一种运动员跨栏过程姿态检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于体育运动技术领域，涉及到一种跨栏运动，具体涉及一种运动员跨栏 过程姿态检测装置。
【背景技术】
[0002] 跨栏是属于跑跨结合的一项运动，属于固定组合结构的非对称周期性运动项目， 其技术关键在于跑跨的结合转变。在跨栏的一次全程中，完成十次不自然的大步，这个不 自然的大步，在跨栏技术中称之"跨栏步"。完整的跨栏步，一般分为起跨攻栏、栏上动作、 下栏动作等几个不可分割的部分。跨栏步技术是以动作的起跨角度、距离、速度和力量等四 个因素决定，其中动作速度是核心。角度距离是保证，用力效果是根本。跨栏步技术的好 坏直接影响运动成绩。
[0003] 目前，在跨栏辅助训练这一领域，大多聚集在男子110米跨栏分析，采用录像统计 和简单的三维摄像方式对运动过程进行分析，但是这对跟踪拍摄所的要求很高，而且只能 分析运动过程中的动作等，对于运动过程中运动员各处用力，与地面间的作用力等都没有 涉及，这对于辅助训练具有一定的局限性。
【发明内容】
[0004] 为了克服以上现有技术的不足，本发明提出一种运动员跨栏过程姿态检测装置， 对运动员跨栏过程中的各个部位用力情况进行监测，分析人与地面的相互作用力，用于辅 助训练。
[0005] 为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：本发明的运动员跨栏过程姿态检 测装置，该装置包括位姿识别单元、速度识别单元、步态识别单元、数据处理单元、无线通信 装置和控制器，所述位姿识别单元、速度识别单元、步态识别单元分别数据处理单元连接， 所述数据处理单元、无线通信装置分别和控制器连接，所述无线通信装置与远程接收单元 进行通信，所述位姿识别单元包括腰部压力传感器、膝关节压力传感器、肘关节压力传感 器、小腿肌肉压力触感器和大腿肌肉压力触感器，所述步态识别单元包括脚底压力传感器 和脚底压力开关，所述速度识别单元用于采集跨栏速度，所述腰部压力传感器、膝关节压力 传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压力触感器、大腿肌肉压力触感器、脚底压力传感器 均采用薄膜三维力压力传感器。其中，脚底压力传感器每只脚设有五组，鞋夹层的前掌设置 三组，鞋夹层的后掌设置二组，所述设置于鞋夹层的脚底压力开关根据左右鞋转换的频率 确定装置是否启动。所述数据处理单元包括数据过滤单元、数据分类单元、数据融合处理单 元和数据库单元，所述数据过滤单元用于过滤传感器采集的错误数据，所述数据分类单元 对过滤后的数据进行分类，数据融合处理单元根据数据分类单元的数据进行融合处理输出 二维数据表，数据库用于存储检测数据和标准数据，所述标准数据为跨栏训练各指标的最 优数据。该装置还包括设置在跨栏上用于测量跨栏高度的跨栏姿态单元，所述跨栏姿态单 元包括跨栏姿态采集单元和跨栏无线通信单元，所述跨栏无线通信单元和无线通信装置相 互通信。
[0006] 上述薄膜三维力压力传感器包括控制单元、与控制单元分别连接的X方向电容单 元组和Y方向电容单元组，所述X方向电容单元组和Y方向电容单元组均包括电容单元模 块，所述电容单元模块采用由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个条状电容 单元包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。所述电容单元模块包括由两个以上宽度 a。长度bQ条状电容单元组成的第一条状电容单元组和两个以上宽度kaQ长度bQ条状电容单 元组成的第二条状电容单元组。所述每个条状电容单元的驱动电极和感应电极宽度相同， 驱动电极的长度大于感应电极长度，驱动电极长度两端分别预留左差位S&和右差位δ b〇?= Ks+ δ + δ s，其中，为条状电容单元的驱动电极长度，I3tlig为条状电容单元的感 应电极宽度。所述差位Ss= ，且
其中Cltl为介质厚度，G为弹性介质的 抗剪模量，为最大应力值。所述梳齿状结构包括20个以上条状电容单元、与条状电容 单元一一对应连接的引线，相邻两条状电容单元之间设有电极间距as。所述平行板面积S =b/2,其中，M为条状电容单元数量，Idci为条状电容单元的长度，a C1条状电 容单元的宽度。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组的条状电容单元引线通过 并联方式或者独立连接到控制单元。所述条状电容单元的宽度
其中，Cltl为条状电 容单元介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述控制单元和电 容单元之间设有中间变换器，中间变换器用于设置电压对电容或频率对电容的传输系数。
[0007] 本发明有益效果是：本发明的跨栏辅助训练装置对运动员在各个阶段的用力机 制进行全程监测，可在运动员跨栏技术动作、足底压力动态分布特征、足底压力中心轨迹、 脚底各个分区的压强峰值和腾空时相、足底分区冲量等方面作定量分析，作为训练、比赛及 避免运动创伤等提供辅助训练依据。另外，本发明在电容测量三维力的基础上，有效使用平 板单用的使用面积，并且通过设置预留差位、设置两组宽度为％和Ka tl的条状电容单元等方 法有效解决三维力间相互影响，使法向与切向转换都达到较高的线性、精度与灵敏度。
【附图说明】
[0008] 下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
[0009] 图1是本发明的【具体实施方式】的检测装置的系统结构图。
[0010] 图2是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元及其坐标系。
[0011] 图3是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元示意图。
[0012] 图4是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元右向偏移示意图。
[0013] 图5是本发明的【具体实施方式】的条状电容单元左向偏移示意图。
[0014] 图6是本发明的【具体实施方式】的宽度为aQ和kaQ的电容对受力偏移图。
[0015] 图7是本发明的【具体实施方式】的平行板三维力压力传感器结构图。
[0016] 图8是本发明的【具体实施方式】的单元电容对的信号示意图。
[0017] 图9是本发明的【具体实施方式】的平行板电容器剖面结构。
[0018] 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驱动电极，4、感应电极，5、弹性介质。
【具体实施方式】
[0019] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的【具体实施方式】如所涉及的各构件 的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及 操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术 方案有更完整、准确和深入的理解。
[0020] 如图1所示，一种运动员跨栏过程姿态检测装置，该装置包括位姿识别单元、速度 识别单元、步态识别单元、数据处理单元、无线通信装置和控制器，所述位姿识别单元、速度 识别单元、步态识别单元分别与数据处理单元连接，所述数据处理单元、无线通信装置分别 和控制器连接，所述无线通信装置与远程接收单元进行通信，所述位姿识别单元包括腰部 压力传感器、膝关节压力传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压力触感器和大腿肌肉压力 触感器，所述步态识别单元包括脚底压力传感器和脚底压力开关，所述速度识别单元用于 采集跨栏速度，所述腰部压力传感器、膝关节压力传感器、肘关节压力传感器、小腿肌肉压 力触感器、大腿肌肉压力触感器、脚底压力传感器均采用薄膜三维力压力传感器。远程接收 单元可以为手机、服务器等。
[0021] 所述脚底压力传感器每只脚设有五组，由于短跑主要用脚前掌，鞋夹层的前掌设 置三组，鞋夹层的后掌设置二组，脚底压力传感器一直开启，所述设置于鞋夹层的脚底压力 开关根据左右鞋转换的频率确定整个装置是否启动。
[0022] 所述数据处理单元包括数据过滤单元、数据分类单元、数据融合处理单元和数据 库单元，所述数据过滤单元用于过滤传感器采集的错误数据，所述数据分类单元对过滤后 的数据进行分类，数据融合处理单元根据数据分类单元的数据进行融合处理输出二维数据 表，数据库用于存储检测数据和标准数据，所述标准数据为跨栏训练各指标的最优数据。所 述控制器用于接收数据处理单元输出的二维数据表和标准数据进行对比计算确定训练方 案，
[0023] 该装置还包括无线通信装置和设置在跨栏上用于测量跨栏高度的跨栏姿态单元， 所述跨栏姿态单元包括跨栏姿态采集单元和跨栏无线通信单元，所述跨栏无线通信单元和 无线通信装置相互通信。
[0024] 脚底压力根据控制器设置的阀值确定训练员是处于静止起步状态、跨栏状态和跑 步状态，以便控制器能更准确的调整训练方案，同时能够再非运动状态关闭跨