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一种拳击运动的智能数据采集和分析系统
申请号	CN202322093235.7	申请日	2023-08-05	公开(公告)号	CN220572629U	公开(公告)日	2024-03-12
申请人	宁域(上海)科技有限公司;			发明人	王悦磊; 王宁;
摘要	本实用新型公开了一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，包括数据采集装置、数据接收装置；所述数据采集装置与所述数据接收装置通讯连接，所述数据采集装置包括传感器、计算模块、第一通讯模块；所述数据接收装置包括数据存储模块、第二通讯模块、展示模块；所述数据采集装置用于采集使用者的出拳数据并将出拳数据无线传输到数据接收装置进行存储、展示。本实用新型公开的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，可在击打接触和非击打接触的场景下实现对使用者进行数据采集，并输出击打时的心率、拳法、加速度、速度、力量、功率，让使用者更直观的了解本次训练的情况。
权利要求	1.一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：包括数据采集装置、数据接收装置；所述数据采集装置为佩戴于手腕、胸部的可穿戴设备；所述可穿戴设备包括传感器、计算模块、第一通讯模块，传感器包括加速度计、陀螺仪、时钟模块、心率传感器；所述数据接收装置包括数据存储模块、第二通讯模块、展示模块；所述可穿戴设备以第一通讯模块与数据接收装置的第二通讯模块相连；当进行数据采集时：所述加速度计为使所述数据采集装置获取手臂加速度数据的加速度计；所述陀螺仪为使所述数据采集装置获取手臂旋转角速度数据的陀螺仪；所述时钟模块为使所述数据采集装置获取时间戳的时钟模块；所述心率传感器为使所述数据采集装置获取采集对象心率的心率传感器；所述数据采集装置为向数据接收装置上传心率、拳法、加速度、速度、力量、功率的数据采集装置。 2.根据权利要求1所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：所述数据采集装置为以手腕、胸部佩戴固定采集模块的表形装置；所述传感器、计算模块和第一通讯模块固定于采集装置内，所述表形装置以绑带、胸带固定佩戴于手腕和胸部下沿处，绑带和胸带上设置有采集装置放置槽；所述采集装置以可更换方式固定于采集装置放置槽处。 3.根据权利要求2所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：所述胸带设置有心率底座，用于将采集装置固定于胸带上，具体的，采集装置通过磁铁与卡槽固定在心率底座上，头部两个磁铁方便装置自动对位，底部磁铁与柱子卡住装置，防止装置松动。 4.根据权利要求2所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：当进行拳击运动时，所述采集装置以绑带紧密固定于手腕处，胸带佩戴于胸部下沿处。 5.根据权利要求4所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：所述第一通讯模块、第二通讯模块均为低功耗蓝牙通讯模块。 6.根据权利要求5所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：所述数据采集装置内置电池、MCU、LDO和SPI，电池电压经LDO转换后向数据采集装置内的芯片供电；所述MCU为接收传感器采集数据的微控制单元，通过读取传感器的采集数据并计算拳法、加速度、速度、力量、功率，然后把采集数据、拳法、加速度、速度、力量、功率通过蓝牙通讯模块实时上传至数据接收装置。 7.根据权利要求6所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：所述数据接收装置为带蓝牙功能的平板、智能手机，数据接收装置上装有负责存储、展示数据的APP，当心率长时间持续高于安全阈值时，平板、智能手机会发出警示。 8.根据权利要求1所述的一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，其特征在于：所述陀螺仪为三轴陀螺仪；所述加速度计有两种，分别为：16g三轴加速度计和200g三轴加速度计。
说明书全文	一种拳击运动的智能数据采集和分析系统技术领域 [0001] 本实用新型涉及体育运动和人体数据采集领域，尤其是一种拳击运动的智能数据采集和分析系统。背景技术 [0002] 在拳击拳法识别领域，目前市面上主要通过光学捕捉，光学捕捉特点可以捕捉细微动作，但是由于价格高昂、携带不便、设备操作复杂、受颜色和光线影响较大等原因，制约了其使用范围；而在获取拳击速度、力量等信息方面，现阶段多数采用测力台、光电门等仪器，这些仪器大多为实验室设备，可以得到精确数值，但是同时也有不便于携带和无法实时计算出结果等问题。 [0003] 可穿戴设备可以集成各种传感器，通过加速度计和陀螺仪，我们可以计算出出拳的拳法、速度、力量等信息，并通过和软件的数据交互，从而实现不分场地、不分时刻的对出拳的拳法和信息的实时计算和展示，更便于运动员的佩戴和使用。发明内容 [0004] 本实用新型提出一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，能以击打接触和非击打接触的方式对拳击运动进行运动数据的测量采集。 [0005] 本实用新型采用如下技术方案： [0006] 一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，所述组件包括数据采集装置、数据接收装置；所述数据采集装置为佩戴于手腕、胸部的可穿戴设备；所述可穿戴设备包括传感器、计算模块、第一通讯模块，传感器包括加速度计、陀螺仪、时钟模块、心率传感器；所述数据接收装置包括数据存储模块、第二通讯模块、展示模块；所述可穿戴设备以第一通讯模块与数据接收装置的第二通讯模块相连。 [0007] 当进行数据采集时：所述数据采集装置以加速度计获取手臂加速度数据，以陀螺仪获取手臂旋转角速度数据，以时钟模块获取时间戳数据，以心率传感器获取采集对象心率，数据采集装置按采集对象手臂重量预设值，以加速度计和陀螺仪数据来计算出拳过程的拳法、速度、力量、功率；所述数据采集装置向数据接收装置上传心率、拳法、加速度、速度、力量和功率。 [0008] 所述数据采集装置为以手腕、胸部佩戴固定采集模块的表形装置；所述传感器、计算模块和第一通讯模块固定于采集装置内，所述表形装置以绑带、胸带固定佩戴于手腕和胸部下沿处，绑带和胸带上设置有采集装置放置槽；所述采集装置以可更换方式固定于采集装置放置槽处。 [0009] 所述胸带设置有心率底座，用于将采集装置固定于胸带上。 [0010] 当所述组件进行拳击运动时，所述采集装置以绑带紧密固定于手腕处，胸带佩戴于胸部下沿处。具体的，拳击运动员在进行训练时会为手腕缠上绑带，用以对手腕进行保护，所以我们额外佩戴的绑带并不会影响运动员的训练。 [0011] 所述第一通讯模块、第二通讯模块均为低功耗蓝牙通讯模块。 [0012] 所述数据采集装置内置电池、MCU、LDO和SPI，电池电压经LDO转换后向数据采集装置内的芯片供电；所述MCU为接收传感器采集数据的微控制单元，通过读取传感器的采集数据并计算拳法、加速度、速度、力量、功率，然后把采集数据、拳法、加速度、速度、力量、功率通过蓝牙通讯模块实时上传至数据接收装置。 [0013] 所述数据接收装置为带蓝牙功能的智能手机、平板等移动端设备，数据接收装置上装有负责存储、展示数据的APP。当心率长时间持续高于安全阈值时，移动端会发出警示。 [0014] 当所述佩戴于手腕处的数据采集装置与数据接收装置的蓝牙连接断开，或是数据采集装置未找到可连接的数据接收装置，或长时间未检测到出拳时，数据采集装置会进入休眠状态，当摇晃处于休眠状态的数据采集装置时，数据采集装置被唤醒并进行蓝牙匹配。 [0015] 当所述佩戴于胸部下沿的数据采集装置与数据接收装置的蓝牙连接断开，或是数据采集装置未找到可连接的数据接收装置，或长时间未检测到心率时，数据采集装置会进入休眠状态，当检测到心率或有可连接的数据接收装置时，数据采集装置被唤醒并进行蓝牙匹配。 [0016] 本实用新型中，数据采集装置也包含数据暂存功能，当数据采集装置与数据接受装置之间通信断开时，数据采集装置所采集的数据可以暂存于采集设备中，若通信恢复再将数据上传，从而大大提升了对通信质量的适应能力。 [0017] 所述陀螺仪为三轴陀螺仪；由于拳击运动员的出拳速度很快，为了防止加速度超过加速度计的量程，所述加速度计包含两种类别的加速度计传感器，分别为：16g三轴加速度计和200g三轴加速度计。 [0018] 本实用新型中，佩戴于手腕处的数据采集装置在蓝牙中断或无蓝牙连接或长时间未检测到出拳时即处于休眠，且休眠的数据采集装置摇晃后即可被唤醒；此设计符合拳击运动的运动特性，只需运动员在手腕处佩戴采集装置，打开APP进行连接，然后挥拳，即可开始实时的采集运动数据以及展示结果，大大提升了使用的便捷性，而在运动间歇或运动停止后，数据采集装置会自动进入休眠，让数据采集装置有更长的续航时间。而在间歇或运动停止后，佩戴于胸部的数据采集装置依旧会向APP发送心率，保证运动员训练、恢复的心率数据不丢失。 [0019] 本实用新型中，数据采集装置为佩戴于手腕、胸部的表形装置，在实际对战中，胸带也可固定于后背部，从而避开拳击运动的击打点，通过加速度计进行速度、力值的测量，使得本实用新型的数据采集装置无须被挤压就能测得击打数据；进而不会因硬质的设备外壳对运动员造成伤害，而且也能延长设备的使用寿命。 [0020] 本实用新型中，数据采集装置按采集人员手臂重量来计算力值，如果手臂重量未知，则通过体重计算，其中男性手臂重量一般占体重的0.057，女性手臂重量一般占体重的0.0497；该设计大大扩展了本实用新型的应用领域，例如通过固定于脚踝处的数据采集装置，可以计算出踢腿的力量，而所计算的击打力值为通过生物力学反映的数据，更符合格斗类型运动的特质。 [0021] 传统的拳击评测工具，通常将采集数据的装置安装于沙袋中，或者安装于手套上，使得操作难度增加，而且传统方式采集数据的模块采用压力传感器，需要接触才能采集到有效数据，而且不能获取速度、拳法等数据。本实用新型通过3轴的加速度计，3轴的陀螺仪对运动员每次出拳时的拳法、加速度、速度、力量和功率进行采集，并通过蓝牙与移动端设备连接，将每次出拳数据上传至APP并将结果展示出来。同时，心率传感器将运动员心率发送至APP，实时反馈训练负荷。 [0022] 本实用新型中，所有的测试数据均通过蓝牙上传至移动端设备，APP将测量数据展示出来，同时APP还可以将运动员数据保存下来，利于教练员进行横向纵向对比，进而判断训练成果，及时给予运动员训练意见；从而使得本实用新型易于实施和推广，除了拳击，在跆拳道、散打等格斗类项目中均可使用。 [0023] 本实用新型中，所述于数据采集装置与拳套相互独立，数据采集装置以更换方式固定于绑带的放置槽处，更便于更换和维护，同时通过更改绑带外型和尺寸，能够适配不同年龄段运动员和不同项目的数据采集与展示工作。 [0024] 本实用新型中，所述传感器通过MCU对采集数据进行处理，计算出拳拳法、速度、力量、和功率的数据，然后把采集数据、拳法、加速度、速度、力量、功率通过蓝牙通讯模块实时上传至数据接收装置；该设计增强了数据实时性，由于拳击运动的动作很快，因此为了实现计算精准化的目的，当检测到数据为出拳动作时，MCU立即对其进行数据处理，并将结果上传，保证采集数据和计算结果的精准度。 [0025] 本产品可以将加速度计和陀螺仪的原始数据发送至移动设备，以此科研人员可以根据这些数据对出拳轨迹、角度等画面进行复现，而且可以通过三维建模查看不同角度的动作，对运动训练有重大帮助。附图说明 [0026] 图1是本实用新型中，数据采集装置正、反面示意图； [0027] 图2是本实用新型中，数据采集装置和绑带的示意图； [0028] 图3是本实用新型中，数据采集装置、心率底座和胸带的示意图； [0029] 图4是本实用新型数据采集装置在唤醒和休眠时的流程示意图； [0030] 图5是本实用新型数据采集装置在采集、上传数据时的原理示意图。 [0031] 图6是本实用新型数实例提供的整体流程的结构框图。具体实施方式 [0032] 如图1‑5所示，一种拳击运动的智能数据采集和分析系统，所述组件包括数据采集装置、数据接收装置；所述数据采集装置为佩戴于手腕、胸部的可穿戴设备；所述可穿戴设备包括传感器、计算模块、第一通讯模块，传感器包括加速度计、陀螺仪、时钟模块、心率传感器；所述数据接收装置包括数据存储模块、第二通讯模块、展示模块；所述可穿戴设备以第一通讯模块与数据接收装置的第二通讯模块相连。 [0033] 如图1所示，数据采集装置上有三个指示灯，分别为“L”‑左边，“R”‑右边，“H”‑心率。告诉用户将指示“L”和“R”的装置分别装进用户左手和右手的绑带里，指示“H”的装置装进心率底座内；弹针1用来充电；磁铁1用来固定装置与心率底座；弹针2与弹针1(其中一个)用来传输心率底座的心率数据。 [0034] 当进行数据采集时：所述数据采集装置以加速度计获取手臂加速度数据，以陀螺仪获取手臂旋转角速度数据，以时钟模块获取时间戳数据，以心率传感器获取采集对象心率，数据采集装置按采集对象手臂重量预设值，以加速度计和陀螺仪数据来计算出拳过程的拳法、速度、力量、功率；所述数据采集装置向数据接收装置上传心率、拳法、加速度、速度、力量和功率。 [0035] 所述数据采集装置为以手腕、胸部佩戴固定采集模块的表形装置；所述传感器、计算模块和第一通讯模块固定于采集装置260内，所述表形装置以绑带、胸带固定佩戴于手腕和胸部下沿处，绑带和胸带上设置有采集装置放置槽，分别为放置槽1和心率底座；所述采集装置260以可更换方式固定于采集装置放置槽1和心率底座处。 [0036] 所述胸带设置有心率底座，用于将采集装置固定于胸带上。具体的，采集装置通过磁铁与卡槽固定在心率底座上，头部两个磁铁3方便装置自动对位，底部磁铁2与柱子卡住装置，防止装置松动。 [0037] 当所述组件进行拳击运动时，所述采集装置以绑带紧密固定于手腕处，胸带佩戴于胸部下沿处。实际训练中，拳击运动员会在手腕处缠上绑带，用以对手腕进行保护，所以我们额外佩戴的绑带并不会影响运动员的训练。 [0038] 所述第一通讯模块、第二通讯模块均为低功耗蓝牙通讯模块。 [0039] 所述数据采集装置内置电池、MCU(微控制单元)、LDO(低压差线性稳压器)和SPI(串行外设接口)，电池电压经LDO转换后向数据采集装置内的芯片供电；所述MCU为接收传感器采集数据的微控制单元，通过读取传感器的采集数据并计算拳法、加速度、速度、力量、功率，然后把采集数据、拳法、加速度、速度、力量、功率通过蓝牙通讯模块实时上传至数据接收装置。 [0040] 所述数据接收装置为带蓝牙功能的智能手机、平板等移动端设备，数据接收装置上装有负责存储、展示数据的APP。 [0041] 当所述佩戴于手腕处的数据采集装置与数据接收装置的蓝牙连接断开，或是数据采集装置未找到可连接的数据接收装置，或长时间未检测到出拳时，数据采集装置会进入休眠状态，当摇晃处于休眠状态的数据采集装置时，数据采集装置被唤醒并进行蓝牙匹配。 [0042] 当所述佩戴于胸部下沿的数据采集装置与数据接收装置的蓝牙连接断开，或是数据采集装置未找到可连接的数据接收装置，或长时间未检测到心率时，数据采集装置会进入休眠状态，当检测到心率或有可连接的数据接收装置时，数据采集装置被唤醒并进行蓝牙匹配 [0043] 实施例： [0044] 如图2所示，拳击运动员把数据采集装置以绑带绑于左右手腕处，如图3所示，将采集装置斜着放入心率底座槽内，再将心率底座固定在胸带上，最后将胸带固定于胸部下沿。 [0045] 教练员打开作为数据接受装置的移动端设备，此设备已预装负责存储、展示数据的APP。 [0046] 拳击运动员摇晃手臂唤醒设备，此时APP上会显示设备的连接状况。 [0047] 拳击运动员进行空击训练，或者佩戴拳套进行沙包训练，数据采集装置通过加速度计和陀螺仪的数据计算出运动员的拳法，以加速度计获取出拳的加速度，并根据加速度计算出拳的速度，以佩戴于胸部下沿的采集设备获取心率数据；按照运动员预设手臂重量，根据加速度数据计算出拳的击打力量，进而推算出出拳的功率；所述数据采集装置向数据接受装置上传采集数据和计算数据，当心率长时间持续高于安全阈值时，移动端会发出警示，提醒运动员调整、休息。 [0048] 训练结束后，移动设备可将训练的数据进行统一展示和横向、纵向对比，以供教练员和运动员参考。 [0049] 上述公开只是用于帮助理解本实用新型的基本原理；同时，对于本领域技术人员，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。