網(wǎng)球訓(xùn)練矯正裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及低功耗藍(lán)牙、MEMS傳感器技術(shù)，具體是一種在網(wǎng)球訓(xùn)練過程中通過 MEMS傳感器采集數(shù)據(jù)、濾波、SVD推薦算法，實現(xiàn)對網(wǎng)球初學(xué)者揮拍、擊球動作的矯正。
【背景技術(shù)】
[0002] 網(wǎng)球是一項優(yōu)美而激烈的體育運動，在我國網(wǎng)球訓(xùn)練日益得到重視。但網(wǎng)球訓(xùn)練 往往起點較高，需要高額的訓(xùn)練器材、場地、一對一的教練，運對于一般消費群體花費的成 本頗高，且學(xué)習(xí)效益有限。出于需要一對一訓(xùn)練的不便捷問題，為保證網(wǎng)球初學(xué)者快速掌握 基本的網(wǎng)球揮拍擊球等技術(shù)，因此便捷、成本低的網(wǎng)球訓(xùn)練矯正裝置亟待發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種網(wǎng)球訓(xùn)練矯正裝置，該裝置改裝于常規(guī)的網(wǎng)球結(jié)構(gòu)，與 現(xiàn)代智能手環(huán)器件、智能手機終端結(jié)合，運用傳感器技術(shù)、濾波、SVD算法，實現(xiàn)對網(wǎng)球初學(xué) 者在訓(xùn)練過程中的揮拍、擊球動作矯正，提供針對性矯正方案。
[0004] 本發(fā)明的目的是運樣實現(xiàn)的： 一種網(wǎng)球訓(xùn)練矯正裝置，其特征在于該裝置包括球體、智能手環(huán)器件和網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊，球體、智能手環(huán)器件和網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊通過藍(lán)牙4. 0組網(wǎng)一對多進行數(shù)據(jù) 通信，網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊為主機，球體和智能手環(huán)器件為從機；其中： 所述球體由外向內(nèi)為絨毛層、橡膠化合物層及跟蹤傳感模塊，跟蹤傳感模塊被橡膠化 合物層完全包裹，所述跟蹤傳感模塊包括集成藍(lán)牙4. 0無線通信功能的MCU控制器、九軸傳 感器W及供電模塊，MCU控制器與九軸傳感器連接，供電模塊與MCU控制器、九軸傳感器相 連，給予供電； 所述智能手環(huán)器件為常見的智能運動手環(huán)或智能手表，該器件設(shè)有加速度傳感器和巧 螺儀； 所述網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊設(shè)于智能手機，配合球體、智能手環(huán)器件使用；其網(wǎng)球訓(xùn)練 矯正APP模塊具體包括： 1) 數(shù)據(jù)處理模塊 數(shù)據(jù)處理模塊與智能手機藍(lán)牙模塊連接，將智能手環(huán)器件的巧螺儀、加速度傳感器數(shù) 據(jù)進行IMUUpdate數(shù)據(jù)融合，濾波得到智能手環(huán)器件的傳感器四元數(shù)數(shù)據(jù)；對球體的傳感 器四元數(shù)數(shù)據(jù)和智能手環(huán)器件的傳感器四元數(shù)數(shù)據(jù)采用FIFO緩存池進行緩存；記錄保存 教練揮拍擊球時的傳感器數(shù)據(jù)，緩存初學(xué)者揮拍擊球的訓(xùn)練數(shù)據(jù)； 2) 矯正推薦模塊 與數(shù)據(jù)處理模塊相連接，從數(shù)據(jù)處理模塊中的FIFO緩存池中獲取傳感器四元數(shù)數(shù)據(jù)； 對教練數(shù)據(jù)進行SVD分解，構(gòu)建相似矩陣，將其與初學(xué)者數(shù)據(jù)SVD分解后的能量矩陣進行相 似度計算，在相似度闊值內(nèi)，則初學(xué)者訓(xùn)練達(dá)標(biāo)，否則計算偏移矩陣，將矯正反饋于初學(xué)者。
[0005] 本發(fā)明能為網(wǎng)球初學(xué)者提供一套有針對性的智能的動作矯正方案。在示范階段， 記錄保存教練示范揮拍擊球動作的數(shù)據(jù)。在初學(xué)者訓(xùn)練階段，實時采集初學(xué)者的動作數(shù)據(jù)， 與教練數(shù)據(jù)進行相似度計算，得出有針對性的動作矯正方案。
[0006] 本發(fā)明的網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊是一款基于智能手機與球體、智能手環(huán)配套使用 的應(yīng)用模塊，可W基于An化OitiOS、WindowsPhone等平臺開發(fā)，它通過藍(lán)牙4. 0通信實現(xiàn) 獲取球體傳感器的信息和智能手環(huán)器件中傳感器的信息，并經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，推薦矯正的網(wǎng) 球打法。
[0007] 本發(fā)明在常規(guī)網(wǎng)球結(jié)構(gòu)上加W改進，內(nèi)部裝有傳感器，獲取網(wǎng)球加速度、巧螺儀信 號等數(shù)據(jù)，運用藍(lán)牙4. 0無線通信技術(shù)，與市面常見的智能手環(huán)器件和智能手機進行藍(lán)牙 組網(wǎng)，對傳感器數(shù)據(jù)共享、處理及反饋。本發(fā)明裝置簡單，成本低，使用方便，加上一個本發(fā) 明的球體，即可實現(xiàn)初學(xué)者在網(wǎng)球訓(xùn)練過程中的動作矯正，為初學(xué)者推薦一套有針對性的 智能的矯正方案，解決網(wǎng)球初學(xué)者需要一對一訓(xùn)練的不便捷問題，提高網(wǎng)球初學(xué)者的學(xué)習(xí) 效率。
【附圖說明】
[000引圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明球體跟蹤傳感模塊結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明球體的傳感器數(shù)據(jù)處理流程圖； 圖4為本發(fā)明球體的藍(lán)牙數(shù)據(jù)處理流程圖； 圖5為本發(fā)明球體程序流程圖； 圖6為本發(fā)明網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP藍(lán)牙數(shù)據(jù)處理流程圖； 圖7為本發(fā)明網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP的IMUUpdate算法流程圖； 圖8為本發(fā)明網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP傳感器數(shù)據(jù)處理流程圖； 圖9為本發(fā)明網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP矯正推薦系統(tǒng)流程圖； 圖10為本發(fā)明網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP工作流程圖。
【具體實施方式】
[0009] 參閱圖1，本發(fā)明包括球體1、智能手環(huán)器件2、網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊3,S者之間 通過藍(lán)牙4. 0組網(wǎng)一對多進行數(shù)據(jù)通信，其中網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊為主機，球體1和智能 手環(huán)器件2為從機。
[0010] 本發(fā)明球體1的外觀、大小、重量及彈性與正常網(wǎng)球一致，其結(jié)構(gòu)分為3層。由外 向內(nèi)，第一層為絨毛層，絨毛之間有許多小孔，耐磨，便于與地面和球拍摩擦接觸；第二層為 多橡膠化合物，用于減壓減震；第=層為球體的核屯、器件，即球體的跟蹤傳感模塊，此跟蹤 傳感模塊要求被第二層完全結(jié)實包裹。跟蹤傳感模塊通過內(nèi)部的九軸傳感器獲取球體的巧 螺儀信號、加速度信號和磁力計信號，將=種信號進行數(shù)據(jù)融合(運動數(shù)字處理引擎)，最后 通過模塊內(nèi)部MCU控制器將信號數(shù)據(jù)封裝打包，由藍(lán)牙發(fā)送至網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊中。
[0011] 本發(fā)明的智能手環(huán)器件2為市面常見的智能運動手環(huán)或智能手表，該器件具備有 加速度傳感器和巧螺儀即可。智能手環(huán)器件2用于采集人發(fā)生揮拍動作時的加速度信號， 巧螺儀信號。
[0012] 本發(fā)明的網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊3是一款基于終端機與球體、智能手環(huán)配套使用 的應(yīng)用模塊，可W基于An化OitiOS、WindowsPhone等平臺開發(fā)，它通過藍(lán)牙4.O通信實現(xiàn) 獲取球體傳感器的信息和智能手環(huán)器件中傳感器的信息，并經(jīng)過數(shù)據(jù)分析，推薦矯正的網(wǎng) 球打法。本發(fā)明中的網(wǎng)球訓(xùn)練矯正APP模塊3選取在Amlroid平臺開發(fā)。
[0013] 參閱圖2,本發(fā)明跟蹤傳感模塊包括集成藍(lán)牙4. 0無線通信功能的MCU控制器4、 九軸傳感器5W及供電模塊6。MCU控制器4負(fù)責(zé)九軸傳感器5的初始化，包括SPI通信1/ 0 口初始化，配置傳感器的巧螺儀測量范圍、加速度計測量范圍、設(shè)置FIFO、信號采樣率、內(nèi) 置運動數(shù)字處理引擎DMP的初始化；同時，MCU控制器4配置內(nèi)部的藍(lán)牙通信部肥I，設(shè)置藍(lán) 牙角色Profile為從機、通用屬性角色GATT，最后將需要發(fā)送的九軸傳感器數(shù)據(jù)(巧螺儀信 號、加速度信號和磁力計信號）寫入GATT的關(guān)鍵字化aracteristicValue，進行藍(lán)牙數(shù)據(jù)廣 播傳輸。九軸傳感器5負(fù)責(zé)對巧螺儀信號、加速度信號和磁力計信號進行采樣，并進行數(shù)據(jù) 融合，輸出信號緩存數(shù)據(jù)。供電模塊6由3.OV紐扣電池經(jīng)過升壓作為供電源，配合跟蹤傳 感模塊產(chǎn)生系統(tǒng)工作電壓3. 3V，供應(yīng)MCU控制器4和九軸傳感器5。供電模塊6對電池電 壓做電壓檢測，當(dāng)電壓小于3. 3V時，采用電池旁路供電。
[0014] 參閱圖3,為本發(fā)明球體的傳感器數(shù)據(jù)處理流程圖。九軸傳感器5獨立分開測量巧 螺儀信號的X，Y，Z軸的分量、加速度信號的X，Y，Z軸分量W及采集地磁場在X，Y，Z軸的電 磁強度。將運9個信號分量直接送入傳感器內(nèi)部的運動數(shù)字處理引擎DMP，進行硬件數(shù)據(jù)融 合，計算出四元數(shù)（W，X，y，Z)。通過讀取DMP的寄存器值，即可獲取整合濾波后的傳感器數(shù) 據(jù)（W，X，y，Z)，并將傳感器數(shù)據(jù)存入FIFO緩沖器中，在需要的時候，通過SPI總線輸出傳感 器1的數(shù)據(jù)到MCU控制器中去。
[0015] 參閱圖4,本發(fā)明球體的藍(lán)牙數(shù)據(jù)處理流程是從傳感器的FIFO緩沖器中取出測量 數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)按四元數(shù)（W，X，y，Z)的結(jié)構(gòu)順序進行封裝打包。將封裝好的數(shù)據(jù)包寫入相應(yīng) 的關(guān)鍵詞QiaracteristicValue和描述符QiaracteristicDescriptor中，完成GATT的寫 入操作后，再通過屬性協(xié)議ATT處理和邏輯鏈路控制子層和適配器L2CAP來完成藍(lán)牙數(shù)據(jù) 的發(fā)射。
[0016] 參閱圖5,本發(fā)明球體流程。跟蹤傳感模塊采用OSAL操作系統(tǒng)，系統(tǒng)上電后，分別 進行SPI總線、藍(lán)牙通信部肥I、定時器時鐘TIMER的設(shè)備驅(qū)動初始化W及九軸傳感器的配 置DMP的初始化。啟動九軸傳感器任務(wù)，從其寄存器中讀取巧螺儀信號、加速度信號、電磁 強度的信號分量，傳值到DMP中，數(shù)據(jù)融合得出（w，x