KR101257690B1 - 골프 클럽 부착식 스윙 분석 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 골프 클럽의 그립 부분에 부착되어 골프 스윙시에 관련되는 각종 정보를 표시하여 스윙을 분석하게 하는 분석 장치에 의해 초보자라도 용이하게 스윙 관련 정보를 분석할 수 있는 골프 스윙 분석장치를 제공한다.
이상과 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 골프 클럽 부착식 스윙 분석장치에 있어서,
골프 클럽의 움직임을 측정하는 관성 측정 유니트(IMU); 상기 관성 측정 유니트로부터의 센싱 데이터를 통해 스윙 속도를 계산하되, 임팩트가 존재하는 경우에는 임팩트 직전의 센싱 데이터만 사용하여 스윙 속도를 계산하는 처리장치; 상기 스윙 속도를 표시하는 표시장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명의 스윙 분석장치를 이용하면, 초보자라도 용이하게 스윙 관련 정보를 획득하여 스윙 동작을 분석할 수 있게 된다.

Description

골프 클럽 부착식 스윙 분석 장치{Swing Analysis Apparatus attached on Golf Club}

본 발명은 골프 클럽에 부착되어 골프 스윙시에 관련되는 각종 정보를 표시하여 스윙을 분석하게 하는 분석 장치에 관한 것이다.

골프가 대중화되면서 초보자들이 골프 스윙 연습을 하는데에 도움을 주는 다양한 장치가 개발되고 있다.

일례로, 초당 60프레임의 카메라를 이용하여 스윙 장면을 촬영하고 이를 분석하는 소프트웨어가 있지만 이는 스윙 폼만 교정할 수 있고, 실제 임팩트 능력이나 스윙 스피드 분석에는 고가의 초고속 카메라가 필요하게 되어 초보자가 이용하기가 어렵다.

또한, 트랙맨 같은 본격적인 스윙분석시스템은 외부에 설치하여 헤드와 볼의 이동을 관찰하는데, 특정 시험실에서만 이용 가능하므로 설치와 운용에 어려움이 있다.

그리고, 레이저건 같은 방식으로 동작하는 볼 속도 측정기도 시판 중에 있으나, 볼의 속도를 기반으로 헤드 스피드를 추산하는 간접적인 방법으로 인하여 측정 정확도가 떨어진다.

또한, 골프 클럽과 유사한 기계장치에 여러 개의 센서를 내장시키고 유선으로 스윙 데이터를 얻는 장치도 개발되었으나, 장치가 복잡하고 고가이어서 초보자가 사용하기가 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 골프 클럽의 그립 부분에 부착되어 골프 스윙시에 관련되는 각종 정보를 표시하여 스윙을 분석하게 하는 분석 장치에 의해 초보자라도 용이하게 스윙 관련 정보를 분석할 수 있는 골프 스윙 분석장치를 제공한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 골프 클럽 부착식 스윙 분석장치에 있어서,

골프 클럽의 움직임을 측정하는 관성 측정 유니트(IMU); 상기 관성 측정 유니트로부터의 센싱 데이터를 통해 스윙 속도를 계산하되, 임팩트가 존재하는 경우에는 임팩트 직전의 센싱 데이터만 사용하여 스윙 속도를 계산하는 처리장치; 상기 스윙 속도를 표시하는 표시장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 본 발명의 스윙 분석장치를 이용하면, 초보자라도 용이하게 스윙 관련 정보를 획득하여 스윙 동작을 분석할 수 있게 된다.

도1은 본 발명의 골프 스윙 분석장치가 골프 그립 부근에 부착되는 것을 나타냄.
도2는 스윙 동작을 설명하는 도면
도3은 본 발명에서 빈 스윙 동작에 따라 IMU에서 도출되는 센싱 데이터를 도시함.
도4는 본 발명에서 z축 방향의 가속도 센서 값에 대응하는 헤드 스피드 테이블을 도시함.
도5는 본 발명의 스윙 분석장치에 표시된 속도를 도시함.
도6은 본 발명에서 스윙 파워와 비거리의 관계를 도시함.
도7은 본 발명에서 실제 스윙 동작시에 IMU에서 도출되는 센싱 데이터를 도시함.
도8은 도6에 나타난 임팩트 순간을 확대한 그래프.
도9는 본 발명의 스윙 분석장치에서 훈련 스윙시의 스윙속도와 풀스윙시에 대한 퍼센트가 표시되는 것을 도시함.
도10은 본 발명의 스윙 분석장치에서 스윙 측정 데이터를 표시하는 과정을 도시함.

본 발명의 스윙 분석장치는 도1과 같이 골프 클럽의 그립 바로 아래에 설치되는데, 이 스윙 분석장치 내부에는 움직임의 가속도와 각속도를 측정하기 위하여, 3축(x, y, z) 가속도 센서와 3축 자이로 센서를 결합한 6축 관성 측정 유니트(IMU)를 사용하여 클럽의 움직임을 실시간적(예:초당 1,500회)으로 측정한다. 이러한 관성 측정 유니트는 스마트폰 등에서 통상적으로 사용되는 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.

다음으로, 스윙 동작을 분석하는 방법에 대해 설명한다.

도2의 좌측에서와 같이, 골프 스윙은 정지된 어드레스 동작부터 백스윙, 스윙 탑, 다운스윙, 임팩트, 피니시의 연속된 동작 과정을 거쳐 완성된다. 이중 가장 중요한 구간은 다운스윙 및 임팩트 시점이다. 이러한 시점을 알게 됨으로써, 분석할 데이터 량을 크게 줄일 수 있다.

이러한 골프 스윙 동작을 수행할 때에, 상기의 관성 측정 유니트(IMU)에서는 도3과 같은 시간대별 데이터가 도출되는데, 이 측정 데이터를 시간 축으로 분석하여 개인별 스윙 패턴을 재구성하게 된다.

이제, 그립 스피드, 헤드스피드와 볼의 비거리 추산하는 방법에 대해 설명하기로 한다.

IMU로 측정한 클럽의 움직임 데이터는 기기가 부착된 그립 부분의 움직임에 해당한다. 측정된 데이터로부터 헤드의 움직임으로 계산하는 방법은 물리학적으로 아주 복잡하고 시간이 요구되는 과정이므로, 이를 간략히 하기위해 미리 테이블을 만들어 놓을 필요가 있다.

즉, 그립 부분의 센서 데이터 중 헤드 스피드에 대응하는 z축 방향의 가속도 센서 값(그립에서 헤드방향)을 측정하고 이 값에 대응하는 헤드 스피드를 골프 스윙 로봇을 활용하거나 일정한 스윙이 가능한 골퍼가 스윙하여 도4와 같은 데이터 테이블을 작성한다.

작성된 데이터는 내부 메모리에 저장되고 스윙 후 센서 데이터가 검출되면 이에 해당하는 헤드 스피드를 찾아내면 된다. 도4에서 x축은 헤드 스피드, y축은 센서 값이다. 이 도4의 테이블을 보면, 예를 들어, 100 이란 센서 값이 검출되면 헤드 스피드는 83 mph(마일/시간)에 해당함을 알 수 있다.

이때, 도5와 같이 사용자의 선택에 따라 마일 단위와 미터 단위로 표시 가능하게 하는 것이 바람직하다.

볼의 비거리는 물리적인 수식으로 산출 가능하다. 헤드의 무게, 반발력 등을 고려하여 다음과 같은 공식으로 볼의 비거리를 계산하여 표시한다.

비거리 = 1.45 * 헤드 스피드 (1.45는 반발계수)

이제, 스윙 파워의 표시의 필요성에 대해 설명하기로 한다.

골프 경기에서 점수를 결정하는 중요한 기술은 100m 이내에서 핀에 근접시키는 능력(100m 이내의 어프로치 샷)이다. 하지만 롱이나 미들아이언과 달리 20-100m은 감각으로 스윙 파워를 조절해야 하는 어려움이 있다. 이 감각적인 능력은 평소에 꾸준히 연습하지 않으면 체득할 수 없다.

또한, 피치샷의 거리는 스윙파워에 따라 달라진다. 하지만 대부분의 교습은 도2에서와 같이 스윙의 크기(각도)에 따라 거리를 조절하는 방법으로 지도를 하고 있다. 그러나, 개인마다 스윙 파워의 편차가 심해 스윙 크기로 각 개인의 정확한 피치샷 거리를 정할 수 없다.

따라서, 본 발명에서는 각 개인마다 상이한 스윙파워와 피치샷 거리의 관계(도6)를 감안하여 스윙 훈련 시에 사용자에게 스윙파워를 알려준다. 예를 들면 피칭 아이언의 거리가 100m인 사용자가 50m 만 보내고자 할 경우에 약 70%의 스윙파워로 치면 된다는 식의 스윙파워와 피치샷의 거리 관계를 안다면, 이 사용자는 원하는 거리에 대응하는 스윙 파워가 되도록 스윙 분석 장치에 표시된 스윙 파워를 보면서 연습을 하면 된다.

다음으로, 스윙 파워 표시를 위한 스윙 파워 계산 방법에 대해 설명하기로 한다.

먼저, 스윙 파워 계산 시에는, 스윙 동작을 분해하여 임팩트 순간을 포착하는 것이 중요한데, 이 점에 대해 설명하기로 한다.

골프 스윙은 정지된 어드레스 동작부터 백스윙, 스윙 탑, 다운스윙, 임팩트, 피니시의 연속된 동작 과정을 거쳐 완성된다. 이중 가장 중요한 구간은 다운스윙 및 임팩트 시점이다. 이러한 시점을 안다면 분석할 데이터 량과 불필요한 전원소모를 크게 줄일 수 있다.

그리고, 빈 스윙은 볼을 치지 않은 스윙이고 임팩트가 없다. 그러나 실제 스윙 시에는 볼을 치기 때문에 임팩트가 존재하게 되어 상기 IMU에서는 도7과 같이 임팩트 데이터 구간이 포함된 출력 데이터가 나오게 된다.

도8은 도7의 임펙트 데이터 구간을 중심으로 보다 자세히 도시한 것인데, 본 발명에서는 도8과 같은 랜덤하게 발생하는 임팩트 데이터를 제거한 후의 데이터를 통해(임팩트 직전의 데이터를 사용하여) 스윙파워를 계산하기 때문에 빈 스윙 시나 실제 스윙 시나 동일한 스윙 파워 결과를 표시하게 된다. 임팩트 순간을 보다 자세히 도시한 도8에서 나타난 바와 같이, 임팩트 시에는 데이터가 불규칙한 패턴을 보인다는 것을 알 수 있고, 이 불규칙하게 변화하는 영역을 검출하여 이 영역 이전의 정상적인 데이터만으로 상기의 헤드 속도 계산 방식을 사용하여 헤드 속도를 도출하고, 이 헤드 속도에 비례하여 스윙 파워가 결정되게 된다.

이때, 개인별과 클럽 별로 비거리에 차이가 나므로, 사용자의 정상적인 스윙, 소위 말하는 풀 파워 스윙을 한 후, 헤드 속도를 메모리에 기억시키고, 도9에서와 같이 그 이후에는 매 스윙시마다 스윙속도와 상대적인 스윙 파워의 크기를 퍼센트로 표시하게 된다.

따라서, 사용자가 자신이 특정 클럽으로 볼을 50m 보내고자 하는 경우에 풀 파워의 70%를 가하면 된다는 것을 알고 있으면, 사용자는 홀까지의 거리가 50m이라고 추정되는 경우에 대해 연습을 하는 경우에는 스윙을 계속하면서 70%의 스윙 파워가 표시되도록 훈련을 하면 된다.

즉, 사용자가 거리마다 자신의 스윙 파워 퍼센트를 알게 되면, 원하는 스윙파워 퍼센트가 나오게 지속적으로 훈련을 함으로써, 자신이 원하는 스윙 파워 퍼센트로 스윙 감각이 익숙해 져서, 필드에서 실제 골프를 수행하는 경우에 홀까지의 거리가 추정되면 대응하는 스윙 파워 퍼센트가 도출되므로 이 퍼센트에 맞도록 훈련된 대로 스윙을 하면 된다.

이때, 개인별로 스윙 파워 측정이 가능 하게 되면, 개인별 스윙 효율을 다음과 같이 알 수 있다. 스윙 효율이란 임팩트 시 스윙속도와 빈 스윙 시 최대 스윙속도의 차이 이다.

만일 빈 스윙 시 최대 속도가 임팩트 직전의 속도와 같다면 효율은 100%가 된다. 그러나 임팩트 조금 전에 최대 속도를 기록하고 임팩트 시에는 줄어드는 경향이 있으므로 스윙 효율이 떨어지게 된다.

이 원리에 따라, 본인이 낼 수 있는 최대 스윙 파워에 비해 실제 비거리가 적게 나오는 이유를 알 수 있어 스윙 교정 시 모니터하는 도구로 활용한다.

도10는 본 발명의 스윙 분석장치가 스윙 파워를 표시하게 되는 흐름도를 도시한다.

스윙 분석장치의 전원이 인가되고 스윙 파워를 측정하는 모드를 선택하면, 대기 상태가 되고,IMU 센서 데이터를 통해 백스윙이 시작되는지를 감지하여 백스윙이 시작된다면 데이터 샘플링을 시작하여 일정기간(예:1초)이상이 경과하면 샘플링된 데이터에서 스윙속도를 계산하여 스윙 파워를 표시한다.

또한, 일정시간이 경과되지 않았다면 샘플링된 데이터를 분석하여 임팩트가 있는지를 판단하여 임팩트가 없으면 데이터 샘플링을 계속 수행하여 다시 일정기간이 경과했는지를 판단하고, 경과하였다면 빈 스윙이 이루어진 것이고 이때의 스윙속도의 퍼센트가 표시장치에 표시된다.

만일, 임팩트가 수행되었다면, 볼을 타격한 것이므로 샘플링 데이터에서 임팩트 부분을 제거하여 스윙속도의 퍼센트를 표시장치에 표시하게 된다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 골프 클럽 부착식 스윙 분석장치에 있어서,
   골프 클럽의 움직임을 측정하는 관성 측정 유니트(IMU);
   상기 관성 측정 유니트로부터의 센싱 데이터를 통해 스윙속도를 계산하여 실제 스윙 파워를 산정하여, 메모리에 저장된 개인별 스윙 파워에 대한 상기 산정된 실제 스윙 파워의 비율을 계산하는 처리장치;
   상기 비율을 표시하는 표시장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 클럽 부착식 스윙 분석장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 비율은 퍼센트로 표시되는 것을 특징으로 하는 골프 클럽 부착식 스윙 분석장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 스윙속도는 임펙트가 존재하는 경우에는 임펙트 직전의 센싱 데이터만을 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 골프 클럽 부착식 스윙 분석장치.
   

Images