[發明專利]一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數的測定系統及方法

有效

• 申請號: 201510013816.2
• 申請日: 2015-01-12
• 公開（公告）號: CN104596693B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）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（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01C21/10
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司42102
• 代理人: 王守仁

1.一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數的測定系統，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據傳送至計算機；信號采集與處理裝置主要由單片機和數字傳感器芯片構成，與計算機通過串口連接；

所述拳擊固定靶(4)有三層，其中：第一層是位于拳擊固定靶表面的保護層(2)；第二層位于拳擊固定靶的內部，在此處安裝有第一傳感器，該第一傳感器是一種整合了3軸陀螺儀、3軸加速度傳感器的傳感器，它通過數據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部的RAM中；第三層是緩沖介質(3)，它與第二層有間距；

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、清空緩存數據、發送數據、自校正，并由該信號采集與處理裝置的單片機實現搏擊參數的測量、采集傳送的功能。

2.根據權利要求1所述的測定系統，其特征是所述拳擊手套(6)安裝了第二傳感器，該第二傳感器是一種整合了3軸陀螺儀、3軸加速度傳感器的傳感器。

3.一種用于搏擊訓練的多個多維運動參數的測定方法，其特征是該方法包括以下步驟：

(1)力量特性測試：

由裝在搏擊訓練的拳擊固定靶完成，實現擊打拳擊固定靶瞬間的各項參數的測量；該拳擊固定靶中有一個圓柱形的空腔，空腔分為三層，由外向內分別是保護層、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據線連接至單片機力量數據采集模塊構成力量特性測試系統；

在力量特性測試過程中，由力量特性測試系統比較當前的加速度值與預設的閾值，當超過閾值時觸發連續采集過程并將采集到的加速度數據保存到單片機的RAM存儲器中，通過比較單片機RAM的加速度數據，找出數據中的最大值，由F_max＝M·a_max計算最大擊打力，其中F_max為最大打擊力，M為加速度傳感器模塊的質量，a_max為本次數據采集的最大加速度；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為打擊沖量，K為第K個數據，T_k為采樣周期，N為采集到的數據值的個數；所述閾值是由實驗測定的經驗值；

(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軸陀螺儀、3軸加速度傳感器的傳感器，它采集拳擊訓練者在測試時的運動參數，由單片機軌跡數據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；單片機軌跡數據采集模塊和計算機里的運動軌跡解算模塊一起構成拳擊運動的軌跡重建測試系統。

4.根據權利要求3所述的測定方法，其特征是在軌跡重建測試過程中，單片機軌跡數據采集模塊利用傳感器采集的四元數數據和加速度數據進行姿態解算，完成軌跡的重建并保存結果，最后發送到計算機里的運動軌跡解算模塊中進行軌跡重建。