本發(fā)明涉及到電子體育器材技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于柔性壓力傳感器的智能平衡木。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有技術(shù)中，平衡木通常是一個(gè)長(zhǎng)方體形狀的木板，將其放置在地面上或離地面一定的高度或?qū)⑦@根平衡木吊起來(lái)或搭成有一定坡度(可以調(diào)整坡度)，以致增加不同的訓(xùn)練難度，其中只是規(guī)定平衡木的長(zhǎng)度和寬度，如3米長(zhǎng)，0.1米寬。在實(shí)際訓(xùn)練中，只能判斷一個(gè)成功和失敗的二個(gè)答案，沒(méi)有什么實(shí)際的測(cè)試數(shù)據(jù)，例如訓(xùn)練者走完這樣一根平衡木所需耗費(fèi)了多少時(shí)間，在訓(xùn)練過(guò)程中所走的腳步是否穩(wěn)健，與上次相比是否有所進(jìn)步，進(jìn)步的幅度如何，還有進(jìn)一步的了解訓(xùn)練者真實(shí)平衡度的技術(shù)指標(biāo)，再說(shuō)這樣也會(huì)在訓(xùn)練的時(shí)候，相對(duì)比較枯燥無(wú)味，訓(xùn)練者看不到自己的進(jìn)步和相對(duì)鼓勵(lì)的言語(yǔ)，也達(dá)不到娛樂(lè)運(yùn)動(dòng)教育的效果。

經(jīng)檢索專利號(hào)為CN201420063742.X公開了一種實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種具有人體平衡狀態(tài)的平衡木集平衡木檢測(cè)系統(tǒng)，既具有教練語(yǔ)音指導(dǎo)功能，又具有裁判功能，包括平衡木、平衡度檢測(cè)模塊，平衡木的上端面置有多個(gè)觸摸開關(guān)且多個(gè)觸摸開關(guān)的信號(hào)輸出端與信息處理器的信號(hào)輸入端連接。優(yōu)點(diǎn)：一是該實(shí)用新型即可以檢測(cè)人體在平衡木上行走的穩(wěn)定度和平衡程度的量化評(píng)價(jià)功能，有具有裁判功能，實(shí)現(xiàn)自我訓(xùn)練，達(dá)到客觀裁判的目的；二是運(yùn)動(dòng)者通過(guò)平衡木，實(shí)現(xiàn)了對(duì)自我機(jī)體能力的客觀評(píng)述。雖然該專利提供了一種實(shí)用新型的平衡木檢測(cè)裝置，比傳統(tǒng)的平衡木的功能多，但是訓(xùn)練模式單一，采用的是觸摸開關(guān)作為傳感器用于檢測(cè)，長(zhǎng)時(shí)間的觸摸會(huì)使得開關(guān)易壞和易變不靈敏，使得測(cè)量精度降低，測(cè)量穩(wěn)定性低等，而且不可以儲(chǔ)存用戶的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，不支持聯(lián)網(wǎng)，在當(dāng)今智能化的社會(huì)還是不能滿足用戶的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于柔性壓力傳感器的智能平衡木，其包括平衡木木板，所述平衡木木板上表面設(shè)有柔性壓力傳感器，所述壓力傳感器連接有數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊依次連接數(shù)據(jù)傳輸模塊、外圍處理設(shè)備以及音視頻輸出設(shè)備；

所述采集由柔性壓力傳感器獲取足底壓力分布及壓力足跡信息的模擬信號(hào)，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再將數(shù)字信號(hào)傳輸給數(shù)據(jù)傳輸模塊；

并通過(guò)所述數(shù)據(jù)傳輸模塊發(fā)送至外圍處理設(shè)備，所述外圍處理設(shè)備接收所述數(shù)字信號(hào)并控制所述音視頻輸出設(shè)備執(zhí)行相應(yīng)操作。

較佳地，所述平衡木木板兩側(cè)分別安裝有燈帶。

較佳地，所述數(shù)據(jù)傳輸模塊將數(shù)據(jù)采集模塊采集到的數(shù)字信號(hào)以無(wú)線和以太網(wǎng)接口兩種兼容的方式向外圍處理設(shè)備傳輸。

較佳地，所述外圍處理設(shè)備為具備計(jì)算和輸入輸出功能的智能終端，通過(guò)安裝在其上的客戶端軟件處理和計(jì)算從數(shù)據(jù)傳輸模塊輸入的足底壓力分布及壓力足跡信息的數(shù)字信號(hào)，完成對(duì)音視頻輸出設(shè)備控制。

較佳地，所述音視頻輸出設(shè)備包括顯示屏與音響。

本發(fā)明還提供了一種基于柔性壓力傳感器的智能平衡木的工作方法，包括以下步驟：

步驟101：智能平橫木接通電源，上電操作；

步驟102：對(duì)智能平衡木進(jìn)行初始化設(shè)置；

步驟103：用戶根據(jù)需要進(jìn)行模式選擇，測(cè)試模式或者游戲模式；若選擇測(cè)試模式，則執(zhí)行步驟104，若選擇則執(zhí)行步驟107；

步驟104：用戶對(duì)測(cè)試模式進(jìn)行選擇，用戶根據(jù)需求選擇靜態(tài)測(cè)試或者動(dòng)態(tài)測(cè)試，若選擇靜態(tài)測(cè)試則執(zhí)行步驟105，若選擇動(dòng)態(tài)測(cè)試則執(zhí)行步驟106；

步驟105：進(jìn)入靜態(tài)測(cè)試，用戶分別單腳站立和閉眼雙腳站立在平衡木上進(jìn)行測(cè)試；

步驟106：進(jìn)入動(dòng)態(tài)測(cè)試，用戶自由選擇動(dòng)作做直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)平衡木，進(jìn)行測(cè)試；

步驟107：進(jìn)入游戲訓(xùn)練模式，用戶按照所選的游戲要求在平衡木上進(jìn)行平衡能力訓(xùn)練；

步驟108：由智能平衡木上表面的柔性壓力傳感器獲取足底壓力分布及壓力足跡信息，經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊采集和模數(shù)轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)酵鈬幚碓O(shè)備；

步驟109:外圍處理設(shè)備計(jì)算行走時(shí)間、停頓時(shí)間及壓力中心軌跡包絡(luò)面積來(lái)評(píng)價(jià)靜態(tài)平衡能力或動(dòng)態(tài)平衡能力；

步驟110:外圍處理設(shè)備同時(shí)存儲(chǔ)用戶測(cè)試數(shù)據(jù)，建立用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，據(jù)此判斷用戶的平衡能力，指導(dǎo)科學(xué)訓(xùn)練。

較佳地，動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，由數(shù)據(jù)采集模塊采集從柔性壓力傳感器所獲取的用戶在平衡木上行走時(shí)的足底壓力分布及壓力足跡信息的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸模塊，數(shù)據(jù)傳輸模塊再以無(wú)線和以太網(wǎng)線接口兩種兼容的方式向外圍處理設(shè)備傳輸足底壓力分布及壓力足跡信息的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)安裝在外圍處理設(shè)備上的客戶端軟件處理和計(jì)算后，計(jì)算出用戶行走通過(guò)智能平衡木的行走時(shí)間、停頓時(shí)間和壓力中心軌跡包絡(luò)面積，以此來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)平衡能力，在顯示屏上顯示實(shí)時(shí)的壓力足跡和最終的測(cè)試分析結(jié)果。

較佳地，靜態(tài)測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊和外圍處理設(shè)備工作流程類似于動(dòng)態(tài)測(cè)試，只是采集和處理的是用戶單腳站立和閉眼雙腳站立在平衡木上的足底壓力分布及壓力足跡信息，然后客戶端軟件計(jì)算用戶的站立時(shí)間和壓力中心軌跡包絡(luò)面積來(lái)評(píng)價(jià)靜態(tài)平衡能力，在顯示屏上顯示實(shí)時(shí)的足底壓力分布和最終的測(cè)試分析結(jié)果。

較佳地，選擇游戲訓(xùn)練模式后，用戶通過(guò)客戶端軟件選擇訓(xùn)練游戲，根據(jù)顯示屏上的游戲和音箱的音樂(lè)指引，在智能平衡木上完成游戲指定的移動(dòng)、跳躍、行走等動(dòng)作，通過(guò)游戲訓(xùn)練用戶的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡能力。

本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)采用柔性壓力傳感器作為平橫木的傳感檢測(cè)元件，通過(guò)柔性壓力傳感器行列掃描以檢測(cè)足底壓力分布信息，高密度和陣列化的柔性壓力傳感器使得檢測(cè)精度更高。采用一體化印刷成型的柔性陣列壓力傳感器作為平衡木的傳感檢測(cè)元件，不會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)失效、接觸不良誤報(bào)等問(wèn)題，確保了平衡木的可靠性和穩(wěn)定性，維護(hù)更方便。

(2)智能平衡木具有測(cè)試模式和游戲訓(xùn)練模式，測(cè)試模式又可以選擇靜態(tài)測(cè)試或者動(dòng)態(tài)測(cè)試，靜態(tài)測(cè)試是指用戶分別單腳站立和閉眼雙腳站立在平衡木上，動(dòng)態(tài)測(cè)試是指用戶自由選擇動(dòng)作直線行走通過(guò)平衡木。進(jìn)入測(cè)試模式后，系統(tǒng)播放動(dòng)作示意動(dòng)畫和語(yǔ)音引導(dǎo)用戶完成指定動(dòng)作并評(píng)價(jià)；進(jìn)入游戲訓(xùn)練模式后，用戶可選是否查看游戲說(shuō)明，之后確認(rèn)難度、對(duì)抗等選項(xiàng)進(jìn)入并開始游戲。測(cè)試和游戲中，系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)語(yǔ)音反饋，幫助和鼓勵(lì)用戶完成規(guī)定動(dòng)作。

(3)和傳統(tǒng)的平衡木相比，本發(fā)明的智能平衡木可以無(wú)線和以太網(wǎng)接口兩種兼容的方式向外圍處理設(shè)備傳輸數(shù)；外圍處理設(shè)備是具備計(jì)算和輸入輸出功能的計(jì)算機(jī)或手持PAD等，通過(guò)顯示屏顯示用戶使用平衡木的客戶端軟件、游戲畫面等，更加生動(dòng)形象地展示用戶的平衡能力。

當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于柔性壓力傳感器的智能平衡木結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于柔性壓力傳感器的智能平衡木原理示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的基于柔性壓力傳感器的智能平衡木的工作方法流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，智能平衡木是由上表面安裝有柔性壓力傳感器1以及雙側(cè)面安裝燈帶7的平衡木木板2和兩個(gè)支撐腿8、數(shù)據(jù)采集模塊3、數(shù)據(jù)傳輸模塊4、外圍處理設(shè)備5、顯示屏和音箱組成。

其中，傳感元件采用的是一體化印刷成型的大面積平面式的高密度陣列式柔性壓力傳感器，柔性陣列壓力傳感器基于電阻式結(jié)構(gòu)，上、下層柔性基材采用耐高溫聚酯薄膜，并經(jīng)過(guò)電暈處理以防止靜電干擾，然后在基材上分層依次印刷導(dǎo)線銀漿層、絕緣層、粘合絲印膠層以及應(yīng)變電阻漿料層構(gòu)成敏感層。

上、下敏感層組成網(wǎng)格狀測(cè)量回路，壓力敏感點(diǎn)位于網(wǎng)格的各個(gè)交叉節(jié)點(diǎn)處，通過(guò)銀漿引線輸出信號(hào)。數(shù)據(jù)采集模塊3和數(shù)據(jù)傳輸模塊4都隱蔽地安裝在平衡木木板2的下方。平衡木木板2的兩側(cè)安裝燈帶，增強(qiáng)聲光效果。平衡木木板2上表面覆合軟質(zhì)PVC運(yùn)動(dòng)地板，觸感良好，耐磨性能好，圓角邊設(shè)計(jì)了燈光系統(tǒng)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)燈光反饋，效果更炫酷。平衡木頂面離地高度35cm，兩根支撐腿8采用馬蹄腳設(shè)計(jì)，外形美觀，支撐更穩(wěn)定。

本發(fā)明提供了基于柔性壓力傳感器的智能平衡木的工作方法，如圖3所示的智能平衡木的工作流程圖，其工作流程包括：

步驟101，智能平橫木接通電源，上電操作。

步驟102，對(duì)智能平衡木進(jìn)行初始化設(shè)置。

步驟103，用戶根據(jù)需要進(jìn)行模式選擇，測(cè)試模式(a)或者游戲模式(b)；若選擇測(cè)試模式(a)，則執(zhí)行步驟104，若選擇(b)則執(zhí)行步驟107。

步驟104，用戶對(duì)測(cè)試模式進(jìn)行選擇，用戶根據(jù)需求選擇靜態(tài)測(cè)試(c)或者動(dòng)態(tài)測(cè)試(d)，若選擇靜態(tài)測(cè)試(c)則執(zhí)行步驟105，若選擇動(dòng)態(tài)測(cè)試(d)則執(zhí)行步驟106。

步驟105，選擇(c)則進(jìn)入靜態(tài)測(cè)試，用戶分別單腳站立和閉眼雙腳站立在平衡木上進(jìn)行測(cè)試。

步驟106，選擇(d)則進(jìn)入動(dòng)態(tài)測(cè)試，用戶自由選擇動(dòng)作做直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)平衡木，進(jìn)行測(cè)試。

步驟107，選擇(b)則進(jìn)入游戲訓(xùn)練模式，用戶按照所選的游戲要求在平衡木上進(jìn)行平衡能力訓(xùn)練。

步驟108，由智能平衡木上表面的柔性壓力傳感器獲取足底壓力分布及壓力足跡信息，經(jīng)數(shù)據(jù)采集模塊采集和模數(shù)轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸?shù)酵鈬幚碓O(shè)備。

步驟109，外圍處理設(shè)備計(jì)算行走時(shí)間、停頓時(shí)間及壓力中心軌跡包絡(luò)面積來(lái)評(píng)價(jià)靜態(tài)平衡能力或動(dòng)態(tài)平衡能力。

步驟110，外圍處理設(shè)備同時(shí)存儲(chǔ)用戶測(cè)試數(shù)據(jù)，建立用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，據(jù)此判斷用戶的平衡能力，指導(dǎo)科學(xué)訓(xùn)練。

本實(shí)施例中，首先，接通電源，進(jìn)行上電操作，初始化智能平衡木；

用戶進(jìn)行使用模式選擇，可以選擇測(cè)試模式或者游戲訓(xùn)練模式兩種使用模式，測(cè)試模式又可以選擇靜態(tài)測(cè)試或者動(dòng)態(tài)測(cè)試，靜態(tài)測(cè)試是指用戶分別單腳站立和閉眼雙腳站立在平衡木上進(jìn)行測(cè)試，動(dòng)態(tài)測(cè)試是指用戶自由選擇動(dòng)作直線行走通過(guò)平衡木進(jìn)行測(cè)試；動(dòng)態(tài)測(cè)試時(shí)，由數(shù)據(jù)采集模塊3采集從柔性壓力傳感器1所獲取的用戶在平衡木上行走時(shí)的足底壓力分布及壓力足跡信息的模擬信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，傳輸?shù)綌?shù)據(jù)傳輸模塊4，數(shù)據(jù)傳輸模塊4再以無(wú)線和以太網(wǎng)線接口兩種兼容的方式向外圍處理設(shè)備5傳輸足底壓力分布及壓力足跡信息的數(shù)字信號(hào)，經(jīng)安裝在外圍處理設(shè)備5上的客戶端軟件6處理和計(jì)算后，計(jì)算出用戶行走通過(guò)智能平衡木的行走時(shí)間、停頓時(shí)間和壓力中心軌跡包絡(luò)面積，以此來(lái)評(píng)價(jià)動(dòng)態(tài)平衡能力，在顯示屏上顯示實(shí)時(shí)的壓力足跡和最終的測(cè)試分析結(jié)果；靜態(tài)測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)采集模塊3、數(shù)據(jù)傳輸模塊4和外圍處理設(shè)備5工作流程類似于動(dòng)態(tài)測(cè)試，只是采集和處理的是用戶單腳站立和閉眼雙腳站立在平衡木上的足底壓力分布及壓力足跡信息，然后客戶端軟件6計(jì)算用戶的站立時(shí)間和壓力中心軌跡包絡(luò)面積來(lái)評(píng)價(jià)靜態(tài)平衡能力，在顯示屏上顯示實(shí)時(shí)的足底壓力分布和最終的測(cè)試分析結(jié)果；選擇游戲訓(xùn)練模式后，用戶通過(guò)客戶端軟件6選擇訓(xùn)練游戲，根據(jù)顯示屏上的游戲和音箱的音樂(lè)指引，在智能平衡木上完成游戲指定的移動(dòng)、跳躍、行走等動(dòng)作，通過(guò)游戲訓(xùn)練用戶的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡能力。

以上公開的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例只是用于幫助闡述本發(fā)明。優(yōu)選實(shí)施例并沒(méi)有詳盡敘述所有的細(xì)節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實(shí)施方式。顯然，根據(jù)本說(shuō)明書的內(nèi)容，可作很多的修改和變化。本說(shuō)明書選取并具體描述這些實(shí)施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實(shí)際應(yīng)用，從而使所屬技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員能很好地理解和利用本發(fā)明。本發(fā)明僅受權(quán)利要求書及其全部范圍和等效物的限制。