JP7308707B2 - ゴルフスイング評価システム - Google Patents

Description

本発明は、ゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法に関する。

従来、ゴルファーがクラブをスイングする際に種々の計測を行い、計測結果に基づいて、スイングを評価するシステムが、ゴルフのレッスンなどにおいて用いられている。

特許文献１には、クラブのグリップあるいはシャフトに慣性センサを取り付け、慣性センサの検出結果に基づき、クラブの移動軌跡およびシャフト軸周りに発生する回転角度を算出する技術が開示されている。また、特許文献２には、シャフト内の空洞における気体の圧力の変化を検出するセンサ、および、センサの検出結果に対するデータ処理を行うデータ処理回路などを、シャフト内に内蔵する技術が開示されている。

特許第６２５５７３８号 特表２０１４－５３００４７号公報

特許文献１に開示されている技術では、クラブへのセンサの取り付けという煩雑な作業が発生するとともに、センサの取り付けによるクラブの重量変化により、ゴルファーがスイングに違和感を感じるという問題がある。また、特許文献２に開示されている技術では、ゴルファーが通常使用するクラブにセンサを内蔵することは困難である。

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる、ゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法を提供することにある。

本発明の一態様としてのゴルフスイング評価システムは、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する、第１取得手段と、前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定手段と、前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定手段による推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価手段と、を備える。
上記構成を有することにより、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムにおいて、前記推定手段は、前記ゴルファーの手に関する位置座標データと、予め設定された前記クラブの姿勢とに基づき、前記クラブの所定部位の位置を推定することが好ましい。
上記構成を有することにより、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの所定部位の位置を推定することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムにおいて、前記推定手段は、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき決定される、前記ゴルファーの右手首の位置と左手首の位置との中点である第１の中点と、前記ゴルファーの右手の中心の位置と左手の中心の位置との中点である第２の中点とに基づき、前記クラブの姿勢を推定することが好ましい。
上記構成を有することにより、ゴルファーによる実際のクラブの握り方に応じたクラブの姿勢を推定することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムにおいて、前記推定手段は、所定の位置に設定された対象に対して前記ゴルファーがスイングを行った際に、前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき決定される、前記ゴルファーの左手の中心の位置と右手の中心の位置との中点の位置と、前記対象の位置とに基づき、前記クラブの姿勢を推定することが好ましい。
上記構成を有することにより、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する位置座標データと、対象の位置とに基づき、クラブの姿勢を推定することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムにおいて、前記スイング中のゴルファーの床反力データを取得する、第２取得手段をさらに備え、前記評価手段は、前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定手段による推定結果と、前記第２取得手段により取得された、前記床反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、前記ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出し、前記算出したゴルファーの関節ごとの関節トルクおよび前記スイング中の前記ゴルファーの動作により生じた力の、前記クラブのヘッドスピードに対する寄与を前記ゴルファーの関節ごとに算出することが好ましい。
上記構成を有することにより、クラブのヘッドスピードに対するスイング中のゴルファーの関節ごとの寄与を、算出することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムにおいて、前記第２取得手段は、前記ゴルファーのスイング中の動作情報に基づく、前記ゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力の推定により、前記床反力データを取得することが好ましい。
上記構成を有することにより、床反力を測定するための設備を用いずに、左右の脚それぞれに作用する床反力を推定することができるので、簡易な構成でゴルファーのスイングを評価することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムにおいて、前記評価手段は、複数のスイングそれぞれについての評価結果を比較可能に表示部に表示することが好ましい。
上記構成を有することにより、複数のスイング間での評価結果の比較を容易に行うことができる。

本発明の一態様としてのゴルフスイング評価システムは、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の動作データを取得する、第３取得手段と、前記第３取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する動作データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定手段と、前記第３取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の動作データと、前記推定手段による推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価手段と、を備える。
上記構成を有することにより、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる。

本発明の一態様としてのゴルフスイング評価方法は、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価方法であって、前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する、取得ステップと、前記取得ステップで取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定ステップと、前記取得ステップで取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定ステップによる推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価ステップと、を含む。
上記構成を有することにより、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる。

本発明の一態様としてのゴルフスイング評価方法は、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価方法であって、前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の動作データを取得する、取得ステップと、前記取得ステップで取得された、前記ゴルファーの手に関する動作データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定ステップと、前記取得ステップで取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の動作データと、前記推定ステップによる推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価ステップと、を含む。
上記構成を有することにより、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる。

本発明によれば、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる、ゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るゴルフスイング評価システムの構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るゴルフスイング評価システムの他の構成例を示す図である。 ゴルファーへのマーカーの取り付け例を示す図である。 図１に示す評価部が算出する関節トルクの一例を示す図である 図１に示すゴルフスイング評価システムの動作の一例を示すフローチャートである。 図１に示すゴルフスイング評価システムの動作の他の一例を示すフローチャートである。 クラブを握るゴルファーの左右の手を左横から見た図である。 クラブを握るゴルファーの左右の手を右横から見た図である。 クラブを握るゴルファーの左右の手を左斜め前から見た図である。 クラブを握るゴルファーの左右の手を正面から見た図である。 図１に示す推定部の動作の一例を説明するための図である。 図１に示す推定部の動作の他の一例を説明するための図である。 図１に示す推定部の動作のさらに別の一例を説明するための図である。 図１に示す推定部の動作のさらに別の一例を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して例示説明する。各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０の構成例を示す図である。本実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０は、例えば、ゴルフのレッスンにおいて、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するものである。

図１Ａに示すゴルフスイング評価システム１０は、第１取得手段としての第１取得部１１と、第２取得手段としての第２取得部１２と、推定手段としての推定部１３と、評価手段としての評価部１４と、表示部１５とを備える。

第１取得部１１は、ゴルファーによるクラブのスイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する。第１取得部１１は、取得したゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを評価部１４に出力する。また、第１取得部１１は、取得した位置座標データのうち、少なくともゴルファーの手に関する位置座標データを推定部１３に出力する。第１取得部１１は、例えば、スイング中のゴルファを撮影した複数のカメラの映像から位置座標データを取得する。また、第１取得部１１は、例えば、モーションキャプチャ、慣性センサなどを用いて位置座標データを取得する。

モーションキャプチャを用いる場合、例えば、図２に示すように、ゴルファーの身体の所定部位にマーカーを取り付ける。図２においては、身体の３４箇所にマーカーＭ０１～Ｍ３４を取り付けた例を示している。本実施形態においては、ゴルファーの身体の所定部位にのみマーカーを取り付け、クラブにはマーカーを取り付けなくてもよい。そのため、クラブへのマーカーの取り付けという煩雑な作業が発生することがない。また、クラブにはマーカーを取り付けていないため、ゴルファーがスイング中に違和感を感じることも無い。

ゴルファーの身体にマーカーを取り付けた状態で、ゴルファーのスイングを、周囲から複数（例えば、１０台以上）のモーションキャプチャカメラで、所定のサンプリングレート（例えば、１００Ｈｚ以上）で撮影する。第１取得部１１は、各モーションキャプチャカメラの撮影画像から各マーカーの位置座標を特定することで、スイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する。

慣性センサを用いる場合、ゴルファーの身体の所定部位に慣性センサを取り付ける。モーションセンサを用いる場合と同様に、本実施形態においては、ゴルファーの身体の所定部位にのみ慣性センサを取り付け、クラブには慣性センサを取り付けなくてもよい。そのため、クラブへの慣性センサの取り付けという煩雑な作業が発生することがない。また、クラブには慣性センサを取り付けていないため、ゴルファーがスイング中に違和感を感じることも無い。

第１取得部１１は、スイング中の各慣性センサの測定結果から、スイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得（推定）する。モーションキャプチャを用いる場合、ゴルファーの身体にマーカーを取り付け、スイングの様子を多数のモーションキャプチャカメラで撮影するために、大規模な設備が必要となるだけでなく、専用のスーツの着用、および、カメラのキャリブレーションなど、データの取得に多大な手間および時間を要する。一方、慣性センサを用いる場合、ゴルファーの身体に慣性センサを取り付け、慣性センサの位置座標を取得するだけでよい。そのため、モーションキャプチャを使用する場合と比較して、非常に簡易な構成で、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得することができる。

図１Ｂは、本発明の一実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０の他の構成例を示す図である。図１Ａに示す第１取得部１１は、図１Ｂに示すように、第３取得部１６に置き換えることができる。第１取得部１１で取得する位置座標データは、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標と座標の時間変化の情報とを持つ。そこで、予め作成しておいた位置座標の情報を含んだ既存の剛体リンクモデルと、ゴルファーの身体の所定部位に取り付けた慣性センサで得られた動作データ（慣性センサデータ）とを組み合わせることで、第１取得部１１を第３取得部１６に置き換えることができる。

予め準備（作成）しておいた剛体リンクモデルを使用し、動作を慣性センサなどで捕捉する場合、位置座標ではなくセグメントの姿勢を取得してもよい。こうすることで、位置座標から剛体リンクモデルを作成する方法に比べ、マーカーの貼付箇所のずれ、あるいは、カメラに起因する誤差などを排除することができる。また、大規模な設備が必要なく、カメラのキャリブレーションなどの初期設定を簡易化することができるため、実施者が場所を選ばずに実施することが可能となる。

剛体リンクモデルとは、人体を複数の剛体要素（セグメント）と、剛体要素同士を接続する関節要素とで表わすモデルである。それぞれの剛体要素に座標の情報を与えておいてもよいし、センサから取得した座標を入力してもよい。予め準備（作成）しておいた単一の身体モデルを使用する場合、システムを簡素化することで、計算時間の短縮を図ることができる。予め準備しておいた複数の身体モデルを使用する場合は、複数の身体モデルの中から、ゴルファーの身長、性別、体重といった属性から、ゴルファーに適切な身体モデルを適宜選択できる。

慣性センサデータは、ゴルファーの身体の所定部位に取り付けた慣性センサの移動量あるいは姿勢を検出するもので、３軸加速度センサあるいは３軸角速度センサなどにより検出される。例えば、Noitom社製 Perception Neuronなどが使用できる。これらのセンサは、市販される汎用センサであり、研究者に限らず、広く使用されている。これらのセンサでスイング動作中の位置座標、速度、角速度など、様々なデータを取得することができる。図１Ａに示すゴルフスイング評価システム１０において、位置座標データを用いて剛体リンクモデルを作成し、解析システムを実行することもができる。ただし、図１Ｂに示すゴルフスイング評価システム１０のように、予め準備しておいた剛体リンクモデルを使用することで、大規模な設備を使用することなく、また、インストラクターがセンサを身体計測点に取り付ける技量の差が結果に影響しにくくなるので、店舗などで簡易に利用できるようになる。

前述したPerception Neuronに付属するソフトには、アバターを用いたアニメーションの作成用に、人体のモデルがデフォルトで設定されている。この人体モデルは、身体各部（セグメント）の長さ、関節位置および初期姿勢が事前に決定されており、各セグメントの時々刻々の姿勢をセンサで取得することによってリアルタイムで全身の動作を再現することができる。姿勢の取得は、隣接するセグメントのなす相対角度（オイラー角）またはクオータニオンなどを取得すればよい。これらのデータから各セグメントの姿勢を、決定された右股関節の位置から身体の遠位方向へ順に計算することにより、人体のモデル全体の姿勢が得られ、そこからスイングに伴って時々刻々の身体各部の変位も推定することが可能となる。

図１Ａを再び参照すると、第２取得部１２は、スイング中のゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力についてのデータ（床反力データ）を取得し、評価部１４に出力する。第２取得部１２は、例えば、フォースプレートを用いて、床反力データを取得してよい。フォースプレートを用いる場合、２枚のフォースプレートを用意し、一方に右足を載せ、他方に左足を載せた状態でゴルファーがスイングすることで、第２取得部１２は、床反力データを取得することができる。第２取得部１２は、床反力データとして、例えば、ゴルファーのスイングにより、フォースプレートに加えられる力およびモーメントを取得してよい。また、第２取得部１２は、床反力データとして、例えば、鉛直軸回りの摩擦によって発生するモーメント（フリーモーメント）、ゴルファーの足圧中心の位置（ＣＯＰ（Center of pressure）位置）を取得してよい。

第２取得部１２は、フォースプレートなどの設備を用いる代わりに、例えば、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データなどの動作情報に基づき床反力を推定して、床反力データを取得してもよい。より具体的には、第２取得部１２は、動作情報と、剛体リンクモデルと、身体部分慣性係数とに基づき、ゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力を推定してよい。身体部分慣性係数は、身体部分の質量、質量中心位置、慣性モーメントなどの慣性特性に関する情報を示す。身体部分慣性係数は、種々の測定などにより、予め求められている。

以下では、第２取得部１２による床反力の推定について、より詳細に説明する。

第２取得部１２は、例えば、動作情報として取得されたゴルファーの身体の所定部位の位置座標データ（三次元位置座標）と、後述する推定部１３により推定されたクラブの所定部位の位置座標データと、身体質量情報と、接地点の推定値とに基づき、モーメントの釣り合いを用いて、ゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力を推定してよい。身体質量情報とは、ゴルファーの身長、体重などの情報である。また、接地点とは、ゴルファーの左右の脚が接する床面上の位置である。第２取得部１２は、ゴルファーの身体の所定部位およびクラブの所定部位の位置座標データと、剛体で身体各部をモデル化し、身体部分慣性係数を用いて求めたゴルファーの身体の各部の重心位置およびクラブの重心位置とに基づき、ゴルファーの身体重心、および、ゴルファーの身体とクラブとを含む系全体の重心位置を算出する。第２取得部１２は、系全体の重心位置を２階微分することにより、加速度を算出する。ここで、ゴルファーに作用する床反力（左右合力）は、系全体の質量と系の重心加速度との積と一致すると考えることができる。

次に、第２取得部１２は、床反力の左右分離（左右の脚それぞれに作用する床反力を求める）に当たり、ゴルファーの左右の脚の接地点の位置を推定する。ゴルフスイングにおいては、ゴルファーはスイング中、基本的に常に両足を接地している。そのため、系が左右の脚からどのような比率で床反力を受けているか、また、その際の圧力中心が基底面となる足底内のどの位置にあるのかを、フォースプレートなどの計測機器を用いずに知ることは一般に困難である。

そこで、第２取得部１２は、簡便の為、つま先、踵あるいは足部重心位置からの相対位置として接地点の位置を推定する。こうすることで、第２取得部１２は、未知数を減らし、左右各足の床反力を推定する。

ゴルファーのスイング中の床反力および接地点の位置について、左右の脚それぞれの接地点の位置を仮にCOP_R（xR,yR,zR）、COP_L（xL,yL,zL）とする。zR，zL（鉛直方向成分）は、両脚が接地している場合、床面の高さと一致することから常に０とする。左右の脚に作用する床反力を推定する際には、接地点の位置COP_R、COP_Lについては、例えば、足底内の常に決まった位置に床反力の入力代表点を定めてもよい。また、その他の接地点の位置として、例えば、スイングのアドレス期（静止）、バックスイング期（始動～トップ）、ダウンスイング期（トップ～インパクト直前）、インパクト以降の４区間に分けて、時間を変数とする３次以上の関数で近似した式を用いることができる。連続する区間の間では、左右の脚の接地点は、滑らかに連続することが望ましい。推定式の係数の決定には、例えば、複数のゴルファーの計測結果を用いてもよいし、過去のゴルファー自身の計測結果を用いてもよい。第２取得部１２は、推定した接地点の位置を床反力の入力代表点として、系全体および身体の所定部位に作用する力と、モーメントの釣り合いの関係とから、ゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力を推定する。接地点を通る鉛直軸まわりの偶力モーメントは、計算の簡便のため、考慮しないものとしてもよい。

第２取得部１２は、ゴルファーの身体およびクラブの所定部位の加速度データおよび角速度データと、ゴルファーの身体の各部の重心位置およびクラブの重心位置とに基づき、ゴルファーの身体の重心位置、および、ゴルファーの身体とクラブとを含む系全体の重心位置を算出し、上述した方法により、左右の脚それぞれに作用する床反力を推定してよい。

第２取得部１２は、ゴルファーの身体の重心の加速度データおよび角速度データと、身体質量情報と、接地点の推定値とに基づき、ゴルファーの力の発揮パターンを用いて、ゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力を推定してよい。この場合、第２取得部１２は、アドレス時（静止時）の値をオフセットするための基準姿勢とし、静止時の各部の位置および姿勢を取得する。そして、第２取得部１２は、スイング開始後、基準姿勢からの変化を用いて、各部の重心位置および各部の姿勢の変位量を求め、上述した方法により、左右の脚それぞれに作用する床反力を推定する。

推定部１３は、第１取得部１１により取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、ゴルファーの手に対するクラブの姿勢（三次元方向の角度）、および、クラブの所定部位（例えば、クラブのヘッド）の位置の少なくとも一方を推定する。推定部１３は、推定結果を評価部１４に出力する。推定部１３による推定の詳細については後述する。

評価部１４は、第１取得部１１により取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、推定部１３による推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する。以下では、評価部１４による評価の一例として、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、床反力データと、推定部１３による推定結果と、剛体リンクモデルと、身体部分慣性係数とを用いた評価の例について説明する。評価部１４による評価は、この例に限られるものではなく、推定部１３による推定結果を用いた任意の評価であってよい。

評価部１４は、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データ（または、ゴルファーの身体の所定部位の動作データ）と、床反力データと、推定部１３による推定結果と、剛体リンクモデルと、身体部分慣性係数とに基づき、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出する。

より詳細には、評価部１４は、大きく分けて、キネマティクス（kinematics）計算と、キネティクス（kinetics）計算とを行う。評価部１４は、キネマティクス計算として、例えば、セグメントの姿勢／角速度／角加速度、重心位置／重心速度／重心加速度などを算出する。また、評価部１４は、キネティクス計算として、ゴルファーの各関節の関節トルク、等価トルク算出用のモーメントアーム（回転軸と力の作用線とを結んだ垂線）などを算出する。

まず、キネマティクス計算について説明する。評価部１４は、位置座標データ（または動作データ）、および、既存剛体リンクモデルなどに基づき、逆動力学計算に必要な計算用のマーカー座標位置および各セグメントの姿勢などを算出する。逆動力学計算とは、計測で得られた動作を実現するために、各関節が発揮するトルクを算出する手法である。次に、評価部１４は、算出したマーカー座標位置に基づき、剛体リンクモデルを作成し、各マーカーの速度／加速度を計算する。次に、評価部１４は、Ｌｏｃａｌ座標系を設定し、算出した各マーカーの速度／加速度に基づき、Ｌｏｃａｌ座標系における、ゴルファーの身体を表わす剛体リンクモデルにおける各セグメントの姿勢／角速度／角加速度、重心位置／重心速度／重心加速度などを算出する。評価部１４は、上述した各計算において、必要に応じて、身体部分慣性係数を用いる。

次に、キネティクス計算について説明する。評価部１４は、床反力データ、および、キネマティクス計算で算出した各セグメントの角速度などに基づき、逆動力学計算を用いて、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出する。評価部１４は、例えば、図３に示すように、ゴルファーの首（Ｎｅｃｋ）、右肩（Ｒ．ｓｈｏｕｌｄｅｒ）、右肘（Ｒ．ｅｌｂｏｗ）、右手首（Ｒ．ｗｒｉｓｔ）、左肩（Ｌ．ｓｈｏｕｌｄｅｒ）、左肘（Ｌ．ｅｌｂｏｗ）、左手首（Ｌ．ｗｒｉｓｔ）、胴体（Ｔｏｒｓｏ）、右股関節（Ｒ．ｈｉｐ）、右膝（Ｒ．ｋｎｅｅ）、右足首（Ｒ．ａｎｋｌｅ）、左股関節（Ｌ．ｈｉｐ）、左膝（Ｌ．ｋｎｅｅ）、左足首（Ｌ．ａｎｋｌｅ）のそれぞれについて、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の関節トルクを算出する。また、評価部１４は、床反力データに基づき、ゴルファーのスイングにより生じた床反力を算出する。また、評価部１４は、算出したトルクの等価トルク算出用のモーメントアームを計算する。

次に、評価部１４は、算出したゴルファーの関節ごとの関節トルク、および、スイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与を、ゴルファーの関節ごとに算出する。ゴルフにおいては、飛距離を伸ばすことが重要な要素の１つであり、飛距離を伸ばすためには、クラブのヘッドスピードを上げることが重要である。したがって、クラブのヘッドスピードに対して、ゴルファーの各関節がどのように寄与をしているかを分析することは非常に有用である。クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与とは、各関節によりクラブのヘッドに与えられる加速度、運動エネルギーなどを指す。

評価部１４は、式（２），（３）におけるＣ₁，Ｃ₂，ｈを計算する。これらの計算は当業者によく知られているため、詳細な説明は省略する。

図１Ａを再び参照すると、評価部１４は、ゴルファーによるクラブのスイングの評価結果を表示部１５に出力する。上述した例では、評価部１４は、例えば、ゴルファーの関節ごとの関節トルクの算出結果を表示部１５に出力する。また、評価部１４は、例えば、関節ごとの関節トルク、および、スイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与の算出結果を、表示部１５に出力する。

表示部１５は、評価部１４によるスイングの評価結果を表示する。

評価部１４は、評価結果を用いた種々の表示を表示部１５に行わせてよい。例えば、評価部１４は、スティックピクチャ表示されたゴルファーの身体に、そのゴルファーのスイング中の各時刻における関節ごとの寄与を重畳して表示部１５に表示させてよい。こうすることで、スイングの各段階で、各関節がどのような寄与をしているかを容易に把握することができる。

また、評価部１４は、寄与を算出した全関節による寄与に対する、関節ごとの寄与の割合を表示部１５に表示させてよい。こうすることで、各関節の寄与の程度をより詳細に把握することができる。

また、評価部１４は、ゴルファーのスイング中の特定の姿勢（例えば、トップの姿勢）からの、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与（ヘッドに作用するパワー）を積分することで、その特定の姿勢からの、その関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値を算出し、表示部１５に表示させてよい。こうすることで、各関節が、クラブのヘッドの運動エネルギーに対してどのような寄与をしているかを容易に把握することができる。

また、評価部１４は、複数のスイングについての評価結果を比較可能に、表示部１５に表示させてよい。こうすることで、複数のスイング（例えば、同一のゴルファーの複数のスイング、あるいは、異なるゴルファーのスイング）間での評価結果の比較を容易に行うことができる。

次に、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法について説明する。図４Ａは、図１Ａに示すゴルフスイング評価システム１０の動作の一例を示すフローチャートであり、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法を説明するための図である。

第１取得部１１は、ゴルファーの身体の所定部位に取り付けられたマーカーあるいはセンサなどに基づき、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する（ステップＳ１１）。

推定部１３は、第１取得部１１により取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する（ステップＳ１２）。

評価部１４は、第１取得部１１により取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、推定部１３による推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する（ステップＳ１３）。

このように、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法は、第１取得部１１が、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する、取得ステップと、推定部１３が、取得ステップで取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定ステップと、評価部１４が、取得ステップで取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、推定ステップによる推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する、評価ステップと、を含む。

図４Ｂは、図１Ｂに示すゴルフスイング評価システム１０の動作の一例を示すフローチャートであり、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法を説明するための図である。

第３取得部１６は、ゴルファーの身体の所定部位に取り付けられた慣性センサに基づき、ゴルファーの身体の所定部位の動作データを取得する（ステップＳ２１）。

推定部１３は、第３取得部１６により取得された、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する（ステップＳ２２）。

評価部１４は、第３取得部１６により取得された、ゴルファーの身体の所定部位の動作データと、推定部１３による推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する（ステップＳ２３）。

このように、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法は、第３取得部１６が、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の動作データを取得する、取得ステップと、推定部１３が、取得ステップで取得された、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定ステップと、評価部１４が、取得ステップで取得された、ゴルファーの身体の所定部位の動作データと、推定ステップによる推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する、評価ステップと、を含む。

次に、推定部１３による、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の推定方法について、より詳細に説明する。

１つ目の方法として、ゴルファーの手に関する位置座標データと、予め設定されたクラブの姿勢とに基づき、クラブの所定部位の位置を推定する方法がある。この方法では、推定部１３は、ゴルファーが、所定の長さのクラブを、右手および左手の少なくとも一方で、予め設定された所定の姿勢で握り、その姿勢のままスイングを行うものと仮定して、クラブの所定部位の位置を推定する。具体的には、推定部１３は、位置座標データに基づき、ゴルファーの手の位置を推定する。そして、推定部１３は、推定したゴルファーの手の位置から、予め設定されたクラブの姿勢（角度）に応じた方向に、所定のクラブの長さの分だけ離れた位置を、クラブの所定部位（ヘッド）の位置と推定する。

クラブの姿勢は、例えば、複数のゴルファーのスイングの解析結果に基づき予め決定することができる。また、クラブの姿勢は、評価対象のゴルファーのスイングのアドレス時などに予め求めてもよい。

１つ目の方法では、推定部１３は、ゴルファーが、予め定められたクラブの姿勢のままでスイングするものと仮定して、クラブの所定部位の位置を推定しているが、これに限られるものではない。２つ目の方法としては、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、ゴルファーによる実際のクラブの握り方に応じたクラブの姿勢を推定する方法がある。この方法について、図５から図１０を参照して説明する。

図５～図１０においては、ゴルファーの右手の中心（重心）の位置を位置Ｈａｎｄ＿Ｒといい、ゴルファーの左手の中心（重心）の位置を位置Ｈａｎｄ＿Ｌという。また、ゴルファーの右手首の位置を位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｒ２といい、ゴルファーの左手首の位置を位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｌ２という。位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｒ２は、例えば、右手首の小指側の付け根の位置であり、位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｌ２は、例えば、左手首の小指側の付け根の位置である。位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｒ２は、例えば、図２に示すマーカーＭ０８の位置に基づき決定することができる。位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｌ２は、例えば、図２に示すマーカーＭ１４の位置に基づき決定することができる。位置Ｈａｎｄ＿Ｒは、例えば、図２に示すマーカーＭ０９の位置に基づき決定することができる。位置Ｈａｎｄ＿Ｌは、例えば、図２に示すマーカーＭ１５の位置に基づき決定することができる。

図５は、クラブ１を握るゴルファーの左右の手を左横から見た図である。図６は、クラブ１を握るゴルファーの左右の手を右横から見た図である。

図５，６に示すように、通常、クラブ１は、左右の手でグリップ２を挟みようにして保持される。したがって、位置Ｈａｎｄ＿Ｌと位置Ｈａｎｄ＿Ｒとをつなぐ直線Ｌ１は、グリップ２付近を通過し、シャフト３の長軸と交差すると想定される。

図７は、クラブ１を握るゴルファーの手を左斜め前から見た図である。図８は、クラブ１を握るゴルファーの手を正面から見た図である。

推定部１３は、以上の想定に基づき、クラブの姿勢を推定する。具体的には、推定部１３は、位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｒ２と位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｌ２との中点Ｗｒｉｓｔ＿Ｃと、位置Ｈａｎｄ＿Ｒと位置Ｈａｎｄ＿Ｌとの中点Ｈａｎｄ＿Ｃとに基づき、クラブの姿勢を推定する。以下では、中点Ｗｒｉｓｔ＿Ｃと中点Ｈａｎｄ＿Ｃとに基づくクラブの姿勢の推定方法について、図９，１０を参照して説明する。

図９は、中点Ｗｒｉｓｔ＿Ｃ、中点Ｈａｎｄ＿Ｃおよび左手の中心の位置Ｈａｎｄ＿Ｌを用いたクラブの姿勢の推定方法について説明するための図である。

図１０は、中点Ｗｒｉｓｔ＿Ｃと中点Ｈａｎｄ＿Ｃとに基づくクラブの姿勢の推定方法の他の一例について説明するための図である。図１０においては、中点Ｗｒｉｓｔ＿Ｃ、中点Ｈａｎｄ＿Ｃおよび左手首の位置Ｗｒｉｓｔ＿Ｌ２を用いたクラブの姿勢の推定方法について説明する。

クラブの姿勢の推定方法は、上述した２つの方法に限られるものではない。３つ目の方法としては、所定の位置に設定された対象に対してゴルファーがスイングを行った際に取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データと、対象の位置とに基づき、クラブの姿勢を推定する方法が有る。この方法では、推定部１３は、例えば、所定の位置に設定されたボールに対してゴルファーがスイングを行った際に取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データと、ボールの位置とに基づき、クラブの姿勢を推定する。

図１１Ａは、所定の位置に設置されたボール４に対してゴルファーがクラブ１を構えた状態を上方から見た図である。また、図１１Ｂは、所定の位置に設置されたボール４に対してゴルファーがクラブ１を構えた状態を側方から見た図である。

上述したように、クラブ１は、ゴルファーの左右の手でグリップ２を挟みようにして保持される。したがって、左の中心の位置Ｈａｎｄ＿Ｌと右手の中心の位置Ｈａｎｄ＿Ｒとの中点Ｈａｎｄ＿Ｃは、クラブ１のグリップ上に存在すると考えられる。また、クラブ１の先端（ヘッド）は、ボール４の近傍に存在すると考えられる。したがって、中点Ｈａｎｄ＿Ｃとボール４の位置とを結ぶ線Ｌ３は、クラブの姿勢と略一致していると考えられる。

そこで、推定部１３は、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき中点Ｈａｎｄ＿Ｃを推定する。そして、推定部１３は、Ｈａｎｄ＿Ｃとボール４の位置とに基づき、例えば、図１１Ａに示すように、ゴルファーの正面方向とクラブとがなす角度θ１を推定してよい。また、推定部１３は、Ｈａｎｄ＿Ｃとボール４の位置とに基づき、例えば、図１１Ｂに示すように、水平線とクラブとがなす角度θ２を推定してよい。これらの角度を推定後、推定部１３は、例えば、推定した角度は一定のままでゴルファーがスイングを行う物として、クラブの所定部位の位置を推定してよい。推定部１３は、ゴルファーがスイングを行う対象（図１１Ａ，１１Ｂの例ではボール４）のサイズを考慮して、クラブの姿勢を推定してよい。

なお、推定部１３は、上述した３つの方法を適宜組み合わせて、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の推定を行ってよい。

このように本実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０は、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する第１取得部１１と、第１取得部１１により取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する推定部１３と、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、推定部１３による推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する評価部１４とを備える。

また、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法は、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する取得ステップと、取得ステップで取得された、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する推定ステップと、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、推定ステップによる推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する評価ステップと、を含む。

そのため、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる。

また、本実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０は、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の動作データを取得する第３取得部１６と、第３取得部１６により取得された、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する推定部１３と、ゴルファーの身体の所定部位の動作データと、推定部１３による推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する評価部１４とを備える。

また、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法は、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の動作データを取得する取得ステップと、取得ステップで取得された、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢、および、クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する推定ステップと、ゴルファーの身体の所定部位の動作データと、推定ステップによる推定結果とに基づき、ゴルファーによるクラブのスイングを評価する評価ステップと、を含む。

そのため、クラブにセンサなどを装着・内蔵することなく、ゴルファーの手に関する動作データに基づき、クラブの姿勢およびクラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定し、ゴルファーのスイングを評価することができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法は、上述した実施形態に示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変形・変更が可能である。

１ クラブ
２ グリップ
３ シャフト
４ ボール
１０ ゴルフスイング評価システム
１１ 第１取得部（第１取得手段）
１２ 第２取得部（第２取得手段）
１３ 推定部（推定手段）
１４ 評価部（評価手段）
１５ 表示部
１６ 第３取得部（第３取得手段）
Ｍ０１～Ｍ３４ マーカー

Claims (8)

1. ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、
   前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する、第１取得手段と、
   前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定手段と、
   前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定手段による推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価手段と、を備え、
   前記推定手段は、前記ゴルファーの手に関する位置座標データと、予め設定された前記クラブの姿勢とに基づき、前記クラブの所定部位の位置を推定する、ゴルフスイング評価システム。
2. ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、
   前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する、第１取得手段と、
   前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定手段と、
   前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定手段による推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価手段と、を備え、
   前記推定手段は、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき決定される、前記ゴルファーの右手首の位置と左手首の位置との中点である第１の中点と、前記ゴルファーの右手の中心の位置と左手の中心の位置との中点である第２の中点とに基づき、前記クラブの姿勢を推定する、ゴルフスイング評価システム。
3. 請求項２に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
   前記推定手段は、
   前記第１の中点から前記第２の中点に向かうベクトルaと、前記第１の中点から前記ゴルファーの左手の中心の位置に向かうベクトルb1と、前記ベクトルaと前記ベクトルb1との外積により求められるベクトルuとを算出し、
   前記ベクトルa、前記ベクトルb1および前記ベクトルuに基づき、前記第１の中点を原点とするローカルな座標系におけるｘ軸方向の単位ベクトルx、ｙ軸方向の単位ベクトルyおよびｚ軸方向の単位ベクトルzを下記式に基づき算出し、
   

   

   前記単位ベクトルzの向きが前記クラブのシャフトの向きと一致すると仮定し、前記ローカルな座標系における原点と、前記単位ベクトルxと、前記単位ベクトルyと、前記単位ベクトルzとに基づき、グローバルな座標系における前記クラブの所定部位の位置を推定する、ゴルフスイング評価システム。
4. 請求項２に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
   前記推定手段は、
   前記第１の中点から前記第２の中点に向かうベクトルaと、前記第１の中点から前記ゴルファーの左手首の位置に向かうベクトルb2と、前記ベクトルaと前記ベクトルb2との外積により求められるベクトルuとを算出し、
   前記ベクトルa、前記ベクトルb2および前記ベクトルuに基づき、前記第１の中点を原点とするローカルな座標系におけるｘ軸方向の単位ベクトルx、ｙ軸方向の単位ベクトルyおよびｚ軸方向の単位ベクトルzを下記式に基づき算出し、
   

   

   前記単位ベクトルzの向きが前記クラブのシャフトの向きと一致すると仮定し、前記ローカルな座標系における原点と、前記単位ベクトルxと、前記単位ベクトルyと、前記単位ベクトルzとに基づき、グローバルな座標系における前記クラブの所定部位の位置を推定する、ゴルフスイング評価システム。
5. ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、
   前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データを取得する、第１取得手段と、
   前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき、前記ゴルファーの手に対する前記クラブの姿勢、および、前記クラブの所定部位の位置の少なくとも一方を推定する、推定手段と、
   前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定手段による推定結果とに基づき、前記ゴルファーによる前記クラブのスイングを評価する、評価手段と、を備え、
   前記推定手段は、所定の位置に設定された対象に対して前記ゴルファーがスイングを行った際に、前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの手に関する位置座標データに基づき決定される、前記ゴルファーの左手の中心の位置と右手の中心の位置との中点の位置と、前記対象の位置とに基づき、前記クラブの姿勢を推定する、ゴルフスイング評価システム。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
   前記スイング中のゴルファーの床反力データを取得する、第２取得手段をさらに備え、
   前記評価手段は、前記第１取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データと、前記推定手段による推定結果と、前記第２取得手段により取得された、前記床反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、前記ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出し、前記算出したゴルファーの関節ごとの関節トルクおよび前記スイング中の前記ゴルファーの動作により生じた力の、前記クラブのヘッドスピードに対する寄与を前記ゴルファーの関節ごとに算出する、ゴルフスイング評価システム。
7. 請求項６に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
   前記第２取得手段は、前記ゴルファーのスイング中の動作情報に基づく、前記ゴルファーの左右の脚それぞれに作用する床反力の推定により、前記床反力データを取得する、ゴルフスイング評価システム。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
   前記評価手段は、複数のスイングについての評価結果を比較可能に表示部に表示する、ゴルフスイング評価システム。

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