一种实时体能训练系统及方法与流程

休闲,运动,玩具,娱乐用品的装置及其制品制造技术1.本发明涉及信息技术，尤其涉及一种实时体能训练系统及方法。背景技术：2.目前，在现有技术中，交互式练习系统除了基于不可灵活变动的结构(光墙)，就是由包括无线连接的训练设备系统组成，而这些训练设备由一个单独的控制器控制，这使得系统非常昂贵，且对于运动和康复专业人士以及对交互式训练方式感兴趣的也对价格更敏感的终端用户来说，设置不灵活也不便捷。3.另一方面，大多数现有的系统仅以光的形式提供刺激，有些还包括声音。根据现代运动和运动科学的研究，提高运动、康复以及学习表现，与多感官刺激的活动有着至关重要的联系。研究还表明，身体活动与大脑刺激相结合会带来更好的学习效果。4.此外，目前的现有技术中，如果要进行实时的肢体动作感知和反馈，需要高成本，复杂的仪器，例如视觉系统或激光系统。许多培训场景都无法接受上述系统；大多数情况下，只检测身体的某些主要关节或部位。在现有技术中，交互式训练系统提供的表现数据纯粹基于用户与训练设备的交互。因此，身体活动水平不能被精确测量，最多根据距离和移动进行推断，运动表现跟踪和对比也总是受限于相同设置的训练设备。因此，继续提供一种综合活动跟踪装置，可以测量用户的实际运动，从而提供用户的实际运动的准确信息。5.针对现有技术中所存在的问题，提供一种实时体能训练系统及方法具有重要意义。技术实现要素：6.为解决上述问题，本发明提供一种实时体能训练系统及方法。7.为实现上述目的，本发明的一种实时体能训练系统；包括：通讯终端和训练交互设备，所述训练交互设备包括第一传感器、第二传感器、信号反馈模块、数据监测模块和网络模块；所述通讯终端包括判断模块；所述第一传感器用于检测人体是否在有效范围内，并输出第一信号至所述信号反馈模块；所述第二传感器用于感应人体动作，并输出第二信号至所述信号反馈模块；所述信号反馈模块用于根据所述第一信号及所述第二信号输出第一反馈信号及第二反馈信号；所述数据监测模块用于监测并记录人体的运动数据，并将所述运动数据通过网络模块传输至所述通讯终端；所述判断模块用于判断所述运动数据是否大于预设运动阈值，并输出判断结果；8.进一步地，所述训练交互设备还包括第三传感器和角度计算模块；所述第三传感器用于根据所述训练交互设备的线性和角度将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；所述角度计算模块用于根据所述训练交互设备的位置变化，计算出所述训练交互设备与地面水平位置的夹角，生成角度数据，并将所述角度数据通过所述网络模块传输至所述通讯终端；所述判断模块用于判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果；9.进一步地，所述第二传感器具体用于感应人体的拍击动作，并输出第二信号传输至所述信号反馈模块；10.进一步地，所述运动数据具体为所述第一反馈信号至所述第二反馈信号之间的时间差值；11.本发明还提供了一种实时体能训练方法，包括通讯终端、第一训练交互设备及第二训练交互设备，所述方法包括以下步骤：所述第一训练交互设备检测人体是否在有效范围内，若是，则输出第一信号至所述第二训练交互设备；所述第二训练交互设备输出第一反馈信号；所述第二训练设备感应到人体动作，并输出第二信号至所述第一训练交互设备；所述第一训练交互设备输出第二反馈信号；监测并记录所述第一反馈信号至所述第二反馈信号之间的时间差值，并将所述时间差值传输至所述通讯终端；所述通讯终端判断所述时间差值是否大于预设运动阈值，并输出判断结果；12.进一步地，所述通讯终端判断所述时间差值是否大于预设运动阈值，并输出判断结果具体为：所述通讯终端判断所述时间差值是否大于预设运动阈值，若是，则输出不合格的判断结果；若否，则输出合格的判断结果；13.本发明还提供了一种实时体能训练方法，包括通讯终端和训练交互设备，所述方法包括以下步骤：根据所述训练交互设备的线性和角度将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；所述训练交互设备检测人体是否在有效范围内，若是，则输出第一反馈信号；根据所述训练交互设备的位置变化，计算出所述训练交互设备与地面水平位置的夹角，生成角度数据，并将所述角度数据传输至所述通讯终端；所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果；14.进一步地，所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果具体为：所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，若是，则输出不合格的判断结果；若否，则输出合格的判断结果。15.本发明的一种实时体能训练系统及方法，能够使用现代的、低成本的ble技术结合专有协议基于2.4gh射频提供一种廉价的解决方案,使用用户的智能手机就能控制训练设备，同时允许用户通过一个独特的主/从设备组合来实现传统蓝牙连接方式不可达到的连接距离的突破；因此，本发明所述的实时体能训练系统及方法提供了一种独特的多感官刺激方式，该方法由a)简单的光刺激、b)声音刺激、c)振动刺激和d)通过不同颜色的不同形状符号刺激组合而成；提供了一种新的可能，用户可以通过扫描其中一个训练设备，设备的用户跟踪装置会自动识别用户身份；16.本发明所述的实时体能训练系统及方法有助于使任何形式的身体活动训练，无论职业运动员、业余运动员、初学者、孩子、老人还是残疾人，让人们在伤病恢复或通过康复的过程中更有效，获得更多的乐趣，且更便捷的拥有可衡量的数据。本发明技术的使用让人们可以以非常低的成本实现这一切。附图说明17.图1为本发明所述实时体能训练系统的第一结构示意图；18.图2为本发明所述实时体能训练系统的第二结构示意图；19.图3为本发明所述实时体能训练方法的第一流程示意图；20.图4为本发明所述实时体能训练方法的第二流程示意图。具体实施方式21.下面，结合附图，对本发明的结构以及工作原理等作进一步的说明。22.如图1所示，图1为本发明所述实时体能训练系统的第一结构示意图，所述系统包括：通讯终端2和训练交互设备1，所述训练交互设备1包括第一传感器11、第二传感器12、信号反馈模块13、数据监测模块14和网络模块15；所述通讯终端2包括判断模块21；所述第一传感器11用于检测人体是否在有效范围内，并输出第一信号至所述信号反馈模块13；在本发明优选的实施例中，所述第一传感器11为近距离传感器，所述近距离传感器能够通过红外线等无线方式判断物体或人体是否在预设范围内；所述通讯终端2具体可以为手机、平板电脑、台式电脑等智能硬件设备；23.所述第二传感器12用于感应人体动作，并输出第二信号至所述信号反馈模块13；在本发明优选的实施例中，所述第二传感器12具体为一种拍击传感器，所述拍击传感器能够感应人体对于所述训练交互设备的拍击动作；在本发明另一种优选的实施例中，所述第二传感器12具体为一种挥动传感器，所述挥动传感器能够感应人体在所述训练交互设备一定范围内的手部挥动动作；24.所述信号反馈模块13用于根据所述第一信号及所述第二信号输出第一反馈信号及第二反馈信号；在本发明优选的实施例中，所述信号反馈模块13可以为扬声器、光信号输出装置或振动电机，能够产生声音信号、光信号或振动信号等；25.所述数据监测模块14用于监测并记录人体的运动数据，并将所述运动数据通过网络模块15传输至所述通讯终端2；在本发明优选的实施例中，所述运动数据具体为所述第一反馈信号至所述第二反馈信号之间的时间差值；所述网络模块15具体可以为wifi模块、蓝牙、2.4gh射频芯片等，能够与通讯终端2进行无线连接；26.所述判断模块21用于判断所述运动数据是否大于预设运动阈值，并输出判断结果。27.如图2所示，图2为本发明所述实时体能训练系统的第二结构示意图，所述系统中的训练交互设备1还包括：第三传感器16和角度计算模块17；所述第三传感器16用于根据所述训练交互设备的线性和角度将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；在本发明优选的实施例中，所述第三传感器16具体由加速度计和陀螺仪结合组成，能够通过测量得到所述训练交互设备的线性和角度的阅读位置，并通过速度和加速度的实时muc算法计算出如何将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；28.所述角度计算模块17用于根据所述训练交互设备的位置变化，计算出所述训练交互设备1与地面水平位置的夹角，生成角度数据，并将所述角度数据通过所述网络模块15传输至所述通讯终端2；29.设置在所述通讯终端2中的所述判断模块21还用于判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果。30.如图3所示，图3为本发明所述实时体能训练方法的第一流程示意图，包括通讯终端、第一训练交互设备及第二训练交互设备，所述方法包括以下步骤：31.s1所述第一训练交互设备检测人体是否在有效范围内，若是，则输出第一信号至所述第二训练交互设备；32.s2所述第二训练交互设备输出第一反馈信号；33.s3所述第二训练设备感应到人体动作，并输出第二信号至所述第一训练交互设备；34.s4所述第一训练交互设备输出第二反馈信号；35.s5监测并记录所述第一反馈信号至所述第二反馈信号之间的时间差值，并将所述时间差值传输至所述通讯终端；36.s6所述通讯终端判断所述时间差值是否大于预设运动阈值，并输出判断结果；在本发明优选的实施例中，所述输出判断结果具体为：所述通讯终端判断所述时间差值是否大于预设运动阈值，若是，则输出不合格的判断结果；若否，则输出合格的判断结果；37.如图4所示，图4为本发明所述实时体能训练方法的第二流程示意图，包括通讯终端和训练交互设备，所述方法包括以下步骤：38.s1’根据所述训练交互设备的线性和角度将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；39.s2’所述训练交互设备检测人体是否在有效范围内，若是，则输出第一反馈信号；40.s3’根据所述训练交互设备的位置变化，计算出所述训练交互设备与地面水平位置的夹角，生成角度数据，并将所述角度数据传输至所述通讯终端；41.s4’所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果；在本发明优选的实施例中，所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果具体为：所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，若是，则输出不合格的判断结果；若否，则输出合格的判断结果。42.在本发明的实施例一中，所述实时体能训练系统；包括通讯终端和两个训练交互设备，所述训练交互设备均包括第一传感器、第二传感器、信号反馈模块、数据监测模块和网络模块；所述第一传感器为近距离传感器，所述近距离传感器能够通过红外线等无线方式判断物体或人体是否在预设范围内；所述第二传感器为拍击传感器，所述拍击传感器能够感应人体对于所述训练交互设备的拍击动作；所述信号反馈模块为为扬声器及光信号输出装置的结合，所述扬声器用于输出声音信号，所述光信号输出装置用于输出光信号；所述数据监测模块用于监测并记录所述第一反馈信号至所述第二反馈信号之间的时间差值，并将所述时间差值通过网络模块传输至所述通讯终端；所述网络模块具体包括ble 4.0收发器、rf射频系统及蓝牙模块。43.所述通讯终端为智能手机，所述智能手机中包括判断模块；所述判断模块用于判断所述运动数据是否大于预设运动阈值，并输出判断结果。所述通讯终端还装有与所述训练交互设备相匹配的app。44.本发明所述的实时体能训练系统及方法能够以前所未有的方式帮助训练用户的认知神经反应训练技能，对于运动员来说，无论他们的技术水平如何，这意味着他们现在可以同时训练身体和大脑。在运动过程中，通过多种感官的刺激(通过光、声和触觉的激发)，运动员的大脑会以一种更加复杂的方式受到刺激，因此，随着大脑中新的神经通路的刺激和建立，训练的学习效果会加深。这将使正在训练的运动员/人有更好的表现。本发明所述的技术方案可以在led屏幕上显示不同的移动的符号，增加额外的认知刺激，迫使用户在身体活跃的情况下进行不同的大脑锻炼。这一点在训练孩子时尤为重要，任何伴随身体活动的大脑活动都有助于更好的学习和大脑发育。随机出现的光线、声音和触觉所产生的随机元素，创造了一种全新的训练方式，更接近于真实游戏或现实场景。例如，足球运动员在比赛中必须根据场上的情况迅速做出决定。比赛中的所有事情都是随机发生的，而不是线性的。因此，在训练场景中，如果训练课程是基于随机元素的，就像在比赛中那样，会更有效。在进行创新训练时，运动员不知道哪个设备会被激活，因此他们的警觉性、反应和注意力受到刺激的方式更接近于比赛。同时，教练、训练师和理疗师经常要处理运动员缺乏动力的问题。将声音、光线、振动和移动符号融入到训练中，再加上智能手机上实时查看训练数据的功能，让每次训练都变得更加有趣。这是由于游戏化效应，基于这样一个事实，即人们在与自己或他人竞争时往往会有额外的努力和表现，而在结果不可见、没有竞争存在的情况下则不然。此外，在训练过程中的多感官刺激可以提高训练中的注意力。在进行基于随机刺激的训练时，运动员的思维是100％集中的，即在训练过程中用户是“100％在场”的。这会带来更高的满足感以及更好的“放松心情”，这是让运动员感到训练更愉快的重要因素。本发明的技术方案中所述的传感器可以跟踪运动员与设备的任何互动，并可以测量运动表现(从设备的速度和移动中体现)，使得教练可以跟踪、分析和比较前后的测试数据，用最直观的方法测量观察运动员在一段时间内是如何提升运动表现的，例如“运动员如何快速执行特定的速度和敏捷性课程”。最重要的是，运动员在运动过程中也能够佩戴一体化跟踪设备测量运动员的步数和动作。在某些训练中，当运动员在训练过程中拿着设备时，会得到设备的光、声、振动和光符号的实时反馈，帮助其调整正确的姿势、体态等。取代高端复杂的视觉或激光人体轨迹跟踪系统，是一种低成本、简单的解决方案。对市场来说：体育活动领域的每一位专业人士都能从这项创新中获益，因此潜在的市场是巨大的。除此之外，每个人都可以从这项发明的训练中受益。45.在本发明的实施例一中，所述实时体能方法具体包括以下步骤：46.预先将两个训练交互设备分别相隔一定的预设距离放置在场地的两端；如相隔50米放置在训练场地的两端；47.当准备开始对某一运动员进行体能训练时，先靠近所述第一训练交互设备，所述第一训练交互设备会先检测该运动员是否在距离所述训练交互设备的有效范围0.3米之内，当检测到该运动员已经进入有效范围内，则输出第一信号至所述第二训练交互设备；48.所述第二训练交互设备通过其信号反馈模块输出一个光信号“红色闪烁光”及声音信号“滴滴”，此时时间为12点00分00秒00；49.该运动员看到或听到该光信号“红色闪烁光”或声音信号“滴滴”，便迅速向所述第二训练交互设备跑去，并在到达所述第二训练交互设备后用手拍击所述第二训练交互设备；50.所述第二训练设备中设置的拍击传感器一旦感应到运动员的拍击动作后，立即输出第二信号至所述第一训练交互设备；51.所述第一训练交互设备通过其信号反馈模块输出第二反馈信号“蓝色闪烁光”及声音信号“滴滴滴”，此时时间为12点00分05秒20；52.该运动员看到或听到该光信号“蓝色闪烁光”或声音信号“滴滴滴”，知道训练结束，则停止训练；53.此时，设置在任一所述训练交互设备中的数据监测模块监测并记录所述第二训练交互设备输出所述第一反馈信号至所述第一训练交互设备输出所述第二反馈信号之间的时间差值，即5秒20；并将所述时间差值5秒20通过网络模块传输至所述通讯终端；54.所述通讯终端中的判断模块会将所述时间差值5秒20与预设运动阈值相比较，预设阈值为7秒以上为不合格，5秒30至6秒为合格，5秒至5秒29为优秀，则可以判断该运动员的训练判断结果为优秀，并会将该结果输出至安装在所述通讯终端，智能手机中的app上，便于使用者查看。55.在本发明的实施例二中，所述实时体能训练系统；包括通讯终端和两个训练交互设备，所述训练交互设备均包括第一传感器、第二传感器、第三传感器、信号反馈模块、数据监测模块、网络模块和角度计算模块；所述第一传感器为近距离传感器，所述近距离传感器能够通过红外线等无线方式判断物体或人体是否在预设范围内；所述第二传感器为拍击传感器，所述拍击传感器能够感应人体对于所述训练交互设备的拍击动作；所述第三传感器由加速度计和陀螺仪结合组成，能够通过测量得到所述训练交互设备的线性和角度的阅读位置，并通过速度和加速度的实时muc算法计算出如何将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；所述信号反馈模块为为扬声器及振动电机的结合，所述扬声器用于输出声音信号，所述振动电机输出装置用于输出振动信号；所述数据监测模块用于监测并记录所述第一反馈信号至所述第二反馈信号之间的时间差值，并将所述时间差值通过网络模块传输至所述通讯终端；所述网络模块具体包括ble 4.0收发器、rf射频系统及蓝牙模块；所述角度计算模块用于根据所述训练交互设备的位置变化，计算出所述训练交互设备与地面水平位置的夹角，生成角度数据，并将所述角度数据通过所述网络模块传输至所述通讯终端；56.在本发明的实施例二中，所述实时体能训练方法具体包括以下步骤：57.在训练前先根据所述训练交互设备的线性和角度将所述训练交互设备调整至与地面的水平位置；58.在运动员开始训练某一个动作时，例如运动员开始做“靠墙静蹲”这一运动动作，将所述训练交互设备放置在所述运动员的膝盖上；59.此时，所述训练交互设备检测运动员的人体是否在有效范围内，若是，则输出声音信号“开始测试”；60.与此同时，所述角度计算模块会根据所述训练交互设备的位置变化，实时计算出所述训练交互设备与地面水平位置的夹角，生成角度数据，并实时将所述角度数据传输至所述通讯终端；61.所述通讯终端判断所述角度数据是否大于预设角度阈值，并输出判断结果；所述预设角度阈值为小于10度为动作标准，大于10度为动作不标准；62.若某一个时刻，所述角度计算模块计算出的角度数据为7度，则输出动作标准的判断结果；若另一个时刻，所述角度计算模块计算出的角度数据为20度，则说明运动员膝盖相对于水平地面的夹角为20度，大于预设角度阈值，则输出动作不标准的判断结果；同时，所述通讯终端能够将所述动作不标准的判断结果返回至所述训练交互设备；设置在所述训练交互设备的所述信号反馈模块将会输出振动信号及声音信号“调整姿势”，提醒运动员对其运动姿势进行调整；直至运动员将运动姿势调整至预设角度阈值范围内，则所述信号反馈模块停止输出振动信号及声音信号“调整姿势”。63.在本发明的实施例三中，所述实时体能方法具体包括以下步骤：64.预先将三个训练交互设备，第一训练交互设备、第二训练交互设备和第三训练交互设备分别相隔一定的预设距离放置在场地的两端；所述预设距离为相隔15米放置在训练场地的两端；65.当准备开始对某一运动员进行体能训练时，先靠近任一所述训练交互设备，所述训练交互设备会先检测该运动员是否在距离所述训练交互设备的有效范围0.3米之内，当检测到该运动员已经进入有效范围内，则训练开始；66.三个所述训练交互设备均会发出不同种类的信号，即多种不同的灯光，运动员只能对发出“红色”灯光的训练交互设备作出拍击反馈。若运动员拍击到非“红色”灯光的训练交互设备或在预设的时间内未成功拍击发出“红色”灯光的训练交互设备，则测试结束。67.当训练开始时，运动员从所述第一训练交互设备处开始，所述第二训练交互设备输出“蓝色”的灯光，所述第三训练交互设备输出“红色”的灯光，则运动员跑至所述第三训练交互设备处拍击所述第三训练交互设备；68.当在预设的时间5秒内成功拍击所述第三训练交互设备后，所述第一训练交互设备输出“绿色”的灯光，所述第二训练交互设备输出“红色”的灯光，则运动员再跑至所述第二训练交互设备处拍击所述第二训练交互设备；69.以此类推，所述预设的时间可以根据运动员的训练情况逐渐减少以增加难度，当运动员拍击到非“红色”灯光的训练交互设备或在预设的时间内未成功拍击发出“红色”灯光的训练交互设备，则测试结束；70.此时，计算每一次拍击的平均反应时间。71.在本发明的实施例四中，所述实时体能方法具体包括以下步骤：72.预先将四个训练交互设备，第一训练交互设备、第二训练交互设备、第三训练交互设备和第四训练交互设备放置在正方形区域的四个角，运动员位于所述正方形区域的中心，四个所述训练交互设备分别会输出不同颜色的灯光信号，红色灯光用左手拍击，黄色灯光用右手拍击，蓝色灯光用左脚触碰，白色灯光用右脚触碰，每次拍击完成后运动员再返回到所述正方形区域的中心位置。73.当训练开始时，运动员从所述正方形区域的中心位置开始，所述第一训练交互设备输出白色灯光，运动员跑至所述第一训练交互设备处用右脚触碰所述第一训练交互设备再返回到所述正方形区域的中心位置；74.所述第三训练交互设备输出黄色灯光，运动员跑至所述第三训练交互设备处用右手拍击所述第三训练交互设备再返回到所述正方形区域的中心位置；75.以此类推，并计算该运动员所述每一次反馈的平均反应时间，训练其协调能力以及注意力。76.以上，仅为本发明的示意性描述，本领域技术人员应该知道，在不偏离本发明的工作原理的基础上，可以对本发明作出多种改进，这均属于本发明的保护范围。









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