CN205699195U - 人体运动姿态校正系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型为受训者提供了一种人体运动姿态校正系统。能够及时感知受训者运动姿态误差，并且将这些误差信息直接反馈给受训者，使受训者能够自觉纠正不正确的运动姿态。系统包括:信号控制单元（1）、定位传感单元（2）、运动传感单元（3）、信号收发单元（4）、信号传输单元（5）、信号贮存单元（6）、信号提取单元（7）、信号处理单元（8）和信号输出单元（9）。通过该系统进行训练，能够提高训练的质量，使得受训者的行为姿态更加符合规范要求；同时由于该系统一旦被设置了标准训练内容，就能够进行自我的标准化训练，节约大量教练人员，而且行为动作更标准。

Description

人体运动姿态校正系统

技术领域

本实用新型属于一种训练系统，特别适用于对接受训练人员(也称受训者)的运动姿态进行督促式自我校正的系统。

背景技术

目前，当人们在进行运动训练时，主要是依靠经验丰富的教练人员，通过人工观察受训者的训练过程，找出受训者存在的运动姿态偏差，对受训者进行反复的提醒和纠正，使得受训者通过不断地改变运动姿态，更接近正确的运动姿态，再通过多次重复对这一运动姿态的练习，形成一种良好的行为习惯，这种训练活动体现在个人成长的全过程。例如：从幼儿时候的蹒跚学步，到奔跑、跳跃，学习各种行为姿态、体育运动等等。如果一个幼儿从小学习各种姿态时能够得到专人的规范和纠正，他的运动姿态一定能够比较正确，这将影响到他今后走上社会学习、工作的一生。但是，一个人的成长过程中，绝大多数的时候只是模仿身边的一些榜样，然而除了专门的教育训练人员外，在普通家庭中大多数榜样的行为习惯是不标准的，而受训者却通过多次模仿榜样，逐渐形成了不规范的行为习惯，这个不规范的榜样的行为习惯所影响下的受训者，形成的不规范姿态将必然会影响到受训者的一生。同时一个教练员不可能对每一个受训者进行随时随地的指导和帮助，所以使得训练过程变得较长，效率不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是为受训者提供一种系统。该系统能够及时感知受训者运动姿态，并且能够学习贮存各种运动姿态的标准行为，还能够通过将受训者运动姿态与各种运动姿态的标准规范进行比较，获得受训者存在问题的信息，并且将这些信息直接反馈给训练中的受训者，使受训者能够自觉纠正不正确的运动姿态。

本实用新型的技术方案是：

系统包括:信号采集终端和控制主机两单元。具体包含以下单元：

信号控制单元、定位传感单元、运动传感单元、信号收发单元、信号传输单元、信号贮存单元、信号提取单元、信号处理单元和信号输出单元。

1、信号控制单元：将操作人员的有关指令通过输入设备的电信号进入信号处理单元，由信号处理单元按照操作员的要求发出操作指令，对系统的其他单元进行操作；还可以将外部需要的信号从信号贮存单元中提取出来，进行相应的操作；

2、定位传感单元：固定在生物体各主要运动点的位置，以定位传感生物体在运动中身体和躯干相关各点的空间位置变化，将空间位置的数字信号转换为电信号。通过电源开关启动定位传感单元工作，当开关打开接通电源后，定位传感单元开始启动，初始取值为0，0，0；定位传感单元的感知空间(X，Y，Z)＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的定位传感单元间隔0.01秒—10秒进行数据采样；

3、运动传感单元：与定位传感单元一样固定在生物体各主要测量运动点的位置，以感知生物体在运动中身体和躯干相关各点的运动矢量变化，将变化的数字信号转换为电信号。通过电源开关启动运动传感单元工作，当开关打开接通电源后，运动传感单元开始启动，初始取值为0，0，0；运动传感单元的感知初始值(a，b，c)＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的运动传感单元间隔0.01秒—10秒进行数据采样，感知该点的运动矢量、角加速度、动力加速度，将该点的运动数据转换为电信号；

4、信号收发单元：将从定位传感单元和运动传感单元送来的电信号通过信号收发单元发送或接收；

5、信号传输单元：将信号收发单元需要发送的电信号传输给信号接收单元接收；将信号采集终端和控制主机单元通过各有一个信号收发单元相连接，一种是有线传输方式，一种是无线传输方式。

6、信号贮存单元：控制主机单元设有信号贮存单元，可以根据操作指令对信号进行贮存，也可以根据操作指令对外部需要的信号进行提取；

7、信号提取单元：在信号处理单元和信号贮存单元之间，有一个信号提取单元。将指定的电信号贮存进入信号贮存单元，也可以将外部需要的信号从信号贮存单元中提取出来；

8、信号处理单元：根据信号控制单元输入的操作指令操作；一是将定位传感单元和运动传感单元感知的定位和运动信号进行截取，通过按照规则进行编码的方式存入信号贮存单元，不断扩大标准信号的贮存量；二是将定位传感单元和运动传感单元感知的定位和运动信号进行截取，并从信号贮存单元中按照操作指令的要求提取相关信号进行比对，判断两信号之间的差距，并判断是否超出标准规范的范围，如果没有超出规范，则不需要进行信号输出，如果存在误差并且超出规范的范围时，则通过信号输出单元将误差信号输出；

9、信号输出单元：将信号处理单元输出的误差信号输出给外接负载，对误差信号进行音响提示或数据提示或图形提示。

各单元的联系如下：

定位传感单元、运动传感单元和信号收发单元设计在一块电路板上，组成信号采集终端。定位传感单元通过设定初始位置后，根据操作指令的要求进行间隔0.01秒—10秒采集定位传感信号，并通过信号收发单元发送；运动传感单元设定初始状态后，也间隔0.01秒—10秒采集运动信号，通过信号收发单元将从定位传感单元和运动传感单元送来的电信号发送到信号传输单元；由信号传输单元将电信号传输到信号接收单元接收；信号接收单元接收到电信号后送到信号处理单元等待处理；

如果该电信号是作为标准规范，需要进入信号贮存单元贮存时，根据操作人员指令将信号发送单元送来的电信号，转送到信号贮存单元进行贮存；如果该电信号是受训者训练时的信号，则由信号处理单元发出指令到信号贮存单元中提取相应信号与刚接收到的电信号进行比对；信号处理单元根据信号控制单元的要求，可以将传感器采集的信号进行截取，并与信号贮存单元中的相关信号进行比对，判断两信号之间的差距，并判断是否超出标准规范的范围，如果没有超出规范，则不需要进行信号输出，如果存在误差并且超出规范的范围时，则需要通过信号输出单元将误差信号输出；通过信号输出单元将信号处理单元输出的误差信号输出给外接负载，对误差信号进行音响提示或数据提示或图形提示。

通过该系统进行训练，能够提高训练的质量，使得受训者的行为姿态更加符合标准规范要求；同时由于该系统一旦被设置了标准训练内容，就能够进行自我的标准化训练，节约大量教练人员，而且行为动作得到尽可能的标准。

附图说明

图1人员运动时信号采集终端固定示意图；

图2系统各单元联系框图；

具体实施方式

下面结合附图和系统数据和设置数据表中的数据，进一步说明本实用新型的具体实施方式。

表1 系统数据和设置数据表

实施例一：当一个人需要学习太极拳时。由操作人员操作开启控制主机，操作信号控制单元1：通过输入设备输入提取太极拳训练的软件，设置训练的方式。先播放太极拳的录像；然后制定训练计划；设置训练动作；设置训练等级和训练难度；

通过指令调取信号贮存单元6的相应编码的太极拳录像进行播放观看；经过多次观看以后，停止观看录像。信号控制单元1会自动根据操作人员设置的科目调取信号贮存单元6中训练计划要求的科目训练动作；控制信号提取单元7将训练动作的电信号提取出来进入信号处理单元8，由信号处理单元8按照操作员的要求发出操作指令；

操作人员在为受训者佩戴好信号采集终端时，将信号采集终端的定位传感单元2固定在生物体各主要测量定位点的位置，以定位传感生物体在运动中身体和躯干相关各点的空间位置变化，将空间位置的数字信号转换为电信号；通过电源开关启动定位传感单元2工作，当开关打开并接通电源后，定位传感单元2开始启动，初始取值为0，0，0；定位传感单元2的感知空间(X，Y，Z)＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的定位传感单元2间隔0.5秒进行位置数据采样；将该点的位置数据转换为电信号；

通过电源开关启动运动传感单元3工作，当开关打开接通电源后，运动传感单元3开始启动，初始取值为0，0，0；运动传感单元3的感知初始值(a，b，c)＝0，θ＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的运动传感单元间隔0.5秒进行数据采样，感知该点的运动矢量、旋转角速度和运动加速度，将该点的运动数据转换为电信号；信号收发单元4及时将定位传感单元2和运动传感单元3送来的电信号，通过信号传输单元5将需要发送的电信号传输给控制主机单元的信号收发单元4接收；通过信号处理单元8将信号收发单元4接收的电信号与控制信号提取单元7从信号贮存单元6中提取的训练动作的电信号进行比对，判断两信号之间的差距，并判断是否超出标准规范的范围，如果没有超出标准规范，则不需要进行信号输出；如果存在误差并且超出标准规范的范围时，则通过信号输出单元9将误差信号输出给外接负载，对误差信号进行音响提示或数据提示或图形提示，提醒受训者进行改进。

实施例二：当一个人需要学习良好坐姿时。由操作人员操作开启控制主机，操作信号控制单元1：通过输入设备输入提取坐姿训练的软件，设置训练的方式。先播放正确坐姿的录像；然后制定训练计划。

通过指令调取信号贮存单元6的相应编码的坐姿录像进行播放观看；经过多次观看后，停止观看录像。信号控制单元1会自动根据操作人员设置的科目调取信号贮存单元6中训练计划要求的科目训练动作；控制信号提取单元7将训练动作的电信号提取出来进入信号处理单元8，由信号处理单元8按照操作员的要求发出操作指令；

操作人员在为受训者佩戴好信号采集终端，将信号采集终端的定位传感单元2固定在生物体各主要测量定位点的位置，以定位传感生物体在运动中身体和躯干相关各点的空间位置变化，将空间位置的数字信号转换为电信号；通过电源开关启动定位传感单元2工作，当开关打开并接通电源后，定位传感单元2开始启动，初始取值为0，0，0；定位传感单元2的感知空间(X，Y，Z)＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的定位传感单元间隔10秒进行位置数据采样；将该点的位置数据转换为电信号；通过电源开关启动运动传感单元3工作，当开关打开接通电源后，运动传感单元3开始启动，初始取值为0，0，0；运动传感单元3的感知初始值(a，b，c)＝0，θ＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的运动传感单元间隔10秒进行数据采样，感知该点的运动矢量、旋转角速度和运动加速度，将该点的运动数据转换为电信号；信号采集终端的信号收发单元4及时将定位传感单元2和运动传感单元3送来的电信号，通过信号传输单元5发送传输给控制主机单元的信号收发单元4接收；通过信号处理单元8将信号收发单元4接收的电信号与控制信号提取单元7从信号贮存单元6中提取的训练动作的电信号进行比对，判断两信号之间的差距，并判断是否超出标准规范的范围，如果没有超出规范，则不需要进行信号输出；如果存在误差并且超出标准规范的范围时，则通过信号输出单元9将误差信号输出给外接负载，对误差信号进行音响提示或数据提示或图形提示，提醒受训者进行改进。

实施例三：当一个人需要学习良好跑步姿态时。由操作人员操作开启控制主机，操作信号控制单元1：通过输入设备输入提取跑步训练的软件，设置训练的方式。先播放正确跑步的录像；然后制定训练计划。

通过指令调取信号贮存单元6的相应编码的跑步录像进行播放观看；经过多次观看以后，停止观看录像。信号控制单元1会自动根据操作人员设置的科目调取信号贮存单元6中训练计划要求的科目训练动作；控制信号提取单元7从信号贮存单元6将训练动作的电信号提取出来进入信号处理单元8，由信号处理单元8按照操作员的要求发出操作指令；

操作人员在为受训者佩戴好信号采集终端，将信号采集终端的定位传感单元2固定在生物体各主要测量定位点的位置，以定位传感生物体在运动中身体和躯干相关各点的空间位置变化，将空间位置的数字信号转换为电信号；运动传感单元3同样固定在生物体各主要测量点的位置，以感知生物体在坐姿运动中身体和躯干相关各点的变化，将变化的数字信号转换为电信号。通过电源开关启动定位传感单元2工作，当开关打开并接通电源后，定位传感单元2开始启动，初始取值为0，0，0；定位传感单元2的感知空间(X，Y，Z)＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的定位传感单元间隔0.05秒进行位置数据采样；将该点的位置数据转换为电信号。通过电源开关启动运动传感单元3工作，当开关打开接通电源后，运动传感单元3开始启动，初始取值为0，0，0；运动传感单元3的感知初始值(a，b，c)＝0，θ＝0；随着受训者开始运动，佩戴在受训者的身体、躯干的运动传感单元3间隔0.05秒进行数据采样，感知该点的运动矢量、旋转角速度和运动加速度，将该点的运动数据转换为电信号；信号收发单元4及时将定位传感单元2和运动传感单元3送来的电信号，通过信号传输单元5将需要发送的电信号传输给控制主机单元的信号收发单元4接收；通过信号处理单元8将信号收发单元4接收的电信号与控制信号提取单元7从信号贮存单元6中提取的训练动作的电信号进行比对，判断两信号之间的差距，并判断是否超出标准规范的范围，如果没有超出规范，则不需要进行信号输出；如果存在误差并且超出规范的范围时，则通过信号输出单元9将误差信号输出给外接负载，对误差信号进行音响提示或数据提示或图形提示，提醒受训者进行改进。

Claims (4)

1.人体运动姿态校正系统，其特征是包含信号采集终端和控制主机单元；具体包含以下单元：

信号控制单元(1)、定位传感单元(2)、信号收发单元(4)、信号贮存单元(6)、信号处理单元(8)和信号输出单元(9)；

信号采集终端包含定位传感单元(2)和信号收发单元(4)；控制主机单元包含信号收发单元(4)、信号贮存单元(6)、信号处理单元(8)和信号输出单元(9)；

信号采集终端的定位传感单元(2)通过信号收发单元(4)将信号发送给控制主机单元的信号处理单元(8)等待处理；信号处理单元(8)与信号贮存单元(6)比对，超出规范则通过信号输出单元(9)将信号处理单元输出的误差信号输出给外接负载。

2.根据权利要求1所述的人体运动姿态校正系统，其特征是还有运动传感单元(3)；运动传感单元(3)将感知的电信号，通过信号收发单元(4)发送给控制主机单元的信号收发单元(4)接收。

3.根据权利要求1所述的人体运动姿态校正系统，其特征是有一个信号传输单元(5)，将信号采集终端和控制主机单元通过各有一个信号收发单元(4)相连接；一种是有线传输方式，一种是无线传输方式。

4.根据权利要求1所述的人体运动姿态校正系统，其特征是在信号处理单元(8)和信号贮存单元(6)之间，有一个信号提取单元(7)。