CN108043009A - 一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件及其使用方法，包括外衣本体、护腕本体以及智能检测系统，智能检测系统包括运动检测模块，其还包括有心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、微处理器、数据发送模块以及数据存储模块。本发明能够在训练模式下实时监控穿戴者的运动数据和身体数据，监控穿戴者的运动情况，穿戴者能够对比自身运动数据与设定运动数据来提升自身的运动水平，使其更规范，通过身体数据的检测及报警能够提示穿戴者身体出现异常，需要休息或者补充能量水分；记录整场比赛的穿戴者运动数据和身体数据，从而分析出穿戴者整场比赛的运动技能情况和整体数据，让穿戴者对自身技术水平和身体情况有更好的认识。

Description

一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件及其使用方法

技术领域

本发明涉及智能感应产品，尤其涉及一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件及其使用方法。

背景技术

篮球运动是对体能消耗很高且对形体动作要求较严格的一项运动，在训练和比赛的情况下，运动员难以对自身的运动情况和身体情况进行一个明确的认识，如训练动作是否标准、运动距离、起跳高度、身体旋转角度、心率数据、汗液数据、体温数据的实时情况，在此情况下，运动员不够了解自身的技术水平以及身体情况则可能存在过度运动、训练效果不佳、身体受损等不利影响。因此，有必要设计一种能够及时对上述运动信息进行监控的智能篮球运动外衣。

发明内容

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种能够监控运动员训练动作是否标准、运动距离、起跳高度、身体旋转角度、心率数据、汗液数据、体温数据的实时情况的包括有智能运动护腕的篮球运动组件及其使用方法。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，包括外衣本体、护腕本体以及智能检测系统，智能检测系统包括集成有三轴加速计、三轴陀螺仪及三轴电子罗盘的运动检测模块，其还包括有心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、微处理器、数据发送模块以及数据存储模块；心率检测模块包括有能够贴合人体的干电极，汗液检测模块包括有能够贴合人体的汗液传感器，体温检测模块包括有能够贴合人体的体温传感器，护腕包括一对且分别套设在人体两侧小臂上，外衣本体的躯干部分、外衣本体的两侧大臂部分和护腕本体内部均嵌入有硅胶贴片，运动检测模块嵌入于硅胶贴面内，干电极、汗液传感器和体温传感器均部分嵌入于硅胶贴片中；微处理器分别与运动检测模块、心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、数据发送模块以及数据存储模块数据连接。

优选的，心率检测模块数据连接有单导心电图机。

优选的，数据发送模块数据连接有手机端或PC端。

优选的，数据发送模块包括蓝牙芯片、WIFI芯片或NFC芯片。

优选的，微处理器包括设置有用于限定心率上限、人体汗液湿度上限和体温上限的报警模块。

优选的，微处理器、数据发送模块和数据存储模块均嵌入在硅胶贴片中。

优选的，微处理器包括有能够对数据存储模块在设定时间内检测到的数据进行统计分析处理的统计模块。

优选的，微处理器还包括有通过开闭统计模块的方式能够在实时数据采集模式和阶段比赛数据采集模式中进行切换的模式切换模块。

本发明也是通过以下的技术方案实现的：

一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件的使用方法，包括训练模式和比赛模式，通过模式切换模块来开闭统计模块从而切换模式；训练模式下，通过外衣本体的躯干部分、外衣本体的两侧大臂部分和护腕本体内部的运动检测模块来分别记录穿戴者的人体躯干、两侧大臂和两侧小臂的实时运动情况，微处理器包括预设的运动情况，通过比较实时运动情况和预设运动情况来判断穿戴者的动作是否在标准动作的允许范围内，在穿戴者动作不合理时纠正穿戴者的动作，通过心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块来测量穿戴者的心率数据、汗液湿度数据以及体温数据来分析穿戴者的运动情况是否合理，是否需要进行休息以及能量补给；比赛模式下，通过外衣本体的躯干部分、外衣本体的两侧大臂部分和护腕本体内部的运动检测模块来分别检测穿戴者的人体躯干、两侧大臂和两侧小臂的的运动数据，通过心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块来检测穿戴者的身体数据，数据存储模块存储一场比赛中的运动数据和身体数据，微处理器通过统计模块来形成一场比赛穿戴者的运动统计数据以及身体统计数据；训练模式和比赛模式下穿戴者的心率数据、汗液湿度数据以及体温数据超出微处理器中的设定值，报警模块提醒穿戴者；训练模式和比赛模式下所检测的各数据经数据发送模块传输到手机端或PC端上。

有益效果是：与现有技术相比，本发明公开了一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件及其使用方法，其能够在训练模式下实时监控穿戴者的运动数据和身体数据，监控穿戴者的运动情况，穿戴者能够对比自身运动数据与设定运动数据来提升自身的运动水平，使其更规范，通过身体数据的检测及报警能够提示穿戴者身体出现异常，需要休息或者补充能量水分；其还能够在比赛模式下，记录整场比赛的穿戴者运动数据和身体数据，了解穿戴者在一个长时间运动状态下的数据曲线，从而分析出穿戴者整场比赛的运动技能情况和整体数据，让穿戴者对自身技术水平和身体情况有更好的认识。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为篮球运动组件的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，包括外衣本体1、护腕本体4以及智能检测系统，智能检测系统包括集成有三轴加速计、三轴陀螺仪及三轴电子罗盘的运动检测模块，其还包括有心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、微处理器、数据发送模块以及数据存储模块；心率检测模块包括有能够贴合人体的干电极2，汗液检测模块包括有能够贴合人体的汗液传感器，体温检测模块包括有能够贴合人体的体温传感器，护腕包括一对且分别套设在人体两侧小臂上，外衣本体1的躯干部分、外衣本体1的两侧大臂部分和护腕本体4内部均嵌入有硅胶贴片3，运动检测模块嵌入于硅胶贴面内，干电极2、汗液传感器和体温传感器均部分嵌入于硅胶贴片3中；微处理器分别与运动检测模块、心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、数据发送模块以及数据存储模块数据连接。

外衣本体1优选为紧身式，优选为短袖，护腕本体4设置在人体两个小臂上，硅胶贴片3则可以通过黏贴方式嵌入外衣本体1和护腕本体4中，其也可以通过缝制方式嵌入外衣本体1和护腕本体4中。硅胶贴片3中优选开设容置干电极2、汗液传感器、体温传感器、微处理器、运动检测模块、数据存储模块的内腔，干电极2、汗液传感器、体温传感器优选的通过从内向外穿过硅胶贴片3的方式接触人体。数据连接可以是能够传输数据的有线或无线连接方式。

如图1所示，硅胶贴片3可以分设在人体的躯干、两侧大臂以及两侧小臂，通过这五处的运动检测模块能够模拟穿戴者的投篮姿势、运球姿势、上篮姿势等，从而便于与设定姿势进行对比，从而便于穿戴者纠正自身姿势。

三轴加速计即三轴加速度传感器，三轴加速度传感器是基于加速度的基本原理去实现工作，具有体积小和重量轻特点，可以测量空间加速度，能够全面准确反映物体的运动性质；目前的三轴加速度传感器大多采用压阻式、压电式和电容式工作原理，产生的加速度正比于电阻、电压和电容的变化，通过相应的放大和滤波电路进行采集。这个和普通的加速度传感器是基于同样的原理，所以在一定的技术上三个单轴就可以变成一个三轴。

三轴陀螺仪具有内、外两个框架，使转子自转轴具有两个转动自由度。在没有任何力矩装置时，它就是一个自由陀螺仪。陀螺仪的原理就是，一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的，根据这个道理，用它来保持方向，然后用多种方法读取轴所指示的方向，并自动将数据信号传给控制系统，骑自行车其实也是利用了这个原理，轮子转得越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。

三轴电子罗盘由三维磁阻传感器、双轴倾角传感器和MCU构成。三维磁阻传感器用来测量地球磁场，倾角传感器是在磁力仪非水平状态时进行补偿；MCU处理磁力仪和倾角传感器的信号以及数据输出和软铁、硬铁补偿。该磁力仪是采用三个互相垂直的磁阻传感器，每个轴向上的传感器检测在该方向上的地磁场强度。利用加速传感器和陀螺仪，基本可以描述设备的完整运动状态。但是随着长时间运动，也会产生累计偏差，不能准确描述运动姿态，比如操控画面发生倾斜。三轴电子罗盘利用测量地球磁场，通过绝对指向功能进行修正补偿，可以有效解决累计偏差，从而修正人体的运动方向、姿态角度、运动力度和速度等。三轴加速计、三轴陀螺仪及三轴电子罗盘均为通用零部件。

本实施例中，运动检测模块具体可用MPU9250模块实现，该MPU9250模块集成有三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘、一个可扩展的数字运动处理器DMP以及一个IIC接口。三轴加速计、三轴陀螺仪、三轴电子罗盘具体通过IIC接口与所述微处理器通讯连接；所述数据发送模块可采用CC2540芯片，其与所述微处理器通过串口USART通讯连接。数据发送模块发送识别结果的接收端为手机等移动终端。

本实施例中人体各位置的运动状态监测步骤可如下：STM32处理器初始化；分设人体五个位置的MPU9250模块分别初始化；STM32处理器将DMP库写入MPU9250模块；STM32处理器通过IIC接口分别读取五个MPU9250模块的加速度、角速度数据，通过计算得到欧拉角数据；以人体躯干的MPU9250模块作为三轴坐标的远点，竖向为Z轴，正向前的方向为X轴，垂直Z轴和X轴所构成平面的方向为Y轴。

采集到的人体两侧大臂和两侧小臂的姿态数据，以两侧大臂和两侧小臂上的采集点绕Y轴旋转的角度作差，根据作差结果判断该时刻人体两侧大臂和两侧小臂相对躯干的姿态。

采集到的其中一边肩膀的姿态数据，以此采集点分别绕X、Y、Z轴方向旋转的角度作为参照，通过对比设定好的基准数据，分析偏差量是否满足要求，从而判断动作是否标准。该偏差量可以按照穿戴者的训练程度逐渐减小，从而逐渐提高对于穿戴者训练水平的要求，基准数据根据穿戴者需要训练的动作不同而可以设置多个选项，如投篮、运球、上篮等动作选项，甚至是扣篮的动作选项，该基准数据可以通过熟练动作的教练穿戴本产品进行一次训练，记录训练数据作为基准数据。

心率检测模块可以包括光学心率传感器，光学心率传感器测量心率时底部的表盘会发出绿色的灯光，当灯光射向皮肤，透过皮肤组织反射回的光被光敏传感器接受并转换成电信号再经过AD转换成数字信号，选择绿光作为光源是考虑到皮肤的黑色素会吸收大量波长较短的波、皮肤上的水份也会吸收大量的UV和IR部分的光、进入皮肤组织的绿光至黄光大部分会被红细胞吸收、红光和接近IR的光相比其他波长的光更容易穿过皮肤组织、血液要比其他组织吸收更多的光、绿光能被氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白吸收。当光照透过皮肤组织然后再反射到光敏传感器时光照有一定的衰减的。像肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等等对光的吸收是基本不变的，由于动脉里有血液的流动，那么对光的吸收自然也有所变化。当我们把光转换成电信号时，正是由于动脉对光的吸收有变化而其他组织对光的吸收基本不变，得到的信号就可以分为直流DC信号和交流AC信号。提取其中的AC信号，就能反应出血液流动的特点，这称做光电容积脉搏波描记法PPG。

干电极2是指不需要配合导电膏使用的电极，主要用来测量生物电势信号，如心电、脑电及肌电信号，其根据电极与生物体的接触方式，干电极2可分为电容式干电极2和阻抗式干电极2。电容式干电极2是指作为电极的导体与生物体之间由一层绝缘膜隔离，形成电容式的耦合方式。阻抗耦合式和普通湿电极一样，需要将电极贴附在体表耦合生物电势信号。根据电极的结构，阻抗式干电极2又主要分为微结构表面干电极2和平板式干电极2。微结构表面干电极2主要是指干电极2通过其表面微纳结构与皮肤接触。

汗液传感器则选用湿度传感器，其可以通过湿敏元件来实现功能，湿敏元件主要有电阻式、电容式两大类，湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度；湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯、聚酰亚胺、酪酸醋酸纤维等。当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比。

体温传感器可以选择热敏电阻来实现体温检测功能。数据存储模块则可以为存储器。热敏电阻传感器和存储器均为通用零部件。

心率检测模块优选的数据连接有单导心电图机，在训练模式或者比赛模式下均能实时监控穿戴者的心率变化情况。数据发送模块优选的数据连接有手机端或PC端，手机和PC端自身可以远程监控穿戴者的各项数据，并且可以通过手机端或PC端上传云端共享。

数据发送模块优选的包括蓝牙芯片、WIFI芯片或NFC芯片，数据发送模块用于共享微处理器处理后的检测数据到手机端或PC端上，或者是共享数据存储模块的存储数据到手机端或PC端上。即能够同时时间训练模式的实时数据和比赛模式的整场数据的共享。

微处理器包括设置有用于限定心率上限、人体汗液湿度上限和体温上限的报警模块。通过设定心率上限、人体汗液湿度上限和体温上限的数值，在穿戴者运动过程中，如该数值过高超过上限值，则报警模块通过鸣叫、振动等方式提示穿戴者，需要进行休息、水分能力补充等处理方式。

如图1所示，当人体的多个位置均设置硅胶贴片3时，各数据监测的传感器也包括有多组，此时采集到的数据也包括多组，微处理器包括有能够对数据存储模块在设定时间内检测到的数据进行统计分析处理的统计模块，由于人体不同位置的测试数据可能不相同，统计模块对于该差异可以通过取平均值的方式来进行处理。

微处理器还包括有通过开闭统计模块的方式能够在实时数据采集模式和阶段比赛数据采集模式中进行切换的模式切换模块。统计模块记录一场比赛的数据，如通过模式切换模块来控制统计模块的运行与否，则可以控制训练模式和比赛模式的切换。

本实施例有一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件的使用方法，包括训练模式和比赛模式，通过模式切换模块来开闭统计模块从而切换模式；训练模式下，通过外衣本体1的躯干部分、外衣本体1的两侧大臂部分和护腕本体4内部的运动检测模块来分别记录穿戴者的人体躯干、两侧大臂和两侧小臂的实时运动情况，微处理器包括预设的运动情况，通过比较实时运动情况和预设运动情况来判断穿戴者的动作是否在标准动作的允许范围内，在穿戴者动作不合理时纠正穿戴者的动作，通过心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块来测量穿戴者的心率数据、汗液湿度数据以及体温数据来分析穿戴者的运动情况是否合理，是否需要进行休息以及能量补给；比赛模式下，通过外衣本体1的躯干部分、外衣本体1的两侧大臂部分和护腕本体4内部的运动检测模块来分别检测穿戴者的人体躯干、两侧大臂和两侧小臂的的运动数据，通过心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块来检测穿戴者的身体数据，数据存储模块存储一场比赛中的运动数据和身体数据，微处理器通过统计模块来形成一场比赛穿戴者的运动统计数据以及身体统计数据；训练模式和比赛模式下穿戴者的心率数据、汗液湿度数据以及体温数据超出微处理器中的设定值，报警模块提醒穿戴者；训练模式和比赛模式下所检测的各数据经数据发送模块传输到手机端或PC端上。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，包括外衣本体(1)、护腕本体(4)以及智能检测系统，智能检测系统包括集成有三轴加速计、三轴陀螺仪及三轴电子罗盘的运动检测模块，其还包括有心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、微处理器、数据发送模块以及数据存储模块；心率检测模块包括有能够贴合人体的干电极(2)，汗液检测模块包括有能够贴合人体的汗液传感器，体温检测模块包括有能够贴合人体的体温传感器，护腕包括一对且分别套设在人体两侧小臂上，外衣本体(1)的躯干部分、外衣本体(1)的两侧大臂部分和护腕本体(4)内部均嵌入有硅胶贴片(3)，运动检测模块嵌入于硅胶贴面内，干电极(2)、汗液传感器和体温传感器均部分嵌入于硅胶贴片(3)中；微处理器分别与运动检测模块、心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块、数据发送模块以及数据存储模块数据连接。

2.根据权利要求1所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述心率检测模块数据连接有单导心电图机。

3.根据权利要求1所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述数据发送模块数据连接有手机端或PC端。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述数据发送模块包括蓝牙芯片、WIFI芯片或NFC芯片。

5.根据权利要求1所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述微处理器包括设置有用于限定心率上限、人体汗液湿度上限和体温上限的报警模块。

6.根据权利要求1所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述微处理器、数据发送模块和数据存储模块均嵌入在硅胶贴片(3)中。

7.根据权利要求1所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述微处理器包括有能够对数据存储模块在设定时间内检测到的数据进行统计分析处理的统计模块。

8.根据权利要求7所述的一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件，其特征在于，所述微处理器还包括有通过开闭统计模块的方式能够在实时数据采集模式和阶段比赛数据采集模式中进行切换的模式切换模块。

9.一种包括有智能运动护腕的篮球运动组件的使用方法，其特征在于，包括训练模式和比赛模式，通过模式切换模块来开闭统计模块从而切换模式；训练模式下，通过外衣本体(1)的躯干部分、外衣本体(1)的两侧大臂部分和护腕本体(4)内部的运动检测模块来分别记录穿戴者的人体躯干、两侧大臂和两侧小臂的实时运动情况，微处理器包括预设的运动情况，通过比较实时运动情况和预设运动情况来判断穿戴者的动作是否在标准动作的允许范围内，在穿戴者动作不合理时纠正穿戴者的动作，通过心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块来测量穿戴者的心率数据、汗液湿度数据以及体温数据来分析穿戴者的运动情况是否合理，是否需要进行休息以及能量补给；比赛模式下，通过外衣本体(1)的躯干部分、外衣本体(1)的两侧大臂部分和护腕本体(4)内部的运动检测模块来分别检测穿戴者的人体躯干、两侧大臂和两侧小臂的的运动数据，通过心率检测模块、汗液检测模块、体温检测模块来检测穿戴者的身体数据，数据存储模块存储一场比赛中的运动数据和身体数据，微处理器通过统计模块来形成一场比赛穿戴者的运动统计数据以及身体统计数据；训练模式和比赛模式下穿戴者的心率数据、汗液湿度数据以及体温数据超出微处理器中的设定值，报警模块提醒穿戴者；训练模式和比赛模式下所检测的各数据经数据发送模块传输到手机端或PC端上。