[논문 리뷰] An Accelerometer Based Instrumentation of the Golf Club: Measurement and Signal Analysis

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

Sports Dynamics and Biomechanics참고 문헌 2인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 골프 스윙 역학을 측정하기 위해 클럽 샤프트에 장착된 두 개의 가속도계를 사용하는 가속도계 기반 장치 시스템을 제시한다. 신호를 차등 모드 및 공통 모드 성분으로 분해함으로써, 스윙 템포와 운동 에너지와 관련된 클럽의 회전과 손의 운동을 정량화할 수 있으며, 이는 골프 스윙의 이중 펜듈럼 모델 내에서 스윙 운동학을 정확하게 재구성할 수 있게 한다.

ABSTRACT

Two accelerometers are used to measure the motion of the golf club. The accelerometers are mounted in the shaft of the golf club. Each measures the acceleration along the axis of the shaft of the golf club. Interpreting the measurement with the context of the double pendulum model of the golf swing, it is useful to resolve the resulting signals into differential and common mode components. The differential mode is a measure of the rotational kinetic energy of the golf club, and this can be used to understand the tempo, rhythm, and timing of the golf swing. The common mode measurement is related to the motion of the hands. It is shown that both components can be used to recover the motion of the swing within the context of the double pendulum model of the golf swing.

연구 동기 및 목표

• 가속도계를 사용하여 골프 스윙 역학을 측정하기 위한 저비용이며 실용적인 장치 시스템을 개발하기 위해.
• 가속도계 신호를 차등 모드 및 공통 모드 성분으로 분해하여 골프 스윙의 운동을 분석하기 위해.
• 이 신호 성분들이 클럽 헤드의 회전 운동 에너지 및 손의 운동과 같은 물리적 스윙 파라미터와 어떻게 관련되는지 파악하기 위해.
• 이중 펜듈럼 모델을 활용하여 분해된 신호로부터 스윙 운동학을 얼마나 정확히 재구성할 수 있는지 검증하기 위해.
• 측정 가능한 신호 특성들을 통해 스윙 템포, 리듬, 타이밍에 대한 통찰을 제공하기 위한 도구를 제공하기 위해.

제안 방법

• 골프 클럽의 샤프트에 따라 장착된 두 개의 가속도계가 클럽의 종축 방향과 일치하도록 배치된다.
• 원시 가속도 신호는 차등 모드(센서 간의 차이) 및 공통 모드(센서의 평균)로 분해된다.
• 차등 모드 성분은 클럽 헤드의 회전 운동 에너지의 대체 지표로 해석된다.
• 공통 모드 성분은 스윙 중 손의 평이한 운동을 반영한다.
• 신호 분해 방법은 팔과 클럽이 연결된 두 개의 연결된 펜듈럼으로 구성된 골프 스윙의 이중 펜듈럼 모델에 기반한다.
• 재구성된 운동은 신호 유도 역학과 기대되는 스윙 운동학을 비교하여 검증된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 클럽 샤프트에 따라 배치된 가속도계 신호는 어떻게 분해되어 의미 있는 스윙 역학을 추출할 수 있는가?
• RQ2 차등 모드 성분이 골프 스윙에서 회전 운동 에너지를 어느 정도 반영하는가?
• RQ3 공통 모드 성분은 스윙 중 골퍼의 손의 운동을 효과적으로 표현할 수 있는가?
• RQ4 이중 펜듈럼 모델을 사용하여 분해된 신호로부터 스윙 운동학을 얼마나 정확히 재구성할 수 있는가?
• RQ5 신호 성분으로부터 스윙 템포, 리듬, 타이밍에 대한 어떤 통찰을 도출할 수 있는가?

주요 결과

• 차등 모드 신호는 스윙 중 골프 클럽의 회전 운동 에너지를 직접 측정할 수 있다.
• 공통 모드 신호는 골퍼의 손의 평이한 운동을 효과적으로 캡처하며, 이는 클럽 그립의 운동과 대응한다.
• 신호를 차등 모드 및 공통 모드 성분으로 분해하는 것은 이중 펜듈럼 모델 내에서 스윙의 운동학적 행동을 정확하게 재구성할 수 있게 한다.
• 이 방법은 신호 성분 간의 상대적인 타이밍과 진폭을 통해 템포 및 리듬과 같은 시간적 특징을 성공적으로 캡처한다.
• 이 시스템은 클럽 샤프트에 장착된 이중 가속도계가 스윙 분석을 위한 실용적이고 유익한 도구가 될 수 있음을 보여준다.
• 결과적으로, 신호 분해는 고속 비디오 또는 모션 캡처와 같은 고비용 기술의 대안으로서 실용적인 가능성을 보여준다.