[发明专利]一种基于云平台的可穿戴式太极运动步态评测与训练系统

说明书

本发明公开了一种基于云平台的可穿戴式太极运动步态评测与训练系统，包括步态参数采集模块、步态参数处理模块、步态运动功能评估与训练模块、云平台模块；采用姿态传感器、足底压力传感器和表面肌电传感器实时采集人体太极运动中的步态数据，基于云平台数据融合算法，实现用户太极运动步态训练的横向与纵向对比；同时采用大数据深度挖掘算法，实现从肌电信号到步态规范的逆向分析；基于多用户的人机交互功能，可为太极授课提供清晰的数字可视化指导，也可为竞技太极比赛评委打分提供客观量化参考；通过对各器件的封装集成化设计，使该系统便携且可穿戴，易用可靠，具有良好的市场价值。

技术领域

本发明涉及太极运动评测与训练领域，特别涉及一种基于云平台的可穿戴式太极运动步态评测与训练系统。

背景技术

随着全民健身运动的普及，太极运动成为一项老少皆宜的健身运动；太极拳作为中国传统武术的国粹、中国非物质文化遗产重要的组成部分，需要每个人付出努力去传承、保护和发扬；然而，太极运动有可能因为训练动作不规范而造成的身体损伤，但目前市面上很少有太极运动评测的系统，仅有少量的步态评测系统（例如荷兰Xsens Technologies公司研发的MVN惯性动作捕捉系统和章和智能公司发布的“GaitWatch”三维步态动作捕捉与训练系统）采用惯性传感技术进行人体的动作捕捉，采用多关节无线传感器实时采集训练者的步态运动参数为被测者提供科学的运动方案，这些步态评测系统的不足之处在于：无法有效检测运动过程中肌肉的力量，无法实时进行肌肉的疲劳分析，所以用户很容易由于训练时间过长与训练强度过大产生自己的肌肉疲劳与损伤；现有太极运动的训练过程中，用户仍然只能被动地按照视频与文字完成训练，没有基于人机交互技术的数字可视化指导，太极运动初学者很容易对太极运动理解产生偏差与厌倦；因此，急需全方位、多角度、系统地采集用户太极运动过程中的运动与生理数据，实现检测结果高可视化与太极训练趣味化的便携系统，可为太极师徒授课提供清晰的数字可视化指导，也可为竞技太极比赛评委打分提供客观量化参考，以满足广大业余太极爱好者和专业太极师徒的实际需求。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，公开了一种基于云平台的可穿戴式太极运动步态评测与训练系统，集太极运动步态评测与情景训练于一体，便携可穿戴，易用可靠，满足市场需求，可为太极授课提供清晰的数字可视化指导，也可为竞技太极比赛评委打分提供客观量化参考。

本发明公开了一种基于云平台的可穿戴式太极运动步态评测与训练系统，包括步态参数采集模块、步态参数处理模块、步态运动功能评估与训练模块与云平台模块；所述的步态参数采集模块、步态参数处理模块、步态运动功能评估与训练模块分别实现太极运动中步态数据的采集、处理、结果反馈功能，整套系统科学可靠、便携方便，各模块之间功能高度集成。

所述步态运动参数采集模块包括人体运动位姿检测与采集模块、疲劳检测模块和智能鞋垫，可实时将从脚部采集各类信号，上传至上位机及云平台，基于多传感器协同感知算法，实现太极运动步态特征数据的采集。

所述人体运动位姿检测与采集模块的姿态传感器和表面肌电传感器集成封装在一个小黑匣子中，并配有腿带，便于固定在身体表面，实时收集太极运动中人体在空间中的角度、角速度、角加速度和位置信息，上传至云端进行数据融合分析后，同步驱动上位机软件的3D数字太极模型运动。

所述疲劳检测模块实时采集并上传人体四肢和足部肌电信号，经过降噪滤波后提取肌肉疲劳特征值，经云平台融合算法分析人体是否处于训练疲劳状态。

所述智能鞋垫包括脚型及步态矫正模块、均匀热量模块和无线通信模块，其中步态矫正模块包括足底压力传感器用于检测人体足底压力信息、12个小型运动气囊用于对人体步态脚型进行规范矫正和表面肌电传感器用于采集人体脚部表面肌电信号，均匀热量模块包括温度传感器、A/D和D/A转换器、嵌入式控制系统、电子电路和8个电刺激发热孔，实现对肌肉块温度的控制。