JP7017921B2

JP7017921B2 - ゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法

Info

Publication number: JP7017921B2
Application number: JP2017245333A
Authority: JP
Inventors: 和男内田; 美緒植田; 達也石川
Original assignee: Bridgestone Corp; Bridgestone Sports Co Ltd
Current assignee: Bridgestone Corp; Bridgestone Sports Co Ltd
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2022-02-09
Anticipated expiration: 2037-12-21
Also published as: JP2019110988A

Description

本発明は、ゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法に関する。

従来、ゴルフのレッスンにおいては、スイングの見た目、および、種々の計測器（トラックマン（ボール弾道測定器）、モーションセンサ、カメラなど）の測定結果などに基づいて、インストラクターがゴルファーに指導を行うのが一般的であった。スイングの見た目、モーションセンサ、カメラなどから得られる、ゴルファーの体の動きという外から見える情報に基づく指導には、指導を受けるゴルファーの上達の程度がインストラクターの技量に依存するという問題がある。

特許文献１には、ゴルファーの身体およびクラブを４つのセグメントを用いてモデル化し、ゴルファーのスイング中に生じる地面反力の測定結果から、ゴルファーの身体を通じたエネルギー伝達に関連するエネルギーパラメータを測定する技術が開示されている。また、特許文献２には、ゴルファーの身体を剛性を、有する身体セグメントと複数の身体関節を用いてモデル化し、ゴルファーのゴルフスイングを分析する技術が開示されている。

特表２０１１－５０２６０２号公報特表２０１４－５３００４７号公報

上述したように、従来の外から見える情報に基づく指導では、指導を受けるゴルファーの上達の程度がインストラクターの技量に依存する。ここで、外から見える情報だけでなく、詳細は後述するが、キネマティクス計算およびキネティクス計算により得られる、スイング中のゴルファーの身体の各部位の動きを生体力学的に解析することで、より客観的で、インストラクターの技量に依存しない指導が可能となる。特に、キネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を、複数のスイング（同じゴルファーによる複数のスイング、異なるゴルファーによる複数のスイング）間で比較することは、スイング間の違いの把握が容易になるため、有用である。特許文献１，２においては、キネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の比較については考慮されていない。

上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、複数のスイング間でのゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の比較を、容易に行うことができる、ゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法を提供することにある。

本発明の一態様としてのスイング評価システムは、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得手段と、前記スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得手段と、前記第１の取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データと、前記第２の取得手段により取得された、地面反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、前記ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を算出する、第１の算出手段と、前記第１の算出手段により複数のスイングそれぞれについて算出された、前記ゴルファーの関節ごとの前記計算結果の少なくとも１つを比較可能に表示する、表示部と、を備える。
上記構成を有することにより、複数のスイング間でのゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の比較を、容易に行うことができる。

本発明に係るスイング評価システムにおいて、前記ゴルファーの関節ごとの計算結果は、関節トルクである。
上記構成を有することにより、特に、ゴルファーのスイングの解析に有用な、ゴルファーの関節ごとの関節トルクの比較を、容易に行うことができる。

本発明に係るスイング評価システムにおいて、前記第１の算出手段により算出された前記ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよび前記スイング中の前記ゴルファーの動作により生じた力の、前記クラブのヘッドスピードに対する寄与を前記ゴルファの関節ごとに算出する、第２の算出手段をさらに備えることが好ましい。
上記構成を有することにより、ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対するゴルファーの関節ごとの寄与を容易に把握することができる。

本発明の一態様としてのスイング評価方法は、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価方法であって、前記ゴルファーによるクラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得ステップと、前記スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得ステップと、前記第１の取得ステップにより取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データと、前記第２の取得ステップにより取得された、前記地面反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、前記ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を算出する、第１の算出ステップと、前記第１の算出ステップにより複数のスイングそれぞれについて算出された、前記ゴルファーの関節ごとの前記計算結果の少なくとも１つを比較可能に表示する、表示ステップとを含む。
上記構成を備えることにより、複数のスイング間での、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の比較を、容易に行うことができる。

本発明に係るスイング評価方法において、前記ゴルファーの関節ごとの計算結果は、関節トルクである。
上記構成を有することにより、特に、ゴルファーのスイングの解析に有用な、ゴルファーの関節ごとの関節トルクの比較を、容易に行うことができる。

本発明に係るスイング評価方法において、前記算出したゴルファーの関節ごとの関節トルクおよび前記スイング中の前記ゴルファーの動作により生じた力の、前記クラブのヘッドスピードに対する寄与を前記ゴルファーの関節ごとに算出する、第２の算出ステップをさらに含むことが好ましい。
上記構成を有することにより、ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対するゴルファーの関節ごとの寄与を容易に把握することができる。

本発明によれば、複数のスイング間での、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の比較を、容易に行うことができる、スイング評価システムおよびスイング評価方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るスイング評価システムの構成例を示す図である。本発明の他の一実施形態に係るスイング評価システムの構成例を示す図である。図１Ａに示す第１の取得部がモーションキャプチャである場合の、ゴルファーへのマーカーの取り付け例を示す図である。図１Ａに示す第１の取得部がモーションキャプチャである場合の、クラブへのマーカーの取り付け例を示す図である。図１Ａに示す第１の算出部が算出する関節トルクの一例を示す図である。図１Ａに示す第２の算出部が算出する、スイング中の各時刻における、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の表示例を示す図である。図１Ａに示す第２の算出部が算出する、ゴルファーの各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値、および、累積値の関節ごとの割合の表示例を示す図である。図１Ａに示す第１の算出部による、複数のスイングについて算出された、関節ごとの関節トルクの表示例を示す図である。図１Ａに示す第１の算出部が算出するコヒーレンスについて説明するための図である。図１Ａに示す第１の算出部による、複数のスイングについて算出された、関節ごとの関節トルクのコヒーレンスの表示例を示す図である。図１Ａに示す第２の算出部による、複数のスイングについて算出された、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の表示例を示す図である。図１Ａに示す第２の算出部による、複数のスイングについて算出された、各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値、および、累積値の関節ごとの割合の表示例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して例示説明する。なお、各図中、同一符号は、同一または同等の構成要素を示している。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０の構成例を示す図である。本実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０は、例えば、ゴルフのレッスンの際に用いられ、ゴルファーによるクラブのスイングを評価するものである。

図１Ａに示すゴルフスイング評価システム１０は、第１の取得手段としての第１の取得部１１と、第２の取得手段としての第２の取得部１２と、第１の算出手段としての第１の算出部１３と、第２の算出手段としての第２の算出部１４と、表示部１５と、を備える。

第１の取得部１１は、ゴルファーによるクラブのスイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得し、第１の算出部１３に出力する。第１の取得部１１としては、例えば、モーションキャプチャ、慣性センサなどを用いることができる。

第１の取得部１１としてモーションキャプチャを用いる場合、例えば、図２Ａに示すように、ゴルファーの身体の所定部位にマーカーを取り付ける。図２Ａにおいては、身体の３４箇所にマーカーＭ０１～Ｍ３４を取り付けた例を示している。また、図２Ｂに示すように、クラブの所定部位にマーカーを取り付ける。図２Ｂにおいては、クラブの４箇所にマーカーＭ３５～Ｍ３８を取り付けた例を示している。マーカーＭ３５は、クラブのグリップ端に取り付けられている。マーカーＭ３６は、クラブのシャフトの手元に取り付けられている。マーカーＭ３７は、クラブのシャフトの先端に取り付けられている。マーカーＭ３８は、シャフトの手元であって、ヘッドのフェース面と直角に取り付けられている。

ゴルファーおよびクラブにマーカーを取り付けた状態で、ゴルファーのスイングを、周囲から複数（例えば、１０台以上）のモーションキャプチャカメラで、所定のサンプリングレート（例えば、１００Ｈｚ以上）で撮影する。第１の取得部１１は、各モーションキャプチャカメラの撮影画像から各マーカーの位置座標を特定することで、スイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得する。

第１の取得部１１として慣性センサを用いる場合、ゴルファーの身体の所定部位およびクラブの所定部位に慣性センサを取り付ける。第１の取得部１１は、スイング中の各慣性センサの測定結果から、スイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得（推定）する。第１の取得部１１としてモーションキャプチャを用いる場合、ゴルファーおよびクラブにマーカーを取り付け、スイングの様子を多数のモーションキャプチャカメラで撮影するために、大規模な設備が必要となるだけでなく、専用のスーツの着用や、カメラのキャリブレーションなど、データの取得に多大な手間および時間を要する。一方、第１の取得部１１として慣性センサを用いる場合、ゴルファーおよびクラブに慣性センサを取り付け、慣性センサの位置座標を取得するだけでよい。そのため、モーションキャプチャを使用する場合と比較して、非常に簡易な構成で、ゴルファーの身体の所定部位およびクラブの所定部位の位置座標データを取得することができる。

図１Ｂは、本発明の他の一実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０の構成例を示す図である。図１Ａに示す第１の取得部１１は、図１Ｂに示すように、第３の取得部１６（第３の取得手段）に置き換えることができる。図１Ａに示す第１の取得部１１で取得する位置座標データは、ゴルファーの身体およびクラブの所定部位に取り付けたマーカーの位置座標と座標の時間変化の情報とを持つ。そこで、予め作成しておいた位置座標の情報を含んだ既存の剛体リンクモデルと、第３の取得部１６として、ゴルファーおよびクラブの所定部位に取り付けた慣性センサで得られた動作データを組み合わせることで置き換えることができる。

予め準備（作成）しておいた既存の剛体リンクモデルを使用し、動作を慣性センサなどで捕捉する場合、位置座標ではなくセグメントの姿勢を取得してもよい。こうすることで、位置座標から剛体リンクモデルを作成する方法に比べ、マーカーの貼付箇所のずれやカメラに起因する誤差などを排除することができる。また、大規模な設備が必要なく、カメラのキャリブレーションなどの初期設定を簡易化することができるため、実施者が場所を選ばずに実施することが可能となる。

剛体リンクモデルとは、人体を複数の剛体要素（セグメント）と、剛体要素同士を接続する関節要素とで表わすモデルである。それぞれの剛体要素に座標の情報を与えておいてもよいし、センサーから取得した座標を入力してもよい。予め準備（作成）しておいた単一の身体モデルを使用する場合、システムを簡素化することで、計算時間の短縮を図ることができる。予め準備しておいた複数の身体モデルを使用する場合は、予め準備しておいた複数の身体モデルの中から、ゴルファーの身長、性別、体重といった属性から、ゴルファーに適切な身体モデルを適宜選択できる。

慣性センサデータは、ゴルファーおよびクラブの所定部位に取付けた慣性センサの移動量や姿勢を検出するもので、３軸加速度センサや３軸角速度センサなどにより検出される。例えば、Noitom社製 Perseption Neuronやセイコーエプソン株式会社製M-Tracerなどが使用できる。これらのセンサは、市販される汎用センサであり、研究者に限らず、広く使用されている。これらのセンサでスイング動作中の位置座標、速度、角速度など、様々なデータを取得することができる。図１Ａに示す実施形態における位置情報を用いて剛体リンクモデルを作成し、解析システムを実行することもできるが、図１Ｂに示す実施形態のように、予め準備しておいた剛体リンクモデルを使用することで、大規模な設備を使用することなく、また、インストラクターがセンサを身体計測点に取り付ける技量の差が結果に影響しにくくなるので、店舗などで簡易に利用できるようになる。

前述したPerseption Neuronに付属するソフトには、アバターを用いたアニメーションの作成用に、人体のモデルがデフォルトで設定されている。この人体モデルは、身体各部（セグメント）の長さと関節位置、初期姿勢が事前に決定されており、各セグメントの時々刻々の姿勢をセンサで取得することによってリアルタイムで全身の動作を再現することができる。姿勢の取得は、隣接するセグメントのなす相対角度（オイラー角）またはクオータニオンなどを取得すればよい。これらのデータから各セグメントの姿勢を、決定された右股関節（Ｒ．ｈｉｐ）の位置から身体の遠位方向へ順に計算することにより、人体のモデル全体の姿勢が得られ、そこからスイングに伴って時々刻々の身体各部の変位も推定することが可能となる。クラブについても同様に、両手の位置とクラブのグリップ部の位置が一致すると仮定し、前述したPerseption Neuron、M-Tracerなどのセンサで取得したクラブの姿勢を予め準備しておいたモデルに入力することでその動きを推定することが可能となる。

なお、アドレス時の踵と爪先を結んだ線上にゴルファーの足圧中心の位置（ＣＯＰ（Center of pressure）位置）があると仮定する、もしくはフォースプレートの定点に左右少なくとも一方の爪先を合わせて飛球線方向と平行にアドレスをとってデータを取得することにより、地面反力データとの空間上の同期を行うことができる。

図１Ａを再び参照すると、第２の取得部１２は、スイング中のゴルファーの地面反力データを取得し、第１の算出部１３に出力する。第２の取得部１２としては、例えば、フォースプレートを用いることができる。第２の取得部１２としてフォースプレートを用いる場合、２枚のフォースプレートを用意し、一方に右足を載せ、他方に左足を載せた状態でゴルファーがスイングすることで、地面反力データを取得することができる。第２の取得部１２は、地面反力データとして、例えば、ゴルファーのスイングにより、フォースプレートに加えられる力およびモーメントを取得する。また、第２の取得部１２は、地面反力データとして、例えば、鉛直軸回りの摩擦によって発生するモーメント（フリーモーメント）、ゴルファーの足圧中心の位置（ＣＯＰ（Center of pressure）位置）を取得する。

第１の算出部１３は、第１の取得部１１により取得されたゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データ、または、第３の取得部１６により取得されたゴルファーの身体の所定部位の動作データおよびクラブの所定部位の動作データと、第２の取得部１２により取得された地面反力データと、剛体リンクモデルと、身体部分慣性係数とに基づき、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出し、第２の算出部１４に出力する。また、身体部分慣性係数は、身体部分の質量、質量中心位置、慣性モーメントなどの慣性特性に関する情報を示すものである。身体部分慣性係数は、種々の測定などにより、予め求められている。第１の算出部１３の動作の詳細は後述する。

第２の算出部１４は、第１の算出部１３により算出されたゴルファーの関節ごとの関節トルク、および、スイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与を、ゴルファーの関節ごとに算出する。ゴルフにおいては、飛距離を伸ばすことが重要な要素の１つであり、飛距離を伸ばすためには、クラブのヘッドスピードを上げることが重要である。したがって、クラブのヘッドスピードに対して、ゴルファーの各関節がどのように寄与をしているかを分析することは非常に有用である。第２の算出部１４の動作の詳細は後述する。なお、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与とは、各関節によりクラブのヘッドに与えられる加速度、運動エネルギーなどを指す。

表示部１５は、第１の算出部１３によるゴルファーの関節ごとの関節トルクの算出結果、第２の算出部１４によるクラブのヘッドスピードに対するゴルファーの関節ごとの寄与の算出結果などの表示を行う。また、表示部１５は、これらの算出結果を用いた種々の表示を行う。

次に、図１Ａおよび図Ｂに示すゴルフスイング評価システム１０が実行するゴルフスイング評価方法について説明する。

本実施形態に係るゴルフスイング評価方法は、第１の取得部１１が、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得ステップ、または、第３の取得部１６が、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の動作データおよびクラブの所定部位の動作データを取得する、第３の取得ステップと、第２の取得部１２が、スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得ステップと、第１の算出部１３が、第１の取得ステップにより取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データと、第２の取得ステップにより取得された、地面反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出する、第１の算出ステップと、第２の算出部１４が、第１の算出ステップにより算出されたゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与をゴルファーの関節ごとに算出する、第２の算出ステップとを含む。以下では、第１の算出部１３および第２の算出部１４の動作について、より詳細に説明する。

まず、第１の算出部１３の動作について説明する。

第１の算出部１３は、大きく分けて、キネマティクス（kinematics）計算と、キネティクス（kinetics）計算とを行う。第１の算出部１３は、キネマティクス計算として、例えば、セグメントの姿勢／角速度／角加速度、重心位置／重心速度／重心加速度などを算出する。また、第１の算出部１３は、キネティクス計算として、ゴルファーの各関節の関節トルク、等価トルク算出用のモーメントアーム（回転軸と力の作用線とを結んだ垂線）などを算出する。

まず、キネマティクス計算について説明する。第１の算出部１３はまず、第１の取得部１１が取得した位置座標データ、または第３の取得部１６が取得した動作データと既存剛体リンクモデルなどに基づき、逆動力学計算に必要な計算用のマーカー座標位置や各セグメントの姿勢などを算出する。逆動力学計算とは、計測で得られた動作を実現するために、各関節が発揮するトルクを算出する手法である。次に、第１の算出部１３は、算出したマーカー座標位置に基づき、剛体リンクモデルを作成し、各マーカーの速度／加速度を計算する。次に、第１の算出部１３は、Ｌｏｃａｌ座標系を設定し、算出した各マーカーの速度／加速度に基づき、Ｌｏｃａｌ座標系における、ゴルファーの身体を表わす剛体リンクモデルにおける各セグメントの姿勢／角速度／角加速度、重心位置／重心速度／重心加速度などを算出する。なお、本実施形態においては、第１の算出部１３は、上述した各計算において、必要に応じて、身体部分慣性係数を用いる。

次に、キネティクス計算について説明する。第１の算出部１３は、第２の取得部１２が取得した地面反力データ、および、キネマティクス計算で算出した各セグメントの角速度などに基づき、逆動力学計算を用いて、ゴルファーの関節ごとの関節トルクを算出する。第１の算出部１３は、例えば、図３に示すように、ゴルファーの首（Ｎｅｃｋ）、右肩（Ｒ．ｓｈｏｕｌｄｅｒ）、右肘（Ｒ．ｅｌｂｏｗ）、右手首（Ｒ．ｗｒｉｓｔ）、左肩（Ｌ．ｓｈｏｕｌｄｅｒ）、左肘（Ｌ．ｅｌｂｏｗ）、左手首（Ｌ．ｗｒｉｓｔ）、胴体（Ｔｏｒｓｏ）、右股関節（Ｒ．ｈｉｐ）、右膝（Ｒ．ｋｎｅｅ）、右足首（Ｒ．ａｎｋｌｅ）、左股関節（Ｌ．ｈｉｐ）、左膝（Ｌ．ｋｎｅｅ）、左足首（Ｌ．ａｎｋｌｅ）のそれぞれについて、３軸方向（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の関節トルクを算出する。また、第１の算出部１３は、地面反力データに基づき、ゴルファーのスイングにより生じた地面反力を算出する。また、第１の算出部１３は、算出したトルクの等価トルク算出用のモーメントアームを計算する。

第１の算出部１３は、キネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を第２の算出部１４に出力する。

次に、第２の算出部１４の動作について説明する。

第２の算出部１４は、以下の式（１）～（３）を解く。

第２の算出部１４は、式（２），（３）におけるＣ_１，Ｃ_２，ｈを計算する。なお、これらの計算は当業者によく知られているため、詳細な説明は省略する。

式（５）の両辺にクラブのヘッドの質量M_headをかけると以下の式（６）となる。

第２の算出部１４は、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を算出することで、例えば、図４に示すように、スティックピクチャ表示されたゴルファーの身体に、そのゴルファーのスイング中の各時刻における関節ごとの寄与を重畳して表示部１５に表示することができる。図４においては、ヘッドスピードを加速させている関節（正の寄与をしている関節）には菱形の印が付され、ヘッドスピードを減速させている関節（負の寄与をしている関節）には丸印が付されている。また、図４においては、関節ごとの寄与の大きさを、関節に付された印の大きさで示している。図４に示すように、ゴルファーの身体に、スイング中の各時刻における関節ごとの寄与を重畳して表示することで、スイングの各段階で、各関節がどのような寄与をしているかを容易に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、寄与を算出した全関節による寄与に対する、ゴルファーの関節ごとの寄与の割合を算出してもよい。こうすることで、各関節の寄与の程度をより詳細に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、ゴルファーのスイング中の特定の姿勢（例えば、トップの姿勢）からの、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与（ヘッドに作用するパワー）を積分することで、その特定の姿勢からの、その関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値を算出することができる。スイング中の各時刻までのヘッドスピードに対する関節の累積寄与は、各時刻におけるクラブのヘッドの運動エネルギーに対するその関節の寄与を示す。第２の算出部１４は、上述した累積寄与を各関節について算出する。こうすることで、各関節が、クラブのヘッドの運動エネルギーに対してどのような寄与をしているかを容易に把握することができる。

図５は、第２の算出部１４による、ゴルファーの各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の表示例を示す図である。図５に示すように、第２の算出部１４は、ゴルファーの各関節について、スイング中の各時刻ごとに、その時刻までのゴルファーの関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値を算出し、表示部１５に表示することができる。ある時刻における、各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の総和は、その時刻におけるクラブのヘッドの運動エネルギーに相当する。

また、第２の算出部１４は、スイング中の特定のタイミング（例えば、インパクトのタイミング）における、ゴルファーの各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の、関節ごとの割合を算出してもよい。こうすることで、図５に示すように、第２の算出部１４は、スイング中の特定のタイミング（図５では、インパクトのタイミング）における、クラブのヘッドの全運動エネルギーに対する、関節ごとの割合を表示部１５に表示することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与とを比較し、比較結果を出力してもよい。すなわち、第２の算出部１４は、複数のスイングそれぞれについて、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を算出し、スイング毎に算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を比較し、比較結果を出力してもよい。こうすることで、スイング間での関節ごとの寄与の違いを抽出し、ヘッドスピードの差を生じさせる要因を特定することができる。

例えば、第２の算出部１４は、同じゴルファーによる２回のスイング（第１のスイングおよび第２のスイング）それぞれについて、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を計算する。そして、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与との差を時系列的に比較し、差異が大きな点を、ヘッドスピードの差を生じさせる要因として抽出してもよい。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与との差を時系列的に比較し、ゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。例えば、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の一致度に応じて、ゴルファーの上達の程度を示す指標として、スイングの安定度合いを示す指標を算出してもよい。こうすることで、生体力学的に算出されたクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与という、より客観的な指標により、より効果的にゴルファーの上達の程度を評価することがきる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングをゴルファーによりスイングとし、第２のスイングを、目標となるスイング（例えば、上級者によるスイング）とし、第１のスイングをしたゴルファーの状態の程度を示す指標を算出してもよい。すなわち、第２の算出部１４は、第１のスイングについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与と、第２のスイング（手本となるスイング）について算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与との差を時系列的に比較することで、第１のスイングをしたゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。例えば、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出したクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の一致度に応じて、第１のスイングをしたゴルファーの上達の程度を示す指標を算出してもよい。こうすることで、生体力学的に算出されたクラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与という、より客観的な指標により、より効果的にゴルファーの上達の程度を評価することがきる。

また、第２の算出部１４は、スイング中の特定の期間（例えば、トップからインパクトまでの期間）における、クラブのヘッドスピードに対する関節の寄与を、複数のスイング間で比較し、該比較の結果を出力してもよい（表示部１５に表示してもよい）。こうすることで、複数のスイング間での、スイング中の特定の期間における関節ごとの寄与を比較することができる。

また、本実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０においては、第１の算出部１３による関節ごとキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の算出、第２の算出部１４による、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与の算出を、複数のスイングについて行い、表示部１５は、それぞれのスイングについての算出結果を比較可能に表示してもよい。すなわち、第１の算出部１３は、複数のスイングそれぞれについて、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を算出し、表示部１５は、複数のスイングそれぞれについて第１の算出部１３により算出されたゴルファーの関節ごとの計算結果の少なくとも１つを、比較可能に表示してもよい。また、表示部１５は、複数のスイングそれぞれについて第１の算出部１３により算出された、ゴルファーの関節トルクを、比較可能に表示してもよい。また、第２の算出部１４は、複数のスイングそれぞれについて、ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対する寄与をゴルファーの関節ごとに算出し、表示部１５は、複数のスイングそれぞれについて第２の算出部１４により算出されたゴルファーの関節ごとの寄与を、比較可能に表示してもよい。なお、表示部１５は、第１の算出部１３により複数のスイングそれぞれについて算出されたキネマティクス計算結果を、比較可能の表示してもよい。

例えば、第１の算出部１３は、図６に示すように、関節ごとに、第１のスイングにより算出した関節トルクと、第２のスイングにより算出した関節トルクとを重畳して、表示部１５に表示してもよい。こうすることで、第１のスイングと第２のスイングとで、どの関節で差異が大きいかを容易に把握することができる。

また、第１の算出部１３は、関節ごとに、第１のスイングについて算出した関節トルクと、第２のスイングについて算出した関節トルクとのコヒーレンス（相関値）を算出し、表示部１５に表示してもよい。第１の算出部１３は、例えば、以下の式（８）に基づき、コヒーレンスを算出する。

第１の算出部１３は、関節ごとに、第１のスイングについて算出した関節トルクと、第２のスイングについて算出した関節トルクとのコヒーレンスを算出し、表示部１５に表示してもよい。図８は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出された関節ごとの三軸方向の関節トルク（ＴｏｒｑｕｅＸ，ＴｏｒｑｕｅＹ，ＴｏｒｑｕｅＺ，）のコヒーレンスの表示例を示す図である。図８においては、右股関節（Ｒｈｉｐ）、右膝（Ｒｋｎｅｅ）、右足首（Ｒａｎｋｌｅ）、左股関節（Ｌｈｉｐ）、左膝（Ｌｋｎｅｅ）、左足首（Ｌａｎｋｌｅ）、胴体（Ｔｒｕｎｋ）、右肩（Ｒｓｈｏｕｌｄｅｒ）、右肘（Ｒｅｌｂｏｗ）、右手首（Ｒｗｒｉｓｔ）、左肩（Ｌｓｈｏｕｌｄｅｒ）、左肘（Ｌｅｌｂｏｗ）、左手首（Ｌｗｒｉｓｔ）それぞれについて、第１のスイングについて算出した関節トルクと、第２のスイングについて算出した関節トルクとのコヒーレンスを示している。こうすることで、第１のスイングと第２のスイングとで差異が大きい関節を容易に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出した、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を、表示部１５に比較可能に表示してもよい。例えば、第２の算出部１４は、図９に示すように、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出した、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を、時系列的に、スティックピクチャ表示されたゴルファーの身体に重畳して表示部１５に表示するようにしてもよい。図９に示すように、第１のスイングおよび第２のスイングについて算出した、クラブのヘッドスピードに対する関節ごとの寄与を並べて表示することで、例えば、第１のスイングでは、トップの位置からクラブを振り下げインパクトに至るまでの間において、下半身からの寄与が大きい、第２のスイングでは、インパクトの手前で、肩関節によるクラブの減速が顕著であるといった、第１のスイングと第２のスイングとの差異を容易に把握することができる。

また、第２の算出部１４は、第１のスイングおよび第２のスイングそれぞれについて算出した、各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値、あるいは、クラブのヘッドの全運動エネルギーに対する、関節ごとのその累積値の割合を、表示部１５に比較可能に表示してもよい。例えば、第２の算出部１４は、図１０に示すように、第１のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値と、第２のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値とを並べて表示部１５に表示してもよい。また、第２の算出部１４は、図１０に示すように、スイング中の特定のタイミング（例えば、インパクトのタイミング）における、第１のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の関節ごとの割合と、第２のスイングについて算出した各関節に起因するクラブのヘッドの運動エネルギーの累積値の関節ごとの割合とを並べて表示部１５に表示してもよい。

なお、第１のスイングと第２のスイングとは、同じゴルファーによるスイングであってもよいし、異なるゴルファーによるスイングであってもよい。第１のスイングと第２のスイングとが異なるゴルファーによるものである場合、例えば、第１のスイングは、レッスンを受けるゴルファーによるスイングであり、第２のスイングは、上級者によるスイング（目標となるスイング）である。

本実施形態においては、ゴルフスイング評価システム１０は、第１の算出部１３および第２の算出部１４を備える例を用いて説明したが、これに限られるものではない。ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよびスイング中のゴルファーの動作により生じた力の、クラブのヘッドスピードに対するゴルファーの関節ごとの寄与を算出する必要が無い場合には、ゴルフスイング評価システム１０は、第２の算出部１４を備える必要は無い。

このように本実施形態に係るゴルフスイング評価システム１０は、ゴルファーによるクラブのスイング中の、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得部１１と、スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得部１２と、第１の取得部１１により取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データと、第２の取得部１２により取得された、地面反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を算出する第１の算出部１３と、第１の算出部１３により複数のスイングそれぞれについて算出された、前記ゴルファーの関節ごとの計算結果の少なくとも１つを比較可能に表示する表示部と、を備える。

また、本実施形態に係るゴルフスイング評価方法は、ゴルファーによるクラブのスイング中のゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得ステップと、スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得ステップと、第１の取得ステップにより取得された、ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよびクラブの所定部位の位置座標データと、第２の取得ステップにより取得された、地面反力データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、剛体リンクモデルとに基づき、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果を算出する、第１の算出ステップと、第１の算出ステップにより複数のスイングそれぞれについて算出された、ゴルファーの関節ごとの計算結果の少なくとも１つを比較可能に表示する、表示ステップとを含む。

そのため、複数のスイング間での、ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算およびキネティクス計算の計算結果の比較を、容易に行うことができる。

本発明に係るゴルフスイング評価システムおよびゴルフスイング評価方法は、上述した実施形態に示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変形・変更が可能である。

１０ゴルフスイング評価システム
１１第１の取得部（第１の取得手段）
１２第２の取得部（第２の取得手段）
１３第１の算出部（第１の算出手段）
１４第２の算出部（第２の算出手段）
１５表示部
１６第３の取得部（第３の取得手段）
Ｍ０１～Ｍ３８マーカー

Claims

ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価システムであって、
前記ゴルファーによる前記クラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得手段と、
前記スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得手段と、
前記第１の取得手段により取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、既存の剛体リンクモデルとに基づき、前記ゴルファーの身体を表わす剛体リンクモデルを作成し、前記作成した剛体リンクモデルに基づき、前記ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算の計算結果を算出し、前記キネマティクス計算の計算結果、および、前記第２の取得手段により取得された、地面反力データに基づき、前記ゴルファーの関節ごとのキネティクス計算の計算結果を算出する、第１の算出手段と、
前記第１の算出手段により複数のスイングそれぞれについて算出された、前記ゴルファーの関節ごとの前記計算結果の少なくとも１つを比較可能に表示する、表示部と、を備えることを特徴とする、ゴルフスイング評価システム。
請求項１に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
前記ゴルファーの関節ごとの計算結果は、関節トルクであるゴルフスイング評価システム。
請求項２に記載のゴルフスイング評価システムにおいて、
前記第１の算出手段により算出された前記ゴルファーの関節ごとの関節トルクおよび前記スイング中の前記ゴルファーの動作により生じた力の、前記クラブのヘッドスピードに対する寄与を前記ゴルファーの関節ごとに算出する、第２の算出手段をさらに備える、ゴルフスイング評価システム。
ゴルファーによるクラブのスイングを評価するゴルフスイング評価方法であって、
前記ゴルファーによるクラブのスイング中の前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データを取得する、第１の取得ステップと、
前記スイング中のゴルファーの地面反力データを取得する、第２の取得ステップと、
前記第１の取得ステップにより取得された、前記ゴルファーの身体の所定部位の位置座標データおよび前記クラブの所定部位の位置座標データと、人体を複数の剛体要素と剛体要素同士を接続する関節要素とで表わす、既存の剛体リンクモデルとに基づき、前記ゴルファーの身体を表わす剛体リンクモデルを作成し、前記作成した剛体リンクモデルに基づき、前記ゴルファーの関節ごとのキネマティクス計算の計算結果を算出し、前記キネマティクス計算の計算結果、および、前記第２の取得ステップにより取得された、地面反力データに基づき、前記ゴルファーの関節ごとのキネティクス計算の計算結果を算出する、第１の算出ステップと、
前記第１の算出ステップにより複数のスイングそれぞれについて算出された、前記ゴルファーの関節ごとの前記計算結果の少なくとも１つを比較可能に表示する、表示ステップとを含むことを特徴とする、ゴルフスイング評価方法。
請求項４に記載のゴルフスイング評価方法において、
前記ゴルファーの関節ごとの計算結果は、関節トルクであるゴルフスイング評価方法。
請求項５に記載のゴルフスイング評価方法において、
前記算出したゴルファーの関節ごとの関節トルクおよび前記スイング中の前記ゴルファーの動作により生じた力の、前記クラブのヘッドスピードに対する寄与を前記ゴルファーの関節ごとに算出する、第２の算出ステップをさらに含む、ゴルフスイング評価方法。