KR20090129246A

KR20090129246A - 골프 스윙 훈련 시스템, 스윙 궤적 산출 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20090129246A
Application number: KR1020080055413A
Authority: KR
Inventors: 조황
Original assignee: 조황
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-12-16

Abstract

본 발명은 골프 클럽에 부착하여 스윙 궤적을 분석할 수 있는 골프 스윙 훈련 시스템에 관한 것으로, 적어도 하나의 가속도 센서, 및 상기 가속도 센서의 측정 결과로부터 스윙 궤적을 산출하는 제어부를 포함하고, 클럽에 탈착 가능한 스윙 궤적 산출 장치; 및 상기 스윙 궤적 산출 장치로부터 수신되는 스윙 궤적 정보를 기 설정된 모범 스윙 궤적 정보와 비교하여 평가하고, 평가 결과를 사용자가 인지할 수 있도록 출력하는 콘솔 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템에 의해 클럽의 움직임 정보를 정확하게 획득하여 완벽한 스윙 분석을 수행할 수 있다.

골프, 스윙, 클럽

Description

골프 스윙 훈련 시스템, 스윙 궤적 산출 장치 및 방법{System for Training Golf swing, Apparatus and Method for Calculating swing trajectory}

본 발명은 골프 스윙 훈련 시스템에 관한 것으로 특히 골프 클럽에 부착하여 스윙 궤적 및 클럽의 공간에서의 운동을 분석할 수 있는 골프 스윙 훈련 시스템에 관한 것이다.

골프를 익힘에 있어 가장 기본이 되는 것은 자신의 체형에 맞는 올바른 스윙 동작을 습득하는 것이다. 여기서 올바른 골프 스윙 동작은 효율적이고 효과적인 동시에 반복 정밀도가 높은 스윙 방법을 의미한다.

현대적 골프 스윙에서 체형에 따라 권장되는 올바른 스윙 방법은 대부분 표준화되어 있다. 그러나 올바른 스윙 동작은 불필요한 몸의 움직임을 최소화하면서 스윙에 필요한 근육들만을 절제하면서 조화롭게 움직이는 것이 요구되기 때문에, 실력있는 교습가들의 엄격한 관리를 통한 오랜 기간 동안의 지속적이고 반복적인 훈련을 통해 습득될 수 있다. 또한, 일단 습득된 스윙 동작이라 하더라도 지속적인 관리가 행해지지 않으면 본인도 모르게 망가질 수도 있다.

올바른 골프 스윙을 구현하기 위해서는 공에 시선을 고정한 상태에서 클럽의 움직임은 보지 못한 채 신체의 여러 근육들을 움직여 정교하게 백스윙과 다운스윙을 만들어 내야 하는데, 이를 확인하기 위해서는 클럽이 원하는 궤도를 따라서 움직이고 회전하는 지를 일일이 파악해야 한다. 이를 위해서 전문 교섭가에 의한 지속적인 도움이 필요하다. 그러나 전문 교습가의 도움을 받는다고 하더라도 실질적으로 어느 근육들을 어떻게 조화롭게 움직여야 올바른 스윙이 만들어질 수 있는지는 골퍼 스스로 반복적인 연습을 통한 시행착오 방법에 의해 습득할 수 밖에 없다. 따라서 이러한 훈련 과정을 과학적이고 체계적으로 진행할 수 있도록 스윙을 정확하게 모니터링하고 분석할 수 있는 기능을 갖춘 스윙 연습 도구의 필요성은 절실하다.

골프 스윙 학습이 어려운 만큼 골프 스윙 훈련 및 폼 교정을 위해 사용되는 많은 도구들이 제안된 바 있다. 그러나 이러한 도구들은 과학적인 측정에 의해 체계적으로 스윙동작을 체득하도록 하기보다는 스윙에 포함된 부분적인 느낌 정도를 경험할 수 있도록 하는데 그치고 있다. 반복 정밀도가 높은 올바른 스윙 방법을 습득하기 위해서는 느낌에 의존하기보다는 스윙 역학에 기초한 보다 과학적이고 체계적인 훈련 방법이 필요하다.

이를 위해서 제안된 방법 중 하나는 고속 비디오 촬영 장비를 이용하여 스윙 동작을 전면과 후면에서 촬영하고, 획득된 2개의 2차원 영상을 체형에 맞는 표준화된 스윙 동작과 비교, 분석하는 것이다. 이렇게 고속 비디오 촬영 장비를 이용한 방법은 기존의 방법보다는 체계적이고 과학적인 스윙훈련을 가능하게 하지만 장비의 가격이 고가일 뿐 아니라 휴대성이 떨어지고 골프 클럽이나 퍼터의 직선및 회전 운동에 관한 수치적 정보를 실시간 제공하는 것이 불가능하다. 또한, 스윙 도중에 발생할 수 있는 문제점을 실시간으로 골퍼에게 피드백해주는 것이 불가능하여 학습효과를 높이는 데에 한계가 있다.

또 다른 방법은 클럽 헤드에 속도 센서를 부착하고, 이를 이용하여 클럽헤드의 속도를 측정하는 방법이다. 이 방법에 따르면 클럽헤드의 속도를 측정하는 것은 가능하나, 스윙 평면과 클럽헤드의 자세 등과 같은 스윙과 관련된 중요한 정보들은 측정할 수 없다. 또한, 센서가 클럽 헤드에 미리 장착되어 영구적으로 고정되어야 하기 때문에 실제 스윙시 타격에 의한 강한 충격으로 인해 센서의 손상을 초래할 수 있다.

본 발명은 이같은 한계를 극복하기 위해 도출된 것으로, 스윙 역학에 기초하여 보다 과학적이고 체계적인 골프 스윙 훈련이 가능한 골프 스윙 훈련 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 클럽의 헤드 뿐 아니라 클럽의 다른 모든 부분의 운동 정보까지 측정하여 완벽한 스윙 동작 분석이 가능한 골프 스윙 훈련 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 스윙 동작을 분석하여 분석 결과를 시청각, 및 촉각을 통해 실시간으로 골퍼에게 알릴 수 있는 골프 스윙 훈련 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따른 적어도 하나의 가속도 센서, 및 상기 가속도 센서의 측정 결과로부터 스윙 궤적을 산출하는 제어부를 포함하고, 클럽에 탈착 가능한 스윙 궤적 산출 장치; 및 상기 스윙 궤적 산출 장치로부터 수신되는 스윙 궤적 정보를 기 설정된 모범 스윙 궤적 정보와 비교하여 평가하고, 평가 결과를 사용자가 인지할 수 있도록 출력하는 콘솔 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템에 의해 달성된다.

제어부는 상기 스윙 궤적에 대한 수평(X), 수직(Y), 깊이(Z), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll) 정보를 포함하는 6자유도(6DOF : 6 Degrees Of Freedom) 정보를 산출한다.

또한, 상기 기술적 과제는 서로 다른 위치에 공간적으로 배치되는 적어도 세 개의 3축 가속도 센서들로부터 각각 가속도 정보를 획득하는 단계; 상기 획득된 가속도 정보를 적분하여 각 점들의 속도 벡터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 각 점의 속도 벡터들 사이에 상대 속도 관계식을 적용하여 각속도 벡터를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 방법에 의해서도 달성된다.

한편, 적어도 하나의 가속도 센서; 및 상기 가속도 센서의 측정 결과로부터 스윙 궤적을 산출하는 제어부;를 포함하며, 상기 스윙 궤적 산출 장치는 클럽에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 장치에 의해서도 달성된다.

본 발명에 따르면, 골프 스윙 훈련 및 교정을 과학적이고 체계적으로 할 수 있도록 제공되는 자유롭게 탈착 가능한 스윙 궤적 산출 장치를 사용하여 공간에서의 클럽의 움직임을 정확하게 측정하고, 이를 통해 완벽한 스윙 분석을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 실시간 골퍼의 체형을 고려한 바람직한 스윙에 비교하여 잘못된 움직임이 포착된 경우에는 즉시 시각적으로, 혹은 청각적, 촉각적으로 골퍼에게 알림으로써 올바른 스윙 연습 방법을 제공할 수 있다.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 후술하는 실시예를 통해 더욱 명확해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예들을 통해 당업자가 용이하게 이해하고 구현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프 스윙 훈련 시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 골프 스윙 훈련 시스템은 스윙 궤적 산출 장치(20)및 콘솔 장치(10)를 포함한다.

스윙 궤적 산출 장치(20)는 골프 클럽 어느 위치든 한정되지 않고, 탈착 가능한 형태로 구현된다. 스윙 궤적 산출 장치(20)는 내부에 구비되는 센서 모듈을 이용하여 클럽의 병진운동 정보 및 회전 운동 정보를 획득한다. 그리고 획득된 클럽의 운동 정보를 가공하여 스윙 궤적 정보를 유선으로 혹은 무선 통신 방식으로 콘솔 장치로 전송한다.

그러면 콘솔 장치(10)는 기 저장된 모범 스윙 궤적 정보와 획득된 스윙 궤적 정보를 비교하여 어느 정도 모범 스윙 궤적에 유사한 스윙을 수행하였는지를 외부로 출력한다. 이때 출력하는 방식은 사용자가 착용한 스피커, 혹은 팔찌 등을 통해 음성 출력하거나, 팔찌의 진동을 통해 알릴 수 있다. 또한, 평가 결과를 모니터를 통해 출력할 수도 있다.

콘솔 장치(10)는 구체적으로 통신부, 제어부, 및 대용량 전원 장치를 포함하며, 통상의 노트북이나 개인용 컴퓨터 또는 PDA등으로 구현될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 통신부는 스윙 궤적 산출 장치(20)로부터 궤적 정보를 수신하는 수신부와, 후술할 제어부에서의 비교 평가 결과를 사용자에게 알릴 수 있도록 외부 기기로 출력하는 송신부를 포함한다.

그리고 스윙 훈련 및 교정 프로그램을 탑재할 수 있는 저장부를 더 포함한다. 본 실시예에 있어서, 제어부는 저장된 프로그램 자료에 기초하여 다양하고 정밀한 스윙 분석을 수행한다. 예를 들어 제어부는 기 저장된 기준 스윙 궤적에서 어느 정도 벗어났는지, 혹은 이전 스윙 기록과 비교하여 어느 정도 개선되었는지 정보를 파악할 수 있다. 또한, 제어부는 다양한 사용자 인터페이스를 제공하는 것이 바람직하다.

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스윙 훈련 시스템의 적용 예시도이다.

궤적 산출 장치(20)는 클럽의 어느 위치에든 착용 가능하고, 콘솔 장치(10)는 궤적 산출 장치로부터 스윙 궤적 정보를 수신한다. 그리고 콘솔 장치(10)는 사용자가 착용한 이어폰(24) 혹은 손목의 팔찌(22)를 통해 스윙이 기준 스윙 궤적과 어느 정도 기준 스윙 궤적과 일치되었는지 여부를 알린다.

도 4 내지 6는 본 발명에 따른 스윙 궤적 산출 장치의 구성도이다.

본 발명에 따른 스윙 궤적 장치는 적어도 하나의 가속도 센서(200-a,200-b,200-c), 제어부(210), 통신부(220) 및 전원부(230)를 포함한다.

도 4는 가속 센서 3개로 구현된 경우의 스윙 궤적 산출 장치의 구성도이다. 가속도 센서(200-a,200-b,200-c)는 적어도 하나가 포함되며, 본 실시예에 있어서, 3개의 가속도 센서(200-a,200-b,200-c)를 포함한다. 가속도 센서(200-a,200-b,200-c)는 가속도, 진동, 충격 등의 동적 힘을 감지하는 것으로, 소형 경량의 가속도 센서로 구현될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 가속도 센서(200-a, 200-b, 200-c)들은 3축 가속도 센서이다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니다. 다수의 1축 가속도 센서들로 구현될 수도 있다. 혹은, 1축 가속도 센서와 2축 또는 3축 가속도 센서의 조합으로 구현될 수도 있다.

제어부(210)는 가속도 센서(200-a,200-b,200-c)로부터의 측정 결과에 기초하여 전체 클럽의 운동정보를 산출한다. 제어부(210)는 마이크로프로세서로 구현될 수 있다. 본 실시예에 있어서, 제어부(210)는 복수의 가속도 센서(200-a,200-b,200-c) 측정 결과를 이용하여 클럽의 병진 운동과 회전 운동 정보를 파악한다. 이때, 제어부(210)는 수평(X), 수직(Y), 깊이(Z), 피치(pitch), 요(yaw), 롤(roll) 정보를 포함하는 클럽의 스윙 정보를 파악한다. 복수의 가속도 센서(200-a,200-b,200-c)들의 측정값을 이용하여 클럽의 운동 정보를 파악하기 위한 궤적 산출 과정에 대한 상세한 설명은 후술한다.

통신부(220)는 유무선 통신 방식으로 데이터를 송수신할 수 있는 통신 모듈 을 모두 포괄하도록 해석된다. 일 실시예에 있어서, 통신부(220)는 블루투스 모듈로 구현되어 콘솔 장치(10)와 근거리 무선 통신을 수행한다. 그러나 이에 한정되는 것이고 다양한 변형예들을 포괄하도록 해석된다.

전원부(230)는 배터리등으로 구현될 수 있으며 제어부(210) 및 통신부에 구동 전원을 공급한다.

도 5는 가속도 센서와 자이로 센서를 포함하는 경우에 스윙 궤적 산출 장치의 구성도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이 자이로 센서(300-a,300-b,300-c)를 더 포함한다. 이때 가속도 센서(200-a,200-b,200-c)와 자이로 센서(300-a,300-b,300-c)는 상호 보완적으로 동작하여 스윙 궤적 즉 클럽의 운동 정보를 감지한다.

도 6은 지자기 센서를 포함하는 경우에 스윙 궤적 산출 장치의 구성도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 가속도 센서(200-a,200-b,200-c), 자이로 센서(300-a,300-b,300-c)에 추가로 지자기 센서(400)를 더 포함할 수 있다. 지자기 센서(400)는 지구에서 발생하는 자기장의 흐름을 파악하여 나침반처럼 방위를 탐지한다. 지자기 센서를 이용하여 클럽의 이동 방향의 감지를 용이하게 할 수 있다.

이하, 도 7 내지 도 10을 참조하여 스윙 궤적 산출 과정에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 7은 클럽의 운동 정보 측정에 필요한 좌표계를 도시한 예시도이다.

먼저 관성 좌표계

(50)는 지구에 고정된 좌표계를 의미한다. 그리고 센서 좌표계

(55)는 클럽 운동의 기준이 되는 좌표계이다. 센서 좌표계(55)는 궤적 산출 장치(20)에 고정되어 궤적 산출 장치(20)에 포함되는 가속도 센서 등으로부터 얻어지는 감지 신호의 기준이 되는 좌표계이다. 이때, 관성 좌표계

에 대한 센서 좌표계

(55)의 원점

의 상대적인 운동 정보와, 관성 좌표계

(50)의 3개의 단위 벡터들(

)에 대한 센서 좌표계

(55)를 구성하는 3개의 단위 벡터들(

)의 상대적인 방향 정보를 이용하면 클럽 상의 임의의 점들의 운동정보를 파악할 수 있다. 여기서 운동 정보는 시간에 따른 위치 및 속도 정보일 수 있다.

이하, 도 8을 참조하여 관성 좌표계

(50)와 센서 좌표계

(55)를 초기 설정하는 방법을 설명한다.

도 8은 골퍼가 골프공을 쳐 보내기 위해 목표 방향을 설정하고 골프 클럽 샤프트가 목표 방향에 수직이 되도록 향한 상태의 예시도이다. 이 상태에서 지면에 고정된 관성 좌표계는 다음과 같이 설정될 수 있다. 먼저 관성 좌표계

의

방향 벡터는 복표방향 즉 골퍼가 공을 보내기 원하는 방향,

방향 벡터는 중력 벡터

의 반대방향,

방향 벡터는

와

의 외적(즉,

) 방향으로 설정된다. 이렇게 설정된 관성 좌표계

에 대해서 센서 좌표계

는 센서 좌표계의 3개의 단위 벡터 방향으로 정렬된 3축 가속도 센서에 의해 다음과 같이 측정된 중력 벡터를 이용하여 초기화될 수 있다.

여기서 ^기호는 대응하는 벡터량의 3성분을 열행렬(R³ ^*1) 형태로 표현한 것을 의미한다. 본 실시에에 있어서 우선 센서 좌표계

의

방향 벡터를 클럽의 샤프트를 따라 헤드에서 그립 방향으로 설정한다. 그리고

를

와 평행인 선 B를 축으로 하여

만큼 회전하면

와 일치된다. 이때

는 다음과 같다.

여기서

(

)는 가속도 센서가 사용되는 장소에서의 중력 가속도 크기 를 의미한다. 통상적으로

이다. 한편,

축을

에 평행인 선 A를 축으로 회전하여

와 일치되도록 하기 위해서 필요한 회전각은

이다. 이때

은 다음과 같다.

이 같이 센서 좌표계

를 구성하는 두 개의 단위 벡터

와

의 방향이 관성 좌표계

에 상대적으로 결정되면 나머지 단위 벡터

는

와

의 벡터 외적을 이용하여 결정될 수 있다. 한편 지자기 센서가 포함되는 경우에 지자기 벡터

의 방향을 중력 벡터

에 추가적으로 이용하여 두 벡터에 수직인 제 3 의 벡터를 정의하여 지구에 상대적으로 고정된 좌표계를 설정할 수 있다. 그리고 이를 기준으로 클럽의 운동 정보가 계산되는 관성 좌표계와 센서 좌표계를 정의할 수 있다.

이 같이 좌표계들의 초기 설정이 이루어지면 이에 기초하여 클럽의 운동 정보를 얻을 수 있다.

도 9는 클럽의 운동 관련 변수들을 나타낸다. 여기서

와

는 각각 관성 좌표계

와

를 구성하는 3개의 단위 벡터들을 나타낸다.

,

는 각각 관성 좌표계

의 원점

에 대한 센서 좌표계

의 원점

의 위치벡터, 속도벡터, 가속도 벡터이다.

는 관성 좌표계

에 대한 클럽에 고정되어 설정된 센서 좌표계

의 회전 속도 벡터이고 이는 클럽의 회전 속도 벡터를 의미한다. 여기서

는 센서 좌표계

에 고정된 3축 가속도 센서로부터의 출력

에 중력 가속도

만큼 보정한 값이다. 즉, 아래 식이 도출된다.

클럽의 각속도

는 복수개의 가속도 센서에서의 감지 결과값들을 이용하여 획득될 수 있다. 또한, 자이로 센서의 출력으로부터 획득되는

를 이용하여 획득될 수도 있다. 이때 이들의 관계식은 다음과 같다.

여기서

는 방향 코사인 행렬로, 골프 클럽에 장착 고정된 센서 좌표계

의 관성 좌표계

에 대한 상대적인 방향을 나타낸다. 그리고 벡터 내적(

)을 이용하여 다음과 같이 표현된다.

그리고 [수학식 1]을 시간에 대해 적분하면 임의 시각

에서 센서 좌표계

의 원점

의 이동 속도

와 위치

를 얻을 수 있다. 계산식은 다음과 같다.

여기서 시간에 따른 클럽의 방향을 나타내는 방향 코사인 행렬은 다음과 같이 시각 값에 따라 갱신된다.

여기서, 각각의 변수들은 아래와 같이 정의된다.

,

,

그리고 이때, I(R^3x3)는 단위 행렬,

는 운동 정보 갱신 시간 간격,

,

는 각각 클럽에 고정되게 설정된 관성 좌표계

에 대한 센서 좌표계

의 상대적인 회전속도 벡터를 센서 좌표계에 표현한 성분들이다.

한편 골프 스윙을 정확하게 분석하기 위해서는 센서좌표계

의 원점

의 운동정보를 알아야 한다. 그리고 이에 추가적으로 클럽 헤드 상의 한 점 또는 그립 끝 부분의 한 점 등 다양한 점들의 운동정보가 필요한데, 이러한 점들의 운동정보는 센서좌표계

에 대해 상대적으로 측정된 점들의 위치 정보를 이용하여 얻어낼 수 있다.

예를 들어 도 9에 도시된 바와 같이, 클럽 헤드 상의 한점 H와, 그립 끝 부 분의 한점 G의 운동 정보를 얻기 위해서는 센서좌표계

에 상대적인 위치 정보

와

의 값을 측정하고, 이들 위치 정보와 상대 속도 관계식을 이용하여 두 점

와

의 속도벡터

,

및 위치벡터 정보

,

를 각각 획득한다.

여기서

는 벡터의 외적을 나타내는 기호이다. 그리고 위치정보는 속도 정보를 이용하여 다음과 같이 갱신될 수도 있다.

이상, 3축 가속도 센서와 3축 자이로 센서로 구성된 한 개의 탈착 가능한 궤적 산출 장치를 골프 클럽의 적당한 위치에 장착하여 고정하고, 이들로부터 얻어진 값들을 가공하여 공간상에서 클럽의 움직임을 추적할 수 있는 방법을 설명하였다. 여기서 중요한 것은 관성 좌표계

로부터 상대적인 센서 좌표계

의 방향을 추적하는 과정이다. 이를 위해 방향 코사인 행렬을 이용하여 설명하였으나, 방향 코사인 행렬 대신 오일러 각 행렬이나 쿼터니언(사원수)을 이용하는 것도 가능하다. 그러나 오일러 각 행렬을 이용할 경우에 클럽의 공간상에서 회전 범위가 커질 경우 특이점(singular point, or gimbal lock) 현상이 발생할 수 있다.

도 10은 일 실시예에 따른 각속도 측정하는 방법을 설명하기 위한 예시도이 다.

이하, 도 10 참조하여 관성 좌표계

에 상대적인 센서 좌표계

의 회전 속도 벡터

를 서로 다른 위치에 평면적으로 배치된 3개의 3축 가속도 계를 이용하여 산출하는 방법을 설명한다.

서로 다른 위치에 평면적으로 배치된 3개의 3축 가속도계를 이용하여 3점의 가속도를 획득하고, 이들을 적분하여 각 점들의 속도 벡터를 산출할 수 있다. 그리고 이들 사이의 상대 속도 관계식을 이용하여 회전 속도 벡터를 구할 수 있다.

도 10의 동일 직선상에 놓이지 않도록 센서 좌표계

에 상대적으로 고정된 3점 A,B,C는 3 가속도 센서들 각각의 위치를 도시한 것이다. 각 점A,B,C에 장착된 3축 가속도 센서들의 출력을 각각

,

라 하면, 이들을 적분하여 각 점의 속도 벡터를 구할 수 있다.

한편 3점의 속도벡터들 사이의 상대속도 관계식은 다음과 같이 얻어진다.

수학식 24 및 수학식 25는 각속도 벡터

의 센서 좌표계

에 대한 3개의 성분을 포함하는 9개의 관계식을 제공한다. 이 9개의 식들을 최소 자승법과 같은 방법을 이용하여

의 3 성분에 대해 풀어내면 원하는 각속도 정 보를 얻을 수 있다. 수학식 24 내지 26에서 우변의 상대 속도를 획득함에 있어서, 수학식 21 내지 23에서 알 수 있듯 중력의 영향은 서로 상쇄됨을 알 수 있다. 이상 3개의 3축 가속도 센서를 이용하여 각속도 벡터를 간접적으로 구하는 방법을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상의 3축 가속도 센서를 장착하여 계측 정밀도를 더 높이는 것도 가능하다.

한편, 다수의 1 축 가속도 센서들을 이용하여 스윙 궤적을 산출하는 것도 가능하다.

도 11은 다른 실시예에 따른 가속도 측정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

도 11에 도시된 바와 같이 ,한변의 길이가 L인 정육면체의 6개 면의 중심에 대각선을 따라 화살표 방향으로 6개의 1축 가속도 센서를 배치하여 각각 가속도를 측정할 수도 있다.

임의의 두 센서 A와 B의 출력 가속도 벡터

와

사이의 상대 가속도 관계식은 각가속도 벡터

, 각속도 벡터

, B에 대한 A의 상대위치 벡터

를 이용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

이 같은 상대 가속도 관계식을 이용하여, 도 11에 도시된 바와 같이 공간적 으로 배치된 1축 가속도 센서들의 출력값을 적용하면 다음과 같은 각 가속도 벡터 식을 얻을 수 있다.

여기서,

는 1축 가속도 센서

의 출력을 화살표 방향을 양의 방향으로 표현한 값이다. 수학식 28을 시간에 따라 적분하면 각속도 벡터 성분을 산출할 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프 스윙 훈련 시스템의 구성도,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스윙 훈련 시스템의 적용 예시도,

도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 스윙 궤적 산출 장치의 구성도.

도 7 은 클럽의 운동 정보 측정에 필요한 좌표계를 도시한 예시도.

도 8 은 골퍼가 골프공을 쳐 보내기 위해 목표 방향을 설정하고 골프 클럽 샤프트가 목표 방향에 수직이 되도록 향한 상태의 예시도,

도 9 는 클럽의 운동 관련 변수들을 도시한 예시도,

도 10 은 일 실시예에 따른 각속도 측정하는 방법을 설명하기 위한 예시도,

도 11 은 다른 실시예에 따른 가속도 측정 방법을 설명하기 위한 예시도이다.

Claims

적어도 하나의 가속도 센서, 및 상기 가속도 센서의 측정 결과로부터 스윙 궤적을 산출하는 제어부를 포함하고, 클럽에 탈착 가능한 스윙 궤적 산출 장치; 및

상기 스윙 궤적 산출 장치로부터 수신되는 스윙 궤적 정보를 기 설정된 모범 스윙 궤적 정보와 비교하여 평가하고, 평가 결과를 사용자가 인지할 수 있도록 출력하는 콘솔 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 제어부는 상기 클럽의 위치 및 운동 방향에 대한 정보를 포함하는 6자유도(6DOF : 6 Degrees Of Freedom) 정보를 산출하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 스윙 궤적 산출 장치는 서로 다른 위치에 공간적으로 배치되는 다수의 1축 가속도 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 스윙 궤적 산출 장치는 서로 다른 위치에 공간적으로 배치되는 다수의 다축 가속도 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 1항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스윙 궤적 산출장치는 상기 클럽의 회전 운동 정보를 획득하기 위한 적어도 하나의 자이로 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 1항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스윙 궤적 산출 장치는 클럽의 이동 방향을 감지하기 위한 적어도 하나의 지자기 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 5항에 있어서,

상기 스윙 궤적 산출 장치는 클럽의 이동 방향을 감지하기 위한 적어도 하나의 지자기 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 콘솔 장치는

상기 스윙 궤적 산출 장치로부터 궤적의 산출 결과를 수신하는 수신부 및 상기 센싱 결과에 따른 평가 결과를 외부의 알람 기기로 전송하는 송신부를 포함하는 통신부; 및

상기 통신부를 통해 수신되는 궤적 정보를 상기 기 저장된 기준 스윙 궤적과 비교 평가하는 평가부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 골프 스윙 훈련 시스템.
서로 다른 위치에 배치되는 다수의 가속도 센서들로부터 각각 가속도 정보를 획득하는 단계;

상기 획득된 가속도 정보를 적분하여 각 점들의 속도 벡터를 획득하는 단계; 및

상기 획득된 각 점의 속도 벡터들 사이에 상대 속도 관계식을 적용하여 각속도 벡터를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 방법.
서로 다른 위치에 배치되는 다수의 가속도 센서들로부터 각각 가속도 정보를 획득하는 단계;

상기 획득된 가속도 정보들 간에 상대 가속도 정보를 이용하여 각가속도 벡터를 획득하는 단계; 및

상기 획득된 각가속도 벡터를 적분하여 각속도 벡터를 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 방법.
스윙 궤적 산출 장치에 있어서,

적어도 하나의 가속도 센서; 및

상기 가속도 센서의 측정 결과로부터 스윙 궤적을 산출하는 제어부;를 포함하며, 상기 스윙 궤적 산출 장치는 클럽에 탈착 가능한 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 클럽의 회전 운동 정보를 획득하기 위한 적어도 하나의 자이로 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 장치.
제 11항 또는 제 12항에 있어서,

클럽의 이동 방향을 감지하기 위한 적어도 하나의 지자기 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스윙 궤적 산출 장치.