[发明专利]基于多模态信号的人体跳跃指标综合评测及训练系统

摘要

一种基于多模态信号的人体跳跃指标综合评测及训练系统，包括运动信息采集模块、运动信息处理模块、运动信息评估模块和运动训练指导模块，实现对人体下肢爆发力、速度等运动指标分析及训练；该装置基于九轴传感器设计，克服传统测评装置数据维度单一、评价结果误差大、评估单一化等缺点；在信息评估模块人机交互界面中，受试者可清晰地看到多维度运动数据及分析结果，并将其保存共享至评测中心；在运动训练指导模块人机交互界面中，指导者也可自行设置运动参数，通过VR技术显示运动效果，制定最佳人体跳跃运动训练方案；该装置体积小，使用和维护成本低，可靠性高，适用于人体跳跃运动指标评测及训练。

主权项

1.一种基于多模态信号的人体跳跃指标综合评测及训练系统，包括运动信息采集模块、运动信息处理模块、运动信息评估模块和运动训练指导模块；其特征在于：所述运动信息采集模块包括九轴姿态传感器、左脚压阻式柔性足底压力传感器和右脚压阻式柔性足底压力传感器；所述九轴姿态传感器包括三轴加速度计、三轴陀螺仪及三轴磁力传感器，用于全方位采集人体跳跃运动瞬时位置、加速度等运动参数，提高人体跳跃指标评测的准确性；所述足底压力传感器封装在以人脚为模型的薄膜基材中，根据足底骨骼的构成，将由压力敏感油墨制作的传感器块分布在五大趾骨尖、跟骨、跖骨等足底主要受力部位，通过足底其它部位放置大面积的压力敏感贴片来采集轻微足底压力及其变化，各足底压力压力传感器块通过内部细导线进行数据传递，通过运算放大器将各传感器采集的压力数据融合成一个压力数值，再通过无线通信传输至PC机，并进行进一步的数据融合和数据分析；所述运动信息处理模块包括运动学约束算法、数据滤波和数据融合；所述运动学约束算法是利用足底压力传感器采集到的信号对九轴姿态传感器采集数据进行约束，当运动人员跳起时，经数据滤波后，足底压力传感器所采集到的信号会达到预设阈值，当且仅当足底压力传感器所采集到的信号达到预设阈值时，九轴姿态传感器开始对加速度进行积分，采用运动学约束算法可以提高九轴姿态传感器对跳跃速度和跳跃高度采集的准确度；所述运动信息评估模块包括人机交互界面、跳跃运动过程逐步分析模块和爆发力测试评价结果报告；所述人机交互界面包括足底压力分布图像、跳跃参数变化曲线和传感器状态表，被测试者以及指导人员可在可视化上位机软件中对人体下肢跳跃过程进行直接观测，并且可以通过上位机软件对嵌入式系统中的运动参数进行修改与保存；所述运动信息处理模块为嵌入式系统；所述嵌入式系统同时接受姿态传感器信号、足底压电信号；所述嵌入式系统之间、嵌入式系统与九轴姿态传感器、嵌入式系统与PC机、PC机与VR技术眼镜均采用蓝牙或wifi无线通信进行数据传输；所述运动信息评估模块为PC机，是人机交互界面的载体；所述运动训练指导模块包括数据库规范运动信息对比指导和人机交互界面运动指导；所述人机交互界面运动指导包括三维图像运动指导和VR技术运动指导，用于显示评测结果信息，能够进行三维和VR建模，具有多功能的显示装置；所述基于多模态信号的人体跳跃指标综合评测及训练系统是一个全面评价人体跳跃运动的系统，包括跳跃的竖直高度、水平距离、瞬时速度、平均速度、爆发力等指标。