CN204950959U - 一种可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置 - Google Patents

Abstract

一种可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置。该装置包括传感器电路、数据预处理电路、比较器电路、存储器电路、评测与控制电路和输出与显示电路。可以对运动者运动姿态进行记录和测评。本实用新型提出的装置可以检测运动员和普通业余运动爱好者的动作姿态数据，并将检测到的数据与标准运动姿态数据进行比较，给出运动者的加速度、角速度及运动轨迹偏差，向用户反馈运动的规范程度，可供佩戴该装置的运动者自行纠正动作偏差。

Description

一种可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置

技术领域

本实用新型属于人体运动检测技术领域，涉及一种可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置及其实现方法的结构和应用，特别是具有对运动者运动姿态轨迹的记录与测评的功能，提高对轨迹记录的准确性并对佩戴者运动姿态进行反馈与评价，可帮助运动者更准确了解自己的运动姿态。

背景技术

随着智能手机、可穿戴设备的发展，位置、加速度和角速度等运动数据的获取在当今变得越来越便捷，并且这些数据的准确性也能够得到一定的保证。由此，如何将这些数据运用到人们的生活，或者一些专业领域成为了现在的技术焦点。相应的技术在电视游戏，智能家居，机器人等领域均有一定的利用价值。本实用新型使用相似的技术解决运动员训练的问题和普通人日常生活中锻炼的问题。

在可穿戴设备方面，它是直接穿在身上，或是整合到用户的衣服或配件的一种便携式设备。携带方便，使用简单。

对于普通人的运动锻炼，运动姿势不正确，会对身体造成严重的损伤。而对于运动员来说，有时候很多细微的变化，教练是无法用肉眼看出来的，教练并不能及时给出最好建议。并且，运动员的运动状态有时候也不能得到精确的计数和统计。动作规范是一种很重要的教学法，可以使我们获得必要的直接感受，以提高掌握动作要领的效率，有利于形成正确的运动动作，防止错误动作定型。

基于视频的姿态检测系统数据采集量很大，所需处理数据计算量很大，同时计算的算法十分复杂，容易受到视频质量的影响。这类运动姿态检测系统所需要的计算量难以在移动设备上实现，而且从视频录制，视频剪辑到算法研究，数据分析耗费大量人力物力。现有的运动姿态检测系统，往往关注于人体运动的加速度，忽视人体运动关乎运动姿态的运动角速度。其他运动检测的实现方法，要求将传感器获得数据通过有线或者无线的方式将运动姿态数据传输到电脑或工作站处做数据处理，不能在移动设备上独立地计算和分析。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种有效的、简单的、低成本的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置及其实现方法。本实用新型不依靠视频的数据进行运动分析，直接采集人体的运动数据进行分析更为直接准确，并且减少了无关的计算量和噪声影响。本实用新型结合人体的加速度和角速度进行分析，更为全面。此外，该实用新型可以独立的进行运算分析，能过得到即时的分析结果。

本实用新型提供的“可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置”包括：

传感器电路、存储器电路、输出与显示电路、评测与控制电路、比较器电路和数据预处理电路；

所述的传感器电路有一个输出端，数据预处理电路有一个输入端和三个输出端，比较器电路有三个输入端、七个输出端和一个双向输入输出端，存储器电路有一个输出端、两个1位输入端、两个8位输入端和一个8位双向输入输出端，评测与控制电路有八个输入端、四个输出端和一个8位输出端，输出与显示电路有两个输入端；

传感器电路的输出端与数据预处理电路的输入端连接；

数据预处理电路的三个输出端A、B和C分别与比较器电路的三个输入端相连；

比较器电路的一个输入端与评测与控制电路的输出端相连，另三个输入端ABC与数据预处理电路6相连，一个8位输出端与存储器电路对应的一个8位输入端相连，一个8位双向输入输出端与存储器电路的对应的8位双向输入输出端相连，比较器电路的另外六个输出端D1、D2、D3、D4、D5和D6与评测与控制电路的六个输入端相连。

评测与控制电路的一个8位输出端与存储器电路对应的一个8位输入端相连，评测与控制电路的一个输出端与输出与显示电路的一个输入端相连，一个输出端与比较器电路的一个输入端相连，两个输出端与存储器电路的两个输入端相连，两个输入端与外部开关K1和K2相连；

存储器电路的一个8位输入端与比较器电路的一个8位输出端相连，另一个8位输入端与评测与控制电路的一个8位输出端相连，两个输入端与测评与控制电路的两个输出端相连，一个8位双向输入输出端与比较器电路相连，一个输出端与输出与显示电路的输入端相连；

输出与显示电路的一个输入端与存储器电路相连，另一个输入端与测评与控制电路相连。

数据预处理电路，包括，滤波电路、信号分离电路和三个数据特征提取电路：

滤波电路的输入端与传感器电路的输出端相连，滤波电路的输出端与信号分离电路的输入端相连，信号分离电路的三个输出端分别与三个数据特征提取电路的输入端相连，三个数据特征提取电路的输出端各与比较器电路的一个输入端相连。

比较器电路包括比较器一、比较器二、比较器三、比较器四、比较器五、比较器六和存储器读写数据地址发生器：

比较器一的输入端与数据预处理电路的输出端A相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器的一个输出端相连，比较器一的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器的一个输入端、比较器四的一个输入端和评测与控制电路的一个输入端相连；比较器二的输入端与数据预处理电路的输出端B相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器的一个输出端相连，比较器二的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器的一个输入端、比较器五的一个输入端和评测与控制电路的一个输入端相连；比较器三的输入端与数据预处理电路的输出端C相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器的一个输出端相连，比较器三的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器的一个输入端、比较器六的一个输入端和评测与控制电路的一个输入端相连；存储器读写数据地址发生器的四个输入端分别与比较器一、比较器二和比较器三的输出端以及评测与控制电路的一个输出端相连接，一个八位输出端与存储器电路的八位输入端连接，一个八位双向输入输出端与存储器电路相连接，三个输出端分别与比较器四的一个输入端、比较器五的一个输入端和比较器六的一个输入端相连接；比较器四的输出端D4与评测与控制电路的一个输入端相连；比较器五的输出端D5与评测与控制电路的一个输入端相连；比较器六的输出端D6与评测与控制电路的一个输入端相连。

评测与控制电路，包括，计算与评测电路、输出显示使能电路、地址选通电路，寄存器写入控制电路和阈值导入控制电路；

计算与评测电路的六个输入端与比较器电路的六个输出端D1、D2、D3、D4、D5和D6相连，三个输出端与地址选通电路的三个输入端相连接；地址选通电路的一个8位输出端与存储器电路的对应输入端相连，一个输出端与输出显示使能电路的输入端相连；输出显示使能电路的输出端与输出与显示电路的一个输入端相连；寄存器写入控制电路的输入端与外部的开关信号K1相连，一个输出端与存储器电路相连，另一个输出端与比较器电路相连；阈值导入控制电路的输入端与外部的开关信号K2相连，输出端与存储器电路相连。

存储器电路，包括，运动数据与阈值寄存器和评测状态寄存器；

运动数据与阈值寄存器的一个8位输入输出端与比较器电路相连，一个8位输入端与比较器电路的输出端相连，两个输入端与评测与控制电路的两个输出端相连；评测状态寄存器的一个8位输入端与评测与控制电路的一个8位输出端相连，一个输出端与输出与显示电路的输入端相连。

本实用新型的优点和积极效果：

本实用新型提供的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置，针对现有人体运动轨迹记录装置的不足，增加了人体运动轨迹和运动姿态的评测电路，能够实时地使用标准数据与记录的数据进行比较，并给出采集的数据与标准数据的一致性程度，可以使用户实时地自行纠正动作。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型数据预处理电路示意图；

图3是本实用新型比较器电路示意图；

图4是本实用新型评测与控制电路示意图；

图5是本实用新型存储器电路示意图。

具体实施方式

实施例1：一种可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置

如图1所示，本实用新型提供的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置的具体结构包括：

传感器电路1、存储器电路2、输出与显示电路3、评测与控制电路4、比较器电路5和数据预处理电路6。

所述的传感器电路1有一个输出端，数据预处理电路6有一个输入端和三个输出端，比较器电路5有三个输入端、七个输出端和一个双向输入输出端，存储器电路2有一个输出端、两个1位输入端、两个8位输入端和一个8位双向输入输出端，评测与控制电路4有八个输入端、四个输出端和一个8位输出端，输出与显示电路3有两个输入端。

传感器电路1的输出端与数据预处理电路6的输入端连接。

数据预处理电路6的三个输出端A、B和C分别与比较器电路5的三个输入端相连。

比较器电路5的一个输入端与评测与控制电路的输出端相连，另三个输入端ABC与数据预处理电路6相连，一个8位输出端与存储器电路2对应的一个8位输入端相连，一个8位双向输入输出端与存储器电路2的对应的8位双向输入输出端相连，比较器电路5的另外六个输出端D1、D2、D3、D4、D5和D6与评测与控制电路4的六个输入端相连。

评测与控制电路4的两个输入端与外部的开关K1和K2连接一个8位输出端与存储器电路2对应的一个8位输入端相连，一个输出端与输出与显示电路3的一个输入端相连，一个输出端与比较器电路5的一个输入端相连，两个输出端与存储器电路2的两个输入端相连。

存储器电路2的一个8位输入端与比较器电路5的一个8位输出端相连，另一个8位输入端与评测与控制电路4的一个8位输出端相连，两个输入端与测评与控制电路4的两个输出端相连，一个8位双向输入输出端与比较器电路5相连，一个输出端与输出与显示电路3的输入端相连。

输出与显示电路3的一个8位输入端与存储器电路2相连，另一个输入端与测评与控制电路4相连。

数据预处理电路的实施

数据预处理电路6(如图2所示)，包括，滤波电路7、信号分离电路8、数据特征提取电路一11、数据特征提取电路二10以及数据特征提取电路三9：

滤波电路7的输入端与传感器电路1的输出端相连，滤波电路7的输出端与信号分离电路8的输入端相连，信号分离电路9的三个输出端分别与数据特征提取电路一11的输入端、数据特征提取电路二10的输入端以及数据特征提取电路三9的输入端相连，数据特征提取电路一11的输出端A与比较器电路5的一个输入端相连，数据特征提取电路二10的输出端B与比较器电路5的另一个输入端相连，数据特征提取电路三9的输出端C与比较器电路5的第三个输入端相连。

比较器电路的实施

比较器电路5(如图3所示)，包括比较器一12、比较器二13、比较器三14、比较器四15、比较器五16、比较器六17和存储器读写数据地址发生器18：

比较器一12的输入端与数据预处理电路6的输出端A相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器18的一个输出端相连，比较器一的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器18的一个输入端、比较器四15的一个输入端和评测与控制电路4的一个输入端相连。比较器二13的输入端与数据预处理电路6的输出端B相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器18的一个输出端相连，比较器二的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器18的一个输入端、比较器五16的一个输入端和评测与控制电路4的一个输入端相连。比较器三14的输入端与数据预处理电路6的输出端C相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器18的一个输出端相连，比较器三的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器18的一个输入端、比较器六17的一个输入端和评测与控制电路4的一个输入端相连。存储器读写数据地址发生器18的四个输入端分别与比较器一、二和三的输出端以及评测与控制电路4的一个输出端相连接，一个八位输出端与存储器电路2的八位输入端连接，一个八位双向输入输出端与存储器电路2相连接，三个输出端分别与比较器四15的一个输入端、比较器五16的一个输入端和比较器六17的一个输入端相连接。比较器四15的输出端D4与评测与控制电路4的一个输入端相连。比较器五16的输出端D5与评测与控制电路4的一个输入端相连。比较器六的输出端D6与评测与控制电路4的一个输入端相连。

评测与控制电路的实施

评测与控制电路4(如图4所示)，包括，计算与评测电路19、输出显示使能电路20、地址选通电路21，寄存器写入控制电路22和阈值导入控制电路23。

计算与评测电路19的六个输入端与比较器电路5的六个输出端D1、D2、D3、D4、D5和D6相连，其三个输出端与地址选通电路21的三个输入端相连接。地址选通电路21的一个8位输出端与存储器电路2的对应输入端相连，一个输出端与输出显示使能电路20的输入端相连。输出显示使能电路20的输出端与输出与显示电路3的一个输入端相连。寄存器写入控制电路22的输入端与外部的开关信号K1相连，一个输出端与存储器电路2相连，另一个输出端与比较器电路5相连。阈值导入控制电路23的输入端与外部的开关信号K2相连，输出端与存储器电路2相连。

Claims (5)

1.一种可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置，其特征在于该装置包括：传感器电路、存储器电路、输出与显示电路、评测与控制电路、比较器电路和数据预处理电路；

所述的传感器电路有一个输出端，数据预处理电路有一个输入端和三个输出端，比较器电路有三个输入端、七个输出端和一个双向输入输出端，存储器电路有一个输出端、两个1位输入端、两个8位输入端和一个8位双向输入输出端，评测与控制电路有八个输入端、四个输出端和一个8位输出端，输出与显示电路有两个输入端；

传感器电路的输出端与数据预处理电路的输入端连接；

数据预处理电路的三个输出端A、B和C分别与比较器电路的三个输入端相连；

比较器电路的一个输入端与评测与控制电路的输出端相连，另三个输入端ABC与数据预处理电路相连，一个8位输出端与存储器电路对应的一个8位输入端相连，一个8位双向输入输出端与存储器电路的对应的8位双向输入输出端相连，比较器电路的另外六个输出端D1、D2、D3、D4、D5和D6与评测与控制电路的六个输入端相连；

评测与控制电路的一个8位输出端与存储器电路对应的一个8位输入端相连，评测与控制电路的一个输出端与输出与显示电路的一个输入端相连，一个输出端与比较器电路的一个输入端相连，两个输出端与存储器电路的两个输入端相连，两个输入端与外部开关K1和K2相连；

存储器电路的一个8位输入端与比较器电路的一个8位输出端相连，另一个8位输入端与评测与控制电路的一个8位输出端相连，两个输入端与测评与控制电路的两个输出端相连，一个8位双向输入输出端与比较器电路相连，一个输出端与输出与显示电路的输入端相连；

输出与显示电路的一个输入端与存储器电路相连，另一个输入端与测评与控制电路相连。

2.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置，其特征在于所述的数据预处理电路，包括，滤波电路、信号分离电路和三个数据特征提取电路：

滤波电路的输入端与传感器电路的输出端相连，滤波电路的输出端与信号分离电路的输入端相连，信号分离电路的三个输出端分别与三个数据特征提取电路的输入端相连，三个数据特征提取电路的输出端各与比较器电路的一个输入端相连。

3.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置，其特征在于所述的比较器电路包括比较器一、比较器二、比较器三、比较器四、比较器五、比较器六和存储器读写数据地址发生器：

比较器一的输入端与数据预处理电路的输出端A相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器的一个输出端相连，比较器一的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器的一个输入端、比较器四的一个输入端和评测与控制电路的一个输入端相连；比较器二的输入端与数据预处理电路的输出端B相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器的一个输出端相连，比较器二的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器的一个输入端、比较器五的一个输入端和评测与控制电路的一个输入端相连；比较器三的输入端与数据预处理电路的输出端C相连，另一个输入端与存储器读写数据地址发生器的一个输出端相连，比较器三的一个输出端分别与存储器读写数据地址发生器的一个输入端、比较器六的一个输入端和评测与控制电路的一个输入端相连；存储器读写数据地址发生器的四个输入端分别与比较器一、比较器二和比较器三的输出端以及评测与控制电路的一个输出端相连接，一个八位输出端与存储器电路的八位输入端连接，一个八位双向输入输出端与存储器电路相连接，三个输出端分别与比较器四的一个输入端、比较器五的一个输入端和比较器六的一个输入端相连接；比较器四的输出端D4与评测与控制电路的一个输入端相连；比较器五的输出端D5与评测与控制电路的一个输入端相连；比较器六的输出端D6与评测与控制电路的一个输入端相连。

4.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置，其特征在于评测与控制电路，包括，计算与评测电路、输出显示使能电路、地址选通电路，寄存器写入控制电路和阈值导入控制电路；

计算与评测电路的六个输入端与比较器电路的六个输出端D1、D2、D3、D4、D5和D6相连，三个输出端与地址选通电路的三个输入端相连接；地址选通电路的一个8位输出端与存储器电路的对应输入端相连，一个输出端与输出显示使能电路的输入端相连；输出显示使能电路的输出端与输出与显示电路的一个输入端相连；寄存器写入控制电路的输入端与外部的开关信号K1相连，一个输出端与存储器电路相连，另一个输出端与比较器电路相连；阈值导入控制电路的输入端与外部的开关信号K2相连，输出端与存储器电路相连。

5.根据权利要求1所述的可穿戴人体运动姿态轨迹记录与测评装置，其特征在于存储器电路，包括，运动数据与阈值寄存器和评测状态寄存器；

运动数据与阈值寄存器的一个8位输入输出端与比较器电路相连，一个8位输入端与比较器电路的输出端相连，两个输入端与评测与控制电路的两个输出端相连；评测状态寄存器的一个8位输入端与评测与控制电路的一个8位输出端相连，一个输出端与输出与显示电路的输入端相连。