一种运动检测系统及动作检测方法、功率计算方法技术方案

本发明专利技术公开了一种运动检测系统，包括嵌入式硬件装置、嵌入式软件系统、数据通信装置、显示终端、显示终端软件系统和云端服务器，嵌入式硬件装置与嵌入式软件系统共同组成了所述运动检测系统的下位机，所述的下位机通过连接绳挂靠或固定连接在健身器材上；所述显示终端和显示终端软件系统构成上位机；上位机和下位机之间通过数据通信装置进行通信，所述云端服务器也通过数据通信装置与上位机进行连接，该发明专利技术设备便携，结构简单，便于维修保养，能够针对单个动作进行分析和统计，实现了高准确度、高稳定性的数据检测。高稳定性的数据检测。高稳定性的数据检测。

【技术实现步骤摘要】
一种运动检测系统及动作检测方法、功率计算方法


[0001]本专利技术涉及体育运动与健身器材领域，具体的涉及一种运动检测系统及动作检测方法、功率计算方法。

技术介绍

[0002]力量训练是各项体育运动及健身运动的基础，为了更科学、更高效的提升力量训练，力量训练的数字化、量化、可视化成为了当下及未来体育领域的重要需求。力量训练的量化指标主要包括：速度、力量、加速度、功率等，对以上几个基础指标的检测必须精准。除此之外，还有基于基础指标推演而来的统计指标，比如最大功率、最大速度、平均功率、平均速度、总功等。并且为了使用方便，要求测试设备必须便携、体积小，并力求结构简单可靠，方便维修保养。
[0003]对器械训练的速度和功率测试，已有检测方法有以下几种方法：
[0004](1)通过秒表计算整个动作完成时间，从而用总位移除以时间计算平均功率；此种方法误差太大，仅做估算。
[0005](2)通过六轴或九轴加速度传感器来计算运动过程中的速度和位移，从而计算功率；
[0006]此种方法受限于加速度传感器硬件在某些情况下会出现数据漂移，导致测试数据出现较大偏差，数据准确度和一致性方面不稳定，不能满足数据有较高准确度要求的场景。
[0007]通过高帧率摄像头实时拍摄运动过程，过程中通过图像检测器械位移，用图像测得的位移与两帧时间差，来计算速度与功率。由于摄像头所拍摄图像为二维图像，但运动轨迹多为空间弧线，二维图像无法准确描述空间轨迹，计算所得的移动位移也存在偏差，使得最终的速度和功率也随之偏差，数据准确度不高。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的在于提供一种运动检测系统及动作检测方法、功率计算方法，使用连接绳挂靠在传统器械上，如杠铃杆、壶铃等，器械运动带动连接绳运动，连接绳根据运动状态调整出线的长度，检测连接绳出线的速度和位移，从而计算人体运动的速度和功率。
[0009]具体地，本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0010]一种运动检测系统，包括嵌入式硬件装置、嵌入式软件系统、数据通信装置、显示终端、显示终端软件系统和云端服务器，所述嵌入式软件系统以嵌入式硬件装置为硬件平台进行写入，嵌入式硬件装置与嵌入式软件系统共同组成了所述运动检测系统的下位机，所述的运动检测系统的下位机通过连接绳挂靠或固定连接在健身器材上；所述显示终端和显示终端软件系统构成运动检测系统的上位机；所述数据通信装置包括有线通信装置或无线通信装置，上位机和下位机之间通过数据通信装置进行通信，所述云端服务器也通过数据通信装置与运动检测系统的上位机进行连接。
[0011]所述的运动检测系统比较便携，并能够精准的检测运动的速度、力量、加速度、功率，并进一步计算运动过程中的最大功率、最大速度、平均功率、平均速度、总功、总位移等指标。
[0012]较佳的，所述嵌入式硬件装置包括运动位移检测编码器或者霍尔传感器或者位移传感器之中的至少一种。
[0013]较佳的，所述嵌入式硬件装置还包括角度传感器所述角度传感器能够实时检测连接绳与竖直方向的夹角，通过夹角计算出实际的竖直方向位移。
[0014]一种动作检测方法，所述动作检测方法使用前述的运动速检测系统，所述动作检测方法包括：
[0015]S1：开始；
[0016]S2：上位机判断是否接收到静止信号或谷底信号，若是，执行S3，若否，执行S2；
[0017]S3：上位机判断是否接收到顶点信号，若是，执行S4，若否，执行S3；
[0018]S4：上位机判断是否再次接收到静止信号或谷底信号，若是，执行S5，若否，执行S4；
[0019]S5：上位机上的动作计数器进行累加。
[0020]较佳的，在S3中，上位机判断是否接收到顶点信号，包括：
[0021]S31：确定初始锚点位置；
[0022]S32：判断当前时刻是否为位置检测时刻；
[0023]S33：从下位机获取当前位置参数；
[0024]S34：将当前位置参数与当前锚点位置参数进行比较，判断当前位置是否高于当前锚点位置，若是，执行S35，若否，执行S36；
[0025]S35：将当前锚点位置参数替换为当前位置参数，之后返回S32；
[0026]S36：判断当前位置与当前锚点位置的距离差是否大于预设向心运动回退距离阈值，若是，则执行S37，若否，则返回S32；
[0027]S37：上位机判断接收到顶点识别信号。
[0028]较佳的，S33中，所述位置参数包括下位机上嵌入式硬件装置检测到的距离地面的距离值。
[0029]较佳的，S2中，所述上位机判断是否接收到静止信号，包括：
[0030]上位机判断第一预设时间内接收到的多个下位机的高度数据的标准差小于高度阈值，则判定接收到静止信号；或者
[0031]上位机判断第二预设时间内接收到的多个下位机的速度的均值和所述多个下位机的速度的标准差均小于预设速度阈值和预设速度标准差阈值，则判定接收到静止信号；或者
[0032]上位机判断第三预设时间内接收到的多个下位机的加速度的均值和所述多个下位机的加速度的标准差均小于预设加速度阈值和预设加速度标准差阈值，则判定接收到静止信号。
[0033]较佳的，S2中，所述上位机判断是否接收到谷底信号，包括：
[0034]S21：将当前锚点位置参数替换为当前位置参数；
[0035]S22：判断当前时刻是否为位置检测时刻，若是，执行S23，若否，继续执行S22；
[0036]S23：从下位机获取当前位置参数；
[0037]S24：将当前位置参数与当前锚点位置参数进行比较，判断当前位置是否低于当前锚点位置，若是，则返回S21，若否，则执行S25；
[0038]S25：判断当前位置与当前锚点位置的距离差是否大于离心运动回退距离阈值，若是，则执行S26，若否，返回S21；
[0039]S26：上位机判断接收到谷底识别信号。
[0040]一种功率计算方法，所述功率计算方法使用前述的运动检测系统，所述功率计算方法包括：
[0041]上位机以预设时间间隔T，在每个采样时刻t
i
采集下位机在T时间段内的运动位移Si，以及位移方向与竖直方向的夹角θ
i
，根据公式V
i
＝S
i
*cosθ
i
/T计算每一个时间间隔T中的平均速度V
i
，作为瞬时速度；
[0042]通过公式a
i
＝(V
i
–
V
i-1
)/T计算采样时刻t
i
对应的人体竖直方向加速度a
i
。ti时刻对应的人体竖直方向分力F
i
＝m*g+m*a
i
，其中m为杠铃杆和杠铃片的质量，单位kg；ti时刻对应的人的功率P
i
＝F
i<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种运动检测系统，其特征在于，包括嵌入式硬件装置、嵌入式软件系统、数据通信装置、显示终端、显示终端软件系统和云端服务器，所述嵌入式软件系统以嵌入式硬件装置为硬件平台进行写入，嵌入式硬件装置与嵌入式软件系统共同组成了所述运动检测系统的下位机，所述的运动检测系统的下位机通过连接绳挂靠或固定连接在健身器材上；所述显示终端和显示终端软件系统构成运动检测系统的上位机；所述数据通信装置包括有线通信装置或无线通信装置，上位机和下位机之间通过数据通信装置进行通信，所述云端服务器也通过数据通信装置与运动检测系统的上位机进行连接。2.根据权利要求1所述的运动检测系统，其特征在于，所述嵌入式硬件装置包括运动位移检测编码器或者霍尔传感器或者位移传感器之中的至少一种。3.根据权利要求1所述的运动检测系统，其特征在于，所述嵌入式硬件装置还包括角度传感器，所述角度传感器能够实时检测出连接绳与竖直方向的夹角，通过夹角计算出实际的竖直方向位移。4.一种动作检测方法，所述动作检测方法使用权利要求1～3任一所述的运动检测系统，其特征在于，所述动作检测方法包括：S1：开始；S2：上位机判断是否接收到静止信号或谷底信号，若是，执行S3，若否，执行S2；S3：上位机判断是否接收到顶点信号，若是，执行S4，若否，执行S3；S4：上位机判断是否再次接收到静止信号或谷底信号，若是，执行S5，若否，执行S4；S5：上位机上的动作计数器进行累加。5.根据权利要求4所述的动作检测方法，其特征在于，在S3中，上位机判断是否接收到顶点信号，包括：S31：确定初始锚点位置；S32：判断当前时刻是否为位置检测时刻；S33：从下位机获取当前位置参数；S34：将当前位置参数与当前锚点位置参数进行比较，判断当前位置是否高于当前锚点位置，若是，执行S35，若否，执行S36；S35：将当前锚点位置参数替换为当前位置参数，之后返回S32；S36：判断当前位置与当前锚点位置的距离差是否大于预设向心运动回退距离阈值，若是，则执行S37，若否，则返回S32；S37：上位机判断接收到顶点识别信号。6.根据权利要求5所述的动作检测方法，其特征在于，S33中，所述位置参数包括下位机上嵌入式硬件装置检测到的距离地面的距离值。7.根据权利要求4所述的动作检测方法，其特征在于，S2中，所述上位机判断是否接收到静止信号，包括：上位机判断第一预设时间内接收到的多个下位机的高度数据的标准差小于高度阈值，则判定接收到静止信号；或者上位机判断第二预设时间内接收到的多个下位机的速度的均值和所述多个下位机的速度的标准差均小于预设速度阈值...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭超逸，柴双勇，
申请(专利权)人：北京力动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：