运动分析装置和运动分析方法 |
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| 申请号 | CN201210004776.1 | 申请日 | 2012-01-09 | 公开(公告)号 | CN102580298A | 公开(公告)日 | 2012-07-18 |
| 申请人 | 精工爱普生株式会社; | 发明人 | 高杉利康; 佐藤政俊; 野村和生; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种可高 精度 地分析被测量物的运动中的 变形 量的运动分析装置和运动分析方法。运动分析装置(1)具有安装于被测量物上的彼此离开的 位置 上的2个姿势 角 传感器 (10a、10b)、数据取得部(201)、姿势角校正部(202)以及变形量计算部(203)。数据取得部(201)取得姿势角传感器(10a、10b)分别检测的第1姿势角和第2姿势角的数据。姿势角校正部(202)根据被测量物开始运动前的第1姿势角与第2姿势角的差分，校正被测量物开始运动后的第1姿势角与第2姿势角的差分。变形量计算部(203)根据由姿势角校正部(202)校正后的第1姿势角与第2姿势角的差分，计算被测量物的变形量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种运动分析装置，该运动分析装置具有： |
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| 说明书全文 | 运动分析装置和运动分析方法技术领域[0001] 本发明涉及运动分析装置和运动分析方法。 背景技术[0002] 在评价高尔夫球杆的特性时，进行摆动时的弯曲和扭转的分析。以往，已知有用照相机拍摄摆动时的高尔夫球杆的动作，根据拍摄到的图像分析高尔夫球杆的弯曲和扭转的方法。但是，在该方法中，由于是对图像进行分析，因而很难高精度地测量弯曲和扭转引起的变形量，此外，还存在从测量到得到实际的数据需要时间这样的缺点。 [0003] 另一方面，在专利文献1中提出了在高尔夫球杆的头部和把手部安装陀螺仪传感器来评价摆动的头速度或飞行距离等的方法。可考虑将该方法用于分析高尔夫球杆的弯曲和扭转。即，能够根据安装于头部和把手部的2个陀螺仪传感器检测的角速度的差，测量高尔夫球杆的弯曲量和扭转量。 [0004] 专利文献1：日本特开2008-73210号公报 [0005] 但是，在该方法中，安装于把手部的陀螺仪传感器和安装于头部的陀螺仪传感器的安装角的误差成为角速度的检测灵敏度的误差，因而需要使安装角精确地一致。但是，把手部和头部离开1m左右，因而使2个陀螺仪传感器的安装角精确地一致是非常困难的。如果能够测量安装角的误差，则能够对从陀螺仪传感器取得的角速度施以校正，但是，精确地测量安装角的误差还是非常困难的。因此，在要求高分析精度的情况下，无法应用采用陀螺仪传感器的方法。 [0006] 不限于高尔夫球杆，还能够在各种领域进行这种弯曲和扭转引起的变形量的分析，需要实现高分析精度的新的方法。 发明内容[0007] 本发明正是鉴于上述问题而完成的，根据本发明的几个方式，能够提供一种可高精度地分析被测量物的运动中的变形量的运动分析装置和运动分析方法。 [0008] (1)本发明提供一种运动分析装置，该运动分析装置具有：第1姿势角传感器，其安装于被测量物，检测第1姿势角；第2姿势角传感器，其安装于所述被测量物上的与所述第1姿势角传感器离开的位置，检测第2姿势角；数据取得部，其取得所述第1姿势角和所述第2姿势角的各个数据；姿势角校正部，其根据所述被测量物开始运动前的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，校正所述被测量物开始运动后的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分；以及变形量计算部，其根据由所述姿势角校正部校正后的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，计算所述被测量物的变形量。 [0009] 被测量物只要是在运动中变形即可。此外，被测量物的运动是指被测量物改变位置和姿势中的至少一方的动作，包含被测量物具有动力而自发地运动的情况，以及被测量物被施加力而运动的情况。 [0010] 本发明的运动分析装置利用2个姿势角传感器检测的姿势角根据2个姿势角传感器的安装角的误差而产生差的性质，在运动开始前测量被测量物的2点之间的姿势角的差分作为偏移，对运动开始后的该2点之间的姿势角的差分进行偏移校正计算。由此，能够精确地计算由于被测量物的运动而产生的2点之间的姿势角的差的变化量，因此，能够高精度地分析该2点之间的变形量。 [0011] (2)在该运动分析装置中，也可以是，所述姿势角校正部从所述被测量物开始运动后的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，减去所述被测量物开始运动前的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分。 [0012] (3)本发明提供一种运动分析装置，该运动分析装置具有：第1姿势角传感器，其安装于被测量物，检测第1角速度和第1姿势角；第2姿势角传感器，其安装于所述被测量物上的与所述第1姿势角传感器离开的位置，检测第2角速度和第2姿势角；数据取得部，其取得所述第1姿势角、所述第1角速度、所述第2姿势角以及所述第2角速度的各个数据；角速度校正部，其根据所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，校正所述第1角速度与所述第2角速度的差分；以及变形量计算部，其对由所述角速度校正部校正后的所述第1角速度与所述第2角速度的差分进行积分，计算所述被测量物的变形量。 [0013] 本发明的运动分析装置利用2个姿势角传感器检测的姿势角根据2个姿势角传感器的安装角的误差而产生差的性质，根据被测量物的2点之间的姿势角的差分校正该2点之间的角速度的差分。并且，能够通过对校正后的角速度的差分进行积分而精确地计算2点之间的角度差的变化量，因此，能够高精度地分析该2点之间的变形量。 [0014] (4)在该运动分析装置中，也可以是，所述角速度校正部根据所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，将所述第1角速度和所述第2角速度中的一方，转换成相对于另一方的检测轴的角速度，计算转换一方而得到的所述第1角速度与所述第2角速度的差分，从而校正所述第1角速度与所述第2角速度的差分。 [0015] (5)在该运动分析装置中，也可以是，所述被测量物是高尔夫球杆。 [0016] 根据该运动分析装置，能够精确地计算通过摆动高尔夫球杆而产生的2点之间的姿势角的差的变化量，因此，能够高精度地分析摆动时高尔夫球杆的变形量。 [0017] (6)在该运动分析装置中，也可以是，所述第1姿势角传感器安装于所述高尔夫球杆的把手部或者杆身部，所述第2姿势角传感器安装于所述高尔夫球杆的头部。 [0018] 由此，能够高精度地分析高尔夫球杆的杆身部的弯曲量和头部的扭转量。 [0019] (7)本发明提供一种被测量物的运动分析方法，该被测量物的运动分析方法具有：传感器安装步骤，将检测第1姿势角的第1姿势角传感器和检测第2姿势角的第2姿势角传感器安装于被测量物上的彼此离开的位置；数据取得步骤，取得所述第1姿势角和所述第2姿势角的各个数据；姿势角校正步骤，根据所述被测量物开始运动前的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，校正所述被测量物开始运动后的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分；以及变形量计算步骤，根据在所述姿势角校正步骤中校正后的所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，计算所述被测量物的变形量。 [0020] 本发明的运动分析方法利用2个姿势角传感器检测的姿势角根据2个姿势角传感器的安装角的误差而产生差的性质，在运动开始前测量被测量物的2点之间的姿势角的差分作为偏移，对运动开始后的该2点之间的姿势角的差分进行偏移校正计算。由此，能够精确地计算由于被测量物的运动而产生的2点之间的姿势角的差的变化量，因此，能够高精度地分析该2点之间的变形量。 [0021] (8)本发明提供一种被测量物的运动分析方法，该被测量物的运动分析方法具有：传感器安装步骤，将检测第1角速度和第1姿势角的第1姿势角传感器以及检测第2角速度和第2姿势角的第2姿势角传感器安装于被测量物上的彼此开离的位置；数据取得步骤，取得所述第1姿势角、所述第1角速度、所述第2姿势角以及所述第2角速度的各个数据； 角速度校正步骤，根据所述第1姿势角与所述第2姿势角的差分，校正所述第1角速度与所述第2角速度的差分；以及变形量计算步骤，对在所述角速度校正步骤中校正后的所述第1角速度与所述第2角速度的差分进行积分，计算所述被测量物的变形量。 [0022] 本发明的运动分析方法利用2个姿势角传感器检测的姿势角根据2个姿势角传感器的安装角的误差而产生差的性质，根据被测量物的2点之间的姿势角的差分校正该2点之间的角速度的差分。并且，能够通过对校正后的角速度的差分进行积分而精确地计算2点之间的角度差的变化量，因此，能够高精度地分析该2点之间的变形量。附图说明 [0023] 图1是示出第1实施方式的运动分析装置的结构的图。 [0024] 图2是示出第1实施方式的被测量物的变形量计算方法的一例的流程图。 [0025] 图3是高尔夫球杆分析装置的说明图。 [0026] 图4是示出高尔夫球杆的初始姿势的形状的一例的图。 [0027] 图5是示出高尔夫球杆的摆动中的形状的一例的图。 [0028] 图6是示出2个姿势角传感器的初始姿势的一例的图，和示出2个姿势角传感器的摆动中的姿势的一例的图。 [0029] 图7是示出第1实施方式的高尔夫球杆的变形量计算处理的一例的流程图。 [0030] 图8是2个姿势角传感器的姿势角的差分的说明图。 [0031] 图9是示出第2实施方式的运动分析装置的结构的图。 [0032] 图10是示出第2实施方式的被测量物的变形量计算方法的一例的流程图。 [0033] 图11是示出第2实施方式的高尔夫球杆的变形量计算处理的一例的流程图。 [0034] 符号说明 [0035] 1运动分析装置；2高尔夫球杆；3头部；4杆身部；5把手部；10a、10b姿势角传感器；20主机终端；100a、100b三轴角速度传感器；102a、102b三轴加速度传感器；104a、104b三轴地磁传感器；110a、110b数据处理部；120a、120b通信部；200处理部(CPU)；201数据取得部；202姿势角校正部；203变形量计算部；204角速度校正部；210通信部；220操作部；230ROM；240RAM；250非易失性存储器；260显示部。 具体实施方式[0037] 1.第1实施方式 [0038] 图1是示出第1实施方式的运动分析装置的结构的图。本实施方式的运动分析装置1构成为包含2个姿势角传感器10a、10b和主机终端20。姿势角传感器10a、10b和主机终端20以无线或者有线的方式连接。姿势角传感器10a、10b彼此离开地安装于作为运动分析对象的被测量物。 [0039] 姿势角传感器10a例如包含三轴角速度传感器100a、三轴加速度传感器102a、三轴地磁传感器104a、数据处理部110a以及通信部120a。 [0041] 三轴加速度传感器102a检测彼此正交的3个轴方向的各个加速度，输出与检测到的三轴加速度的大小对应的信号(三轴加速度数据)。 [0042] 三轴地磁传感器104a检测彼此正交的3个轴方向的各个地磁，输出与检测到的三轴地磁的大小对应的信号(三轴地磁数据)。 [0043] 另外，三轴角速度传感器100a、三轴加速度传感器102a、三轴地磁传感器104a被安装成三轴彼此一致。或者，三轴角速度传感器100a、三轴加速度传感器102a、三轴地磁传感器104a的三轴彼此不一致，在安装角存在误差的情况下，通过数据处理部110a，使用预先生成而存储于未图示的存储部的校正参数，例如将三轴加速度传感器102a输出的三轴加速度数据和三轴地磁传感器104a输出的三轴地磁数据，坐标转换成三轴角速度传感器100a的3个轴(x1轴、y1轴、z1轴)方向的加速度数据和地磁数据。 [0044] 数据处理部110a根据需要除了进行三轴加速度数据和三轴地磁数据的坐标转换处理以外，还进行姿势角传感器10a的姿势角计算处理。例如，也可以定义将水平面中的北向和东向分别作为X轴和Y轴，将铅直上方向(与重力方向相反的方向)作为Z轴的绝对坐标系(XYZ坐标系)，计算绝对坐标系(XYZ坐标系)下的姿势角传感器10a、10b的姿势角。例如能够使被测量物静止，从根据三轴加速度数据得到的重力方向和根据地磁数据得到的北向，确定XYZ坐标系下的x1轴、y1轴、z1轴的方向，计算姿势角传感器10a的初始状态(静止状态)下的姿势角(初始姿势角)。并且，在被测量物开始运动之后，能够使用三轴角速度数据计算XYZ坐标系下的姿势角传感器10a的姿势角。姿势角例如可以用绕X轴、Y轴、Z轴的旋转角(滚动角ψ、俯仰角θ、偏航角 )、欧拉角、四元数(Quaternion)等来表现。 [0045] 此外，数据处理部110a进行将计算出的姿势角数据与时刻信息等组合成的分组输出到通信部120的处理。该分组数据除了姿势角数据以外，也可以包含三轴角速度数据、三轴加速度数据、三轴地磁数据等。并且，数据处理部110a也可以进行三轴角速度传感器100a、三轴加速度传感器102a、三轴地磁传感器104a的偏压校正和温度校正的处理。另外，也可以将偏压校正和温度校正的功能组入三轴角速度传感器100a、三轴加速度传感器 102a、三轴地磁传感器104a。 [0046] 通信部120a进行将从数据处理部110a接收到的分组数据发送到主机终端20的处理。 [0047] 姿势角传感器10b与姿势角传感器10a相同，包含三轴角速度传感器100b、三轴加速度传感器102b、三轴地磁传感器104b、数据处理部110b以及通信部120b。各部的处理与姿势角传感器10a的各部的处理相同，因而省略说明。 [0048] 主机终端20构成为包含处理部(CPU)200、通信部210、操作部220、ROM230、RAM240、非易失性存储器250以及显示部260。主机终端20可以用个人计算机(PC)或者智能手机等便携设备等来实现。 [0049] 通信部210进行接收从姿势角传感器10a、10b发送的数据，并发送到处理部200的处理。 [0051] ROM230存储有用于处理部200进行各种计算处理和控制处理的程序、用于实现应用功能的各种程序和数据等。 [0052] RAM240被用作处理部200的工作区，是暂时存储从ROM230读出的程序和数据、从操作部220输入的数据、处理部200按照各种程序执行的运算结果等的存储部。 [0053] 非易失性存储器250是记录通过处理部200的处理而生成的数据中的需要长期保存的数据的记录部。 [0054] 显示部260用于将处理部200的处理结果作为文字或标记、其它图像进行显示。显示部260例如是CRT、LCD、触摸面板式显示器、HMD(头戴式显示器)等。另外，也可以用一个触摸面板式显示器实现操作部220和显示部260的功能。 [0055] 处理部200按照存储于ROM240的程序，进行针对从姿势角传感器10a、10b经由通信部210接收到的数据的各种计算处理、各种控制处理(针对显示部260的显示控制等)。 [0056] 特别地，在本实施方式中，处理部200作为数据取得部201、姿势角校正部202以及变形量计算部203发挥作用。另外，本实施方式的处理部200也可以是省略了其中的一部分功能的结构。 [0057] 数据取得部201进行如下处理：按照固定周期Δt取得经由通信部210接收到的姿势角传感器10a、10b的输出数据(姿势角数据)。将取得的数据例如存储于RAM240。 [0058] 姿势角校正部202进行如下处理：根据被测量物运动开始前的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，校正被测量物运动开始后的姿势角传感器10a的姿势角(第1姿势角)与姿势角传感器10b的姿势角(第2姿势角)的差分。例如，姿势角校正部202可以通过从被测量物运动开始后的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，减去被测量物运动开始前的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分来进行校正。 [0059] 变形量计算部203进行如下处理：根据由姿势角校正部202校正后的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，计算被测量物的变形量。 [0060] 图2是示出使用第1实施方式的运动分析装置的被测量物的变形量计算方法的一例的流程图。 [0061] 首先，将姿势角传感器10a、10b安装于被测量物上的彼此离开的位置(S10、传感器安装步骤)。 [0062] 接着，处理部200作为数据取得部201发挥作用，开始从被测量物运动开始前起持续取得姿势角传感器10a、10b的各姿势角数据的处理(S20、数据取得步骤)。 [0063] 接着，处理部200作为姿势角校正部202发挥作用，根据在S20中在被测量物运动开始前取得的2个姿势角数据，校正在S20中在被测量物运动开始后取得的2个姿势角数据的差分(S30、姿势角校正步骤)。 [0064] 最后，处理部200作为变形量计算部203发挥作用，根据在S30中校正后的2个姿势角数据的差分，计算被测量物的变形量(S40、变形量计算步骤)。由此，能够以被测量物运动开始前的初始状态为基准(无变形)，计算被测量物的变形量。 [0065] [具体例子] [0066] 接着，关于本实施方式的方法，举出计算摆动高尔夫球杆时高尔夫球杆的变形量(弯曲量、扭转量)的例子进行说明。在该例子中，高尔夫球杆相当于被测量物，姿势角传感器10a、姿势角传感器10b被安装于高尔夫球杆上的彼此离开的位置，运动分析装置1作为高尔夫摆动分析装置发挥作用。特别地，姿势角校正部202进行如下处理：根据高尔夫球杆摆动开始前的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，校正高尔夫球杆摆动开始后的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分。此外，变形量计算部203进行如下处理：根据由姿势角校正部202校正后的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，计算高尔夫球杆的变形量。 [0067] 例如，如图3所示，姿势角传感器10a安装在高尔夫球杆2的杆身部4的靠近把手部5的根部附近的位置，姿势角传感器10b安装在高尔夫球杆2的头部3。姿势角传感器10a也可以安装在把手部5，姿势角传感器10b也可以安装在杆身部4的靠近头部3的末端附近的位置。姿势角传感器10a、10b按照固定周期将各自的姿势角数据无线发送到主机终端20(个人计算机)。 [0068] 例如，在高尔夫球杆2尽量不变形地在杆身部4的长轴与重力方向一致的初始姿势下静止之后，被试者握着高尔夫球杆2进行摆动。主机终端20从姿势角传感器10a、10b取得各自的姿势角数据，根据初始姿势下的2个姿势角的差分，校正摆动开始后的2个姿势角的差分，计算杆身部4的弯曲和头部3的扭转引起的高尔夫球杆2的变形量。 [0069] 图4(A)、图4(B)是示出高尔夫球杆2的初始姿势的形状的一例的图。另一方面，图5(A)、图5(B)是示出高尔夫球杆2的摆动中的形状的一例的图。图4(A)、图5(A)是示出高尔夫球杆的侧面的图，图4(B)、图5(B)是从把手侧观察高尔夫球杆而得到的图。另外，在图4(B)、图5(B)中省略了把手部5的图示。 [0070] 如图4(A)、图4(B)所示，姿势角传感器10a被安装成x1轴与杆身部4的长轴方向大致垂直且与摆动方向大致平行，y1轴与杆身部4的长轴方向大致垂直且与摆动方向大致垂直，z1轴与杆身部4的长轴方向大致平行。同样地，姿势角传感器10b被安装成x2轴与杆身部4的长轴方向大致垂直且与摆动方向大致平行，y2轴与杆身部4的长轴方向大致垂直且与摆动方向大致垂直，z2轴与杆身部4的长轴方向大致平行。即，在初始姿势下，x1轴、y1轴、z1轴与x2轴、y2轴、z2轴分别大致一致，姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角大致一致。 [0071] 另一方面，在摆动中，如图5(A)所示，杆身部4向与摆动方向相反的方向弯曲，从而x1轴与x2轴偏离且z1轴与z2轴偏离。此外，如图5(B)所示，头部3以杆身部4的长轴为中心扭转，从而x1轴与x2轴偏离且y1轴与y2轴偏离。即，在摆动中，姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角不一致。因此，在原理上，能够根据摆动中的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，计算高尔夫球杆2的变形量。可以说该差分越大则高尔夫球杆2的变形量越大。 [0072] 此外，实际上，姿势角传感器10a、10b的安装角存在误差，在初始姿势下，姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角不一致。图6(A)是示出姿势角传感器10a、10b的初始姿势的一例的图，图6(B)是示出姿势角传感器10a、10b的摆动中的姿势的一例的图。在图6(A)、图6(B)中，使姿势角传感器10a、10b的重心(原点)一致地进行图示。如图6(A)所示，在初始姿势下，由于安装角的误差，x1轴、y1轴、z1轴与x2轴、y2轴、z2轴略微偏离。因此，如图6(B)所示，在摆动中，由于杆身部4的弯曲和头部3的扭转，x1轴、y1轴、z1轴与x2轴、y2轴、z2轴更大地偏离，产生初始姿势下姿势角的差分量的偏移，因而只用摆动中的姿势角的差分信息，不能精确地计算高尔夫球杆2的变形量。 [0073] 因此，在第1实施方式中进行如下校正运算：从摆动中的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，减去初始姿势下的姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分(偏移)。然后，根据该校正后的姿势角的差分计算高尔夫球杆2的精确的变形量。 [0074] 图7示出第1实施方式的高尔夫球杆2的变形量计算处理的流程图的一例。 [0075] 首先，被试者将高尔夫球杆设定为初始姿势(S110)，从姿势角传感器10a、10b取得2个初始姿势角，计算其差分(S120)。 [0076] 接着，将时刻t重设为0(S130)，被试者开始摆动高尔夫球杆(S140)。 [0077] 接着，从姿势角传感器10a、10b取得2个姿势角，计算其差分(S150)。 [0078] 接着，进行从在S150中计算出的2个姿势角的差分，减去在S120中计算出的2个初始姿势角的差分的校正运算(S160)。 [0079] 接着，将在S160中得到的校正后的2个姿势角的差分(XYZ坐标系)转换成x1y1z1坐标系，计算高尔夫球杆的变形量(S170)。 [0080] 例如，在用滚动角、俯仰角、偏航角表现姿势角的情况下，转换成x1y1z1坐标系后的校正后的2个姿势角的差分如图8(A)、图8(B)、图8(C)所示，用滚动角Δψ(绕x1轴的旋转角)、俯仰角Δθ(绕y1轴的旋转角)、偏航角 (绕z1轴的旋转角)表示。即，Δψ相当于y1z1平面上的高尔夫球杆2的变形量(主要是头部3的扭转量)，Δθ相当于z1x1平面上的高尔夫球杆2的变形量(主要是杆身部4的弯曲量)， 相当于x1y1平面上的高尔夫球杆2的变形量(主要是头部3的扭转量)。在用欧拉角或四元数表现姿势角的情况下，也能够通过进行已知的适当运算来计算Δψ、Δθ、 [0081] 并且，在不结束分析的情况下(S18的“否”)将时刻t增加Δt(S190)，再次进行S150～S170的处理。 [0082] 以上说明的第1实施方式的运动分析装置利用姿势角传感器10a、10b检测的姿势角根据姿势角传感器10a、10b的安装角的误差而产生差的性质，在运动开始前测量被测量物的2点之间的姿势角的差分作为偏移，对运动开始后的该2点之间的姿势角的差分进行偏移校正而进行计算。由此，能够精确地计算由于被测量物的运动而产生的2点之间的姿势角的差的变化量，因此，能够高精度地分析该2点之间的变形量。 [0083] 此外，能够与姿势角传感器10a、10b的安装角的误差无关地计算被测量物的变形量，因此，能够彼此独立地在被测量物的任意位置以任意角度安装姿势角传感器10a、10b。因此，根据本实施方式，能够提供设置简单且易于安装的运动分析装置。 [0084] 2.第2实施方式 [0085] 图9是示出第2实施方式的运动分析装置的结构的图。在第2实施方式的运动分析装置中，姿势角传感器10a除了将XYZ坐标系下的姿势角数据以外，还将绕x1轴、y1轴、z1轴的3个轴的角速度数据(ωx1，ωy1，ωz1)以固定周期发送到主机终端20。此外，姿势角传感器10b也是除了将XYZ坐标系下的姿势角数据以外，还将绕x2轴、y2轴、z2轴的3个轴的角速度数据(ωx2，ωy2，ωz2)以固定周期发送到主机终端20。不过，姿势角传感器10a、10b也可以不必输出绕3个轴的角速度数据，只要输出绕分析所需要的轴的角速度数据即可。 [0086] 此外，在第2实施方式中，处理部200作为数据取得部201、角速度校正部204以及变形量计算部203发挥作用。另外，本实施方式的处理部200也可以是省略了其中的一部分功能的结构。 [0087] 数据取得部201进行如下处理：按照固定周期Δt从姿势角传感器10a、10b取得各自的姿势角数据和三轴角速度数据。 [0088] 角速度校正部204进行如下处理：根据姿势角传感器10a的姿势角(第1姿势角)与姿势角传感器10b的姿势角(第2姿势角)的差分，校正来自姿势角传感器10a的角速度(第1角速度)与来自姿势角传感器10b的角速度(第2角速度)的差分。例如，角速度校正部204可以进行如下处理：根据姿势角传感器10a的姿势角与姿势角传感器10b的姿势角的差分，将来自姿势角传感器10a的角速度与来自姿势角传感器10b的角速度中的一方转换成针对另一方的检测轴的角速度，通过计算转换后的2个角速度的差分进行校正。 [0089] 变形量计算部203进行如下处理：对由角速度校正部204校正后的2个角速度的差分进行积分，计算被测量物的变形量。 [0090] 图9中的其它结构与图1相同，因而标注相同的符号，省略其说明。 [0091] 图10是示出使用第2实施方式的运动分析装置的被测量物的运动中的变形量计算方法的一例的流程图。 [0092] 首先，将姿势角传感器10a、10b安装于被测量物的彼此离开的位置(S12、传感器安装步骤)。 [0093] 接着，处理部200作为数据处理部201发挥作用，开始从被测量物运动开始前起从姿势角传感器10a、10b持续取得姿势角数据和角速度数据的处理(S22、数据取得步骤)。 [0094] 接着，处理部200作为角速度校正部204发挥作用，根据在S22中取得的2个姿势角的差分，校正在S22中取得的2个角速度的差分(S32、角速度校正步骤)。 [0095] 最后，处理部200作为变形量计算部203发挥作用，对在S32中校正后的2个角速度的差分进行积分，计算被测量物的变形量(S42、变形量计算步骤)。 [0096] [具体例子] [0097] 接着，关于第2实施方式的方法，与第1实施方式相同，举出计算摆动高尔夫球杆时高尔夫球杆的变形量(弯曲量、扭转量)的例子进行说明。在该例子中，与在第1实施方式中说明的相同，高尔夫球杆相当于被测量物，姿势角传感器10a、姿势角传感器10b被安装于高尔夫球杆的彼此离开的位置，运动分析装置1作为高尔夫摆动分析装置发挥作用。 [0098] 特别地，角速度校正部204按照每个Δt计算姿势角传感器10a、10b的姿势角差，根据计算结果，在开始摆动高尔夫球杆之后，将从姿势角传感器10b取得的三轴角速度ωx2、ωy2、ωz2分别校正(转换)成绕x1轴、y1轴、z1轴这3个轴的角速度ωx2′、ωy2′、ωz2′。例如，在时刻t，根据姿势角传感器10a、10b的姿势角差，计算x1轴与x2轴所成的角ΔψE(t)、y1轴与y2轴所成的角ΔθE(t)、z1轴与z2轴所成的角 分别通过式(1)、式(2)、式(3)，将ωx2(t)、ωy2(t)、ωz2(t)校正成ωx2′(t)、ωy2′(t)、ωz2′(t)。 [0099] [0100] [0101] [0102] 然后，在理论上，能够通过下式(4)、式(5)、式(6)，分别计算时刻t＝0到时刻t＝T的角速度ωx1与ωx2′的差分的积分值Δψ(T)、角速度ωy1与ωy2′的差分的积分值Δθ(T)、角速度ωz1与ωz2′的差分的积分值 [0103] [0104] [0105] [0106] 这些积分值Δψ(T)、Δθ(T)、 分别相当于图8(A)、图8(B)、图8(C)所示的Δψ、Δθ、 即，通过计算Δψ(T)、Δθ(T)、 能够得到高尔夫球杆2的变形量。 [0107] 不过，在实际的处理中，例如反复进行离散积分，直到t+Δt＝T为止，该离散积分为分别对Δψ(t)、Δθ(t)、 加上ωx1(t)-ωx2′(t)、ωy1(t)-ωy2′(t)、ωz1(t)-ωz2′(t)，计算Δψ(t+Δt)、Δθ(t+Δt)、 由此，计算出Δψ(T)、Δθ(T)、 的近似值，但是通过减小Δt能够提高近似精度。 [0108] 图11示出第2实施方式的高尔夫球杆2的变形量计算处理的流程图的一例。 [0109] 首先，将时刻t、积分值Δψ(0)、Δθ(0)、 重设为0(S210)，被试者开始摆动高尔夫球杆(S220)。 [0110] 接着，从姿势角传感器10a取得姿势角和三轴角速度ωx1、ωy1、ωz1，并且，从姿势角传感器10b取得姿势角和三轴角速度ωx2、ωy2、ωz2(S230)。 [0111] 接着，计算在S230中取得的姿势角传感器10a的姿势角和在S230中取得的姿势角传感器10b的姿势角的差分(S240)。 [0112] 接着，根据在S240中计算出的2个姿势角的差分，将三轴角速度ωx2(t)、ωy2(t)、ωz2(t)分别校正成绕x1轴、y1轴、z1轴的三轴角速度ωx2′(t)、ωy2′(t)、ωz2′(t)(S250)。 [0113] 接 着，将 {ωx1(t)-ωx2 ′ (t)}与 Δψ(t)相 加 而 代 入 Δψ(t+Δt)，将{ωy1(t)-ωy2′(t)}与Δθ(t)相加而代入Δθ(t+Δt)，将{ωz1(t)-ωz2′(t)}与相加而代入 [0114] 并且，在不结束分析的情况下(S270的“否”)将时刻t增加Δt(S280)，再次进行S230～S260的处理。 [0115] 这样得到的Δψ(t)、Δθ(t)、 分别相当于时刻t的高尔夫球杆2的y1z1平面上的变形量、z1x1平面上的变形量、x1y1平面上的变形量。 [0116] 以上说明的第2实施方式的运动分析装置利用姿势角传感器10a、10b检测的姿势角根据姿势角传感器10a、10b的安装角的误差而产生差的性质，在运动开始前根据被测量物的2点之间的姿势角的差分校正该2点之间的角速度的差分。并且，能够通过对校正后的角速度的差分进行积分而精确地计算2点之间的角度差的变化量，因此，能够高精度地分析该2点之间的变形量。 [0117] 此外，能够与姿势角传感器10a、10b的安装角的误差无关地计算被测量物的变形量，因此，能够彼此独立地在被测量物的任意位置以任意角度安装姿势角传感器10a、10b。因此，根据本实施方式，能够提供设置简单且易于安装的运动分析装置。 [0118] 本发明不限于本实施方式，能够在本发明要旨的范围内实施各种变形。 [0119] 例如，在本实施方式中是实时地进行被测量物的变形量计算处理，但是，也可以不实时地进行被测量物的变形量计算处理。例如，也可以在姿势角传感器10a、10b和主机终端20分别设置存储卡的接口部，姿势角传感器10a、10b将姿势角数据等写入存储卡，主机终端20从该存储卡读出数据进行被测量物的变形量的计算处理，以取代通过无线或者有线的方式连接姿势角传感器10a、10b和主机终端20。 [0120] 此外，在第1实施方式中是处理部200(数据取得部201)按照固定周期持续取得姿势角数据而每次计算被测量物的变形量，但是，例如在仅想分析高尔夫球杆的摆动中的最大速度时的高尔夫球杆的变形量的情况下，也可以仅取得初始姿势下的姿势角数据和分析定时的姿势角数据，计算分析定时的变形量。 [0121] 此外，在本实施方式中举出在被测量物上安装2个姿势角传感器计算2点之间的变形量的例子进行了说明，但是，也可以在被测量物的彼此离开的位置上安装3个以上的姿势角传感器，计算任意2点之间的变形量。由此，能够更精确地分析被测量物的变形。 [0122] 此外，在本实施方式中举出高尔夫球杆的摆动分析的例子进行了说明，但是，本发明还能够应用于其它运动器具的摆动分析，例如可考虑在车辆的前后左右安装姿势角传感器来分析车辆的变形量，或者在高层大楼的多个楼层安装姿势角传感器来分析高层大楼的变形量等各种应用。 [0123] 本发明包含与在实施方式中说明的结构实质相同的结构(例如功能、方法以及结果相同的结构或者目的和效果相同的结构)。此外，本发明包含将在实施方式中说明的结构的非本质的部分置换而成的结构。此外，本发明包含与在实施方式中说明的结构起到相同的作用效果的结构或者能够达到相同目的的结构。此外，本发明包含对在实施方式中说明的结构附加公知技术而成的结构。 |
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