CN111437586A - 一种运动姿态诊断指导***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种运动姿态诊断指导***及方法，包括信息采集诊断模块和服务器，信息采集诊断模块包括姿态信息采集模块、位置信息采集模块、处理单元、存储单元以及功能模块，服务器包括专家库，专家库包括由运动专家对服务器内的各次的运动数据进行评价分级，并给出相对于各次的运动数据出现偏差时相应的修正值，功能模块包括扬声器，处理单元将实时的姿态信息和位置信息与存储单元内的专家库的运动数据对比，当实时的姿态信息或者位置信息与专家库内的运动数据偏差超过阈值时，处理单元根据相应的修正值通过扬声器提示运动者修正运动状态。如此设置，能够对运动者的运动姿态及轨迹进行实时的诊断并在运动者运动状态出现偏差时提醒其进行更正。

Description

一种运动姿态诊断指导***及方法
技术领域
本发明涉及运动教学技术领域，更具体地说，涉及一种运动姿态诊断指导***及方法。
背景技术
随着社会的进步及经济的发展，为了强健体魄，人们参与到各类运动的热情日趋高涨。对于一些技巧性较高的运动，例如滑雪、滑冰或者轮滑等，运动者常常需要有人指导。现有技术普遍采用教练现场指导或视频指导的方式，而采用请教教练教学的方式，一方面教练数量有限，无法满足广大相关运动初学者一人一个教练的需求；另一方面，一人一个教练的教学方式费用较高，限制了相关运动的普及。采用视频指导的方式，并不适用于技能性较强的运动教学技术领域，运动者无法体会实际运动状态时的姿态要求，学习效果不够理想。因此，提供一种能够实时检测运动者姿态并对运动者进行姿态指导的运动姿态诊断指导***。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能够实时检测运动者姿态并对运动者进行姿态指导的运动姿态诊断指导***及运动姿态诊断指导方法。
为解决上述问题，本发明提供了一种运动姿态诊断指导***，包括用于采集运动者每次运动数据的信息采集诊断模块和与所述信息采集诊断模块可通信地相连接的服务器，所述信息采集诊断模块包括用于采集人体运动姿态信息的姿态信息采集模块、用于采集人体运动位置信息的位置信息采集模块、用于处理所述姿态信息和所述位置信息的处理单元、用于储存所述姿态信息和所述位置信息的存储单元以及功能模块，所述服务器包括专家库，所述专家库包括由运动专家对所述服务器内的各次的所述运动数据进行评价分级，并以各次的所述运动数据为标准，分别给出相对于各次的所述运动数据出现偏差时相应的修正值，所述存储单元还用于存储所述专家库，所述功能模块包括扬声器，所述处理单元将实时的所述姿态信息和所述位置信息与所述存储单元内的所述专家库的所述运动数据对比，当实时的所述姿态信息或者所述位置信息与所述专家库内的所述运动数据偏差超过阈值时，所述处理单元根据相应的所述修正值通过所述扬声器提示运动者修正运动状态。
优选地，所述姿态信息采集模块包括用于采集运动过程中产生的加速度数据的三轴加速度传感器、用于采集运动过程中产生的角速度数据和角度数据三轴陀螺仪传感器，以及用于采集运动过程中产生的磁场数据的三轴地磁传感器。
优选地，所述位置信息采集模块包括UWB定位标签和UWB发射基站，所述 UWB发射基站用于发射测距信号，所述UWB发射基站的数量为至少四个，所述 UWB定位标签用于接收所述测距信号。
优选地，所述姿态信息采集模块的数量为多个，其分别设置于运动者的运动装备不同位置。
优选地，所述扬声器设置于运动者的运动装备上。
本发明还提供了一种运动姿态诊断指导方法，包括用于采集运动者每次运动数据的信息采集诊断模块和与所述信息采集诊断模块可通信地相连接的服务器，以将所述信息采集诊断模块采集的所述运动数据传输至所述服务器，所述服务器包括专家库，所述专家库包括由运动专家对所述服务器内的各次的所述运动数据进行评价分级，并以各次的所述运动数据为标准，给出相对于各次的所述运动数据出现偏差时相应的修正值，运动前将所述专家库传输至所述信息采集诊断模块，运动过程中所述信息采集诊断模块采集本次的实时的所述运动数据并与所述专家库内的所述运动数据对比，当本次的所述运动数据与所述专家库内的所述运动数据偏差超过阈值时，所述信息采集诊断模块根据相应的所述修正值提示运动者修正运动状态。
优选地，所述信息采集诊断模块包括用于采集人体运动姿态信息的姿态信息采集模块、用于采集人体运动位置信息的位置信息采集模块、用于处理所述姿态信息和所述位置信息的处理单元、用于储存所述姿态信息和所述位置信息的存储单元以及功能模块，所述功能模块包括扬声器。
优选地，所述姿态信息采集模块包括用于采集运动过程中产生的加速度数据的三轴加速度传感器、用于采集运动过程中产生的角速度数据和角度数据三轴陀螺仪传感器，以及用于采集运动过程中产生的磁场数据的三轴地磁传感器。
优选地，所述位置信息采集模块包括UWB定位标签和UWB发射基站，所述 UWB发射基站用于发射测距信号，所述UWB发射基站的数量为至少四个，所述 UWB定位标签用于接收所述测距信号。
优选地，所述姿态信息采集模块的数量为多个，其分别设置于运动者的运动装备的不同位置。
本发明提供的技术方案中，一种运动姿态诊断指导***，包括用于采集运动者每次运动数据的信息采集诊断模块和与信息采集诊断模块可通信地相连接的服务器。信息采集诊断模块包括用于采集人体运动姿态信息的姿态信息采集模块、用于采集人体运动位置信息的位置信息采集模块、用于处理姿态信息和位置信息的处理单元、用于储存运动姿态信息和位置信息的存储单元以及功能模块。服务器包括专家库，专家库包括由运动专家对服务器内的各次的运动数据进行评价分级，并以各次的运动数据为标准，给出相对于各次的运动数据出现偏差时相应的修正值。存储单元还用于存储专家库，功能模块包括扬声器。处理单元将实时的姿态信息和位置信息与存储单元内的专家库的运动数据对比，当实时的姿态信息或者位置信息与专家库内的运动数据偏差超过阈值时，处理单元根据相应的修正值通过扬声器提示运动者修正运动状态。
使用时，运动者可以根据自身需要将服务器内一条或者多条相应等级的专家库下载到信息采集诊断模块的存储单元内，信息采集诊断模块可以设置在运动设备上，运动过程中姿态信息采集模块采集运动者的运动姿态信息，而位置信息采集运动者的运动位置信息，处理单元将实时采集的姿态信息和位置信息与专家库内的运动数据进行对比，当实时的姿态信息和位置信息与专家库内的运动数据的偏差超过阈值时，处理单元根据专家库内的修正值，通过扬声器提示运动者修正运动的姿态或者路线。
如此设置，本发明提供的运动姿态诊断指导***能够对运动者的运动姿态及轨迹进行实时的诊断并在运动者运动状态出现偏差时提醒其进行更正，相对于运动教练教导的方式无法做到一人一个教练，采用运动姿态诊断指导***的指导形式更灵活，将信息采集诊断模块设置在运动装备上即可，能够使每个运动者均能得到有效地指导，并且运动姿态诊断指导***能够多次重复使用，相对于运动教练的人工教导方式来说，运动姿态诊断指导***的成本更低，从而能够降低运动者所花费的费用。而相对于视频指导的方式需采用复杂的设备，采用运动姿态诊断指导***主要通过传感器检测运动者的运动状态，能够使得运动者在运动过程中实施感受自己的姿态是否达标，并且运动姿态诊断指导***的结构更加小，对运动者的干扰更小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的运动姿态诊断指导***的组成示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本具体实施提供了一种能够实时检测运动者姿态并对运动者进行姿态指导的运动姿态诊断指导***及运动姿态诊断指导方法。
以下，结合附图对实施例作详细说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明的内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
参考图1所示，本发明实施例提供了一种运动姿态诊断指导***，其主要由信息采集诊断模块和服务器组成。其中，信息采集模块用于采集运动者每次的运动数据，信息采集模块与服务器可通信地相连接，从而使得运动者可以将每次的运动数据传输给服务器。例如，信息采集诊断模块可以包括通信单元，并通过该通信单元与服务器可通信地相连接，例如，通信单元可以是蓝牙装置或者无线装置。当然信息采集诊断模块也可以通过手机与服务器通信连接，即将信息采集诊断模块采集到的数据通过蓝牙或者无线传输给手机，再由手机通过蓝牙或者无线传输至服务器。信息采集诊断模块包括姿态信息采集模块、位置信息采集模块、处理单元、存储单元以及功能模块。其中，姿态信息采集模块主要用于采集运动者在运动过程中的运动姿态信息，位置信息采集模块主要用于采集运动者在运动过程中的运动位置信息，处理单元主要用于处理采集到的姿态信息和位置信息，存储单元主要用于存储采集到的姿态信息和位置信息，功能模块主要用于实现信息采集诊断模块与使用者的人机交互功能。其中，服务器包括专家库。专家库主要包括由运动专家对服务器内存储的各次的运动数据进行评价分级，并以各次的运动数据为标准，分别给出相对于各次的运动数据出现偏差时相应的修正值。以滑雪运动为例说明(其他运动如滑冰或轮滑等运动原理与之相同，下同)，例如在某次运动数据中，运动者在过弯道时姿态正确，滑雪专家应给出当相对于该正确姿势出现偏差时如何调整的修正内容，并将此内容存储于专家库。以滑雪运动为例，滑雪专家可包括相关教练、资深运动员、裁判等，而各次运动数据的评价指标可由运动时间、最大速度、平均速度、坡度、走刃比例、立刃角度、摔跤次数等参数综合判定。存储单元还用于存储专家库，功能模块包括扬声器。运动前，运动者选择适合自己的专家库，并将该专家从服务器下载到信息采集诊断模块的存储单元内。运动过程中，处理单元将姿态信息采集模块采集的和位置信息采集模块采集的实时的姿态信息和位置信息与存储单元内的专家库的运动数据对比，当实时的姿态信息或者位置信息与专家库内的运动数据偏差超过阈值(阈值即为预先设置允许的最大偏差值)时，处理单元根据专家库内相应的修正值通过扬声器提示运动者修正运动状态。运动过程中的实时的运动数据存储于存储单元内，滑雪结束后，运动者可以将本次的运动数据上传到服务器进行评级并供其他使用者参考使用。
需要说明的是，在运动前将服务器内的运动数据下载到运动姿态诊断指导***内的存储单元时，运动者可以下载一条或者多条运动数据。以滑雪运动为例，当下载多条滑雪运动数据时，处理单元可以对多条滑雪运动数据进行加权平均，以选择各个滑雪区域内最优的滑雪运动数据。例如，使用者下载了两条滑雪运动数据，在滑雪过程中，第一条运动数据在某个转弯过程更优秀，则在运动者运动至该转弯过程时，处理单元将运动者的实时运动数据与第一条运动数据对比，以指导运动者按第一条运动数据过弯。而第二条运动数据在速滑段更优秀，则在经过该速滑段时，处理单元将运动者的实时运动数据与第二条运动数据对比，以指导运动者按第二条数据速滑。
使用时，运动者可以根据自身需要将服务器内一条或者多条相应等级的专家库下载到信息采集诊断模块的存储单元内，信息采集诊断模块可以设置在运动装备上，运动过程中姿态信息采集模块采集运动者实时的运动姿态信息，位置信息采集模块采集运动者实时的运动位置信息。处理单元将姿态信息和位置信息与专家库内的运动数据进行对比，当实时的姿态信息和位置信息与专家库内的运动数据的偏差超过阈值时，处理单元根据专家库内的修正值，通过扬声器提示运动者修正运动的姿态或者路线。
如此设置，本发明提供的运动姿态诊断指导***能够对运动者的运动姿态及轨迹进行实时的诊断并在运动者运动状态出现偏差时提醒其进行更正，相对于运动教练教导的方式无法做到一人一个教练，采用运动姿态诊断指导***的指导形式更灵活，将信息采集诊断模块设置在运动装备上即可，能够使每个运动者均能得到有效地指导，并且运动姿态诊断指导***能够多次重复使用，相对于运动教练的人工教导方式来说，运动姿态诊断指导***的成本更低，从而能够降低运动者所花费的费用。而相对于视频指导的方式需采用复杂的设备，采用运动姿态诊断指导***主要通过传感器检测运动者的运动状态，能够使得运动者在运动过程中实施感受自己的姿态是否达标，并且运动姿态诊断指导***的结构更加小，对运动者的干扰更小。
一些实施例中，姿态信息采集模块包括用于采集运动过程中产生的加速度数据的三轴加速度传感器、用于采集运动过程中产生的角速度数据和角度数据三轴陀螺仪传感器，以及用于采集运动过程中产生的磁场数据的三轴地磁传感器。三轴加速度传感器、三轴陀螺仪传感器以及三轴地磁传感器均可以均采用 MEMS传感器，从而能够较佳地对人体运动进行实时捕捉记录。
可选地，姿态信息采集模块的数量为多个，其分别设置于运动者的运动装备上。以滑雪运动为例，运动装备可以包括滑雪头盔和/或滑雪板和/或滑雪杖和/或运动服和/或滑雪护具。姿态信息采集模块还可包括供电模块以及信号传输模块。姿态信息采集模块通过信号传输模块将采集到的运动数据传输至处理单元进行处理。其中，信号传输模块可以是蓝牙装置或者无线装置，供电装置可以为各个传感器提供电能。将姿态信息采集模块设置在滑雪头盔上和/或滑雪板和/或滑雪杖和/或运动服和/或滑雪护具上，通过将姿态信息采集模块设置在运动这身体上各个部位，能够较好地实现对人体整体运动姿态的检测。而对于处理单元、存储单元、功能模块及位置信息采集模块等部件可安装在运动头盔上。处理单元主要是处理器，存储单元可以是半导体存储器，功能模块可以包括扬声器、按键以及显示屏，以实现人机交互功能，这些器件体积小重量轻设置在头盔上不会影响运动员的正常发挥。
一些实施例中，位置信息采集模块包括UWB定位标签和UWB发射基站， UWB发射基站用于发射测距信号，UWB发射基站的数量为至少四个，UWB定位标签用于接收各个UWB发射基站发射的测距信号。本实施例中，采用UWB无线定位***对UWB定位标签进行定位，以滑雪运动为例，UWB发射基站可以设在滑雪道的两侧以发射测距信号，UWB定位标签整合到头盔上以接收到测距信号，并将测距信号传输给处理单元，处理单元采用基于到达时间差TDOA(Time Difference of Arrival：TDOA)算法、基于双向测距(Two Way Ranging：TWR) 算法或二者混合位置求解算法解算UWB定位标签所在的位置。采用UWB无线定位***对运动者进行定位，其定位精度更高，能够准确地测得运动的运动轨迹以及运动速度等重要运动数据。需要说明的是，当滑雪道的长度较长时，可以沿滑雪道的方向设置多个UWB发射基站，以使得UWB定位标签始终能够与四个 UWB发射基站通信连接。
本发明实施例还提供了一种运动姿态诊断指导方法，包括用于采集运动者每次运动数据的信息采集诊断模块和与信息采集诊断模块可通信地相连接的服务器，以将信息采集诊断模块采集的运动数据传输至服务器。服务器包括专家库。专家库包括由运动专家对服务器内的各次的运动数据进行评价分级，并以各次的运动数据为标准，分别给出相对于各次的运动数据出现偏差时相应的修正值。以滑雪运动为例，滑雪专家可包括相关教练、资深运动员、裁判等，而各次运动数据的评价指标可由运动时间、最大速度、平均速度、坡度、走刃比例、立刃角度、摔跤次数等参数综合评定。运动前，将专家库传输至信息采集诊断模块，运动过程中信息采集诊断模块采集本次的实时的运动数据并与专家库内的运动数据对比，当本次的运动数据与专家库内的运动数据偏差超过阈值 (阈值即为预先设置允许的最大偏差值)时，信息采集诊断模块根据相应的修正值提示运动者修正运动状态。
使用时，运动者可以根据自身需要将服务器内一条或者多条相应等级的专家库下载到信息采集诊断模块内，信息采集诊断模块可以设置在滑雪设备上，运动过程中信息采集诊断模块采集运动者的实时运动数据，并将实时的运动数据与专家库内的运动数据进行对比，当实时的运动数据与专家库内的运动数据的偏差超过阈值时，信息采集诊断模块根据专家库内的修正值提示运动者修正运动的姿态或者路线。
如此设置，本发明提供的运动姿态诊断指导方法能够对运动者的运动姿态及轨迹进行实时的诊断并在运动者运动状态出现偏差时提醒其进行更正，相对于运动教练教导的方式无法做到一人一个教练，采用运动姿态诊断指导方法的指导形式更灵活，将信息采集诊断模块设置在滑雪设备上即可，能够使每个运动者均能得到有效地指导，并且相对于视频指导的方式需采用复杂的设备，采用运动姿态诊断指导方法主要通过传感器检测运动者的运动状态，运动姿态诊断指导方法的结构更加小，对运动者的干扰更小。
一些实施例中，信息采集诊断模块包括用于采集人体运动姿态信息的姿态信息采集模块、用于采集人体运动位置信息的位置信息采集模块、用于处理姿态信息和位置信息的处理单元、用于储存运动姿态信息和位置信息的存储单元以及功能模块，功能模块包括扬声器。实际工作时，先将特定级别的专家库下载至存储单元。运动过程中，姿态信息采集模块采集人体运动的姿态信息，位置信息采集模块采集人体运动的位置信息，处理单元将实时的姿态信息和位置信息与专家库内的运动数据对比，当实时的姿态信息与位置信息与专家库内的运动数据偏差超过阈值时，处理单元根据专家库给出的修正值，通过扬声器指导运动者修正自己的姿态或者路线。
一些实施例中，姿态信息采集模块包括用于采集运动过程中产生的加速度数据的三轴加速度传感器、用于采集运动过程中产生的角速度数据和角度数据三轴陀螺仪传感器，以及用于采集运动过程中产生的磁场数据的三轴地磁传感器。
一些实施例中，位置信息采集模块包括UWB定位标签和UWB发射基站， UWB发射基站用于发射测距信号，UWB发射基站的数量为至少四个，UWB定位标签用于接收测距信号。
一些实施例中，姿态信息采集模块的数量为多个，其分别设置于运动者的运动装备的不同位置。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种运动姿态诊断指导***，其特征在于，包括用于采集运动者每次运动数据的信息采集诊断模块和与所述信息采集诊断模块可通信地相连接的服务器，所述信息采集诊断模块包括用于采集人体运动姿态信息的姿态信息采集模块、用于采集人体运动位置信息的位置信息采集模块、用于处理所述姿态信息和所述位置信息的处理单元、用于储存所述姿态信息和所述位置信息的存储单元以及功能模块，所述服务器包括专家库，所述专家库包括由运动专家对所述服务器内的各次的所述运动数据进行评价分级，并以各次的所述运动数据为标准，分别给出相对于各次的所述运动数据出现偏差时相应的修正值，所述存储单元还用于存储所述专家库，所述功能模块包括扬声器，所述处理单元将实时的所述姿态信息和所述位置信息与所述存储单元内的所述专家库的所述运动数据对比，当实时的所述姿态信息或者所述位置信息与所述专家库内的所述运动数据偏差超过阈值时，所述处理单元根据相应的所述修正值通过所述扬声器提示运动者修正运动状态。
2.根据权利要求1所述的运动姿态诊断指导***，其特征在于，所述姿态信息采集模块包括用于采集运动过程中产生的加速度数据的三轴加速度传感器、用于采集运动过程中产生的角速度数据和角度数据三轴陀螺仪传感器，以及用于采集运动过程中产生的磁场数据的三轴地磁传感器。
3.根据权利要求1所述的运动姿态诊断指导***，其特征在于，所述位置信息采集模块包括UWB定位标签和UWB发射基站，所述UWB发射基站用于发射测距信号，所述UWB发射基站的数量为至少四个，所述UWB定位标签用于接收所述测距信号。
4.根据权利要求1所述的运动姿态诊断指导***，其特征在于，所述姿态信息采集模块的数量为多个，其分别设置于运动者的运动装备的不同位置。
5.根据权利要求1所述的运动姿态诊断指导***，其特征在于，所述扬声器设置于运动者的运动装备上。
6.一种运动姿态诊断指导方法，其特征在于，包括用于采集运动者每次运动数据的信息采集诊断模块和与所述信息采集诊断模块可通信地相连接的服务器，以将所述信息采集诊断模块采集的所述运动数据传输至所述服务器，所述服务器包括专家库，所述专家库包括由运动专家对所述服务器内的各次的所述运动数据进行评价分级，并以各次的所述运动数据为标准，分别给出相对于各次的所述运动数据出现偏差时相应的修正值，运动前将所述专家库传输至所述信息采集诊断模块，运动时所述信息采集诊断模块采集本次的实时的所述运动数据并与所述专家库内的所述运动数据对比，当本次的所述运动数据与所述专家库内的所述运动数据偏差超过阈值时，所述信息采集诊断模块根据相应的所述修正值提示运动者修正运动状态。
7.根据权利要求6所述的运动姿态诊断指导方法，其特征在于，所述信息采集诊断模块包括用于采集人体运动姿态信息的姿态信息采集模块、用于采集人体运动位置信息的位置信息采集模块、用于处理所述姿态信息和所述位置信息的处理单元、用于储存所述姿态信息和所述位置信息的存储单元以及功能模块，所述功能模块包括扬声器。
8.根据权利要求7所述的运动姿态诊断指导方法，其特征在于，所述姿态信息采集模块包括用于采集运动过程中产生的加速度数据的三轴加速度传感器、用于采集运动过程中产生的角速度数据和角度数据三轴陀螺仪传感器，以及用于采集运动过程中产生的磁场数据的三轴地磁传感器。
9.根据权利要求7所述的运动姿态诊断指导方法，其特征在于，所述位置信息采集模块包括UWB定位标签和UWB发射基站，所述UWB发射基站用于发射测距信号，所述UWB发射基站的数量为至少四个，所述UWB定位标签用于接收所述测距信号。
10.根据权利要求7所述的运动姿态诊断指导方法，其特征在于，所述姿态信息采集模块的数量为多个，其分别设置于运动者的运动装备的不同位置。
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