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技術 投球等練習装置、そのためのコンピュータプログラムおよび方法

出願人 ナレルシステム株式会社
発明者 中村圭介
出願日 2019年7月15日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2019-130761
公開日 2021年2月12日 (8ヶ月経過) 公開番号 2021-013657
状態 未査定
技術分野 訓練用具
主要キーワード 設置治具 物理的センサー 跳ね返り係数 等距離線 衝突箇所 衝突タイミング クッション状 センサー機器
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2021年2月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

頑強で壊れにくく、製作・設置コストが少なく、球を回収・再利用しやすい投球練習装置、そのためのコンピュータプログラム及び方法を提供する。

解決手段

目標の範囲を示す特徴を付した面(平面であってもなくてもよい)へのボール6又は物体(以降「ボール等」と呼ぶ)への衝突分類器を備え、利用者がボール等を衝突させる毎に分類器による分類を表示等する練習装置である。分類器は、衝突の前後に撮像した画像(静止画又は動画)にもとづいて分類を行なう。また、分類器は衝突のタイミング又は分類結果を、面の全体領域又は部分領域における振動、接触、接触音又はこれらの組合せを感知するセンサー4に基づいて判断する。また、分類器は、面への衝突を感知したタイミングで撮像した画像により衝突を分類する。

概要

背景

このような練習装置等は、従来、物理的な複数の開口部のある袋や、衝撃によって蓋(それぞれ番号がついている)が開く複数の格子や、着球する付近の複雑なセンサー機器構成(下記特許文献1等)によってによって実現されていた。これらは、物理的な一定の頑強さはそなえているものの、物理的もしくは電子機器的に破損しやすく、単純な機構のものではボールを再利用(再投球等)しにくく、投球練習などの設置・運用に関するコスト(練習装置製作費、設置運営費、ボール等の回収時間、等)が大きくかかっていた。

概要

頑強で壊れにくく、製作・設置コストが少なく、球を回収・再利用しやすい投球等練習装置、そのためのコンピュータプログラム及び方法を提供する。目標の範囲を示す特徴を付した面(平面であってもなくてもよい)へのボール6又は物体(以降「ボール等」と呼ぶ)への衝突分類器を備え、利用者がボール等を衝突させる毎に分類器による分類を表示等する練習装置である。分類器は、衝突の前後に撮像した画像(静止画又は動画)にもとづいて分類を行なう。また、分類器は衝突のタイミング又は分類結果を、面の全体領域又は部分領域における振動、接触、接触音又はこれらの組合せを感知するセンサー4に基づいて判断する。また、分類器は、面への衝突を感知したタイミングで撮像した画像により衝突を分類する。

目的

本発明が解決しようとする課題は、頑強で壊れにくく製作・設置コストが少なく球を回収・再利用しやすい投球等練習装置、そのためのコンピュータプログラム及び方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

目標の範囲を示す特徴を付した面(平面であってもなくてもよい)へのボール又は物体(以降「ボール等」と呼ぶ)への衝突分類器を備え利用者がボール等を衝突させる毎に分類器による分類を表示等する練習装置

請求項2

前記分類器が、衝突の前後に撮像した画像(静止画又は動画)にもとづいて分類する請求項1に記載の練習装置。

請求項3

前記分類器が、前記衝突のタイミング又は分類結果を、面の全体領域又は部分領域における振動、接触、接触音又はこれらの組合せを感知するセンサーに基づいて判断する請求項1に記載の練習装置。

請求項4

前記分類器が、面への衝突を感知したタイミングで撮像した画像により衝突を分類する請求項2および3に記載の練習装置。

請求項5

請求項1から4のいずれか一項の練習装置に用いるコンピュータプログラム

請求項6

請求項1から4のいずれか一項に記載の練習装置を用いた方法。

技術分野

0001

本発明は、野球ハンドボール等の投球サッカーシュートテニスバレーボールショット等の練習装置に関する。また、そのような装置のためのコンピュータプログラム及び方法に関する。

背景技術

0002

このような練習装置等は、従来、物理的な複数の開口部のある袋や、衝撃によって蓋(それぞれ番号がついている)が開く複数の格子や、着球する付近の複雑なセンサー機器構成(下記特許文献1等)によってによって実現されていた。これらは、物理的な一定の頑強さはそなえているものの、物理的もしくは電子機器的に破損しやすく、単純な機構のものではボールを再利用(再投球等)しにくく、投球練習などの設置・運用に関するコスト(練習装置製作費、設置運営費、ボール等の回収時間、等)が大きくかかっていた。

先行技術

0003

実願2001−816

発明が解決しようとする課題

0004

したがって、本発明が解決しようとする課題は、頑強で壊れにくく製作・設置コストが少なく球を回収・再利用しやすい投球等練習装置、そのためのコンピュータプログラム及び方法を提供することである。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、
目標の範囲を示す特徴を付した面(平面であってもなくてもよい)への
ボール又は物体(以降「ボール等」と呼ぶ)への衝突分類器を備え
利用者がボール等を衝突させる毎に分類器による分類を表示等する
練習装置を提供する。
:「目標の範囲を示す特徴を付した面」は、野球等のストライク(さらに左右の様々な身長バッターの影)やサッカー・ハンドボール等のゴール大人用子供用)やテニス・バレーボール等の仮想的な的を描いた夫な面、さらにストライクやゴールや的等の範囲を縦Mコマ横Nコマや同心円や同心円内の縦横斜めの角度に分ける線等を描いたものを含んでよく、ノーゴール・ボール・的外れ等を細分類する線を含んでよい。また、目標となる部位からの等距離線を明示した人間や動物乗り物等を模した金属像の曲面多面体を含む。これが平面であるときは、多くの場合、投球等した利用者にボール等な跳ね返るためボールの改修と再利用が容易になる。また、図1の1の素材や2のようなバネ性質の調整によって跳ね返り係数を調整することもできる。
:「表示等」には、現場機器遠隔機器への通信後の表示、分類結果計算機による積算・分析診断後の表示、音声や光や文字等による表示、衝突箇所への表示(深部でのLE明滅や表面へのレーザー照射等)を含む。
>これにより、多くの場合に、設備が破損しにくく、球等の再利用が容易になるとともに、訓練スポーツ練習をする際の判定・評価の手間が減り、現場遠方観衆を含めてより楽しめる形での演出も可能になる。

0006

本発明はまた、前記分類器が、衝突の前後に撮像した画像(静止画又は動画)にもとづいて分類する
練習装置を提供する。
:これは、ひとつの静止画又は静止画の系列からの分類だけでなく、動画による分類を含み、静止画や動画からのピクセル色分布解析ディープラーニング技術(教師あり学習)により分類することを含む。的などが幾何学形状のときは、球の色を示すピクセル集合の衝突中心座標が当該幾何学形状の理論的な範囲かどうかをコンピュータによって計算することによっても簡易的な判定やコース分類等をすることもできる。
>これにより、前記「面」側における少ない物理的センサー(1個の加速度センサー等)により、衝突の詳細な位置(例えばゴールしたかどうかの評価となる位置)・速度・角度などの分類が可能になる。
>また、撮像は可動部が少ないため、雨や経年劣化にもつよく、デジタルカメラが普及した現代では、保守運営コストも安価であり有利である。

0007

本発明はまた、
前記分類器が、前記衝突のタイミング又は分類結果を、面の全体領域又は部分領域における振動、接触、接触音又はこれらの組合せを感知するセンサーに基づいて判断する
練習装置を提供する。
:振動と接触は全体又は部分領域ごとに配置した加速度センサーにより検知可能であり、接触音はいくつかのマイクにより検知分類可能である。
>衝突のタイミングは、分類の単位を判定するために必要であり、分類結果は判定の内容のために必要であるが、こうして、これらを多面的に頑強に判断することが可能になる。

0008

本発明はまた、
前記分類器が、面への衝突を感知したタイミングで撮像した画像により
衝突を分類する
練習装置を提供する。
>これにより、ディープラーニング等の場合に教師信号を与えて学習する画像の集合を節約し、学習コストを小さくすることができる。

0009

また、このような練習装置に用いるコンピュータプログラムと方法を提供する。

図面の簡単な説明

0010

本発明の一実施例のシステム概要図である。
本発明の野球投球練習の一実施例の概略図である。
本発明の一実施例によるサッカーのゴールキック練習装置の概略図である。
本発明の一実施例によるテニスのショット練習装置の概略図である。
本発明の一実施例によるキャッチボール練習装置(多面体の例)の一部の概略図である。

0011

以下、例としての実施例を用いて、様々な実施の形態について説明するが、これに限られるものではない。
いずれにしても、分類器が利用者の蹴りや投球等による衝突画像をもとに一瞬で分類判断できるように構成する。この際、撮像と分類器への画像入力は、ステンレス板や地面や人形に衝突振動があったときのみ行い、その分類結果をパソコン等に送って表示することにより、ゴール側のセンサーは衝突振動センサーのみとすることができる。
別の実施例では、ステンレス板近傍のマイクからの音声信号のみで撮像タイミングを判断することができ、さらにこの衝突タイミングの判断にもとづき動画と動画上のタイミングを指定した教師信号のあるディープラーニング結果だけを用いて動画だけから自動分類を行うことも可能である。

0012

図1は、本発明の一実施例によるシステム概要図である。
ステンレス板1は、塗装した上にストライクゾーンやゴールの格子や練習用打ち込み同心円等を描いたステンレス板(6.4mm)である。この板厚や寸法は、用途(野球、サッカー、テニスなど)によって異なる。
バネ2は、ステンレス板1を壁(コンクリート建物固定用支柱等)に固定する(実際の必要個数は省略)。
壁3は、コンクリートや建物、又は、固定用の支柱等(スケルトンでもよい)からなる。
加速度センサー4は、ステンレス板1へのボール6の衝突を感知するための加速度センサーであり、確実な感知に必要な個数を設置する。
投球者5(図は野球の投手の場合)は、練習装置の機械学習(ディープラーニング等)のための投球者である場合と、機械学習後の練習者(利用者)である場合とがある。機械学習結果は、練習装置を量産する際には、電子データとしてコピーすることができる。
ボール等6は、投球者5から発せられ、ステンレス板1に衝突する。
通信7は、加速度センサー4からデジタルカメラ8への通信であり、球6等による衝撃のあったタイミングを伝え、撮像とストライク判定やコース分類等につなげる。
デジタルカメラ8は、設置治具8aで撮像方向9に向けて固定されており、加速度センサー4からの衝突を示す信号に応じてステンレス板1全体(球6の衝突の様子を含む)を撮影し、その画像情報10をコンピュータ11に送信する(USB配線、WIFI接続、等)。
ピュータ11は、画像情報10により、開発時には目視判定者12からの教師信号13をもとに機械学習を行い、運用時には機械学習結果をもとに判定・コース分類等を行い、図示しないディスプレイスピーカにより利用者(練習者)に判定やコース分類を伝える。

0013

図2は、野球投球練習の一実施例の概略図である。
描かれた格子1aは、野球のストライクゾーンの範囲において、5×5種類の侵入コースを描いたものであり、この線は機械学習においても利用される。また別の図示しない実施例では、ボールもずれた方向の境界線などにより分類される。
描かれた像1bは、野球の左バッターを模して描いたものであり、投球練習者に臨場感を与えるとともに、機械学習のための画像情報の一端にもなりうる。右バッター1cも同様である。
ステンレス板1は、サッカー(図3)やテニス(図4)の場合よりも小さい板で、コンパクト練習場をつくることができる。

0014

図3は、本発明の一実施例によるサッカーのゴールキック練習装置の概略図である。
サッカーゴールの正面内径(7.32m×2.44m程度)の正面等を余裕をもって描けるサイズの溶接した緑地のステンレス板1(9m4m×3.2mm)をバネ2でコンクリート壁3(15m×8m)に接続して立てかけ、裏面に適当な密度で加速度センサー4を設けコンピュータ11に接続する。
サッカーゴールの外枠と内径を明示しかつ内径を縦3横5コマに15分割した格子線を引き、実際に1万発以上のボレーシュート等を当てて、ステンレス版1への衝撃(加速度センサー4で判断する)のあった各時点の静止画を撮影し、それがゴールかどうか、ゴールだとすれば15分割したどの領域へのゴールか又は格子に当たって跳ね返ることになるゴールかどうかについての人手などによる教師信号13を付与し、新しいゴールがあった時点でのディープラーニングによる判断ができるようにする。ここで、人12の目視等で判断できないときは、実際に作った格子にあてて実験した結果を教師信号13とすることもでき、別途の計算機による物理シミュレーション等の結果を教師信号13とすることもできる。
判断の結果は、ステンレス版の各格子の中央に埋め込んだLED等(図示しない)の消灯で、その格子内にゴールしたことを表示するとともに、現場脇の掲示板や、スマートフォンで確認可能なWEBサイトにも表示されるようにする。消灯された格子のLEDは、別のゲームの開始信号に応じてリセットされて点灯するようにコンピュータ11等にプログラムされている。
ハンドボールのゴール、野球のストライクゾーン等についても、サイズは小さくなるが、同様に構成することができる。野球の場合にはあらかじめ指定された格子又はコースに、例えば、右上ストライク、左下ストライク、右下ボール、左上ストライクと一球一球投げ分けたときに1アウトみなすようにしてゲーム性を演出することもできる。

0015

図4は、本発明の一実施例によるテニスのショット練習装置の一部の概略図である。バレーボールの場合にも、システム的には同様に構成することができる。
バレーボールやテニス等の場合は、全体を図示しないが、衝撃を検知する地面(図示しない)と衝撃を検知するクッション状の人形(図5を参考にされたい)のある空間にいくつかの同心円で表現した的等(1d,1e等)を表現し、サッカーや野球と同様に機械学習等をした上で、練習やゲームをすることができる。

実施例

0016

図5は、本発明の一実施例によるキャッチボール練習装置(多面体1の例)の一部の概略図である。野球のキャッチボールの他、バレーボールやテニスで、レシーバー1等の正面(や逆に正面を避けたコース)を狙う場合に使用することができる。ボールの回収の便を考慮すれば、必ずしも多面体にする必要はないが、多面体の場合は、斜めから打ったボールが多面体に垂直の的に当たる場合には、回収しやすくなる場合がある。

0017

1塗装した上にストライクゾーンやゴールの格子や練習用の打ち込み同心円等を描いたステンレス板(6.4mm)
1a野球のストライクゾーンと侵入コースを描いた格子
1b 野球の左バッターを模して描いた像
1c 野球の右バッターを模して描いた像
1dテニスの練習のための的を同心円に描いたもの
1e テニスの練習のための的を同心円とずれ角度によって示したもの
1f 野球のキャッチボールのための的を同心円とずれ角度によって示したもの
2 ステンレス板を壁(コンクリートや建物や固定用の支柱等)に固定するためのバネ(実際の必要個数は省略)
3 壁(コンクリートや建物や固定用の支柱等)
4 ステンレス板1へのボールの衝突を感知するための加速度センサー
5練習装置の機会学習等のための投球者又は機械学習後の投球等練習者(利用者)
6 ボール等
7 加速度センサー4からカメラへの通信(衝撃のあったタイミング)
8デジタルカメラ
8a デジタルカメラを設置治具
9 デジタルカメラの撮像方向
10 デジタルカメラからの画像情報
11コンピュータ(ディスプレイ、教師信号やプレイリセット信号入力装置、判定スピーカーを備える)
12ストライク・ボール・コース(該当格子)の目視判定者(教師信号提供者
13 教師信号等

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