[论文解读] 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 3

一句话总结

本研究在高尔夫球杆上安装两个轴向加速度计，以测量差模与共模信号，揭示了杆头速度源于两个阶段的下杆过程：首先是手部与球杆的初始冲击性加速，随后是手部减速而球杆继续加速。该方法为25名高尔夫球员的挥杆节奏、韵律与扭矩动力学提供了稳健的洞察。

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.

研究动机与目标

• 开发一种低成本、易获取的加速度计仪器化方法，用于测量高尔夫挥杆动力学。
• 分析多样化球员群体中挥杆的时间与运动学模式。
• 研究手部与球杆加速度在生成杆头速度中的作用。
• 将差模与共模分量区分为杆速与扭矩施加的代理指标。
• 提供关于下杆阶段加速/减速时机与顺序的实证证据。

提出的方法

• 两个加速度计沿标准高尔夫球杆杆身轴向安装，以测量轴向加速度。
• 加速度计信号被分解为差模（两传感器之差）与共模（两传感器之和）。
• 差模代表向心加速度，与杆头速度相关。
• 共模反映手部加速度，指示扭矩施加。
• 该方法可从挥杆动力学中提取节奏、韵律与时机。
• 基于所得信号分量，对25名球员进行了对比分析。

实验结果

研究问题

• RQ1 加速度计信号的差模与共模分量如何与杆头速度及挥杆时机相关？
• RQ2 下杆阶段中加速与减速的时间序列为何？
• RQ3 手部与球杆如何共同贡献于杆头速度的生成？
• RQ4 双模信号分解能否可靠捕捉挥杆节奏与韵律？
• RQ5 在加速度轮廓方面，熟练与不熟练挥杆有何区别？

主要发现

• 杆头速度通过双阶段下杆过程生成：首先是手部与球杆的初始冲击性加速，随后在手部减速期间球杆继续加速。
• 差模信号为杆头速度提供了可靠的代理指标，并揭示了挥杆节奏与韵律。
• 共模信号捕捉了手部加速度，为挥杆过程中的扭矩施加提供了洞察。
• 该仪器化方法生成了稳健的数据集，使对多样化球员挥杆力学的详细分析成为可能。
• 本研究表明，有效动力生成依赖于手部与球杆运动的协调时机，而不仅仅是峰值加速度。
• 双传感器加速度计设置具备足够的分辨率，可区分不同的挥杆阶段与动力学特征。