一种智能护腿板及其实现方法技术

一种智能护腿板及其实现方法，实现对运动员在足球练习或比赛过程中，防护腿部受伤，自动实时采集并记录运动员腿部运动加速度、角速度、方向、心率信息、乳酸含量信息及肌电信息,通过软件对腿部疲劳度、跳跃次数自动进行分析计算、存储，最后通过无线将采集及计算分析数据实时发射出去，从而方便教练员对运动员管理，制定针对性训练计划，提高运动训练效果。一种智能护腿板包括电子设备和护腿夹具。本发明专利技术优点：能够对运动员运动过程腿部进行物理防护，防止运动过程中腿部骨折或受伤；本发明专利技术采用传感器技术、蓝牙无线传输技术、生物检测技术等，能够对运动员腿部运动过程中的运动速度、运动距离、心率、乳酸含量等信息进行实时监测。

An intelligent Leggings plate and its implementation method

An intelligent Leggings plate and its method of implementation, implementation of the athletes in the process of soccer practice or competition, protection of leg injury, automatic real-time acquisition and recording of leg acceleration, angular velocity, direction and heart rate, lactic acid content information and EMG information, through the software of leg fatigue, jumping times automatic calculation and analysis of storage finally, through the wireless acquisition and analysis of real time data will be transmitted, which is convenient for athletes coaches management, to develop targeted training programs, improve the effect of exercise training. A kind of intelligent electronic devices and leggings, leggings board fixture. The invention has the advantages that can be physical protection for the athletes of the legs, to prevent leg fracture or injury in the movement process; the invention adopts sensor technology, Bluetooth wireless transmission technology, biological detection technology, to be able to process the motion information of athletes leg movement speed, movement distance, heart rate, lactic acid content in real-time monitoring.

【技术实现步骤摘要】
一种智能护腿板及其实现方法
本专利技术属于体育运动监测应用领域，具体是涉及一种球类运动过程中对运动员的腿部运动进行监测及防护的方法及其设备。
技术介绍
足球运动，是一项广泛体育运动项目。在活动过程中，由于足球比赛的高对抗性，球员被踢到小腿是很经常的事情。护腿板能够起到分散、缓冲施加到小腿上的压力和冲力，从而保护球员。球员没有佩戴护腿板、暴力作用于小腿时均可以发生胫骨或腓骨骨折，严重时会引发大腿股骨骨折或膝盖十字韧带撕裂，护腿板可减少小腿骨折发生率。为此，国际足联强制规定运动员参加比赛时必须佩戴护腿板，以免小腿骨折发生。由于足球运动高对抗性，往往通过发挥个人和集体整体技战术能力和水平，达到战胜对手的目的。因此，如何通过科学的系统化训练提高整体技术能力，是提高足球运动整体技战术能力和运动员专项能力的关键。国际上，通过不同的专项设备对运动员的足球速度训练进行量化和分析成为一种必然趋势。在国内，由于早期国家在体育产业投入不足，广泛的体育训练往往靠教练员跟踪进行判断，无法准确通过量化数据分析判断运动员训练效果，不利于运动员能力提升；伴随着体育产业的发展得到国家各个层面的高度重视，以及科学技术的快速发展，国内高技术体育设备的研发处于加速追赶状态，特别是对运动员训练信息采集、记录及分析逐渐受到重视。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过研制一种智能护腿板及其实现方法，实现对运动员在足球练习或比赛过程中，防护腿部受伤，自动实时采集并记录运动员腿部运动加速度、角速度、方向、心率信息、乳酸含量信息及肌电信息,通过软件对腿部疲劳度、跳跃次数自动进行分析计算、存储，最后通过无线将采集及计算分析数据实时发射出去，从而方便教练员对运动员管理，制定针对性训练计划，提高运动训练效果。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种智能护腿板，它包括电子设备和护腿夹具；其中电子设备包括：心率传感器、9轴传感器、光电生物传感器、肌电传感器、主处理模块、存储模块、电源管理模块、蓝牙模块、护腿夹具；其中心率传感器、9轴传感器、光电生物传感器、肌电传感器、存储模块、电源管理模块、蓝牙模块与主处理模块进行电连接；蓝牙模块与外部运动监控终端通过无线方式进行连接；所述心率传感器，用于采集运动员运动时的心率信息并传输至主处理模块；所述9轴传感器，用于采集运动员运动时腿部加速度、角速度、方向信息并传输至主处理模块；所述光电生物传感器，用于采集人体腿部运动时乳酸含量并传输至主处理模块；所述肌电传感器，用于采集人体腿部表面肌肉所产生的电子活动信号并传输至主处理模块；所述主处理模块，用于接收心率传感器、9轴传感器、光电生物传感器、肌电传感器传输的心率信息、加速度信息、角速度信息、方向信息、乳酸含量信息及肌电信息，并对采集信息进行滤波、处理，计算腿部疲劳度、跳跃次数，处理后信息写入存储模块，同时通过蓝牙模块传输至运动监控终端；所述存储模块，用于存储运动员运动过程中的采集原始数据和设备参数设置信息；所述电源管理模块，用于设备内部各模块电源供电管理、电池充电；所述蓝牙模块，用于外部监控终端数据通信，接收主处理模块发送数据并转发至外部运动监控终端；同时，蓝牙模块接收外部运动监控终端校时命令信息；所述护腿夹具，用于防护腿部、电子设备受外力撞击，同时固定电子设备。所述智能护腿板，是一种智能护腿夹具，通过绑带将智能护腿板紧密固定在人体腿部。所述护腿夹具采用四层物理结构，第一层为防护层，第二层为防水层，第三层为保护层，第四层为衬垫层；所述防护层，采用橡胶或塑料制品，用于防护外力直接撞击造成腿部受伤或设备损坏；所述防水层，用于防护雨水浸透，造成设备损坏；所述保护层，采用弹性材料，用于保护外力对腿部或电子设备的撞击；所述衬垫层，采用用于提高护腿板与人体腿部接触的舒适度。所述智能护腿板电子设备，嵌入在护腿夹具第三层与第四层之间，用于采集运动员运动时动作姿态信息。所述心率传感器，通过光学技术监测运动员血流量及心率值，并将采集信息传输至主处理模块。所述9轴传感器，分别为三轴加速度传感器、三轴陀螺仪、三轴磁感应传感器；所述三轴加速度传感器，用于采集运动员运动过程加速度信息；所述三轴陀螺仪，用于采集运动员运动过程角速度信息；三轴磁感应传感器，用于采集运动员运动过程运动方向信息。所述光电生物传感器，安装在智能护腿板上，当设备启动后，光电生物传感器发出红外光线射入人体腿部肌肉，利用红外光漫反射原理，检测人体腿部肌肉内的乳酸含量。所述肌电传感器，把肌电传感器电极紧密贴在人体腿部皮肤的表面，当肌肉收缩的时候，肌电传感器电极能够测试到肌肉所产生的电子活动信号。所述电源管理模块，包含电池和电池充放电管理；所述电池,用于设备各模块供电；所述电池充放电管理，用于设备电池充放电控制和管理。一种智能护腿板运动监控实现的方法，它包含如下步骤：①、将智能护腿板固定在运动员腿部并打开电源开关；②、智能护腿板设备启动后与运动监控终端建立通信连接并进行自动校时，同时采集运动员运动过程加速度信息、角速度信息、运动方向信息、乳酸含量信息、肌电信息和心率信息；③、智能护腿板主处理模块对采集信息进行计算处理，获取运动员运动距离、跳跃次数及腿部疲劳度，然后将各种数据信息加上时间戳后进行存储，同时通过蓝牙通信模块发送至运动监控终端；④、电源管理模块通过设备运动状态，动态控制电源管理模块各路电源输出。步骤1中，所述智能护腿板，通过可伸缩的绑带固定在运动员腿部；所述电源开关采用内嵌式按钮开关，当按钮按下时智能护腿板电源打开并启动。步骤2中，所述智能护腿板设备启动后，自动搜索外部蓝牙设备，当搜索到配对蓝牙设备后建立通信连接；所述智能护腿板与运动监控终端之间的蓝牙通信配对，在设备使用前进行预先设置配对；所述智能护腿板设备校时，当智能护腿板与运动监控终端建立连接后，运动监控终端自动向对智能护腿板发送校时命令，智能护腿板设备收到校时信息后进行时钟校时；所述智能护腿板运动过程信息采集，采用周期轮询方式实时采集运动员腿部加速度信息、角速度信息、运动方向信息、乳酸含量信息、肌电信息和心率信息。步骤3中，所述运动员运动距离信息，通过采集的加速度信息、角速度信息及运动时间长度分析计算得到；所述运动员跳跃次数，通过采集三轴加速信息中Z轴信息进行判断；具体判断方法为，当采集三轴加速度Z轴信息大于设定的上限值时判别为跳跃开始，Z轴信息从最大值降低为设定下限值判别为跳跃结束，通过每次跳跃开始时间、结束时间计算运动员跳跃次数；所述腿部疲劳度，通过检测运动员运动距离、跳跃次数、乳酸含量信息、肌电信息及运动时间，结合设定的历史经验值，计算、分析判断运动员腿部所处的疲劳状态；所述疲劳状态分为轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳；所述历史经验值，依据运动员日常训练、对抗性比赛测量的疲劳强度进行数据获取设定；所述智能护腿板采集信息处理，对采集信息加上时间戳后按时间顺序写入存储模块，同时按照设定的时间周期通过蓝牙模块向运动监控终端设备传输数据。步骤4中，所述电源管理模块，包括电池和电池充放电管理；所述电池，用于设备各模块电源供电；所述电池充电管理，包括电池充电电流检测和电池电量检测；电源管理模块在设备电池充电过程中，实时检测电池充电电流和电池电量，通过充电电流判别设备是否处于充电状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能护腿板及其实现方法，其特征在于，它包含如下步骤：①、将智能护腿板固定在运动员腿部并打开电源开关；②、智能护腿板设备启动后与运动监控终端建立通信连接并进行自动校时，同时采集运动员运动过程加速度信息、角速度信息、运动方向信息、乳酸含量信息、肌电信息和心率信息；③、智能护腿板主处理模块对采集信息进行计算处理，获取运动员运动距离、跳跃次数及腿部疲劳度，然后将各种数据信息加上时间戳后进行存储，同时通过蓝牙通信模块发送至运动监控终端；④、电源管理模块通过设备运动状态，动态控制电源管理模块各路电源输出。

【技术特征摘要】
1.一种智能护腿板及其实现方法，其特征在于，它包含如下步骤：①、将智能护腿板固定在运动员腿部并打开电源开关；②、智能护腿板设备启动后与运动监控终端建立通信连接并进行自动校时，同时采集运动员运动过程加速度信息、角速度信息、运动方向信息、乳酸含量信息、肌电信息和心率信息；③、智能护腿板主处理模块对采集信息进行计算处理，获取运动员运动距离、跳跃次数及腿部疲劳度，然后将各种数据信息加上时间戳后进行存储，同时通过蓝牙通信模块发送至运动监控终端；④、电源管理模块通过设备运动状态，动态控制电源管理模块各路电源输出。2.根据权利要求1所述一种智能护腿板及其实现方法，其特征在于：步骤1中，所述智能护腿板，通过可伸缩的绑带固定在运动员腿部；所述电源开关采用内嵌式按钮开关，当按钮按下时智能护腿板电源打开并启动。3.根据权利要求1所述一种智能护腿板及其实现方法，其特征在于：步骤2中，所述智能护腿板设备启动后，自动搜索外部蓝牙设备，当搜索到配对蓝牙设备后建立通信连接；所述智能护腿板与运动监控终端之间的蓝牙通信配对，在设备使用前进行预先设置配对；所述智能护腿板设备校时，当智能护腿板与运动监控终端建立连接后，运动监控终端自动向对智能护腿板发送校时命令，智能护腿板设备收到校时信息后进行时钟校时；所述智能护腿板运动过程信息采集，采用周期轮询方式实时采集运动员腿部加速度信息、角速度信息、运动方向信息、乳酸含量信息、肌电信息和心率信息。4.根据权利要求1所述一种智能护腿板及其实现方法，其特征在于：步骤3中，所述运动员运动距离信息，通过采集的加速度信息、角速度信息及运动时间长度分析计算得到；所述运动员跳跃次数，通过采集三轴加速信息中Z轴信息进行判断；具体判断方法为，当采集三轴加速度Z轴信息大于设定的上限值时判别为跳跃开始，Z轴信息从最大值降低为设定下限值判别为跳跃结束，通过每次跳跃开始时间、结束时间计算运动员跳跃次数；所述腿部疲劳度，通过检测运动员运动距离、跳跃次数、乳酸含量信息、肌电信息及运动时间，结合设定的历史经验值，计算、分析判断运动员腿部所处的疲劳状态；所述疲劳状态分为轻度疲劳、中度疲劳、重度疲劳；所述历史经验值，依据运动员日常训练、对抗性比赛测量的疲劳强度进行数据获取设定；所述智能护腿板采集信息处理，对采集信息加上时间戳后按时间顺序写入存储模块，同时按照设定的时间周期通过蓝牙模块向运动监控终端设备传输数据。5.根据权利要求1所述一种智能护腿板及其实现方法，其特征在于：步骤4中，所述电源管理模块，包括电池和电池充放电管理；所述电池，用于设备各模块电源供电；所述电池充电管理，包括电池充电电流检测和电池电量检测；电源管理模块在设备电池充电过程中，实时检测电池充电电流和电池电量，通过充电电流判别设备是否处于充电状态，通过充电电流和电池电量判别设备是否充电完成；所述电池放电管理，指设备运动过程电池放电控制管理和电量检测；所述电量检测，电源管理模块实时监测电池电量信息，当电池电量信息低于设定告警下限值，自动提示声光告警，低于极限值时自动切断电源输出。6.一种智能护腿板，其特征在于，它包括电子设备和护腿夹具；其中电子设备包括：心率传感器、9轴传感器、光电生物传感器、肌电传感器、主处理模块、存储模块、...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯勇，焦建，杜明轩，常智杰，张贺辉，
申请(专利权)人：北京动量科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11