WO2019103243A1 - 실내 골프 어프로치 연습 장치 및 이의 작동 방법 - Google Patents

실내 골프 어프로치 연습 장치 및 이의 작동 방법 Download PDF

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WO2019103243A1
WO2019103243A1 PCT/KR2018/002314 KR2018002314W WO2019103243A1 WO 2019103243 A1 WO2019103243 A1 WO 2019103243A1 KR 2018002314 W KR2018002314 W KR 2018002314W WO 2019103243 A1 WO2019103243 A1 WO 2019103243A1
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WO
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golf ball
sensor unit
golf
sensor
distance
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/002314
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English (en)
French (fr)
Inventor
이재욱
Original Assignee
이재욱
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 이재욱 filed Critical 이재욱
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B69/00—Training appliances or apparatus for special sports
    • A63B69/36—Training appliances or apparatus for special sports for golf
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B24/00—Electric or electronic controls for exercising apparatus of preceding groups; Controlling or monitoring of exercises, sportive games, training or athletic performances
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities

Definitions

  • Various embodiments of the present invention relate to an indoor golf approach practicing apparatus and an operation method thereof, and are related to an apparatus for providing a function for a user to practice a more precise approach shot in the room.
  • the average number of green hits of amateur golfers when calculating 18 holes is as follows: golfers who hit 90 or more are less than 2, golfers who hit 80 are less than 7 You can look at hitting.
  • the average average number of golfers using the major golf courses in Korea is 96.9, and the average golfer who performs such a pitched shot will perform 15 or more short approach shots in the 18 hole round.
  • an approach shot practicing apparatus capable of more accurately analyzing approach shots with a minimum number of sensors and limited sensor performance is also needed.
  • Another object of the present invention is to allow the user to confirm the expected flight path and distance of the approach shot performed by the user, the number and distance of the ball, and the speed and distance of the ball.
  • an embodiment of the present invention provides an indoor golf approach exercise apparatus for calculating a trajectory of a golf ball hit by a user with a golf club,
  • a golf mat portion including a striking portion;
  • a first sensor unit and a second sensor unit spaced apart from the golf ball striking unit by a predetermined distance to sense the golf ball;
  • a control unit for calculating a rolling distance, respectively;
  • a display unit for visualizing and displaying the trajectory of the golf ball hit by the user based on the calculation of the control unit.
  • the second sensor unit may include at least one sensor disposed at a predetermined distance from the imaginary straight line, which is located on a straight line perpendicular to an imaginary straight line extending from the golf ball striking unit, the first sensor unit and the second sensor unit .
  • control unit calculates the speed or direction of the golf ball by calculating two or more sensors provided on the first sensor unit or the second sensor unit to measure the distance of the golf ball, The position of the golf ball being used.
  • R1 and R2 are distances from the sensors measured from the two sensors included in the first sensor unit or the second sensor unit to the golf ball, The distance from the center of the sensor to the respective sensor is measured
  • the control unit may calculate the left and right angles of the golf ball using the following equation.
  • the following equation can be used when the first sensor part is located relatively close to the golf ball striking part within a predetermined distance and the golf ball has a relatively small trajectory of less than a predetermined value and only one sensor is installed.
  • the control unit may calculate the firing angle of the golf ball using the following equation.
  • the method by which the control unit calculates the distance after the golf ball bumps after collision may be one using the following equations.
  • the method for calculating the distance the golf ball rolls by the control unit may be one using the following equations.
  • V x is the current horizontal velocity of the golf ball
  • V xg is the horizontal velocity at which the golf ball begins to roll
  • ⁇ is the kinetic friction coefficient of the field
  • g is the gravitational acceleration
  • t is the time flowing from the point at which the golf ball begins to roll
  • R is the radius of the golf ball
  • ⁇ is the current angular velocity of the golf ball
  • ⁇ g is the angular velocity at which the golf ball begins to roll
  • the indoor golf approach practicing apparatus may further include a sensor frame connected to the sensor bar including the golf ball striking part, the first sensor part, and the second sensor part to fix the golf ball striking part and the sensor bar.
  • the golf mat part may be designed so that a golf grass mat embodying at least one field environment may be detachable.
  • the control unit may further include a function of receiving a coefficient of kinetic friction or a coefficient of restitution in the vertical direction from a user and performing a calculation based on the input.
  • the control unit may further include a function of receiving the golf course selection information or the grass state information of the field from the user and determining the coefficient of kinetic friction or the coefficient of restitution in the vertical direction to perform calculation.
  • the control unit may further include a function of controlling the time taken until the display unit visualizes and displays the trajectory of the golf ball and related data and then switches to the preparation screen for the next approach shot, have.
  • the indoor golf approach practicing apparatus may further include a third sensor unit, wherein when the plurality of objects sensed through the first sensor unit are present, the controller controls the second sensor unit and the third sensor unit The object closest to the trajectory of the derived golf ball can be recognized as the golf ball.
  • first sensor unit, the second sensor unit, and the third sensor unit in the indoor golf approach practicing apparatus are gradually moved away from the golf ball striking unit, and the third sensor unit and the second sensor unit
  • the distance between the first sensor unit and the second sensor unit may be greater than the distance between the first sensor unit and the second sensor unit.
  • another embodiment of the present invention is a method for calculating a trajectory of a golf ball by an indoor golf approach practicing apparatus for calculating a trajectory of a golf ball hit by a user with a golf club, And measuring a distance between the golf ball passing through an upper end of the second sensor unit and one or more sensors constituting the first sensor unit and the second sensor unit; Determining coordinates of the golf ball measured on a vertical line of each of the first sensor unit and the second sensor unit based on the measured distance; And calculates at least one of a speed, a direction, a left-right angle, and a launch angle of the golf ball based on the measured values obtained from the first sensor unit and the second sensor unit. Based on the calculated values, Calculating a rolling distance, respectively; And visualizing and displaying the trajectory of the golf ball hit by the user on the basis of the calculated values.
  • accurate analysis data of the approach shot can be provided to the user even through the relatively low cost home approach practicing apparatus as compared with the high-end Launch Monitor.
  • FIG. 1 is a schematic view for explaining an indoor golf approach practicing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a method of measuring a launch angle and a speed of a ball according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is an exemplary view for calculating a position, a left-right angle, and a launch angle of a golf ball according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of calculating an angle, a left-right angle, and a launch angle of a golf ball according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view for explaining a method of calculating a change in speed and a backspin (angular velocity) that occurs after the approach practicing apparatus according to an embodiment of the present invention collides with a field of a golf ball.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of calculating the distance a golf ball is rolled in a field of an approach practicing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic view for explaining an indoor golf approach practicing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the indoor golf approach exercise apparatus will be briefly referred to as an 'approach exercise apparatus'.
  • the approach practicing apparatus 100 controls a sensor to sense an angle and a speed at which a golf ball is flying when a user hits the hit portion, processes the data obtained from the sensor, A portion showing the golf ball, and a portion allowing the golf ball to be returned.
  • a golf mat part 110 is formed on a golf grass frame 113.
  • a golf grass mat 111 may be fixed to the upper end of the golf mat 110 and a golf ball striking part 112 may be located.
  • the approach practicing apparatus 100 aims at a device for practicing a carry and run of a golf ball based on the launch angle and speed of the golf ball rather than the left and right angles (directions) of the golf ball,
  • the first sensor portion and the second sensor portion should be located in a certain range on a straight line.
  • the position of the golf ball striking part 112 can be determined to a specific position (coordinate)
  • the golf ball 10 is detected based on the sensing by the first sensor part 122 and the second sensor part 123, It is possible to calculate accurately when calculating the speed and angle of the object.
  • the golf ball striking part 112 may include a sensor capable of sensing the golf ball 10.
  • the control unit 140 may detect at least one of the golf ball striking unit 112 and the golf ball striking unit 112 when sensing that the golf ball 10 is seated on the golf ball striking unit 112 through the sensor of the golf ball striking unit 112. [ The point can be recognized as the coordinate information.
  • the golf grass mat 111 may be formed to reflect various field environments such as roughness, fairway, apron, etc. of a golf course. That is, various kinds of golf grass mats 111 such as mats having different grass heights or different properties of the ground surface itself are provided, so that a user can select and mount a desired type of golf grass mats 111 according to his / . Accordingly, the golf mat part 110 can be designed so that various kinds of golf grass mats 111 can be detachably attached.
  • (100) may include a first sensor unit (122) and a second sensor unit (123).
  • the number of sensor units is not limited to two, and one sensor unit may also include a plurality of sensors.
  • a sensor frame 120 and a sensor bar 121 are provided between a portion where the first sensor portion 122 and the second sensor portion 123 are positioned and a point where the golf ball 10 is hit. Can be located.
  • the sensor frame 120 serves as a center frame of the entire approach exercise apparatus 100 and connects the golf mat unit 110, the sensor bar 121 and the golf net connection unit 132 to the approach exercise apparatus 100 It can be fixed as one device.
  • the sensor bar 121 may have a bar shape similar to a rectangular parallelepiped and may include a first sensor unit 122 and a second sensor unit 123.
  • the positions of the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 may be spaced apart from the golf ball striking unit 112 by a predetermined distance.
  • the position of the golf ball striking part 112 may be set so as to be positioned in a straight line with the first sensor part 122 and the second sensor part 123 so that accurate ball speed and angle measurement are performed.
  • the sensors of the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 can recognize the golf ball 10 of various colors and materials and the position of the golf ball 10 of the maximum speed of 30 m / And may have a measurement period and resolution that can be measured within a range of 1%.
  • a general purpose swing analyzer may require expensive hardware and software to be able to measure the velocity of a golf ball 10 of up to 70 m / s. Sensors with 2 mm resolution at the golf ball (10) position of up to 30 m / s, which is the range of conventional approach shots, are available at a relatively low price.
  • the sensors of the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 may be driven in various ways such as infrared rays, laser, ultrasound, etc., but the present invention is not limited thereto.
  • the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 may include a plurality of sensors, respectively. As the number of sensors increases, errors in distance measurement between the sensor and the golf ball 10 can be verified with higher accuracy, accuracy can be improved through an average of the measured values obtained from a plurality of sensors, 10 can be performed more precisely than the virtual line extending from the golf ball striking unit 112 and the first sensor unit 122 and the second sensor unit 403, The range of the hitting portion 112 can be formed to be wide, and the convenience of the user can be enhanced.
  • the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 may further include a sensing guide.
  • the sensing guide narrows the range that can be measured by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 so as to block external noise and the sensor of the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 So that only the golf ball 10 passing above the vertical line can be sensed.
  • the approach exercise apparatus 100 may include a plurality of (e.g., N) sensor units.
  • the plurality of sensor units may recognize two or more objects (e.g., golf clubs and golf balls), and the controller 140 may determine that the plurality of objects are recognized by one sensor unit Can be determined as an error.
  • the golf club 20 e.g., a club
  • the specific sensor unit before the golf ball 10 is physically present.
  • objects e.g., golf clubs
  • other than the golf ball 10 become noise.
  • an additional Nth sensor unit (e.g., a third sensor unit, not shown) may be provided at the farthest position from the position where the golf ball 10 is struck.
  • the control unit 140 controls the golf ball 10 through the second sensor unit 402 and the third sensor unit if the noise is detected from the first sensor unit 401 located closest to the hit position of the golf ball 10, (E.g., a launch angle, a left / right angle, a speed, and a direction) of the trajectory of the golf ball.
  • the third sensor portion may be located apart from the striking position so as to be larger than the rotation radius of the golf club 20.
  • the distance between the third sensor unit and the second sensor unit 402 may be greater than the distance between the first sensor unit 401 and the second sensor unit 402.
  • the controller 140 may calculate the launch angle, left / right angle, velocity, and direction of the golf ball 10 based on the measured values measured by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 So that the user can calculate the trajectory of the golf ball 10 hit by the golf club 20. That is, the control unit 140 is connected to the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 through wire communication or wireless communication, and the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 The measured values can be received each time a measurement is performed on the golf ball 10 that has just passed.
  • the controller 140 may include a micro controller unit (MCU), and may further include a power unit and a communication unit.
  • the controller 140 and the display unit 150 to be described later may be integrally included in a user's electronic device such as a mobile phone, a tablet, a computer, and the like.
  • the portable electronic device of the user may be connected to the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 by a short distance communication module such as the Internet, Wifi-Direct, or Bluetooth.
  • a program or application may be installed in the user's electronic device to perform operations to be performed by the control unit 140 .
  • the display unit 150 displays the distance of the golf ball 10 based on the calculated speed, the direction of the golf ball 10, the launch angle, the left and right angles, the carry distance, Display to the user. In addition, the display unit 150 can display the expected number of balls bouncing in the field and visualize the ball's trajectory based on the speed, direction, launch angle, carry distance, run distance, etc. of the golf ball 10, Can be displayed.
  • the display unit 150 displays the above-described trajectory and various related data
  • a message indicating that the user is ready to perform the next approach shot is displayed
  • the display unit 150 can be displayed.
  • the data displayed on the display unit 150 can be set by the user. That is, the user can confirm only the data that the user wants to check through the display unit 150.
  • the user may check the time of confirming the related data such as the velocity of the golf ball, the speed and the launch angle through the display unit 150 before the next approach shot, that is, the display unit 150 displays the result of the approach shot
  • the time setting value required for switching to the preparation screen for the next approach shot can be inputted and adjusted.
  • Such a time may be set to be longer than the minimum time that the control unit 140, the first sensor unit 122, and the second sensor unit 123 can normally process the next approach shot.
  • the approach practicing apparatus 100 may include a golf net 130, a golf ball withdrawal lane 131, and a golf net connecting portion 132.
  • the golf net 130 plays a role of absorbing the kinetic energy of the golf ball 10 struck by the user so that the golf ball 10 struck by the user does not collide with the wall, the other object, or the other.
  • the golf ball 10 struck by the user is caught by the golf net 130 and falls due to gravity and moves along the golf ball return lane 131 to move toward the golf net connecting portion 132 near the sensor portion. 1, grooves having predetermined trajectories are formed in the golf ball withdrawal lane 131 from which the golf ball 10 is withdrawn, and the golf ball 10 may be more accurately recovered in a desired direction have.
  • the approach exercise apparatus 100 includes an input unit (not shown) connected to the control unit 140.
  • the approach exercise apparatus 100 inputs various setting values and on / Can receive.
  • FIG. 2 is a view for explaining a method of measuring the launch angle and speed of a ball according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
  • the trajectory of the golf ball 10 is shown after the golf ball 10 is struck.
  • L01 is the distance from the golf ball striking part 112 to the first sensor part 122 and L12 is the distance from the first sensor part 122 to the second sensor part 123.
  • [ H1 is the distance to the golf ball 10 measured by the first sensor unit 122 and H2 is the distance to the golf ball 10 measured by the second sensor unit 123.
  • [ H1 and H2 are distances measured vertically by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123, respectively.
  • T12 is a time interval between the time when the golf ball 10 is sensed by the first sensor unit 122 and the time when the golf ball 10 is sensed by the second sensor unit 122.
  • Equation (1) The formula for calculating the launch angle is expressed as Equation (1). After L12 is obtained through Equation 1, L12 is divided by cos &thetas; so that the distance between the position where the golf ball 10 is sensed through the first sensor portion 122 and the position where the golf ball 10 is sensed through the second sensor portion 123 The distance S12 can be calculated and the speed of the golf ball 10 passing through S12 can be calculated by dividing S12 by T12.
  • the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 each include one sensor.
  • the second sensor unit 123 includes two sensors Sensor. ≪ / RTI > Since the second sensor unit 123 includes a plurality of sensors, the left and right angles of the golf ball 10 can be calculated.
  • the control unit 140 of the approach practicing apparatus 100 can calculate the position, the left and right angles, and the launch angle of the golf ball 10 based on the values measured by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123, The speed of the golf ball 10 can also be calculated.
  • the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 may be spaced apart from the golf ball striking unit 112 by a predetermined distance. According to one embodiment, the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 may be formed in a straight line from the golf ball striking unit 112.
  • a portion indicated by T 0 indicates the position of the first sensor unit 122, and T 0 'indicates a position of the golf ball 10 sensed by the first sensor unit 122. Accordingly, T 0 -T 0 'is the vertical distance of the golf ball 10 sensed by the first sensor unit 122.
  • the S1 sensor and the S2 sensor are arranged in a straight line perpendicular to a virtual straight line connecting the golf ball striking part 112, the first sensor part 122 and the second sensor part 123, And may be located at the same distance from the imaginary straight line.
  • Fig. 3 (b) shows the composition of Fig. 3 (a) as viewed toward the direction A.
  • R1 is the distance from the golf ball 10 measured by the S1 sensor of the second sensor unit 123 to the radius of a virtual arc indicated by? 1 to? 1 'in Fig. 3 (b) .
  • R2 is the distance from the golf ball 10 measured by the S2 sensor of the second sensor unit 123 to the radius of a virtual arc indicated by? 2 to? 2 'in FIG.
  • the arcs of? 1 to? 1 'and the arcs of? 2 to? 2' may be signal radii capable of detecting distances from the S1 sensor and the S2 sensor of the second sensor unit 123, respectively.
  • B is a point at which the arc ⁇ 1 to ⁇ 1 'and the arc ⁇ 2 to ⁇ 2' meet to the actual position of the golf ball 10, ,
  • the straight line intersects a virtual straight line connecting the positions of the S1 sensor and the S2 sensor when the imaginary line is drawn in the direction of the ground surface.
  • the distance from B to V becomes the vertical distance between the golf ball 10 and the second sensor portion 123 when the golf ball 10 passes the vertical upper portion of the second sensor portion 123.
  • V 'de notes a line extending from a point T 0 ' of the golf ball 10 sensed by the first sensor unit 122 to a straight line parallel to the ground surface, as long as the straight line meets a straight line connecting B and V It is a point.
  • the vertical distance T 0 -T 0 'of the golf ball 10 sensed by the first sensor unit 122 is H 1 .
  • the position of the second sensor unit 123 from T- 0 which is the position of the first sensor unit 122, the distance from T 1 to d, the second will be displayed in the sensor portion 123, the distance between the sensors S1 and S2 sensors to 2s. That is, s means the distance from the center of the second sensor unit 123 to the S1 sensor or the S2 sensor.
  • the trajectory of the golf ball 10 is calculated through the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123.
  • an additional Nth sensor unit e.g., a third sensor unit
  • the trajectory of the ball can be determined in the same manner as in the method of FIG.
  • the control unit 140 senses the objects as noise and transmits the sensed objects through the second sensor unit 123 and the third sensor unit (not shown) Can be calculated.
  • the control unit 140 may recognize the object that is closest to the trajectory of the golf ball 10 calculated through the second sensor unit 123 and the third sensor unit among the plurality of objects as the golf ball 10.
  • the controller 140 controls the first sensor unit 122
  • the distance (e.g., height) of the sensed objects may be compared to identify an object that is closest to the trajectory as a golf ball.
  • the control unit 140 calculates the launch angle using the coordinates measured by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 and uses the coordinates measured by the second sensor unit 123 and the third sensor unit So that the firing angle can be calculated.
  • a plurality of objects are sensed by the first sensor unit 122
  • a plurality of launch angles calculated by using the coordinates measured by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123 are also provided.
  • the second sensor unit 123 and the third sensor unit are determined to have a small error with respect to the launch angle calculated using the coordinates measured at the third sensor unit 123 as the launch angle calculated by the golf ball 10, It can be recognized.
  • the third sensor unit is relatively far from the golf ball striking unit 112 when compared with the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123, The error in recognition also becomes larger than the error generated in the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123. [ Therefore, the coordinates measured by the third sensor unit are used for verification when a plurality of objects are detected by the first sensor unit 122 or the second sensor unit 123, and the coordinates and speed of the accurate golf ball 10 Etc. may be calculated and provided based on the values measured by the first sensor unit 122 and the second sensor unit 123. [
  • the first sensor unit 122, the second sensor unit 123 and the third sensor unit are sequentially moved away from the golf ball striking unit 112 in the case where the approach sensing apparatus 100 includes the third sensor unit .
  • the distance between the third sensor part and the second sensor part 123 may be spaced further from the distance between the first sensor part 122 and the second sensor part 123.
  • a sensor for sensing the golf ball 10 as described above is correctly operated on the golf ball striking part 112 to detect that the golf ball 10 is seated on the golf ball striking part 112 .
  • One point of the golf ball striking part 112 can be recognized as the coordinate information.
  • the information on the position before the batting of the golf ball 10 is accurately recognized, even if a plurality of objects (golf balls and golf clubs) are detected on the first sensor unit 122, the first sensor unit 122 and the second sensor The player can accurately recognize which of the plurality of objects is the golf ball 10 through the position (height) sensed by the ball 122 or the calculated firing angle.
  • the approach practicing apparatus 100 further includes a third sensor unit and a plurality of objects are detected by the first sensor unit 122 or the second sensor unit 123 as in the above- It is possible to recognize which of the objects is the golf ball 10.
  • FIG. 4 is a view for explaining a method of calculating the position, the left-right angle and the launch angle of a golf ball by the approach-practicing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a coordinate system having the center of the second sensor unit 123 as the origin is set, and the set origin is indicated by T 1 .
  • the control unit 140 can calculate and set the coordinates of B, which is the position of the golf ball 10 passing through the vertical upper end of the second sensor unit 123, to (Bx, By).
  • the position of the golf ball 10 corresponding to the position of B is determined based on the imaginary arc (alpha 1 - alpha 1 ') having the radius R1, which is the distance measured by the S1 sensor, and R2 It becomes a point where the arc ( ⁇ 2 - ⁇ 2 ') meets.
  • the equations (2) and (3) can be obtained by using the Pythagorean theorem after setting the x and y coordinates of the coordinates (Bx, By) of B to x and y, 10) can be calculated as follows.
  • the controller 140 calculates the position of the golf ball 10 in the above-described manner, and then uses the calculated position to obtain the speed of the golf ball. Specifically, the first sensor unit 122 in the golf ball 10 to B from T 0 'by the difference between a sensing time golf ball 10 in the sensing of time and the second sensor unit 123 Golf The flight time of the ball 10 can be derived and the distance of the flight from T 0 'to B can be calculated since the position of B is calculated. Accordingly, the flying speed of the golf ball 10 can be calculated by dividing the flying distance by the flying time.
  • the control unit 140 calculates the position of the golf ball 10 in the same manner as described above and then calculates the left and right angle ⁇ and the launch angle ⁇ additionally, You can calculate the flight direction.
  • the left and right angles ⁇ are obtained from a virtual straight line extending from the golf ball striking part 112 and the first sensor part 122 and the second sensor part 123 when the user performs the approach shot
  • the angle of incidence ⁇ is an index indicating how far the golf ball 10 from the surface of the ground or the surface of the golf mat 110 when the user performs the approach shot Is an indicator of whether or not you fly with.
  • a right angle ⁇ can be calculated using a right triangle having T- 0 , T 1, and V as apexes.
  • (Bx, By) which is the coordinate of B, is the distance from the position T 0 of the first sensor unit 122 to the position T 1 of the second sensor unit 123 is d and the coordinate of V is (Bx, 0) .
  • control unit 140 of the approach-learning apparatus 100 can calculate the left and right angles? Using Equation (6).
  • control unit 140 of the approach-learning apparatus 100 can calculate the launch angle [theta] using Equation (7).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a method for calculating a speed and a backspin (angular velocity) generated after the approach practicing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention collides with a field of a golf ball.
  • the golf ball 10 shown on the left side shows a state before the golf ball 10 collides with the field (ground), the state where the golf ball 10 shown at the center collides with the ground, (10) represents a state after bouncing on the ground surface.
  • the coefficient of kinetic friction of the field can be calculated through the green speed which is disclosed at the golf course. Since the green velocity, which is the degree to which the golf ball rolls well, is measured in a standardized manner through the steam meter, the friction coefficient can be calculated by the following equation. (Note: Patent No. 10-0489418, Putting Correction and Practice Apparatus). For example, the kinetic friction coefficient may be (9 / (10 * Green Speed)) * sin20 degrees, but is not limited thereto.
  • the coefficient of kinetic friction of the field (green) and the coefficient of restitution in the vertical direction may be set to an average value obtained through measurement, and according to another embodiment, Lt; / RTI >
  • Lt; / RTI &gt When the user inputs a specific golf course, a field grass condition, etc. desired by the user, the user can set the coefficient of dynamic friction and the coefficient of restitution in the vertical direction to be adjusted accordingly.
  • the backspin is empirically inferred through the loft angle of the golf ball 20 (the slope of the golf ball face hitting the golf ball) and the speed of the golf ball, If the loft angle of the golf ball is not known, it can be deduced from the empirical formula using the launch angle and speed of the golf ball. A more accurate backspin can be estimated when the user inputs the loft angle.
  • M represents the mass of the golf ball 10
  • r represents the radius of the golf ball 10
  • r represents the radius of the golf ball 10 before the collision
  • 10) represents a backspin (angular velocity) of the horizontal speed and the vertical speed of ⁇ 1, a golf ball 10 with a V 1x and 1y V.
  • the backspin (angular velocity) of the golf ball 10 after collision is represented by? 2
  • the momentum of the vertical component by Y
  • the velocity and the backspin of the golf ball 10 after the collision can be calculated through Equation (9), and the velocity of the golf ball 10 and the value of the backspin Can be calculated by using Equation (8) and Equation (9) again considering the speed before the collision and the backspin.
  • FIG. 6 is a view for explaining a method of calculating the distance the approach practicing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention rolls in a field of a golf ball.
  • the golf ball 10 starts to roll when it hits the field and stops bouncing when it is flying.
  • the ball rolls through the backspin (speed of the golf ball 10) Time and distance can be calculated.
  • the manner in which the golf ball 10 in the control unit 140 collides in the field and stops bouncing and calculates the time at which it starts to roll may be using the following equations.
  • Equation (10) n represents that the golf ball is nth bounced in the field, V 0 represents the initial velocity of the golf ball, and g represents the gravitational acceleration.
  • e is the coefficient of restitution in the vertical direction of the field, and the range of the value is between 0 and 1.
  • T n converges as shown in Equation (11).
  • Equation (11) The horizontal velocity when the golf ball 10 jumps in the n-th field can be expressed by Equation (11) by the above-described Equation (8).
  • the vertical velocity V gy of the golf ball 10 becomes 0 at the time T g calculated by using Equation (11), and the velocity in the horizontal direction when the golf ball 10 jumps n times is expressed by Equation 8 < / RTI >
  • V gx The horizontal velocity V gx at the time when the golf ball 10 stops to bounce and starts rolling is converged when n is infinite so that V gx can be calculated as shown in Equation (13) below.
  • the controller 140 may calculate the angular velocity at which the golf ball 10 stops bouncing and starts to roll in the same manner as in Equation (14) using Equation (9).
  • the controller 140 can calculate the angular velocity? G at the time when the golf ball stops to start horizontal movement and starts to roll.
  • the control unit 140 of the approach practicing apparatus 100 can calculate the distance that the golf ball 10 rolls through the angular velocity at the time when the golf ball 10 begins to roll,
  • Equation (15) is related to the horizontal velocity of the golf ball (10) in the rolling section
  • Equation (16) is related to the angular velocity of the golf ball (10) in the rolling section.
  • Equation (17) the time ts at which the horizontal velocity and the angular velocity of the golf ball 10 are all 0 can be calculated, and the rolling distance of the golf ball 10 can be calculated by Equation (17) below.
  • control unit 140 of the approach practicing apparatus 100 proposed in the present invention can control the golf ball 10 such that the golf ball 10 finishes its flight with the speed, direction and distance at which the golf ball 10 is flying,
  • control unit 140 of the approach-learning apparatus 100 can also be implemented as a computer-readable code on a computer-readable recording medium.
  • a computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.
  • the computer-readable recording medium includes a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, a removable storage device, a nonvolatile memory, , And optical data storage devices.
  • the computer readable recording medium may be distributed and executed in a computer system connected to a computer communication network, and may be stored and executed as a code readable in a distributed manner.

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Abstract

실내 골프 어프로치 연습 장치 및 이의 작동 방법이 개시된다. 본 발명의 다양한 실시예에 따른 실내 골프 어프로치 연습 장치는 사용자가 골프채로 타격한 골프공의 궤적을 계산하는 실내 골프 어프로치 연습 장치로서, 사용자가 골프공을 타격하는 위치를 표시하는 골프공 타격부를 포함하는 골프 매트부; 상기 골프공 타격부로부터 소정 간격으로 이격되어 골프공을 센싱하는 제1 센서부 및 제2 센서부; 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 획득된 측정값을 토대로 골프공의 속력, 방향, 좌우각, 발사각 중 적어도 하나를 계산하며, 계산된 값을 토대로 골프공의 비행 거리 및 골프공이 튀거나 구르는 거리를 각각 계산하는 제어부; 및 상기 제어부의 계산을 토대로 사용자가 타격한 골프공의 궤적을 시각화하여 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치를 제공한다.

Description

실내 골프 어프로치 연습 장치 및 이의 작동 방법
본 발명의 다양한 실시예는 실내 골프 어프로치 연습 장치 및 이의 작동 방법에 관한 것으로, 실내에서 사용자가 보다 정밀한 어프로치 샷을 연습할 수 있는 기능을 제공하는 장치에 관한 기술이다.
전세계적으로 골프의 인기가 상승하면서, 골프 연습을 수월하게 도와주는 기구들이 다수 출시되고 있다. 우리나라에서도 박세리와 최경주 이후에 많은 유소년들이 골프 선수가 되기 위해 어릴 때부터 준비를 하기도 하며, 나이가 들어서도 할 수 있는 골프라는 운동의 특징상 노년층들도 많이 즐기고 있는 실정이다. 최근에는 스크린골프장이 대중적으로 보급되면서 경제적으로 저렴한 가격으로 골프를 즐길 수 있어 골프 인구가 계속해서 증가하고 있다.
골프를 치기 위해서는 드라이버 샷, 어프로치 샷, 퍼팅 등 다양한 종류의 스트로크를 연습하여야 하는데, 스크린 골프장이나 야외 연습장에 가지 않고서는 퍼팅연습만이 제한적으로 이루어질 수 있었다. 미국의 골프 관련 통계에 따라 18홀을 기준으로 계산하였을 때에 일반적인 아마추어 골퍼의 그린적중 회수를 살펴보면, 90대 이상의 타수를 치는 골퍼들은 2번 이하로, 80대의 타수를 치는 골퍼들은 7번 이하로 그린적중을 하는 것을 살펴볼 수 있다. 한국에서의 골프 관련 통계를 살펴보면, 국내의 주요 골프장을 이용하는 골퍼들의 전체 평균 타수는 96.9타수로 이와 같은 타수를 치는 골퍼들은 평균적으로 15번 이상의 짧은 어프로치 샷을 18홀 라운딩 내에서 수행하게 된다.
이와 같이 라운딩을 함에 있어 자주 필요한 어프로치 샷을 연습하기 위해서는 어프로치 샷을 하였을 때에 골프공이 비행하는 거리인 캐리와 공이 굴러가는 거리인 런이 얼마나 나오는지를 정확하게 파악하는 것이 필요하다. 특히, 어프로치 샷의 경우에는 캐리 못지않게 런이 중요한 요소로 공이 굴러가는 거리에 대한 감을 익히는 연습이 필요하다. 그러나, 대부분의 실외 연습장의 바닥은 실제 필드 환경과 유사하게 조성되어 있지 않고 시멘트 위에 매트가 깔려있는 등의 환경이 대부분이므로, 실제 필드에서 골프공이 굴러가는 상황과는 완전히 다르게 골프공이 굴러가게 된다. 스크린 골프장에 구비된 고성능 골프 론치 모니터(golf launch monitor)를 통해서는 어프로치 샷의 캐리와 런을 알 수 있으나, 일반적인 개인용 골프 론치 모니터는 볼의 속력을 측정하는 기능만을 가지고 있어서 짧은 거리 어프로치 샷의 캐리와 런을 정확하게 분석할 수 없게 된다.
이에 따라, 최소한의 센서의 수와 한정된 센서의 성능만으로도 어프로치 샷을 보다 정확히 분석할 수 있으며, 장소가 제한된 실내에서도 활용할 수 있는 어프로치 샷 연습장치가 필요한 실정이다.
본 발명의 다양한 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 사용자가 어프로치 샷을 수행하였을 때에 골프공의 속력과 방향을 측정하여 이를 토대로 골프공이 날아가는 예상 비행 시간 및 거리를 계산하고, 골프공이 필드에서 튀는 거리와 구르는 거리까지 함께 계산하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 사용자가 자신이 수행한 어프로치 샷의 예상 비행 경로와 거리, 공이 튀기는 횟수와 거리, 공이 굴러가는 속력과 거리 등을 디스플레이를 통해 확인할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 고사양의 론치 모니터를 구비하지 않고서도 어프로치 샷을 보다 정확히 분석할 수 있는 개인용 연습 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 실시예는 사용자가 골프채로 타격한 골프공의 궤적을 계산하는 실내 골프 어프로치 연습 장치에 있어서, 사용자가 골프공을 타격하는 위치를 표시하는 골프공 타격부를 포함하는 골프 매트부; 상기 골프공 타격부로부터 소정 간격으로 이격되어 골프공을 센싱하는 제1 센서부 및 제2 센서부; 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 획득된 측정값을 토대로 골프공의 속력, 방향, 좌우각, 발사각 중 적어도 하나를 계산하며, 계산된 값을 토대로 골프공의 비행 거리 및 골프공이 튀거나 구르는 거리를 각각 계산하는 제어부; 및 상기 제어부의 계산을 토대로 사용자가 타격한 골프공의 궤적을 시각화하여 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치를 제공한다.
상기 제2 센서부는 상기 골프공 타격부, 제1 센서부 및 제2 센서부를 연장하는 가상의 직선에서 수직한 직선상에 위치하며, 상기 가상의 직선으로부터 일정한 거리에 배치된 한 개 이상의 센서로 이루어질 수 있다.
상기 제어부가 골프공의 속력 또는 방향을 계산하는 방법은, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 2개 이상의 센서가 설치되어 상기 골프공의 거리가 측정되는 경우, 하기 수학식에 의해 계산되는 골프공의 위치를 이용하는 것일 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-I000001
Figure PCTKR2018002314-appb-I000002
(Bx, By는 골프공의 위치 좌표이며, R1 및 R2는 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 포함되는 두 개의 센서에서 각각 측정된 센서로부터 골프공까지의 거리, s는 상기 골프공의 거리를 측정한 센서간의 중심으로부터 각각의 센서까지의 거리를 나타냄)
상기 제어부가 골프공의 좌우각을 계산하는 방법은 하기 수학식을 이용하는 것일 수 있다. 이러한 하기의 수학식은 제1 센서부가 골프공 타격부와 소정 거리 내에 비교적 가까이 위치하고, 상기 골프공이 소정 값 이하의 비교적 적은 궤적을 가져 하나의 센서만이 설치된 경우에 이용될 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-I000003
(β는 좌우각이며, d는 제1 센서부와 제2 센서부 간의 거리를 나타냄)
상기 제어부가 골프공의 발사각을 계산하는 방법은 하기 수학식을 이용하는 것일 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-I000004
(θ는 발사각이며, H1은 제1 센서부에서 센싱한 골프공의 수직거리를 나타냄)
상기 제어부가 골프공이 필드에 충돌 후 튀는 거리를 계산하는 방법은 하기의 수학식들을 이용하는 것일 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-I000005
Figure PCTKR2018002314-appb-I000006
Figure PCTKR2018002314-appb-I000007
(m은 골프공의 질량, r은 골프공의 반지름, μ는 필드의 운동마찰계수, e는 수직방향의 반발계수, V1x 및 V1y는 충돌 전 골프공의 x축 및 y축 속도, V2x 와 V2y는 충돌 후 골프공의 x축 및 y축 속도, ω1은 충돌 전 골프공의 각속도, ω2는 충돌 후 골프공의 각속도를 각각 나타냄)
상기 제어부가 골프공이 구르는 거리를 계산하는 방법은 하기의 수학식들을 이용하는 것일 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-I000008
Figure PCTKR2018002314-appb-I000009
Figure PCTKR2018002314-appb-I000010
(Vx는 골프공의 현재 수평속도, Vxg는 골프공이 구르기 시작하는 시점의 수평속도, μ는 필드의 운동마찰계수, g는 중력가속도, t는 골프공이 구르기 시작하는 시점부터 흐른 시간, α는 각가속도, r은 골프공의 반지름, ω는 골프공의 현재 각속도, ωg는 골프공이 구르기 시작하는 시점의 각속도를 나타냄)
상기 실내 골프 어프로치 연습 장치는 상기 골프공 타격부와 상기 제1 센서부 및 제2 센서부를 포함하는 센서 바와 각각 연결되어 상기 골프공 타격부와 상기 센서 바를 고정시키는 센서 프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 골프 매트부는 적어도 하나 이상의 필드 환경을 구현한 골프 잔디 매트가 탈부착 가능하도록 설계될 수 있다.
상기 제어부는 사용자로부터 운동마찰계수 또는 수직방향의 반발계수를 입력 받아 이를 토대로 계산을 수행하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 사용자로부터 특정 골프장 선택 정보 또는 필드의 잔디 상태 정보를 입력 받아 이를 통해 운동마찰계수 또는 수직방향의 반발계수를 결정하여 계산을 수행하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 사용자로부터 시간 설정값을 입력받아 상기 디스플레이부가 골프공의 궤적 및 관련 데이터를 시각화하여 표시한 뒤에 다음 어프로치 샷에 대한 준비 화면으로 전환되기까지 소요되는 시간을 조절하는 기능을 더 포함할 수 있다.
상기 실내 골프 어프로치 연습 장치는 제3 센서부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 센서부를 통해 감지되는 객체가 복수개인 경우, 상기 복수개의 객체 중 상기 제2 센서부 및 상기 제3 센서부를 통해 도출된 골프공의 궤적과 가장 근접한 객체를 상기 골프공으로 인식할 수 있다.
상기 실내 골프 어프로치 연습 장치 내의 상기 제1 센서부, 상기 제2 센서부 및 상기 제3 센서부는 순서대로 상기 골프공 타격부로부터 점점 멀어지게 형성되며, 상기 제3 센서부와 상기 제2 센서부와의 거리는 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부와의 거리보다 더 멀게 형성될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 다른 실시예는 사용자가 골프채로 타격한 골프공의 궤적을 계산하는 실내 골프 어프로치 연습 장치가 골프공의 궤적을 계산하는 방법에 있어서, 제1 센서부 및 제2 센서부의 상단을 통과하는 골프공과 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부를 구성하는 하나 이상의 센서들과의 거리를 측정하는 단계; 상기 측정된 거리를 기반으로 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부 각각의 수직선상에서 측정된 상기 골프공의 좌표를 확인하는 단계; 상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 획득된 측정값을 토대로 골프공의 속력, 방향, 좌우각, 발사각 중 적어도 하나를 계산하며, 계산된 값을 토대로 골프공의 비행 거리 및 골프공이 튀거나 구르는 거리를 각각 계산하는 단계; 및 상기 계산값들을 토대로 사용자가 타격한 골프공의 궤적을 시각화하여 표시하는 단계를 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치의 작동 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 골프공이 날아가는 예상 비행 시간 및 거리가 계산될 뿐만 아니라 이후 골프공이 필드에서 튀는 거리와 구르는 거리까지 함께 계산되어 사용자에게 제공되므로, 사용자의 어프로치 샷 연습 효율이 증가하는 효과가 발생할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고사양의 론치 모니터와 비교해 상대적으로 저렴한 가정용 어프로치 연습 장치를 통해서도 어프로치 샷의 정확한 분석 데이터를 사용자에게 제공하는 것이 가능해질 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 골프 어프로치 연습 장치를 설명하기 위한 개략적인 도시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부가 볼의 발사각과 속력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 위치, 좌우각 및 발사각을 계산하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치가 골프공의 위치, 좌우각 및 발사각을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치가 골프공이 필드에 충돌 한 후에 발생하는 속력과 백스핀(각속도)의 변화를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치가 골프공이 필드에서 구르는 거리를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 골프 어프로치 연습 장치를 설명하기 위한 개략적인 도시도이다. 이하, 실내 골프 어프로치 연습 장치를 간략히 '어프로치 연습 장치'로 지칭하기로 한다.
도 1을 살펴보면, 어프로치 연습 장치(100)는 사용자가 타격을 하는 부분과 타격을 했을 때 골프공이 비행하는 각도와 속력을 센싱하는 부분, 센서를 제어하고 센서로부터 얻은 데이터를 가공 및 분석하여 사용자에게 보여주는 부분, 날아간 골프공을 회수할 수 있도록 하는 부분 등으로 이루어져 있다.
사용자가 타격을 하는 부분을 우선적으로 살펴보면, 골프 잔디 프레임(113) 위에는 골프 매트부(110)가 형성되어 있다. 골프 매트부(110)의 상단부에는 골프 잔디 매트(111)가 고정될 수 있으며, 골프 매트부(110)의 중앙 부분에는 사용자가 골프공(10)을 타격하는 위치가 표시되는 골프공 타격부(112)가 위치할 수 있다. 어프로치 연습 장치(100)는 골프공의 좌우각(방향)보다는 골프공의 발사각과 속도를 기반으로 하는 골프공의 캐리와 런을 연습하는 장치를 목표로 하기에, 골프공 타격부(112)는 제1 센서부와 제2 센서부 직선상의 일정범위에 위치해야 한다. 골프공 타격부(112)의 위치가 특정위치(좌표)로 확정할 수 있는 경우는 추후에 기술할 제1 센서부(122)와 제2 센서부(123)에서 센싱을 토대로 골프공(10)의 속력과 각도 등을 계산할 때에 정확한 계산이 가능하다. 일 실시예에 따르면, 골프공 타격부(112)는 골프공(10)을 감지할 수 있는 센서를 포함할 수 있다. 제어부(140)는 상기 골프공 타격부(112)의 센서를 통해 상기 골프공(10)이 골프공 타격부(112)에 안착되는 것을 감지하는 경우, 상기 골프공 타격부(112)의 적어도 일 지점을 좌표 정보로서 인식할 수 있다.
골프 잔디 매트(111)는 골프장의 러프, 페어웨이, 에이프런 등의 다양한 필드 환경을 반영하여 형성될 수 있다. 즉, 잔디 높이가 상이하거나 지표면 자체의 속성이 상이한 매트 등 다양한 종류의 골프 잔디 매트(111)가 구비되어 사용자가 자신의 기호에 따라 원하는 종류의 골프 잔디 매트(111)를 선택하여 장착할 수 있다. 따라서, 골프 매트부(110)는 다양한 종류의 골프 잔디 매트(111)가 탈부착 가능하도록 설계될 수 있다.
사용자가 골프공 타격부(112)에 위치한 골프공(10)을 골프채(20)로 타격하면, 골프공(10)은 센서부의 상단을 통과하게 되는데, 본 발명의 일 실시예에 따르면 어프로치 연습 장치(100)는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)를 포함할 수 있다. 다만, 이와 같은 센서부의 개수는 두개로 한정되어 있지 않으며, 하나의 센서부 또한 복수개의 센서를 포함하고 있을 수 있음을 물론이다.
도 1을 참조하여 보면, 제1 센서부(122)와 제2 센서부(123)가 위치하는 부분과 골프공(10)이 타격되는 지점 사이에는 센서 프레임(120)과 센서 바(121)가 위치할 수 있다. 센서 프레임(120)은 전체 어프로치 연습 장치(100)의 중심 프레임 역할을 수행하며 골프 매트부(110), 센서 바(121) 및 골프네트 연결부(132) 등을 연결하여 어프로치 연습 장치(100)가 하나의 장치로서 고정되도록 할 수 있다. 센서 바(121)는 직육면체와 유사한 바 형태로 형성되어 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)의 위치는 골프공 타격부(112)로부터 소정 간격 이격되어 형성될 수 있다. 일 예로, 골프공 타격부(112)의 위치는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)와 일직선상에 위치하여 정확한 볼의 속력 및 각도 측정이 이루어지도록 설정될 수 있다.
일실시예에 따르면 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)의 센서는 다양한 색상과 재질의 골프공을 인식하는 능력과, 최대 30m/s 속력의 골프공(10) 위치를 오차범위 1% 내에서 측정할 수 있는 측정주기 및 분해능을 갖추고 있을 수 있다. 범용적인 스윙분석기의 경우 최대 70m/s 이상의 골프공(10)의 속도를 측정할 수 있어야 하기에 고비용의 하드웨어와 소프트웨어가 필요할 수 있다. 통상의 어프로치 샷의 범위인 최대 30m/s 속력의 골프공(10) 위치를 2mm 분해능을 갖추고 있는 센서제품들이 비교적 저렴한 가격대로 출시되고 있어 이를 활용할 수 있다.
제1 센서부(122)와 제2 센서부(123)의 센서는 적외선, 레이저 및 초음파 방식 등과 같은 거리를 측정할 수 있는 다양한 방식으로 구동될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
일실시예에 따르면, 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에는 각각 복수개의 센서가 포함될 수 있다. 센서의 수가 증가함에 따라 센서와 골프공(10) 간의 거리 측정에 있어서의 오류 검증이 보다 높은 정확도로 가능해지고 복수 개의 센서로부터 획득된 측정값의 평균을 통해 정밀도가 향상될 수 있으며, 골프공(10)이 골프공 타격부(112)와 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(403)를 연장하는 가상의 선에서 벗어나는 정도인 좌우각 측정 또한 보다 정밀하게 수행될 수 있고, 골프공 타격부(112)의 범위를 넓게 형성할 수 있어 사용자의 편의를 높일 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에는 센싱 가이드가 추가적으로 설치될 수 있다. 센싱 가이드는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)가 측정할 수 있는 범위를 좁혀 외부의 노이즈를 차단하고, 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)의 센서들이 바로 수직선상 위를 지나는 골프공(10) 만을 센싱하도록 하는 역할을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 어프로치 연습 장치(100)는 복수개(예: N개)의 센서부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수개의 센서부 중 적어도 일부는 2개 이상의 객체(예: 골프채와 골프공)를 모두 인식할 수 있고, 제어부(140)는 이러한 복수개의 객체가 하나의 센서부에서 인식되는 현상을 에러로 판정할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 소정 각도 이상으로 어프로치를 시도하는 경우, 물리적으로 골프공(10)보다 골프채(20, 예: 클럽)가 먼저 특정 센서부에 감지될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 골프공(10)의 궤적을 분석해야 하므로 골프공(10) 이외의 객체(예: 골프채)는 노이즈가 되는 것이다. 이러한 노이즈를 제거하기 위한 일 실시예로서, 골프공(10)이 타격되는 위치로부터 가장 먼 곳에 추가적인 제N 센서부(예: 제3 센서부, 미도시)가 구비될 수 있다. 제어부(140)는 상기 골프공(10)이 타격된 위치로부터 가장 가까운 곳에 있는 제1 센서부(401)로부터 상기 노이즈가 감지된다면 제2 센서부(402)와 제3 센서부를 통해 골프공(10)의 궤적(예: 발사각, 좌우각, 속력, 방향 등)을 산출하고, 산출된 궤적과 매칭되는 객체를 골프공으로 확인할 수 있다. 이 경우, 제3 센서부는 골프채(20)의 회동 반경보다 더 크도록 타격 위치로부터 이격되어 위치할 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 센서부와 상기 제2 센서부(402)와의 거리는 상기 제1 센서부(401)와 상기 제2 센서부(402)와의 거리보다 더 멀게 형성될 수 있다.
일 실시예에 따른 제어부(140)는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 측정된 측정값을 토대로 골프공(10)의 발사각, 좌우각, 속력, 방향 등을 계산할 수 있으며 이를 통해 사용자가 골프채(20)로 타격한 골프공(10)의 궤적을 계산할 수 있다. 즉, 제어부(140)는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)와 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 연결되어 있으며, 제1 센서부(122)와 제2 센서부(123)에서 새로 지나간 골프공(10)에 대한 측정을 수행할 때마다 측정값을 수신할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제어부(140)는 MCU(Micro Controller Unit)을 포함할 수 있으며, 그에 따른 전원부, 통신부 등을 추가적으로 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제어부(140)와 후술할 디스플레이부(150)는 휴대폰, 태블릿, 컴퓨터 등과 같은 사용자의 전자기기에 일체로 포함되어 있을 수 있다. 이 경우, 사용자의 휴대용 전자기기는 인터넷, Wifi-Direct, 블루투스(Bluetooth) 등의 근거리 통신 모듈로 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)와 연결될 수 있다. 사용자의 전자기기가 제어부(140)와 디스플레이부(150)의 역할을 수행하는 경우에 있어, 사용자의 전자기기 내에 프로그램 또는 애플리케이션 등이 설치되어 제어부(140)에서 수행하여야 하는 작업들을 수행할 수 있다.
디스플레이부(150)는 제어부(140)에서 계산된 수치를 토대로 골프공(10)의 속력, 방향, 발사각, 좌우각, 공이 날아가는 거리인 캐리 거리와 공이 필드에서 튀기고 굴러가는 거리인 런의 거리를 사용자에게 표시한다. 또한, 디스플레이부(150)는 공이 필드에서 튀는 예상 회수를 표시할 수 있으며, 골프공(10)의 속력, 방향, 발사각, 캐리 거리, 런 거리 등을 토대로 공의 궤적을 시각화 하여 가상의 필드 위에 표시할 수 있다.
일실시예에 따르면, 제어부(140)는 디스플레이부(150)가 상기 전술한 궤적 및 각종 관련 데이터들을 표시한 이후에, 일정 시간이 흐르면 사용자가 다음 어프로치 샷을 수행할 수 있도록 준비되었다는 메시지가 디스플레이부(150)에 의해 표시되도록 할 수 있다. 디스플레이부(150)에 표시되는 데이터들은 사용자에 의해 설정될 수 있다. 즉, 사용자는 자신이 확인하기 원하는 데이터만을 디스플레이부(150)를 통해 확인할 수 있게 된다. 또한, 사용자는 다음 어프로치 샷을 수행하기 전에 디스플레이부(150)를 통해 골프공의 궤적과 속력, 발사각 등의 관련 데이터를 확인하는 시간, 즉, 디스플레이부(150)가 어프로치 샷에 대한 결과를 표시하고 다음 어프로치 샷에 대한 준비 화면으로 전환되기까지 소요되는 시간 설정값을 입력하여 조절할 수 있다. 이와 같은 시간은 제어부(140), 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)가 다음 어프로치 샷을 정상적으로 처리할 수 있는 최소 시간 이상으로 설정될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 사용자가 타격한 골프공(10)을 회수하기 위한 부분이 어프로치 연습 장치(100) 내에 포함될 수 있다. 도 1을 참조하면, 어프로치 연습 장치(100)는 골프망(130)과 골프공 회수 레인(131) 및 골프망 연결부(132)를 포함할 수 있다. 골프망(130)은 사용자가 타격한 골프공(10)이 벽, 타 물체 또는 타인에 충돌하지 않도록 하며 사용자가 타격한 골프공(10)의 운동에너지를 흡수하는 역할을 수행한다. 사용자에 의해 타격된 골프공(10)은 골프망(130)을 맞고 중력에 의해 추락하여 골프공 회수 레인(131)을 따라 굴러 센서부 근처의 골프망 연결부(132) 방향으로 이동하게 된다. 도 1에 도시된 모습과는 상이하게, 골프공(10)이 회수되는 골프볼 회수 레인(131)에는 소정 궤적의 홈이 생성되어 있어, 골프공(10)이 원하는 방향으로 보다 정확하게 회수될 수도 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 어프로치 연습 장치(100)는 제어부(140)와 연결된 입력부(미도시)를 별도로 구비하고 있어, 사용자로부터 전술한 각종 설정값이나 어프로치 연습 시작의 온오프 명령 등을 입력받을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(140)가 볼의 발사각과 속력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 골프공(10)이 타격된 이후 골프공(10)의 궤적이 도시된다. L01은 골프공 타격부(112)로부터 제1 센서부(122)까지의 거리이며, L12는 제1 센서부(122)로부터 제2 센서부(123)까지의 거리이다. H1은 제1 센서부(122)에서 측정한 골프공(10)까지의 거리이며, H2는 제2 센서부(123)에서 측정된 골프공(10)까지의 거리이다. H1과 H2는 각각 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 수직으로 측정된 거리이다.
T12를 제1 센서부(122)에서 골프공(10)이 센싱된 시각과 제2 센서부(122)에서 골프공(10)이 센싱된 시각간의 시간 간격이라고 가정하면, 골프공(10)의 발사각도, 이동거리, 속력을 계산할 수 있게 된다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000001
발사각을 계산하는 공식은 상기 수학식 1과 같이 표현된다. 수학식 1을 통해 L12를 구한 이후에는, L12를 cosθ로 나눔으로써 골프공(10)이 제1 센서부(122)를 통해 센싱된 위치와 제2 센서부(123)를 통해 센싱된 위치 사이의 거리인 S12를 계산할 수 있으며, S12를 통과하는 골프공(10)의 속력은 S12를 T12로 나눔으로써 계산할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 골프공의 위치, 좌우각 및 발사각을 계산하기 위한 예시도이다. 도 2에서는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)가 센서를 각각 하나씩 포함하고 있는 경우를 나타낸 것이며, 도 3에서는 제2 센서부(123)가 S1과 S2로 지칭되는 두 개의 센서를 포함하고 있는 경우이다. 제2 센서부(123)가 복수개의 센서를 포함하고 있음에 따라, 골프공(10)의 좌우각을 계산할 수 있게 된다.
도 3에서 추가로 제1 센서부(122)가 복수개의 센서를 포함 한다면, 더욱 정확한 골프공의 궤적(발사각, 좌우각)을 계산할 수 있게 되며, 골프공 타격부(112)가 골프 잔디 매트(111)내 임의의 위치의 넓은 범위를 가지게 된다.
어프로치 연습 장치(100)의 제어부(140)는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 측정된 값을 토대로 골프공(10)의 위치, 좌우각, 발사각을 계산할 수 있으며 이를 통해 골프공(10)의 속력 또한 계산할 수 있다. 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)는 골프공 타격부(112)로부터 소정 간격 이격되어 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)는 골프공 타격부(112)로부터 일직선상에 형성되어 있을 수 있다.
도 3(a)를 살펴보면, T0로 표시된 부분이 제1 센서부(122)의 위치를 나타내며, T0'는 제1 센서부(122)가 센싱한 골프공(10)의 위치를 나타낸다. 따라서 T0-T0'는 제1 센서부(122)에서 센싱한 골프공(10)의 수직거리가 된다. 도 3(a)에 도시된 것과 같이, S1 센서와 S2 센서는 골프공 타격부(112), 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)를 연결하는 가상의 직선에서 수직한 직선상에 위치할 수 있으며, 상기 가상의 직선으로부터 동일한 거리에 배치될 수 있다. 도 3(b)는 도 3(a)에서 A 방향을 향해 바라본 구도를 나타낸다. 도 3(b)에서 R1은 제2 센서부(123)의 S1 센서가 측정한 골프공(10)까지의 거리로 도 3(b)에서는 α1~α1'로 표시되는 가상의 원호의 반지름이 된다. R2는 제2 센서부(123)의 S2 센서가 측정한 골프공(10)까지의 거리로 도 3에서는 α2~α2'로 표시되는 가상의 원호의 반지름이 된다. 상기 α1~α1'의 원호 및 α2~α2'의 원호는 제2 센서부(123)의 S1 센서 및 S2 센서 각각에서 거리를 감지할 수 있는 신호반경일 수 있다. 도 3(b)에서 B는 골프공(10)의 실제 위치로 원호 α1~α1' 와 원호 α2~α2'가 만나는 한 점이며, 도 3(a)에서 V는 골프공의 위치인 B에서 수직으로 가상의 선을 지표면 방향으로 그렸을 때에 그 직선이, S1 센서와 S2 센서의 위치를 연결하는 가상의 직선과 만나는 한 점이다. 따라서, B에서 V까지의 거리는 골프공(10)이 제2 센서부(123)의 수직 상부를 통과할 때, 골프공(10)과 제2 센서부(123) 간의 수직거리가 된다. 도 3에서 V'는 제1 센서부(122)가 센싱한 골프공(10)의 위치인 T0'에서부터 지표면에 평행한 직선을 연장하였을 때에 그 직선이 B와 V를 연결하는 직선과 만나는 한 점이다.
이하의 설명 및 수학식에서, 골프공(10)의 위치, 좌우각, 발사각을 계산하기 위하여 제1 센서부(122)에서 센싱한 골프공(10)의 수직거리인 T0-T0'를 H1이라고 표시하기로 한다. 추가적으로, 제1 센서부(122) 또는 제2 센서부(123)에 의하여 측정되지는 않은 값이지만, 제1 센서부(122)의 위치인 T-0에서부터 제2 센서부(123)의 위치인 T1까지의 거리를 d로, 제2 센서부(123)에서 S1 센서와 S2 센서간의 거리를 2s로 표시하기로 한다. 즉, s는 제2 센서부(123)의 중심부로부터 S1 센서 또는 S2 센서까지의 거리를 의미한다.
도 3에서는 제1 센서부(122)와 제2 센서부(123)를 통해 골프공(10)의 궤적을 산출하는 실시예만 도시되었으나, 추가적인 제N 센서부(예: 제3 센서부) 또한 도 3의 방식과 동일하게 공의 궤적을 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1 센서부(122)에서 감지되는 객체가 2개 이상인 경우, 제어부(140)는 이를 노이즈로 감지하고 제2 센서부(123)와 제3 센서부(미도시)를 통해 공의 궤적을 산출할 수 있다. 이후, 제어부(140)는 복수개의 객체들 중 제2 센서부(123) 및 제3 센서부를 통해 산출되는 골프공(10)의 궤적과 가장 근접한 객체를 골프공(10)으로 인지할 수 있다. 예컨대, 도 3의 T0'와 B점 간 도출되는 궤적의 형태가 제2 센서부(123) 및 제3 센서부를 통해서도 유사한 형태로 도출된다면, 제어부(140)는 제1 센서부(122)에서 감지된 객체들의 거리(예: 높이)를 비교하여 상기 궤적과 가장 근접한 거리에 있는 객체를 골프공으로 인식할 수 있다.
어프로치 연습 장치(100)가 제3 센서부를 포함하는 경우에 있어, 제어부(140)가 제1 센서부(123)에서 감지된 복수개의 객체 중 골프공(10)을 인지하는 방법은 복수개의 객체가 감지된 거리를 통하는 것이 아니라, 계산된 발사각을 이용하는 것일 수 있다. 제어부(140)는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 측정된 좌표를 이용하여 발사각을 계산하고, 제2 센서부(123) 및 제 3센서부에서 측정된 좌표를 이용하여 발사각을 계산할 수 있다. 이 경우, 제1 센서부(122)에서 복수개의 객체가 감지되었을 때에 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 측정된 좌표를 이용하여 계산되는 발사각 또한 복수개가 되는데, 이 중에서 제2 센서부(123) 및 제3 센서부에서 측정된 좌표를 이용하여 계산되는 발사각과의 오차가 적은 것을 골프공(10)에 의해 계산된 발사각으로 판단하여 해당 객체를 골프공(10)으로 인지할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제3 센서부는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)와 비교하였을 때에 상대적으로 골프공 타격부(112)와 이격된 정도가 크므로, 객체의 좌표를 인식하는데에 있어서의 오차 또한 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 발생하는 오차보다 크게 된다. 따라서, 제3 센서부에서 측정된 좌표는 제1 센서부(122) 또는 제2 센서부(123)에서 복수개의 객체가 감지되었을 때의 검증용으로 사용되고, 정확한 골프공(10)의 좌표 및 속력 등은 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 측정된 값을 토대로 계산되어 제공될 수 있다.
어프로치 연습 장치(100)에 제3 센서부가 포함되는 경우에 있어, 제1 센서부(122), 제2 센서부(123) 및 제3 센서부는 순서대로 골프공 타격부(112)로부터 점점 멀어지도록 형성될 수 있다. 또한, 제3 센서부와 제2 센서부(123) 간의 거리는 제1 센서부(122)와 제2 센서부(123) 간의 거리보다 더 멀게 이격되어 형성될 수 있다. 이와 같이 제3 센서부를 이격시켜 배치함으로써, 제3 센서부에는 골프공(10)이 아닌 다른 객체가 포착되지 않도록 할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 골프공 타격부(112)에 전술한 바와 같이 골프공(10)을 감지하는 센서가 정확히 작동되어 골프공(10)이 골프공 타격부(112)에 안착하는 것이 감지되는 경우, 골프공 타격부(112)의 일 지점이 좌표 정보로 인식될 수 있다. 이와 같이 골프공(10)의 타격전 위치에 대한 정보가 정확하게 인지되는 경우에는 제1 센서부(122)에 복수개의 객체(골프공과 골프채)가 감지되더라도 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(122)에서 감지된 위치(높이) 또는 계산된 발사각을 통해 복수개의 객체 중 어떤 것이 골프공(10)인지를 정확하게 인지할 수 있다. 다만, 사용자가 임의로 골프공 타격부(112)의 위치를 변경시킬 수 있는 경우나, 골프공(10)이 골프공 타격부(112)의 센서에 정확하게 감지되지 않는 경우에는 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)에서 측정된 좌표값만으로는 복수개의 객체 중 어떠한 것이 골프공(10)인지 파악하기 힘들 수 있다. 따라서, 이와 같은 경우를 대비하여 어프로치 연습 장치(100)에는 제3 센서부가 더 포함되어 전술한 방식과 같이 복수개의 객체가 제1 센서부(122) 또는 제2 센서부(123)에 감지된 경우라도 그 중 어느 객체가 골프공(10)인지를 인지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치(100)가 골프공의 위치, 좌우각 및 발사각을 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 제2 센서부(123)의 중심부를 원점으로 하는 좌표계를 설정하였으며, 설정한 원점을 T1으로 표시하였다. 제어부(140)는 제2 센서부(123)의 수직 상단을 통과하는 골프공(10)의 위치인 B의 좌표를 (Bx, By)로 설정하고 계산할 수 있다. B의 위치에 해당하는 골프공(10)의 위치는 S1 센서가 측정한 거리인 R1을 반지름으로 하는 가상의 원호(α1-α1')와 S2 센서가 측정한 거리인 R2를 반지름으로 하는 가상의 원호(α2-α2')가 만나는 한 점이 된다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000002
Figure PCTKR2018002314-appb-M000003
B의 좌표인 (Bx, By)의 x좌표와 y좌표의 절대값을 x와 y로 설정한 후에 피타고라스 정리를 이용하면 수학식 2와 수학식 3의 식을 얻을 수 있으며, 이를 통해 골프공(10)의 위치를 다음과 같이 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000004
Figure PCTKR2018002314-appb-M000005
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 상기와 같은 방식으로 골프공(10)의 위치를 계산한 후, 이를 이용하여 골프공의 속력을 구할 수 있다. 상세하게는, 제1 센서부(122)에서 골프공(10)이 센싱된 시각과 제2 센서부(123)에서 골프공(10)이 센싱된 시각의 차이를 통해 T0'로부터 B까지 골프공(10)이 비행할 때의 비행시간을 도출할 수 있고, B의 위치가 계산되었으므로 T0'로부터 B까지의 비행거리도 계산할 수 있다. 따라서, 비행거리를 비행시간으로 나눔으로써 골프공(10)의 비행속력을 계산할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(140)는 상기와 같은 방식으로 골프공(10)의 위치를 계산한 후, 좌우각(β)과 발사각(θ)을 추가적으로 계산하여 골프공(10)이 비행하는 방향을 계산할 수 있다.
좌우각(β)은 사용자가 어프로치 샷을 수행하였을 때에 골프공(10)이 골프공 타격부(112)와 제1 센서부(122) 및 제2 센서부(123)를 연장하는 가상의 직선으로부터 골프공(10)의 얼마나 좌우로 이탈되었는지를 나타내는 지표이며, 발사각(θ)은 사용자가 어프로치 샷을 수행하였을 때에 골프공(10)이 지표면 또는 골프 매트부(110)의 표면에서 얼마만큼의 각도를 가지고 비행하는지를 나타내는 지표이다.
도 4의 (b)를 도 3과 함께 참조하면, T-0, T1 및 V를 각각 꼭지점으로 갖는 직각삼각형을 이용하여 좌우각(β)을 계산할 수 있게 된다. 제1 센서부(122)의 위치인 T0에서부터 제2 센서부(123)의 위치인 T1까지의 거리는 d이고, V의 좌표는 (Bx, 0)임을 B의 좌표인 (Bx, By)로부터 알 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000006
따라서, 어프로치 연습 장치(100)의 제어부(140)는 상기 수학식 6을 활용하여 좌우각(β)을 계산할 수 있다.
도 4의 (c)를 도 3과 함께 참조하면, T0', V', B를 각 꼭지점으로 갖는 직각삼각형을 이용하여 발사각(θ)를 계산할 수 있게 된다. B에서부터 V'까지의 거리는 골프공(10)의 위치의 y축 성분에서, 제1 센서부(122)에서 센싱한 골프공(10)의 수직거리인 H1을 차감함으로써 얻을 수 있으며 이는 By-H1이 된다. T0'에서부터 V'까지의 거리는 T0에서 V까지의 거리와 동일하므로, 이는 수학식 6을 통해 계산된 좌우각을 이용하면, T0부터 T1까지의 거리 d와 arccos(β)의 곱으로 나타낼 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000007
따라서, 어프로치 연습 장치(100)의 제어부(140)는 상기 수학식 7을 활용하여 발사각(θ)를 계산할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치(100)가 골프공이 필드에 충돌 한 후에 발생하는 속력과 백스핀(각속도)의 변화를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 5에서 좌측에 표시된 골프공(10)은 필드(지면)에 충돌하기 전의 상태를, 중앙에 표시된 골프공(10)은 지면에 충돌하는 상태를, 우측에 표시된 골프공(10)은 지면에 충돌한 후에 튀어오른 후의 상태를 각각 나타낸다.
필드(그린)의 운동마찰계수의 경우 골프장에서 공개하는 그린빠르기를 통하여 계산할 수 있다. 골프공이 잘 구르는 정도인 그린빠르기는 스팀프미터를 통하여 표준화된 방법으로 측정되기에 다음의 식으로 마찰계수를 계산할 수 있다. (참고 : 등록특허 10-0489418, 퍼팅교정 및 연습장치). 예컨대, 운동마찰계수는 (9/(10*그린빠르기))*sin20도일 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
일 실시예에 따르면 필드(그린)의 운동마찰계수와 수직방향의 반발계수는 측정을 통해 획득된 평균 수치로 설정되어 있을 수도 있고, 다른 실시예에 따르면, 사용자가 제어부(140)에 연결된 입력 수단을 통해 입력될 수도 있다. 사용자가 입력하는 경우에 있어서는, 사용자가 자신이 원하는 특정 골프장, 필드 잔디 상태 등을 입력하면 그에 맞게 운동마찰계수와 수직방향의 반발계수가 조절되도록 설정될 수 있다.
골프공(10)의 타격된 직후 백스핀(각속도)은 골프채(20)의 로프트각 (골프공을 타격하는 골프채 페이스면의 기울기)과 골프공의 속도를 통하여 실험식으로 유추하거나, 골프채(20)의 로프트각을 알 수 없는 경우 골프공의 발사각과 속도를 이용하여 실험식으로 유추할 수 있다. 사용자가 로프트각을 입력하는 경우 보다 정확한 백스핀을 추정할 수 있다.
이하의 수학식에서는 운동마찰계수를 μ, 수직방향의 반발계수를 e라고 표시하고, 골프공(10)의 질량을 m, 골프공(10)의 반지름을 r이라고 표시하며, 충돌전 골프공(10)의 백스핀(각속도)를 ω1, 골프공(10)의 수평속도와 수직속도를 V1x 와 V1y로 표시한다. 유사한 방식으로 충돌후 골프공(10)의 백스핀(각속도)를 ω2, 골프공(10)의 수평속도와 수직속도를 V2x 와 V2y로 표시하며, 수직성분의 운동량(momentum)을 Y로 표시하기로 한 후 계산을 수행하는 과정을 살펴보면 다음과 같다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000008
Figure PCTKR2018002314-appb-I000011
Figure PCTKR2018002314-appb-I000012
Figure PCTKR2018002314-appb-I000013
상기 수학식 8을 정리하여 필드에 충돌 후의 골프공(10)의 속력과 백스핀(각속도)를 계산하면 다음과 같다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000009
Figure PCTKR2018002314-appb-I000014
Figure PCTKR2018002314-appb-I000015
상기 수학식 9를 통해서 충돌 후 골프공(10)의 속력과 백스핀(각속도)를 계산할 수 있으며, 이후에 발생되는 충돌에 대해서는 계산된 충돌 후 골프공(10)의 속력과 백스핀의 값을 충돌 전의 속력과 백스핀으로 다시 고려하여 수학식 8 및 수학식 9를 활용하여 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치(100)가 골프공이 필드에서 구르는 거리를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
골프공(10)은 비행을 한 뒤 필드에 충돌하고 튀어오르는 것을 멈추었을 때 구르기 시작하게 되는데, 구르기 시작하는 시점에서 골프공(10)의 백스핀(각속도)와 수평속도를 통해서 볼이 굴러가는 시간과 거리를 계산할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제어부(140)에서 골프공(10)이 필드에서 충돌하며 튀는 것을 멈추고 구르기를 시작하는 시점을 계산하는 방식은 하기 수학식들을 이용하는 것일 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000010
상기 수학식 10에서 n은 골프공이 필드에서 n번째 튕기는 것을 나타내고, V0는 골프공의 초기 속력을, g는 중력 가속도를 나타낸다. e는 필드의 수직방향의 반발계수로, 그 값의 범위는 0과 1 사이가 되므로, Tn은 하기 수학식 11과 같이 수렴하게 된다.
골프공(10)이 n번째 필드에서 튕겼을 때의 수평속도는, 전술한 상기 수학식 8에 의하여 하기 수학식 11과 같이 표현될 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000011
상기 수학식 11을 이용하여 계산된 시각 Tg에서 골프공(10)의 수직방향 속도 Vgy는 0이 되며, 골프공(10)이 n번째 튕겼을 때의 수평방향의 속도는 전술한 수학식 8에 의하여 하기 수학식 12와 같이 계산될 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000012
골프공(10)이 튕기는 것을 멈추고 구르기 시작할 때의 수평속도 Vgx는 n이 무한대일 때 수렴하게 되므로 이를 이용하여 하기 수학식 13과 같이 Vgx를 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000013
일 실시예에 따른 제어부(140)는 골프공(10)이 튕기는 것을 멈추고 구르기 시작할 때의 각속도를 상기 수학식 9를 이용하여 하기 수학식 14와 같은 방식으로 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000014
Figure PCTKR2018002314-appb-I000016
상기 수학식 14를 통하여 제어부(140)는 골프공이 수평운동을 멈추고 구르기 시작하는 시점의 각속도 ωg를 계산할 수 있다.
어프로치 연습 장치(100)의 제어부(140)는 상기와 같은 방식을 통해 계산한, 골프공(10)이 구르기 시작하는 시점의 각속도를 통해 골프공(10)이 구르는 거리를 계산할 수 있다.
골프공(10)이 구르기 시작하는 시점의 각속도를 ωg라 표시하고, 동일한 시점에서 골프공(10)의 수평속도를 Vxg라고 표시하면, 골프공(10)이 구르는 거리를 계산하는 방법은 다음과 같다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000015
Figure PCTKR2018002314-appb-I000017
Figure PCTKR2018002314-appb-I000018
Figure PCTKR2018002314-appb-I000019
Figure PCTKR2018002314-appb-M000016
Figure PCTKR2018002314-appb-I000020
Figure PCTKR2018002314-appb-I000021
Figure PCTKR2018002314-appb-I000022
상기 수학식 15는 구르는 구간에서 골프공(10)이 갖는 수평속도와 관련된 식이며, 상기 수학식 16은 구르는 구간에서 골프공(10)이 갖는 각속도와 관련된 식이다.
두 식에서, 골프공(10)이 갖는 수평속도와 각속도가 모두 0이되는 시간 ts를 계산하면, 이를 통해 골프공(10)이 구르는 거리를 아래 수학식 17과 같이 산출할 수 있다.
Figure PCTKR2018002314-appb-M000017
이와 같은 방식으로 본 발명에서 제시하는 어프로치 연습 장치(100)의 제어부(140)는 골프공(10)이 비행하는 속력, 방향, 거리와 함께 골프공(10)이 비행을 끝내고 필드와 충돌하여 튕겨나는 정도, 마지막으로 골프공(10)이 구르는 정도를 골프공의 백스핀과 그린의 상태(그린빠르기와 반발력)까지 반영하여 각각 계산하여 계산된 값들과 함께 골프공(10)의 궤적을 디스플레이부(150)를 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 어프로치 연습 장치(100)의 제어부(140)는 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (15)

  1. 사용자가 골프채로 타격한 골프공의 궤적을 계산하는 실내 골프 어프로치 연습 장치에 있어서,
    사용자가 골프공을 타격하는 위치를 표시하는 골프공 타격부를 포함하는 골프 매트부;
    상기 골프공 타격부로부터 소정 간격으로 이격되어 골프공을 센싱하는 제1 센서부 및 제2 센서부;
    상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 획득된 측정값을 토대로 골프공의 속력, 방향, 좌우각, 발사각 중 적어도 하나를 계산하며, 계산된 값을 토대로 골프공의 비행 거리 및 골프공이 튀거나 구르는 거리를 각각 계산하는 제어부; 및
    상기 제어부의 계산을 토대로 사용자가 타격한 골프공의 궤적을 시각화하여 표시하는 디스플레이부를 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 센서부는 상기 골프공 타격부, 제1 센서부 및 제2 센서부를 연장하는 가상의 직선에서 수직한 직선상에 위치하며, 상기 가상의 직선으로부터 일정한 거리에 배치된 한 개 이상의 센서로 이루어지는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부가 골프공의 속력 또는 방향을 계산하는 방법은, 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 2개 이상의 센서가 설치되어 상기 골프공의 거리를 측정하는 경우, 하기 수학식에 의해 계산되는 골프공의 위치를 이용하는 것인, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000023
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000024
    (Bx, By는 골프공의 위치 좌표이며, R1 및 R2는 상기 제1 센서부 또는 상기 제2 센서부에 포함되는 두 개의 센서에서 각각 측정된 센서로부터 골프공까지의 거리, s는 골프공의 거리를 측정한 센서간의 중심으로부터 각각의 센서까지의 거리를 나타냄)
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어부가 골프공의 좌우각을 계산하는 방법은 하기 수학식을 이용하는 것인, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000025
    (β는 좌우각이며, d는 제1 센서부와 제2 센서부 간의 거리를 나타냄)
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부가 골프공의 발사각을 계산하는 방법은 하기 수학식을 이용하는 것인, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000026
    (θ는 발사각이며, H1은 제1 센서부에서 센싱한 골프공의 수직거리를 나타냄)
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가 골프공이 필드에 충돌 후 튀는 거리를 계산하는 방법은 하기의 수학식들을 이용하는 것인, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000027
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000028
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000029
    (m은 골프공의 질량, r은 골프공의 반지름, μ는 필드의 운동마찰계수, e는 수직방향의 반발계수, V1x 및 V1y는 충돌 전 골프공의 x축 및 y축 속도, V2x 와 V2y는 충돌 후 골프공의 x축 및 y축 속도, ω1은 충돌 전 골프공의 각속도, ω2는 충돌 후 골프공의 각속도를 각각 나타냄)
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부가 골프공이 구르는 거리를 계산하는 방법은 하기의 수학식들을 이용하는 것인, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000030
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000031
    Figure PCTKR2018002314-appb-I000032
    (Vx는 골프공의 현재 수평속도, Vxg는 골프공이 구르기 시작하는 시점의 수평속도, μ는 필드의 운동마찰계수, g는 중력가속도, t는 골프공이 구르기 시작하는 시점부터 흐른 시간, α는 각가속도, r은 골프공의 반지름, ω는 골프공의 현재 각속도, ωg는 골프공이 구르기 시작하는 시점의 각속도를 나타냄)
  8. 제1항에 있어서,
    상기 골프공 타격부와 상기 제1 센서부 및 제2 센서부를 포함하는 센서 바와 각각 연결되어 상기 골프공 타격부와 상기 센서 바를 고정시키는 센서 프레임을 더 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 골프 매트부는 적어도 하나 이상의 필드 환경을 구현한 골프 잔디 매트가 탈부착 가능하도록 설계된, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자로부터 운동마찰계수 또는 수직방향의 반발계수를 입력 받아 이를 토대로 계산을 수행하는 기능을 더 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자로부터 특정 골프장 선택 정보 또는 필드의 잔디 상태 정보를 입력 받아 이를 통해 운동마찰계수 또는 수직방향의 반발계수를 결정하여 계산을 수행하는 기능을 더 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 사용자로부터 시간 설정값을 입력받아 상기 디스플레이부가 골프공의 궤적 및 관련 데이터를 시각화하여 표시한 뒤에 다음 어프로치 샷에 대한 준비 화면으로 전환되기까지 소요되는 시간을 조절하는 기능을 더 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 실내 골프 어프로치 연습 장치는 제3 센서부를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1 센서부를 통해 감지되는 객체가 복수개인 경우, 상기 복수개의 객체 중 상기 제2 센서부 및 상기 제3 센서부를 통해 도출된 골프공의 궤적과 가장 근접한 객체를 상기 골프공으로 인식하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 센서부, 상기 제2 센서부 및 상기 제3 센서부는 순서대로 상기 골프공 타격부로부터 점점 멀어지게 형성되며,
    상기 제3 센서부와 상기 제2 센서부와의 거리는 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부와의 거리보다 더 멀게 형성되는, 실내 골프 어프로치 연습 장치.
  15. 사용자가 골프채로 타격한 골프공의 궤적을 계산하는 실내 골프 어프로치 연습 장치가 골프공의 궤적을 계산하는 방법에 있어서,
    제1 센서부 및 제2 센서부의 상단을 통과하는 골프공과 상기 제1 센서부 및 상기 제2 센서부를 구성하는 하나 이상의 센서들과의 거리를 측정하는 단계;
    상기 측정된 거리를 기반으로 상기 제1 센서부와 상기 제2 센서부 각각의 수직선상에서 측정된 상기 골프공의 좌표를 확인하는 단계;
    상기 제1 센서부 및 제2 센서부로부터 획득된 측정값을 토대로 골프공의 속력, 방향, 좌우각, 발사각 중 적어도 하나를 계산하며, 계산된 값을 토대로 골프공의 비행 거리 및 골프공이 튀거나 구르는 거리를 각각 계산하는 단계; 및
    상기 계산값들을 토대로 사용자가 타격한 골프공의 궤적을 시각화하여 표시하는 단계를 포함하는, 실내 골프 어프로치 연습 장치의 작동 방법.
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