JP6978025B1 - 打撃者の打撃支援システム - Google Patents
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加速度計測結果から打撃練習者の第一第二の打撃改善に効果的な示唆を与える打撃支援システムの提供を目的とする。加速度計測は測定対象に固着した加速度センサーまたは対象と離隔した撮像手段で得た動画像の被写体位置時間移動をフレームごとに追跡する手法、および、これらを組合わせた計測フュージョンによる。
J-PLATPATを利用して、本発明の先行技術を調査した。調査は簡易調査であり、本発明のキーワードである/打撃/加速度/スポーツ 打撃具/テニス バトミントン バドミントン バット/ゴルフ ウッド パター/卓球 シャトル ボール/竹刀 剣道などのキーワード群を組合わせた特許検索、および/打撃/加速度/面内 面ベクトル 面に平行な 面に含まれる 面成分 面に垂直 面に直行 面に垂線/というキーワード群を組合わせた特許検索を実施した(調査実施日は、2021年6月10日)。
[特許文献2] 第一の加速度計測データを第二の加速度計測データで変調することで運動の特徴を抽出する方法が開示されている。
[特許文献3-4] 動的な加速度計測データと静的な加速度計測データを用いて運動の特徴を抽出する方法が開示されている。
[非特許文献2] ゴルフに関して種々の科学的トレーニング法がウェッブ公開されている。
[非特許文献3] バドミントンに関して種々の科学的トレーニング法がウェッブ公開されている。
[非特許文献4] スマートテニスセンサーの仕様と使い方が公開されている。また9軸加速度センサーの情報もウェッブで公開されている。
[非特許文献5] “シースルービューワー”は2005年にオリンパスが発表した公知のITガジェットである。打撃者への視覚表示に好適で、本発明の信号発生器の信号を受信し打撃者に信号情報を与えるガジェットとして適している。
本発明の本質は、後述される打撃中に打撃エネルギー授受の実態とは異なる面の仮想、ないしは、従来の既存座標系にとらわれていた加速度計測にて、計測方向[角度]の自由化である。この仮想ないしは自由化によって、打撃具で被打撃体に打撃エネルギーを与える際に該打撃を行う打撃者に有効な打撃動作の示唆を与えることができる打撃支援システムを現実的なものとした。
すなわち[請求項1]、打撃具で被打撃体に打撃エネルギーを連続して与える際に、該打撃エネルギーの授受を加速度として計測する加速度計測手段と、打撃者が認知できる信号を発生する信号発生器を有するシステムであり、前記加速度計測手段にて、前記打撃エネルギーを授受する面内の加速度を計測し、先打撃の前記打撃エネルギーを授受する面内の加速度と次打撃の前記打撃エネルギーを授受する面内の加速度との変化にもとづいた信号を前記信号発生器で発生する打撃支援システムである。
発明の適用場面と問題の定量解決のため座標系を説明する、図1-図3は、それぞれ名人クラスの打撃を示すイラストで、[図1]は、(a)ゴルファーKAORIのWoodによるShot、(b)テニス選手MARIのフォアハンドShotのイラスト、[図2]は、レフティー強打者RIKAの右翼方向への強打のイラストである。
Im: 打撃者Impacter
Si: 打撃面Surfce of the impact
Pi: 打撃点Point of the impact[スイートスポット]
Ti: 打撃具Tool for the impact
P: 打撃面内のひとつの方向、該方向加速度ベクトル、
Q: Pに直交する打撃面内の他の方向、該方向加速度ベクトル、
R: 打撃面に垂直方向[被打撃物の飛翔/移動方向]、該方向加速度ベクトルである。
本発明の、前打撃と次打撃の加速度による打撃支援システムの構成、フローチャートを図4に、そして本発明の、あらかじめ登録した打撃と任意の次打撃の加速度による打撃支援システムの構成、フローチャートを図5に、それぞれ構成図の例を(a)に、フローチャートの例を(b)に示す。ただし、これら(a)(b)は例示であって、このほかにも多岐なハード構成、多岐なソフトウェア構成(プログラム構成)を採用できる。図中符号は後にもまとめた記載があるが、以下のようである。
A1: 加速度計測用高速動画像撮像手段
B: Aから加速度データを受信する手段
C: Bのデータから打撃者向けの情報を生成するプロセッサ
C1: A1の動画像から加速度を得る手段
D: Cの情報を信号発生器Eに送信する手段
E: 打撃者が認知できる信号発生器、たとえばF
F: 非特許文献5のビューワーとスピーカを組合せた信号発生器
A1は、加速度を計測するために1秒に数百万枚の静止画像[静止フレームと呼ぶ]を記録できる高速動画像撮像手段である。近年は1秒に数百万枚よりさらに多い数十億枚フレームが記録できるものも開発されている。
<例2> 打撃練習場のスコアボードなどに文字・絵を表示させる機器を配設し、該絵・文字表示機器が図4-図5で例示されるFのビューワーにて打撃練習者に認知される視覚情報を同様に提示する構成でもよい。
前打撃と次打撃の差異(請求項1-2)による本発明実施例[シミュレーション]を表1に挙げる。これには面内加速度成分P,Q[請求項1]および面に垂直な加速度成分R[請求項2]の両方の計測値が含まれる。
次にあらかじめ登録した打撃と次打撃の差異(請求項3-4)による本発明を定量的に示す実施例[シミュレーション]を表3-6に挙げる。それぞれあらかじめ登録した第0-Shotに対する加速度計測値の差異を第2Shot,第3Shot・・の各打撃にて表示している。該表示は要するに[各打撃値]マイナス[あらかじめ登録値]の値表示である。
表3は、[打撃面内エネルギーロスなしShotの練習例]である。
表4は、[緩いドライブShotの練習例]。
表5は、[きついドライブShotの練習例]。
表6は、P,Qに大きなエネルギーを与える[45度ドライブShotの練習例]である。
かかる登録は、練習する打撃者が用いる打撃具で模範打撃者が打撃して計測したデータを登録するのが望ましい。その理由は、仮に違う打撃具を用いると打撃具自体の撓み等、剛体としての物理特性の違いや、固着させた加速度センサーの固着状態の違い、及びセンサー自体の特性のばらつきにより、模範打撃と練習打撃との差異の整合性が取れなくなるからである。
[表3X]は、あらかじめ登録した打撃エネルギーを授受する面内または面に垂直方向の加速度と、第1Shotの計測値に対する差異を示して、さらに打撃修正を促す推奨[recommended修正]を示す例であって、表3の [打撃面内エネルギーロスなしShotの練習例]の第2実施例である。
すなわち、図6の(a)は、わかりやすくするため、本文中の[表3X]の一部をそのまま記載したもので、その中の数値が図6(b)のラケットのイラストで示される絵のなかに描かれている。このイラストラケットは、図4-図5のFにて視覚認識できるように表示される。これは図7-8-9も同様である。
ラケットのイラストの上下がP方向、左右がQ方向で、各打撃加速度とあらかじめ登録した打撃加速度との差異数値を可視化した。すなわち、ベクトル[矢印]太線が前記の差異を示す。そして、次打撃の推奨”recommended”も表示しており、該推奨は各打撃加速度と前記の差異を逆方向に転換したベクトル[矢印]細線で示されていて、ここで、前記の差異の大きさに重みづけ強度[1.0以下の数値]を乗じたものを表示している。
図4-図5中に示された”聴覚”信号は、図示されているように、差異の数値や打撃修正を促す推奨[recommended修正]の数値を読み上げる、または、目標値に接近できた成功打撃でラッパ音、逆に目標値から離れてしまった失敗打撃でヘタレ音といった単純明快なものも好適である。
そして図4-図5に示されるように“視覚”信号と”聴覚”信号を概ね同時に打撃練習者に示すのがより効果的であろう。(後述する多数のモダリティで認知信号発生するのが好適である)
すなわち、図7の(a)は、わかりやすくするため、本文中の[表4X]の一部をそのまま記載したもので、その中の数値が図7(b)のラケットのイラストで示される絵のなかに描かれている。このイラストラケットは、図4-図5のFにて視覚認識できるように表示される。
すなわち、図8の(a)は、わかりやすくするため、本文中の[表5X]の一部をそのまま記載したもので、その中の数値が図8(b)のラケットのイラストで示される絵のなかに描かれている。このイラストラケットは、図4-図5のFにて視覚認識できるように表示される。
すなわち、図9の(a)は、わかりやすくするため、本文中の[表6X]の一部をそのまま記載したもので、その中の数値が図9(b)のラケットのイラストで示される絵のなかに描かれている。このイラストラケットは、図4-図5のFにて視覚認識できるように表示される。
「打撃エネルギーを授受する面は、あらかじめ前記打撃具を用いて行った模範打撃で決められた打撃エネルギーの授受面である」という記述における「授受面」とは、模範打撃で“実験的に決められた”打撃エネルギーの“仮想”授受面とも換言できる。この“仮想”授受面を説明する。
[1] 打撃者を打撃指導する打撃上級者が、あらかじめ打撃練習者が用いる打撃具をもちいて実験的に複数回打撃を実行する際に、本システムの加速度計測手段で加速度を採取して、かかる採取データ群によって統計的に[実験的に]最尤であると決定づけられた打撃エネルギーの仮想授受面。
加速度など3次元の計測データ処理において数学的には、面の仮想も角度自由化も同等である。すなわち、数学的には、面の仮想も角度自由化も、後に挙げる数式(1)(2)(3-1)(3-2)でθ1とθ2を求めることに帰着する。つまり、角度自由化としての回転角θ1とθ2を得て、計測する座標系をθ1とθ2回転すると打撃面も回転し前記の“仮想”授受面となるからである。
以下の手段とデータベースの例を図10で説明する。
(1) 打撃エネルギーを与える際の前記打撃者の打撃動作のメタデータを記憶する打撃動作メタデータ記憶手段
(2) 加速度の差異の数値と前記打撃動作メタデータとを関連付けたデータベース
そして、打撃具で被打撃体に前記加速度の差異の数値の変化が計測される打撃エネルギーを与えたいときに、該数値に関連付けられた打撃動作メタデータを前記データベースから引き出して打撃者に提示することを図11で説明する。
ΔP: 次打撃の[[P]]−[前打撃の[[P]]、または下に示す式の値
ΔP: 次打撃の[[P]]−あらかじめ登録打撃の[[P]]
ΔQ: 次打撃の[[Q]]−[前打撃の[[Q]]、または下に示す式の値
ΔQ: 次打撃の[[Q]]−あらかじめ登録打撃の[[Q]]]
ΔR: 次打撃の[[R]]]−[前打撃の[[R]]、または下に示す式の値
ΔR: 次打撃の[[R]]]−あらかじめ登録打撃の[[R]]]
P: 打撃面内のひとつの方向、該方向加速度ベクトル
Q: Pに直交する打撃面内の他の方向、該方向加速度ベクトル
R: 打撃面に垂直方向[被打撃物の飛翔/移動方向]、該方向加速度ベクトル
[[P]]: 打撃面内のひとつの方向に計測された加速度ベクトルの大きさ
[[Q]]: Pに直交する打撃面内の他の方向に計測された加速度ベクトルの大きさ
[[R]]: 打撃面に垂直方向に計測された加速度ベクトルの大きさ
まず “モダリティ”という用語を下表で説明する。
情報コミュニケーション技術用語である”モダリティ”について記載する。”モダリティ”はしばしば用いられるが、正式な定義はない。使い方として、感覚器の視覚・聴覚・触覚に感知される主に、光・音[声]・機械振動を区別するため、これらがモダリティの異なる計測対象である、といった記述が論文等に散見される。臭覚・味覚・第六感もモダリティの延長と考えられるが、計測技術が未確立のため臭覚・味覚・第六感に関しモダリティであるといった記述がされた論文等はまだ少ない。
“打撃者が認知できる”ための具体的方法について、複数の多岐にわたるモダリティで打撃者へ通知する経路を有しておくのが望ましい、となる。
「複数の多岐にわたるモダリティで打撃者へ通知する経路を有しておくのが望ましい」ということを補足するため、”モダリティ”と、ヒトへの注意喚起について説明する。ヒトの社会で注意喚起の光といえば、パトカーの赤青ライト、工事現場での点滅光、ヒトの社会で注意喚起の音[声]といえば、パトカー・救急車のぴーぽー音、遮断機が下りた時のかんかん音などがあげられる。
Si: 打撃面Surfce of the impact
Pi: 打撃点Point of the impact[スイートスポット]
Ti: 打撃具Tool for the impact
P: 打撃面内のひとつの方向、該方向加速度ベクトル
Q: Pに直交する打撃面内の他の方向、該方向加速度ベクトル
R: 打撃面に垂直方向[被打撃物の飛翔/移動方向]、該方向加速度ベクトル
[[P]]: 打撃面内のひとつの方向に計測された加速度ベクトルの大きさ
[[Q]]: Pに直交する打撃面内の他の方向に計測された加速度ベクトルの大きさ
[[R]]: 打撃面に垂直方向に計測された加速度ベクトルの大きさ
ΔP: 次打撃の[[P]]−[前打撃の[[P]]、または下に示す式の値
ΔP: 次打撃の[[P]]−あらかじめ登録打撃の[[P]]
ΔQ: 次打撃の[[Q]]−[前打撃の[[Q]]、または下に示す式の値
ΔQ: 次打撃の[[Q]]−あらかじめ登録打撃の[[Q]]]
ΔR: 次打撃の[[R]]]−[前打撃の[[R]]、または下に示す式の値
ΔR: 次打撃の[[R]]]−あらかじめ登録打撃の[[R]]]
Pi: 加速度ベクトルPのデータ[i=1,2,3・・・N]
Qi: 加速度ベクトルQのデータ[i=1,2,3・・・N]
Ri: 加速度ベクトルRのデータ[i=1,2,3・・・N]
Ai: 模範打撃におけるPi実測値または模範打撃としての想定値
Bi: 模範打撃におけるQi実測値または模範打撃としての想定値
Ci: 模範打撃におけるRi実測値または模範打撃としての想定値
A: 打撃具Tiに配設した加速度センサー
A1: 加速度計測用高速動画像撮像手段
B: Aから加速度データを受信する手段
C: Bのデータから打撃者向けの情報を生成するプロセッサ
C1: A1の動画像から加速度を得る手段
D: Cの情報を信号発生器Eに送信する手段
E: 打撃者が認知できる信号発生器、たとえばF
F: 非特許文献5のビューワーとスピーカを組合せた信号発生器
Claims (3)
- 打撃者が繰り返す練習打撃で、打撃具で被打撃体に打撃エネルギーを繰り返して与える際に、該打撃具の加速度を計測する加速度計測手段と、加速度の情報を処理する加速度情報処理手段と、打撃者が認知できる信号を発生する信号発生器を有するシステムであり、
前記加速度情報処理手段は、あらかじめ行った模範打撃の打撃具加速度を前記加速度計測手段から得て、該加速度データから模範打撃の打撃エネルギーが集中する方向(R方向)とそれに垂直な打撃仮想面を決定づける回転座標変換の2つの角度(θ1とθ2)を求めるとともに、
打撃者が繰り返す練習打撃の加速度データを前記加速度計測手段から得て、該練習打撃の加速度データを前記2つの角度(θ1とθ2)で回転座標変換して、前記仮想面の面内の2つの加速度(PとQ)を求め、
該加速度(PとQ)をなくすために、
繰り返す練習打撃の先打撃に対する次打撃の該加速度(PとQ)の増加と減少を示す情報を前記信号発生器に与えて信号発生させる打撃支援システム。
- 打撃者が繰り返す練習打撃で、打撃具で被打撃体に打撃エネルギーを繰り返して与える際に、該打撃具の加速度を計測する加速度計測手段と、加速度の情報を処理する加速度情報処理手段と、打撃者が認知できる信号を発生する信号発生器を有するシステムであり、
前記加速度情報処理手段は、あらかじめ行った模範打撃の打撃具加速度を前記加速度計測手段から得て、該加速度データから模範打撃の打撃エネルギーが集中する方向(R方向)とそれに垂直な打撃仮想面を決定づける回転座標変換の2つの角度(θ1とθ2)を求めるとともに、
打撃者が繰り返す練習打撃の加速度データを前記加速度計測手段から得て、該練習打撃の加速度データを前記2つの角度(θ1とθ2)で回転座標変換して、前記仮想面の面に垂直な加速度(R)を求め、
該加速度(R)をふやすために、
繰り返す練習打撃の先打撃に対する次打撃の該加速度(R)の増加と減少を示す情報を前記信号発生器に与えて信号発生させる打撃支援システム。
- 打撃者が繰り返す練習打撃の、打撃動作のメタデータを記憶する打撃動作メタデータ記憶手段を兼備するともに、前記繰り返す練習打撃の先打撃に対する次打撃の前記仮想面の面内の加速度(PとQ)の差異の数値(ΔPとΔQ)と前記打撃動作メタデータとを関連付けたデータベースを兼備し、
打撃具で被打撃体に前記差異の数値(ΔPとΔQ)の変化が計測される打撃エネルギーを与えたいときに、
該差異の数値(ΔPとΔQ)に関連付けられた打撃動作メタデータを前記データベースから引き出して前記信号発生器に与えて打撃者に提示する、請求項1の打撃支援システム。
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