KR101720136B1 - 센서 체결형 골프 클럽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서 팩을 클럽 헤드에 착탈될 수 있도록 함으로써 강한 타격이 가해지는 센서 팩의 유지 보수가 용이하고, 골퍼가 센서 팩에 형성되는 디스플레이부를 보면서 스윙 자세를 취할 수 있도록 함으로써 일관되게 헤드의 움직임을 주시하면서 골프 연습을 할 수 있도록 하는 센서 체결형 골프 클럽을 제안한다. 이를 위해 본 발명은 클럽 헤드 및 클럽 샤프트를 구비하며, 클럽 헤드는, 일 영역에 수납 홈 및 상기 수납 홈에 장착되는 센서 팩을 구비하고, 센서 팩은, 디스플레이부, 제어부, 가속도 센서 및 클럽 페이스를 향하는 적어도 하나의 충격 센서를 구비하며, 제어부는, 클럽 헤드의 가속도 및 클럽 샤프트의 위치별 충격량에 따라 클럽 페이스에 충돌하는 골프공의 궤적을 산출하여 디스플레이부에 표시할 수 있다.

Description

센서 체결형 골프 클럽{Sensor combining type golf club}

본 발명은 골프 클럽에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 착탈형 센서 팩을 클럽 헤드에 장착하여 클럽 페이스에 영역별로 가해지는 충격량과 클럽 헤드의 가속도를 참조하여 클럽 페이스와 충돌하는 골프공의 비거리 및 이동 궤적을 산출하여 표시하는 센서 체결형 골프 클럽에 관한 것이다.

골프(Golf)가 대중화됨에 따라 골프장에 가지 않고도 골프 연습을 하는 다양한 시설들이 제안되고 있다. 초기에는 그물망 내에서 표적을 향해 골프공을 치는 골프 연습 시설이 등장하였으나, 현재에는 골퍼의 스윙 자세를 영상 처리하고, 골프공에 가해지는 충격을 이용하여 골프공의 비거리나 이동 궤적을 예측하여 화면에 표시하는 스크린 골프장이 이용되고 있다. 스크린 골프장은 좁은 실내에서도 골프 연습을 할 수 있도록 하는 장점이 있으나, 골퍼의 스윙 자세를 영상 처리하고, 골프공에 가해지는 충격량을 산출하여 골프공의 비거리나 이동 궤적을 판단해야 하므로 초기 설치비가 높고, 개인이 구매하여 이용하기에는 무리가 있다.

이러한 골프 장비 중 하나로서 공개특허 제2002-0059562는 골프공의 타격 시점과 접촉 시점을 이용하여 골프공의 비거리를 산출하고 별도의 스크린에 비거리를 표시하는 골프연습시스템을 제안한 바 있다. 공개특허 제2002-0059562는 골프공에 가해지는 충격량과 접촉 시간을 이용하여 골프공의 비거리를 산출하고 이를 프로젝터와 같은 디스플레이장치로 표현하고 있으나, 골프공에 가해지는 충격량만을 이용하여 골프공의 비거리를 산출할 경우, 산출된 비거리에 편차가 발생할 소지가 크고, 골프공의 실제 이동 궤적을 명확히 판단하기 곤란한 측면이 있다. 골프공은 클럽 페이스와의 접촉 면에 따라 스핀(Spin)이 가해질 수 있으며, 클럽 페이스와의 접촉 면에 따라 실제 비거리에도 편차가 발생할 수 있다.

본 발명의 목적은 클럽 페이스와 골프공의 접촉 영역, 가속도 및 충격량에 따라 골프공의 비거리 및 이동 궤적을 산출하여 클럽 헤드에 위치하는 디스플레이부에 표시함으로써 별도의 부가 시스템에 의존하지 않고도 골퍼가 일정한 스윙 자세를 유지하면서 비거리 또는 이동 궤적을 파악할 수 있도록 하는 센서 체결형 골프 클럽을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 클럽 헤드에 탈부착 가능한 형태의 센서 팩을 적용하여 강한 타격에 의해 손상되기 쉬운 센서 팩의 유지보수를 용이하게 처리하는 센서 체결형 골프 클럽을 제공함에 있다.

상기한 목적은 본 발명에 따라, 클럽 헤드 및 클럽 샤프트를 구비하며, 클럽 헤드는, 일 영역에 수납 홈 및 수납 홈에 장착되는 센서 팩을 구비하고, 센서 팩은, 디스플레이부, 제어부, 가속도 센서 및 클럽 페이스를 향하는 적어도 하나의 충격 센서를 구비하며, 제어부는, 클럽 헤드의 가속도 및 클럽 페이스의 위치별 충격량에 따라 클럽 페이스에 충돌하는 골프공의 궤적을 산출하여 디스플레이부에 표시하는 센서 체결형 골프 클럽에 의해 달성된다.

여기서, 충격 센서는, 센서 팩에 내장되며, 클럽 페이스를 복수의 영역으로 구획할 때, 각 영역을 향해 배치될 수 있다.

여기서, 제어부는, 클럽 페이스의 각 영역별 충격량을 참조하여 골프공의 이동 궤적 및 비거리를 산출할 수 있다.

이때, 클럽 페이스의 각 영역은, 클럽 페이스의 길이 방향을 복수로 구획한 각 영역에 대응할 수 있으며, 그 수는 하나 또는 둘 이상일 수 있다.

여기서, 센서 팩은, 수납 홈에 끼움 결합 또는 나사 결합되어 수납 홈에 탈부착될 수 있다.

상기한 제어부는, 가속도 센서와 연결되어 클럽 헤드의 가속도를 측정하는 가속도 산출부, 충격 센서와 연결되어 클럽 페이스에 가해지는 충격량을 측정하는 충격량 산출부 및 가속도 및 충격량을 참조하여 클럽 공의 이동 궤적을 판단하는 궤적 산출부를 포함하여 구성될 수 있다.

이에 더하여, 제어부는, 사용자 단말기와 무선 또는 유선 데이터 통신을 수행하는 통신부를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 센서 팩은, 통신부와 연결되는 USB 또는 직렬 통신포트가 외주연 일 측에 노출될 수 있다.

본 발명에 따르면, 센서 팩을 클럽 헤드에 착탈될 수 있도록 함으로써 강한 타격이 가해지는 센서 팩의 유지 보수가 용이하고, 골퍼가 센서 팩에 형성되는 디스플레이부를 보면서 스윙 자세를 취할 수 있도록 함으로써 일관되게 헤드의 움직임을 주시하면서 골프 연습을 할 수 있도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 체결형 골프 클럽의 전체 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 클럽 헤드에 대한 확대 사시도를 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 클럽 헤드에 탈부착 되는 센서 팩의 일 예에 따른 사시도를 도시한다.
도 4는 센서 팩 내부의 제어 로직에 대한 블록개념도를 도시한다.
도 5와 도 6은 센서 팩에 내장되는 제어부에서 가속도를 산출하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.

본 명세서에서 언급되는 사용자 단말기는 퍼스널 컴퓨터, 스마트폰, 임베디드 시스템을 비롯하여, 프로세서, 메모리, 저장장치(예컨대 하드디스크 드라이브, 플래시 메모리 또는 SSD(Solid State Disk)와 입출력장치(예컨대, 키보드, 마우스, 트랙볼, 터치스크린 등)를 구비하는 장치를 지칭할 수 있다. 이에 따르면 사용자 단말기는 서버 컴퓨터와 같은 장비를 지칭할 수도 있다.

본 명세서에서 언급되는 클럽 페이스는 클럽 헤드로 골프공을 타격 시, 골프공과 접촉하는 면을 의미할 수 있다.

본 명세서에서 언급되는 클럽 헤드는 골퍼의 손잡이의 맞은편 종단에 배치되며, 골프공을 타격하는 구조물에 대응할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 체결형 골프 클럽의 전체 사시도를 도시하고, 도 2는 도 1에 도시된 클럽 헤드에 대한 확대 사시도를 도시하며, 도 3은 도 2에 도시된 클럽 헤드에 탈부착 되는 센서 팩의 일 예에 따른 사시도를 도시한다.

도 1 내지 도 3을 함께 참조하면, 실시예에 따른 센서 체결형 골프 클럽(이하, "골프 클럽" 이라 한다)은 클럽 헤드(110) 및 클럽 샤프트(50)로 구성되고, 클럽 헤드(110)의 일 영역에는 클럽 페이스(113)를 향해 곡면을 이루는 수납 홈(111)이 형성될 수 있다. 수납 홈(111)은 센서 팩(120)을 끼움 결합 또는 나사 결합에 의해 착탈할 수 있도록 끼움 홈(111a)이 형성되거나 또는 나사 홈(미도시)이 형성될 수 있으며, 수납 홈(111)에 착탈되는 센서 팩(120)은 수납 홈(111)에 견고하게 장착될 수 있도록 외주연이 수납 홈(111)의 내주연 형상을 따라 형성되는 것이 바람직하다.

센서 팩(120) 내부에는 가속도 센서, 충격 센서가 내장될 수 있다. 가속도 센서는 클럽 헤드(110)의 가속도를 측정하고, 충격 센서는 클럽 페이스(113)가 골프공과 충돌 시, 클럽 페이스(113)에 가해지는 충격량을 측정할 수 있다. 여기서, 충격 센서는 둘, 셋 또는 그 이상일 수 있는데, 이는 클럽 페이스(113)의 영역별로 가해지는 충격량에 따라 골프공에 가해지는 충격량에 차이가 생기는 것을 판단하기 위한 것이다. 충격 센서는 클럽 페이스의 길이방향(RL)을 따라 배열될 수 있다. 충격 센서는 클럽 페이스(113)의 길이 방향(RL)을 따라 등간격으로 배치되거나, 또는 타격이 집중되는 클럽 페이스의 중심부를 기준으로 집중적으로 배치될 수도 있다.

예컨대 클럽 페이스(113)의 D3 영역에 충격이 가해진다면, 골프공에 가하는 충격량은 D1 영역이나 D2 영역 대비 작아질 수 있으며, 이는 골프공에 가해지는 충격량이 동일하다 하더라도, 실제 골프공의 비거리가 차별되는 원인이 될 수 있다. 이에 본 출원인은 센서 팩(120) 내부에 충격 센서를 수납하되, 센서 팩(120) 내부에서 D1 영역, D2 영역 및 D3 영역을 지향하도록 충격 센서를 복수 개 배치하고, 각 영역별 충격 센서가 받는 충격량에 따라 골프공의 비거리를 판단할 수 있도록 한다.

한편, 실시예에서, 센서 팩(120)은 수납 홈(111)에 탈부착될 수 있다. 센서 팩(120)의 탈부착은 골프공과의 충격에 의해 센서가 손상되거나 내부 제어부가 파손되는 경우, 센서 팩(120)만을 교체하여 유지 보수를 용이하게 한다. 골프 클럽 내부에 센서나 제어부를 일체로 내장하는 경우, 센서나 제어부가 손상되면, 현장에서 유지보수를 하기가 용이하지 않으나, 실시예에 따른 골프 클럽은 수납 홈(111)에 새로운 센서 팩(120)을 넣으면 되므로 일체로 형성되는 골프 클럽대비 유지 보수가 용이한 장점이 있다.

실시예에 따른 골프 클럽의 장점은 골프 클럽과 센서 팩의 분리된 구조에서 기인한다. 실시예에 따른 골프 클럽은 골프공과 충돌 시 충격을 받는 부분, 예컨대, 클럽 헤드(110) 및 골프 샤프트(50)는 기존의 것과 유사 또는 동일하게 형성되는 반면, 골프공의 비거리나 이동 궤적을 판단하는 센서 팩(120)은 필요에 따라 수납 홈(111)에 장착하거나 탈착할 수 있도록 하는 분리 구조를 적용함으로써 일체형으로 형성되는 골프 클럽 대비 우수한 유지 보수의 특징을 가질 수 있다.

도 4는 센서 팩 내부의 제어부에 대한 블록개념도를 도시한다. 도 4에 대한 설명은 도 1 내지 도 3을 함께 참조하여 설명하도록 한다.

도 4를 참조하면, 실시예에 따른 제어부는 센서 팩(120)에 내장되며, 가속도 산출부(101), 충격량 산출부(102), 궤적 산출부(103), 통신부(104), 데이터 저장부(105) 및 디스플레이부(106)를 포함하여 구성될 수 있다.

가속도 산출부(101)는 센서 팩(120) 내부에 마련되는 가속도 센서(101a)와 연결되어 가속도 센서(101a)로부터 골프 클럽이 스윙할 때 발생하는 속도의 변화량을 측정하고, 가속도를 산출할 수 있다.

충격량 산출부(102)는 센서 팩(120) 내부에 마련되는 하나 또는 둘 이상의 충격 센서(충격센서 1 내지 충격센서 3)를 통해 골프공과 클럽 헤드(110)가 충돌 시의 충격량 정보를 획득하고, 획득한 충격량을 아날로그-디지털 변환하여 궤적 산출부(103)로 제공할 수 있다.

충격량 산출부(102)가 복수의 충격 센서(충격센서 1 내지 충격센서 3)와 연결되는 경우, 충격량 산출부(102)는 클럽 페이스(113)의 영역별 충격량을 산출하거나, 또는 영역별 충격량의 비율(Ratio)을 산출할 수 있다.

예컨대, 영역(D1) / 영역(D2) / 영역(D3)의 충격량 비(Ratio)가 7: 2: 1라고 가정하면, 충격량이 가장 큰 D1 영역 또는 D1 - D2 영역 사이(그러나, D1에 더 가까운 영역)의 영역이 골프공과 충돌하였다고 볼 수 있다. 영역(D3)의 충격량은 클럽 페이스(113)와 골프공이 D1 영역(또는 그 부근의 영역)에서 충돌할 때, 전달된 진동에 의해 충격량이 일부 전달된 것으로 볼 수 있는 바, 해당 수치는 무시될 수 있다.

다른 한편, 영역(D1) / 영역(D2) / 영역(D3)의 충격량 비(Ratio)가 5: 4: 1라고 가정하면, 골프공은 영역(D2)와 영역(D3) 사이에 충돌한 것으로 볼 수 있다. 이 경우, 골프공의 실제 비거리는 영역(D1) / 영역(D2) / 영역(D3)의 충격량 비(Ratio)가 7: 2: 1일 때보다 더 낮아질 수 있는데 어느 정도 낮아지는가에 대해서는 실시예에 따른 골프 클럽에 대해 사전에 정의되어 데이터 저장부(105)에 저장되는 룩업 테이블(Lookup Table)에 의해 산출될 수 있다.

여기서, 룩업 테이블은,

1) 충돌 영역 - 비거리로 정의되어, 클럽 페이스(113)에 골프공이 충돌하는 영역별로 비거리를 정의하거나,

2) 충돌 영역 - 비거리 증감률로 정의되며, 클럽 페이스(113)에 기준 비거리 정보를 설정하고, 클럽 페이스(113)에 골프공이 충돌하는 영역별로 비거리의 증감률이 정의된 데이터 테이블을 지칭할 수 있다.

룩업 테이블을 2)의 방식에 따라 정의하는 경우, 클럽 페이스(113)와 골프공이 충돌할 때, 골프공의 평균 비거리를 기준 비거리 정보로 설정할 수 있다. 통상의 골퍼들이 실시예에 따른 골프 클럽으로 골프공을 타격할 때 골프공의 평균 비거리를 기준 비거리로 설정할 수 있다.

이 상태에서, 클럽 페이스(113)를 복수의 영역(실시예에서는 세 개의 영역(D1 영역, D2 영역 및 D3 영역)으로 구획함)으로 구획하고, 각 구획(D1, D2 및 D3)별로 획득되는 충격량의 비율(Ratio)을 참조하여 기준 비거리에 가중치를 주고, 이를 통해 골프공의 비거리를 증감하여 산출할 수 있다.

궤적 산출부(103)는 가속도 산출부(101)에서 산출된 가속도 정보 및 충격량 산출부(102)에서 산출된 충격량 정보를 획득하고, 이를 토대로 골프공의 이동 궤적을 판단할 수 있다. 골프공의 이동 궤적은 전술한 충격센서(예컨대 충격센서 1 내지 충격센서 3)를 이용하여 골프공이 클럽 페이스(113)의 어느 영역에 충돌하였는가에 따라 골프공의 궤적이 변동할 수 있다. 따라서, 궤적 산출부(103)는 충격센서(예컨대, 충격센서 1 내지 충격센서 3)에 가해지는 충격량의 비율(Ratio)을 참조하여 클럽 페이스(113)의 어느 영역이 골프공과 충돌하였는가를 판단하고, 판단 결과에 따라 골프공이 스핀(Spin)을 먹어 회전하는 회전량을 산출할 수 있다. 회전량이 산출되면, 궤적 산출부(103)는 타격된 골프공의 비거리 정보를 참조하여 최종 이동 궤적 정보를 산출하여 데이터 저장부(105)로 기록하거나 또는 통신부(104)로 제공할 수 있다. 통신부(104)는 데이터 저장부(105)에 저장된 비거리 정보 또는 이동 궤적 정보를 근거리에 위치하는 사용자 단말기(예컨대 퍼스널 컴퓨터 또는 스마트폰)로 전송하거나 또는 센서 팩(120)의 외주연에 노출되는 USB 포트(또는 IEEE1394 포트나 RS-232C, RS-485와 같은 직렬 통신포트)로 제공할 수 있다. 이 경우, 사용자 단말기(예컨대 퍼스널 컴퓨터 또는 스마트폰)는 USB 포트(104a)를 통해 직접 연결되어 비거리 정보나 이동 궤적 정보를 직접 획득할 수 있으며, 획득된 비거리 정보나 이동 궤적 정보를 텍스트 또는 그래픽으로 처리하여 화면에 표시할 수도 있다. 이를 위해, 사용자 단말기에는 USB 포트(104a)를 통해 획득한 비거리 정보나 이동 궤적 정보를 그래픽 또는 텍스트로 표현하기 위한 어플리케이션(또는 App)이 설치될 필요가 있다. 설치되는 어플리케이션(또는 App)은 아래의 각 호에 따른 기능을 수행하는 것이 요구된다.

3) USB 포트(104a)와 사용자 단말기가 연결될 경우, USB 포트(104a)로부터 비거리 정보 및 이동 궤적 정보를 획득하는 기능,

4) 화면에 골프장 배경 영상을 표시하는 기능,

5) 배경 영상에 획득한 비거리 정보(또는 이동 궤적 정보)를 참조하여 골프공의 예상 낙하지점을 표시하고, 이동 궤적을 선분이나 다이어그램의 형태로 표시하는 기능, 및

6) 이동 궤적 정보 및 비거리 정보를 사용자 단말기의 저장장치(예컨대 하드디스크 드라이브, SSC 또는 플래시 메모리)에 시간별로 저장하는 기능.

디스플레이부(106)는 궤적 산출부(103)에서 산출된 골프공의 예상 비거리 또는 예상 이동 궤적을 표시할 수 있다. 또한, 디스플레이부(106)는 골프공과 클럽 페이스(113) 사이의 충격량 또는 스윙 가속도를 더 표시할 수도 있다. 이에 더하여, 디스플레이부(106)는 궤적 산출부(103)에서 산출된 이동 궤적을 그래픽의 형태로 표현할 수도 있는데, 이 경우, 디스플레이부(106)는 데이터 저장부(105)로부터 배경 영상을 획득 후, 배경 영상에 골프공의 비거리나 이동 궤적을 표시할 수도 있다. 다만 한정하지는 않는다.

도 5와 도 6은 센서 팩에 내장되는 제어부에서 가속도를 산출하는 방법에 대한 참조도면을 도시한다.

도 5를 참조하면, 클럽 헤드(110)가 P3 지점에서 골프공과 충돌하여 골프공(10)이 D4 방향으로 이동한다고 가정하면, 제어부는 클럽 헤드(110)가 P1 지점에서 P2 지점에 이르는 제1속도와, P2 지점에서 P3 지점에 이르는 제2속도의 차를 이용하여 클럽 헤드(110)가 골프공(10)과 충돌 시의 가속도를 산출할 수 있다. 가속도는 도 6에 도시된 바와 같이, 둘 이상의 속도 차를 이용하여 산출될 수 있는데, 도 6을 참조하면, 골프공(10)이 A1 지점에서 A2 지점으로 이동한다고 가정할 때, 단위 시간으로 이동거리(d3)를 나누어 단위 시간당 속도를 산출할 수 있다. 이때의 이동거리(d3)는 도 8에 도시된 바와 같이 골퍼가 골프 클럽을 스윙할 때의 스윙 궤적이 원형을 이루므로, 원의 외주연 길이에 대응할 수 있다. 즉, A1 - A2 지점의 속도는 "d3/단위시간"으로 산출되고, A2-A3 지점의 속도는 "d2/단위시간"으로 산출될 수 있다. A1 - A2, A2-A3 두 지점간의 속도를 산출한 후, 제어부는 두 속도간의 차를 이용하여 가속도를 산출할 수 있다. P3 지점에서 골프공과 클럽 헤드(110)가 충돌한다고 가정할 때, 충돌 시점의 가속도가 증가할수록 골프공(10)의 비거리는 증가하고 반대의 경우 감소한다. 가속도와 비거리의 관계는 전술한 룩업 테이블에 의해 정의되어 이용될 수 있으며, 이때의 룩업 테이블은 가속도 - 비거리의 증감율에 의해 정의되거나, 가속도 - 비거리로 정의될 수도 있다. 다만 한정하지는 않는다.

101 : 가속도 산출부 101a: 가속도 센서
102 : 충격량 산출부 102a ∼ 102c : 충격센서
103 : 궤적 산출부 104 : 통신부
104a : USB 포트 105 : 데이터 저장부

Claims (3)

1. 클럽 헤드 및 클럽 샤프트를 구비하며,
   상기 클럽 헤드는, 일 영역에 수납 홈 및 상기 수납 홈에 탈착되는 센서 팩을 구비하고,
   상기 센서 팩은,
   디스플레이부, 제어부, 가속도 센서 및 클럽 페이스의 길이 방향을 따라 영역별로 배치되는 복수의 충격 센서를 구비하며,
   상기 제어부는, 가속도 산출부, 충격량 산출부, 궤적 산출부, 데이터 저장부를 포함하여 구성되며,
   상기 가속도 산출부는, 골프 클럽이 스윙할 때 발생하는 속도의 변화량을 측정하여 가속도를 산출하고,
   상기 충격량 산출부는, 상기 클럽 페이스의 영역별 충격량의 비율을 산출하고,
   상기 데이터 저장부는, 충돌 영역-비거리 증감률로 정의되어 상기 클럽 페이스에 기준 비거리 정보를 설정하고, 상기 클럽 페이스에 골프공이 충돌하는 영역별로 비거리의 증감률이 정의된 룩업 테이블을 구비하며,
   상기 궤적 산출부는, 상기 영역별 충격량의 비율을 상기 룩업 테이블에 적용하여, 기준 비거리에 가중치를 부여하고, 상기 가중치를 통해 골프공의 비거리를 증감하여 산출하되,
   상기 궤적 산출부는, 상기 산출된 영역별 충격량의 비율로부터 상기 클럽 페이스와 골프공과의 충돌 영역을 판단하고, 판단 결과에 따라 골프공이 스핀(Spin)을 먹어 회전하는 회전량을 산출하고, 산출된 회전량을 이용하여 최종 이동 궤적 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 센서 체결형 골프 클럽.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 통신부 및 디스플레이부를 더 포함하며,
   상기 산출된 최종 이동 궤적 정보는, 상기 데이터 저장부에 기록되거나 또는 상기 통신부로 제공되고,
   상기 통신부는 상기 최종 이동 궤적 정보를 사용자 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하는 센서 체결형 골프 클럽.
3. 제2항에 있어서,
   상기 디스플레이부는,
   상기 궤적 산출부에서 산출된 골프공의 비거리 또는 최종 이동 궤적 정보를 표시하거나,
   상기 데이터 저장부로부터 배경 영상을 획득한 후, 획득된 배경 영상에 골프공의 비거리 또는 최종 이동 궤적 정보를 표시하는 것을 특징으로 하는 센서 체결형 골프 클럽.

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