JP5870969B2 - 運動解析装置および運動解析プログラム - Google Patents
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Description
図1は本発明の第1実施形態に係るゴルフスイング解析装置(運動解析装置)11の構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析装置11は例えば第1慣性センサー12および第2慣性センサー13を備える。第1および第2慣性センサー12、13には加速度センサーおよびジャイロセンサーが組み込まれる。加速度センサーは直交三軸方向に発生する加速度を個々に検出することができる。ジャイロセンサーは直交三軸の各軸回りに個別に角速度を検出することができる。第1および第2慣性センサー12、13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。加速度センサーおよびジャイロセンサーは加速度および角速度の情報を検出する。第1慣性センサー12はゴルファーの上肢(例えば右打ちなら左腕)15に取り付けられる。ここでは、第1慣性センサー12はゴルファーの前腕に取り付けられた例を示しているが、第1慣性センサー12はゴルファーの上腕、両肩等の上半身に取り付けられてもよい。第2慣性センサー13はゴルフクラブ(運動具)14に取り付けられる。ゴルフクラブ14はシャフト14aおよびグリップ14bを備える。グリップ14bが手で握られる。グリップ14bはシャフト14aの長軸に同軸に形成される。シャフト14aの先端にはクラブヘッド14cが結合される。望ましくは、第2慣性センサー13はゴルフクラブ14のシャフト部としてのシャフト14aまたはグリップ14bに取り付けられる。第1および第2慣性センサー12、13は上肢15およびゴルフクラブ14にそれぞれ相対移動不能に固定されればよい。ここでは、第2慣性センサー13の取り付けにあたって第2慣性センサー13の検出軸のうちの1軸はシャフト14aの長軸方向(シャフトが延びる方向)に合わせ込まれる。
演算処理回路16は仮想空間を規定する。仮想空間は三次元空間で形成される。三次元空間は実空間を特定する。図2に示されるように、三次元空間は絶対基準座標系(全体座標系)Σxyzを有する。三次元空間には絶対基準座標系Σxyzに従って三次元運動解析モデル26が構築される。三次元運動解析モデル26の棒27は支点28(座標x)に点拘束される。棒27は支点28回りで三次元的に振子として動作する。支点28の位置は移動することができる。ここでは、絶対基準座標系Σxyzに従って、棒27の重心29の位置は座標xgで特定され、クラブヘッド14cの位置は座標xhで特定される。
図4は第1実施形態に係る演算処理回路16の構成を概略的に示す。演算処理回路16は位置算出部51を備える。位置算出部51には第1慣性センサー12および第2慣性センサー13から加速度信号および角速度信号が入力される。位置算出部51は、少なくとも加速度信号に基づき、仮想三次元空間の絶対基準座標系に従って、クラブヘッド14cの座標、グリップエンドの座標および被験者の肩の座標を算出する。算出方法は後述する。算出にあたって位置算出部51は記憶装置18からクラブヘッドデータ、グリップエンドデータ等のシャフトの長さ情報に関するデータおよび肩データといった様々な数値データを取得する。クラブヘッドデータは例えば第2慣性センサー13の出力に従ってクラブヘッド14cの位置を特定する。グリップエンドデータは例えば第2慣性センサー13の出力に従ってグリップエンドの位置を特定する。その他、クラブヘッド14cの位置やグリップエンドの位置の特定にあたってゴルフクラブ14の長さが特定されて当該ゴルフクラブ14上で第2慣性センサー13の位置が特定されてもよい。肩データは例えば第1慣性センサー12の出力に従って被験者の肩の位置を特定する。あるいは、肩の位置は第1慣性センサー12から被験者の肩までの距離を示す長さデータに基づき特定されてもよい。その他、肩の位置の特定にあたって被験者の身長や左腕の長さが特定されて当該腕上で第1慣性センサー12の位置が特定されてもよい。
静止姿勢時のゴルフクラブ14のシャフト14aに装着された第2慣性センサー13の加速度センサーの出力から求められる。第2慣性センサー13の加速度センサーは複数の検出軸を有し、検出軸の一つはシャフト14aの長軸方向と一致するようにシャフト14aに固定される。第2慣性センサー13には下向き重力82と反対の上向きの力83が働く。第2慣性センサー13の加速度センサーは、重力82によって作用する上向きの力83を、シャフト14aの長軸方向に沿った第1の力成分84と、シャフト14aの長軸方向と直交する第2の力成分85とに分解して計測する。分解された力成分84、85から三角関数により重力方向に対するシャフト14aの長軸方向の傾き角度φが求まる。ここで、力成分84は、シャフト長軸方向(y軸方向)の加速度ベクトル(=|y|)に相当し、力成分85は、当該加速度ベクトルに直交する方向(例えばz軸方向)の加速度ベクトル(=|z|)に相当する。
ゴルフスイング解析装置11の動作を簡単に説明する。まず、ゴルファーのゴルフスイングは計測される。計測に先立って必要な情報が入力装置23から演算処理回路16に入力される。入力された情報は例えば特定の識別子の下で管理される。識別子は特定のゴルファーを識別すればよい。
図11は第2実施形態に係るゴルフスイング解析装置11aの構成を概略的に示す。このゴルフスイング解析装置11aでは第1実施形態に係るゴルフスイング解析装置11に比較して第1慣性センサー12が省略される。すなわち、ゴルフスイングの解析にあたって単一の慣性センサーすなわち第2慣性センサー13が用いられる。演算処理回路16aは第1実施形態に係る演算処理回路16から置き換わる。位置算出部51aは、仮想三次元空間の絶対基準座標に従って、クラブヘッド14cの座標およびグリップエンドの座標を算出すればよい。スイング動作算出部54aは絶対基準座標に従って被験者の腕またはクラブヘッドの変位を算出すればよい。
Claims (26)
- 慣性センサーの出力を使って、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向を表す第2直線とを含む第1平面を特定する演算手段を備えることを特徴とする運動解析装置。
- 請求項1に記載の運動解析装置において、
前記慣性センサーの出力は、加速度センサーの出力を含み、
前記演算手段は、前記静止状態における前記加速度センサーからの出力を用いて前記運動具の前記シャフト部の重力方向に対する傾きを算出し、前記傾きと前記シャフト部の長さ情報とを用いて前記第1直線を求めることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1または2に記載の運動解析装置において、
前記第2直線は、前記運動具の打球面に対し交差する方向に延びることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1または2に記載の運動解析装置において、
前記第2直線は、前記運動具の打球面に対し直交する方向に延びることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1ないし4のいずれか一項に記載の運動解析装置において、
前記慣性センサーは前記運動具の前記シャフト部に装着されることを特徴とする運動解析装置。 - 慣性センサーの出力を使って、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向を表す第2直線とを含む第1平面を特定することを特徴とする演算処理回路。
- 慣性センサーの出力を使って、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向を表す第2直線とを含む第1平面を特定する演算処
理回路と、
前記慣性センサーの出力を使って運動解析を行うためのプログラムが保存された記憶装置と、
前記第1平面と前記運動解析の結果とを表示するための画像データを生成する画像処理回路と、
を備えることを特徴とするコンピューター装置。 - 慣性センサーの出力を使って、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第1直線と、打球方向を表す第2直線と、を含む第1平面を特定する演算手段を備えることを特徴とする運動解析装置。
- 請求項8に記載の運動解析装置において、
前記慣性センサーの出力は、加速度センサーの出力を含み、
前記演算手段は、前記静止姿勢における前記加速度センサーからの出力を用いて重力方向に対する前記被験者の腕の延びる方向の傾きを算出し、前記傾きと前記被験者の腕の長さ情報とを用いて前記被験者の首または肩の位置を推定し、それに基づき前記第1直線を求めることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項8または9に記載の運動解析装置において、
前記第2直線は、前記運動具の打球面に対し交差する方向に延びることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項8または9に記載の運動解析装置において、
前記第2直線は、前記運動具の打球面に対し直交する方向に延びることを特徴とする運動解析装置。 - 慣性センサーの出力を使って、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第1直線と、打球方向を表す第2直線と、を含む第1平面を特定することを特徴とする演算処理回路。
- 慣性センサーの出力を使って、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第1直線と、打球方向を表す第2直線と、を含む第1平面を特定する演算処理回路と、
前記慣性センサーの出力を使って運動解析を行うためのプログラムが保存された記憶装置と、
前記第1平面と前記運動解析の結果とを表示するための画像データを生成する画像処理回路と、
を備えることを特徴とするコンピューター装置。 - 慣性センサーの出力を使って、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向を表す第2直線と、を含む第1平面を特定する第1演算手段と、
前記慣性センサーの出力を使って、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第3直線と、打球方向を表す前記第2直線と、を含む第2平面を特定する第2演算手段と、を備えた運動解析装置。 - 請求項14に記載の運動解析装置において、
前記慣性センサーの出力は、加速度センサーの出力を含み、
前記第1演算手段は、前記静止状態における前記加速度センサーからの出力を用いて前記運動具の前記シャフト部の重力方向に対する傾きを算出し、前記傾きと前記シャフト部
の長さ情報とを用いて前記第1直線を求めることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項14に記載の運動解析装置において、
前記慣性センサーの出力は、加速度センサーの出力を含み、
前記第2演算手段は、前記静止姿勢における前記加速度センサーの出力を用いて重力方向に対する前記被験者の腕の傾きを算出し、前記傾きと前記被験者の腕の長さ情報とを用いて前記被験者の首または肩の位置を推定し、それに基づき前記第3直線を求めることを特徴とする運動解析装置。 - 請求項14ないし16のいずれか一項に記載の運動解析装置において、
前記第2直線は、前記運動具の打球面に対し交差する方向に延びることを特徴とする運動解析装置。 - 慣性センサーの出力を使って、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向を表す第2直線と、を含む第1平面を特定する第1演算手段と、
前記慣性センサーの出力を使って、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第3直線と、打球方向を表す前記第2直線と、を含む第2平面を特定する第2演算手段と、を備えた演算処理回路。 - 慣性センサーの出力を使って、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向を表す第2直線と、を含む第1平面を特定する第1演算手段と、前記慣性センサーの出力を使って、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第3直線と、打球方向を表す前記第2直線と、を含む第2平面を特定する第2演算手段と、を備えた演算処理回路と、
前記慣性センサーの出力を使って運動解析を行うためのプログラムが保存された記憶装置と、
前記第1平面と前記運動解析の結果とを表示するための画像データを生成する画像処理回路と、
を備えることを特徴とするコンピューター装置。 - 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の運動解析装置において、
前記演算手段は、前記第2直線を回転軸として前記第1平面を回転させて第2平面を特定することを特徴とする運動解析装置。 - 請求項1ないし7のいずれか一項に記載の運動解析装置において、
前記演算手段は、更に第2平面を特定し、前記第1平面と前記第2平面とは前記第2直線で交わり所定角度を成すことを特徴とする運動解析装置。 - 請求項14ないし21のいずれか一項に記載の運動解析装置において、前記第1平面および前記第2平面の少なくとも一方の画像データを生成することを特徴とする運動解析装置。
- 請求項14ないし21のいずれか一項に記載の運動解析装置において、前記運動具のスイング軌跡を算出し、前記第1平面および前記第2平面の少なくとも一方と前記スイング軌跡とを表示させることを特徴とする運動解析装置。
- 慣性センサーの出力信号を用いて、運動具の静止状態における前記運動具のシャフト部の延長方向に延びる第1直線と、打球方向として設定される第2直線と、を含む第1平面を特定する手順をコンピューターに実行させることを特徴とする運動解析プログラム。
- 請求項24に記載の運動解析プログラムにおいて、
前記第2直線を回転軸として前記第1平面を回転させて第2平面を特定する手順を含むことを特徴とする運動解析プログラム。 - 慣性センサーの出力信号を用いて、被験者の静止姿勢における前記被験者の首または肩と打球位置とを結ぶ第1直線と、打球方向として設定される第2直線と、を含む第1平面を特定する手順と、
をコンピューターに実行させることを特徴とする運動解析プログラム。
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