高尔夫球挥杆分析装置、分析系统及分析方法
【专利摘要】本发明提供一种高尔夫球挥杆分析装置、分析系统及分析方法，其能够提供可对自然的挥杆进行分析的信息。高尔夫球挥杆分析装置(30)包括：关节间力计算部(51)和转矩提取部(52)。关节间力计算部(51)构筑如下的双摆模型(1)，其包括与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节(11)、与高尔夫球杆(26)相对应的第二环节(12)以及对第一环节(11)和第二环节(12)进行结合的关节部(13)，且关节间力计算部(51)使用被安装于高尔夫球杆(26)上的惯性传感器(21)所计测出的加速度，对随着挥杆运动而作用于关节部(13)的关节间力(F2)进行计算。转矩提取部(52)从关节间力(F2)中提取出使第二环节(12)产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
【专利说明】高尔夫球挥杆分析装置、分析系统及分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高尔夫球挥杆分析装置、高尔夫球挥杆分析系统以及高尔夫球挥杆分析方法。
【背景技术】
[0002]例如，如专利文献I所公开的这种高尔夫球挥杆分析装置已被众所周知。该高尔夫球挥杆分析装置利用光学式动作捕捉系统，在该系统中对高尔夫球手的挥杆的状态进行拍摄。在进行拍摄时，在高尔夫球手及高尔夫球杆的特定位置上固定有标识，通过对标识的运动进行拍摄，从而记录了特定位置的移动轨跡。
[0003]但是，专利文献I所记载这种利用了光学式动作捕捉系统的高尔夫球挥杆分析装置存在设备庞大且难以进行场地上的计测的问题。为了解决该问题，近年来逐渐利用了使用惯性传感器的高尔夫球挥杆的分析方法。例如，在专利文献2所公开的高尔夫分析装置中，在高尔夫球杆上安装有加速度传感器，并根据由加速度传感器计测出的加速度，来对高尔夫球挥杆的姿态进行分析。
[0004]但是，在使用了现有的惯性传感器的高尔夫球挥杆分析装置中，虽然能够对高尔夫球挥杆的姿态进行分析，但是还存在如下的问题，即，无法提供能够对在挥杆的前半段由高尔夫球手的上半身生成的能量传递到高尔夫球杆上之后向不依靠力量的自然的挥杆进行转移的时刻(换言之，为高尔夫球手在挥杆过程中稍微放慢绕肩部的旋转的时刻)、和成为其原因的现象进行分析的信息。
[0005]本发明是鉴于如上所述的问题点而完成的，根据本发明的几个方式能够提供如下的闻尔夫球挥杆分析装置、闻尔夫球挥杆分析系统以及闻尔夫球挥杆分析方法，所述闻尔夫球挥杆分析装置能够提供能够对自然的挥杆进行分析的信息。
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开2010-11926号公报
[0008]专利文献2:日本特开平11-169499号公报
【发明内容】
[0009]本发明是为了解决前述的课题中的至少一部分而完成的，并且能够作为以下的方式或者应用例而实现。
[0010]应用例I
[0011]本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置包括:关节间力计算部，其构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的加速度，对随着挥杆运动而作用于所述关节部的关节间力进行计算；转矩提取部，其从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。[0012]例如，所述第一惯性传感器可以被设置成，包括具备三轴的检测轴的加速度传感器、和具备三轴的检测轴的角速度传感器。
[0013]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，由于能够提供对以关节部为中心的绕第二环节的预定轴的旋转运动发挥作用的转矩的信息，因此高尔夫球员能够使用该信息而进行与自然的挥杆相关的分析。
[0014]应用例2
[0015]在上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置中，所述预定的轴为与所述第二环节的高尔夫球杆的长轴正交的轴。
[0016]根据本应用例所涉及的高尔夫球杆分析装置，由于能够提供对以关节部为中心在包括第二环节在内的平面上的旋转运动发挥作用的转矩的信息，因此高尔夫球员能够使用该信息而进行与自然的挥杆相关的分析。
[0017]应用例3
[0018]在上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置中，所述第一轴为与所述第二环节的高尔夫球杆的长轴以及所述第二环节的前进方向正交的轴。
[0019]例如，所述转矩提取部可以被设置成，通过使用所述第一惯性传感器所计测出的角速度和所述第二环节的高尔夫球杆的长轴的方向，而对所述第二环节的前进方向进行确定。
[0020]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，由于能够提供对以关节部为中心以第二环节的前进方向为切线的旋转运动发挥作用的转矩的信息，因此高尔夫球员能够使用该信息而对向自然的挥杆进行转移的时刻进行分析。
[0021]应用例4
[0022]上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置可以被设置成，包括转矩变化检测部，所述转矩变化检测部对所述转矩提取部所提取出的所述转矩的符号发生变化的时刻进行检测。
[0023]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，能够从转矩的朝向发生改变的时刻的信息中容易地推断出自然的挥杆开始的时刻。
[0024]应用例5
[0025]在上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置中，可以采用如下方式，即，所述关节间力计算部使用所述第一惯性传感器所计测出的角速度、被安装于所述高尔夫球员的上半身上的第二惯性传感器所计测出的加速度及所述第二惯性传感器所计测出的角速度中的至少一个，对将所述关节间力分解而形成的多个分量中的至少一个分量进行计算，所述转矩提取部从所述关节间力计算部所计算出的所述关节间力的各个分量中提取出使所述第二环节产生绕所述第一轴的旋转运动的转矩分量。
[0026]例如，所述第二惯性传感器可以采用如下方式，S卩，包括具备三轴的检测轴的加速度传感器、和具备三轴的检测轴的角速度传感器。
[0027]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，由于能够提供对以关节部为中心绕第二环节的预定轴的旋转运动发挥作用的转矩的信息，因此高尔夫球员能够通过使用该信息而详细地进行与自然的挥杆相关的分析。
[0028]应用例6[0029]在上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置中，可以采用如下方式，S卩，所述关节间力计算部使用所述第一惯性传感器所计测出的角速度而对所述关节间力的所述第二环节的前进方向的分量进行计算，并且通过使用被安装于所述高尔夫球员的上半身上的第二惯性传感器所计测出的角速度，而对所述关节间力的所述第一环节的长轴方向的分量进行计算，所述转矩提取部从所述关节间力计算部所计算出的所述第二环节的前进方向的分量和所述第一环节的长轴方向的分量中的各分量中，提取出使所述第二环节产生绕所述第一轴的旋转运动的转矩分量。
[0030]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，由于能够提供对以关节部为中心的、绕第二环节的预定轴的旋转运动尤其发挥作用的两个转矩分量的信息，因此高尔夫球员能够通过使用该信息而有效地进行与自然的挥杆相关的分析。
[0031]应用例7
[0032]上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置可以采用如下方式，S卩，包括分析信息生成部，所述分析信息生成部使用所述转矩变化检测部所检测出的所述转矩的符号发生变化的时刻或所述转矩提取部所提取出的所述转矩分量，而生成与自然的挥杆相关的分析信息。
[0033]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，能够减少高尔夫球员实施与自然的挥杆相关的分析的负荷。
[0034]应用例8
[0035]在上述应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置中，可以采用如下方式，即，所述第一环节与将连接所述高尔夫球员的两肩的线的中心点和所述高尔夫球杆的握柄部分进行连接的假想线相对应。
[0036]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，能够构筑适合高尔夫球挥杆的分析的双摆模型，以提供用于更高精度的挥杆分析的信息。
[0037]应用例9
[0038]本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置包括:关节间力计算部，其构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的角速度、被安装于所述高尔夫球员的上半身的第二惯性传感器所计测出的加速度以及所述第二惯性传感器所计测出的角速度中的至少一个，对将随着挥杆运动而作用于所述关节部的关节间力分解而形成的多个分量中的至少一个分量进行计算；转矩提取部，其从所述关节间力计算部所计算出的所述关节间力的各分量中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
[0039]根据本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析装置，由于能够提供对以关节部为中心的、绕预定轴的旋转运动发挥作用的多个转矩分量的信息，因此高尔夫球员能够详细地进行与自然的挥杆相关的分析。
[0040]应用例10
[0041]本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析系统具备:第一惯性传感器，其被安装于高尔夫球杆上；高尔夫球挥杆分析装置，所述高尔夫球挥杆分析装置包括:关节间力计算部，其构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与所述高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和所述第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用第一惯性传感器所计测出的加速度，对随着挥杆运动而作用于所述关节部的关节间力进行计算；转矩提取部，其从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
[0042]应用例11
[0043]本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析程序作为关节间力计算部和转矩提取部而发挥功能，所述关节间力计算部构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和所述第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的加速度，而对随着挥杆运动作用于所述关节部的关节间力进行计算；所述转矩提取部从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
[0044]应用例12
[0045]本应用例所涉及的记录介质为，存储有上述高尔夫球挥杆分析程序可由计算机读取的记录介质。
[0046]应用例13
[0047]本应用例所涉及的高尔夫球挥杆分析方法包括如下步骤:关节间力计算步骤，在该步骤中，构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和所述第二环节进行结合的关节部，且在该步骤中，使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的加速度，而对随着挥杆运动作用于所述关节部的关节间力进行计算；转矩提取步骤，在步骤中，从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0048]图1为双摆模型的说明图。
[0049]图2为作用于双摆模型的关节部上的关节间力的说明图。
[0050]图3为表示双摆模型与分析用的球杆的坐标系之间的关系的图。
[0051]图4为第一实施方式的高尔夫球挥杆分析系统的简要结构的说明图。
[0052]图5为表示惯性传感器的结构例的图。
[0053]图6为表示第一实施方式的高尔夫球挥杆分析装置的结构例的图。
[0054]图7 (A)为表示由第一实施方式的高尔夫球挥杆分析装置进行的处理的一个示例的流程图，图7 (B)为表示由惯性传感器进行的处理的一个示例的流程图。
[0055]图8为表示图7 (A)的步骤S22的处理的一个示例的流程图。
[0056]图9为表示转矩Rt2 (F2)的二维曲线图像的一个示例的图。
[0057]图10为第二实施方式的高尔夫球挥杆分析系统的简要结构的说明图。
[0058]图11为表示第二实施方式的高尔夫球挥杆分析装置的结构例的图。
[0059]图12为表示由第二实施方式的高尔夫球挥杆分析装置进行的处理的一个示例的流程图。[0060]图13为表示图12的步骤S42的处理的一个示例的流程图。
[0061]图14为表示包括转矩Rt2 (F2)的第一分量~第四分量在内的二维曲线图像的一个示例的图。
[0062]图15为表示包括转矩Rt2 (F2)及双摆模型的轨迹在内的三维图像的一个示例的图。
【具体实施方式】
[0063]以下，利用附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式并不是对权利要求所记载的本发明的内容进行不当限定的方式。此外，在下文中说明的结构并非全部被限定为本发明的必要结构要件。
[0064]1.力水平的自然旋转的分析理论
[0065]首先，为了对高尔夫球挥杆的运动进行分析，利用进行三维运动的双摆模型而将高尔夫球手的上半身和高尔夫球杆模型化。图1为表示双摆模型的结构的图。如图1所示，双摆模型I包括支点10、第一环节11、第二环节12、关节部13，并且在三维空间内自由地进行运动。支点10相当于连接左右肩的线的中心点，具有位置的三自由度和旋转的三自由度的合计六自由度。关节部13为对第一环节11和第二环节12进行结合的节点，相当于高尔夫球杆的握柄部分，具有旋转的三自由度。第一环节11为与连接支点10和关节部13的假想线相对应的环节，相当于将左右的上臂和前臂看作一个刚性体的部位。第二环节12为处于关节部13的顶端的环节，相当于高尔夫球杆。
[0066]在该双摆模型I中，将支点10的位置矢量设为Xtl，关节部13的位置矢量设为Xl。此外，将第一环节11的重心Ilg的位置矢量设为Xgl，将第二环节12的重心12g的位置矢量设为xg2。此外，将第一环节11的质量和长度分别设为Hi1U1，将第二环节12的质量和长度分别设为m2、l2。此外，将支点10与第一环节11的重心Ilg之间的距离设为Igl，将关节部13与第二环节12的重心12g之间的距离设为lg2。在这种情况下，当将第一环节11的长轴方向的单位矢量设为eu时，则可用式(I)来表示第一环节11的重心Ilg的位置矢量Xglo此外，关节部13的位置矢量X1可用式(2)来表示。而且，当将第二环节12的长轴方向的单位矢量设为e12时，则可用式(3)来表示第二环节12的重心12g的位置矢量xg2。
[0067]数学式I
【权利要求】
1.一种高尔夫球挥杆分析装置，包括: 关节间力计算部，其构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的加速度，对随着挥杆运动而作用于所述关节部上的关节间力进行计算； 转矩提取部，其从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
2.如权利要求1所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 所述第一轴为与所述第二环节的高尔夫球杆的长轴正交的轴。
3.如权利要求2所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 所述第一轴为与所述第二环节的高尔夫球杆的长轴以及所述第二环节的前进方向正交的轴。
4.如权利要求1所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 包括转矩变化检测 部，所述转矩变化检测部对所述转矩提取部所提取出的所述转矩的符号发生变化的时刻进行检测。
5.如权利要求1所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 所述关节间力计算部使用所述第一惯性传感器所计测出的角速度、被安装于所述高尔夫球员的上半身上的第二惯性传感器所计测出的加速度以及所述第二惯性传感器所计测出的角速度中的至少一个，对将所述关节间力分解而形成的多个分量中的至少一个分量进行计算， 所述转矩提取部从所述关节间力计算部计算出的所述关节间力的各个分量中提取出使所述第二环节产生绕所述第一轴的旋转运动的转矩分量。
6.如权利要求1所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 所述关节间力计算部使用所述第一惯性传感器所计测出的角速度而对所述关节间力的所述第二环节的前进方向的分量进行计算，并且使用被安装于所述高尔夫球员的上半身上的第二惯性传感器所计测出的角速度，而对所述关节间力的所述第一环节的长轴方向的分量进行计算， 所述转矩提取部从所述关节间力计算部所计算出的所述第二环节的前进方向的分量和所述第一环节的长轴方向的分量中的各个分量中，提取出使所述第二环节产生绕所述第一轴的旋转运动的转矩分量。
7.如权利要求4至6中的任一项所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 包括分析信息生成部，所述分析信息生成部使用所述转矩变化检测部所检测出的所述转矩的符号发生变化的时刻或所述转矩提取部所提取出的所述转矩分量，而生成与自然的挥杆相关的分析信息。
8.如权利要求1至6中的任一项所述的高尔夫球挥杆分析装置，其中， 所述第一环节与将连接所述高尔夫球员的两肩的线的中心点和所述高尔夫球杆的握柄部分进行连接的假想线相对应。
9.一种高尔夫球挥杆分析装置，包括: 关节间力计算部，其构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的角速度、被安装于所述高尔夫球员的上半身上的第二惯性传感器所计测出的加速度以及所述第二惯性传感器所计测出的角速度中的至少一个，对将随着挥杆运动而作用于所述关节部的关节间力分解而形成的多个分量中的至少一个分量进行计算； 转矩提取部，其从所述关节间力计算部所计算出的所述关节间力的各个分量中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
10.—种闻尔夫球挥杆分析系统，具备: 第一惯性传感器，其被安装于高尔夫球杆上； 高尔夫球挥杆分析装置， 所述高尔夫球挥杆分析装置包括: 关节间力计算部，其构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与所述高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和所述第二环节进行结合的关节部，且所述关节间力计算部使用所述第一惯性传感器所计测出的加速度，对随着挥杆运动而作用于所述关节部的关节间力进行计算； 转矩提取部，其从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
11.一种高尔夫球挥杆分析方法，包括如下步骤: 关节间力计算步骤，在该步骤中，构筑如下的双摆模型，所述双摆模型包括:与高尔夫球员的上半身的部位相对应的第一环节、与高尔夫球杆相对应的第二环节以及对所述第一环节和所述第二环节进行结合的关节部，且在该步骤中，使用被安装于所述高尔夫球杆上的第一惯性传感器所计测出的加速度，对随着挥杆运动而作用于所述关节部的关节间力进行计算； 转矩提取步骤，在该步骤中，从所述关节间力中提取出使所述第二环节产生绕第一轴的旋转运动的转矩。
【文档编号】A63B69/36GK103801065SQ201310573577
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2012年11月13日
【发明者】涩谷和宏, 太田宪 申请人:精工爱普生株式会社, 学校法人庆应义塾