一種用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及慣性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的 測(cè)定系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的搏擊訓(xùn)練器測(cè)量的參數(shù)主要是擊打力，而對(duì)于擊打過(guò)程并不關(guān)注。測(cè)量力 所用傳感器一般為電阻應(yīng)變片、電磁感應(yīng)位移傳感器或壓電薄膜傳感器等，該些傳感器存 在著穩(wěn)定性差、使用壽命短、靈敏度低等缺陷。同時(shí)由于該些傳感器的機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，使他 們無(wú)法實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)一個(gè)測(cè)試參數(shù)的多維測(cè)定，更不能重建測(cè)試者在一次擊打過(guò)程的姿態(tài)變 化軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是；提供一種用于搏擊訓(xùn)練的多維多個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè) 定系統(tǒng)及方法，W便對(duì)訓(xùn)練者擊打的各種力量參數(shù)進(jìn)行=個(gè)維度的測(cè)量，同時(shí)也可W重建 訓(xùn)練者從出拳到擊中拳擊訓(xùn)練祀整個(gè)打祀過(guò)程中拳擊手套的運(yùn)動(dòng)軌跡。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用W下的技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明提供的用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定系統(tǒng)，其主要由計(jì)算機(jī)、 信號(hào)采集與處理裝置、用于力量特性測(cè)試的拳擊固定祀和用于軌跡重建測(cè)試的拳擊手套組 成，其中：拳擊固定祀和拳擊手套的傳感器分別用有線、無(wú)線的方式將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算 機(jī)；信號(hào)采集與處理裝置主要由單片機(jī)和數(shù)字傳感器巧片構(gòu)成，與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口連接。
[0006] 所述拳擊固定祀有=層，其中；第一層是位于拳擊固定祀表面的保護(hù)層；第二層 位于拳擊固定祀的內(nèi)部，在此處安裝有第一傳感器，該傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3 軸加速度的傳感器，它通過(guò)數(shù)據(jù)線與外部的單片機(jī)通信，將測(cè)得的加速度信息傳遞給單片 機(jī)，再由單片機(jī)采集處理并緩存在其內(nèi)部的RAM中；第=層是緩沖介質(zhì)，它與第二層有間 距。
[0007] 所述拳擊手套安裝了第二傳感器，該傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度 的傳感器。
[000引所述信號(hào)采集與處理裝置由計(jì)算機(jī)控制，接收計(jì)算機(jī)的控制指令，包括開始采集、 停止采集、清空緩存數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、自校正，并由該裝置的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)搏擊參數(shù)的測(cè)量、采 集傳送的功能。
[0009] 本發(fā)明提供的用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定方法，其包括W下步驟：
[0010] (1)力量特性測(cè)試：
[0011] 由裝在搏擊訓(xùn)練的拳擊固定祀完成，實(shí)現(xiàn)擊打拳擊固定祀瞬間的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè) 量；該拳擊固定祀中有一個(gè)圓柱形的空腔，空腔分為S層，由外向內(nèi)分別是保護(hù)層、測(cè)量層、 緩沖層，測(cè)量層安裝一個(gè)傳感器，它是加速度傳感器模塊，該加速度傳感器模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線 連接至單片機(jī)力量數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成力量特性測(cè)試系統(tǒng)；
[0012] (2)軌跡重建測(cè)試：
[0013] 由戴在搏擊訓(xùn)練測(cè)試者手上的拳擊手套完成，實(shí)現(xiàn)各種拳法的擊打全過(guò)程的軌跡 重建；該拳擊手套上安裝了一個(gè)整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器，它采集拳擊訓(xùn)練 者在測(cè)試時(shí)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，由單片機(jī)軌跡數(shù)據(jù)采集模塊用無(wú)線的方式傳送至計(jì)算機(jī)中，然后 由計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡解算模塊通過(guò)姿態(tài)解算算法重建并繪制拳擊手套的運(yùn)動(dòng)軌跡，為拳擊 訓(xùn)練者的拳法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)提供參考；單片機(jī)軌跡數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)里的運(yùn)動(dòng)軌跡解 算模塊一起構(gòu)成拳擊運(yùn)動(dòng)的軌跡重建測(cè)試系統(tǒng)。
[0014] 本發(fā)明在力量特性測(cè)試過(guò)程中，由力量特性測(cè)試系統(tǒng)比較當(dāng)前的加速度值與預(yù)設(shè) 的闊值，當(dāng)超過(guò)闊值時(shí)觸發(fā)連續(xù)采集過(guò)程并將采集到的加速度數(shù)據(jù)保存到單片機(jī)的RAM存 儲(chǔ)器中，通過(guò)比較單片機(jī)RAM的加速度數(shù)據(jù)，找出數(shù)據(jù)中的最大值，由Fm"= M ? 計(jì)算最 大擊打力，其中Fm"為最大打擊力，M為加速度測(cè)試模塊的質(zhì)量，am"為本次數(shù)據(jù)采集的最大 加速度；再將所測(cè)的加速度值對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，即
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定系統(tǒng)，其特征是主要由計(jì)算機(jī)、信號(hào) 采集與處理裝置、用于力量特性測(cè)試的拳擊固定祀（4)和用于軌跡重建測(cè)試的拳擊手套 (6)組成，其中：拳擊固定祀（4)和拳擊手套化）的傳感器分別用有線、無(wú)線的方式將測(cè)量 數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)；信號(hào)采集與處理裝置主要由單片機(jī)和數(shù)字傳感器巧片構(gòu)成，與計(jì)算機(jī) 通過(guò)串口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定系統(tǒng)，其特征是所述拳擊固定祀（4)有=層，其中：第一 層是位于拳擊固定祀表面的保護(hù)層（2);第二層位于拳擊固定祀的內(nèi)部，在此處安裝有第 一傳感器，該傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器，它通過(guò)數(shù)據(jù)線與外部 的單片機(jī)通信，將測(cè)得的加速度信息傳遞給單片機(jī)，再由單片機(jī)采集處理并緩存在其內(nèi)部 的RAM中；第=層是緩沖介質(zhì)（3)，它與第二層有間距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定系統(tǒng)，其特征是所述拳擊手套（6)安裝了第二傳感器，該 傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)定系統(tǒng)，其特征是所述信號(hào)采集與處理裝置由計(jì)算機(jī)控 審IJ，接收計(jì)算機(jī)的控制指令，包括開始采集、停止采集、清空緩存數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、自校正，并 由該裝置的單片機(jī)實(shí)現(xiàn)搏擊參數(shù)的測(cè)量、采集傳送的功能。
5. -種用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定方法，其特征是該方法包括W下步 驟： (1) 力量特性測(cè)試： 由裝在搏擊訓(xùn)練的拳擊固定祀完成，實(shí)現(xiàn)擊打拳擊固定祀瞬間的各項(xiàng)參數(shù)的測(cè)量；該 拳擊固定祀中有一個(gè)圓柱形的空腔，空腔分為=層，由外向內(nèi)分別是保護(hù)層、測(cè)量層、緩沖 層，測(cè)量層安裝一個(gè)傳感器，它是加速度傳感器模塊，該加速度傳感器模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接 至單片機(jī)力量數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成力量特性測(cè)試系統(tǒng)； (2) 軌跡重建測(cè)試： 由戴在搏擊訓(xùn)練測(cè)試者手上的拳擊手套（6)完成，實(shí)現(xiàn)各種拳法的擊打全過(guò)程的軌跡 重建；該拳擊手套上安裝了一個(gè)整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器，它采集拳擊訓(xùn)練 者在測(cè)試時(shí)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，由單片機(jī)軌跡數(shù)據(jù)采集模塊用無(wú)線的方式傳送至計(jì)算機(jī)中，然后 由計(jì)算機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡解算模塊通過(guò)姿態(tài)解算算法重建并繪制拳擊手套的運(yùn)動(dòng)軌跡，為拳擊 訓(xùn)練者的拳法進(jìn)行分析評(píng)價(jià)提供參考；單片機(jī)軌跡數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)里的運(yùn)動(dòng)軌跡解 算模塊一起構(gòu)成拳擊運(yùn)動(dòng)的軌跡重建測(cè)試系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)定方法，其特征是在力量特性測(cè)試過(guò)程中，由力量特性測(cè) 試系統(tǒng)比較當(dāng)前的加速度值與預(yù)設(shè)的闊值，當(dāng)超過(guò)闊值時(shí)觸發(fā)連續(xù)采集過(guò)程并將采集到 的加速度數(shù)據(jù)保存到單片機(jī)的RAM存儲(chǔ)器中，通過(guò)比較單片機(jī)RAM的加速度數(shù)據(jù)，找出數(shù) 據(jù)中的最大值，由Fm"= M ? am"計(jì)算最大擊打力，其中Fm"為最大打擊力，M為加速度測(cè)試 模塊的質(zhì)量，為本次數(shù)據(jù)采集的最大加速度；再將所測(cè)的加速度值對(duì)時(shí)間進(jìn)行積分，即
? &獲得打擊沖量，其中I為擊打沖量，K為第K個(gè)數(shù)據(jù)，Tk為采樣周期，N為 采集到的數(shù)據(jù)值的個(gè)數(shù)；所述闊值是由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的經(jīng)驗(yàn)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測(cè)定方法，其特征是在軌跡重建測(cè)試過(guò)程中，單片機(jī)軌跡數(shù)
據(jù)采集模塊利用傳感器采集的四元數(shù)數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行姿態(tài)解算，完成軌跡的重建并 保存結(jié)果，最后發(fā)送到計(jì)算機(jī)里的運(yùn)動(dòng)軌跡解算模塊中進(jìn)行軌跡重建。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于搏擊訓(xùn)練的多個(gè)多維運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)、信號(hào)采集與處理裝置、用于力量特性測(cè)試的拳擊固定靶(4)和用于軌跡重建測(cè)試的拳擊手套(6)組成，其中：拳擊固定靶(4)和拳擊手套(6)的傳感器分別用有線、無(wú)線的方式將測(cè)量數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算機(jī)；信號(hào)采集與處理裝置主要由單片機(jī)和數(shù)字傳感器芯片構(gòu)成，與計(jì)算機(jī)通過(guò)串口連接。該方法運(yùn)用數(shù)字傳感芯片對(duì)搏擊訓(xùn)練的多個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，包括力量特性測(cè)試和軌跡重建測(cè)試步驟。本發(fā)明將改變我國(guó)搏擊教練員和運(yùn)動(dòng)健兒僅靠刻苦訓(xùn)練，勤奮拼搏的傳統(tǒng)訓(xùn)練模式，并且本發(fā)明系統(tǒng)具有體積小、測(cè)量精度高、測(cè)量參數(shù)全面、穩(wěn)定好性等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01L5-00, G01C21-10
【公開號(hào)】CN104596693
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510013816
【發(fā)明人】肖純, 王瀾瑾, 李朋, 柯志雄, 張方舟, 陳嘉琪, 周純, 辜大海, 方正東, 蔣軍, 劉強(qiáng)
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日