人體運(yùn)動(dòng)姿態(tài)校正系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種訓(xùn)練系統(tǒng)，特別適用于對(duì)接受訓(xùn)練人員（也稱受訓(xùn)者）的運(yùn)動(dòng)姿態(tài) 進(jìn)行督促式自我校正的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，當(dāng)人們?cè)谶M(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練時(shí)，主要是依靠經(jīng)驗(yàn)豐富的教練人員，通過(guò)人工觀察 受訓(xùn)者的訓(xùn)練過(guò)程，找出受訓(xùn)者存在的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)偏差，對(duì)受訓(xùn)者進(jìn)行反復(fù)的提醒和糾正，使 得受訓(xùn)者通過(guò)不斷地改變運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，更接近正確的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，再通過(guò)多次重復(fù)對(duì)這一運(yùn)動(dòng) 姿態(tài)的練習(xí)，形成一種良好的行為習(xí)慣，這種訓(xùn)練活動(dòng)體現(xiàn)在個(gè)人成長(zhǎng)的全過(guò)程。例如:從 幼兒時(shí)候的蹣跚學(xué)步，到奔跑、跳躍，學(xué)習(xí)各種行為姿態(tài)、體育運(yùn)動(dòng)等等。如果一個(gè)幼兒從小 學(xué)習(xí)各種姿態(tài)時(shí)能夠得到專人的規(guī)范和糾正，他的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)一定能夠比較正確，這將影響 到他今后走上社會(huì)學(xué)習(xí)、工作的一生。但是，一個(gè)人的成長(zhǎng)過(guò)程中，絕大多數(shù)的時(shí)候只是模 仿身邊的一些榜樣，然而除了專門的教育訓(xùn)練人員外，在普通家庭中大多數(shù)榜樣的行為習(xí) 慣是不標(biāo)準(zhǔn)的，而受訓(xùn)者卻通過(guò)多次模仿榜樣，逐漸形成了不規(guī)范的行為習(xí)慣，這個(gè)不規(guī)范 的榜樣的行為習(xí)慣所影響下的受訓(xùn)者，形成的不規(guī)范姿態(tài)將必然會(huì)影響到受訓(xùn)者的一生。 同時(shí)一個(gè)教練員不可能對(duì)每一個(gè)受訓(xùn)者進(jìn)行隨時(shí)隨地的指導(dǎo)和幫助，所以使得訓(xùn)練過(guò)程變 得較長(zhǎng)，效率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為受訓(xùn)者提供一種系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠及時(shí)感知受訓(xùn)者運(yùn)動(dòng)姿態(tài)， 并且能夠?qū)W習(xí)貯存各種運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)行為，還能夠通過(guò)將受訓(xùn)者運(yùn)動(dòng)姿態(tài)與各種運(yùn)動(dòng)姿 態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行比較，獲得受訓(xùn)者存在問(wèn)題的信息，并且將這些信息直接反饋給訓(xùn)練中 的受訓(xùn)者，使受訓(xùn)者能夠自覺(jué)糾正不正確的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0005] 系統(tǒng)包括:信號(hào)采集終端和控制主機(jī)兩單元。具體包含以下單元：
[0006] 信號(hào)控制單元、定位傳感單元、運(yùn)動(dòng)傳感單元、信號(hào)收發(fā)單元、信號(hào)傳輸單元、信號(hào) 貯存單元、信號(hào)提取單元、信號(hào)處理單元和信號(hào)輸出單元。
[0007] 1、信號(hào)控制單元:將操作人員的有關(guān)指令通過(guò)輸入設(shè)備的電信號(hào)進(jìn)入信號(hào)處理單 元，由信號(hào)處理單元按照操作員的要求發(fā)出操作指令，對(duì)系統(tǒng)的其他單元進(jìn)行操作;還可以 將外部需要的信號(hào)從信號(hào)貯存單元中提取出來(lái)，進(jìn)行相應(yīng)的操作；
[0008] 2、定位傳感單元：固定在生物體各主要運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位置，以定位傳感生物體在運(yùn)動(dòng) 中身體和軀干相關(guān)各點(diǎn)的空間位置變化，將空間位置的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。通過(guò)電源 開關(guān)啟動(dòng)定位傳感單元工作，當(dāng)開關(guān)打開接通電源后，定位傳感單元開始啟動(dòng)，初始取值為 〇,〇,〇;定位傳感單元的感知空間(Χ，γ，ζ)=0;隨著受訓(xùn)者開始運(yùn)動(dòng)，佩戴在受訓(xùn)者的身體、 軀干的定位傳感單元間隔0.01秒一 10秒進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣；
[0009] 3、運(yùn)動(dòng)傳感單元:與定位傳感單元一樣固定在生物體各主要測(cè)量運(yùn)動(dòng)點(diǎn)的位置， 以感知生物體在運(yùn)動(dòng)中身體和軀干相關(guān)各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)矢量變化，將變化的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電 信號(hào)。通過(guò)電源開關(guān)啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感單元工作，當(dāng)開關(guān)打開接通電源后，運(yùn)動(dòng)傳感單元開始啟 動(dòng)，初始取值為〇，〇，〇;運(yùn)動(dòng)傳感單元的感知初始值(a，b，c) =O;隨著受訓(xùn)者開始運(yùn)動(dòng)，佩戴 在受訓(xùn)者的身體、軀干的運(yùn)動(dòng)傳感單元間隔0.01秒一 10秒進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，感知該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng) 矢量、角加速度、動(dòng)力加速度，將該點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0010] 4、信號(hào)收發(fā)單元:將從定位傳感單元和運(yùn)動(dòng)傳感單元送來(lái)的電信號(hào)通過(guò)信號(hào)收發(fā) 單元發(fā)送或接收；
[0011] 5、信號(hào)傳輸單元:將信號(hào)收發(fā)單元需要發(fā)送的電信號(hào)傳輸給信號(hào)接收單元接收； 將信號(hào)采集終端和控制主機(jī)單元通過(guò)各有一個(gè)信號(hào)收發(fā)單元相連接，一種是有線傳輸方 式，一種是無(wú)線傳輸方式。
[0012] 6、信號(hào)貯存單元:控制主機(jī)單元設(shè)有信號(hào)貯存單元，可以根據(jù)操作指令對(duì)信號(hào)進(jìn) 行貯存，也可以根據(jù)操作指令對(duì)外部需要的信號(hào)進(jìn)行提?。?br>[0013] 7、信號(hào)提取單元:在信號(hào)處理單元和信號(hào)貯存單元之間，有一個(gè)信號(hào)提取單元。將 指定的電信號(hào)貯存進(jìn)入信號(hào)貯存單元，也可以將外部需要的信號(hào)從信號(hào)貯存單元中提取出 來(lái)；
[0014] 8、信號(hào)處理單元:根據(jù)信號(hào)控制單元輸入的操作指令操作;一是將定位傳感單元 和運(yùn)動(dòng)傳感單元感知的定位和運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行截取，通過(guò)按照規(guī)則進(jìn)行編碼的方式存入信號(hào) 貯存單元，不斷擴(kuò)大標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的貯存量;二是將定位傳感單元和運(yùn)動(dòng)傳感單元感知的定位 和運(yùn)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行截取，并從信號(hào)貯存單元中按照操作指令的要求提取相關(guān)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)， 判斷兩信號(hào)之間的差距，并判斷是否超出標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的范圍，如果沒(méi)有超出規(guī)范，則不需要進(jìn) 行信號(hào)輸出，如果存在誤差并且超出規(guī)范的范圍時(shí)，則通過(guò)信號(hào)輸出單元將誤差信號(hào)輸出；
[0015] 9、信號(hào)輸出單元:將信號(hào)處理單元輸出的誤差信號(hào)輸出給外接負(fù)載，對(duì)誤差信號(hào) 進(jìn)行音響提示或數(shù)據(jù)提示或圖形提示。
[0016] 各單元的聯(lián)系如下：
[0017] 定位傳感單元、運(yùn)動(dòng)傳感單元和信號(hào)收發(fā)單元設(shè)計(jì)在一塊電路板上，組成信號(hào)采 集終端。定位傳感單元通過(guò)設(shè)定初始位置后，根據(jù)操作指令的要求進(jìn)行間隔0.01秒一 10秒 采集定位傳感信號(hào)，并通過(guò)信號(hào)收發(fā)單元發(fā)送;運(yùn)動(dòng)傳感單元設(shè)定初始狀態(tài)后，也間隔〇. 〇 1 秒一 10秒采集運(yùn)動(dòng)信號(hào)，通過(guò)信號(hào)收發(fā)單元將從定位傳感單元和運(yùn)動(dòng)傳感單元送來(lái)的電信 號(hào)發(fā)送到信號(hào)傳輸單元；由信號(hào)傳輸單元將電信號(hào)傳輸?shù)叫盘?hào)接收單元接收;信號(hào)接收單 元接收到電信號(hào)后送到信號(hào)處理單元等待處理；
[0018] 如果該電信號(hào)是作為標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，需要進(jìn)入信號(hào)貯存單元貯存時(shí)，根據(jù)操作人員指 令將信號(hào)發(fā)送單元送來(lái)的電信號(hào)，轉(zhuǎn)送到信號(hào)貯存單元進(jìn)行貯存;如果該電信號(hào)是受訓(xùn)者 訓(xùn)練時(shí)的信號(hào)，則由信號(hào)處理單元發(fā)出指令到信號(hào)貯存單元中提取相應(yīng)信號(hào)與剛接收到的 電信號(hào)進(jìn)行比對(duì);信號(hào)處理單元根據(jù)信號(hào)控制單元的要求，可以將傳感器采集的信號(hào)進(jìn)行 截取，并與信號(hào)貯存單元中的相關(guān)信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，判斷兩信號(hào)之間的差距，并判斷是否超出 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的范圍，如果沒(méi)有超出規(guī)范，則不需要進(jìn)行信號(hào)輸出，如果存在誤差并且超出規(guī)范 的范圍時(shí)，則需要通過(guò)信號(hào)輸出單元將誤差信號(hào)輸出；通過(guò)信號(hào)輸出單元將信號(hào)處理單元 輸出的誤差信號(hào)輸出給外接負(fù)載，對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行音響提示或數(shù)據(jù)提示或圖形提示。
[0019] 通過(guò)該系統(tǒng)進(jìn)行訓(xùn)練，能夠提高訓(xùn)練的質(zhì)量，使得受訓(xùn)者的行為姿態(tài)更加符合標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)范要求;同時(shí)由于該系統(tǒng)一旦被設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)訓(xùn)練內(nèi)容，就能夠進(jìn)行自我的標(biāo)準(zhǔn)化訓(xùn)練， 節(jié)約大量教練人員，而且行為動(dòng)作得到盡可能的標(biāo)準(zhǔn)。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1人員運(yùn)動(dòng)時(shí)信號(hào)采集終端固定示意圖；
[0021 ]圖2系統(tǒng)各單元聯(lián)系框圖；
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和系統(tǒng)數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施 方式。
[0023]表1系統(tǒng)數(shù)據(jù)和設(shè)置數(shù)據(jù)表
[0025] 實(shí)施例一：當(dāng)一個(gè)人需要學(xué)習(xí)太極拳時(shí)。由操作人員操作開啟控制主機(jī)，操作信號(hào) 控制單元1:通過(guò)輸入設(shè)備輸入提取太極拳訓(xùn)練的軟件，設(shè)置訓(xùn)練的方式。先播放太極拳的 錄像;然后制定訓(xùn)練計(jì)劃;設(shè)置訓(xùn)練動(dòng)作;設(shè)置訓(xùn)練等級(jí)和訓(xùn)練難度；
[0026] 通過(guò)指令調(diào)取信號(hào)貯存單元6的相應(yīng)編碼的太極拳錄像進(jìn)行播放觀看;經(jīng)過(guò)多次 觀看以后，停止觀看錄像。信號(hào)控制單元1會(huì)自動(dòng)根據(jù)操作人員設(shè)置的科目調(diào)取信號(hào)貯存單 元6中訓(xùn)練計(jì)劃要求的科目訓(xùn)練動(dòng)作;控制信號(hào)提取單元7將訓(xùn)練動(dòng)作的電信號(hào)提取出來(lái)進(jìn) 入信號(hào)處理單元8,由信號(hào)處理單元8按照操作員的要求發(fā)出操作指令；
[0027] 操作人員在為受訓(xùn)者佩戴好信號(hào)采集終端時(shí)，將信號(hào)采集終端的定位傳感單元2 固定在生物體各主要測(cè)量定位點(diǎn)的位置，以定位傳感生物體在運(yùn)動(dòng)中身體和軀干相關(guān)各點(diǎn) 的空間位置變化，將空間位置的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào);通過(guò)電源開關(guān)啟動(dòng)定位傳感單元2 工作，當(dāng)開關(guān)打開并接通電源后，定位傳感單元2開始啟動(dòng)，初始取值為0，0,0;定位傳感單 元2的感知空間(X，Y，Z) =0;隨著受訓(xùn)者開始運(yùn)動(dòng)，佩戴在受訓(xùn)者的身體、軀干的定位傳感 單元2間隔0.5秒進(jìn)行位置數(shù)據(jù)采樣;將該點(diǎn)的位置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)；
[0028] 通過(guò)電源開關(guān)啟動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳感單元