[논문 리뷰] An Accelerometer Based Instrumentation of the Golf Club: Comparative Analysis of Golf Swings

Robert D. Grober|arXiv (Cornell University)|2010. 01. 06.

Sports Dynamics and Biomechanics참고 문헌 3인용 수 3

한 줄 요약

이 연구에서는 골프 클럽에 축 방향 가속도계 두 대를 장착하여 차등 모드 및 공통 모드 신호를 측정하였으며, 클럽 헤드 속도가 초기 탄성적인 손과 클럽의 가속도에 의해 유도된 후 손의 감속 동안 클럽이 계속 가속되는 두 단계의 다운스윙 과정에서 기인한다는 것을 밝혀냈다. 이 방법은 25명의 골퍼를 대상으로 스윙 템포, 리듬 및 토크 역학에 대한 강력한 통찰을 제공한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 가속도계를 사용하여 골프 스윙 역학을 측정하기 위한 저비용이고 접근 가능한 장비 방법을 개발한다.
• 다양한 유형의 플레이어들 간 골프 스윙의 시간적 및 운동학적 패턴을 분석한다.
• 손과 클럽의 가속도가 클럽 헤드 속도를 어떻게 생성하는지 조사한다.
• 차등 모드 및 공통 모드 성분을 클럽 속도와 토크 적용의 대체 지표로 구분한다.
• 다운스윙 중 가속도/감속의 시기와 순서에 대한 실증적 증거를 제공한다.

제안 방법

• 표준 골프 클럽의 샤프트에 축 방향으로 정렬된 두 개의 가속도계를 장착하여 축 방향 가속도를 측정한다.
• 가속도계 신호는 차등 모드(센서 간 차이)와 공통 모드(센서의 평균)로 분해된다.
• 차등 모드는 중심 가속도를 나타내며 클럽 헤드 속도와 상관관계가 있다.
• 공통 모드는 손의 가속도를 반영하며 토크 적용을 나타낸다.
• 이 방법을 통해 스윙 역학에서 템포, 리듬 및 시기 조절을 추출할 수 있다.
• 유도된 신호 성분을 기반으로 25명의 골퍼를 대상으로 비교 분석을 수행한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 가속도계 신호의 차등 모드 및 공통 모드 성분은 클럽 헤드 속도와 스윙 시기와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ2 다운스윙 단계에서 가속도 및 감속의 시간적 순서는 어떻게 되는가?
• RQ3 손과 클럽은 클럽 헤드 속도 생성에 어떻게 기여하는가?
• RQ4 이중 모드 신호 분해는 스윙 리듬과 템포를 신뢰성 있게 캡처할 수 있는가?
• RQ5 가속도 프로파일 측면에서 숙련된 스윙과 덜 숙련된 스윙은 무엇으로 구분되는가?

주요 결과

• 클럽 헤드 속도는 초기 손과 클럽의 탄성적인 가속도에 의해 유도된 후 손의 감속 동안 클럽이 계속 가속되는 두 단계의 다운스윙 과정에서 기인한다.
• 차등 모드 신호는 클럽 헤드 속도에 대한 신뢰할 수 있는 대체 지표이며 스윙 템포와 리듬을 드러낸다.
• 공통 모드 신호는 손의 가속도를 캡처하며 스윙 중 토크 적용에 대한 통찰을 제공한다.
• 장비 방법은 다양한 플레이어 간 스윙 기구학의 세밀한 분석을 가능하게 하는 강력한 데이터셋을 제공한다.
• 연구는 효과적인 파wr 생성이 단순히 최대 가속도가 아니라 손과 클럽 운동 간의 조율된 시기 조절에 기반한다는 것을 입증한다.
• 이중 센서 가속도계 설정은 서로 다른 스윙 단계와 역학을 구분하는 데 충분한 해상도를 제공한다.