JP6415869B2 - ゴルフスイング解析装置、ゴルフスイング解析方法及びゴルフスイング解析プログラム - Google Patents
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Description
図1及び図2に、本実施形態に係るゴルフスイング解析装置(以下、解析装置2)を備えるゴルフスイング解析システム(以下、解析システム100)の全体構成を示す。解析装置2は、ゴルファー7によるゴルフクラブ4のスイング動作を計測した計測データに基づいて、ゴルフクラブ4のスイング動作を解析する装置である。本実施形態では、解析装置2は、ゴルフクラブ4のフィッティングを支援する用途で使用される。スイング動作の計測は、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(計測機器)により行われ、解析装置2は、このセンサユニット1とともに、解析システム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。図2に示すように、本実施形態に係るセンサユニット1には、加速度センサ11、角速度センサ12及び地磁気センサ13が搭載されている。また、センサユニット1には、これらのセンサ11〜13による計測データを外部の解析装置2に送信するための通信装置10も搭載されている。なお、本実施形態では、通信装置10は、スイング動作の妨げにならないように無線式であるが、ケーブルを介して有線式に解析装置2に接続するようにしてもよい。
図2を参照しつつ、解析装置2の構成について説明する。解析装置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に格納された本実施形態に係るゴルフスイング解析プログラム(以下、解析プログラム3)を、当該記録媒体20から汎用のパーソナル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。解析プログラム3は、センサユニット1から送られてくる計測データに基づいてスイング動作を解析し、ゴルファー7に適したゴルフクラブを選択するのを支援する情報を出力するためのソフトウェアである。解析プログラム3は、解析装置2に後述する動作を実行させる。
続いて、解析システム100による、主としてゴルフクラブ4のフィッティングのためのスイング動作の解析処理について説明する。本実施形態に係る解析処理は、以下の6つの工程から構成されている。
(1)xyz局所座標系でのグリップ加速度ax,ay,az、グリップ角速度ωx,ωy,ωz及びグリップ地磁気mx,my,mzの計測データを計測する計測工程
(2)計測工程で得られたxyz局所座標系での計測データを、XYZ全体座標系でのグリップ加速度aX,aY,aZ及びグリップ角速度ωX,ωY,ωZに変換する第1変換工程(第1変換工程では、XYZ全体座標系でのグリップ速度vX,vY,vZも導出される。)
(3)XYZ全体座標系でのグリップ42の挙動(グリップ角速度ωX,ωY,ωZ及びグリップ速度vX,vY,vZ)を、スイング平面P(後述する)内でのグリップ42の挙動へと変換する第2変換工程
(4)スイング平面P内でのグリップ42の挙動に基づいて、スイング平面P内でのゴルファー7の疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出工程
(5)グリップ42の挙動及び疑似的な肩の挙動に基づいて、スイング動作を特徴付けるスイング指標を算出する指標算出工程
(6)スイング指標及びこれをさらに加工した情報を出力する出力工程
以下、これらの工程を順に説明する。
計測工程では、ゴルファー7により、上述のセンサユニット1付きゴルフクラブ4がスイングされる。そして、このスイング中のグリップ加速度ax,ay,az、グリップ角速度ωx,ωy,ωz及びグリップ地磁気mx,my,mzの計測データが、センサユニット1により計測される。この計測データは、センサユニット1の通信装置10を介して解析装置2に送信される。一方、解析装置2側では、取得部24Aが通信部25を介してこれを受信し、記憶部23内に格納する。本実施形態では、少なくともアドレスからインパクトまでの時系列の計測データが計測される。
以下、図5を参照しつつ、xyz局所座標系の計測データをXYZ全体座標系の値へと変換する第1変換工程について説明する。具体的には、まず、取得部24Aが、記憶部23内に格納されているxyz局所座標系でのグリップ加速度ax,ay,az、グリップ角速度ωx,ωy,ωz及びグリップ地磁気mx,my,mzの時系列の計測データを読み出す(ステップS1)。
成分a:全体座標系のX軸と、局所座標系のx軸とのなす角度の余弦
成分b:全体座標系のY軸と、局所座標系のx軸とのなす角度の余弦
成分c:全体座標系のZ軸と、局所座標系のx軸とのなす角度の余弦
成分d:全体座標系のX軸と、局所座標系のy軸とのなす角度の余弦
成分e:全体座標系のY軸と、局所座標系のy軸とのなす角度の余弦
成分f:全体座標系のZ軸と、局所座標系のy軸とのなす角度の余弦
成分g:全体座標系のX軸と、局所座標系のz軸とのなす角度の余弦
成分h:全体座標系のY軸と、局所座標系のz軸とのなす角度の余弦
成分i:全体座標系のZ軸と、局所座標系のz軸とのなす角度の余弦
ここで、ベクトル(a,b,c)は、x軸方向の単位ベクトルを表し、ベクトル(d,e,f)は、y軸方向の単位ベクトルを表し、ベクトル(g,h,i)は、z軸方向の単位ベクトルを表している。
以下、第1変換工程で算出されたXYZ全体座標系でのグリップ42の挙動を、スイング平面P内でのグリップ42の挙動へと変換する第2変換工程について説明する。本実施形態では、スイング平面Pは、XYZ全体座標系の原点を含み、Y軸及びインパクト時のゴルフクラブ4のシャフト40と平行な面として定義される(図7参照)。第2変換工程では、グリップ挙動導出部24Bは、XYZ全体座標系でのグリップ速度vX,vY,vZ及びグリップ角速度ωX,ωY,ωZをスイング平面P内へ射影したグリップ速度vpX,vpY,vpZ及びグリップ角速度ωpX,ωpY,ωpZを算出する。
以下、図8を算出しつつ、スイング平面P内でのグリップの挙動(グリップ速度VGE及びグリップ角速度ωpX)に基づいて、スイング平面P内の疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出工程について説明する。本実施形態では、ゴルフクラブ4の挙動は、ゴルファー7の肩及びグリップ42(或いは、これを握るゴルファーの手首)を節点とし、ゴルファー7の腕及びゴルフクラブ4をリンクとする二重振り子モデルに基づいて解析される。ただし、肩の挙動は直接的に実測されるのではなく、実測されたグリップの挙動に基づいて、疑似的な肩の挙動として導出される。以下では、特に断らない限り、単に「肩」という場合も、このような疑似的な肩を意味するものとする。疑似的な肩とグリップ42(手首)との間を直線的に延びるものとして定義される疑似的な「腕」についても同様である。
(1)スイング平面P上において、グリップ42(手首)は肩を中心として円運動する。
(2)スイング平面P上において、肩とグリップ42との距離(半径)Rは、一定である。
(3)肩は、スイング動作中は動かない(ただし、回転する)。
(4)スイング平面P上において、トップでの腕とゴルフクラブ4との為す角度は90°である。
(5)インパクト時の腕は、X軸正方向から見てZ軸下方を向く。
ω1=VGE/R
以下、図10を参照しつつ、グリップ42の挙動及び肩の挙動に基づいてスイング指標を算出する指標算出工程について説明する。本実施形態では、スイング指標として、後述されるトルク発揮量Tti、平均トルクTAVE、エネルギー発揮量E,E1、平均仕事率EAVE,E1_AVE及びヘッド速度Vhが算出される。
Vh=k1・E1_AVE+k2・tr+k3
指標算出工程が終了すると、表示制御部24Eは、算出されたスイング指標(トルク発揮量Tti、平均トルクTAVE、エネルギー発揮量E,E1、平均仕事率EAVE,E1_AVE及びヘッド速度Vh)を表示部21上に表示する。これにより、ユーザは、スイングしたゴルフクラブ4に対応するスイング指標を把握し、当該ゴルフクラブ4がゴルファー7に適しているか否かを判断することができる。
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、ゴルファー7のスイング動作を計測する計測機器として、加速度センサ、角速度センサ及び地磁気センサの3つを有するセンサユニット1が使用されたが、計測機器を他の構成とすることもできる。例えば、地磁気センサを省略することもできる。この場合には、統計的手法により、xyz局所座標系からXYZ全体座標系へと計測データを変換することが可能である。なお、このような手法については、公知技術であるため(要すれば、特開2013−56074号公報参照)、ここでは詳細な説明を省略する。或いは、計測機器として、三次元計測カメラを使用することもできる。三次元計測カメラにより、ゴルファーやゴルフクラブ、ゴルフボールの挙動を計測する手法についても、公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。なお、三次元計測カメラを用いた場合には、計測データのxyz局所座標系からXYZ全体座標系への変換工程を省略することもでき、直接的にXYZ全体座標系でのグリップの挙動を計測することができる。
上記実施形態では、ヘッド速度Vhは、コック解放タイミングtr及び平均仕事率E1_AVEを説明変数とする重回帰式に基づいて算出されたが、スイング中のコック解放タイミングtr、エネルギー発揮量E1及び平均仕事率E1_AVEの少なくとも1つを説明変数として含む回帰式に基づいて算出するようにしてもよい。勿論、これら3つパラメータの全てを説明変数としてもよい。
シャフト40の先端のヘッドの位置ベクトル(dhX,dhY)
dhX=2X1+Lclubcosθ2
dhY=2Y1+Lclubsinθ2
シャフト40の先端のヘッドの速度ベクトル(VhX,VhY)
VhX=2VX1−Lclubω2sinθ2
VhY=2VY1+Lclubω2cosθ2
Vh=sqrt(VhX 2+VhY 2)
上記実施形態で示されたスイング指標は、例示であり、算出された疑似的な肩の動きに基づいて、その他の様々なスイング指標を算出することができる。例えば、以下のものが考えられる。
(1)インパクトのタイミング以外のヘッド速度
(2)上記実施形態の例に限らず、肩、腕、グリップ42及びゴルフクラブ4の任意の部位(又はその任意の組合せ)におけるトルク発揮量、平均トルク、平均仕事率及びエネルギー発揮量
(3)上記実施形態の区間に限らず、スイング中の適当な区間におけるトルク発揮量、平均トルク、平均仕事率及びエネルギー発揮量
スイング指標は、上述したフィッティングに限られず、ゴルフクラブの商品開発、ゴルファーのスイング動作の改善等の様々な用途に使用することができる。
2 ゴルフスイング解析装置
3 ゴルフスイング解析プログラム
4 ゴルフクラブ
7 ゴルファー
24A 取得部
24B グリップ挙動導出部
24C 肩挙動導出部
24D 指標算出部
41 ヘッド
42 グリップ
Claims (16)
- ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析装置であって、
前記スイング動作を計測機器により計測した計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するグリップ挙動導出部と、
前記グリップの挙動に基づいて、ゴルファーの疑似的な肩及び前記グリップを節点とする挙動解析モデルに従って、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の回転挙動を導出する肩挙動導出部と、
を備え、
前記挙動解析モデルでは、前記ゴルフクラブがリンクとされる、
ゴルフスイング解析装置。 - 前記グリップ挙動導出部は、グリップ速度及びグリップ角速度を導出し、
前記肩挙動導出部は、前記グリップ速度に基づいて、前記ゴルファーの腕の角速度を算出する、
請求項1に記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記肩挙動導出部は、前記グリップは前記肩を中心として円運動し、かつ、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記疑似的な肩の回転挙動を導出する、
請求項1又は2に記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記グリップ挙動導出部は、全体座標系での前記グリップの挙動を導出した後、これをスイング平面内での挙動に変換し、
前記肩挙動導出部は、前記スイング平面内での前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング平面内での前記疑似的な肩の回転挙動を導出する、
請求項1から3のいずれかに記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記取得部は、前記ゴルフクラブに取り付けられた前記計測機器である加速度センサ及び角速度センサによる前記スイング動作の計測値を取得する、
請求項1から4のいずれかに記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記取得部は、前記ゴルフクラブに取り付けられた前記計測機器である地磁気センサによる前記スイング動作の計測値をさらに取得する、
請求項5に記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記グリップの挙動及び前記疑似的な肩の回転挙動に基づいて、前記スイング動作を特徴付けるスイング指標として、ヘッド速度、トルク発揮量、平均トルク、平均仕事率及びエネルギー発揮量の少なくとも1つを算出する指標算出部
をさらに備える、
請求項1から6のいずれかに記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記グリップの挙動及び前記疑似的な肩の回転挙動に基づいて、前記スイング動作を特徴付けるスイング指標として、前記ゴルフクラブのヘッドの挙動を少なくとも算出する指標算出部
をさらに備える、
請求項1から6のいずれかに記載のゴルフスイング解析装置。 - 前記指標算出部は、前記グリップの挙動及び前記疑似的な肩の回転挙動に基づいて、前記スイング動作中のコック解放タイミング、平均仕事率及び/又はエネルギー発揮量の値を算出し、前記コック解放タイミング、平均仕事率及び/又はエネルギー発揮量を説明変数とする所定の回帰式に従って、前記スイング指標として、インパクト時のヘッド速度を算出する、
請求項7又は8に記載のゴルフスイング解析装置。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析装置であって、
前記スイング動作を計測機器により計測した計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するグリップ挙動導出部と、
前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出部と、
を備え、
前記肩挙動導出部は、前記グリップは前記肩を中心として円運動し、かつ、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記疑似的な肩の挙動を導出し、
前記グリップ挙動導出部は、グリップ速度及びグリップ角速度を導出し、
前記肩挙動導出部は、前記グリップ速度に基づいて、前記ゴルファーの腕の角速度を算出する、
ゴルフスイング解析装置。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析装置であって、
前記スイング動作を計測機器により計測した計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するグリップ挙動導出部と、
前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出部と、
を備え、
前記肩挙動導出部は、前記グリップは前記肩を中心として円運動し、かつ、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記疑似的な肩の挙動を導出し、
前記グリップ挙動導出部は、全体座標系での前記グリップの挙動を導出した後、これをスイング平面内での挙動に変換し、
前記肩挙動導出部は、前記スイング平面内での前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング平面内での前記疑似的な肩の挙動を導出する、
ゴルフスイング解析装置。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析装置であって、
前記ゴルフクラブに取り付けられた計測機器である加速度センサ、角速度センサ及び地磁気センサにより前記スイング動作を計測した計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するグリップ挙動導出部と、
前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出部と、
を備え、
前記肩挙動導出部は、前記グリップは前記肩を中心として円運動し、かつ、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記疑似的な肩の挙動を導出する、
ゴルフスイング解析装置。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析装置であって、
前記スイング動作を計測機器により計測した計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するグリップ挙動導出部と、
前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出部と、
前記グリップの挙動及び前記疑似的な肩の挙動に基づいて、前記スイング動作を特徴付けるスイング指標として、ヘッド速度を少なくとも算出する指標算出部と
を備え、
前記肩挙動導出部は、前記グリップは前記肩を中心として円運動し、かつ、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記疑似的な肩の挙動を導出し、
前記指標算出部は、前記グリップの挙動及び前記疑似的な肩の挙動に基づいて、前記スイング動作中のコック解放タイミング、平均仕事率及び/又はエネルギー発揮量の値を算出し、前記コック解放タイミング、平均仕事率及び/又はエネルギー発揮量を説明変数とする所定の回帰式に従って、前記スイング指標として、インパクト時のヘッド速度を算出する、
ゴルフスイング解析装置。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析装置であって、
前記スイング動作を計測機器により計測した計測値を取得する取得部と、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するグリップ挙動導出部と、
前記グリップの挙動に基づいて、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の挙動を導出する肩挙動導出部と、
前記グリップの挙動及び前記疑似的な肩の挙動に基づいて、前記スイング動作を特徴付けるスイング指標として、トルク発揮量、平均トルク、平均仕事率及びエネルギー発揮量の少なくとも1つを算出する指標算出部と
を備え、
前記肩挙動導出部は、前記グリップは前記肩を中心として円運動し、かつ、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記疑似的な肩の挙動を導出する、
ゴルフスイング解析装置。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析方法であって、
計測機器を用いて前記スイング動作を計測するステップと、
前記スイング動作の計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するステップと、
前記グリップの挙動に基づいて、ゴルファーの疑似的な肩及び前記グリップを節点とする挙動解析モデルに従って、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の回転挙動を導出するステップと、
を備え、
前記挙動解析モデルでは、前記ゴルフクラブがリンクとされる、
ゴルフスイング解析方法。 - ゴルフクラブのスイング動作を解析するゴルフスイング解析プログラムであって、
前記スイング動作を計測機器により計測した計測値を取得するステップと、
前記計測値に基づいて、前記スイング動作中の前記ゴルフクラブのグリップの挙動を導出するステップと、
前記グリップの挙動に基づいて、ゴルファーの疑似的な肩及び前記グリップを節点とする挙動解析モデルに従って、前記肩は前記スイング動作中は動かないという仮定の下で、前記スイング動作中のゴルファーの疑似的な肩の回転挙動を導出するステップと、
をコンピュータに実行させ、
前記挙動解析モデルでは、前記ゴルフクラブがリンクとされる、
ゴルフスイング解析プログラム。
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