CN111803074B - 肢体运动指导方法、装置、系统、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种肢体运动指导方法、装置、系统、电子设备及存储介质，涉及运动检测技术领域。肢体运动指导方法包括：获取肢体运动数据；根据肢体运动数据形成肢体运动曲线；根据肢体运动曲线反馈提醒信息，提醒信息用于指导用户进行肢体运动。通过获取肢体运动数据，形成肢体运动曲线，从而通过与标准姿态曲线的比对反馈肢体运动提醒信息，用于指导用户进行肢体运动训练，使得运动姿势更加规范，提高运动训练的效果。

Description

肢体运动指导方法、装置、系统、电子设备及存储介质

技术领域

本发明涉及运动检测技术领域，尤其是涉及一种肢体运动指导方法、装置、系统、电子设备及存储介质。

背景技术

人们为了身体健康需要进行运动锻炼，对于一些特殊群体，也需要进行一些康复训练的运动。一般情况下，人们可以去健身房在教练的指导下进行运动健身或者在治疗师的指导下进行康复训练，但是在一些情况下，需要进行居家运动锻炼或者康复训练时，由于没有专业的指导，人们依靠自身经验或者网上视频资料进行运动时，可能因为错误的姿势或者动作不规范而达不到理想的运动效果，甚至可能对自身健康产生不利。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种肢体运动指导方法、装置、系统、电子设备及存储介质，能够通过获取肢体运动数据，形成肢体运动曲线，从而通过与标准姿态曲线的比对反馈肢体运动提醒信息，用于指导用户进行肢体运动训练，使得运动姿势更加规范，提高运动效果。

根据本发明的第一方面实施例的肢体运动指导方法，包括：获取肢体运动数据；根据肢体运动数据形成肢体运动曲线；根据肢体运动曲线反馈提醒信息，提醒信息用于指导用户进行肢体运动。

根据本发明实施例的一种肢体运动指导方法，至少具有如下有益效果：通过获取肢体运动数据，形成肢体运动曲线，从而反馈肢体运动提醒信息，用于指导用户进行肢体运动训练，使得运动姿势更加标准，提高运动训练的效果。

根据本发明的一些实施例，获取肢体运动数据，肢体运动数据包括以下的一种或多种：姿态数据、角速度数据、加速度数据、速度数据、位移数据

根据本发明的一些实施例，根据肢体运动数据形成肢体运动曲线，包括：获取一个连续时间轴上的所述肢体运动数据，形成肢体运动曲线。

根据本发明的一些实施例，根据肢体运动曲线反馈提醒信息，包括：比对所述肢体运动曲线与肢体运动标准曲线；根据比对结果，反馈提醒信息。

根据本发明的第二方面实施例的肢体运动指导装置，包括：运动数据获取模块，用于获取肢体运动数据；肢体运动曲线生成模块，用于根据肢体运动数据形成肢体运动曲线；提醒模块，根据肢体运动曲线反馈提醒信息，所述提醒信息用于指导用户进行肢体运动。

根据本发明实施例的一种肢体运动指导装置，至少具有如下有益效果：通过运动数据获取模块获取肢体运动数据，并形成肢体运动曲线，通过与标准肢体运动曲线的对比，通过提醒模块反馈提醒信息，用于指导用户进行肢体运动训练，使得运动姿势更加准确，提高运动训练的质量。

根据本发明的第三方面实施例的肢体运动指导系统，包括：肢体运动数据检测模块，肢体运动数据检测模块用于检测肢体运动数据；终端，终端与肢体运动数据检测模块连接，用于获取肢体运动数据，根据肢体运动数据形成肢体运动曲线，并比对肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，根据比对结果反馈提醒信息。

根据本发明的一些实施例，肢体运动指导系统还包括云服务器，云服务器与终端连接，用于接收来自终端的肢体运动曲线，并比对肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，将比对结果发送至终端，终端根据比对结果反馈提醒信息。

根据本发明的一些实施例，肢体运动指导系统还包括显示单元；终端的输出端与显示单元的输入端连接，显示单元用于显示肢体运动数据和/或肢体运动曲线。

根据本发明的第四方面实施例的电子设备，包括：

至少一个处理器，以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行所述指令时实现如第一方面所述的肢体运动指导方法。

根据本发明的第五方面实施例的一种计算机可读存储介质，述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如第一方面所述的肢体运动指导方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明实施例的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的一种肢体运动指导方法的流程图；

图2是本发明实施例的一种肢体运动指导装置的模块示意图；

图3是本发明实施例的一种肢体运动指导系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明实施例可以具体应用于体育训练、运动健身、康复训练等肢体运动指导。

第一方面，本发明实施例提供一种肢体运动指导方法。

如图1所示，根据本发明实施例的一种肢体运动指导方法，包括：

S100：获取肢体运动数据；

S200：根据肢体运动数据形成肢体运动曲线；

S300：根据肢体运动曲线反馈提醒信息，其中提醒信息用于指导用户进行肢体运动。

在一些具体实施例中，通过连续获取肢体运动数据，形成肢体运动曲线，根据肢体运动数据以及肢体运动曲线，用户可以很清楚的了解到肢体运动是否在一个准确的范围内，并且可以根据反馈的提醒信息及时的调整运动动作，达到标准的运动姿势。

以下实施例中选用体育训练中的投篮运动进行肢体运动指导方法的阐述。上述获取肢体运动数据，可以根据具体的运动或者训练项目，将传感器安装在人体对应部位，对于体育训练中的篮球投篮练习，可以将传感器安装在手腕部位，通过传感器捕捉运动中的手腕拨球投篮的肢体运动数据，比如，手腕最后拨球投篮的姿态、运动面、角速度等数据，通过提前录入教练的投篮肢体标准数据，根据运动初始的相对姿态和运动最终的相对姿态，可以得到从初始到最终的变化，也就是手腕的转动角度和速度数据，将投篮数据与标准数据比对，如果超出标准数据范围，则反馈提醒信息，提醒用户进行姿势修正，通过实时的肢体运动曲线与标准运动曲线的比对，用户可以清晰直观的看到自身运动的肢体姿态、角速度等数据与标准姿势的差异，从而主动进行动作纠正，使得运动动作更加规范，达到更好的运动训练效果。

可以理解的，上述肢体运动数据的获取也可以通过分别设置在人体上的传感器和肢体上的传感器进行获取的。其中，传感器用于检测和测量肢体动作的加速度、倾斜、冲击以及旋转和多自由度运动，其中肢体上的传感器也可以采用带有惯性传感器的手环或者手套等，或者通过捆绑/粘贴的方式固定在人体上，在一些情况下，也可以直接缝制在运动衣物中，不会增加运动者佩戴负担，轻便易于携带。

本发明的一些实施例中，肢体运动数据包括以下的一种或多种：姿态数据、角速度数据、加速度数据、速度数据、位移数据。

在一些具体实施例中，以姿态数据为例进行，其中所涉及到的姿态数据包括髋关节、膝关节、股关节、肘关节、肩关节、手腕、脚踝等，但是不限于以上姿态，如高尔夫运动，对于手腕的动作，我们可以选择姿态作为指标，检测手腕活动范围。

在一些具体实施例中，假设A代表用户手腕，B代表用户手臂，O代表惯性坐标系，分别获得A和B相对于O的姿态，假设物体绕坐标轴系三个轴X、Y、Z轴的旋转角度分别为θ和φ，则X、Y、Z的矩阵形式分别为：

则上述矩阵转换为空间余弦矩阵的形式，即三个平面矩阵之积：

利用A和B的余弦矩阵可表示为计算获得A相对B的姿态，表示/>也可以表示为向量/>意义为A绕轴(/>指向的方向)旋转q角度(/>的模长)到B。/>一般是综合了多轴转动的结果(例如肩关节，先前后转动，再左右转动)，如果想得到相对或者绝对的一个固定轴的转角(例如，前后转动角度)，那么可以选取一个转轴，以/>轴为例，可以分别将A、B的在坐标系中的Z轴投影到以/>轴为法线的切面，再通过计算此切面的两个投影的夹角，即可表示绕/>轴的旋转夹角的一种相对表示形态，上述/>轴可以是另一坐标系下的坐标轴，通过测量得到/>轴在B中表示,例如/>轴与B坐标系的Z轴重合，那么在B中/>轴表示为/>通过本实施例能够实现在不同坐标系下姿态的数值表示和转换，从而提高本实施例的环境适用性。

在一些具体实施例中，例如膝关节运动，虽然也可以有三个轴的转动，但是其主要的屈伸活动能力和范围还是膝关节，我们假设选取膝关节屈伸的转轴为j轴，并且求解其相对转角。除了通过测量得到膝关节转轴相对安装在肢体的传感器中的表示，也可以通过计算得到。例如，通过膝关节转动，采集得到一系列N个相对旋转向量可以解算出一个主要的转动轴，即可作为为j轴，其中用到的计算方法可以利用现有计算方法例如求解平均转动方向等。

本发明的一些实施例中，根据肢体运动数据形成肢体运动曲线，包括：通过获取一个连续时间轴上的肢体运动数据，形成肢体运动曲线。

在一些具体实施例中，肢体运动曲线是一个肢体运动数据在时间轴上连续变化的形成的运动轨迹，例如，在做下蹲练习时，需要将传感器分别安装在腿部膝关节附近，检测左右肢体的运动姿态，也就是在下蹲过程中，膝关节的角度以及大腿与水平的倾角。在一些具体实施例中，传感器可以为：IMU传感器、惯性传感器、姿态传感器、角速度传感器、加速度传感器、速度传感器等、位移传感器。例如，一个IMU传感器包含了三个单轴的加速度计和三个单轴的陀螺，加速度计检测物体在载体坐标系统独立三轴的加速度信号，而陀螺检测载体相对于导航坐标系的角速度信号，测量物体在三维空间中的角速度和加速度，并以此解算出物体的姿态。又例如，在羽毛球练习击球时，可以通过IMU传感器检测手臂的姿态数据及手臂运动速度，通过与录入的教练的标准数据进行比对，并且通过多个数据联合显示，形成对比，能够实时进行运动状态展示，提高运动过程中动作的标准程度。

本发明的一些实施例中，根据肢体运动曲线反馈提醒信息，包括：比对肢体运动曲线与肢体运动标准曲线；根据比对结果，反馈提醒信息。

在一些具体实施例中，首先用户端和录入标准数据端使用统一的安装标准安装传感器设备，例如：用户和运动指导教练将第一传感器安装于某肢体的中心，或者某关节处，然后，数据初始数据在同一姿势下进行归零，例如粘贴在腿部，把肢体站立时的姿势数据作为起始姿势数据。根据肢体运动曲线与肢体运动标准曲线的比对反馈提醒信息，可以通过三维动画，将运动数据转化为动画中的帧数据，也可以将数值以曲线图、柱状图、饼状图的方式显示；或者可以是一个窗口将多组动画叠合，可以一个窗口将多组数据叠合在一起，可以多个窗口分开显示(左右两个窗口或上中下多个窗口)，用户能更清楚直观的了解到运动姿势与标准姿势的差异，以进行及时纠正，达到更标准的运动姿势，提高运动效果。

第二方面，本发明实施例提供一种肢体运动指导装置。

如图2所示，根据本发明实施例的肢体运动指导装置，包括：运动数据获取模块100、肢体运动曲线生成模块200、提醒模块300，其中运动数据获取模块100用于获取肢体运动数据；肢体运动曲线生成模块200用于根据所述肢体运动数据形成肢体运动曲线；提醒模块300根据所述肢体运动曲线反馈提醒信息，所述提醒信息用于指导用户进行肢体运动。

第三方面，本发明实施例提供一种肢体运动指导系统。

如图3所示，根据本发明实施例的肢体运动指导系统，包括：肢体运动数据检测模块，肢体运动数据检测模块用于检测肢体运动数据；

终端，终端与肢体运动数据检测模块连接，用于获取肢体运动数据，根据肢体运动数据形成肢体运动曲线，并比对肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，根据比对结果反馈提醒信息。

在一些具体实施例中，终端可以为移动终端设备，也可以为非移动终端设备。移动终端设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载终端设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机、上网本、个人数字助理等；非移动终端设备可以为个人计算机、电视机等。终端用于肢体运动数据呈现、标准运动数据的录入、运动曲线制作以及数据的共享外发等。在一些实施例中，移动终端安装肢体运动指导APP，移动终端与肢体运动数据检测模块连接，肢体运动数据检测模块获取肢体运动数据，并发送到移动终端，移动终端APP根据肢体运动数据形成肢体运动曲线，并比对肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，根据比对结果反馈提醒信息，在一些具体实施例中，移动终端APP可以存储某些运动的肢体标准曲线，也可以通过移动终端与云服务器连接，实时获取肢体标准曲线。

在一些实施例中，肢体运动指导系统还包括云服务器，云服务器与移动终端连接，用于接收来自移动终端的肢体运动曲线，并比对肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，将比对结果发送至所述移动终端，移动终端根据比对结果反馈提醒信息。

在一些实施例中，云服务器中存储有肢体运动标准数据，肢体运动标准数据用于作为阈值对肢体运动数据进行比对和提醒。

在一些实施例中，肢体运动指导系统还包括显示单元；移动终端的输出端与显示单元的输入端连接，显示单元用于显示肢体运动数据和/或肢体运动曲线。

在一些具体实施例中，根据肢体运动曲线与肢体运动标准曲线的比对反馈提醒信息，可以通过三维动画，将运动数据转化为动画中的帧数据，也可以将数值以曲线图、柱状图、饼状图的方式在显示单元显示；或者可以是一个窗口将多组动画叠合，可以一个窗口将多组数据叠合在一起，可以多个窗口分开显示(左右两个窗口或上中下多个窗口)，用户能更清楚直观的了解到运动姿势与标准姿势的差异，以进行及时纠正，达到更标准的运动姿势，提高运动效果。

在一些实施例中，显示单元为包括触屏按键的触控显示屏，触控显示屏上不仅用于显示肢体运动数据和肢体运动曲线，还提供检测按键和停止按键，检测按键用于自动发起肢体运动检测，停止按键用于在进肢体运动检测的过程中，停止检测。显然的，在一些实施例中，还可设置有实体按键，例如开机按键、检测按键、停止按键等这些常规的功能按键。

第四方面，本发明的一些实施例提供一种电子设备，包括：

至少一个处理器，以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行所述指令时实现如第一方面所述的肢体运动指导方法。

第五方面，本发明的一些实施例，还包括计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，上述计算机可执行指令用于使计算机执行如上述第一方面的肢体运动指导方法。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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，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模块来实现本实施例方案的目的。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.肢体运动指导方法，其特征在于，包括：

获取肢体运动数据；所述肢体运动数据包括：姿态数据、角速度数据、加速度数据、速度数据、位移数据；

根据所述肢体运动数据形成肢体运动曲线；

根据所述肢体运动曲线反馈提醒信息，所述提醒信息用于指导用户进行肢体运动；

所述方法还包括：

将运动数据在同一姿势下进行归零；

通过三维动画，将运动数据转化为动画中的帧数据；

以一个窗口将多组动画叠合显示，或者以多个窗口分开显示；

所述姿态数据通过以下方式得到：

A代表用户手腕，B代表用户手臂，O代表惯性坐标系，分别获得A和B相对于O的姿态，若物体绕坐标轴系三个轴X、Y、Z轴的旋转角度分别为θ和φ，则X、Y、Z的矩阵形式分别为：

上述矩阵转换为空间余弦矩阵的形式，得到三个平面矩阵之积：

A和B的空间余弦矩阵表示为A相对B的姿态表示为/>可以表示为向量/>，向量/>指示A绕轴旋转q角度到B。

2.根据权利要求1所述的肢体运动指导方法，其特征在于，所述根据所述肢体运动数据形成肢体运动曲线，包括：

获取一个连续时间轴上的所述肢体运动数据，形成肢体运动曲线。

3.根据权利要求1所述的肢体运动指导方法，其特征在于，所述根据所述肢体运动曲线反馈提醒信息，包括：

比对所述肢体运动曲线与肢体运动标准曲线；

根据比对结果，反馈提醒信息。

4.肢体运动指导装置，其特征在于，包括：

运动数据获取模块，用于获取肢体运动数据；所述肢体运动数据包括：姿态数据、角速度数据、加速度数据、速度数据、位移数据；

肢体运动曲线生成模块，用于根据所述肢体运动数据形成肢体运动曲线；将运动数据在同一姿势下进行归零，通过三维动画，将运动数据转化为动画中的帧数据，以一个窗口将多组动画叠合显示，或者以多个窗口分开显示；

提醒模块，根据所述肢体运动曲线反馈提醒信息，所述提醒信息用于指导用户进行肢体运动；

所述姿态数据通过以下方式得到：

A代表用户手腕，B代表用户手臂，O代表惯性坐标系，分别获得A和B相对于O的姿态，若物体绕坐标轴系三个轴X、Y、Z轴的旋转角度分别为θ和φ，则X、Y、Z的矩阵形式分别为：

上述矩阵转换为空间余弦矩阵的形式，得到三个平面矩阵之积：

A和B的空间余弦矩阵表示为A相对B的姿态表示为/>可以表示为向量/>，向量/>指示A绕轴旋转q角度到B。

5.肢体运动指导系统，其特征在于，包括：

肢体运动数据检测模块，所述肢体运动数据检测模块用于检测肢体运动数据；所述肢体运动数据包括：姿态数据、角速度数据、加速度数据、速度数据、位移数据；

终端，所述终端与所述肢体运动数据检测模块连接，用于获取肢体运动数据，根据肢体运动数据形成肢体运动曲线，并比对所述肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，根据比对结果反馈提醒信息；

所述系统还包括显示单元；

所述终端的输出端与所述显示单元的输入端连接，所述显示单元用于显示所述肢体运动数据和/或肢体运动曲线，将运动数据在同一姿势下进行归零；通过三维动画，将运动数据转化为动画中的帧数据；以一个窗口将多组动画叠合，或者以多个窗口分开显示；

所述姿态数据通过以下方式得到：

A代表用户手腕，B代表用户手臂，O代表惯性坐标系，分别获得A和B相对于O的姿态，若物体绕坐标轴系三个轴X、Y、Z轴的旋转角度分别为θ和φ，则X、Y、Z的矩阵形式分别为：

上述矩阵转换为空间余弦矩阵的形式，得到三个平面矩阵之积：

A和B的空间余弦矩阵表示为A相对B的姿态表示为/> 可以表示为向量/>，向量/>指示A绕轴旋转q角度到B。

6.根据权利要求5所述的肢体运动指导系统，其特征在于，还包括云服务器，云服务器与终端连接，用于接收来自终端的肢体运动曲线，并比对所述肢体运动曲线与肢体运动标准曲线，将比对结果发送至所述终端，所述终端根据比对结果反馈提醒信息。

7.电子设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器，以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行所述指令时实现如权利要求1至3任一项所述的肢体运动指导方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使计算机执行如权利要求1至3任一项所述的肢体运动指导方法。