一種運動員跨欄過程姿態(tài)檢測裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于體育運動技術(shù)領(lǐng)域，涉及到一種跨欄運動，具體涉及一種運動員跨欄 過程姿態(tài)檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 跨欄是屬于跑跨結(jié)合的一項運動，屬于固定組合結(jié)構(gòu)的非對稱周期性運動項目， 其技術(shù)關(guān)鍵在于跑跨的結(jié)合轉(zhuǎn)變。在跨欄的一次全程中，完成十次不自然的大步，這個不 自然的大步，在跨欄技術(shù)中稱之"跨欄步"。完整的跨欄步，一般分為起跨攻欄、欄上動作、 下欄動作等幾個不可分割的部分?？鐧诓郊夹g(shù)是以動作的起跨角度、距離、速度和力量等四 個因素決定，其中動作速度是核心。角度距離是保證，用力效果是根本?？鐧诓郊夹g(shù)的好 壞直接影響運動成績。
[0003] 目前，在跨欄輔助訓(xùn)練這一領(lǐng)域，大多聚集在男子110米跨欄分析，采用錄像統(tǒng)計 和簡單的三維攝像方式對運動過程進(jìn)行分析，但是這對跟蹤拍攝所的要求很高，而且只能 分析運動過程中的動作等，對于運動過程中運動員各處用力，與地面間的作用力等都沒有 涉及，這對于輔助訓(xùn)練具有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種運動員跨欄過程姿態(tài)檢測裝置， 對運動員跨欄過程中的各個部位用力情況進(jìn)行監(jiān)測，分析人與地面的相互作用力，用于輔 助訓(xùn)練。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：本發(fā)明的運動員跨欄過程姿態(tài)檢 測裝置，該裝置包括位姿識別單元、速度識別單元、步態(tài)識別單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信 裝置和控制器，所述位姿識別單元、速度識別單元、步態(tài)識別單元分別數(shù)據(jù)處理單元連接， 所述數(shù)據(jù)處理單元、無線通信裝置分別和控制器連接，所述無線通信裝置與遠(yuǎn)程接收單元 進(jìn)行通信，所述位姿識別單元包括腰部壓力傳感器、膝關(guān)節(jié)壓力傳感器、肘關(guān)節(jié)壓力傳感 器、小腿肌肉壓力觸感器和大腿肌肉壓力觸感器，所述步態(tài)識別單元包括腳底壓力傳感器 和腳底壓力開關(guān)，所述速度識別單元用于采集跨欄速度，所述腰部壓力傳感器、膝關(guān)節(jié)壓力 傳感器、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器、大腿肌肉壓力觸感器、腳底壓力傳感器 均采用薄膜三維力壓力傳感器。其中，腳底壓力傳感器每只腳設(shè)有五組，鞋夾層的前掌設(shè)置 三組，鞋夾層的后掌設(shè)置二組，所述設(shè)置于鞋夾層的腳底壓力開關(guān)根據(jù)左右鞋轉(zhuǎn)換的頻率 確定裝置是否啟動。所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)過濾單元、數(shù)據(jù)分類單元、數(shù)據(jù)融合處理單 元和數(shù)據(jù)庫單元，所述數(shù)據(jù)過濾單元用于過濾傳感器采集的錯誤數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分類單元 對過濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，數(shù)據(jù)融合處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)分類單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理輸出 二維數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)庫用于存儲檢測數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為跨欄訓(xùn)練各指標(biāo)的最 優(yōu)數(shù)據(jù)。該裝置還包括設(shè)置在跨欄上用于測量跨欄高度的跨欄姿態(tài)單元，所述跨欄姿態(tài)單 元包括跨欄姿態(tài)采集單元和跨欄無線通信單元，所述跨欄無線通信單元和無線通信裝置相 互通信。
[0006] 上述薄膜三維力壓力傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的X方向電容單 元組和Y方向電容單元組，所述X方向電容單元組和Y方向電容單元組均包括電容單元模 塊，所述電容單元模塊采用由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結(jié)構(gòu)，每個條狀電容 單元包括上極板的驅(qū)動電極和下極板的感應(yīng)電極。所述電容單元模塊包括由兩個以上寬度 a。長度bQ條狀電容單元組成的第一條狀電容單元組和兩個以上寬度kaQ長度bQ條狀電容單 元組成的第二條狀電容單元組。所述每個條狀電容單元的驅(qū)動電極和感應(yīng)電極寬度相同， 驅(qū)動電極的長度大于感應(yīng)電極長度，驅(qū)動電極長度兩端分別預(yù)留左差位S&和右差位δ b〇?= Ks+ δ + δ s，其中，為條狀電容單元的驅(qū)動電極長度，I3tlig為條狀電容單元的感 應(yīng)電極寬度。所述差位Ss= ，且
其中Cltl為介質(zhì)厚度，G為彈性介質(zhì)的 抗剪模量，為最大應(yīng)力值。所述梳齒狀結(jié)構(gòu)包括20個以上條狀電容單元、與條狀電容 單元一一對應(yīng)連接的引線，相鄰兩條狀電容單元之間設(shè)有電極間距as。所述平行板面積S =b/2,其中，M為條狀電容單元數(shù)量，Idci為條狀電容單元的長度，a C1條狀電 容單元的寬度。所述第一條狀電容單元組和第二條狀電容單元組的條狀電容單元引線通過 并聯(lián)方式或者獨立連接到控制單元。所述條狀電容單元的寬度
其中，Cltl為條狀電 容單元介質(zhì)厚度，E為彈性介質(zhì)的楊氏模量，G為彈性介質(zhì)的抗剪模量。所述控制單元和電 容單元之間設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對電容或頻率對電容的傳輸系數(shù)。
[0007] 本發(fā)明有益效果是：本發(fā)明的跨欄輔助訓(xùn)練裝置對運動員在各個階段的用力機 制進(jìn)行全程監(jiān)測，可在運動員跨欄技術(shù)動作、足底壓力動態(tài)分布特征、足底壓力中心軌跡、 腳底各個分區(qū)的壓強峰值和騰空時相、足底分區(qū)沖量等方面作定量分析，作為訓(xùn)練、比賽及 避免運動創(chuàng)傷等提供輔助訓(xùn)練依據(jù)。另外，本發(fā)明在電容測量三維力的基礎(chǔ)上，有效使用平 板單用的使用面積，并且通過設(shè)置預(yù)留差位、設(shè)置兩組寬度為％和Ka tl的條狀電容單元等方 法有效解決三維力間相互影響，使法向與切向轉(zhuǎn)換都達(dá)到較高的線性、精度與靈敏度。
【附圖說明】
[0008] 下面對本說明書附圖所表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡要說明：
[0009] 圖1是本發(fā)明的【具體實施方式】的檢測裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元及其坐標(biāo)系。
[0011] 圖3是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元右向偏移示意圖。
[0013] 圖5是本發(fā)明的【具體實施方式】的條狀電容單元左向偏移示意圖。
[0014] 圖6是本發(fā)明的【具體實施方式】的寬度為aQ和kaQ的電容對受力偏移圖。
[0015] 圖7是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板三維力壓力傳感器結(jié)構(gòu)圖。
[0016] 圖8是本發(fā)明的【具體實施方式】的單元電容對的信號示意圖。
[0017] 圖9是本發(fā)明的【具體實施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。
[0018] 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驅(qū)動電極，4、感應(yīng)電極，5、彈性介質(zhì)。
【具體實施方式】
[0019] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發(fā)明的【具體實施方式】如所涉及的各構(gòu)件 的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思、技術(shù) 方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0020] 如圖1所示，一種運動員跨欄過程姿態(tài)檢測裝置，該裝置包括位姿識別單元、速度 識別單元、步態(tài)識別單元、數(shù)據(jù)處理單元、無線通信裝置和控制器，所述位姿識別單元、速度 識別單元、步態(tài)識別單元分別與數(shù)據(jù)處理單元連接，所述數(shù)據(jù)處理單元、無線通信裝置分別 和控制器連接，所述無線通信裝置與遠(yuǎn)程接收單元進(jìn)行通信，所述位姿識別單元包括腰部 壓力傳感器、膝關(guān)節(jié)壓力傳感器、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器和大腿肌肉壓力 觸感器，所述步態(tài)識別單元包括腳底壓力傳感器和腳底壓力開關(guān)，所述速度識別單元用于 采集跨欄速度，所述腰部壓力傳感器、膝關(guān)節(jié)壓力傳感器、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器、小腿肌肉壓 力觸感器、大腿肌肉壓力觸感器、腳底壓力傳感器均采用薄膜三維力壓力傳感器。遠(yuǎn)程接收 單元可以為手機、服務(wù)器等。
[0021] 所述腳底壓力傳感器每只腳設(shè)有五組，由于短跑主要用腳前掌，鞋夾層的前掌設(shè) 置三組，鞋夾層的后掌設(shè)置二組，腳底壓力傳感器一直開啟，所述設(shè)置于鞋夾層的腳底壓力 開關(guān)根據(jù)左右鞋轉(zhuǎn)換的頻率確定整個裝置是否啟動。
[0022] 所述數(shù)據(jù)處理單元包括數(shù)據(jù)過濾單元、數(shù)據(jù)分類單元、數(shù)據(jù)融合處理單元和數(shù)據(jù) 庫單元，所述數(shù)據(jù)過濾單元用于過濾傳感器采集的錯誤數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分類單元對過濾后 的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，數(shù)據(jù)融合處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)分類單元的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理輸出二維數(shù)據(jù) 表，數(shù)據(jù)庫用于存儲檢測數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為跨欄訓(xùn)練各指標(biāo)的最優(yōu)數(shù)據(jù)。所 述控制器用于接收數(shù)據(jù)處理單元輸出的二維數(shù)據(jù)表和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比計算確定訓(xùn)練方 案，
[0023] 該裝置還包括無線通信裝置和設(shè)置在跨欄上用于測量跨欄高度的跨欄姿態(tài)單元， 所述跨欄姿態(tài)單元包括跨欄姿態(tài)采集單元和跨欄無線通信單元，所述跨欄無線通信單元和 無線通信裝置相互通信。
[0024] 腳底壓力根據(jù)控制器設(shè)置的閥值確定訓(xùn)練員是處于靜止起步狀態(tài)、跨欄狀態(tài)和跑 步狀態(tài)，以便控制器能更準(zhǔn)確的調(diào)整訓(xùn)練方案，同時能夠再非運動狀態(tài)關(guān)閉跨