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短跑起跑器的制造方法

文檔序號:9313335閱讀:1203來源:國知局
短跑起跑器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域,涉及到短跑運(yùn)動(dòng),具體涉及一種短跑起跑器。
【背景技術(shù)】
[0002] 短距離賽跑如100m、200m和400m跑,由于比賽時(shí)間較短,對運(yùn)動(dòng)員來說,千分之一 秒都顯得尤為重要。因此,有效的起跑是取得比賽成功的關(guān)鍵因素之一。蹲踞式起跑是國 際上先進(jìn)主流的短距離起跑方式,它是完整短跑技術(shù)的起始技術(shù),影響著后續(xù)技術(shù)的發(fā)揮 以及比賽時(shí)的心理狀態(tài)。蹲踞式起跑姿勢可以使身體能夠迅速擺脫靜止?fàn)顟B(tài),獲得積極的 蹬伸動(dòng)力及向前最大蹬力,從而為起跑后的加速創(chuàng)造條件。在蹲踞式起跑過程中,當(dāng)運(yùn)動(dòng)員 蹬離起跑器時(shí),腳底幾乎與起跑器垂直,故蹬力最大,加速度也最大,運(yùn)動(dòng)員自然就可以迅 速地?cái)[脫靜止?fàn)顟B(tài),盡早地達(dá)到較高速度。
[0003] 根據(jù)作用力與反作用力的原理,運(yùn)動(dòng)員獲得的向前的推動(dòng)力越大,其起跑加速度 也越大,可以把是否有利于獲得的向前的水平加速度,作為起跑方式好壞的依據(jù),水平向前 的加速度由離開踏板瞬間的水平?jīng)_量決定,也即力的大小、時(shí)間和力的方向,力的方向取決 于踏板和地面的角度。最佳的起跑姿勢要綜合考慮向前的水平推動(dòng)力、達(dá)到最大力所用的 時(shí)間和平衡力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種短跑起跑器,在起跑踏板的受力斜面 上布置采集足底壓力信息的傳感器,通過對壓力數(shù)據(jù)的分析,根據(jù)動(dòng)量守恒定律,可以找到 使受訓(xùn)練者向前的水平推動(dòng)力越大,保持平衡的切向力最小,同時(shí)用于達(dá)到最大力時(shí)間最 短的起跑方式。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明的短跑輔助訓(xùn)練裝置,包括三維測力起跑器、步態(tài) 識別單元、傳感系統(tǒng)信號處理器,三維測力起跑器的前踏板、后踏板上分別設(shè)有踏板間距采 集單元、起跑角度采集單元,在前踏板、后踏板的受力斜面上均布置了接受足底壓力信息的 三維力壓力傳感器,壓力傳感器將采集的信號發(fā)送給傳感系統(tǒng)信號處理器,與傳感系統(tǒng)信 號處理器無線連接的步態(tài)識別單元包括設(shè)置于鞋夾層的腳底壓力傳感器和無線通信單元。 所述腳底壓力傳感器每只腳設(shè)有五組,鞋夾層的前掌設(shè)置三組用于測量踏板對腳的反作用 力,鞋夾層的腳趾部分設(shè)置二組用于測量地面對腳的反作用力。所述傳感系統(tǒng)信號處理器 包括依次連接的信號轉(zhuǎn)換放大單元、數(shù)據(jù)處理單元和控制器,所述控制器用于接收數(shù)據(jù)處 理單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算確定短跑訓(xùn)練指標(biāo)的最優(yōu)數(shù)據(jù),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(cuò)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)庫用于存儲檢測數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn) 數(shù)據(jù)。所述傳感系統(tǒng)信號處理器還包括信息輸入單元,所述信息輸入單元包括短跑運(yùn)動(dòng)員 信息,信息包括身高、體重、腿部指標(biāo)和腳步指標(biāo)。
[0006] 上述壓力傳感器包括X方向電容單元組和Y方向電容單元組,所述X方向電容單 元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模塊,所述電容單元模塊是由兩個(gè)以上的條狀電 容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu),每個(gè)條狀電容單元包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電 極,所述電容單元模塊包括由兩個(gè)以上寬度a。長度b。的條狀電容單元組成的第一條狀電容 單元組和兩個(gè)以上寬度ka。長度b。的條狀電容單元組成的第二條狀電容單元組。
[0007] 本發(fā)明短跑起跑器,每個(gè)條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同,驅(qū)動(dòng)電 極的長度大于感應(yīng)電極長度,驅(qū)動(dòng)電極長度兩端分別預(yù)留左差位8&和右差位5$,b_ = b。感+ 8^ + 5#,其中,b。_為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長度,b。s為條狀電容單元的感應(yīng)電極
介質(zhì)的抗剪模量,為最大應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個(gè)以上條狀電容單元、與條 狀電容單元一一對應(yīng)連接的引線,相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距a5。所述平行板 面積S = M (a(]+2a 5 +ka。) 13。/2,其中,M為條狀電容單元數(shù)量,b。為條狀電容單元的長度,a。條 狀電容單元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線
d。為介質(zhì)厚度,E為彈性介質(zhì)的楊氏模量,G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述第一條狀電容單 元組和第二條狀電容單元組與傳感系統(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)。
[0008] 本發(fā)明有如下積極效果:本發(fā)明的短跑輔起跑器,實(shí)時(shí)測量運(yùn)動(dòng)員在起跑時(shí)起跑 器的受力過程,綜合考慮向前的水平推動(dòng)力、達(dá)到最大力所用的時(shí)間和平衡力,以獲得最佳 的起跑姿勢。本發(fā)明的電容壓力傳感器,有效使用平板面積,并且通過驅(qū)動(dòng)電極兩端預(yù)留等 方式有效解決三維力間耦合,并利用特殊的條狀電容結(jié)構(gòu),使法向與切向轉(zhuǎn)換都達(dá)到較高 的線性、精度與靈敏度。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元及其坐標(biāo)系。
[0010] 圖2是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0013] 圖5是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的寬度為a。和ka。的電容對受力偏移圖。
[0014] 圖6是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板三維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0015] 圖7是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的單元電容對的信號示意圖。
[0016] 圖8是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。
[0017] 圖9是本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】的起跑器結(jié)構(gòu)圖。
[0018] 其中,1、上PCB基板,2、下PCB基板,3、驅(qū)動(dòng)電極,4、感應(yīng)電極,5、彈性介質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面對照附圖,通過對實(shí)施例的描述,本發(fā)明的【具體實(shí)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:蹲踞式起跑中,借助起跑器上的反作用力獲得瞬間的沖量, 沖量決定了起跑最大速度的大小,沖量也即起跑器上的最大受力和達(dá)到最大受力的時(shí)間, 力和時(shí)間的乘積就是沖量,達(dá)到最大時(shí)間時(shí),足底離開起跑器,這段時(shí)間也意味著反應(yīng)時(shí) 間。
[0021] 一種短跑輔助訓(xùn)練裝置,包括三維測力起跑器、步態(tài)識別單元、傳感系統(tǒng)信號處理 器,三維測力起跑器的前踏板、后踏板上分別設(shè)有踏板間距采集單元、起跑角度采集單元, 在前踏板、后踏板的受力斜面上均布置了接受足底壓力信息的三維力壓力傳感器,壓力傳 感器將采集的信號發(fā)送給傳感系統(tǒng)信號處理器,與傳感系統(tǒng)信號處理器無線連接的步態(tài)識 別單元包括設(shè)置于鞋夾層的腳底壓力傳感器和無線通信單元,腳底壓力傳感器采用三維力 壓力傳感器。
[0022] 所述腳底壓力傳感器每只腳設(shè)有五組,鞋夾層的前掌設(shè)置三組用于測量踏板對腳 的反作用力,鞋夾層的腳趾部分設(shè)置二組用于測量地面對腳的反作用力。
[0023] 所述傳感系統(tǒng)信號處理器包括依次連接的信號轉(zhuǎn)換放大單元、數(shù)據(jù)處理單元和控 制器,所述控制器用于接收數(shù)據(jù)處理單元輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算確定短跑訓(xùn)練指標(biāo)的最 優(yōu)數(shù)據(jù),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(cuò)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)庫用于存儲檢測數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
[0024] 所述傳感系統(tǒng)信號處理器還包括信息輸入單元,所述信息輸入單元包括短跑運(yùn)動(dòng) 員信息,信息包括身高、體重、腿部指標(biāo)和腳步指標(biāo)。
[0025] 具體運(yùn)行流程如下,踏板間距采集單元采集前踏板和后踏板之間的距離、起跑角 度采集單元的前踏板起跑角度和后踏板起跑角度、腳底壓力傳感器采集的前掌踏板反作用 力和腳趾壓力傳感器采集的地面的反作用力,以上采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換放大單元傳送 至數(shù)據(jù)處理單元,數(shù)據(jù)處理單元處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器,控制器結(jié)合信息輸入單元輸 入身高、體重、腿部指標(biāo)和腳步指標(biāo)等各類詳細(xì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,得出不同參數(shù)的數(shù)據(jù) 曲線
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