基于壓力分析的拳擊運(yùn)動輔助訓(xùn)練裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于運(yùn)動輔助訓(xùn)練領(lǐng)域，涉及到拳擊運(yùn)動，具體涉及到一種基于壓力分析 的拳擊運(yùn)動輔助訓(xùn)練裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在跆拳道、拳擊的運(yùn)動項目中，運(yùn)動員擊打動作可分為按規(guī)定動作擊打靶體和隨 意擊打靶體兩種情況。運(yùn)動員擊打目標(biāo)時力的大小和方向、擊打動作間的時間間隔、擊打部 位是否準(zhǔn)確等，都能夠定量地刻畫出運(yùn)動員動作完成質(zhì)量的狀況。讓教練員能夠根據(jù)數(shù)據(jù) 來指導(dǎo)運(yùn)動員進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練。提高訓(xùn)練質(zhì)量和增強(qiáng)實戰(zhàn)能力，因此有著重要現(xiàn)實意義。
[0003] 為了提高跆拳道、拳擊運(yùn)動員日常訓(xùn)練的科學(xué)性，根據(jù)這類競技體育的一些特點 和它對傳感器特性的一些特殊要求，設(shè)計出一種新型的三維力傳感器。它能準(zhǔn)確、實時反 映出動員擊打目標(biāo)時力的大小和方向、擊打動作間的時間間隔、擊打部位的準(zhǔn)確性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于壓力分析的拳擊運(yùn)動輔助訓(xùn)練裝 置，采用電容式壓力傳感器采集足底壓力，通過對電容式壓力傳感器的驅(qū)動電極和感應(yīng)電 極位置的合理布置，并引進(jìn)差動電容方法，實現(xiàn)對運(yùn)動員作用在靶體上的三維力測量。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：該作用力測量裝置包括靶體三維壓力測量單元、拳擊手套 壓力測量單元、位姿識別單元、速度識別單元和傳感系統(tǒng)信號處理器，所述靶體三維壓力測 量單元、拳擊手套壓力測量單元、位姿識別單元、速度識別單元分別與傳感系統(tǒng)信號處理器 連接，所述速度識別單元用于采集出拳速度，所述位姿識別單元包括腰部壓力傳感器、肩關(guān) 節(jié)壓力傳感器、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器和大腿肌肉壓力觸感器，所述靶體 三維壓力測量單元、拳擊手套壓力測量單元、腰部壓力傳感器、肩關(guān)節(jié)壓力傳感器、肘關(guān)節(jié) 壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器和大腿肌肉壓力觸感器均采用凹槽式電容壓力傳感器。 所述設(shè)置在每個拳擊手套內(nèi)的拳擊手套壓力測量單元均包括十組凹槽式電容壓力傳感器 和無線通信單元，所述十組凹槽式電容壓力傳感器分別對應(yīng)于收的十個指關(guān)節(jié)，所述拳擊 手套壓力測量單元通過無線通信單元和傳感系統(tǒng)信號處理器進(jìn)行信號傳遞。所述數(shù)據(jù)處理 單元包括數(shù)據(jù)過濾單元、數(shù)據(jù)分類單元、數(shù)據(jù)融合處理單元和數(shù)據(jù)庫單元，所述數(shù)據(jù)過濾單 元用于過濾傳感器采集的錯誤數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分類單元對過濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，數(shù)據(jù)融 合處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)分類單元分類的各個傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理輸出二維數(shù)據(jù) 表，數(shù)據(jù)庫單元用于存儲檢測數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為拳擊打靶指標(biāo)的最優(yōu)數(shù)據(jù)。 所述壓力傳感器包括圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組，所述條狀電容單元組設(shè)置在圓環(huán) 電容單元組外基板的四角，圓環(huán)電容單元組包括兩對以上圓環(huán)電容單元對，所述圓環(huán)電容 單元對包括兩個圓環(huán)電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向差動電容單元組和Y方向 差動電容單元組，X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組均包括兩個以上相互形 成差動的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié) 構(gòu)，每個圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅(qū)動電極和下極板的感應(yīng)電極。
[0006] 所述每個圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極和驅(qū)動電極正對且形狀相同，所述每個條狀電 容單元的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極寬度相同，條狀電容單元的驅(qū)動電極長度大于感應(yīng)電極長 度，條狀電容單元的驅(qū)動電極長度兩端分別預(yù)留左差位8&和右差位 + Sp其中為條狀電容單元的驅(qū)動電極長度，Idc^為條狀電容單元的感應(yīng)電極長度。所
為彈性介質(zhì)的抗剪模量，Tmax為最大應(yīng)力值。所述兩組相互形成差動的電容單元模塊的條 狀電容單元的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯位偏移，錯位偏移大小相同、方
平行板的長度，^為圓環(huán)電容單元圓環(huán)的寬度，aSH相鄰兩圓環(huán)電容單元之間的電極間距。
%條狀電容單元的寬度。所述同心圓環(huán)電容單元的寬度1^和條狀電容單元的寬度％相等； 條狀電容單元電極間距as #和圓環(huán)電容單元電極間距as H相等，所述條狀電容單元的寬度
所述圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅(qū)動電極通過一個引出線與傳感系統(tǒng)信號處理 器連接，所述圓環(huán)電容單元組的每個圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極單獨引線與傳感系統(tǒng)信號處 理器連接，所述X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組的電容單元模塊感應(yīng)電極 分別通過一根引出線與傳感系統(tǒng)信號處理器連接。所述圓環(huán)電容單元、電容單元模塊與傳 感系統(tǒng)信號處理器之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對電容或頻率對電 容的傳輸系數(shù)。所述傳感器系統(tǒng)信號處理器包括多路信號高速切換電路、A/D變換電路和 控制電路，所述高速切換電路包括三級切換電路，前一級切換電路的輸出為下一級切換電 路的輸入信號，最后一級切換電路經(jīng)A/D變換電路送入控制電路。
[0007] 本發(fā)明有如下積極效果：利用三維力壓力傳感器，可以檢測出作用在拳擊靶體上 x、y、z三個方向的力，將作用在靶體上的三維壓力數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練指導(dǎo)，測定方法方便簡單。 另外，本發(fā)明的傳感器能夠同時測量法向力和切向力，靈敏度高，極板利用效率高，整個圓 環(huán)電容單元組都對法向力作出貢獻(xiàn)，并且具有較好的動態(tài)性能。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】的同心圓環(huán)偏移錯位面積分析圖。
[0009] 圖2是本發(fā)明的【具體實施方式】的為外同心圓環(huán)錯位對外徑圓分析圖。
[0010] 圖3是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板電容的平面設(shè)計圖。
[0011] 圖4是本發(fā)明的【具體實施方式】的驅(qū)動電極的結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖5是本發(fā)明的【具體實施方式】的平板電容板的直角坐標(biāo)系。
[0013] 圖6是本發(fā)明的【具體實施方式】的兩組圓環(huán)電容組結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖7是本發(fā)明的【具體實施方式】的差動條狀電容單元的初始錯位圖。
[0015] 圖8是本發(fā)明的【具體實施方式】的差動條狀電容單元受力后偏移圖。
[0016] 圖9是本發(fā)明的【具體實施方式】的單元電容對的信號差動示意圖。
[0017] 圖10是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。
[0018] 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驅(qū)動電極，4、感應(yīng)電極，5、彈性介質(zhì)。
【具體實施方式】
[0019] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0020] 本發(fā)明的主要思路是：在拳擊靶體內(nèi)分布設(shè)置有多個壓力傳感器，壓力傳感器用 來檢測拳擊時的三維力，通過計算機(jī)讀取到的電容值間隔來判定拳擊的頻率，對每個傳感 器進(jìn)行編號，將傳感器編號與拳擊靶體的位置一一對應(yīng)，來進(jìn)行擊打部位準(zhǔn)確性分析。
[0021] 本發(fā)明測量裝置包括靶體三維壓力測量單元、拳擊手套壓力測量單元、位姿識別 單元、速度識別單元和傳感系統(tǒng)信號處理器，所述靶體三維壓力測量單元、拳擊手套壓力測 量單元、位姿識別單元、速度識別單元分別與傳感系統(tǒng)信號處理器連接，所述速度識