一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的測定系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及慣性測量技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的 測定系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前的搏擊訓練器測量的參數(shù)主要是擊打力，而對于擊打過程并不關(guān)注。測量力 所用傳感器一般為電阻應(yīng)變片、電磁感應(yīng)位移傳感器或壓電薄膜傳感器等，該些傳感器存 在著穩(wěn)定性差、使用壽命短、靈敏度低等缺陷。同時由于該些傳感器的機械結(jié)構(gòu)限制，使他 們無法實現(xiàn)同時對一個測試參數(shù)的多維測定，更不能重建測試者在一次擊打過程的姿態(tài)變 化軌跡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是；提供一種用于搏擊訓練的多維多個運動參數(shù)的測 定系統(tǒng)及方法，W便對訓練者擊打的各種力量參數(shù)進行=個維度的測量，同時也可W重建 訓練者從出拳到擊中拳擊訓練祀整個打祀過程中拳擊手套的運動軌跡。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用W下的技術(shù)方案：
[0005] 本發(fā)明提供的用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的測定系統(tǒng)，其主要由計算機、 信號采集與處理裝置、用于力量特性測試的拳擊固定祀和用于軌跡重建測試的拳擊手套組 成，其中：拳擊固定祀和拳擊手套的傳感器分別用有線、無線的方式將測量數(shù)據(jù)傳送至計算 機；信號采集與處理裝置主要由單片機和數(shù)字傳感器巧片構(gòu)成，與計算機通過串口連接。
[0006] 所述拳擊固定祀有=層，其中；第一層是位于拳擊固定祀表面的保護層；第二層 位于拳擊固定祀的內(nèi)部，在此處安裝有第一傳感器，該傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3 軸加速度的傳感器，它通過數(shù)據(jù)線與外部的單片機通信，將測得的加速度信息傳遞給單片 機，再由單片機采集處理并緩存在其內(nèi)部的RAM中；第=層是緩沖介質(zhì)，它與第二層有間 距。
[0007] 所述拳擊手套安裝了第二傳感器，該傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度 的傳感器。
[000引所述信號采集與處理裝置由計算機控制，接收計算機的控制指令，包括開始采集、 停止采集、清空緩存數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、自校正，并由該裝置的單片機實現(xiàn)搏擊參數(shù)的測量、采 集傳送的功能。
[0009] 本發(fā)明提供的用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的測定方法，其包括W下步驟：
[0010] (1)力量特性測試：
[0011] 由裝在搏擊訓練的拳擊固定祀完成，實現(xiàn)擊打拳擊固定祀瞬間的各項參數(shù)的測 量；該拳擊固定祀中有一個圓柱形的空腔，空腔分為S層，由外向內(nèi)分別是保護層、測量層、 緩沖層，測量層安裝一個傳感器，它是加速度傳感器模塊，該加速度傳感器模塊通過數(shù)據(jù)線 連接至單片機力量數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成力量特性測試系統(tǒng)；
[0012] (2)軌跡重建測試：
[0013] 由戴在搏擊訓練測試者手上的拳擊手套完成，實現(xiàn)各種拳法的擊打全過程的軌跡 重建；該拳擊手套上安裝了一個整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器，它采集拳擊訓練 者在測試時的運動參數(shù)，由單片機軌跡數(shù)據(jù)采集模塊用無線的方式傳送至計算機中，然后 由計算機的運動軌跡解算模塊通過姿態(tài)解算算法重建并繪制拳擊手套的運動軌跡，為拳擊 訓練者的拳法進行分析評價提供參考；單片機軌跡數(shù)據(jù)采集模塊和計算機里的運動軌跡解 算模塊一起構(gòu)成拳擊運動的軌跡重建測試系統(tǒng)。
[0014] 本發(fā)明在力量特性測試過程中，由力量特性測試系統(tǒng)比較當前的加速度值與預設(shè) 的闊值，當超過闊值時觸發(fā)連續(xù)采集過程并將采集到的加速度數(shù)據(jù)保存到單片機的RAM存 儲器中，通過比較單片機RAM的加速度數(shù)據(jù)，找出數(shù)據(jù)中的最大值，由Fm"= M ? 計算最 大擊打力，其中Fm"為最大打擊力，M為加速度測試模塊的質(zhì)量，am"為本次數(shù)據(jù)采集的最大 加速度；再將所測的加速度值對時間進行積分，即
【主權(quán)項】
1. 一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的測定系統(tǒng)，其特征是主要由計算機、信號 采集與處理裝置、用于力量特性測試的拳擊固定祀（4)和用于軌跡重建測試的拳擊手套 (6)組成，其中：拳擊固定祀（4)和拳擊手套化）的傳感器分別用有線、無線的方式將測量 數(shù)據(jù)傳送至計算機；信號采集與處理裝置主要由單片機和數(shù)字傳感器巧片構(gòu)成，與計算機 通過串口連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定系統(tǒng)，其特征是所述拳擊固定祀（4)有=層，其中：第一 層是位于拳擊固定祀表面的保護層（2);第二層位于拳擊固定祀的內(nèi)部，在此處安裝有第 一傳感器，該傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器，它通過數(shù)據(jù)線與外部 的單片機通信，將測得的加速度信息傳遞給單片機，再由單片機采集處理并緩存在其內(nèi)部 的RAM中；第=層是緩沖介質(zhì)（3)，它與第二層有間距。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定系統(tǒng)，其特征是所述拳擊手套（6)安裝了第二傳感器，該 傳感器是一種整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定系統(tǒng)，其特征是所述信號采集與處理裝置由計算機控 審IJ，接收計算機的控制指令，包括開始采集、停止采集、清空緩存數(shù)據(jù)、發(fā)送數(shù)據(jù)、自校正，并 由該裝置的單片機實現(xiàn)搏擊參數(shù)的測量、采集傳送的功能。
5. -種用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的測定方法，其特征是該方法包括W下步 驟： (1) 力量特性測試： 由裝在搏擊訓練的拳擊固定祀完成，實現(xiàn)擊打拳擊固定祀瞬間的各項參數(shù)的測量；該 拳擊固定祀中有一個圓柱形的空腔，空腔分為=層，由外向內(nèi)分別是保護層、測量層、緩沖 層，測量層安裝一個傳感器，它是加速度傳感器模塊，該加速度傳感器模塊通過數(shù)據(jù)線連接 至單片機力量數(shù)據(jù)采集模塊構(gòu)成力量特性測試系統(tǒng)； (2) 軌跡重建測試： 由戴在搏擊訓練測試者手上的拳擊手套（6)完成，實現(xiàn)各種拳法的擊打全過程的軌跡 重建；該拳擊手套上安裝了一個整合了 3軸巧螺儀、3軸加速度的傳感器，它采集拳擊訓練 者在測試時的運動參數(shù)，由單片機軌跡數(shù)據(jù)采集模塊用無線的方式傳送至計算機中，然后 由計算機的運動軌跡解算模塊通過姿態(tài)解算算法重建并繪制拳擊手套的運動軌跡，為拳擊 訓練者的拳法進行分析評價提供參考；單片機軌跡數(shù)據(jù)采集模塊和計算機里的運動軌跡解 算模塊一起構(gòu)成拳擊運動的軌跡重建測試系統(tǒng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定方法，其特征是在力量特性測試過程中，由力量特性測 試系統(tǒng)比較當前的加速度值與預設(shè)的闊值，當超過闊值時觸發(fā)連續(xù)采集過程并將采集到 的加速度數(shù)據(jù)保存到單片機的RAM存儲器中，通過比較單片機RAM的加速度數(shù)據(jù)，找出數(shù) 據(jù)中的最大值，由Fm"= M ? am"計算最大擊打力，其中Fm"為最大打擊力，M為加速度測試 模塊的質(zhì)量，為本次數(shù)據(jù)采集的最大加速度；再將所測的加速度值對時間進行積分，即
? &獲得打擊沖量，其中I為擊打沖量，K為第K個數(shù)據(jù)，Tk為采樣周期，N為 采集到的數(shù)據(jù)值的個數(shù)；所述闊值是由實驗測定的經(jīng)驗值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的測定方法，其特征是在軌跡重建測試過程中，單片機軌跡數(shù)
據(jù)采集模塊利用傳感器采集的四元數(shù)數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)進行姿態(tài)解算，完成軌跡的重建并 保存結(jié)果，最后發(fā)送到計算機里的運動軌跡解算模塊中進行軌跡重建。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數(shù)的測定系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)主要由計算機、信號采集與處理裝置、用于力量特性測試的拳擊固定靶(4)和用于軌跡重建測試的拳擊手套(6)組成，其中：拳擊固定靶(4)和拳擊手套(6)的傳感器分別用有線、無線的方式將測量數(shù)據(jù)傳送至計算機；信號采集與處理裝置主要由單片機和數(shù)字傳感器芯片構(gòu)成，與計算機通過串口連接。該方法運用數(shù)字傳感芯片對搏擊訓練的多個參數(shù)進行測量，包括力量特性測試和軌跡重建測試步驟。本發(fā)明將改變我國搏擊教練員和運動健兒僅靠刻苦訓練，勤奮拼搏的傳統(tǒng)訓練模式，并且本發(fā)明系統(tǒng)具有體積小、測量精度高、測量參數(shù)全面、穩(wěn)定好性等優(yōu)點。
【IPC分類】G01L5-00, G01C21-10
【公開號】CN104596693
【申請?zhí)枴緾N201510013816
【發(fā)明人】肖純, 王瀾瑾, 李朋, 柯志雄, 張方舟, 陳嘉琪, 周純, 辜大海, 方正東, 蔣軍, 劉強
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月12日