[论文解读] Measuring Tempo, Rhythm, Timing, and the Torques that Generate Power in the Golf Swing

Robert D. Grober|arXiv (Cornell University)|Jan 7, 2010

Sports Dynamics and Biomechanics被引用 5

一句话总结

本研究通过在铁杆杆身两端安装双加速度计，测量手部加速度与杆头速度，揭示出杆头动力来源于两个阶段的下杆过程：首先是手部与杆头的初始冲击式加速，随后是释放阶段，此时杆头继续加速而手部减速。该方法量化了节奏、韵律、时机与扭矩动力学，表明最佳动力输出取决于手部与杆头运动之间的精确协调。

ABSTRACT

This paper summarizes two previously published technical papers describing what can be learned from measuring the motion of the golf club using two accelerometers. The sensors are mounted at different points along the shaft of the golf club, both sensitive to acceleration along the axis of the shaft. Two distinct signals are resolved. The first signal scales as club speed, which can be used to understand details of tempo, rhythm, and timing. The second measures the acceleration of the hands, which reveals the torques that generate power in the golf swing. A comparative study of twenty-five golfers shows that club speed is generated in the downswing as a two step process. The first phase starts at the top of the swing and involves impulsive acceleration of the hands and club. This is followed by a second phase, the release, where the club is accelerated while the hands decelerate.

研究动机与目标

• 通过基于传感器的运动分析量化高尔夫挥杆的生物力学。
• 区分下杆过程中手部加速度与杆头速度的动力学特征。
• 识别驱动高尔夫挥杆动力输出的时序与扭矩机制。
• 分析节奏、韵律与时机如何影响挥杆效率与杆头速度。
• 为不同水平的高尔夫球员提供运动顺序与力施加方式的实证数据。

提出的方法

• 在高尔夫杆身不同位置安装两个加速度计，均对轴向加速度敏感。
• 第一个信号与杆头速度相关，可用于分析节奏、韵律与时机。
• 第二个信号测量手部加速度，用于推断挥杆过程中施加的扭矩。
• 从25名不同水平的高尔夫球员中收集数据，以支持对比分析。
• 通过信号处理技术分离出两种不同的运动分量：手部驱动的加速度与杆身特有的动力学。
• 将下杆过程划分为两个阶段：初始的冲击式加速阶段与随后的释放阶段。

实验结果

研究问题

• RQ1 杆头速度在下杆过程中如何产生，手部加速度起到何种作用？
• RQ2 高尔夫挥杆中运动与扭矩施加的时序序列是什么？
• RQ3 节奏、韵律与时机如何与杆头速度及动力输出相关联？
• RQ4 从加速度与扭矩动力学角度看，下杆的两个阶段有何区别？
• RQ5 个体挥杆力学差异如何影响动力输出？

主要发现

• 杆头速度通过两阶段下杆过程生成：首先是手部与杆头的初始冲击式加速，随后是释放阶段。
• 在释放阶段，杆头加速而手部减速，表明存在主动的扭矩调节。
• 手部加速度信号可直接揭示球手为生成挥杆动力而施加的扭矩。
• 本研究明确识别出运动动力学中的时序序列，包括加速度阶段的明确起始与持续时间。
• 对25名球员的对比分析证实，不同水平球员的挥杆力学呈现一致的模式。
• 该方法成功分离出手部运动与杆身运动，实现了对扭矩贡献的精确测量。