一种指导太极训练的辅助装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种指导太极训练的辅助装置，包括穿戴式数据采集机构，其包括紧身衣、设于所述紧身衣上的用于采集肌电信号的电极片、与电极片相连的肌电传感器以及设于紧身衣袖口位置的心率传感器；数据传输机构，为设置在紧身衣对应人体前胸位置的单片机；数据分析和显示机构，包括计算机主机和显示器，用于对接收的肌电信号和心率信号进行处理分析，并将分析结果显示在显示器上。本实用新型专利技术依据传统太极拳修炼及行拳的特点和人体生物电信息检测技术，为亚健康太极训练与调理的提供有价值的参考，可提高太极拳的训练水平，具有较高的学术价值和广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种指导太极训练的辅助装置
本技术涉及太极拳训练指导器材
，具体地说涉及一种指导太极训练的辅助装置。
技术介绍
亚健康状态已成为全球尤其是发达国家严重的健康问题，并困扰医学界多年。中华民族有着源远流长、博大精深的健身文化，太极拳、气功等健身活动与方法，在西方也得到崇尚。太极拳是根据古代哲学、阴阳学说、形神相因论、经络学说、导引吐纳养术而发展起来的中华传统武术中的主要拳种之一，它吸收了古代哲学、医学、武术、导引术、吐纳术等中国传统文化的精华，形成了一套符合中医医理的独特健身方法。太极拳不仅可以帮助人们降低血压、增强免疫力系统的功能水平、缓解压力、改善睡眠质量，同时可以提高灵活性、增强力量、改善平衡能力，预防跌倒，因此越来越受人们的追捧，人们在日常生活锻炼的同时，也在探讨太极拳对人类身体有好处的原因。但是，太极拳的理论都是通过练习者长时间的实践和身体所感受的变化得来的，又经过一代又一代的传承，有很多理论已经得不到论证和考究，以至于从科学的角度来研究太极拳成为了人们的关注点。目前，很多太极拳练习者只掌握基本动作，对太极拳的用力特点、虚实转换、基体的平衡和协调等本质问题不够了解，而且，即使人们懂得太极拳的用力特点，但实际练习时却很难真正掌握用力大小，没有专业的评价系统进行指导，虽然有一些关于太极拳练习仪器的文献报道，但大都还是通过影像关注于动作是否到位，难以对出拳力度进行评定。
技术实现思路
本技术的目的就是提供一种指导太极训练的辅助装置，以解决现有太极练习者只掌握基本动作，不在乎太极拳本身用力特点、虚实转换、基体的平衡和协调的问题。本技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种指导太极训练的辅助装置，包括：穿戴式数据采集机构，包括紧身衣、设于所述紧身衣上的用于采集肌电信号的电极片、与电极片相连的肌电传感器以及设于紧身衣袖口位置的心率传感器；在所述紧身衣对应人体左肱三头肌、左三角肌、左腹外斜肌、左背阔肌、左股直肌、左胫骨前肌、左腓肠肌、右肱三头肌、右三角肌、右腹外斜肌、右背阔肌、右股直肌、右胫骨前肌和右腓肠肌的位置均设有所述电极片；数据传输机构，为设置在紧身衣对应人体前胸位置的单片机，所述单片机与肌电传感器和心率传感器相连，单片机用于通过无线收发模块将采集的肌电信号和心率信号传输至数据分析和显示机构；数据分析和显示机构，包括计算机主机和显示器，用于对接收的肌电信号和心率信号进行处理分析，并将分析结果显示在显示器上。所述紧身衣包括上衣和下衣，在所述上衣的手臂外侧、上衣的前侧以及下衣的腿部外侧均设有拉链。所述心率传感器的控制芯片为AD8232芯片。所述单片机为STM32F103单片机。所述单片机和电极片通过粘合或缝合的方式与所述紧身衣相连。本技术依据传统太极拳修炼及行拳的特点和人体生物电信息检测技术，研究基于生物电参量的传统太极拳典型行拳状态的表征、监测，揭示典型行拳状态下的肌电(EMG)、心率(ECG)等信号特征、传导规律及其相关关系，实现基于生物电参量的传统太极拳典型行拳的状态的定量表征；通过肌电等信号将太极拳的武术本质和形神兼修的特点以及太极拳内外形运动的训练更加明确化、直观化、有效化和科学化。本技术可以应用于特定的亚健康群体，将为亚健康太极训练与调理的提供有价值的参考；同时对于传承传统太极拳文化，提高太极拳的训练水平，促进国民健康以及生物医学工程和康复医学的发展具有重要作用，因而具有较高的学术价值和广阔的应用前景。附图说明图1为本技术的示意图。图2为本技术的紧身衣的前侧结构示意图。图3为本技术的紧身衣的后侧结构示意图。图4为本技术使用时的不同界面图。图中：1—紧身衣；2—心率传感器；3—单片机；4—左肱三头肌电极片；5—左三角肌电极片；6—左腹外斜肌电极片；7—左背阔肌电极片；8—左股直肌电极片；9—左胫骨前肌电极片；10—左腓肠肌电极片；11—右肱三头肌电极片；12—右三角肌电极片；13—右腹外斜肌电极片；14—右背阔肌电极片；15—右股直肌电极片；16—右胫骨前肌电极片；17—右腓肠肌电极片。具体实施方式如图1至图4所示，本技术包括穿戴式数据采集机构、数据传输机构以及数据分析和显示机构，穿戴式数据采集机构包括紧身衣1、设于紧身衣上的用于采集肌电信号的电极片（电极片是沿着肌肉纵轴方向在肌肉肌腹的最隆起处布置）、与电极片相连的肌电传感器以及设于紧身衣袖口位置的心率传感器2。紧身衣包括上衣和下衣，在上衣的手臂外侧、上衣的前侧以及下衣的腿部外侧均设有便于穿戴的拉链。在紧身衣对应人体左肱三头肌、左三角肌、左腹外斜肌、左背阔肌、左股直肌、左胫骨前肌、左腓肠肌、右肱三头肌、右三角肌、右腹外斜肌、右背阔肌、右股直肌、右胫骨前肌和右腓肠肌的位置（具体位置见图2和图3）共设有14个电极片，电极片通过导线连接肌电传感器。其中，14个通道采集到的肌电信号经过数字控制模拟电子开关CD4051由单片机引脚控制进行选通，再经过首级电压放大、滤波、末级电压放大后由单片机的A/D进行模拟信号采集。心电信号的采集通过心率传感器来得到；AD8232芯片作为心率传感器的控制芯片，是一款用于ECG的集成信号调理模块。数据传输机构，为设置在紧身衣对应人体前胸位置的单片机3，单片机3与肌电传感器和心率传感器2相连，单片机3用于通过无线收发模块将采集的肌电信号和心率信号传输至数据分析和显示机构。单片机的无线传输模块，可以将得到的数据不用线路连接，从而传送给电脑端。其过程为以单片机STM32F103作为处理器，通过程序调用单片机将传感器的肌电、心电信号数据通过nRF24L0无线收发模块进行无线数据传输，通过串口发送给电脑端。数据分析和显示机构，包括计算机主机和显示器，用于对接收的肌电信号和心率信号进行处理分析，并将分析结果显示在显示器上。其是将得到的数据信号滤波整流，并求得肌电积分值，再经过处理，对应动作分阶段显示出特征值，并与太极大师的肌电积分值进行比对。对于心电信号进行滤波除噪，实时显示在界面即可。显示器通过上位机LABVIEW对进行处理的数据进行界面的显示，从而更直观的表现出练习者与太极高手之间的差距。显示器可呈现四种界面。第一个界面a是练习者模式，练习者在打太极拳的过程中，界面显示自己的肌电信号与太极高手之间的比对，通过生物反馈练习者可以自主的调整自己对应肌肉的状态，从而达到太极高手打此套动作时此刻的相应状态。如图所示，界面上显示太极练习者运动阶段时各处肌电情况与太极大师的比较。其中白色的是太极大师的肌电值，黑色的是练习者的肌电值。界面上提示的是太极大师和练习者此时极电值差别较大的肌肉比较。第二个界面b也是练习者模式，这个界面可以显示当时练习者的肌电、心电值，之后可以生成报告，以便日后查看。第三个界面c为模式选择界面，可以通过按钮进行界面的选择。第四个界面d为开发者模式，练习者可以加入一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种指导太极训练的辅助装置，其特征是，包括：/n穿戴式数据采集机构，包括紧身衣、设于所述紧身衣上的用于采集肌电信号的电极片、与电极片相连的肌电传感器以及设于紧身衣袖口位置的心率传感器；在所述紧身衣对应人体左肱三头肌、左三角肌、左腹外斜肌、左背阔肌、左股直肌、左胫骨前肌、左腓肠肌、右肱三头肌、右三角肌、右腹外斜肌、右背阔肌、右股直肌、右胫骨前肌和右腓肠肌的位置均设有所述电极片；/n数据传输机构，为设置在紧身衣对应人体前胸位置的单片机，所述单片机与肌电传感器和心率传感器相连，单片机用于通过无线收发模块将采集的肌电信号和心率信号传输至数据分析和显示机构；/n数据分析和显示机构，包括计算机主机和显示器，用于对接收的肌电信号和心率信号进行处理分析，并将分析结果显示在显示器上。/n

【技术特征摘要】
1.一种指导太极训练的辅助装置，其特征是，包括：
穿戴式数据采集机构，包括紧身衣、设于所述紧身衣上的用于采集肌电信号的电极片、与电极片相连的肌电传感器以及设于紧身衣袖口位置的心率传感器；在所述紧身衣对应人体左肱三头肌、左三角肌、左腹外斜肌、左背阔肌、左股直肌、左胫骨前肌、左腓肠肌、右肱三头肌、右三角肌、右腹外斜肌、右背阔肌、右股直肌、右胫骨前肌和右腓肠肌的位置均设有所述电极片；
数据传输机构，为设置在紧身衣对应人体前胸位置的单片机，所述单片机与肌电传感器和心率传感器相连，单片机用于通过无线收发模块将采集的肌电信号和心率信号传输至数据分析和显示机构；
数据分析和显示机构，包括计算机主机和显示器，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马力辉，果文佳，孙辉，刘秀玲，马凯，
申请(专利权)人：河北大学，
类型：新型
国别省市：河北;13