[發(fā)明專利]一種糾正運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的穿戴系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810535365.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN108905164A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭堅(jiān)銳;陳學(xué)松;張麗麗;蔡述庭
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A63B71/06
• 分類號(hào): A63B71/06;A63B24/00;G08C17/02
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 杜鵬飛;楊曉松

本發(fā)明公開了一種糾正運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的穿戴系統(tǒng)，包括九軸傳感器模塊、心率血壓傳感器模塊、主控MCU模塊、電源管理模塊和交互上位機(jī)模塊，所述九軸傳感器模塊用于感知用戶肢體各部位的移動(dòng)數(shù)據(jù)，通過傳感器獲取肢體運(yùn)動(dòng)的角速度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、穿戴方便、可靠實(shí)用、交互性強(qiáng)，可以幫助專業(yè)運(yùn)動(dòng)員分析運(yùn)動(dòng)過程，為提高成績提供有效數(shù)據(jù)，有效的控制和調(diào)節(jié)每次運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，達(dá)到高效訓(xùn)練、安全訓(xùn)練的目標(biāo)，通過人體動(dòng)作的捕捉系統(tǒng)來捕獲運(yùn)動(dòng)員肢體的動(dòng)態(tài)，并與標(biāo)準(zhǔn)姿勢(shì)對(duì)比，通過分析各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來指導(dǎo)、糾正訓(xùn)練者的動(dòng)作，從而提高運(yùn)動(dòng)員的運(yùn)動(dòng)成績。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及人體姿態(tài)捕捉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種糾正運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的穿戴系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)文化的不斷提高和發(fā)展，健康的地位和價(jià)值也在提高，人們對(duì)健康的認(rèn)識(shí)和理解不斷增強(qiáng)，隨著人們健康意識(shí)的不斷增強(qiáng)，對(duì)運(yùn)動(dòng)健身市場(chǎng)的需求不斷日益提高，特別隨著人們經(jīng)濟(jì)生活水平的不斷提高，對(duì)于高端建設(shè)、戶外運(yùn)動(dòng)等教練需求也急劇上升，而運(yùn)動(dòng)教練的素質(zhì)難以保證以及數(shù)量供不應(yīng)求，并且現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)器材也難以滿足人們的需求，因此這個(gè)問題急需解決；而且現(xiàn)有技術(shù)中主要通過視覺攝像頭系統(tǒng)捕捉運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，由于使用對(duì)象是無時(shí)無刻在運(yùn)動(dòng)著的，目前技術(shù)無法細(xì)致到每一個(gè)角度對(duì)其進(jìn)行視覺定位來避免運(yùn)動(dòng)員較大幅度的動(dòng)作遮擋某一部分身體以及關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，因此無法給出一個(gè)準(zhǔn)確的測(cè)量精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、穿戴方便、可靠實(shí)用、交互性強(qiáng)的糾正運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的穿戴系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種糾正運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的穿戴系統(tǒng)，包括九軸傳感器模塊、心率血壓傳感器模塊、主控MCU模塊、電源管理模塊和交互上位機(jī)模塊，其中：

所述九軸傳感器模塊用于感知用戶肢體各部位的移動(dòng)數(shù)據(jù)，通過傳感器獲取肢體運(yùn)動(dòng)的角速度數(shù)據(jù)和加速度數(shù)據(jù)；所述九軸傳感器模塊包括三軸加速度傳感器、三軸角速度傳感器和三軸地磁傳感器，所述九軸傳感器模塊將各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)經(jīng)總線發(fā)送給所述主控MCU模塊整合，經(jīng)由WiFi發(fā)送給所述交互上位機(jī)模塊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的計(jì)算仿真；

所述心率血壓傳感器模塊用于感知用戶在運(yùn)動(dòng)過程中的心率血壓，并將實(shí)時(shí)的身體情況傳送給所述交互上位機(jī)模塊；所述心率血壓傳感器模塊將用戶的實(shí)時(shí)身體狀況數(shù)據(jù)發(fā)送給所述主控MCU模塊整合，再經(jīng)由WiFi發(fā)送給所述交互上位機(jī)模塊計(jì)算運(yùn)動(dòng)的最佳節(jié)奏以達(dá)到最高效率的運(yùn)動(dòng)；

所述主控MCU模塊用于處理各個(gè)傳感器的數(shù)值信號(hào)，通過一個(gè)IIC總線接口和四個(gè)GPIO控制所有的傳感器，三個(gè)GPIO分別連接所述九軸傳感器模塊的三軸加速度傳感器、三軸角速度傳感器和三軸地磁傳感器的中斷信號(hào)，并作為該三個(gè)傳感器的中斷輸出；一個(gè)GPIO作為所述心率血壓傳感器模塊的中斷輸出；其中，所述主控MCU模塊中的主控MCU支持IIC總線協(xié)議和串口通訊協(xié)議，并通過IIC總線接口匯聚各節(jié)點(diǎn)傳感器的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)由串口通過WiFi傳輸?shù)剿鼋换ド衔粰C(jī)模塊，再通過所述交互上位機(jī)模塊的PC端軟件進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)仿真和比對(duì)；

所述電源管理模塊用于為所述九軸傳感器模塊，心率血壓傳感器模塊和主控MCU模塊的各類傳感器和主控MCU提供3V的低差穩(wěn)壓電路，并使用3V輸出的鋰電池作為系統(tǒng)的電力支持；

所述交互上位機(jī)模塊用于將收集到的加速度數(shù)值信號(hào)和地磁數(shù)值信號(hào)進(jìn)行低通濾波處理，將收集到的角速度數(shù)值信號(hào)進(jìn)行高通濾波，并通過所述交互上位機(jī)模塊的PC端軟件的仿真將用戶實(shí)際運(yùn)動(dòng)姿態(tài)在屏幕上顯示出來，并將實(shí)際數(shù)據(jù)和預(yù)先設(shè)定好的正確數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，告知用戶的動(dòng)作正確指數(shù)并指導(dǎo)用戶改正錯(cuò)誤姿勢(shì)；其中，所述交互上位機(jī)模塊通過WiFi接收器接收來自所述主控MCU模塊的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)數(shù)據(jù)，通過PC端運(yùn)行數(shù)據(jù)解析軟件來仿真人體實(shí)際運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，通過預(yù)先設(shè)定保留的正確姿態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，得到改進(jìn)的數(shù)據(jù)并在交互界面呈現(xiàn)出來。