人体运动数据采集装置和系统的制作方法

本实用新型涉及人体运动数据检测分析领域，具体而言，涉及一种人体运动数据采集装置和系统。

背景技术：

随着数字技术的不断发展与完善，人体运动数据的数字化理性分析成为衡量运动状态的重要标准，人体运动数据被广泛运用于运动姿态矫正、个人运动锻炼分析、运动员训练数据分析、体育竞赛数据分析等领域。

然而，传统的运动数据采集装置存在检测的人体部位少，采集器连接复杂不方便佩戴、设备维护更换不便捷等缺陷。存在运动数据采集的效果不理想，数据采集设备维护困难，用户佩戴体验差等问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种装置部件连接方便，佩戴不影响运动，设备维护更换便捷的人体运动数据采集装置及系统。

就人体运动数据采集装置而言，本实用新型实施例提供一种人体数据采集装置，所述装置包括：至少一组数据采集器和总线，及至少一主机；所述数据采集器通过所述总线与所述主机连接；

所述数据采集器设置于人体各运动部位上，所述数据采集器包括：

用于采集运动数据的传感器模组,其中所述运动数据包括运动姿态数据和运动轨迹数据；

用于通过所述总线与所述主机建立通信的第一通信模组；及

用于处理所述数据采集器的数据的第一处理器；

所述传感器模组和所述第一通信模组分别与所述第一处理器连接；

所述主机包括：

用于通过所述总线与所述数据采集器建立通信的第二通信模组；

用于存储所述运动数据的存储器；

用于处理所述主机数据的第二处理器；及

用于为所述数据采集器和所述主机提供电能的电源模组；

所述第二通信模组和所述存储器分别与所述第二处理器连接；

所述总线包括：

用于所述主机与所述数据采集器间数据通信的数据总线；及

用于向所述数据采集器输送电能的电源总线。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，

所述数据采集器还包括第一总线接口；所述总线还包括与所述第一总线接口对应的第二总线接口，所述第二总线接口设置于人体各运动部位；所述第一总线接口与所述第二总线接口可拆卸连接；所述数据采集器通过所述第一总线接口与第二总线接口电性连接接入所述总线。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，

所述数据采集器还包括：

用于调整所述数据采集器总线通信地址的地址输入模组。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，

所述传感器模组包括：加速度计、陀螺仪及磁力计。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，所述主机包括第一主机和第二主机；

所述第一主机通过一组总线与一组所述数据采集器连接，所述第一主机还包括：

用于与所述第二主机建立通信的第三通信模组，所述第三通信模组接收所述第二主机发送的所述运动数据；

所述第二主机通过另一组总线与另一组所述数据采集器连接，所述第二主机包括：

用于与所述第一主机建立通信并向所述第一主机发送所述运动数据的第四通信模组。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，

所述第三通信模组与所述第四通信模组通过无线通信方式建立数据通信。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，

所述第一主机还包括：

用于获取地理定位信息的GPS模组，所述GPS模组与所述第二处理器连接。

进一步地，在上述人体运动数据采集装置中，

所述第一主机还包括：

用于显示所述运动数据并与所述第二处理器连接的显示模组。

就人体数据采集系统而言，本实用新型实施例提供一种数据运动数据采集系统，所述运动数据采集系统包括用户终端、远程分析服务器及上述的人体运动数据采集装置；所述数据采集装置与所述用户终端数据连接，所述用户终端与所述远程分析服务器数据连接；其中，

所述人体运动数据采集装置用于获取所述运动数据并发送至所述用户终端；

所述用户终端用于获取所述数据采集器发送的所述运动数据，及用于获取用户输入的运动基准参数，并将所述运动数据及所述运动基准参数上传至所述远程分析服务器，其中所述运动基准参数包括运动场地参数和数据采集器基准参数；

所述远程分析服务器用于接收所述运动数据及所述运动参数，计算生成个人运动分析结果发送至所述用户终端。

进一步地，在上述人体运动数据采集系统中，

所述用户终端还用于与其它多个所述用户终端建立数据连接，并使所述多个用户终端的时钟同步；

所述远程分析服务器还用于接收多个所述用户终端发送的对应运动数据，计算多个所述用户终端发送的对应运动数据生成多人运动分析结果，并将该多人运动分析结果发送至所述用户终端。

相对于现有技术而言，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的一种人体运动数据采集的装置和系统，通过所述主机经所述总线获得由所述数据采集器采集的运动数据，在数据传输的同时通过所述总线将电能输送给所述数据采集器，减小数据采集器的体积。并多主机分段式总线采集数据的设计，使得所述总线布置走线不影响人体运动，优化了用户的佩戴体验。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的人体运动数据采集装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的数据采集器的一种结构框图；

图3为本实用新型实施例提供的数据采集器的另一种结构框图；

图4为本实用新型实施例提供的主机的结构框图；

图5为本实用新型实施例提供的主机与数据采集器的连接方式示意图；

图6为本实用新型实施例提供的人体运动数据采集装置佩戴示意图；

图7为本实用新型实施例提供的第一主机与第二主机通信示意图；

图8为本实用新型实施例提供的第一主机结构框图；

图9为本实用新型实施例提供的人体数据采集系统的结构框图；

图10为本实用新型实施例提供的第一用户终端与第二用户终端通信示意图。

上述附图中，各附图标记对应的名称为：

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

本实施例提供一种人体运动数据采集装置100，请参照图1，所述装置包括：至少一组数据采集器110和总线150，及至少一主机120。所述数据采集器110通过所述总线150与所述主机120连接。

具体地，所述至少一个数据采集器110设置在人体各运动部位上，在本实施例中，所述数据采集器110可以设置于包括左手背、左手腕、左手肘、左肩、右肩、右手肘、右手腕、右手背、左脚掌、左脚踝、左膝、腰部左侧、腰部右侧、右膝、右脚踝、右脚掌、头部、各手指等位置。值得说明的是，所述数据采集器110并不限定于上述的设置位置，同时所述数据采集器110设置数量也可以根据实际情况做相应的增减。

请参照图2，所述数据采集器110包括：传感器模组113、第一通信模组112和第一处理器111，所述传感器模组113和第一通信模组112分别与所述第一处理器111连接。

所述传感器模组113包括至少一加速度计、陀螺仪和磁力计。在本实施例中，所述传感器模组113可以为集合了三轴加速度计、三轴陀螺仪和三轴磁力计的九轴陀螺仪，以方便所述传感器模组113的硬件组件布线或集成。

所述传感器模组113与所述第一处理器111连接，将采集到的运动数据发送至所述第一处理器111。其中，所述运动数据包括当前时间点上人体部位的用于计算运动方向、运动加速度和旋转加速度等数据信息，所述运动数据通过所述加速度计、陀螺仪和磁力计获得。

所述第一处理器111接收处理所述运动数据，并通过所述第一通信模组112将所述运动数据发送至所述主机120。其中，所述第一处理器111可以与所述传感器模组113集成与同一芯片中；也可以采用独立式的处理模组，如的微处理器、单片机或可编程控制器等。

所述第一通信模组112与所述第一处理器111连接，所述第一通信模组112还电性接入所述总线150。在本实施例中，所述第一通信模组112可以包括485通信模组、IIC通信模组、USB通信模组、CAN通信模组等。所述第一处理器111将所述运动数据通过所述第一通信模组112发送给所述主机120。

在本实施例中，同一总线150上可以接入多个所述数据采集器110，每个所述数据采集器110有唯一一个与之对应的总线地址，例如，设置于左手腕处的数据采集器110总线地址为2，设置于左手肘处的数据采集器110总线地址为3，设置于左肩处的数据采集器110总线地址为4。所述主机120在接收所述运动数据时，通过不同的总线地址区分设置于不同部位的所述数据采集器110。值得说明的是，所述数据采集器110根据实际需求采用的不同的总线地址对应关系均在本实用新型保护范围内。

在本实施例的一种实施方式中，同一总线150上的所述数据采集器110的所述总线地址固定不可变。

在本实施例的另一种实施方式中，所述数据采集器100对应的所述总线地址记录于所述第一处理器中111，并可通过外部设备经所述第一通信模组112连入所述第一处理器111，修改该数据采集器100的总线地址。

在本实施例的其他实施方式中，请参照图3，所述数据采集器110还包括一用于设置所述总线地址的地址输入模组114，所述地址输入模组114与所述第一处理器111连接。所述地址输入模组114可以为硬件输入模组，如二进制按钮或二进制拨码开关。所述第一处理器111读取所述地址输入模组114上输入的地址，并以此作为所述该数据采集器110的总线地址。如此，可以将所有的数据采集器110做完全相同的设计，数据采集器110之间可通过所述地址输入模组114更换地址后相互替换使用，例如，当一个数据采集器110损坏不能工作时，可以将其他任意一个正常的数据采集器110的地址做相应的更换后即可用于替换损坏的数据采集器110。上述替换方式方便快捷，便于用户对所述人体运动数据采集装置100的维护。

具体地，所述总线150包括电源总线和数据总线。

所述电源总线用于从所述主机120将电能输送给所述数据采集器110。所述数据总线用于所述数据采集器110与所述主机120之间的数据传输。所述总线150在传输数据信号的同时也将电能输送给所述数据采集器110。如此，使得所述数据采集器110不用自带电源，减小了所述数据采集器110的体积，不仅方便了所述数据采集器110的安装设置，还减小了所述数据采集器110在运动过程中对人体的影响。

请参照图3，在本实施例中，所述数据采集器110还包括有第一总线接口115，所述总线150还包括有与所述第一总线接口115对应的第二总线接口151，所述第二总线接口151设置于人体各运动部位上。所述数据采集器110可以通过所述第一总线接口115可拆卸地安装在所述第二总线接口151上，并通过所述第一总线接口115和第二总线接口151电性接入所述总线150。如此方便了所述数据采集器110的更换和维护。

具体地，请参照图4，所述主机120包括第二通信模组122、存储器123、电源模组124和第二处理器121。

所述第二通信模组122电性接入所述数据总线并与所述第二处理器121连接，所述第二通信模组122将接收由所述数据采集器110发送的所述运动数据，并将所述运动数据发送至所述第二处理器121。

所述第二处理器121与所述存储器123连接，所述第二处理器121将接收到的所述运动数据存入所述存储器123中。

请参照图5，所述电源模组124电性接入所述电源总线，所述电源模组124用于为所述主机120和所述数据采集器110提供电能。在本实施例中，所述电源模组124可以采用无线充电电源，如此所述主机120可以采用完全封闭的外壳封装形式，有效做到防尘防水，使得所述主机在运动过程不会被水浸入，同样所述数据采集器110的外壳及第一总线接口115和第二总线接口151均可采用防水设计。

所述人体运动数据采集装置100可以包括多个主机120，所述多个主机120可以包括第一主机130和至少一个第二主机140。

请参照图6，在本实施例中的一种优选实施方式中，所述第一主机130通过一组总线150与分布在上肢的数据采集器110连接，所述第二主机140通过另一组总线150与分布在下肢的数据采集器110连接。例如，设置于左手背、左手腕、左手肘、左肩、右肩、右手肘、右手腕、右手背的所述数据采集器110通过一组总线150与所述第一主机130连接，所述第一主机130设置在右手腕处，并可与设置在右手腕处的所述数据采集器110集成在一起。设置于左脚掌、左脚踝、左膝、腰部左侧、腰部右侧、右膝、右脚踝、右脚掌的所述数据采集器110通过另一组总线150与所述第二主机140连接，所述第二主机140设置在腰部右侧，并可与设置在腰部右侧的所述数据采集器110集成在一起。

值得说明的是，所述主机120、所述总线150和所述数据采集器110的设置方式仅为本实施例的优选方式之一，所述主机120下也可以挂接不同个数不同位置的所述数据采集器110。同时，也可以设置多个第二主机140，所述多个第二主机140与所述第一主机130通信。根据实际情况满足需求的所有设置方式均在本实用新型的保护范围中。

请参照图7，所述第一主机和所述第二主机结构设计基本相同，其区别在于,所述第一主机130还包括用于与所述第二主机140通信的第三通信模组135；所述第二主机140还包括用于与所述第一主机130通信的第四通信模组145。所述第二主机140通过所述第四通信模组145将其收到的所述运动数据发送给所述第一主机130，所述第一主机130通过所述第三通信模组135接收所述运动数据并储存。所述第三通信模组135和所述第四通信模组145可以为有线通信模组或无线通信模组，优选为采用无线通信模组。分布在上肢的所述数据采集器110和分布在下肢的所述数据采集器110挂接在不同的总线150上，通过所述第一主机130和所述第二主机140的无线通信实现数据传输，如此，简化了所述总线150的走线布置，避免了所述总线150的走线布置影响到人体运动。

请参照图8，在本实施例中，所述第一主机130还可以包括用于获取地理位置信息的GPS模组136，所述GPS模组136与所述第二处理器121连接。所述运动数据还可以包括运动轨迹数据。所述GPS模组136采集所述运动轨迹数据并发送给所述第二处理器121，所述第二处理器121接收所述运动轨迹数据并储存。

请参照图8，在本实施例中，所述第一主机130还可以包括用于显示所述运动数据的显示模组137，所述显示模组137与所述第二处理器121连接，所述显示模组137可以为触摸显示屏。所述第二处理器121通过所述显示模组137接收用户操作，并响应用户操作通过所述显示模组137向用户显示所述主机和采集器的工作状态，以及进行相关的配置操作。

基于上述设计，以本实施例的优选实施方式为例，本实施例提供的一种人体运动数据采集装置100的工作原理如下：

所述运动数据采集器110通过所述传感器模组113采集运动中人体各部位的运动方向、运动加速度等信息，并发送给所述第一处理器111。所述第一处理器111将各部位的运动方向及运动加速度生成为所述运动数据，并通过所述第一通信单元经所述总线150发送给所述主机120。同时，所述总线150可以将所述主机120的供给所述运动数据采集器110。多个运动数据采集器110采集不同部位的所述运动数据。

所述主机120通过所述第二通信接收所述运动数据，并存储于所述存储器123。其中，所述第二主机140将所述运动数据通过所述第四通信模组145发送给所述第一主机130。所述第一主机130通过所述第三通信单元135接收所述第二主机140发送的运动数据并储存。所述第一主机130还可通过所述显示模组137向用户显示所述运动数据。通过设置一个第一主机130与至少一个所述第二主机140分段采集不同身体区域的所述运动数据采集器110信号的方式，减化所述总线150走线布置，避免所述总线150的走线影响人体运动。

第二实施例

请参照图9，本实施例提供一种应用上述人体运动数据采集装置100的人体运动数据采集系统10，所述人体运动数据采集系统10包括用户终端200、远程分析服务器500及上述人体运动数据采集装置100。

所述人体运动数据采集装置100用于采集所述运动数据并发送至所述用户终端200。所述人体运动数据采集装置100与所述用户终端200之间的通信方式可以为有线通信也可以为无线通信，优选为采用无线通信的方式。

所述用户终端200用于获取所述运动数据，及用于获取运动初始参数，并将所述运动数据及所述运动初始参数上传至所述远程分析服务器500。所述用户终端200还用于从所述远程分析服务器500获取与所述运动数据对应的运动分析结果，并显示给用户。

具体地，所述运动初始参数包括运动场地参数、运动初始位置参数和运动初始姿态参数。所述运动场地参数包括场地类型、场地形状范围及运动初始基准点等，所述场地类型可以包括球场、泳池、跳台、田径场等。

所述运动初始位置参数包括运动初始时的佩戴所述运动数据采集装置的用户在场地中的初始位置及初始朝向。

所述运动初始姿态参数包括人体的身高、肩部高度、肩宽、腰部高度、腰宽、臂展长度、初始运动方向等参数。

请参照图10，在本实施例中，所述用户终端200包括第一用户终端210和多个第二用户终端220。所述第一用户终端210用于通过与多个所述第二用户终端220建立通信，使所述多个第二用户终端220的时钟与所述第一用户终端210同步。

在本实施例中，所述用户终端200可以是，但不限于，智能手机、个人电脑(personal computer，PC)、平板电脑、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)、移动上网设备(mobile Internet device，MID)等。

所述远程分析服务器500用于接收所述运动数据及所述运动参数，计算生成运动分析结果发送至所述用户终端200或在线显示。所述运动分析结果可以包括个人运动分析结果和团体运动分析结果。

基于上述设计，本实施例提供的一种运动数据采集系统的工作原理如下：

运动前，用户根据需要佩戴相应的人体运动数据采集装置100，并进行参数初始化，所述用户终端200获得所述运动初始参数。其中包括：

获得所述运动场地参数。所述运动场地参数由所述用户终端200根据用户输入获得。所述运动场地参数包括场地类型、场地形状范围及运动初始基准点等。

获得所述运动初始位置参数。所述用户终端200根据用户在预设场地校准点上朝向预设方向时所述人体运动数据采集装置100上传的运动数据信息，计算确定所述运动初始位置参数。在本实施例中，所述运动数据信息可以包括各数据采集器110获得的方向、加速度等信息及GPS模组136获得的定位信息。

获得所述运动初始姿态参数。所述用户终端200根据用户输入的人体的身高、肩部高度、肩宽、腰部高度、腰宽、臂展长度等参数，并根据用户做出预设动作时所述人体运动数据采集装置100上传的所述运动数据确定运动初始姿态参数。

运动中，所述人体运动数据采集装置100获得用户在运动中的与当前时间对应的各项运动数据，并存储所述运动数据或将所述运动数据发送至所述用户终端200。所述用户终端200将所述运动数据和所述运动初始参数发送至所述远程分析服务器500。所述远程分析服务器500根据所述运动数据和所述运动初始参数分析生成所述个人运动分析结果，并将所述个人运动分析结果发送至所述用户终端200。所述用户终端200将所述个人运动分析结果显示给用户。

在本实施例中，所述第一用户终端210可以通过与所述多个第二用户终端220建立通信，将所述多个第二用户终端220的时钟与所述第一用户终端210同步。所述远程分析服务器500获得多个所述用户终端200发送的所述运动数据，计算分析生成团体运动分析结果，并发送给相应的多个所述用户终端200。在本实施例中，所述第一用户终端210与所述第二用户终端220之间的通信方式可以设置为无线通信方式。

综上所述，本实用新型提供的一种人体运动数据采集的装置和系统，通过所述主机120经所述总线150获得由所述数据采集器110采集的运动数据，在数据传输的同时通过所述总线150将电能输送给所述数据采集器110，减小数据采集器110的体积。采用多主机120分段式总线150采集数据的设计，使得所述总线150布置走线不影响人体运动，优化了用户的佩戴体验。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。