KR20140000378A - 골프 자세 교정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 골프 운동의 경우 자세가 경기력에 크게 영향을 미치는 것에 착안하여 스윙동작이 이상적인 골프 운동학적인 자세로 이루어지고 있는 지를 파악하는 수단을 제공한다. 장착된 본 발명의 실시물을 머리 기타 신체에 착용하는 각종 용품에서 장착된 가속도 또는 자이로 센서의 출력 값을 이용하여 스윙동작의 패턴을 분석하고 스윙동작의 양호 또는 불량을 판별하여 골퍼에게 알려주는 골프스윙자세교정장치에 관한 것이다.

Description

골프 자세 교정 장치 {Golf posture correction device}

본 발명은 골프 운동의 헤드 업 등의 경기 자세를 교정해주는 스포츠 레저 관련 생활 편의 장치에 관한 것으로서 가속도 센서 소자로 주로 활용한 물리, 전자 기술이 접목된 분야이다.

본 발명은 대중 스포츠인 골프의 경우 자세 불안이 경기력에 많은 차이를 야기함에 따라 골퍼의 동작 중 머리 자세나 발목관련 움직임 등 신체 여러 부위의 자세의 변화 양태가 골프의 운동학적으로 이상적인지 아닌지의 수준을 판별하고 이를 골퍼에게 알려줘 자세교정에 도움을 주기 위한 것이다.

골퍼의 자세를 판단하기 위해 신체 부위 또는 착용하는 의복, 장신구, 선글라스, 안경, 골프채, 모자, 선캡,이어폰,헤드폰 등(이하 스포츠 용품이라 한다.)의 1곳 이상의 곳에 가속도 센서 또는 자이로 센서를 가진 본 발명의 실시물을 내장 또는 부착하고 이들에서 스윙 자세 가운데 발생하는 특정 방향의 운동 발생을 해당 센서로 읽어 골퍼의 머리 또는 팔, 팔목 또는 어깨 또는 다리 또는 골프채 등 중요한 신체부위의 자세와 위치의 시간적 변화와 관련된 데이터를 획득하고 이를 분석하고 이상적인 것과 대비한다.

이를 위해서는 센서의 신호를 전자적으로 처리하는 기술, 즉 센서 값의 데이터 획득 기술 및 이들 데이터의 저장과 이상적인 경우와 비교 대조하는 자료처리의 기술이 관련된다.

아울러 스윙 동작 시 골프채가 공에 충돌되는 순간을 추출하기 위해서 발생하는 충돌음을 마이크로 획득 음성 분석하여 타격시점을 확인하기 위한 소리처리 관련 기술도 필요하다. 처리된 결과나 음성, LED, 영상, 진동 등 운동하는 자에게 정보로서 제공을 위한 인터페이스와 운동하는 자가 기기를 조작하기 위한 인터페이스 관련 전자 기술이 동원된다.

골퍼의 스윙과정에서 머리, 어깨, 상완, 하완, 팔꿈치, 팔목, 허벅지, 장딴지, 발목 등 각 신체 부위의 위치와 방향, 골프채의 각도와 위치를 대변하는 각 해당 부위에서 1곳 이상의 곳의 자세 또는 그것을 대변하는 운동 물리량 값을 매 순간 파악하고 골프의 운동학적으로 이상적인 상황에서의 각 자세 또는 그것을 대변하는 운동 물리량 값과 서로 비교 대조해 보고 그 차이를 골퍼에게 쉽게 알려주는 수단을 기본적으로 갖추고 있지만 자세를 교정하고자 하는 스윙자세의 시작과 단계, 끝을 알아야 선택적으로 정확한 자세교정이 가능하며 아울러 결과를 필요한 시점에 골퍼에게 알려줄 수 있다.

아울러 스윙 시 골프채와 골프 공이 서로 충돌하는 임펙트 시점을 정확히 알기 위하여 소리 등 다른 센서를 사용하는 경우 주변의 다른 골퍼에 의해 발생하는 소리와의 구분이 명확하지 않다.

부수적으로 기기의 조작을 위한 것과 결과를 골퍼에게 알려주기 위한 것으로서 인터페이스 관련 수단을 저렴하고 직관적인 방식으로 구현해야 한다.

해결하고자 하는 과제에서 운동 물리량 중 대표적인 가속도나 각속도 값을 확인하여 골퍼의 스윙준비자세에서 보이는 일반적인 특징 중 공을 주시하면서 아래로 고개를 숙이는 것과 일정시간 움직임이 없는 어드레스 자세를 판단하여 스윙의 시작단계로 간주하고 스윙이 종료 시 공의 진행방향을 확인하기 위하여 고개를 돌리는 움직임 특성을 검출하여 스윙의 종료동작으로 판별하는 것으로서 이들 두 상황이 연속되어야만 정상적인 스윙이라고 판단하는 것이다. 아울러 소리정보 등을 이용하여 정확한 타격 임펙트 순간을 검출하는 경우에도 주변의 다른 골퍼에 의해 발생하는 소리와 구별을 위하여 먼저 언급한 정상적인 스윙과정 시간 내에서 발생한 소리 정보만 유효한 신호로 판정할 수 있어 외란이 없는 신뢰성이 높은 정보를 얻을 수 있다.

본 발명은 골프 자세 연습 장치로 실시될 수 있으며 특히 헤드 업이라고 부르는 골프채의 스윙 동작 시 머리를 부적절하게 움직이는 경우나 몸통이 부적절하게 빠르게 또는 늦게 벌어지는 등의 골프 스윙 자세를 교정하는 수단을 제공하여 이를 통한 경기와 연습으로 골퍼의 경기 능력을 향상시키는 보조 도구이다.

도 1은 제품화 하였을 경우 가능한 구성요소를 나타내는 Block 도
도 2는 일반적인 3축 가속도의 가속도 인식 방향을 표시
도 3은 가속도센서를 기울일 경우 중력가속 측정값의 변화를 나타내며 머리를 앞으로 숙일 경우 센서의 출력 값 변화를 나타냄,
도 4는 일반적인 움직임에 따른 3축 가속도센서 출력을 나타낸 파형도
도 5는 골프 스윙 준비 자세에서 발생하는 3축 가속도 센서 출력의 파형도
도 6은 스윙 후 공의 진행방향을 주시하기 위하여 고개를 돌리는 경우 3축 가속도 센서 출력의 파형도
도 7은 스윙자세가 양호한 경우의 3축 가속도센서의 출력과 불 필요한 동작이 있는 경우 또는 헤드업이 발생하는 경우 3축 가속도센서의 출력의 파형도
도 8은 가속도 입력 값을 입력하고 판단하여 처리하는 과정을 순서도로 표현

골프 자세를 교정하기 위한 목적으로 골프의 스윙 동작 시 신체부위의 위치와 방향등의 정보를 알기 위하여 머리부터 발 끝까지의 신체의 각 부위에 장착되는 의류,모자, 선글라스와 같은 스포츠용품(이하 스포츠용품이라 한다)또는 ,헤드 밴드, 선 캡, 안경, 머리띠, 귀걸이,이어폰, 헤드폰 등의 일상용품(이하 일상용품이라 한다.) 또는 골프채에 가속도센서와 가속도센서로부터 오는 데이터 신호를 처리하는 전자회로를 내장 또는 부착한다.

가속도센서는 1축 방향 또는 2축 이상의 다축 방향에 걸리는 물리 가속도량과 대응하는 전압값의 데이터를 출력하는 제품 형태로 이용된다. 이들 가속도를 대변하는 전압값의 시간적 추이를 살펴보면 그 가속도 센서가 장착된 방향과 자세에 따라 현재 그 사람의 신체 부위의 자세나 운동양태를 추측할 수 있다.

가속도 센서는 지구중력가속도 값을 검출하는데 가속도 센서가 지표면과 각도 A 만큼 기울어져 있는 경우는 지구 중력가속도에 cosA를 곱한 만큼의 값만 출력되므로 그 출력 값을 분석하면 가속도 센서가 지표와 얼마나 기울어져 있는지를 판단할 수 있다. X, Y, Z의 3축의 방향의 가속도를 측정하는 가속도 센서의 경우 공간상에 가속도 센서가 방향과 위치를 변화함에 따라 각 방향 X, Y, Z와 지구 중력 가속도 방향 g축이 이루는 각도에 따라 각기 Ax, Ay, Az의 사이각을 이루는 경우 중력가속도를 G라고 표현하면 각각 G*cos(Ax), G*cos(Ay), G*cos(Az)에 해당하는 중력가속도에 대응하는 전압 값을 얻을 것이다.([도2]) 반대로 위와 같은 각 축 방향의 전압 값을 통해 각 사이 각 Ax, Ay, Az를 계산할 수 있으며 이를 통해 실제 가속도 센서가 지표면에 대해서 어떠한 자세를 취하고 있는지를 확인할 수 있다.([도 3])

아울러 이와 같은 가속도 센서를 머리 부위에 착용하는 스포츠 용품, 일상용품, 의류 등에 부착하는 경우는 목을 아래로 숙이고 있는지 그 정도를 파악 가능하다.

골프의 스윙의 경우 최초 스윙을 시작하기 위해서는 자세를 취하고 일정 시간 아래방향으로 고개를 숙여 골프 공을 주시하는 절차를 필히 거치므로 이와 같은 고개의 기울임의 시간이 일정 시간 이상 유지되면서 타 방향으로의 기울임은 감지 되지 않는다면 이를 골프의 스윙을 위한 준비자세로 판단할 수 있다.

타격 스윙이 끝나면 1초 이내에 스윙이 종료되므로 위와 같은 준비자세가 달라진 후 1~2초 간의 자세에 관한 가속도 센서로부터 읽는 각 축 방향의 출력 데이터 값은 스윙 동작 과정의 자세를 파악하는데 유의미한 데이터다. 골프 경기를 하는 경우를 따져보면 실제 골프 스윙의 자세 교정은 스윙 당시 전후 몇 초간이 의미가 있고 이동 시간 같은 경우는 식별하여 의미 없는 데이터로 무시하며 최대절전모드로 빠져 나가 있다가 위의 골프의 스윙 준비자세가 판단되는 경우 이후에 몇 초간의 가속도 신호 데이터 만을 따로 처리하여 타격자세의 양호, 불량을 판단하면 된다.

물론 시간적으로 몇 초간의 데이터를 이용할 수도 있고 스윙 이후에는 비행하는 공을 주시하기 위해 고개를 돌리는 행위로 인해 발생되는 새로운 패턴의 가속도 출력값 양상을 이용해 스윙의 종료 여부를 판단해도 된다.

이와 같은 행동 패턴상에 감지되는 가속도 센서의 출력 전압값은 [도4]내지 [도7]에서 설명하고 있다. [도 4]는 일반적으로 움직일 때 지표면에 수평으로 설치된 가속도 센서의 각 축 방향 즉 좌우, 앞뒤, 상하 방향에서 얻을 수 있는 가속도 출력값을 표시하고 있다. [도 5]는 스윙 준비 자세를 취할 경우에 가능한 가속도 센서의 출력값을 예시한다.

이 때는 공을 주시하기 위해 상하로만 일정 각도 숙이는 시간을 오래 지속하므로 [도 5]의 경우처럼 상하방향 가속도 값이 일정시간 평소보다 낮은 가속도 값을 유지하고 이 유지시간이 일정 시간이 지속되면 골퍼가 스윙을 준비하고 있다는 것을 판단 할 수 있다.

[도 6]은 스윙이 종료된 순간을 파악하는 방법을 기술한다. 상하 방향 가속도가 낮게 유지되다가 보통 상황과 같은 높은 값으로 출렁이는 신호가 된다.

또 좌우방향의 가속도는 공을 치고 난 뒤 공의 진행방향을 눈으로 확인하기 위하여 고개를 돌리는 회전운동의 신호검출로 파악할 수 있다. [도 7]은 스윙자세가 양호한 경우와 불량한 경우의 좌우방향 회전운동에 따른 센서 값을 예시한 것으로 스윙자세가 양호한 경우 와 달리 불량한 경우는 미세한 불필요한 움직임에 의한 가속도 신호와 스윙종료시점 전의 헤드업 등의 동작으로 기인하는 센서 파형을 예시한다.

이와 같은 절대적인 가속도 센서 데이터의 변화 양상으로 스윙자세가 좋은지 불량한지를 판별할 수도 있고. 골프의 운동학적으로 모범적인 자세를 실현하여 그 경우에 발생하는 각 축 방향의 가속도 센서의 변화 값의 양태를 표준적인 것으로 보고 그것과 얼마나 시간 별로 동 떨어있는 지, 차이가 나는 패턴을 보이는지를 통해 머리 자세나 스윙자세의 양호 불량을 판별해 낼 수도 있다. 이와 같은 판별 결과를 사용자에게 알리는 전체 과정을 간단히 도식화 한 것이 [도 8]이다.

자세의 양호 불량의 판단 결과는 골퍼에게 시청각적인 수단을 동원해 알려줘야 하는데 귀를 통하는 부저나 스피커, 압전 소자를 이용한 음성 정보 또는 눈을 통하는 LED, LCD, OLED등의 화상 출력장치 그 외 진동 발생장치 등을 이용한다.

자세 교정에서 중요한 것 중 하나가 골프채가 공을 타격하는 시점까지 좋은 자세를 그대로 유지하고 있는가가 의미가 있으며 실제 자세가 공의 타격시점과 비교하여 그 양태를 파악하는 것이 좋다.

공을 골프채로 타격하는 시점을 본 발명의 기기가 파악하기 위한 방법으로는 소리를 입력 받는 마이크와 증폭회로로 일정 레벨 이상의 소리를 검출하는 것이다. 일반적인 소리와 골프공의 타격음 간에는 음색, 주파수, 음의 존속시간 등에서 차이가 나므로 이들 타격음의 특징을 활용하여 기타 소음과 구분하여 타격음만을 식별하는 절차를 밟는다. 이와 같은 타격음을 이용하여 타격시점을 파악하면 이를 신체의 자세와 대비하여 훌륭한 스윙인지 아닌지를 판단하는 데 큰 도움이 된다.

위에서 설명하는 가속도 센서의 출력 값 또는 타격음 신호 또는 타격음에 의한 타격시점에 관한 정보 값을 블루투스 또는 WiFi등 RF 무선 신호로 스마트 기기 또는 전말 단말기기로 전송하고 해당 기기에서 단계 분석 및 정보 저장과 소리 및 화면 정보로 알려 주면 교정효과를 더 높일 수 있다.

상기의 가속도 센서는 선글라스, 모자 등 두부에 착용하는 각종 장신구 악세서리, 스포츠 용품에 장착하여 헤드 업 등 머리의 부적절한 움직임을 파악하는 수단으로 한정하지 않고 두부 이외의 신체 부위에 입거나 부착되는 암 밴드, 골프채, 넥 벤드, 어깨 부착 띠, 장단지 밴드 등 신체의 각 부위에 부착하여 스윙 자세 시 발생되는 각 축의 가속도 출력 데이터를 상기의 무선 수단으로 인근의 PC, 태블릿 PC, 스마트 패드, 노트북, 스마트 폰, 또는 기타 전문적인 콘솔 형태의 장비 등으로 전송하고 이를 각 장비에서 분석하여 신체의 각 부위 및 골프채의 시간에 따른 방향과 자세의 변화를 파악하고 그래픽을 통해 시청각적 효과를 더 높인 변형된 시청각물로 포장하여 골퍼 또는 코치 및 관련자에게 제공될 수도 있다.

아울러 상기의 각 신체부위에서의 가속도 센서 데이터는 두부에 착용된 모자 등 스포츠 용품에 유무선으로 취합되어 좀 더 복합적이고 복잡한 스윙자세에 대한 평가결과를 산출하는데 활용될 수도 있다.

이는 기존에 영화 촬영을 위한 컴퓨터 그래픽의 인체 행동 패턴을 따기 위해 신체 각 부위에 인식점을 부착하고 그것의 위치를 이미지 프로세싱으로 파악하여 얻는 것과 유사한 결과를 도출하나 여기서는 가속도 센서 값을 통해 얻은 값과 위와 같은 이미지 프로세싱의 방식으로 얻은 스윙 자세 때 획득한 각 부위의 가속도 센서 값의 데이터들을 비교하여 실제 현재 각 신체의 부위와 골프채의 위치를 거꾸로 추정해보는 결과를 거치는 것을 말한다.

그렇게 하면 인식점의 이미지 프로세싱과 같은 복잡한 도구를 통한 실제 신체 부위의 위치를 파악하는 절차 없이 이미 획득해 놓은 각 부위 가속도 출력값 데이타 베이스와의 비교로서 실제 신체 부위의 위치와 모습을 역추정하여 이를 디스플레이 하는 것이다.

스윙의 시점을 파악하거나 정확한 시점 상에 골프채나 손 등 기타 신체 부위의 위치와 자세를 쉽게 파악하기 위해서 한 개 이상의 영상 획득 장치를 두고 그 정보로서 타격시점을 파악하거나 좀 더 정밀한 신체 부위의 자세에 대한 정보를 파악할 수 있고 이를 인근의 PC외 모니터링 수단으로 전달하여 복합적이고 세부적인 추가 정보를 골퍼나 관계자에게 제공하는 방법도 병행 가능하다.

(실시예1)

실시의 예 하나를 설명한다. [도1]에서와 같이 본 발명이 실시될 수 있다.

다축의 가속도 센서와. 전체를 컨트롤 하는 마이컴, 이를 조작하기 위한 스위치 장치, 외부와 통신하기 위한 무선통신부, 골퍼에게 정보를 알려주기 위한 소리장치와 전체를 구동하기 위한 전원으로 구성된다. 무선통신은 다양한 방식이 동원되나 근거리용의 블루투스 통신을 예시했다. 골퍼에게 알려주는 소리장치는 부저/스피커, 표시장치는 LED 또는 LCD를 이용한다.

이와 같은 구성부를 가진 전자회로 모듈을 선 캡이나 모자, 선 글라스 등에 특정 방향을 유지하며 장착할 수 있도록 부착 또는 고정용 부가 요소를 가진다.

해당 내용 없음

Claims (7)

1. 골프 운동의 자세 교정이나 확인을 목적으로 하는 장치로서; 골퍼의 머리 부위에 착용하는 스포츠 용품 또는 골퍼가 머리 부위에 착용하는 일상 용품 또는 의류에 내장 또는 부착하는 형태로서; 최소 2축 이상의 가속도 센서 또는 자이로 센서; 상기 센서로부터 읽은 출력 값을 분석하여 공 방향 주시에 따른 머리를 일정 각도 아래로 기울이고 있고 좌우 기타 방향으로 회전 및 운동하지 않는 상태가 일정시간 지속됨을 파악하여 이를 현재 스윙을 하기 위한 준비 자세를 취하고 있는 것으로 판단하는 알고리즘을 내장하며; 상기 스윙 준비 자세로 판단 된 이후, 완전히 스윙이 종료되어 공의 진행 방향을 주시할 경우 머리를 돌리면서 발생하는 정도의 센서 값과 획득한 센서 입력 값을 비교하여 스윙 종료가 이루어졌는지 여부를 판단하는 알고리즘을 내장하며; 상기 양 알고리즘에 의해 확인되는 스윙준비 시점과, 스윙종료 시점 사이에 회전이나 여러 방향의 불필요한 운동을 하였다는 뜻을 내포하고 있는 가속도 센서 신호를 감지하는 알고리즘을 내장하고; 그 센싱된 신호 또는 그 센싱된 신호로서 판단한 골프스윙동작의 불량 양상의 정보를 상기 스윙 종료로 판단한 시점 이후에 골퍼에게 또는 외부에 알려주는 것을 특징으로 하는 골프스윙자세교정장치
2. 상기 1항에 있어 자세의 불량 정도를 골퍼에게 알려주는 수단으로서 부저, 스피커, 압전소자 등의 소리발생장치 또는 LED 또는 LCD나 OLED와 같은 광 출력장치 또는 진동모터 등으로 구성된 골프스윙자세교정장치
3. 상기 1항 내지 2항에 있어서 소리신호를 받는 센서와; 증폭회로를; 가지며 소리 신호가 공을 타격할 때 발생하는 소리형태의 신호가 입력되면 타격 임펙트 시간으로 판단하는데 스윙준비 단계로 판단된 시점과 스윙종료로 판단한 시점 사이 또는 스윙종료로 판단한 시점 일정시간 전 구간에 발생한 소리신호만 유효한 타격 임펙트 시간이라고 판단하고 타격 임펙트 시점 대비 전후의 특정 미세한 시간대의 스윙시간의 자세 불량 정도를 판단하는 골프스윙자세교정장치
4. 상기 1항 내지 2항에 있어 한 개 이상의 영상 카메라로 구성되어 공과 골프채의 타격 모습 또는 기타 신체의 운동 양태를 영상정보로 획득하는 카메라를 두어 사진 또는 동영상의 정보를 같이 획득하는 골프스윙자세교정장치
5. 상기 1항 내지 2항에 있어 센서가 장착된 곳이 어깨, 목, 팔꿈치, 상완, 하완, 팔목, 골프채, 허벅지, 장딴지 등 두부 이외의 곳에 밴드 형태 또는 의복에 접착시키는 형태 또는 골프채에 착탈 형태로서 센서 값을 유선 또는 무선으로 받아 이를 운동학적으로 이상적인 각 부위의 가속도 변화 패턴과 비교하여 신체 전체 레벨에서 스윙자세의 양호 불량유무를 판단하는 골프스윙자세교정장치
6. 상기 1항 내지 2항에 있어서의 각 구성요소가 획득한 정보나 신호를 상기 5항에서 획득한 가속도 값과 더불어 무선신호로 수신 받으며; 두부 이외의 곳에 의복에 접착하거나 신체에 밴드로 부착하거나, 주머니에 넣는 형태로 취합하여 상기 5항과 같이 신체 전체 레벨에서 스윙자세의 양호 불량유무를 판단하는 골프스윙자세교정장치
7. 상기 1항 내지 2항에 있어 획득하거나 판단된 정보를 외부의 PC, 태블릿 PC, 스마트 패드, 노트북, 스마트 폰, 또는 기타 전문적인 콘솔의 외부 장치로 유선 또는 WiFi, 블루투스 등의 기타 무선 통신 수단으로 전달하고 세팅 값을 전달받는 기능 구성부를 추가한 골프스윙자세교정장치

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