CN108721881A - 幼儿投掷系统 - Google Patents

Abstract

投掷是人和智人的生存性动作，投掷能力是幼儿动作发展的核心能力。然而城市化环境的变化，使儿童的动作得不到锻炼，因此急需要研制交互式投掷系统。本发明涉及一种既能激发孩子对投掷项目的兴趣，又能减少枯燥无味的单一活动，能够让孩子在玩耍中获得锻炼机会的幼儿投掷系统。该发明由多个投掷板构成，每个投掷板至少包括数据采集器、数据处理器、数据显示器、语音播报器及无线或有线数据传输网络。数据采集器信号输出端通过无线或有线数据传输网络至移动终端信号输入端，移动终端信号输出端通过无线或有线数据传输网络至后台服务端。优点：一是激发了幼儿对投掷的兴趣，减少枯躁无味而单一的活动，使得孩子在玩耍中获得锻炼；二是实现了用幼儿感兴趣的方式发展基本动作，提高了幼儿动作的协调性、灵活性，促进了幼儿大脑的健康发育。

Description

幼儿投掷系统

技术领域

本发明涉及一种既能激发孩子对投掷项目的兴趣，又能减少枯躁无味而单一活动，使得孩子在玩耍中获得锻炼机会的幼儿投掷系统，属儿童玩具制造领域。

背景技术

《幼儿园工作规程》明确指出，幼儿园体育要“促进幼儿身体正常的生长发育和机能的协调发展，增强体质”。同时《幼儿园教育指导纲要》也提出，“用幼儿感兴趣的方式发展基本动作，提高动作的协调性、灵活性”。《3-6岁儿童学习与发展指南》中也指出要促进发展幼儿动作的协调性和灵活性，鼓励幼儿进行跑跳、钻爬、攀登、投掷、拍球等活动。

往目标处投篮球、扔球（投掷）的游戏，这些都是训练幼儿大运动、各个器官协调能力的游戏，同时又是一种促进科学能力发展的游戏。因为在游戏的过程中，幼儿需要对目标的远近高低有一个目测，对抛掷方向、力量、速度、抛物线等有一个内在的运算过程，常玩这类游戏可提高宝宝的计算能力，同时使腿带动腰，腰带动手，眼带动各个肌肉的整体运动，这么一个发力链，从而带动相关体的协调。

感统失调是一种常见的脑部功能失调。目前，感统失调发病率极高，城市地区已达到40%，这已然成为儿童流行病之一。该病在孩子2岁之前表现并不突出，但是随着年龄的增长，特别是进入幼儿园之后，就会对孩子的学习能力、自理能力、性格养成等方面造成这样或那样的困难，让家长颇为着急。

临床上最常用来治疗感统失调的方法就是康复训练，包括对触觉、前庭、听觉、视觉、运动力等多方面的训练。儿童时期正处于生长发育的黄金时期，所以经过长期训练对孩子的确有一定的效果。

但在多年的幼儿体育教学实践中，发现孩子在投掷这一动作上比较难掌握。对幼儿投掷动作发展情况进行测查发现，一般达标率只有60%，有40%并不达标。分析现状发现幼儿主要在掌握投掷动作要领方面相当欠缺，此外对投掷活动的兴趣缺乏，与老师在进行投掷教学活动中使用的的教学方法与活动设计组织方式也有很大关系。大多数投掷教学活动设计单一。最常见的一种投掷运动是投飞镖，但这个项目的运动并没有放入婴幼儿运动项目中，主要的原因是出于对安全的考虑。而在运动项目中，所设计的投掷活动简单缺乏童趣。最突出问题是多数教师不知道该如何将投掷动作的要领教给幼儿。

发明内容

设计目的：避免背景技术中的不足之处，设计一种能够有效地帮助孩子掌握投掷动作技能的同时，提高幼儿的投掷兴趣和投掷动作的幼儿投掷系统。

设计方案：为了实现上述设计目的，本发明在系统设计上，幼儿投掷系统是由投掷板（装置）、数据终端（可在手机上装上APP软件，或是将现有技术用于不同用途而特殊制作的终端，以下简称数据终端）、后台服务器构成成，或增加相应的运动效果表现装置，投掷板主要负责投掷数据的采集、显示、语音播报、数据的交互与传输，或还有距离或位置控制器件；数据终端主要负责投掷人员的注册、运动参数的设置、与投掷板和后台服务端的数据交互；后台服务器主要负责数据终端传输的数据存储、处理、统计、排名，各类报表的制作和查询。整个系统是由无线或有线的方式进行连接，数据进行交互，即：投掷板与数据终端的连接可以是无线的方式，也可以是有线方式，数据终端与后台服务系统的连接也可以通过无线的方式或有线的方式连接；运动效果表现装置是由一个或一个以上的组件所组成，它与投掷板系统通过无线或有线的方式实现数据连接，控制一个或一个以上的运动效果表现装置动作。

投掷板系统是由投掷板基本件组成，根据需要增加距离位置控制器，或增加一个或一个以上运动效果表现装置所组成。投掷板主要由数据采集部分、数据处理部分、数据显示部分、语音播报部分、数据传输部分所组成，而数据采集部分主要由数个圆环组成，每个圆环又由各自独立的数据采集部分组成。为了测试投掷时力的大小和击中的具体圆环，每个圆环中至少装有3个或3个以上的位移传感器（使用霍尔的或电磁感应式的）或压力传感器（使用电阻应变片或电容式的），以便测量、计算或评价球击中投掷板的力的大小和击中的环数。由于在测量力的大小时需前板相对后板移动距离的水平阻力除计量以外的力尽可能小，所以在安装时采用悬挂式结构，即在悬挂该圆环的重心上，挂壁长度尽可能长，有3个或3个以上的弹性原件（如弹簧、有机硅弹性体、橡胶、橡塑、塑胶、海绵等具有弹性的元件）将圆环支撑顶出，水平悬空于后面板，再用螺丝头固定前圆环不再向外脱离或向内靠近，确保相应的长度，以固定前圆环为一整体。信息采集采用位移传感器，比如霍尔传感器，可以在固定后板中加上相应的磁钢，与霍尔传感器构成固定的位置距离，形成相应的磁场；在外环板上，也装有相对应的磁钢，极性相对——N极对N极，S极对S极，为此所测量的范围可以增加一倍，也可以此提高测量精度。

为了解决产品吸引力的问题，即如何使其变得乐趣，在投掷装置中，加入了语音播放功能，以示投掷个体成绩的播放和对其的鼓励。

为了测量孩子的反应灵敏度，要求其快速投球、捡球，并回到规定的投球位置。系统设置有定时（投掷的时间）投掷计分、击中靶的次数，以评价其成绩好坏；或打在靶上的次数所需的时间和所获得的环数；或打到某个成绩获得的分数所需的时长等不同的计量方式。

为了提供不同的难易程度，系统中设置了不同的距离测量装置，可以采用人工测量的位置开关，或自动测量或监控的位置开关来调整距离。

为了进一步加深孩子对系统玩耍的乐趣，可以通过无线通信的方式，按相应的得分，来指定相对应的玩具做一些相应的动作，可呈现声、光、电、移动物体、蹦跳产品等来增加乐趣。无线通信可以选择多种方式的，如433M、zigbee、wifi、蓝牙等。

为了节省幼儿园的使用空间，本发明采用可挂在墙上的产品为主体，而投掷人所在的位置可以灵活应用，在不做投掷训练时，可以作为10米往返的跑道用或其他运动使用，节省了较大的空间；由于是投掷，较为安全，因此可放心推广使用。

技术方案：一种幼儿投掷系统，由多个投掷板、多台移动数据终端及后台服务器构成；多个投掷板与多台移动数据终端之间有线通信或无线通信，多台移动数据终端与后台服务器之间有线通信或无线通信。

本发明与背景技术相比，一是激发了幼儿对投掷的的兴趣，减少枯躁无味而单一的活动，使得孩子在玩耍中获得锻炼；二是实现了用幼儿感兴趣的方式发展基本动作，提高了幼儿动作的协调性、灵活性，促进了幼儿大脑的健康发育。

附图说明

图1是投掷板的外形示意图。

图2是投掷板的基本结构示意图。

图3是投掷板中前后板之间连接固定的示意图。

图4是投掷板悬挂用的簧片示意图。

图5是投掷系统的基本原理框图。

图6是投掷板的基本原理框图。

图7是实施例中各个信息采集、发光、悬挂位置平面示意图。

图8是实施例中增加位置控制板的投掷系统示意图。

图9是实施例中典型的系统方案示意图。

图10a是实施例中加有位置检测系统的电原理框图。

图10b是实施例中加有最简单的位置检测系统的电原理框图。

具体实施方式

实施例1：参照附图1-10。一种幼儿投掷系统，由多个投掷板、多台移动数据终端及后台服务器构成；多个投掷板与多台移动数据终端之间有线通信或无线通信，多台移动数据终端与后台服务器之间有线通信或无线通信。每个投掷板至少包括数据采集器、数据处理器、数据显示器、语音播报器及无线或有线数据传输网络，数据采集器信号输出端通过无线或有线数据传输网络至移动终端信号输入端，移动终端信号输出端通过无线或有线数据传输网络至后台服务端。数据采集器由数个圆环所组成，每个圆环又由各自独立的数据采集部分组成。为了了解投掷时力的大小和具体击中的圆环，每个圆环中至少装有三个或三个以上的位移传感器或压力传感器，以便测量、计算或评价球击在投掷板上力的大小。一般情况下投掷板悬挂在墙上。

实施例1-1：在实施例1的基础上，位移传感器采用霍尔传感器、电磁感应传感器或压力传感器。

实施例1-2：在实施例1的基础上，投掷板由前面板201、后固定板202、弹簧板203构成，弹簧板203将投掷板的前面板挂在投掷板的后固定板上。

实施例1-3：在实施例1的基础上，嵌在投掷前面板的螺母301，弹簧302顶在前面板201、后固定板202二板之间，螺丝303固定在二板中间，并将弹簧套装在螺丝上，弹簧将使二板之间有一个相对位置且成为一个整体。

实施例1-4：在实施例1的基础上，根据需要增加距离位置控制器，或增加一个或一个以上的运动效果表现装置。

实施例1-5：在实施例1的基础上，幼儿投掷系统设置有定时投掷计分、打到靶上的次数器，或打在靶上的次数所需的时间和获得的环数计数器，或打到多少成绩得到的分数所需时间的时间计时器。

实施例1-6：在实施例1的基础上，幼儿投掷系统中设置不同距离的测量装置，该测量装置采用人工开关测量、采用自动测量或采用监控位置开关。

实施例1-7：在实施例1的基础上，幼儿投掷系统设有得分界线自动指令系统，根据得分多少来指令相应的玩具做一些相应的动作，呈现的可以是声、光、电、移动物体、蹦跳产品等来增加乐趣。

例1：本发明采用悬挂结构方式，将投掷的前面板用一个或一个以上（若是几个环就几个）的弹簧板（或其他达到要求的悬挂强度的薄板或钢丝）挂在后固定板上，如图2所示，前面板的所有重力都作用在弹簧板（见图4）上，所设计的弹簧板的长度相对水平移动的距离大得多，具有一定的长度，而打击到前面板的主要力是水平方向的，所需的移动距离较小（一般在0-5毫米），所以相对夹角很小（0-5度），水平移动位置所受到的阻力最小，也最为简便、价格低廉、可靠，批量生产的设计、制造、一致性都很好，并提高了测量物体击打在投掷前面板力的大小的精度和灵敏度。因为击打过来的力有的很小，若受到水平移动的阻力则会抵消掉击打过来的力，如此投掷板将检测不到位移信息，就无法获得击打力的大小，也无法判别打在哪一环上，最终可能导致无法评价成绩的优劣。如图1所示，101是投掷板的前板，它分成3个环，表示有三个不同的目标准确度；102是显示板，显示相应的内容，如成绩、指示操作等；103是扬声器，用语音的方式播报信息。图2是投掷靶的内部结构剖视图，201是投掷板的前面板，202是投掷板的后固定板，203是弹簧板。该部分通过弹簧板将投掷板的前面板挂在投掷板的后固定板上，由于是悬挂在上面，相对位置比较长，又相对水平移动方向相对比较薄（只要在设计中能承担前面板的2-3倍以上的强度即可），所以当水平的球打击在投掷板的前面板上，变形角度很小，水平移动相对阻力很小，为此提高了测量灵敏度。但存在的一个问题是悬挂的位置可能冰不是在投掷板的重心上，即使是在重心上也还存在投掷前板晃动和不为整体，无法测量力的大小问题，因而在此采用图3的固定模式。其中301是嵌在投掷前面板的螺母，302是弹簧顶在二板之间，303是螺丝固定在二板中间，并且将弹簧套装在螺丝上，这样弹簧迫使二板之间有一个相对位置和成为一个整体。图7是后板上各个信息采集点、发光管、悬挂位置的平面图。当水平方向有力冲击来时，弹簧压缩移动相对位置，传感器将检测到位移信息，从而根据检测到的位移距离，来判断力击中的那一环中，在三点检测力的大小为多少，通过查表方式（根据在不同位置使用不同大小的力的标定表）或计算方式，确定打击的位置（包括打击的具体圆环和上下左右位置）和力的大小，并以语音播报、液晶显示的方式和无线或有线的方式输出投掷结果，并实现娱乐教育的目的。这里所采用的传感器可以是测量位移的传感器，如霍尔传感器（磁钢+线性霍尔）、电磁位移传感器等。

若采用压力传感器，可在各环的三个或三个以上传感器中保留或取消弹簧，即可实现上述测量的基本功能。传感器包括液压传感器、硅传感器等。

例2：见图6所示，是一个最简单的投掷板的电原理图，设置了3环，每一环中均匀设置3个传感器，且每一环中有3个发光管以显示命中哪一环，当开始检测时，在某一环中的传感器接收检测到位移信号，有可能是2个，也可能是3个都检测到，而后经过处理软件判断具体击中哪一环，以及打击时的最大力是多少。获得的数据，将通过语音播放模块播出，并在显示模块上显示，并记录在存储其中，以便查询。

例3：在例1和2的基础上，增加了无线通信模块。如图5所示，在本实施例中采用蓝牙无线通信模块，以便于与手机进行数据交互。手机可以将所有数据，包括用户名、出生年月、性别、学校、学号、测试项目、测试条件、测试数据、成长曲线等等，通过数据传输到服务端，实现注册、登陆、记录、存储、比较、查询等功能，

例4：在例1、2、3的基础上，可增加上位置开关（最简单的开关）、加上蓝牙的位置开关或加上红外的位置开关。首先测试一下投掷人与靶的距离是多少。正式开始测试时，测试投掷人在规定时间里，可以获得多少成绩，如：打了几环。平均落在靶上的力为多少。打在靶上有几次。也可以测试投掷人在规定的投掷次数中所获得成绩。所以在这里所传输的内容相比实施例1、2、3增加了测试的距离。

例5：要求解决孩子的反应能力、平衡能力、体能、手眼脚协调能力和团队互助精神，此外还要求在规定的时间内完成，了解其获得的成绩；包括用最短的时间捡球，然后回到原地或所要求的位置，来获取最快和最有力的投掷和成绩。同时传输的内容信息要增加参与本次团队的人员、姓名、年龄等基本信息。

例6：后台系统根据投掷板传输给手机或中继装置的信息，再将数据传输到后台进行成长性的技术分析，从而判断该投掷人的优劣状况，给出相应的解决方案和建议，以提高运动效果。

例7：在上述实施例的基础上，加上人员识别装置（如RFID或磁卡）、单独、团队计算总分，以解决竞赛过程的统计与评价。

例8：测距的方法可以采用红外测距及位置的方式。如图8所示，是一个典型的投掷区域。803是投掷板、804是围栏、802是红外发射模块、801是红外接收及信息处理模块。在投掷区域内有距离2米、3米、4米等不同距离的标定线，在什么地方投掷时，可以将红外发射和接收板相应的进行挪动。开始运动时，投掷人站在距离线以外，不能越线投掷，否则在投掷板上的准备好的指示将不会显示，成绩无效。这样来实现自动检测与控制的作用。

例9：为了增加投掷后的捡球难度，可以使用六角球。因为六角球打在靶上的回弹方向各有差异，人较难预判，可以用来增加接球和捡球的难度。

例10：为了增加投掷者的趣味性，增加了互动游戏内容。但得到某一投掷成绩时，将有相应的器具或设备可以联动，即声光电结合等表现，可以是毛绒的玩具、电动小车、机器人等。它们有各自的ID和无线通信模块，当接收到相应的无线信息时，便会产生相应的动作，以此来实现娱乐的效果，达到在娱乐中运动的目的。

需要理解到的是：上述实施例虽然对本发明的设计思路作了比较详细的文字描述，但是只是对本发明设计思路的简单文字描述，并不是局限本发明设计思路。任何不超出本发明设计思路的组合、增加或修改，均属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种幼儿投掷系统，其特征是由多个投掷板、多台移动数据终端及后台服务器构成；多个投掷板与多台移动数据终端之间有线通信或无线通信，多台移动数据终端与后台服务器之间有线通信或无线通信。

2.根据权利要求1所述的幼儿投掷系统，其特征是：每个投掷板至少包括数据采集器、数据处理器、数据显示器、语音播报器及无线或有线数据传输网络，数据采集器信号输出端通过无线或有线数据传输网络至移动终端信号输入端，移动终端信号输出端通过无线或有线数据传输网络至后台服务端。

3.根据权利要求2所述的幼儿投掷系统，其特征是：数据采集器由数个圆环所组成，每个圆环都有各自独立的数据采集部分所组成；为了测试投掷时力的大小和打在哪一个圆环上，在每个圆环中至少装有三个或三个以上的位移传感器或压力传感器，以便测量、计算或评价球投来打在投掷板上力的大小。

4.根据权利要求3所述的幼儿投掷系统，其特征是：位移传感器采用霍尔传感器或电磁感应传感器或压力传感器。

5.根据权利要求1所述的幼儿投掷系统，其特征是：投掷板悬挂在墙上。

6.根据权利要求1或5所述的幼儿投掷系统，其特征是：投掷板由前面板201、后固定板202、弹簧板203构成，弹簧板203将投掷板的前面板挂在投掷板的后固定板202上。

7.根据权利要求1或5所述的幼儿投掷系统，其特征是：嵌在投掷前面板的螺母301，弹簧302顶在前面板201、后固定板202二板之间，螺丝303固定在二板中间，并将弹簧套装在螺丝上，弹簧将使二板之间有一个相对位置且成为一个整体。

8.根据权利要求1所述的幼儿投掷系统，其特征是：根据需要增加距离位置控制器，或增加一个或一个以上运动效果表现装置。

9.根据权利要求8所述的幼儿投掷系统，其特征是：幼儿投掷系统设置有定时投掷计分器、纪录打到靶上的次数器，或纪录打在靶上的次数所需的时间和获得的环数的记录器，或记录获得多少分数所需的时间计时器。

10.根据权利要求8所述的幼儿投掷系统，其特征是：幼儿投掷系统中设置不同距离的测量装置，该测量装置采用人工开关测量，或采用自动测量或采用监控位置开关；幼儿投掷系统设有得分界线自动指令系统，根据得分多少指令相应的动作玩具做一些相应的动作，动作可以是声、光、电、会移动的物体、蹦跳产品，以增加乐趣。