が持つ弓（２１）の斜傾を算出する斜傾算出手段（２−３）と、斜傾算出手段（２−３）によって算出された弓（２１）の斜傾を表示する斜傾表示手段（２−４）とを備えることを特徴とする。

この発明では、弓（２１）に加速度センサ（１−１）を装着し、この加速度センサ（１−１）によって計測された加速度を子端末（２）へ送る。子端末（２）は、加速度センサ（１−１）によって計測された加速度から競技者が持つ弓（２１）の斜傾を算出し、この算出した弓（２１）の斜傾を表示する。これにより、アーチェリー競技に際する弓（２１）の斜傾を定量化し、競技者の試技中の動作傾向をリアルタイムで把握することが可能となる。

なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。また、本発明において、加速度センサに代えてジャイロセンサを設けるようにしてもよい。

以上説明したことにより、本発明によれば、アーチェリー競技に際する弓の斜傾を定量化し、競技者の試技中の動作傾向をリアルタイムで把握することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態１に係る斜傾矯正装置の要部を示す図である。 図２は、この斜傾矯正装置のセンサ端末の弓への設置状況を子端末と合わせて示す示す図である。 図３は、この斜傾矯正装置における斜傾算出部で算出された弓の斜傾θの例を示す図である。 図４は、アーチェリー競技を行う際のドローイング動作、アンカーリング動作、リリース動作、フォロースルー動作を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係る斜傾矯正装置の要部を示す図である。 図６は、この斜傾矯正装置における加速度センサの鉛直方向に対するＸ軸の傾きφの計測値を示す図である。 図７は、φの差分値φ’を示す図である。 図８は、リリース動作発生時刻を０秒として揃えて３回の射撃動作によるθの計測値θ１〜θ３を子端末の表示部において重ねて描画した図である。 図９は、本発明の実施の形態３に係る斜傾矯正装置の要部を示す図である。 図１０は、この斜傾矯正装置における発呼部の有無による斜傾の変化を示す図である。 図１１は、実施の形態３の斜傾矯正装置において発呼部を第１の発呼部と第２の発呼部とで構成した例を示す図である。 図１２は、本発明の実施の形態４に係る斜傾矯正装置の要部を示す図である。 図１３は、照準器が装着された弓を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〔実施の形態１〕
図１は本発明の実施の形態１に係る斜傾矯正装置１００の要部を示す図である。図１において、１はセンサ端末、２はセンサ端末１からのセンサデータを受け取る子端末である。センサ端末１は図２に示すように弓２１に設置されている。

この斜傾矯正装置１００は、例えば３軸の加速度センサや３軸のジャイロセンサを備えたセンサ端末１と、センサ端末１と無線通信を行う子端末２とから構成されている。本実施の形態において、センサ端末１は、センサとして３軸の加速度センサ１−１を備えているものとする。子端末２には、スマートフォンやタブレット、ノートパソコンなどが用いられる。加速度センサ１−１の３軸は例えば図２のＸＹＺに示す軸にそれぞれ配置される。

センサ端末１において、加速度センサ１−１は、試技中の加速度を２５Ｈｚのサンプリングレートで計測する。この計測された加速度は、センサデータとしてＨＤＤやメモリ等の記憶部１−２へ格納された後、「BlueTooth（登録商標）」や「WiFi（登録商標）」、「LTE（登録商標）」などの無線通信機能により、送信部１−３を介して子端末２へ送信される。

子端末２は、受信部２−１と記憶部２−２と斜傾算出部２−３と表示部２−４とを備えており、受信部２−１で受信したセンサ端末１からのセンサデータを記憶部２−２に格納する。子端末２において、斜傾算出部２−３は、記憶部２−２に格納されたセンサデータから競技者Ｍ（図４参照）が持つ弓２１の斜傾を算出する。表示部２−４は斜傾算出部２−３で算出された弓２１の斜傾をディスプレイ上に描画（表示）する。

斜傾算出部２−３は、加速度センサ１−１によって計測された加速度から競技者Ｍが持つ弓２１の斜傾を算出する。この場合、弓２１の斜傾は、非特許文献２の記載を参考にこれを改変し、下記の（１）式および(２−１)式または(２−２)式により求める。

上記の(１)式および(２−１)式，(２−２)式において、θは鉛直方向に対する加速度センサ１−１のＹ軸の傾き、φは鉛直方向に対する加速度センサ１−１のＸ軸の傾きであり、単位は度［degree］である。Ａ_x,out、Ａ_y,out、Ａ_z,outは加速度センサ１−１の出力値であり、単位は重力加速度Ｇ（1.0G≒9.8m/s²）である。

上記の(１)式および(２−１)式，(２−２)式では、加速度センサ１−１の出力値の合成ベクトルの大きさ（ノルム）に対する単軸の計測値の比を求め、さらに余弦（コサイン）の逆関数を求めることで、角度の次元をもつ値として加速度センサ１−１のＹ軸の傾きθおよびＸ軸の傾きφを算出している。図２に示す軸の向きによると弓２１の斜傾を把握するために必要な情報はθである。この加速度センサ１−１のＹ軸の傾きθを弓２１の斜傾（大地の法線方向に対する弓２１の傾き）として算出する。

図３に斜傾算出部２−３算出された弓２１の斜傾θの例を示す。図３において、Ｓ１はアーチェリー競技を行う際のドローイング動作(図４（ａ）参照)の期間を示し、Ｓ２はアンカーリング動作(図４（ｂ）参照)の期間を示し、Ｓ３はリリース動作(図４（ｃ）参照)の期間を示し、Ｓ４はフォロースルー動作(図４（ｄ）参照)の期間を示している。Ｍは弓２１を持つ競技者である。

図３中、ドローイング動作の期間Ｓ１と比べてアンカーリング動作の期間Ｓ２には角度変化が低減しており、弓２１を動かさないようにしながら狙いを定めている状況を把握できる。また、リリース動作の期間Ｓ３の後のフォロースルー動作の期間Ｓ４において、弓２１が下を向く際に、θ方向にも変化が生じている様子が確認できる。このように、加速度センサ１−１のＹ軸の傾きθを算出することにより、弓２１の斜傾を定量化することができ、ひいては競技者Ｍの試技中の動作傾向を把握することができる。

〔実施の形態２〕
図５に本発明の実施の形態２に係る斜傾矯正装置２００の要部を示す。同図において、図１と同一符号は図１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態２の斜傾矯正装置２００は、実施の形態１の斜傾矯正装置１００の変形例であり、子端末２がイベント検出部２−５を備えていることを特徴とする。

イベント検出部２−５でのイベントとは、試技中のリリース動作および、フォロースルー動作の発生を指し、イベント検出部２−５は、これらの動作を上記の(２−１)式，(２−２)式によって算出されるφの値を用いて検出する。

図６にφの計測値を、図７にφの差分値φ’を示す。横軸は時間であり、リリース動作の発生時刻を０秒とした。縦軸は角度である。なお、計測開始からｔ番目におけるφをφ_tとすると、差分値φ'_tは、φ'_t＝φ_t+1−φ_t（ｔ＝1、2、3・・・）として求めるものとする。

リリース動作の検出はφの差分値φ’（図７）を用いて行う。リリース時には弦の激しい反動動作により、鋭いアーチファクトが計測される。このアーチファクトを用いてリリース動作を次の条件１を持って検出する。
・条件１：計測開始からｔ番目におけるφの差分値をφ'_tとすると、φ'_t-1≧−３、φ'_t≦−３、φ'_t+1≧−３、を満たすこと.

この条件を満たす場合に「１」、満たさない場合に「０」とする。図７に示した差分値φ’と合わせて示した線Ｉは、この条件を満たしているか否かを示す線(検出結果を示す線)であり、この検出結果を示す線Ｉにおいて「０」から「１」へと値が変化しているところがリリース動作が発生しているところを示す。すなわち、上記の条件１を用いることによって、リリース動作を正確に検出できている。

フォロースルー動作の検出は、計測値φ（図６）を用いて行う。フォロースルー動作では、弓２１のφ方向への回転により、φの値が０゜程度から−９０゜程度にまで変化することが図６より確認できる。この特徴を利用し、次の条件２をもってφの値を検出する。
・条件２：−１０゜より大きな値をとっていたφの値が−１０゜以下に減少し、この変化が発生したのち１秒以内に−６０゜以下となること.

この条件２によるフォロースルー動作の検出結果を示す線を図６中に線IIとして示す。この検出結果を示す線IIでは計測値φが−６０゜を下回った時刻に「０」から「１」へと変化している。これにより、フォロースルー動作を検出できていることがわかる。

本実施の形態では、条件１および２が偶発的に満たしてしまう場合を考慮し、条件１と条件２の単独の発生ではなく、２秒以内に先に条件１が、後に条件２が発生することをもってイベント検出とする。こうしたイベント検出を行うことで、リリース動作やフォロースルー動作の検出を自動化することができるため、複数回の射撃がなされた際にも所望の動作期間中の弓２１の斜傾θを簡便に把握することができる。

図８は、リリース動作発生時刻を０秒として揃えて３回の射撃動作によるθの計測値θ１〜θ３を子端末２の表示部２−４において重ねて描画したものである。各回における弓２１の斜傾θや、アンカーリング動作の期間Ｓ２の長さを容易に比較することができるため、動作の確認や改善を促すことができる。

〔実施の形態３〕
図９に本発明の実施の形態３に係る斜傾矯正装置３００の要部を示す。同図において、図５と同一符号は図５を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態３の斜傾矯正装置３００は、実施の形態２の斜傾矯正装置２００の変形例であり、任意の斜傾の値をもって閾値を設定する斜傾閾値設定部２−６と、斜傾閾値設定部２−６によって設定される閾値との比較により弓２１の斜傾θの大小を判定する斜傾判定部２−７と、斜傾判定部２−７によって判定された弓２１の斜傾θの大小に基づいて音声を発呼することによって競技者Ｍへの矯正を促す発呼部２−８とを備えていることを特徴とする。

斜傾閾値設定部２−６では、例えばスマートフォンのタッチパネル等の入力機能を用いて、斜傾の閾値を±１゜とし、射撃動作前にあらかじめ設定する。設定された閾値は斜傾判定部２−７に送信され、閾値条件を満たした場合に、すなわち射撃動作中の弓２１の斜傾θが＋１゜を上回った場合と−１゜を下回った場合に、発呼部２−８に通知信号を送信する。通知信号を受信した発呼部２−８は、２種類の音声を発呼し、競技者Ｍへ合図とすることで、斜傾が著しい競技者Ｍに対して矯正を促す。

２種類の音声には、例えばスマートフォンが備える複数の発振音（ビープ音）のうち、明瞭に識別が可能な２種類を用い、＋１゜を上回った場合には高音、−１゜を下回った場合には低音を発呼する。発振音は、上記閾値条件を満たす場合には発呼し続け、閾値条件から外れた場合に発呼を停止させる。

このようにして、本実施の形態では、競技者Ｍに音声による発呼によってリアルタイムに自らの斜傾が著しいことを認識させることができ、発呼が停止する傾度（−１゜以上かつ＋１゜以下）へと矯正させる訓練を実施可能とすることにより、斜傾を低減させることができる。図１０に発呼部２−８の有無による斜傾の変化(θＡ：発呼有り、θＢ：発呼無し)を示す。アンカーリングの動作期間Ｓ２における斜傾が低減されており、斜傾の矯正が確認できる。

なお、図１１に示すように、発呼部２−８を第１の発呼部２−８１と第２の発呼部２−８２とで構成し、第１の発呼部２−８１で斜傾が著しい競技者Ｍに対して矯正を促す一方、第２の発呼部２−８２を用いてアンカーリング動作の期間の一定化を促すようにしてもよい。この第１の発呼部２−８１と第２の発呼部２−８２とを備えた斜傾矯正装置を斜傾矯正装置３００’とする。

この斜傾矯正装置３００’では、閾値条件から外れることにより第１の発呼部２−８１が停止した後に、第２の発呼部２−８２を起動させる。第２の発呼部２−８２は、メトロノームのように発振音を定期的に１秒間隔で発呼する。これにより、競技者Ｍはアンカーリング動作に入った後の第２の発呼部２−８２による発呼回数を数え、同じ発呼回数でリリースすることで、アンカーリングの動作期間において矯正完了後からリリースまでを同じ時間間隔に揃えて矢を発射することができる。これにより、動作の安定化を促すことができる。

また、この実施の形態３では、競技者Ｍへ音声で矯正を促すが、スマートフォンやタブレットのモニタを利用した発光や映像手段を用いてもよい。また、スマートフォンやタブレットの振動子（アクチュエータ）を利用した振動手段を用いてもよい。

なお、図９，図１１には実施の形態２の斜傾矯正装置２００の変形例を示したが、実施の形態１の斜傾矯正装置１００においても、実施の形態３の斜傾矯正装置３００(３００’)と同様、子端末２に斜傾閾値設定部２−６，斜傾判定部２−７，発呼部２−８（２−８１，２−８２）を設けるようにしてもよい。

〔実施の形態４〕
図１２に本発明の実施の形態４に係る斜傾矯正装置４００の要部を示す。同図において、図１１と同一符号は図１１を参照して説明した構成要素と同一或いは同等構成要素を示し、その説明は省略する。

この実施の形態４の斜傾矯正装置４００は、実施の形態３の斜傾矯正装置３００’の変形例であり、弓２１を持った競技者Ｍの動画を撮影する動画撮影部２−９と、動画撮影部２−９によって撮影された撮影データを格納する撮影データ格納部２−１０と、イベント検出部２−５が検出したイベントの発生時刻を参考に撮影データ格納部２−１０に格納されている撮影データを編集加工する撮影データ編集部２−１１とを備えていることを特徴とする。

この実施の形態４の斜傾矯正装置４００において、動画撮影部２−９は、スマートフォン等に内蔵されているカメラを用いて競技者Ｍの動きを撮影する。動画撮影部２−９の起動は、センサ端末１からのセンサデータの受信開始をきっかけに行われ、受信終了をもって撮影が停止される。格納された撮影データは、射撃動作期間中以外の映像が含まれ、射撃動作の閲覧のためには冗長なため、射撃動作期間の映像のみが抽出されることが望ましい。

このため、本実施の形態では、撮影データ編集部２−１１において、イベント検出部２−５によって検出したリリース動作の発生時刻を基準とし、例えばその前後１０秒間を含めた計２０秒間のみを切り出すことで短い動画として編集する。この機能により、センサ端末１からのセンサデータから得た射撃動作中の弓２１の斜傾θと、動画から得た外見からの動作の様子とを照らして閲覧することが可能となる。

なお、図１２には実施の形態３の斜傾矯正装置３００’の変形例を示したが、実施の形態１，２の斜傾矯正装置１００，２００においても、また実施の形態３の斜傾矯正装置３００においても、実施の形態４の斜傾矯正装置４００と同様、子端末２に動画撮影部２−９，撮影データ格納部２−１０，撮影データ編集部２−１１を設けるようにしてもよい。また、実施の形態１〜４において、加速度センサ１−１に代えてジャイロセンサを設けるようにしてもよい。

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。また、各実施の形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１…センサ端末、１−１…加速度センサ、１−２…記憶部、１−３…送信部、２…子端末、２−１…受信部、２−２…記憶部、２−３…斜傾算出部、２−４…表示部、２−５…イベント検出部、２−６…斜傾閾値設定部、２−７…斜傾判定部、２−８…発呼部、２−８１…第１の発呼部、２−８２…第２の発呼部、２−９…動画撮影部、２−１０…撮影データ格納部、２−１１…撮影データ編集部、２１…弓、１００〜４００…斜傾矯正装置。

Claims (8)

1. 競技者が持つ弓の斜傾を計測し、前記競技者に対して矯正を促す斜傾矯正装置であって、
   前記弓に装着された加速度センサと、
   前記加速度センサによって計測された加速度をセンサデータとして入力する子端末とを備え、
   前記子端末は、
   前記加速度センサによって計測された加速度から前記競技者が持つ弓の斜傾を算出する斜傾算出手段と、
   前記斜傾算出手段によって算出された前記弓の斜傾を表示する斜傾表示手段と
   を備えることを特徴とする斜傾矯正装置。
2. 請求項１に記載された斜傾矯正装置において、
   前記子端末は、
   前記加速度センサによって計測された加速度に基づいて前記競技者が矢を射る際の特定の動作の型をイベントとして検出するイベント検出手段
   を備えることを特徴とする斜傾矯正装置。
3. 請求項１又は２に記載された斜傾矯正装置において、
   前記子端末は、
   前記斜傾算出手段によって算出された弓の斜傾の大小を予め定められている閾値と比較することによって判定する傾斜判定手段と、
   前記傾斜判定手段によって判定された前記弓の斜傾の大小に基づいて前記競技者に対して音声で矯正を促す発呼手段と
   を備えることを特徴とする斜傾矯正装置。
4. 請求項３に記載された斜傾矯正装置において、
   前記発呼手段は、
   前記弓の斜傾が前記閾値を超えた場合に前記競技者に対して音声で矯正を促す第１の発呼手段と、
   前記閾値を超えていた前記弓の斜傾が前記閾値を下回った場合に所定の間隔で音声による発呼を繰り返す第２の発呼手段と
   を備えることを特徴とする斜傾矯正装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載された斜傾矯正装置において、
   前記子端末は、
   前記加速度センサからのセンサデータの受信開始をもって起動され前記競技者の動きを撮影する動画撮影手段と、
   前記動画撮像手段によって撮影された撮影データを格納する撮影データ格納手段と、
   前記撮影データ格納手段に格納されている撮影データを編集加工する撮影データ編集手段と
   を備えることを特徴とする斜傾矯正装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載された斜傾矯正装置において、
   前記加速度センサに代えてジャイロセンサを備える
   ことを特徴とする斜傾矯正装置。
7. 請求項１〜５の何れか１項に記載された斜傾矯正装置において、
   前記斜傾算出手段は、
   前記加速度センサによって計測された加速度から前記加速度センサの鉛直方向に対するＹ軸の傾きθを下記（１）式を用いて算出し、前記加速度センサの鉛直方向に対するＸ軸の傾きφを下記(２−１)式または(２−２)式を用いて算出する
   ことを特徴とする斜傾矯正装置。
   但し、上記（１）式および(２−１)式，(２−２)式において、Ａ_x,out、Ａ_y,out、Ａ_z,outは加速度センサのＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸方向の出力値。
8. 競技者が持つ弓の斜傾を計測し、前記競技者に対して矯正を促す斜傾矯正方法であって、
   前記弓に装着された加速度センサによって加速度を計測する第１ステップと、
   前記第１ステップによって計測された加速度から前記競技者が持つ弓の斜傾を算出する第２ステップと、
   前記第２ステップによって算出された前記弓の斜傾を表示する第３ステップと
   を備えることを特徴とする斜傾矯正方法。