CN109758752A - 互动式智能击打训练桩、训练***及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种互动式智能击打训练桩、训练***及控制方法，所述互动式智能击打训练桩包括设置有至少两个击打部的桩体、装配在所述桩体上用于感知桩体受击打产生的X、Y方向角速度的震动传感器、以及控制模块和电源，所述击打部的一侧设有用于提示击打的提示模块，所述击打部内设有感知击打力度的压力传感器，所述提示模块、压力传感器和震动传感器均与所述控制模块通讯连接。

Description

互动式智能击打训练桩、训练***及控制方法

技术领域

本发明涉及智能电子技术领域，特别是涉及一种互动式智能击打训练桩、训练***及其训练方法。

背景技术

传统击打训练采用的训练桩为简单木质结构的训练桩，训练者与训练桩之间缺少互动、训练模式单一、趣味性低，训练过程中，训练者容易感受到乏味，技能提升和成长缓慢，除此之外，利用传统的训练桩不便于测试训练者的技能水平，无法对训练者的击打力度和击打位置是否达标进行考核，训练效果差。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的过程乏味、效果单一、体能水平判定困难、人与器械互动程度低等问题，而提供一种互动式智能击打训练桩。

本发明的另一个目的是提供一种基于所述互动式智能击打训练桩的训练方法，可对训练者的体能水平进行评判。

本发明的另一个目的是提供一种基于所述互动式智能击打训练桩的训练***，由多个所述训练桩串联形成，具体的，所述训练***由一主桩和多个从桩构成，所述主桩与云端通过无线通信，所述主桩与所述从桩之间采用I²C通讯。

本发明的另一个目的是提供所述训练***的训练方法，主桩的控制模块对训练数据进行初级处理，传递到云端。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种互动式智能击打训练桩，包括设置有至少两个击打部的桩体、装配在所述桩体上用于感知桩体受击打产生的X、Y方向角速度的震动传感器、以及控制模块和电源，所述击打部的一侧设有用于提示击打的提示模块，所述击打部内设有感知击打力度的压力传感器，所述提示模块、压力传感器和震动传感器均与所述控制模块通讯连接。

在上述技术方案中，所述控制模块通过通信模块与训练云端通讯连接。

在上述技术方案中，所述桩体包括基座、装配在所述基座顶部的立柱和装配在所述立柱顶部的盖帽，所述基座上部形成有供所述立柱底部的插片***的插槽，所述立柱的顶部和所述盖帽的底部设有相互匹配的滑入卡槽。

在上述技术方案中，所述盖帽上设有一击打部，所述立柱上设有其长度方向排布的一节或多节击打部，所述击打部为包覆在盖帽或立柱外的硬质海绵，所述盖帽或立柱与硬质海绵之间设有供压力传感器嵌入的镂空海绵夹层内。

在上述技术方案中，所述提示模块为灯带和音响，所述立柱上形成有多个用于固定所述灯带的环形凹槽，所述环形凹槽形成在相应击打部的底部。

本发明的另一方面还包括，所述训练桩的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，提示模块受控制模块驱动发出提示击打信号；

步骤2，压力传感器感测击打力度并传送至控制模块存储，同时震动传感器感测桩体倾斜信号传送至控制模块存储，控制模块的计时器计算提示击打信号发出至击打之间的时间即反应时间，并存储；

步骤3，控制模块由反应时间和桩体倾斜信号换算得到的击打力度判定是否为有效击打；

步骤4，继续步骤1-步骤3，直至完成预设次数击打，

步骤5，控制模块对有效击打获得的数据进行预处理，得到包括平均击打力度，平均反应速度和击中正确率的训练结果，并将训练结果输出。

在上述技术方案中，所述步骤1中训练模式由控制模块从云端接收，且步骤5中，控制模块将所述训练结果通过通信模块传递给云端。

本发明的另一方面还包括，一种智能击打训练***，包括串联在一起的至少两个所述的互动式智能击打训练桩。

在上述技术方案中，所述训练***包括一主桩和至少一个从桩，所述主桩的控制模块通过通信模块与云端通讯连接，所述从桩的控制模块与所述主桩的控制模块通讯连接。

本发明的另一方面还包括，所述智能击打训练***的控制方法，

步骤1，主桩的控制模块将从云端获取的训练模式通过通信模块共享给从桩的控制模块；

步骤2，主桩或从桩的提示模块受控制模块驱动发出提示击打信号；

步骤3，压力传感器感测击打力度并传送至相应主桩或从桩的控制模块存储，同时震动传感器感测桩体倾斜信号传送至相应主桩或从桩的控制模块存储，相应主桩或从桩的控制模块的计时器计算提示击打信号发出至击打之间的时间即反应时间，并存储；

步骤4，主桩的控制模块由反应时间和桩体倾斜信号换算得到的击打力度判定是否为有效击打；

步骤5，继续步骤1-步骤3，直至完成预设次数击打，

步骤6，主桩的控制模块对有效击打获得的数据进行预处理，得到包括平均击打力度，平均反应速度和击中正确率的训练结果，并将训练结果输出通过通信模块传送至云端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.互动式智能击打训练桩是基于传统训练桩基本外形，与震动传感技术、数据处理技术、灯光音响控制技术等现代技术融合，通过灯光指令和音效指令引导训练者击打训练桩进行体能训练，由训练桩收集训练者数据并处理得出训练结果的智能健身器材。

2.主桩和从桩构成的训练***一主多辅组合模式，主桩内置无线传输装置和电力传输装置，从桩需通过线路连接主桩进行电力传输和数据传输。主桩可通过串联方式连接多个辅助训练桩，可独立实现所有训练功能；辅桩需链接主桩实现功能，单独无法使用。通过一主多辅组合模式，训练桩可根据需要调整训练桩数量和摆放位置，满足多种训练需求。

附图说明

图1所示为实施例1的训练桩的***结构示意图。

图2所示为实施例2的训练***的结构示意图。

图3所示为实施例2的***结构框图。

图4为实施例4的运行方法流程图。

图5为控制模块电路图。

图6为XL4016稳压电路图。

图7为AMS1117-3.3稳压电路图。

图8为RS485通信原理图。

图9为Air720电路图。

图10为L3G4200原理图。

图11为WS2812原理图。

图12为801S传感器的原理图。

图13为JQ6500模块图。

图14为压力传感器分压电路。

图15为压力传感器电压比较电路。

图16主桩和从桩通讯连接结构图。

图中：1-电源模块，2-通信模块，3-压力传感器，4-震动传感器，5-基座，6-立柱，左侧壳体，6-2-右侧壳体，7-盖帽，8-圆角，9-胀管，10-插片，11-插槽，12-滑入卡槽，13-帽形硬质海绵，14-环形硬质海绵，15-环形凹槽，16-灯罩，17-镂空海绵夹层，18-镂空海绵夹层，19-压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种互动式智能击打训练桩，包括设置有至少两个击打部的桩体、装配在所述桩体上用于桩体受击打产生的X、Y方向角速度的震动传感器4、以及控制模块和电源，所述击打部的一侧设有用于提示击打的提示模块，所述击打部内设有感知击打力度的压力传感器3，所述提示模块、压力传感器和震动传感器均与所述控制模块通讯连接。

使用本装置时，可将训练数据存储在控制模块内，也可在该基础上增加通信模块，通过通信模块从云端获取训练数据，提示模块也采用灯带多色光灯带、音响或其他能发出提示信号的器件比如灯珠，LED屏等。电源可采用集成的电源模块1。灯带亮起次序为训练数据，将其存储在控制模块内或从云端获取，训练人员按照灯带指示击打击打部，并且控制模块收集击打数据进行存储以评估训练人员的体能技能水平。

使用本装置时，通过云端选取训练模式，训练者所使用的移动终端设备可直接登录训练桩APP或微信小程序，通过4G网络或无线网络进行设置训练桩的工作模式，控制模块控制击打部的灯带次序开关，当某一击打部的灯带指示击打颜色时，训练者对该击打部进行击打，击打错误(压力传感器未接收到压力信号)时，该击打部灯带关闭，错误击打部灯带指示错误打击颜色，控制模块进行错误击打次数统计累计加一次，击打正确时，压力传感器感受到压力信号，灯带指示有效打击颜色，震动传感器将收集到X、Y方向的角速度传递给控制模块，控制模块根据该击打部的校正系数通过FFT算法得出数据的频谱，控制模块将数据进行顺序排列和数据预处理，将有效打击力度及频率、错误次数的统计，平均反应时间(灯带亮起到有效打击之间的间隔)等初步处理后的数据传输到云端，以评判训练者的体能水平。

作为优选方式，所述控制模块通过通信模块与训练云端通讯连接，所述训练云端包括与所述通信模块相连接且用于设定工作模式的训练工作***和用于收集所述控制模块传输的训练数据的数据处理***。所述通信模块为无线传输装置，训练工作***指训练者通过移动终端网络连接，直接设定训练桩训练工作模式的常规操作***，通过训练工作***，训练者可定位训练场所位置，完成训练模式选择、发出开始、暂停、切换、难度调整指令等基本操作。数据处理***指搜集、处理所有线下互动式智能击打训练桩所产生数据的核心算法。通过对全部训练者训练数据的处理，得出训练者当前体能水平、近期体能变化、技巧排名、体能排名等数据，实现训练方案推荐、开展趣味训练活动等数据功能。

作为优选方式，所述互动式智能击打训练桩还包括语音提示模块，所述语音提示模块与所述控制模块通讯连接。选择训练模式后，训练桩接收指令并设定成功后，语音提示模块会发出设置成功提示音。开始前，训练桩会发出准备提示音并进行***计时，倒计时后发出开始提示音。训练过程中，击打部域正确会发出正确提示音，击打部域错误会发出错误提示音。训练暂停时，会发出暂停提示音；训练完成时，会发出完成提示音。

作为优选方式，所述桩体包括基座5、装配在所述基座顶部的立柱6和装配在所述立柱顶部的盖帽7，其中所述电源模块、通信模块和控制模块装配在所述基座内。保证桩体的稳定性和信号采集的准确性。

作为优选方式，所述基座1的底部为正方形变形金属板，所述正方形变形金属板形成有四个突出的圆角8，每一圆角通过胀管9固定于地面上，所述基座1上部形成有供所述立柱底部的插片10(剖面为L形)***的插槽11，且所述立柱焊接于所述基座的顶部，所述立柱的顶部和所述盖帽的底部设有相互匹配的滑入卡槽12，所述滑入卡槽的一端开口，另一端封口，所述盖帽通过螺丝螺母固定于所述立柱上。所述盖帽底部外侧圆周长与所述立柱外侧圆周长相等，基座上设有4个固定用螺丝孔，可通过胀管固定在地面，保证固定的稳固性，所述立桩和基座1采用插接外加焊接的方式，所述立柱和所述盖帽采用插接外加螺钉的方式，便于装配。所述立柱的结构为不锈钢立柱，立柱中空，所述基座为不锈钢材质，与立柱结构焊接。

作为优选方式，所述盖帽形成一击打部，所述盖帽是顶部为圆角结构的金属帽，所述盖帽外壁上均布有压力传感器，所述盖帽外覆盖空心的具有圆角结构的帽形硬质海绵13(黑色)；所述帽形硬质海绵13与盖帽之间设有第一镂空海绵夹层17，所述压力传感器3嵌入在所述空海绵夹层17的圆孔内，用于保护压力传感器不受硬质海绵的结构性挤压，保护压力传感器，同时起到固定压力传感器位置的作用。

所述立柱上形成沿其长度方向排布的1-4节击打部，所述立柱为空心圆柱状结构，由左侧壳体6-1和右侧壳体6-2通过螺丝螺母固定而成，所述立柱的击打部外壁均布有压力传感器，所述立柱的击打部外由环形硬质海绵14(黑色)包裹，所述立柱的外壁与所述环形硬质海绵14之间也设有镂空海绵夹层18，所述镂空海绵夹层18上形成有用于嵌入相应的压力传感器19的孔。

所述盖帽内壁上设有用于安装震动传感器的平面，所述立柱从中间对半剖开，两部分通过螺丝螺母固定组合成金属立柱。所述立柱形成4节击打部。硬质海绵的硬度35度以上，聚醚纤维材质，具有减震、降噪、高回弹的特性。由于训练桩受击打部位材质采用高硬度海绵，触感较硬，因此不推荐使用空手击打。击打用具建议采用木质长棍、木质短棍、木质菲律宾短棍、木质警用短棍、剑道练习木刀、木质双节棍、木质三节棍等。

作为优选方式，所述立柱上形成有多个用于固定所述灯带的环形凹槽15，所述环形凹槽形成在相应击打部的底部，用于固定指示灯及灯罩16构成的灯带。指示灯可发出四色光，分为蓝、红、绿、黄，蓝色光指示训练开始，红色光指示击打部域错误，绿色光指示击打部域正确，黄色光指示训练完成或中止。指示灯为三段式LED显示灯，4色光，环状，抗震效果好，所述指示灯安置于环形凹槽内，螺丝固定，可拆卸。灯罩采用透明高硬度塑料，较厚，硬度高，韧性高，透光性好，固定于环形凹槽外，螺丝固定，可拆卸。

实施例1所述的互动式智能击打训练桩的安装方式为：

1、将半球形高强度海绵通过螺丝固定于半球形不锈钢顶上。

2、半球不锈钢顶的底部滑入卡槽滑入所述立柱的滑入卡槽内，并通过螺丝固定。

3、金属材质的空心立柱从中间抛开，分为两个半圆柱体结构的壳体，其中，面对上方卡槽开口位置，壳体内壁上设置有用于安装震动传感器的平面。

两部分半圆柱体通过螺丝螺母连接，螺丝孔钻于圆柱上，上中下位置各两个，共6个。

4、震动传感器通过螺丝安装在半球顶和左侧半圆柱体上，螺丝孔钻于对应位置内壁。震动传感器与金属内壁有间隔，用减震海绵填充，减震海绵两侧有不干胶。

5、立柱底部有插片，基座上设有插槽，安装方式与顶部半球安装方式类似，将插片***插槽内，通过螺丝固定，螺丝位置与顶部相同。

6、立柱底座中央位置有螺丝孔，用于固定无线传输装置和电力传输装置。主桩底座下方有3个1*2长方形开口，用于连接电源线。设计者面对卡槽开口站立，长方形开口分别位于正前方、正后方、右侧中央，正前方和正后方开口用于主桩与从桩间电力传输，右侧中央开口用于主桩接入电源线。

7、立柱的击打部外包裹有高强度海绵为圆柱形，可直接套在立柱上，通过螺丝固定。

8、LED灯带通过螺丝安装在灯带卡槽里。

9、透明硬质塑料灯罩通过螺丝安装在灯带卡槽外侧。

实施例2

一种智能击打训练***，包括串联在一起的至少两个如实施例1所述的互动式智能击打训练桩，选择一个训练桩的控制模块内存储训练数据，该训练桩就形成主桩，与该主桩串联的训练桩形成从桩，主桩和从桩的控制模块通讯连接，主桩和从桩之间可采用有线或无线的通讯方式。

作为优选的，所述训练***包括相互串联的一主桩a和多个从桩b，所述主桩为实施例1所述的互动式智能击打训练桩，所述从桩可采用主桩的电源模块供电，即所述主桩的电源模块给所述主桩和从桩供电，也可以单独配置电源模块，所述主桩和所述从桩的通讯模块通讯连接。所述主桩和所述从桩采用两线制半双工通讯方式通讯连接。

作为优选的，所述主桩的通信模块通过无线通讯方式与云端相连接，可接收无线网络信号，通过连接无线网络进行训练数据的输入输出，从桩与主桩无线传输设备间为有线连接，从桩内置从桩通信模块。

主桩内置电源模块，用以供应灯带、语音提示模块、压力传感器、震动传感器和通讯模块所需要的电。主桩可直接与插座相连，电压220V。多个从桩间实行串联，并由串联线路上的首尾两个从桩连接至主桩两侧。从桩单独不可通电。

实施例3

本实施例在实施例2的基础上对各器件型号进行进一步说明。

如图5所示，所述控制模块为ARM Cortex-M3架构的STM32F103C8T6微处理器。性价比高，稳定，体积小，外设多等优势。主要作用是进行数据的处理以及与其他外设进行数据的通讯。

所述电源模块为AC220V-DC12V开关电源，所述开关电源通过XL4016稳压电路给所述灯带、语音模块和震动传感器供电，如图6-7所示，所述XL4016稳压电路通过AMS1117稳压电路给所述控制模块、通信模块以及压力传感器供电。

总直流电源采用AC220V-DC12V开关电源，安装在主桩底部，从桩不需要配置此直流电源，从桩的直流电源从主桩的开关电源传输过去，因考虑到可能会接入多个从桩，所以要选择合适功率的开关电源，在这里选择了12V(300W)的开关电源，通过粗劣的计算，一个开关电源最多可供10台训练桩，采用XL4016稳压电路进行DC12V-DC5V，此电路原理如图1-2。稳压电路输出可高达8A，主要是进行灯带的供电，灯带电流在5A左右。DC5V经过AMS1117-3.3稳压成3.3V，给处理器芯片及传感器进行供电。

所述通信模块为ES8266WIFI模块或Air720系列4G网络芯片(图9)。训练桩与云服务器通讯采用ES8266WIFI模块,只有主机(主桩)才配备WIFI无线模块，ESP8266模块支持STA/AP/STA+AP三种工作模式。STA模式是ESP8266模块通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制以及数据监测。在此***中选用了STA模式，才能实现***通过WIFI网络与云服务器进行通讯。尺寸：24mm*16mm。训练桩与云服务器通讯也可采用Air720系列4G网络芯片，只有主机(主桩)才配备4G网络模块，此模块支持TCP协议、UDP协议、HTTP协议等，Air720支持两种开发模式，AT指令模式和Lua脚本二次开发模式。

相邻的所述主桩和从桩的通信模块通过RS-485接口通信连接，相邻的两从桩的通信模块通过RS-485接口通信连接，(两根线，一根接电源，一根接数据线)和电源数据线通讯连接，相邻的两从桩或之间通过RS-485接口和电源数据线通讯连接。

通过为满足不同训练情况的需要，训练桩采用一主多辅组合模式，分为主桩和从桩。主桩与多个从桩采用RS485通信，如图8所示，RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力增强，即抗噪声干扰性好。数据最高传输速率为10Mbps，可支持一主多从链接。因为RS485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线(一般叫AB线)，RS485和SP3485电路原理图如7所示，控制模块(单片机)只需通过串口发送数据，经过了SP3485电路后转换成RS-485电平信号，RS485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。这里采用了两线制半双工通讯方式。RS-485上的软件层协议ModBus主要依赖于主从模式。主从模式是指在半双工通讯方式上，2个或者2个以上的设备组成的通讯***如图16所示，

(1)至少且只有一个主机，其他的都是从机；

(2)不管任何时候，从机都不能主动向主机发送数据；

(3)主机具有访问从机的权限，从机不可以主动访问从机，任何一次数据交换，都要由主机发起；

(4)不管是主机还是从机，***一旦上电，都要把自己置于接收状态(或者称为监听状态)主从机的数据交互，需要：

a.主机将自己转为发送状态；

b.主机按照预先约定的格式发出寻址数据帧。

所谓的约定，可是主机开发者和从机开发者约定好的规约好，例如主机要通过从机控制接在从机的设备，主机要启动设备就往从机发0x1，停止设备就往从机发0x2。这就是一种预先约定好的格式。这里采用modbus通信的RTU模式。

RTU模式：当控制器设为在Modbus网络上以RTU(远程终端单元)模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。通信数据包包括：

①8位二进制，十六进制数0...9，A...F

②消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成

③1个起始位

④8个数据位，最小的有效位先发送

⑤1个奇偶校验位，无校验则无

⑥1个停止位(有校验时)，2个Bit(无校验时)错误检测域

⑦CRC(循环冗长检测)。

作为优选方式，所述震动传感器采用L3G4200D陀螺仪传感器，且每一击打部内安装一L3G4200D陀螺仪传感器。

作为优选方式，所述震动传感器采用801S震动传感器，且该震动传感器只装配在最顶部的击打部内，X、Y方向各装一个。

盖帽内的震动传感器用于接收所述桩体的顶部震动情况，可监测到震动幅度、力度、频率等。顶部范围外震动将被顶部传感器过滤清除。

所述立柱的每一击打部内中央位置安有一震动传感器时，如此在顶部震动传感器的基础上，还可监测到左、中、右震动方向。震动传感器、电源模块和通信模块与外壳之间均安装有减震海绵。每个震动传感器之间有固定距离的空间间隔，传感器仅对本区域内振动情况进行感应，超出区域范围的振动情况将被过滤筛除。感应范围可控通过调节振动幅度、过滤一定振动幅度以下的振动数据实现。在确定幅度标准的同时，要综合考量无效击打情况下的振动频率，即设定不同训练模式下训练者击打训练桩力度的最小值。

所述震动传感器为L3G4200D陀螺仪传感器，L3G4200D陀螺仪传感器可以检测到训练桩的横纵角速度的变化，当训练桩被击打后产生的震荡，相当于训练桩相对地面角度在发生变化，这时L3G4200D即可检测到角度变化的大小，最后采用算法处理得出震动的幅度与频率，即可分析出用户者击打的力度。如图10所示，L3G4200D采用IIC通信方式与传感器进行通信，通过IIC写入地址对L3G4200D初始化各种参数的配置，配置传感器后就可以进行IIC读出地址获取X、Y方向的角速度，角速度也相当于震动力度，获取到数据后可通过FFT算法得出数据的频谱，即可分析出数据的力度及频率。

所述震动传感器为801S震动传感器，盖帽内安装两个801S传感器，X、Y方向各装一个。便于检测到两个方向的震动情况，801S原理图12所示，采用分压原理对其进行数据AD采集，LMV358构成的电压跟随器起到稳定保护作用。

作为优选方式，所述压力传感器为IMS-C40。为了能够识别用户击打的区域，***加入了电阻式压力传感器，传感器形状为圆形，直径为40mm，在每个击打部安装若干个压力传感器，当用户击打训练桩时，击打部的环形海绵会产生形变，此时周围的压力传感器就能检测到压力的变化。该压力传感器为电阻式压力传感器是根据施加在表面上压力的不同电阻随着变化，可以分压原理对传感器进行AD采集，原理图如图14，也可以通过运放构成电压比较器，再去进行IO口电平的判读，原理图如图15。

如图11所示，所述指示灯为WS2812B彩灯带。击打部下方有周长为603mm的环形槽，采用600mm长WS2812B彩灯带，1000mm灯带是30颗灯，600为18颗灯，每颗W2S2812B的功率为0.3W，一条灯带的功率就是5.4W。每个训练桩配备5条彩色灯带。

如图13所示，所述语音模块为JQ6500MP，JQ6500是一个提供串口的MP3芯片，完美的集成了MP3、WMV的硬解码。支持电脑直接更新spi flash的内容，支持FAT16、FAT32文件***。通过简单的串口指令即可完成播放指定的音频文件。事先把每种提示音更新到spiflash，在通过单片机去播放指定的音频文件。

JQ6500有多种控制模式，串口模式、AD按键控制模式，这里选择串口控制模式，串口通讯波特率为9600，通过单片机串口进行控制播放指定的音频文件，SPK引脚接喇叭，直接驱动1W/8R以下喇叭，可以外加运放增大音量。模块先接入PC端进行音频文件的录入，音频以001～nnn的文件名录入，录入后的音频文件存放在SPI FLASH芯片里。JQ6500的通信格式如下表：

例如，如果我们指定播放，就需要发送:7E 04 03 00 01EF，第五位代表第几首，01表示第一首，02表示第二首......即从01开始计算；数据长度为4,这4个字节分别是[04 0300 01]。不计算起始、结束。

实施例4

基于实施例1或实施例2的控制方法，包括以下步骤：

步骤1，通过微信服务号或微信小程序选择训练桩的工作模式，微信服务号或微信小程序将数据传递给云端，所述主桩的控制模块从云端接收数据并解析；

步骤2，所述控制模块按照训练模式控制不同击打部的灯带依次序亮起，当某一击打部的灯带亮起时，控制模块的计时器计时并计算反应时间，未击中该击打部时，压力传感器未感受到压力变化，该击打部的灯带关闭，压力传感器感受到压力变化的击打部的灯带指示错误颜色，击中该击打部时，压力传感器感受到大于预定数值的压力变化时，判定为有效击打，灯带指示击打正确颜色，控制模块进行计数，同时有效击打次数加一，同时震动传感器将震动信号传递给控制模块，控制模块分析击打力度，结束本次击打；

步骤3，进入下一次步骤2的循环；

步骤4，当计数器判定击打次数完成到达预设次数击打时，完成本次训练，灯带指示结束颜色；

步骤5，控制模块对数据进行预处理，得到包括平均击打力度，平均反应速度和击中正确率的训练结果；

步骤6，控制模块将所述训练结果通过通信模块传递给云端后，再回传给微信服务号或微信小程序。

作为优选方式，若该击打部位于主桩，则主桩的控制模块直接从云端接受训练模式数据，完成该次击打后，通过通信模块将训练结果传回，若该击打部位于从桩，主桩的控制模块将接受来的训练模式数据通过通信模块传递给从桩的控制模块，完成该次击打后，从桩的控制模块通过通信模块传递给主桩的通信模块，主桩再通过其通信模块将训练结果传回至云端。

具体的：

①主桩设备接入AC220V，通过DC12V稳压提供给各个训练桩，DC12V在通过XL4016稳压电路降压到DC5V，DC5V给指示灯(RGB灯带)、震动传感器、JQ6500模块提供电能，另一方面接入AMS1117-3.3电路稳压至3.3V供给核心处理器以及其他模块。

②训练者通过微信服务号、微信小程序选择训练模式，微信服务号与云服务器对接后将数据传给云端，单片机采用中断去获取云服务器的数据，得到数据后将进行解析。

③当训练者训练开始时，单片机会启动3秒的定时器，并驱动JQ6500播报3秒的倒计时开始提示音，并且控制RGB灯带1HZ闪烁蓝色提醒训练者准备开始。

④在训练过程中，单片机会按照训练者提前选择的模式，控制RGB灯带依次亮起的速度与区域，当RGB灯亮起蓝灯单片机开启定时器，计算训练者的反应时间。训练者使用木棍等用具击打训练桩相应的部位后，压力传感器感应到压力的变化，并能确定训练者是否击中正确的区域，击中正确的区域RGB灯带会亮绿灯，否则RGB灯带亮红灯，并驱动JQ6500播报相对应的音频信号，接着采集训练桩顶部的震动传感器，通过FFT(快速傅里叶)算法得出信号的频谱，分析得出力度及震动频率。

⑤当训练暂停或者停止时RGB灯带会亮起黄灯，并播报相对于的音频信号。

⑥用户接入若干个辅助桩后，主桩单片机通过485通讯与其他从桩进行对接，主桩与云端采用modbus协议通讯。

作为优选方式，所述步骤1中的工作模式包括武器模式和训练模式，其中所述武器模式包括木刀模式、长棍模式、短棍模式和双节棍模式，所述训练模式包括自由训练模式、挑战训练模式、速度训练模式和力度训练模式。

其中采用不同的武器模式时，对于引发压力传感器开关的压力值不同，震动传感器对震动数值的处理也不同，不同训练模式时，相邻两次击打所对应击打部的间隔区域有所变化，相邻两次击打的时间间隔不同。

具体的本软件流程步骤：

①开始进行***的初始化，初始化包括控制模块(单片机)的外设配置，各种传感器的初始化。

②获取云服务器数据，如果接受开始信号则进入模式的判断。

③获取到用户设置模式后，***进入3s倒计时，并且亮起开始的指示灯和开始提示音。

④根据用户设置的模式进行计算，得出亮灯的变化与相隔时间，例如速度训练，两灯之间亮起时间变短，计算速度时权重高。

⑤然后进行RS-485的通讯，告诉***亮哪盏灯。

⑥开启定时器计时，当训练者击打训练桩后停止计时，用来计算用户者的反应速度。

⑦击中正确亮起绿色灯并播报正确提示音，错误则亮起红色灯并播报错误提示音。

⑧进行震动数据的采集，数据经过算法得出力度。

⑨击打次数自加一，然后结束本次击打，进入下一次循环。

⑩当到达某一次数时完成本次训练，亮起黄灯并播报结束提示；音如果训练任务被终止，也亮起黄灯并播报结束提示。

最后进行数据的统计处理，采用平均得出最终的力度，反应速度，击中正确率等。

将数据传至云服务器，并返回到最初始状态。

训练结束后，训练者表现会汇总到总服务器，生成训练者训练表现情况和体能分析数据，并发送至训练者数据接受终端，如训练者速度、力度、准确度、身体年龄状况等。

***会对针对多次进行训练的训练者全部数据进行储存、处理，得出训练者目前所处的体能水平，通过微信服务号或微信小程序发送至训练者移动终端，并推荐针对训练者体能状况制定的训练模式。

训练者可选择将训练成绩公开，获得相应范围内的训练数据排名。地域范围划分如全世界排名，全国排名，某市排名；时长范围划分如初级训练者(训练时长50小时内)排名，中级训练者(训练时长50至100小时)排名等；年龄范围划分如少年训练者(18岁以下)排名，青年训练者(18至35岁排名)等。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种互动式智能击打训练桩，其特征在于，包括设置有至少两个击打部的桩体、装配在所述桩体上用于感知桩体受击打产生的X、Y方向角速度的震动传感器、以及控制模块和电源，所述击打部的一侧设有用于提示击打的提示模块，所述击打部内设有感知击打力度的压力传感器，所述提示模块、压力传感器和震动传感器均与所述控制模块通讯连接。

2.如权利要求1所述的互动式智能击打训练桩，其特征在于，所述控制模块通过通信模块与训练云端通讯连接。

3.如权利要求1所述的互动式智能击打训练桩，其特征在于，所述桩体包括基座、装配在所述基座顶部的立柱和装配在所述立柱顶部的盖帽，所述基座上部形成有供所述立柱底部的插片***的插槽，所述立柱的顶部和所述盖帽的底部设有相互匹配的滑入卡槽。

4.如权利要求3所述的互动式智能击打训练桩，其特征在于，所述盖帽上设有一击打部，所述立柱上设有其长度方向排布的一节或多节击打部，所述击打部为包覆在盖帽或立柱外的硬质海绵，所述盖帽或立柱与硬质海绵之间设有供压力传感器嵌入的镂空海绵夹层内。

5.如权利要求4所述的互动式智能击打训练桩，其特征在于，所述提示模块为灯带和音响，所述立柱上形成有多个用于固定所述灯带的环形凹槽，所述环形凹槽形成在相应击打部的底部。

6.如权利要求1-5中任一项所述训练桩的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，提示模块受控制模块驱动发出提示击打信号；

步骤2，压力传感器感测击打力度并传送至控制模块存储，同时震动传感器感测桩体倾斜信号传送至控制模块存储，控制模块的计时器计算提示击打信号发出至击打之间的时间即反应时间，并存储；

步骤3，控制模块由反应时间和桩体倾斜信号换算得到的击打力度判定是否为有效击打；

步骤4，继续步骤1-步骤3，直至完成预设次数击打，

步骤5，控制模块对有效击打获得的数据进行预处理，得到包括平均击打力度，平均反应速度和击中正确率的训练结果，并将训练结果输出。

7.如权利要求6中所述训练桩的控制方法，其特征在于，所述步骤1中训练模式由控制模块从云端接收，且步骤5中，控制模块将所述训练结果通过通信模块传递给云端。

8.一种智能击打训练***，其特征在于，包括串联在一起的至少两个如权利要求1-7中任一项所述的互动式智能击打训练桩。

9.如权利要求8所述的智能击打训练***，其特征在于，所述训练***包括一主桩和至少一个从桩，所述主桩的控制模块通过通信模块与云端通讯连接，所述从桩的控制模块与所述主桩的控制模块通讯连接。

10.如权利要求9所述智能击打训练***的控制方法，其特征在于，

步骤1，主桩的控制模块将从云端获取的训练模式通过通信模块共享给从桩的控制模块；

步骤2，主桩或从桩的提示模块受控制模块驱动发出提示击打信号；

步骤3，压力传感器感测击打力度并传送至相应主桩或从桩的控制模块存储，同时震动传感器感测桩体倾斜信号传送至相应主桩或从桩的控制模块存储，相应主桩或从桩的控制模块的计时器计算提示击打信号发出至击打之间的时间即反应时间，并存储；

步骤4，主桩的控制模块由反应时间和桩体倾斜信号换算得到的击打力度判定是否为有效击打；

步骤5，继续步骤1-步骤3，直至完成预设次数击打，

步骤6，主桩的控制模块对有效击打获得的数据进行预处理，得到包括平均击打力度，平均反应速度和击中正确率的训练结果，并将训练结果输出通过通信模块传送至云端。