[发明专利]一种拳击运动辅助训练装置

说明书

技术领域

本发明属于运动辅助训练领域，涉及到拳击运动，具体涉及到一种拳击运动辅助训练装置。

背景技术

在跆拳道、拳击的运动项目中,运动员击打动作可分为按规定动作击打靶体和随意击打靶体两种情况。运动员击打目标时力的大小和方向、击打动作间的时间间隔、击打部位是否准确等,都能够定量地刻画出运动员动作完成质量的状况。让教练员能够根据数据来指导运动员进行科学训练。提高训练质量和增强实战能力,因此有着重要现实意义。

为了提高跆拳道、拳击运动员日常训练的科学性,根据这类竞技体育的一些特点和它对传感器特性的一些特殊要求,设计出一种新型的三维力传感器。它能准确、实时反映出动员击打目标时力的大小和方向、击打动作间的时间间隔、击打部位的准确性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种拳击运动辅助训练装置，采用电容式压力传感器采集足底压力，通过对电容式压力传感器的驱动电极和感应电极位置的合理布置，并引进差动电容方法，实现对运动员作用在靶体上的三维力测量。

本发明的技术方案是：一种拳击运动辅助训练装置，包括靶体三维压力测量装置本体和传感系统信号处理器，靶体三维压力测量装置本体中布置了接受拳击压力信息的多个凹槽式电容压力传感器，所述压力传感器包括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，所述电容单元模块是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a₀长度b₀的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ka₀长度b₀的条状电容单元组成的第二条状电容单元组。

拳击运动辅助训练装置的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δ_左和右差位δ_右，b_0驱＝b_0感+δ_右+δ_左，其中，b_0驱为条状电容单元的驱动电极长度，b_0感为条状电容单元的感应电极长度。所述差位δ_左＝δ_右，且其中d₀为条状电容单元介质厚度，G为弹性介质的抗剪模量，τ_max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a_δ。所述平行板面积S＝M(a₀+2a_δ+ka₀)b₀/2，其中，M为条状电容单元数量，b₀为条状电容单元的长度，a₀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或者独立连接到传感系统信号处理器。所述条状电容单元的宽度其中，d₀为介质厚度，E为弹性介质的杨氏模量，G为弹性介质的抗剪模量。所述第一条状电容单元组和第二条状电容单元组与传感系统信号处理器之间分别设有中间变换器，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。所述传感器系统信号处理器包括多路信号高速切换电路、A/D变换电路和控制电路，所述高速切换电路包括三级切换电路，前一级切换电路的输出为下一级切换电路的输入信号，最后一级切换电路经A/D变换电路送入控制电路。

本发明有如下积极效果：利用三维力压力传感器，可以检测出作用在拳击靶体上x、y、z三个方向的力，将作用在靶体上的三维压力数据用于训练指导，测定方法方便简单。本发明的电容传感器在测量三维力的基础上，有效使用平板有效面积，并且通过驱动极板两端预留长度等方法有效解决三维力间耦合，从而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

图1是本发明具体实施方式的条状电容单元及其坐标系。

图2是本发明具体实施方式的条状电容单元示意图。

图3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。

图4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。

图5是本发明的具体实施方式的宽度为a₀和ka₀的电容对受力偏移图。