CN101480524A - 一种冲击检测设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种冲击检测设备以及包括这种设备的系统。本发明在用于格斗运动的或用于对这种格斗运动进行仿真的电子训练系统中特别是在拳击、空手道、剑道或击剑中被使用。本发明在用于用户通过直接或借助于易于传导冲击的物体击打对手或支撑来制造冲击的运动的电子训练系统中被使用。该设备包括至少一个传感器，被特别设计为对冲击和该冲击的强度进行检测，并且被安装在印刷电路上。该设备还包括指示装置，被设计为在传感器检测到冲击时被激励，并指示用户其应当发起冲击，并且被嵌入在保护性嵌入材料中并位于该嵌入材料的表面附近。指示装置被直接安装在印刷电路上，嵌入材料还对印刷电路和传感器进行封装。

Description

一种冲击检测设备
技术领域
本发明涉及冲击检测设备以及包括这种设备的系统。本发明尤其在用于格斗运动的或用于对这种格斗运动进行仿真的电子训练系统中被使用，具体来说在拳击、空手道、剑道或击剑中被使用。更一般地，本发明在用于用户通过直接或借助于易于传导冲击的物体击打对手或支撑来制造冲击的运动的电子训练系统中被使用。
背景技术
这种系统需要使用冲击检测设备，该冲击检测设备被设计为对用户在支撑上的击打或打击而导致的该支撑上的冲击进行检测。
一般而言，这些冲击检测设备实际上用于对冲击进行检测，并记录所检测的冲击，以便可能在屏幕上显示结果或分数。
然而，这类设备不能用于在冲击地点直接指示实际发生的冲击。而且，它们不能用于在冲击之前引导用户，即指示用户其应该击打哪里。
还可以从文件WO 2004/070336中认识到一种用于在格斗运动中进行训练的包括冲击检测设备的拳击袋。
该设备包括被设计为对击打进行检测的压电型传感器和与该传感器相关联的数字显示设备类型的指示元件，并整体安装在附加到拳击袋上的支撑上。
加在传感器上的击打或冲击由该传感器进行检测，传感器将检测信号直接传输给指示元件，然后该指示元件被激励(将值显示在显示设备上)。
这类设备的缺点之一在于，指示装置并不位于冲击地点。因此不可能使用这类设备来设计这样的使用：通过激励指示装置在使用期间向用户指示其应当施加冲击的位置。
我们还从文件US 4 974 833中认识到一种用于练习格斗运动的系统，该系统包括与位于冲击地点的冲击检测设备相连的控制单元。
该冲击检测设备包括被设置为对冲击进行检测的传感器和与该传感器相关联的指示装置。
该控制单元被设计为接收冲击检测设备检测一方的信号，指示所关心区域的击打，并可能显示该击打的力量。
该控制单元还被设计为发射用于发射给冲击检测设备的信号，该信号激励与传感器相关联的指示装置，目的是为了指示用户其应当在给定的位置处击打。
更精确地，该系统包括冲击检测设备。该冲击检测设备包括位于冲击地点并且被设计为对该区域的冲击进行检测的传感器以及指示装置。
该传感器是扬声器类型的振动锥体。该传感器被安装在印刷电路板上并且在封闭但开有用于传输振动的穿孔的腔体中。
该指示装置是LED，这些LED被布置为与冲击检测设备的表面齐平，并且优选被覆盖有硅。弹性合成泡沫类型的层围绕LED布置。该层还布置在LED与该表面之间，以及在腔体与传感器之间。
我们还从文件WO 2005/049154中认识到一种靶子，包括安装在基底上的冲击检测设备，并且具有用于吸收基底上该设备的能量的支撑。
该设备包括靶子上的压电类型的第一传感器和基底上压电类型的第二传感器。
在该文件中还表述，传感器安装在弹性靶盘的一个面上，印刷电路安装在弹性靶盘的另一个面上。采用二极管形式的指示装置安装在该印刷电路的周围。
印刷电路上安装有二极管的一面，即传感器的对面覆盖有一种透明穹隆结构。
然而在文件US 4 974 833和文件WO 2005/049154中，传感器上均没有任何直接的冲击。
事实上，在US 4 974 833中，用于传输振动的层还用于激励传感器。
此外，在WO 2005/049154中，刚性支撑盘上的压力只有在该压力足够大以至撞击弹性项圈直到使传感器压到第二刚性支撑盘上时才被传送到传感器。
结果，冲击的检测并不足够有效和敏感。
最后我们还从文件US 3 580 575中认识到一种设备，其中传感器和二极管安装在电路中，并整体嵌入到保护树脂中，从而使二极管位于该嵌入材料的表面附近。
由于在嵌入材料内二极管发射的光的漫射不允许准确地看到冲击，因此就与冲击的位置有关的信息来说，该类型的设备不能用于获取高的精度。这在包括大量这类设备且某些设备位于彼此接近的位置的网络中使用该设备的情况下尤其重要。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种除其它问题之外先前所提到的问题的解决方案。
因此根据第一方面，本发明涉及一种冲击检测设备，特别用于格斗运动所用的电子训练系统中。
该设备包括至少一个传感器，优选是压电类型的传感器，被特别设计为对冲击和该冲击的强度进行检测，并且被安装在印刷电路上。
该设备还包括指示装置，被设计为在传感器检测到冲击时被激励，并指示用户其应当发起冲击。这些指示装置包括至少一个用于发射光信号的装置，例如电致发光二极管类型，并且嵌入在在保护性嵌入材料中并位于该嵌入材料的表面附近。
指示装置被直接安装在印刷电路上，嵌入材料还对印刷电路和传感器进行封装。
特征在于，该设备还包括用于向传感器传输由用于发射光信号的装置发射的光信号的通道。
因此，利用放置在印刷电路同一水平上并且由嵌入材料进行保护的传感器和指示装置，可以将该设备定位在使其可以直接接收冲击的位置，从而可以由传感器准确并且有效地检测到该冲击。
另外，指示装置准确地指示冲击地点，而没有被损伤或对用户造成伤害的危险。
在第一变体中，指示装置包括至少一个第一指示装置和至少一个第二指示装置，第一指示装置被设计为在传感器检测到冲击时被激励，第二指示装置与第一指示装置分离，并且被设计为被激励以便告诉用户其应当发起冲击。
在可以与前述第一变体结合的第二变体中，通道包括能够采用诸如不透明硅之类的塑性材料的隧道。然后，在隧道的入口附近或在隧道的内部放置用于发射光信号的装置，在隧道的出口附近放置传感器。
在可能与前任意一个以上变体结合的第二变体中，指示装置能够包括围绕传感器分布的用于发射光信号的大量装置，例如，优选是电致发光二极管类型。
在可以与前述任意一个以上变体结合的另一变体中，该设备包括用于发送和接收信号的装置。
这些用于发送和接收信号的装置能够被设计为在传感器检测到冲击时发射信号，所发射的信号优选是该冲击的强度的函数，并且这些用于发送和接收信号的装置被设计为接收用于激励指示装置的信号。
嵌入材料能够由具有使得用于发射光信号的装置所发射的光被漫射以便在该设备的外部可看见光的衍射系数的材料制成，例如硅类型的材料。
在可以与前述任意一个以上变体结合的另一变体中，嵌入材料还构成该设备的外包层。
在可以与前述任意一个以上变体结合的又一变体中，嵌入材料或多或少是圆柱的形式。
根据第二方面，本发明还涉及一种特别用于练习格斗运动或用于训练诸如拳击之类的格斗运动的系统。
该系统包括用于接收用户方的冲击的主体。
特征在于，该主体包括至少一个诸如以上所示的冲击检测设备。
在第一变体中，该系统包括控制单元。该控制单元包括用于发送和接收信号的装置，并且被设计为发射用于冲击检测设备以便激励指示装置的信号，并在冲击检测设备检测到冲击时接收冲击检测设备一方的信号。
指示装置应当优选包括用于发射可变颜色和/或可变强度的光信号的装置，控制单元被设计为，用于根据待由用户执行的给定训练顺序和/或给定动作，来对用于发射给定颜色和/或具有给定强度的光信号的装置进行激励。
在可以与前述变体结合的第二变体中，主体构成用于训练例如拳击的拳击袋。
该拳击袋包括至少部分地填充有填料的外包层。
主体优选包括放置在外包层和填料之间的内包层，并且冲击检测设备被放置在这些外包层和内包层之间。
可替换地，主体构成外衣或外衣的一部分，例如用于练习击剑的外衣。
主体还可以构成穿着在人体上的附件，例如头盔、手套或鞋子，或构成该附件的一部分。
附图说明
本发明的其它特征和优点将在阅读紧随优选实施方式变体的、并通过非限制性例子且结合下列附图所提供的描述之后显得更加清晰和充分：
-图1以透视且透明的方式示意性地示出冲击检测设备，
-图2示意性地示出用于格斗运动的训练系统。
具体实施方式
如图1所示的冲击检测设备(1)包括印刷电路(3)，在印刷电路(3)上安装有传感器(2)。
我们优选选用压电类型的传感器(2)，原因在于其具有对冲击和该冲击的力量或强度进行检测以及产生作为该冲击的函数的电信号的能力。
为了提高检测灵敏度，可以在印刷电路(3)上安排多个传感器(2)。
指示装置(4，6)也被直接安装在印刷电路(3)上。
在图1所示出的实施方式示例中，指示装置(4，6)是用于发射光信号的电致发光类型的装置，例如LED。
这些LED(4，6)以传感器(2)大约位于LED(4，6)所形成的区域的中心的方式围绕传感器(2)分布。
可以使用诸如用于发射声音信号的其它指示装置来取代LED(4，6)，该装置尤其适合于视觉受到损伤的人使用。
指示装置(4，6)被设计为在传感器(2)检测到冲击时被激励。
传感器(2)实际上产生电信号，然后该电信号通过印刷电路(3)上创建的电连接来激励LED(4，6)。
指示装置(4，6)还能够或可替换地被设计为从设备(1)的外部并且例如远程地借助于控制单元(未在图1中示出)被激励，以便告诉用户其应当在传感器(2)的区域中发起冲击。
外部与该设备之间的通信可以是有线链路，例如印刷电路(3)借助于有线电连接而连接至控制单元。
可替换地，可以在印刷电路(3)上创建用于发送和接收信号的无线装置(8)，然后印刷电路(3)通过无线装置与外部进行通信。
因此，这些用于发送和接收信号的装置(8)被设计为在传感器(2)检测到冲击时向冲击检测设备(1)的外面发射信号，并被设计为从冲击检测设备(1)的外面接收用于激励指示装置(4，6)的信号。
由传感器(2)发射的信号优选是该传感器(2)上的冲击的强度的函数。
在其上因此而直接安装有传感器(2)和指示装置(4，6)的印刷电路(3)另外还被封装在诸如硅类型的材料之类的保护性嵌入材料(5)中。
在图1示出的示例中，嵌入材料(5)还构成冲击检测设备(1)的外包层，并且具有圆柱或圆盘的形式。
在其上因此而直接安装传感器(2)和指示装置(4，6)的印刷电路(3)以指示装置(4，6)和传感器(2)都被嵌入材料(5)封住并且位于嵌入材料(5)的表面附件的方式位于该圆柱的上部。
指示装置(4，6)还可能被划分为两组。第一组对应于第一指示装置(4)，第一指示装置(4)在传感器(2)检测到冲击时被激励。第二组对应于第二指示装置(6)，第二指示装置(6)与第一指示装置(4)分离，并且被设计为被激励以便告诉用户其应当在传感器(2)的区域中发起冲击。
嵌入材料(5)所采用的材料优选是具有高衍射系数(diffraction index)的材料，例如为硅类型的材料。因此，当正如图1所示的示例中的情况，指示装置(4，6)是诸如LED之类的用于发射光信号的装置时，这些LED(4，6)发射的光信号分别被漫射(diffused)，特别地，使得从冲击检测设备(1)的外部可看得见。
仍然在指示装置(4，6)是诸如LED的用于发射光信号的装置的情况下，可以提供用于向传感器(2)漫射光信号的通道(7)。
这些通道(7)的目的在于，将全部或部分由LED(4，6)发射的光信号集中于传感器(2)上，从而减小光信号在所有方向上的散射(dispersion)。
这些通道(7)可以采取不透明材料(塑料、硅等)的隧道(7)的形式，并且被放置在LED(4，6)与传感器(2)之间。
更精确地，这些隧道(7)以LED(4，6)分别位于或者接近于隧道(7)的入口的方式被放置。可替换地，隧道(7)能够以LED(4，6)位于这些隧道(7)内部的方式被放置。
此外，这些隧道(7)以传感器(2)位于这些隧道(7)的出口附近的方式布置。
在图2中，以上结合图1提出的冲击检测设备示于其应用之一中，即用于练习诸如拳击之类的格斗运动或用于对这种格斗运动进行训练的系统。
这种系统包括主体(9)，主体(9)用于接收用户方的冲击，其中该主体包括一个以上冲击检测设备(1)。
冲击检测设备(1)安装在主体(9)中，冲击检测设备(1)的与传感器(2)和指示装置(4，6)所位于的附近的表面面向用户。
冲击检测设备(1)连接至控制单元(10)。控制单元(10)被设计为发射用于发射给一个以上冲击检测设备(1)的信号，其目的在于激励所有的或部分指示装置(4，6)。
该控制单元还被设计为在由一个以上冲击检测设备(1)实际检测到冲击时接收这些设备(1)一方的信号。
在例如使用LED(4，6)作为指示装置(4，6)的情况下，由控制单元(10)发射的信号可能用来激励用于发射给定颜色和/或给定强度的光信号的装置，并且更一般地用来激励用于发射可变颜色和/或可变强度的光信号的装置(4，6)。
强度的可变性还能够通过仅激励一部分给定设备(1)来实现。
因此，可以根据给定的训练顺序，或根据一个人想要看到的由用户执行的一个以上动作，来控制对不同冲击检测设备(1)上的这些指示装置(4，6)进行激励。
在用于诸如拳击之类的格斗运动的应用中，主体(9)可以采取拳击袋(9)的形式。
拳击袋(9)包括充有填料(12)的外包层(11)。
拳击袋(9)还被装配有位于填料(12)和外包层(11)之间的内包层(13)。
因此，在外包层(11)与内包层(13)之间创建有空间，其中可以插入一个以上冲击检测设备(1)。
在其它变体(未示出)中，主体可以构成外衣或者外衣的一部分，或实际上构成穿在人体上的附件(头盔、手套、鞋子等)或该附件的任意部分。
然后该系统使人能够设想两个各穿着一个以上如上所述的并连接至控制单元的附件或外衣的对手之间的交互活动。
这样第一个对手可以看到所指示的具有在第二个对手上执行冲击的具体打击或动作的顺序。
他还可以借助于控制单元和/或指示装置来检查他是否已经准确地执行了建议的顺序。
所有以上描述均仅通过示例方式示出，并不用于限制本发明。
因此可以特别想到使用诸如LED之类的用于发射光信号的装置作为指示装置仅是一个示例，目的在于通知用户已经发生的冲击和/或将要在给定区域执行的冲击。

Claims (15)

1、一种冲击检测设备(1)，特别用于格斗运动所用的电子训练系统中，包括：
至少一个传感器(2)，优选是压电类型的传感器，特别被设计为对冲击和该冲击的强度进行检测，并且被安装在印刷电路(3)上，
指示装置(4，6)，包括至少一个用于发射光信号的装置(4，6)，优选是电致发光二极管类型的装置(4，6)，并且被设计为在所述传感器(2)检测到冲击时被激励，并指示用户其应当发起冲击，所述这些指示装置(4，6)直接安装在所述印刷电路(3)上、嵌入在保护性嵌入材料(5)中并位于所述嵌入材料(5)的表面附近，其中所述嵌入材料(5)还对所述印刷电路(3)和所述传感器(2)进行封装，其特征在于，所述设备还包括用于向传感器(2)传输由所述用于发射光信号的装置(4，6)发射的所述光信号的通道(7)。
2、根据权利要求1所述的设备(1)，其特征在于，所述指示装置(4，6)包括至少一个第一指示装置(4)和至少一个第二指示装置(6)，所述第一指示装置(4)被设计为在传感器(2)检测到冲击时被激励，所述第二指示装置(6)与所述第一指示装置(4)分离，并且被设计为被激励以便告诉用户其应当发起冲击。
3、根据权利要求1或2所述的设备(1)，其特征在于，所述通道(7)包括优选采用诸如不透明硅之类的塑性材料的隧道(7)，在所述隧道(7)的入口(7a)附近或在所述隧道(7)的内部放置所述用于发射光信号的装置(4，6)，在所述隧道(7)的出口(7b)附近放置所述传感器(2)。
4、根据权利要求1至3中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述指示装置(4，6)包括围绕所述传感器(2)分布的大量的用于发射光信号的装置(4，6)，优选是电致发光二极管类型(4，6)。
5、根据权利要求1至4中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述设备(1)包括用于发送和接收信号的装置(8)。
6、根据权利要求5所述的设备(1)，其特征在于，所述用于发送和接收信号的装置(8)被设计为在所述传感器(2)检测到冲击时发射信号，所发射的信号优选是该冲击的强度的函数，并且所述用于发送和接收信号的装置(8)被设计为接收用于激励所述指示装置(4，6)的信号。
7、根据权利要求1至6中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述嵌入材料(5)由具有使得所述用于发射光信号的装置(4)所发射的光被漫射以便在所述设备(1)的外部可看得见的衍射系数的材料制成，例如硅类型的材料。
8、根据权利要求1至7中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述嵌入材料(5)还构成所述设备(1)的外包层。
9、根据权利要求1至8中任一项所述的设备(1)，其特征在于，所述嵌入材料(5)或多或少是圆柱的形式。
10、一种特别用于练习格斗运动或用于训练诸如拳击之类的格斗运动的系统，该系统包括用于接收用户方的冲击的主体(9)，其特征在于，所述主体(9)包括至少一个根据权利要求1至9中任一项所述的冲击检测设备
(1)。
11、根据权利要求10所述的系统，其特征在于，该系统包括具有用于发送和接收信号的装置的控制单元(10)，所述控制单元(10)被设计为发射用于所述冲击检测设备(1)以便激励所述指示装置(4，6)的信号，并在所述冲击检测设备(1)检测到冲击时接收所述冲击检测设备(1)一方的信号。
12、根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述指示装置(4)包括用于发射可变颜色和/或可变强度的光信号的装置(4，6)，所述控制单元被设计为，用于根据待由用户执行的给定训练顺序和/或给定动作，来对所述用于发射给定颜色和/或具有给定强度的光信号的装置进行激励。
13、根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述主体(9)构成拳击袋(9)，所述拳击袋(9)包括至少部分地填充有填料(12)的外包层(11)。
14、根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述主体(9)包括放置在所述外包层(11)和所述填料(12)之间的内包层(13)，并且所述冲击检测设备(1)被放置在这些所述外包层(11)和所述内包层(13)之间。
15、根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述主体(9)构成外衣或外衣的部分。
16、根据权利要求10至12中任一项所述的系统，其特征在于，所述主体(9)构成穿着在人体上的附件，例如头盔、手套或鞋子，或构成所述附件的部分。
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