CN108434698B - 一种体育球类运动教学系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种体育球类运动教学系统，包括视频采集模块、运动状态采集模块、动作标准判断模块、动作指导建议输出模块、三维教学模块、人机操作模块和中央处理器。本发明实现了球类训练动作的自动判定和指导，且在可以在训练学习的过程中的采用三维投放的形式进行教学视频或指导视频的播放，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量；通过手指与手背，手背与手腕之间角度的精准定位，提高了训练者的训练效率；系统扩展性好，可根据需要进行目标数据获取算法的编辑，从而实现各种训练相关数据的获取。

Description

一种体育球类运动教学系统
技术领域
本发明涉及体育训练领域，具体涉及一种体育球类运动教学系统。
背景技术
球类运动是一项十分受欢迎的体育运动，目前，市面上并没有专门针对球类运动的教学训练系统，大多采用教练当场进行观察指导的模式，或者采用摄像头进行训练视频的采集，然后在结束训练后，教练进行观察指导，大部分人只能靠自我体会与领悟，训练的效率极其低下，且动作不规范。我们知道在球类运动中，如篮球、排球和羽毛球的训练中，手指与手背，手背与手腕之间的角度是两项重要的影响因素。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种体育球类运动教学系统，实现了球类训练动作的自动判定和指导，且在可以在训练学习的过程中的采用三维投放的形式进行教学视频或指导视频的播放，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量；通过手指与手背，手背与手腕之间角度的精准定位，提高了训练者的训练效率。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种体育球类运动教学系统，包括
视频采集模块，用于进行整个训练过程视频数据的采集，并将采集到的数据发送到数据处理模块；
运动状态采集模块，通过设置在腰带壳和手套内的加速度传感器、角速度传感器进行人体在训练时的运动状态数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到数据库进行存储；
动作标准判断模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；还用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；
动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判断模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；同时用于将指导意见转换成第一转动关节和第二转动关节转动的控制命令，进行第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂之间角度的调整，从而实现运动员训练时手指、手背以及手腕之间角度的调控；
三维教学模块，包括空气屏幕生成系统、若干组3D投影仪和素材数据库，用于根据中央处理器发送的控制命令从素材数据库内调用相应的数据建立各种教学三维模型和互动三维模型；
人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；
中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。
优选地，所述手套包括一体成型的手套本体和腕带本体，手套本体的五个手指套内均安装有加速度传感器和角速度传感器。
优选地，所述手套内还安装有一机械臂，该机械臂包括第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂，第二机械臂两端分别通过第一转动关节、第二转动关节与第一机械臂、第三机械臂相连，且第一机械臂、第二机械臂的连接点位于手指部与手背部的连接处，第二机械臂和第三机械臂的连接点位于手背部与手腕部的连接处。
优选地，加速度传感器、角速度传感器、第一转动关节、第二转动关节均通过无线模块与中央处理器实现通讯。
优选地，还包括一计算分析模块，内设算法编辑模块，用于通过各种算法进行目标数据的获取。
优选地，还包括一显示屏，用于进行监测数据的播放，还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于监测到的数据输出表征运动状态情况的二维结果图、三维结果图。
优选地，还包括：
图形绘制模块，用于根据所监测到数据绘制各种曲线图；
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
优选地，所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，且内设数据文本转换模块，用于进行数据文本格式的相互转换。
优选地，所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第一转动关节和第三转动关节均采用软性PVC材质，且机械臂外套接有一硅胶套，硅胶套缝合在所述手套内。
本发明具有以下有益效果：
实现了球类训练动作的自动判定和指导，且在可以在训练学习的过程中的采用三维投放的形式进行教学视频或指导视频的播放，大大方便了训练者对于各个动作的反复观摩和理解，使得动作更加规范，同时也减轻了教练的工作量；通过手指与手背，手背与手腕之间角度的精准定位，提高了训练者的训练效率；系统扩展性好，可根据需要进行目标数据获取算法的编辑，从而实现各种训练相关数据的获取。
附图说明
图1为本发明实施例一种体育球类运动教学系统的系统框图。
图2为本发明实施例中手套的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-2所示，本发明实施例提供了一种体育球类运动教学系统，包括：
视频采集模块，用于进行整个训练过程视频数据的采集，并将采集到的数据发送到数据处理模块；
运动状态采集模块，通过设置在腰带壳和手套内的加速度传感器、角速度传感器进行人体在训练时的运动状态数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到数据库进行存储；
动作标准判断模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息；还用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动S03矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；
动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判断模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；同时用于将指导意见转换成第一转动关节和第二转动关节转动的控制命令，进行第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂之间角度的调整，从而实现运动员训练时手指、手背以及手腕之间角度的调控；
三维教学模块，包括空气屏幕生成系统、若干组3D投影仪和素材数据库，用于根据中央处理器发送的控制命令从素材数据库内调用相应的数据建立各种教学三维模型和互动三维模型；
人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；
中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改。
优选地，所述手套包括一体成型的手套本体1和腕带本体2，手套本体1的五个手指套6内均安装有加速度传感器7和角速度传感器8。
优选地，所述手套内还安装有一机械臂，该机械臂包括第一机械臂3、第二机械臂4和第三机械臂5，第二机械臂4两端分别通过第一转动关节、第二转动关节与第一机械臂3、第三机械臂5相连，且第一机械臂3、第二机械臂4的连接点位于手指部与手背部的连接处，第二机械臂和第三机械臂的连接点位于手背部与手腕部的连接处。
加速度传感器、角速度传感器、第一转动关节、第二转动关节均通过无线模块与中央处理器实现通讯。
还包括一计算分析模块，内设算法编辑模块，用于通过各种算法进行目标数据的获取。
还包括一显示屏，用于进行监测数据的播放，还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于监测到的数据输出表征运动状态情况的二维结果图、三维结果图。
还包括：
图形绘制模块，用于根据所监测到数据绘制各种曲线图；
对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，且内设数据文本转换模块，用于进行数据文本格式的相互转换。
所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第一转动关节和第三转动关节均采用软性PVC材质，且机械臂外套接有一硅胶套，硅胶套缝合在所述手套内。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种体育球类运动教学系统，其特征在于，包括
视频采集模块，用于进行整个训练过程视频数据的采集，并将采集到的数据发送到数据处理模块；
运动状态采集模块，通过设置在腰带壳和手套内的加速度传感器、角速度传感器进行人体在训练时的运动状态数据的采集，并将采集到的数据通过北斗模块发送到数据库进行存储；
动作标准判断模块，用于通过kinect深度传感器进行骨骼信息获取；还用于消除锁获得骨骼信息的抖动和噪声干扰，并计算获取所有骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息；还用于将计算所得的骨骼对的角度旋转移动SO3矩阵信息与标准动作数据库内录制的标准动作信息进行比较，如果差距小于某个门限，则认为标准，否则认为不标准；
动作指导建议输出模块，用于根据动作标准判断模块的评估结果进行指导意见的输出，并将输出的指导意见储存在相应的数据库内，通过短信编辑模块发送到对应的训练者的移动终端；同时用于将指导意见转换成第一转动关节和第二转动关节转动的控制命令，进行第一机械臂、第二机械臂和第三机械臂之间角度的调整，从而实现运动员训练时手指、手背以及手腕之间角度的调控；
三维教学模块，包括空气屏幕生成系统、若干组3D投影仪和素材数据库，用于根据中央处理器发送的控制命令从素材数据库内调用相应的数据建立各种教学三维模型和互动三维模型；
人机操作模块，用于用户登录，输入各种控制命令以及待储存数据；
中央处理器，用于协调上述模块工作，用于接收人机操作模块输入的各种控制命令，并按照预设的算法发送到指定模块；还用于用户注册、权限管理以及密码修改；
所述手套包括一体成型的手套本体(1)和腕带本体(2)，手套本体(1)的五个手指套(6)内均安装有加速度传感器(7)和角速度传感器(8)；所述手套内还安装有一机械臂，该机械臂包括第一机械臂(3)、第二机械臂(4)和第三机械臂(5)，第二机械臂(4)两端分别通过第一转动关节、第二转动关节与第一机械臂(3)、第三机械臂(5)相连，且第一机械臂(3)、第二机械臂(4)的连接点位于手指部与手背部的连接处，第二机械臂和第三机械臂的连接点位于手背部与手腕部的连接处；所述第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第一转动关节和第三转动关节均采用软性PVC材质，且机械臂外套接有一硅胶套，硅胶套缝合在所述手套内加速度传感器、角速度传感器、第一转动关节、第二转动关节均通过无线模块与中央处理器实现通讯。
2.根据权利要求1所述的一种体育球类运动教学系统，其特征在于，还包括一计算分析模块，内设算法编辑模块，用于通过各种算法进行目标数据的获取。
3.根据权利要求1所述的一种体育球类运动教学系统，其特征在于，还包括一显示屏，用于进行监测数据的播放，还用于显示人机操作模块输入的各种数据以及整个监测过程中需要显示的数据，并基于监测到的数据输出表征运动状态情况的二维结果图、三维结果图。
4.根据权利要求1所述的一种体育球类运动教学系统，其特征在于，还包括图形绘制模块，用于根据所监测到数据绘制各种曲线图；对比分析模块，将绘制曲线与原实测曲线进行对比分析和预测，输出分析预测结果。
5.根据权利要求1所述的一种体育球类运动教学系统，其特征在于，所述人机操作模块包括图片输入模块、语音输入模块和文字输入模块，且内设数据文本转换模块，用于进行数据文本格式的相互转换。
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