KR101873280B1

KR101873280B1 - 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템

Info

Publication number: KR101873280B1
Application number: KR1020160136698A
Authority: KR
Inventors: 김세환; 고봉경; 주상현
Original assignee: 주식회사 골프존뉴딘홀딩스
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-07-02
Also published as: TWI626971B; TW201815445A; US10773126B2; US20190321684A1; KR20180043674A; WO2018074843A1

Abstract

본 발명은 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 기구적 오차 등에 의해 정확한 볼 속력으로 볼 피칭 제어를 할 수 없었던 문제점을 별도의 센서나 측정장치 없이 피칭 또는 타격에 의해 운동하는 볼을 센싱하는 센싱장치를 이용하여 상기 센싱장치의 센싱 결과를 기준으로 하여 피칭장치의 설정을 보정함으로써 정확한 속력으로 볼 피칭이 이루어질 수 있도록 하고, 또한 본 발명은 시간이 지남에 따라 피칭장치의 노후화나 볼의 무게나 상태 변화에 따라 설정된 볼의 속력을 정확하게 구현하지 못하게 되는 문제점을 미리 설정된 주기 마다 센싱장치에서 센싱된 결과와 피칭장치의 설정된 볼 피칭 정보의 누적된 결과를 분석하여 상기 피칭장치의 설정을 자동으로 자가 보정할 수 있도록 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템을 제공한다.

Description

야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템{BASE-BALL PRACTICE SYSTEM AND BALL-PITCHING CONTROL METHOD OF PITCHING DEVICE IN THE SAME}

본 발명은 피칭장치에서 발사되는 볼을 사용자가 배트로 타격하는 방식의 야구 연습 시스템 또는 소정 크기의 실내 공간에서 피칭장치에 의해 발사되는 볼을 사용자가 배트로 타격하고 이를 센싱장치가 센싱하여 그 센싱 결과에 따른 시뮬레이션 영상을 구현하는 소위 스크린 야구 시스템과 같은 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템에 관한 것이다.

최근 야구 인구가 증가하면서, 넓은 야구 경기장에서 실제 야구 플레이를 하기 어려운 한계를 극복하고 좁은 실내 공간에서도 야구 경기의 현장감을 느끼면서 가상으로 야구 플레이를 할 수 있도록 하는 소위 스크린 야구 시스템과 같은 야구 연습 시스템이 등장하게 되었다.

통상적으로 스크린 야구 시스템은 실내에 소정 크기의 공간에서 사용자가 배팅을 할 수 있는 타석과 가상의 야구장을 디스플레이할 수 있는 스크린을 설치하고, 그 스크린 뒷면에 설치되는 피칭장치가 타석 쪽으로 볼을 피칭하면 타석에서 볼을 타격할 준비를 하고 있는 사용자는 피칭장치로부터 피칭된 볼을 타격하고, 이때 센싱장치가 피칭된 볼 및 사용자에 의해 타격된 볼의 움직임을 센싱하여 그 센싱 결과에 기초하여 스트라이크인지 볼인지 여부의 판정과 상기 스크린 상에 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현한다.

상기한 바와 같은 스크린 야구 시스템 등의 야구 연습 시스템에 이용되는 피칭장치는 다양한 발사각과 속력으로 볼을 피칭함으로써 사용자로서는 다양한 구위와 다양한 구속의 볼이 피칭되는 것에 대해 타격 연습 또는 타격을 통한 야구 게임을 즐길 수 있다.

그러나, 야구 연습 시스템에서 피칭장치는 설정한 발사각과 속력으로 정확하게 볼 피칭을 하여야 하지만, 피칭장치가 설치된 환경에 따라 기울어짐이 발생하여 정확한 발사각으로 볼을 피칭할 수 없으며, 피칭장치의 부품에 대한 가공 오차나 결함 등에 의해 피칭장치마다 볼의 속력이 다르게 나타나므로 피칭장치의 볼 피칭에 따른 속력이 정확하게 제어되지 않을 뿐만 아니라 균일한 정확성을 가지고 볼 피칭이 이루어지도록 하는 것이 매우 어렵다는 문제점이 있었다.

볼의 속력 제어의 경우, 예컨대 휠을 이용하여 볼을 발사하는 피칭장치의 경우 야구 연습 시스템이 설치된 매장들의 각 피칭장치마다 휠의 회전속도를 동일하게 하여 볼을 발사하더라도 기구적 편차때문에 각 매장의 피칭장치마다 서로 다른 속력으로 볼 피칭이 이루어지게 되는 문제점이 있었다.

또한, 시간이 지남에 따라 피칭장치의 노후화와, 볼의 무게와 상태의 변화 등의 이유로 피칭장치에서 설정한 발사 조건과 다르게 볼이 피칭되는 문제점이 발생하였었다.

종래의 기술과 관련하여, 한국특허출원 제10-2015-0041844호, 한국특허출원 제10-2015-0041861호, 한국특허출원 제10-2014-0054105호, 미국등록특허 제5443260호, 일본등록특허 제4743763호 등의 선행기술문헌을 참고할 수 있다.

본 발명은 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 기구적 오차 등에 의해 정확한 볼 속력으로 볼 피칭 제어를 할 수 없었던 문제점을 별도의 센서나 측정장치 없이 피칭 또는 타격에 의해 운동하는 볼을 센싱하는 센싱장치를 이용하여 상기 센싱장치의 센싱 결과를 기준으로 하여 피칭장치의 설정을 보정함으로써 정확한 속력으로 볼 피칭이 이루어질 수 있도록 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 시간이 지남에 따라 피칭장치의 노후화나 볼의 무게나 상태 변화에 따라 설정된 볼의 속력을 정확하게 구현하지 못하게 되는 문제점을 미리 설정된 주기 마다 센싱장치에서 센싱된 결과와 피칭장치의 설정된 볼 피칭 정보의 누적된 결과를 분석하여 상기 피칭장치의 설정을 자동으로 자가 보정할 수 있도록 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법은, 피칭장치로부터 타석으로 볼이 피칭되고 상기 피칭된 볼을 센싱하는 센싱장치를 구비하는 야구 연습 시스템에서 상기 피칭장치의 볼 피칭 제어방법으로서, 상기 피칭장치에서 미리 설정한 속력에 따라 볼이 피칭되고 상기 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱한 센싱데이터를 이용하여 볼 운동 모델을 산출하는 단계; 상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계; 상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하는 단계; 및 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지는 단계를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계는, 상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 이용하여 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 산출하는 단계와, 상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델과 상기 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 상기 피칭장치가 상기 발사각으로 볼을 발사할 때의 볼의 속력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 산출하는 단계는, 상기 볼이 발사될 때의 발사각 정보는, 상기 피칭장치에서 미리 설정한 발사각 정보에 상기 산출된 볼 운동 모델의 차이를 이용하여 상기 센싱장치의 볼 센싱에 대한 좌표계인 센싱좌표계를 기초로 상기 피칭장치의 볼 피칭에 대한 좌표계인 피칭좌표계가 기울어진 정도를 보상하도록 하는 보상요소를 적용한 정보이며, 상기 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 속도의 방향, 상기 볼의 속력을 속도의 크기로 하는 속도 벡터에 대한 함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 변환함수를 산출하는 단계는, 상기 피칭장치의 복수의 서로 다른 설정속력에 대해 상기 산출된 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 산출되는 속력을 각각 산출하는 단계와, 상기 복수의 서로 다른 설정속력 값들과 각 설정속력에 대응되어 상기 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 산출되는 속력 값들을 이용하여 선형 근사, 직선 보간, 스플라인 보간 중 어느 하나의 방법을 통해 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계는, 상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델에 상기 피칭장치에서의 볼 발사 위치 정보를 적용하여 상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 볼의 속력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 피칭장치에서 볼 피칭이 이루어질 때마다 상기 피칭장치의 설정된 볼의 속력에 대한 정보 및 그때마다 상기 센싱장치에 의해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 각각 저장하는 단계와, 미리 설정된 주기마다 상기 저장된 설정 속력에 대한 정보 및 측정 속력에 대한 정보 또는 이를 미리 설정된 사항에 따라 데이터 가공 과정을 거친 정보를 이용하여 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 미리 설정된 주기마다 상기 피칭장치를 자가 보정하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 자가 보정하도록 하는 단계는, 미리 설정된 주기 동안 저장된 상기 설정 속력과 상기 측정 속력을 이용하여 상기 변환함수의 계수를 산출하는 단계와, 기존에 산출되어 적용된 변환함수에 따른 상기 피칭장치의 볼 피칭시의 속력의 에러에 대해 미리 설정된 에러함수에 의해 산출되는 기존 에러함수의 값과, 새롭게 산출된 계수를 적용한 변환함수에 따른 상기 피칭장치의 볼 피칭시의 속력의 에러에 대해 상기 에러함수에 의해 산출되는 새로운 에러함수의 값을 비교하여 상기 새로운 에러함수의 값이 상기 기존 에러함수의 값보다 더 작은 경우에 상기 새롭게 산출된 계수를 적용한 변환함수를 상기 피칭장치에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법은, 피칭장치로부터 타석으로 볼이 피칭되고 상기 피칭된 볼을 센싱하는 센싱장치를 구비하는 야구 연습 시스템에서 상기 피칭장치의 볼 피칭 제어방법으로서, 야구 연습 또는 야구 게임의 진행에 따라 상기 피칭장치에서 미리 설정한 속력에 따라 볼이 피칭되고 상기 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱한 센싱데이터를 이용하여 볼 운동 모델을 산출하여, 상기 설정 속력에 대한 정보 및 상기 볼 운동 모델에 따라 산출되는 측정 속력에 대한 정보가 각각 저장하는 단계; 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를, 미리 설정된 주기 동안 저장된 상기 설정 속력과 상기 측정 속력을 이용하여 업데이트하는 단계; 및 상기 업데이트된 변환함수를 상기 피칭장치에 적용함으로써 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 상기 피칭장치가 자가 보정하도록 하는 단계를 포함한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템은, 사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 속력을 가변하여 볼을 피칭하도록 구성되는 피칭장치; 상기 피칭장치에서 피칭된 볼을 센싱하여 그 센싱데이터를 생성하는 센싱장치; 및 상기 센싱장치로부터 상기 센싱데이터를 전송받아 상기 피칭에 의해 운동하는 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출하고, 상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하며, 상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하여 상기 피칭장치에 적용함으로써 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지도록 하는 제어장치를 포함한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어장치는, 상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 이용하여 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 산출하며, 상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델과 상기 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 상기 피칭장치가 상기 발사각으로 볼을 발사할 때의 볼의 속력을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어장치는, 상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델에 상기 피칭장치에서의 볼 발사 위치 정보를 적용하여 상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 볼의 속력을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 바람직하게는, 상기 제어장치는, 상기 피칭장치에서 볼 피칭이 이루어질 때마다 상기 피칭장치의 설정된 볼의 속력에 대한 정보 및 그때마다 상기 센싱장치에 의해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 각각 저장부에 저장하며, 미리 설정된 주기마다 상기 저장된 설정 속력에 대한 정보 및 측정 속력에 대한 정보 또는 이를 미리 설정된 사항에 따라 데이터 가공 과정을 거친 정보를 이용하여 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 미리 설정된 주기마다 상기 피칭장치를 자가 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템은, 사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 속력을 가변하여 볼을 피칭하도록 구성되는 피칭장치; 상기 피칭장치에서 피칭된 볼을 센싱하여 그 센싱데이터를 생성하는 센싱장치; 및 상기 센싱장치로부터 상기 센싱데이터를 전송받아 상기 피칭에 의해 운동하는 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출하고, 상기 피칭장치에서 볼 피칭이 이루어질 때마다 상기 산출되는 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하여 저장부에 저장하며, 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를, 미리 설정된 주기 동안 저장된 상기 설정 속력과 상기 측정 속력을 이용하여 업데이트하여 상기 업데이트된 변환함수를 상기 피칭장치에 적용함으로써 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 상기 피칭장치를 자가 보정하도록 제어하는 제어장치를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템은, 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 기구적 오차 등에 의해 정확한 볼 속력으로 볼 피칭 제어를 할 수 없었던 문제점을 별도의 센서나 측정장치 없이 피칭 또는 타격에 의해 운동하는 볼을 센싱하는 센싱장치를 이용하여 상기 센싱장치의 센싱 결과를 기준으로 하여 피칭장치의 설정을 보정함으로써 정확하게 볼 피칭 제어를 할 수 있도록 하며, 센싱장치와 피칭장치의 상대적인 관계에서 피칭장치의 볼 속력 오차가 보정되므로 기구적 상태가 서로 다른 각 매장의 피칭장치마다 균일한 정확도로 볼 피칭이 이루어질 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템은, 시간이 지남에 따라 피칭장치의 노후화나 볼의 무게나 상태 변화에 따라 설정된 볼의 속력을 정확하게 구현하지 못하게 되는 문제점을 미리 설정된 주기 마다 센싱장치에서 센싱된 결과와 피칭장치의 설정된 볼 피칭 정보의 누적된 결과를 분석하여 상기 피칭장치의 설정을 자동으로 자가 보정할 수 있도록 함으로써, 별도의 센서나 측정장치로 운영자가 수시로 피칭장치에 대한 보정 작업을 할 필요가 없어 야구 연습 시스템에 대한 더욱 효율적인 운영이 가능하도록 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템으로서 가상 야구 시뮬레이션 시스템, 즉 소위 스크린 야구 시스템이 구현된 예를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 야구 연습 시스템의 구성에 관하여 나타낸 블록도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법에 관한 예들을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 도 3 및 도 4에 따른 볼 피칭 제어방법을 설명하는데 참고하기 위한 도면이다.

본 발명에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법 및 이를 이용한 야구 연습 시스템에 관한 좀 더 구체적인 내용을 도면을 참조하여 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 "야구 연습 시스템"은, 단순히 타격 연습을 할 수 있도록 피칭장치가 볼을 피칭하고 타석에서 사용자가 그 피칭된 볼을 타격하는 방식의 야구 연습 시스템은 물론, 실내에 소정 크기의 공간에서 사용자가 배팅을 할 수 있는 타석과 가상의 야구장을 디스플레이할 수 있는 스크린을 설치하고 피칭장치가 타석 쪽으로 볼을 피칭하면 타석에서 볼을 타격할 준비를 하고 있는 사용자는 피칭장치로부터 피칭된 볼을 타격하며 센싱장치가 피칭된 볼 및 사용자에 의해 타격된 볼의 움직임을 센싱하여 그 센싱 결과에 기초하여 스크린 상에 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상을 구현하는 가상 야구 시뮬레이션 시스템 등을 모두 포함하는 개념으로 정의하고 이하 본 발명에 대한 구체적인 설명을 하도록 한다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에 관하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템으로서 가상 야구 시뮬레이션 시스템, 즉 소위 스크린 야구 시스템이 구현된 예를 나타낸 것이고, 도 2는 도 1에 도시된 야구 연습 시스템의 구성에 관하여 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템은 일반적인 스크린 야구 시스템과 마찬가지로 측벽(11)과 후벽(12) 등에 의해 형성되는 공간에 타석(30)과 스크린부(20)를 마련하여, 상기 타석에서 사용자가 배트를 들고 스윙 및 볼 타격을 할 수 있도록 구현된다.

상기 스크린부(20)와 후벽(12) 사이의 공간부(SP)에는 상기 스크린부(20) 상에 투영될 야구 시뮬레이션 영상에 관한 정보 처리를 위한 제어장치(300)가 구비될 수 있고(제어장치(300)에서 처리된 영상은 영상출력부(420)를 통해 스크린부(20)에 투영된다), 타석(30) 쪽으로 볼(1)을 피칭할 수 있는 피칭장치(100)가 설치될 수 있으며, 상기 스크린부(20) 상의 상기 피칭장치(100)의 볼이 발사되는 부분과 대응되는 위치에 볼(1)이 통과할 수 있도록 피칭홀(23)이 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템의 제어계통을 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 제어장치(300), 피칭장치(100), 센싱장치(200) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 피칭장치(100)는 다양한 형태로 구현될 수 있으며 통상적으로 사용되고 있는 또는 개시되어 있는 여하한 형태의 피칭장치를 모두 포함할 수 있는데, 기본적으로 볼 공급부와, 피칭 구동부와, 피칭 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.

즉, 볼 공급부가 다수의 볼이 보관된 보관함에서 볼을 하나씩 이송하여 피칭 구동부로 공급하면, 피칭 제어부가 미리 설정된 볼 발사조건(수동으로 입력된 볼 발사조건일 수도 있고 가상 야구 시뮬레이션 게임 과정에서 설정되는 볼 발사조건일 수도 있다)으로 피칭 구동부를 제어하여 상기 피칭 구동부가 상기 볼 공급부에 의해 공급되는 볼을 타석 쪽으로 발사하게 되는 구성이다.

상기한 피칭 구동부는, 예컨대 하나의 휠을 회전시키고 가이드판과의 사이에서 상기 휠의 회전력으로 볼을 발사하는 방식(예컨대, 일본공개특허공보 제2014-217468호 등), 두 개 이상의 휠을 회전시키고 그 휠들 사이에 볼을 위치시켜 상기 휠들의 회전력에 의해 볼을 발사하는 방식(예컨대, 한국공개특허공보 제2014-0100685호, 한국등록특허 제0411754호, 한국등록실용신안 제0269859호 등), 볼을 파지한 암을 회전시켜 볼을 투척하는 방식(예컨대, 한국등록특허 제0919371호 등) 등 다양한 방식에 의해 구현될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 피칭장치는, 상기 피칭 구동부를 상하 방향 및/또는 좌우 방향으로 각각 이동 또는 틸팅(tilting)시켜 발사되는 볼의 방향, 즉 발사각을 조절할 수 있도록 하는 발사각 조절부를 포함하도록 함이 바람직하며, 상기 피칭 구동부는 상기 피칭 제어부에 의해 제어되어 피칭하는 볼의 속력을 조절할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

상기 피칭 제어부는 상기 발사각 조절부를 제어하여 상기 피칭 구동부가 설정된 발사각으로 볼을 발사하여 타석 쪽으로 다양한 구위의 볼이 피칭될 수 있도록 할 수 있으며, 상기 피칭 구동부를 제어하여 설정된 볼의 속력으로 볼을 발사하여 다양한 구속의 볼이 피칭되도록 할 수 있다(예컨대, 휠을 이용하여 피칭 구동을 하는 형태인 경우 휠의 RPM을 제어하여 다양한 구속으로 볼을 발사할 수 있다).

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 피칭장치는, 도 1에 도시된 바와 같이 i-j-k 좌표계를 기준으로 상하 방향의 발사각 α와 좌우 방향의 발사각 θ 중 적어도 하나의 발사각에 대한 설정이 가능하고 그 설정한 대로 발사각을 조절하여 볼 피칭이 이루어질 수 있으며, 피칭할 볼의 속력에 대한 설정이 가능하여 그 설정한 대로 피칭 구동부의 출력을 조절하거나 모터의 속도를 조절하는 등의 여러 가지 방법으로 설정된 볼의 속력으로 볼 피칭이 이루어질 수 있는 구성이다. 여기서 상기한 피칭장치의 볼 피칭을 위한 발사각의 기준이 되는 좌표계인 i-j-k 좌표계를 "피칭 좌표계"라 하기로 한다.

한편, 상기 센싱장치(200) 역시 다양한 방식으로 구현이 가능한데, 그 일 예로 피칭된 볼 또는 타격된 볼이 지나가는 길목에 다수의 발광센서 및 수광센서에 의해 구성되는 광센서 장치 복수개를 설치하고 볼이 그 광센서 장치를 지나갈 때 발광센서에서 조사되어 볼에 의해 반사된 광을 수광함으로써 복수개의 광센서 장치 각각에서 볼의 좌표 정보를 얻어서 이를 기초로 투구 또는 타구에 대한 볼의 속도, 방향 등의 파라미터를 산출하는 방식을 들 수 있다.

또한, 상기 센싱장치(200)는, 촬영한 이미지를 분석하여 이미지상의 객체에 대한 센싱을 하는 방식으로서, 타석을 포함하는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 취득하여 분석함으로써 피칭장치로부터 피칭되는 볼에 대한 볼 운동 정보의 산출, 사용자에 의해 타격된 볼에 대한 볼 운동 정보의 산출 등을 하는 방식도 가능하며, 상기한 광센싱 방식과 이미지 센싱 방식을 복합적으로 사용할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 센싱장치는 피칭장치에 의해 피칭되어 운동하는 볼을 센싱하여 볼의 위치 등에 대한 센싱 데이터를 산출할 수 있도록 구성되며, 상기 센싱장치에 의해 또는 후술할 제어장치에 의해 상기 센싱 데이터에 기초하여 운동하는 볼 궤적에 대한 볼 운동 모델이 산출될 수 있으면 바람직하다.

도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에서는 카메라유닛과 센싱처리유닛을 포함하는 이미지 센싱 방식의 센싱장치(200)에 대해 도시하고 있으며, 이와 같은 이미지 센싱 방식의 센싱장치(200)에 의해 센싱된 센싱 데이터에 기초하여 운동하는 볼의 운동 모델을 산출하는 것에 대해서는, 본 출원인에 의해 출원된 특허출원 제10-2016-0004526호 등에서 구체적으로 개시하고 있다.

상기한 특허출원 제10-2016-0004526호에서도 개시하고 있듯이, 이미지 센싱 방식의 센싱장치(200)는 카메라유닛과, 센싱처리유닛을 포함하여 구성될 수 있으며, 카메라유닛은 타석을 포함하는 일정 촬영 범위에 대한 이미지를 연속적으로 취득하고, 센싱처리유닛은 카메라유닛으로부터 이미지를 전달받아 미리 설정된 사항에 따른 이미지 분석을 수행하여 볼을 찾아 각 볼에 대한 3차원 좌표 데이터를 추출하고 그 추출된 3차원 좌표 데이터를 이용하여 피칭되어 운동하는 볼 또는 타격되어 운동하는 볼에 대한 볼의 운동 모델을 결정하며, 볼의 운동 모델이 결정되면 이를 이용하여 상기 야구 연습 시스템를 이용한 야구 연습 또는 야구 게임에 필요한 각종 정보를 산출한다.

여기서, 볼의 운동 모델은 피칭되어 또는 타격되어 운동하는 볼의 3차원 공간 상에서의 궤적에 관한 운동 방정식으로 표현되는 것을 의미하며, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 야구 연습 시스템에 의한 야구 연습 또는 야구 게임이 이루어지는 공간에 대해 x축, y축 및 z축의 3차원 좌표계로 정의하여 그 정의된 좌표계에 따라 상기 볼의 운동 모델이 결정될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같은 x-y-z 좌표계는 센싱장치가 운동하는 볼에 대한 센싱을 하는 기준이 되는 좌표계로서 이하에서는 "센싱좌표계"라 하기로 한다.

상기한 피칭장치의 볼 피칭에 대한 좌표계인 피칭좌표계는 상기 센싱장치의 볼 센싱에 대한 좌표계인 센싱좌표계의 z축에 대해 180°회전함에 따라 각 좌표축이 서로 평행하게 되는 관계이다.

상기한 "볼 운동 모델"은 x축 방향의 운동 방정식, y축 방향의 운동 방정식 및 z축 방향의 운동 방정식으로 정의될 수 있으며, 이를 산출하는 구체적인 방법은 상기한 특허출원 제10-2016-0004526호에서 개시하고 있다.

한편, 상기 제어장치(300)는, 도 2에 도시된 바와 같이 저장부(320), 영상처리부(330) 및 제어부(310)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 저장부(320)는 야구 연습 시스템에서 이루어지는 야구 시뮬레이션 영상 등의 처리를 위한 데이터가 저장되며, 피칭장치에서 볼을 피칭할 때마다 설정되는 발사각에 대한 정보와 산출되는 볼 운동 모델에 대한 정보가 저장되는 부분이다. 상기 저장부(320)는 서버(미도시)로부터 전송받은 데이터를 일시적으로 저장하는 저장소 역할을 하는 것으로 구성될 수도 있다.

상기 영상처리부(330)는 가상의 야구장에 관한 영상, 선수와 심판, 관객 등에 관한 영상 등의 백그라운드 영상과 가상의 투수가 볼을 피칭하는 영상, 사용자가 타격한 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 영상 등 각종 야구 시뮬레이션 관련 영상을 생성하기 위하여 영상 데이터에 대한 미리 설정된 프로그램에 따른 처리를 수행하며, 처리된 영상은 영상출력부(420)로 전송하고 상기 영상출력부(420)는 전송받은 영상을 사용자가 볼 수 있도록 스크린부(20)에 투영하는 등 영상의 출력을 수행한다.

상기 제어부(310)는 본 발명에 따른 야구 연습 시스템의 각 구성요소들을 제어하며 상기 센싱장치(200)로부터 전송되는 각종 정보에 기초하여 타격된 볼의 궤적에 대한 시뮬레이션 등 야구 시뮬레이션 영상 구현을 위한 각종 연산을 수행한다.

상기한 "볼 운동 모델"은 센싱장치가 센싱 데이터를 이용하여 직접 산출하도록 구성될 수도 있고, 상기한 센싱장치의 센싱 데이터를 상기 제어부(310)가 받아서 산출하도록 구성될 수도 있다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 플로우차트를 참조하여 본 발명에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법에 관하여 설명하도록 한다.

먼저, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법에 관하여 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템의 센싱장치(200)와 피칭장치(100)가 설치된 상태를 기준으로 설명한다.

상기 피칭장치(100)가 수학적 정확도로 완전히 평편한 위치에 설치된다는 것은 불가능하므로 설치 환경에 따라 어느 정도 크게 또는 작게 기울어짐이 발생하게 된다.

즉, 상기 피칭장치(100)가 i-j-k 좌표계를 기준으로 상하방향 발사각 α와 좌우방향 발사각 θ의 설정 발사각에 따라 볼(1)을 피칭할 때, 상기한 바와 같은 피칭장치의 기울어짐 때문에 실제로는 α와 θ의 설정 발사각으로 볼이 발사되지 않는다.

상기한 바와 같은 피칭장치의 설치 환경 등에 따른 기울어짐은 피칭좌표계 i-j-k 좌표계를 적절히 회전시킴으로써 보상할 수 있으며, 이는 후술할 보상요소로서 회전행렬 Rc를 산출하여 피칭장치에 적용하여 해결할 수 있다.

피칭장치에서 볼이 피칭될 때의 속도는 벡터의 개념으로써 속도벡터로써 나타낼 수 있으며, 속도벡터의 크기인 속력과 속도벡터의 방향을 나타내는 방향벡터로써 나타낼 수 있다.

예컨대, 피칭장치가 볼 피칭할 때의 설정 속도의 속력을 vp, 상하 발사각을 α, 그리고 좌우 발사각을 θ라고 할 때, 실제로 피칭장치가 볼 피칭을 할 때의 속력 및 발사각은 vp, α 및 θ와 다르게 발사되는데, 본 발명에 따른 볼 피칭 제어방법은 이를 센싱장치에 의한 센싱 데이터를 기초로 보정하여 볼 피칭이 이루어지도록 제어함으로써 정확한 볼 컨트롤이 가능하도록 한 것이다.

도 3에 도시된 플로우차트는 상기한 바와 같이 피칭장치가 설정 발사각 및 설정 속력에 따라 정확하게 볼을 발사할 수 있도록 하기 위한 방법의 일 예에 관하여 나타내고 있다.

먼저, 피칭장치에서 미리 설정한 발사각 및 속력으로 볼을 피칭하고(S100), 이때 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱하여 센싱데이터를 생성하며(S110), 제어장치가(또는 센싱장치 자체가) 상기 센싱데이터를 이용하여 피칭된 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출한다(S120). 여기서 상기 센싱장치 및 제어장치가 센싱데이터를 생성하여 볼 운동 모델을 산출하는 구체적인 방법에 대해 특허출원 제10-2016-0004526호에서 설명하고 있다는 점은 이미 설명한 바 있다.

이에 따르면, 볼 운동 모델은 x-y-z 좌표계에 따라 산출되며 아래와 같이 x축 방향의 운동방정식, y축 방향의 운동방정식 및 z축 방향의 운동방정식으로 산출할 수 있으며, 아래 각 운동방정식은 시간에 대한 함수이다.

<볼 운동 모델>

x = ax*t + bx ( x축 방향의 운동방정식)

y = ay*t + by ( y축 방향의 운동방정식)

z = az*t + bz - 0.5*g*t ² (z축 방향의 운동방정식)

여기서, t는 시간값, g는 중력가속도, x, y, z는 각 축 방향의 좌표, ax 및 ay는 시간 t에 대한 x 및 y좌표의 증가량(기울기)이고, bx 및 by는 시간 t가 0 일 때 각각 x 및 y의 좌표값(절편)을 의미한다.

az는 시간 t가 0일 때의 z 방향 속도, bz는 시간 t가 0일 때의 z의 좌표값(절편)을 의미한다.

상기한 바와 같은 S100, S110 및 S120의 과정을 미리 설정한 횟수만큼 반복하되, 미리 설정한 발사각을 매회 다르게 하여 반복한다(S130). 예컨대, 아래와 같이 3가지 경우로 반복할 수 있다.

경우 1 → 피칭장치가 설정 상하각 α1 및 좌우각 θ1 , 설정 속력 vp1으로 볼을 피칭하는 경우

경우 2 → 피칭장치가 설정 상하각 α2 및 좌우각 θ2 , 설정 속력 vp2로 볼을 피칭하는 경우

경우 3 → 피칭장치가 설정 상하각 α3 및 좌우각 θ3 , 설정 속력 vp3로 볼을 피칭하는 경우

여기서, 상하각 α1, α2, α3, 좌우각 θ1, θ2, θ3, 그리고 속력 vp1, vp2, vp3는 각각 서로 다른 값이다.

위 각 경우의 설정 발사각 정보를 상기한 볼 운동 모델에 적용하면, 아래와 같이 나타낼 수 있다.

<경우 1>

x1 = ax1 * t + bx1

y1 = ay1 * t + by1

z1 = az1 * t + bz1 - 0.5*g* t ²

<경우 2>

x2 = ax2 * t + bx2

y2 = ay2 * t + by2

z2 = az2 * t + bz2 - 0.5*g* t ²

<경우 3>

x3 = ax3 * t + bx3

y3 = ay3 * t + by3

z3 = az3 * t + bz3 - 0.5*g* t ²

한편, 상기한 바와 같이 S100, S110 및 S120 단계를 3번 반복하여 결과를 얻은 후에 이를 가지고, 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 이용하여 볼의 속도벡터에 대한 함수를 산출한다(S150).

여기서 상기 '피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보'는 앞서 설명한 바 있는 피칭장치의 기울어짐을 보상하는 회전행렬 Rc를 적용한 경우의 발사각 정보일 수도 있고 피칭장치의 기울어짐을 무시하고 속력만을 보정하고자 하는 경우에는 상기 회전행렬 Rc를 적용하지 않은 상태의 설정 발사각 정보일 수도 있다.

이하에서는 상기 '피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보'를 피칭장치의 기울어짐을 보상하는 회전행렬 Rc를 적용한 경우의 발사각 정보인 것으로 하여 설명하도록 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 피칭좌표계 (i, j, k)에서 각각 상하 방향 및 좌우 방향으로 α 및 θ만큼 회전하였을 때의 좌표계를 (i', j', k')이라고 정의하면, 피칭장치(100)가 발사각 α 및 θ로 볼을 발사한다는 것은 결국 (i', j', k') 좌표계에서 j'축 방향으로 볼을 발사하는 것과 같다.

피칭장치(100)가 j' 방향으로 설정 속력 vp로 볼을 발사할 때 실제 발사 속력을 vr이라 하면, 이를 센싱좌표계인 x-y-z 좌표계로 나타내었을 때 아래와 같이 속도벡터 VR을 얻을 수 있다.

<볼의 속도벡터(VR)에 대한 함수에 관한 식>

상기 속도벡터 VR에 관한 식에서 회전행렬 Rc는 센싱좌표계의 x, y 및 z 축 기준으로 각각 오일러각 Ψc, δc, Φc의 회전성분을 갖는 행렬로 나타낼 수 있으며 아래와 같이 표현할 수 있다.

<회전행렬에 관한 식>

상기 회전행렬 Rc의 각 회전성분인 Ψc, δc, Φc의 값은 다른 방법에 의해 이미 구해진 값이며, 본 발명은 상기한 회전행렬을 구하여 볼의 발사각을 보상하는 방법 보다는 볼의 속력에 대해 보정하는 방법에 중점을 두고 있으므로, 상기한 회전행렬 Rc를 산출하는 구체적인 방법에 대해서는 설명을 생략하도록 한다.

상기한 바와 같이 볼의 속도벡터에 대한 함수를 이용하여 볼 발사시의 실제 속력인 vr을 산출할 수 있는데, 상기한 볼 운동 모델과 상기한 볼의 속도벡터에 대한 함수를 이용하여 피칭장치가 상기 회전행렬에 의해 보상된 상태에서 설정 발사각으로 볼을 발사할 때의 볼의 속력을 산출할 수 있다(S160).

즉, 센싱장치에 의해 측정한 볼의 속력과 피칭장치의 설정 속력을 비교하여 차이나는 것을 보정하도록 하는 보정요소를 산출하는 것이다.

상기한 <볼 운동 모델>은 각각 t에 대한 함수이므로, y방향 운동 방정식 y = ay*t + by 를 미분하면 '운동하는 볼의 y축 방향 속도 성분 = ay'임을 알 수 있다.

상기 속도벡터 VR에서 y축 방향 성분을 VR(y)라 할 때, ay = VR(y)가 성립한다. 즉, 상기 <속도벡터에 대한 함수>를 이용하여 아래와 같이 정리할 수 있다.

상기 ay에 대한 식을 정리하면, 아래와 같이 실제 발사 속력 vr에 대한 식을 얻을 수 있다.

<발사 속력 vr에 관한 식>

따라서 피칭장치에서 설정한 속력 vp에 대하여 실제 센싱장치에서 측정된 속력 값인 vr을 센싱장치를 통해 산출한 볼의 운동 모델의 ay와 피칭장치의 기울어짐을 보상하는 회전행렬 Rc, 피칭장치의 설정 상하각 α 및 좌우각 θ 이용하여 구할 수 있다.

상기한 바와 같이 설정된 볼의 속력과 볼의 속도벡터에 대한 함수를 이용하여 산출된 볼의 속력 정보를 이용하여, 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출할 수 있다(S170).

앞서 설정 발사각 및 속력에 대한 3가지 경우에 대해 데이터를 얻는 것을 설명한 바 있는데, 더욱 많은 다양한 경우에 대해 상기한 식을 이용하여 vr을 다양하게 산출한 후, 선형 근사나 직선 보간, 스플라인 보간 등을 이용하면 실제로 제어하고자 하는 속력 값을 피칭머신의 설정 속력으로 바꿔주는 변환 함수를 구할 수 있다.

예를 들어, 피칭장치에서 설정속력을 값이 작은 순서대로 vp(1), vp(2), … vp(n)으로 설정하고, 각각에 대해 센싱장치의 센싱데이터로 볼 운동 모델을 구하면 위의 식에 의해 vr(1), vr(2), … vr(n)에 해당하는 값을 구할 수 있다. 이 vp(1),vp(2), … ,vp(n) 과 vr(1), vr(2), … , vr(n)을 이용하여 선형 근사를 한다면 실제 제어하고 싶은 속력 vr_tar에 대하여 피칭장치에서 설정해야 하는 속력 vp_tar을 구하는 함수를 다음의 식으로 표현 할 수 있다.

<변환함수에 관한 식>

즉, n회의 경우에 대해 상기한 <발사 속력 vr에 관한 식>을 이용하여 설정 속력 vp 및 발사 속력 vr을 구하여 상기 <변환함수에 관한 식>에 적용할 경우, 실제 발사하여야 하는 목표 속력 vr_tar를 구현하기 위하여 피칭장치에서 설정하여야 하는 설정 속력 vp_tar의 값을 구할 수 있으며, 상기한 변환함수를 피칭장치에 적용하여 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 피칭장치가 구현할 볼의 속력을 상기 변환함수를 이용하여 변환하여 설정하고 그에 따라 볼 피칭이 이루어지도록 함으로써 정확한 볼 피칭 제어가 가능하게 되는 것이다(S180).

한편, 상기 <발사 속력 vr에 관한 식>은 회전행렬 Rc를 이미 알고 있는 경우에 있어서 발사 속력 vr에 관한 식이었는데, 회전행렬 Rc를 모르는 대신, 피칭장치의 볼이 발사되는 위치인 (POx, POy, POz)를 이미 알고 있는 경우에는 아래와 같은 방법으로 설정 속력 vp와 실제 발사 속력 vr의 관계를 구할 수 있다.

볼 발사 위치 (POx, POy, POz)를 볼 운동 모델에 적용하면 아래와 같은 식이 성립한다. 아래 식에서 시간 tp는 볼 발사 위치 (POx, POy, POz)에서의 시간값을 의미한다.

<볼 발사 위치에서의 볼 운동 모델>

POx = ax * tp + bx

POy = ay * tp + by

POz = az * tp + bz - 0.5*g* tp ²

상기 <볼 발사 위치에서의 볼 운동 모델>을 이용하여 볼 발사 위치에 볼이 있을 때의 시간 tp를 아래와 같이 산출할 수 있다.

tp = ( POy - by) / ay

상기 tp 시간에서 상기 볼 운동 모델을 미분하면 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 속도 V_po를 아래와 같이 얻을 수 있다.

<볼 발사시의 속도에 관한 식>

V_po(x) = ax

V_po(y) = ay

V_po(z) = az - g * tp

여기서, V_po(x), V_po(y) 및 V_po(z)는 볼이 발사될 때의 속도 V_po에 대한 x, y, z축 방향 성분을 의미한다.

상기 <볼의 속도벡터(VR)에 대한 함수에 관한 식>의 속도벡터 VR과 상기 <볼 발사시의 속도에 관한 식>의 속도 V_po는 서로 동일한 속도이다. 따라서 두 벡터의 크기 또한 동일하며 아래와 같은 식이 가능하게 된다.

여기서 방향을 나타내는 행렬 Rc와

의 크기는 각각 1이므로, |VR| = |vr| = |V_po|가 성립하며, 상기 <볼 발사시의 속도에 관한 식>을 위 식에 적용하면 아래와 같이 속력 vr에 관한 식을 얻을 수 있다.

<속력 vr에 관한 식>

여기서, 상기 시간 tp에 대해서는 tp = ( POy - by) / ay을 통해 구해진 값이다.

따라서, 상기 속력 vr에 관한 식으로 설정 속력 vp와 실제 속력 vr에 대해 다양한 값의 조합을 구하여 상기한 <변환함수에 관한 식>을 통해 실제 발사하여야 하는 목표 속력 vr_tar를 구현하기 위하여 피칭장치에서 설정하여야 하는 설정 속력 vp_tar의 값을 구할 수 있다.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 피칭장치에 상기한 변환함수를 적용하여 볼의 속력을 보정한다고 하더라도 시간이 지남에 따라 피칭장치의 노후화나 볼의 무게나 상태 변화에 따라 설정된 볼의 속력을 정확하게 구현하지 못하게 될 수 있기 때문에, 피칭장치에 적용되는 변환함수를 미리 설정한 주기마다 볼 피칭 정보의 누적된 결과를 분석하여 업데이트를 해 줌으로써 볼 피칭의 정확성에 대한 신뢰성을 담보할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따른 야구 연습 시스템은 피칭장치에 적용되는 상기한 변환함수를 미리 설정된 주기마다 새롭게 누적 저장한 데이터를 이용하여 더 정확하게 변경하여 설정해 줌으로써 피칭장치가 주기마다 볼의 속력에 대한 자가 보정을 할 수 있도록 한다.

상기한 <변환함수에 관한 식>에서 제어하고자 하는 속력 vr_tar에 대해 피칭장치에서 vp_tar로 속력을 설정해주게 되는데, 시간이 지남에 따라 피칭장치에서 피칭되는 볼에 대해 센싱장치가 측정한 속력 vr이 상기 목표 속력인 vr_tar와 점점 다른 값을 갖게 될 수 있다. 여기서 말하는 볼의 속력은 피칭장치가 볼을 발사하는 시점에서의 속력임은 앞서 설명한 바와 같다.

따라서, 야구 연습 또는 야구 게임이 진행되어 피칭장치가 볼을 피칭할 때마다 설정 속력 vp(이미 변환함수가 산출되어 적용된 상태에서 피칭장치에서 설정하는 설정 속력 vp는 상기 이미 적용된 변환함수에 따라 vr_tar의 제어하고자 하는 목표 속력을 위해 설정되는 vp_tar의 값이 된다)와 그에 대한 센싱장치에 의해 측정된 볼의 속력 vr(이는 vr_tar와 같은 값이 될 수도 있지만 점점 오차가 벌어질 수도 있는 등 서로 다른 값을 갖게 될 수도 있다) 정보를 지속적으로 저장한다(S200).

제어장치는 미리 설정한 주기에 도달한 경우(S210), 해당 주기 동안 저장된 설정 속력 정보 및 센싱장치에 의한 측정 속력 정보를 상기 변환함수에 관한 식에서의 vp를 대체하는 vp'과 vr을 대체하는 vr'으로 각각 적용하여 새로운 변환함수의 계수인 A_new와 B_new를 산출하여 기존의 변환함수에 대해 아래와 같이 새로운 변환함수를 산출한다(S220).

<새롭게 산출되는 변환함수에 관한 식>

상기 <새롭게 산출되는 변환함수에 관한 식>에서 vp’및 vr’은 해당 주기 동안 저장부에 누적 저장되는 설정 속력 정보 및 해당 설정 속력으로 볼 피칭시의 볼 운동 모델에 의해 산출되는 측정 속력 정보일 수 있다.

여기서 각 요소에 (i)를 붙인 것은 해당 요소의 데이터가 다수 존재한다는 것을 나타낸 것이다. 즉, i = 1, 2, 3... 이며, 예컨대 vp'(1)= 5m/s, vp'(2)= 5.5m/s, vp'(3)= 6.5m/s... 등으로 나타낼 수 있다. 이하 (i)가 붙은 요소들은 모두 위와 같은 의미이다.

미리 설정된 주기 동안 저장된 설정 속력 정보를 vp_set라 하고 이에 대한 측정 속력 정보를 vr_set라 한다면, 상기한 vp’(i) 및 vr’(i)은 각각 상기 vp_set 및 vr_set를 의미하는 것일 수도 있다. 그러나, 새롭게 산출되는 변환함수의 계수인 A_new 및 B_new의 정확성과 이에 산출의 신뢰성을 높이기 위하여 상기 vp’(i) 및 vr’(i)을 상기 vp_set 및 vr_set에 대해 적절히 가공한 데이터가 되도록 할 수도 있다.

예컨대, vp_set에서 일정 횟수 이상 중복되지 않은 데이터 및 이에 대응하는 vp_set의 데이터는 데이터의 신뢰성을 높이기 위하여 제거하도록 할 수 있다.

vp_set에서 데이터의 간격이 너무 좁은 경우에는 일정 거리에 있는 데이터들을 묶어서 대표값을 산출하여 적용하는 등의 데이터 가공이 가능하며, vp_set에서 데이터의 간격이 너무 큰 경우에는 중간값을 보간을 통해 산출하여 적용하는 등의 데이터 가공도 가능하다.

상기한 바와 같이 미리 설정된 사항에 따라 데이터 가공이 이루어진 후 최종적으로 결정된 vp’(i) 및 vr’(i)를 이용하면 상기한 <새롭게 산출되는 변환함수에 관한 식>에 의해 새로운 계수인 A_new 및 B_new가 적용되는 새로운 변환함수를 산출할 수 있다.

상기 새롭게 산출되는 변환함수가 기존의 변환함수보다 더 정확할 경우에 상기 새롭게 산출되는 변환함수가 기존의 변환함수를 대체하여 업데이트되도록 할 수 있다.

이를 위해 에러함수를 미리 설정하고 기존의 변환함수에 따른 상기 에러함수의 값(이를 '기존 에러함수의 값'이라 한다)과 상기 새롭게 산출된 변환함수에 따른 에러함수의 값(이를 '새로운 에러함수의 값'이라 한다)을 비교하여 새롭게 산출된 변환함수에 따른 에러함수의 값이 더 작은 경우에 상기 새롭게 산출된 변환함수가 더 정확한 것이므로, 기존의 변환함수를 대체하여 상기 새롭게 산출된 변환함수를 피칭장치에 적용한다(S230 ~ S250).

기존 에러함수의 값을 산출하기 위한 기존 에러함수를 E1이라 하고, 새로운 에러함수의 값을 산출하기 위한 새로운 에러함수를 E2라 할 때, E1과 E2는 아래와 같이 나타낼 수 있다.

E1(i) = |vp_tar(i) - vr_tar(i)|

E2(i) = |vp_tar_new(i) - vr_tar(i)|

기존의 변환함수를 vp_tar(i) = A * (vr_tar(i)) * B라 하고, 새로 산출된 변환함수를 vp_tar_new(i) = A_new * (vr_tar(i)) * B라 하기로 한다. 즉, 상기 vp_tar(i)는 이미 피칭장치에 적용된 설정 속력 정보이고 상기 vp_tar_new(i)는 새롭게 산출된 변환함수에 의해 산출된 정보이다.

상기 vp_tar(i)는 해당 주기 동안 기존의 변환함수에 따라 설정된 속력값이므로 해당 주기 동안 저장된 vp(i)의 값 또는 vp'(i)의 값과 동일한 값이 된다. 실제 측정된 속력값인 vr'(i)의 값은 A_new와 B_new에 적용되어 있다.

상기 E1(i)의 모든 값의 합을 '기존 에러함수의 값'이라 하고, 상기 E2(i)의 모든 값의 합을 '새로운 에러함수의 값'이라 하면, 상기 E2(i)의 모든 값의 합인 새로운 에러함수의 값이 상기 E1(i)의 모든 값의 합인 기존 에러함수의 값 보다 더 작을 경우에 상기 새롭게 산출된 A_new 및 B_new를 포함하는 변환함수를 더 정확한 변환함수로 볼 수 있는 신뢰성을 담보할 수 있다.

상기한 바와 같이 새로운 에러함수의 값이 기존 에러함수의 값보다 작은 경우에 새로운 변환함수를 기존 변환함수에 대체하여 피칭장치에 적용함으로써 변환함수에 대한 업데이트가 이루어지도록 한다(S250).

만약, 오히려 기존 에러함수의 값이 새로운 에러함수의 값보다 작은 경우에는 기존의 변환함수를 그대로 적용하고 새로운 변환함수는 삭제한다(S260).

상기한 바와 같이 변환함수에 대한 업데이트가 완료되면, 해당 주기 동안 저장된 데이터들을 모두 삭제하고 다음 주기를 시작하여 다시 상기한 S200 ~ S260 단계의 과정을 반복한다(S270).

이와 같이 피칭장치의 속력을 보정할 수 있는 변환함수를 미리 설정해 놓고, 미리 설정한 주기마다 볼 피칭 정보를 저장하였다가 이를 분석하여 새롭게 변환함수를 산출하고 이를 이용하여 상기 미리 설정된 변환함수를 업데이트함으로써 시간이 지남에 따라 피칭장치에 대해 수시로 관리자가 별도로 보정 작업을 해주는 등의 번거로움 없이 센싱장치를 이용하여 피칭장치가 자가 보정을 할 수 있으므로 정확한 볼 컨트롤에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 특장점이 있다.

100: 피칭장치, 200: 센싱장치
300: 제어장치, 310: 제어부
320: 저장부, 330: 영상처리부

Claims

피칭장치로부터 타석으로 볼이 피칭되고 상기 피칭된 볼을 센싱하는 센싱장치를 구비하는 야구 연습 시스템에서 상기 피칭장치의 볼 피칭 제어방법으로서,
상기 피칭장치에서 미리 설정한 속력에 따라 볼이 피칭되고 상기 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱한 센싱데이터를 이용하여 볼 운동 모델을 산출하는 단계;
상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계;
상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하는 단계; 및
사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지는 단계를 포함하며,
상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계는,
상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 이용하여 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 산출하는 단계와,
상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델과 상기 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 상기 피칭장치가 상기 발사각으로 볼을 발사할 때의 볼의 속력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 산출하는 단계는,
상기 볼이 발사될 때의 발사각 정보는, 상기 피칭장치에서 미리 설정한 발사각 정보에 상기 산출된 볼 운동 모델의 차이를 이용하여 상기 센싱장치의 볼 센싱에 대한 좌표계인 센싱좌표계를 기초로 상기 피칭장치의 볼 피칭에 대한 좌표계인 피칭좌표계가 기울어진 정도를 보상하도록 하는 보상요소를 적용한 정보이며, 상기 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 속도의 방향, 상기 볼의 속력을 속도의 크기로 하는 속도 벡터에 대한 함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
제1항에 있어서, 상기 변환함수를 산출하는 단계는,
상기 피칭장치의 복수의 서로 다른 설정속력에 대해 상기 산출된 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 산출되는 속력을 각각 산출하는 단계와,
상기 복수의 서로 다른 설정속력 값들과 각 설정속력에 대응되어 상기 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 산출되는 속력 값들을 이용하여 선형 근사, 직선 보간, 스플라인 보간 중 어느 하나의 방법을 통해 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
피칭장치로부터 타석으로 볼이 피칭되고 상기 피칭된 볼을 센싱하는 센싱장치를 구비하는 야구 연습 시스템에서 상기 피칭장치의 볼 피칭 제어방법으로서,
상기 피칭장치에서 미리 설정한 속력에 따라 볼이 피칭되고 상기 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱한 센싱데이터를 이용하여 볼 운동 모델을 산출하는 단계;
상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계;
상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하는 단계; 및
사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지는 단계를 포함하며,
상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계는,
상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델에 상기 피칭장치에서의 볼 발사 위치 정보를 적용하여 상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 볼의 속력을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
피칭장치로부터 타석으로 볼이 피칭되고 상기 피칭된 볼을 센싱하는 센싱장치를 구비하는 야구 연습 시스템에서 상기 피칭장치의 볼 피칭 제어방법으로서,
상기 피칭장치에서 미리 설정한 속력에 따라 볼이 피칭되고 상기 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱한 센싱데이터를 이용하여 볼 운동 모델을 산출하는 단계;
상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하는 단계;
상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하는 단계; 및
사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지는 단계를 포함하며,
상기 피칭장치에서 볼 피칭이 이루어질 때마다 상기 피칭장치의 설정된 볼의 속력에 대한 정보 및 그때마다 상기 센싱장치에 의해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 각각 저장하는 단계와,
미리 설정된 주기마다 상기 저장된 설정 속력에 대한 정보 및 측정 속력에 대한 정보 또는 이를 미리 설정된 사항에 따라 데이터 가공 과정을 거친 정보를 이용하여 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 미리 설정된 주기마다 상기 피칭장치를 자가 보정하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
제6항에 있어서, 상기 자가 보정하도록 하는 단계는,
미리 설정된 주기 동안 저장된 상기 설정 속력과 상기 측정 속력을 이용하여 상기 변환함수의 계수를 산출하는 단계와,
기존에 산출되어 적용된 변환함수에 따른 상기 피칭장치의 볼 피칭시의 속력의 에러에 대해 미리 설정된 에러함수에 의해 산출되는 기존 에러함수의 값과, 새롭게 산출된 계수를 적용한 변환함수에 따른 상기 피칭장치의 볼 피칭시의 속력의 에러에 대해 상기 에러함수에 의해 산출되는 새로운 에러함수의 값을 비교하여 상기 새로운 에러함수의 값이 상기 기존 에러함수의 값보다 더 작은 경우에 상기 새롭게 산출된 계수를 적용한 변환함수를 상기 피칭장치에 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
피칭장치로부터 타석으로 볼이 피칭되고 상기 피칭된 볼을 센싱하는 센싱장치를 구비하는 야구 연습 시스템에서 상기 피칭장치의 볼 피칭 제어방법으로서,
야구 연습 또는 야구 게임의 진행에 따라 상기 피칭장치에서 미리 설정한 속력에 따라 볼이 피칭되고 상기 센싱장치가 상기 피칭된 볼을 센싱한 센싱데이터를 이용하여 볼 운동 모델을 산출하여, 상기 설정 속력에 대한 정보 및 상기 볼 운동 모델에 따라 산출되는 측정 속력에 대한 정보가 각각 저장하는 단계;
제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를, 미리 설정된 주기 동안 저장된 상기 설정 속력과 상기 측정 속력을 이용하여 업데이트하는 단계; 및
상기 업데이트된 변환함수를 상기 피칭장치에 적용함으로써 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 상기 피칭장치가 자가 보정하도록 하는 단계;
를 포함하는 야구 연습 시스템에서 피칭장치의 볼 피칭 제어방법.
사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 속력을 가변하여 볼을 피칭하도록 구성되는 피칭장치;
상기 피칭장치에서 피칭된 볼을 센싱하여 그 센싱데이터를 생성하는 센싱장치; 및
상기 센싱장치로부터 상기 센싱데이터를 전송받아 상기 피칭에 의해 운동하는 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출하고, 상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하며, 상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하여 상기 피칭장치에 적용함으로써 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지도록 하는 제어장치를 포함하며,
상기 제어장치는,
상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 발사각 정보를 이용하여 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 산출하며, 상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델과 상기 볼의 속도 벡터에 대한 함수를 이용하여 상기 피칭장치가 상기 발사각으로 볼을 발사할 때의 볼의 속력을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템.
삭제
사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 속력을 가변하여 볼을 피칭하도록 구성되는 피칭장치;
상기 피칭장치에서 피칭된 볼을 센싱하여 그 센싱데이터를 생성하는 센싱장치; 및
상기 센싱장치로부터 상기 센싱데이터를 전송받아 상기 피칭에 의해 운동하는 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출하고, 상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하며, 상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하여 상기 피칭장치에 적용함으로써 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지도록 하는 제어장치를 포함하며,
상기 제어장치는,
상기 센싱데이터에 의한 볼 운동 모델에 상기 피칭장치에서의 볼 발사 위치 정보를 적용하여 상기 피칭장치에서 볼이 발사될 때의 볼의 속력을 산출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템.
사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 속력을 가변하여 볼을 피칭하도록 구성되는 피칭장치;
상기 피칭장치에서 피칭된 볼을 센싱하여 그 센싱데이터를 생성하는 센싱장치; 및
상기 센싱장치로부터 상기 센싱데이터를 전송받아 상기 피칭에 의해 운동하는 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출하고, 상기 산출된 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하며, 상기 설정된 볼의 속력과 이에 대해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 이용하여 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를 산출하여 상기 피칭장치에 적용함으로써 사용자의 야구 연습 또는 야구 게임 진행에 따라 상기 피칭장치가 구현할 볼의 속력이 상기 변환함수에 의해 변환되어 설정되어 볼 피칭이 이루어지도록 하는 제어장치를 포함하며,
상기 제어장치는,
상기 피칭장치에서 볼 피칭이 이루어질 때마다 상기 피칭장치의 설정된 볼의 속력에 대한 정보 및 그때마다 상기 센싱장치에 의해 측정된 볼의 속력에 대한 정보를 각각 저장부에 저장하며, 미리 설정된 주기마다 상기 저장된 설정 속력에 대한 정보 및 측정 속력에 대한 정보 또는 이를 미리 설정된 사항에 따라 데이터 가공 과정을 거친 정보를 이용하여 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 미리 설정된 주기마다 상기 피칭장치를 자가 보정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 야구 연습 시스템.
사용자의 타격이 이루어지는 타석을 향하여 속력을 가변하여 볼을 피칭하도록 구성되는 피칭장치;
상기 피칭장치에서 피칭된 볼을 센싱하여 그 센싱데이터를 생성하는 센싱장치; 및
상기 센싱장치로부터 상기 센싱데이터를 전송받아 상기 피칭에 의해 운동하는 볼에 대한 볼 운동 모델을 산출하고, 상기 피칭장치에서 볼 피칭이 이루어질 때마다 상기 산출되는 볼 운동 모델을 이용하여 상기 피칭장치에서 설정한 볼의 속력에 대해 상기 센싱장치에 의해 측정되는 볼의 속력을 산출하여 저장부에 저장하며, 제어하고자 하는 볼의 속력에 대해 상기 피칭장치에서 설정하여야 하는 속력으로 변환하는 변환함수를, 미리 설정된 주기 동안 저장된 상기 설정 속력과 상기 측정 속력을 이용하여 업데이트하여 상기 업데이트된 변환함수를 상기 피칭장치에 적용함으로써 상기 주기 동안 상기 피칭장치에서 발생할 수 있는 볼 발사 속력의 오차를 보정함으로써 상기 피칭장치가 자가 보정하도록 제어하는 제어장치;
를 포함하는 야구 연습 시스템.