CN105363187B - 一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，包括训练桩本体、底座和训练系统，底座内安装有电机，电机的转轴端通过电动伸缩杆与训练桩本体的下端固定连接，训练桩本体上开设有若干滑槽，滑槽内通过带伺服装置的滑块安装有机械臂，机械臂一端通过旋转轴安装在滑块上，机械臂由两活动杆通过带动力装置的转轴相连构成，所述训练系统包括数据采集模块，三维生成模块，人机操作模块，虚拟作动器，虚拟传感器，仿真分析模块，转移节点模块，数据库，优化设计模块和中央处理器。本发明可以根据不同的需要形成不同的训练桩，可仿真模拟多种进攻动作，同时可通过控制系统进行多种训练模式的调控。
Description
技术领域
本发明涉及武术训练领域，具体涉及一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统。
背景技术
武术学习者在训练时通常会用到训练桩，但现有的训练桩只能承受击打不能主动进攻，导致使用者无法全面的训练攻防能力。
中国专利申请号：201320390981.6，申请日：2013年07月03日，发明创造名称为：武术散打训练器，该申请案公开了一种武术散打训练器，由底座和假人组成，所述的底座为圆筒形，底座的周围侧壁上设有多个散热孔，底座内固定安装有电动机，电动机的旋转头露在底座的上端面之外；所述的假人包含假身、假肢和圆球，所述的假身为长方体形状，假身的下端面与所述电机的旋转头固定连接，旋转头设置于假身的下端面的中间位置，假身的下端面与底座的上端面平行设置，所述假肢有四根，四根假肢固定连接于假身四个侧面；所述圆球与假身的上端面固定连接。该申请案不足之处在于：由于训练器的进攻动作由假人的整体旋转形成，模拟的进攻动作种类单一、功能欠缺且与真实对抗动作差距过大。同时整个控制系统均不存在数据优化过程，全凭人为输入，或是固有程序控制，训练的模式单一，缺乏针对性。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，可以根据不同的需要形成不同的训练桩，可仿真模拟多种进攻动作，同时可通过控制系统进行多种训练模式的调控，可以根据三维生成模块进行效果的预览，通过数据库进行各种经典训练案例的参考，通过优化模块进行控制命令的优化，从而使得每个控制命令的输出均具有针对性，大大提高了训练的效果。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，包括训练桩本体、底座和训练系统，底座内安装有电机，电机的转轴端通过电动伸缩杆与训练桩本体的下端固定连接，训练桩本体上开设有若干滑槽，滑槽内通过带伺服装置的滑块安装有机械臂，机械臂一端通过旋转轴安装在滑块上，机械臂由两活动杆通过带动力装置的转轴相连构成，所述电机、电动伸缩杆、滑块、旋转轴和转轴均通过无线与训练系统相连，所述训练系统包括
数据采集模块，用于采集训练人员的身体体征数据、训练桩的部件构成数据和外在形状数据，并将这些数据转换成三维生成模块可以识别的数据发送到三维生成模块；
三维生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种武术训练桩的部件图像和人体运动图像，并予以详细刻画；
人机操作模块，用于输入各种控制命令和数据调用命令；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与三维生成模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用来在仿真模型中插入一些各类型，虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于将人机操作模块输入的参数划分为单元、特性和载荷，再加上分析和计算后的结果融合后，发送到转移节点模块；
转移节点模块，与三维生成模块中的各元素相连，通过改变转移节点的位置、方向设置，使三维模型产生相应的运动；
数据库，分为两个单独数据库，一个用于储存各种经典的训练方案数据，另一个用于存储每一次训练过程中所产生的数据；
优化设计模块，用于输入可以分解为设计变量、设计目标和设计约束优化算法，并通过优化算法进行控制命令的优化，输出优化控制命令，发送到中央处理器；
中央处理器，用于协调上述各个模块工作，并通过无线方式将优化设计模块得到的优化控制命令发送到电机、电动伸缩杆、滑块、旋转轴和转轴。
优选地，所述底座下端安装有带动力装置的万向轮，万向轮通过无线与训练系统相连。
优选地，所述滑块上设有螺纹连接孔，所述旋转轴上述设有与螺纹连接孔相配合的螺纹连接杆。
优选地，所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
优选地，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
优选地，所述训练桩本体1内还安装有蓄电池，用于为上用电模块供电。
优选地，所述活动杆9由金属杆、包裹在金属杆外的海绵层、包裹在海绵层外的棉布套构成。
本发明具有以下有益效果：
可以根据不同的需要形成不同的训练桩，可仿真模拟多种进攻动作，同时可通过控制系统进行多种训练模式的调控，可以根据三维生成模块进行效果的预览，通过数据库进行各种经典训练案例的参考，通过优化模块进行控制命令的优化，从而使得每个控制命令的输出均具有针对性，大大提高了训练的效果。
附图说明
图1为本发明实施例一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩的结构示意图。
图2为图1中机械臂的结构示意图。
图3为本发明实施例的控制系统框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-3所示，本发明实施例提供了一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，包括训练桩本体1、底座4和训练系统，底座4内安装有电机3，电机3的转轴端通过电动伸缩杆2与训练桩本体1的下端固定连接，训练桩本体1上开设有若干滑槽11，滑槽11内通过带伺服装置的滑块6安装有机械臂，机械臂一端通过旋转轴7安装在滑块6上，机械臂由两活动杆9通过带动力装置的转轴8相连构成，所述电机3、电动伸缩杆2、滑块6、旋转轴7和转轴8均通过无线与训练系统相连，所述训练系统包括
数据采集模块，用于采集训练人员的身体体征数据、训练桩的部件构成数据和外在形状数据，并将这些数据转换成三维生成模块可以识别的数据发送到三维生成模块；
三维生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种武术训练桩的部件图像和人体运动图像，并予以详细刻画；
人机操作模块，用于输入各种控制命令和数据调用命令；
虚拟作动器，用于驱动参数变化的，与三维生成模块中的各元素建立关系后，可以在指定的范围内对参数进行变动，从而可以驱动仿真分析方法针对不同的参数进行计算求解；
虚拟传感器，用来在仿真模型中插入一些各类型，虚拟结构来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于将人机操作模块输入的参数划分为单元、特性和载荷，再加上分析和计算后的结果融合后，发送到转移节点模块；
转移节点模块，与三维生成模块中的各元素相连，通过改变转移节点的位置、方向设置，使三维模型产生相应的运动；
数据库，分为两个单独数据库，一个用于储存各种经典的训练方案数据，另一个用于存储每一次训练过程中所产生的数据；
优化设计模块，用于输入可以分解为设计变量、设计目标和设计约束优化算法，并通过优化算法进行控制命令的优化，输出优化控制命令，发送到中央处理器；
中央处理器，用于协调上述各个模块工作，并通过无线方式将优化设计模块得到的优化控制命令发送到电机3、电动伸缩杆2、滑块6、旋转轴7和转轴8。
所述底座4下端安装有带动力装置的万向轮5，万向轮5通过无线与训练系统相连。
所述滑块6上设有螺纹连接孔12，所述旋转轴7上述设有与螺纹连接孔12相配合的螺纹连接杆10。
所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
所述训练桩本体1内还安装有蓄电池，用于为上用电模块供电。
所述活动杆9由金属杆、包裹在金属杆外的海绵层、包裹在海绵层外的棉布套构成。
本具体实施可以根据不同的需要形成不同的训练桩，可仿真模拟多种进攻动作，同时可通过控制系统进行多种训练模式的调控，可以根据三维生成模块进行效果的预览，通过数据库进行各种经典训练案例的参考，通过优化模块进行控制命令的优化，从而使得每个控制命令的输出均具有针对性，大大提高了训练的效果
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和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，包括训练桩本体(1)、底座(4)和训练系统，其特征在于，底座(4)内安装有电机(3)，电机(3)的转轴端通过电动伸缩杆(2)与训练桩本体(1)的下端固定连接，训练桩本体(1)上开设有若干滑槽(11)，滑槽(11)内通过带伺服装置的滑块(6)安装有机械臂，机械臂一端通过旋转轴(7)安装在滑块(6)上，机械臂由两活动杆(9)通过带动力装置的转轴(8)相连构成，所述电机(3)、电动伸缩杆(2)、滑块(6)、旋转轴(7)和转轴(8)均通过无线与训练系统相连，所述训练系统包括
数据采集模块，用于采集训练人员的身体体征数据、训练桩的部件构成数据和外在形状数据，并将这些数据转换成三维生成模块可以识别的数据发送到三维生成模块；
三维生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种武术训练桩的部件图像和人体运动图像，并对武术训练桩的部件图像和人体运动图像进行绘制；
人机操作模块，用于输入控制命令和数据调用命令；
虚拟作动器，用于驱动训练人员的身体体征数据、训练桩的部件构成数据和外在形状数据变化，与三维生成模块中的武术训练桩的部件图像和人体运动图像建立关系后，可以在指定的范围内对训练人员的身体体征数据、训练桩的部件构成数据和外在形状数据进行变动，从而可以针对不同的训练人员的身体体征数据、训练桩的部件构成数据和外在形状数据进行驱动仿真分析方法；
虚拟传感器，用来在仿真模型中插入武术训练桩的部件图像和人体运动图像类型，虚拟该类型来达到直接获取相应的结果或信息的目标的逻辑单元；
仿真分析模块，用于将人机操作模块输入的参数划分为单元，并在融合分析和计算后的结果后，发送到转移节点模块；
转移节点模块，与三维生成模块中的武术训练桩的部件图像和人体运动图像相连，通过改变转移节点的位置、方向设置，使三维模型产生相应的运动；
数据库，分为两个单独数据库，一个用于储存各种经典的训练方案数据，另一个用于存储每一次训练过程中所产生的数据；
优化设计模块，用于输入设计变量、设计目标和优化算法，并通过优化算法进行控制命令的优化，输出优化控制命令，发送到中央处理器；
中央处理器，用于接收优化控制命令，并通过无线方式将优化设计模块得到的优化控制命令发送到电机(3)、电动伸缩杆(2)、滑块(6)、旋转轴(7)和转轴(8)。
2.根据权利要求1所述的一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，其特征在于，所述底座(4)下端安装有带动力装置的万向轮(5)，万向轮(5)通过无线与训练系统相连。
3.根据权利要求1所述的一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，其特征在于，所述滑块(6)上设有螺纹连接孔(12)，所述旋转轴(7)上设有与螺纹连接孔(12)相配合的螺纹连接杆(10)。
4.根据权利要求1所述的一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，其特征在于，所述虚拟传感器包括通用虚拟传感器和专用虚拟传感器。
5.根据权利要求1所述的一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，其特征在于，所述虚拟作动器包括虚拟单元作动器、虚拟特性作动器和虚拟载荷作动器。
6.根据权利要求1所述的一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，其特征在于，所述训练桩本体(1)内还安装有蓄电池，用于为上用电模块供电。
7.根据权利要求1所述的一种具有主动进攻能力的调节式武术训练桩及其训练系统，其特征在于，所述活动杆(9)由金属杆、包裹在金属杆外的海绵层、包裹在海绵层外的棉布套构成。
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