CN107970556A - 速度与灵敏度认知训练系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种速度与灵敏度认知训练系统，包括软性地垫、控制终端和与所述控制终端连接的显示屏；所述软性地垫内设有若干阵列设置的接触垫，接触垫内设有若干传感器，用于采集用户于所述接触垫上运动时的运动参数并输出至所述控制终端；所述控制终端包括：用户交互模块和统计分析模块。本发明通过传感器采集用户在软性地垫上运动的运动数据，并由控制终端根据运动数据计算运动结果以及设置运动方案，因此，不管是对于专业运动员或者普通的运动爱好者来说，均可通过使用本发明独立完成整场训练，相比于人工计时和计算，以及人为主观的判断，使用本发明进行运动训练显然更为科学，而且效率更高，更有利于用户提高自身运动能力。
Description
技术领域
本发明涉及运动训练领域，具体涉及一种速度与灵敏度认知训练系统和方法。
背景技术
在体育项目中，科学的训练方法以及好的训练条件直接影响一个用户日后的发展。现有的用户的专业训练，一般是在一固定场地上，由教练进行指挥和计时，以获取该用户的运动参数，并根据该运动参数进行简单计算，以得到该用户的速度和弹跳高度等信息。
但是对于一些没有固定教练进行指导的青少年用户或者普通运动爱好者来说，只能自行进行训练，一般是在地上放一些障碍物进行辅助训练，并自行进行计时和结果计算，其训练效率很低，而且效果不显著。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种速度与灵敏度认知训练系统，旨在解决现有的训练方式不适用于大多数运动者的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出一种速度与灵敏度认知训练系统，包括软性地垫、控制终端和设于所述软性地垫任意一侧且与所述控制终端连接的显示屏；所述软性地垫内设有若干阵列设置的接触垫，且所述接触垫内设有若干传感器，所述传感器与所述控制终端连接，用于采集用户于所述接触垫上运动时的运动参数并输出至所述控制终端；所述控制终端包括：
用户交互模块，用于设置用户的运动方案；
统计分析模块，用于统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果。
优选地，所述速度与灵敏度认知训练系统还包括RFID读写器与RFID电子标签，其中，所述RFID电子标签随用户携带，所述RFID读写器与所述控制终端连接，所述控制终端还包括身份识别模块，用于读取RFID电子标签信息，识别所述用户身份并根据所述用户身份，生成对应的训练方案。
优选地，所述统计分析模块包括：
踏步分析单元，用于根据传感器获取到的原地踏步运动参数统计分析用户的踏步能力；
记忆速度分析单元，用于根据传感器获取到的在规定距离内的用户运动速度参数统计分析用户的记忆速度能力；
跳跃能力分析单元，用于根据传感器获取到的跳跃速度参数统计分析跳跃能力；
转体能力分析单元，用于根据传感器获取到的转体速度参数统计分析转体能力；和/或
速度意识分析单元，用于根据传感器获取到的运动完成时间和次数统计分析速度意识能力。
优选地，所述用户交互模块包括用户自定义模块，所述用户自定义模块包括：
菜单创建单元，用于提供对话框供用户创建训练方案；
运动路线规划单元，用于根据用户创建的训练方案规划运动路线；或者提供用户交互界面供用户输入运动路线；
所述统计分析模块还包括自定义分析单元，用于将传感器获取到的运动参数与用户自定义的运动参数进行比对并输出比对结果。
优选地，所述用户交互模块包括：
训练方案匹配单元，用于根据用户身份，随机获取与所述用户身份匹配的预存训练方案；和/或
统计分析用户此前已完成的训练结果，重新生成对应的训练方案。
本发明还提供一种速度与灵敏度认知训练方法，包括以下步骤：
获取并识别用户身份信息；
根据所述用户身份，生成对应的训练方案；
检测到所述用户触发运动指令后，通过设置在软性地垫上的传感器采集用户运动参数并输出；
统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果。
优选地，所述根据所述用户身份，生成对应的训练方案包括：
根据用户身份，随机获取与所述用户身份匹配的预存训练方案；和/或
统计分析用户此前已完成的训练结果，重新生成对应的训练方案。
优选地，还包括以下步骤：
提供对话框供用户创建训练方案；
根据用户创建的训练方案规划运动路线；或者提供用户交互界面供用户输入运动路线；
将传感器获取到的运动参数与用户自定义的运动参数进行比对并输出比对结果。
优选地，所述统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果的步骤包括：
根据传感器获取到的原地踏步运动参数统计分析用户的踏步能力；
根据传感器获取到的在规定距离内的用户运动速度参数统计分析用户的记忆速度能力；
根据传感器获取到的跳跃速度参数统计分析跳跃能力；
根据传感器获取到的转体速度参数统计分析转体能力；和/或
根据传感器获取到的运动完成时间和次数统计分析速度意识能力。
优选地，所述获取并识别用户身份信息的步骤包括：
读取RFID电子标签信息，识别所述用户身份并根据所述用户身份。
本发明通过传感器采集用户在软性地垫上运动的运动数据，并由控制终端根据运动数据计算运动结果以及设置运动方案，因此，不管是对于专业运动员或者普通的运动爱好者来说，均可通过使用本发明独立完成整场训练，相比于人工计时和计算，以及人为主观的判断，使用本发明进行运动训练显然更为科学，而且效率更高，更有利于用户提高自身运动能力。
附图说明
图1为本发明速度与灵敏度认知训练系统一实施例的结构示意图；
图2为本发明速度与灵敏度认知训练系统又一实施例的结构示意图；
图3为本发明速度与灵敏度认知训练方法一实施例的流程图；
图4为本发明速度与灵敏度认知训练方法又一实施例的流程图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 1000 | 软性地垫 | 2210 | 踏步分析单元 |
| 1100 | 接触垫 | 2220 | 记忆速度分析单元 |
| 1200 | 传感器 | 2230 | 跳跃能力分析单元 |
| 2000 | 控制终端 | 2240 | 转体能力分析单元 |
| 2100 | 用户交互模块 | 2250 | 速度意识分析单元 |
| 2110 | 用户自定义模块 | 2260 | 自定义分析单元 |
| 2111 | 菜单创建单元 | 2300 | 身份识别模块 |
| 2112 | 运动路线规划单元 | 3000 | 显示屏 |
| 2120 | 训练方案匹配单元 | 4000 | RFID读写器 |
| 2200 | 统计分析模块 | 5000 | RFID电子标签 |
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例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例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
本发明提出一种速度与灵敏度认知训练系统，如图1、图2所示，包括软性地垫1000、控制终端2000和设于所述软性地垫1000任意一侧且与所述控制终端2000连接的显示屏3000；所述软性地垫1000内设有若干阵列设置的接触垫1100，且所述接触垫1100内设有若干传感器1200，所述传感器1200与所述控制终端2000连接，用于采集用户于所述接触垫1100上运动时的运动参数并输出至所述控制终端2000；所述控制终端2000包括：
用户交互模块2100，用于设置用户的运动方案；
统计分析模块2200，用于统计分析各传感器1200获取到的所述运动参数，并输出分析结果。
本发明实施例中，用户通过所述用户交互模块2100设置一套运动方案，由所述显示屏3000显示训练图像或播报训练语音，所述用户则根据该运动图像或语音进行训练。所述统计分析模块2200则接收软性地垫1000内设置的传感器1200所检测的用户在软性地垫1000上运动的各项参数，如触地时间、腾空时间等，并根据该各项运动参数进行统计和分析，以得出该用户的训练结果。
本发明为一种人机互动式的训练测试和运动工具，利用显示屏3000视觉或听觉刺激、采集用户接触传感器1200的各项参数，并经过控制终端2000分析后输出训练结果，形成训练报告呈现给用户。传统对于速度的定义是简单的指从A点到B点的平均速度，但是在实际的比赛中，用户并不是整场比赛都保持一个速度，或者循环冲刺。他的灵敏性、爆发性和快速反应能力决定着他整场比赛的成绩，这也就是说用户还应当处理好视觉、听觉等条件下对动觉的刺激，并从这些运动感知中获得信息来控制身体。本发明正是通过对用户反复的视觉和听觉刺激其动觉，来锻炼用户的反应速度、运动能力等各项指标，以提高该项能力。
此外，不管是对于专业运动员或者普通的运动爱好者来说，均可通过使用本发明独立完成整场训练，而且不需要人工计时和计算，全程由传感器采集运动数据，控制终端根据运动数据计算运动结果以及设置运动方案，相比于人为主观的判断，本发明显然更为科学，因此使用本发明进行运动训练，效率更高，更为科学，更有利于用户提高自身运动能力。
作为优选，所述控制终端2000可采用控制台或平板电脑，或两者的结合，所述控制台与所述接触垫1100内的传感器1200电连接，所述平板电脑与所述控制台通过无线网连接。所述传感器1200为精确到0.001秒的高精度传感器1200，所述显示屏3000可直接悬挂于墙面，或者由支架支撑设于所述软性地垫1000一侧，以便于用户观看为宜。
所述软性地垫1000为一整块或由若干块同质透心PVC地板拼接而成，其中设有若干接触垫1100，所述接触垫1100内设有夹层，夹层内则设置传感器1200，所述接触垫1100呈阵列排布，并且以数字或字母依次编号，在所述运动方案中对用户运动路线的指示和标记时，用以指代各接触垫1100位置。
作为优选，所述软性地垫1000包含十二块接触垫1100，其中四块接触垫1100呈田字形排列且位于所述软性地垫1000中央，剩余八块按3×3阵列围设于所述四块接触垫1100的四周。作为优选，十二块所述接触垫1100依次串联，并通过接线盒将其中的传感器1200连接至所述控制终端2000；或者十二块所述接触垫1100相互并联，并通过接线盒将其中的传感器1200连接至所述控制终端2000。作为优选，所述软性地垫1000的边缘设有朝向地面的斜坡，所述斜坡的末端与所述地面平齐，用以减小软性地垫边缘与周围地面之间的高度差。
在一较佳实施例中，如图2所示，所述速度与灵敏度认知训练系统还包括RFID读写器4000与RFID电子标签5000，其中，所述RFID电子标签5000随用户携带，所述RFID读写器4000与所述控制终端2000连接，所述控制终端2000还包括身份识别模块2300，用于读取RFID电子标签5000信息，识别所述用户身份并根据所述用户身份，生成对应的训练方案。
本发明实施例中，所述控制终端2000中设有包含有各个用户身份档案的数据库，所述用户档案包括用户身份信息、历史训练纪录等信息。每个RFID电子标签5000包含对应其中一个用户身份的电子信息，当所述RFID电子标签5000贴近所述RFID读写器4000时，所述RFID读写器4000自动识别该电子信息，并向所述身份识别模块2300发送检索指令，所述身份识别模块2300则从所述数据库中检索并提取出相应的用户档案，并根据档案中该用户的身份信息、历史训练纪录等信息生成对应的训练方案。本发明也可以通过账号和密码登录的方式直接进入该用户档案。
在一较佳实施例中，如图2所示，所述统计分析模块2200包括：
1)踏步分析单元2210，用于根据传感器1200获取到的原地踏步运动参数统计分析用户的踏步能力；所述原地踏步运动参数包括所述用户在软性地垫1000上的踏步频率(次/秒)、踏步总数、左/右脚踏步次数、左/右脚平均腾空时间和左/右脚平均触地时间。用于测试和训练用户的爆发力、起动能力，有利于锻炼下肢肌肉力量。
2)记忆速度分析单元2220，用于根据传感器1200获取到的在规定距离内的用户运动速度参数统计分析用户的记忆速度能力；测试前，显示屏3000播放所述训练方案中的训练图像和/或音频，所述训练图像包括一段文字、字母、数字或颜色图片等，指定所述用户在各目标接触垫1100上依次完成动作测试，测试前用户需记住它们，一旦开始进行测试则显示屏3000上的图像和音频即消失，在进行测试时用户需按照显示图像中的字段顺序依次完成。所述运动速度参数包括测试完成时间、测试失误次数、目标总数和运动总距离，所述目标总数指的是按序接触的目标接触垫1100总数。可应用于患有帕金森或阿兹海默症病人的康复性锻炼，有利于锻炼用户记忆能力和运动决策能力。
3)跳跃能力分析单元2230，用于根据传感器1200获取到的跳跃速度参数统计分析跳跃能力；跳跃测试包含不同的测试内容：单腿跳和双腿跳。一整次跳跃测试可在一个接触垫1100上完成，也可以从一个接触垫1100跳往另一接触垫1100。测试方法为：固定测试时间内计算跳跃频率或者固定跳跃次数计算跳跃时间。所述跳跃速度参数包含：测试中跳跃次数、平均高度、平均腾空时间和平均触地时间，主要应用于测试用户的爆发力，有利于锻炼用户下肢肌肉力量。
4)转体能力分析单元2240，用于根据传感器1200获取到的转体速度参数统计分析转体能力；测试时，用户需要在多个接触垫1100之间来回穿梭，同时显示屏3000上显示指示所述用户进行运动的训练图像，或者播放指示所述用户进行运动的音频，用户根据该图像或音频进行训练。所述转体速度参数包括用户在此项训练中的总反应时间、左/右脚正确触地次数、左/右脚平均反应时间、左/右脚最低反应时间和左/右脚最高反应时间。
5)速度意识分析单元2250，用于根据传感器1200获取到的运动完成时间和次数统计分析速度意识能力。用户根据实际需求将多种训练方案编辑整合，进行整体性训练，速度意识分析单元2250统计本次训练中的测试完成时间、测试失误次数、目标接触垫1100总数以及运动总距离。该项测试适用于篮球、足球、排球等基体项目训练。
在一较佳实施例中，如图2所示，所述用户交互模块2100包括用户自定义模块2110，所述用户自定义模块2110包括：
菜单创建单元2111，用于提供对话框供用户创建训练方案；
运动路线规划单元2112，用于根据用户创建的训练方案规划运动路线；或者提供用户交互界面供用户输入运动路线，所述用户交互界面为可编辑界面；
所述统计分析模块2200还包括自定义分析单元2260，用于将传感器1200获取到的运动参数与用户自定义的运动参数进行比对并输出比对结果。
本发明实施例中，所述用户可以是接收测试和训练的受试者，或者辅助所述受试者训练的教练员。所述教练员具有创建、修改、选择训练方案的权限。为便于表述，以下用户均指代接收测试和训练的受试者。所述用户自定义的运动参数，指的是根据该用户的实际能力以及其期望的目标自行确定的运动参数，该参数一般由教练员确定，并等于或略微高于该用户的实际运动能力，以达到维持和加强的作用。
所述自定义分析单元2260，则是接收用户在接触垫1100上运动时传感器1200所采集的运动参数，并与用户自定义的目标参数进行比对，并输出比对结果。
在一较佳实施例中，如图2所示，所述用户交互模块2100包括：
训练方案匹配单元2120，用于根据用户身份，随机获取与所述用户身份匹配的预存训练方案；和/或
统计分析用户此前已完成的训练结果，重新生成对应的训练方案。
本发明实施例中，所述控制终端2000设有训练方案数据库，用于储存针对各种身份以及需求的训练方案，所述控制终端2000识别用户身份后，所述训练方案匹配单元2120则从所述训练方案数据库中随机提取与所述用户身份匹配的训练方案，以供所用户参照训练。
或者所述控制终端2000识别用户身份后，提取该用户档案，并根据该用户档案中存储的历史训练结果，重新规划新的对应性训练方案。
本发明还提供一种速度与灵敏度认知训练方法，该速度与灵敏度认知训练方法基于前述速度与灵敏度认知训练系统实现。如图3所示，在一较佳实施例中，所述速度与灵敏度认知训练方法包括：
步骤1：获取并识别用户身份信息；本发明实施例中，控制终端2000中设有包含有各个用户身份档案的数据库，以及用于识别用户身份的身份识别模块2300，所述用户档案包括用户身份信息、历史训练纪录等信息。
步骤2：根据所述用户身份，生成对应的训练方案；控制终端2000识别用户身份后读取该用户档案，并生成与该用户身份匹配的训练方案，通过显示屏3000显示运动图像或播放训练音频，用户则根据该运动图像或音频开始运动。
步骤3：检测到所述用户触发运动指令后，通过设置在软性地垫上的传感器采集用户运动参数并输出；控制终端2000收集软性地垫1000上传感器1200所采集的用户运动参数，如触地时间、腾空时间、转体反应时间等。
步骤4：统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果。训练结束时，控制终端2000再根据所述运动参数进行统计和分析，得到此次运动结果，并向所述用户输出该运动结果。
在一较佳实施例中，所述步骤2包括：
根据用户身份，随机获取与所述用户身份匹配的预存训练方案；和/或
统计分析用户此前已完成的训练结果，重新生成对应的训练方案。
本发明实施例中，控制终端2000内预存有对应不同用户身份和需求的训练方案，当所述控制终端2000识别用户身份后，可直接提取预存的与该用户身份匹配的训练方案；或者当所述控制终端2000识别用户身份后，提取该用户档案中的历史训练结果，并根据该历史训练结果生成新的训练方案。
在一较佳实施例中，如图4所示，所述速度与灵敏度认知训练方法还包括：
步骤5：提供对话框供用户创建训练方案；本发明实施例中，所述对话框为可编辑窗口，用户可通过手动输入文字、图像，或勾选所述控制终端2000内预存的选项来创建训练方案，所述训练方案包括用户需要完成的运动项目以及完成该运动项目时期望获得的目标参数。
步骤6：根据用户创建的训练方案规划运动路线；或者步骤7：提供用户交互界面供用户输入运动路线；用户自主或控制终端2000根据训练方案规划出运动路线后，用户根据该运动路线在软性地垫1000上进行运动。
步骤8：将传感器获取到的运动参数与用户自定义的运动参数进行比对并输出比对结果。运动过程中接触垫1100内的传感器1200则获取运动参数，并汇报至所述控制终端2000，控制终端2000将该实际获取的运动参数与上述目标参数进行对比，并输出比对结果，该结果表示用户是否达成期望目标，或者与期望目标之间的差距，以据此制定下一训练方案。
在一较佳实施例中，所述步骤4包括：
根据传感器获取到的原地踏步运动参数统计分析用户的踏步能力；
根据传感器获取到的在规定距离内的用户运动速度参数统计分析用户的记忆速度能力；
根据传感器获取到的跳跃速度参数统计分析跳跃能力；
根据传感器获取到的转体速度参数统计分析转体能力；和/或
根据传感器获取到的运动完成时间和次数统计分析速度意识能力。
如前所述，本发明实施例中，控制终端2000包括踏步分析单元2210、记忆速度分析单元2220、跳跃能力分析单元2230、转体能力分析单元2240和/或速度意识分析单元2250，可以实现对用户的踏步能力、记忆速度能力等能力的分析。
在一较佳实施例中，所述步骤1包括：读取RFID电子标签信息，识别所述用户身份。本发明实施例中，RFID电子标签5000以腕带形式由用户随身携带，控制终端2000上连接有RFID读写器4000，RFID读写器4000读取RFID电子标签5000内包含的电子信息并发送至控制终端2000进行用户身份识别。或者，本发明还可以通过用户输入账号和密码，或者PIN码的方式直接登录。
需要说明，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求保护的范围之内。
以上所述的仅为本发明的部分或优选实施例，无论是文字还是附图都不能因此限制本发明保护的范围，凡是在与本发明一个整体的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明保护的范围内。
Claims (10)
1.一种速度与灵敏度认知训练系统，其特征在于，包括软性地垫、控制终端和设于所述软性地垫任意一侧且与所述控制终端连接的显示屏；所述软性地垫内设有若干阵列设置的接触垫，且所述接触垫内设有若干传感器，所述传感器与所述控制终端连接，用于采集用户于所述接触垫上运动时的运动参数并输出至所述控制终端；所述控制终端包括：
用户交互模块，用于设置用户的运动方案；
统计分析模块，用于统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果。
2.如权利要求1所述的速度与灵敏度认知训练系统，其特征在于，还包括RFID读写器与RFID电子标签，其中，所述RFID电子标签随用户携带，所述RFID读写器与所述控制终端连接，所述控制终端还包括身份识别模块，用于读取RFID电子标签信息，识别所述用户身份并根据所述用户身份，生成对应的训练方案。
3.如权利要求1所述的速度与灵敏度认知训练系统，其特征在于，所述统计分析模块包括：
踏步分析单元，用于根据传感器获取到的原地踏步运动参数统计分析用户的踏步能力；
记忆速度分析单元，用于根据传感器获取到的在规定距离内的用户运动速度参数统计分析用户的记忆速度能力；
跳跃能力分析单元，用于根据传感器获取到的跳跃速度参数统计分析跳跃能力；
转体能力分析单元，用于根据传感器获取到的转体速度参数统计分析转体能力；和/或
速度意识分析单元，用于根据传感器获取到的运动完成时间和次数统计分析速度意识能力。
4.如权利要求1所述的速度与灵敏度认知训练系统，其特征在于，所述用户交互模块包括用户自定义模块，所述用户自定义模块包括：
菜单创建单元，用于提供对话框供用户创建训练方案；
运动路线规划单元，用于根据用户创建的训练方案规划运动路线；或者提供用户交互界面供用户输入运动路线；
所述统计分析模块还包括自定义分析单元，用于将传感器获取到的运动参数与用户自定义的运动参数进行比对并输出比对结果。
5.如权利要求1所述的速度与灵敏度认知训练系统，其特征在于，所述用户交互模块包括：
训练方案匹配单元，用于根据用户身份，随机获取与所述用户身份匹配的预存训练方案；和/或
统计分析用户此前已完成的训练结果，重新生成对应的训练方案。
6.一种速度与灵敏度认知训练方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取并识别用户身份信息；
根据所述用户身份，生成对应的训练方案；
检测到所述用户触发运动指令后，通过设置在软性地垫上的传感器采集用户运动参数并输出；
统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果。
7.根据权利要求6所述的速度与灵敏度认知训练方法，其特征在于，所述根据所述用户身份，生成对应的训练方案包括：
根据用户身份，随机获取与所述用户身份匹配的预存训练方案；和/或
统计分析用户此前已完成的训练结果，重新生成对应的训练方案。
8.根据权利要求6或7所述的速度与灵敏度认知训练方法，其特征在于，还包括以下步骤：
提供对话框供用户创建训练方案；
根据用户创建的训练方案规划运动路线；或者提供用户交互界面供用户输入运动路线；
将传感器获取到的运动参数与用户自定义的运动参数进行比对并输出比对结果。
9.根据权利要求8所述的速度与灵敏度认知训练方法，其特征在于，所述统计分析各传感器获取到的所述运动参数，并输出分析结果的步骤包括：
根据传感器获取到的原地踏步运动参数统计分析用户的踏步能力；
根据传感器获取到的在规定距离内的用户运动速度参数统计分析用户的记忆速度能力；
根据传感器获取到的跳跃速度参数统计分析跳跃能力；
根据传感器获取到的转体速度参数统计分析转体能力；和/或
根据传感器获取到的运动完成时间和次数统计分析速度意识能力。
10.根据权利要求8所述的速度与灵敏度认知训练方法，其特征在于，所述获取并识别用户身份信息的步骤包括：
读取RFID电子标签信息，识别所述用户身份。
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