武术招式练习系统技术方案

本发明专利技术涉及武术招式练习系统，包括固定机架、运动体、电机和控制系统。运动体包括水平旋转台架部分、垂直旋转台架部分及直线伸缩臂；电机包括用于分别驱动所述水平旋转台架部分、垂直旋转台架部分以及直线伸缩臂的第一、第二和第三电机，使得水平旋转台架部分带动垂直旋转台架部分及直线伸缩臂在水平面上做旋转运动，垂直旋转台架部分带动直线伸缩臂在垂直面上做旋转运动，直线伸缩臂的敞露末端做直线运动；控制系统包括电机控制器及分别被电连接到第一、第二和第三电机的第一、第二和第三电机驱动器。电机控制器控制第一、第二和第三电机驱动器，使得后者按照预定时序分别驱动第一、第二和第三电机，以便敞露末端沿着预定轨迹做空间三维运动。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种武术招式练习系统，其包括固定机架、运动体、电机和控制系统，其中所述固定机架用于支承所述运动体。
技术介绍
在人们日常生活中，使用各式各样的健身设备，如跑步机、举重机械等等。对于热爱太极推手运动的人来说，经常希望能有相应的推手教练与自己互来互往地对着练习。但这经常是费事的，因为经常找不到对手，尤其是找不到高水准的对手进行陪练。因此在技术上需要一款体育器材能满足这种练习的需要。2009年9月9日公开的中国专利文献CN201304228公开了一种用于武术健身训练的机器人。利用电动机带动偏心轮使机器人前臂向前打出同时机器人的活动机腿向上踢出，并可在机器人身部安装电脑记分器和发声装置，使得练习者每击打在有效部位，电脑会自动记分并发出语音提示。改变了一般武术训练辅助器械缺乏动感、枯燥乏味的缺点，此多功能用于武术教学的机器人使武术训练变得生动有趣、且由于用于武术教学的机器人的外形可设计成类似于人体外形，使练习者感到像与真人对抗一样，大大提高其练习的积极性、反应能力和灵活性，有利于快速提升搏击打水平。但该专利文献并不适宜于诸如太极等武术招式的练习，而仅仅是公开了一种被动承受练习者攻击的模拟真人。2006年2月8日公开的中国专利文献CN1730132A公开了一种自动太极推手机，其如图1所示。该自动太极推手机包括机架1、运动体2、电动机3、弹性装置和控制电路，控制电路的控制开关5分别位于机架的前端、后端，运动体设2在机架I内，运动体2设有轮子7和推手把8，电动机3设于运动体2内、其输出端与轮子7连接；轮子7在机架内I运动，弹性装置的一端连接于机架1、另一端连接于运动体2 ;控制电路的控制输出端连接电动机3的控制输出端，使运动体2运动。该专利虽然解决了现实生活人们在练习时找同伴练习太极推手困难的问题，方便了练习者练习太极推手，但由于其推手把仅仅只能进行前进和后退的二维运动，因此不能真实地模拟真人太极运动时双手(或单手)的三维轨迹，没有在技术上从三个维度实现机器手的仿真运动。这样的产品模拟的过程简单，缺乏太极推手的真实空间感觉，也不能令用户达到全方位的练习效果。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题就在于，提供一种三维空间的武术招式练习系统，其允许用户按照自己所需要的武术招式进行逼真的三维招式练习或学习。根据本专利技术的武术招式练习系统，其包括固定机架、运动体、电机和控制系统，其中所述固定机架用于支承所述运动体。所述运动体包括水平旋转台架部分、垂直旋转台架部分以及直线伸缩臂；所述电机包括用于分别驱动所述水平旋转台架部分、垂直旋转台架部分以及直线伸缩臂的第一、第二和第三电机，使得所述水平旋转台架部分在旋转时带动所述垂直旋转台架部分以及直线伸缩臂在水平面上做旋转运动，所述垂直旋转台架部分在旋转时带动所述直线伸缩臂在垂直面上做旋转运动，以及所述直线伸缩臂的敞露末端做直线运动；所述控制系统包括电机控制器以及分别被电连接到所述第一、第二和第三电机的第一、第二和第三电机驱动器，其中由所述电机控制器控制所述第一、第二和第三电机驱动器，使得所述第一、第二和第三电机驱动器按照预定时序分别驱动所述第一、第二和第三电机，以便所述的敞露末端沿着预定轨迹做空间三维运动。通过本专利技术提出的该方案，用户或使用者能够自由地选择自己需要练习的武术招式，譬如某种太极推手的招式，然后跟随所述的敞露末端练习推手动作。由于该敞露末端可以模仿高水平体育教练的动作，好似一个虚拟的专家教师，所以能够教会练习者学会高水平的、准确练习动作。为了练习的舒适性，可以在所述的敞露末端装设一个木制的、金属的、玻璃的或塑料的优选为可旋转的球状物，以供练习者的手进行接触。这里，所述电机控制器可以通过控制器适配器与所述电机驱动器相连接，以便实现对所述电机驱动器的接口和控制。根据本专利技术系统的优选方案，所述第一电机通过第一变速箱经第一耦合器耦合到所述水平旋转台架部分的转动枢轴上；所述第二电机通过第二变速箱经第二耦合器耦合到所述垂直旋转台架部分的转动枢轴上；以及所述第三电机形成为一种与所述直线伸缩臂耦合的线性致动器。通过该措施，各个电机可以与相应被控制的台架部分或伸缩臂精密的耦合，以便控制后者精准地沿着预定轨迹运动。有利地，所述固定机架可以被固定在一个基座上。这样，通过适当地设置基座的高度，可以按照需要制造整个练习系统的高度。根据本专利技术系统的进一步改进，在所述电机控制器上电连接一台个人计算机，用于向所述电机控制器输入所述预定轨迹的编程数据，以便所述第一、第二和第三电机按照所述电机控制器的控制而使所述的敞露末端沿着所述预定轨迹做空间三维运动。通过该措施使得操作者有可能通过该计算机对整个练习系统进行设置、编程、修改、更新等等。所述个人计算机可以内部存储或外接有三维动作轨迹数据库，所述数据库包括可供用户选择的多种武术招式的轨迹数据。所述轨迹数据可以是通过使用Kinect技术或其他类似的运动捕获技术来捕获动作而事先获取的动作样本的轨迹数据。由于代表练习动作的敞露末端运动轨迹是根据三维动作轨迹数据库的轨迹数据移动的，这种数据库保障了用户能够对多种武术招式进行选择的可能性。另外，所述个人计算机还可以电连接一个操作者显示器，以允许操作者编程和管理所述预定轨迹的数据以及对所述控制系统进行干预操作。通过该措施设立了合适的图形用户界面GUI，使得操作者有可能直观地对整个练习系统进行设置、编程、修改、更新等等。在一种对用户更为友好的方案中，在面朝所述敞露末端做武术招式练习的用户的正前方设置一个用户显示器，该用户显示器与所述个人计算机通信，以便后者将与武术招式练习动作有关的信息显示给用户。这样，用户在使用本专利技术系统进行练习的同时，能够观看相关的练习信息，使得练习更为有趣而不枯燥。所述与武术招式练习动作有关的信息可以包括武术教练的同步练习的影像和/或音乐。通过该措施使得用户能够模仿教练的动作进行练习，增强练习效果。在用户练习动作的位置可以设有左右脚平衡位置传感器，用于实时检测双脚的重力分布数据，于是，所述个人计算机有线或无线地接收该重力分布数据，并将其与最优的黄金练习参考数据值进行比较。所述个人计算机还可以被用于将实时检测的双脚重力分布数据和最优的黄金练习参考数据值分别形成图形，并将传输到所述用户显示器上显示以供用户参考比较。用户通过参考比较自己的数据和黄金参考图形，可以适时调整自己的练习步伐以便与黄金参考图形相一致，从而达到最佳练习状态。所述武术招式尤其可以为太极推手。太极推手是一种以手的动作为主，并配合全身移动的体育运动，因此特别适合于本专利技术的应用。在所述的系统的进一步方案中，所述第一电机和第二电机可以采用松下公司产品型号Minas A4 MQMA022S1，所述第三电机可以采用松下公司产品型号Minas A5MSMD022G1。所述第一和第二电机驱动器可以采用松下公司产品型号MADDT1207，所述第三电机驱动器可以采用松下公司产品型号MADHT1507。可以理解，这些产品型号仅仅为举例性的，显然也可以采用其他类型的产品。此外，所述个人计算机内/外可以安装有用于连接所述电机控制器和所述电机驱动器的控制器适配器。所述适配器譬如可以采用产品型号ADLINK MNET-4XM0。通过该适配器将个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种武术招式练习系统，包括固定机架（107）、运动体（108、109、110）、电机（101?103）和控制系统（212），其中所述固定机架（107）用于支承所述运动体（108、109、110），其特征在于：所述运动体（108、109、110）包括水平旋转台架部分（108）、垂直旋转台架部分（109）以及直线伸缩臂（110）；所述电机（101?103）包括用于分别驱动所述水平旋转台架部分（108）、垂直旋转台架部分（109）以及直线伸缩臂（110）的第一（101）、第二（102）和第三电机（103），使得所述水平旋转台架部分（108）在旋转时带动所述垂直旋转台架部分（109）以及直线伸缩臂（110）在水平面上做旋转运动，所述垂直旋转台架部分（109）在旋转时带动所述直线伸缩臂（110）在垂直面上做旋转运动，以及所述直线伸缩臂（110）的敞露末端（111）做直线运动；所述控制系统（212）包括电机控制器（401）以及分别被电连接到所述第一（101）、第二（102）和第三电机（103）的第一（206（1））、第二（206（2））和第三电机驱动器（206（3）），其中由所述电机控制器（401）控制所述第一（206（1））、第二（206（2））和第三电机驱动器（206（3）），使得所述第一（206（1））、第二（206（2））和第三电机驱动器（206（3））按照预定时序分别驱动所述第一（101）、第二（102）和第三电机（103），以便所述的敞露末端（111）沿着预定轨迹（1008）做空间三维运动。...

【技术特征摘要】
1.一种武术招式练习系统，包括固定机架(107)、运动体(108、109、110)、电机(101-103)和控制系统(212)，其中所述固定机架(107)用于支承所述运动体(108、109、110)，其特征在于: 所述运动体(108、109、110)包括水平旋转台架部分(108)、垂直旋转台架部分(109)以及直线伸缩臂(110); 所述电机(101-103)包括用于分别驱动所述水平旋转台架部分(108)、垂直旋转台架部分(109)以及直线伸缩臂(110)的第一(101 )、第二( 102)和第三电机(103)，使得所述水平旋转台架部分(108)在旋转时带动所述垂直旋转台架部分(109)以及直线伸缩臂(110)在水平面上做旋转运动，所述垂直旋转台架部分(109)在旋转时带动所述直线伸缩臂(110)在垂直面上做旋转运动，以及所述直线伸缩臂(I 10)的敞露末端(111)做直线运动； 所述控制系统(212)包括电机控制器(401)以及分别被电连接到所述第一(101)、第二(102)和第三电机(103)的第一(206 (I))、第二(206 (2))和第三电机驱动器(206 (3))，其中由所述电机控制器(401)控制所述第一(206 (I))、第二(206 (2))和第三电机驱动器(206 (3))，使得所述第一(206 (I))、第二(206 (2))和第三电机驱动器(206 (3))按照预定时序分别驱动所述第一(101)、第二(102)和第三电机(103)，以便所述的敞露末端(111)沿着预定轨迹(1008)做空间三维运动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 所述第一电机(101)通过第一变速箱(104)经第一耦合器(112)耦合到所述水平旋转台架部分(108)的转动枢轴上；所述第二电机(102)通过第二变速箱(105)经第二耦合器(113)耦合到所述垂直旋转台架部分(109)的转动枢轴上；以及所述第三电机(103)形成为一种与所述直线伸缩臂(110)耦合的线性致动器。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于: 所述固定机架(107 )被固定在一个基座(100 )上,在所述的敞露末端装设一个木制的、金属的、玻璃的或塑料的可旋转球状物，以供练习者的手进行接触。4.根据权利要求1-3之一所述的系统，其特征在于: 在所述电机控制器(401)被电连接到一台个人计算机(208)或安装在该个人计算机(208)内...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄启杰，
申请(专利权)人：兴伦中国体育研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：