KR20040015777A

KR20040015777A - 그립 압력을 이용한 골프 스윙 분석 방법

Info

Publication number: KR20040015777A
Application number: KR1020040004945A
Authority: KR
Inventors: 조창호; 이근춘; 송대찬
Original assignee: 조창호; 이근춘; 송대찬
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2004-01-27
Publication date: 2004-02-19

Abstract

본 발명은 그립 압력을 이용하여 골프 스윙을 분석하는 방법에 관한 것이다.

골프 스윙은 어드레스, 백스윙, 탑 오브 백스윙, 다운 스윙, 임팩트 그리고 폴로우 드로로 나누어 진다. 압력 소자인 스트레인 게이지를 골프 샤프트의 그립이나 장갑에 부착하여 상기의 각 스윙 구분 동작에 일어나는 압력의 세기를 측정값을 제공하는 데 있다.

비디오나 고성능 카메라로 골퍼의 스윙 동작과 상기의 그립 압력 측정한 결과를 컴퓨터에 입력하여 동기시켜서 골퍼의 스윙을 종합적으로 분석하여 제공하는 것을 포함한다.

상기의 스윙 동안에 일어나는 골퍼의 스윙 동작과 컴퓨터에 내장된 숙련된 골퍼의 스윙 자세를 비교하여 골퍼의 스윙 자세를 교정함으로서 골프 경기력을 향상시키는 것이 본 발명의 목적이다.

Description

그립 압력을 이용한 골프 스윙 분석 방법 {golf swing analysis device using grip pressure}

프로 골퍼나 골프 지도자들은 골프 스윙에 대한 훈련과 연습에 있어서 그립의 압력이 매우 중요한 요소임을 인정한다. 그립 압력이 중요하다고 여기는 전문가들 사이에 다양한 의견이 존재하기 때문에 적절한 실험과 실험 결과의 분석이 필요하다. 그립을 너무 세게 쥐면 스윙에서의 감(feel)이 부족하게 되므로 그립의 압력을 최소로 하여야 한다. 그러면 임팩트 과정에서 근육이 이완되어 감이 최고로 올라간다고 보고하였다. 그립을 제어하기 위하여 그립을 단단히 쥐어야 하지만 이 경우 손과 손목에 있어서 근육의 강도가 손목의 유연성에 영향을 미치므로 골퍼는 그립의 유동성과 강도를 효과적으로 결합하여 자신의 스윙을 결정한다. 골프에서 골퍼의 다리와 몸 그리고 팔에서 나오는 모든 힘은 손목을 통과하여 클럽헤드가 볼을 쳐내는 스윙동작으로 집결된다.

본 발명은 골프 스윙에서 그립 압력의 변화가 스윙의 각 구분동작인 어드레스, 백스윙, 탑 오브 백스윙, 다운 스윙, 임팩트 그리고 폴로우 드로로 과정에서 압력의 변화가 보이는 왼 손바닥의 세 위치에서 압력을 측정한다. 압력을 측정하는 세 위치는 왼손 엄지 중앙과 왼손바닥 오른쪽 아래 그리고 왼손 중지와 약지가 시작되지점 아래 손바닥이다. 상기의 세 위치에 해당하는 그립 압력세기의 변화는 잘 훈련된 골퍼는 일정한 첨두치를 가지고 있다. 그러나 훈련이 않된 골퍼는 많은 변화를 보이고 있다.

스윙 동안의 그립의 압력 변화를 측정하는 압력 소자로는 스트레인 게이지를 사용하여 압력의 변화에 의한 변위를 가변 저항값으로 환산하고, 저항에 유기된 전압을 측정하게 되는데 전압이 미세하기 때문에 오피(OP) 증폭기를 사용하여 신호를 증폭한다. 주변환경에 영향을 많이 받아 신호를 감지하기 어렵기 때문에 외부의 잡음을 제거한 후에 스윙 시간 동안 신호를 측정한다.

본 발명은 고속 카메라를 사용하여 스윙 동작을 상기의 그립 압력을 측정하는 동안 촬영하여 컴퓨터에 입력한다. 입력된 스윙동작과 상기에서 측정한 그립의 압력의 변화를 어드레스, 백스윙, 탑 오브 백스윙, 다운 스윙, 임팩트 그리고 폴로우 드로로 나누어 동기시킨다. 컴퓨터에 데이터 베이스된 완벽한 프로 골퍼의 자료와 상기에서 측정한 상기의 스윙동작과 그립압력의 자료를 비교검토하여 골퍼의 스윙을 교정하는 방법을 제공한다.

골프클럽의 그립이나 그립을 잡는 골프 장갑에 압력 센서를 부착하여 스윙 동안 그립에 가하는 압력의 변화를 측정하여 제공한다. 동시에 고속 카메라로 스윙 동작을 녹화하여 상기의 측정한 그립 압력의 변화와 동기시켜서 골퍼의 스윙 자세를 교정하는 방법을 제공하는 것이다.

스윙 동안 골프 클럽에 주는 압력신호를 전기적 신호로 바꾸고, 상기의 전기적 신호를 증폭하여, 골퍼의 개인적인 시간차를 가지고 있기 때문에 일정한 시간에 대한 규격화를 포함한다.

골퍼의 구분 스윙 동작 어드레스, 백스윙, 탑 오브 백스윙, 다운 스윙, 임팩트 그리고 폴로우 드로로 과정과 상기에서 측정된 압력과 일치시켜서 모니터에 나타내며 데이터 베이스에 저장된 숙련된 골퍼의 자세와 비교하여 스윙 동작의 차이점을 제공한다.

도 1은 골프 스윙 동안 그립 압력의 시간적인 변화 측정과 스윙의 자세를 촬영하기 위한 실시도

도 2는 골프 샤프트의 그립 압력을 측정하기 위한 그립의 위치와 압력이 작용하는 손바닥의 위치

도 3은 압력신호 처리장치

도 4는 그립 압력의 시간적 변화를 측정하기 위한 휘트스톤 브리지와 OP증폭기가 포함된 신호처리 장치 회로도

도 5는 골퍼의 동작을 촬영하기 위한 카메라와 부속장치

도 6은 고속 비디로로 촬영한 백스윙에서 팔과 샤프트의 각도를 나타내는 스윙자세와 스윙평면

도 7은 고속 비디오로 촬영한 다운 스윙에서 팔과 샤프트의 각도를 나타내는 스윙자세와 스윙평면

도 8은 스윙 동안에 왼손 손바닥의 오른 쪽 아래 위치에서 시간에 따른 그립 압력의 변화값

도 9는 스윙 동안에 왼손의 중지, 약지와 소지의 아래 부위에서 그립 압력의 시간적인 변화값

도 10은 스윙 동안에 왼손 엄지손가락 중앙 부위에서 그립 압력의 시간적인 변화 값

도1은 골프 스윙 동안 그립 압력의 시간적인 변화의 측정과 스윙의 자세를 녹화하는 전체적인 실시도이다. 본 발명은 샤프트(100)의 그립(110)에 스윙동안 압력이 강력하게 미치는 세 위치에 압력 센서인 스트레인 게이지(120)를 부착한다. 스트레인 게이지(120)로부터 측정된 압력은 압력신호 처리장치(200)에서 전기적인 신호로 변환하여 증폭한다. 상기의 증폭된 신호는 아날로그 신호이므로 컴퓨터에 입력하기 위하여 AD 변환기(300)를 사용하여 디지털 신호로 변환한다. 스윙동안 골퍼의 동작을 고속카메라(400)로 녹화한 후에 인터페이스(500)로 디지털 신호로 변환하여 컴퓨터(600)의 입력신호로 사용한다. 상기의 측정된 압력신호와 상기의 골퍼의 동작을 컴퓨터(600)에서 동기화시키고, 규격화 시켜서 컴퓨터 모니터(610)에 제공한다. 컴퓨터(600)에 내장된 데이터 베이스(620)에서 완벽한 스윙 동작과 다른 점을 비교 검토하여 컴퓨터 모니터(610)에 스윙동작의 차이 점과 개인의 압력의 기록을 제공한다.

도2는 골프 샤프트(100)의 그립(110) 압력을 측정하기 위한 그립의 위치와 압력이 작용하는 손바닥의 위치를 제공한다. 세 곳의 그립(110)의 위치에 해당되는 왼 손바닥의 세 위치는 백스윙과 다운스윙 동안 힘을 지지하는 엄지의 중앙 부위(111)와 골프 클럽을 제어하는 중요한 위치인 왼 손의 중지와 약지 그리고 소지의 아래 부위(112)와 왼 손목 가까이의 손바닥의 오른쪽 아래 부위 (113) 이다. 골프 스윙이 수행되는 동안 세 곳의 그립 위치에 스트레인 게이지를 단단하게 부착하여 압력을 측정한다. 왼 손에 골프 장갑을 끼고 골프를 치게 되는데 상기의 손바닥 세 위치에 해당하는 장갑의 위치에 스트레인 게이지를 설치해도 같은 결과를 얻을 수 있다.

도3은 압력신호 처리장치(200)를 제공한다. 압력을 감지할 수 있는 스트레인 게이지(120)에서 얻은 압력신호는 미세하기 때문에 휘트스톤 브리지(210)를 구성하여 압력신호를 전기적인 신호로 변환한다. 상기의 변환된 전기 신호를 OP증폭기(220)로 증폭하고, 외부의 잡음을 노이즈 제거회로(230)에서 제거시킨 신호는 아날로그 신호이다. 상기의 아날로그 신호를 AD변환기(300)에서 디지털 신호로 변환시킨후 컴퓨터(600)에 입력시킨다.

도4는 그립 압력의 시간적 변화를 측정하기 위한 휘트스톤 브리지(210)와 OP증폭기(220)가 포함된 신호처리 장치 실례도이다. 휘트스톤 브리지(210)을 구성할 때 스트레인 게이지(120)를 게이지 인자 2.1, 저항 120으로 선택한 경우 고정 저항 R1 (211) 과 고정 저항 R2 (212)를 1사용하였다. 휘트스톤 브리지(210)에서 스트레인 게이지(120)의 미세 변화를 조정하기 위하여 가변 저항(213)을 사용하여미세조정하였다. 첫 번째 OP 증폭기(221)는 비반전 증폭기로서 측정이 스트레인 게이지(120)에 영향을 주지 않도록 하는 역활을 담당하며, 두 번 째 OP증폭기(222)는 신호를 증폭하고 콘덴서 C1(231)을 사용하여 고주파의 잡음을 필터하기 위하여 사용하였다. 콘덴서 C1(231)의 용량은 0.47F 을 사용하였으며 저항 R6(232)는 200k을 사용하여 제작하였다. 전원은 9V DC를 사용하였다. 더욱 더 성능이 좋은 신호에 대한 잡음의 비율을 얻기 위하여 60Hz 용 노치 필터를 사용함이 좋을 것이다.

도 5는 골퍼의 동작을 촬영하기 위한 카메라와 부속장치이다. 골퍼의 연속동작 모습을 촬영하기 위한 고속카메라 장치(400)는 고속카메라(411)로 동작을 촬영하여 비디오 캡쳐 보드(412)로 동작을 캡쳐한다. 상기에서 캡쳐한 동작은 애널로그 신호이므로 인터페이스(413)에서 디지털로 변환하여 검퓨터(600)에 입력시킨다.

스트레인 게이지(120)는 물체의 국소 면에 벤딩(bending) 하중이 가해졌을 때, 그 위치에서의 변형률(strain)을 측정하는 변형측정 센서이다. 변형률은 외력에 대한 물질의 변형으로 나타낼 수 있으며 이들의 관계는 다음 식과 같이 표현된다.

여기에서은 변형률이고, L은 길이,은 길이의 변화를 나타낸다. 그리고 스트레인 게이지의 고유한 특성인 게이지 인자(Gauge Factor: G.F)는 다음과 나타낼 수 있다.

여기에서 저항(R )=저항률() X 도선의 길이(L)/도선의 단면적(A )이며,는 게이지 저항을 나타낸다. 스트레인 게이지는 특수한 합금을 박막이나 선을 사용하여 일정한 간격 및 길이로 만들어서 각종 물체에 대하여 측정하고자하는 부위에 부착하여 변형정도를 측정하기 위해서 만들어진 센서이다. 스트레인 게이지의 선택은 측정하고자 하는 시료의 재질과 모양, 측정 방향에 따라 사용자가 선택하여야 하며, 사용에 있어서 스트레인 게이지의 부착 및 결선 등은 시험의 결과에 영향을 미치게 되므로 주의를 기울여야한다. 스트레인 게이지(120) 대신에 압력 센서인 PVDF 필름도 사용 가능한데 고주파 잡음을 제거하는 회로가 필요하다. 회로와 측정위치가 멀리 있는 경우는 도선의 저항을 무시할 수 없으므로 3선 방식의 회로를 연결하는 것을 권장한다.

압력 센서인 스트레인 게이지(120)를 부착할 경우 피 실험자인 골퍼는 평소와 마찬가지로 자신의 그립 위치를 자연스럽게 잡고 무리하지 않으면서 자연스럽게 스윙을 가져간다. 이때, 스트레인 게이지(120)의 국소 압력 변형에 의한 신호가 발생되고, 구성된 회로를 통해서 증폭되어 회로와 연결된 AD변환기(300)에서 실시간으로 시간에 따른 전압의 세기 변화가 컴퓨터(600)으로 입력되어 모니터로 제공된다. 특히 압력센서인 전기저항 스트레인 게이지(120)를 피 실험자가 전혀 감촉을 느낄 수 없도록 하고 히스테리시스를 최소로 하기 위하여, 측정하고자 하는 그립의 표면에 최대한 얇게 부착한다.

도6는 고속 카메라로 촬영하여 컴퓨터(600)에서 볼 수 있는 백스윙에서 팔과 샤프트의 각도를 나타내는 스윙자세와 스윙평면을 보여주는 실례도이다. 도7은 다운 스윙에서 팔과 샤프트의 각도를 나타내는 스윙자세와 스윙평면을 보여주는 ` 결과이다. 도6와 도7에서 샤프트의 위치를 0.05초 간격으로 그림을 그린 것이다. 샤프트의 방향은 스윙평면에 수직을 이루고 있으며 다운 스윙의 시작은 임팩트전 0.25초를 보이는 실례를 나타낸 것인데 골퍼마다 다르게 나타난다. 대부분의 잘 훈련된 골퍼들의 스윙에서 테이크 어웨이(take away)의 시작으로부터 임팩트까지 1.2 ~ 1.5 초가 소요되므로 테이크 어웨이의 시작과 백스윙의 완성까지는 정확하게 정의되어 있지 않고 있다. 그림의 숫자는 팔과 샤프트와의 각을 나타낸다. 백스윙에서는 백스윙 탑까지 일정하게 각이 감소한다. 그러나 다운스윙에서는 일정하게 감소하다가 증가하는 점이 관측되나 골퍼마다 다르게 나타나나 숙련된 골퍼는 나타나는 시간이 일정하다.

도8은 발명한 장치를 이용하여, 골퍼의 스윙 분석용으로 측정한 실례를 나타낸 결과이다. 왼손 손바닥의 오른 쪽 아래(113)에서 시간에 따른 그립 압력의 변화에 대한 측정값이다. 가로축은 시간을 나타내며 단위는 초이다. 임팩트의 위치를 0으로 하여 경과된 시간을 나타내었다. 세로축은 그립의 압력을 나타내는 힘의 단위로써 상대적인 힘의 분포를 나타낸다. 테이크 어웨이 시작점은 임펙트 전 약 1.5초 전이었고, 테이크 어웨이에서 백스윙 탑(top) 까지는 1.1초 이었다. 다운스윙의 시작은 임팩트 전 약 0.3초 이었다. 코킹(cocking)이 풀리는 점은 최대 피크 점으로 관측된다. 임팩트 순간은 왼손 손바닥의 오른쪽의 압력이 감소하여 그립에 힘이 작용하지 않고 있음을 보이고 있다. 백스윙 동안 그림의 첨두값은 코깅되는 점을 나타낸다.

도9는 발명한 장치를 이용하여, 골퍼의 스윙 분석용으로 측정한 실례로서 그립압력을 측정한 결과이다. 스윙 동안에 왼손의 중지, 약지와 소지의 아래 부위(112)에서 그립 압력의 시간적인 변화를 나타내고 있다. 이곳에서 작용하는 그립의 압력은 실험에 참여한 프로골퍼마다 각각 다르게 나타났다. 그 이유는 손가락의 길이가 각각 다르기 때문인데 힘을 주는 방향과 시간이 서로 다르게 나타나는 것으로 설명할 수 있다.

도 10는 발명한 장치를 이용하여, 골퍼의 스윙 분석용으로 측정한 실례를 나타낸 결과이다. 왼손 엄지손가락 중앙 부위(111)의 스윙동안 그립 압력의 시간적인 변화를 나타낸 것이다. 엄지 중앙의 위치는 압력의 변화가 백스윙과 다운스윙에서 다르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 즉, 그림에서 볼 수 있듯이 압력의 변화가 양의 방향에서 음의 방향으로 이동하는 것으로 나타난 것이다. 이는 엄지손가락의 중심을 기준으로 백스윙에서는 아래 부분에 힘이 작용하고, 다운스윙일 때는 엄지를 중심으로 윗부분에 힘이 작용함을 의미한다. 즉, 탑 오브 백스윙 때, 엄지의 중심에서 지렛대의 축으로 힘의 교환이 일어남을 보이고 있다.

도8, 도9 그리고 도10의 측정결과는 피 실험자 마다 각각 골프 스윙시간이 다르기 때문에 다르게 나타난다. 상기의 스윙 측정결과를 비교하여 스윙을 교정하기 위하여 일정한 시간으로 규격화하는 작업이 필요하다. 특히 컴퓨터에 데이터 베이스화된 자료를 기준으로 상기의 측정자료를 규격화하여 스윙자세를 교정하는데 사용한다. 규격화 실례로는 미국 PGA 가 어드레스, 백스윙 , 다운스윙 그리고 임팩트까지 약 1초가 소요되므로 이를 기준으로 모든 측정된 데이터를 규격화하는 것을 권장한다.

지금까지 골프 훈련 과정은 프로의 경험에 의존하여 스윙을 지도하였다. 스윙을 미시적이고 과학적인 분석은 이루어 지지 않았다. 본 발명으로 스윙의 과학적인 분석이 가능하다. 스윙의 각 단계인 어드레스, 백스윙, 탑 오브 백스윙 , 다운스윙 그리고 임팩트의 순간에 그립의 압력의 세기를 1000 분의 1초 간격으로 측정하여 그림으로 나타낼 수 있다. 그립의 압력의 변화를 데이터 베이스된 자료와 비교 검토함으로서 숙련된 골퍼와 스윙의 차이점을 알 수 있고 자신의 골프 스윙 자세를 교정할 수 있다.

Claims

스트레인 게이지(120)를 이용하여 골프 스윙 동안 그립의 압력 측정장치
그립(110)의 압력을 측정하는데 있어서,

세 곳의 그립(110)의 위치에 해당되는 엄지의 중앙 부위(111)와 왼 손의 중지와 약지 그리고 소지의 아래 부위(112)와 왼 손목 가까이의 손바닥의 오른쪽 아래 부위(113)의 왼 손바닥의 세 위치에서 압력을 측정하는 수단.
압력신호 처리장치(200)에서 압력을 감지할 수 있는 스트레인 게이지(120)에서 얻은 압력신호가 미세하기 때문에 휘트스톤 브리지(210)를 구성하여 압력신호를 전기적인 신호로 변환하는 방법과 상기의 변환된 전기 신호를 OP증폭기(220)로 증폭하고, 외부의 잡음을 노이즈 제거회로(230)에서 제거시킨 아날로그 신호를 디지털 신호로 AD변환기(300)를 사용하여 변환시킨후 컴퓨터(600)에 입력시키는 방법
그립 압력의 시간적 변화를 측정하기 위한 휘트스톤 브리지(210)와 OP증폭기(220)가 포함된 신호처리 장치에서,

휘트스톤 브리지(210)을 구성할 때 스트레인 게이지(120)를 게이지 인자 2.1, 저항 120으로 선택한 경우 고정 저항 R1 (211) 과 고정 저항 R2 (212)를1사용하는 방법과; 휘트스톤 브리지(210)에서 스트레인 게이지(120)의 미세 변화를 조정하기 위하여 가변 저항(213)을 사용하여 미세조정 방법과; 첫 번째 OP 증폭기(221) 비반전 증폭기로서 측정이 스트레인 게이지(120)에 영향을 주지 않도록 하는 역활을 담당하며, 두 번 째 OP증폭기(222)는 신호를 증폭하고 콘덴서 C1(231)을 사용하여 고주파 잡음을 필터하기 위하여 사용하는 방법과; 콘덴서 C1(231)의 용량은 0.47F 을, 저항 R6(232)는 200k을 사용하여 제작하는 방법
골퍼의 스윙의 연속동작 모습을 촬영하기 위한 고속카메라 장치(400)에서, 비디오나 고속카메라(411)로 동작을 촬영하여 비디오 캡쳐 보드(412)로 동작을 캡쳐한 후에 상기에서 캡쳐한 동작의 애널로그 신호를 인터페이스(413)에서 디지털로 변환하여 검퓨터(600)에 입력시키는 방법
상기의 도8, 도9 및 도10 과 같은 그립 압력 측정 결과와 동시에 측정되는 도 6 과 도7과 같은 상기의 골퍼 스윙 동작을 컴퓨터에서 동기시키는 방법
상기에서 동기시킨 스윙 자세와 컴퓨터(600)에 내장되어 데이터 베이스된 스윙 동작에 마추어서 규격화시키는 수단