抓握调节系统和方法与流程

本公开涉及抓握调节系统和方法，并且找到在用于使用运动器材(诸如高尔夫球杆)调节运动员(诸如高尔夫球手)的抓握的系统和方法中的特定(尽管不是排他的)效用。

背景技术：

1、在基于球杆、球棒或球拍的运动中，影响运动员的表现的最重要因素之一是运动员对其球杆、球棒或球拍的抓握。抓握位置和力度的微小变化会对击球或其他体育动作的结果有重大影响。例如，在高尔夫球运动中，在高尔夫球手的抓握发生微小变化(诸如围绕杆身的角度改变1°)的情况下做出的击球可能导致球的位置在击球之后改变至少一米。高尔夫球手和其他运动员可根据他们期望的击球结果来改变他们的抓握。通常，运动员了解，改变他们的抓握将改变他们击球的形状、飞行和距离。一些运动员可能旨在使用高度一致的抓握位置和力度，同时改变他们挥杆的一些其他方面。对于惯用右手的高尔夫球手来说，用所谓的强抓握(其是用于描述高尔夫球手在击球时左手拇指和食指与他们的肩部和/或颈部对齐的抓握的术语)挥杆可能导致球比用所谓的中性或弱抓握做出的相同挥杆更向左行进。强抓握也被理解为闭合球杆面并且有效地减小球杆的杆面倾角，从而导致当与用中性或弱抓握做出的击球相比时，击球飞行得更低并且行进得更远。因此，运动员的抓握对击球结果有很大的影响。

2、通常，运动员通过训练或练习接收关于对他们的抓握和最终击球的反馈，通常包括视频反馈。然而，运动员的抓握不是影响他们击球的结果的唯一因素。例如，高尔夫击球的挥杆路径和诸如风之类的环境因素也对击球的结果具有显著影响。由于存在许多影响击球结果的因素，并且运动员的抓握的较小变化会对击球结果有很大的影响，因此经验不足的运动员和教练难以正确地诊断和修复抓握失误。此外，即使精英级别运动员和教练也可能发现难以正确地诊断和修复抓握失误。

3、因此，期望提供一种能够调节用户对对象的抓握的抓握调节系统和方法。本公开的目的和方面寻求提供这样的系统和方法。

技术实现思路

1、根据本公开的第一方面，提供了一种抓握调节系统，其包括：套筒，其在使用中能够定位在被配置为由用户抓握的对象上；分布式致动器阵列，每个致动器被布置成响应于致动信号而在第一位置与第二位置之间致动该套筒的相应部分；以及处理器，该处理器能够操作以：接收压力分布和对应于感兴趣事件的事件质量指示标识；基于该压力分布和该事件质量指示标识来确定最佳抓握；选择该分布式致动器阵列中将基于该最佳抓握而被致动的致动器；向该致动器传输该致动信号，以便改变该套筒的形状并且调节该用户的该抓握。

2、在本公开的上下文中，术语“感兴趣事件”将被本领域技术人员理解为指在其中调节用户的抓握有用的时段期间的事件。例如，在高尔夫时段中，感兴趣事件可以是发生高尔夫击球。

3、另选地，感兴趣事件可以是滑雪期间的前推动作，其中需要阈值抓握强度以经由滑雪杖向地面施加力而不失去对滑雪杖的抓握。

4、用户可手动标记感兴趣事件。另选地，可使用算法来识别感兴趣事件何时发生。因此，无需用户手动标记输入数据即可确定感兴趣事件。

5、在本公开的上下文中，术语“事件质量指示标识”将被本领域技术人员理解为指感兴趣事件的质量。例如，在高尔夫时段的情况下，事件质量指示标识可以由高尔夫击球期间的高尔夫球的速度或高尔夫击球的准确性来确定。事件质量指示标识可以是数值。另选地，事件质量指示标识可以由任何合适的表示来表示。可基于满足事件质量阈值的事件质量指示标识来确定最佳抓握。有利地，最佳抓握可基于感兴趣事件(例如，高尔夫击球)的较高质量输出结果。

6、在本公开的上下文中，术语“最佳抓握”将被本领域技术人员理解为指导致最高质量的感兴趣事件的抓握。“抓握”将被理解为指用户的手对齐。

7、本公开的关键优点在于，该系统可以在各种活动中通过将该用户的手指和/或手掌引导到对象上的期望位置来向用户提供辅助。该期望位置可改进当使用该对象时该用户的效率和/或力量。

8、该处理器可以能够操作地连接到致动器阵列。因此，该处理器能够与该致动器阵列通信。该处理器可以与该套筒相邻。另选地，该处理器可与该套筒间隔开并分开。处理器可以是边缘计算设备。

9、该抓握调节系统还可包括被配置为向该处理器供应电力的可再充电电池。另选地或除此之外，该抓握分析系统可包括被配置为向该处理器供应电力的不可再充电电池。可以设想另选的电力存储设备，诸如超级电容器。

10、致动器阵列可包括至少8个致动器元件。致动器阵列可以8×1的网格图案布置。致动器阵列可包括至少368个致动器元件。致动器阵列可以8×46的网格图案布置。致动器阵列可包括至少1000个致动器。致动器可以每平方厘米至少1个致动器、优选地每平方厘米至少2个致动器、更优选地每平方厘米至少4个致动器的密度提供。每个致动器元件可具有大约0.5厘米×0.5厘米的尺寸。因此，以0.5厘米×0.5厘米的尺寸每平方厘米提供4个致动器可用致动器元件覆盖整个区域。可以设想其他致动器元件尺寸和密度。致动器阵列可以规则的网格图案布置。另选地，致动器阵列可以不规则的网格图案布置。因此，可以在套筒的更可能被用户抓握的区域中提供更多的致动器。例如，如果套筒是高尔夫握把，则用户将很可能在远离该握把最末端的中间部分抓握该套筒。因此，可在握把的中间部分中提供更多的致动器。

11、该对象可以是高尔夫球杆。该套筒可以是高尔夫球杆握把。感兴趣事件可以是高尔夫击球。因此，由用户的手指和/或手掌施加到高尔夫球杆的抓握可以由抓握调节系统来调节。

12、另选地，该对象可以是另一件运动器材，诸如滑雪杖、棒球棒、网球拍、羽毛球拍、板球棒、曲棍球棍、爱尔兰式曲棍球棍、长曲棍球棍、乒乓球拍、钓鱼竿或被配置为由用户抓握的任何其他已知的运动器材。因此，用户可针对需要最佳手指和/或手掌放置的任何一件运动器材调节他们的抓握。

13、另选地，该对象可以是一件非运动器材，诸如方向盘、手推车把手、移动电话、菜刀、螺丝刀或被配置为由用户抓握的任何其他已知的一件非运动器材。因此，用户可针对需要最佳手指和/或手掌放置的任何一件非运动器材调节他们的抓握。又另选地，该对象可以是工具。用户可以抓握该工具以对其进行操作。该套筒可以是用于由用户握持的工具上的握把。用户可发现，特定的抓握的结果是改进工具的操作。例如，用户可发现，与用户可能使用的另一种抓握相比，通过使用一种特定抓握，他们更有可能在对周围材料的损害最小的情况下来直线钻孔。另选地，该工具可以是工艺工具，诸如工艺刀或用于木工手艺的工具。用户可发现，当使用具有特定抓握的工艺工具时，他们能够实现更优选的结果，并且该系统可用于调节他们的抓握。因此，该系统可用于将用户的抓握调节到提供更优选的结果的抓握。

14、优选地，该抓握调节系统还包括远程服务器，该远程服务器被配置为存储：压力分布；事件质量指示标识；以及预定最佳抓握；以及计算设备，该计算设备与远程服务器和处理器通信。远程服务器可以是基于云的服务器。计算设备可以是智能电话。因此，处理器可经由计算设备访问远程服务器。压力分布和事件质量指示标识的数据库可随时间推移积累和存储在远程服务器上，这可有利地用于改进最佳抓握确定的准确性。

15、在本公开的上下文中，术语“预定最佳抓握”将被本领域技术人员理解为指预先存在的抓握。例如，预先存在的抓握可以是由专业高尔夫球员使用的已知抓握。可以将预先存在的抓握从外部数据库下载到远程服务器或下载到本地处理器。

16、优选地，压力分布包括：压力量值；以及套筒位置；其中压力量值对应于套筒位置。以此方式，压力分布可指示用户的手指和/或手掌的位置以及施加在每个位置处的力。

17、事件质量指示标识可以由选自下述范围的一者来确定：外部质量测量系统；以及事件质量标签。外部质量测量系统可以是被配置为跟踪高尔夫击球的速度和准确性的雷达击球跟踪设备。外部质量测量系统可以能够操作地连接到处理器。外部质量测量系统可以与远程服务器和/或计算设备通信。外部质量测量系统还可以是附接到工具(诸如高尔夫球杆)的设备。例如，测量系统可包括选自下述范围的一者或多者：加速度计；陀螺仪；磁力仪。以此方式，可监视感兴趣事件的速度、节拍、角度和方向。因此，可客观地确定事件质量指示标识。事件质量标签可以由用户经由计算设备手动施加。例如，用户可进行高尔夫击球，然后以1至10分对高尔夫击球进行评分，从而指示高尔夫击球的质量。可以设想另选的事件质量标签。因此，可主观地确定事件质量指示标识。

18、优选地，致动器是微致动器。微致动器可以是选自下述范围的一者或多者：静电微致动器；电磁微致动器；压电微致动器；流体微致动器；以及热微致动器。另选地，微致动器可以是适用于将一种形式的能量转换为运动的任何设备。以此方式，微致动器可以在微米和/或毫米尺度上调节套筒的半径。微致动器可以是微型机器、微型机器人或任何合适的微型设备。

19、优选地，致动器与套筒的内部表面相邻。以此方式，由致动器生成的运动能够被施加到套筒的内部表面。每个致动器优选地对应于套筒的相应部分。致动器的表面可附接到套筒的相应部分的内部表面。致动器可经由粘合剂附接到内部表面。可以设想附加的附接装置。由于套筒紧紧套在对象上，套筒可以向致动器施加向内的压力。

20、致动器可包括聚电解质凝胶致动器材料。另选地，致动器可包括聚合物凝胶致动器材料。以此方式，致动器可响应于激励而改变形状。有利地，致动器的形状的变化可导致套筒的相应部分的径向位移的变化。

21、又另选地，致动器可包括选自下述范围的一者：形状记忆聚合物致动器材料、静电微致动器；电磁微致动器；压电微致动器；流体微致动器；以及热微致动器。以此方式，致动器可以从初始形状转变为变形形状。变形形状可导致径向增大，这继而可导致套筒的径向增大。在一些实施方案中，径向增大可以是1mm。

22、优选地，相对于套筒的中心轴线，第二位置包括比第一位置更大的径向位移。以此方式，当致动器将套筒的相应部分从第一位置致动到第二位置时，半径增大。本领域技术人员应当理解，致动器还可减小套筒的相应部分的径向位移。

23、在一些实施方案中，致动器各自被配置为在第一尺寸与第二尺寸之间交替变化。以此方式，致动器可通过在第一尺寸与第二尺寸之间改变来影响套筒的相应部分的径向位移。根据从处理器或微控制器接收到的电信号，致动器可增大系统的半径，或者减小系统的半径。因此，在用户的手指或手的末端处的压痕的物理深度可增加。例如，致动器可以在用户的手或手指打算放置的位置处被压下，并且在周围位置处膨胀，从而增大套筒的深度的相对差值。优选地，致动器的第一尺寸对应于套筒的相应部分的第一位置，并且第二尺寸对应于套筒的相应部分的第二位置。

24、在一些优选实施方案中，每个致动器包括与处理器通信的微控制器。因此，每个致动器可以由相应的微控制器控制。有利地，可实现对致动器的更大程度的控制。

25、微控制器可被配置为从处理器接收致动信号；并且向致动器传输激励信号。因此，

26、微控制器可使得致动器在第一位置与第二位置之间交替变化。

27、另选地，致动器可全部与中央微控制器通信。以此方式，所有致动器可以由单个微控制器控制。有利地，可提高系统的简单性并且可降低系统的生产成本。

28、每个微控制器可包括被配置为向微控制器供应电力的可再充电电池。另选地或除此之外，微控制器可包括被配置为向微控制器供应电力的不可再充电电池。可以设想另选的电力存储设备，诸如超级电容器。

29、激励信号可以是电流或电压。以此方式，微控制器可以向致动器传输电流，该致动器继而可响应于电流而改变形状。

30、可使用选自下述范围的一者来确定最佳抓握：皮尔逊相关；卡方分析；回归分析；人工神经网络分析；以及决策树分析。另选地，可使用将抓握的性质与事件的质量相关的任何算法。以此方式，可基于压力分布和事件质量指示标识，基于高质量事件的概率来推断最佳抓握。优选地，使用多种压力分布和对应的事件质量指示标识。有利地，可提高最佳抓握确定的准确性。

31、在一些实施方案中，使用抓握分析系统来确定压力分布，该抓握分析系统包括：护套，该护套在使用中能够定位在被配置为由用户抓握的对象上；分布式压力传感器阵列，每个压力传感器包括阵列位置，该分布式压力传感器阵列被布置成检测施加到该护套的该压力分布；以及处理器，该处理器能够操作以利用该压力传感器阵列检测用户对该套筒的抓握；通过以下项来分析该用户对该护套的抓握：接收来自该压力传感器阵列的输入数据；基于该输入数据来确定对应于用户对护套的抓握的压力分布；并且基于该输入数据来输出对应于用户对护套的抓握的压力分布。

32、该处理器可被配置为将输入数据分离成多个输入数据子集。该处理器可被配置为利用多类分类将每个输入数据子集归因于用户的手部的一部分。该处理器可被配置为基于归因于每个用户手部部分的输入数据子集来识别每个用户手部部分在套筒上的位置。该处理器可被配置为将所识别的每个用户手部部分的位置与每个手部部分的预定期望位置进行比较，以便识别所识别的每个用户手部部分的位置与每个手部部分的该预定期望位置之间的差值。

33、该处理器可以能够操作地连接到压力传感器阵列。因此，该处理器能够与该压力传感器阵列通信。该处理器可以与该套筒相邻。另选地，该处理器可与该套筒间隔开并分开。处理器可以是边缘计算设备。

34、该抓握分析系统还可包括被配置为向该处理器供应电力的可再充电电池。另选地或除此之外，该抓握分析系统可包括被配置为向该处理器供应电力的不可再充电电池。可以设想另选的电力存储设备，诸如超级电容器。

35、压力传感器阵列可包括至少8个压力传感器元件。压力传感器阵列可以8×1的网格图案布置。压力传感器阵列可包括至少368个压力传感器元件。压力传感器阵列可以8×46的网格图案布置。压力传感器阵列可包括至少1000个传感器。传感器可以每平方厘米至少1个传感器、优选每平方厘米至少2个传感器、更优选每平方厘米至少4个传感器的密度提供。每个传感器元件可具有大约0.5厘米×0.5厘米的尺寸。因此，以0.5厘米×0.5厘米的尺寸每平方厘米提供4个传感器可用传感器元件覆盖整个区域。

36、可以设想其他传感器元件尺寸和密度。压力传感器阵列可以规则的网格图案布置。另选地，压力传感器阵列可以不规则的网格图案布置。因此，可以在套筒的更可能被用户抓握的区域中提供更多的传感器。例如，如果套筒是高尔夫握把，则用户将很可能在远离该握把最末端的中间部分抓握该套筒。因此，可在握把的中间部分中提供更多的传感器。

37、压力传感器可以是选自下述范围中的一者或多者：应变仪；电阻式传感器；压电式传感器；气动式传感器；液压式传感器；以及光纤布拉格光栅。本领域技术人员应当理解，可以设想任何合适的压力传感器。

38、在一些实施方案中，抓握分析系统和抓握调节系统两者可被包括在单个套筒中。在这种情况下，可记录压力分布，并且可响应于该记录而实时地确定最佳抓握。

39、根据本发明的第二方面，提供了一种抓握调节方法，该抓握调节方法包括以下步骤：从远程服务器接收压力分布；利用处理器基于压力分布来确定最佳抓握；利用处理器选择分布式致动器阵列中的致动器；利用处理器向致动器传输致动信号；利用致动器将套筒的一部分从第一位置致动到第二位置。

40、该抓握调节方法可包括在抓握调节系统的处理器的操作期间执行的每个步骤或每一步骤。因此，第一方面的每个抓握调节系统特征可包括在本公开的第二方面中。

41、根据本公开的第三方面，提供了一种抓握分析方法，该抓握分析方法包括以下步骤：由压力传感器阵列检测用户对护套的抓握；通过下述操作来分析该用户对该套筒的抓握：接收来自该压力传感器阵列的输入数据；基于该输入数据来确定对应于用户对护套的抓握的压力分布；以及输出对应于用户对护套的抓握的压力分布。

42、该抓握调节方法可包括在抓握分析系统的处理器的操作期间执行的每个步骤或每一步骤。因此，第一方面的每个抓握分析系统特征可包括在本公开的第三方面中。