CN103463804A - 拳击训练感知系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拳击训练感知系统及其方法，该系统由带有至少一个力学传感器的靶体及数据服务中心构成，靶体可将受到的压力数据发送至数据服务中心，实现了教练员远程即可了解训练员的训练状态，完成远程指导的目的，同时训练员也可通过靶体附近的显示终端了解自己的训练情况，以便第一时间进行调整，保持最佳状态。

Description

拳击训练感知系统及其方法

技术领域

本发明属于训练器材领域，尤其涉及一种用于测试拳击训练员的出拳力量、速度、方位等参数的训练感知系统及其方法。

背景技术

目前，在拳击训练中大多采用传统的沙袋进行练习，或者教练手靶，这样导致训练手段单一，训练目的不明确，每个拳击训练拳手都需要有教练陪同进行训练，带来的缺陷如下：1、在训练过程中，教练需要实时对训练员的动作进行监督，这样长时间的监督，必定带来击打的准确性的判断难度，也无法对出拳的力量、出拳速度及反应时间进行准确的数值判断；2、每个教练在特定的时间段只能单一对训练员进行训练，无法实现一对多的训练，浪费大量的人力资源，同时也增大了训练员的开支；3、场地固定，需要在特定的地方与教练一起进行训练，无法实现训练地点的任意性，有时训练员或教练为了一次训练需要往返数个小时的路程或者更久；4、无法对中意的教练进行选择，因地点的问题，A城市的训练员不方便选择B城市中意的教练员。综合上述问题，影响了拳击手的训练，缺乏有效的科学指导训练。

申请号为CN201120357860.2公开了一种智能拳击手套，包括手套体（1），手套体（1）在手腕部安装有电路板，电路板上设置有加速度传感器（2）、CPU处理器（3）、蓝牙传输模块（4），加速度传感器（2）连接CPU处理器（3），CPU处理器（3）连接蓝牙模块（4），通过蓝牙模块连接电脑，将数据传输给电脑，并通过电脑进行计算软件通知分数。上述专利揭露的技术为采用蓝牙技术进行数据的传输，而蓝牙传输的缺陷在于数据的传输方式为点对点，传输距离短，最远的有效距离仅为10m，且需要与具有蓝牙接收功能的电脑进行配合使用。此外，上述的专利中的加速度传感器设于手套体的手腕部，这样必定导致训练测试数据的不准确。

ZigBee是一种新型的短距离、低功耗、低数据速率、低成本、低复杂度的无线网络技术；其采取了IEEE802.1.4强有力的无线物理层所规定的全部有限：省点、简单、成本又低的规格；并且增加了逻辑网络，网络安全和应用层。ZigBee无线传输带宽在20-250KB/s范围，适合传感器数据采集和控制数据的传输，ZigBee无线可以组建大规模网络，网络节点容量达到65535个，具有非常强大的组网优势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种拳击训练感知系统及其方法，以解决现有技术中拳击训练员在训练过程中必须由教练陪同进行训练，且在训练过程中无法准确得知训练员的出拳力量、出拳速度等参数的问题，同时还解决了现有技术中教练无法对训练员远程训练的监督及训练数据的分析等问题。   

为达到上述目的，本发明的一种拳击训练感知系统，包括：靶体及数据服务中心，其中：

靶体，靶体包括充有填料的外包层，填料和外包层之间设有内包层，该内包层内设有至少一个力学传感器，所述的力学传感器分别与微控制器单元数据连接，该微控制器单元接收力学传感器采集到的靶体表面受到的压力数据，并将接收到的力学传感器产生的模拟信号转换为数字信号，经转换后的结果数据通过ZigBee通信模块发送至数据服务中心；及供电单元，电性连接上述微控制器单元；

数据服务中心，接收上述经微控制器单元转换后的数字信号数据，其内设有的数据存储库对接收到的靶体受力的数据信息进行存储，同时还存储有各个不同等级拳击训练员击打靶体的受力状态的预定数据值，该数据服务中心内设有的数据分析处理单元对接收到的靶体受力状态数据信息与存储的预定数据值进行分析比对并产生结果数据；

以及，上述的ZigBee通信模块通过一个网关设备与数据服务中心数据连接。

上述力学传感器探测靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位数据参数，并产生相对应的模拟数据参数。

上述力学传感器封装在嵌入材料中，嵌入材料采用具有高衍射的硅类型的材料。

本发明的拳击训练感知系统还包括一个用以显示靶体受力状态数据信息及分析比对结果数据的显示终端。

上述的显示终端通过无线互联网络接收数据服务中心发送的上述分析比对结果数据。

上述的显示终端通过无线ZigBee的方式所述网关设备发送的分析比对结果数据。

本发明还提供一种拳击训练方法，其基于上述系统，包括步骤如下：

1）力学传感器采集靶体表面受到的压力数据；

2）微控制器单元接收力学传感器传送的上述压力数据，并将接收到的模拟信号转换为数字信号；

3）控制ZigBee通信模块通过一个网关设备将转换后的数字信号数据发送给数据服务中心；

4）数据服务中心将接收到数据进行存储并发送至指定的授权智能终端。

上述的压力数据包括靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位数据参数。

本发明再提供一种拳击训练方法，其基于上述系统，包括步骤如下：

11）用户选定拳击训练的参照等级；

21)力学传感器采集靶体表面受到的压力数据；

31)微控制器单元接收力学传感器传送的上述压力数据，并将接收到的模拟信号转换为数字信号；

41)将转换后的数字信号数据发送至数据服务中心；

51)数据服务中心将接收到的数据进行存储并与步骤11）中选定的参照等级数据进行比较分析，产生结果数据信息；

61）将产生的结果数据信息发送至训练靶体对应的显示终端。

上述的压力数据包括靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位数据参数。

本发明的拳击训练感知系统及其方法，可将拳击训练员训练时的出拳力量、速度、频率以及方位等数据进行远端存储及分析比对，教练员可通过智能手机、电脑等上网设备随时了解到训练员的训练情况，此外，拳击训练员还可通过训练靶体附近设有的显示终端随时对自己出拳的数据进行了解，且还能了解到训练时的数据与预设等级标准数据的差异。

本发明通过ZigBee通信模块、网关设备及数据服务中心三者之间进行训练员训练时出拳力量、速度、频率以及方位数据的传输，实现了无线的、远程的拳击训练，实现一个教练同时执教多个训练员的目的。

本发明的有益效果：

1、实现了教练员对训练员的远程训练情况了解，并可将训练的数据与对应等级的标准数据进行比对，分析差异；

2、训练员及教练员可对训练的真实数据进行了解，解决了传统的训练方式中不能对训练员的出拳数据准确的了解；

3、可实现一个教练同时执教多个训练员的目的，避免了训练员因时间或地点所造成的选教练难的问题；

4、节省了训练时不必要产生的人力及物力。

附图说明

图1绘示本发明的拳击训练感知系统的结构框图。

图2绘示本发明的拳击训练感知系统于第一实例中的结构框图。

图3绘示本发明的拳击训练感知系统于第二实例中的结构框图。

图4绘示本发明的拳击训练方法于第一实施例中的步骤流程图。

图5绘示本发明的拳击训练方法于第二实施例中的步骤流程图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1至图3所示，本发明的一种拳击训练感知系统，应用于拳击训练员的拳击训练，该系统包括：用于拳击训练的靶体及数据服务中心，每个数据服务器中心与至少一个靶体数据连接，其中：

靶体，靶体包括充有填料的外包层，外包层一般选用牛皮作为外套，填料可以选用沙子或者精密配制的PV塑料发泡材料同时配有配重体，填料和外包层之间设有内包层，该内包层内设有至少一个力学传感器，所述的力学传感器分别与微控制器单元数据连接，该微控制器单元接收力学传感器采集到的靶体表面受到的压力数据，并将接收到的力学传感器产生的模拟信号转换为数字信号，经转换后的结果数据通过ZigBee通信模块发送至数据服务中心；及供电单元，电性连接上述微控制器单元。

上述的力学传感器采集靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位等数据参数，并产生相对应的模拟数据信号参数，该力学传感器为压力传感器、速度传感器或方位传感器其中之一或多者的组合，每个力学传感器均有各自的编码。

所述的压力传感器对靶体表面受到的压力转换成可用的模拟信号输出，测算出受力的力量数值，即训练员的出拳力量值。

所述的速度传感器对靶体表面受到的压力转换成可用的模拟信号输出，测算出受力的力量速度，即训练员的出拳速度值。

所述的方位传感器表面受到的压力转换成可用的模拟信号输出，测算出受力的空间立体数值，即在X、Y、Z方向的参数值。

上述的微控制器单元接收上述传感器发送的靶体表面受力的力量、速度及方位的模拟信号数据并将其进行A/D转换为数字信号数据，同时还可计算出单位时间内靶体表面受力的频率，并可控制ZigBee通信模块将上述的数据发送至数据服务中心。

较佳地，本发明的微控制器单元与ZigBee通信模块采用一体设计，如CC2530等芯片，该芯片上集成了ZigBee RF前段、flash存储器和MCU微控制器，具有8倍的标准8051内核的性能。

较佳地，为了更好地保护上述的力学传感器，将其封装在具有高衍射的硅类型的材料里，如选用硅类型的材料。

数据服务中心，接收上述经微控制器单元转换后的数字信号数据，其内设有的数据存储库对接收到的靶体受力的数据信息进行存储，即训练员每次训练时的出拳的力量、速度、频率以及方位等数据，同时其内还存储有各个不同等级拳击训练员击打靶体的受力状态的预定数据值（即训练员在训练时应当达到的数据值），该数据服务中心内设有的数据分析处理单元对接收到的靶体受力状态数据信息与存储的预定数据值进行分析比对并产生结果数据，判断训练员训练的出拳数据是否达到设定的阈值，此外数据服务中心对每个靶体每次的训练数据进行存储，以便训练员及教练员对周期内个人的训练情况的了解，从而制定相应的训练计划，该数据服务中心连接以太网络，训练员或者教练员可通过智能上网终端访问数据服务中心的数据，且数据服务中心还可将数据发送给指定授权的用户，用户通过智能终端内设有的配套软件实现信息的接收（本发明中提到的智能终端为市面上使用的智能手机、平板电脑或PC机等带有操作系统的电子上网设备）。

此外，上述数据服务中心的数据存储库内设有每个力学传感器的对应编号及对应的靶体，这样接收到的每组训练数据值均可对应相应的靶体，或是某个训练员。

其中，上述靶体内的ZigBee通信模块通过一个网关设备与数据服务中心数据连接，网关设备通过ZigBee网络与ZigBee通信模块数据通讯，并连接以太网络后桥接数据服务中心，向数据服务中心传输接收到的训练数据，且三者之间的数据传输为双向传输方式。

于较佳实施例中，为了方便训练员在训练时能够自己随时掌握每一刻的训练数据，本发明的拳击训练感知系统还包括一个用以显示靶体受力状态数据信息及分析比对结果数据的显示终端，在实施时可分为下面两种方式：

（a）参照图2所示，第一实例中，上述的显示终端内设有集成有无线数据收发及微处理功能的ZigBee芯片，通过网关设备接收靶体内ZigBee通信模块发送的靶体收到的压力数据，并将接收到的压力数据经转码后控制显示屏进行显示，这样训练员在训练的时候即可第一时间了解当前的训练情况，随时进行调整，保持最佳的状态。

（b）参照图3所示，第二实例中，上述的显示终端可连通以太网络（现在市面的上的平板电脑，智能云电视机均能实现此功能），并接收数据服务中心发送的数据信息，该数据服务中心可将分析得到的靶体受到的压力数据与其内存储的预定数据值比较的结果数据通过互联网络发送给所述的显示终端，训练员或者教练员可通过该显示终端直接掌握训练员当时训练的状态，与预设标准值的差距。

本发明还提供一种拳击训练方法，其基于上述系统，参照图4所示，于第一实施例中，包括步骤如下：

S101：力学传感器采集靶体表面受到的压力数据；拳击训练员在训练时，击打靶体同时靶体内的力学传感器受力，采集到训练员的击打力量、速度以及方位等数据参数，将接收到的数据信息产生相应的模拟信号输出，通过有线或者无线的方式发送给微控制器单元；

S102：微控制器单元接收力学传感器传送的上述压力数据，并将接收到的模拟信号转换为数字信号；微控制器单元接收上述的训练员的击打力量、速度以及方位数据参数的模拟信号，并通过A/D转换为数字信号，并分析得到训练员击打靶体单位时间内的频率；

S103：控制ZigBee通信模块通过一个网关设备将转换后的数字信号数据发送给数据服务中心；上述微控制器单元控制ZigBee通信模块将分析解码产生的步骤S102中的数字信号数据发送至组网后的网关设备（初始时，ZigBee通信模块与网关设备之间进行组网授权），网关设备通过以太网络发送给数据服务中心；

S104：数据服务中心将接收到数据进行存储，并将数据发送至数据存储库内预先存储的指定的授权智能终端，这样教练员通过授权智能终端如智能手机、平板电脑等电子设备即可同步掌握训练者的训练情况。

本发明再提供一种拳击训练方法，其基于上述系统，参照图5所示，于第二实施例中，包括步骤如下：

S201：用户选定拳击训练的参照等级，训练员或者教练员根据训练员的实际情况进行训练模式的选定，即选定训练时需要达到对应等级的出拳数据值，该数据值包括；出拳的力量、速度、频率以及方位数据参数，不同的训练等级对应着不同的标准数据值，用户通过数据服务中心授权的智能终端进行训练等级的选定，所述的数据服务中心内存储有不同等级拳击训练员击打靶体的受力状态的预定数据值；

S202：力学传感器采集靶体表面受到的压力数据；拳击训练员在训练时，击打靶体同时靶体内的力学传感器受力，采集到训练员的击打力量、速度以及方位数据参数，将接收到的数据信息产生相应的模拟信号输出，通过有线或者无线的方式发送给微控制器单元；

S203：微控制器单元接收力学传感器传送的上述压力数据，并将接收到的模拟信号转换为数字信号；微控制器单元接收上述的训练员的击打力量、速度以及方位数据参数的模拟信号，并通过A/D转换为数字信号，并分析得到训练员击打靶体单位时间内的频率；

S204：将转换后的数字信号数据发送至数据服务中心；微控制器单元控制ZigBee通信模块将分析解码产生的步骤S203中的数字信号数据发送至组网后的网关设备（初始时，ZigBee通信模块与网关设备之间进行组网授权），网关设备通过以太网络发送给数据服务中心；

S205：数据服务中心将接收到的数据进行存储并与步骤S201中选定的参照等级数据进行比较分析，产生结果数据信息；数据服务中心内设有的数据分析处理单元对接收到的压力数据与数据存储库内存储的标准数据值进行比对，得到比对的结果数据，该结果数据体现方式可以为：表格式比对、柱状图式比对、曲线图式比对等；

S206：数据服务中心将上述产生的比对结果数据信息或靶体收到的压力数据信息发送至训练靶体对应的显示终端进行显示，该显示终端接收数据进行显示的方式为：

（a）上述的显示终端内设有集成有无线数据收发及微处理功能的ZigBee芯片，通过网关设备接收靶体内ZigBee通信模块发送的靶体收到的压力数据，并将接收到的压力数据经转码后控制显示屏进行显示，这样训练员在训练的时候即可第一时间了解当前的训练情况，随时进行调整，保持最佳的状态。

（b）上述的显示终端可连通以太网络（现在市面的上的平板电脑，智能云电视机均能实现此功能），并接收数据服务中心发送的数据信息，该数据服务中心可将分析得到的靶体受到的压力数据与其内存储的预定数据值比较结果数据通过互联网络发送给所述的显示终端，训练员或者教练员可通过该显示终端直接掌握训练员当时训练的状态，与预设标准值的差距。

通过上述两种实施例的训练方法，训练员既可通过靶体附近设有的显示终端对训练的状态进行即时的掌握，并作出相应的调整，还可通过显示终端接收到的数据服务中心发送的比对的结果数据对训练状态进行掌握，多方位了解自己的训练状态；同时教练员也可实现远程一对多名学员训练。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种拳击训练感知系统，其特征在于，包括：靶体及数据服务中心，其中：

靶体，靶体包括充有填料的外包层，填料和外包层之间设有内包层，该内包层内设有至少一个力学传感器，所述的力学传感器分别与微控制器单元数据连接，该微控制器单元接收力学传感器采集到的靶体表面受到的压力数据，并将接收到的力学传感器产生的模拟信号转换为数字信号，经转换后的结果数据通过ZigBee通信模块发送至数据服务中心；及供电单元，电性连接上述微控制器单元；

数据服务中心，接收上述经微控制器单元转换后的数字信号数据，其内设有的数据存储库对接收到的靶体受力的数据信息进行存储，同时还存储有各个不同等级拳击训练员击打靶体的受力状态的预定数据值，该数据服务中心内设有的数据分析处理单元对接收到的靶体受力状态数据信息与存储的预定数据值进行分析比对并产生结果数据；

以及，上述的ZigBee通信模块通过一个网关设备与数据服务中心数据连接。

2.根据权利要求1所述的拳击训练感知系统，其特征在于，上述力学传感器探测靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位数据参数，并产生相对应的模拟数据参数。

3.根据权利要求1或2所述的拳击训练感知系统，其特征在于，上述力学传感器封装在嵌入材料中，嵌入材料采用具有高衍射的硅类型的材料。

4.根据权利要求1所述的拳击训练感知系统，其特征在于，所述的拳击训练感知系统还包括一个用以显示靶体受力状态数据信息及分析比对结果数据的显示终端。

5.根据权利要求4所述的拳击训练感知系统，其特征在于，上述的显示终端通过无线互联网络接收数据服务中心发送的上述分析比对结果数据。

6.根据权利要求4所述的拳击训练感知系统，其特征在于，上述的显示终端通过无线ZigBee的方式所述网关设备发送的分析比对结果数据。

7.一种拳击训练方法，其特征在于，包括步骤如下：

1）力学传感器采集靶体表面受到的压力数据；

2）微控制器单元接收力学传感器传送的上述压力数据，并将接收到的模拟信号转换为数字信号；

3）控制ZigBee通信模块通过一个网关设备将转换后的数字信号数据发送给数据服务中心；

4）数据服务中心将接收到数据进行存储并发送至指定的授权智能终端。

8.根据权利要求7所述的拳击训练方法，其特征在于，上述的压力数据包括靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位数据参数。

9.一种拳击训练方法，其特征在于，包括步骤如下：

11）用户选定拳击训练的参照等级；

21)力学传感器采集靶体表面受到的压力数据；

31)微控制器单元接收力学传感器传送的上述压力数据，并将接收到的模拟信号转换为数字信号；

41)将转换后的数字信号数据发送至数据服务中心；

51)数据服务中心将接收到的数据进行存储并与步骤11）中选定的参照等级数据进行比较分析，产生结果数据信息；

61）将产生的结果数据信息发送至训练靶体对应的显示终端。

10.根据权利要求9所述的拳击训练方法，其特征在于，上述的压力数据包括靶体表面受力的力量、速度、频率以及方位数据参数。

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