用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法，該智能服裝布置了多個傳感單元，每個單元包括1個EMG傳感器、1個9軸微慣性傳感器和一個用于電刺激的電極片。該服裝能夠?qū)崿F(xiàn)對人體不同部位肌肉的發(fā)力大小和用力方向的矢量測量，并與期望的發(fā)力大小和用力方向進(jìn)行對比，通過與先驗(yàn)動作模型的發(fā)力方向與發(fā)力大小進(jìn)行對比分析，找出兩者動作差異，反饋給使用者，達(dá)到動作姿勢矯正的目的，并通過肌電傳感器得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出在特定動作下的最優(yōu)用力大小和方向。在運(yùn)動過程中，施以不同類型的電刺激，對肌肉進(jìn)行加大載荷或?qū)∪膺M(jìn)行按摩，從而提高訓(xùn)練效果。
【專利說明】
用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及智能穿戴技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有智能服裝中多通過內(nèi)置EMG運(yùn)動傳感器，感應(yīng)和追蹤肌肉纖維的內(nèi)部活動情況，并通過應(yīng)用程序獲取用戶各個部分的肌肉運(yùn)動狀態(tài)。但是這只能夠起到訓(xùn)練指導(dǎo)的作用，并不能針對特定的實(shí)時訓(xùn)練狀態(tài)進(jìn)行有益的刺激以達(dá)到“事半功倍”的訓(xùn)練效果。
[0003]國外的Athos公司研發(fā)了一種智能健身服，包括一件貼身的長袖上衣和一條彈性的健身褲，均配備了肌電傳感器(EMG)來跟蹤人體中22組肌肉群的活動。這些肌肉活動的信息傳送至“Core”可穿戴模塊中，該模塊能將這些數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)接脩舻闹悄苁謾C(jī)應(yīng)用中。除了肌肉信息，該智能健身服也能跟蹤心跳速率和呼吸。通過手機(jī)應(yīng)用，使用者可觀察自己是如何使用肌肉群的，以及肌肉群有多大的運(yùn)動能力。
[0004]CN201510151899.1中公開了一種能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)動實(shí)時監(jiān)測的方法和智能服裝，該智能服裝能實(shí)時通知用戶其當(dāng)前運(yùn)動狀態(tài)是否超出身體的承受范圍，還可通過通訊模塊將判斷結(jié)果發(fā)送至外部設(shè)備CN201510153055.0中公開了一種實(shí)現(xiàn)疲勞實(shí)時監(jiān)測的方法和智能服裝，該智能服裝通過采集服裝內(nèi)的EMG傳感器數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的生理閾值進(jìn)行對比，判斷用戶是否處于疲勞狀態(tài)。CN201410802569.X公開了一種肌電信號分析方法，該方法能直觀、精確的體現(xiàn)肌電信號信息。CN201520189578.6中公開了一種生物反饋治療裝置，通過肌電信號的監(jiān)測判斷用戶身體狀態(tài)，利用脈沖發(fā)射器對人體進(jìn)行電刺激反饋輔助治療。
[0005]現(xiàn)有肌肉監(jiān)控智能運(yùn)動服，多數(shù)只能根據(jù)獲取的肌肉電信號進(jìn)行分析，然后給出訓(xùn)練指導(dǎo)，不能實(shí)現(xiàn)對使用者運(yùn)動過程中特定肌肉發(fā)力方向的測量。如Athos公司推出的Athos智能健身服可以收集實(shí)時健身數(shù)據(jù)，但是卻無法精確判別運(yùn)動者動作是否規(guī)范，于訓(xùn)練效果的提高效果不甚明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法，該發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)中智能服裝僅能記錄或獲取人體的相關(guān)運(yùn)動信息，無法精確、實(shí)時地對人體進(jìn)行動作糾正的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明的一方面提供了一種用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法，包括與人體皮膚相貼合的服裝，服裝上對應(yīng)于人體肌肉處設(shè)有信號采集模塊組，信號采集模塊組中包括至少一組對應(yīng)設(shè)置于人體肌肉上用于采集肌肉發(fā)力值的肌電傳感器和用于采集人體發(fā)力方向的9軸微慣性傳感器；智能服裝還包括:用于接收、傳輸和處理信號采集模塊組獲取的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息，并向反饋刺激模塊發(fā)出電刺激指令的微處理模塊，微處理模塊分別與信號采集模塊組、數(shù)據(jù)終端模塊和反饋刺激模塊連接；用于接收微處理模塊的電刺激指令，并產(chǎn)生作用于人體肌肉上的正向脈沖電流反饋刺激或負(fù)向脈沖電流反饋刺激的反饋刺激模塊，反饋刺激模塊電極片貼點(diǎn)位置設(shè)置于人體肌肉處，模塊與微處理模塊控制連接;用于向微處理模塊通信傳輸可顯示的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息的數(shù)據(jù)終端模塊，數(shù)據(jù)終端模塊與微處理模塊通信連接。
[0008]進(jìn)一步地，肌電傳感器為EMG傳感器;9軸微慣性測量單元與EMG傳感器的設(shè)置位置相同；信號模塊組中還包括參考極和貼點(diǎn)，參考極和貼點(diǎn)分別與EMG傳感器相連接，參考極設(shè)置于骨性標(biāo)志處。
[0009]進(jìn)一步地，貼點(diǎn)成對設(shè)置于肌肉的肌根處和肌腹處。
[0010]進(jìn)一步地，還包括:用于將信號采集模塊組獲取的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行差分放大處理，并將數(shù)字信號傳輸至微處理模塊的DSP模塊，分別與微處理模塊和人體信號采集模塊相連接。
[0011 ]進(jìn)一步地，反饋刺激模塊包括通以20?50Hz刺激電流的刺激電極，所通刺激電流的脈沖寬度為200?400ys，刺激電極設(shè)置于信號采集模塊組附近。
[0012]進(jìn)一步地，微處理模塊中包括:存儲模塊，用于存儲經(jīng)DSP模塊處理的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息;無線收發(fā)模塊，用于將數(shù)字信號傳輸至數(shù)據(jù)終端模塊上。
[0013]本發(fā)明的另一方面還公開了一種采用上述用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝的訓(xùn)練方法，包括以下步驟:
[0014]步驟SlOO:判斷人體是否處于運(yùn)動狀態(tài)，如果人體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，由微處理模塊向反饋刺激模塊發(fā)出緩解電刺激指令，通過反饋刺激模塊將用于緩解運(yùn)動疲勞的負(fù)向電流反饋刺激作用于人體肌肉上使肌肉放松，步驟S200:如果人體處于運(yùn)動狀態(tài)，則采集人體肌肉處的發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息后，判斷所得人體發(fā)力方向與預(yù)置規(guī)范動作中的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向是否一致，如果肌肉的發(fā)力方向與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向一致，則由微處理模塊根據(jù)肌肉傳感器數(shù)據(jù)向電刺激模塊發(fā)出電刺激指令，通過反饋刺激模塊將用于提高運(yùn)動效果的正向電流反饋刺激作用于人體肌肉，步驟S300:如果人體發(fā)力方向與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向不一致，則由微處理模塊向反饋刺激模塊發(fā)出刺激提示，提示使用者進(jìn)行動作修正后，重復(fù)步驟S200?300直至人體完成所有運(yùn)動。
[0015]進(jìn)一步地，步驟S200中還包括判斷所采集發(fā)力值是否大于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力值，如果大于則記錄該發(fā)力值，如果小于則不記錄。
[0016]本發(fā)明的另一方面還公開了一種用于提高團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練效果的智能服裝，包括多套如上述的智能服裝。
[0017]相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)效果:
[0018]本發(fā)明提供的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，從人體實(shí)時測量得到的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息后，由預(yù)置標(biāo)準(zhǔn)動作對使用者的動作發(fā)力值和發(fā)力方向進(jìn)行反饋電流刺激，并通過對肌肉群給予刺激，達(dá)到高效運(yùn)動的效果，縮短用戶運(yùn)動成績提高所用的時間。
[0019]本發(fā)明提供的智能服裝除了能用于運(yùn)動員外，還能用于患病人體的康復(fù)訓(xùn)練過程中以及對動作規(guī)范要求較高的運(yùn)動中。通過反饋刺激模塊，增加運(yùn)動員肌肉收縮時參與做功的肌纖維數(shù)量，提高肌肉力量，促進(jìn)被刺激區(qū)域的血液循環(huán)，增強(qiáng)肌肉協(xié)調(diào)性，對肌肉輕微損傷的自我修復(fù)有一定積極作用，可以促使肌細(xì)胞中的線粒體參與有氧運(yùn)動，減輕肌肉酸痛，活血化淤，設(shè)定電刺激信號為間歇式低電流參數(shù)，還可以緩解肌肉的疲勞，從而提高訓(xùn)練效率。尤其適用于患有下腰痛和腦卒中導(dǎo)致的引起的偏癱、肢體障礙、廢用性肌萎縮、吞咽功能障礙、排尿障礙、上、下運(yùn)動神經(jīng)元麻痹、脊髓損傷、肌肉痙攣，周圍神經(jīng)損傷，肌肉萎縮等神經(jīng)肌肉性疾病的病人。在對動作規(guī)范要求較高的運(yùn)動練中，如高爾夫球，通過9軸微慣性傳感器測得的人體發(fā)力方向信息，可以當(dāng)即得出動作是否規(guī)范，若不規(guī)范，能為使用者給出在動作的哪個環(huán)節(jié)發(fā)生了動作偏差，使訓(xùn)練更高效。
[0020]本發(fā)明提供的用于提高訓(xùn)練效果的訓(xùn)練方法，該方法一方面通過在實(shí)時運(yùn)動過程中的每次肌肉運(yùn)動過程中測得的肌肉電信號，給予實(shí)時肌肉電刺激，以強(qiáng)化運(yùn)動訓(xùn)練效果。在整個運(yùn)動過程結(jié)束后，通過調(diào)節(jié)電刺激模塊的輸出脈沖電流參數(shù)來放松肌肉，以達(dá)到運(yùn)動后高效放松的效果。令一方面通過9軸微慣性測量單元采集得到的人體發(fā)力方向信息，在每次動作完成之后，通過把采集到的人體發(fā)力方向與預(yù)置規(guī)范動作的發(fā)力方向信息進(jìn)行對比分析，給出該次動作與標(biāo)準(zhǔn)動作之間的差異，提示用戶下次避免犯類似錯誤，已提高訓(xùn)練效果。
[0021]具體請參考根據(jù)本發(fā)明的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝及其方法提出的各種實(shí)施例的如下描述，將使得本發(fā)明的上述和其他方面顯而易見。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明提供的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝示意圖；
[0023]圖2是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例智能服裝示意圖；
[0024]圖3是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例微處理模塊示意圖；
[0025]圖4是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例數(shù)據(jù)終端模塊示意圖；
[0026]圖5是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例設(shè)有信號采集模塊組的服裝上衣正面安放示意圖；
[0027]圖6是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例信號采集模塊組在服裝上衣背面的安放示意圖。
[0028]圖7是本發(fā)明提供的用于提高訓(xùn)練效果的訓(xùn)練方法流程示意圖；
[0029]圖8是本發(fā)明提供的肌電信號處理電路示意圖；
[0030]圖例說明:
[0031]1、信號采集模塊組；11、貼點(diǎn)；12、參考極;2、反饋刺激模塊;3、微處理模塊;4、數(shù)據(jù)終端模塊;5、DSP模塊;21、存儲模塊;22、無線收發(fā)模塊;41、用戶信息管理模塊;42、肌電評估模塊;43、社交分享模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0032]構(gòu)成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0033]為便于理解，對本發(fā)明提供技術(shù)方案概述:本發(fā)明提供的智能服裝能夠測得使用者的發(fā)力方向，實(shí)現(xiàn)對使用者肌肉發(fā)力的矢量測量(包括肌肉發(fā)力大小和發(fā)力方向)。發(fā)力大小通過肌電傳感器測得，方向通過9軸微慣性傳感器(每個微慣性傳感器相當(dāng)于一個3軸微陀螺儀，一個3軸加速度計(jì)和一個3軸磁場計(jì))測得。利用9軸微慣性傳感器我們可以精確測得使用者的發(fā)力方向及運(yùn)動軌跡，再進(jìn)行與預(yù)置的“規(guī)范動作”進(jìn)行對比分析，可以判斷動作是否與規(guī)范動作相一致。若不正確，通過電刺激模塊給予刺激提示(反饋刺激模塊功能I)，若正確，記錄相應(yīng)的肌電傳感器數(shù)據(jù)，根據(jù)該數(shù)據(jù)對肌肉施以具有提高訓(xùn)練效果的電刺激信號(反饋刺激模塊功能2)，以提高訓(xùn)練效果，在運(yùn)動結(jié)束后，對肌肉施以放松肌肉的電刺激，對肌肉進(jìn)行放松，肌肉恢復(fù)，從而提高訓(xùn)練效果(反饋刺激模塊功能3)。
[0034]參見圖1，本發(fā)明提供的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，包括與人體皮膚相貼合的服裝，服裝上對應(yīng)于人體肌肉處設(shè)有信號采集模塊組，信號模塊組中包括至少一組對應(yīng)設(shè)置于人體肌肉上用于采集肌肉發(fā)力值的肌電傳感器和用于采集人體發(fā)力方向的9軸微慣性傳感器；
[0035]智能服裝還包括:
[0036]用于接收、傳輸和處理信號采集模塊組獲取的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息，并向反饋刺激模塊2發(fā)出電刺激指令的微處理模塊3，微處理模塊3分別與信號采集模塊組、數(shù)據(jù)終端模塊4和反饋刺激模塊2連接;用于接收微處理模塊3的電刺激指令，并產(chǎn)生作用于人體肌肉上的正向脈沖電流反饋刺激或負(fù)向脈沖電流反饋刺激的反饋刺激模塊2，反饋刺激模塊2設(shè)置于人體肌肉處，并與微處理模塊3控制連接;用于向微處理模塊3通信傳輸可顯示的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息的數(shù)據(jù)終端模塊4，數(shù)據(jù)終端模塊4與微處理模塊3通信連接。
[0037]如對于一些練肌肉的健身新手來說，并不能準(zhǔn)確把握每次訓(xùn)練動作是否正確，以及每天的訓(xùn)練是否夠量。在健身的過程中，反饋刺激模塊2可以根據(jù)肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向給肌肉以正向或負(fù)向刺激。反饋刺激模塊2施加的電刺激可以增強(qiáng)不常用肌的肌肉力量，還可以使肌肉和神經(jīng)的協(xié)調(diào)性增加，增強(qiáng)使用者對神經(jīng)和肌肉的自主控制能力。本發(fā)明還能用于無創(chuàng)無痛的檢測神經(jīng)肌肉的電位變化，從而記錄肢體動作時運(yùn)動單位產(chǎn)生的靜息和收縮活動，運(yùn)動員做動作時每一塊肌肉的運(yùn)動情況，動作持續(xù)時間、肌肉力量大小等，由此可以分析出每一塊肌肉在運(yùn)動過程中是否能正常發(fā)揮作用，與其他肌肉共同作用時肌肉群是否協(xié)調(diào)。
[0038]另一方面還能夠?qū)κ褂谜吒鶕?jù)自身真實(shí)情況進(jìn)行科學(xué)、針對性的指導(dǎo)，給身體以刺激，增加肌肉收縮時參與做功的肌纖維數(shù)量，提高肌肉力量，促進(jìn)被刺激區(qū)域的血液循環(huán)，增強(qiáng)肌肉協(xié)調(diào)性，對肌肉輕微損傷的自我修復(fù)有一定積極作用，可以促使肌細(xì)胞中的線粒體參與有氧運(yùn)動，減輕肌肉酸痛，活血化淤。本發(fā)明中的反饋電刺激功能還可以對腦卒中弓丨起的偏癱、肢體障礙、廢用性肌萎縮、吞咽功能障礙、排尿障礙、上、下運(yùn)動神經(jīng)元麻痹、脊髓損傷、肌肉痙攣，周圍神經(jīng)損傷，肌肉萎縮等神經(jīng)肌肉性疾病的治療和康復(fù)有良好的作用，尤其適用于慢性、陳舊性、經(jīng)其他方法治療無法改善功能的患者。
[0039]在對動作規(guī)范要求較高的運(yùn)動練中，如高爾夫球等運(yùn)動中，通過9軸微慣性測量單元測得的人體發(fā)力方向信息，可以有用戶當(dāng)即得出動作是否規(guī)范，若不規(guī)范，能給出在動作的哪個環(huán)節(jié)發(fā)生了動作偏差，使訓(xùn)練更高效。
[0040]本發(fā)明提供智能服裝肌肉發(fā)力值的獲取可以采用各類常用傳感器和貼片搭配使用，例如EMG傳感器等。當(dāng)然也可以為其他運(yùn)動生物信號采集裝置。反饋刺激模塊2所使用的刺激電路也可以為各類常用具有上述功能的刺激電流。刺激電流通過設(shè)置于肌肉處的電極片進(jìn)行傳輸。本發(fā)明提供的智能服裝，首先采集人體肌肉法力值和人體發(fā)力方向信息，并反饋至數(shù)據(jù)終端模塊4，用戶通過數(shù)據(jù)終端模塊4獲取人體肌肉的運(yùn)動情況和人體發(fā)力方向信息后，指示對具體的人體肌肉進(jìn)行電流刺激，并在單次動作結(jié)束后供給用戶進(jìn)行自主分析。該智能服裝價(jià)格低廉，使用方便，效果獨(dú)特，尤其適用于短期內(nèi)提高運(yùn)動員的訓(xùn)練成績或短期提高特定動作的規(guī)范性。其中所用9軸微慣性測量單元包括I個三軸微加速度計(jì)、I個三軸微陀螺和I個三軸磁傳感器。
[0041]參見圖5?6，優(yōu)選的，肌電傳感器為EMG傳感器;9軸微慣性測量單元與EMG傳感器的設(shè)置位置相同。二者位置相同，能同時測量一個點(diǎn)的發(fā)力值和發(fā)力方向。信號模塊組中還包括參考極12和貼點(diǎn)11，參考極12和貼點(diǎn)11分別與EMG傳感器相連接，參考極12設(shè)置于骨性標(biāo)志處。此處的骨性標(biāo)志是指無肌肉覆蓋處，例如背部脊椎處，此處骨性標(biāo)志，人體皮膚直接覆蓋于骨骼上。按此設(shè)置參考極12便于肌電信號的采集，使得采集數(shù)據(jù)更穩(wěn)定并得到有效的數(shù)據(jù)。
[0042]反饋刺激模塊2包括脈沖信號發(fā)生器、微處理器和電極貼片，具體的參見圖5?6中所標(biāo)示出的貼片位置既是肌電信號采集電極片的位置，也是反饋刺激電極片的位置，二者共用一個電極貼片。
[0043]優(yōu)選的，貼點(diǎn)11成對設(shè)置于同一肌肉的肌根處和肌腹處。按此設(shè)置能有效保障正確采集到合適的運(yùn)動生物信號。提高用戶據(jù)此作出反饋刺激的正確性，有助于提高電刺激有效性。
[0044]參見圖2，優(yōu)選的，本發(fā)明提供智能服裝還包括:
[0045]DSP模塊5，分別與微處理模塊3和人體信號采集模塊相連接，用于將信號采集模塊組I獲取的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行差分放大處理后，并將數(shù)字信號傳輸至微處理模塊3 JSP模塊5能獲取多路EMG傳感器的采集運(yùn)動生物信號，并將運(yùn)動生物信號的模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，并對對多路數(shù)字信號進(jìn)行處理，例如可以對數(shù)字信號進(jìn)行平滑，濾波，特征提取等處理。其中所含主控器還加載有信號采集模塊、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊以及EMG數(shù)字信號處理模塊。此處的差分放大處理所用電路參見圖8。
[0046]優(yōu)選的，反饋刺激模塊2包括通以20-50HZ刺激電流的刺激電極，所通刺激電流的脈沖寬度為200?400ys，刺激電極設(shè)置于信號采集模塊組I附近。按此設(shè)置，能有效提高每次對肌肉進(jìn)行正向脈沖電流刺激時，肌肉所產(chǎn)生的活性物質(zhì)，從而有利于受損肌肉的康復(fù)。
[0047]反饋刺激模塊2通過經(jīng)處理的肌電信號的強(qiáng)度大小而采用20-50ΗΖ的不同頻率的低頻電流通過電極刺激特定肌肉群使其抽搐或者收縮，繼而達(dá)到“功能”修復(fù)或恢復(fù)。已有研究表明，通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)，神經(jīng)肌肉電刺激可以達(dá)到較少疲勞和最優(yōu)力學(xué)輸出的目的。在產(chǎn)品使用初期，我們通過自適應(yīng)學(xué)習(xí)算法，對使用者的肌電狀態(tài)有更好的了解，從而更科學(xué)的設(shè)置參數(shù)。相關(guān)參數(shù)主要包括頻率，脈寬，強(qiáng)度，作用時間等。刺激頻率被定義為刺激過程每秒中產(chǎn)生的脈沖數(shù)，通常20-50ΗΖ。不同波型的波寬計(jì)算方法不一致。對脈沖列來說，波寬也叫脈沖寬度(pulse durat1n );對雙相波來說，波寬由正負(fù)相位寬度(phas edurat1n)組成。對脈沖群，每個脈沖群持續(xù)的時間就是脈沖群寬度。理想的脈沖寬度為200?400ys。另一個對肌肉收縮，以及疲勞都起重要作用的參數(shù)是刺激強(qiáng)度/幅值，通常指刺激電流值，以毫安為單位，刺激強(qiáng)度越高，電極所影響的去極化程度越大。電極放置在神經(jīng)一肌肉交界處(運(yùn)動終板)與肌肉一肌腱交接處(端點(diǎn))之間，并盡可能多的覆蓋肌纖維，但不能放在肌腱上或者肌腱附近。
[0048]參考電極為前置放大器的差動輸入提供參考，故放置在骨性標(biāo)志上，且遠(yuǎn)離測量電極。該模塊與電極擺放在一起，對測量肌電信號的肌肉進(jìn)行實(shí)時反饋刺激，上肢貼點(diǎn)11肌肉主要包括，胸大肌、背闊肌、肱二頭肌、腹直肌等。下肢貼點(diǎn)11肌肉主要包括，臀大肌、股二頭肌、股直肌、腓腸肌等。
[0049]優(yōu)選的，刺激電極設(shè)置于人體肌肉的肌腹中央部位。按此設(shè)置刺激電極，能有效提高對人體肌肉的刺激效果，又避免對人體信號采集模塊的影響。
[0050]優(yōu)選的，參見圖3，微處理模塊3中包括:存儲模塊21，用于存儲經(jīng)DSP模塊5處理的肌肉發(fā)力值;無線收發(fā)模塊22，用于將數(shù)字信號傳輸至數(shù)據(jù)終端模塊4上。
[0051]經(jīng)過DSP模塊5接收肌電傳感器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)并處理后，把相應(yīng)的肌肉特征信號發(fā)送給微處理模塊3，交由微處理模塊3進(jìn)行下一步操作。若數(shù)據(jù)終端4，如手機(jī)、平板電腦等，不在身邊，則數(shù)字信號數(shù)據(jù)可暫存于存儲模塊21里，反之，則直接通過無線收發(fā)模塊22傳輸?shù)綌?shù)據(jù)終端4，存儲記錄以及對訓(xùn)練狀態(tài)進(jìn)行可視化顯示。在數(shù)據(jù)終端4還可以輸入要特定訓(xùn)練的肌肉塊，由無線收發(fā)模塊22發(fā)送給為控制器，控制反饋刺激模塊2，產(chǎn)生脈沖電流對指定肌肉進(jìn)行正向或負(fù)向刺激，以增強(qiáng)肌肉訓(xùn)練效果，或用于訓(xùn)練完的肌肉放松，達(dá)到高效訓(xùn)練的目的或?qū)崿F(xiàn)對病態(tài)肌肉的刺激，進(jìn)行康復(fù)治療。
[0052]優(yōu)選的，參見圖4，數(shù)據(jù)終端模塊4包括:用戶信息管理模塊41，用于將具體用戶的生物運(yùn)動信息存儲至相應(yīng)用戶名下；肌電評估模塊42，用于對生物運(yùn)動信息進(jìn)行評估并輸出結(jié)果，顯示于數(shù)據(jù)終端模塊4上;社交分享模塊43，用于將各用戶的生物運(yùn)動信息通過社交平臺進(jìn)行分享。微處理模塊3設(shè)置于移動終端上，用于生物運(yùn)動數(shù)據(jù)面向用戶的顯示、無線通訊和生物運(yùn)動數(shù)據(jù)在社交平臺上的分享。
[0053]在數(shù)據(jù)終端4中可以通過藍(lán)牙，WiFi，airdr0p等通信模塊與微控制器進(jìn)行通信，將儲存模塊中指定運(yùn)動數(shù)據(jù)進(jìn)行整合顯示，并且指示反饋刺激模塊2對相應(yīng)的肌肉進(jìn)行正向或負(fù)向反饋刺激。在手機(jī)等移動終端上，可以利用APP進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，無線通訊，數(shù)據(jù)分享，社交平臺交友。其中APP中有實(shí)時顯示界面，歷史數(shù)據(jù)界面，私人定制界面以及社交分享界面。
[0054]優(yōu)選的，設(shè)定刺激電極中所通電刺激信號為間歇式低電流參數(shù)，使其產(chǎn)生負(fù)向脈沖電流反饋刺激，可以起到緩解肌肉疲勞的作用。
[0055]本發(fā)明提供的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，通過在具有彈性的緊身服裝中鑲嵌EMG感應(yīng)器，EMG感應(yīng)器用于采集人體肌電信號(也就是人體肌肉發(fā)力值)。當(dāng)人體主觀的使用對應(yīng)肌肉部位進(jìn)行收縮或伸張時，即可產(chǎn)生能EMG感應(yīng)器有效監(jiān)測到的人體肌電信號。由于檢測到的表面肌電信號相當(dāng)微弱且易受干擾，通過對檢測到的EMG信號進(jìn)行去噪、放大電壓等處理后，再經(jīng)過D\A轉(zhuǎn)換將生物信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，由單片機(jī)處理后通過串行口將所得數(shù)字信號傳送到上位機(jī)控制模塊中，進(jìn)行波形的顯示和存儲;之后由DSP模塊5對采集到的EMG信號進(jìn)行分析，根據(jù)不同肌電情況設(shè)置電刺激參數(shù)，再通過上位機(jī)發(fā)送給單片機(jī)，將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號發(fā)送到刺激電路中，通過刺激電路模塊來輸出作用于人體上的刺激訓(xùn)練肌力強(qiáng)度。從而實(shí)現(xiàn)將所測得的肌肉發(fā)力值，轉(zhuǎn)換為作用于人體特定區(qū)域的電刺激。根據(jù)由信號采集模塊中9軸微慣性測量單元獲得的人體發(fā)力方向信息，以及預(yù)置規(guī)范動作，對動作進(jìn)行不斷矯正。通過反復(fù)刺激和運(yùn)動調(diào)整，使得人體記錄下能取得較高運(yùn)動成績的運(yùn)動模式，從而縮短提高運(yùn)動成績所需的訓(xùn)練時間。
[0056]對于所獲得的表面肌肉電信號的分析，按現(xiàn)有方法進(jìn)行處理即可。所用電路參見圖8，具體參見上海交通大學(xué)于2012年出版的《動作表面肌電信號的非線性特性研究》，作者鄒曉陽。反饋刺激模塊2產(chǎn)生的電流為低頻脈沖電療法中所用電流，該電流具有以下特點(diǎn):
[0057]1、該模塊的刺激電流為低于1000Hz的低頻脈沖電流；
[0058]2、該模塊刺激電流具有低電流、低電壓、參數(shù)可調(diào)節(jié)的特點(diǎn)；
[0059]3、該模塊采用的脈沖波形可以為可變占空比的矩形波、三角波、階梯波等。
[0060]參見圖7，本發(fā)明的另一方面還提供了一種采用上述的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝的訓(xùn)練方法，包括以下步驟:
[0061 ]步驟SlOO:判斷人體是否處于運(yùn)動狀態(tài)，如果人體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，由微處理模塊3向反饋刺激模塊2發(fā)出緩解電刺激指令，通過反饋刺激模塊2將用于緩解運(yùn)動疲勞的負(fù)向電流反饋刺激作用于人體肌肉上使肌肉放松，
[0062]步驟S200:如果人體處于運(yùn)動狀態(tài)，則采集人體肌肉處的發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息后，判斷所得人體發(fā)力方向與預(yù)置規(guī)范動作中的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向是否一致，
[0063]如果肌肉的發(fā)力方向與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向一致，則由微處理模塊3根據(jù)肌肉傳感器數(shù)據(jù)向電刺激模塊發(fā)出電刺激指令，通過反饋刺激模塊2將用于提高運(yùn)動效果的正向電流反饋刺激作用于人體肌肉，
[0064]步驟S300:如果人體發(fā)力方向與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向不一致，則由微處理模塊3向反饋刺激模塊2發(fā)出刺激提示，提示使用者進(jìn)行動作修正后，重復(fù)步驟S200?300直至人體完成所有運(yùn)動。
[0065]采用該方法進(jìn)行人體肌肉刺激，提高人體運(yùn)動狀態(tài)下，肌肉的運(yùn)動效能，加速肌肉群組的康復(fù)速度，還能及時糾正運(yùn)動過程中錯誤肌肉塊的運(yùn)動，從而提高運(yùn)動效率。與此同時，該方法還能有效緩解運(yùn)動帶來的身體不適，加速人體恢復(fù)，從而提高運(yùn)動效率。
[0066]優(yōu)選的，參見圖7，所述步驟S200中還包括判斷所采集發(fā)力值是否大于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力值，如果大于則記錄該發(fā)力值，如果小于則不記錄。同時還能記錄在正確動作下的最小發(fā)力值，為后續(xù)運(yùn)動動作改進(jìn)研究提供依據(jù)。
[0067]本發(fā)明的另一方面還提供了一種用于提高團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練效果的智能服裝，包括多套上述的智能服裝。各套上述智能服裝按上述方法進(jìn)行使用時，各套服裝單獨(dú)采集團(tuán)隊(duì)中個體的發(fā)力值和發(fā)力方向，并按照前述方法與預(yù)置規(guī)范動作進(jìn)行比對，從而將團(tuán)隊(duì)中發(fā)力值和發(fā)力方向與團(tuán)隊(duì)中預(yù)置規(guī)范動作不相同的個體找出，從而實(shí)現(xiàn)對協(xié)同要求較高的團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練效果的提尚。
[0068]本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚本發(fā)明的范圍不限制于以上討論的示例，有可能對其進(jìn)行若干改變和修改，而不脫離所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的范圍。盡管己經(jīng)在附圖和說明書中詳細(xì)圖示和描述了本發(fā)明，但這樣的說明和描述僅是說明或示意性的，而非限制性的。本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例。
[0069]通過對附圖，說明書和權(quán)利要求書的研究，在實(shí)施本發(fā)明時本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開的實(shí)施例的變形。在權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”不排除其他步驟或元素，而不定冠詞“一個”或“一種”不排除多個。在彼此不同的從屬權(quán)利要求中引用的某些措施的事實(shí)不意味著這些措施的組合不能被有利地使用。權(quán)利要求書中的任何參考標(biāo)記不構(gòu)成對本發(fā)明的范圍的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，包括與人體皮膚相貼合的服裝，月艮裝上對應(yīng)于人體肌肉處設(shè)有信號采集模塊組，信號模塊組中包括至少一組對應(yīng)設(shè)置于人體肌肉上用于采集肌肉發(fā)力值的肌電傳感器和用于采集人體發(fā)力方向的9軸微慣性傳感器； 智能服裝還包括: 用于接收、傳輸和處理信號采集模塊組獲取的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息，并向反饋刺激模塊發(fā)出電刺激指令的微處理模塊，微處理模塊分別與信號采集模塊組、數(shù)據(jù)終端模塊和反饋刺激模塊連接； 用于接收微處理模塊的電刺激指令，并產(chǎn)生作用于人體肌肉上的正向脈沖電流反饋刺激或負(fù)向脈沖電流反饋刺激的反饋刺激模塊，反饋刺激模塊設(shè)置于人體肌肉處，并與微處理模塊控制連接； 用于向微處理模塊通信傳輸可顯示的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息的數(shù)據(jù)終端模塊，數(shù)據(jù)終端模塊與微處理模塊通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，肌電傳感器為EMG傳感器； 9軸微慣性測量單元與EMG傳感器的設(shè)置位置相同； 信號模塊組中還包括參考極和貼點(diǎn)，參考極和貼點(diǎn)分別與EMG傳感器相連接，參考極設(shè)置于骨性標(biāo)志處。3.根據(jù)權(quán)利要求2的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，貼點(diǎn)成對設(shè)置于肌肉的肌根處和肌腹處。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，還包括: 用于將信號采集模塊組獲取的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號進(jìn)行差分放大處理，并將數(shù)字信號傳輸至微處理模塊的DSP模塊，分別與微處理模塊和人體信號采集模塊相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，反饋刺激模塊包括通以20?50Hz刺激電流的刺激電極，所通刺激電流的脈沖寬度為200?400ys，刺激電極設(shè)置于信號采集模塊組附近。6.根據(jù)權(quán)利要求4的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，微處理模塊中包括: 存儲模塊，用于存儲經(jīng)DSP模塊處理的肌肉發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息； 無線收發(fā)模塊，用于將數(shù)字信號傳輸至數(shù)據(jù)終端模塊上。7.—種采用如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝的訓(xùn)練方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟S100:判斷人體是否處于運(yùn)動狀態(tài)，如果人體處于靜止?fàn)顟B(tài)時，由微處理模塊向反饋刺激模塊發(fā)出緩解電刺激指令，通過反饋刺激模塊將用于緩解運(yùn)動疲勞的負(fù)向電流反饋刺激作用于人體肌肉上使肌肉放松， 步驟S200:如果人體處于運(yùn)動狀態(tài)，則采集人體肌肉處的發(fā)力值和人體發(fā)力方向信息后，判斷所得人體發(fā)力方向與預(yù)置規(guī)范動作中的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向是否一致， 如果肌肉的發(fā)力方向與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向一致，則由微處理模塊根據(jù)肌肉傳感器數(shù)據(jù)向電刺激模塊發(fā)出電刺激指令，通過反饋刺激模塊將用于提高運(yùn)動效果的正向電流反饋刺激作用于人體肌肉， 步驟S300:如果人體發(fā)力方向與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力方向不一致，則由微處理模塊向反饋刺激模塊發(fā)出刺激提示，提示使用者進(jìn)行動作修正后，重復(fù)步驟S200?300直至人體完成所有運(yùn)動。8.根據(jù)權(quán)利要求7的用于提高訓(xùn)練效果的智能服裝的訓(xùn)練方法，其特征在于，所述步驟S200中還包括判斷所采集發(fā)力值是否大于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)力值，如果大于則記錄該發(fā)力值，如果小于則不記錄。9.一種用于提高團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練效果的智能服裝，其特征在于，包括多套如權(quán)利要求1?6中任一項(xiàng)所述的智能服裝。
【文檔編號】A61B5/11GK106037731SQ201610527780
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月6日
【發(fā)明人】朱新建, 肖定邦, 李星辰, 吳偉, 劉奇, 陳夢雯
【申請人】湖南天羿領(lǐng)航科技有限公司