基于压力分析的拳击运动辅助训练装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于运动辅助训练领域，涉及到拳击运动，具体涉及到一种基于压力 分析的拳击运动辅助训练装置。
【背景技术】
[0002] 在跆拳道、拳击的运动项目中，运动员击打动作可分为按规定动作击打靶体和随 意击打靶体两种情况。运动员击打目标时力的大小和方向、击打动作间的时间间隔、击打部 位是否准确等，都能够定量地刻画出运动员动作完成质量的状况。让教练员能够根据数据 来指导运动员进行科学训练。提高训练质量和增强实战能力，因此有着重要现实意义。
[0003] 为了提高跆拳道、拳击运动员日常训练的科学性，根据这类竞技体育的一些特点 和它对传感器特性的一些特殊要求，设计出一种新型的三维力传感器。它能准确、实时反 映出动员击打目标时力的大小和方向、击打动作间的时间间隔、击打部位的准确性。 【实用新型内容】
[0004] 为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种基于压力分析的拳击运动辅助训 练装置，采用电容式压力传感器采集足底压力，通过对电容式压力传感器的驱动电极和感 应电极位置的合理布置，并引进差动电容方法，实现对运动员作用在靶体上的三维力测量。
[0005] 本实用新型的技术方案是：该作用力测量装置包括靶体三维压力测量单元、拳击 手套压力测量单元、位姿识别单元、速度识别单元和传感系统信号处理器，所述靶体三维压 力测量单元、拳击手套压力测量单元、位姿识别单元、速度识别单元分别与传感系统信号处 理器连接，所述速度识别单元用于采集出拳速度，所述位姿识别单元包括腰部压力传感器、 肩关节压力传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压力触感器和大腿肌肉压力触感器，所述 靶体三维压力测量单元、拳击手套压力测量单元、腰部压力传感器、肩关节压力传感器、肘 关节压力传感器、小腿肌肉压力触感器和大腿肌肉压力触感器均采用凹槽式电容压力传感 器。所述设置在每个拳击手套内的拳击手套压力测量单元均包括十组凹槽式电容压力传 感器和无线通信单元，所述十组凹槽式电容压力传感器分别对应于收的十个指关节，所述 拳击手套压力测量单元通过无线通信单元和传感系统信号处理器进行信号传递。所述数据 处理单元包括数据过滤单元、数据分类单元、数据融合处理单元和数据库单元，所述数据过 滤单元用于过滤传感器采集的错误数据，所述数据分类单元对过滤后的数据进行分类，数 据融合处理单元根据数据分类单元分类的各个传感器采集的数据进行融合处理输出二维 数据表，数据库单元用于存储检测数据和标准数据，所述标准数据为拳击打靶指标的最优 数据。所述压力传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所述条状电容单元组设置 在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆 环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和 Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上 相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳 齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电 极。
[0006] 所述每个圆环电容单元的感应电极和驱动电极正对且形状相同，所述每个条状电 容单元的驱动电极和感应电极宽度相同，条状电容单元的驱动电极长度大于感应电极长 度，条状电容单元的驱动电极长度两端分别预留左差位S ^和右差位S ^沘。^= Ws+S右 + 5 P其中b_为条状电容单元的驱动电极长度，b。^为条状电容单元的感应电极长度。所
为弹性介质的抗剪模量，为最大应力值。所述两组相互形成差动的电容单元模块的条 状电容单元的驱动电极和感应电极沿宽度方向设有初始错位偏移，错位偏移大小相同、方
行板的长度，10为圆环电容单元圆环的宽度，a5 0相邻两圆环电容单元之间的电极间距。X
T Aafa5 #)，其中，aT为平行板的长度，a5#为相邻两条状电容单元之间的电极间距，a。条 状电容单元的宽度。所述同心圆环电容单元的宽度10和条状电容单元的宽度a。相等；条 状电容单元电极间距a 5条和圆环电容单元电极间距a 5圆相等，所述条状电容单元的宽度
所述圆环电容单元组和条状电容单元组的驱动电极通过一个引出线与传感系统信号处理 器连接，所述圆环电容单元组的每个圆环电容单元的感应电极单独引线与传感系统信号处 理器连接，所述X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组的电容单元模块感应电极 分别通过一根引出线与传感系统信号处理器连接。所述圆环电容单元、电容单元模块与传 感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电 容的传输系数。所述传感器系统信号处理器包括多路信号高速切换电路、A/D变换电路和 控制电路，所述高速切换电路包括三级切换电路，前一级切换电路的输出为下一级切换电 路的输入信号，最后一级切换电路经A/D变换电路送入控制电路。
[0007] 本实用新型有如下积极效果：利用三维力压力传感器，可以检测出作用在拳击靶 体上x、y、z三个方向的力，将作用在靶体上的三维压力数据用于训练指导，测定方法方便 简单。另外，本实用新型的传感器能够同时测量法向力和切向力，灵敏度高，极板利用效率 高，整个圆环电容单元组都对法向力作出贡献，并且具有较好的动态性能。
【附图说明】
[0008] 图1是本实用新型的【具体实施方式】的同心圆环偏移错位面积分析图。
[0009] 图2是本实用新型的【具体实施方式】的为外同心圆环错位对外径圆分析图。
[0010] 图3是本实用新型的【具体实施方式】的平行板电容的平面设计图。
[0011] 图4是本实用新型的【具体实施方式】的驱动电极的结构图。
[0012] 图5是本实用新型的【具体实施方式】的平板电容板的直角坐标系。
[0013] 图6是本实用新型的【具体实施方式】的两组圆环电容组结构图。
[0014] 图7是本实用新型的【具体实施方式】的差动条状电容单元的初始错位图。
[0015] 图8是本实用新型的【具体实施方式】的差动条状电容单元受力后偏移图。
[0016] 图9是本实用新型的【具体实施方式】的单元电容对的信号差动示意图。
[0017] 图10是本实用新型的【具体实施方式】的平行板电容器剖面结构。
[0018] 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驱动电极，4、感应电极，5、弹性介质。
【具体实施方式】
[0019] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本实用新型的【具体实施方式】如所涉及的各 构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工 艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本实用新型的实用 新型构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
[0020] 本实用新型的主要思路是：在拳击靶体内分布设置有多个压力传感器，压力传感 器用来检测拳击时的三维力，通过计算机读取到的电容值间隔来判定拳击的频率，对每个 传感器进行编号，将传感器编号与拳击靶体的位置一一对应，来进行击打部位准确性分析。
[0021] 本实用新型测量