一種跨欄步技術訓練裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于體育運動技術領域，涉及一種跨欄運動，具體涉及一種跨欄步技術訓 練裝置。
【背景技術】
[0002] 跨欄是屬于跑跨結合的一項運動，屬于固定組合結構的非對稱周期性運動項目， 其技術關鍵在于跑跨的結合轉變。在跨欄的一次全程中，完成十次不自然的大步，這個不 自然的大步，在跨欄技術中稱之"跨欄步"。完整的跨欄步，一般分為起跨攻欄、欄上動作、 下欄動作等幾個不可分割的部分。跨欄步技術是以動作的起跨角度、距離、速度和力量等四 個因素決定，其中動作速度是核心。角度距離是保證，用力效果是根本。跨欄步技術的好 壞直接影響運動成績。
[0003]目前，在跨欄輔助訓練這一領域，大多聚集在男子110米跨欄分析，采用錄像統計 和簡單的三維攝像方式對運動過程進行分析，但是這對跟蹤拍攝所的要求很高，而且只能 分析運動過程中的動作等，對于運動過程中運動員各處用力，與地面間的作用力等都沒有 涉及，這對于輔助訓練具有一定的局限性。
【發明內容】
[0004] 根據以上現有技術的不足，本發明提出一種跨欄步技術訓練裝置，對運動員跨欄 過程中的各個部位用力情況進行監測，分析人與地面的相互作用力，用于輔助訓練。
[0005] 為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：本發明的跨欄步技術訓練裝置，該 裝置包括位姿識別單元、速度識別單元、步態識別單元、數據處理單元、無線通信裝置和控 制器，所述位姿識別單元、速度識別單元、步態識別單元分別數據處理單元連接，所述數據 處理單元、無線通信裝置分別和控制器連接，所述無線通信裝置與遠程接收單元進行通信， 所述位姿識別單元包括腰部壓力傳感器、膝關節壓力傳感器、肘關節壓力傳感器、小腿肌肉 壓力觸感器和大腿肌肉壓力觸感器，所述步態識別單元包括腳底壓力傳感器和腳底壓力開 關，所述速度識別單元用于采集跨欄速度，所述腰部壓力傳感器、膝關節壓力傳感器、肘關 節壓力傳感器、小腿肌肉壓力觸感器、大腿肌肉壓力觸感器、腳底壓力傳感器均采用薄膜三 維力壓力傳感器。其中，腳底壓力傳感器每只腳設有五組，鞋夾層的前掌設置三組，鞋夾層 的后掌設置二組，所述設置于鞋夾層的腳底壓力開關根據左右鞋轉換的頻率確定裝置是否 啟動。所述數據處理單元包括數據過濾單元、數據分類單元、數據融合處理單元和數據庫單 元，所述數據過濾單元用于過濾傳感器采集的錯誤數據，所述數據分類單元對過濾后的數 據進行分類，數據融合處理單元根據數據分類單元的數據進行融合處理輸出二維數據表， 數據庫用于存儲檢測數據和標準數據，所述標準數據為跨欄訓練各指標的最優數據。該裝 置還包括設置在跨欄上用于測量跨欄高度的跨欄姿態單元，所述跨欄姿態單元包括跨欄姿 態采集單元和跨欄無線通信單元，所述跨欄無線通信單元和無線通信裝置相互通信。
[0006] 上述薄膜三維力壓力傳感器包括控制單元、與控制單元分別連接的圓環電容單元 組和條狀電容單元組，所述圓環電容單元組用于測切向力和法向力的大小，所條狀電容單 元組用于測量切向力的方向，所述條狀電容單元組設置在基板圓環電容單元組外的四角。 圓環電容單元組包括兩組以上圓環電容單元對，所述圓環電容單元對包括兩個圓環電容單 元，所述條狀電容單元組包括X方向差動電容單元組和Y方向差動電容單元組，X方向差動 電容單元組和Y方向差動電容單元組均包括兩個以上相互形成差動的電容單元模塊，所述 電容單元模塊采用由兩個以上的條狀電容單元組成的梳齒狀結構，每個圓環電容單元和條 狀電容單元均包括上極板的驅動電極和下極板的感應電極。所述每個圓環電容單元的感 應電極和驅動電極正對且形狀相同，所述每個條狀電容單元的驅動電極和感應電極寬度相 同，條狀電容單元的驅動電極長度大于感應電極長度，條狀電容單元的驅動電極長度兩端 分別預留左差位S左和右差位S右，b 0驅=b0感+S右+ 5左，其中b0驅為條狀電容單元的驅動 電極長度，b。^為條狀電容單元的感應電極長度。所述條狀電容單元的左差位右差 位S $，且S t多d。? ^，其中d。為介質厚度，G為彈性介質的抗剪模量，ty_為最大應 力值。所述兩組相互形成差動的電容單元模塊的條狀電容單元的驅動電極和感應電極沿寬 度方向設有初始錯位偏移，錯位偏移大小相同、方向相反。所述圓環電容單元組包括n個同 心圓環電容單元，其中其中，aT為平行板的長度，為圓環電容單元圓環的寬 度，a5 0相鄰兩圓環電容電容之間的電極間距。所述電容單元模塊采用梳齒狀結構，X方向 差動電容單元組和Y方向差動電容單元組均包括m個條狀電容單元，m % (- 1〕a t./ (a〇夂W h其中，aT為平行板的長度，a5#為相鄰兩條狀電容單元之間的電極間距，a。條 狀電容單元的寬度。所述同心圓環電容單元的寬度10和條狀電容單元的寬度a。相等；條 狀電容單元電極間距a5#和圓環電容單元電極間距a50相等，所述條狀電容單元的寬度 % 其中，d。為介質厚度，E為彈性介質的楊氏模量，G為彈性介質的抗剪模量。所述 圓環電容單元組和條狀電容單元組的驅動電極通過一個引出線與控制單元連接，所述圓環 電容單元組的每個圓環電容單元的感應電極單獨引線與控制單元連接，所述X方向差動電 容單元組和Y方向差動電容單元組的電容單元模塊感應電極分別各自通過一個引出線引 出與控制單元連接。所述圓環電容單元、電容單元模塊和控制單元之間分別設有中間變換 器，變換器用于設置電壓或頻率對電容的傳輸系數。
[0007] 本發明有益效果是：本發明的跨欄步技術訓練裝置對運動員在各個階段的用力機 制進行全程監測，可在運動員跨欄技術動作、足底壓力動態分布特征、足底壓力中心軌跡、 腳底各個分區的壓強峰值和騰空時相、足底分區沖量等方面作定量分析，作為訓練、比賽及 避免運動創傷等提供輔助訓練依據。另外，本發明在電容測量三維力的基礎上，有效使用平 板單用的使用面積，并且通過差動等方法有效解決三維力相互影響，從而使法向與切向轉 換都達到較高的線性、精度與靈敏度。
【附圖說明】
[0008] 下面對本說明書附圖所表達的內容及圖中的標記作簡要說明：
[0009] 圖1是本發明的【具體實施方式】的同心圓環偏移錯位面積分析圖。
[0010] 圖2是本發明的【具體實施方式】的為外同心圓環錯位對外徑圓分析圖。
[0011] 圖3是本發明的【具體實施方式】的平行板電容的平面設計圖。
[0012] 圖4是本發明的【具體實施方式】的驅動電極的結構圖。
[0013]圖5是本發明的【具體實施方式】的平板電容板的直角坐標系。
[0014] 圖6是本發明的【具體實施方式】的兩組圓環電容組結構圖。
[0015] 圖7是本發明的【具體實施方式】的差動條狀電容單元的初始錯位圖。
[0016] 圖8是本發明的【具體實施方式】的差動條狀電容單元受力后偏移圖。
[0017] 圖9是本發明的【具體實施方式】的單元電容對的信號差動示意圖。
[0018] 圖10是本發明的【具體實施方式】的平行板電容器剖面結構。
[0019] 圖11是本發明的【具體實施方式】的訓練裝置的系統結構圖。
[0020] 其中，1、上PCB基板，2、下PCB基板，3、驅動電極，4、感應電極，5、彈性介質。
【具體實施方式】
[0021] 下面對照附圖，通過對實施例的描述，本發明的【具體實施方式】如所涉及的各構件 的形狀、構造、各部分之間的相互位置及連接關系、各部分的作用及工作原理、制造工藝及 操作使用方法等，作進一步詳細的說明，以幫助本領域技術人員對本發明的發明構思、技術 方案有更完整、準確和深入的理解。
[0022] -種跨欄步技術訓練裝