JP6300196B2 - Exercise equipment behavior analysis apparatus, exercise equipment behavior analysis method, and exercise equipment behavior analysis program - Google Patents

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Description

本発明は運動具挙動解析装置、運動具挙動解析方法および運動具挙動解析プログラム等に関する。   The present invention relates to a motion tool behavior analysis apparatus, a motion tool behavior analysis method, a motion tool behavior analysis program, and the like.

運動の一例であるゴルフでは打球の弾道はインパクト時のクラブフェースの向きに大きく依存する。クラブフェースの向きはスイング中のシャフトのたわみの影響を受ける。シャフトのたわみにはシャフトの剛性分布が影響する。したがって、スイング中のシャフトのたわみが的確に解析されれば、そのゴルファーに適合したゴルフクラブの設計が実現できる。   In golf, which is an example of movement, the trajectory of the hit ball greatly depends on the direction of the club face at the time of impact. The direction of the club face is affected by the deflection of the shaft during the swing. Shaft stiffness distribution affects shaft deflection. Therefore, if the deflection of the shaft during the swing is accurately analyzed, a golf club design suitable for the golfer can be realized.

例えば特許文献1に開示されるように、運動具挙動解析装置でシャフトのたわみの解析が試みられる。特許文献1に記載の運動具挙動解析装置ではゴルフクラブのシャフトに2つのひずみゲージが取り付けられる。ひずみゲージの出力の間で相互相関関数が導き出される。相互相関関数はシャフトのグリップ側からヘッド側への変形の伝達を特定する。こうしてスイング中のシャフトの動的挙動が知得される。   For example, as disclosed in Patent Document 1, an analysis of shaft deflection is attempted by a motion tool behavior analysis device. In the exercise tool behavior analysis apparatus described in Patent Document 1, two strain gauges are attached to the shaft of a golf club. A cross-correlation function is derived between the strain gauge outputs. The cross-correlation function specifies the transfer of deformation from the grip side of the shaft to the head side. Thus, the dynamic behavior of the shaft during the swing is known.

特開2003−102886号公報JP 2003-102886 A

しかしながら、特許文献1では、ひずみゲージを装着した箇所の曲げ特性の計測はできるものの、シャフト全体の曲げ特性の分布を知るためにはひずみゲージをゴルフクラブのシャフトに複数箇所装着する必要があり、利便性が悪かった。   However, in Patent Document 1, although it is possible to measure the bending characteristics of the place where the strain gauge is attached, in order to know the distribution of the bending characteristics of the entire shaft, it is necessary to attach a plurality of strain gauges to the shaft of the golf club. Convenience was bad.

本発明の少なくとも1つの態様によれば、ゴルフクラブに代表される運動具の設計に大いに役立つ指標を提供することができる運動具挙動解析装置、運動具挙動解析方法および運動具挙動解析プログラムを実現する。   According to at least one aspect of the present invention, a sports equipment behavior analysis device, a sports equipment behavior analysis method, and a sports equipment behavior analysis program capable of providing an index greatly useful for designing a sports equipment represented by a golf club are realized. To do.

(1)本発明の一態様は、運動具のシャフトに取り付けられる慣性センサーの出力を用いて、スイング時に前記シャフトの両端部分に作用する集中モーメントを算出する演算部を備える運動具挙動解析装置に関する。   (1) One aspect of the present invention relates to an exercise tool behavior analysis apparatus including an arithmetic unit that calculates a concentrated moment that acts on both end portions of the shaft during a swing using an output of an inertial sensor attached to the shaft of the exercise tool. .

本発明者はスイング中のシャフトの動的挙動に関し、シャフトの両端部分に作用する集中モーメントによってスイング中のシャフトのたわみやねじりの動的挙動は定量的に表現されることを見出した。慣性センサーを用いてシャフトの慣性力を計測し、計測された慣性力に基づきシャフトの両端部分に発生する集中モーメントは導き出される。集中モーメントからスイング中に発生するシャフトのたわみ量やねじり量が数値で客観的に特定され、運動具の設計に大いに役立つ指標を提供することができる。   The present inventor has found that the dynamic behavior of the deflection and torsion of the shaft during the swing is quantitatively expressed by the concentrated moment acting on both end portions of the shaft regarding the dynamic behavior of the shaft during the swing. The inertial force of the shaft is measured using an inertial sensor, and concentrated moments generated at both ends of the shaft are derived based on the measured inertial force. The amount of shaft deflection and torsion generated during the swing from the concentrated moment is objectively specified numerically, and can provide an index that is very useful for designing the exercise tool.

(2)前記シャフトはヘッドと連結され、前記シャフトの両端部分のうち、一方の端部はグリップ部分であり、他方の端部は前記シャフトと前記ヘッドとの連結部分である。ゴルフクラブのようなシャフトとヘッドが連結した運動具において、スイング中にシャフトに発生するたわみ量やねじり量を算出することができる。   (2) The shaft is connected to the head, and one end portion of the both end portions of the shaft is a grip portion, and the other end portion is a connecting portion between the shaft and the head. In an exercise tool in which a shaft and a head are connected, such as a golf club, it is possible to calculate the amount of deflection and the amount of twist generated in the shaft during a swing.

(3)前記慣性センサーの出力は、前記運動具に発生する加速度を特定する加速度信号、および前記運動具に発生する角速度を特定する角速度信号の少なくとも一方を含む。加速度や角速度を用いて集中モーメントを算出することができる。   (3) The output of the inertial sensor includes at least one of an acceleration signal that specifies acceleration generated in the exercise tool and an angular velocity signal that specifies angular velocity generated in the exercise tool. The concentration moment can be calculated using acceleration and angular velocity.

(4)前記演算部は、前記ヘッドの質量と、スイング時に前記ヘッドに発生する加速度と、を乗算して前記ヘッドに作用する力を算出し、前記ヘッドに作用する力を用いて前記集中モーメントを算出することができる。ヘッドに発生する加速度は、例えば、シャフトに装着した慣性センサーの出力から数式を用いて推定される。ヘッドに作用する力を用いて集中モーメントを算出することができる。   (4) The calculation unit calculates a force acting on the head by multiplying the mass of the head and an acceleration generated in the head during a swing, and uses the force acting on the head to calculate the concentration moment. Can be calculated. The acceleration generated in the head is estimated by using a mathematical expression from the output of an inertial sensor attached to the shaft, for example. The concentration moment can be calculated using the force acting on the head.

(5)前記演算部は、前記ヘッドに作用する力と、前記シャフト部の前記グリップ部分から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて前記グリップ部分の前記集中モーメントを算出する。   (5) The calculation unit calculates the concentration moment of the grip portion using a force acting on the head and a distance from the grip portion of the shaft portion to the center of gravity of the head.

(6)前記演算部は、前記ヘッドに作用する力と、前記シャフト部の前記連結部分から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて前記連結部分の前記集中モーメントを算出する。このようにして求められたシャフトの両端部分の集中モーメントを用いれば、シャフトの長軸方向に沿った曲げモーメント分布やシャフトの長軸回りのねじりモーメントを算出することができる。   (6) The calculation unit calculates the concentrated moment of the connecting portion using a force acting on the head and a distance from the connecting portion of the shaft portion to the center of gravity of the head. By using the concentrated moments at both ends of the shaft thus obtained, it is possible to calculate the bending moment distribution along the long axis direction of the shaft and the torsional moment around the long axis of the shaft.

(7)前記ヘッド側に発生する加速度は、前記シャフトに取り付けられた前記慣性センサーの出力から得られる加速度および角速度と、前記シャフトの前記慣性センサーが取り付けられた位置から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて推定される。ヘッドに慣性センサーを装着しなくても、シャフトに装着した慣性センサーからヘッドに作用する加速度を推定することができるので、利便性が向上する。   (7) The acceleration generated on the head side is the acceleration and angular velocity obtained from the output of the inertial sensor attached to the shaft, and the distance from the position where the inertial sensor is attached to the shaft to the center of gravity of the head And are estimated using Even if the inertial sensor is not attached to the head, the acceleration acting on the head can be estimated from the inertial sensor attached to the shaft, so that convenience is improved.

(8)前記演算部は、前記集中モーメントを用いて前記シャフトが延びる長軸方向に沿った曲げモーメントの分布を算出することができる。曲げモーメントの分布に応じてシャフトの長軸方向に沿って部位ごとにシャフトの曲がり具合は推定される。   (8) The calculation unit can calculate a bending moment distribution along a long axis direction in which the shaft extends using the concentrated moment. The degree of bending of the shaft is estimated for each part along the long axis direction of the shaft according to the distribution of the bending moment.

(9)前記シャフトはヘッドと連結され、前記演算部は、前記シャフトの前記長軸方向に直交し、且つ前記ヘッドのフェース面に沿った方向のたわみを算出することができる。曲げモーメントの分布に応じてシャフトのたわみ量は推定される。特に、シャフトの軸方向に直交しヘッドのフェース面に沿ったy軸方向にたわみが取り出されることで、例えばy軸方向のたわみ量を数値で表示することが可能となる。   (9) The shaft is connected to a head, and the calculation unit can calculate a deflection in a direction perpendicular to the major axis direction of the shaft and along the face surface of the head. The amount of deflection of the shaft is estimated according to the distribution of the bending moment. In particular, by extracting the deflection in the y-axis direction perpendicular to the axial direction of the shaft and along the face surface of the head, for example, the deflection amount in the y-axis direction can be displayed numerically.

(10)前記シャフトはヘッドと連結され、前記演算部は、前記シャフトの前記長軸方向に直交し、且つ前記ヘッドのフェース面に直交する方向のたわみを算出することができる。曲げモーメントの分布に応じてシャフトのたわみ量は推定される。特に、シャフトの長軸方向に直交しヘッドのフェース面に直交するz軸方向にたわみが取り出されることで、例えば、z軸方向のたわみ量を数値で表示することが可能となる。   (10) The shaft is connected to a head, and the calculation unit can calculate a deflection in a direction perpendicular to the major axis direction of the shaft and perpendicular to the face surface of the head. The amount of deflection of the shaft is estimated according to the distribution of the bending moment. In particular, since the deflection is taken out in the z-axis direction perpendicular to the major axis direction of the shaft and perpendicular to the face surface of the head, for example, the deflection amount in the z-axis direction can be displayed numerically.

(11)前記演算部は前記シャフトが延びる長軸回りのねじりを算出することができる。慣性センサーはシャフトの慣性力を計測する。計測された慣性力に基づきシャフトの長軸回りの集中モーメントは導き出される。長軸回りの集中モーメントに基づきシャフトのねじり量は推定される。こうしたねじり量はスイング中のシャフトの動的挙動に関し1つの指標を提供することができる。   (11) The calculation unit can calculate a torsion around a long axis along which the shaft extends. The inertial sensor measures the inertial force of the shaft. Based on the measured inertial force, a concentrated moment around the long axis of the shaft is derived. The amount of torsion of the shaft is estimated based on the concentrated moment around the long axis. This amount of twist can provide an indication of the dynamic behavior of the shaft during the swing.

(12)本発明の他の態様は、運動具のシャフトに取り付けられる慣性センサーの出力を受信する工程と、前記慣性センサーの出力を用いて、前記シャフトの両端部分に作用する集中モーメントを算出する工程と、を備える運動具挙動解析方法に関する。   (12) In another aspect of the present invention, a step of receiving an output of an inertial sensor attached to a shaft of an exercise tool and a concentration moment acting on both end portions of the shaft are calculated using the output of the inertial sensor. And a motion tool behavior analysis method comprising the steps.

本発明者はスイング中のシャフトの動的挙動に関し、シャフトの両端部分に作用する集中モーメントによってスイング中のシャフトの動的挙動は定量的に表現されることを見出した。慣性センサーを用いてシャフトの慣性力を計測し、計測された慣性力に基づきシャフトの両端部分に発生する集中モーメントは導き出される。集中モーメントからスイング中に発生するシャフトのたわみ量やねじり量が数値で客観的に特定され、運動具の設計に大いに役立つ指標を提供することができる。   The present inventor has found that the dynamic behavior of the shaft during the swing is quantitatively expressed by the concentrated moment acting on both end portions of the shaft regarding the dynamic behavior of the shaft during the swing. The inertial force of the shaft is measured using an inertial sensor, and concentrated moments generated at both ends of the shaft are derived based on the measured inertial force. The amount of shaft deflection and torsion generated during the swing from the concentrated moment is objectively specified numerically, and can provide an index that is very useful for designing the exercise tool.

(13)本発明の他の態様は、慣性センサーの出力を用いて、運動具のシャフトの両端部分に作用する集中モーメントを算出する手順を備える運動具挙動解析プログラムに関する。   (13) Another aspect of the present invention relates to an exercise tool behavior analysis program including a procedure for calculating a concentrated moment acting on both end portions of a shaft of an exercise tool using an output of an inertial sensor.

本発明者はスイング中のシャフトの動的挙動に関し、シャフトの両端部分に作用する集中モーメントによってスイング中のシャフトの動的挙動は定量的に表現されることを見出した。慣性センサーを用いてシャフトの慣性力を計測し、計測された慣性力に基づきシャフトの両端部分に発生する集中モーメントは導き出される。集中モーメントからスイング中に発生するシャフトのたわみ量やねじり量が数値で客観的に特定され、運動具の設計に大いに役立つ指標を提供することができる。   The present inventor has found that the dynamic behavior of the shaft during the swing is quantitatively expressed by the concentrated moment acting on both end portions of the shaft regarding the dynamic behavior of the shaft during the swing. The inertial force of the shaft is measured using an inertial sensor, and concentrated moments generated at both ends of the shaft are derived based on the measured inertial force. The amount of shaft deflection and torsion generated during the swing from the concentrated moment is objectively specified numerically, and can provide an index that is very useful for designing the exercise tool.

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. スイングモデルを概略的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows a swing model roughly. 一実施形態に係る演算処理回路の構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the structure of the arithmetic processing circuit which concerns on one Embodiment. 曲げ剛性の実測結果の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the measurement result of bending rigidity.

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。なお、数式中の太字イタリック体はベクトルを示し、本文中で同一の記号は数式中の太字イタリック体およびイタリック体に対応する。   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. Bold italics in mathematical expressions indicate vectors, and the same symbols in the text correspond to bold italics and italics in mathematical expressions.

(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(運動具挙動解析装置)11の構成を概略的に示す。ゴルフスイング解析装置11は慣性センサー12を備える。慣性センサー12には例えば加速度センサーやジャイロ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の各軸回りに個々に角速度を検出することができる。慣性センサー12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比較的に精度よく加速度および角速度の情報を検出する。なお、慣性センサー12は、1つの素子で複数軸回りの慣性量を検出可能な多軸センサーであってもよいし、1つの素子で1つの検出軸に作用する慣性量を検出可能な1軸センサーを複数個実装したセンサーであってもよい。
(1) Configuration of Golf Swing Analysis Device FIG. 1 schematically shows a configuration of a golf swing analysis device (exercise tool behavior analysis device) 11 according to an embodiment of the present invention. The golf swing analysis device 11 includes an inertial sensor 12. For example, an acceleration sensor or a gyro sensor is incorporated in the inertial sensor 12. The acceleration sensor can individually detect acceleration in three axial directions orthogonal to each other. The gyro sensor can individually detect the angular velocity around each of three axes orthogonal to each other. The inertial sensor 12 outputs a detection signal. The acceleration and angular velocity are specified for each axis in the detection signal. The acceleration sensor and the gyro sensor detect acceleration and angular velocity information with relatively high accuracy. The inertial sensor 12 may be a multi-axis sensor that can detect inertial amounts around a plurality of axes with one element, or a single axis that can detect an inertial amount acting on one detection axis with one element. It may be a sensor in which a plurality of sensors are mounted.

慣性センサー12はゴルフクラブ(運動具)13に取り付けられる。ゴルフクラブ13はシャフト13aおよびグリップ13bを備え、グリップ13bが手で握られる。グリップ13bはシャフト13aが延びる長軸に沿って形成される。シャフト13aは剛性特性を有する。シャフト13aの先端にはヘッド13cが結合される。ヘッド13cは、シャフト13aの長軸から偏心した位置に重心を有する。   The inertial sensor 12 is attached to a golf club (exercise tool) 13. The golf club 13 includes a shaft 13a and a grip 13b, and the grip 13b is grasped by a hand. The grip 13b is formed along the long axis from which the shaft 13a extends. The shaft 13a has rigidity characteristics. A head 13c is coupled to the tip of the shaft 13a. The head 13c has a center of gravity at a position eccentric from the long axis of the shaft 13a.

慣性センサー12はゴルフクラブ13のシャフト13aまたはグリップ13bの任意の箇所に取り付けられる。慣性センサー12はゴルフクラブ13に相対移動不能に固定されればよい。ここでは、慣性センサー12の取り付けにあたって慣性センサー12の検出軸の1つはシャフト13aの軸に合わせ込まれ、慣性センサー12の検出軸のもう1つはヘッド13cのフェース面に沿った方向に合わせ込まれるのが望ましい。   The inertial sensor 12 is attached to an arbitrary portion of the shaft 13a or the grip 13b of the golf club 13. The inertial sensor 12 may be fixed to the golf club 13 so as not to be relatively movable. Here, when the inertial sensor 12 is attached, one of the detection axes of the inertial sensor 12 is aligned with the axis of the shaft 13a, and the other detection axis of the inertial sensor 12 is aligned with the direction along the face surface of the head 13c. It is desirable to be included.

ゴルフスイング解析装置11は演算処理回路(演算部)14を備える。演算処理回路14には慣性センサー12が接続される。接続にあたって演算処理回路14には所定のインターフェース回路15が接続される。このインターフェース回路15は有線で慣性センサー12に接続されてもよく無線で慣性センサー12に接続されてもよい。演算処理回路14には慣性センサー12から検出信号が供給される。   The golf swing analyzing apparatus 11 includes an arithmetic processing circuit (arithmetic unit) 14. An inertial sensor 12 is connected to the arithmetic processing circuit 14. In connection, a predetermined interface circuit 15 is connected to the arithmetic processing circuit 14. The interface circuit 15 may be connected to the inertial sensor 12 by wire or may be connected to the inertial sensor 12 by wireless. A detection signal is supplied from the inertial sensor 12 to the arithmetic processing circuit 14.

演算処理回路14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17および関連するデータが格納できる。演算処理回路14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 14. The storage device 16 can store, for example, a golf swing analysis software program 17 and related data. The arithmetic processing circuit 14 executes a 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14には画像処理回路18が接続される。演算処理回路14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ース回路(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14、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 14. The arithmetic processing circuit 14 sends predetermined image data to the image processing circuit 18. A display device 19 is connected to the image processing circuit 18. A predetermined interface circuit (not shown) is connected to the image processing circuit 18 for connection. 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 14, the storage device 16, and the image processing circuit 18 are provided as a computer device, for example.

演算処理回路14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14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 14. 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 14. 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)スイングモデルの構成
演算処理回路14は、図2に示されるスイングモデルを用いて演算処理を行う。シャフト13aのグリップ端24とヘッド端25として両端部分を定義する。ここでは、グリップ端24はグリップ部分の手で把持する部分に設定し、ヘッド端25はシャフト13aとヘッド13cの連結部分に設定している。グリップ端24に座標系を設定する。グリップ13bの延びる方向で座標系のx軸が特定される。グリップ端24の関節は位置の3自由度と回転の3自由度との合計6自由度を有し、その位置は位置ベクトルxで特定される。シャフト13aのヘッド端25およびヘッド13cの重心それぞれの位置は位置ベクトルx、xで特定され、慣性センサー12の位置は位置ベクトルxで特定される。なお、グリップ端24とヘッド端25との距離はl(エル)とする。ここで、EI(x)およびGJ(x)はシャフト13aの曲げ剛性分布およびねじり剛性分布を意味する。ゴルフクラブ13の角速度ベクトルはωで表される。ヘッド13cは質量mを有する。グリップ端24に対してヘッド端25の位置ベクトルはLで表され、シャフト13aのヘッド端25に対してヘッド13cの重心までの位置ベクトルはrで表される。
(2) Configuration of Swing Model The arithmetic processing circuit 14 performs arithmetic processing using the swing model shown in FIG. Both end portions are defined as a grip end 24 and a head end 25 of the shaft 13a. Here, the grip end 24 is set as a grip portion of the grip portion, and the head end 25 is set as a connecting portion of the shaft 13a and the head 13c. A coordinate system is set at the grip end 24. The x-axis of the coordinate system is specified in the direction in which the grip 13b extends. Joint grip end 24 has a total of six degrees of freedom of the three degrees of freedom of rotation with three degrees of freedom of position, that position is identified by the position vector x w. The center of gravity of each position of the head end 25 and the head 13c of the shaft 13a is identified by a position vector x l, x p, the position of the inertial sensor 12 can be located at the position vector x s. The distance between the grip end 24 and the head end 25 is 1 (el). Here, EI (x) and GJ (x) mean the bending stiffness distribution and the torsional stiffness distribution of the shaft 13a. The angular velocity vector of the golf club 13 is represented by ω s . Head 13c has a mass m p. The position vector of the head end 25 with respect to the grip end 24 is represented by L p , and the position vector from the head end 25 of the shaft 13 a to the center of gravity of the head 13 c is represented by r p .

(3)演算処理回路の構成
図3は演算処理回路14の構成を概略的に示す。演算処理回路14は力算出部28を備える。力算出部28には慣性センサー12から加速度信号および角速度信号が入力される。力算出部28は、加速度および角速度に基づき、ヘッド13cに作用する力(ベクトル)Fを算出する。算出にあたって力算出部28はヘッド13cの質量データを取得する。質量データにはヘッド13cの質量mが記述される。質量データは予め記憶装置16に格納されればよい。ヘッド13cに作用する加速度(ベクトル)をapとしたときに、次式に従って力(ベクトル)Fは算出される。

Figure 0006300196
ここで、aは、慣性センサー12の出力から得られる加速度(重力加速度(ベクトル)gを含む)を示し、ωは、慣性センサー12の出力から得られる角速度を示し、Lspは慣性センサー12からヘッド13cの重心までの距離(位置ベクトル)を示す。文字上のドットは時間微分を示す。なお、演算子「×」はベクトルの外積を示す。グリップ端24の加速度や角速度は慣性センサー12の計測値から算出される。[数1]の下式を用いて、シャフト13aに装着した慣性センサー12からヘッド13cに作用する加速度(ベクトル)aを推定して力(ベクトル)Fを算出する。なお、慣性センサー12をヘッド13cまたはヘッド13c近くのシャフト13aに装着する場合においては、[数1]の上辺の加速度(ベクトル)aに慣性センサー12の出力を直接入力して力(ベクトル)Fを求めることができる。また、ここでは、Lspは慣性センサー12が取り付けられた位置からヘッド13cの重心位置xまでの距離としているが、近似的に慣性センサー12が取り付けられた位置からシャフト13aとヘッド13cの連結部分までの距離(位置ベクトル)をLspとして算出してもよい。力算出部28は[数1]を用いて力Fを算出し、力信号を出力する。 (3) Configuration of Arithmetic Processing Circuit FIG. 3 schematically shows the configuration of the arithmetic processing circuit 14. The arithmetic processing circuit 14 includes a force calculation unit 28. An acceleration signal and an angular velocity signal are input from the inertial sensor 12 to the force calculation unit 28. Force calculation unit 28, based on the acceleration and angular velocity, and calculates the force (vector) F p acting on the head 13c. In the calculation, the force calculation unit 28 acquires mass data of the head 13c. Mass m p of the head 13c is described in the mass data. The mass data may be stored in the storage device 16 in advance. When the acceleration (vector) acting on the head 13c is ap , the force (vector) Fp is calculated according to the following equation.
Figure 0006300196
Here, a s indicates an acceleration (including gravitational acceleration (vector) g) obtained from the output of the inertial sensor 12, ω s indicates an angular velocity obtained from the output of the inertial sensor 12, and Lsp is an inertial sensor. 12 shows the distance (position vector) from 12 to the center of gravity of the head 13c. The dot on the letter indicates time differentiation. Note that the operator “x” indicates a vector outer product. The acceleration and angular velocity of the grip end 24 are calculated from the measured values of the inertial sensor 12. The acceleration (vector) ap acting on the head 13c is estimated from the inertial sensor 12 mounted on the shaft 13a by using the following equation, and the force (vector) Fp is calculated. When the inertial sensor 12 is mounted on the head 13c or the shaft 13a near the head 13c, the output of the inertial sensor 12 is directly input to the acceleration (vector) ap of the upper side of [Equation 1] to obtain a force (vector). F p can be determined. Further, here, L sp is that the distance from the position where the inertial sensor 12 is attached to the center of gravity position x p of the head 13c, approximately coupling shaft 13a and the head 13c from the position where the inertial sensor 12 is attached The distance (position vector) to the part may be calculated as Lsp . The force calculation unit 28 calculates the force F p using [Equation 1] and outputs a force signal.

演算処理回路14は第1集中モーメント算出部31および第2集中モーメント算出部32を備える。第1集中モーメント算出部31および第2集中モーメント算出部32は力算出部28にそれぞれ接続される。第1集中モーメント算出部31および第2集中モーメント算出部32にはそれぞれ力算出部28から力信号が入力される。第1集中モーメント算出部31は例えば次式に従ってヘッド端25(x=l)に作用する集中モーメント(ベクトル)M(l)を算出する。集中モーメントM(l)の算出は所定の時間間隔で各時刻で実施される。

Figure 0006300196
集中モーメントM(l)の算出にあたって第1集中モーメント算出部31は第1位置ベクトルデータを取得する。第1位置ベクトルデータにはシャフトとヘッド13Cの連結部分からヘッド13cの重心までの位置ベクトルrが記述される。第1位置ベクトルデータは予め記憶装置16に格納されればよい。第1集中モーメント算出部31は第1集中モーメント信号を出力する。第1集中モーメント信号で集中モーメントM(l)は特定される。 The arithmetic processing circuit 14 includes a first concentrated moment calculator 31 and a second concentrated moment calculator 32. The first concentration moment calculation unit 31 and the second concentration moment calculation unit 32 are connected to the force calculation unit 28, respectively. A force signal is input from the force calculator 28 to the first concentrated moment calculator 31 and the second concentrated moment calculator 32. The first concentrated moment calculator 31 calculates a concentrated moment (vector) M (l) acting on the head end 25 (x = 1) according to the following equation, for example. The concentration moment M (l) is calculated at each time at predetermined time intervals.
Figure 0006300196
In calculating the concentration moment M (l), the first concentration moment calculation unit 31 acquires first position vector data. The first position vector data position vector r p from connecting portion of the shaft and the head 13C to the center of gravity of the head 13c is described. The first position vector data may be stored in the storage device 16 in advance. The first concentration moment calculator 31 outputs a first concentration moment signal. The concentration moment M (l) is specified by the first concentration moment signal.

第2集中モーメント算出部32は例えば次式に従ってグリップ端24(x=0)に作用する集中モーメントM(0)を算出する。集中モーメントM(0)の算出は所定の時間間隔で各時刻で実施される。

Figure 0006300196
集中モーメントM(0)の算出にあたって第2集中モーメント算出部32は第2位置ベクトルデータを取得する。第2位置ベクトルデータにはグリップ端24からヘッド端25までの位置ベクトルLが記述される。第2位置ベクトルデータは予め記憶装置16に格納されればよい。第2集中モーメント算出部32は第2集中モーメント信号を出力する。第2集中モーメント信号で集中モーメントM(0)は特定される。 The second concentration moment calculator 32 calculates the concentration moment M (0) acting on the grip end 24 (x = 0) according to the following equation, for example. The concentration moment M (0) is calculated at each time at predetermined time intervals.
Figure 0006300196
In calculating the concentration moment M (0), the second concentration moment calculation unit 32 acquires second position vector data. In the second position vector data, a position vector L p from the grip end 24 to the head end 25 is described. The second position vector data may be stored in the storage device 16 in advance. The second concentrated moment calculator 32 outputs a second concentrated moment signal. The concentration moment M (0) is specified by the second concentration moment signal.

演算処理回路14は曲げモーメント分布算出部35およびねじりモーメント算出部36を備える。曲げモーメント分布算出部35は第1集中モーメント算出部31および第2集中モーメント算出部32に接続される。曲げモーメント分布算出部35は第1集中モーメント算出部31および第2集中モーメント算出部32からそれぞれ第1集中モーメント信号および第2集中モーメント信号が入力される。曲げモーメント分布算出部35は集中モーメントM(l)および集中モーメントM(0)に基づき、グリップ端24におけるy軸方向およびz軸方向の集中モーメントであるMyz(0)と、ヘッド端25におけるy軸方向およびz軸方向の集中モーメントであるMyz(l)を求め、次式に従って、シャフト13aのy軸方向およびz軸方向に作用する曲げモーメントMyz(x)の分布を算出する。分布の算出は前述の時間間隔に合わせて各時刻で実施される。

Figure 0006300196
算出にあたって曲げモーメント分布算出部35は長さデータを取得する。長さデータにはシャフト13aの長さl(エル)が記述される。長さデータは予め記憶装置16に格納されればよい。曲げモーメント分布算出部35は曲げモーメント分布信号を出力する。曲げモーメント分布信号でシャフト13aの全長にわたって時刻ごとに曲げモーメントの分布は特定される。 The arithmetic processing circuit 14 includes a bending moment distribution calculating unit 35 and a torsional moment calculating unit 36. The bending moment distribution calculating unit 35 is connected to the first concentrated moment calculating unit 31 and the second concentrated moment calculating unit 32. The bending moment distribution calculator 35 receives the first concentrated moment signal and the second concentrated moment signal from the first concentrated moment calculator 31 and the second concentrated moment calculator 32, respectively. Based on the concentrated moment M (l) and the concentrated moment M (0), the bending moment distribution calculating unit 35 determines M yz (0) that is the concentrated moment in the y-axis direction and the z-axis direction at the grip end 24 and the head end 25. M yz (l), which is a concentrated moment in the y-axis direction and the z-axis direction, is obtained, and the distribution of the bending moment M yz (x) acting in the y-axis direction and the z-axis direction of the shaft 13a is calculated according to the following equation. The distribution is calculated at each time according to the above-described time interval.
Figure 0006300196
In the calculation, the bending moment distribution calculation unit 35 acquires length data. The length data describes the length l (el) of the shaft 13a. The length data may be stored in the storage device 16 in advance. The bending moment distribution calculation unit 35 outputs a bending moment distribution signal. The distribution of the bending moment is specified for each time over the entire length of the shaft 13a by the bending moment distribution signal.

ねじりモーメント算出部36は第1集中モーメント算出部31および第2集中モーメント算出部32からそれぞれ第1集中モーメント信号および第2集中モーメント信号が入力される。ねじりモーメント算出部36は集中モーメントM(l)および集中モーメントM(0)に基づき、グリップ端24におけるx軸回りの集中モーメントであるM(0)と、ヘッド端25におけるx軸回りの集中モーメントであるM(l)を求め、次式に従って、シャフトのx軸回りに作用するねじりモーメントMを算出する。算出は前述の時間間隔に合わせて各時刻で実施される。

Figure 0006300196
算出にあたってねじりモーメント算出部36は長さデータを取得する。ねじりモーメント算出部36はねじりモーメント信号を出力する。ねじりモーメント信号でシャフト13aの全長にわたって時刻ごとにねじりモーメントは特定される。 The torsional moment calculator 36 receives the first concentrated moment signal and the second concentrated moment signal from the first concentrated moment calculator 31 and the second concentrated moment calculator 32, respectively. Based on the concentrated moment M (l) and the concentrated moment M (0), the torsional moment calculation unit 36 and the concentrated moment M x (0) around the x axis at the grip end 24 and the concentrated around the x axis at the head end 25. A moment M x (l) is obtained, and a torsion moment M x acting around the x-axis of the shaft is calculated according to the following equation. The calculation is performed at each time according to the above-described time interval.
Figure 0006300196
In the calculation, the torsional moment calculation unit 36 acquires length data. The torsion moment calculation unit 36 outputs a torsion moment signal. The torsion moment is specified for each time over the entire length of the shaft 13a by the torsion moment signal.

演算処理回路14はy方向たわみ算出部37およびz方向たわみ算出部38を備える。y方向たわみ算出部37およびz方向たわみ算出部38は曲げモーメント分布算出部35に接続される。y方向たわみ算出部37およびz方向たわみ算出部38には曲げモーメント分布算出部35から曲げモーメント分布信号が入力される。y方向たわみ算出部37およびz方向たわみ算出部38は曲げモーメントの分布および曲げ剛性分布EI(x)に基づき次式に従って座標系のy軸方向およびz軸方向にシャフト13aのy方向たわみおよびz方向たわみをそれぞれ算出する。たわみの算出は前述の時間間隔に合わせて各時刻で実施される。

Figure 0006300196
算出にあたってy方向たわみ算出部37およびz方向たわみ算出部38は曲げ剛性データを取得する。曲げ剛性データにはシャフト13aの全長にわたって曲げ剛性分布EI(x)が記述される。曲げ剛性データは予め記憶装置16に格納されればよい。y方向たわみ算出部37はy方向たわみ信号を出力する。y方向たわみ信号で各位置(x)ごとにy方向のたわみ量は特定される。z方向たわみ算出部38はz方向たわみ信号を出力する。z方向たわみ信号で各位置(x)ごとにz方向のたわみ量は特定される。 The arithmetic processing circuit 14 includes a y-direction deflection calculation unit 37 and a z-direction deflection calculation unit 38. The y-direction deflection calculation unit 37 and the z-direction deflection calculation unit 38 are connected to the bending moment distribution calculation unit 35. A bending moment distribution signal is input from the bending moment distribution calculation unit 35 to the y-direction deflection calculation unit 37 and the z-direction deflection calculation unit 38. The y-direction deflection calculation unit 37 and the z-direction deflection calculation unit 38 are based on the bending moment distribution and the bending stiffness distribution EI (x), and the y-direction deflection and z of the shaft 13a in the y-axis direction and the z-axis direction of the coordinate system according to the following equations. Each direction deflection is calculated. The deflection is calculated at each time according to the above-described time interval.
Figure 0006300196
In the calculation, the y-direction deflection calculation unit 37 and the z-direction deflection calculation unit 38 acquire bending stiffness data. The bending stiffness data describes the bending stiffness distribution EI (x) over the entire length of the shaft 13a. The bending stiffness data may be stored in the storage device 16 in advance. The y-direction deflection calculation unit 37 outputs a y-direction deflection signal. A deflection amount in the y direction is specified for each position (x) in the y direction deflection signal. The z-direction deflection calculation unit 38 outputs a z-direction deflection signal. The amount of deflection in the z direction is specified for each position (x) in the z direction deflection signal.

演算処理回路14はねじれ角算出部39を備える。ねじれ角算出部39はねじりモーメント分布算出部36に接続される。ねじれ角算出部39にはねじりモーメント算出部36からねじりモーメント信号が入力される。ねじれ角算出部39はねじりモーメントおよびねじり剛性分布GJ(x)に基づき次式に従ってシャフト13aのx軸回りのねじれ角を算出する。ねじれ角の算出は前述の時間間隔に合わせて各時刻で実施される。

Figure 0006300196
算出にあたってねじれ角算出部39はねじり剛性データを取得する。ねじり剛性データにはシャフト13aの全長にわたってねじり剛性分布GJ(x)が記述される。ねじり剛性データは予め記憶装置16に格納されればよい。ねじれ角算出部39はねじれ角信号を出力する。ねじれ角信号で各位置(x)でx軸回りのねじれ角量は特定される。 The arithmetic processing circuit 14 includes a twist angle calculation unit 39. The torsion angle calculation unit 39 is connected to the torsion moment distribution calculation unit 36. A torsional moment signal is input to the torsional angle calculating unit 39 from the torsional moment calculating unit 36. The torsion angle calculation unit 39 calculates the torsion angle around the x axis of the shaft 13a based on the torsion moment and torsional rigidity distribution GJ (x) according to the following equation. The calculation of the twist angle is performed at each time according to the above-described time interval.
Figure 0006300196
In the calculation, the torsion angle calculation unit 39 acquires torsional rigidity data. The torsional rigidity data describes the torsional rigidity distribution GJ (x) over the entire length of the shaft 13a. The torsional rigidity data may be stored in the storage device 16 in advance. The torsion angle calculation unit 39 outputs a torsion angle signal. The amount of twist angle around the x-axis is specified at each position (x) by the twist angle signal.

(4)ゴルフスイング解析装置の動作
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21から演算処理回路14に入力される。ここでは、ゴルフクラブ13のスイングモデルに従って、ヘッド13cの質量mやヘッド13cの重心の位置ベクトルr、ヘッド端25の位置ベクトルL、シャフト13aの長さl(エル)、曲げ剛性分布EI(x)、ねじり剛性分布GJ(x)、センサー12の位置ベクトルx等の入力が促される。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クラブ13を識別すればよい。
(4) Operation of Golf Swing Analysis Device The operation of the golf swing analysis device 11 will be briefly described. First, a golfer's golf swing is measured. Prior to the measurement, necessary information is input from the input device 21 to the arithmetic processing circuit 14. Here, according to the swing model of the golf club 13, the position vector r p of the center of gravity of the mass m p and the head 13c of the head 13c, the position vector L p of the head end 25, the shaft 13a length l (el), flexural rigidity distribution EI (x), the torsional rigidity distribution GJ (x), the input of the position, etc. vector x s of the sensor 12 is facilitated. The input information is managed under a specific identifier, for example. The identifier may identify a specific golf club 13.

計測に先立って慣性センサー12がゴルフクラブ13のシャフト13aに取り付けられる。慣性センサー12はゴルフクラブ13に相対変位不能に固定される。ここでは、慣性センサー12の検出軸の1つはシャフト13aの軸に合わせ込まれる。慣性センサー12の検出軸の1つはフェース(打球面)の向きで特定される打球方向に合わせ込まれる。   Prior to measurement, the inertial sensor 12 is attached to the shaft 13 a of the golf club 13. The inertial sensor 12 is fixed to the golf club 13 so as not to be relatively displaced. Here, one of the detection axes of the inertial sensor 12 is aligned with the axis of the shaft 13a. One of the detection axes of the inertial sensor 12 is adjusted to the hitting direction specified by the direction of the face (hitting surface).

ゴルフスイングの実行に先立って慣性センサー12の計測は開始される。慣性センサー12は特定のサンプリング間隔で継続的に加速度および角速度を計測する。サンプリング間隔は計測の解像度を規定する。慣性センサー12の検出信号はリアルタイムで演算処理回路14に送り込まれる。演算処理回路14は慣性センサー12の出力を特定する信号を受信する。   Prior to execution of the golf swing, measurement of the inertial sensor 12 is started. The inertial sensor 12 continuously measures acceleration and angular velocity at specific sampling intervals. The sampling interval defines the measurement resolution. The detection signal of the inertial sensor 12 is sent to the arithmetic processing circuit 14 in real time. The arithmetic processing circuit 14 receives a signal specifying the output of the inertial sensor 12.

ゴルフクラブ13が振られると、ゴルフクラブ13の姿勢は時間軸に従って変化する。慣性センサー12はゴルフクラブ13の姿勢に応じて検出信号を出力する。検出信号の出力に応じて演算処理回路14はy軸方向のたわみおよびz軸方向のたわみ、並びに、x軸回りのねじれ角を算出する。y方向たわみ信号、z方向たわみ信号およびねじれ角信号は画像処理回路18に入力される。こうしてy軸方向のたわみ量、z軸方向のたわみ量、x軸回りのねじれ角量は画像化される。描画データに従って表示装置19の画面に画像は映し出される。y軸方向のたわみはスイング面に沿ってシャフト13aのたわみを反映する。z軸方向のたわみはヘッド13cのフェース面に直交する方向にシャフト13aのたわみを反映する。   When the golf club 13 is shaken, the posture of the golf club 13 changes along the time axis. The inertial sensor 12 outputs a detection signal according to the posture of the golf club 13. In accordance with the output of the detection signal, the arithmetic processing circuit 14 calculates a deflection in the y-axis direction, a deflection in the z-axis direction, and a twist angle around the x-axis. The y-direction deflection signal, the z-direction deflection signal, and the twist angle signal are input to the image processing circuit 18. Thus, the amount of deflection in the y-axis direction, the amount of deflection in the z-axis direction, and the amount of twist angle around the x-axis are imaged. An image is displayed on the screen of the display device 19 according to the drawing data. The deflection in the y-axis direction reflects the deflection of the shaft 13a along the swing surface. The deflection in the z-axis direction reflects the deflection of the shaft 13a in a direction perpendicular to the face surface of the head 13c.

剛性分布EI(x)は、シャフトメーカーが規定する設計値あるいは専用の計測器により計測され、図5に示されるような特性が得られる。図中、x軸の原点はシャフト13aを特定するシャフト13aのグリップ端24に相当し、横軸がシャフト13aの延びる長軸方向の長さを示し、縦軸はシャフトの曲げ剛性を示している。ねじり剛性分布GJ(x)についても専用の計測器を用いて予め実測される。   The stiffness distribution EI (x) is measured by a design value specified by the shaft manufacturer or by a dedicated measuring instrument, and a characteristic as shown in FIG. 5 is obtained. In the drawing, the origin of the x axis corresponds to the grip end 24 of the shaft 13a that identifies the shaft 13a, the horizontal axis indicates the length in the long axis direction of the shaft 13a, and the vertical axis indicates the bending rigidity of the shaft. . The torsional stiffness distribution GJ (x) is also measured in advance using a dedicated measuring instrument.

ゴルフスイング解析装置11では慣性センサー12はシャフト13aの慣性力を計測する。計測された慣性力に基づき集中モーメントM(l)および集中モーメントM(0)は導き出される。こうして定量的にスイング中のシャフト13aのたわみ量やねじれ角量等の動的挙動を表現できる。集中モーメントM(l)、集中モーメントM(0)はゴルフクラブ13の設計に役立つ指標を提供することができる。   In the golf swing analyzing apparatus 11, the inertia sensor 12 measures the inertia force of the shaft 13a. Based on the measured inertial force, the concentration moment M (l) and the concentration moment M (0) are derived. In this way, it is possible to quantitatively express dynamic behavior such as the amount of deflection and the amount of torsional angle of the shaft 13a during the swing. The concentration moment M (l) and the concentration moment M (0) can provide an index useful for designing the golf club 13.

ゴルフスイング解析装置11では慣性センサー12の出力は加速度信号および角速度信号を含む。加速度信号で加速度は特定され、角速度信号で角速度は特定される。加速度および角速度に応じて集中モーメントM(l)および集中モーメントM(0)は算出される。   In the golf swing analyzing apparatus 11, the output of the inertial sensor 12 includes an acceleration signal and an angular velocity signal. The acceleration is specified by the acceleration signal, and the angular velocity is specified by the angular velocity signal. The concentrated moment M (l) and the concentrated moment M (0) are calculated according to the acceleration and the angular velocity.

集中モーメントM(0)は、例えば図2に示されるスイングモデルを用いて、シャフト13aのグリップ端24で算出される。こうしたグリップ端24での集中モーメントMyz(0)および集中モーメントM(0)に基づきスイング中の腕から作用する力に応じてシャフト13aの動的挙動は定量的に表現される。その一方で、集中モーメントMyz(l)および集中モーメントM(l)はスイングモデルでシャフト13aを特定するシャフト13aのヘッド端25で算出される。こうしたヘッド端25での集中モーメントMyz(l)および集中モーメントM(l)に基づきスイング中のヘッド13cから作用する力に応じてシャフト13aの動的挙動が定量的に表現される。 The concentration moment M (0) is calculated at the grip end 24 of the shaft 13a using, for example, a swing model shown in FIG. Based on the concentrated moment M yz (0) and the concentrated moment M x (0) at the grip end 24, the dynamic behavior of the shaft 13a is quantitatively expressed according to the force acting from the arm during the swing. On the other hand, the concentrated moment M yz (l) and the concentrated moment M x (l) are calculated at the head end 25 of the shaft 13a that identifies the shaft 13a by the swing model. Based on the concentrated moment M yz (l) and the concentrated moment M x (l) at the head end 25, the dynamic behavior of the shaft 13a is quantitatively expressed according to the force acting from the head 13c during the swing.

曲げモーメント分布算出部35はy軸方向およびz軸方向の集中モーメントMyz(l)および集中モーメントMyz(0)に基づきシャフト13aの長軸方向に沿ってシャフト13aのy軸方向およびz軸方向の曲げモーメントの分布Myz(x)を算出する。曲げモーメントの分布Myz(x)に応じてシャフト13aの軸方向に沿って部位ごとにシャフト13aの曲がり具合は推定される。加えて、ねじりモーメント算出部36はx軸回りの集中モーメントM(l)および集中モーメントM(0)に基づきシャフト13aの軸回りのねじりモーメントM算出する。ねじりモーメントMに応じてシャフト13aの部位ごとにシャフト13aのねじり具合が推定される。 The bending moment distribution calculation unit 35 performs the y-axis direction and the z-axis of the shaft 13a along the long-axis direction of the shaft 13a based on the concentrated moments M yz (l) and the concentrated moment M yz (0) in the y-axis direction and the z-axis direction. A bending moment distribution M yz (x) is calculated. The degree of bending of the shaft 13a is estimated for each part along the axial direction of the shaft 13a according to the bending moment distribution M yz (x). In addition, torsional moment calculation section 36 calculates torsional moment M x around the axis of the shaft 13a on the basis of intensive moment M x (l) and concentrated moment M x around the x-axis (0). Degree twist of the shaft 13a is estimated for each region of the shaft 13a in accordance with the torsional moment M x.

ゴルフスイング解析装置11では曲げモーメントの分布Myz(x)に応じてシャフト13aのy軸方向成分とz軸方向成分のたわみ量を推定する。y軸方向のたわみはヘッド13cのフェース面に沿ってシャフト13aのたわみを反映する。z軸方向のたわみはx軸およびy軸に直交する方向、すなわちヘッド13cのフェース面に直交する方向のシャフト13aのたわみを反映する。 The golf swing analyzing apparatus 11 estimates the deflection amounts of the y-axis direction component and the z-axis direction component of the shaft 13a according to the bending moment distribution M yz (x). The deflection in the y-axis direction reflects the deflection of the shaft 13a along the face surface of the head 13c. The deflection in the z-axis direction reflects the deflection of the shaft 13a in the direction orthogonal to the x-axis and y-axis, that is, the direction orthogonal to the face surface of the head 13c.

ゴルフスイング解析装置11ではねじりモーメントM(x)に応じてシャフト13aのねじれ角量を推定する。こうしたねじれ角量はスイング中のシャフト13aの動的挙動に関し1つの指標を提供することができる。 The golf swing analyzing apparatus 11 estimates the torsion angle amount of the shaft 13a according to the torsion moment M x (x). Such a torsion angle amount can provide an indication of the dynamic behavior of the shaft 13a during the swing.

以上説明したように、本発明においては、シャフト13aに装着した慣性センサー12の出力を用いて、スイング時にシャフト13aの両端部分に発生する集中モーメントを算出し、集中モーメントからシャフトの曲げモーメント分布やねじりモーメントを特定し、シャフトのたわみ量やねじれ角量を定量的に出力することが可能となる。従来のひずみゲージを用いたたわみ計測システムでは、シャフト全体の曲げ特性の分布を知るためにはひずみゲージをゴルフクラブのシャフトに複数箇所装着する必要があったが、本発明ではシャフト13aに少なくとも1つの慣性センサー12を装着するだけで、シャフト13a全体の曲げ特性やねじれ角特性を推測することが可能となる。また他の効果として、本発明は慣性センサー12を用いているので、曲げ特性やねじれ角特性の算出と兼用して、スイング軌跡算出やスイング解析を行うことが可能であり、利便性に優れている。   As described above, in the present invention, the concentrated moment generated at both ends of the shaft 13a during the swing is calculated using the output of the inertial sensor 12 attached to the shaft 13a, and the bending moment distribution of the shaft and the like are calculated from the concentrated moment. It is possible to specify the torsional moment and quantitatively output the amount of deflection and the amount of torsional angle of the shaft. In a conventional deflection measuring system using a strain gauge, it is necessary to attach a plurality of strain gauges to the shaft of the golf club in order to know the distribution of the bending characteristics of the entire shaft. It is possible to estimate the bending characteristics and the torsional angle characteristics of the entire shaft 13a only by mounting one inertial sensor 12. As another effect, since the present invention uses the inertial sensor 12, it is possible to perform swing trajectory calculation and swing analysis in combination with calculation of bending characteristics and torsion angle characteristics, which is excellent in convenience. Yes.

なお、上記のように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、上記説明では、ゴルフクラブ13のようにヘッド13cの重心位置がシャフト13aの長軸からずれている運動具を用いて説明したが、それに限らず、ヘッド13cの重心位置がシャフト13aの長軸に沿っている運動具に対しても本発明を適用可能である。さらに、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、演算処理回路14や表示装置19、入力装置21、記憶装置16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。   Although the present embodiment has been described in detail as described above, it will be easily understood by those skilled in the art that many modifications can be made without 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, in the above description, the exercise tool in which the center of gravity of the head 13c is deviated from the long axis of the shaft 13a as in the golf club 13 is described. However, the present invention is not limited thereto, and the center of gravity of the head 13c is the length of the shaft 13a. The present invention can also be applied to an exercise tool along an axis. Further, for example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning 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 arithmetic processing circuit 14, the display device 19, the input device 21, the storage device 16, and the like are not limited to those described in the present embodiment, and various modifications can be made.

11 運動具挙動解析装置(ゴルフスイング解析装置)、12 慣性センサー、13 運動具(ゴルフクラブ)、13a シャフト、14 演算部(演算処理回路)、24 グリップ端、25 ヘッド端。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Exercise tool behavior analysis apparatus (golf swing analysis apparatus), 12 Inertial sensor, 13 Exercise tool (golf club), 13a Shaft, 14 Computation part (arithmetic processing circuit), 24 Grip end, 25 Head end

Claims (9)

ヘッドに連結されたシャフトを有する運動具の前記シャフトに取り付けられる慣性センサーの出力を用いて、
前記運動具のスイング時に前記シャフトの両端部分に作用する集中モーメントを算出する演算部を備え
前記慣性センサーの出力は、前記運動具に発生する加速度を特定する加速度信号を含み、
前記シャフトの両端部分のうち、一方の端部はグリップ部分であり、他方の端部は前記シャフトと前記ヘッドとの連結部分であり、
前記演算部は、
前記ヘッドの質量と、スイング時に前記ヘッドに発生する加速度と、を乗算して前記ヘッドに作用する力を算出し、
前記ヘッドに作用する力と、前記シャフトの前記グリップ部分から前記連結部分までの距離と、を用いて前記グリップ部分の前記集中モーメントを算出し、
前記ヘッドに作用する力と、前記シャフトの前記連結部分から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて前記連結部分の前記集中モーメントを算出することを特徴とする運動具挙動解析装置。
Using the output of the inertial sensor attached to the shaft of the movement device having a shaft connected to the head,
A calculation unit for calculating a concentrated moment acting on both end portions of the shaft during the swing of the exercise tool ;
The output of the inertial sensor includes an acceleration signal that specifies an acceleration generated in the exercise tool,
Of both end portions of the shaft, one end is a grip portion, and the other end is a connecting portion between the shaft and the head,
The computing unit is
Multiplying the mass of the head and the acceleration generated in the head during a swing to calculate the force acting on the head,
Calculating the concentration moment of the grip portion using a force acting on the head and a distance from the grip portion of the shaft to the connecting portion;
A force acting on the head, sporting goods behavior analysis device which is characterized that you calculate the concentration moment of the coupling portion with the distance from the connecting portion of the shaft to the center of gravity of the head.
請求項に記載の運動具挙動解析装置において、
前記慣性センサーの出力は、記運動具に発生する角速度を特定する角速度信号含むことを特徴とする運動具挙動解析装置。
The exercise device behavior analysis apparatus according to claim 1 ,
The output of the inertial sensor, sporting goods behavior analysis device which comprises an angular velocity signal that identifies the angular velocity occurs before Symbol sporting goods.
請求項に記載の運動具挙動解析装置において、
前記ヘッド側に発生する加速度は、
前記シャフトに取り付けられた前記慣性センサーの出力から得られる加速度および角速度と、
前記慣性センサーが取り付けられた前記シャフトの位置から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて推定されることを特徴とする運動具挙動解析装置。
The exercise device behavior analysis apparatus according to claim 2 ,
The acceleration generated on the head side is
Acceleration and angular velocity obtained from the output of the inertial sensor attached to the shaft;
A motion tool behavior analysis apparatus characterized by being estimated using a distance from a position of the shaft to which the inertial sensor is attached to a center of gravity of the head.
請求項1ないしのいずれか一項に記載の運動具挙動解析装置において、
前記演算部は、前記グリップ部分の前記集中モーメント及び前記連結部分の前記集中モーメントを用いて前記シャフトが延びる長軸方向に沿った曲げモーメントの分布を算出することを特徴とする運動具挙動解析装置。
In the exercise device behavior analysis apparatus according to any one of claims 1 to 3 ,
The motion unit behavior analysis apparatus, wherein the calculation unit calculates a distribution of a bending moment along a longitudinal direction in which the shaft extends using the concentrated moment of the grip portion and the concentrated moment of the connecting portion. .
請求項に記載の運動具挙動解析装置において、
記演算部は、前記シャフトの曲げ剛性分布に基づいて、前記シャフトの前記長軸方向に直交し、且つ前記ヘッドのフェース面に沿った方向のたわみを算出することを特徴とする運動具挙動解析装置。
The exercise device behavior analysis apparatus according to claim 4 ,
Before SL calculating unit, based on the bending rigidity distribution of the shaft, sporting goods behavior perpendicular to the long axis direction of the shaft, and wherein the calculating the deflection in the direction along the face of the head Analysis device.
請求項に記載の運動具挙動解析装置において、
記演算部は、前記シャフトの曲げ剛性分布に基づいて、前記シャフトの前記長軸方向に直交し、且つ前記ヘッドのフェース面に直交する方向のたわみを算出することを特徴とする運動具挙動解析装置。
The exercise device behavior analysis apparatus according to claim 4 ,
Before SL calculating unit, based on the bending rigidity distribution of the shaft, sporting goods behavior perpendicular to the long axis direction of the shaft, and characterized by calculating a deflection of the direction orthogonal to the face surface of the head Analysis device.
請求項1ないしのいずれか一項に記載の運動具挙動解析装置において、
前記演算部は、前記シャフトのねじり剛性分布に基づいて、前記シャフトが延びる長軸回りのねじりを算出することを特徴とする運動具挙動解析装置。
In the exercise device behavior analysis apparatus according to any one of claims 1 to 6 ,
The exercise unit behavior analysis apparatus, wherein the calculation unit calculates a torsion around a long axis along which the shaft extends based on a torsional rigidity distribution of the shaft.
ヘッドに連結されたシャフトを有する運動具の前記シャフトに取り付けられる慣性センサーの出力を受信する工程と、
前記慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のスイング時に前記シャフトの両端部分に作用する集中モーメントを算出する工程と、
を備え
前記慣性センサーの出力は、前記運動具に発生する加速度を特定する加速度信号を含み、
前記シャフトの両端部分のうち、一方の端部はグリップ部分であり、他方の端部は前記シャフトと前記ヘッドとの連結部分であり、
前記工程は、
前記ヘッドの質量と、スイング時に前記ヘッドに発生する加速度と、を乗算して前記ヘッドに作用する力を算出する工程と、
前記ヘッドに作用する力と、前記シャフトの前記グリップ部分から前記連結部分までの距離と、を用いて前記グリップ部分の前記集中モーメントを算出する工程と、
前記ヘッドに作用する力と、前記シャフトの前記連結部分から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて前記連結部分の前記集中モーメントを算出する工程と、
を備えることを特徴とする運動具挙動解析方法。
A step of receiving the output of the inertial sensor attached to the shaft of the movement device having a shaft connected to the head,
Using the output of the inertial sensor, calculating a concentration moment acting on both end portions of the shaft during the swing of the exercise tool;
Equipped with a,
The output of the inertial sensor includes an acceleration signal that specifies an acceleration generated in the exercise tool,
Of both end portions of the shaft, one end is a grip portion, and the other end is a connecting portion between the shaft and the head,
The process includes
Multiplying the mass of the head by the acceleration generated in the head during a swing to calculate a force acting on the head;
Calculating the concentration moment of the grip portion using a force acting on the head and a distance from the grip portion of the shaft to the connecting portion;
Calculating the concentration moment of the connecting portion using the force acting on the head and the distance from the connecting portion of the shaft to the center of gravity of the head;
A motion tool behavior analysis method comprising:
ヘッドに連結されたシャフトを有する運動具の前記シャフトに取り付けられる慣性センサーの出力を用いて、前記運動具のスイング時に運動具のシャフトの両端部分に作用する集中モーメントを算出する手順をコンピューターに実行させる運動具挙動解析プログラムであって、
前記慣性センサーの出力は、前記運動具に発生する加速度を特定する加速度信号を含み、
前記シャフトの両端部分のうち、一方の端部はグリップ部分であり、他方の端部は前記シャフトと前記ヘッドとの連結部分であり、
前記手順は、
前記ヘッドの質量と、スイング時に前記ヘッドに発生する加速度と、を乗算して前記ヘッドに作用する力を算出する手順と、
前記ヘッドに作用する力と、前記シャフトの前記グリップ部分から前記連結部分までの距離と、を用いて前記グリップ部分の前記集中モーメントを算出する手順と、
前記ヘッドに作用する力と、前記シャフトの前記連結部分から前記ヘッドの重心までの距離と、を用いて前記連結部分の前記集中モーメントを算出する手順と、
を備えることを特徴とする運動具挙動解析プログラム。
Using the output of an inertial sensor attached to the shaft of an exercise tool having a shaft connected to the head, the computer executes a procedure for calculating a concentrated moment acting on both end portions of the exercise tool shaft during the swing of the exercise tool A sports equipment behavior analysis program,
The output of the inertial sensor includes an acceleration signal that specifies an acceleration generated in the exercise tool,
Of both end portions of the shaft, one end is a grip portion, and the other end is a connecting portion between the shaft and the head,
The procedure is as follows:
A procedure for calculating a force acting on the head by multiplying the mass of the head by an acceleration generated in the head during a swing;
Calculating the concentration moment of the grip portion using a force acting on the head and a distance from the grip portion of the shaft to the connecting portion;
Calculating the concentration moment of the connecting portion using the force acting on the head and the distance from the connecting portion of the shaft to the center of gravity of the head;
A sports equipment behavior analysis program comprising:
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