[論文レビュー] An Accelerometer Based Instrumentation of the Golf Club: Comparative Analysis of Golf Swings

Robert D. Grober|arXiv (Cornell University)|Jan 6, 2010

Sports Dynamics and Biomechanics参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ゴルフクラブに2つの軸方向加速度計を搭載し、差動モードおよび共通モード信号を測定した。その結果、クラブヘッド速度は2段階のダウンスイングに起因していることが明らかになった。最初の段階では手とクラブの急激な加速が起こり、その後手の減速が続く中でクラブはさらに加速を続ける。この手法により、25名のゴルファーを対象としたスイングテンポ、リズム、トルクダイナミクスに関する頑健な知見が得られた。

ABSTRACT

The motion of the golf club is measured using two accelerometers mounted at different points along the shaft of the golf club, both sensitive to acceleration along the axis of the shaft. The resulting signals are resolved into differential and common mode components. The differential mode, a measure of the centripetal acceleration of the golf club, is a reasonable proxy for club speed and can be used to understand details of tempo, rhythm, and timing. The common mode, related to the acceleration of the hands, allows insight into the torques that generate speed in the golf swing. This measurement scheme is used in a comparative study of twenty-five golfers in which it is shown that club head speed is generated in the downswing as a two step process. The first phase involves impulsive acceleration of the hands and club. This is followed by a second phase where the club is accelerated while the hands decelerate. This study serves to emphasize that the measurement scheme yields a robust data set which provides deep insight into the tempo, rhythm, timing and the torques that generate power in the golf swing.

研究の動機と目的

• 低コストでアクセス可能な加速度計を用いたゴルフスイングダイナミクス測定手法の開発を目的とする。
• 多様なプレーヤー群におけるスイングの時間的および運動学的パターンの分析を目的とする。
• 手とクラブの加速がクラブヘッド速度をどのように生成するかを調査することを目的とする。
• 差動モードおよび共通モード成分を、クラブ速度とトルクの適用の代理指標として区別することを目的とする。
• ダウンスイングにおける加速・減速のタイミングと順序に関する実証的証拠を提供することを目的とする。

提案手法

• 標準的なゴルフクラブのシャフトに沿って2つの加速度計を設置し、シャフト軸に沿って配置することで、軸方向加速度を測定する。
• 加速度計の信号は、差動モード（センサ間の差）と共通モード（センサの平均）に分解される。
• 差動モードは向心加速度を表し、クラブヘッド速度と相関する。
• 共通モードは手の加速度を反映し、スイング中のトルクの適用を示す。
• この手法により、スイングダイナミクスからテンポ、リズム、タイミングを抽出可能である。
• 得られた信号成分を用いて、25名のゴルファーを対象に比較分析が実施された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 加速度計信号の差動モードおよび共通モード成分は、クラブヘッド速度とスイングタイミングとどのように関係しているか？
• RQ2 ダウンスイング段階における加速と減速の時間的順序は何か？
• RQ3 手とクラブは、クラブヘッド速度の生成にどのように寄与しているか？
• RQ4 2モード信号分解は、スイングのリズムとテンポを信頼性高く捉えられるか？
• RQ5 加速プロファイルの観点から、熟練者と未熟者のスイングにはどのような差が見られるか？

主な発見

• クラブヘッド速度は、2段階のダウンスイングプロセスによって生成される。最初の段階では手とクラブの急激な加速が起こり、その後手の減速が続く中でクラブはさらに加速を続ける。
• 差動モード信号はクラブヘッド速度の信頼できる代理指標を提供し、スイングテンポとリズムを明らかにする。
• 共通モード信号は手の加速度を捉え、スイング中のトルクの適用に関する洞察を提供する。
• インストルメンテーション手法により、多様なプレーヤーを対象としたスイングメカニクスの詳細な分析が可能な頑健なデータセットが得られた。
• 本研究では、効果的なパワー発生には、ピーク加速度だけでなく、手とクラブの運動のタイミングの協調が重要であることが示された。
• 2センサの加速度計セットアップにより、明確に区別可能なスイングフェーズおよびダイナミクスを識別するのに十分な分解能が得られた。