动作轨迹记录装置及运动评估系统的制作方法

本发明涉及体育器材领域，具体而言，涉及一种动作轨迹记录装置及运动评估系统。

背景技术：

目前普遍的体育器材对于技巧型的运动项目(例如，武术、体育舞蹈、健美操等)来说，没有能够完整记录动作轨迹的仪器，对于偏爱这些运动项目的人来讲，要想在没有任何装置作为学习辅助的情况下对这些运动项目进行学习是一件很难完成的事。

技术实现要素：

为了克服现有技术中的上述不足，本发明的目的在于提供一种动作轨迹记录装置及运动评估系统，可以完整记录人体各个肢体的动作信号并发送到外部终端，使得外部终端根据所述动作信号得到人体的运动轨迹，从而根据各个肢体的动作轨迹为用户提供相应项目的学习辅助参考。

为了实现上述目的，本发明较佳实施例采用的技术方案如下：

本发明较佳实施例提供一种动作轨迹记录装置，所述动作轨迹记录装置设置在人体的各个肢体上并与外部终端通信连接。所述动作轨迹记录装置包括：

用于采集肢体上的动作信号的传感器单元。其中，所述动作信号包括加速度信号和角速度信号；

与所述传感器单元电性连接用于对所述动作信号进行信号处理和信号转换的处理单元；以及

与所述处理单元电性连接用于将转换后的动作信号发送给外部终端，以使所述外部终端对所述动作信号进行数据处理得到人体各个肢体上的动作轨迹数据的通信单元。

在本发明较佳实施例中，所述动作轨迹记录装置还包括与所述处理单元电性连接用于采集当前人体所处环境的图像信息的针孔摄像头。

在本发明较佳实施例中，所述传感器单元包括：

用于采集肢体上的加速度信号的加速度传感器；以及

用于采集肢体上的角速度信号的角速度传感器。

在本发明较佳实施例中，所述传感器单元还包括：

用于采集人体的心率信号的光学传感器；

用于获取人体的血液流动信号的生物电阻抗传感器；以及

用于获取光线中紫外线信号的紫外线传感器。

在本发明较佳实施例中，所述处理单元包括：

用于对所述动作信号进行信号放大处理的信号放大器；

与所述信号放大器电性连接用于对所述放大后的动作信号进行信号滤波的信号滤波器；以及

与所述信号滤波器电性连接用于对滤波后的动作信号进行信号转换的模数转换器。

在本发明较佳实施例中，所述动作轨迹记录装置还包括存储器和模式切换单元，所述存储器中存储有多种记录模式，其中，所述记录模式包括：行走手戴模式、骑行手戴模式、游泳手戴模式、行走脚戴模式、骑行脚戴模式和/或游泳脚戴模式；

所述模式切换单元和所述存储器分别与所述处理单元电性连接，所述通信单元在接收到外部终端的发送的模式切换指令后发送给所述模式切换单元，以使所述模式切换单元响应所述模式切换指令从所述存储器中选取与所述模式切换指令对应的记录模式控制所述传感器单元记录相应的动作信号。

在本发明较佳实施例中，所述动作轨迹记录装置还包括：与所述处理单元电性连接的用于获取人体的速度信息和位移信息的定位单元。

在本发明较佳实施例中，所述动作轨迹记录装置还包括：与所述处理单元电性连接用于显示所述速度信息和位移信息的显示单元。

在本发明较佳实施例中，所述动作轨迹记录装置还包括与所述处理单元电性连接的震动元件和距离感应器，所述处理单元在所述距离感应器感应到预设距离范围内存在障碍物时，控制所述震动元件发出震动提醒。

本发明较佳实施例还提供一种运动评估系统，所述运动评估系统包括上述的动作轨迹记录装置和用户终端，所述动作轨迹记录装置用于获取人体的动作信号并将所述动作信号发送给所述用户终端，所述用户终端根据获取到的人体的动作信号得到对应的体征指标评估信息。

相对于现有技术而言，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的动作轨迹记录装置及运动评估系统，该动作轨迹记录装置通过设置用于采集肢体上的动作信号的传感器单元；与传感器单元电性连接用于对动作信号进行信号处理和信号转换的处理单元；以及与处理单元电性连接用于将转换后的动作信号发送给外部终端，以使外部终端对动作信号进行数据处理得到人体各个肢体上的动作轨迹数据的通信单元。上述设计可以完整记录人体各个肢体的动作信号并发送到外部终端，使得外部终端根据动作信号得到人体的运动轨迹，从而根据各个肢体的动作轨迹为用户提供相应项目的学习辅助参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的某些实施例，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为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置的一种结构框图；

图2为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置的另一种结构框图；

图3为图2中所示的传感器单元的一种结构框图；

图4为图2中所示的传感器单元的另一种结构框图；

图5为图2中所示的处理单元的结构框图；

图6为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置的另一种结构框图；

图7为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置的另一种结构框图；

图8为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置的另一种结构框图；

图9为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置的另一种结构框图；

图10为本发明较佳实施例提供的运动评估系统的结构框图。

图标：10-运动评估系统；100-动作轨迹记录装置；200-用户终端；110-传感器单元；111-加速度传感器；112-角速度传感器；113-光学传感器；114-生物电阻抗传感器；115-紫外线传感器；120-处理单元；121-信号放大器；122-信号滤波器；123-模数转换器；130-通信单元；140-针孔摄像头；150-模式切换单元；160-存储器；170-定位单元；180-显示单元；190-距离感应器；195-震动元件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明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发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，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发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1，图1为本发明较佳实施例提供的动作轨迹记录装置100的一种结构框图。本实施例中，所述动作轨迹记录装置100可以用于固定在人体的各个肢体上以实现对各个肢体上的动作信号的采集，作为一种实施方式，所述动作轨迹记录装置100可以为穿戴式设备，例如，为了方便穿戴，所述动作轨迹记录装置100可以为两边设置有表带的智能手环。

不是一般性地，上述肢体可以是人体的手臂、腿部或者脖子等部位。

如图1所示，所述动作轨迹记录装置100可以包括传感器单元110、处理单元120以及通信单元130。具体地，所述传感器单元110可以用于采集肢体上的动作信号，其中该动作信号可以包括加速度信号和角速度信号。所述处理单元120与所述传感器单元110电性连接，用于对该动作信号进行信号处理和信号转换。所述通信单元130与所述处理单元120电性连接，用于将转换后的动作信号发送给外部终端，以使得所述外部终端对所述动作信号进行数据处理，从而得到对应该肢体上的动作轨迹数据。

本实施例中，所述通信单元130可以用于接收以及发送电磁波，实现电磁波与电信号的相互转换，从而与通讯网络或者外部终端进行通讯。所述通信单元130可与各种网络如互联网、医院内部网、无线网络进行通讯或者通过无线网络与外部监控终端进行通讯。上述的无线网络可包括蜂窝式电话网、无线局域网或者城域网。上述的无线网络可以使用各种通信标准、协议及技术，包括但并不限于全球移动通信系统、增强型移动通信技术、宽带码分多址技术，码分多址技术、时分多址技术、蓝牙、无线保真技术、网络电话、全球微波互联接入、其他用于邮件、即时通讯及短消息的协议，以及任何其他合适的通讯协议，甚至可包括那些当前仍未被开发出来的协议。作为一种实施方式，所述通信单元130可以通过蓝牙与外部终端进行通讯，从而实现与外部终端之间的动作信号的传输。

本实施例中，上述外部终端可以是，但不限于，智能手机、平板电脑、个人电脑、移动互联网设备等任意可与所述动作轨迹记录装置100建立通信连接并能够进行数据处理的电子设备。

根据上述设计，当用户需要进行技巧型的运动项目(例如，武术、体育舞蹈、健美操等)的自学时，外部终端可根据所述动作轨迹记录装置100采集到的人体各个肢体上的动作信号，处理得到对应的动作轨迹数据，从而可以根据对应的动作轨迹数据为用户的运动学习提供辅助参考，从而极大提升了用户的学习效率。

进一步地，除了获取用户肢体的动作信号，本实施例还可以结合用户的运动场景以提供更准确的运动辅助参考。具体地，请参阅图2，所述动作轨迹记录装置100还可以包括与所述处理单元120电性连接的针孔摄像头140，所述针孔摄像头140可以用于采集当前人体所处环境的图像信息，所述图像信息可以与肢体上的动作轨迹结合，以更好地获取用户当前的运动情况。

其中，上述“所处环境”可以是指，游泳池、跑道、健美操室、武术馆等。

请参阅图3，在一种具体实施方式中，所述传感器单元110可以包括用于采集肢体上的加速度信号的加速度传感器111以及用于采集肢体上的角速度信号的角速度传感器112。所述加速度信号和所述角速度信号可以反映肢体的各个力学参量(例如，加速度、速度、位移、位姿、力等参量)，而人体的运动最终以肢体在空间中姿态、位置的变化(也就是加速度、速度、位移的变化)来体现，也就是说，包括有加速度信号和角速度信号的动作信号可以反映人体肢体上的动作轨迹信息。

由于加速度是个空间矢量，一方面，要准确了解肢体的运动状态，必须测得其三个坐标轴上的分量；另一方面，在预先不知道肢体运动方向的场合下，只有应用三轴加速度传感器来检测加速度信号，作为本实施例的一种实施方式，所述加速度传感器111可以采用能够全面准确反映肢体的运动性质的三轴加速度传感器。

进一步地，除了采集肢体上的动作信号，在用户的运动过程中，还可以采集一些运动中的身体状态信号，以更加全面地反映运动状态。作为一种实施方式，请参阅图4，所述传感器单元110还可以包括用于采集人体的心率信号的光学传感器113、用于获取人体的血液流动信号的生物电阻抗传感器114以及用于获取光线中紫外线信号的紫外线传感器115。

具体地，所述光学传感器113通过发出led灯光射向皮肤，当光照透过用户的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，虽然用户的肌肉、骨骼、静脉和其他连接组织等对光的吸收是基本不变的(前提是肢体没有大幅度的运动)，但是由于动脉里有血液的流动，因此血液对光的吸收就有所变化。当光转换成电信号时，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，提取到其中的交流ac信号，就能反应出血液流动的特点，从而得到用户的心率数据和血压数据。

所述生物电阻抗传感器114可通过用户肌体自身阻抗来实现血液流动监测，并转化为具体的心率、呼吸率及皮电反应指数，是一种更先进的综合生物传感器，准确性也相对更高。

所述紫外线传感器115可以获取当前运动场景的紫外线指数，可以为用户提供防晒参考。

进一步地，请参阅图5，所述处理单元120可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(centralprocessingunit，cpu)、网络处理器(networkprocessor，np)等；其还可以是数字信号处理器(dsp))、专用集成电路(asic)、现成可编程门阵列(fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。

如图5所示，所述处理单元120可以包括信号放大器121、信号滤波器122以及模数转换器123。具体地，所述信号放大器121可以与所述传感器单元110电性连接，用于将所述传感器单元110采集到的动作信号进行信号放大。所述信号滤波器122与所述信号放大器121电性连接，用于将放大后的动作信号进行信号滤波。接着，所述模数转换器123与所述信号滤波器122电性连接，用于将滤波后的动作信号转换为数字动作信号。

进一步地，如果用户在跑步过程中，所述动作轨迹记录装置100可以用于记录用户的行走步数，但是在游泳过程中，所述动作轨迹记录装置100应当记录的是用户的手滑水的次数，而不是行走的步数。鉴于此，为了更准确地记录用户的运动，以适应用户在不同的运动项目中的数据记录，请参阅图6，所述动作轨迹记录装置100还可以包括模式切换单元150和存储器160。其中，所述存储器160中存储有多种记录模式，示例性地，所述记录模式可以包括，但不限于：行走手戴模式、骑行手戴模式、游泳手戴模式、行走脚戴模式、骑行脚戴模式和/或游泳脚戴模式。

作为一种实施方式，所述外部终端可以app平台或微信的模式选择和设置与所述动作轨迹记录装置100通过蓝牙模块的蓝牙无线传输技术进行连接，然后再通过安装好的对应的应用程序app上设置的模式切换指令对所述动作轨迹记录装置100进行设置控制。

所述模式切换单元150和所述存储器160分别与所述处理单元120电性连接，所述通信单元130在接收到外部终端的发送的模式切换指令后发送给所述模式切换单元150，所述模式切换单元150响应所述模式切换指令从所述存储器160中选取与所述模式切换指令对应的记录模式控制所述传感器单元110记录相应的动作信号。

进一步地，请参阅图7，本实施例中，所述动作轨迹记录装置100还可以包括与所述处理单元120电性连接的用于获取人体的速度信息和位移信息的定位单元170。

所述定位单元170的定位方式可以是，但不限于通过全球卫星定位系统(gps)、基于无线局域网或者移动通信网的定位技术等。

进一步地，请参阅图8，本实施例中，所述动作轨迹记录装置100还可以包括与所述处理单元120电性连接的显示单元180。

所述显示单元180的具体实例可以包括但并不限于液晶显示器或发光聚合物显示器。所述显示单元180可以用于显示所述速度信息和位移信息，以供用户在运动过程中随时了解自己的运动状态。

进一步地，请参阅图9，本实施例中，所述动作轨迹记录装置100还包括与所述处理单元120电性连接的距离感应器190和震动元件195。具体地，所述距离感应器190用于感应前方的障碍物，为了防止用户在运动过程中由于大意而忽略前方的障碍物，所述处理单元120在所述距离感应器190感应到预设距离范围内存在障碍物时，控制所述震动元件195发出震动提醒。

应当理解的是，所述预设距离范围可以进行预先设定，本实施例对此不作具体限制。此外，所述“震动提醒”的震动幅度也可以进行预先设定。

请参阅图10，本实施例还提供一种运动评估系统10，所述运动评估系统10可以包括上述的动作轨迹记录装置100和用户终端200。所述动作轨迹记录装置100用于获取人体的动作信号并将所述动作信号发送给所述用户终端200，所述用户终端200根据获取到的人体的动作信号得到对应的体征指标评估信息。

综上所述，本发明提供的动作轨迹记录装置100及运动评估系统10，该动作轨迹记录装置100通过设置用于采集肢体上的动作信号的传感器单元110；与传感器单元110电性连接用于对动作信号进行信号处理和信号转换的处理单元120；以及与处理单元120电性连接用于将转换后的动作信号发送给外部终端，以使外部终端对动作信号进行数据处理得到人体各个肢体上的动作轨迹数据的通信单元130。上述设计可以完整记录人体各个肢体的动作信号并发送到外部终端，使得外部终端根据动作信号得到人体的运动轨迹，从而根据各个肢体的动作轨迹为用户提供相应项目的学习辅助参考。

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

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。