一种基于联动爬行器的协调性训练系统技术方案

本发明专利技术涉及了一种基于联动爬行器的协调性训练系统，通过在训练者使用爬行器的过程中，实时检测四肢用力及图像识别身体姿态情况，给出科学的指导方案，指导训练者进行协调性训练，更具体地说，利用联动爬行器本体、力传感器、位移传感器、数据采集模块、图像识别模块、上位机(含人机交互界面)组成的爬行器系统，在训练者使用联动爬行器进行训练的过程中，实时地检测训练者手部及脚部的用力及身体模拟爬行姿态的情况，分析训练者在模拟爬行过程中的四肢用力、伸展程度情况及身体协调性，通过人机交互界面提示并指导训练者科学地进行爬行，达到协调性训练的目的。

A coordinated training system based on linked crawler

【技术实现步骤摘要】
一种基于联动爬行器的协调性训练系统
本专利技术涉及科学训练的
，具体涉及一种基于联动爬行器的协调性训练系统。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，人类物质生活水平的不断提高，人类对自身健康越加重视，而科学得进行训练是增强人体身体素质的重要手段。训练的方式多种多样，目前，应用较多的有跑步机、椭圆机、划船器、踏步车等，而爬行器也逐渐进入了人们的视野，并进入家庭之中。爬行健身可将全身重量分散到四肢，以减轻身体各部位，尤其是腰椎的负荷，故对防治腰椎部疾病、腰肌劳损以及多种颈、肩、脊柱病有一定的疗效。爬行时由于心脏及其以上部位位置的降低，有利于全身的血液循环，对防治心血管疾病有积极作用。爬行时头部经常得以下垂，血流量增加，能有效地改善大脑的血液循环。联动爬行器在结构上实现了四肢模拟爬行时的联动，降低了训练者的训练难度，避免对膝盖的磕碰、磨损，但在使用联动爬行器训练时仍应注意以下几点：(1)保持正确的爬行姿态，调整好腿托长度，以便膝盖至脚部能够完整地置于腿托中；(2)爬行过程中，应确保动作幅度到位，避免身体过度摇晃，达到最佳的训练效果。但是，在实际训练中，很多训练者不能掌握模拟爬行要领，或者发力顺序错误，或者动作幅度不到位，或者发力不均衡，或者幅度过大、身体摇摆，导致模拟爬行训练效果大打折扣。本专利技术所述方法通过实时检测训练过程中的相关数据，通过算法判断训练者的动作是否标准，给出语音提示，实现实时训练指导功能，提高训练效果。现有纯机械的爬行器不具备引导模拟爬行功能，而本专利技术在原有技术的基础上，通过实时检测训练过程中的相关数据，判断出训练者动作的标准程度，进而给出语音提示，引导训练者科学地开展爬行训练。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为：克服现有技术的不足，提供一种基于联动爬行器的协调性训练系统，针对目前大众不能科学运用爬行器训练的现状，通过传感技术、图像识别技术对训练者模拟爬行过程的实时监控，并语音提示、指导，帮助使用爬行器训练的训练者们更好的掌握模拟爬行要领，对训练者进行科学的协调性训练指导。为实现上述目的，本专利技术通过以下方案实现：本专利技术一种基于联动爬行器的协调性训练系统，在联动爬行器的两个手托的手掌、手指位置分别安装左、右手的手掌力传感器、手指力传感器，两个腿托的膝盖、脚蹬位置分别安装左、右腿的膝盖力传感器、脚蹬力传感器，在滑座上安装位移传感器，将这些传感器信号采集至数据采集模块，数据采集模块与上位机通讯；图像识别模块，内嵌在上位机内，用于采集训练者爬行过程中的正面姿态，并与上位机通讯；通过上位机的人机交互界面实时显示模拟爬行过程中的用力曲线，并通过语音提示功能指导训练者科学训练；所述左手掌力传感器，安装于联动爬行器左手握紧左手托时，左手掌放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行左手前伸过程的力数据；所述左手指力传感器，安装于联动爬行器左手握紧左手托时，左手指放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行左手后撤过程的力数据；所述右手掌力传感器，安装于联动爬行器右手握紧右手托时，右手掌放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行右手前伸过程的力数据；所述右手指力传感器，安装于联动爬行器右手握紧右手托时，右手指放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行右手后撤过程的力数据；所述左膝力传感器，安装于联动爬行器左腿腿托的膝盖位置，用于采集训练者在模拟爬行过程中的左腿前伸过程的力数据；所述左脚蹬力传感器，安装于联动爬行器左腿腿托的脚蹬位置，用于采集训练者在模拟爬行过程中的左腿后蹬过程的力数据；所述右膝力传感器，安装于联动爬行器右腿腿托的膝盖位置，用于采集训练者在模拟爬行过程中的右腿前伸过程的力数据；所述右脚蹬力传感器，安装于联动爬行器右腿腿托的脚蹬位置，用于采集训练者在模拟爬行过程中的右腿后蹬过程的力数据；所述滑座位移传感器，安装于滑座下部，用于采集训练者在模拟爬行过程中的身体位移数据；所述数据采集分析模块，安装于联动爬行器本体上，用于接收力及位移的数据及分析数据，并与上位机人机交互界面进行通讯；所述图像识别模块，内嵌在上位机内，用于采集训练者爬行过程中的正面姿态，并与上位机进行通讯；所述上位机含人机交互界面，安装于联动爬行器前端、训练可视处，可实时显示模拟爬行过程中的相关数据，展示四肢力曲线图，并语音提示，指导训练者科学使用爬行器训练。联动爬行器训练过程中，主要可以分为两个阶段，左腿后蹬过程(同时伴随有右腿前伸、左手前伸、右手后撤过程)，左腿前伸过程(同时伴随有右腿后蹬、左手后撤、右手前伸过程)。所采集数据及判断如下：1、左腿后蹬过程：通过所述左脚蹬力传感器、左手掌力传感器、右膝力传感器、右手指力传感器采集到的数据，得出四个发力顺序的最大时间差Δt1；2、左腿前伸过程：通过所述右脚蹬力传感器、右手掌力传感器、左膝力传感器、左手指力传感器采集到的数据，得出四个发力顺序的最大时间差Δt2；3、通过所述位移传感器，通过在一个左腿后蹬过程(或右腿后蹬过程)中得到的位移值S，与手托轨道长度L的差值，判断训练者在模拟爬行过程中是否充分舒展肢体。4、通过所测数据，判断如下：L-S＜A，系统判断训练者拉桨过程规范；L-S≥A，系统提示“请充分舒展四肢”。(A在系统中可修改，由爬行器具体型号及参数确定)本专利技术与现有技术相比的有益效果是：(1)本专利技术在训练者模拟爬行过程中，对四肢发力情况和腿部伸展情况实时监测，通过人机交互界面实时显示四肢力曲线图，语音提示、指导训练者，可使训练者更快更好地运用爬行器进行协调性训练。(2)本专利技术对所有人群都是一种简单易行的训练指导方法，便于在大众健身领域开展。(3)本专利技术通过图像识别技术，能够实时监测训练者模拟爬行时的运动姿态、运动幅度，并语音提示进行纠正。(4)本专利技术在现有联动爬行器的基础上进行改进，实现简单，易于普及。附图说明图1为本专利技术的一种基于联动爬行器的协调性训练系统结构示意图；图2为本专利技术的训练流程图；图3为训练者一次左腿后蹬过程中系统检测并显示的力曲线图；图4为训练者一次右腿后蹬过程中系统检测并显示的力曲线图。图中：1为联动爬行器本体，2为含人机交互界面的上位机，3为左手掌力传感器，4为左手指力传感器，5为右手掌力传感器，6为右手指力传感器，7为左膝力传感器，8为左脚蹬力传感器，9为右膝力传感器，10为右脚蹬力传感器，11为位移传感器，12为数据采集分析模块，13为图像识别模块。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例，来详细说明本专利技术。如图1所示，本专利技术一种基于联动爬行器的协调性训练系统是基于联动爬行器本体1之上的，左手掌力传感器3、左手指力传感器4、右手掌力传感器5、右手指力传感器6、左膝力传感器7、左脚蹬力传感器8、右膝力传感器9、右脚蹬力传感器10、用于检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于联动爬行器的协调性训练系统，其特征在于：在联动爬行器的两个手托的手掌、手指位置分别安装左、右手的手掌力传感器、手指力传感器，两个腿托的膝盖、脚蹬位置分别安装左、右腿的膝盖力传感器、脚蹬力传感器，在滑座上安装位移传感器，将这些传感器信号采集至数据采集模块，数据采集模块与含人机交互界面的上位机通讯；图像识别模块，内嵌在上位机内，用于采集训练者爬行过程中的正面姿态，并与上位机通讯；通过上位机的人机交互界面实时显示模拟爬行过程中的用力曲线，并通过语音提示功能指导训练者科学训练；/n所述左手掌力传感器，安装于联动爬行器左手握紧左手托时，左手掌放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行左手前伸过程的力数据；/n所述左手指力传感器，安装于联动爬行器左手握紧左手托时，左手指放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行左手后撤过程的力数据；/n所述右手掌力传感器，安装于联动爬行器右手握紧右手托时，右手掌放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行右手前伸过程的力数据；/n所述右手指力传感器，安装于联动爬行器右手握紧右手托时，右手指放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行右手后撤过程的力数据；/n所述左膝力传感器，安装于联动爬行器左腿腿托的膝盖位置，用于采集训练者在模拟爬行左腿前伸过程的力数据；/n所述左脚蹬力传感器，安装于联动爬行器左腿腿托的脚蹬位置，用于采集训练者在模拟爬行左腿后蹬过程的力数据；/n所述右膝力传感器，安装于联动爬行器右腿腿托的膝盖位置，用于采集训练者在模拟爬行右腿前伸过程的力数据；/n所述右脚蹬力传感器，安装于联动爬行器右腿腿托的脚蹬位置，用于采集训练者在模拟爬行右腿后蹬过程的力数据；/n所述位移传感器，安装于手托下部，用于采集训练者在模拟爬行过程中的手托位移数据，判断训练时的四肢伸展幅度；/n所述数据采集分析模块，安装于联动爬行器本体上，用于接收力及位移的数据及分析数据，并与上位机进行通讯；/n所述图像识别模块，内嵌在上位机内，用于采集训练者爬行过程中的正面姿态，并与上位机进行通讯；/n所述上位机含人机交互界面，安装于联动爬行器前端、训练可视处，可实时显示模拟爬行过程中的相关数据，展示四肢力曲线图，并语音提示，指导训练者科学使用爬行器训练；/n所述一种基于联动爬行器的柔韧协调性训练系统，通过力数据采集，以及图像识别技术，判断出训练者在爬行训练过程中的四肢发力、伸展程度及爬行姿态情况，进而可以对训练者进行规范的指导提示。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于联动爬行器的协调性训练系统，其特征在于：在联动爬行器的两个手托的手掌、手指位置分别安装左、右手的手掌力传感器、手指力传感器，两个腿托的膝盖、脚蹬位置分别安装左、右腿的膝盖力传感器、脚蹬力传感器，在滑座上安装位移传感器，将这些传感器信号采集至数据采集模块，数据采集模块与含人机交互界面的上位机通讯；图像识别模块，内嵌在上位机内，用于采集训练者爬行过程中的正面姿态，并与上位机通讯；通过上位机的人机交互界面实时显示模拟爬行过程中的用力曲线，并通过语音提示功能指导训练者科学训练；
所述左手掌力传感器，安装于联动爬行器左手握紧左手托时，左手掌放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行左手前伸过程的力数据；
所述左手指力传感器，安装于联动爬行器左手握紧左手托时，左手指放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行左手后撤过程的力数据；
所述右手掌力传感器，安装于联动爬行器右手握紧右手托时，右手掌放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行右手前伸过程的力数据；
所述右手指力传感器，安装于联动爬行器右手握紧右手托时，右手指放置的位置，用于采集训练者在模拟爬行右手后撤过程的力数据；
所述左膝力传感器，安装于联动爬行器左腿腿托的膝盖位置，用于采集训练者在模拟爬行左腿前伸过程的力数据；
所述左脚蹬力传感器，安装于联动爬行器左腿腿托的脚蹬位置，用于采集训练者在模拟爬行左腿后蹬过程的力数据；
所述右膝力传感器，安装于联动爬行器右腿腿托的膝盖位置，用于采集训练者在模拟爬行右腿前伸过程的力数据；
所述右脚蹬力传感器，安装于联动爬行器右腿腿托的脚蹬位置，用于采集训练者在模拟爬行右腿后蹬过程的力数据；
所述位移传感器，安装于手托下部，用于采集训练者在模拟爬行过程中的手托位移数据，判断训练时的四肢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王翔，李冕，王远，陈焱焱，王辉，丁增辉，何子军，王彦彩，姚志明，王涛，李红军，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34