(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運動競技に用いられる移動体の挙動を、移動状況を測定した測定データに基づいて算出する算出装置を備える挙動算出システムであって、
挙動の測定対象となる移動体を備え、
前記移動体は、
加速度を測定し、有効な測定範囲が異なる複数のセンサと、
前記各センサにて測定した測定データをセンサ毎に記憶する記憶部と、
前記センサが検出した加速度が所定の測定開始値以下の場合に、記憶部への測定データの記憶を開始する開始手段と、
前記開始手段により測定データの記憶を開始後に検出した加速度が、反対方向に変化し、かつ変化量が所定の測定終了値以上であるときに、記憶部への測定データの記憶を終了する終了手段と、
記憶部に記憶された測定データを前記算出装置へ送信する通信部と
を備え、
前記移動体又は算出装置は、
測定データが示す測定結果及び前記各センサの有効な測定範囲に基づいて、算出に用いる測定データを選択する手段を備える
ことを特徴とする挙動算出システム。
【請求項２】
請求項１に記載の挙動算出システムであって、
前記移動体は、
前記センサが検出した加速度が所定の測定値以下の場合に、記憶部への測定データの記憶を開始することを報知する報知手段を備える
ことを特徴とする挙動算出システム。
【請求項３】
請求項２に記載の挙動算出システムであって、
前記移動体は、振動体を備え、
前記報知手段は、振動体の振動により報知する
ことを特徴とする挙動算出システム。
【請求項４】
請求項２又は請求項３に記載の挙動算出システムであって、
前記報知手段は、前記算出装置へ、報知信号の送信により報知する
ことを特徴とする挙動算出システム。
【請求項５】
運動競技に用いられる移動体であって、
加速度を測定し、有効な測定範囲が異なる複数のセンサと、
前記各センサにて測定した測定データをセンサ毎に記憶する記憶部と、
前記センサが検出した加速度が所定の測定開始値以下の場合に、記憶部への測定データの記憶を開始する開始手段と、
前記開始手段により測定データの記憶を開始後に検出した加速度が、反対方向に変化し、かつ変化量が所定の測定終了値以上であるときに、記憶部への測定データの記憶を終了する終了手段と、
記憶部に記憶された測定データを送信する通信部と
を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動競技に用いられる移動体の挙動を、移動状況を測定した測定データに基づいて算出する算出装置を備える挙動算出システム、及びそのような挙動算出システムにて用いられる移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報技術の進歩に伴い、マイコンチップ、各種センサ、通信デバイス等の情報技術関連の回路が様々な製品に組み込まれるようになり、利便性の向上、新たな技術の創出等の様々な効果を奏する技術革新が行われてきている。その一つとして、野球のボールの中に、小型化された各種センサ等の回路を組み込み、投球フォーム、飛行中の状態等の検出対象の検出及び解析が可能なシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に記載されたシステムでは、ボールに組み込まれたジャイロセンサを用いてボールの挙動を評価している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７３２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、野球のボールの場合、投手が投げる球種は様々であり、例えば、回転速度の速いカーブと、無回転に近い状態のナックルボールとでは、回転速度等の挙動が全く異なるため、その測定には広範な測定範囲が要求される。そのため、特許文献１に記載されているシステムでは、ボールの移動状況を検出するための精度が十分ではないという問題がある。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、有効な測定範囲が異なる複数のセンサで移動状況を測定することにより、様々な移動状況を高精度に測定し、それぞれのセンサの測定データに基づいて挙動を算出することが可能な挙動算出システムの提供を目的とする。
【０００６】
また、本発明は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられる移動体の提供を他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本願記載の挙動算出システムは、運動競技に用いられる移動体の挙動を、移動状況を測定した測定データに基づいて算出する算出装置を備える挙動算出システムであって、挙動の測定対象となる移動体を備え、前記移動体は、加速度を測定し、有効な測定範囲が異なる複数のセンサと、前記各センサにて測定した測定データをセンサ毎に記憶する記憶部と、前記センサが検出した加速度が所定の測定開始値以下の場合に、記憶部への測定データの記憶を開始する開始手段と、前記開始手段により測定データの記憶を開始後に検出した加速度が、反対方向に変化し、かつ変化量が所定の測定終了値以上であるときに、記憶部への測定データの記憶を終了する終了手段と、記憶部に記憶された測定データを前記算出装置へ送信する通信部とを備え、前記移動体又は算出装置は、測定データが示す測定結果及び前記各センサの有効な測定範囲に基づいて、算出に用いる測定データを選択する手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本願記載の挙動算出システムは、前記移動体は、前記センサが検出した加速度が所定の測定値以下の場合に、記憶部への測定データの記憶を開始することを報知する報知手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
また、本願記載の挙動算出システムは、前記移動体は、振動体を備え、前記報知手段は、振動体の振動により報知することを特徴とする。
【００１４】
また、本願記載の挙動算出システムは、前記報知手段は、前記算出装置へ、報知信号の送信により報知することを特徴とする。
【００１５】
更に、本願記載の移動体は、運動競技に用いられる移動体であって、加速度を測定し、有効な測定範囲が異なる複数のセンサと、前記各センサにて測定した測定データをセンサ毎に記憶する記憶部と、前記センサが検出した加速度が所定の測定開始値以下の場合に、記憶部への測定データの記憶を開始する開始手段と、前記開始手段により測定データの記憶を開始後に検出した加速度が、反対方向に変化し、かつ変化量が所定の測定終了値以上であるときに、記憶部への測定データの記憶を終了する終了手段と、記憶部に記憶された測定データを送信する通信部とを備えることを特徴とする。
【００１９】
従って、本発明では、有効な測定範囲が異なる複数のセンサで移動状況を測定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る挙動算出システム等は、移動体の移動状況を、有効な測定範囲が異なる複数のセンサで測定する。これにより、移動体の移動が大きい場合でも小さい場合でも、その移動状況に応じた測定範囲のセンサで測定することができる。従って、移動体の挙動を高精度に算出することが可能である等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る挙動算出システムの一例を示す概念図である。
【図２】本発明に係る挙動算出システムにて用いられるボールの外観及び断面の一例を示す概略図である。
【図３】本発明に係る挙動算出システムにて用いられるボールの制御系統の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置が備える測定値データベースの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。
【図６】本発明に係る挙動算出システムにて用いられるボールの移動状況測定処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置の測定データ記録処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置から表示される画像の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２３】
＜システム概要＞
図１は、本発明に係る挙動算出システムの一例を示す概念図である。本発明に係る挙動算出システムは、運動競技に用いられる移動体の挙動を、算出装置を用いて算出することにより、移動体の移動状況及び競技者の動作の解析を支援するシステムである。図１に例示する挙動算出システムは、野球等の運動競技に用いられる移動体として硬式球等のボール１の挙動を、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ等のコンピュータを用いた算出装置２にて算出する形態を例示している。
【００２４】
挙動算出システムでは、移動状況を測定する各種センサ等の様々な回路が内蔵されたボール１を用いる。なお、ボール１は、外観、形状、質感、重量、重心等の各種要素が通常の硬式球と同等になるように構成されている。ボール１は、静止状態であることを検出した場合、自らを所持する競技者である投手が投球動作の前段階である投球可能な状態になったと判断し、投手に対して測定データを記憶（記録）することを振動等の方法で報知する。報知された状況を認識した投手は、ボール１を捕手へ投げる投球を行う。ボール１は、捕手に届くまでの移動中、飛行軌跡（移動方向、移動距離）、飛行速度、回転速度、回転方向等の挙動を算出すべく、各方向についての加速度、速度等の様々な物理量を移動状況として所定の時間間隔で繰り返し測定し、測定結果となる一連の測定データを記憶する。そして、ボール１は、捕手が捕球したことを検出した場合、記憶していた一連の測定データを算出装置２へ送信する。算出装置２は、受信した測定データに基づいてボール１の飛行軌跡、飛行速度、回転速度、回転方向等の挙動を算出し、投球の解析を支援することとなる。
【００２５】
＜ボール１の構成＞
次に挙動算出システムにて用いられる各種装置のハードウェア構成について説明する。図２は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられるボール１の外観及び断面の一例を示す概略図である。図２（ａ）は、ボール１の外観を示しており、図２（ｂ）は、ボール１の中心を通る断面を示している。ボール１の外観は、一般的な硬式球と同等で、外皮といて２枚の牛革を縫い合わせたものであり、縫い目１ａを視認することができる。ボール１の内部は、外側から、牛革、綿糸で覆った毛糸玉、ゴム材となっており、中央に球状の回路配置室が設けられている。回路配置室は、一般的な硬式球では芯材となるコルク材が配置される位置に設けられており、コルク材と略同様となる直径約３４mmの大きさに形成されている。
【００２６】
回路配置室には、中心に制御部１０が配置されており、制御部１０を中心としてそれぞれ反対の方向へ向けて一対の高速用加速度センサ１１，１１が配設されている。また、外部からのワイヤレス給電を受ける受信コイルを含む電力制御部１２が配設されている。さらに、後述する各種センサ、回路等のデバイスが配置されている。なお、回路配置室内の他の空間には、コルク材が配置された一般的な硬式球と同じ重量及び重心となるように絶縁性の部材が詰め込まれている。
【００２７】
図３は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられるボール１の制御系統の構成の一例を示すブロック図である。図３は、ボール１の回路配置室内に配設された各種構成を示している。回路配置室内には、前述の制御部１０、一対の高速用加速度センサ１１、電力制御部１２、低速用加速度センサ１３、ジャイロセンサ１４、地磁気センサ１５、記録部１６、記憶部１７、通信部１８、振動体１９、充電池Ｂ等の各種デバイスが配設されている。
【００２８】
制御部１０は、装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit ）等のプロセッサであり、各種センサ、回路等のデバイスと接続インターフェースにより接続している。
【００２９】
高速用加速度センサ１１，１１は、それぞれ直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の加速度を検出する一対の三軸加速度センサであり、図２（ｂ）に例示したように制御部１０を中心として同一直線上に中心からの距離を等しく隔てて配置されている。一対の高速用加速度センサ１１，１１をこのように配置することにより、三軸方向の各値の差分より、ボール１に生じている遠心力加速度（回転速度）を高精度に検出することが可能となる。例えば、一対の高速用加速度センサ１１，１１をＹ軸直線上に配置し、一対の高速用加速度センサ１１，１１が測定したＹ軸方向の加速度が「＋１０」及び「−１０」であり、Ｘ軸方向及びＺ軸方向がいずれも「０」である場合、Ｙ軸方向にそれぞれの加速度の絶対値の平均に基づいて「１０」の遠心力加速度が生じていると判断する。この遠心力加速度値から、回転速度を求めることが可能である。
【００３０】
低速用加速度センサ１３は、それぞれ直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の加速度を検出する三軸加速度センサであり、ボール１の中心近傍に配置されている。一対の高速用加速度センサ１１，１１及び低速用加速度センサ１３は、いずれもボール１の移動状況として加速度を測定するセンサである。一般的に加速度センサは、高速時と低速時とで高精度に測定することが可能な測定範囲が異なっている。ボール１では、高速時において高精度に加速度を測定する高速用加速度センサ１１と、低速時において高精度に加速度を測定する低速用加速度センサ１３とを測定データの選択の対象となる組として併用する。併用して用いる高速用加速度センサ１１と低速用加速度センサ１３とは、高精度に加速度を測定することが可能な速度の範囲（有効範囲）が一部重複した状態で異なっている。そして、高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３のそれぞれの測定データのうち、ボール１の速度が測定範囲に合致した測定データが挙動算出のための測定データとして選択される。なお、一対の高速用加速度センサ１１，１１がそれぞれ測定した測定データは、対応する軸毎の平均値が算出され、算出された平均値が高速用加速度センサ１１の測定データとして処理される。また、高加速度と低加速度とで有効な測定範囲がそれぞれ異なる複数のセンサを測定データの選択の対象となる組として併用するようにしても良い。なお、本願において「有効な測定範囲」とは、高精度に測定することが可能な測定範囲であり、ボール１の挙動の算出の際に選択する測定データの決定の基準となる。また、広範な範囲で切れ目無く測定するために、有効な測定範囲は複数のセンサ間で一部重複している必要がある。測定データがどの値の場合に、どのセンサによる測定データの値を選択するかの基準については、各センサの有効な測定範囲に基づいて適宜決定し、設定される。
【００３１】
ジャイロセンサ１４は、ボール１の移動状況として回転速度を測定する三軸のセンサである。なお、回転速度は、前述のように、一対の高速用加速度センサ１１，１１の加速度の差分の絶対値の平均値からでも求めることが可能であるが、ボール１の回転が低速回転である場合は、ジャイロセンサ１４の方が高精度に回転速度を求めることができる。従って、ジャイロセンサ１４と高速用加速度センサ１１とは、速度の測定に関して有効な測定範囲がそれぞれ異なる複数のセンサであることから、測定データの選択の対象となる組として取り扱うことができる。即ち、ボール１では、低速回転時において高精度に回転速度を測定するジャイロセンサ１４と、高速回転時において高精度に回転速度を測定する高速用加速度センサ１１とが併用して用いられ、ボール１の回転速度が測定範囲に合致した測定データが挙動算出のための測定データとして選択される。
【００３２】
地磁気センサ１５は、ボール１の姿勢（センサ基板の向き）を測定するセンサである。例えば、地磁気センサ１５の値から回転軸の方向を算出することができる。
【００３３】
低速用加速度センサ１３、ジャイロセンサ１４及び地磁気センサ１５は、ボール１の中心位置に配置されることが望ましいが、現実的には全てを中心に配設することは困難であるので、校正（キャリブレーション）が行われる。校正に係る処理は、ボール１を事前に専用の固定台に載置し、配置位置が中心位置からずれることにより生じる方向、回転数の測定誤差を予め測定し、補正値を求めることにより行われる。この補正値は、例えば記録部１６の記録領域に記録される。測定データとしては、実際の測定により得られた値では無く補正値により補正した値が出力される。
【００３４】
記録部１６は、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の記録媒体であり、フラッシュメモリ等の半導体メモリが用いられる。記録部１６には、制御部１０に読み取られる各種制御プログラム及び補正データ等の情報が記録されている。
【００３５】
記憶部１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の揮発性の記憶媒体であり、半導体メモリが用いられる。記憶部１７は、制御部１０が制御プログラムを実行する上で発生する一時的な情報を記憶するワークメモリ、スタックメモリ等の用途に用いられる。また、記憶部１７には、各種センサが測定した測定データを記憶する記憶領域が確保されている。そして、制御部１０は、記録部１６に記録されている制御プログラム及びデータ等の各種情報を読み取り、記憶部１７に必要な情報を記憶して実行することにより、後述する各種処理（図６参照）を実行することができる。
【００３６】
通信部１８は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の近距離無線規格にて規定される無線通信を行う通信デバイスであり、外部の算出装置２への測定データの送信等の通信を行う。
【００３７】
振動体１９は、例えば偏芯モータを用いたバイブレータであり、ボール１全体を振動させることができる。
【００３８】
電力制御部１２は、非接触での電力伝送及び二次電池である充電池Ｂへの給電を制御するワイヤレス給電モジュールであり、ボール１の受信コイルを含む電力制御部１２を外部の送信コイルを含む充電台Ｃに近付けることにより、励起された電流を充電池Ｂへ給電するので、充電池Ｂを充電することができる。非接触での電力伝送方法としては、電磁誘導方式、電磁界共鳴方式、電波方式等の様々な方式を適用することが可能であるが、充電台Ｃとの距離が比較的遠くても対応可能な電磁界共鳴方式が好ましい。
【００３９】
＜算出装置２の構成＞
図４は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置２の構成の一例を示すブロック図である。算出装置２は、パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、スマートフォン等のコンピュータを用いて構成されており、制御部２０、記録部２１、記憶部２２、通信部２３、入力部２４、表示部２５、報知部２６等の各種構成を備えている。
【００４０】
制御部２０は、情報処理回路、計時回路、レジスタ回路等の各種構成を備え、装置内の各部を制御する処理を実行するＣＰＵ等のプロセッサである。
【００４１】
記録部２１は、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリを用いて構成される記録媒体であり、本発明に係る算出プログラム２１ａ等の各種プログラム及びデータ等の情報が記録されている。また、記録部２１の記録領域の一部は、ボール１から受信した測定データを記録する測定値データベース２１ｂとして用いられる。
【００４２】
記憶部２２は、ＲＡＭ等の揮発性メモリを用いて構成される記憶媒体であり、制御部２０の処理により一時的に発生する各種データを記憶することが可能である。制御部１０は、記録部２１に記録された算出プログラム２１ａ等の各種プログラムを読み取り、記憶部２２に必要な情報を記憶して、算出プログラム２１ａとして規定されている各種手順を実行することにより、コンピュータは、本発明に係る算出装置２として動作する。
【００４３】
通信部２３は、近距離無線通信規格にて規定される無線通信を行う通信デバイスであり、ボール１からの測定データの受信等の通信を行う。
【００４４】
入力部２４は、ユーザインタフェースとして各種操作を受け付けるタッチパネル、キーボード、マウス等のデバイスである。表示部２５は、ユーザインタフェースとして各種情報を表示する液晶パネル等のデバイスである。入力部２４及び表示部２５は、例えば、タッチパネルに液晶パネルを積層した液晶タッチパネルとして実装される。
【００４５】
報知部２６は、ユーザインタフェースとして各種情報を報知する機構であり、例えば、音声にて報知するスピーカ、光にて報知する回転灯等のデバイスを用いて構成される。なお、報知部２６は、算出装置２に内蔵されている必要は無く、有線又は無線により接続された外部の装置であっても良い。
【００４６】
図５は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置２が備える測定値データベース２１ｂの記録内容の一例を概念的に示す説明図である。測定値データベース２１ｂには、ボール１から受信した測定データを、一回の投球に対して付与された投球ＩＤに時刻と対応付けて記録するデータベースである。測定データは、各センサにて測定した結果となる高速用加速度センサ（高速用加速度センサ１、高速用加速度センサ２）、低速用加速度センサ、ジャイロセンサ、地磁気センサ等の項目毎に記録される。また、測定されたデータだけでなく、高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３の測定データから選択された選択加速度等の項目についてもデータが記録される。各項目のデータは、所定の間隔で測定されるため、項目毎に、サンプリング順序（サンプリング回数）を示す０００１、０００２、…、Ｍ−１、Ｍの値に対応付けられたＭ個（Ｍは、自然数）のデータが記録される。
【００４７】
＜各装置の処理＞
次に挙動算出システムにて用いられる各種装置の処理について説明する。図６は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられるボール１の移動状況測定処理の一例を示すフローチャートである。ボール１の制御部１０は、記録部１６に記録された制御プログラムの各手順を実行することにより、移動状況測定処理を実行する。ボール１の制御部１０は、制御プログラムの実行により、休止状態（スリープモード）として起動する（Ｓ１０１）。休止状態は、測定モードへ移行するための開始トリガとなる信号が発生するまで維持される。
【００４８】
制御部１０は、休止状態において、充電池Ｂの消耗を抑制するため、高速用加速度センサ１１又は低速用加速度センサ１３の何れか一つを予め選択してその出力を監視しており、所定の測定開始設定値以上の加速度を検出した場合（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、開始トリガとなる信号を検出したと判断し、測定モード移行処理により測定モードに移行して（Ｓ１０３）、以降に示す測定処理を開始する。ステップＳ１０３では、休止状態から測定モードに移行する測定モード移行処理として、制御部１０は、全てのセンサ及び測定に必要な各部を機能させる。なお、測定開始設定値以上の加速度は、例えば、載置されていたボール１を投手がつかみ、ウォーミングアップ、準備動作等の動作によりボール１に急激な動きが加わった場合に発生し、投球を開始する可能性があると判断して、以降の処理が開始される。ステップＳ１０２において、所定の測定開始設定値以上の加速度を検出しなかった場合（Ｓ１０２：ＮＯ）、休止状態を継続する。
【００４９】
ステップＳ１０３の測定モード移行処理により、測定モードに移行した制御部は、記憶部１７に設定した静止カウンタの値を「０」にする初期化処理を行う（Ｓ１０４）。静止カウンタは、投手が投球動作の前段階である静止状態に入ったか否かの判定に際し、経過時間の指標とする計数カウンタである。投球動作の前段階である静止状態とは、所謂野球用語での「ボールをセットした状態」である。
【００５０】
制御部１０は、測定モードに移行してからの時間の計測を開始し、移行後の時間が予め設定されている所定の開始判定時間以内かを判定する（Ｓ１０５）。なお、繰り返し処理により、既に移行後の時間の計測を開始している場合、計測中の時間が所定の開始判定時間以内かを判定する。
【００５１】
ステップＳ１０５において、開始判定時間を超えたと判定した場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０１へ戻り、休止状態となる。この場合、ステップＳ１０６以降の処理として示す静止判断要件を満たすこと無く、開始判定時間を超えたことから、ボール１が移動させられただけであると判断する。
【００５２】
ステップＳ１０５において、開始判定時間以内であると判定した場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６以降の処理として示す静止判断要件の判定を行う。
【００５３】
制御部１０は、高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３が測定した加速度が、予め設定されている所定の測定開始値以下であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。ステップＳ１０６は、動いていると判断されたボール１が静止したか否かを判定する処理であり、測定開始値には、「０」又は実質的に静止状態とみなせる範囲を示す加速度の値が設定される。
【００５４】
ステップＳ１０６において、加速度が所定の測定開始値より大きいと判定した場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、ボール１は静止していないと判断し、ステップＳ１０５へ戻り、以降の処理を繰り返す。
【００５５】
ステップＳ１０６において、加速度が所定の測定開始値以下であると判定した場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、制御部１０は、静止カウンタの値に「１」を加算し（Ｓ１０７）、静止カウンタの値が予め設定されている静止判断基準値ｍ（ｍは、自然数）より大きいか否かを判定する（Ｓ１０８）。静止カウンタは、静止状態の経過時間の指標となる値であり、静止カウンタの値が静止判断基準値ｍより大きい場合、静止状態が所定の基準時間以上継続していると判断することができる。なお、例えば、ステップＳ１０７において、１秒等の所定時間を遅延時間（ウェイト時間）として設定し、時間調整をすることができる。
【００５６】
ステップＳ１０８において、静止カウンタの値が静止判断基準値ｍ以下であると判定した場合（Ｓ１０８：ＮＯ）、ステップＳ１０６へ戻り、以降の処理を繰り返す。この場合、静止カウンタの値は、静止判断基準値ｍを超えるまで加算を繰り返すことになる。
【００５７】
ステップＳ１０８において、静止カウンタの値が静止判断基準値ｍより大きいと判定した場合（Ｓ１０８：ＹＥＳ）、制御部１０は、記憶部１７に記憶されている測定データを初期化する（Ｓ１０９）。測定データの初期化は、記憶部１７に確保されている測定データ記憶領域に記憶されている測定データを消去する処理である。
【００５８】
制御部１０は、測定データの記憶開始を報知する（Ｓ１１０）。ステップＳ１１０の記憶開始の報知は、投手に対して投球開始を促す処理であり、具体的な報知手段としては適宜設定することが可能である。例えば、報知手段として振動体１９を一定時間振動させることにより、ボール１を所持する投手に対して報知することができる。また、報知手段として、通信部１８から算出装置２へ報知信号を送信することにより報知することができる。この場合、報知信号を受信した算出装置２は、報知部２６から報知出力を行う。報知出力とは、例えば、スピーカからの音声の報知、画像の表示、予め通信可能に配設されている回転灯等の外部装置への出力である。例えば、画像を表示するモニタ等の外部装置を捕手の後方へ設置し、外部装置に「投球開始」等の文言を表示することができる。さらに、直接投手に対して報知するのではなく、捕手、コーチ等の他者に対して報知し、報知を受けた他者が何らかのサインを投手に送る等、様々な運用が可能である。
【００５９】
制御部１０は、測定データを記憶する（Ｓ１１１）。ステップＳ１１１は、一対の高速用加速度センサ１１，１１、低速用加速度センサ１３、ジャイロセンサ１４及び地磁気センサ１５のそれぞれが測定した測定データを読み取り、読み取った測定データを記憶部１７の記憶領域に記憶させる処理である。本願では、記憶部１７に測定データを記憶するとして説明するが、不揮発性の記録部１６を書換可能なメモリにて構成する場合、記録部１６に測定データを記憶（記録）する様にしても良い。即ち本願で言うところの制御部１０が測定データを記憶（記録）する処理とは、メモリに書き込む処理を示し、書き込み先が不揮発性の記録部１６であっても、揮発性の記憶部１７であっても技術的には等価であり、これにより権利範囲が変わるものではない。なお、測定データは、３ミリ秒等の一定時間毎に周期的に記憶する必要があるため、ステップ１１１の処理は、後述するように繰り返し実行されるが、その際に、時間調整のための待機処理等の処理が行われる。
【００６０】
制御部１０は、高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３が測定した加速度が予め設定されている所定の測定休止値以下であるか否かを判定する（Ｓ１１２）。ステップＳ１１２は、投手が投球動作に入りボール１を投げたか否かを判定する処理であり、測定休止値には、「０」又は実質的に静止状態とみなせる範囲を示す加速度の値が設定される。
【００６１】
ステップＳ１１２において、加速度が所定の測定休止値より大きいと判定した場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、制御部１０は、高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３が測定した加速度の値が反対方向に変化したか否かを判定する（Ｓ１１３）。ステップＳ１１３において、加速度の値が反対方向に変化したと判定したとき（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、制御部１０は、加速度の変化量が予め設定されている測定終了値以上であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３は、いずれも三軸加速度センサであるが、それぞれの軸方向の加速度のうち、少なくとも一つが反対方向に、個々に設定されている測定終了値以上となる変化をした場合、ステップＳ１１３及びＳ１１４の条件を満足したと判定する。ステップＳ１１３及びＳ１１４の条件を満足し、加速度が反対方向に大きく変化したと判定した場合、即ち逆極性（反対方向）の大きな値が出現した場合、ボール１は捕手に捕球されたと判断する。
【００６２】
ステップＳ１１４において、加速度の変化量が予め設定されている測定終了値以上であると判定した場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、制御部１０は、記憶部１７に記憶している測定データを、通信部１８から算出装置２へ送信する（Ｓ１１５）。そして、ステップＳ１０１へ戻り、休止状態となる。捕手に捕球されたと判断した場合、制御部１０は、測定データの記憶を終了し、測定データを算出装置２へ送信して、ボール１の移動状況測定処理を終了する。
【００６３】
ステップＳ１１３において、反対方向に変化した加速度はないと判定した場合（Ｓ１１３：ＮＯ）、又は反対方向に変化した加速度はあるが、測定終了値未満であると判定したとき（Ｓ１１４：ＮＯ）、制御部１０は、測定データの記憶開始又は報知から予め設定されている５秒等の測定時間が経過したか否かを判定する（Ｓ１１６）。ステップＳ１１３及びＳ１１４において、加速度が反対方向に大きく変化していないと判定した場合で、測定時間が経過していないとき、投げられたボール１は飛行中であると判断する。また、測定時間が経過した場合、捕手が捕球できず暴投となったと判断する。
【００６４】
ステップＳ１１６において、測定時間が経過していないと判定した場合（Ｓ１１６：ＮＯ）、ステップＳ１１１へ戻り、次の測定データを記憶して、以降の処理を繰り返す。
【００６５】
ステップＳ１１６において、測定時間が経過したと判定した場合（Ｓ１１６：ＹＥＳ）、制御部１０は、ステップＳ１０１へ戻り、休止状態となる。暴投であると判断した場合、制御部１０は、測定データの記憶を終了し、ボール１の移動状況測定処理を終了する。なお、測定時間が経過して暴投であると判定した場合であっても、その状況を解析するため、記憶部１７に記憶している測定データを算出装置２へ送信するようにしても良い。
【００６６】
ステップＳ１１２において、加速度が所定の測定休止値以下であると判定した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御部１０は、静止カウンタの値に「１」を加算し（Ｓ１１７）、静止カウンタの値が予め設定されている測定休止判断値ｎ（ｎは、ｍより大きい自然数）より大きいか否かを判定する（Ｓ１１８）。ステップ１１２で加速度が所定の測定休止値以下の場合、ボール１は投げられていないと判断し、さらに静止カウンタの値が測定休止判断値ｎより大きい場合、静止状態が所定の基準時間以上継続していることから、投球を中止したと判断することができる。
【００６７】
また、投手は、捕手に向けて投球する前に、牽制球を投げるふりを行う偽投、ボール１をもてあそぶ仕草等の動作を行うこともあるが、ステップＳ１１４における加速度変化量及びステップＳ１１６における測定時間を適切に設定することにより、これらの動作を除外することができる。ただし、そのような状況をも加味して他の条件を追加設定しても良く、そのような状況をも含めて測定データを記憶し続けるようにしても良い等、適宜設計することが可能である。
【００６８】
測定データの記憶は、ステップＳ１１１にて行う処理を示したが、これに限らず、予め設定された時間毎に、高速用加速度センサ１１、低速用加速度センサ１３、ジャイロセンサ１４及び地磁気センサ１５のそれぞれが測定した測定データを読み取り、読み取った測定データを記憶部１７の記憶領域に記憶させる測定データ記憶サブルーチンを実行させるようにしても良い。このようなサブルーチンを設定した場合、ステップＳ１１１の最初の処理においてサブルーチンを起動し、測定データを送信する前又は移動状況測定処理を終了する前に、サブルーチンを終了する処理が実行される。サブルーチンとして処理した場合、測定データの記憶間隔の設定が容易となる。
【００６９】
このような移動状況測定処理では、投球開始可能な状態及び捕球された状態をボール１の測定データから判定することができる。従って、例えば、投手のグローブ及び捕手のミットにセンサを設けるといった方法をとる必要が無い。このため、競技者が普段使用している道具を用いることが可能となる。
【００７０】
以上のようにして、移動状況測定処理が実行される。
【００７１】
図７は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置２の測定データ記録処理の一例を示すフローチャートである。算出装置２の制御部２０は、記録部２１に記録された算出プログラム２１ａの各手順を実行することにより、ボール１から送信された測定データを記録する測定データ記録処理を実行する。算出装置２の制御部２０は、算出プログラム２１ａの実行により、ボール１から送信された測定データを、通信部２３にて受信し（Ｓ２０１）、受信した測定データを、記録部２１の測定値データベース２１ｂに、測定したセンサ毎に記録する。なお、一対の高速用加速度センサ１１，１１の測定データについては、それぞれ記録するようにしても良く、平均値のみを記録するようにしても良い。
【００７２】
制御部１０は、記録した測定データについてサンプリング回数Ｍ（Ｍは、自然数）を計数し、計数したサンプリング回数Ｍを処理の上限値として設定する（Ｓ２０２）。さらに、制御部１０は、カウンタＮに初期値として「１」を設定する（Ｓ２０３）。
【００７３】
制御部１０は、記録部２１の測定値データベース２１ｂから低速用加速度センサ１３のＮ回目の測定結果である加速度の測定データを読み出し（Ｓ２０４）、読み出した測定データの値が、低速用加速度センサ１３の有効測定範囲内か否かを判定する（Ｓ２０５）。なお、判定の基準となる有効測定範囲は予め設定されている。
【００７４】
ステップＳ２０５において、測定データの値が低速用加速度センサ１３の有効測定範囲内であると判定した場合（Ｓ２０５；ＹＥＳ）、制御部１０は、低速用加速度センサ１３の測定データの値を、Ｎ回目の加速度の測定値として選択する（Ｓ２０６）。
【００７５】
ステップＳ２０５において、測定データの値が低速用加速度センサ１３の有効測定範囲外であると判定した場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、制御部１０は、高速用加速度センサ１１のＮ回目の測定結果である加速度の測定データを読み出し（Ｓ２０７）、読み出した測定データの値を、Ｎ回目の加速度の測定値として選択する（Ｓ２０８）。
【００７６】
ステップＳ２０４〜Ｓ２０８は、測定データが示す測定結果及び各センサの有効な測定範囲に基づいて、算出に用いる測定データを選択する処理である。制御部１０は、ステップＳ２０４〜Ｓ２０８の処理にて選択した測定データを記録部２１の測定値データベース２１ｂに、Ｎ回目の選択加速度のデータとして記録する（Ｓ２０９）。
【００７７】
制御部１０は、カウンタＮに「１」を加算し（Ｓ２１０）、加算後のカウンタＮの値が、処理の上限値として設定したサンプリング回数Ｍより大きいか否かを判定する（Ｓ２１１）。
【００７８】
ステップＳ２１１において、Ｎの値がＭより大きいと判定した場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、全ての測定データについて選択を終えたと判断し、制御部１０は、測定データ記録処理を終了する。ステップＳ２１１において、Ｎの値がＭ未満であると判定した場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、まだ選択していない測定データがあると判断し、制御部１０は、ステップＳ２０４へ戻り、以降の処理を繰り返す。
【００７９】
図７では、高精度に加速度を測定することが可能な有効範囲が一部重複した高速用加速度センサ１１及び低速用加速度センサ１３を組とし、それぞれの測定データのうち、ボール１の速度が測定範囲に合致した測定データを選択する例を示した。なお、低速回転時において高精度に回転速度を測定するジャイロセンサ１４と、高速回転時において高精度に回転速度を測定及び算出する高速用加速度センサ１１とを併用して用い、ボール１の回転速度が測定範囲に合致した測定データが挙動算出のための測定データとして選択することも可能である。また、ジャイロセンサ１４、低速用加速度センサ１３及び高速用加速度センサ１１の全てを組として併用することも可能であり、更に多くのセンサを組として併用して用いることも可能である。なお、センサが切り替わる場合、測定データの値が変動する場合があるため、校正を十分に行い、必要に応じて測定データを補正することが好ましい。
【００８０】
なお、ここでは、受信した測定データ及び選択した測定データの全てを測定値データベース２１ｂに記録する形態を示したが、受信した測定データは一時的に記憶部２２に記憶し、選択した測定データを加速度として測定値データベース２１ｂに記録するようにしても良い。
【００８１】
以上のようにして、測定データ記録処理が実行される。
【００８２】
算出装置１は、測定値データベース２１ｂに記録した測定データに基づいて、ボール１の飛行軌跡、飛行速度、回転数、回転方向等の挙動を算出することができる。算出方法は、既存の様々な計算方法及び技術を用いることが可能である。一例として、低速用加速度センサ１３及び高速用加速度センサ１１による測定データである加速度からボール１の速度及び移動距離を算出する方法について説明する。
【００８３】
測定データによる加速度ａと速度Ｓとの関係は以下の式として示すことができる。
【００８４】
ａn ＝（Ｓn −Ｓn-1 ）／Δt；即ち、Ｓn ＝Ｓn-1 ＋ａn ×Δｔ
ａ1 ＝（Ｓ1 −Ｓ0 ）／Δｔ；即ち、Ｓ1 ＝Ｓ0 ＋ａ1 ×Δｔ
但し、ａn ：Ｎ回目（サンプリング時間Ｎ）の加速度
Ｓn ：Ｎ回目の速度
Ｓn-1 ：Ｎ−１回目（Ｎ回目の一つ前）の速度
Δｔ：サンプリング時間間隔
ａ1 ：最初（Ｎ＝１）のサンプリング時の加速度値
Ｓ1 ：最初（Ｎ＝１）のサンプリング時の速度
Ｓ0 ：デフォルト速度（初期値）
【００８５】
速度Ｓと移動距離ｄとの関係は以下の式として示すことができる。
【００８６】
Ｓn ＝（ｄn −ｄn-1 ）／Δｔ；即ち、ｄn ＝ｄn-1 ＋Ｓn ×Δｔ
Ｓ1 ＝（ｄ1 −ｄ0 ）／Δｔ；即ち、ｄ1 ＝ｄ0 ＋Ｓ1 ×Δｔ
但し、ｄn ：Ｎ回目の位置
ｄn-1 ：Ｎ−１回目の位置
ｄ1 ：最初（Ｎ＝１）のサンプリング時の位置
ｄ0 ：デフォルト位置（初期値）；投手の投球開始位置
【００８７】
さらに、移動距離ｄn は下記の式で算出することができる。
【００８８】
ｄn ＝ｄ0 ＋Ｓn ×Δｔ
＝ｄ0 ＋（Ｓ1 ＋Ｓ2 ＋  ・・・  ＋Ｓn ）×Δｔ
＝ｄ0 ＋（ａ1 ＋ａ2 ＋  ・・・  ＋ａn ）×Δｔ×Δｔ＋Ｓ0 ×Δｔ
【００８９】
ｄ0 は、投球開始位置であるので、飛行距離は、ｄn からｄ0 を減じた値となる。上記式のうち、Ｓ0 については、静止した状態のボール１の速度として、「０」を初期値とすることにより、ボール１の移動距離として、（ａ1 ＋ａ2 ＋  ・・・  ＋ａn ）×Δｔ×Δｔと計算することができる。
【００９０】
例示したように様々な算出方法でボール１の挙動は算出される。そして、算出されたボール１の挙動は様々な方法で出力される。図８は、本発明に係る挙動算出システムにて用いられる算出装置２から表示される画像の一例を示す説明図である。図８は、算出装置２の表示部２５に、ボール１の挙動として所定の時間間隔におけるボール１の位置を表示した画像であり、ボール１の軌跡を示している。このように様々な方法で画像を表示することにより、算出したボール１の飛行軌跡、飛行速度、回転数、回転方向等の挙動を解析し、また比較することが可能となる。
【００９１】
本発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、他のいろいろな形態で実施することが可能である。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【００９２】
例えば、前記実施形態は、移動体として野球の硬式球をボール１として示したが、本発明は、類似の競技である軟式野球及びソフトボールをはじめ、様々な運動競技に用いられる様々な移動体の挙動の算出に適用することが可能である。例えば、移動体及びその移動体を用いた運動競技として、サッカーボールを移動体とし、サッカーのペナルティキック、フリースロー等の動作におけるサッカーボールの挙動を算出することが可能である。また、バレーボール、テニス等の球技におけるサーブの動作におけるボールの挙動、バスケットボールにおけるフリースローの動作におけるボールの挙動等の各種移動体の挙動を算出することが可能である。また、球技に限らず、円盤投げ、砲丸投げ、やり投げ、ハンマー投げ等の投擲競技における円盤、砲丸、やり、ハンマー等の移動体の挙動を算出することが可能である。さらに、飛翔体に限らず、ビリヤード、ボウリング等の運動競技に用いられる手玉及び的玉、ボール等の移動体に対し、その挙動を算出することが可能である。
【００９３】
また、前記実施形態では、算出装置２が、有効な測定範囲に基づいて測定データを選択する形態を示したが、本発明はこれに限らず、ボール１が測定データの記憶時又は送信時に測定データを選択する等、適宜設計することが可能である。
【００９４】
また、ボール１の挙動を算出結果に基づいて画面上に表示させる際に、ボール１の縫い目１ａを表示すれば、ボール１の挙動をよりリアルに表現することができる。但し、この場合、ボール１の外皮の縫い目１ａとこれに内蔵するセンサ基板との位置（向き）関係を一定の関係におき、縫い目をどのように表示するのか、確定しておく必要がある。このようなボール１は、例えば、糸巻き加工後（外皮で覆う前）に地磁気センサ１５と低速用加速度センサ１３（重力加速度（重力の方向）を測定）とを動作させてセンサ基板の真上及び真横位置を検出し、その検出位置にマーキングを施した後、糸巻き後のボール１を予めマーキングを施した外皮により互いのマーキングが一致するよう被覆して縫い合わせることにより、製作することができる。また、ボール１の製作（完成）後にボール１の複数箇所にマーキングを施し、該マーキングを基にボール１を一定の姿勢においた状態で地磁気センサ１５と低速用加速度センサ１３（重力加速度を測定）とを動作させてセンサ基板とマーキングとのずれを検出し、このずれを補正するデータを予めボール１側に記録しておくことにより、ボール１の挙動を表示する際にセンサ基板の向きに合わせて縫い目の位置を補正し表示することができる。この方法によれば、ボール製作工程の煩雑化を回避することができる。
【符号の説明】
【００９５】
１  ボール（移動体）
１０  制御部
１１  高速用加速度センサ
１３  低速用加速度センサ
１４  ジャイロセンサ
１６  記録部
１７  記憶部
１８  通信部
１９  振動体
２  算出装置
２０  制御部
２１  記録部
２１ａ  算出プログラム
２１ｂ  測定値データベース
２３  通信部
２６  報知部
【図１】
0006620297.tif 000002
【図２】
0006620297.tif 000003
【図３】
0006620297.tif 000004
【図４】
0006620297.tif 000005
【図５】
0006620297.tif 000006
【図６】
0006620297.tif 000007
【図７】
0006620297.tif 000008
【図８】
0006620297.tif 000009