CN106123685B - 一种警棍训练模型系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种警棍训练模型系统，包括模型本体、训练警棍以及与模型本体固定连接的底座，所述底座内部还分别设置有电源模块、传动电机模块、控制器、位移传感器和电动万向轮；位移传感器包括设置于底座内的检测物体模块和设置于训练警棍上的被测物体模块；模型本体包括躯干、四肢和头部，头部与躯干之间、四肢与躯干之间均通过电动转轴活动连接；在头部、躯干和四肢上均设置有力传感器；在躯干和四肢上均设置有光反馈显示模块。本发明通过传感器测距和电机驱动，智能的使模型躲闪移动；通过灯光提示和反馈，针对性的提示击打的位置，反馈击打的力度，有效的提高了搏击训练的仿真程度，使得训练过程更接近实战。

Description

一种警棍训练模型系统

技术领域

本发明公开了一种警棍训练模型系统，涉及健身训练器材技术领域。

背景技术

现有的警棍训练模型系统大多是基于拳击模型，例如主体为简单的沙袋，包括悬挂式、不倒翁式站立式等等，基本上都是用于对使用者力量的训练，也有类似速度球形式的沙袋，用以训练使用者的反应速度和协调性。这些训练装备功能较为简单、单一，而实际搏击比赛或者公安、军队的训练需要有更强的针对性，上述设备普遍无法满足更精确专业的训练要求。

还有一种常见的用来进行警棍训练的搏击训练装备是击打靶标袋，一般用于上肢、下肢的击打练习，还可以用于散打练习。常见于健身场所、专业训练场所，例如：拳击训练、跆拳道训练、散打等训练中使用。

现有的击打靶标袋都是带有缓冲层的靶标袋，可以固定于墙体、柱体等固定物体上，击打靶标袋由于其便于携带，使用灵活而受到许多人的亲睐。但，现有的击打靶标袋，只是提供一种击打对象，在训练过程中，使用者只能按照自己设计的动作或自己的主观意愿去做击打或者投掷训练，这种训练方法只能练习击打姿势、力度，但对于练习者根据实时的动态变化，快速反应、精确打击没有训练手段，不符合实战需求。

在申请号为201110456204.2的中国专利申请“动态反应击打靶标袋”中公开了一种击打用的靶标袋，可以在训练过程中，不断地变换击打点的位置指示，让训练者根据指示去击打，能够起到训练使用者反映速度的作用，使得训练过程更接近于实战。适用于拳击训练、跆拳道训练、散打等体育训练，能够使练习者根据实时的动态变化，快速反应、精确打击没有训练手段，不符合实战需求，还可以作为娱乐产品在娱乐场所使用。但是，上述发明的技术方案只是提供了人工控制的提示打击位置等简单提示，无法更有效智能的提升训练效果。同时，上述发明只是公开的一种动态反应击打靶标袋，从说明书中公开的内容来看，装备的实际使用只是简单悬挂或者嵌套在墙面或者模型上，没有进一步的拓展现有的模型。

在申请号为201511018170.3的中国专利申请“一种智能拳击沙袋健身训练系统”公开了一种将训练数据通过手机端进行反馈的训练系统，但只是简单的采集训练数据，并不能智能的调整训练能容，用途比较单一，实际训练效果提升不大。警棍具有一定的杀伤力，在实际的使用过程中如果使用不当，极其容易造成误伤或者被打击对象的严重伤害，因此在日常训练时，打击的力度和准确度显得尤为重要，现有技术中还没有一种可以有效针对警棍进行训练的训练模型系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提供一种警棍训练模型系统，通过传感器测距和电机驱动，智能的使模型躲闪移动；通过灯光提示和反馈，针对性的提示击打的位置，反馈击打的力度，有效的提高了搏击训练的仿真程度，使得训练过程更接近实战。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种警棍训练模型系统，包括模型本体和训练警棍，还包括与模型本体固定连接的底座，所述底座内部还分别设置有电源模块、传动电机模块、控制器、位移传感器和电动万向轮；

所述位移传感器包括设置于底座内的检测物体模块和设置于训练警棍上的被测物体模块；

所述模型本体包括躯干、四肢和头部，所述头部与躯干之间、四肢与躯干之间均通过电动转轴活动连接；在所述头部、躯干和四肢上均设置有力传感器；在所述躯干和四肢上均设置有光反馈显示模块；

所述电源模块与控制器相连接并向所述警棍训练模型系统的各个模块供电，所述力传感器的输出端与控制器相连接，所述位移传感器的输出端与控制器相连接，所述控制器的输出端与传动电机相连接，所述传动电机的输出端分别与电动万向轮和电动转轴相连接；

当训练警棍上的被测物体模块接近底座的检测物体模块时，位移传感器采集第一触发信号并传输至控制器，控制器分别输出对应的控制信号至光反馈显示模块、电动万向轮和电动转轴；

当训练警棍接触模型本体上的力传感器时，力传感器采集第二触发信号并传输至控制器，控制器输出对应的控制信号至光反馈显示模块。

作为本发明的进一步优选方案，所述位移传感器的具体电路结构包括检测物体模块、被测物体模块，还包括与检测物体模块依次顺序相连接的振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路和输出电路；

所述检测物体模块中设置有金属敏感元件制做的检测线圈，所述被测物体模块中设置有金属片，当被测物体模块接近检测物体模块时，金属片接近检测线圈，产生涡流吸收振荡能量，使振荡减弱以至停止，振荡和停振这两种状态经过检波电路后转换成区分开、关状态的电信号。

作为本发明的进一步优选方案，所述光反馈显示模块包括提示光显示模块和告警光显示模块，所述提示光显示模块对应于位移传感器采集的第一触发信号而启动，所述告警显示模块对应于力传感器采集的第二触发信号而启动。

作为本发明的进一步优选方案，所述光反馈显示模块的展示方法包括，

1、移传感器采集到第一触发信号后，控制器根据设定的顺序，依次或者随机点亮模型本体上的提示光显示模块；

2、力传感器采集到第二触发信号后，控制器首先判断采集到信号的力传感器是否与点亮的提示光显示模块处于模型本体上的相同位置：

当处于相同位置时，关闭已点亮的提示光显示模块或者变更已点亮的提示光显示模块的显示光颜色；

当处于不同位置时，将与点亮的提示光显示模块处于模型本体上的相同位置的告警光显示模块启动。

作为本发明的进一步优选方案，所述力传感器模块包括顺次连接的石英晶体谐振式传感器、模数转换模块、数据处理模块，所述数据处理模块中还设定有测量阈值，当训练警棍接触模型本体时的打击力度大于设定的测量阈值时，力传感器模块出发对应的信号至控制器，控制器控制告警光显示模块启动。

优选的，所述石英晶体谐振式传感器所采用的谐振器为厚度切变振动模式AT切型石英晶体；谐振器被制成包括圆片形振子和受力机构的整体式或分离式结构；振子为扁平形、平凸形或者双凸形，受力机构为环绕圆片的环形或圆筒形；振子和受力机构由一整块石英晶体加工而成，谐振器的空腔被抽成真空，振动两侧上各有一对电极；受力机构的圆筒结构和圆筒的端盖密封；石英圆筒用以传递周围的压力，当电极上加以激励电压时，利用逆压电效应使振子振动，同时电极上又出现交变电荷，通过与外电路相连的电极来补充这种电和机械等幅振荡所需的能量；当石英振子受静态压力作用时，振动频率发生变化，并且与所加压力成线性关系。

优选的，所述石英晶体谐振式传感器所采用的谐振器为振梁式谐振器，所述振梁式谐振器由AT切型石英晶体制成，振梁横跨于谐振器中央；在振梁的两端上下对称设置四个电极，用于激励振动和拾取频率信号；当振梁受拉伸力时,其谐振频率提高,反之则频率降低，利用输出频率的变化可反映输入力的大小。

作为本发明的进一步优选方案，还包括无线无控制模块，所述无线控制模块包括遥控器端和与控制器相连接的接收端，使用者通过遥控器端发送无线控制信号，接收端接收遥控器端发送我无锡控制信号并将其发送给控制器，控制器做出相应的输出控制。

作为本发明的进一步优选方案，所述力传感器与光反馈显示模块的外侧还设置有缓冲保护层。

作为本发明的进一步优选方案，所述电动万向轮和电动转轴上还设置有制动装置；所述电源模块为可充电蓄电池；所述控制器为单片机或者PLC控制器。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明首先可以人工设定警棍训练模型系统的移动轨迹和训练时击打的有效部位；当开始训练时，训练模型可以根据使用者的位置做出躲避和自身位置调整等多种运动动作，提高了训练难度和趣味性；本发明公开的警棍训练模型系统还可以实时的对训练效果进行反馈，对击中目前的准确率和击中时的力度进行监测并提供即时的反馈提示；本发明有效的提高了搏击训练的仿真程度，使得训练过程更接近实战。

附图说明

图1是本发明所公开的警棍训练模型系统的结构示意图；

图2是本发明的信号传输控制模块结构示意图；

图3是本发明中位移传感器模块的电路结构示意图；

其中：1、底座，101、电源模块，102、传动电机模块，103、控制器，104、位移传感器的检测物体模块，105、电动万向轮，106、位移传感器的被测物体模块，2、模型本体，3、训练警棍，4、电动转轴模块，5、光反馈显示模块，6、力传感器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

本发明所公开的警棍训练模型系统的结构示意图如图1所示，所述的警棍训练模型系统，包括模型本体和训练警棍，还包括与模型本体固定连接的底座，所述底座内部还分别设置有电源模块、传动电机模块、控制器、位移传感器和电动万向轮；所述位移传感器包括设置于底座内的检测物体模块和设置于训练警棍上的被测物体模块；所述模型本体包括躯干、四肢和头部，所述头部与躯干之间、四肢与躯干之间均通过电动转轴活动连接；在所述头部、躯干和四肢上均设置有力传感器；在所述躯干和四肢上均设置有光反馈显示模块；所述电源模块与控制器相连接并向所述警棍训练模型系统的各个模块供电，所述力传感器的输出端与控制器相连接，所述位移传感器的输出端与控制器相连接，所述控制器的输出端与传动电机相连接，所述传动电机的输出端分别与电动万向轮和电动转轴相连接。

本发明的信号传输控制模块结构示意图如图2所示，当训练警棍上的被测物体模块接近底座的检测物体模块时，位移传感器采集第一触发信号并传输至控制器，控制器分别输出对应的控制信号至光反馈显示模块、电动万向轮和电动转轴；当训练警棍接触模型本体上的力传感器时，力传感器采集第二触发信号并传输至控制器，控制器输出对应的控制信号至光反馈显示模块。

在实际的使用过程中，当使用者挥舞训练警棍接近模型本体时，位移传感器检测到使用者接近，触发控制器控制电动转轴和电动万向轮移动，从而带动模型本体移动或者使得模型本体上的各个躯干进行躲闪、移动、迎接等动作，这样的使用方式可以大大提升训练的实战效果，并且使得训练本身不再简单重复单调，提高使用者的训练兴趣。

本发明中位移传感器模块的电路结构示意图如图3所示，所述位移传感器的具体电路结构包括检测物体模块、被测物体模块，还包括与检测物体模块依次顺序相连接的振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路和输出电路；所述检测物体模块中设置有金属敏感元件制做的检测线圈，所述被测物体模块中设置有金属片，当被测物体模块接近检测物体模块时，金属片接近检测线圈，产生涡流吸收振荡能量，使振荡减弱以至停止，振荡和停振这两种状态经过检波电路后转换成区分开、关状态的电信号。

在本发明的一个具体实施例中对光反馈显示模块有两套不同的应用方式。光反馈显示模块包括提示光显示模块和告警光显示模块，所述提示光显示模块对应于位移传感器采集的第一触发信号而启动，所述告警显示模块对应于力传感器采集的第二触发信号而启动。提示光显示模块通常是设计为起到打击目标提示作用的提醒装置，可以预先通过人工设定或者通过现场遥控的方式，依次亮起模型本体上的提示打击位置，使用至根据提示灯亮起的位置，去打击相应的模型本体位置。而告警光显示模块是设计为提醒用途的装置，当使用者打击到错误的位置时，或者使用者用过大的力量打击模型本体时，告警光显示模块亮起。

所述光反馈显示模块的展示方法包括：

1、移传感器采集到第一触发信号后，控制器根据设定的顺序，依次或者随机点亮模型本体上的提示光显示模块；

2、力传感器采集到第二触发信号后，控制器首先判断采集到信号的力传感器是否与点亮的提示光显示模块处于模型本体上的相同位置：

当处于相同位置时，关闭已点亮的提示光显示模块或者变更已点亮的提示光显示模块的显示光颜色；

当处于不同位置时，将与点亮的提示光显示模块处于模型本体上的相同位置的告警光显示模块启动。

在本发明的具体实施例中，打击的准确度和合适的力度把握可以作为使用者训练结果的评价标准，打击的准确度越高，训练效果越好。而力度并不是越大越好，在训练中就需要注意不同击打位置的合适打击力度，例如，当对头部或者胸腹等要害部位做出较大力量的打击时，在训练外的实战中，就容易造成不当的安全隐患。通过本发明，可以在训练时就针对性的做到打击部位的准确，打击力度的准确，这大大提高了训练的实战效果。

在本发明的具体实施例中，所述力传感器模块包括顺次连接的石英晶体谐振式传感器、模数转换模块、数据处理模块，所述数据处理模块中还设定有测量阈值，当训练警棍接触模型本体时的打击力度大于设定的测量阈值时，力传感器模块出发对应的信号至控制器，控制器控制告警光显示模块启动。石英晶体谐振式传感器所采用的谐振器是用厚度切变振动模式AT切型石英晶体制作的。谐振器可制成包括圆片形振子和受力机构的整体式或分离式结构。振子有扁平形、平凸形和双凸形三种，受力机构为环绕圆片的环形或圆筒形。振子和圆筒由一整块石英晶体加工而成，谐振器的空腔被抽成真空，振动两侧上各有一对电极。圆筒和端盖严格密封。石英圆筒能有效地传递周围的压力。当电极上加以激励电压时，利用逆压电效应使振子振动，同时电极上又出现交变电荷，通过与外电路相连的电极来补充这种电和机械等幅振荡所需的能量。当石英振子受静态压力作用时，振动频率发生变化，并且与所加压力成线性关系。在此过程中石英的厚度切变模量随压力的变化起了主要作用。与分离式结构相比整体式结构的主要优点是滞后小、频率稳定性极佳。压力传感器的谐振器还有振梁式，也是由AT切型石英晶体制成，振梁横跨于谐振器中央。在振梁的两端上下对称设置四个电极，用于激励振动和拾取频率信号。当振梁受拉伸力时,其谐振频率提高,反之则频率降低。因此输出频率的变化可反映输入力的大小。这种传感器的优点是对温度、振动、加速度等外界干扰不敏感、稳定性好、品质因数高、动态响应特性好等。

在本发明的具体实施例中，还可以增加设置无线无控制模块，所述无线控制模块包括遥控器端和与控制器相连接的接收端，使用者通过遥控器端发送无线控制信号，接收端接收遥控器端发送我无锡控制信号并将其发送给控制器，控制器做出相应的输出控制。这样在实际的训练过程中，教练可以配合使用者一同训练，实时的调整击打目标的警棍训练模型系统的运动轨迹，进一步提高训练的质量。

在本发明的具体实施例中，所述力传感器与光反馈显示模块的外侧还设置有缓冲保护层，用以保护电气元件不受打击的损坏。

在本发明的具体实施例中，还可以在所述电动万向轮和电动转轴上设置制动装置，通过制动装置稳定住警棍训练模型系统，合理的调整训练难易程度。

在本发明的具体实施例中，所述电源模块为可充电蓄电池，充电电池的使用拜托了输电线缆对训练模型的限制，有利于提高使用效果。

在本发明的具体实施例中，所述控制器为单片机或者PLC控制器。单片机可以选用现有单片机，例如51 系列单片机、AVR 系列单片机、PIC 系列单片机、430 系列单片机等等均可实现本实施方式所述的功能。而PLC控制器进一步合成了其他的一些控制和反馈电路，也可以应用于本发明中。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种警棍训练模型系统，包括模型本体和训练警棍，其特征在于：还包括与模型本体固定连接的底座，所述底座内部还分别设置有电源模块、传动电机模块、控制器、位移传感器和电动万向轮；

所述位移传感器包括设置于底座内的检测物体模块和设置于训练警棍上的被测物体模块；

所述位移传感器的具体电路结构包括检测物体模块、被测物体模块，还包括与检测物体模块依次顺序相连接的振荡电路、检波电路、放大电路、整形电路和输出电路；

所述检测物体模块中设置有由金属敏感元件制作的检测线圈，所述被测物体模块中设置有金属片，当被测物体模块接近检测物体模块时，金属片接近检测线圈，产生涡流吸收振荡能量，使振荡减弱以至停止，振荡和停振这两种状态经过检波电路后转换成区分开、关状态的电信号；

所述模型本体包括躯干、四肢和头部，所述头部与躯干之间、四肢与躯干之间均通过电动转轴活动连接；在所述头部、躯干和四肢上均设置有力传感器；在所述躯干和四肢上均设置有光反馈显示模块；

所述电源模块与控制器相连接并向所述警棍训练模型系统的各个模块供电，所述力传感器的输出端与控制器相连接，所述位移传感器的输出端与控制器相连接，所述控制器的输出端与传动电机相连接，所述传动电机的输出端分别与电动万向轮和电动转轴相连接；

当训练警棍上的被测物体模块接近底座的检测物体模块时，位移传感器采集第一触发信号并传输至控制器，控制器分别输出对应的控制信号至光反馈显示模块、电动万向轮和电动转轴；

当训练警棍接触模型本体上的力传感器时，力传感器采集第二触发信号并传输至控制器，控制器输出对应的控制信号至光反馈显示模块；

所述光反馈显示模块包括提示光显示模块和告警光显示模块，所述提示光显示模块对应于位移传感器采集的第一触发信号而启动，所述告警光显示模块对应于力传感器采集的第二触发信号而启动；

所述光反馈显示模块的展示方法包括，

401、位移传感器采集到第一触发信号后，控制器根据设定的顺序，依次或者随机点亮模型本体上的提示光显示模块；

402、力传感器采集到第二触发信号后，控制器首先判断采集到信号的力传感器是否与点亮的提示光显示模块处于模型本体上的相同位置：

当处于相同位置时，关闭已点亮的提示光显示模块或者变更已点亮的提示光显示模块的显示光颜色；

当处于不同位置时，将与点亮的提示光显示模块处于模型本体上的相同位置的告警光显示模块启动；

所述力传感器包括顺次连接的石英晶体谐振式传感器、模数转换模块、数据处理模块，所述数据处理模块中还设定有测量阈值，当训练警棍接触模型本体时的打击力度大于设定的测量阈值时，力传感器发出对应的信号至控制器，控制器控制告警光显示模块启动；

所述石英晶体谐振式传感器所采用的谐振器为厚度切变振动模式AT切型石英晶体，谐振器被制成包括圆片形振子和受力机构的整体式或分离式结构；

振子为扁平形、平凸形或者双凸形，受力机构为环绕圆片的环形或圆筒形；

振子和受力机构由一整块石英晶体加工而成，谐振器的空腔被抽成真空，振子两侧上各有一对电极；

受力机构的圆筒结构和圆筒的端盖密封；

石英圆筒用以传递周围的压力，当电极上加以激励电压时，利用逆压电效应使振子振动，同时电极上又出现交变电荷，通过与外电路相连的电极来补充这种电和机械等幅振荡所需的能量；

当石英振子受静态压力作用时，振动频率发生变化，并且与所加压力成线性关系。

2.如权利要求1所述的一种警棍训练模型系统，其特征在于：还包括无线控制模块，所述无线控制模块包括遥控器端和与控制器相连接的接收端，使用者通过遥控器端发送无线控制信号，接收端接收遥控器端发送的无线控制信号并将其发送给控制器，控制器做出相应的输出控制。

3.如权利要求1所述的一种警棍训练模型系统，其特征在于：所述力传感器与光反馈显示模块的外侧还设置有缓冲保护层。

4.如权利要求1所述的一种警棍训练模型系统，其特征在于：所述电动万向轮和电动转轴上还设置有制动装置；所述电源模块为可充电蓄电池；所述控制器为单片机或者PLC控制器。