WO2006022041A1

WO2006022041A1 - ピッチングマシンおよびそれを用いた変化球制御方法

Info

Publication number: WO2006022041A1
Application number: PCT/JP2005/003835
Authority: WO
Inventors: Juhachi Oda; Shinobu Sakai; Saburo Horikawa
Original assignee: National University Corporation Kanazawa University; Kinkicresco Co., Ltd.
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-03-02
Also published as: JP2006061231A; JP4883516B2

Abstract

３個のローラ１～３が作るボール挿入空間５と、該ボール挿入空間５内に挿入されたボール４に初速および回転を付与する前記３個のローラ１～３を各別に回転制御する各駆動装置Ｍ１～Ｍ３と、これら３個のローラ１～３および駆動装置Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が搭載された構造台６を有するピッチングマシンＰに対して、前記構造台６を上下および左右に所定角度で揺動可能に駆動する方向制御駆動部Ｍ４、Ｍ５を設ける。これを操作することによって、球速、球種、的内の位置の３つを制御し得る新しい知的ピッチングマシンが得られる。また、本発明は当該ピッチングマシンから発射される変化球を制御する方法を提供する。

Description

明細書

ピッチングマシンおよびそれを用いた変化球制御方法

技術分野

本発明は、 3個のローラが作るポール揷入空間と、該ボール揷入空間内に揷入されたポールに初速および回転を付与する前記 3個のローラを各別に回転制御する各駆動装置と、これら 3個のローラおよぴ駆動装置が搭載された構造台を有するピッチングマシンに関する。

当該ピッチングマシンの用途は、主として野球のパッティング練習用のピッチングマシンとしての利用が中心であるが、他に、サッカー、テニス、卓球、パレ一ポール等のボールを用いる球技での練習用のピッチングマシンとしても利用可能である。また、人にポール等を当てるゲーム（鬼は外ゲーム）や、飛んでくる球から如何に逃げるかを競うゲーム等の機器としても利用できる。

背景技術

ピッチングマシンは野球のパッティング練習の際に投手の代わりに投球を行うマシンである。プロ野球からパッティングセンターまで幅広く利用されている。ピッチングマシンの一番の目的は、攻略したい相手投手のピッチングを再現し、パッティング技術を向上させることである。

ピッチングマシンにとって重要な性能の一つは、所定のスピードを発揮できる能力を有することである。それには、現在市販されているような人間の腕を模倣してポールを投球する機構で、ばねとクランクを応用したアーム式と、ローラを 2個用いそれらを回転させ、ローラとボールとの摩擦力を利用してポールを発射させる 2ローラ式の 2つがある。

一般にアーム式の場合は速度のみ可変できるが、目標範囲の変更は不可能である。また 2ローラ式ではボールに与えられる回転の方向はローラが回転する平面上でしか与えられないのでポールはその平面上にしか飛んで行かない。つまり、その平面上では回転数を変えることによって球種ゃスピードを変えることが可能である。任意の変化球を得るためには、その平面を手動で回転させ、また試行錯誤的に回転軸を決定しているのが現状である。

このように、既存のピッチングマシンは機構的にはある程度完成されたものとなっているが、パッタ一が希望する球種ゃスピードのポールを任意の目標範囲に投げ分けることは殆ど不可能である。

そのようなことから、 3個の投球円盤の周面により形成される挟持間隔にボールを 3点挟持により、安定して所望の変化球を得るように構成した投球機が提案された（実開昭 6 1 - 1 4 0 7 4号公報参照）。

上記公報に記載された投球機を、図 1 4を用いて簡単に説明する。移動台 2 2 上の取付板 2 1に軸受により縦方向に回転する下側投球円盤 2 3を設置し、該下側投球円盤 2 3の上方外周面と挟持間隔 Aを有する。下側投球円盤 2 3を中心に略 1 2 0 ° 左右の斜め上方に変速回転する、左上投球円盤 2 7と右上投球円盤 3 0を夫々取付板 2 1に軸受により支持させたものである。このような構成により、 3点挟持により 3つの投球円盤 2 3、 2 7、 3 0を用いて、ある程度、パッタ一が希望する球種ゃスピードのボールを任意の目標範囲に投げ分けることが可能になった。

しかしながら、前記従来の投球機にあって、 3つの投球円盤を回転駆動する原動機 2 6、 2 9、 3 2の回転制御については、何ら考慮されていない。試行錯誤的にそれぞれの回転数を調整して、パッターが希望する球種ゃスピードのボールを投げていた。そのため、目標とする位置にポールを投げるためには経験と勘に頼らざるを得なかった。

そこで本件発明者らは以上述べたような既存のピッチングマシンに不足していると考えられる基本的な機能、すなわちパッターが希望する球種おょぴスピードポールを希望する目標範囲に自在に投げ分けることが可能な構造をもつピッチングマシンを開発することにした。そして、さらにそのマシンが使用される環境に対して適応して進化していくようなマシンを考えた。例えば風速、地面の傾き、気温、ポールの種類等が変化した状況下でも何球か試球をすればその環境における適性を学習してマシン自身の特性を変化させ、求める目標範囲や速度の投球を行うものである。このようなマシンを本件発明者らは知的ピッチングマシンと呼んでいる。

本件発明者らは的内の位置と速度の 2つのパラメータを任意に制御し得る知的なピッチングマシンをすでに開発している（特願 2 0 0 1— 0 4 5 9 4 1 「ピッチンダマシン、その制御システムおよび制御方法」）。これはボールの発射位置周りに 3個のローラを配置したもので、各ローラの回転数を制御することによつて、 3個のローラの回転軸を含む平面内でボールの回転軸を任意に回転させることができる。これにより、目標に対しての球速、範囲のみならず、様々な球種の選択が可能となる。ただ、この開発マシンでは、的内の位置と球速制御のみに注目したが、この分野のニーズを調査したところ、球速と球種の選定が特に重要であり、的内の位置の選定はこれらに次ぐものであることが明らかとなった。

発明の開示 '

そこで、本発明では、前記本件発明者らの提案になる知的ピッチングマシンを改良して、球速、球種、的内の位置の 3つを制御し得る新しい知的ピッチングマシンおょぴその変化球制御方法を提供することを目的とする。

本発明では 3個のローラを用いそのローラの回転数を各々独立に制御すると同時に、ボールの発射角を制御することによって、従来不可能であった任意の球種のポールを希望する目標範囲、速度に投げ分けることのできる新型のピッチングマシンの製作を試みた。これは本件発明者等がすでに的内の位置と速度のみを可変できるものとして開発してきたピッチングマシンをさらにレベルアップしたもので、その制御法にはェユーラルネットワーク（以下 N N) を用いている。この

N Nでは各的内の位置、速度、球種を入力データ、各ローラの回転数おょぴ上下

、左右の発射角を出力データとして学習を行い、パッターが希望するピッチングが可能となるようにしている。ここではそのようなピッチングマシンのシステムとその性能評価について記述する。

このため本発明は、 3個のローラが作るポール挿入空間と、該ボール揷入空間内に挿入されたポールに初速おょぴ回転を付与する前記 3個のローラを各別に回転制御する各駆動装置と、これら 3個のローラおよぴ駆動装置が搭載された構造台を有するピッチングマシンにおいて、前記構造台を上下おょぴ左右に所定角度で揺動可能に駆動する方向制御駆動部を設けたことを特徴とする。

投球すべき変化球が投じられるように、投球すべき変化球の速度、到達地点の座標、ボールの回転の状態を示すパラメータを目標値として、上記駆動装置およぴ方向制御駆動部を操作する制御部が備えられていてもよい。

また、上記制御部にはコンピュータが含まれており、該コンピュータには階層型-ユーラルネットワークシステムが格納され、該システムによって、ローラの回転数、構造台の上下の角度、および左右の角度の変化量が決定され、それによつて目的とする変化球が投球される構成とされていてもよい。

また、本発明の方法は、本発明によるピッチングマシンを用い、該マシンを操作して、該マシンから投じられる変化球を制御する方法であって、前記ピッチングマシンに設けられている各駆動装置およぴ方向制御駆動部を制御して、 3個のローラの回転数、構造台の上下および左右の摇動角を変化させ、それによつて、ピッチングマシンから投じられたポールを、目標とする速度、目標とする球種、および的内の目標位置に到達させることを特徴とする。

上記ピッチングマシンには、駆動装置およぴ方向制御駆動部を操作する制御部が備えられ、該制御部にはコンピュータが含まれており、前記ポールの目標とする、速度、球種おょぴ的内の位置の制御が、該コンピュータ内に格納された階層型ニューラルネットワークシステムによって行なわれてもよい。

本発明では、これらを課題解決のための手段とする。

本発明によれば、 3個のローラが作るボール揷入空間と、該ボール挿入空間内に揷入されたボールに初速およぴ回転を付与する前記 3個のローラを各別に回転制御する各駆動装置と、これら 3個のローラおよぴ駆動装置が搭載された構造台を有するピッチングマシンにおいて、前記構造台を上下および左右に所定角度で揺動可能に駆動する方向制御駆動部を設けたことにより、 3個のローラを回転駆動する駆動装置に加えて、構造台を上下および左右に駆動する方向制御駆動部を設けたことで、簡素な構造改変のみにても、希望する速度、希望する球種の球を、パッティングゾーンあるいは的における位置への希望する目標範囲で正確に投球することが可能となった。

また、 3個のローラが作るボール揷入空間と、該ボール挿入空間内に挿入されたボールに初速および回転を付与する前記 3個のローラを各別に回転制御する各駆動装置と、これら 3個のローラおよび駆動装置が搭載された構造台と、前記構造台を上下および左右に所定角度で揺動可能に駆動する方向制御駆動部とを有するピッチングマシンの変化球制御方法において、前記各駆動装置および方向制御駆動部を制御して、 3個のローラの回転数、構造台の上下おょぴ左右の揺動角を制御し、ボールが目標とする、速度、球種および的内の位置に到達できるように構成したことにより、 3個のローラを回転駆動して、容易に希望する速度、希望する球種の球が得られると同時に、構造台を上下おょぴ左右に駆動して、パッティングゾーンあるいは的における位置への希望する目標範囲で正確に投球することが可能となった。

さらに、前記ポールの目標とする、速度、球種おょぴ的内の位置の制御がコンピュータ内に格納された階層型ュユーラルネットワークシステムによりなされることで、学習機能を通じて前記ポールの目標値と試投による教師データとの誤差を解消することができる。これにより、ピッチングマシン個々の製造誤差や、マシンを使用する環境（場所、気温、風、湿度等）の諸条件の相違が問題とならなく、常に精度の高い機能維持ができる。そして、これを使用している場合、それらのデータを追加学習することで、マシンの精度を益々向上させることが可能となる。

また、コンピュータ内に投球プログラムを作っておくことにより、それに従つた投球を行ったり、キャッチャーの指示通りの投球を行うこ.とも可能にする。さらに、プロ野球の名投手と名パッターとの対決等の投球履歴を、的内の位置、速度、球種を含めて正確にシミュレートすることもできる。このことから、実際に行われる野球の試合で、対戦するピッチャーの過去に行われた試合の投球内容をデータベース化して、自チームの各パッターにマシンでその投球内容に従って投球させ、自チームの戦力評価を行うことも可能となる。さらにまた、ランダムに投げた球に対するパッターの打撃状況を記憶し、それにより、パッタ一が打ち易い球、打ち難い球を判定して、これらを投げ分けることができる。このことは、バッターからすると、好みの球および苦手の球の選択が可能となる。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明によるピッチングマシンの構造おょぴ制御システムの概略図でめる。

図 2は、本発明によるピッチングマシン（3ローラ式）の試作品の写真図である。

図 3は、本発明における、球種パラメータによる球種の説明図である。本明細書では、ベタトル N " ₁ 、 N " ₂ 、 N " 3 の記号「 ~」を Nの肩に小さく書いているが、同図では、「―」を大きくし「N」の上にのせている。

図 4は、本発明における、階層型ニューラルネットワーク（N N) モデル図である。

図 5は、本発明における、投球実験の方法を示す側面図である。

図 6は、本発明によるピッチングマシンを用いた投球実験の結果を示す図であつて、的に当ったポールの位置を X、 Y座標グラフ上に表した図である。

図 7は、本発明における、ローラの回転数の和（N i + lS + N j とポールの速度 Vとの関係図である。

図 8は、本発明における、ストレートスピン状態にあるポールの回転の様子を示した高速度写真図である（2 m s /フレーム）。

図 9は、本発明における、カーブスピン状態にあるボールの回転の様子を示した高速度写真図である（2 m sノフレーム）。

図 1 0は、本発明における、 NNの学習回数と誤差との関係図である。

図 1 1は、本発明における、 NN制御による投球実験結果を示す図である。図 1 2は、本発明における、各球種における速度誤差を示す図である。図 1 3は、本発明での、各球種における位置誤差を示す図である。

図 1 4は、従来の投球機の正面図である。

図 1中の符号は、それぞれ次のものを示している。 1 ；第 1ローラ、 2 ；第 2 ローラ、 3 ；第 3ローラ、 4 ；ボール、 5 ；ポール挿入空間、 6 ；構造台、 7 ；台車、 8 ； P C、 9 ； N Nシステム、 1 0 ；投球決定プログラム、 1 1 ；コントローラ、 M 1〜M 3 ；駆動装置（電動モータ等）、 M 4、 M 5 ；方向制御駆動部 (電動モータ等）、 P ；当該ピッチングマシン。

発明を実施するための最良の形態

以下、本発明のピッチングマシンおよびその変化球制御方法について図面を用いて説明する。

図 1は本発明のピッチングマシンの構造および制御システムの概略図、図 2は試作品の写真図、図 3は球種パラメータによる球種の説明図、図 4は階層型ニュ一ラルネットワーク（N N) モデル図、図 5は投球実験側面図、図 6は的内の位置の X、 Y座標結果図、図 7はローラの回転数とポールの速度との関係図、図 8 はポールのストレートスピン状態の回転の様子を示した高速度写真図、図 9はボールのカーブスピン状態の回転の様子を示した高速度写真図、図 1 0は N Nの学習回数と誤差との関係図、図 1 1は N N制御による投球実験結果図、図 1 2は各球種における速度誤差を示す図、図 1 3は各球種における位置誤差を示す図である。

本発明の基本的な構成は、図 1に示すように、 3個のローラ 1、 2、 3が作るポール挿入空間 5と、該ポール揷入空間 5内に挿入されたポール 4に初速おょぴ回転を付与する前記 3個のローラ 1、 2、 3を各別に回転制御する各駆動装置 M 1、 M 2、 M 3と、これら 3個のローラ 1、 2、 3および駆動装置 M l、 M 2、 M 3が搭載された構造台 6を有するピッチングマシン Pにおいて、前記構造台 6 を上下おょぴ左右に所定角度で揺動可能に駆動する方向制御駆動部 M 4、 M 5を設けたことを特徴とするものである。

本発明でいう揺動とは、ピッチングマシンが、上下および左右のある角度範囲内において回転運動する動きを意味する。

実施例

図 1に示すように、本実施例で製作した新型のピッチングマシン Pは、コンビユータ 8およびコントローラ 1 1等の制御部とともに制御システムを構成する。コンピュータ 8には階層型ニューラルネットワーク（NN) および投球決定プログラム 10等が格納されている。試作品の写真図を図 2に示す。

図 1から分かるように、ボール 4は発射位置周りに 120° 間隔で Y字型に設置された 3個のゴム製のローラ 1、 2、 3の外周面との摩擦力を利用して発射される。各ローラ 1、 2、 3にはそれぞれ駆動装置であるモータ Ml、 M2、 M3 が設置されており、 Vベルトを介して連動し回転数は 0〜2300 r pmまで可変でき、各モータ Ml、 M2、 M3は各々独立（各別）に回転制御される。

さらに、ボール 4を任意の目標範囲に投げ分けるため、ピッチングマシン Pの下部に方向制御駆動部を構成するモータ M4および M5を設置した。前記ローラ

1、 2、 3および駆動装置であるモータ Ml、 M2、 M3ならびにピッチングマシン Pの上下角 0を調整する駆動モータ M4は構造台 6に設置され、該構造台 6 の左右角 φを調整する駆動モータ M 5は構造台 6の下部の台車 7に設置される。これらの駆動モータ M4、 M5の設置位置を交替してもよい。ピッチングマシン

P本体の上下角 0を一 6。〜十 6° 、左右角 φを一 5° 〜十 5° まで可変できるようにした。これらの新機構を採用した新型ピッチングマシンでは、最高速 16 0 kmZhまでの任意の球速で、かつ広範囲の希望する目標範囲に、任意の球種のボールを投球することが可能である。

各モータ Ml、 M2、 M3、 M4、 M 5は前述したように、コントローラ 1 1 を介して PC 8に接続されおり、 PC 8上でこれらのモータの回転数を制御可能にしている。また、図示省略の各種センサ（3個のローラの放出口の直後に設置される）を用いて 3個のローラ 1、 2、 3の回転数、 N₂ 、 N₃ 、マシンの上下角 θ、マシンの左右角 φ、ポールの初速度 Vが実測される。

<ニューラルネットワーク（ΝΝ) を用いた投球制御方法 > 2005/003835 知的ピッチングマシンの制御には、階層型 NNを用いている。次にその制御方法について述べる。

本制御では、基本的に投球したいボールの的内の位置座標 X、 Y、速度 Vおよぴ後述する球種パラメータ Β_χ、 Β_γの 5つの入力情報から、そのような投球をするための各ローラの回転数、 Ν₂ 、 Ν₃ とマシンの上下角 θ、マシンの左右角 φの 5変数を出力情報とするシステムを構築すればよい。それには理論的にボールの飛翔方向を算出する方法がまず考えられる。そして、その手法については、本件発明者らはすでに前記出願にて述べているようにポールの抗カ係数やマグナスカ等を測定することで一応可能ではあるが、これらには非常に手間と時問を要し、かつその割に精度の良いものとはならない。

そこで、複雑な理論式を用いなくとも入出力間関係を学習できる階層型 ΝΝを本発明では採用した。 ΝΝを用いればいくつかの教師データを与えることによつて ΝΝ自体が学習し、正しい出力をするようになる。故に本マシンのようにマシン自体の特性が、その置かれた環境や使用法等に影響されるような非常に複雑な事象の制御問題に対して、 ΝΝは有効な手段である。

そこで本発明で用いた階層型 ΝΝは、図 4に示すような入力情報としてボールの的内の位置座標 X、 Υ、速度 Vおよび球種パラメータ Β_χ 、 Β_γ の 5つを、一方 3個のローラの回転数、 N₂ 、 N₃ とマシンの上下角 0および左右角 Φの 5変数を出力情報とする 3層のネットワークとした。この NNに教師データ Ti を与え、出力 Ni と教師データとの差の 2乗、即ち、 2乗誤差： { (Τ _} -Nj ) ² } 2の総和をパックプロパゲーション法（誤差逆伝播法）によつて減少させて行くことによって学習し、正確な出力をするような NNを構築した

<球種パラメータ B_{x N} Β_γ >

さて、カープやシュート等の変化球を本発明では球種と呼んでいるが、これを球種パラメータ B_x 、 Β_γ の 2つで表現する手法を提案する。今、開発したピツチングマシンの 3つのローラの回転数、 N₂ 、 N₃ を変化させ、 N₃ > N_x =N₂ の関係にあるとする。このとき、各ローラがボールに与える回転モーメントをべクトルで表現すると、各ローラに対応したベタトル N " , 、 N " ₂ 、 N ₃ には便宜上べクトルを示す）はそれぞれ 120度間隔なので図 3 ( a) で示される。これら 3つのベクトルを合成すると、図中の B ~ となる。このベクトルの大きさを最大回転数で無次元化し横軸が B_x 、縦軸が Β_γ で、 B_x =B_Y = 0. 5を中心とする座標系に写像すると、図 3 (b) のように示される。このように定義されるべクトル B "の大きさが実際のボールに与えられる自転回転数（スピン）を、ベタトル B " と直交する方向がボールの回転数を示すことになる。

例えば、先の B ~の場合、ボールに対して図 3 (c) の状態となり、これは球種がカーブとなる。同様に、シュート、ドロップ等も同図（b) に示す範囲として表現することができる。なお、 0く Β_γ < 0. 5の範囲では、ボールの回転は順回転（フォロースピン）となり、一方 0. 5く Β_γ < 1. 0の範囲では、逆回転（パックスピン）となり、 Β_χ =Β_Υ = 0. 5では無回転ポールとなる。一般に、変化球は回転軸と回転（スピン）で決定できるため、 2つの球種パラメータ Β_χ 、 Β_γ で、あらゆる変化球を表現することが可能であると考えられる。ストレートは、重力に抗する方向に変化する縦の変化球である。

なお、この手法の妥当性については、後述の基本性能試験で検討する。

<知的ピッチングマシンの性能評価 >

<基本性能試験 >

本ピッチングマシンで 3個のローラの回転数、 N₂ 、 N₃ および角度 0

、 φを変化させることで、どのようなポールが投げられるかをまず調べた。

実験用のポールは現在プロ野球に使用されている硬式ボールと同じポールを用いた。実験は、図 5に示すようなピッチングマシンと距離 14mをおいて幅 0. 75m、高さ 1. 25mの的を設置し、室内で行った。また 3個のローラの回転数とマシンの上下角、左右角を任意に選定して投球を行った。

図 6はその一例で 1 15パターンを投球したとき、的に当たった的内の位置の位置座標の結果を示す。すべてのデータは 1パターンの投球に対して 3球投球を行い、その平均値を用いている。これより、殆どすベての領域にボールを投球できることが分かる。

次に、図 7は 3つのローラの回転数の総和（Ni +N₂ +N₃ ) とボールの速度 Vとの関係を示したものである。これより、両者にはほぼ線形性があること、また本マシンでは球速 70〜1 6 0 km/hの範囲のボールが投球可能であること等が分かる。

また、高速度ビデオカメラを用いて各球種におけるポールの回転の様子を撮影した。図 8はその一例で、 = 2 1 0 0 r pm、 N₂ =N₃ = 1 5 0 0 r p m、 6 = φ = 0° (B_x = 0. 5、 B_Y = 0. 6) の条件、つまり球種がストレートのときのポールの回転の様子を示したものである。これより、本マシンで投球したポールは実際のピッチャーの投球と同様、きれいなパックスピン状態の回転をしていることが分かる。

同様に図 9は（B_x -- 0. 4、 Β_γ = 0. 4 2) の条件、カーブの回転の様子を示したものである。これを見るとポールの回転軸は、マシン側から見て鉛直軸すなわち鉛直方向からやや左方に傾いた方向で、その回転はフォロースピン状態の回転をしており、前記図 3 (c) の回転軸方向、回転とほぼ一致していることが分かる。

また、図には示していないが、ドロップ、シュート等についてもビデオ撮影を行い、その回転の様子を確認している。これらのことから、種々の変化球を前章の球種パラメータ B_x 、 Β_γ の 2つで表現する本手法が充分妥当であると言える。

ぐ総合性能評価 >

前節の実験データを教師データとして、 NNをパックプロパゲ一ション法により学習させた。図 1 0に学習過程の一例を示す。これより、学習回数とともに誤差が減少していることが分かる。学習済みの NNを用いて実際の投球試験を行つた。図 6に示した 1 1 5個の投球データを教師データとして学習させたネットヮークで希望球種の投球試験を行った結果の一例を図 1 1に示す。つまりあらかじめ希望した的内の位置、 5つの速度（70、 90、 1 10、 130、 1 50 k / ) および 4つの球種（ストレート、ドロップ、カープ、シュート）を決めておき、それらに対する NN出力の、 N₂ 、 N₃ および 0、 φを用いて投球した結果である。

図中の *印が希望したポールの位置（的の真中）を示し、図 1 1 (a) では投球試験結果を各球種ごとに〇口△◊印で示している。なお、〇はストレート、口はドロップ、 △はカーブ、 ◊はシュートをそれぞれ示している。

一方図 1 1 (b) では同様の実験結果を、各速度をパラメータにして示している。これらの結果より、速度や球種では明確な相関関係は見られないが、全体としてある程度ばらつきはあるものの目標位置近傍に分布している。

また、プロ級である速度 1 50 kmZhのポールをはじめ、いずれの速度や球種のポールにおいてもその位置は太線枠内のストライクゾーンを外れていない良い結果であった。これより、開発した本マシンは、プロ野球をも含む現状の野球で想定される広範囲の速度、多様な球種のボールを瞬時にかつ、ほぼ希望した的内の位置に投げ分けることが可能で、市販のマシンに比べ高いポテンシャルを有していると言えよう。

以上述べた結果をより定量的に評価するため、次のような速度誤差 Δνと、位置誤差を定義した。

AV= I (V -V) /Υ 1 X 1 00 (1)

ここで、 V：速度（目標値）、 V' ：速度（実験値）

Δ r = ( (X， -X) ² + (Y，一 Υ) ² ) ^1/2 (2)

ここで、 X ： X座標（目標値）、 X' ： X座標（実験値）、 Υ： y座標（目標値）、 Y' ： y座標（実験値）

図 1 2は、希望速度と対応する投球の速度誤差 AVを球種（ストレート、ドロップ、カープ、シュート）毎に算出した結果を示したものである。図より、球種により多少ばらつきがあるもののその差は僅少で 2 . 6 %、最大でも 3 . 4 %で非常に小さい結果となった。これは本マシンの特性として、前記図 7に示した口ーラの回転数の総和と投球速度にはほぼ線形に近い関係があり、この特性の学習が容易であったためと考えられる。

一方、図 1 3は希望的内の位置と対応する投球の位置誤差 Δ rを 4球種（ストレート、ドロップ、カーブ、シュート）毎に算出した結果を示したものである。図より、速度誤差同様、球種により多少ばらついているもののその差は、最小のストレートでは約 1 0 O mm、最大のシュートでも約 1 5 O mmであった。ボールの直径が約 7 O mmであるので、その誤差はボール 2個分程度に収まっていることが分かり、本マシンは非常に高い投球精度を有していることが分かる。ただ、多少誤差を生じている原因としては、同じ目標範囲で同じ球速であってもそのような投球をする回転数の組合せが多く存在することや、ポールとローラの接触時の摩擦特性が回転数やボールの縫い目によって複雑に変化するためであると考えられる。

<結語 >

本発明では 3ローラ式の新型ピッチングマシンを開発し、ニューラルネットヮークを用いてその回転数やポールの発射角を決定することにより、希望した目標範囲に、希望した速度と球種（変化球）のポールを投球させることを試みた。その結果、多様な球種で球速が 7 0〜 1 6 0 k mZ hの広範囲で投球可能であり、またその投球精度は、速度と球種についてはほぼ完全に、また的内の位置についても、目的とするポイントに対してポール 2個程度の範囲内におさまる精度で投球が行えた。これは、現状のピッチッグマシンを遙かに凌ぐ充分な精度であり、非常に実用性の高い新型のピッチングマシンであると言える。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明の趣旨の範囲内にて、次の構成は適宜選定できる。

3個のローラの形状（円板としての直径、好適には同径であるが、場合によつては異径であってもよい）、該ローラの形式（ローラ周面の形状、平面でもボールの曲率に適合した円弧面としてもよい）、該ローラの材質（ゴムを周面に貼設したり、ローラ全体をゴム等の高摩擦係数材により構成してもよく、また、ポールとの接触面を増やして球種に対する縫い目の影響を少なくするため、軟質材を用いても良い）、該ローラの配置形態（好適には 1 2 0 ° の間隔をおいて 3個のローラが均等に配設されるが、不均等に配設することを妨げるものではない）。ローラを各別に回転制御する各駆動装置の形状、形式（電動モータ、内燃機関等）、各駆動装置とローラとの関連構成（直接駆動、ベルト駆動、チーン駆動、歯車駆動等）。

構成台の形状、形式、構成台への 3個のローラの配設形態、構成台への 3個の駆動装置の配設形態。

構造台を設置する台車等の形状、形式（運搬のためのキャスタの設置等）。構造台の上下（歯車の嚙合によるもの、シリンダの伸縮によるもの等）、左右 (歯車によるもの、シリンダの伸縮によるもの等）の揺動形態、摇動変化量。方向制御駆動部を構成する駆動モータ等の形状、形式（電動モータ、内燃機関等）。

また、構造台については、ピッチングプレートの両端部間を平行移動できるように台車上に走行レール等を設けてもよい。

コンピュータの形状、形式、コンピュータ内に格納される階層型-ユーラルネットワークシステムの形式、投球決定プログラムの形式、コントローラの形状と形式、試投による教師データ取得形態、学習の回数等については適宜選定してよい。

産業上の利用分野

本発明によって、球速、球種、的内の位置の 3つを制御し得る新しい知的ピッチンダマシンが提供できるようになった。そして、該ピッチングマシンを用いることによって、変化球をより意図する通りに制御できるようになった。

本出願は、日本で出願された特願 2 0 0 4 - 2 4 4 5 8 7を基礎としておりそれらの内容は本明細書に全て包含される。

Claims

請求の範囲

1 . 3個のローラが作るボール揷入空間と、該ポール揷入空間内に挿入されたボールに初速およぴ回転を付与する前記 3個のローラを各別に回転制御する各駆動装置と、これら 3個のローラおよぴ駆動装置が搭載された構造台とを有するピッチングマシンにおいて、

前記構造台を、上下および左右に所定角度で揺動可能に駆動する方向制御駆動部を設けたことを特徴とするピッチングマシン。

2 . 投球すべき変化球が投じられるように、投球すべき変化球の速度、到達地点の座標、ボールの回転の状態を示すパラメータを目標値として、上記駆動装置および方向制御駆動部を操作する制御部が備えられている、請求の範囲 1記載のピツチングマシン。

3 . 上記制御部にはコンピュータが含まれており、該コンピュータには階層型二ユーラルネットワークシステムが格納され、該システムによって、ローラの回転数、構造台の上下の角度、および左右の角度の変化量が決定され、それによつて目的とする変化球が投球される構成とされている、請求の範囲 1または 2記載のピッチングマシン。

4 . 請求の範囲 1に記載のピッチングマシンを用い、該マシンを操作して、該マシンから投じられる変化球を制御する方法であって、

前記ピッチングマシンに設けられている各駆動装置および方向制御駆動部を制御して、 3個のローラの回転数、構造台の上下および左右の揺動角を変化させ、それによつて、ピッチングマシンから投じられたポールを、目標とする速度、目標とする球種、および的内の目標位置に到達させることを特徴とする、前記ピッチンダマシンから投じられる変化球の制御方法。

5 . 上記ピッチングマシンには、投球すべき変化球が投じられるように、投球すべき変化球の速度、到達地点の座標、ポールの回転の状態を示すパラメータを目標値として、上記駆動装置および方向制御駆動部を操作する制御部が備えられている、請求の範囲 4記載の方法。

6 . 上記ピッチングマシンには、駆動装置および方向制御駆動部を操作する制御部が備えられ、該制御部にはコンピュータが含まれており、前記ボールの目標とする、速度、球種および的内の位置の制御が、該コンピュータ内に格納された階層型ニューラルネットワークシステムによって行なわれることを特徴とする請求項 4に記載の方法。