高尔夫球练习杆的制作方法

专利名称：高尔夫球练习杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运动器械，尤其涉及一种高尔夫球练习杆。
背景技术：
高尔夫球杆是绿茵战场上的决胜兵器，一支好的高尔夫球杆，最重要的最核心的 应该就是球杆的杆头了。随着高尔夫球杆材料的演变，高尔夫球杆的性能正在不断提高，主 要表现在控制球的飞行距离和飞行方向性方面。现有的高尔夫球练习方法中，可以对运动员握杆、运腕、挥杆等过程进行摄像并以 进行三维动画分析，但无法测得高尔夫球杆的受力、加速度及方位等各项数据。

发明内容
本发明的目的是提供一种能够测出高尔夫球的各项运动参数的高尔夫球练习杆。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的高尔夫球练习杆，包括球杆、球头，所述球头的一侧为击球面板，所述的 击球面板的背面设有多种运动参数采集传感器，所述运动参数采集传感器采集的运动参数 通过模数转换模块转化为数字信号后输入到微处理模块，微处理模块将处理后的数据通过 无线发送模块向实时监测装置发送。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的高尔夫球练习杆，包括球 杆、球头，所述球头的一侧为击球面板，其特征在于，所述的击球面板的背面设有多种运动 参数采集传感器，所述运动参数采集传感器采集的运动参数通过模数转换模块转化为数字 信号后输入到微处理模块，微处理模块将处理后的数据通过无线发送模块向实时监测装置 发送。能够测出高尔夫球的受力、速度和加速度以及方位等多种物理参数，为训练提供更准 确的依据。



图12为本发明中的电路原理图。图中1、球杆，2、速度传感器，3、单片机，4、无线发射模块，5、方位传感器，6、电路 板，7、电路板固定螺钉，8、连接板，9、高尔夫球头，10、电池，11、电池盒，12、固定架，13、左侧 面板，14、中间面板，15、右侧面板，16、握把，17、触力传感器，18、连接板、固定架和面板连接 螺钉。
具体实施例方式本发明的高尔夫球练习杆，其较佳的具体实施方式
如图1至图12所示，包括球杆、 球头，所述球头的一侧为击球面板，所述的击球面板的背面设有多种运动参数采集传感器， 所述运动参数采集传感器采集的运动参数通过模数转换模块转化为数字信号后输入到微 处理模块，微处理模块将处理后的数据通过无线发送模块向实时监测装置发送。所述多种运动参数采集传感器包括速度传感器、方位传感器、触力传感器。所述速度传感器是一个检测前后方向、左右方向和上下方向的三轴速度传感器；所述方位传感器为一个检测前后方向、左右方向和上下方向的空间方位信息的三 轴方位传感器；所述触力传感器为三个检测力信息的力传感器。还包括电源模块，所述电源模块包括充电元件和电源，用于为电器元件和模块提 供稳定电流；还包括存储器，用于为微处理模块提供存储空间。所述方位传感器为FC30方位传感器；所述微处理模块为STC12C5A60S2单片机； 所述无线发送模块采用AT-OlB ；所述模数转换器采用TLC2543 ；所述电源为5V锂电池；所 述存储器为AT27C512R-45JU存储器。所述实时监测装置包括无线接收模块和数据处理模块；所述无线接收模块用于接 收所述无线发送模块发送来的数据信息，所述数据处理模块用于对无线接收模块所接收的 数据信息进行计算、存储和打印处理。所述的击球面板包括三块面板，分别为左侧面板、中间面板和右侧面板，三块板的 后面各固定有一个触力传感器；所述触力传感器的上部是一个浮动的不锈钢小球，所述不锈钢小球的上端与击球 面板接触，下端与硅_传感元件接触。所述三块面板通过固定架固定在一起，所述固定架的后面放置连接板，所述连接 板的上设有三个洞，分别对应三块面板，所述触力传感器放在洞中；所述连接板、固定架和 三块面板三者之间用螺钉连接，所述连接板后面设有电路板，所述电路板通过螺钉固定在 连接板上。所述球杆的后端设有握把，所述握把用橡胶制成。所述球杆和球头用钛合金制成。本发明采用传感器进行数据采集，目的是为了更好的测出高尔夫球的受力、速度 和加速度以及方位等多种物理参数，为比赛提供更准确的依据。本发明的高尔夫球杆是一种新型的专项运动训练器械，能够实时获取高尔夫运动 员挥杆击打过程中的三维加速度信息和三维方位信息以及出手力量大小，从而可以对运动
4员的技术动作进行基于力信息的诊断与分析，实现了高尔夫运动动力学测试手段的创新与 突破，可直接用于优秀高尔夫运动员的动力学数据测试。高尔夫球练习杆的设计不仅能够 对高水平运动员进行技术分析诊断，为运动员及教练员动作修正、新的动作设计提供理论 依据，而且对尽快提高运动员水平和训练的技术含量，摆脱以往完全经验主义的作法起着 非常关键的作用。高尔夫球练习杆的设计将为运动生物力学的方法学研究提供一种实用的 手段，它利用触力传感器、速度传感器和方位传感器，可以直接获取球杆对球的动力学和运 动学参数，深入揭示在击打过程中高尔夫球的三维空间的受力特征，为改进运动员的用力 方式，提供一种量化的评价手段从而揭示动作技术规律，指导教学、训练和比赛，使训练科 学化。具体的结构特点是1、把击球面板分成了三块板，左侧面板、中间面板和右侧面板，三块板后面各固定 有一个触力传感器，共三个触力传感器。触力传感器上部是一个浮动的不锈钢小球，当高尔 夫球撞击击球面板时，击球面板会有微小的变形，对触力传感器有挤压，通过不锈钢球，将 施加的力直接集中到硅-传感元件上，电阻值的变化时随施加力的大小而成比例的变化。 当运动员挥杆击球时，高尔夫球有可能接触击球面板的任意部位，所以将触力传感器分开 安装，这样测量面积比较大，测量数据比较准确。当高尔夫球接触左侧面板时，可由第一个 触力传感器测出力的大小，这样以此类推，这样分布的好处是，当球接触两块板的连接处时 可由第一个和第二个触力传感器同时测得力的大小。还可以测出击球面板上哪一部分受到 了球的冲击，比如左侧、中间或是右侧，最终可以判断出是否击球时出现了偏差。这样可以 检测出高尔夫球与击球面板接触时的不同位置的受力情况。不仅如此，同时并检测出击球 时的力量值是多大，这样对比优秀球员的参数与训练球员的参数，可以找出其技术动作的 不足，也可以找出某个球员不同击球位置时技术参数的差别，找到最佳击球位置时的参数， 根据参数来调整球员的技术动作，这样可以快速的提高球员的技术水平，提高成绩。2、用了一个固定架，形状和击球面板相同，厚度为击球面板的五分之一，中间为 空，将三块击球面板固定在固定架上，固定架的增加不会影响击球面板的性能，只起一个固 定三块击球面板的作用。固定架后面放连接板，连接板的大小和形状与三块击球面板的整 体形状一致，连接板前面有三个洞，每个洞的面积稍大于触力传感器的面积，将三个触力传 感器放洞中。连接板、固定架和三块击球面板三者之间用八个螺钉连接，达到稳定连接的效 果，使其在受到高尔夫球撞击时不会出现松动或破损，以免造成检测的数据不准确。3、连接板后面放电路板，两者用四个螺钉连接，四个螺钉置于电路板的四角，使其 更稳固。4、击球面板与高尔夫球头、高尔夫球头与球杆都采用焊接连接，这样使得球杆整
体更坚固，不会因为球的撞击力过大导致击球面板滑落或因球员挥杆动作太大导致球杆断 m农。5、高尔夫球杆的握把很重要，因为它是连接球杆与球员双手的部分。为了使球员 更容易握紧球杆，此握把用橡胶制成，符合国际标准。6、本发明设计的高尔夫球练习杆用钛合金制成，钛的密度相当小，约为铁的60%。 但具有强度高，易高温热处理，可焊接，可锻造等特性。此高尔夫球杆可长久供训练员或练 习人员使用，不易坏，可实时监测各种数据符合国际标准。
7、相应的运动参数采集发送装置包括速度传感器、方位传感器、触力传感器、模 数转换模块、微处理模块、无线发送模块和电源模块；其中，相应的速度传感器是一个检测 X方向(即前后方向)与Y方向(即左右方向)和Z方向(即上下方向)三轴速度传感器； 相应的方位传感器为一个检测X轴、Y轴和Z轴空间方位信息的三轴方位传感器；相应的触 力传感器为一个检测力信息的力传感器；相应的模数转换模块接收速度传感器和方位传感 器所采集的三个方向的加速度信息和空间方位信息并转化为数字信号；相应的微处理模块 接收相应的数字信号，并通过无线发送模块发送给相应的实时监测装置；相应的电源模块 包括充电元件和电源，用于为速度传感器、方位传感器、模数转换模块、微处理器和无线发 送模块提供稳定电流。8、电子器件尽量采用对称式布置，速度传感器、方位传感器、微处理器、无线收发 模块等不可能对称，所以这部分要按各元器件的重量设定各部分之间的距离，以保证重心 位置。进一步地，相应的速度传感器，其主要的参数有尺寸16mmX14mmX14mm，量程士50g ；它具有坚固的结构，耗能低、质量轻的性能。相应的方位传感器为FC30方位传感器；工作温度范围-40°C至85°C它的外围尺 15mmX21mmX7. 1mm，高分辨率场测量0. 015mT，低功率损耗。相应的微处理模块为STC12C5A60S2单片机，外围尺寸为14mmX14mmXl. 9mm，系统 工作电压为5V，具有模拟外设、高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，具有微控 制器内核、存储器、数字外设、以及内部振荡器，其体积小、质量轻，符合要求。相应的无线发送模块采用了 AT-OlB ；其性能如下发射功率25mw，工作电压3 12V，体积小为 24mmX18mmX6mm。相应的模数转换器采用TLC2543，它的体积小，尺寸10mmX8mmX2. 5mm,精度高，能
够满足要求。相应的电源为一块5V锂电池。相应的运动参数采集发送装置还包括AT27C512R-45JU存储器，主要用于为单片 机STC12C5A60S2提供存储空间。本发明实施还提供了与上述高尔夫球练习杆相配套的实时监测装置，用于接收上 述标高尔夫球练习杆送来的运动参数信息并对所接收的运动参数信息进行业务处理，其具 体实现结构包括无线接收模块和数据处理模块；其中，相应的无线接收模块用于接收所述 高尔夫球练习杆的无线发送模块发送来的运动参数信息；相应的数据处理模块用于对相应 无线接收模块所接收的运动参数信息进行计算、存储和打印处理。具体地，该实时监测装置安装于计算机主板的插槽上，相应的无线接收模块为与 无线发送模块相配套的AT-01B，用于接收上述高尔夫球练习杆的无线发送模块发送来的运 动参数信息；相应的数据处理模块为一个STC12C5A60S2单片机，用于对相应无线接收模块 所接收的运动参数信息进行相应处理并将传输给计算机，以供研究人员分析使用。本发明实施提供的高尔夫球练习杆运动参数的测量方法包括通过速度传感器和方位传感器采集高尔夫球练习杆挥杆过程中的运动参数信 息；具体地，当运动员挥上述高尔夫球杆时，速度传感器采集X方向、Y方向和Z方向
6的加速度信息；相应的三轴方位传感器采集高尔夫球练习杆的X方向、Y方向和Z方向的空 间方位信息。通过无线发送模块将所述的运动参数信息发送到实时监测装置；具体地，相应的模数转换器将上述的加速度信息和方位信息转化为数字信号；相 应的微处理模块接收这些数字信号，并通过无线发送模块将所述的数字信号发送到安装于 计算机主板插槽上的实时监测装置。具体地，相应的实时监测装置接收上述高尔夫球练习杆发送来的运动参数信息并 对所接收的运动参数信息，然后经实时监测装置的单片机处理后发送给计算机。进一步地，计算机对这些数据进行计算，包括直接获取受力，对速度进行微分就 得到加速度，从而就得到了球杆的加速度、速度、受力以及空间方位等运动学和动力学参 数。在击球前的一刹那，球杆的加速度最大。这些参数是教练等研究人员最关心的参数。教 练员通过对不同运动员之间的参数的分析和对比，以及同一运动员多次挥杆过程的参数的 分析和对比，可以找出运动员技术动作的不足，以此为依据改进训练，达到大幅提高训练成 绩的目的。该装置实施例的实现有效克服了现有技术中采集的运动器材运动学参数精确性 不高、可靠行性不强和不能实时测控的问题，使研究人员能够精确地对运动器材在挥杆过 程中的各项信息进行实时监测，以进行系统的分析来制定训练计划，达到提高训练成绩的 目的。本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过 程序指令以及相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于可读取存储介质中，该程序在执 行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括R0M、RAM等各种可以存储 程序代码的介质。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种高尔夫球练习杆，包括球杆、球头，所述球头的一侧为击球面板，其特征在于，所述的击球面板的背面设有多种运动参数采集传感器，所述运动参数采集传感器采集的运动参数通过模数转换模块转化为数字信号后输入到微处理模块，微处理模块将处理后的数据通过无线发送模块向实时监测装置发送。
2.根据权利要求1所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述多种运动参数采集传感 器包括速度传感器、方位传感器、触力传感器。
3.根据权利要求2所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述速度传感器是一个检测 前后方向、左右方向和上下方向的三轴速度传感器；所述方位传感器为一个检测前后方向、左右方向和上下方向的空间方位信息的三轴方 位传感器；所述触力传感器为三个检测力信息的力传感器。
4.根据权利要求3所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模 块包括充电元件和电源，用于为电器元件和模块提供稳定电流；还包括存储器，用于为微处理模块提供存储空间。
5.根据权利要求4所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述方位传感器为FC30方位 传感器；所述微处理模块为STC12C5A60S2单片机；所述无线发送模块采用AT-OlB ；所述模 数转换器采用TLC2543 ；所述电源为5V锂电池；所述存储器为AT27C512R-45JU存储器。
6.根据权利要求1至5任一项所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述实时监测装置 包括无线接收模块和数据处理模块；所述无线接收模块用于接收所述无线发送模块发送来 的数据信息，所述数据处理模块用于对无线接收模块所接收的数据信息进行计算、存储和 打印处理。
7.根据权利要求2至5任一项所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述的击球面板包 括三块面板，分别为左侧面板、中间面板和右侧面板，三块板的后面各固定有一个触力传感 器；所述触力传感器的上部是一个浮动的不锈钢小球，所述不锈钢小球的上端与击球面板 接触，下端与硅_传感元件接触。
8.根据权利要求7所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述三块面板通过固定架固 定在一起，所述固定架的后面放置连接板，所述连接板的上设有三个洞，分别对应三块面 板，所述触力传感器放在洞中；所述连接板、固定架和三块面板三者之间用螺钉连接，所述 连接板后面设有电路板，所述电路板通过螺钉固定在连接板上。
9.根据权利要求1至5任一项所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述球杆的后端设 有握把，所述握把用橡胶制成。
10.根据权利要求1至5任一项所述的高尔夫球练习杆，其特征在于，所述球杆和球头 用钛合金制成。
全文摘要
本发明公开了一种高尔夫球练习杆，包括球杆、球头，所述球头的一侧为击球面板，击球面板的背面设有速度传感器、方位传感器、触力传感器等多种运动参数采集传感器，所述运动参数采集传感器采集的运动参数通过模数转换模块转化为数字信号后输入到微处理模块，微处理模块将处理后的数据通过无线发送模块向实时监测装置发送。能够测出高尔夫球的受力、速度和加速度以及方位等多种物理参数，为训练提供更准确的依据。
文档编号A63B69/36GK101927084SQ20101026657
公开日2010年12月29日 申请日期2010年8月27日 优先权日2010年8月27日
发明者王婷婷, 田建君 申请人:北方工业大学