提高运动指导效率的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种提高运动指导效率的装置。
【背景技术】
[0002] 长期以来，在与人体运动有关的领域中，如体育、舞蹈、武术、戏曲等，实践中都存 在一些围绕教学双方的共性问题。其中比较突出的有"运动技艺要领细节的失真或失传"、 "人体个体差异引起的技术标准设定障碍"、"教练精力有限性和交通时间占用引起的实践 时间效率低下"等等。
[0003] 为此，现有技术在上述领域也早有各种专门研究。目前大多采用动作捕捉、表面肌 电检测、力学及其他运动物理量（如速度、加速度、角速度等）测试等方式，尝试对人体运动 进行信息记录、分析和数据挖掘等。
[0004] 现有技术通常将人体外表的运动轨迹、表面肌电获取的数据，进行相互割裂的单 独分析和利用；或者仅在数学意义上的时域、频域等，对上述数据进行各类关联性分析等； 也有些则通过进一步的数据处理，再结合速度、步距、角度、高度等，来尝试记录和评价人体 的运动动作。
[0005] 但诸如此类方案大多整体或局部地存在如下几点问题：
[0006] 1.最终输出的是高度专业化的科研用数据、图表形式的报告，不具有科研领域知 识背景的普通教练和运动员不能快速解读，甚至无法解读，因此对运动的指导效用十分有 限；
[0007] 2.不能解决人体个体身材差异问题，从而使得某些运动指导方法和标准无法进行 大众推广；
[0008] 3.对于"揭示、分析和运用人体狭义运动系统的协作规律"的问题流于表象，使得 最终产品所能提供的运动指导信息对不同人群造成不同的效果，对部分人群而言，可能使 得其运动行为与强身健体的本意相违背，甚至变成有害健康的行为；
[0009] 4.很多不同的人体运动系统工作情况，可能被最终记录为完全一致的运动信息。 【实用新型内容】
[0010] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种提高运动指导效率的装置，能够利用人 体狭义运动系统内在协作关系，便于用户快速、直观地理解和运用针对运动指导信息，而且 可以克服人体身材差异对运动指导带来的障碍。对于专业运动员，本实用新型能够通过提 高运动指导效率而达到加快运动员个人技能提高速度的效果；对于推广普及太极拳运动等 群众健身项目，本实用新型能在一定程度上解决以往此类项目遭遇的"动作标准性"与"个 体身材差异性"之间的矛盾问题。
[0011] 为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种提高运动指导效率的装置，包括：
[0012] 运动捕捉装置，用于捕捉测试对象的动作以获得骨参数；
[0013] 表面肌电仪，用于捕捉所述测试对象在执行所述动作时的肌电信号；
[0014] 综合处理器，与所述运动捕捉装置和表面肌电仪耦合以接收并时域同步所述测试 对象的骨参数和肌电信号，并将所述测试对象的骨参数和肌电信号与示范员的动作过程信 息进行匹配对比，所述示范员的动作过程信息至少包括所述示范员在执行所述动作时的骨 参数和肌电信号；
[0015] 头戴式多媒体设备，与所述综合处理器耦合以接收所述综合处理器输出的匹配对 比结果，并将所述匹配对比结果呈现给所述测试对象。
[0016] 根据本实用新型的一个实施例，所述表面肌电仪仅用于检测与所述测试对象执行 的动作相关联的骨骼肌的肌电信号。
[0017] 根据本实用新型的一个实施例，所述头戴式多媒体设备以声音和/或图形的方式 向所述测试对象呈现所述匹配对比结果。
[0018] 根据本实用新型的一个实施例，所述综合处理器将所述测试对象的骨参数和肌电 信号上传至远程服务器，以供存储和/或分析。
[0019] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
[0020] 本实用新型并不单纯地侧重于记录和分析人体动作的肢体高度、长度、角度、速度 等数据，而是相对侧重记录、分析和利用建立在运动解剖分析法基础上的人体狭义运动系 统（骨、骨连接、骨骼肌）协调配合工作情况（也即本文所称的"工况"）的数据信息，并最 终落实到将之转化为输出可被一般正常认知水平的非专业群体人群快速直观解读和利用 的运动指导信息，而非单纯输出需要极高专业知识水平的专家才能解读的数据表、图表报 告等。
[0021] 本实用新型一方面对开展推广普通人民群众的太极拳健身运动等项目有一定积 极帮助作用，同时也将为针对极高水平的专业运动员技术要领重要细节的记录、分析和改 进指导提供一种解决方案。以及本实用新型提供的方案也可在不受运动员个体身材差异问 题影响的前提下，为武术类运动的运动员运动技术的基于计算机技术的客观量化评判提供 一种可行的方法。
[0022] 对于专业运动员，本实用新型能够通过提高运动指导效率而达到加快运动员个人 技能提高速度的效果；对于推广普及太极拳运动等群众健身项目，本实用新型能在一定程 度上解决以往此类项目遭遇的"动作标准性"与"个体身材差异性"之间的矛盾问题。
【附图说明】
[0023] 图1是根据本实用新型实施例的提高运动指导效率的装置的结构框图；
[0024] 图2是根据本实用新型实施例的提高运动指导效率的方法的流程示意图；
[0025] 图3是根据本实用新型实施例的提高运动指导效率的方法中对测试对象和示范 员的参数的换算过程的示意图。
【具体实施方式】
[0026] 狭义的来说，人体的运动动作都是依靠骨、骨连接和骨骼肌这三者构成的基本运 动系统来协调配合来完成。运用运动解剖分析法，再结合人体生理结构，可以分析上述三者 之间的协作关系规律。本实用新型是在运动解剖分析法的基础上建立的提高指导效率的方 法。
[0027] 运动学领域的技术人员应当了解，对于哪怕如前弓步这样一个简单的动作，如果 从步距、角度、高度、速度等方面对运动员的技术进行要求，则极有可能由于不同运动员之 间的身材差异问题，而导致其自身运动系统分别处于截然不同的工作状态中。而运动解剖 分析法则是基于由人类基因所决定的人体组织构造特点，发展而成的一种可以不受正常人 体个体身材差异影响的运动分析方法。将这种方法与动作捕捉、表面肌电及虚拟现实等技 术相结合后，可以得到不受个体身材差异影响的运动指导方法。再结合本实用新型进一步 详细方案，则可以进一步提高运动指导的直观性，从而帮助人体快速解读相关信息，并实时 的依照相应的指导来进行运动锻炼。
[0028] 进一步而言，本实用新型基于人体狭义运动系统，依据人体的骨、骨连接、骨骼肌 以及由此计算得到的参数，结合运动解剖分析法，利用运动捕捉装置和表面肌电仪得到人 体运动时相应检测部分的内部协作关系，进而为测试对象和示范员的动作比对提供基本判 据，可以采用人类视觉、听觉可实时直观感知的方式，将包含正确动作运动方式和错误提示 的运动指导信息呈现给用户，并利用头戴式多媒体设备确保测试对象可以有效地、无间断 地接收到该运动指导信息。
[0029] 下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用 新型的保护范围。
[0030] 第一实施例
[0031] 参考图1，第一实施例中用于提高运动指导效率的装置包括：运动捕捉装置11、表 面肌电仪12、综合处理器13、头戴式多媒体设备14以及远程服务器15。
[0032] 其中，运动捕捉装置11与测试对象连接，用于捕捉测试对象的动作以获得骨参 数。其中，"骨参数"可以包括测试对象的肢体结构比例（例如骨长度）、多个骨捕捉点（例 如预设的关键关节观察点）的空间位置、执行动作时的骨运动轨迹等等。骨参数可以记录 为三维空间数据。
[0033] 运动捕捉装置11采用光学、机械、机电转换等方式进行动作捕捉，可以采用现有 技术中各种用于捕捉人体动作的设备，例如ViC〇n、NeUr〇n等公司提供的动作捕捉设备。更 具体而言，可以利用附着在人体表面的无线式光学传感器向配套设备传输的计算机信号， 从而得到骨参考点位置等参数，进而可以计算得到骨长度和骨运动情况的三维空间数据。
[0034] 表面肌电仪12与测试对象连接，用于捕捉测试对象在执行相应动作时的肌电信 号。换言之，在动作捕捉装置11捕捉测试对象的动作的同时，表面肌电仪12同步地检测得 到测试对象的肌电信号。
[0035] 作为一个优选的例子，该表面肌电仪12仅检测与测试对象执行的动作相关联的 骨骼肌的肌电信号。更具体而言，测试对象在执行一个动作时，并非检测其全身骨骼肌的肌 电信号，而是仅检测与该动作直接关联的部分骨骼肌的肌电信号，以提高检测效率，减少比 对数据量。下文将对这一部分进行详细说明。
[0036] 表面肌电仪12可以采用现有技术中各种用于检测肌电信号的设备，例如 TrignoWireless、KINE等公