基于壓力分析的拳擊運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn)練裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn)練領(lǐng)域，涉及到拳擊運(yùn)動(dòng)，具體涉及到一種基于壓力 分析的拳擊運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn)練裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在跆拳道、拳擊的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目中，運(yùn)動(dòng)員擊打動(dòng)作可分為按規(guī)定動(dòng)作擊打靶體和隨 意擊打靶體兩種情況。運(yùn)動(dòng)員擊打目標(biāo)時(shí)力的大小和方向、擊打動(dòng)作間的時(shí)間間隔、擊打部 位是否準(zhǔn)確等，都能夠定量地刻畫出運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作完成質(zhì)量的狀況。讓教練員能夠根據(jù)數(shù)據(jù) 來指導(dǎo)運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行科學(xué)訓(xùn)練。提高訓(xùn)練質(zhì)量和增強(qiáng)實(shí)戰(zhàn)能力，因此有著重要現(xiàn)實(shí)意義。
[0003] 為了提高跆拳道、拳擊運(yùn)動(dòng)員日常訓(xùn)練的科學(xué)性，根據(jù)這類競(jìng)技體育的一些特點(diǎn) 和它對(duì)傳感器特性的一些特殊要求，設(shè)計(jì)出一種新型的三維力傳感器。它能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)反 映出動(dòng)員擊打目標(biāo)時(shí)力的大小和方向、擊打動(dòng)作間的時(shí)間間隔、擊打部位的準(zhǔn)確性。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種基于壓力分析的拳擊運(yùn)動(dòng)輔助訓(xùn) 練裝置，采用電容式壓力傳感器采集足底壓力，通過對(duì)電容式壓力傳感器的驅(qū)動(dòng)電極和感 應(yīng)電極位置的合理布置，并引進(jìn)差動(dòng)電容方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)員作用在靶體上的三維力測(cè)量。
[0005] 本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：該作用力測(cè)量裝置包括靶體三維壓力測(cè)量單元、拳擊 手套壓力測(cè)量單元、位姿識(shí)別單元、速度識(shí)別單元和傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器，所述靶體三維壓 力測(cè)量單元、拳擊手套壓力測(cè)量單元、位姿識(shí)別單元、速度識(shí)別單元分別與傳感系統(tǒng)信號(hào)處 理器連接，所述速度識(shí)別單元用于采集出拳速度，所述位姿識(shí)別單元包括腰部壓力傳感器、 肩關(guān)節(jié)壓力傳感器、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器和大腿肌肉壓力觸感器，所述 靶體三維壓力測(cè)量單元、拳擊手套壓力測(cè)量單元、腰部壓力傳感器、肩關(guān)節(jié)壓力傳感器、肘 關(guān)節(jié)壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器和大腿肌肉壓力觸感器均采用凹槽式電容壓力傳感 器。所述設(shè)置在每個(gè)拳擊手套內(nèi)的拳擊手套壓力測(cè)量單元均包括十組凹槽式電容壓力傳 感器和無線通信單元，所述十組凹槽式電容壓力傳感器分別對(duì)應(yīng)于收的十個(gè)指關(guān)節(jié)，所述 拳擊手套壓力測(cè)量單元通過無線通信單元和傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器進(jìn)行信號(hào)傳遞。所述數(shù)據(jù) 處理單元包括數(shù)據(jù)過濾單元、數(shù)據(jù)分類單元、數(shù)據(jù)融合處理單元和數(shù)據(jù)庫(kù)單元，所述數(shù)據(jù)過 濾單元用于過濾傳感器采集的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)分類單元對(duì)過濾后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，數(shù) 據(jù)融合處理單元根據(jù)數(shù)據(jù)分類單元分類的各個(gè)傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理輸出二維 數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)庫(kù)單元用于存儲(chǔ)檢測(cè)數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)為拳擊打靶指標(biāo)的最優(yōu) 數(shù)據(jù)。所述壓力傳感器包括圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組，所述條狀電容單元組設(shè)置 在圓環(huán)電容單元組外基板的四角，圓環(huán)電容單元組包括兩對(duì)以上圓環(huán)電容單元對(duì)，所述圓 環(huán)電容單元對(duì)包括兩個(gè)圓環(huán)電容單元，所述條狀電容單元組包括X方向差動(dòng)電容單元組和 Y方向差動(dòng)電容單元組，X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組均包括兩個(gè)以上 相互形成差動(dòng)的電容單元模塊，所述電容單元模塊是由兩個(gè)以上的條狀電容單元組成的梳 齒狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)圓環(huán)電容單元和條狀電容單元均包括上極板的驅(qū)動(dòng)電極和下極板的感應(yīng)電 極。
[0006] 所述每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極和驅(qū)動(dòng)電極正對(duì)且形狀相同，所述每個(gè)條狀電 容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極寬度相同，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度大于感應(yīng)電極長(zhǎng) 度，條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度兩端分別預(yù)留左差位S ^和右差位S ^沘。^= Ws+S右 + 5 P其中b_為條狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極長(zhǎng)度，b。^為條狀電容單元的感應(yīng)電極長(zhǎng)度。所
為彈性介質(zhì)的抗剪模量，為最大應(yīng)力值。所述兩組相互形成差動(dòng)的電容單元模塊的條 狀電容單元的驅(qū)動(dòng)電極和感應(yīng)電極沿寬度方向設(shè)有初始錯(cuò)位偏移，錯(cuò)位偏移大小相同、方
行板的長(zhǎng)度，10為圓環(huán)電容單元圓環(huán)的寬度，a5 0相鄰兩圓環(huán)電容單元之間的電極間距。X
T Aafa5 #)，其中，aT為平行板的長(zhǎng)度，a5#為相鄰兩條狀電容單元之間的電極間距，a。條 狀電容單元的寬度。所述同心圓環(huán)電容單元的寬度10和條狀電容單元的寬度a。相等；條 狀電容單元電極間距a 5條和圓環(huán)電容單元電極間距a 5圓相等，所述條狀電容單元的寬度
所述圓環(huán)電容單元組和條狀電容單元組的驅(qū)動(dòng)電極通過一個(gè)引出線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理 器連接，所述圓環(huán)電容單元組的每個(gè)圓環(huán)電容單元的感應(yīng)電極單獨(dú)引線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處 理器連接，所述X方向差動(dòng)電容單元組和Y方向差動(dòng)電容單元組的電容單元模塊感應(yīng)電極 分別通過一根引出線與傳感系統(tǒng)信號(hào)處理器連接。所述圓環(huán)電容單元、電容單元模塊與傳 感系統(tǒng)信號(hào)處理器之間分別設(shè)有中間變換器，中間變換器用于設(shè)置電壓對(duì)電容或頻率對(duì)電 容的傳輸系數(shù)。所述傳感器系統(tǒng)信號(hào)處理器包括多路信號(hào)高速切換電路、A/D變換電路和 控制電路，所述高速切換電路包括三級(jí)切換電路，前一級(jí)切換電路的輸出為下一級(jí)切換電 路的輸入信號(hào)，最后一級(jí)切換電路經(jīng)A/D變換電路送入控制電路。
[0007] 本實(shí)用新型有如下積極效果：利用三維力壓力傳感器，可以檢測(cè)出作用在拳擊靶 體上x、y、z三個(gè)方向的力，將作用在靶體上的三維壓力數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練指導(dǎo)，測(cè)定方法方便 簡(jiǎn)單。另外，本實(shí)用新型的傳感器能夠同時(shí)測(cè)量法向力和切向力，靈敏度高，極板利用效率 高，整個(gè)圓環(huán)電容單元組都對(duì)法向力作出貢獻(xiàn)，并且具有較好的動(dòng)態(tài)性能。
【附圖說明】
[0008] 圖1是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的同心圓環(huán)偏移錯(cuò)位面積分析圖。
[0009] 圖2是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的為外同心圓環(huán)錯(cuò)位對(duì)外徑圓分析圖。
[0010] 圖3是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的平行板電容的平面設(shè)計(jì)圖。
[0011] 圖4是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的驅(qū)動(dòng)電極的結(jié)構(gòu)圖。
[0012] 圖5是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的平板電容板的直角坐標(biāo)系。
[0013] 圖6是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的兩組圓環(huán)電容組結(jié)構(gòu)圖。
[0014] 圖7是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的差動(dòng)條狀電容單元的初始錯(cuò)位圖。
[0015] 圖8是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的差動(dòng)條狀電容單元受力后偏移圖。
[0016] 圖9是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的單元電容對(duì)的信號(hào)差動(dòng)示意圖。
[0017] 圖10是本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】的平行板電容器剖面結(jié)構(gòu)。
[0018] 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驅(qū)動(dòng)電極，4、感應(yīng)電極，5、彈性介質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面對(duì)照附圖，通過對(duì)實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】如所涉及的各 構(gòu)件的形狀、構(gòu)造、各部分之間的相互位置及連接關(guān)系、各部分的作用及工作原理、制造工 藝及操作使用方法等，作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，以幫助本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)用 新型構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解。
[0020] 本實(shí)用新型的主要思路是：在拳擊靶體內(nèi)分布設(shè)置有多個(gè)壓力傳感器，壓力傳感 器用來檢測(cè)拳擊時(shí)的三維力，通過計(jì)算機(jī)讀取到的電容值間隔來判定拳擊的頻率，對(duì)每個(gè) 傳感器進(jìn)行編號(hào)，將傳感器編號(hào)與拳擊靶體的位置一一對(duì)應(yīng)，來進(jìn)行擊打部位準(zhǔn)確性分析。
[0021] 本實(shí)用新型測(cè)量