一种智能足球的制作方法

本实用新型涉及智能运动系统技术领域，尤其涉及一种智能足球。

背景技术：

目前，各种智能硬件的发展正处在起步阶段，一些公司已经相继推出了一些可穿戴智能产品，如智能手环、智能手表等。这些产品大多是与运动健康相关的，它们大多使用加速度传感器获取使用者的运动状态，帮助使用者记录运动数据，可以起到提高运动的兴趣和改善运动姿势等作用。足球是目前全球体育界最具影响力的体育运动，有世界第一大运动的美称，其有关产品也在不断地进行的智能化。足球运动中，常常需要球员发定位球。定位球包含任意球、球门球、角球，点球和中圈开球。对球队而言，踢好定位球主要靠的是战术的策划、技术的运用和默契的配合。但是，对于球员个人而言，踢好定位球需要球员具有良好的定位球的球感，以便能够将定位球按照预计的线路踢到预计的点位。而这需要球员在日常训练和比赛过程中不断地去感受和变换踢球的力度、踢球点和踢球方向等以寻找定位球的球感。因此，有必要在足球中嵌入相应的传感器，记录用户的踢定位球的数据并反馈给球员，帮助球员快速提升定位球的球感。一般，智能足球通过运动传感器记录足球的运动轨迹、飞行速度、加速度和踢球方向等。但是，运动传感器很难对踢球时踢球的力度和踢球点进行测量，导致球员在练习定位球使不能了解到前次踢球时的力度大小和踢球点的偏差，不能对下次练习提供改进的参考。

因此，现有技术中有结合压力传感器来对智能足球进行改进的方案。比如，公开号为CN205198892U的中国专利文献公开了一种利用DSP高速处理芯片和相应的传感器构成的智能训练足球控制器，包括GPS模块、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴地磁场传感器、压力传感器、通信模块和DSP芯片组成的控制电路。GPS模块、三轴陀螺仪、三轴加速度传感器、三轴地磁场传感器、压力传感器、通信模块与DSP芯片的I/O相连，DSP将传感器采集来的数据加以处理后，通过通信模块上传到上位机，上位机通过专业软件解析后，便可把量化的数据直接呈现给教练员，教练员依据反馈的数据，便可做出更有针对性的训练指导，这将极大优化足球运动员的训练。该实用新型的有益效果是：提高效率，减少工作量，实用性强，具有广泛的应用前景。但是，该专利在足球控制器的电量耗尽的情况下，其存在需要将足球控制器从足球内取出进行充电的问题，长此以往，容易导致密封部件的密封性能下降，导致足球控制器的内部线路短路。而且，该专利在采用非柔性的压力传感器的情况下会导致足球表面不规则的凹凸，降低了足球运行的精准度。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本实用新型提供了一种智能足球，包括多层球体和嵌入所述多层球体内的数据采集装置，所述数据采集装置包括集成有处理器和内存的控制电路板以及与控制电路板电连接的压力传感器模块、运动传感器模块、无线通信模块和GPS定位模块，其中，所述压力传感器模块包括设于多层球体的面层和球囊之间的多个压力传感器单元。通过压力传感器单元可以对踢球的力度进行测量，便于球员在定位球训练时根据前一次的力度和定位球的实际路线调整下次踢球的力度。

根据一个优选实施方式，所述面层由多块多边形的球皮构成，其中，每块所述球皮下以互不重叠的方式设置有至少一个所述压力传感器单元。通过在每块球皮下设置至少一个压力传感器单元，结合运动传感器，可以记录球员进行定位球训练时的踢球点和踢球方向，便于球员在定位球训练时根据前一次的踢球力度、踢球点、踢球方向和定位球的实际路线调整下一次踢球，以不断地改善定位球球感。

根据一个优选实施方式，所述多层球体至少包括由外向内依次设置的面层、防水层、第一缠纱层、第二缠纱层和球囊，其中，所述压力传感器单元设于第一缠纱层和第二缠纱层之间。由于踢球时足球受到的冲击较大，压力传感器单元容易受到损坏和移位，导致不能测量或者测量数据的准确度下降。压力传感器单元设于第一缠纱层和第二缠纱层之间可以让第一缠纱层和第二缠纱层对压力传感器单元起保护作用，还能提高压力传感器单元的稳固程度。

根据一个优选实施方式，所述数据采集装置封装于由两半壳体通过卡口密封连接或者螺纹密封连接而成的外壳内并电连接于设于多层球体的面层和球囊之间的无线充电模块，其中，所述球囊上设有一个用于安装所述数据采集装置的凹槽，所述智能足球还包括与凹槽的开口相适配的密封塞。

根据一个优选实施方式，所述密封塞是由橡胶构成的圆柱形结构，当所述密封塞安装到位后，其表面不超过或者低于所述球囊的外表面。

根据一个优选实施方式，所述运动传感器模块包括三轴陀螺仪、三轴磁力计和三轴加速度计中的至少一种。

根据一个优选实施方式，所述无线通信模块包括蓝牙模块、ZigBee模块和WiFi模块中的至少一种。

根据一个优选实施方式，所述GPS定位模块是差分GPS定位模块。

根据一个优选实施方式，所述智能足球还包括与之适配的包括至少一个足球充电位的感应充电器，所述足球充电位设有与所述智能足球的球面弧度相匹配的弧形凹陷部。

根据一个优选实施方式，所述感应充电器还包括与相应足球充电位对应的充电状态指示灯。

本实用新型提供的一种智能足球至少具有如下优势：

(1)本实用新型的智能足球能够通过数据采集装置记录踢球的力度、踢球点和踢球的角度，帮助球员在定位球训练时快速找到球感，改善踢球技巧；

(2)本实用新型的智能足球能够采用无线充电，不用将数据采集装置取出充电，因此不会因频繁地开启密封塞导致密封塞的密封性能下降导致内部线路短路。

附图说明

图1是本实用新型的智能足球的一个优选实施方式的结构示意图；

图2是本实用新型的智能足球的一个优选实施方式的模块示意图；和

图3是本实用新型的感应充电器的一个优选实施方式的结构示意图。

附图标记列表

1：多层球体 11：面层 111：球皮

12：防水层 13：第一缠纱层 14：第二缠纱层

15：球囊 151：凹槽 2：无线充电模块

3：数据采集装置 31：控制电路板 32：压力传感器模块

321：压力传感器单元 33：运动传感器模块 34：无线通信模块

35：GPS定位模块 36：外壳 4：密封塞

5：感应充电器 51：足球充电位 52：充电状态指示灯

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

下面结合附图1、2和3，示出本实用新型的智能足球。

本实用新型的智能足球可以包括多层球体1和嵌入多层球体1内的数据采集装置3。数据采集装置3可以包括集成有处理器和内存的控制电路板31 以及与控制电路板31电连接的压力传感器模块32、运动传感器模块33、无线通信模块34和GPS定位模块35。压力传感器模块32可以包括设于多层球体1的面层11和球囊15之间的多个压力传感器单元321。优选地，处理器例如是51单片机、STM32F103C8T6、君正M200、申威26010或者XBurst SPEC2000。优选地，压力传感器单元321是柔性的，例如是 DF9-Z9/0～15柔性压力传感器、能斯达CP202柔性薄膜压力传感器或者 RFP-801压力传感器。优选地，由于踢球点的获取是智能足球的球体静止于平面的相对点，而不是球体具体部位。可以在智能足球上设置一个参考放置点和一条穿过参考放置点并将足球表面分为两个半球的分界线。参考放置点的设置能够为球员提供直观的放置点参照，分界线的设置能在放置足球后为球员提供直观的踢球点参照，提高训练效率。放置定位球时，可以将参考放置点以朝下贴靠地面且分界线垂直于目标点位和球心之间的连线的方式进行放置。为了快速区分分界线的两侧边，分界线的两侧边可以设置第一标记和不同于第一标记的第二标记。其中，第一标记和第二标记可以是颜色或者图案区分的，以区分踢球面和朝向目标点位的面。参考放置点和分界线可以是涂层。

根据一个优选实施方式，面层11可以由多块多边形的球皮111构成。球皮111下以互不重叠的方式设置有至少一个压力传感器单元321。以互不重叠的方式设置压力传感器单元321可以降低各压力传感器单元321的测量结果的互相干扰，提高测量的准确性。优选地，当一块球皮111只设置有一个压力传感器单元321时，该压力传感器单元321下的压力传感器单元321与相邻球皮11下的压力传感器单元321之间没有重叠。当一块球皮 111下设置有两个及以上压力传感器单元321时，这两个及以上压力传感器单元321之间互不重叠且与相邻球皮111下的压力传感器单元321之间也没有重叠。优选地，压力传感器单元321以外部轮廓不超出球皮111外轮廓的方式进行设置。

根据一个优选的实施方式，当一块球皮111只设置有一个压力传感器单元321时，压力传感器单元321的测量面的形状和大小与球皮111适配。

根据一个优选的实施方式，压力传感器单元321的测量部位可以呈圆形或者多边形，球皮111下压力传感器单元321的测量面之间以纵向上不重叠且横向上也不重叠的方式设置。呈圆形的测量部位能够在受力时很好地分散应力，防止应力集中，提高使用寿命。呈多边形的测量部位可以尽可能地拼凑成球皮的形状，减少测量死角，让测量数据更准确可靠。

根据一个优选的实施方式，压力传感器单元321的数据线可以按照在纵向上不与测量面重叠且横向上也不与测量面重叠的方式设置。通过该设置方式，可以降低数据线对测量结果准确性的影响，提高测量的精准度。

根据一个优选的实施方式，球皮111下以倾斜方式布置至少一个压力传感器单元321、且彼此在相对水平面和与水平面正交的竖立面投影中不重叠。以倾斜方式布置的至少一个压力传感器单元321以可以在受到冲击时产生一定的缓冲，提高压力传感器单元321的使用寿命，最终提高智能足球的可靠性和寿命。

根据一个优选的实施方式，球皮111下在各异的深度上布置彼此各异的若干压力传感器单元321，这些压力传感器单元321至少在厚度方向上与相邻压力传感器单元321保持间隔，并且在横向上这些压力传感器单元321 以彼此独立的方式进行固定，使得在受力时彼此仅有限地受到影响，例如由于这些压力传感器单元321是以浮动方式安置的。

根据一个优选实施方式，多层球体1可以包括由外向内依次设置的面层 11、防水层12、第一缠纱层13、第二缠纱层14和球囊15。压力传感器单元321可以设于第一缠纱层13和第二缠纱层14之间。优选地，第一缠纱层13和/或第二缠纱层14可以为单层或者双层的渔网结构，以防止增加过多重量导致足球弹性降低，同时渔网结构还能便于布线，降低布线难度。第二缠纱层14可以粘接于球囊15表面，第一缠纱层13可以粘接于第二缠纱层14。第一缠纱层13粘接完成后，然后将薄膜式的压力传感器单元321 粘接于第一缠纱层13表面，然后再粘接第二缠纱层14以将压力传感器单元321设于第一缠纱层13和第二缠纱层14之间。由于踢球时足球受到的冲击较大，压力传感器单元321容易受到损坏和移位，导致不能测量或者测量数据的准确度下降。压力传感器单元321设于第一缠纱层13和第二缠纱层14之间可以让第一缠纱层13和第二缠纱层14对压力传感器单元起321 保护作用，还能提高压力传感器单元321的稳固程度。优选地，防水层12 可以是由现有的已知材料构成，例如是，聚氨酯空心微球泡沫塑料、乳胶或者橡胶。

根据一个优选实施方式，数据采集装置3可以封装于由两半壳体通过卡口密封连接或者螺纹密封连接而成的外壳36内并电连接于设于多层球体1 的面层11和球囊15之间的无线充电模块2。密封连接可以降低进水导致电路短路的风险，提高智能足球的可靠性。球囊15上可以设有一个用于安装数据采集装置3的凹槽151。智能足球还可以包括与凹槽151的开口相适配的密封塞4。优选地，凹槽151和外壳36的截面形状和大小相同或相近，外壳36安装在凹槽151内后为紧配合，可以通过拉线或者吸盘拉出，以减小踢球过程中数据采集装置3的晃动，提高数据采集的准确性和数据采集装置3的使用寿命。

根据一个优选实施方式，密封塞4可以是由橡胶构成的圆柱形结构。当密封塞4安装到位后，其表面不超过或者低于球囊15的外表面。

根据一个优选实施方式，运动传感器模块33可以包括三轴陀螺仪、三轴磁力计和三轴加速度计中的至少一种。

根据一个优选实施方式，无线通信模块34可以包括蓝牙模块、ZigBee 模块和WiFi模块中的至少一种。

根据一个优选实施方式，GPS定位模块35可以是差分GPS定位模块。差分GPS定位模块能够实现智能足球的三维运动轨迹的精确测量，能够结合运动传感器模块33和压力传感器模块32的数据在显示装置上为球员重现智能足球在相应的踢球力度、踢球点和踢球方向下的三维运动轨迹，以便球员在下次训练时进行改进。球员还可以在显示装置上设置预定的运动轨迹和希望将足球踢到的目标点位，然后显示装置结合智能足球的产品参数和历史的运动轨迹数据，以动态画面的方式在显示装置上给出建议的踢球力度、踢球点和踢球方向，以便帮助球员快速提升定位球球感。优选地，显示装置例如是智能手机、平板电脑、笔记本电脑和智能手表中的至少一种。优选地，显示装置具有与无线通信模块34适配的另一无线通信模块，另一无线通信模块包括蓝牙模块、ZigBee模块和WiFi模块中的至少一种。

根据一个优选实施方式，智能足球还可以包括与之适配的包括至少一个足球充电位51的感应充电器5。足球充电位51可以设有与智能足球的球面弧度相匹配的弧形凹陷部。弧形凹陷部能够使智能足球放置在足球充电位51 上而不滚动，且能更接近于设置在足球充电位51下的无线充电装置，提升充电效率。

根据一个优选实施方式，感应充电器5还可以包括与相应足球充电位 51对应的充电状态指示灯52。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本实用新型公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本实用新型的公开范围并落入本实用新型的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本实用新型说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本实用新型的保护范围由权利要求及其等同物限定。