CN109589571A - 智能兵乓球拍及其监控系统 - Google Patents

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CN109589571A CN201910062484.5A CN201910062484A CN109589571A CN 109589571 A CN109589571 A CN 109589571A CN 201910062484 A CN201910062484 A CN 201910062484A CN 109589571 A CN109589571 A CN 109589571A
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张秀君
孙晓丽
郑佳岚
陈科利
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Abstract

本发明提供了一种智能兵乓球拍及其监控系统，该智能兵乓球拍包括球拍本体和设置在该球拍本体的拍柄上的监控芯片；监控芯片包括充电电路、电池、充电保护电路及姿态传感器模块；保护电路连接电池与充电电路，用于控制电池为姿态传感器模块供电，并控制充电电路为电池充电；该姿态传感器模块用于实时采集该智能兵乓球拍的第一动作数据，将该第一动作数据发送至监控终端，以使监控终端进行运动姿态识别。在本方案中，直接在兵乓球拍上设置监控芯片，并由该监控芯片采集动作数据，然后将该动作数据发送至监控终端进行运动姿态识别，从而无需众多的外设设备，有效降低了成本，拓宽了应用范围，促进了产品的推广使用。

Description

智能兵乓球拍及其监控系统
技术领域
本发明涉及智能体育器材技术领域，尤其是涉及一种智能兵乓球拍及其监控系统。
背景技术
随着全民健身意识的提高，越来越多的人积极加入健身行列，规范运动和技术关键点的掌握成为一个难点。运动员或者个人爱好者为了运动过程中的动作要领，只能采用视频回放+实际操练的方式进行动作纠正和动作讲解。这种方式造成大量时间的浪费，效率非常低下，因此越来越多的人希望找到一种能够反映出运动数据的智能设备，以便能够直接观察自己的运动姿态，由此智能体育器材应运而生。
例如，在兵乓球运动的运动监控中，在智能乒乓球桌配备两个摄像头、一个高清投影仪以及若干运动传感器。摄像头负责拍摄乒乓球不同的运动，且内置的各种不同功能的传感器则用来跟踪乒乓球的运动轨迹。同时，高清投影仪则负责实时投射乒乓球的运动轨迹以及各种不同的数据。整个乒乓球桌桌面就是一个超大的触摸显示屏，并且配备了识别模块，只要将属于自己的球拍放在特定区域，就可以显示出该球员的各项运动数据及姿态。
智能乒乓球桌目前还处于研制阶段，其中姿态采集与识别基本通过球桌前后方的摄像头完成，球桌本身完成对乒乓球落点的采集与判断。这种对兵乓球运动进行监控的方式，所需的外设设备众多，成本高昂，应用受限且不利于产品推广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种智能兵乓球拍及其监控系统，以缓解智能兵乓球桌对兵乓球运动进行监控时，所需的外设设备众多，成本高昂，应用受限且不利于产品推广的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种智能兵乓球拍，包括：球拍本体和设置在所述球拍本体的拍柄上的监控芯片；
所述监控芯片包括充电电路、电池、充电保护电路及姿态传感器模块；
所述电池通过所述充电电路与外接电源连接；所述电池还与所述传感器模块连接；
所述充电保护电路连接所述电池与所述充电电路，用于控制所述电池为所述姿态传感器模块供电，并控制所述充电电路为所述电池充电；
所述姿态传感器模块用于实时采集所述智能兵乓球拍的第一动作数据，将所述第一动作数据发送至监控终端，以使所述监控终端进行运动姿态识别。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述充电电路包括TC4056A芯片，所述TC4056A芯片通过电阻连接至少一个充电指示灯；
所述TC4056A芯片根据检测到的电池的电压控制所述至少一个充电指示灯点亮。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述充电保护电路包括DW01芯片和SC8205A芯片，所述DW01通过采样电阻与电池和所述充电电路中的TC4056A芯片连接；
所述DW01芯片根据检测到的电池的电压，通过所述SC8205A芯片控制所述电池对所述传感器供电，并控制所述充电电路为所述电池充电。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述姿态传感器模块包括顺次连接的MPU9250芯片、处理模块及无线通信模块。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述球拍本体的表面设置有通信指示灯，所述通信指示灯与所述处理模块连接，用于指示所述无线通信模块与外部的监控终端是否建立通信连接。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述球拍本体的拍柄为凸台圆角结构。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述球拍本体的拍柄内部设置有空腔，所述监控芯片设置在所述空腔内；
所述空腔设置有开口，所述开口上设置有盖体，所述盖体上设置有充电通孔，所述盖体与所述拍柄可拆卸连接。
第二方面，本发明实施例还提供一种智能兵乓球拍监控系统，包括监控终端及如第一方面及其任一种可能的实施方式所述的智能兵乓球拍；所述智能兵乓球拍内的监控芯片与所述监控终端通信连接；
所述监控芯片，用于实时采集所述智能兵乓球拍的第一动作数据，将所述第一动作数据发送至所述监控终端；
所述监控终端，用于对根据所述第一动作数据，确定所述智能兵乓球拍的运动姿态类型。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述监控终端还用于：
接收所述监控芯片发送的第一动作数据；其中所述第一动作数据包括加速度信息；
基于所述第一动作数据与预设时间段之前采集的第二动作数据，利用差分值算法，确定有效动作数据；
对所述有效动作数据进行去量纲处理，得到标准动作数据；
将所述标准动作数据输入至预先训练的卷积神经网络中进行动作分类，得到当前所述智能兵乓球拍的运动姿态类型。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述监控终端为移动终端，所述移动终端统计不同运动姿态类型对应的动作数量，并计算用户当前的能量消耗值；显示所述动作数量及所述能量消耗值。
本发明实施例带来了以下有益效果：
在本发明实施例中提供了一种智能兵乓球拍，该智能兵乓球拍包括球拍本体和设置在该球拍本体的拍柄上的监控芯片；监控芯片包括充电电路、电池、充电保护电路及姿态传感器模块；电池通过所述充电电路与外接电源连接；所述电池还与所述传感器模块连接；保护电路连接电池与充电电路，用于控制电池为姿态传感器模块供电，并控制充电电路为电池充电；该姿态传感器模块用于实时采集该智能兵乓球拍的第一动作数据，将该第一动作数据发送至监控终端，以使监控终端进行运动姿态识别。在本方案中，直接在兵乓球拍的拍柄上设置监控芯片，并由该监控芯片采集动作数据，然后将该动作数据发送至监控终端进行运动姿态识别，从而无需众多的外设设备，有效降低了成本，拓宽了应用范围，促进了产品的推广使用。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种智能兵乓球拍中的监控芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种充电电路的连接示意图；
图3为本发明实施例提供的一种充电保护电路中一部分的连接示意图；
图4为本发明实施例提供的一种充电保护电路中另一部分的连接示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种智能兵乓球拍中的监控芯片的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种球拍本体的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种智能兵乓球拍监控系统的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种监控终端的应用软件的框架示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
目前利用智能乒乓球桌对兵乓球运动进行监控的方式，所需的外设设备众多，成本高昂，应用受限且不利于产品推广。基于此，本发明实施例提供的一种智能兵乓球拍及其监控系统，直接在兵乓球拍的拍柄上设置监控芯片，并由该监控芯片采集动作数据，然后将该动作数据发送至监控终端进行运动姿态识别，从而无需众多的外设设备，有效降低了成本，拓宽了应用范围，促进了产品的推广使用。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种智能兵乓球拍进行详细介绍。
实施例一：
本发明实施例提供了一种智能兵乓球拍，该智能兵乓球拍可以但不限于用于兵乓球训练过程中，具体包括：球拍本体和设置在该球拍本体的拍柄上的监控芯片。
图1示出了本发明实施例提供的一种智能兵乓球拍中的监控芯片的结构示意图。如图1所示，该监控芯片包括充电电路、电池、充电保护电路及姿态传感器模块；电池通过充电电路与外接电源连接；电池还与传感器模块连接；充电保护电路连接电池与充电电路，用于控制电池为姿态传感器模块供电，并控制充电电路为电池充电。
在兵乓球训练过程中，姿态传感器模块用于实时采集智能兵乓球拍的第一动作数据，将该第一动作数据发送至监控终端，以使该监控终端进行运动姿态识别。
在本方案中，直接在兵乓球拍的拍柄上设置监控芯片，并由该监控芯片采集动作数据，然后将该动作数据发送至监控终端进行运动姿态识别，从而无需众多的外设设备，有效降低了成本，拓宽了应用范围，促进了产品的推广使用。
在可能的实施例中，上述充电电路包括TC4056A芯片，该TC4056A芯片通过电阻连接至少一个充电指示灯；TC4056A芯片根据检测到的电池的电压控制上述至少一个充电指示灯点亮。
在具体实现过程中，上述充电电路的连接示意图如图2所示。该充电电路选用贴片恒流恒压线性充电芯片TC4056A、双色LED(Light Emitting Diode，发光二极管)灯(作为充电指示灯)、电阻、电容等器件，主要由TC4056A和外围阻容网络构成。该TC4056A内部具有PMOSFET架构加上防倒充电路和热反馈，当在高温环境或者大功率操作的时候，对芯片温度加以控制。充电电路具有充电指示功能，红绿双色LED灯即可反应充电状态，红色为正在充电中，红绿混色表示涓流充电，绿色为充满。充电电压固定在4.2V，充电电流可编程且最高可达1A，当充电到达电池的额定电压之后充电电流会自动降到设定值的十分之一，最终会自动终止充电循环。当输入的电源电压(Mrico USB电源)被取走后，进入低电流状态，将电池漏电流降至2uA以下。该充电电路具有欠压闭锁、自动再充、无需隔离二极管、完整线性、电池温度热反馈、成本低、效率高等特点。
充电电路是以TC4056A芯片为主构成的电路，在使用时用户可以通过Mrico USB，提供标准5V输入电压。充电电流通过TC4056A的PROG脚与地之间的电阻决定，其关系式为：IBAT＝1200/RPROG。
TC4056A的充电电压为4.2V，充电电流为1A，从5脚接入保护电路和锂电池。当锂电池电压低于3V，以小电流对锂电池进行预充电，7脚会输出低电平，此时双色LED的红灯亮。当锂电池电压超过3V，TC4056A进入恒流模式。当锂电池电压接近4.2V，充电电流逐渐减小，TC4056A进入恒压充电模式。当充电电流减小到充电结束的阈值时，一个充电周期结束，红灯熄灭，6脚输出低电平，绿灯点亮。充电结束的阈值是恒流充电的10％，如果电池电压降到阈值以下，自动开始新的充电周期。当输入电压低于电池电压的时候，TC4056A就会进入低功耗睡眠模式，此时电池端的消耗电流将会小于3μA。由于芯片内部具有功率管理电路，在芯片温度结温超过145度会自动降低充电的电流，防止过热而损伤芯片和外部器件。
在可能的实施例中，上述充电保护电路包括DW01芯片和SC8205A芯片，该DW01通过采样电阻与电池和充电电路中的TC4056A芯片连接；DW01芯片根据检测到的电池的电压，通过SC8205A芯片控制电池对姿态传感器模块供电，并控制充电电路为电池充电。
在具体实现过程中，上述电池选用锂离子电池，上述充电保护电路的连接示意图如图3和图4所示。上述充电保护电路主要由电池保护芯片DW01、N沟道增强型场效应管芯片SC8205A等组成。DW01是一款专门用来保护锂离子、锂聚合物电池的芯片，具有成本低廉、可靠性高、体积小、工作电流低、过充检测、过放检测、过流检测、短路电流检测、工作范围广等特点。日常生活中由于锂电池会因为过度充电或过度放电而造成锂电池产生不可逆的损伤，从而降低锂电池的寿命。采用DW01，可以大大提高锂电池的寿命。SC8205A串在主充放电回路中作为高速开关，以此来执行保护动作。考虑到乒乓球拍的实际应用、运动爱好者的运动情况以及锂电池的性价比，选用容量为800mAh的锂离子电池。经多次实践检验，乒乓球拍在持续使用的情况下续航能力达到8个小时左右，在完全耗完电的情况下充满电只需90分钟，能较好满足了大多数乒乓运动爱好者的需求。
在一种应用实例中，DW01的5脚经过一个100Ω的采样电阻接到锂电池和上述芯片TC4056A的5脚。正常情况，DW01会输出信号控制N沟道增强型场效应管(芯片SC8205A)，从而控制锂电池的负极与姿态传感器模块回路的通断。下面对不同的状态下的控制进行介绍：
正常工作状态：锂电池的电压为2.5V-4.3V之间时(VBAT+VBAT-间的电压)，DW01的1脚和3脚会输出高电平，2脚为0V。在SC8205A中，一对NMOS(N-Metal OxideSemiconductor，N型金属氧化物半导体)管都会导通相当于等效开关，VBAT-与GND直通(假设S1已经打上开关)供电回路导通。电流回路为：VBAT+→姿态传感器模块→VBAT-；
过放电保护：当锂电池对姿态传感器模块放电时两端的电压会随之逐渐降低，DW01内部会通过采样电阻R1实时检测锂电池的电压，当锂电池的电压下降到2.3V时，即过放保护阈值电压，DW01会认为锂电池已经处于过放电状态，此时DW01的1脚会输出低电平，SC8205A4脚的一个NMOS管会截止，另一个NMOS管状态不变。姿态传感器模块的GND会与VBAT-的回路切断，锂电池停止放电；
电池充电状态：无论充电保护电路是否进入过放电状态，只要给充电模块电路加入充电电压，DW01的5脚就会检测到充电电压，此时DW01的1、3脚就会输出高电平，SC8205A一对NMOS管均会导通，充电电路正常充电；
过充电保护：随着充电时间的增加，锂电池两端会电压会逐渐升高的4.4V，即过充电保护电压阈值，DW01判断锂电池已经处于过充电状态，立马使DW01的3脚电压降到0V，SC8205A的3脚的一个NMOS管会截止，停止充电。当停止充电，虽然3脚对应的NMOS管已经截止，但是由于其内部的二极管正方向正好和放电的电流方向一致，所以锂电池仍然可以对传感器正常供电；
过流保护：由于SC8205A的NMOS管在饱和导通的时候也会存在内阻，DW01的2脚就会检测到有电流流过NMOS管内部的管压降。当NMOS管压降到达0.15V的时候，即放电过流检测电压阈值，DW01的1脚就会输出低电平，NMOS管截止，放电回路断开，从而实现过流保护。
在可能的实施例中，上述姿态传感器模块包括顺次连接的MPU9250芯片、处理模块及无线通信模块。其中该无线通信模块可以为Wi-Fi模块、蓝牙模块。
在具体实现过程中，本方案采用集成高精度的陀螺仪、加速度计、地磁场计的传感器模块，将采集数据进行AD(模拟数字)转换后采用高性能低功耗MPU，进行先进的动力学结算与卡尔曼动态滤波算法后，快速得出当前实时运动姿态等数据，通过蓝牙模块传输到监控终端。
由于生活中正常球拍的拍柄内部容纳空间小，在选用姿态传感器模块的时候对其质量和体积都会有一定限制，综合考虑后上述姿态传感器模块中的处理模块可以采用型号为JY901的九轴姿态传感器模块。该JY901的九轴姿态传感器模块包括MPU9250芯片、微处理器STM32主控模块(作为处理模块)和HC-06蓝牙模块(作为无线通信模块)。
其中，MPU9250芯片集成了高精度的陀螺仪、加速度计、地磁场传感器。该姿态传感器模块集成了内嵌多种回归算法，可以将采集的九个原始数据转化成动作姿态的四元数，提高了数据处理的效率。姿态传感器模块内部还集成了姿态解算器，配合动态卡尔曼滤波算法，稳定极高性能优越。HC-06蓝牙模块可以将四元数传输给监控终端，进行数据的进一步处理。结构特点：集成度高、体积小、重量轻。电气特点：电压3.3V-5V兼容性大，功耗低，工作电流较小(小于40毫安)。
由于MPU9250芯片内部包含了加速度计、陀螺仪、电子罗盘这三个传感器，可以测得X、Y、Z三个轴上的加速度、角速度和电磁强度，将其进行AD转换后，将这九个数据存储在数据寄存器中。MPU9250芯片包含了一个容量有512字节的FIFO寄存器。FIFO配置寄存器决定了哪些数据被写入了FIFO缓冲区。位于MPU9250内部的运动数字处理引擎(DMP)，具有姿态融合解算的功能，可以直接处理九个原始数据得到四元数，并存入寄存器和FIFO缓冲器中。四元数再经过计算即可得到欧拉角Yaw、Roll、Pitch。计算公式如下：
航向角：Yaw＝atan2(2*q1*q2+2*q0*q3,-2*q2*q2-2*q3*q3+1)*57.3
俯仰角：Pitch＝asin(-2*q1*q3+2*q0*q2)*57.3；
横滚角:Roll＝atan2(2*q2*q3+2*q0*q1,-2*q1*q1-2*q2*q2+1)*57.3；
其中q0、q1、q2、q3为四元数。
考虑到球拍本体的拍柄内部容纳空间小，充电电路对应外部电源的充电接口采用Micro USB接口，其优点是体积小、通用性强等。另外，为了节约电源，在不使用该智能乒乓球拍时可以断开电池与姿态传感器模块之间的连接，参见图5，在电池与姿态传感器模块之间设置电源开关，该开关可以选用使用寿命长、不易损坏的拨动开关。且电池还配置有接线端子，根据该连线端子保证用户可以更好更快地更换电池。
在球拍本体的的外观设计方面，在可能的实施例中，参见图6，该球拍本体的拍柄为凸台圆角结构。球拍本体的拍柄内部设置有空腔，监控芯片设置在空腔内；空腔设置有开口，开口上设置有盖体，该盖体上设置有充电通孔，盖体与拍柄可拆卸连接。
具体地，通过测量常规横拍拍柄的尺寸大小，采用凸台圆角方案设计本球拍的拍柄模型，完全符合原始球拍的握拍手感及舒适度，同时还可以完美地嵌入硬件电路。乒乓球拍柄的设计是利用了机械设计软件Solidwork建模，根据正规的乒乓球拍的尺寸大小及凸台圆角结构，设计了一个乒乓球拍手柄的结构模型，用3D打印机打印成实物。同时还设计了和拍柄完美契合的盖体，通过盖体，可以方便的实现硬件电路的固定与拆卸。此外，为了不影响球拍的手感和方便用户的使用，盖体上还预留了一个充电通口，一个电源指示灯的灯口和开关通孔。
另外，球拍本体的表面设置有通信指示灯，该通信指示灯与处理模块连接，用于指示无线通信模块与外部的监控终端是否建立通信连接。例如，当该通信指示灯闪烁时表示启动工作但是蓝牙未连接；通信指示灯常亮表示蓝牙连接成功，进入工作状态；通信指示灯灭表示电池电量用完或者开关处于关闭状态，蓝牙未连接。
本发明的主要创新点如下：
(1)汲取了微机电技术的精髓。选用了集传感器、AD转换、数据处理主控台等多模块为一体的MPU9250，同时设计了高度集成的外围电路，大大减小了硬件系统的体积和功耗，使其更具实用性。
(2)结构设计方面，完整的保留了球拍原有的外形和性能。通过将硬件系统高度集成，嵌入球拍之中，既保护了硬件，又不影响球拍外形。采用3D打印技术，拍柄的各项参数对原乒乓球拍柄进行了高精度的模仿，最大程度的保留了原球拍外形和性能。
(3)成本较低。乒乓球拍本身具有体积小，质量轻的特点，因此在制作的过程中材料的消耗很少。
(4)采用低功耗的硬件系统和大容量离子电池，使其耗电量少，待机超长。用户在使用过程中只需将球拍本体与监控终端进行连接，便可享受智能电子产品为运动和生活带来的无穷乐趣。
实施例二：
本发明实施例还提供了一种智能兵乓球拍监控系统，参见图7，该智能兵乓球拍监控系统包括监控终端及如上述实施例中的智能兵乓球拍；该智能兵乓球拍内的监控芯片与监控终端通信连接。
该监控终端可以为移动终端，如手机、笔记本电脑或者平板电脑等。在监控终端中安装有相应的应用软件。在可能的实施例中，基于开源的Tensorflow框架，训练运动姿态分类识别率及鲁棒性较高的卷积神经网络模型，并将训练好的模型部署到监控终端上。
监控芯片用于实时采集所述智能兵乓球拍的第一动作数据，将该第一动作数据发送至监控终端。监控终端用于对根据该第一动作数据，确定智能兵乓球拍的运动姿态类型。
在实际应用中，监控终端可以利用卷积神经网络进行运动姿态的识别，具体还用于：接收监控芯片发送的第一动作数据；基于第一动作数据与预设时间段之前采集的第二动作数据，利用差分值算法，确定有效动作数据；对有效动作数据进行去量纲处理，得到标准动作数据；将标准动作数据输入至预先训练的卷积神经网络中进行动作分类，得到当前智能兵乓球拍的运动姿态类型。其中第一动作数据是在当前采样点采集到的运动数据，可以包括加速度信息，还可以包括角加速度及相应的时间戳等。
其中，为了保证数据提取的准确性，上述确定有效动作数据的过程包括：计算第一动作数据与第二动作数据之间的差值；将该差值与预先确定的门限阈值对比，确定有效窗口的起始数据及终点数据，得到当前的有效动作数据。
为了方便用户，并提供友好的人机交互界面，监控终端为移动终端，该移动终端统计不同运动姿态类型对应的动作数量，并计算用户当前的能量消耗值；显示该动作数量及能量消耗值，方便用户了解自身的运动状态。具体地，可以但不限于按照如下算式计算用户的能量消耗值：
乒乓球运动能量消耗值＝4.0(运动强度MET)×运动时间×体重(单位为千克)*0.0167。
另外，移动终端的显示界面还可以显示：动作总次数，运动时长，能量消耗，最大拍速，运动姿态类型(如乒乓球拍对应的拉后扣杀、正手远削、反手远削、正手攻球和其他类型的动作)及对应的动作数量。
在另外的实施例中，为了促进用户之间的相互交流，移动终端的显示界面还设置有社区按钮，当检测到用户点击社区按钮时，显示社区页面。用户可以通过点击社区页面的分享按钮将自己的运动信息(如运动时长、能量消耗、最大运动速度)发送至云服务平台，并由云服务平台分享到各个用户的社区页面中，还可以在社区中与他人交流互动，比如点赞、评论等。基于此，该监控终端中应用软件的框架示意图如图8所示。
本发明实施例提供的智能兵乓球拍监控系统，与上述实施例提供的智能兵乓球拍具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的智能兵乓球拍监控系统的具体工作过程，可以参考前述智能兵乓球拍实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能兵乓球拍，其特征在于，包括：球拍本体和设置在所述球拍本体的拍柄上的监控芯片；
所述监控芯片包括充电电路、电池、充电保护电路及姿态传感器模块；
所述电池通过所述充电电路与外接电源连接；所述电池还与所述传感器模块连接；
所述充电保护电路连接所述电池与所述充电电路，用于控制所述电池为所述姿态传感器模块供电，并控制所述充电电路为所述电池充电；
所述姿态传感器模块用于实时采集所述智能兵乓球拍的第一动作数据，将所述第一动作数据发送至监控终端，以使所述监控终端进行运动姿态识别。
2.根据权利要求1所述的智能兵乓球拍，其特征在于，所述充电电路包括TC4056A芯片，所述TC4056A芯片通过电阻连接至少一个充电指示灯；
所述TC4056A芯片根据检测到的电池的电压控制所述至少一个充电指示灯点亮。
3.根据权利要求1所述的智能兵乓球拍，其特征在于，所述充电保护电路包括DW01芯片和SC8205A芯片，所述DW01通过采样电阻与电池和所述充电电路中的TC4056A芯片连接；
所述DW01芯片根据检测到的电池的电压，通过所述SC8205A芯片控制所述电池对所述传感器供电，并控制所述充电电路为所述电池充电。
4.根据权利要求1所述的智能兵乓球拍，其特征在于，所述姿态传感器模块包括顺次连接的MPU9250芯片、处理模块及无线通信模块。
5.根据权利要求4所述的智能兵乓球拍，其特征在于，所述球拍本体的表面设置有通信指示灯，所述通信指示灯与所述处理模块连接，用于指示所述无线通信模块与外部的监控终端是否建立通信连接。
6.根据权利要求1所述的智能兵乓球拍，其特征在于，所述球拍本体的拍柄为凸台圆角结构。
7.根据权利要求1所述的智能兵乓球拍，其特征在于，所述球拍本体的拍柄内部设置有空腔，所述监控芯片设置在所述空腔内；
所述空腔设置有开口，所述开口上设置有盖体，所述盖体上设置有充电通孔，所述盖体与所述拍柄可拆卸连接。
8.一种智能兵乓球拍监控系统，其特征在于，包括监控终端及如权利要求1至7中任一项所述的智能兵乓球拍；所述智能兵乓球拍内的监控芯片与所述监控终端通信连接；
所述监控芯片，用于实时采集所述智能兵乓球拍的第一动作数据，将所述第一动作数据发送至所述监控终端；
所述监控终端，用于对根据所述第一动作数据，确定所述智能兵乓球拍的运动姿态类型。
9.根据权利要求8所述的智能兵乓球拍监控系统，其特征在于，所述监控终端还用于：
接收所述监控芯片发送的第一动作数据；其中所述第一动作数据包括加速度信息；
基于所述第一动作数据与预设时间段之前采集的第二动作数据，利用差分值算法，确定有效动作数据；
对所述有效动作数据进行去量纲处理，得到标准动作数据；
将所述标准动作数据输入至预先训练的卷积神经网络中进行动作分类，得到当前所述智能兵乓球拍的运动姿态类型。
10.根据权利要求8所述的智能兵乓球拍监控系统，其特征在于，所述监控终端为移动终端，所述移动终端统计不同运动姿态类型对应的动作数量，并计算用户当前的能量消耗值；显示所述动作数量及所述能量消耗值。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115607932A (zh) * 2022-08-29 2023-01-17 上海创屹科技有限公司 智能乒乓球拍击打检测方法和检测装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2666502Y (zh) * 2003-12-17 2004-12-29 张贵洲 智能乒乓球运动健身机
CN106563260A (zh) * 2016-10-28 2017-04-19 深圳职业技术学院 基于姿态传感器的乒乓球智能运动系统及其计算方法
US20170234706A1 (en) * 2010-08-26 2017-08-17 Blast Motion Inc. Method of coupling a motion sensor to a piece of equipment

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2666502Y (zh) * 2003-12-17 2004-12-29 张贵洲 智能乒乓球运动健身机
US20170234706A1 (en) * 2010-08-26 2017-08-17 Blast Motion Inc. Method of coupling a motion sensor to a piece of equipment
CN106563260A (zh) * 2016-10-28 2017-04-19 深圳职业技术学院 基于姿态传感器的乒乓球智能运动系统及其计算方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115607932A (zh) * 2022-08-29 2023-01-17 上海创屹科技有限公司 智能乒乓球拍击打检测方法和检测装置

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