CN107551526A - 一种基于光纤传感技术的智能拳击手套 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层、第一海绵介质层、第二海绵介质层、光纤、传感器、信号处理与显示装置、手腕带、第二海绵介质层上表面的圆孔、第二海绵介质层下表面的圆孔、第二海绵介质层侧面的圆孔、气囊、气管、充气嘴和第三海绵介质层。本发明的有益效果是：本发明的第一海绵介质层、气囊、第三海绵介质层都对光纤起到一定的抗击打保护作用；本装置基于光纤传感技术能够准确、稳定地测量拳击力量和拳击速度；能及时显示拳击力量和拳击速度数据，并辅以指示灯的闪烁快慢来体现击打力量的大小；通过蓝牙、wifi等无线模块将拳击力量、拳击速度等运动信息数据传输至手机、电脑，以供人机交互软件采用。

Description

一种基于光纤传感技术的智能拳击手套

技术领域

本发明涉及一种智能拳击手套，具体为一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，属于体育应用技术领域。

背景技术

拳击手套是人们在拳击比赛和拳击运动中必备的护具之一，作用在于保护拳手的手腕和手指关节。随着社会的进步，练习者们越来越关心自己的出拳速度。虽然，市场上传统的拳击手套虽然有着较好的缓冲效果，但是，依靠传统的拳击手套，练习者并不能及时获得量化的拳击力量、拳击速度等运动指标数据。

为了获取上述拳击运动指标数据，受权公告号CN 202223862 U，名称为“智能拳击手套”的中国发明专利在圈套手腕部装有加速度传感器和CPU处理器，通过采集与处理拳击动作加速度信号，计算出练习者的出拳速度。这种方案的问题在于：由于加速度传感器采集的数据受到重力加速度影响，在没有陀螺仪和磁力计数据的矫正情况下，仅依靠加速度传感器不能计算出真实的出拳速度；即便使用陀螺仪和磁力计数据对其矫正，但由于存在着陀螺累积误差、磁力计易受周围磁场干扰等问题，计算出的出拳速度也并不准确。另外，该专利并没有涉及“如何获取拳击力量数据”的方法。

受权公告号CN 203235220 U，名称为“一种带有功能晶体的拳击手套”的中国发明专利在拳套内填充气囊，皮革层上附有铌酸锂静晶体片，通过气囊，拳套所受的击打力转变成气体压力施加于铌酸锂静晶体片，利用铌酸锂静晶体片受到压力会产生电流的特点，检测其输出电流即可测得击打力大小。铌酸锂静晶体片是一种压电材料，其缺点是：首先，压电材料只能用于动能测量，而如何根据动能准确地计算出击打力，该专利并没有公布；其次，压电材料在受到突然振动或过大压力时，自我恢复较慢。而拳击运动的特点就是拳速快、击打力量大，因此，这种先天性缺陷使得并铌酸锂静晶体片不能完全适用安装于拳击手套中。最后，由于压电材料的电荷量是一定的，为避免漏电，所以连接工艺要求非常高。

受权公告号CN 205886166 U名称，为“可测力便携式拳击手套”的中国发明专利采用压力传感器检测击打力度，受权公告号CN 205460877 U名称为“一种智能拳击手套”的中国发明专利采用力度传感器检测拳击力度，但两份专利中都未指明压力传感器或力度传感器的材质、类型与工作原理。

满足拳击爱好者的训练即时反馈需求具有重要的现实意义与潜在的市场价值，准确、稳定地测量拳击力量和拳击速度是满足这一需求的核心任务，是现实科学训练指导、运动游戏融合、人机联网交互的前提条件。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，本装置能够准确、稳定地测量拳击力量和拳击速度。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的，一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层，所述皮革层的内侧粘接第一海绵介质层，且所述第一海绵介质层的内侧粘接气囊；所述气囊的内侧粘接第二海绵介质层，且所述第二海绵介质层的内侧粘接第三海绵介质层；所述气囊与所述第二海绵介质层之间安装光纤；所述第二海绵介质层的一端安装手腕带，且所述手腕带的外表面粘接传感器和信号处理与显示装置；所述手腕带外表面设有充气嘴，且所述充气嘴与所述气囊通过气管相连，且所述气管夹在所述第一海绵介质层和所述第二海绵介质层之间；所述第二海绵介质层的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔、第二海绵介质层下表面的圆孔，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔和所述第二海绵介质层下表面的圆孔相通；所述第二海绵介质层的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔。

优选的，为使该所述光纤感应压力的效果明显，所述光纤粘接在所述第二海绵介质层的上表面。

优选的，为使该所述光纤感应压力的效果明显，所述光纤从所述第二海绵介质层上表面的圆孔、所述第二海绵介质层下表面的圆孔及所述第二海绵介质层侧面的圆孔穿过绑固于所述第二海绵介质层。

优选的，为使该所述光纤感应压力的效果明显，所述光纤缠绕于所述第二海绵介质层。

优选的，为了方便所述光纤的穿入，所述第二海绵介质层的左、右侧面的所述第二海绵介质层侧面的圆孔相通。

优选的，为了得到准确的数据，所述传感器为光电传感器、激光传感器或红外传感器中的其中一种。

优选的，为了方便所述光纤在所述第二海绵介质层分布，所述第二海绵介质层上表面的圆孔、所述第二海绵介质层下表面的圆孔、所述第二海绵介质层侧面的圆孔的面积相等，且在所述第二海绵介质层的侧壁等距分布。

优选的，为了方便使用，所述皮革层、所述第一海绵介质层、所述第二海绵介质层、所述第三海绵介质层的侧壁为弧形结构。

本发明的有益效果是：本发明的第一海绵介质层、气囊、第三海绵介质层都对光纤起到一定的抗击打保护作用，且第一海绵介质层、气囊、第三海绵介质层可拆卸，使用方便；本装置基于光纤传感技术能够准确、稳定地测量拳击力量和拳击速度；能及时显示拳击力量和拳击速度数据，并辅以指示灯的闪烁快慢来体现击打力量的大小；通过蓝牙、wifi、zigbee或nRF等无线模块将拳击力量、拳击速度等运动信息数据传输至手机、平板、电脑或互联网，以供人机交互软件采用。

附图说明

图1为本发明整体内部结构示意图；

图2为本发明光纤列向贯穿第二海绵介质层示意图；

图3为本发明光纤行向贯穿第二海绵介质层结构示意图；

图4为本发明光纤交叉贯穿第二海绵介质层结构示意图；

图5为本发明光纤呈网格贯穿第二海绵介质层结构示意图；

图6为本发明光纤斜向贯穿第二海绵介质层结构示意图

图7为本发明光纤传感信号检测结构连接示意图；

图8为本发明受力挤压带动光纤一起发生形变示意图；

图9为本发明工作原理结构示意图。

图中：1、皮革层，2、第一海绵介质层，3、第二海绵介质层，4、光纤，5、传感器，6、信号处理与显示装置，7、手腕带，8、第二海绵介质层上表面的圆孔，9、第二海绵介质层下表面的圆孔，10、第二海绵介质层侧面的圆孔，11、气囊，12、气管，13、充气嘴，14、第三海绵介质层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1、图2、图7、图8以及图9所示，光纤4列向贯穿第二海绵介质层3时，一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层1，所述皮革层1的内侧粘接第一海绵介质层2，且所述第一海绵介质层2的内侧粘接气囊11；所述气囊11的内侧粘接第二海绵介质层3，且所述第二海绵介质层3的内侧粘接第三海绵介质层14；所述气囊11与所述第二海绵介质层3之间安装光纤4；所述第二海绵介质层3的一端安装手腕带7，且所述手腕带7的外表面粘接传感器5和信号处理与显示装置6；所述手腕带7外表面设有充气嘴13，且所述充气嘴13与所述气囊11通过气管12相连，且所述气管12夹在所述第一海绵介质层2和所述第二海绵介质层3之间；所述第二海绵介质层3的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔8、第二海绵介质层下表面的圆孔9，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔8和所述第二海绵介质层下表面的圆孔9相通；所述第二海绵介质层3的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔10。

实施例二：

请参阅图1、图3、图7、图8以及图9所示，光纤4行向贯穿第二海绵介质层3时，一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层1，所述皮革层1的内侧粘接第一海绵介质层2，且所述第一海绵介质层2的内侧粘接气囊11；所述气囊11的内侧粘接第二海绵介质层3，且所述第二海绵介质层3的内侧粘接第三海绵介质层14；所述气囊11与所述第二海绵介质层3之间安装光纤4；所述第二海绵介质层3的一端安装手腕带7，且所述手腕带7的外表面粘接传感器5和信号处理与显示装置6；所述手腕带7外表面设有充气嘴13，且所述充气嘴13与所述气囊11通过气管12相连，且所述气管12夹在所述第一海绵介质层2和所述第二海绵介质层3之间；所述第二海绵介质层3的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔8、第二海绵介质层下表面的圆孔9，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔8和所述第二海绵介质层下表面的圆孔9相通；所述第二海绵介质层3的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔10。

实施例三：

请参阅图1、图4、图7、图8以及图9所示，光纤4交叉贯穿第二海绵介质层3时，一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层1，所述皮革层1的内侧粘接第一海绵介质层2，且所述第一海绵介质层2的内侧粘接气囊11；所述气囊11的内侧粘接第二海绵介质层3，且所述第二海绵介质层3的内侧粘接第三海绵介质层14；所述气囊11与所述第二海绵介质层3之间安装光纤4；所述第二海绵介质层3的一端安装手腕带7，且所述手腕带7的外表面粘接传感器5和信号处理与显示装置6；所述手腕带7外表面设有充气嘴13，且所述充气嘴13与所述气囊11通过气管12相连，且所述气管12夹在所述第一海绵介质层2和所述第二海绵介质层3之间；所述第二海绵介质层3的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔8、第二海绵介质层下表面的圆孔9，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔8和所述第二海绵介质层下表面的圆孔9相通；所述第二海绵介质层3的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔10。

实施例四：

请参阅图1、图5、图7、图8以及图9所示，光纤4网格贯穿第二海绵介质层3时，一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层1，所述皮革层1的内侧粘接第一海绵介质层2，且所述第一海绵介质层2的内侧粘接气囊11；所述气囊11的内侧粘接第二海绵介质层3，且所述第二海绵介质层3的内侧粘接第三海绵介质层14；所述气囊11与所述第二海绵介质层3之间安装光纤4；所述第二海绵介质层3的一端安装手腕带7，且所述手腕带7的外表面粘接传感器5和信号处理与显示装置6；所述手腕带7外表面设有充气嘴13，且所述充气嘴13与所述气囊11通过气管12相连，且所述气管12夹在所述第一海绵介质层2和所述第二海绵介质层3之间；所述第二海绵介质层3的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔8、第二海绵介质层下表面的圆孔9，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔8和所述第二海绵介质层下表面的圆孔9相通；所述第二海绵介质层3的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔10。

实施例五：

请参阅图1、图6、图7、图8以及图9所示，光纤4斜向贯穿第二海绵介质层3时，一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层1，所述皮革层1的内侧粘接第一海绵介质层2，且所述第一海绵介质层2的内侧粘接气囊11；所述气囊11的内侧粘接第二海绵介质层3，且所述第二海绵介质层3的内侧粘接第三海绵介质层14；所述气囊11与所述第二海绵介质层3之间安装光纤4；所述第二海绵介质层3的一端安装手腕带7，且所述手腕带7的外表面粘接传感器5和信号处理与显示装置6；所述手腕带7外表面设有充气嘴13，且所述充气嘴13与所述气囊11通过气管12相连，且所述气管12夹在所述第一海绵介质层2和所述第二海绵介质层3之间；所述第二海绵介质层3的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔8、第二海绵介质层下表面的圆孔9，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔8和所述第二海绵介质层下表面的圆孔9相通；所述第二海绵介质层3的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔10。

作为本发明的一种技术优化方案，所述光纤4既可粘接在所述第二海绵介质层3的上表面，也可从所述第二海绵介质层上表面的圆孔8、所述第二海绵介质层下表面的圆孔9及所述第二海绵介质层侧面的圆孔10穿过，绑固于所述第二海绵介质层3，还可以缠绕于所述第二海绵介质层3。

作为本发明的一种技术优化方案，所述第二海绵介质层3的左、右侧面的所述第二海绵介质层侧面的圆孔10相通。

作为本发明的一种技术优化方案，所述传感器5为光电传感器、激光传感器或红外传感器中的其中一种。

作为本发明的一种技术优化方案，所述第二海绵介质层上表面的圆孔8、所述第二海绵介质层下表面的圆孔9、所述第二海绵介质层侧面的圆孔10的面积相等，且在所述第二海绵介质层3的侧壁等距分布。

作为本发明的一种技术优化方案，所述皮革层2、所述第一海绵介质层2、所述第二海绵介质层3、所述第三海绵介质层14的侧壁为弧形结构。

传感器5的T模块可以是发光二极管、激光器或红外线发射管等光信号产生与发射装置；传感器5的R模块可以是光电元件、激光检测器或红外线接收管等光信号接收装置。光纤端子从第二海绵介质层的手腕部引出，两个光纤端子分别对准传感器的光信号产生与发射装置T和光信号接收装置R。可见光、激光或红外光由传感器5的T模块发射进入光纤的一端(左)，光信号经由粘接、绑固或缠绕于第二海绵介质层3的光纤4传导后，从光纤4的另一端(右)发射进入传感器5的R模块，由光信号转换成的电信号即被输出。至此，光纤传感信号检测完成；一条光纤4和与之对应的一个传感器5形成一组光纤传感信号检测装置，在本发明中，这种光纤传感信号检测装置可以只使用一组，也可以使用多组。

本发明在使用时，向充气嘴13中充气,，使气体充满气囊11，将本装置戴在手上，将手腕带7缠绕在手腕处，将装置固定在手上，再击打物品；击打物品时，第一海绵介质层2和气囊11都对光纤4起到一定的抗击打保护作用，且第三海绵介质层14对光纤4起到一定的受压形变缓冲作用；拳击时，利用传感器5传递信号，传感器5可以是光电传感器、激光传感器或红外传感器中的一种，此时传感器5的发射装置将光信号射入光纤4的一端，在拳击过程中，第二海绵介质层3因受力挤压而带动光纤4一起发生形变，光在光纤4中的传导损耗发生变化，光的传导损耗变化量即反应出拳击力量大小，光信号经由粘接、绑固或缠绕于第二海绵介质层3的光纤4传导后，从光纤4的另一端发射进入传感器5的信号接收模块，将光的传导损耗变化量转换成电信号变化量输出。信号处理与显示装置6可根据电信号变化量和光的传导损耗变化时刻换算出拳击力量大小和拳击速度大小，由于光纤粘接、绑固或缠绕在第二海绵介质层3，所以拳击时，第二海绵介质层3会因受力挤压带动光纤4一起发生形变，此刻，光纤4相对于拳套不受力时变得更加弯曲，部分光纤4内的光会因散射变化而发生损耗变化。光的传导损耗变化量即反应出拳击力量大小。利用传感器5，可将光的传导损耗变化量转换成电信号变化量。信号处理与显示装置可根据电信号变化量换算出拳击力量大小。信号处理与显示装置可将检测到的光的传导损耗变化开始时刻记录为拳击击中目标的接触时刻，相邻接触时刻之间的差值即为一套拳击动作用时，再根据每套拳击动作用时，可换算出拳击速度大小，源于光纤传导而来的光信号通过传感器5转换成电信号后，经信号调理再由单片机进行A/D采集，单片机根据A/D采集而来的信息换算出拳击力量和拳击速度数据，并控制显示屏实时显示；同时，单片机根据拳击力量大小控制LED的被点亮个数和闪烁频率，以突出拳击的动态变化效果。单片机通过蓝牙、wifi、zigbee或nRF等无线模块将拳击力量、拳击速度等运动信息数据传输至手机、平板、电脑或互联网，以供人机交互软件采用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，包括皮革层(1)，其特征在于：所述皮革层(1)的内侧粘接第一海绵介质层(2)，且所述第一海绵介质层(2)的内侧粘接气囊(11)；所述气囊(11)的内侧粘接第二海绵介质层(3)，且所述第二海绵介质层(3)的内侧粘接第三海绵介质层(14)；所述气囊(11)与所述第二海绵介质层(3)之间安装光纤(4)；所述第二海绵介质层(3)的一端安装手腕带(7)，且所述手腕带(7)的外表面粘接传感器(5)和信号处理与显示装置(6)；所述手腕带(7)外表面设有充气嘴(13)，且所述充气嘴(13)与所述气囊(11)通过气管(12)相连，且所述气管(12)夹在所述第一海绵介质层(2)和所述第二海绵介质层(3)之间；所述第二海绵介质层(3)的侧壁设有第二海绵介质层上表面的圆孔(8)、第二海绵介质层下表面的圆孔(9)，且所述第二海绵介质层上表面的圆孔(8)和所述第二海绵介质层下表面的圆孔(9)相通；所述第二海绵介质层(3)的左、右侧面各设有第二海绵介质层侧面的圆孔(10)。

2.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述光纤(4)粘接在所述第二海绵介质层(3)的上表面。

3.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述光纤(4)从所述第二海绵介质层上表面的圆孔(8)、所述第二海绵介质层下表面的圆孔(9)及所述第二海绵介质层侧面的圆孔(10)穿过绑固于所述第二海绵介质层(3)。

4.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述光纤(4)缠绕于所述第二海绵介质层(3)。

5.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述第二海绵介质层(3)的左、右侧面的所述第二海绵介质层侧面的圆孔(10)相通。

6.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述传感器(5)为光电传感器、激光传感器或红外传感器中的其中一种。

7.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述第二海绵介质层上表面的圆孔(8)、所述第二海绵介质层下表面的圆孔(9)、所述第二海绵介质层侧面的圆孔(10)的面积相等，且在所述第二海绵介质层(3)的侧壁等距分布。

8.根据权利要求1所述的一种基于光纤传感技术的智能拳击手套，其特征在于：所述皮革层(2)、所述第一海绵介质层(2)、所述第二海绵介质层(3)、所述第三海绵介质层(14)的侧壁为弧形结构。