專利名稱:基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)的制作方法
基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)
所屬領(lǐng)域:本發(fā)明涉及體育訓(xùn)練自動化領(lǐng)域，特別涉及一種基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)。
技術(shù)背景當(dāng)今世界田壇已經(jīng)步入一個百花齊放的新格局，田徑競爭日趨激烈，新生力量不斷涌現(xiàn)。同時，從世界田徑運動發(fā)展的現(xiàn)狀來看，具有一定的發(fā)展不平衡性和較為明顯的優(yōu)勢項目洲際分布特征:歐洲和美洲國家的田徑運動發(fā)展水平較高，而亞洲的田徑運動整體水平相對較低。我國田徑項目雖然在女子中長跑和競走、男子110米高欄等小項上具有一定的基礎(chǔ)，在多次奧運會和世界田徑競標(biāo)賽上取得優(yōu)良成績，但總體來說在世界上仍處于落后的地位，尤其是在三級跳、跳遠(yuǎn)等項目上與歐美國家差距較大。要改變這種局面就必須打破傳統(tǒng)訓(xùn)練模式、注重訓(xùn)練方法和手段的改進(jìn)、加強(qiáng)科技攻關(guān)的力度、提高田徑運動訓(xùn)練過程中的科技含量和科學(xué)化訓(xùn)練水平。
跳遠(yuǎn)項目技術(shù)性很強(qiáng)，其中助跑和起跳與跳遠(yuǎn)成績密切相關(guān)，是最重要的二個環(huán)節(jié)，也是最難把握的環(huán)節(jié)。助跑的任務(wù)就是獲得最高的助跑速度，并為準(zhǔn)確踏板和快而有力的起跳做好技術(shù)、身體和心理上的準(zhǔn)備；起跳要求運動員在最高助跑速度的前提下，在極短的時間內(nèi)，按正確順序完成-系列起跳動作，從而獲得盡可能大的騰起初速度和適宜的騰起角度。
目前針對跳遠(yuǎn)的科學(xué)化訓(xùn)練手段還比較匱乏，主要靠人為主觀上的判斷和專項能力鍛煉與提高，也有少數(shù)靠高速影像解析系統(tǒng)和測力裝置來獲得訓(xùn)練過程的運動學(xué)信息，以此評價分析運動技術(shù)，這種分析工作量大，設(shè)備復(fù)雜繁瑣，而且受場景變化和標(biāo)定系統(tǒng)的約束，只能獲取局部過程信息，費用昂貴。從助跑到起跳的整個過程的動力學(xué)信息的綜合獲取，目前尚未見到系統(tǒng)的方法和設(shè)備，而動力學(xué)信息對分析、評價跳遠(yuǎn)運動員的競技戰(zhàn)術(shù)能力，找到改進(jìn)技術(shù)缺陷的方法十分重要，尤其是助跑的速度、節(jié)奏、步幅、方向以及起跳的角度、速度等動力學(xué)信息是提高跳遠(yuǎn)成績的關(guān)鍵。
根據(jù)專利查新，用于跳遠(yuǎn)訓(xùn)練的影像定位跳遠(yuǎn)系統(tǒng)，申請?zhí)柺?200710114089.4，公開號是:CN101433757A，主要通過跑`步定位線、起跳線、射像道軌、射像機(jī)、攝像車和顯示器所組成的影像同步顯示系統(tǒng)來獲得運動員的運動過程影像，其優(yōu)點是利用同步影像和顯示系統(tǒng)可以使運動員看到自己在訓(xùn)練過程中腳步是否踏在跑步定位線和起跳線上，從而達(dá)到修正運動員的技術(shù)狀態(tài)，減少起跳失誤。但是這種方法所用的設(shè)備復(fù)雜，價格昂貴，針對性和人為主觀性太強(qiáng)，不適合跳遠(yuǎn)訓(xùn)練的綜合信息獲取和科學(xué)評價。目前國內(nèi)跳遠(yuǎn)比賽訓(xùn)練迫切需要通過獲得運動員在助跑過程中的運動節(jié)奏參數(shù)以及起跳過程中的起跳信息，對跳遠(yuǎn)過程進(jìn)行科學(xué)的分析評價，以提高訓(xùn)練成績。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:為了克服現(xiàn)有跳遠(yuǎn)訓(xùn)練中的缺陷和不足，提高訓(xùn)練的科學(xué)性和訓(xùn)練效果，提出一種新型的基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)，對獲得的運動學(xué)和動力學(xué)信息進(jìn)行綜合分析，從而對跳遠(yuǎn)運動提出科學(xué)的訓(xùn)練指導(dǎo)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)，由數(shù)字化跑道模塊、現(xiàn)場總線、測力模塊以及計算機(jī)組成，其特征在于:測力臺以及覆蓋于測力臺上表面的起跳板、保護(hù)層構(gòu)成的測力模塊和數(shù)字化跑道模塊上表面水平相接，構(gòu)成跳遠(yuǎn)運動從助跑到起跳的綜合信息獲取平臺；由底層、柔性傳感器陣列及電路和表面塑膠構(gòu)成的數(shù)字化跑道完成運動員助跑過程中步伐的時空序列參數(shù)采集，由測力臺和置于其上的跳板和保護(hù)層構(gòu)成的測力模塊完成運動員起跳時的時空力的分布參數(shù)的采集，數(shù)字化跑道和測力臺獲得的信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)預(yù)處理后通過現(xiàn)場總線實時傳送到計算機(jī)中，利用配套的軟件進(jìn)行分析、顯示。
所述的數(shù)字化跑道模塊是將多個傳感器采集陣列黏貼在底層和塑膠層之間固定于地面上，每個傳感器采集陣列連接到各自的數(shù)據(jù)預(yù)處理電路，多個預(yù)處理電路通過掛靠到數(shù)據(jù)總線上連接到計算機(jī)。
所述的測力臺是六維力測力臺，水平置于地下，上表面固定起跳板以及保護(hù)層，保護(hù)層位于跑道和起跳板之間。
所述的由測力模塊和數(shù)字化跑道模塊構(gòu)成的跳遠(yuǎn)綜合信息獲取平臺依場地跳遠(yuǎn)沙坑前的中軸放置，與計算機(jī)數(shù)據(jù)處理模塊共同構(gòu)成跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果是:
其一，數(shù)字化跑道模塊中置于底層和表面跑道塑膠之間的傳感器陣列，可獲得運動員在助跑過程中的步伐信息；運動員在其上訓(xùn)練時，腳底與跑道接觸的形狀、位置、時序等參數(shù)均可由傳感器陣列采集到，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊的濾波、A/D轉(zhuǎn)換后，通過現(xiàn)場總線傳送到計算機(jī)分析，可以由位置時序信息獲得助跑過程的步長、速度、方向以及運動節(jié)奏等信息，為訓(xùn)練提供客觀、科學(xué)的分析依據(jù)。
其二，測力臺采樣時間間隔很短，可以精確地獲得運動員在踏上跳板并起跳瞬間的空間力的分布，包括整個起跳過程中X、Y、Z三個方向的力大小的變化，從得到起跳角度、起跳速度、起跳方向。
其三，當(dāng)此訓(xùn)練系統(tǒng)不用時，撤去數(shù)字化跑道以及測力臺上的起跳板和保護(hù)層，蓋上場地塑膠即可恢復(fù)滿足一般使用得訓(xùn)練場地。
其四，此訓(xùn)練系統(tǒng)不僅可以用于跳遠(yuǎn)，還可以用于三級跳、撐桿跳等需要獲得運動節(jié)奏和力信息的其它體育運動項目。

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明專利做進(jìn)一步的說明。
圖1是該發(fā)明的整體俯視示意圖。
圖2是該發(fā)明的訓(xùn)練平臺側(cè)面層次結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是該發(fā)明應(yīng)用在訓(xùn)練系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖。
圖1中，1、數(shù)字化跑道；2、現(xiàn)場總線；3、測力臺保護(hù)層；4、起跳板；5、計算機(jī)；6、沙坑。
圖2中，7、地面；8、測力臺；9、現(xiàn)場施工保護(hù)槽。
圖1，數(shù)字化跑道I平鋪于地面上，和測力臺模塊相連，二者上表面保持在同一水平面上，并都通過現(xiàn)場總線2連接到計算機(jī)5，測力模塊和數(shù)字化跑道模塊構(gòu)成的綜合信息獲取平臺放置于沙坑6前方的中軸線上。
圖2，測力臺8置于訓(xùn)練場地地下，通過現(xiàn)場施工保護(hù)槽保證測力臺8的水平，測力臺8上表面完全覆蓋起跳板4和保護(hù)層3，保護(hù)層3和數(shù)字跑道I相接，位于數(shù)字跑道I和起跳板4之間，運動員起跳時踏在起跳板4和保護(hù)層3上從而獲得起跳時的動力學(xué)參數(shù)。
圖3，開機(jī)之后，系統(tǒng)初始化硬件，準(zhǔn)備開始數(shù)據(jù)采集，運動員在由測力模塊和數(shù)字化跑道模塊構(gòu)成的綜合信息獲取平臺上開始跳遠(yuǎn)訓(xùn)練，此時運動員助跑過程中的位置、時序等步伐信息被數(shù)字化跑道模塊采集下來經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后通過現(xiàn)場總線2傳送到計算機(jī)5上，運動員起跳時腳步踏在起跳板4和保護(hù)層3上，起跳的動力學(xué)參數(shù)由測力臺8獲得，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后掛靠到現(xiàn)場總線2上傳送到計算機(jī)5，計算機(jī)5根據(jù)助跑起跳整個過程的運動學(xué)動力學(xué)參數(shù)對運動員的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練過程作出分析評價，最后通過訓(xùn)練專家系統(tǒng)得出訓(xùn)練改進(jìn)意見反饋給運動員和教練員作為訓(xùn)練指導(dǎo)。
具體實施方式
實施例:
以跳遠(yuǎn)過程為例，運動員在基于測力臺8和數(shù)字化跑道I的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)中進(jìn)行跳遠(yuǎn)訓(xùn)練時，首先對測力臺8和數(shù)字化跑道I上電，打開計算機(jī)5，初始化系統(tǒng)硬件，使設(shè)備的軟硬件處于準(zhǔn)備采集狀態(tài)；運動員從數(shù)字化跑道I開始助跑，數(shù)字化跑道I采集運動員助跑過程中腳步踩到的區(qū)域時空信息，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)預(yù)處理后通過現(xiàn)場總線2傳送到計算機(jī)5。通過助跑運動員獲得了較高的助跑速度，并為踏板和起跳做好技術(shù)、身體和心理上的準(zhǔn)備后到達(dá)起跳板4，單腳踏上測力臺8的保護(hù)層3和起跳板4，完成起跳動作，同時，測力臺8獲取運動員起跳過程中的空間力的大小分布以及隨時間的變化，經(jīng)過數(shù)據(jù)預(yù)處理后傳送至現(xiàn)場總線2，最終到達(dá)計算機(jī)5。計算機(jī)5對現(xiàn)場總線2傳送過來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析存儲，得到運動員跳遠(yuǎn)過程中的助跑距離、速度、步長、軌跡、助跑節(jié)奏以及起跳的角度、方向、速度等信息。這些信息經(jīng)過計算機(jī)專家系統(tǒng)分析顯示，對運動員的此次訓(xùn)練給予評價，并且以非常直觀的方式呈現(xiàn)給運動員和教練員，進(jìn)而對運動員的訓(xùn)練提供科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)，增強(qiáng)訓(xùn)練效果，提高 跳遠(yuǎn)成績。
權(quán)利要求
1.一種基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)，由數(shù)字化跑道模塊、現(xiàn)場總線(2)、測力模塊、計算機(jī)(5)以及配套的分析軟件組成，其特征在于: 測力臺(8)以及覆蓋于測力臺上表面的起跳板(4)、保護(hù)層(3)構(gòu)成的測力模塊和數(shù)字化跑道模塊上表面水平相接，構(gòu)成跳遠(yuǎn)運動從助跑到起跳的綜合信息獲取平臺；所述的測力臺(8)是六維的，水平放置于地下現(xiàn)場施工保護(hù)槽(9)中，測力臺(8)上表面通過螺絲固定起跳板(4)以及保護(hù)層(3)，保護(hù)層(3)位于數(shù)字化跑道(I)和起跳板(4)之間； 數(shù)字化跑道模塊由底層、柔性傳感器陣列及電路和表面塑膠構(gòu)成，將多個傳感器采集陣列黏貼在底層和塑膠層之間固定于地面(7)上，每個傳感器采集陣列連接到各自的數(shù)據(jù)預(yù)處理電路，多個預(yù)處理電路通過掛靠到數(shù)據(jù)總線(2)上連接到計算機(jī)(5);所述的由測力模塊和數(shù)字化跑道模塊構(gòu)成的跳遠(yuǎn)綜合信息獲取平臺依場地跳遠(yuǎn)沙坑(6)前的中軸放置，與計算機(jī)數(shù)據(jù)處理分析模塊共同構(gòu)成跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)，其特征是:撤去數(shù)字化跑道(I)以及測力臺(8)上的起跳板(4)和保護(hù)層(3)，蓋上場地塑膠即可恢復(fù)成滿足一般使用的訓(xùn) 練場地。
專利摘要
本發(fā)明創(chuàng)造涉及體育訓(xùn)練自動化領(lǐng)域，特別涉及一種基于測力臺和數(shù)字化跑道的跳遠(yuǎn)訓(xùn)練系統(tǒng)。由數(shù)字化助跑跑道模塊、現(xiàn)場總線、測力模塊、計算機(jī)以及配套的分析軟件組成，其特征在于測力臺以及覆蓋于測力臺上表面的起跳板、保護(hù)層構(gòu)成的測力模塊和數(shù)字化助跑跑道模塊上表面水平相接，構(gòu)成跳遠(yuǎn)運動從助跑到起跳的綜合信息獲取平臺；由底層、柔性傳感器陣列及電路和表面塑膠構(gòu)成的數(shù)字化跑道完成運動員助跑過程中步伐的時空序列參數(shù)采集，由測力臺和置于其上的跳板和保護(hù)層構(gòu)成的測力模塊完成運動員起跳時的時空力的分布參數(shù)的采集，數(shù)字化跑道和測力臺獲得的信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換以及數(shù)據(jù)預(yù)處理后通過現(xiàn)場總線實時傳送到計算機(jī)中進(jìn)行分析顯示。
文檔編號A63B69/00GKCN102210926 B發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201010142565
公開日2013年8月21日 申請日期2010年4月8日
發(fā)明者孫怡寧, 劉宇, 楊先軍, 張勝年, 閭堅強(qiáng) 申請人:上海體育學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (7),