專利名稱：訓(xùn)練用標(biāo)槍以及標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法、實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)電一體化領(lǐng)域，尤其涉及一種訓(xùn)練用標(biāo)槍以及標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量
方法、實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
隨著科技水平的發(fā)展，越來越多的科研產(chǎn)品被應(yīng)用到了體育運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練當(dāng)中。在投 擲項(xiàng)目中，為了更好地提高訓(xùn)練效果，測力臺(tái)技術(shù)和攝像分析技術(shù)早已被應(yīng)用到了力學(xué)指 標(biāo)與投擲效果間關(guān)系的研究上。測力臺(tái)技術(shù)主要是測定人體與支點(diǎn)間相互作用的力值和變 化關(guān)系，以揭示人體與外界物體之間相互作用規(guī)律；它要求運(yùn)動(dòng)員平穩(wěn)固定地站在水平放 置的測力臺(tái)上進(jìn)行靜態(tài)測量，然后將測量數(shù)據(jù)提供給教練等研究人員進(jìn)行研究。攝像分析 技術(shù)是通過三臺(tái)攝像機(jī)將運(yùn)動(dòng)員的投擲過程拍攝下來，然后對這些圖像資料進(jìn)行分析，以 供教練等研究人員使用。
目前，在標(biāo)槍等項(xiàng)目的研究中還存在一種利用應(yīng)變片測量運(yùn)動(dòng)參數(shù)的方法，它通
過安裝在投擲器材上的應(yīng)變片等傳感器來采集運(yùn)動(dòng)參數(shù)，然后通過電纜線將這些運(yùn)動(dòng)參數(shù)
傳輸?shù)酵稊S器材外部的數(shù)據(jù)采集模塊或存儲(chǔ)模塊，以進(jìn)行研究。 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在如下問題 第一、現(xiàn)有的測力臺(tái)技術(shù)要求測力臺(tái)要水平放置而且運(yùn)動(dòng)員的下肢與測力臺(tái)要保
持相對穩(wěn)定，因此在實(shí)際使用中，它只能測量運(yùn)動(dòng)員下肢相對穩(wěn)定的鉛球項(xiàng)目，無法對需要
助跑的標(biāo)槍項(xiàng)目進(jìn)行測量； 第二、現(xiàn)有的攝像分析技術(shù)是目前標(biāo)槍項(xiàng)目主要采用的研究方法，但它無法準(zhǔn)確 獲取標(biāo)槍的加速度和受力等參數(shù)，而且不能進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，無法向研究人員提供即時(shí)的運(yùn) 動(dòng)參數(shù)信息； 第三、現(xiàn)有的利用應(yīng)變片測量運(yùn)動(dòng)參數(shù)的方法由于投擲器材上拖著電纜線，所以 測量的數(shù)據(jù)很不精確而且運(yùn)動(dòng)員使用起來也不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種訓(xùn)練用標(biāo)槍以及標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法、實(shí)時(shí)監(jiān)測裝 置，以便于可以實(shí)時(shí)、精確、可靠的獲得標(biāo)槍的受力大小、方位、速度和加速度等各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 —種訓(xùn)練用標(biāo)槍，用于獲取標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送給實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn) 行處理，包括依次連接的槍頭1、槍身前部2、中間槍體3和槍身后部4 ;所述中間槍體3包 括運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置；所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置包括加速度傳感器6、磁傳感器 7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9和電源模塊；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接收加速 度傳感器6和磁傳感器7所采集的標(biāo)槍加速度信息和標(biāo)槍方位信息并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；所 述的微處理器13接收所述數(shù)字信號，并通過無線發(fā)射模塊9發(fā)送給所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn) 行處理；所述的電源模塊為加速度傳感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9提供穩(wěn)定電壓。 所述的中間槍體3還包括依次連接的中間槍體上部31和中間槍體下部32 ;所述 的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置設(shè)置于中間槍體上部31和中間槍體下部32之間。
所述中間槍體的中間槍體上部31中間槍體下部32之間采用螺釘連接；所述運(yùn)動(dòng) 參數(shù)采集發(fā)送裝置和中間槍體下部32之間采用螺釘連接。 所述標(biāo)槍的槍身前部2和中間槍體3之間采用螺釘連接；所述中間槍體3和槍身 后部4之間采用螺紋連接。 所述的加速度傳感器6為一個(gè)一軸加速度傳感器和一個(gè)兩軸加速度傳感器。
所述的電源模塊包括電池11和升壓元件14 ;所述的升壓元件14將所述電池11輸 出的電壓提升后，提供給加速度傳感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8和微處理器13使用。
—種標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法，通過獲取上述標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送 給實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量，包括 通過加速度傳感器6和磁傳感器7采集標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；
通過無線發(fā)射模塊9將所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息發(fā)送到實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置；
實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置接收所述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息 進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量。 所述的對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理包括根據(jù)所述的對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 信息進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)、傳輸、顯示或輸出打印的處理。 —種實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，用于接收上述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng) 參數(shù)信息進(jìn)行處理，包括 無線接收模塊，用于接收所述標(biāo)槍的無線發(fā)射模塊9發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；
數(shù)據(jù)處理模塊，用于對所述無線接收模塊所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍以及標(biāo) 槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法，使教練員等研究人員可以實(shí)時(shí)地獲取標(biāo)槍投擲過程中的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng) 參數(shù)，尤其是標(biāo)槍出手前一瞬間的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，以進(jìn)行更好的監(jiān)測研究。所述訓(xùn)練用標(biāo)槍中部 設(shè)置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置采用的傳感器、無線發(fā)射模塊等元器件均有體積小、質(zhì)量輕、 精度高的特點(diǎn)，所述訓(xùn)練用標(biāo)槍的尺寸和重量符合國際田聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對投擲效果造成影 響，保證了所采集數(shù)據(jù)的精確性和可靠性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍的A部放大結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍的B-B剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置的數(shù)據(jù)流示意
圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法的流程示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的與訓(xùn)練用標(biāo)槍配套的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)流示意圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍配套的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置和實(shí)時(shí)監(jiān) 測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖1至圖3中的附圖標(biāo)號分別表示下述信息1、槍頭、2、槍身前部、3、中間槍體、4、 槍身后部、5、把手、6、加速度傳感器、7、磁傳感器、8、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、9、無線發(fā)射模塊、10、充電 元件、11、電池、12、存儲(chǔ)器、13、微處理器、14、升壓元件、31、中間槍體上部、32、中間槍體下部。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。 如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種訓(xùn)練用標(biāo)槍，用于獲取標(biāo)
槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送給實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)包括 該標(biāo)槍包括依次連接的槍頭1、槍身前部2、中間槍體3和槍身后部4 ;其中，相應(yīng)
的槍頭1與槍身前部2先螺紋連接再焊接；標(biāo)槍的槍身前部2、中間槍體3和槍身后部4之
間均采用螺紋連接；上述標(biāo)槍還包括包繞于相應(yīng)中間槍體3外側(cè)的把手5。 其中，相應(yīng)的中間槍體3可以包括中間槍體上部31、中間槍體下部32和運(yùn)動(dòng)參
數(shù)采集發(fā)送裝置；相應(yīng)的中間槍體上部31和中間槍體下部32對稱連接，構(gòu)成中間槍體的圓
柱狀外殼；相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置設(shè)置于中間槍體上部31和中間槍體下部32之間；
相應(yīng)的中間槍體上部31和中間槍體下部32之間、運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置和中間槍體下部
32之間均采用螺釘連接。 具體地，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置可以包括加速度傳感器6、磁傳感器7、模 數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9和電源模塊；相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接收加速度傳 感器6和磁傳感器7所采集的標(biāo)槍加速度信息和方位信息并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；相應(yīng)的微處 理器13接收所述數(shù)字信號，并通過無線發(fā)射模塊9發(fā)送給所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理； 相應(yīng)的電池11為加速度傳感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9 提供穩(wěn)定電壓。電池11 一般可通過一個(gè)升壓元件14分別與加速度傳感器6、磁傳感器7、 模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9等各部件電連接，由升壓元件14將電池11的 電壓提升后，為加速度傳感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9等 各部件供電。 進(jìn)一步地，相應(yīng)的加速度傳感器6包括一個(gè)單軸加速度傳感器和一個(gè)雙軸加速 度傳感器；相應(yīng)的單軸加速度傳感器用于檢測X方向(即前后方向)加速度；相應(yīng)的雙軸加 速度傳感器用于檢測Y方向(即左右方向)加速度和檢測Z方向(即上下方向)加速度。 相應(yīng)的磁傳感器7為一個(gè)三軸磁傳感器，用于檢測上述標(biāo)槍的空間方位，即X軸、Y軸和Z軸 的方位信息。
如圖1、圖2、圖3和圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法，用 于通過獲取上述標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送給實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍 運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量，其具體實(shí)現(xiàn)過程包括以下步驟 步驟51，通過加速度傳感器6和磁傳感器7采集標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信 息； 具體地，相應(yīng)的加速度傳感器6采集X方向、Y方向和Z方向的加速度信息；相應(yīng) 的磁傳感器7采集標(biāo)槍的X軸、Y軸和Z軸的方位信息。 步驟52，通過無線發(fā)射模塊9將所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息發(fā)送到實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置；
具體地，相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8將上述的標(biāo)槍加速度信息和方位信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信 號；相應(yīng)的微處理器13接收這些數(shù)字信號，并通過無線發(fā)射模塊9將所述的數(shù)字信號發(fā)送 到實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。 步驟53，實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置接收所述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參 數(shù)信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量。 具體地，實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置接收所述標(biāo)槍發(fā)送的運(yùn)動(dòng)參數(shù)數(shù)字信號并對所接收的數(shù)字 信號進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)、傳輸、顯示或輸出打印處理，以實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量。研究人員可 根據(jù)這些參數(shù)實(shí)時(shí)得到運(yùn)動(dòng)員每次投擲標(biāo)槍的加速度、標(biāo)槍方位、標(biāo)槍受力和標(biāo)槍速度等 參數(shù)，方便了研究人員分析每次投擲的技術(shù)動(dòng)作并總結(jié)其規(guī)律。 如圖1 、圖2 、圖3和圖6所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了與上述標(biāo)槍相配套的實(shí)時(shí)監(jiān) 測裝置，用于接收上述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理， 其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)包括無線接收模塊601和數(shù)據(jù)處理模塊602 ; 其中，相應(yīng)的無線接收模塊601，用于接收所述標(biāo)槍的無線發(fā)射模塊9發(fā)送來的運(yùn) 動(dòng)參數(shù)信息； 其中，相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊602，用于對相應(yīng)無線接收模塊601所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù) 信息進(jìn)行處理。 具體地，對相應(yīng)無線接收模塊601所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理可以包括對 相應(yīng)無線接收模塊601所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)、傳輸、顯示或輸出打印的處理。 進(jìn)一步地，如圖6所示的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，其數(shù)據(jù)處理模塊602包括傳輸相應(yīng)運(yùn)動(dòng)參 數(shù)信息的單片機(jī)和安裝于計(jì)算機(jī)上用于處理相應(yīng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息的數(shù)據(jù)處理單元；所述的單 片機(jī)可以和相應(yīng)的無線接收模塊601做成一塊帶有數(shù)據(jù)交互接口的電路板，插于安裝有所 述數(shù)據(jù)處理單元的計(jì)算機(jī)上，以便于將無線接收模塊601所接收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息傳傳輸 給所述計(jì)算機(jī)，再由所述計(jì)算機(jī)對相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；其中，相應(yīng)的數(shù)據(jù)交 互接口可以為串口、并口或USB接口等計(jì)算機(jī)主板支持的各種接口，這樣用戶可以方便地
利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析、比較、處理數(shù)據(jù)和提供正確的訓(xùn)練指導(dǎo)。 此外，本發(fā)明實(shí)施例提供的訓(xùn)練用標(biāo)槍的外形、體積和重量與標(biāo)準(zhǔn)投擲器材一致， 保證了獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與可靠性。 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面列舉實(shí)施例并結(jié)合相應(yīng)附圖，
對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
實(shí)施例
如圖1、圖2和圖3所示，一種訓(xùn)練用標(biāo)槍，此標(biāo)槍具有與國際田聯(lián)(IAAF)規(guī)定標(biāo) 準(zhǔn)一致的外形尺寸和重量標(biāo)準(zhǔn)，即全長2600mm、金屬槍頭長度300mm、重量為800g。其具體 結(jié)構(gòu)包括依次連接的槍頭1、槍身前部2、中間槍體3和槍身后部4，其中，相應(yīng)的槍身前部 2、中間槍體3和槍身后部4之間均采用螺紋連接，相應(yīng)的槍頭1與槍身前部2先螺紋連接 再焊接；上述標(biāo)槍還包括包繞于相應(yīng)中間槍體3外側(cè)的把手5。 其中，相應(yīng)的中間槍體3包括中間槍體上部31、中間槍體下部32和運(yùn)動(dòng)參數(shù)采 集發(fā)送裝置；相應(yīng)的中間槍體上部31和中間槍體下部32均為半圓形外殼，用4個(gè)螺釘對 稱連接后構(gòu)成中間槍體的圓柱狀外殼；相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置設(shè)置于中間槍體上部 31和中間槍體下部32之間，并用4個(gè)螺釘固定于槍體下部32上。 其中，如圖2、圖3、圖4和圖7所示，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置包括加速度傳 感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9和電源模塊；其中，相應(yīng)的 加速度傳感器6包括一個(gè)檢測X方向(即前后方向)加速度的單軸加速度傳感器以及一個(gè) 檢測Y方向(即左右方向)和Z方向(即上下方向)加速度的雙軸加速度傳感器；相應(yīng)的 磁傳感器7檢測X軸、Y軸和Z軸空間方位信息；相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接收加速度傳感器6 和磁傳感器7所采集的三個(gè)方向的加速度信息和空間方位信息并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；相應(yīng)的
微處理器13接收相應(yīng)的數(shù)字信號，并通過無線發(fā)射模塊9發(fā)送給相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置；相
應(yīng)的電源模塊包括電池11和升壓元件14，用于為加速度傳感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器 8、微處理器13和無線發(fā)射模塊9提供電壓。 具體地，如圖2、圖3、圖4和圖7所示，相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置的電子器件 布局包括為使加速度傳感器6和磁傳感器7在標(biāo)槍內(nèi)盡量減小振動(dòng)，中間槍體3內(nèi)所留空 間應(yīng)盡量小，并且運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置要使用螺釘固定。同時(shí)為保證該標(biāo)槍的重心位置， 中間槍體3內(nèi)的電子器件盡量采用對稱式布置，電池11、加速度傳感器6、螺釘在中間槍體3 內(nèi)部是對稱的；但是磁傳感器7、微處理器13、無線收發(fā)模塊9，升壓元件14等不可能對稱， 所以這部分要按各元器件的重量設(shè)定各部分之間的距離，以保證重心位置。
進(jìn)一步地，相應(yīng)的加速度傳感器6包括美國ADI公司的雙軸加速度傳感器ADXL278 和單軸加速度傳感器ADXL78。其主要的參數(shù)有尺寸5mmX5mmX2mm，量程士50g ;它具有堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，體較小、質(zhì)量輕。 相應(yīng)的磁傳感器7為SEN-R65三軸磁傳感器；寬工作溫度范圍-4(TC至85。C它的
外圍尺6mmX2. lmmX2. lmm，高分辨率場測量0. 015mT，低功率損耗。 相應(yīng)的微處理器13為C8051F320/l單片機(jī)，外圍尺寸為9mmX9mmX1. 6mm，電壓調(diào)整 器輸入為4. OV 5. 25V，具有模擬外設(shè)、具有在片調(diào)試功能、高速8051微控制器內(nèi)核、存儲(chǔ) 器、數(shù)字外設(shè)、以及內(nèi)部振蕩器，其體積小、質(zhì)量輕，符合要求。 相應(yīng)的無線發(fā)射模塊9采用了 F04B ;其性能如下發(fā)射功率5mw，工作電壓3_12v， 體積為8mmX10mmX6mm。 相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8采用TLC2543，它的體積小，尺寸10mmX8mmX2. 5mm，精度高，能 夠滿足要求。 相應(yīng)的電源11為兩節(jié)電池，所述的電池可以為現(xiàn)有的電池，也可以為根據(jù)標(biāo)槍尺 寸、元器件功率等信息定制的電池。 相應(yīng)的升壓元件14可采用MAX1760升壓IC芯片。
相應(yīng)的充電元件IO可采用LTC4062，它是電源電路的一個(gè)配套芯片，用于在電池 電能耗盡后充電使用。 相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置還包括AT26F004存儲(chǔ)器12，主要用于為微處理器 13提供存儲(chǔ)空間。 如圖1、圖2、圖3、圖6和圖7所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了與上述標(biāo)槍相配套的 實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，用于接收上述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行 處理，其具體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)包括無線接收模塊601、數(shù)據(jù)處理模塊602 ;其中，相應(yīng)的無線接收模 塊601用于接收所述標(biāo)槍的無線發(fā)射模塊9發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理模塊 602用于將相應(yīng)無線接收模塊601所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息傳輸?shù)桨惭b有相應(yīng)數(shù)據(jù)處理軟件 的計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示和打印處理等處理。 具體地，上述的數(shù)據(jù)處理模塊602包括傳輸相應(yīng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息的單片機(jī)和安裝于 計(jì)算機(jī)上用于處理相應(yīng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息的數(shù)據(jù)處理單元；所述的單片機(jī)和無線接收模塊601 可做成一塊帶有USB接口的電路板，插于安裝有數(shù)據(jù)處理單元的計(jì)算機(jī)上；相應(yīng)的無線接 收模塊601為與無線發(fā)射模塊9相配套的F04B，用于接收上述標(biāo)槍的無線發(fā)射模塊9發(fā)送 來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；相應(yīng)的單片機(jī)為一個(gè)C8051F320單片機(jī)，用于將相應(yīng)無線接收模塊601 所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息傳輸?shù)剿龅陌惭b有相應(yīng)數(shù)據(jù)處理單元的計(jì)算機(jī)上，以進(jìn)行計(jì)算、 存儲(chǔ)、顯示和打印處理等處理，從而提供給研究人員分析使用。 如圖1、圖2、圖3和圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法包 括 步驟51，通過標(biāo)槍上設(shè)置的參數(shù)采集發(fā)送裝置的加速度傳感器6和磁傳感器7采 集標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息； 具體地，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員投擲上述標(biāo)槍時(shí)，單軸加速度傳感器采集X方向的加速度信息， 雙軸加速度傳感器采集Y方向和Z方向的加速度信息；相應(yīng)的三軸磁感器采集標(biāo)槍的空間 方位信息。 步驟52，通過無線發(fā)射模塊9將所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息發(fā)送到實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置；
具體地，相應(yīng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8將上述的標(biāo)槍加速度信息和方位信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信 號；相應(yīng)的微處理器13接收這些數(shù)字信號，并通過無線發(fā)射模塊9將所述的數(shù)字信號發(fā)送 到安裝于計(jì)算機(jī)主板插槽上的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置。 步驟53，實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置接收所述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參 數(shù)信息進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量。 具體地，相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置接收上述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的 運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息，然后經(jīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置的單片機(jī)處理后發(fā)送給計(jì)算機(jī)。 進(jìn)一步地，計(jì)算機(jī)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，包括加速度乘以標(biāo)槍質(zhì)量就得到標(biāo)槍受 力，對加速度進(jìn)行積分就得到速度，從而就得到了標(biāo)槍的加速度、速度、受力以及空間方位 等運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。在標(biāo)槍出手前一剎那，標(biāo)槍的加速度最大，同樣也可方便地得到標(biāo) 槍出手前一剎那標(biāo)槍的加速度、速度、受力以及空間方位等運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。這些參數(shù) 是教練等研究人員最關(guān)心的參數(shù)。教練員通過對不同運(yùn)動(dòng)員之間的參數(shù)的分析和對比，以 及同一運(yùn)動(dòng)員多次投擲過程的參數(shù)的分析和對比，可以找出運(yùn)動(dòng)員技術(shù)動(dòng)作的不足，以此 為依據(jù)改進(jìn)訓(xùn)練，達(dá)到大幅提高訓(xùn)練成績的目的。
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該裝置實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中采集的標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)精確性不高、 可靠行性不強(qiáng)和不能實(shí)時(shí)監(jiān)測的問題，使研究人員能夠精確地對標(biāo)槍在投擲過程中的各項(xiàng) 信息進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，以進(jìn)行系統(tǒng)的分析來制定訓(xùn)練計(jì)劃，達(dá)到大幅提高訓(xùn)練成績的目的。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過 程序指令以及相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí) 行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括R0M、 RAM等各種可以存儲(chǔ) 程序代碼的介質(zhì)。 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種訓(xùn)練用標(biāo)槍，用于獲取標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送給實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理，其特征在于，包括依次連接的槍頭(1)、槍身前部(2)、中間槍體(3)和槍身后部(4)；所述中間槍體(3)包括運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置；所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置包括加速度傳感器(6)、磁傳感器(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)、微處理器(13)、無線發(fā)射模塊(9)和電源模塊；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)接收加速度傳感器(6)和磁傳感器(7)所采集的標(biāo)槍加速度信息和標(biāo)槍方位信息并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；所述的微處理器(13)接收所述數(shù)字信號，并通過所述無線發(fā)射模塊(9)發(fā)送給所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理；所述的電源模塊為加速度傳感器(6)、磁傳感器(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)、微處理器(13)、無線發(fā)射模塊(9)提供穩(wěn)定電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的訓(xùn)練用標(biāo)槍，其特征在于，所述的中間槍體(3)還包括依次連 接的中間槍體上部(31)和中間槍體下部(32);所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置設(shè)置于中間 槍體上部(31)和中間槍體下部(32)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的訓(xùn)練用標(biāo)槍，其特征在于，所述中間槍體的中間槍體上部 (31)和中間槍體下部32之間、運(yùn)動(dòng)參數(shù)采集發(fā)送裝置和中間槍體下部(32)之間均采用螺 釘連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的訓(xùn)練用標(biāo)槍，其特征在于，所述標(biāo)槍的槍身前部(2)、中 間槍體(3)和槍身后部(4)之間均采用螺紋連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的訓(xùn)練用標(biāo)槍，其特征在于，所述的加速度傳感器(6)為一 個(gè)一軸加速度傳感器和一個(gè)兩軸加速度傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l或2所述的訓(xùn)練用標(biāo)槍，其特征在于，所述的電源模塊包括電池 (11)和升壓元件(14);所述的升壓元件(14)與所述電池(11)的輸出端連接，升壓元件 (14)的輸出端分別與加速度傳感器(6)、磁傳感器(7)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(8)和微處理器(13)連 接。
7. —種標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法，通過獲取上述1至6任一項(xiàng)所述標(biāo)槍投擲過程中 的運(yùn)動(dòng)參數(shù)并發(fā)送給實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量，其特征在于，包 括通過加速度傳感器(6)和磁傳感器(7)采集標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；通過無線發(fā)射模塊(9)將所述的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息發(fā)送到實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置；實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置接收所述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行 處理，實(shí)現(xiàn)標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法，其特征在于，所述的對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理包括根據(jù)所述的對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行運(yùn)算、存儲(chǔ)、傳輸、顯示或輸出打印的處理。
9. 一種實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置，用于接收上述1至6任一項(xiàng)所述標(biāo)槍發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理，其特征在于，包括無線接收模塊，用于接收所述標(biāo)槍的無線發(fā)射模塊(9)發(fā)送來的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；數(shù)據(jù)處理模塊，用于對所述無線接收模塊所接收的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息進(jìn)行處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種訓(xùn)練用的標(biāo)槍以及標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測量方法、實(shí)時(shí)測量裝置，用于采集標(biāo)槍投擲過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息并對其進(jìn)行處理，包括加速度傳感器6、磁傳感器7、模數(shù)轉(zhuǎn)換器8、微處理器13、無線發(fā)射模塊9和電源模塊等；所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換器8接收加速度傳感器6和磁傳感器7所采集的標(biāo)槍加速度和方位信息并轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；所述的微處理器13接收所述數(shù)字信號并通過無線發(fā)射模塊9發(fā)送給所述的實(shí)時(shí)監(jiān)測裝置進(jìn)行處理，以得到標(biāo)槍在投擲過程中的受力、方位、速度和加速度等運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施有效克服現(xiàn)有技術(shù)中不能精確、可靠、實(shí)時(shí)地獲取標(biāo)槍運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)的問題，使研究人員更準(zhǔn)確的獲取運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息以提高運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練成績。
文檔編號G01L5/00GK101782447SQ20101011208
公開日2010年7月21日 申請日期2010年2月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月11日
發(fā)明者吳伯農(nóng), 張向慧, 王侃, 王桂蘭, 田建君 申請人:北方工業(yè)大學(xué)