特許 6049286 スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6049286

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法

(51)【国際特許分類】

   A63B 69/36 20060101AFI20161212BHJP

【ＦＩ】

   A63B69/36 541W

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2012-87694(P2012-87694)

(22)【出願日】2012年4月6日

(65)【公開番号】特開2013-215349(P2013-215349A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2015年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005278

【氏名又は名称】株式会社ブリヂストン

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】100119530

【弁理士】

【氏名又は名称】冨田 和幸

(74)【代理人】

【識別番号】100174001

【弁理士】

【氏名又は名称】結城 仁美

(73)【特許権者】

【識別番号】592014104

【氏名又は名称】ブリヂストンスポーツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(72)【発明者】

【氏名】先納 義和

(72)【発明者】

【氏名】高尾 浩二

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 隆司

(72)【発明者】

【氏名】松永 英夫

(72)【発明者】

【氏名】岩出 浩正

【審査官】 中澤 真吾

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３３１０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１８７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８３０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３１４４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０９４２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１２２２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６３Ｂ ６９／３６

Ａ６３Ｂ ５３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーションシステムであって、
前記スイング時に前記ゴルフクラブのグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な、前記ゴルフクラブに取り付けられた少なくとも３つの識別特徴を撮像する、少なくとも２台の撮像装置と、
前記少なくとも３つの識別特徴により前記閉じた仮想平面を定義し、前記仮想平面の経時的な位置情報に基づいて、前記スイングをシミュレーションするシミュレーション装置と、
を備え、
前記シミュレーション装置は前記仮想平面の経時的な位置情報により、ゴルフクラブモデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションする、シミュレーション部を有することを特徴とする、スイングのシミュレーションシステム。

【請求項2】

前記シミュレーション装置は、
前記撮像装置から前記スイング時の前記識別特徴の画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から前記識別特徴を認識し、認識された前記識別特徴の位置情報から前記仮想平面の位置情報を取得する、位置情報取得部と、を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載のスイングのシミュレーションシステム。

【請求項3】

前記シミュレーション部は、グリップ部およびシャフト部を有するゴルフクラブモデル上で、前記グリップ部を剛体として、前記シャフト部を弾性体として設定し、前記仮想平面の位置情報により前記モデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションする、
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載のスイングのシミュレーションシステム。

【請求項4】

ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション装置であって、
前記スイング時に前記ゴルフクラブのグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な、前記ゴルフクラブに取り付けられた少なくとも３つの識別特徴を撮像した画像から、前記少なくとも３つの識別特徴により前記閉じた仮想平面を定義し、前記仮想平面の経時的な位置情報により、ゴルフクラブモデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションすることを特徴とする、スイングのシミュレーション装置。

【請求項5】

ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション方法であって、
少なくとも２台の撮像装置により、前記スイング時に前記ゴルフクラブのグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な、前記ゴルフクラブに取り付けられた少なくとも３つの識別特徴を撮像するステップと、
前記少なくとも３つの識別特徴により前記閉じた仮想平面を定義し、前記仮想平面の経時的な位置情報により、ゴルフクラブモデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションするステップと、
を含むことを特徴とする、スイングのシミュレーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ゴルファによるスイング中には、ゴルフクラブのシャフトにしなりやねじれなどの変形が生じ、また、ヘッドが回転する。また、ヘッド速度も変化する。このような、シャフトの変形、ヘッドの回転、およびヘッド速度の変化などを含むゴルフクラブの挙動は、主に、ゴルファなどのスイングの動作主体となる対象からの入力に起因する。理想的なゴルフクラブの挙動を実現することができるゴルフクラブを選択することが、ゴルファにとって非常に重要であると考えられている。

【0003】

したがって、ゴルファが既存のゴルフクラブの中から最適なゴルフクラブを選択する上で、スイング時のゴルフクラブの挙動を解析することは非常に有益である。また、そのような分析により得られる情報は、新たなゴルフクラブを開発する上でも非常に有効である。

【0004】

ゴルファによるスイング時にゴルフクラブの挙動を解析する方法としては、従来、ゴルフクラブのグリップの三次元座標のスイング時の経時変化からシミュレーションのための入力パラメータ情報を算出して、スイングをシミュレーションする方法が提案されてきた（例えば、特許文献１参照）。このような方法では、シミュレーションに当たって、三次元計測したグリップ座標の経時変化から、グリップの全体座標に対する並進運動、全体座標に対する回転運動およびグリップの幾何学的中心軸周りの回転運動（捻転）の３つの動きによりスイングのシミュレーションを行うことが可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−３３１０６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載のシミュレーション方法では、スイング時のグリップの三次元座標を画像計測して、計測した三次元座標に基づいて、グリップの座標の時刻歴データ、グリップの傾斜角の時刻歴データ、シャフト軸周りにおけるグリップの回転角の時刻歴データをそれぞれ算出して、さらに、これらをパラメータとして入力していた。そして、これらのパラメータに基づいて、グリップの重心位置のｘ、ｙ、ｚの並進加速度、グリップの重心位置のｘ、ｙ、ｚ軸周りの回転角加速度（ｒａｄ／ｓｅｃ^２）、および局所座標軸周りの回転角加速度（ｒａｄ／ｓｅｃ^２）を算出してスイングをシミュレーションしていた。

【0007】

このような方法では、計測したスイング時のグリップの三次元座標の計測値に対して２段階の演算を行わなくてはならず、演算が煩雑であるとともに、２段階の演算により、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差が増幅されて、シミュレーション結果の精度に悪影響を与えるおそれがあった。ここで、２段階の演算とは、上述した並進加速度や回転角加速度のようなシミュレーションの入力パラメータを算出するための計算に加えて、かかる入力パラメータに基づいてシミュレーションのための計算を行うことをいう。

【0008】

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差が増幅されることを回避しつつ、スイングをシミュレーションすることができる、スイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成する本発明に係るスイングのシミュレーションシステムは、ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーションシステムであって、
前記スイング時に前記ゴルフクラブのグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な、前記ゴルフクラブに取り付けられた少なくとも３つの識別特徴を撮像する、少なくとも２台の撮像装置と、
前記少なくとも３つの識別特徴により前記閉じた仮想平面を定義し、前記仮想平面の経時的な位置情報に基づいて、前記スイングをシミュレーションするシミュレーション装置と、
を備え、
前記シミュレーション装置は前記仮想平面の経時的な位置情報により、ゴルフクラブモデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションする、シミュレーション部を有することを特徴とするものである。

【0010】

本発明によるスイングのシミュレーションシステムによれば、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差を増幅することなく、スイングをシミュレーションすることができる。

【0011】

また、本発明に係るスイングのシミュレーションシステムにおいて、前記シミュレーション装置は、
前記撮像装置から前記スイング時の前記識別特徴の画像を取得する画像取得部と、
取得された前記画像から前記識別特徴を認識し、認識された前記識別特徴の位置情報から前記仮想平面の位置情報を取得する、位置情報取得部と、を有することが好ましい。

【0012】

この構成によれば、シミュレーション装置に含まれる各機能部によって、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差を増幅することなく、スイングを簡便にシミュレーションすることができる。

【0013】

また、本発明に係るスイングのシミュレーションシステムにおいて、前記シミュレーション部は、グリップ部およびシャフト部を有するゴルフクラブモデル上で、前記グリップ部を剛体として、前記シャフト部を弾性体として設定し、前記仮想平面の位置情報により前記モデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションする、ことが好ましい。

【0014】

この構成によれば、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差がシミュレーション精度に及ぼす影響を低減することができる。

【0015】

上記目的を達成するため、本発明によるスイングのシミュレーション装置は、
ゴルファによるゴルフクラブを用いたスイングのシミュレーション装置であって、
前記スイング時に前記ゴルフクラブのグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な、前記ゴルフクラブに取り付けられた少なくとも３つの識別特徴を撮像した画像から、前記少なくとも３つの識別特徴により前記閉じた仮想平面を定義し、前記仮想平面の経時的な位置情報により、ゴルフクラブモデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションすることを特徴とするものである。

【0016】

本発明によるスイングのシミュレーション装置によれば、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差を増幅することなく、スイングをシミュレーションすることができる。

【0017】

上記目的を達成するため、本発明によるスイングのシミュレーション方法は、
少なくとも２台の撮像装置により、前記スイング時に前記ゴルフクラブのグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な、前記ゴルフクラブに取り付けられた少なくとも３つの識別特徴を撮像するステップと、
前記少なくとも３つの識別特徴により前記閉じた仮想平面を定義し、前記仮想平面の経時的な位置情報により、ゴルフクラブモデルを拘束して、前記スイングをシミュレーションするステップと、
を含むことを特徴とするものである。

【0018】

本発明によるスイングのシミュレーション方法によれば、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差を増幅することなく、スイングをシミュレーションすることができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差を増幅することなく、スイングをシミュレーションすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステムの概略図である。

【図2】本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーション装置の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図3】本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーション方法を説明するためのフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブの一例を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブモデルの一例を示す図である。

【図6A】本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の一例を示す図である。

【図6B】本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステム、シミュレーション装置、およびシミュレーション方法について、図面を参照して詳細に説明する。

【0022】

図１は、本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーションシステムの概略図である。図１に示すスイングのシミュレーションシステム１は、ゴルファ４によるゴルフクラブ５を用いたスイングをシミュレーションするシミュレーションシステムである。シミュレーションシステム１は、少なくとも２台の撮像装置である第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂと、撮像されたゴルフクラブ５の画像に基づいて、スイングをシミュレーションするシミュレーション装置３とを備える。

【0023】

第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂは、スイング時にゴルフクラブ５のグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な識別特徴であるマーカー（図示しない）を撮像する。ここで、グリップに「追従する」とは、グリップが移動することに伴って移動することを意味する。すなわち、グリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能な複数のマーカーの挙動は、グリップの移動を反映する。マーカーについては、図４を参照して後述するが、例えば、マーカーは、球状であり、撮像されたゴルフクラブの画像上で周囲と区別可能な色および素材で構成される。第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂは、例えば、モーションキャプチャシステムを構築する高速度ビデオカメラであり、動きの多い対象を高感度で撮影することが可能である。第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂのスイング撮像時のフレームレートは、例えば、１６０Ｈｚである。

【0024】

シミュレーション装置３は、第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂにより撮像された、ゴルファ４によるスイング時のマーカーの画像から仮想平面の位置情報を取得し、スイングをシミュレーションする。シミュレーション装置３は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を備えるコンピュータで構成される。

【0025】

図２は、シミュレーション装置３の概略構成を示す機能ブロック図である。シミュレーション装置３は、第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂから、スイング時のマーカーの画像を取得する画像取得部を構成するインタフェース（Ｉ／Ｆ）６Ａ及び６Ｂと、取得された画像からマーカーを認識し、認識されたマーカーの位置情報から上述した仮想平面の位置情報を取得する位置情報取得部１１と、仮想平面の位置情報をゴルフクラブモデルに対応付けて、スイングをシミュレーションする、シミュレーション部１２と、を有する。位置情報取得部１１およびシミュレーション部１２は、ＣＰＵやＤＳＰにより構成される演算部７に備えられている。さらに、シミュレーション装置３は、シミュレーション装置３の全体の動作を制御する制御部８や、シミュレーション結果を表示する表示部９や、位置情報取得部１１による計測結果やシミュレーション部１２によるシミュレーション結果を保存するデータベース１０を備えることができる。

【0026】

図３は、本発明の一実施形態に係るスイングのシミュレーション方法を説明するためのフローチャートである。ここでは、ゴルファ４がゴルフクラブ５を用いてスイングを行う。先ず、少なくとも２台の撮像装置である第１カメラ２Ａおよび２Ｂによりスイング時にゴルフクラブ５のグリップに追従する閉じた仮想平面を特定可能なマーカーを撮像する（ステップＳ０１）。その後、シミュレーション装置３は、画像取得部を構成するＩ／Ｆ６Ａおよび６Ｂにより、第１カメラ２Ａおよび２Ｂからスイング時のマーカーの画像データを取得する（ステップＳ０２）。このマーカーの画像データは、第１カメラ２Ａおよび２Ｂにより撮像された任意の形式の動画データであり得る。

【0027】

シミュレーション装置３は、位置情報取得部１１により、第１カメラ２Ａおよび２Ｂにより撮像されステップＳ０２で取得した画像データから任意の画像データを抽出し、抽出した画像データについて、マーカーを認識し、認識したマーカーの位置情報から上述の仮想平面の位置情報を取得する（ステップＳ０３）。

【0028】

位置情報取得部１１は、例えば、第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂから取得された動画データから抽出した任意の数のフレームについて、例えば、サークルフィッティング法によりゴルフクラブ５に付されたマーカーを認識する。サークルフィッティング法とは、円形（３次元空間では球形）マーカーの輪郭を抽出して、抽出した輪郭に近似した円を設定して、マーカーの仮想中心点を算出する方法である。さらに、位置情報取得部１１はマーカーの位置情報として、三角測量法などの一般的な方法で三次元画像計測を実施して、マーカーの三次元座標を取得する。また、位置情報取得部１１は、取得した三次元座標の情報と、スイングを行ったゴルファとを紐付けしてデータベース１０に格納することができる。

【0029】

そして、シミュレーション装置３は、シミュレーション部１２を用いて、ステップＳ０３にて取得した仮想平面の位置情報に基づいてスイングをシミュレーションする（ステップＳ０４）。そして、シミュレーション装置３は、シミュレーション結果の画像を表示部９に表示することができる。表示部９でのシミュレーション結果の表示は、例えば、スイング時のゴルフクラブの変形やヘッド速度の時系列変化である。ゴルフクラブ５を用いて計測した仮想平面の位置情報の時系列変化に基づいて、ゴルフクラブ５とはスペックの異なる別のゴルフクラブを用いた場合の、ゴルファ４のスイングをシミュレーションし、表示部９に表示することができる。

【0030】

シミュレーション部１２は、位置情報取得部１１により取得された仮想平面の位置情報をゴルフクラブモデルに対応付ける。この仮想平面の位置情報は、位置情報取得部１１にて設定された所定の時間間隔のマーカーの三次元座標の時系列データに対応する。シミュレーション方法は、例えばマルチボディダイナミクス理論に従うものである。シミュレーション部１２は、位置情報部１１が三次元画像計測により取得したマーカーの三次元座標情報に更なる計算処理を施すことなく、シミュレーションの入力パラメータとしてゴルフクラブモデルに対応付ける。

【0031】

ここで、マルチボディダイナミクスとは、相互作用のある複数の剛体や弾性体からなる系が全体としてどのような運動をし、さらにその過程で発生する力を導き出す理論である。マルチボディダイナミクス理論に従うシミュレーションを実施する際の入力パラメータとしては、例えば、系の構成要素である剛体や弾性体のそれぞれについての質量、重心位置、および慣性テンソル、拘束条件（ジョイント、強制変位）、力の条件（バネ、減衰力、摩擦力、接触力、重力、外力）、初期条件（初期位置、初期速度、初期姿勢、初期角速度）、数値解析条件（ソルバーの選択、ステップサイズ、許容誤差、解析時間）等がある。これらの種々のパラメータから、系の運動を定義するために最低限必要なパラメータを与えてシミュレーションすることが一般的である。シミュレーション部１２は、シミュレーションに先立って、対象とするゴルフクラブの仕様や、所定の計測機器による事前測定によって取得されたデータからシミュレーションを実施する際の入力パラメータを保持している。必須の入力パラメータは、例えば、ヘッドについては、重心、重心位置、および慣性モーメントの情報を、シャフトについては、長さ、密度、断面形状、曲げ剛性、ねじり剛性、振動特性、および減衰特性の情報を、グリップについては、重量、重心位置、慣性モーメントの情報を保持している。なお、慣性モーメントについては、例えば慣性モーメント測定器のような専用の計測機器で測定することができる。そして、シミュレーション部１２は、これらに加えて、位置情報部１１により取得した位置情報を用いて、シミュレーションを実施する。このようなマルチボディダイナミクス理論を用いた解析用のソフトウェアとしては、例えば、MADYMO（登録商標）等を利用することができる。

【0032】

図４は、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブの一例を示す図である。ゴルフクラブ５は、グリップ１４、シャフト１５、およびヘッド１６を有する。さらに、ゴルフクラブ５は、グリップ１４に追従する仮想平面を特定可能な少なくとも３つの識別特徴であるマーカーＭ１〜Ｍ３を備える。マーカーＭ１およびＭ３は、シャフト軸上、すなわちシャフト１５及びグリップ１４の中心軸上に、マーカーの中心が一致するように配置され、マーカーＭ２はシャフト１５から突出して設けられた取り付け部材１７上に配置される。

【0033】

なお、識別特徴の構成態様は、図示のようなマーカーＭ１〜Ｍ３に限られず、スイング時にグリップ１４の移動に追従する仮想平面を特定することができるいかなる態様であってもよい。例えば、図４では、マーカーＭ１およびＭ３は、シャフト軸上に、マーカーの中心が一致するように配置したが、マーカーＭ３についても、マーカーＭ２と同様にシャフト１５から突出して設けられた取り付け部材上に配置することも可能である。また、マーカーＭ１についても、シャフト軸線上以外の位置に配置することももちろん可能である。さらに、識別特徴をマーカー以外の要素で構成することももちろん可能である。

【0034】

マーカーＭ１〜Ｍ３は、例えば、反射テープで表面を覆われている。反射テープ以外であっても、第１カメラ２Ａ及び第２カメラ２Ｂによって撮影された画像上で周囲の画素とのコントラストが所定値以上となるような素材によって、マーカーＭ１〜Ｍ３を被覆することもできる。

【0035】

また、取り付け部材１７の先端に取り付けられたマーカーＭ２の中心からシャフト軸までの長さは、例えば、５０ｍｍ未満であるが、この限りではない。ただし、取り付け部材１７の長さが長すぎると、スイング中に取り付け部材１７自体にしなりが生じてしまい、計測精度に悪影響を及ぼす場合もある。このため、取り付け部材１７をしなりが生じない長さにする必要がある。また、取り付け部材１７は例えばスチール製の治具などの剛性が十分に高い素材で構成される。

【0036】

上述のようなスイングのシミュレーションシステムによれば、三次元画像計測により求めたマーカーの位置情報にシミュレーションの入力パラメータ（例えば、グリップの重心の並進加速度および回転角加速度）を算出するための計算処理を施すことなく、スイングのシミュレーションを実施することができる。したがって、かかるシミュレーションシステムは、スイング時のグリップの三次元座標の計測値に含まれる誤差を増幅することなく、スイングをシミュレーションすることができる。さらに、上述のようなシミュレーションシステムにより、スイングの正確なシミュレーションが実施可能となったことで、ゴルフクラブの開発に際して、実際に試作するゴルフクラブの本数を飛躍的に低減することが可能となる。さらに、ゴルファが既存のゴルフクラブの中から、理想のスイングを実現することができるゴルフクラブを選定する際に有益な情報を提供することができる。

【0037】

さらに、シミュレーション部１２は、グリップ部、シャフト部、およびヘッド部を有するゴルフクラブのモデル上で、グリップ部およびヘッド部を剛体として、シャフト部を弾性体として設定し、位置情報取得部１１により計測した仮想平面の位置情報をゴルフクラブモデルに対応付けて、スイングをシミュレーションすることが好ましい。この点については、図５を参照して以下にさらに詳細に説明する。

【0038】

図５は、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブモデルの一例を示す図である。ゴルフクラブモデル５Ｓは、図４に示すゴルフクラブ５と同様に、グリップ部１４Ｓ、シャフト部１５Ｓ、およびヘッド部１６Ｓを有する。さらに、ゴルフクラブモデル５Ｓは、図４に示したマーカーＭ１〜Ｍ３に対応するマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓを有する。マーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓにより、仮想平面１８Ｓが定義される。仮想平面１８Ｓは、マーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓにより画定される、閉じた平面である。スイング時に生じる力の影響で変形するため、従来、シミュレーション上でゴルフクラブ全体を一つの弾性体要素として設定しがちであった。しかし、本実施形態で使用するゴルフクラブモデル５Ｓでは、グリップ部１４Ｓを剛体として設定している。

【0039】

図５において、位置情報取得部１１により計測したマーカーＭ１〜Ｍ３の位置情報について、時刻ｔｎにおけるマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置をそれぞれドットＭ１_ｔｎ〜Ｍ３_ｔｎで表す。いま、時刻ｔ１におけるマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置は、ドットＭ１_ｔ１〜Ｍ３_ｔ１であり、時刻ｔ２におけるマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置はそれぞれ、ドットＭ１_ｔ２〜Ｍ３_ｔ２である。仮に、位置情報取得部１１による三次元画像計測で誤差が全く生じなければ、ドットＭ１_ｔ１〜Ｍ３_ｔ１の相対的な位置関係と、ドットＭ１_ｔ２〜Ｍ３_ｔ２の相対的な位置関係は同一となる。しかしながら、三次元画像計測による位置情報に全く誤差が含まれないことは非常に少なく、多くの場合、数ミリ単位程度であれ多少の誤差が含まれている。

【0040】

シミュレーション部１２が、仮想平面１８Ｓの位置情報をゴルフクラブモデル５Ｓに対応付ける際には、マーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置情報である、ドットＭ１_ｔｎ〜Ｍ３_ｔｎの位置情報を与える。そして、ゴルフクラブモデル５Ｓ上で剛体として設定したグリップ部１４Ｓに追従する仮想平面を識別可能に取り付けられているマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置が、位置情報取得部１１により取得された位置情報に追従するように、スイングをシミュレーションする。ここで、「位置情報に追従する」とは、シミュレーション上で、位置情報取得部１１により取得された位置情報によりドットＭ１_ｔｎ〜Ｍ３_ｔｎと、ゴルフクラブモデル５Ｓが有しているマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓとを拘束することに該当する。このような計算は、上述したMADYMO（登録商標）のような、マルチボディダイナミクス理論を用いた市販の解析用のソフトウェアで実現することができる。具体的には、ゴルフクラブモデル５Ｓのマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置を、時刻ｔ１では、ドットＭ１_ｔ１〜Ｍ３_ｔ１に対して拘束し、時刻ｔ２では、ドットＭ１_ｔ２〜Ｍ３_ｔ２に対して拘束する。

【0041】

このようにしてゴルフクラブモデル５Ｓに対してスイング時の経時的な位置情報を与えることで、仮想平面１８Ｓを構成する３つのマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓに、合計６自由度を与える。これにより、剛体であるグリップ部１４Ｓの運動が定義できる。このようにして剛体であるグリップ部１４Ｓの運動を与えることで、マーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの位置情報から、シミュレーションのための入力パラメータを改めて算出するというステップを実施することなく、スイングをシミュレーションすることが可能になる。その結果、スイング時のグリップの三次元座標の計測値の精度が損なわれることを回避して、位置情報取得部１１による三次元計測誤差の影響がシミュレーション結果において増幅されないようにすることができる。

【0042】

一方、ゴルフクラブモデル全体が弾性体であった場合には、ドットＭ１_ｔｎ〜Ｍ３_ｔｎの相対的な位置関係が計測誤差等に起因して変動すると、シミュレーション結果がその計測誤差の影響を大きく受けてしまう。このとき、弾性体上に配置したＭ１Ｓ〜Ｍ２Ｓ〜Ｍ３Ｓ間にシミュレーション上で無理な力が発生し、計算が発散してしまうおそれがある。その結果、誤差が大きい計測データが１つでもあった場合に、その値に起因して弾性体で構成されるゴルフクラブモデル全体に歪みが生じ、シミュレーション結果全体が大きく影響を受けてしまう。

【0043】

そこで、本実施形態によるシミュレーションシステムで使用するゴルフクラブモデル５Ｓは、グリップ部１４Ｓを剛体として、シャフト部１５Ｓを弾性体として構成することで、上述のような問題を回避している。さらに、グリップ部１４Ｓをゴルフクラブモデル５Ｓ上で剛体として設定することで、計測データのばらつきに対してロバストなシミュレーションを実現することができる。さらに、グリップ部１４Ｓを剛体として設定した上で、上述のように仮想平面１８Ｓの経時的な位置情報として入力パラメータを与えることで、位置情報に含まれる誤差がゴルフクラブモデル５Ｓの変形としてシミュレーション結果に反映されることを回避するとともに、位置情報に含まれるスイングの情報を１００％そのままシミュレーション結果に反映することができる。

【0044】

以下、本実施形態によるシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の一例を、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。

【0045】

図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ、本発明の一実施形態に係るシミュレーションシステムによるシミュレーション結果の一例を示す図である。図中、測定値は、ゴルファによる、ヘッドにマーカーを有するゴルフクラブ（以下、ゴルフクラブＡ）を用いたスイングを、モーションキャプチャシステムにより撮像して、マーカーの時系列位置情報に基づいて算出したヘッド速度である。一方、シミュレーション値は、上述のシミュレーションシステム１により得たヘッド速度である。シミュレーション装置３のシミュレーション部１２により、上述のゴルフクラブ５のような計測用のゴルフクラブを用いたゴルファによるスイングについて事前に取得してデータベース１０に格納してあるマーカーの位置情報（仮想平面の位置情報）を読み出し、さらにゴルフクラブＡのシミュレーション上必須のパラメータ（例えば、ヘッドについては、重心、重心位置、および慣性モーメントの情報を、シャフトについては、長さ、密度、断面形状、曲げ剛性、ねじり剛性、振動特性、および減衰特性の情報を、グリップについては、重量、重心位置、慣性モーメント）も使用してシミュレーションを実行した。なお、ゴルフクラブ５はゴルフクラブＡとは異なるものである。また、シミュレーション装置３は、ゴルフクラブＡの仕様に基づく入力を受け付けることにより、あらかじめゴルフクラブＡのパラメータを保持している。

【0046】

図６Ａおよび図６Ｂはそれぞれ、別の被験者によるスイングについての測定値とシミュレーション値との比較結果である。これらの結果から明らかなように、シミュレーション値と測定値とは、良好に一致している。このように、本実施形態によるシミュレーションシステムによれば、スイングを精度良くシミュレーションすることができる。よって、ゴルフクラブの設計開発に有効な情報を提供することができる。さらに、ゴルフクラブの設計開発における試作本数を低減することで、開発期間を大幅に短縮することができる。

【0047】

また、ゴルファによるゴルフクラブの選定に活用した場合においては、一のゴルファによるスイングデータを一回でも計測すれば、次回からはそのデータに基づいて、そのゴルファの別のゴルフクラブを用いたスイングをシミュレーションすることができるため、実際にゴルファが店頭に足を運んでゴルフクラブの試し打ちを繰り返すことが不要になる。このようにして、ゴルファが最適なゴルフクラブを選定するために必要とされる時間と手間を削減することができる。

【0048】

上述のような本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

【0049】

例えば、ゴルフクラブモデルにおいてグリップを剛体、その他の部分を弾性体として設定するのではなく、全体を弾性体として設定して、識別特徴（マーカー）と、三次元画像測定により得たマーカーの位置情報とをバネとダンパで連結されているものとして、マーカー位置情報の計測誤差を吸収するように、シミュレーションシステムを構成することももちろん可能である。かかる構成によれば、画像計測で生じる計測誤差に起因する、ゴルフクラブモデルの変形を低減することができる。

【0050】

また、例えば、全体が弾性体からなるゴルフクラブモデルにおいて、マーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓの時系列データであるドットＭ１_ｔｎ〜Ｍ３_ｔｎで定義される仮想平面が静止状態におけるマーカー部Ｍ１Ｓ〜Ｍ３Ｓで定義される仮想平面と常に一様になるように、マーカーの時系列位置情報をスムージングするように、シミュレーションシステムを構成することももちろん可能である。スムージングにあたって、シミュレーションシステムは、スイングの特徴が失われないようにスムージングを実行する。このような構成によってもまた、画像計測で生じる計測誤差に起因する、ゴルフクラブモデルの変形を低減することができる。

【0051】

また、例えば、全体が弾性体からなるゴルフクラブモデルにおいて、少なくとも３点のマーカーで定義される仮想平面を、当該少なくとも３点のマーカーの時系列位置情報に対してＰＩＤ（proportional-integral-derivative）制御によって追従させるように、シミュレーションシステムを構成することももちろん可能である。このような構成によってもまた、画像計測で生じる計測誤差に起因する、ゴルフクラブモデルの変形を低減することができる。

【符号の説明】

【0052】

１ シミュレーションシステム
２Ａ，２Ｂ 撮像装置
３ シミュレーション装置
５ ゴルフクラブ
５Ｓ ゴルフクラブモデル
６Ａ，６Ｂ 画像取得部
１１ 位置情報取得部
１２ シミュレーション部
１４ グリップ
１４Ｓ グリップ部
１５ シャフト
１５Ｓ シャフト部
１６ ヘッド
１６Ｓ ヘッド部
１８Ｓ 仮想平面
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３ マーカー
Ｍ１Ｓ，Ｍ２Ｓ，Ｍ３Ｓ マーカー部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】