CN107320928A - 可穿戴辅助投篮装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可穿戴辅助投篮装置及控制方法，它包括由柔性材料制成的手套、埋设在柔性材料内部的信号采集及控制单元、设置在柔性材料外表面的信号输出单元，信号采集及控制单元包括采集位移的GPS定位模块、与移动终端相信号连接并读取天气信息的无线数据传输模块、通过闭合和断开来作为投篮是否命中的信号的电磁开关、位于手指及手腕关节处并用于采集手指及手腕关节的力信号的多个力信号采集模块，对所接收到的信号进行记录及分析处理的主控模块、将主控模块所接收的信号和分析处理结果进行保存的存储模块，主控模块将分析处理结果发送至信号输出单元，多个力信号采集模块包括柔性压力传感器、柔性触觉传感器及柔性可拉伸传感器。
Description
技术领域
本发明涉及一种可穿戴辅助投篮装置及控制方法。
背景技术
可穿戴式智能设备拥有多年的发展历史，思想和雏形在20世纪60年代即已出现，而具备可穿戴式智能设备形态的设备则于70－80年代出现。穿戴式智能设备的本意，是探索人和科技全新的交互方式，为每个人提供专属的、个性化的服务，而设备的计算方式无疑要以本地化计算为主——只有这样才能准确去定位和感知每个用户的个性化、非结构化数据，形成每个人随身移动设备上独一无二的专属数据计算结果，并以此找准直达用户内心真正有意义的需求，最终通过与中心计算的触动规则来展开各种具体的针对性服务。
柔性传感器是具有很好发展前景的新技术，柔性传感器包括：柔性压力传感器，主要是用来检测外界对物体所加压力的大小和分布状况，在三维力方面，日本名古屋大学的科研人员在弹性基底和环氧树脂之间放置了4个结构对称的电阻，构成了一种三维传感器，从而可以对三维力进行感知和测量；柔性触觉传感器，检测机器人在运动中手指等部位会发生的弯曲和扭动。基于碳系填料的的柔性触觉传感器，制备成本低，工艺较为简单，具有良好的机械性能、能大范围地分布在机器人或人体皮肤的任意曲面；柔性可拉伸传感器，被称为人工皮肤，主要由于其能够实现仿人类皮肤触觉、力学等感知功能，作为可穿戴式电子设备与个体之间信息交互的纽带，柔性可拉伸传感器发挥着重大的作用，柔性可拉伸传感器一方面，可以从个体上获取信息传输给信号处理单元，另一方面，又能将处理后的信息反馈回个体，从而实现对各项指标功能的监测和调控，因此，柔性可拉伸传感器性能的良好与否将直接影响整个可穿戴式电子设备系统的性能，有时还起到决定性作用。柔性可拉伸传感器还需具备共形贴附能力和生物兼容性，从而保证贴附在个体时，不会对其造成损伤。能够将柔性传感器应用于可穿戴式智能设备上，对可穿戴式智能设备将具有非常积极的意义。
在现有技术中，可穿戴式智能设备还存在以下不足：1、现有技术不注重新材料的应用，产品外壳部分材质较为单一且技术性有待提高；2、在智能可穿戴设备消费市场方面应用主要集中在智能手表、手环等单一的设备上面，对于体育健康、医疗保健等领域应用不充分；3、没有充分发挥传感器技术在人工智能领域的科技潜力，运动器材方面主要应用测量距离的加速度传感器，没有创新；4、现有可穿戴设备在运动辅助方面成本较高、精确度有待加强；针对辅助体育运动方面的可穿戴设备较少；5、现有技术设计加工出的产品美观性较差、装饰性不强、实用性有待加强，不能满足日益增长的人工智能市场的需求。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提出一种可穿戴辅助投篮装置及控制方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种技术方案：可穿戴辅助投篮装置，它包括由柔性材料制成的手套、埋设在柔性材料内部的信号采集及控制单元、设置在柔性材料外表面的信号输出单元，信号采集及控制单元包括采集位移的GPS定位模块、与移动终端相信号连接并读取天气信息的无线数据传输模块、通过闭合和断开来作为投篮是否命中的信号的电磁开关、位于手指及手腕关节处并用于采集手指及手腕关节的力信号的多个力信号采集模块，与GPS定位模块、无线数据传输模块、电磁开关及多个力信号采集模块分别相信号连接并对所接收到的信号进行记录及分析处理的主控模块、与主控模块相连接并将主控模块所接收的信号和分析处理结果进行保存的存储模块，主控模块与信号输出单元相信号连接并将分析处理结果发送至信号输出单元，多个力信号采集模块包括至少一个柔性压力传感器、至少一个柔性触觉传感器及至少一个柔性可拉伸传感器。
进一步地，每只手套的手掌中心处涂覆带有一种极性的磁性涂层，每只手套的手背中心处涂覆带有另一种极性的磁性涂层，当带有形同极性的两个磁性涂层相贴合时，则电磁开关闭合，当带有相异极性的两个磁性涂层相贴合时，则电磁开关断开。
进一步地，主控模块在对所接收的信号进行分析处理时，根据天气信息进行力补偿。
进一步地，信号输出单元包括根据主控模块所发送的投篮动作是否标准的分析处理结果而发出不同颜色光的感光涂层。
更进一步地，感光涂层涂覆于手套的手指处。
进一步地，GPS定位模块、无线数据传输模块、电磁开关位于手套的手掌处。
进一步地，主控模块、存储模块位于手套的手背处。
进一步地，主控模块包括微处理器、寄存器。
本发明还提供了另一种技术方案：基于上述的可穿戴辅助投篮装置的控制方法：通过电磁开关的闭合和断开来表示投篮是否命中，若投篮命中，则主控模块对本次所接收到的GPS定位模块及多个力信号采集模块所采集的信号做出记录，同时根据无线传输模块所读取到的天气信息对于所采集的信号进行力补偿得到本次投篮的手部动作特征及施力大小并作为标准投篮动作进行存储，若投篮未命中，则主控模块对本次所接收到的GPS定位模块及多个力信号采集模块所采集的信号不做出记录；同时主控模块对所接收到的GPS定位模块及多个力信号采集模块所采集的信号进行分析处理，并根据天气信息进行力补偿，所得到的投篮动作与所存储的标准投篮动作进行对比判断而得到本次投篮动作是否标准的分析处理结果，信号输出单元根据所接收到的分析处理结果而发出表示本次投篮动作是否标准的输出信号。
通过采用上述技术方案，本发明可穿戴辅助投篮装置及控制方法，通过将发展较为成熟的传感器技术与日新月异的新材料相结合，从市场需求角度设计制备便民、利民的体育运动辅助装置。相较现有技术，本发明具有以下优点：
1、积极创新，将传感器技术与新材料技术相结合，而不仅仅是用传统材料只是做个外壳的作用；
2、应用领域更贴近现实，拓宽智能可穿戴设备的应用领域，大胆的将传感器技术以智能化的方式应用于除走路、跑步之外的体育领域；
3、技术可迁移，人工智能方兴未艾的今天，对技术的大胆结合应用要比技术本身更需要思考，该方案不仅可应用于篮球，也具备转移到其他球类运动的可行性；不仅在体育领域，在医疗保健、工业军事等领域也有所启迪；
4、更注重与云计算的融合性，作为一款户外设备，风等因素对设备影响较大，在不易在设备上搭载测风仪的情况下，利用无线传输技术利用移动终端网络的云计算结果格外重要，同时在处理数据的算法、因风的因素产生的力补偿、手部特征模拟等方面也可采用云端处理；
5、设计外观新颖，兼具保暖功能，本设备在实用性、装饰性等方面较当下市场流行的产品更胜一筹。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
附图1为本发明实施例中可穿戴辅助投篮装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参照附图1，本实施例中的可穿戴辅助投篮装置，它包括由柔性材料制成的手套、埋设在柔性材料内部的信号采集及控制单元、设置在柔性材料外表面的信号输出单元300，信号采集及控制单元包括GPS定位模块101、无线数据传输模块102、电磁开关103、多个力信号采集模块104、主控模块201、存储模块202。
GPS定位模块101用来采集在投篮过程中人的位移。
无线数据传输模块102与移动终端相信号连接，并从移动终端中读取天气信息。
电磁开关103通过闭合和断开来作为投篮是否命中的信号。在一种更为优选的实施方案中，在每只手套的手掌中心处涂覆带有一种极性的磁性涂层，每只手套的手背中心处涂覆带有另一种极性的磁性涂层，当带有形同极性的两个磁性涂层相贴合时，则电磁开关103闭合，当带有相异极性的两个磁性涂层相贴合时，则电磁开关103断开。在使用时，当投篮命中后左右手掌相击，相同极性的磁性涂层贴合，当没有命中时一手手掌贴合另一手手背相击，相异极性的磁性涂层贴合，通过电磁效应，将信号输入到电磁开关103，电磁开关103发送投篮是否命中的信号。
多个力信号采集模块104分别位于手指及手腕关节处，用于采集手指及手腕关节的力信号。多个力信号采集模块104包括至少一个柔性压力传感器、至少一个柔性触觉传感器及至少一个柔性可拉伸传感器。
在一种更为优选的实施方案中，上述的GPS定位模块101、无线数据传输模块102、电磁开关103位于手套的手掌处。
主控模块201分别与GPS定位模块101、无线数据传输模块102、电磁开关103及多个力信号采集模块104相信号连接，用于接收GPS定位模块101、无线数据传输模块102、电磁开关103、力信号采集模块104所采集并发送出的信号，并对所接收到的信号进行记录及分析处理。主控模块201在对所接收的信号进行分析处理时，根据无线数据传输模块102所发送的天气信息(包括风速、风向、雨、雪等)来进行力补偿。主控模块201包括微处理器、寄存器等。
存储模块202与主控模块201相连接，用于将主控模块201所接收的信号和分析处理结果进行保存。
在一种更为优选的实施方案中，主控模块201、存储模块202位于手套的手背处。
信号输出单元300与主控模块201与相信号连接，主控模块201将分析处理结果发送至信号输出单元300，由信号输出单元300直观地将投篮动作是否标准的分析处理结果传递给使用者。在一种更为优选的实施方案中，信号输出单元300包括感光涂层，该感光涂层根据主控模块201所发送的投篮动作是否标准的分析处理结果而发出不同颜色光，例如，在本次投篮动作标准时发绿光，在本次投篮动作不标准时发红光，本实施例中，感光涂层涂覆于手套的手指处，优选地在十指的内侧。
本实施例还提供了另一种技术方案：基于上述的可穿戴辅助投篮装置的控制方法：通过电磁开关103的闭合和断开来表示投篮是否命中，若投篮命中，则主控模块201对本次所接收到的GPS定位模块101及多个力信号采集模块104所采集的信号做出记录，同时根据无线传输模块所读取到的天气信息对于所采集的信号进行力补偿得到本次投篮的手部动作特征及施力大小并作为标准投篮动作进行存储，若投篮未命中，则主控模块201对本次所接收到的GPS定位模块101及多个力信号采集模块104所采集的信号不做出记录；同时主控模块201对所接收到的GPS定位模块101及多个力信号采集模块104所采集的信号进行分析处理，并根据天气信息进行力补偿，所得到的投篮动作与所存储的标准投篮动作进行对比判断而得到本次投篮动作是否标准的分析处理结果，信号输出单元300根据所接收到的分析处理结果而发出表示本次投篮动作是否标准的输出信号。
本可穿戴辅助投篮装置及控制方法，将传感器、新材料、移动终端、云计算结合在一起，通过柔性传感器精确刻画出人手部运动特征，将生物体力信号转化成电信号供微处理器识别判定；并从客观出发，将风、雨等可以影响运动模拟的自然因素考虑到设备中来，采用数据模拟完成力补偿。并且该技术设想具有可迁移性，不仅在篮球领域，例如足球、排球等也可以进行类似的技术迁移，在医学领域，如外科手术，人造器官等方面予以启迪；同时极大程度上促进高新材料与微传感器、人工智能与柔性传感器之间的结合，拓宽了当下人工智能可穿戴设备的应用领域，主观程度上满足21世纪对人工智能可穿戴设备的市场需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：它包括由柔性材料制成的手套、埋设在所述柔性材料内部的信号采集及控制单元、设置在所述柔性材料外表面的信号输出单元，所述的信号采集及控制单元包括采集位移的GPS定位模块、与移动终端相信号连接并读取天气信息的无线数据传输模块、通过闭合和断开来作为投篮是否命中的信号的电磁开关、位于手指及手腕关节处并用于采集手指及手腕关节的力信号的多个力信号采集模块，与所述的GPS定位模块、无线数据传输模块、电磁开关及多个力信号采集模块分别相信号连接并对所接收到的信号进行记录及分析处理的主控模块、与所述主控模块相连接并将主控模块所接收的信号和分析处理结果进行保存的存储模块，所述的主控模块与信号输出单元相信号连接并将分析处理结果发送至信号输出单元，所述的多个力信号采集模块包括至少一个柔性压力传感器、至少一个柔性触觉传感器及至少一个柔性可拉伸传感器。
2.根据权利要求1所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：每只所述手套的手掌中心处涂覆带有一种极性的磁性涂层，每只所述手套的手背中心处涂覆带有另一种极性的磁性涂层，当带有形同极性的两个磁性涂层相贴合时，则所述电磁开关闭合，当带有相异极性的两个磁性涂层相贴合时，则所述电磁开关断开。
3.根据权利要求1所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：所述的主控模块在对所接收的信号进行分析处理时，根据天气信息进行力补偿。
4.根据权利要求1所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：所述的信号输出单元包括根据主控模块所发送的投篮动作是否标准的分析处理结果而发出不同颜色光的感光涂层。
5.根据权利要求4所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：所述的感光涂层涂覆于手套的手指处。
6.根据权利要求1所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：所述的GPS定位模块、无线数据传输模块、电磁开关位于所述手套的手掌处。
7.根据权利要求1所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：所述的主控模块、存储模块位于所述手套的手背处。
8.根据权利要求1所述的可穿戴辅助投篮装置，其特征在于：所述的主控模块包括微处理器、寄存器。
9.一种基于权利要求1-8中任一项所述的可穿戴辅助投篮装置的控制方法，其特征在于：通过所述电磁开关的闭合和断开来表示投篮是否命中，若投篮命中，则主控模块对本次所接收到的所述GPS定位模块及多个力信号采集模块所采集的信号做出记录，同时根据无线传输模块所读取到的天气信息对于所采集的信号进行力补偿得到本次投篮的手部动作特征及施力大小并作为标准投篮动作进行存储，若投篮未命中，则主控模块对本次所接收到的所述GPS定位模块及多个力信号采集模块所采集的信号不做出记录；同时所述主控模块对所接收到的所述GPS定位模块及多个力信号采集模块所采集的信号进行分析处理，并根据天气信息进行力补偿，所得到的投篮动作与所存储的标准投篮动作进行对比判断而得到本次投篮动作是否标准的分析处理结果，信号输出单元根据所接收到的分析处理结果而发出表示本次投篮动作是否标准的输出信号。
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