CN108926831A - 一种电子护具及体联网系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种电子护具，包括气囊、力度测量系统、位置测量系统以及护具本体，力度测量系统包括被置于所述气囊内的气压传感器以测量气囊在外力作用下的气压变化值，位置测量系统包括被配置为与气囊连接的第一电路层并测量在外力作用下第一电路层的电信号变化值，以及一种体联网系统包括电子护具、电子运动胶带、分析系统、无线传输系统和移动终端，第一分析系统被配置为根据气压传感器的气压变化值分析出外力的击打力度，第二分析系统被用以根据第一电路层和电子运动胶带的电信号变化值分析出外力作用的位置和面积，无线传输系统被配置为将分析系统的信息传输至移动终端，移动终端显示外力的力度值、外力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

Description

一种电子护具及体联网系统

技术领域

本发明涉及体育用具领域，具体涉及一种电子护具及体联网系统。

背景技术

在体育对抗中，选手需要穿着专业的运动护具，以防护运动损伤。目前的运动护具主要体现在优化防震、缓冲性能上对运动员的身体进行防护。无法对运动员的训练数据进行统计，不能很好的统计训练数据进而进行针对性练习，运动员学习提升速度慢，如果训练不得当，运动员容易养成不良习惯，对身体造成严重的伤害。特别是现有的力量型运动护具不能科学有效得出学员的击打着力点、击打力度，容易由于错误的击打对运动员的身体造成严重的伤害。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种电子护具，包括气囊、力度测量系统、位置测量系统以及护具本体，力度测量系统包括气压传感器，气压传感器被置于气囊内以测量气囊在外力作用下的气压变化值，位置测量系统包括第一电路层，第一电路层被配置为与气囊连接并测量在外力作用下第一电路层的电信号变化值。

优选的，气囊包括多个大小相同的充气的蜂窝气囊室，多个蜂窝气囊室由一系列紧密排列的空心六角柱体硅胶筋骨分隔而成，在相邻的蜂窝气囊室的接触面均分布若干个通气孔，使蜂窝气囊室中的气体相互联通。通过气囊可以使运动员所受到的击打得以缓冲，减少对抗中运动员受到的伤害。

优选的，护具本体包括硅胶顶面和硅胶底面。采用双层硅胶材料既可以保持护具的外观形状，也可减少对抗中运动员受到的冲击伤害。

优选的，第一电路层由粘贴在蜂窝气囊室的外侧表面与硅胶顶面的电阻应变片连接而成，通过外力作用使电阻应变片的电阻以及第一电路层输出的电信号发生改变。蜂窝气囊室和硅胶顶面受到冲击时产生的形变使电阻应变片发生形变，因此第一电路层产生的电信号也会发生改变，通过这种方式测量外力作用的位置和面积灵敏度高。

优选的，第一电路层包括蜂窝气囊室的内侧上表面中心位置的圆柱状导电硅胶和蜂窝气囊室的内侧下表面对应的断点电路，圆柱状导电硅胶与断点电路被设置为在外力作用下相互连接，以使第一电路层输出的电信号发生改变。通过外力作用，使得圆柱状导电硅胶与断点电路形成导电回路，改变第一电路层输出的电信号，通过这种方式测量外力作用的位置和面积灵敏度高。

优选的，第一电路层包括蜂窝气囊室的外侧表面设有开关电路以及常开开关，并在常开开关上设置有复位弹簧和蜂窝气囊室相连接，常开开关被设置通过外力作用下闭合，并且在失去外力作用下在复位弹簧的作用下开启，使开关电路输出的电信号发生改变。通过外力作用控制常开开关的闭合进而测量外力作用的位置和面积，此方式简单方便、灵敏度高。

优选的，护具本体包括头盔、护甲、护肘、护膝中一种或多种。护具适用于多种身体部位的防护。

还提出了一种体联网系统，包括上述任一项的电子护具、电子运动胶带、分析系统、无线传输系统和移动终端，分析系统包括第一分析系统和第二分析系统，第一分析系统被配置为根据气压传感器的气压变化值分析出外力的击打力度，第二分析系统被用以根据电子护具的第一电路层和电子运动胶带的电信号变化值分析出外力作用的位置和面积，无线传输系统被配置为将分析系统的信息传输至移动终端，移动终端显示外力的力度值、外力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

优选的，其中电子运动胶带包括胶带本体和第二电路层，胶带本体的上表面粘贴有电阻应变片，第二分析系统被用以测量胶带本体发生形变导致电阻应变片的电阻值和第二电路层的电信号的变化值，判断出人体部位的运动状态改变情况。

优选的，无线传输系统包括蓝牙或无线网络传输，移动终端包括手机、电脑或其他可显示出数值的终端。

本发明提出了一种电子护具及体联网系统，电子护具的护具本体为硅胶顶面和硅胶底面，内部设有蜂窝气囊室、力度值测量系统和位置测量系统。当护具受到外力击打时，硅胶顶面发生形变，挤压蜂窝气囊室的气体，硅胶材料制成的护具本体与蜂窝气囊室可以有效起到缓冲的作用，减少外力击打对人体的伤害。同时力度值测量系统可以测得气囊的气压变化值，位置测量系统可以测得第一电路层的电信号变化值。体联网系统的电子护具、电子运动胶带、分析系统、无线传输系统和移动终端，电子护具的力度值测量系统和位置测量系统分别可以被第一分析系统和第二分析系统得出外力作用的击打力度、位置和面积。电子运动胶带包括胶带本体以及胶带本体的上表面粘贴电阻应变片的第二电路层。将运动胶带固定在人体部位的两端，随着人体部位发生运动，使电阻应变片发生形变，通过第二分析系统对第二电路层的电流信号进行分析，判断出人体部位的状态改变情况，如手肘、膝盖部位的弯曲状态。再通过无线传输系统将分析系统的信息传输至移动终端。因此在移动终端可以直观的显示出人体部位的运动状态变化情况，击打的力度、位置和单位面积力度值。本体联网系统可以为运动员的运动数据进行实时记录，为实现最优行为训练设计提供参考。

附图说明

包括附图以提供对实施例的进一步理解并且附图被并入本说明书中并且构成本说明书的一部分。附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本发明的原理。将容易认识到其它实施例和实施例的很多预期优点，因为通过引用以下详细描述，它们变得被更好地理解。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。

图1为本发明的实施例的电子护具的结构示意图；

图2为本发明的实施例的电子护具的蜂窝气囊俯视图；

图3为本发明的实施例的电子护具的蜂窝气囊室的侧面接触面结构示意图；

图4为本发明的实施例的电子护具的位置检测系统的电路图Ⅰ；

图5为本发明的实施例的电子护具的位置检测系统的未连通电路图II；

图6为本发明的实施例的电子护具的位置检测系统的连通电路图Ⅲ；

图7为本发明的实施例的电子护具的位置检测系统的未连通电路图Ⅳ；

图8为本发明的实施例的电子护具的位置检测系统的连通电路图Ⅴ；

图9为本发明的实施例的电子运动胶带的结构示意图；

图10为本发明的实施例的电子运动胶带的电路图；

图11为本发明的实施例的体联网的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提出了一种电子护具1，如图1所示，包括气囊2、力度测量系统3、位置测量系统4以及护具本体5。气囊2包括多个大小相同的充气的蜂窝气囊室6，图2示出了气囊2的俯视图，多个蜂窝气囊室6由一系列紧密排列的空心六角柱体硅胶筋骨分隔而成。图3图示出蜂窝气囊室6的侧面接触面结构示意图，在相邻的蜂窝气囊室6的接触面均分布若干个通气孔，使蜂窝气囊室6中的气体相互联通。护具本体5包括硅胶顶面7和硅胶底面。护具本体5包括头盔、护甲、护肘、护膝中一种或多种。在可选的实施例中，护具本体5还可以根据需求做成其他的形状，电子护具1适用于多种身体部位的防护。通过气囊2以及硅胶材料制成的护具本体5可以保持护具的外观形状，使运动员所受到的击打得以缓冲，减少对抗中运动员受到的冲击伤害。

力度测量系统3包括气压传感器8，气压传感器8被置于气囊2内以测量气囊2在外力作用下的气压变化值。位置测量系统3包括第一电路层9，第一电路层9被配置为与气囊2连接并测量在外力作用下第一电路层9的电信号变化值。当电子护具1受到外力击打时，硅胶顶面7发生形变，挤压相应位置的蜂窝气囊室6内部的空气，气囊3内部气压发生变化。力度测量系统3通过气压传感器8测量到气压变化值，并由第一电路层9传导出电信号变化值；利用气压变化值和电信号变化值的关系，分析电信号得到外力的击打力度。

第一电路层9的结构包括3种方式，其中第一种方式的电路图如图4所示，第一电路层9由粘贴在蜂窝气囊室6的外侧表面与硅胶顶面7的电阻应变片10连接成惠斯通电桥。当无外力作用时，电阻应变片10可变电阻阻值不变，惠斯通电桥保持平衡状态，输出电信号的电压值为0。当外力作用在电子护具1的硅胶顶面7时，局部位置的硅胶顶面7发生形变，相应位置的电阻应变片10可变电阻随硅胶顶面7的形变而产生阻值变化，使对应的惠斯通电桥失去平衡，输出与作用力大小成正比的电压信号。通过外力作用使蜂窝气囊室6和硅胶顶面7产生形变，进而电阻应变片10的电阻以及第一电路层9输出的电信号发生改变。因此第一电路层9产生的电信号也会发生改变，通过这种方式测量外力作用的位置和面积灵敏度高。

第二种方式的电路图如图5和图6所示，第一电路层9包括蜂窝气囊室6的内侧上表面中心位置的圆柱状导电硅胶11和蜂窝气囊室6的内侧下表面对应的断点电路，圆柱状导电硅胶11与断点电路被设置为在外力作用下相互连接，以使第一电路层9输出的电信号发生改变。当没有外力作用时，电路为开路状态，电路的电信号输出低电平。当外力作用在电子护具1的硅胶顶面7时，局部位置的硅胶顶面7发生形变，挤压相应位置的蜂窝气囊室6的圆柱状导电硅胶11，圆柱状导电硅胶11与电路的断点相接触，形成回路，使电路的电信号输出高电平。通过外力作用，使得圆柱状导电硅胶11与断点电路形成导电回路，改变第一电路层9输出的电信号，通过这种方式测量外力作用的位置和面积灵敏度高。

第三种方式的电路图如图7和图8所示，第一电路层9包括蜂窝气囊室6的外侧表面设有开关电路以及常开开关12，并在常开开关12上设置有复位弹簧13和蜂窝气囊室6相连接。常开开关12被设置通过外力作用下闭合，并且在失去外力作用下在复位弹簧13的作用下开启，使开关电路输出的电信号发生改变。当没有外力作用时，开关电路为开路状态，开关电路的电信号输出低电平。当外力作用在电子护具1的硅胶顶面7时，局部位置的硅胶顶面7发生形变，挤压相应位置的常开开关12闭合，开关电路形成回路，使开关电路的信号输出线输出高电平。当外力消失时，在复位弹簧13的作用下，常开开关12断开，开关电路恢复开路状态。通过外力作用控制常开开关12的闭合进而测量外力作用的位置和面积，此方式简单方便、灵敏度高。

还提出了一种体联网系统，包括上述任一项的电子护具1、电子运动胶带14、分析系统、无线传输系统15和移动终端16。分析系统包括第一分析系统17和第二分析系统18，第一分析系统17被配置为根据气压传感器8的气压变化值分析出外力的击打力度，第二分析系统18被用以根据电子护具2的第一电路层9和电子运动胶带14的电信号变化值分析出外力作用的位置和面积。其中电子运动胶带14包括胶带本体和第二电路层19，胶带本体的上表面粘贴有电阻应变片10，第二分析系统18被用以测量胶带本体发生形变导致电阻应变片10的电阻值和第二电路层19的电信号的变化值，判断出人体部位的运动状态改变情况。

无线传输系统15包括蓝牙或无线网络传输，移动终端16包括手机、电脑或其他可显示出数值的终端。无线传输系统15被配置为将分析系统的信息传输至移动终端16，移动终端16显示外力的力度值、外力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

具体实施例1

将电子护具1的护具本体5设计为头盔、护甲、护肘、护膝等护具外观。在体育对抗中，双方运动员佩戴电子护具1，并将电子运动胶带14固定在运动员手肘、膝盖处的两端。

在对抗过程中，运动员的运动状态发生改变，如手肘和膝盖的弯曲。电子运动胶带14发生形变，电阻应变片10随之发生形变，电阻应变片10电阻值发生改变，第二电路层19的电流发生变化。第二分析系统18根据电流变化值和电阻应变片10电阻变化值的关系，得出电阻值的变化，再由电阻应变片10电阻值的变化值和电子运动胶带14形变的关系得出电子运动胶带14的形变量，从而判断出人体部位的状态改变。无线传输系统15通过蓝牙或无线网络传输等方式将第二分析系统18的信息实时传输至移动终端16，在移动终端16上显示运动员的手肘、膝盖部位的弯曲状态。

当电子护具1的硅胶顶面7没有收到外力时，第一电路层9无电信号输出。在对抗过程中，当运动员击打对方运动员身上佩戴的电子护具1时，硅胶顶面7发生形变，挤压蜂窝气囊室6气体，气囊2内部气压发生变化，力度测量系统3测得外力的击打力度。同时，外力作用的硅胶顶面7的局部位置发生形变，相应位置的电阻应变片10可变电阻随硅胶顶面7的形变而产生阻值变化，使对应的惠斯通电桥失去平衡，输出与作用力大小成正比的电信号。将每个蜂窝气囊室6对应的第一电路层9产生的电信号均传输至第二分析系统18，第二分析系统18根据第一电路层9传输的电信号状态，分析出外力作用的位置和面积。无线传输系统15通过蓝牙或无线网络传输等方式实时将力度测量系统的信息和位置测量系统的信息传输至移动终端16，在移动终端16显示外力的力度值、力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

在移动终端16上可显示：人体部位的运动状态变化情况，击打的力度、位置和单位面积力度值。通过分析数据，可得到运动员的运动状态并得出实现最大的打击力度的方式，为运动员的最优训练提供参考。

具体实施例2

将电子护具1的护具本体5设计为头盔、护甲、护肘、护膝等护具外观。在体育对抗中，双方运动员佩戴电子护具1，并将电子运动胶带14固定在运动员手肘、膝盖处的两端。

在对抗过程中，运动员的运动状态发生改变，如手肘和膝盖的弯曲。电子运动胶带14发生形变，电阻应变片10随之发生形变，电阻应变片10电阻值发生改变，第二电路层19的电流发生变化。第二分析系统18根据电流变化值和应变片电阻变化值的关系，得出电阻值的变化，再由电阻应变片10电阻值的变化值和电子运动胶带14形变的关系得出电子运动胶带14的形变量，从而判断出人体部位的状态改变。无线传输系统15通过蓝牙或无线网络传输等方式将第二分析系统18的信息实时传输至移动终端16，在移动终端16上显示运动员的手肘、膝盖部位的弯曲状态。

在对抗过程中，当运动员击打对方运动员身上佩戴的电子护具1时，硅胶顶面7发生形变，挤压蜂窝气囊室6气体，气囊2内部气压发生变化，力度测量系统3测得外力的击打力度。同时，外力作用的硅胶顶面7的局部位置发生形变，挤压相应位置的蜂窝气囊室6的圆柱状导电硅胶11，圆柱状导电硅胶11与电路的断点相接触连通电路，使第一电路层9输出的电信号由低电平变为高电平，第一电路层9将每个蜂窝气囊室6对应的电路传输的电信号均传输至第二分析系统18，第二分析系统18根据第一电路层9传输的电信号状态，分析出外力作用的位置和面积。无线传输系统15通过蓝牙或无线网络传输等方式实时将力度测量系统3的信息和位置测量系统4的信息传输至移动终端16，在移动终端16显示外力的力度值、力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

在移动终端16上可显示：人体部位的运动状态变化情况，击打的力度、位置和单位面积力度值。通过分析数据，可得到运动员的运动状态并得出实现最大的打击力度的方式，为运动员的最优训练提供参考。

具体实施例3

将电子护具1的护具本体5设计为头盔、护甲、护肘、护膝等护具外观。在体育对抗中，双方运动员佩戴电子护具1，并将电子运动胶带14固定在运动员手肘、膝盖处的两端。

在对抗过程中，运动员的运动状态发生改变，如手肘和膝盖的弯曲。电子运动胶带14发生形变，电阻应变片10随之发生形变，电阻应变片10电阻值发生改变，第二电路层19的电流发生变化。第二分析系统18根据电流变化值和电阻应变片10电阻变化值的关系，得出电阻值的变化，再由电阻应变片10电阻值的变化值和电子运动胶带形变13的关系得出电子运动胶带14的形变量，从而判断出人体部位的状态改变。无线传输系统15通过蓝牙或无线网络传输等方式将第二分析系统18的信息实时传输至移动终端16，在移动终端16上显示运动员的手肘、膝盖部位的弯曲状态。

当电子护具1的硅胶顶面7没有收到外力时，第一电路层9的电信号输出低电平。在对抗过程中，当运动员击打对方运动员身上佩戴的电子护具1时，硅胶顶面7发生形变，挤压蜂窝气囊室6气体，气囊2内部气压发生变化，力度值测量系统3测得外力的击打力度。同时，外力作用的硅胶顶面7的局部位置发生形变，挤压相应位置的常开开关12，常开开关12闭合，开关电路形成回路，使开关电路的电信号输出高电平。当外力消失时，在复位弹簧13的作用下，常开开关12断开，开关电路恢复开路状态。第一电路层9将每个蜂窝气囊室6对应的电路传输的电信号均传输至第二分析系统18，第二分析系统18根据第一电路层9传输的电信号状态，分析出外力作用的位置和面积。无线传输系统15通过蓝牙或无线网络传输等方式实时将力度测量系统3的信息和位置测量系统4的信息传输至移动终端16，在移动终端16显示外力的力度值、力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

在移动终端16上可显示：人体部位的运动状态变化情况，击打的力度、位置和单位面积力度值。通过分析数据，可得到运动员的运动状态并得出实现最大的打击力度的方式，为运动员的最优训练提供参考。

本发明提出了一种电子护具1及体联网系统，体联网系统包括电子护具1、电子运动胶带14、分析系统、无线传输系统15和移动终端16。电子护具1的护具本体5为硅胶顶面7和硅胶底面，内部设有蜂窝气囊室6、力度值测量系统3和位置测量系统4。当护具受到外力击打时，硅胶顶面7发生形变，挤压蜂窝气囊室6的气体，硅胶材料制成的护具本体5与蜂窝气囊室6可以有效起到缓冲的作用，减少外力击打对人体的伤害。电子护具1的力度值测量系统3和位置测量系统4分别可以被第一分析系统17和第二分析系统18得出外力作用的击打力度、位置和面积。电子运动胶带可固定在人体部位的两端，随着人体部位发生运动，使电阻应变片10发生形变，通过第二分析系统18对第二电路层19的电流信号进行分析，判断出人体部位的状态改变情况。再通过无线传输系统15将分析系统的信息传输至移动终端16。因此在移动终端16可以直观的显示出人体部位的运动状态变化情况，击打的力度、位置和单位面积力度值。本体联网系统可以为运动员的运动数据进行实时记录，为实现最优行为训练设计提供参考。

以上描述了本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

在本申请的描述中，尽管在方法权利要求中以一定顺序列出了各个步骤，但是这些步骤并不一定以所列出的步骤来执行，相反在不背离本发明的精神和主旨的情况下可以以相反或并行的方式执行。措词‘包括’并不排除在权利要求未列出的元件或步骤的存在。元件前面的措词‘一’或‘一个’并不排除多个这样的元件的存在。在相互不同从属权利要求中记载某些措施的简单事实不表明这些措施的组合不能被用于改进。在权利要求中的任何参考符号不应当被解释为限制范围。

Claims (10)

1.一种电子护具，其特征在于：包括气囊、力度测量系统、位置测量系统以及护具本体，所述力度测量系统包括气压传感器，所述气压传感器被置于所述气囊内以测量所述气囊在外力作用下的气压变化值，所述位置测量系统包括第一电路层，所述第一电路层被配置为与所述气囊连接并测量在外力作用下所述第一电路层的电信号变化值。

2.根据权利要求1所述的电子护具，其特征在于：所述气囊包括多个大小相同的充气的蜂窝气囊室，所述多个蜂窝气囊室由一系列紧密排列的空心六角柱体硅胶筋骨分隔而成，在相邻的所述蜂窝气囊室的接触面均分布若干个通气孔，使所述蜂窝气囊室中的气体相互联通。

3.根据权利要求2所述的电子护具，其特征在于：所述护具本体包括硅胶顶面和硅胶底面。

4.根据权利要求3所述的电子护具，其特征在于：所述第一电路层由粘贴在所述蜂窝气囊室的外侧表面与所述硅胶顶面的电阻应变片连接而成，通过外力作用使所述电阻应变片的电阻以及所述第一电路层输出的电信号发生改变。

5.根据权利要求2所述的电子护具，其特征在于：所述第一电路层包括所述蜂窝气囊室的内侧上表面中心位置的圆柱状导电硅胶和所述蜂窝气囊室的内侧下表面对应的断点电路，所述圆柱状导电硅胶与所述断点电路被设置为在外力作用下相互连接，以使所述第一电路层输出的电信号发生改变。

6.根据权利要求2所述的电子护具，其特征在于：所述第一电路层包括所述蜂窝气囊室的外侧表面设有开关电路以及常开开关，并在所述常开开关上设置有复位弹簧和所述蜂窝气囊室相连接，所述常开开关被设置通过外力作用下闭合，并且在失去外力作用下在所述复位弹簧的作用下开启，使所述开关电路输出的电信号发生改变。

7.根据权利要求1所述的电子护具，其特征在于：所述护具本体包括头盔、护甲、护肘、护膝中一种或多种。

8.一种体联网系统，其特征在于：包括权利要求1-7中任一项所述的电子护具、电子运动胶带、分析系统、无线传输系统和移动终端，所述分析系统包括第一分析系统和第二分析系统，所述第一分析系统被配置为根据所述气压传感器的气压变化值分析出外力的击打力度，所述第二分析系统被用以根据所述电子护具的第一电路层和所述电子运动胶带的电信号变化值分析出外力作用的位置和面积，所述无线传输系统被配置为将所述分析系统的信息传输至所述移动终端，所述移动终端显示外力的力度值、外力作用的位置和面积以及单位面积受力值。

9.根据权利要求8所述的体联网系统，其中所述电子运动胶带包括胶带本体和第二电路层，所述胶带本体的上表面粘贴有电阻应变片，所述第二分析系统被用以测量所述胶带本体发生形变导致所述电阻应变片的电阻值和所述第二电路层的电信号的变化值，判断出人体部位的运动状态改变情况。

10.根据权利要求8所述的体联网系统，其特征在于：所述无线传输系统包括蓝牙或无线网络传输，移所述动终端包括手机、电脑或其他可显示出数值的终端。