CN105999662A - 会发声的高尔夫球杆 - Google Patents

Abstract

会发声的高尔夫球杆，涉及运动装备领域。本发明是为了解决现有高尔夫球杆功能单一的问题。本发明所述的会发声的高尔夫球杆，高尔夫球杆的球头内部设有陀螺仪和三维加速度传感器，分别用于采集击球时球头的倾角和球头的移动速度，高尔夫球杆的握把内部设有无线发射器和语音播放设备，首先采集击球时球头的速度及球头所摆动的倾角，然后通过语音播放设备播放出来，并通过无线发射器将采集到的数据发送至云端，以供训练者了解当前训练状态，进而辅助击球训练。本发明适用于高尔夫球的击球训练。

Description

会发声的高尔夫球杆

技术领域

本发明属于运动装备领域，尤其涉及一种高尔夫球杆。

背景技术

高尔夫球运动是一种把享受大自然乐趣、体育锻炼和游戏集于一身的运动，在运动时需要以杆击球入穴，高尔夫球杆是高尔夫球运动中的基本装备。高尔夫球杆由球头、杆身、握把组成。按球杆的不同用途，和球杆被设计成不同的杆头形状和杆身长度，这样高尔夫球杆大致可分为木杆、铁杆、挖起杆以及推杆等。这些球杆根据其作用，只是在形状和材质上略有不同，其最终目的是挥杆击球。

但是，这些球杆的功能都太过于单一。

发明内容

本发明是为了解决现有高尔夫球杆功能单一的问题，现提供会发声的高尔夫球杆。

会发声的高尔夫球杆，该高尔夫球杆包括：球头1、杆身2和握把3；

高尔夫球杆的球头1内部设有陀螺仪1-1和三维加速度传感器1-2；

高尔夫球杆的握把3内部设有无线发射器2-1和语音播放设备2-2；

陀螺仪1-1用于采集击球时球头1的倾角，三维加速度传感器1-2用于采集击球时球头的移动速度，

陀螺仪1-1的倾角信号输出端和三维加速度传感器1-2的加速度信号输出端同时连接语音播放设备2-2的数据信号输入端，语音播放设备2-2的数据信号输出端连接无线发射器2-1的信号输入端，

无线发射器2-1通过无线传输的方式将所采集的数据信号发送至云端。

所述高尔夫球杆还包括：无线接收器4和存储器5；

无线接收器4能够采集云端中的数据信号，无线接收器4的信号输出端连接存储器5的信号输入端。

陀螺仪1-1和三维加速度传感器1-2通过导线6与语音播放设备2-2连接，所述导线6的末端穿过杆身2位于握把3内。

球头1包括能够扣接在一起的两部分，该两部分通过卡扣连接，且该两部分扣接之后呈中空结构，陀螺仪1-1和三维加速度传感器1-2均位于球头1的中空部分。

所述高尔夫球杆还包括陀螺仪开关和加速度传感器开关。

本发明所述的会发声的高尔夫球杆，高尔夫球杆的球头内部设有陀螺仪和三维加速度传感器，分别用于采集击球时球头的倾角和球头的移动速度，高尔夫球杆的握把内部设有无线发射器和语音播放设备，首先采集击球时球头的速度及球头所摆动的倾角，然后通过语音播放设备播放出来，并通过无线发射器将采集到的数据发送至云端，以供训练者了解当前训练状态，进而辅助击球训练。本发明适用于高尔夫球的击球训练。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆的整体结构示意图；

图2为具体实施方式一所述的球头的剖视图；

图3为具体实施方式一所述的握把的剖视图；

图4为具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆的电气结构示意图；

图5为会发声的高尔夫球杆的使用状态图；

图6为球杆速度曲线图，横坐标为时间，纵坐标表示加速度；

图7为球头与高尔夫球接触时的示意图，图中φ表示杆头自然角。

具体实施方式

具体实施方式一：参照图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式所述的会发声的高尔夫球杆，该高尔夫球杆包括：球头1、杆身2和握把3；

高尔夫球杆的球头1内部设有陀螺仪1-1和三维加速度传感器1-2；

高尔夫球杆的握把3内部设有无线发射器2-1和语音播放设备2-2；

陀螺仪1-1用于采集击球时球头1的倾角，三维加速度传感器1-2用于采集击球时球头的移动速度，

陀螺仪1-1的倾角信号输出端和三维加速度传感器1-2的加速度信号输出端同时连接语音播放设备2-2的数据信号输入端，语音播放设备2-2的数据信号输出端连接无线发射器2-1的信号输入端，

无线发射器2-1通过无线传输的方式将所采集的数据信号发送至云端。

本实施方式所述的会发声的高尔夫球杆，不同于虚拟高尔夫球杆，在虚拟环境下通过环境整体设备，播放球体飞行距离。本实施方式在实际应用时，能够应用于实际高尔夫球场上，采集击球时球头的速度及球头所摆动的倾角，然后通过语音播放设备2-2播放出来，并通过无线发射器2-1将采集到的数据发送至云端，以供训练者了解当前训练状态，不需要任何其他辅助设备，就可以语音播报飞行距离，进而辅助击球训练。

具体实施方式二：参照图1至图4具体说明本实施方式，本实施方式是对具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆作进一步说明，本实施方式中，所述高尔夫球杆还包括：无线接收器4和存储器5；

无线接收器4能够采集云端中的数据信号，无线接收器4的信号输出端连接存储器5的信号输入端。

无线接收器4将云端中保存的数据采集下来，保存在存储器5中，用于后续数据分析使用。

如图5所示，把球杆头部垂直于地面放于球侧，打开传感器电源，开始记录数据。然后挥杆举过头顶，击球，一次击球完成后会自动报出球飞行距离，之后，关闭开关，停止数据采集。

当球杆击打到球体时，球杆头部的三维加速度数据会产生巨变，瞬间又恢复原样。记录三维加速度数据巨变的时刻，就可以根据同一时刻，再利用陀螺仪的数据，就可以计算出击球时可得倾角大小。

击球时的球头与重力加速度方向的夹角，这个角度，再加上球杆自身的角度(8°至15°)，就可以确定击球时的撞击角度，从而，计算出球的飞行距离。

具体计算过程如下：

计算球高尔夫飞行距离时，忽略空气阻力：

已知高尔夫球杆球头1的质量为M₁，撞击球前球杆速度V₁(积分法可求之)，撞击球后球杆速度为V₁₁(积分法可求之)，撞击球前能量为E₁，撞击球后能量为E₁₁，高尔夫球体质量为M₂，被撞击后球体能量为E₂，球体飞行初速度为V₂。

根据能量守恒定律，球杆撞击球体前后损失的能量，就是球体所获得的能量(忽略损失)。

即球体所得能量E₂＝E₁-E₁₁；其中，

这样，球体飞行初速度V₂便可以得：

在得知球体飞行初速度V₂、高尔夫球体质量M₂和水平角度β的情况下，就可以求出球体的飞行距离S，忽略空气阻力。

水平角度β是击球时的球杆与重力加速度夹角θ和杆头自然角φ之和：

β＝±(θ)+φ；

θ角值由陀螺仪数据积分采集获得，击球前，则θ为负值，击球过后，球杆超过垂直于地面的位置时，θ为正；如图7所示，杆头自然角φ为常数，自然角φ是杆头与高尔夫球接触时，球头与高尔夫球切线和竖直方向的夹角，且8°≥φ≥15°。

将初速度V₂正交分解在水平和竖直方向，竖直分量是V_2y＝V₂*sinβ，水平分量是V_2x＝V₂*cosβ；在竖直方向的分运动是竖直上抛运动，由公式：

(-V_2y)＝V_2y-g*T；

球飞行时间T为：

T＝2*V_2y/g＝2*V₂*sinβ/g；

在水平方向的分运动是匀速直线运动，所以：

$\begin{array}{c}S=V_{2x}*T=V_2*\cos \mathrm{\β}*(2*V_2\sin \mathrm{\β}/g)\\ =V_2^2*2*\sin \mathrm{\β}*\cos \mathrm{\β}/g\\ =V_2^2*\sin \left(2\mathrm{\β}\right)/g\end{array}$

球杆初速度V₀为0时：其中，α是由三维加速度采集的每一时刻的加速度值。dt设定为1/128秒，t₁时刻与t₁₁时刻如图6所示。

击球时的球杆与重力加速度夹角θ：

θ＝[gyro_{read(vale，0)}+gyro_offset]*dt

初始倾角为0，球杆与地面垂直；gyro_{read(vale，0)}是库函数，读横轴数据；gyro_offset是零飘抑制，取平均值；

最后公式：

$S=\frac{M_1}{M_2}({\∫}_0^{t_1}\mathrm{\α}dt-{\∫}_0^{t_{11}}\mathrm{\α}dt)\sin 2\[({\mathrm{gyro}}_{read(vale,0)}+{\mathrm{gyro}}_{offset})*dt+\mathrm{\φ}\]/g$

因此，可以求出高尔夫的空中飞行距离，滚动距离可以视击球角度，估算一个值，击球角度偏大时，直接报告差球。

每一次击球的球杆速度，击球时的角度，球杆的偏移数据等都通过无线传感器发射到电脑接收端，统计这个运动员的习惯动作参数。

具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆作进一步说明，本实施方式中，陀螺仪1-1和三维加速度传感器1-2通过导线6与语音播放设备2-2连接，所述导线6的末端穿过杆身2位于握把3内。

具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆作进一步说明，本实施方式中，握把3外表面设有散音孔。

具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆作进一步说明，本实施方式中，球头1包括能够扣接在一起的两部分，该两部分通过卡扣连接，且该两部分扣接之后呈中空结构，陀螺仪1-1和三维加速度传感器1-2均位于球头1的中空部分。

具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式一所述的会发声的高尔夫球杆作进一步说明，本实施方式中，所述高尔夫球杆还包括陀螺仪开关和加速度传感器开关。

在实际应用时，每挥一杆前，要把球杆垂直于地面放置，使球杆内部的陀螺仪和三维加速度传感器初始化，分别打开两个开关，取得陀螺仪倾角数据为0度，加速度也为0，击球完毕后，关闭开关。

Claims (6)

1.会发声的高尔夫球杆，其特征在于，该高尔夫球杆包括：球头(1)、杆身(2)和握把(3)；

高尔夫球杆的球头(1)内部设有陀螺仪(1-1)和三维加速度传感器(1-2)；

高尔夫球杆的握把(3)内部设有无线发射器(2-1)和语音播放设备(2-2)；

陀螺仪(1-1)用于采集击球时球头(1)的倾角，三维加速度传感器(1-2)用于采集击球时球头的移动速度，

陀螺仪(1-1)的倾角信号输出端和三维加速度传感器(1-2)的加速度信号输出端同时连接语音播放设备(2-2)的数据信号输入端，语音播放设备(2-2)的数据信号输出端连接无线发射器(2-1)的信号输入端，

无线发射器(2-1)通过无线传输的方式将所采集的数据信号发送至云端。

2.根据权利要求1所述的会发声的高尔夫球杆，其特征在于，所述高尔夫球杆还包括：无线接收器(4)和存储器(5)；

无线接收器(4)能够采集云端中的数据信号，无线接收器(4)的信号输出端连接存储器(5)的信号输入端。

3.根据权利要求1所述的会发声的高尔夫球杆，其特征在于，陀螺仪(1-1)和三维加速度传感器(1-2)通过导线(6)与语音播放设备(2-2)连接，所述导线(6)的末端穿过杆身(2)位于握把(3)内。

4.根据权利要求1所述的会发声的高尔夫球杆，其特征在于，握把(3)外表面设有散音孔。

5.根据权利要求1所述的会发声的高尔夫球杆，其特征在于，球头(1)包括能够扣接在一起的两部分，该两部分通过卡扣连接，且该两部分扣接之后呈中空结构，陀螺仪(1-1)和三维加速度传感器(1-2)均位于球头(1)的中空部分。

6.根据权利要求1所述的会发声的高尔夫球杆，其特征在于，所述高尔夫球杆还包括陀螺仪开关和加速度传感器开关。