一种挥杆/拍辅助训练装置制造方法及图纸

一种挥杆/拍辅助训练装置，包括：运动测量系统及终端设备，运动测量系统与终端设备无线连接，运动测量系统包括至少一运动测量模块，运动测量模块固定在球杆上或人体关节处；运动测量模块包括：第一传感器模块、第一微处理器、电池及无线传输模块；无线传输模块将加速度、磁力及角速度信息及方位信息发送给终端设备；终端设备包括：无线收发模块、第二微处理器、电源、人机交互模块、GPS模块及第二传感器模块；无线收发模块从运动测量系统接收加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息；人机交互模块接收第二微处理器根据加速度、磁力、角速度信息及方位信息生成的挥杆/拍运动数据，以进行语音提示、振动提示及图像或视频显示。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种挥杆/拍辅助训练装置
本技术是关于传感器技术及图像技术，特别是关于一种挥杆/拍辅助训练装置。
技术介绍
在体育运动如打高尔夫球、网球等训练中，如果能够通过恰当的运动捕捉装置把人体的挥杆动作捕捉下来进行分析，将大大促进训练的效率并更能更有效的对动作进行纠正。当前的运动捕捉技术主要包括以下几种:机械式运动捕捉:机械式运动捕捉依靠机械装置来测量运动，该机械装置由多个关节和刚性连杆组成，在关节处装有角度传感器以测量关节角度变化，刚性连杆也可以换成长度可变的伸缩杆，并安装位移传感器以测量长度的变化。机械式运动捕捉通过将待捕捉的物体与机械装置相连，运动物体带动机械装置运动，从而通过机械装置上的传感器记录下待测物体运动。机械式运动捕捉成本低、标定简单、精度较高并且容易实现实时数据捕捉而不受场地限制。但是机械式方式难以实现对于多自由度的关节运动捕捉，同时由于自身尺寸和重量，对待测物体的运动(特别是剧烈运动)造成比较严重的阻碍和干涉，因而这种运动捕捉方式并不适合运动训练的运动捕捉。电磁式运动捕捉:电磁式运动捕捉的系统一般由发射源、接收器和数据处理单元组成。发射源产生按一定时空分布的电磁场；接收器安装在待测物体的关键位置，接收器跟随待测物体而运动，并将接收到的信号通过有线方式传递给数据处理单元。这种运动捕捉方式不仅能够得到空间位置信息，还能得到方位信息，并且实时性好，成本相对较低。但是这种运动捕捉方式对于环境要求严格，比如附近不能有金属物品，有线电缆对物体的运动限制比较大，而且采样频率较低，因而同样不适合运动较剧烈的运动训练的动作捕捉。声学式运动捕捉:声学式运动捕捉的装置与电磁式运动捕捉比较类似，由超声发射器、接收器和处理单元组成。它将多个发射器固定在待测物体的各个部位，发射器持续发出超声波，每个接收器通过计算声波从发射器到接收器的时间得出发射器与接收器之间的距离，3个构成三角形的接收器就可以确定发射器的空间位置。声学式运动捕捉成本较低，但是精度较差并且要求发射器与接收器之间无遮挡，因而同样不太适合运动训练。光学式运动捕捉:光学式运动捕捉的系统通常包含环绕待测物体排列的6?8个相机，待测物体的运动范围处于相机的重叠区域。待测物体的关键部位贴上一些特质的反光点或者发光点，作为视觉识别和处理的标志。系统标定后，相机连续拍摄物体的运动并把图像序列保存下来进行分析和处理，计算每一个标志点在某一瞬间的空间位置，并从而得到其准确的运动轨迹。光学式运动捕捉的优点是没有机械装置、有线电缆等的限制，允许物体的运动范围较大，并且采样频率较高，能够满足多数体育运动测量的需要。但是这种系统价格昂贵，系统的标定比较繁琐，只能捕捉相机重叠区域的物体运动，而且当运动比较复杂时，标志容易混淆和遮挡，从而产生错误的结果。基于惯性传感器的运动测量:传统的机械式惯性传感器长期应用于飞机、船舶的导航，随着微机电系统(MEMS)技术的高速发展，微型惯性传感器的技术成熟，近年来，人们开始尝试基于微型惯性传感器的运动捕捉。基本方法是把惯性测量单元(IMU)连接到待测物体上并跟随待测物体一起运动。惯性测量单元通常包括微加速度计(测量加速度信号)以及微陀螺仪(测量角速度信号)，通过对加速度信号的二次积分以及陀螺仪信号的积分，可以得到待测物体的位置信息以及方位信息。由于MEMS技术的应用，IMU的尺寸和重量可以做的很小，从而对待测物体的运动影响很小，并且对于场地的要求低，允许的运动范围大，同时系统的成本比较低，比较适合运动训练的运动捕捉。该技术的缺点是传感器的积分容易产生漂移，并且传感器本身容易受到干扰，因而对系统设计的要求比较高。美国专利US7283647揭示了采用图像分析的方法对高尔夫球挥杆训练的运动测量和分析的方法。该方案主要对高尔夫球的推杆运动进行测量和分析，同时也能对挥杆动作进行测量，其具体的实施方法是:把一种光学反射单元贴到高尔夫球推杆表面，用一个或者多个相机进行拍摄，拍摄的数据送往计算机处理中心。计算机处理中心包含一个数字图像处理模块，该数字图像处理模块通过搜索记录图像中贴在球杆上的反光单元来监测杆头；计算机处理中心还包含一个分析模块通过监测到的杆头来计算杆头的运动特性；计算机处理中心还包含一个校准模块对镜头等原因造成的误差进行修正。计算机处理中心还包括一个触发模块，一旦检测到高尔夫球被击打，则启动上面的几个模块对球杆的运动进行测量和分析。该专利申请公开了一套与校准模块结合使用的校准方法和装置。通过特别设计的校准装置以及一序列的校准方法，可以消除由于对齐偏差以及镜头等原因引入的误差，从而不需要对镜头的安装进行精确的标定。上述专利申请中是针对高尔夫球运动训练进行改进的光学式运动捕捉，首先它采用了较少的相机并且只对球杆的运动进行捕捉和分析，虽然降低了成本，但是能够得到的运动数据有限。然后，它采用特定的校准装置和方法对系统的对其偏差及镜头误差进行修正，虽然可以避开通常光学式运动捕捉需要的精确标定，但是该方法同样比较繁琐，而且通用性差，更换训练内容或者场地后原有的校准装置和方法不能再用。最后，它采用击球触发的方式启动运动的捕捉和分析，虽然这种方式不需要额外的硬件，但是无法对击球前的完整动作进行捕捉和分析。美国专利US7689378揭示用集成了 MEMS惯性传感器的高度小型化的数据采集系统对高尔夫球训练运动进行捕捉和分析的系统。该数据采集系统可以嵌入到球杆上而不影响球杆的运动特性。与传统的光线式运动捕捉相比，本方案成本低并且可以在自然、真实的环境下进行辅助运动训练。此数据采集系统包含一个惯性磁力运动捕捉模块(IMMCAP)，该模块包括一个三轴MEMS加速度计、一个三轴MEMS陀螺仪、一个三轴MEMS磁力计、模数转换以及数模转换器以及信号调理电路等。加速度计以及陀螺仪用于提供空间方位和空间位置的测量，磁力计则结合加速度计提供初始的空间绝对方位。IMMCAP模块连接到高尔夫球杆上随着球杆一起运动从而把球杆的运动捕捉下来并通过射频传输的方式传送给计算机或者PDA上进行存贮或者实时地与已知运动数据进行比较或者分析。该系统有两个模式:正常工作模式和低功耗待机模式，正常工作模式下的采样周期为100毫秒，待机的情况下采样周期为1500毫秒。该专利申请的运动捕捉模块IMMCAP虽然已经高度小型化了(不包含电源、无线传输以及处理器的情况下重量9克，尺寸:18mm X8mm XIOmm，但是需要与一个专门的控制处理模块(CPM)通过有线的方式连接，CPM模块包括嵌入式处理器、电池以及直流转换器、无线接收发射器等)，但是对于剧烈的运动训练来说，其尺寸需要进一步减小以降低对运动本身的干扰。同时正常工作模式下IOHz的采样频率对于高速剧烈的运动来说采样速度不够快。此外，该专利申请的方案中，启动运动捕捉需要手动按按钮，给实际使用带来稍稍不便。
技术实现思路
本技术提供一种挥杆/拍辅助训练装置，以根据高尔夫挥杆/拍训练时实际的运动特点对关键的运动事件进行侦测和判定，自动完成运动的测量和记录而不需要额外的辅助装置以及手动操作。为了实现上述目的，本技术提供一种挥杆/拍辅助训练装置，所述的挥杆/拍辅助训练装置包括:运动测量系统及终端设备，所述的运动测量系统与终端设备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种挥杆/拍辅助训练装置，其特征在于，所述的挥杆/拍辅助训练装置包括：运动测量系统及终端设备，所述的运动测量系统与终端设备无线连接，所述的运动测量系统包括至少一运动测量模块，所述的运动测量模块固定在球杆上或人体关节处；所述的运动测量模块包括：第一传感器模块、第一微处理器、电池及无线传输模块；所述的第一微处理器与所述的第一传感器模块、电池及无线传输模块分别连接；所述的第一微处理器从所述的第一传感器模块接收加速度、磁力及角速度信息；所述的无线传输模块将所述的加速度、磁力及角速度信息及所述第一微处理器根据所述加速度、磁力及角速度信息生成的绝对空间方位及相对空间方位信息发送给所述的终端设备；所述的终端设备包括：无线收发模块、第二微处理器、电源、人机交互模块、GPS模块及第二传感器模块；所述的第二微处理器与所述的无线收发模块、电源、人机交互模块、GPS模块及第二传感器模块分别连接；所述的无线收发模块从所述的运动测量模块接收所述的加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息，并将所述的加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息发送给所述的第二微处理器；所述的人机交互模块从所述第二微处理器接收所述第二微处理器根据加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息生成的挥杆/拍运动数据与预先设定的标准数据的比较结果，进行语音提示、振动提示及图像或视频显示。...

【技术特征摘要】
1.一种挥杆/拍辅助训练装置，其特征在于，所述的挥杆/拍辅助训练装置包括:运动测量系统及终端设备，所述的运动测量系统与终端设备无线连接，所述的运动测量系统包括至少一运动测量模块，所述的运动测量模块固定在球杆上或人体关节处； 所述的运动测量模块包括:第一传感器模块、第一微处理器、电池及无线传输模块；所述的第一微处理器与所述的第一传感器模块、电池及无线传输模块分别连接；所述的第一微处理器从所述的第一传感器模块接收加速度、磁力及角速度信息；所述的无线传输模块将所述的加速度、磁力及角速度信息及所述第一微处理器根据所述加速度、磁力及角速度信息生成的绝对空间方位及相对空间方位信息发送给所述的终端设备； 所述的终端设备包括:无线收发模块、第二微处理器、电源、人机交互模块、GPS模块及第二传感器模块；所述的第二微处理器与所述的无线收发模块、电源、人机交互模块、GPS模块及第二传感器模块分别连接；所述的无线收发模块从所述的运动测量模块接收所述的加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息，并将所述的加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息发送给所述的第二微处理器；所述的人机交互模块从所述第二微处理器接收所述第二微处理器根据加速度、磁力、角速度信息、绝对空间方位及相对空间方位信息生成的挥杆/拍运动数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴若犂，刘昊扬，
申请(专利权)人：北京诺亦腾科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11