本發(fā)明涉及一種跑步姿態(tài)監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

對我國青少年體質(zhì)機能持續(xù)下降的嚴(yán)峻現(xiàn)狀，采用有效的措施提升青少年體質(zhì)機能健康水平，事關(guān)國家穩(wěn)定、社會和諧和國民幸福，是新時期國家重大的社會發(fā)展需求。大量的臨床和流行病學(xué)研究表明，規(guī)律的體力活動（體育運動）可以控制慢性疾病的危險因素、減緩因年齡漸增而產(chǎn)生與健康有關(guān)的生物性變化，幫助國民保持較佳的心理健康和社會交往，從而提高其健康壽命和整體生活質(zhì)量。雖然運動能力與生俱來，但在我國，真正了解科學(xué)運動知識、掌握基本運動技能并在日常生活中持久實踐的人口比例非常低，一方面由于健身者意識的缺乏，過多地關(guān)注體能與肌肉力量的鍛煉，忽視運動能力的提高，另一方面是由于科學(xué)健身手段的大量缺乏，導(dǎo)致沒有條件進行科學(xué)健身學(xué)習(xí)、科學(xué)健身指導(dǎo)。跑步作為大眾健身領(lǐng)域廣為接受的運動，參與人數(shù)眾多，而關(guān)于跑步運動的動作技術(shù)性問題，卻很少人關(guān)注，忽略了科學(xué)跑步的重要性，對于跑步運動，掌握其正確的動作和技術(shù)不僅可以較大程度地避免自身運動受傷，提高自身運動能力，還可以促進我國競技體育的發(fā)展，為專業(yè)跑步訓(xùn)練提供科學(xué)的有價值數(shù)據(jù)，實現(xiàn)科學(xué)指導(dǎo)訓(xùn)練。因此急需發(fā)展跑步運動的科學(xué)檢測方法和檢測設(shè)備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)。

為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下：

一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)，包括心肺耐力測試機構(gòu)、體成分測試機構(gòu)、平衡能力測試機構(gòu)、運動步態(tài)測試機構(gòu)、身體姿態(tài)測試機構(gòu)、上位機；

所述心肺耐力測試機構(gòu)包括跑步機以及與跑步機連接的心率表，所述跑步機上設(shè)有第一微控制器，所述心率表與第一微控制器連接，所述第一微控制器與上位機連接；

所述體成分測試機構(gòu)包括體成分分析檢測器、第二微控制器，所述體成分分析檢測器與第二控制器連接，所述第二微控制器與上位機連接；

所述平衡能力測試機構(gòu)包括人體平衡能力檢測器、第三微控制器，所述人體平衡能力檢測器與第三控制器連接，所述第三微控制器與上位機連接；

所述身體姿態(tài)測試機構(gòu)包括9軸姿態(tài)檢測傳感器、第四微控制器，所述9軸姿態(tài)檢測傳感器與第四控制器連接，所述第四微控制器與上位機連接；

所述運動步態(tài)測定單元包括步態(tài)通道、設(shè)置在步態(tài)通道上的力敏傳感器、第五微控制器，所述力敏傳感器與第五控制器連接，所述第五微控制器與上位機連接；

所述上位機包括中央處理單元、通信單元、存儲單元，所述存儲單元與中央處理單元連接，所述中央處理單元通過通信單元與第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、第四微控制器、第五微控制器連接。

優(yōu)選地，所述通信單元包括CAN總線單元，所述中央處理單元通過CAN總線與第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、第四微控制器、第五微控制器連接。

優(yōu)選地，所述通信單元包括藍(lán)牙單元，所述所述中央處理單元通過藍(lán)牙與第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、第四微控制器、第五微控制器連接。

優(yōu)選地，還包括與上位機連接的云服務(wù)器。

優(yōu)選地，還包括云服務(wù)器連接的客戶端。

優(yōu)選地，所述云服務(wù)器和客戶端之間通過無線方式連接。

優(yōu)選地，所述客戶端為手機或平板電腦。

優(yōu)選地，所述上位機還包括指紋識別單元，所述指紋識別單元與中央處理單元連接。

優(yōu)選地，還包括輸入單元，所述輸入單元與中央處理單元連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的實施效果如下：

本發(fā)明提出的基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r的獲取受試者跑步時的各項運動狀況信息，并直觀反應(yīng)受試者的跑步動作準(zhǔn)確性和跑步能力強弱，有助于為受試者跑步提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明所述一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)原理示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合具體的實施例來說明本發(fā)明的內(nèi)容。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明所述一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，圖2為本發(fā)明所述一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)原理示意圖。

參照圖1和圖2，本發(fā)明所述一種基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)，包括心肺耐力測試機構(gòu)1、體成分測試機構(gòu)2、平衡能力測試機構(gòu)3、運動步態(tài)測試機構(gòu)5、身體姿態(tài)測試機構(gòu)4、上位機6；

所述上位機6包括中央處理單元、通信單元、存儲單元，所述存儲單元與中央處理單元連接，所述中央處理單元通過通信單元與第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、第四微控制器、第五微控制器連接。

所述心肺耐力測試機構(gòu)1用于測量受試著的心肺耐力信息，其包括包括跑步機11以及與跑步機連接的心率表12，所述跑步機11上設(shè)有第一微控制器，所述心率表與第一微控制器連接，所述第一微控制器與上位機連接。在測試時，受試者站在跑步機上，佩戴好心率表后，開始進行測試。測試分為3個階段進行，每個階段跑步機的速度和坡度都有所增加，用戶需在跑臺上按照要求進行跑動，心率表實時采集受試者的心肺耐力信息，并將其發(fā)送至與其連接的第一微控制器，第一微控制器對該信息進行計算，得到受試者的心肺耐力狀況信息，并將計算后的心肺耐力狀況信息發(fā)送至與其連接的上位機。上位機內(nèi)的存儲單元存儲有優(yōu)秀運動員的心肺耐力狀況信息，上位機內(nèi)的中央處理單元通過通信單元接收第一微控制器發(fā)送的心肺耐力狀況信息，并將該信息與存儲單元內(nèi)存儲的優(yōu)秀運動員的心肺耐力狀況信息進行比較，并得出受試者與優(yōu)秀運動員之間的差距，比較結(jié)果可以得分的形式顯示出來，從而實現(xiàn)了對受試者運動時心肺耐力的監(jiān)控。

所述體成分測試機構(gòu)2包括體成分分析檢測器、第二微控制器，所述體成分分析檢測器與第二控制器連接，所述第二微控制器與上位機連接。所述體成分分析檢測器可采用基于生物阻抗法的體成分分析測量儀，該測量儀通過數(shù)理統(tǒng)計方法對受試者建立阻抗-體成分線性預(yù)測模型，并推算出人體總水分/細(xì)胞外液/內(nèi)液、無機鹽、蛋白質(zhì)、脂肪含量、肌肉量、體脂率、骨量、體重等信息，并將其發(fā)送至于其連接的第二微控制器，第二微控制器對該信息進行計算，得到受試者的身體狀況信息，并將計算后的身體狀況信息發(fā)送至與其連接的上位機。上位機內(nèi)的存儲單元存儲有優(yōu)秀運動員的身體狀況信息，上位機內(nèi)的中央處理單元通過通信單元接收第二微控制器發(fā)送的身體狀況信息，并將該信息與存儲單元內(nèi)存儲的優(yōu)秀運動員的身體信息進行比較，并得出受試者與優(yōu)秀運動員之間的差距，比較結(jié)果可以得分的形式顯示出來，從而實現(xiàn)了對受試者身體狀況的監(jiān)控。

所述平衡能力測試機構(gòu)3包括人體平衡能力檢測器、第三微控制器，所述人體平衡能力檢測器與第三控制器連接，所述第三微控制器與上位機連接。所述人體平衡能力檢測器基于交底檢測與視覺姿態(tài)檢測對人體平衡能力進行信息采集，并將采集的信息發(fā)送至于其連接的第三微控制器，第三微控制器對該信息進行計算，得到受試者的平衡能力狀況信息，并將計算后的平衡狀況信息發(fā)送至與其連接的上位機。上位機內(nèi)的存儲單元存儲有優(yōu)秀運動員的平衡狀況信息，上位機內(nèi)的中央處理單元通過通信單元接收第三微控制器發(fā)送的平衡狀況信息，并將該信息與存儲單元內(nèi)存儲的優(yōu)秀運動員的平衡信息進行比較，并得出受試者與優(yōu)秀運動員之間的差距，比較結(jié)果可以得分的形式顯示出來，從而實現(xiàn)了對受試者平衡能力的監(jiān)控。

所述身體姿態(tài)測試機構(gòu)4包括9軸姿態(tài)檢測傳感器、第四微控制器，所述9軸姿態(tài)檢測傳感器與第四控制器連接，所述第四微控制器與上位機連接。受試者在跑步時，9軸姿態(tài)檢測傳感器能夠?qū)崟r采集受試者雙腿、雙臂和腰部的擺動姿態(tài)信息，并將采集的信息發(fā)送至于其連接的第四微控制器，第四微控制器對該信息進行計算，得到受試者跑步時身體各部分的擺動狀姿態(tài)狀況信息，并將計算后的擺動狀姿態(tài)狀況信息發(fā)送至與其連接的上位機。上位機內(nèi)的存儲單元存儲有優(yōu)秀運動員跑步時的擺動狀姿態(tài)狀況信息，上位機內(nèi)的中央處理單元通過通信單元接收第四微控制器發(fā)送的受試者跑步時身體各部分的擺動狀姿態(tài)狀況信息，并將該信息與存儲單元內(nèi)存儲的優(yōu)秀運動員跑步時的擺動狀姿態(tài)狀況信息進行比較，并得出受試者與優(yōu)秀運動員之間的差距，比較結(jié)果可以得分的形式顯示出來，并對受試者跑步運動改善建議，從而實現(xiàn)了對受試者跑步時身體各部分的擺動姿態(tài)狀況的監(jiān)控。

所述運動步態(tài)測定單元5包括步態(tài)通道、設(shè)置在步態(tài)通道上的力敏傳感器、第五微控制器，所述力敏傳感器與第五控制器連接，所述第五微控制器與上位機連接。所述力敏傳感器可采用大面積柔性力敏傳感器，受試者在步態(tài)通道上進行跑步時，力敏傳感器采集足底壓力信息，該壓力信息包含力點、壓力大小、壓力分布、受力時間等，并將采集的信息發(fā)送至于其連接的第五微控制器，第五微控制器對該信息進行計算，得到受試者跑步時足底壓力狀況信息，并將計算后的足底壓力狀況信息發(fā)送至與其連接的上位機。上位機內(nèi)的存儲單元存儲有優(yōu)秀運動員跑步時的足底狀況信息，上位機內(nèi)的中央處理單元通過通信單元接收第五微控制器發(fā)送的受試者跑步時身體各部分的足底壓力狀況信息，并將該信息與存儲單元內(nèi)存儲的優(yōu)秀運動員跑步時足底壓力狀況信進行比較，并得出受試者與優(yōu)秀運動員之間的差距，比較結(jié)果可以得分的形式顯示出來，并對受試者跑步運動改善建議，從而實現(xiàn)了對受試者跑步時足底壓力狀況的監(jiān)控。

在有的實施例中，所述通信單元包括CAN總線單元，所述中央處理單元通過CAN總線與第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、第四微控制器、第五微控制器連接。

在有的實施例中，所述通信單元包括藍(lán)牙單元，所述所述中央處理單元通過藍(lán)牙與第一微控制器、第二微控制器、第三微控制器、第四微控制器、第五微控制器連接。

在有的實施例中，該教學(xué)系統(tǒng)還包括與上位機連接的云服務(wù)器，上位機將中央處理單元得出的比較結(jié)果發(fā)送至云服務(wù)器內(nèi)進行存儲，保證了數(shù)據(jù)的長期性，方便受試者日后的查詢與調(diào)用。

在有的實施例中，還包括云服務(wù)器連接的客戶端。該系統(tǒng)的中央處理單元得出的比較結(jié)果與受試者一一對應(yīng)，云服務(wù)器將中央處理器發(fā)送的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫，受試者可通過客戶端與云服務(wù)器連接，并在所述數(shù)據(jù)庫內(nèi)查詢自身的數(shù)據(jù)結(jié)果，提高了人機交互能力，并使受試者能夠隨時知曉自身的測試結(jié)果。

在有的實施例中，所述云服務(wù)器和客戶端之間通過無線方式連接，打破了空間的限制，且云服務(wù)器與客戶端之間的連接更加可靠。

在有的實施例中，所述客戶端為手機或平板電腦。

在有的實施例中，所述上位機還包括指紋識別單元，所述指紋識別單元與中央處理單元連接。在受試者進行測試前，指紋識別單元能夠采集受試者的指紋信息，并將該指紋信息存儲在存儲單元內(nèi)。受試者下次測試時，可通過指紋識別單元進行身份確認(rèn)。

在有的實施例中，還包括輸入單元，所述輸入單元與中央處理單元連接。通過輸入單元能夠選擇受試者的測試選項、開始測試、結(jié)束測試或?qū)y試結(jié)果保存在存儲單元中，并可查看以前進行的測試結(jié)果。

本發(fā)明提出的基于姿態(tài)精確檢測的智能化跑步運動分解動作教學(xué)系統(tǒng)，能夠?qū)崟r的獲取受試者跑步時的各項運動狀況信息，并直觀反應(yīng)受試者的跑步動作準(zhǔn)確性和跑步能力強弱，有助于為受試者跑步提供科學(xué)的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。