TW201702965A - 智能球及其系統 - Google Patents

Abstract

一種智慧球及其系統，包括球體及安裝於球體內的微控制單元、慣性傳感裝置、時鐘裝置、無線充電接收裝置、儲存裝置、電池裝置和無線接發單元；該慣性傳感裝置與微控制單元相連用於檢測球體的運動相關資料；該時鐘裝置與微控制單元相連用於提供時鐘信號；該無線充電接收裝置與電池裝置相連用於對電池裝置進行無線充電；該儲存裝置與微控制單元相連用於臨時儲存運動相關資料；該電池裝置與上述各個裝置相連以提供電源；該微控制單元與無線接發單元相連，用於將運動相關資料與時鐘信號結合並進行儲存和發送。本發明蒐集得到的運動相關資料精確性高、穩定性好、功耗低，為提高運動員專項能力提供資料依據。

Description

智能球及其系統

本發明涉及智慧化運動設備領域，特別是一種智慧球及其系統。

近年來，智慧設備產業發展迅猛。智慧設備受到如此追捧的一個主要原因在於，面向智慧設備的軟體應用開發與發佈生態系統的形成。每天都有數以百計的新應用流入市場，不斷促進著該生態系統的進化。但是，在這數量龐大的軟體應用中，以純軟體或網頁應用為主流，對智慧設備內部的各類感測器(加速度計、陀螺儀、磁力計、全球定位系統等)的使用僅限於地圖和遊戲等。

在現有技術中也有將智慧設備運用於運動中，如專利CN102779319 A，將智慧監控系統用於戶外運動，但是該智慧系統只是在區域網路實現各個用戶端的資訊共用及導航定位等模組，主要運用於單個或多個戶外運動者。

對於足球、籃球或排球等高強度、大負荷的比賽項目，要求運動員在跑動中，透過準確發揮個人和集體的戰術水準，達到戰勝對手的目的。因此，如何將高強度訓練負荷與運動員的專項能力高度融合，是提高運動員專項能力的關鍵。

本發明的主要目的在於提出一種蒐集球體的運動相關資料並與 時鐘資訊結合，從而為提高運動員專項能力提供依據的智慧球及其系統。

本發明包括如下技術方案：一種智慧球，包括球體，安裝於球體上的微控制單元、慣性傳感裝置、時鐘裝置、無線充電接收裝置、儲存裝置、電池裝置和無線接發單元；該慣性傳感裝置與微控制單元相連用於檢測球體的運動相關資料；該時鐘裝置與微控制單元相連用於提供時鐘信號；該無線充電接收裝置與電池裝置相連用於對電池裝置進行無線充電；該儲存裝置與微控制單元相連用於臨時儲存運動相關資料；該電池裝置與上述各個裝置相連以提供電源；該微控制單元與無線接發單元相連，用於將運動相關資料與時鐘信號結合並進行儲存和發送。

較佳地，所述慣性傳感裝置包括六軸慣性感測器和傳感計算器，該六軸慣性感測器與傳感計算器相連以檢測加速度變數和角速度變數，該傳感計算器與所述微控制單元相連用於對加速度變數和角速度變數進行預處理後送至微控制單元。

較佳地，所述無線接發單元包括藍牙單元。

較佳地，所述無線接發單元包括WIFI單元。

較佳地，所述球體為籃球或足球或排球或橄欖球或手球。

一種智慧球系統，包括上述的任一種智慧球、移動設備和伺服器，該智慧球通過無線接發單元與移動設備和伺服器實現資料通信。

一種智慧球系統，包括上述的任一種智慧球、複數個超寬頻(Ultra-wideband,UWB)定位基站、閘道、伺服器，該智慧球設有UWB無線收發裝置以實現與UWB定位基站之間的資料通信；該UWB定位基站通過 無線或有線方式將資料傳輸至閘道，該閘道通過無線或有線方式將資料轉發至伺服器。

由上述對本發明的描述可知，與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：(1)本發明的智慧球在球體內設置微控制單元、慣性傳感裝置、時鐘裝置、無線充電接收裝置、儲存裝置、電池裝置和無線接發單元，通過蒐集球體即時的運動相關資料，並添加時間戳記，經無線接發單元進行發送，為提高運動員專項能力提供資料依據；(2)本發明的智慧球，其慣性傳感裝置採用六軸慣性感測器和傳感計算器實現，蒐集得到的運動相關資料精確性高、穩定性好、功耗低；(3)本發明的智慧球系統，結合移動設備和伺服器，通過移動設備將含有時間戳記的與運動相關的資料進行進一步處理轉化成訓練資料進行呈現，還可同步至伺服器進行儲存；(4)本發明的智慧球系統，其結合UWB定位基站、閘道和伺服器實現，通過UWB定位基站實現智慧球的定位及運動軌跡等運動資料的計算，為提高運動員專項能力提供資料依據。

10‧‧‧球體

11‧‧‧微控制單元

11-1‧‧‧微控制單元

12‧‧‧六軸慣性感測器

13‧‧‧傳感計算器

14‧‧‧時鐘裝置

15‧‧‧無線充電接收裝置

16‧‧‧儲存裝置

17‧‧‧電池裝置

18‧‧‧WIFI單元

19‧‧‧藍牙單元

20‧‧‧伺服器

30‧‧‧移動設備

40‧‧‧無線接發單元

50‧‧‧UWB定位基站

60‧‧‧閘道

第1圖為本發明智能球的組成方塊圖；第2圖為根據本發明之實施例1之智能球的實施例1的組成方塊圖；第3圖為本發明智能球的另一實施例組成方塊圖；第4圖為根據本發明之實施例之智慧球系統的組成方塊圖；以及 第5圖為根據本發明之實施例之智慧球系統的另一組成方塊圖。

以下通過具體實施方式對本發明之實施例作進一步的描述。

實施例1：

參照第1圖，一種智慧球，包括球體10及安裝於球體10內的微控制單元11、慣性傳感裝置、時鐘裝置14、無線充電接收裝置15、儲存裝置16、電池裝置17和無線接發單元40。該慣性傳感裝置包括六軸慣性感測器12和傳感計算器13。該六軸慣性感測器12與傳感計算器13相連以檢測加速度變數和角速度變數，其採用三軸加速度感測器和三軸角速度感測器，該三軸加速度感測器可測量球體10重心傾斜、上下左右晃動以及空間中的移動變化；該三軸角速度感測器利用寇里奧利力(Coriolis Force)原理造成的物理作用力，測量各軸的角速度變數。該傳感計算器13與微控制單元11相連用於對加速度變數和角速度變數進行預處理後送至微控制單元11，該預處理包括去除無用信號，從而提升資料的準確性；另外，傳感計算器13還能夠降低功耗，分擔了微控制單元11的資料處理任務。

該時鐘裝置14與微控制單元11相連用於提供時鐘信號，從而產生時間戳記為記錄球體10的運動變化提供時間對應關係。該無線充電接收裝置15與電池裝置17相連，用於對電池裝置17進行無線充電。該儲存裝置16與微控制單元11相連，用於充當資料的臨時儲存介質，當無線接發單元的網路連接不穩定或超出範圍時，臨時儲存運動相關資料，以確保運動資料不丟失。該電池裝置17與上述各個裝置相連以提供電源。

該微控制單元11與無線接發單元40相連用於將運動相關資料和時鐘信號結合並通過無線接發單元40發送，該微控制單元可採用微處理器實現。實施例1的無線接發單元如第2圖所示，本發明的無線接發單元可包括藍牙單元19和WIFI單元18，該藍牙單元19可用於實現與移動設備30的資料通信，包括發送含有時間戳記的運動相關資料及接收控制命令，該控制命令包括設置球的名稱、設置資料獲取週期、設置連接等。該WIFI單元18實現與移動設備或伺服器的資料通信，包括發送含有時間戳記的運動相關資料至移動設備或伺服器，及接收來自伺服器或移動設備30的控制命令，可以單獨連接WIFI單元18或藍牙單元19，也可以同時連接WIFI單元18和藍牙單元19。

本發明的球體10為籃球或足球或排球或橄欖球或手球等，其工作原理如下：當運動員進行訓練時，球體10內的六軸慣性感測器12即時蒐集球體10的運動相關資料，包括加速度變數、角速度變數等，並經傳感計算器13進行預處理後送至微控制單元11，微控制單元11結合來自時鐘裝置14的時鐘資訊，為運動相關資料添加時間戳記，經無線接發單元40進行發送，為提高運動員專項能力提供資料依據。

實施例2：

參見第3圖，本發明另一實施例的智慧球，其微控制單元11-1集成了時鐘裝置和傳感計算器，其他部分的組成及工作方式同實施例1。

實施例3：

參照第4圖，本發明還提出一種智慧球系統，包括上述的智慧球、移動設備30和伺服器20，該智慧球的球體10通過無線接發單元與移 動設備30和伺服器20實現資料通信。該移動設備30可為手機、平板、手錶、筆記型電腦等具有無線通訊功能的智慧終端，其接收具有時間戳記的運動相關資料，並進行處理後計算得到球體10運動的軌跡，及軌跡受外力改變方向的力，進一步轉化成訓練資料進行呈現，還可同步至伺服器20進行儲存。

實施例4：

參照第5圖，本發明又提出另一種智慧球系統，包括上述的智慧球、複數個UWB定位基站50、閘道60、伺服器20。該複數個UWB定位基站50設置於球場的特定角落，其數量可以是二個、三個或四個等，不以此為限。該智慧球的球體10還設有UWB無線收發裝置以實現與UWB定位基站50之間的資料通信。該UWB定位基站50通過無線或有線方式將包含有時間戳記的與運動相關的資料、及資料到達時間傳輸至閘道60，該閘道60通過無線或有線方式將資料轉發至伺服器20，伺服器20通過資料的到達各個基站所需的時間或到達時間差等對球體10進行定位，並得出運動軌跡等運動資料。該伺服器20可包括雲端伺服器或本機伺服器，本機伺服器是對球員和智慧球的運動軌跡進行資料分析的伺服器，並不會儲存所有的分析結果。而雲端伺服器的功能是儲存資料分析的結果並且同步使用者的資料，但只做少量的資料分析。

上述僅為本發明的具體實施方式，但本發明的設計構思並不侷限於此，凡利用此構思對本發明進行非實質性的改動，均應屬於侵犯本發明保護範圍的行為。

10‧‧‧球體

11‧‧‧微控制單元

12‧‧‧六軸慣性感測器

13‧‧‧傳感計算器

14‧‧‧時鐘裝置

15‧‧‧無線充電接收裝置

16‧‧‧儲存裝置

17‧‧‧電池裝置

40‧‧‧無線接發單元

Claims (9)

1. 一種智慧球，包括：球體；安裝於該球體上的微控制單元、慣性傳感裝置、時鐘裝置、無線充電接收裝置、儲存裝置、無線接發單元；該慣性傳感裝置與該微控制單元相連用於檢測該球體的運動相關資料；該時鐘裝置與該微控制單元相連用於提供時鐘信號；該儲存裝置與該微控制單元相連用於臨時儲存該運動相關資料；該微控制單元與該無線接發單元相連，用於將該運動相關資料與該時鐘信號結合並進行儲存和發送。
2. 如申請專利範圍第1項所述的智慧球，其中該慣性傳感裝置包括六軸慣性感測器和傳感計算器，該六軸慣性感測器與該傳感計算器相連以檢測加速度變數和角速度變數，該傳感計算器與該微控制單元相連用於對該加速度變數和該角速度變數進行預處理後送至該微控制單元。
3. 如申請專利範圍第1項所述的智慧球，其中該微控制單元包括該傳感計算器，並且該時鐘裝置設於該微控制單元內。
4. 如申請專利範圍第1項所述的智慧球，其中該無線接收單元包括藍牙單元。
5. 如申請專利範圍第1項所述的智慧球，其中該無線接收單元包括WIFI單元。
6. 如申請專利範圍第1項所述的智慧球，其中該球體為籃球或足球或排球或橄欖球或手球。
7. 如申請專利範圍第1項所述的智慧球，更包括電池裝置和無線充電裝 置，該無線充電接收裝置與該電池裝置相連用於對該電池裝置進行充電。
8. 一種智慧球系統：包括申請專利範圍第1至7項中任一項所述的智慧球、移動設備和伺服器，該智慧球通過該無線接發單元與該移動設備和該伺服器實現資料通信。
9. 一種智慧球系統：包括申請專利範圍第1至7項中任一項所述的智慧球、複數個UWB定位基站、閘道、伺服器，該智慧球設有UWB無線收發裝置以實現與該些UWB定位基站之間的資料通信；該些UWB定位基站通過無線或有線方式將資料傳輸至該閘道，該閘道通過無線或有線方式將資料轉發至該伺服器。