Golf is a very demanding physical game and the golf “swing” is a complex movement that involves the whole body. An analysis of the gesture of swing must be characterized by a double approach: - analysis of the biomechanics of golfer’s movement - analysis of the anthropometric characteristics of the golfer Considering both these aspects, it can be obtained a complete and valid assessment of the golfer’s performance. This study aims to analyse all the parameters involved in the swing gesture and investigate their influence on the realization of the movement, in order to provide the golfer with an useful tool to improve performance and technique. The present study was developed in cooperation between the Laboratory of Postural and Motion Analysis “Luigi Divieti” of Politecnico of Milan and the Biomechanical Institute of Valencia (IBV) of Universidad Politécnica of Valencia. In this study, 10 semi-professional golf players of the school of high performance of the Federación Valenciana were analyzed, aged between 17 and 23 years, with a range of handicap among -1.7 and 5, all of them right-handed. First of all, an anthropometric analysis of the golfers has been realized: through the use of a Scanner 3D all the principal dimensions and heights of body segments have been detected. Osseous diameters, muscular perimeters and thickness of skin folds have been measured with additional instruments: segmometer, plicometer and tape measure. The measurements made with this complementary instrumentation provided additional information for the characterization of the somatotype, which was obtained following the ISAK procedure. In addition, it has been developed a biomechanical analysis of players through a photogrammetric system consisting of ten cameras with a sample frequency of 250 Hz associated with two dynamometric platforms. For each player, five measures of the movement of swing were carried out with a driver specifically planned according to the anthropometric characteristics of the golfer. From this analysis, through the realization of a biomechanical model for the implementation of the data, numerous variables kinematic and kinetic have been detected: angles described by the various joints during movement of swing, angular velocities of the body segments, articular torques, ground reaction forces and relative moments, times of the main swing phases and finally center of pressure displacements. In this study, the swing movement has been divided in seven essential parts, for each of them all corresponding biomechanical variables have been detected. Once acquired and processed all anthropometric and biomechanical variables, the data were analyzed by a statistical study. The statistical assessment consisted on the one hand in a descriptive analysis of the data and on the other hand in the analysis of the correlations between anthropometric, biomechanical, and performance parameters. As performance factors have been chosen: 1. Club head speed 2. Horizontal angle of delivering the ball 3. Golfer’s handicap Factors influencing the performance evaluation of a golf shot are the distance attained by the ball and its direction. Therefore, the club head speed as well as the launch angle have been considered as performing factors, being strongly correlated with these quantities. Handicap instead, is a well known numerical measure of a golfer's ability, related to hitting balls into a series of holes on a course using the fewest number of strokes. For the statistical correlation were considered significant relationships with a Pearson correlation coefficient ≥ 0.45 and a p-value <0.001. The results have shown that: - Performance parameters are significantly influenced by the movement of specific body segments detected during the golf swing. Then it could be deduced that training aimed at timing and specifical movements of those segments might have a noticeable influence on performance. - Physiological capacities may improve the ability of golfers to execute stronger shots during swing, which translates in higher club head velocity. Subjects with different somatotypes produce different club head speed, in particular those with a higher amount of mesomorphy, characterized by bigger muscles, demonstrated better skill in accelerating the club head. - Different executions of the swing motion are associated to different somatotypes: more ectomorph subjects have demonstrated to use their height for extending the range of motion of the higher part of the body, while those being characterized by a higher level of endomorphy seam to emphasize the movement of pelvis and trunk. Furthermore, biomechanical parameters are strongly influenced by the golfer's body mass and height. This thesis shows therefore the importance of carrying out a biomechanical as well an anthropometrical analysis of the swing movement in golf, with the objective of defining its execution. It can be considered as a preliminary study for the definition of an “optimal” swing, furnishing a useful means for golfers and coachers to evaluate many aspects of training and performance in golf.

Lo swing del golf è un gesto che implica la generazione di movimento e forze da parte di tutto il sistema corporeo del golfista. Un’analisi del gesto di swing deve essere caratterizzata da un duplice approccio: - analisi della biomeccanica del movimento del golfista - analisi delle caratteristiche antropometriche del golfista Considerando entrambi questi aspetti, si può ottenere una valutazione completa e valida della performance del giocatore di golf. Questo studio si propone come obiettivo l’analisi di tutti i parametri coinvolti nell’elaborazione del gesto di swing e della loro influenza sulla realizzazione del movimento, in modo da fornire al golfista uno strumento utile per migliorare performance e tecnica. Il presente lavoro è stato effettuato in collaborazione tra il Laboratorio di Analisi della Postura e del Movimento “Luigi Divieti” del Politecnico di Milano e l’Instituto de Biomecánica de Valencia, dell’Universidad Politécnica de Valencia. Come soggetti di studio, sono stati analizzati dieci giocatori semi-professionali appartenenti alla Escuela de Alto Rendimiento de la Federación Valenciana, di età compresa tra i 17 e i 23 anni, con un range di handicap tra -1.7 e 5. In primis è stata realizzata un’analisi antropometrica dei golfisti: attraverso l’utilizzo di uno Scanner 3D sono state rilevate tutte le grandezze relative alle dimensioni e le altezze di tutti i principali segmenti corporei. Diametri ossei, perimetri muscolari e spessore della pliche corporea sono invece stati rilevati con strumentazione supplementare quale segmometro, metro e plicometro. Da queste misure sono stati poi ottenuti i somatotipi dei soggetti, seguendo il sistema di misura di ISAK basato sul metodo di Heath-Carter. In secondo luogo, si è sviluppata un’analisi biomeccanica dei giocatori attraverso un sistema di fotogrammetria costituito da dieci telecamere con frequenza di acquisizione pari a 250 Hz associato a due piattaforme dinamometriche. Per ogni giocatore, sono state acquisite cinque misure del gesto di swing effettuato con un driver appositamente progettato in base alle caratteristiche antropometriche dei giocatori. Dalla suddetta analisi, tramite la realizzazione di un modello biomeccanico per l’implementazione dei dati, sono state rilevate numerose variabili cinematiche e cinetiche: gli angoli assunti dalle diverse articolazioni durante il movimento di swing, le velocità angolari dei segmenti corporei, i momenti articolari, le forze di reazione al terreno e i relativi momenti, i tempi di realizzazione del gesto e infine gli spostamenti del centro di pressione. Per una migliore analisi del gesto di swing, questo è stato diviso in sette fasi differenti, per ognuna delle quali sono state rilevate tutte le variabili biomeccaniche corrispondenti. Una volta acquisiti ed elaborati tutti i parametri antropometrici e biomeccanici, i dati sono stati analizzati tramite uno studio statistico. La valutazione statistica si è effettuata da una parte con l’analisi descrittiva dei dati, e dall’altra con l’analisi delle correlazioni esistenti tra parametri antropometrici, biomeccanici, e di rendimento. Come fattori di rendimento sono stati scelti: 1. velocità della testa della mazza 2. angolo orizzontale di lancio della palla 3. handicap del golfista I fattori che consentono di valutare la performance di un tiro in una partita di golf sono la distanza raggiunta dalla palla e la sua direzione. Pertanto, la velocità della testa della mazza così come l’angolo di lancio della palla, essendo fortemente correlati con queste due grandezze, sono stati considerati come parametri di rendimento. L’handicap invece, essendo un indicatore della bravura del golfista relazionato con la sua capacità di mettere in buca la palla nel minor numero di colpi, è stato assunto come parametro di misura dell’abilità del golfista. Per la correlazione statistica, sono state considerate significative le relazioni aventi un coefficiente di correlazione di Pearson ≥ 0.45 e un p-value < 0.001. I risultati ottenuti hanno dimostrato che: - I parametri di rendimento sono significativamente influenzati dal rango di movimento dei segmenti corporei del golfista nell’atto di esecuzione dello swing. In particolare, è stato notato come diversi tipi di allenamenti influenzino effettivamente i parametri biomeccanici, e quindi la loro correlazione con gli indicatori di performance. - Le caratteristiche fisiche del soggetto influenzano effettivamente la sua capacità di generare forza nel lancio, condizione rilevabile attraverso la valutazione della velocità della testa della mazza. Soggetti con somatotipi diversi, e in particolare piu mesomorfi, hanno infatti dimostrato di ottenere una maggiore velocità di lancio, legata alla maggiore muscolatura del giocatore. - Somatotipi diversi, infine, hanno dimostrato differenze nel movimento di esecuzione dello swing: i soggetti più ectomorfi risultano avere un rango di movimento della parte alta del corpo che sfrutta l’altezza, mentre i più endomorfi sembrano avere un maggior movimento di pelvis e tronco dovuto alla minore muscolatura. I parametri biomeccanici, inoltre, risultano essere significativamente influenzati da massa e altezza del golfista. Il presente lavoro, quindi, dimostra l’importanza dell’analisi sia antropometrica che biomeccanica nello studio del gesto del swing nel golf, e costituisce uno studio preliminare alla determinazione di un gesto “ottimale” di swing che possa essere considerato da golfisti e allenatori come un utile strumento di valutazione della performance nel golf.

Analysis of the influence of biomechanical and anthropometrical factors on the performance of golf swing

PRIOLO, ELISA
2012/2013

Abstract

Golf is a very demanding physical game and the golf “swing” is a complex movement that involves the whole body. An analysis of the gesture of swing must be characterized by a double approach: - analysis of the biomechanics of golfer’s movement - analysis of the anthropometric characteristics of the golfer Considering both these aspects, it can be obtained a complete and valid assessment of the golfer’s performance. This study aims to analyse all the parameters involved in the swing gesture and investigate their influence on the realization of the movement, in order to provide the golfer with an useful tool to improve performance and technique. The present study was developed in cooperation between the Laboratory of Postural and Motion Analysis “Luigi Divieti” of Politecnico of Milan and the Biomechanical Institute of Valencia (IBV) of Universidad Politécnica of Valencia. In this study, 10 semi-professional golf players of the school of high performance of the Federación Valenciana were analyzed, aged between 17 and 23 years, with a range of handicap among -1.7 and 5, all of them right-handed. First of all, an anthropometric analysis of the golfers has been realized: through the use of a Scanner 3D all the principal dimensions and heights of body segments have been detected. Osseous diameters, muscular perimeters and thickness of skin folds have been measured with additional instruments: segmometer, plicometer and tape measure. The measurements made with this complementary instrumentation provided additional information for the characterization of the somatotype, which was obtained following the ISAK procedure. In addition, it has been developed a biomechanical analysis of players through a photogrammetric system consisting of ten cameras with a sample frequency of 250 Hz associated with two dynamometric platforms. For each player, five measures of the movement of swing were carried out with a driver specifically planned according to the anthropometric characteristics of the golfer. From this analysis, through the realization of a biomechanical model for the implementation of the data, numerous variables kinematic and kinetic have been detected: angles described by the various joints during movement of swing, angular velocities of the body segments, articular torques, ground reaction forces and relative moments, times of the main swing phases and finally center of pressure displacements. In this study, the swing movement has been divided in seven essential parts, for each of them all corresponding biomechanical variables have been detected. Once acquired and processed all anthropometric and biomechanical variables, the data were analyzed by a statistical study. The statistical assessment consisted on the one hand in a descriptive analysis of the data and on the other hand in the analysis of the correlations between anthropometric, biomechanical, and performance parameters. As performance factors have been chosen: 1. Club head speed 2. Horizontal angle of delivering the ball 3. Golfer’s handicap Factors influencing the performance evaluation of a golf shot are the distance attained by the ball and its direction. Therefore, the club head speed as well as the launch angle have been considered as performing factors, being strongly correlated with these quantities. Handicap instead, is a well known numerical measure of a golfer's ability, related to hitting balls into a series of holes on a course using the fewest number of strokes. For the statistical correlation were considered significant relationships with a Pearson correlation coefficient ≥ 0.45 and a p-value <0.001. The results have shown that: - Performance parameters are significantly influenced by the movement of specific body segments detected during the golf swing. Then it could be deduced that training aimed at timing and specifical movements of those segments might have a noticeable influence on performance. - Physiological capacities may improve the ability of golfers to execute stronger shots during swing, which translates in higher club head velocity. Subjects with different somatotypes produce different club head speed, in particular those with a higher amount of mesomorphy, characterized by bigger muscles, demonstrated better skill in accelerating the club head. - Different executions of the swing motion are associated to different somatotypes: more ectomorph subjects have demonstrated to use their height for extending the range of motion of the higher part of the body, while those being characterized by a higher level of endomorphy seam to emphasize the movement of pelvis and trunk. Furthermore, biomechanical parameters are strongly influenced by the golfer's body mass and height. This thesis shows therefore the importance of carrying out a biomechanical as well an anthropometrical analysis of the swing movement in golf, with the objective of defining its execution. It can be considered as a preliminary study for the definition of an “optimal” swing, furnishing a useful means for golfers and coachers to evaluate many aspects of training and performance in golf.
BAYDAL-BERTOMEU, JOSE' MARIA
VERA LUNA, PEDRO MANUEL
ING II - Scuola di Ingegneria dei Sistemi
22-apr-2013
2012/2013
Lo swing del golf è un gesto che implica la generazione di movimento e forze da parte di tutto il sistema corporeo del golfista. Un’analisi del gesto di swing deve essere caratterizzata da un duplice approccio: - analisi della biomeccanica del movimento del golfista - analisi delle caratteristiche antropometriche del golfista Considerando entrambi questi aspetti, si può ottenere una valutazione completa e valida della performance del giocatore di golf. Questo studio si propone come obiettivo l’analisi di tutti i parametri coinvolti nell’elaborazione del gesto di swing e della loro influenza sulla realizzazione del movimento, in modo da fornire al golfista uno strumento utile per migliorare performance e tecnica. Il presente lavoro è stato effettuato in collaborazione tra il Laboratorio di Analisi della Postura e del Movimento “Luigi Divieti” del Politecnico di Milano e l’Instituto de Biomecánica de Valencia, dell’Universidad Politécnica de Valencia. Come soggetti di studio, sono stati analizzati dieci giocatori semi-professionali appartenenti alla Escuela de Alto Rendimiento de la Federación Valenciana, di età compresa tra i 17 e i 23 anni, con un range di handicap tra -1.7 e 5. In primis è stata realizzata un’analisi antropometrica dei golfisti: attraverso l’utilizzo di uno Scanner 3D sono state rilevate tutte le grandezze relative alle dimensioni e le altezze di tutti i principali segmenti corporei. Diametri ossei, perimetri muscolari e spessore della pliche corporea sono invece stati rilevati con strumentazione supplementare quale segmometro, metro e plicometro. Da queste misure sono stati poi ottenuti i somatotipi dei soggetti, seguendo il sistema di misura di ISAK basato sul metodo di Heath-Carter. In secondo luogo, si è sviluppata un’analisi biomeccanica dei giocatori attraverso un sistema di fotogrammetria costituito da dieci telecamere con frequenza di acquisizione pari a 250 Hz associato a due piattaforme dinamometriche. Per ogni giocatore, sono state acquisite cinque misure del gesto di swing effettuato con un driver appositamente progettato in base alle caratteristiche antropometriche dei giocatori. Dalla suddetta analisi, tramite la realizzazione di un modello biomeccanico per l’implementazione dei dati, sono state rilevate numerose variabili cinematiche e cinetiche: gli angoli assunti dalle diverse articolazioni durante il movimento di swing, le velocità angolari dei segmenti corporei, i momenti articolari, le forze di reazione al terreno e i relativi momenti, i tempi di realizzazione del gesto e infine gli spostamenti del centro di pressione. Per una migliore analisi del gesto di swing, questo è stato diviso in sette fasi differenti, per ognuna delle quali sono state rilevate tutte le variabili biomeccaniche corrispondenti. Una volta acquisiti ed elaborati tutti i parametri antropometrici e biomeccanici, i dati sono stati analizzati tramite uno studio statistico. La valutazione statistica si è effettuata da una parte con l’analisi descrittiva dei dati, e dall’altra con l’analisi delle correlazioni esistenti tra parametri antropometrici, biomeccanici, e di rendimento. Come fattori di rendimento sono stati scelti: 1. velocità della testa della mazza 2. angolo orizzontale di lancio della palla 3. handicap del golfista I fattori che consentono di valutare la performance di un tiro in una partita di golf sono la distanza raggiunta dalla palla e la sua direzione. Pertanto, la velocità della testa della mazza così come l’angolo di lancio della palla, essendo fortemente correlati con queste due grandezze, sono stati considerati come parametri di rendimento. L’handicap invece, essendo un indicatore della bravura del golfista relazionato con la sua capacità di mettere in buca la palla nel minor numero di colpi, è stato assunto come parametro di misura dell’abilità del golfista. Per la correlazione statistica, sono state considerate significative le relazioni aventi un coefficiente di correlazione di Pearson ≥ 0.45 e un p-value < 0.001. I risultati ottenuti hanno dimostrato che: - I parametri di rendimento sono significativamente influenzati dal rango di movimento dei segmenti corporei del golfista nell’atto di esecuzione dello swing. In particolare, è stato notato come diversi tipi di allenamenti influenzino effettivamente i parametri biomeccanici, e quindi la loro correlazione con gli indicatori di performance. - Le caratteristiche fisiche del soggetto influenzano effettivamente la sua capacità di generare forza nel lancio, condizione rilevabile attraverso la valutazione della velocità della testa della mazza. Soggetti con somatotipi diversi, e in particolare piu mesomorfi, hanno infatti dimostrato di ottenere una maggiore velocità di lancio, legata alla maggiore muscolatura del giocatore. - Somatotipi diversi, infine, hanno dimostrato differenze nel movimento di esecuzione dello swing: i soggetti più ectomorfi risultano avere un rango di movimento della parte alta del corpo che sfrutta l’altezza, mentre i più endomorfi sembrano avere un maggior movimento di pelvis e tronco dovuto alla minore muscolatura. I parametri biomeccanici, inoltre, risultano essere significativamente influenzati da massa e altezza del golfista. Il presente lavoro, quindi, dimostra l’importanza dell’analisi sia antropometrica che biomeccanica nello studio del gesto del swing nel golf, e costituisce uno studio preliminare alla determinazione di un gesto “ottimale” di swing che possa essere considerato da golfisti e allenatori come un utile strumento di valutazione della performance nel golf.
Tesi di laurea Magistrale
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