[发明专利]一种基于智能手环的运动规范性识别方法

摘要

本发明涉及一种基于智能手环的运动规范性识别方法。本发明包括：建立在进行健身运动时，三轴加速度和健身者身高、体重与各关节运动状态参数之间的数学模型；针对不同人群，不同健身运动，提出建立运动状态参数标准库的方案。本发明所提供的基于智能手环的运动规范性识别方法及运动方案，能够对健身者健身时的动作标准程度进行检验，当动作不规范时能够提醒健身者对不规范动作进行矫正。另外，本发明所提供的装置能具体到哪条手臂的哪个关节动作不规范，便于健身者快速矫正。

主权项

1.一种基于智能手环的运动规范性识别方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立在进行健身运动时，三轴加速度和健身者身高、体重与各关节运动状态参数之间的数学模型其中j＝1、2、3依次对应腕关节、肘关节、肩关节；i＝1、2、3时依次对应关节转角、关节转角速度、关节力矩；(2)针对不同人群，不同健身运动，提出建立运动状态参数标准库的方案，具体包含如下步骤：(2.1)专业健身运动员佩戴智能手环进行一个周期的健身动作；(2.2)智能手环检测出一个动作周期内，多个时刻的三轴加速度；(2.3)根据上一步中检测出的三轴加速度，结合之前建立好的三轴加速度—关节运动状态参数数学模型，求解出进行标准动作时，一个动作周期内，不同时刻的关节运动状态参数；(2.4)拟合一个动作周期内各运动状态参数的变化曲线；(2.5)将拟合结果存入运动状态参数标准库中；(2.6)重复步骤(2.1)—步骤(2.5)，根据不同身材的健身运动员，不同的健身运动，建立多个运动状态参数标准库；(3)识别与矫正不规范动作，具体包含如下步骤：(3.1)进行健身运动前，健身者在与智能手环搭配的手机软件中输入身高、体重，选择将要进行的健身运动；(3.2)手机软件根据健身者的身高、体重和将要进行的健身运动信息，选择相对应的运动状态参数标准库；(3.3)健身者进行一个周期的健身动作；(3.4)手环检测此动作周期内，不同时刻的三轴加速度；(3.5)结合之前建立好的数学模型，计算出此动作周期内不同时刻的关节运动状态参数；(3.6)将计算结果与标准库中的运动状态参数进行比较，对比较结果进行评估，得出哪个部位的动作不规范，动作不规范包括关节动作幅度不够，关节用力不够，关节运动频率过大；(3.7)将评估结果通过智能手环传达给健身者，提醒健身者在下一个运动周期内进行更改；(3.8)重复步骤(3.3)‑步骤(3.7)；(4)针对步骤(3.6)建立对不规范动作识别并矫正的方法：(4.1)根据多组三轴加速度数据以及健身者的身高、体重，基于三轴加速度—关节运动状态参数数学模型计算出多个时刻的运动状态参数h为身高、w 为体重；(4.2)根据得到的多组不同时刻的运动状态参数，用拟合函数获取各个运动参数在一个周期内的变化曲线Tij；(4.3)标准库中的各运动状态参数在一个周期的变化曲线将两组曲线相对应的两条做差后取绝对值得到(4.4)获取中的最大幅值和最小幅值(4.5)计算最大和最小幅值之差的绝对值(4.6)依次比较和阀值f_i^j的大小，若小于阀值则定位动作规范，大于阀值则定位不规范；(4.7)对于不规范的曲线得出此时的i，j，评估得出哪一个关节的哪一项运动参数不规范；(5)当健身者在进行需要双臂做对称动作的健身运动时，通过佩戴两个智能手环来进行健身动作的矫正，具体包含如下步骤：(5.1)与步骤(3)的步骤相同，两个智能手环分别将一个动作周期内的三轴加速度数据传给手机；(5.2)手机软件以此计算出两臂各关节的运动状态参数；(5.3)比较两臂对应关节的运动状态参数，以实现对双臂动作是否满足对称性进行评估；(5.4)将评估结果回传到智能手环，以更接近标准动作的手臂为准提醒健身者适当调整另一条手臂的动作。