一种太极拳基本动作训练与评估系统技术方案

本发明专利技术公开了一种太极拳基本动作训练与评估系统，实现了对太极拳基本动作训练的实时反馈与评估，包括红外传感器、标志杆、设备主机、移动端APP。本发明专利技术在指定位置放置标志杆，通过磁吸式设计固定红外传感器，来判定练习者的太极拳动作是否到位；设备主机通过蓝牙与指导动作练习的移动端APP进行通信。导动作练习的移动端APP进行通信。导动作练习的移动端APP进行通信。

【技术实现步骤摘要】
一种太极拳基本动作训练与评估系统


[0001]本专利技术涉及太极拳训练领域，具体涉及利用单片机及红外传感器对太极拳动作的关节位置进行提示、感应、分析、对比的方法。
技术背景
[0002]太极拳无论是对于普通大众，还是对于老年人，亦或是其他特殊群体均有明显的健身与康复效果。当前人们练习太极拳主要是依靠自我感觉来确定动作是否到位，这不符合科学、有效健身的标准。对于初学者来说，很难通过自我感觉掌握正确的动作姿势与动作节奏，离开教练在旁对反复提醒，就无法正确地判断动作姿势是否到位、节奏是否准确。因此，有必要开发一套实用、便捷的训练设备对动作进行提示以及评估。
[0003]专利技术专利编号 CN 106422258 A 中公开了一种太极拳步法采集平台，其特征在于，利用数据分析模块分析步法采集平台发送过来的数据，抽取步法特征，并结合练习者的身高腿长数据，自动选择与之匹配的步法特征库，并根据步法特征库进行比对。
[0004]上述
技术实现思路
通过压力传感器阵列对练习者的腿部动作数据进行分析，判断练习者的步形是否到位。缺点在于：仅仅通过压力特征的反馈，难以查明动作不合格的原因，也无法检测上肢动作是否到位。
[0005]本专利技术借助红外传感器与压力传感器，进行对人体姿态的判定，需要考虑到感应距离、固定方式、是否可调整等问题。并结合太极拳的特点，找到动作的特性与共性，才能确定合理的设备结构。

技术实现思路

[0006]本专利技术需要解决的技术问题是：针对上述存在问题，本专利技术提供了一种太极拳基本动作训练与评价系统进行解决。分为四个主要结构，包括传感器、标志桶杆、设备主机、移动端APP。本专利技术共有7个红外传感器，分别通过7根数据线与设备主机进行连接；各个标志桶之间相互独立，各配有一根标志杆，可自由移动。标志杆上方安装一定数量的磁铁，通过磁铁，吸附红外传感器，将红外传感器固定在需要的位置上。如果需要调整红外传感器的位置，吸附在对应的磁铁上即可。带有刻度及柔性压力传感器阵列的瑜伽垫的刻度标定在正面，压力传感器阵列固定在反面，通过USB数据线与设备主机进行连接。设备主机通过蓝牙模块，与移动端APP进行信息交互，移动端APP根据接收到的信息，进行相应处理。本专利技术实现了对训练动作的实时反馈，通过评分模型，对太极拳基本动作进行自动判定和指导，使得动作更加规范；支持个人训练及课堂组织，减轻了教练的工作量；使用系统自带的图像及视频提示，全方位进行动作提示，掌握正确的动作节奏及匹配合适的运动量；自带数据库进行数据记录以及分析，从而使得训练者可以进行将成绩进行纵向以及横向比对，提高训练效率及趣味性。
[0007]本专利技术提供了一种太极拳基本动作训练与评估系统，包括：红外传感器（1）、标志桶杆（2）、设备主机（3）、移动端APP（4）。红外传感器包括：红外识别模块、磁铁、Micro USB母
座、传感器外壳。标志桶杆包括：标志桶、标志杆、支架、带有刻度及柔性压力传感器阵列的瑜伽垫。设备主机包括：STM32F103RCT6 开发板、面包板、USB母座、电源模块、蓝牙模块、跳线、亚克力板、铜柱、螺母。
[0008]所述红外传感器（1）还设有：传感器外壳，分为传感器外壳下半部分（1
‑
8）与传感器外壳上半部分（1
‑
9），使用PLA材质，通过3D打印完成。外壳前部留出方形小孔，将红外模块的探测灯从该小孔中露出。通过热熔胶，在传感器外壳内部固定红外模块、Micro USB母座。红外模块与 Micro USB母座之间通过跳线连接。在跳线两侧，还安装有磁铁，便于吸附在本设备的标志桶杆上。全套设备一共7个红外传感器，其中红外传感器（1）、红外传感器（3）、红外传感器（5）的Micro USB开口向左，红外传感器红外传感器（2）、红外传感器（4）、红外传感器（6）的开口向右，红外传感器（7）的开口向后。上述7个红外传感器通过 Micro
‑
USB 数据线与设备主机的 USB 母口进行连接，进行数据传输。
[0009]所述标志桶杆（2）还设有：两个安装磁铁的标志桶（2
‑
1）（2
‑
2），可以快速吸附红外传感器，防止滑动。两个带有刻度、安装磁铁的标志杆（2
‑
3）（2
‑
4），分别插在两个标志桶（2
‑
1）（2
‑
2）中央，根据练习者的膝盖高度，可以利用磁吸设计快速调整红外传感器的位置。安装磁铁的有刻度可伸缩支架（2
‑
6），可以根据练习者的身高以及将要训练的动作，调整高度，并安装手机支架（2
‑
5）。所述可伸缩支架（2
‑
6）可以在80cm～150cm之间自由伸缩与固定，顶端有6mm螺丝。金属标志杆（2
‑
7），可吸附红外传感器（1
‑
5）与红外传感器（1
‑
6）。另外还包括带有刻度及柔性压力传感器阵列（2
‑
9）的瑜伽垫（2
‑
8），各个标志桶杆将根据瑜伽垫的刻度进行摆放。所述金属标志杆（2
‑
7）中央有6mm圆孔，可将支架（2
‑
6）的6mm螺丝插入并固定在支架上方。所述带有刻度及柔性压力传感器阵列（2
‑
9）的瑜伽垫（2
‑
8），其刻度标定在正面，压力传感器阵列（2
‑
9）固定在反面，通过USB数据线与设备主机进行连接。当压力传感器阵列受到压力时，其电阻会发生改变，从改变电压的值。其刻度用于标定练习者训练开始之前的起始位置，其压力传感器用于判断练习者是否站指定的起势位置上。瑜伽垫通过USB数据线与设备主机连接。
[0010]所述设备主机还设有：STM32F103RCT6开发板（3
‑
10），用于控制设备的信号。开发板的引脚通过跳线连接到面包板（3
‑
11），并分离至其他USB母座（3
‑
1）（3
‑
2）（3
‑
3）（3
‑
4）（3
‑
5）（3
‑
6）（3
‑
7）（3
‑
8）。电源模块（3
‑
8）通过USB母座与开发板连接，给开发板供电。蓝牙模块用于与手机移动端APP通信。亚克力板（3
‑
13）包括在最外层，保护电路，通过铜柱（3
‑
12）和螺母进行固定。其中电源模块（3
‑
8）采用DC接口，将220V电压转换成12V电压，通过开关（3
‑
9）控制。所述USB母座共有8个，通过数据线与各个对应的红外传感器（1
‑
1）（1
‑
2）（1
‑
3）（1
‑
4）（1
‑
5）（1
‑
6）（1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太极拳基本动作训练与评估系统，其特征在于：由红外传感器（1）、标志桶杆（2）、设备主机（3）、移动端APP（4）组成；红外传感器包括：红外识别模块、磁铁、Micro USB母座、传感器外壳；标志桶杆包括：标志桶、标志杆、支架、带有刻度及柔性压力传感器阵列的瑜伽垫；设备主机包括：STM32F103RCT6 开发板、面包板、USB母座、电源模块、蓝牙模块、跳线、亚克力板、铜柱、螺母。2.如权利要求1所述的一种太极拳基本动作训练与评估系统，其特征在于：所述红外传感器（1）还设有：传感器外壳，分为传感器外壳下半部分（1
‑
8）与传感器外壳上半部分（1
‑
9），使用PLA材质，通过3D打印完成；通过热熔胶，在传感器外壳内部固定红外模块、Micro USB母座。3.如权利要求1所述的一种太极拳基本动作训练与评估系统，其特征在于：红外模块与 Micro USB母座之间通过跳线连接；在跳线两侧，还安装有磁铁，便于吸附在本设备的标志桶杆上。4.如权利要求1所述的一种太极拳基本动作训练与评估系统，其特征在于：全套设备一共7个红外传感器，其中红外传感器（1）、红外传感器（3）、红外传感器（5）的Micro USB开口向左，红外传感器红外传感器（2）、红外传感器（4）、红外传感器（6）的开口向右，红外传感器（7）的开口向后。5.如权利要求1所述的一种太极拳基本动作训练与评估系统，其特征在于：所述标志桶杆（2）还设有：两个安装磁铁的标志桶（2
‑
1）（2
‑
2），可以快速吸附红外传感器，防止滑动；使用带有刻度的标志杆（2
‑
5）连接两个标志桶，可横向随意调节两个标志桶的距离。6.如权利要求1所述的一种太极拳基本动作训练与评估系统，其特征在于：两个带有刻度、安装磁铁的标志杆（2
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3）（2
‑
4），分别插在两个标志桶（2
‑
1）（2
‑
2）中央，根据练习者的膝盖高度，可以利用磁吸设计快速调整红外传感器的位置；安装磁铁的有刻度可伸缩支架（2
‑
6），可以根据练习者的身高以及将要训练的动作，调整高度；所述可伸缩支架（2
‑
6）可以在80cm～150cm之间自由伸缩与固定，顶端有6mm螺丝；金属标志杆（2
...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东，叶基霖，李婧，闾坚强，沈梦璐，王钦，谭青青，许雅洁，
申请(专利权)人：上海体育学院，
类型：发明
国别省市：