CN110368658A - 智能拳靶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能拳靶，靶座前面设有九个打击点，每个打击点周围设有一圈led灯带，每个打击点内部设有从机芯片，中间的打击点内置加速度传感器，表面设有厚15mm用于保护缓冲的海绵，靶座内装有主机、mp3解码模块和功放模块、语音识别模块、红外线接收器、音频输入线、led显示模块、变压器模块及电量显示模块；主机通过led驱动模块连接led灯带，控制led灯带的亮灭，主机通过红外接收器读出、判断九个打击点开关状态，并通过usart连接wifi模块及联网，主机通过I2C通讯连接语音识别模块，以及与从机芯片通过usart通讯获取加速度传感器数据；语音识别模块通过低电平触发mp3解码模块，使mp3解码模块播放音乐。

Description

智能拳靶

技术领域

本发明涉及一种健身锻炼拳靶，尤其是一种智能拳靶。

背景技术

中国发明专利公开号CN201370942公开了一种娱乐健身拳靶，该拳靶通过指示灯提示打击，用压力传感器获取力量数据并统计有效打击次数的一种机器。

中国发明专利公开号CN207614301U公开了一种新型健身锻炼拳靶，该拳靶通过指示灯提示打击，用振动传感器分析打击是否有效，具有声音提示与wifi模块。

现有设备缺点：功能单一。因此，需要设计一种功能丰富，智能化程度高的智能拳靶。

发明内容

本发明是要解决现有健身锻炼拳靶功能单一的技术问题，而提供一种智能拳靶。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种智能拳靶，具有一个靶座，所述靶座前面设有九个打击点，每个打击点周围设有一圈led灯带，每个打击点内部设有从机芯片，中间的打击点内置加速度传感器，中间的打击点表面设有厚15mm的用于保护缓冲的海绵；所述靶座内装有主机、mp3解码模块和功放模块、语音识别模块、红外线接收器、音频输入线、led显示模块、变压器模块及电量显示模块；所述主机通过led驱动模块连接led灯带，控制led灯带的亮灭，所述主机通过红外接收器读出、判断九个打击点开关状态，并通过usart连接wifi模块及联网，所述主机通过I2C通讯连接语音识别模块，以及与从机芯片通过usart通讯获取加速度传感器数据；所述语音识别模块通过低电平触发mp3解码模块，使mp3解码模块播放音乐。

进一步，所述靶座的两侧面内均装有喇叭，喇叭与功放模块相连。

进一步，所述靶座的顶部设有电源开关和充电接口。

进一步，所述靶座为挂墙式靶座，挂墙式靶座上设有四个可供固定的孔。

进一步，所述智能拳靶还包括红外遥控器，所述红外遥控器和语音识别模块组成两种控制方式：

(1)语音设置：语音识别模块识别到对应的设置语令后，通过串口通讯给主机传送指令信息；

(2)红外遥控器设置：红外遥控器点击后，接收器发送数据给主机，主机解码后得到对应的设置指令。

进一步，所述主机接收红外遥控器或语音识别模块的指令信号后，控制智能拳靶实现三大基础测试模式：

(1)测力，通过加速度传感器的水平分量来表示力的大小，从提示打击到检测到某个打击点被打击为止，从机不断更新加速度传感器水平分量的最大值，打击后从机向主机传送该最大值并重新置零；

(2)测拳速，利用主机的TIM3,定时一定时间,记录该事件段内有效打击次数；

(3)测反应速度，九个led灯带中随机一个led灯带以一定范围内的随机时间延时后亮起，并开始计时计算该打击点从led灯带亮起到打击的时间差为反应时间。

进一步，所述主机接收红外遥控器或语音识别模块的指令信号后，控制智能拳靶实现三大娱乐模式：

(1)实战模式，九个led灯带常态下以列为单位左右流水灯模拟对手的左右摆动；

(2)音乐模式，led灯带的亮起与音乐节奏相结合；

(3)双人互动模式，配合练习者用红外遥控器的按键控制九个打击点周围一圈led灯带亮灭配合训练。

本发明的有益效果是：

第一，采用智能电子、体育与音乐的有机结合

第二，模块化设计：采有8个加速度传感器作为可拓展模块，用户根据需求选择，极大降低普通用户成本，(单个加速度模块需要约60元)。

第三，友好的人机交互系统：拳靶既可以通过红外遥控器控制，也可以启用语音智能便捷设置

第四，专业的数字化训练模式：拳速，力度，反应速度以精确量化数字呈现并记录，方便训练者及时调整

第五，丰富的模式选择：实战模式，双人互动模式，音乐模式，训练之余可以用娱乐模式辅助训练，让枯燥的训练活起来！

第六，便捷的私人订制训练方案：可通过遥控器设置任意led亮灭状态，同时系统记录动作，以后可以直接调用，以此进行简单的私人训练方案设置

第七，具备竞技特性，有商业前景：调查显示绝大多数学生对音乐模式有浓烈兴趣，可将其开发为竞技模式，以游艺得分形式进行分数排行，兼具娱乐性与竞技性。

第八，更合理的心理发泄方案：很多学校有心理活动中心提供给学生发泄用的拳靶，发泄过程苦闷，我们的拳靶利用音乐对于心理的舒缓作用，让学生在在音律节奏中发泄，实现一加一大于二的效果

附图说明

图1为本发明的智能拳靶结构正视图；

图2为本发明的智能拳靶内部结构示意图；

图3为本发明的智能拳靶顶部内结构示意图；

图4为本发明的智能拳靶结构侧视图；

图5为打击点结构示意图；

图6为本发明的智能拳靶控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图5所示，一种智能拳靶，具有一个靶座1，靶座1前面设有九个打击点2，每个打击点2周围设有一圈12V的led灯带3(由背面的led驱动模块9控制亮灭)，每个打击点2内部设有从机芯片6，表面设有厚15mm的海绵20，用于保护缓冲，中间的打击点2内置加速度传感器4，周围有八个加速度传感器拓展接口10，靶座1采用挂墙式设计，设有四个孔可供固定。

如图2所示，靶座1内装有主机5，主机5采用stm32f103zet6芯片，其右边为电源11。其下面一列是控制led灯带的九个led驱动模块9，用以弥补单片机IO输出能力的不足。右上角装有一个mp3解码模块与功放模块12，下面装有语音识别模块。

如图3所示，靶座1顶部，分布着电源开关13，充电接口，红外线接收器14，音频输入线15，led点阵显示模块7，变压器模块16及SD卡卡槽17等。

如图4所示，靶座1左右两侧均有喇叭18与mp3解码模块与功放模块12相连，右侧还有语音识别模块，语音识别模块的喇叭和麦克风在拳靶底部(麦克风在正面，喇叭在底面)。

主机负责控制led灯带3的亮灭、红外接收器的读出、判断九个打击点开关状态是否反转，通过USART(通用同步和异步收发器)连接wifi模块联网、与语音识别模块通过I2C通讯以及与从机芯片通过usart通讯获取加速度传感器数据等功能。语音智能模块通过低电平触发使mp3模块播放音乐。

本发明的拳靶具有测力的能力，利用加速度传感器的分量来测力的，由于加速度模块是不允许强烈碰撞的，因此，采用双减震层夹层加海绵缓冲结构保护模块稳定运行

如图6所示，智能拳靶的控制流程，所有设置均可由红外遥控器或语音识别实现。

1)三大基础测试模式实现说明：

(1)测力，用加速度传感器的水平分量来表示力的大小(从提示打击到开关检测到某个打击点被打击为止从机不断更新加速度传感器水平分量的最大值，打击后从机向主机传送该最大值并重新置零)。

(2)测拳速，利用主机的TIM3,定时一定时间,记录该事件段内有效打击次数。

(3)测反应速度，九个led中随机一个led以一定范围内的随机时间延时后亮起，并开始计时计算该打击点从led亮起到打击的时间差为反应时间。

2)三大创新娱乐模式说明：

(1)实战模式，九宫格led常态下以列为单位左右流水灯模拟对手的左右摆动，该列中有一个led与其他两个颜色不同用以表示对手此时的弱点，使用者需要打击对手的弱点，Led左右移动是随机数确定的向左或向右移，弱点指示灯也是随机上下移动。

(2)音乐模式，led的亮起与音乐节奏相结合(功能类似于节奏大师游戏)。用二维数组保存音乐控制led文件，第一维记录时间节点，用于tim4的预装载值。第二维为该时间节点下应该亮起的led灯，以九位二进制码表示，0表示灭，1表示亮，循环扫描到1就让对应的led亮起。

(3)双人互动模式：配合练习者用红外遥控器1-9按键控制九个打击点周围一圈led亮灭配合训练。

3)两种控制方式：

(1)语音设置：语音识别模块识别到对应的设置语令后，通过串口通讯给主机传送指令信息。

(2)红外遥控器设置：遥控器点击后，接收器发送数据给主机，主机解码后得到对应的设置指令。

4)模块化设计：周围预置八个加速度传感器拓展口，用4p sm对插线连接，拓展的加速度传感器用上述夹层设计封装，引出sm公头，与母头插上对接后贴在对应打击点表面。

5)自定义私人订制训练方案：可通过遥控器设置任意led亮灭状态(点一次亮再点一次灭)，同时系统记录动作生成上述的二维数组led控制文件并保存，以后可以直接调用，以此进行简单的私人训练方案设置

6)外观设计：采用九宫格+环形led灯带。

本发明的拳靶技术特点：

1.模式多：①拳速测试模式(测一定时间内连续打击次数)，②力量测试模式(通过加速度传感器获取打击时的加速度数据分析力量大小)，③反应测试模式(9个打击点周围的一圈led在一定时间范围内随机亮起提示打击，同时记录提示后到完成打击的反应时间。连续测试一段时间取平均值)，④实战模式(九宫格led常态下以列为单位左右流水灯模拟对手的左右摆动，该列中有一个led与其他两个颜色不同用以表示对手此时的弱点，使用者需要打击对手的弱点)⑤音乐模式(重点)led的亮起与音乐节奏相结合，功能类似于节奏大师游戏，2.led点阵显示力量，拳速，反应时间等数据。

3.可通过红外遥控器或语音智能实现模式设置。

4.可自定义私人化训练方案(用红外遥控器控制led的亮灭，系统自动记录动作并生成记忆文档，文档可供用户重复调用还原led亮灭与时间的关系。以此功能，用户可自行设计音乐模式的led亮灭状态)。

5.开发为竞技娱乐游艺机，模式结果转化为得分，并通过联网存储数据进行全国排名。

6.模块化设计，8个加速度传感器以可拓展模块形式安装，对于不需要该功能的用户极大降低成本。

除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方法，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种智能拳靶，具有一个靶座，其特征在于：所述靶座前面设有九个打击点，每个打击点周围设有一圈led灯带，每个打击点内部设有从机芯片，中间的打击点内置加速度传感器，中间的打击点表面设有厚15mm的用于保护缓冲的海绵；所述靶座内装有主机、mp3解码模块和功放模块、语音识别模块、红外线接收器、音频输入线、led显示模块、变压器模块及电量显示模块；所述主机通过led驱动模块连接led灯带，控制led灯带的亮灭，所述主机通过红外接收器读出、判断九个打击点开关状态，并通过usart连接wifi模块及联网，所述主机通过I2C通讯连接语音识别模块，以及与从机芯片通过usart通讯获取加速度传感器数据；所述语音识别模块通过低电平触发mp3解码模块，使mp3解码模块播放音乐。

2.根据权利要求1所述的智能拳靶，其特征在于：所述靶座的两侧面内均装有喇叭，喇叭与功放模块相连。

3.根据权利要求1所述的智能拳靶，其特征在于：所述靶座的顶部设有电源开关和充电接口。

4.根据权利要求1所述的智能拳靶，其特征在于：所述靶座为挂墙式靶座，挂墙式靶座上设有四个可供固定的孔。

5.根据权利要求1所述的智能拳靶，其特征在于：所述智能拳靶还包括红外遥控器，所述红外遥控器和语音识别模块组成两种控制方式：

(1)语音设置：语音识别模块识别到对应的设置语令后，通过串口通讯给主机传送指令信息；

(2)红外遥控器设置：红外遥控器点击后，接收器发送数据给主机，主机解码后得到对应的设置指令。

6.根据权利要求5所述的智能拳靶，其特征在于：所述主机接收红外遥控器或语音识别模块的指令信号后，控制智能拳靶实现三大基础测试模式：

(1)测力，通过加速度传感器的水平分量来表示力的大小，从提示打击到检测到某个打击点被打击为止，从机不断更新加速度传感器水平分量的最大值，打击后从机向主机传送该最大值并重新置零；

(2)测拳速，利用主机的TIM3,定时一定时间,记录该事件段内有效打击次数；

(3)测反应速度，九个led灯带中随机一个led灯带以一定范围内的随机时间延时后亮起，并开始计时计算该打击点从led灯带亮起到打击的时间差为反应时间。

7.根据权利要求5所述的智能拳靶，其特征在于：所述主机接收红外遥控器或语音识别模块的指令信号后，控制智能拳靶实现三大娱乐模式：

(1)实战模式，九个led灯带常态下以列为单位左右流水灯模拟对手的左右摆动；

(2)音乐模式，led灯带的亮起与音乐节奏相结合；

(3)双人互动模式，配合练习者用红外遥控器的按键控制九个打击点周围一圈led灯带亮灭配合训练。