一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置，属于运动辅助装置领域。


背景技术：

2.随着社会进步，人们生活水平提高、工作忙碌、食物丰富、运动量减少对身体健康造成威胁。人为了身体健康参与运动，人在运动时会遇到各种困难，如在进行舞蹈或武术过程中，随着动作难度的加大会造成动作不规范，甚至无法完成。根据上述问题，设计一种人体肢体运动模拟音乐方案，在人体肢体运动和锻炼器械运动幅度根据肢体运动幅度和器械运动幅度，用本实用新型模拟相应的音效和音乐，人在运动时人耳实时倾听音乐，显著提高人体肢体运动能力。


技术实现要素：

3.本实用新型涉及一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置，本实用新型根据肢体运动幅度和操作器械运动幅度，传感器模块记录肢体运动幅度和器械运动幅度轨迹信号，传感器模块将轨迹信号无线发送和有线传输到计算机电路装置，计算机终端电路装置模拟相应的声音，人肢体运动身体和操作锻炼器械时，人耳实时倾听人本身肢体运动和器械本身运动轨迹模拟的声音，显著提高人体运动能力的装置。
4.本实用新型通过以下技术方案实现：一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置，包括传感器模块和处理发声模块，其中，
5.所述传感器模块，用于收集并传输肢体运动幅度轨迹信号和/或器械运动幅度轨迹信号至所述处理发声模块；
6.所述处理发声模块，用于接收并分析所述肢体运动幅度轨迹信号和/或器械运动幅度轨迹信号，提取并发出与信号相对应的音乐或音效。
7.进一步的，所述传感器模块包括加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器、姿态传感器、第一电源和信号发送器其中一种，所述加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器和姿态传感器均与所述信号发送器连接，所述第一电源向所述加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器、姿态传感器和信号发送器供电，所述速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器和姿态传感器中至少有一个传感器工作。
8.进一步的，所述处理发声模块包括信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器、可触摸显示屏和第二电源，所述信号接收器、存储器、声音播放器和可触摸显示屏均与所述中央处理器连接，所述第二电源向所述信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器和可触摸显示屏供电。
9.进一步的，所述传感器模块与处理发声模块无线连接。
10.进一步的，所述传感器模块安装在肢体上，为绑带式传感器。
11.进一步的，所述传感器模块安装在器械上，为贴片式传感器或内置式传感器。
12.进一步的，所述处理发声模块为移动终端、智能穿戴设备、笔记本电脑终端或台式电脑计算机终端。
13.进一步的，所述传感器模块还包括震动传感器，所述震动传感器用于用于生成肢体/器械的振幅信息。
14.进一步的，所述处理发声模块包括信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器、按键控制器、显示屏和第二电源，所述信号接收器、存储器、声音播放器和按键控制器均与所述中央处理器连接，所述第二电源向所述信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器和按键控制器供电。
15.进一步的，所述按键控制器，用于用户向所述中央处理器发送操作指令；所述显示屏用于受所述中央处理器控制，根据所述运动数据显示信息显示运动数据。
16.本实用新型的有益效果在于：本实用新型提出的一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置，可以自动识别使用者当前所做运动类型，并根据运动类型和运动频率，自行播放相匹配的音乐和/或音效；且本实用新型的传感器模块可以单独安装在运动的肢体或者器械上，相较于现有的单纯使用移动终端作为传感器放置在身上的形式，其运动类型识别无疑更加精准和专业。
附图说明
17.图1为本实用新型的一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置在传感器模块和处理发生模块不集成在一体时的系统结构示意图；
18.图2为本实用新型的一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置在传感器模块和处理发生模块集成在一体时的系统结构示意图；
19.图3为本实用新型的一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置在传感器模块和处理发生模块集成在一体时的另一种系统结构示意图；
20.图4为基于本实用新型的一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置的运行方法流程图。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.参照图1
‑
图2所示，本实用新型提出了一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置的一实施例，包括传感器模块和处理发声模块，其中，
23.传感器模块，用于收集并传输肢体运动幅度轨迹信号和/或器械运动幅度轨迹信号至处理发声模块；
24.处理发声模块，用于接收并分析肢体运动幅度轨迹信号和/或器械运动幅度轨迹信号，提取并发出与信号相对应的音乐或音效。
25.具体的，本实用新型的人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力的装置，
能够通过传感器模块全方位地测量使用者肢体或使用器械的各项运动参数，并通过处理发声模块进行分析，判断运动类型，进而发出相应的音乐和音效。而在进行肢体运动时，可以将本实用新型的装置绑缚在身上，亦或是揣在兜里，而在进行器械锻炼时，传感器模块则可以安装在器械上，这样更便于处理发声模块准确地识别当前的运动类型。使用本实用新型能显著提高使用者的肢体运动能力，显著增强武术和舞蹈的运动及表演的能力。用户长期使用本实用新型，可以锻炼手脑耳的协调能力，用户可以通过处理发声模块中的触摸屏给本实用新型设置参数，设置相应的音乐。
26.在现实操作中，传感器模块和处理发声模块可以是分置的，也可以置于一体中，如一些移动终端(手机、平板电脑、手环、移动笔记本电脑终端等)，传感器模块和处理发生模块均可以直接使用上述移动终端内的各个硬件，而后通过处理发生模块通过移动终端自带的音频输出口(包括有线音频输出、无线音频输出如蓝牙、wifi等)将音频信号发送至移动终端内置的、外置的音频播放器上或耳机中。
27.参照图1所示，在本部分优选实施例中，传感器模块包括加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器、姿态传感器、第一电源和信号发送器，加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器和姿态传感器均与信号发送器连接，第一电源向加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器、姿态传感器和信号发送器供电，速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器和姿态传感器中至少有一个传感器工作。
28.具体的，在实际使用过程中，传感器中的传感器可以只有一个传感器工作，也可以两个传感器组合工作，亦或三个或多个传感器同时工作，以此类推，即多个传感器可以随意组合搭配同时工作，以适合不同的工作环境。
29.在本部分优选实施例中，
30.加速度传感器，用于生成肢体/器械的加速度信息；
31.位移传感器，用于生成肢体/器械的位移信息；
32.陀螺仪传感器，用于生成肢体/器械的角速度信息；
33.磁力计感应器，用于生成方向标准信息；
34.姿态传感器，用于生成肢体/器械的三维姿态方位信息；
35.信号发送器，用于接收并发送加速度传感器、位移传感器、陀螺仪传感器、磁力计感应器、姿态传感器生成的信息。
36.具体的，本实用新型通过多种传感器，能准确地测量肢体或器械的运动轨迹和力度。在本实施例中，传感器模块中的各个传感器不一定同时发挥作用，可能一个、两个或多个同时工作，具体情况视识别出的运动类型而定，以减少多余的能量消耗，延长设备续航时间。
37.参照图1
‑
图2所示，在本部分优选实施例中，处理发声模块包括信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器、可触摸显示屏和和第二电源，信号接收器、存储器、声音播放器和可触摸显示屏均与中央处理器连接，第二电源向信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器和可触摸显示屏供电。
38.在本部分优选实施例中，第一电源和第二电源为电池、有线电源或无线电源。
39.具体的，电源选用电池还是有线电源，可以视现场环境而定。如在室内做持续时间
较长、运动幅度不大、不需要较大自由度的运动时，可以选用有线电源或电池。如若进行自由度较大的或室外运动时，无疑采用电池供电更佳。
40.在本部分优选实施例中，信号接收器，用于接收传感器模块发出的信息，并将信息发送至中央处理器；
41.中央处理器，用于接收并处理来自信号接收器的信息，并根据处理结果从存储器中提取对应的音效/音乐数据，将音效/音乐数据发送至声音播放器；
42.中央处理器，还用于根据处理结果生成运动数据显示信息，并将运动数据显示信息发送至可触摸显示屏；
43.中央处理器，还用于接收并处理来自可触摸显示屏的操作指令；
44.存储器，用于存储多种运动幅度轨迹数据，和与多种运动相匹配的音效/音乐数据；
45.声音播放器，用于接收并播放中央处理器发送来的音效/音乐数据；
46.可触摸显示屏，用于根据运动数据显示信息显示运动数据，并向中央处理器发送操作指令。
47.具体的，在本实施例中，存储器中储存了大量的运动幅度轨迹数据，它们按照不懂的运动类型进行分门别类地储存，每种运动及每种运动中的各种运动幅度轨迹数据均有各自的编号，同样的，存储器中的音效/音乐数据库中的音效和音乐，也根据不同的运动类型进行分类存储，且同样设有编号，运动类型库与音效/音乐数据库相对应的建立映射，进而便于中央处理器的遍历和调取。而且本实用新型的存储器是可以读写的，使用者可以根据可触摸显示屏进行当前运动类型的校准和对应音乐/音效的改写，建立适合于使用者习惯的运动识别和音乐/音效的播放。
48.参照图1所示，在本部分优选实施例中，传感器模块与处理发声模块有线连接。
49.在本部分优选实施例中，传感器模块与处理发声模块集成在同一设备中。
50.具体的，在本实施例中，参照图2所示，本装置可以直接采用手机、平板电脑、智能手环或其他移动终端作为本实用新型的载体，利用上述载体内自备的本实用新型所需的各个元件，利用本实用新型的运行方法即可实现本实用新型的技术效果。这种情况适用于肢体本身的，特别是全身幅度较大的运动，因为这种运动对传感器模块所在的位置没有特别的要求。参照图2所示，当传感器模块与处理发声模块集成在同一设备中时，可以使用同一电源，也可以去除传感器模块中的信号发送器和处理发声模块中的信号接收器，以简化设备结构。
51.在本部分优选实施例中，传感器模块与处理发声模块无线连接。
52.在本部分优选实施例中，传感器模块安装在肢体上，为绑带式传感器。
53.在本部分优选实施例中，传感器模块安装在器械上，为贴片式传感器或内置式传感器。
54.具体的，在本实施例中，本装置的传感器模块与处理发声模块是分离的，这种情况适用于人体肢体中只有局部做运动，或者是进行器械训练。传感器模块安装在运动的肢体或器械上进行信息收集，便于处理发声模块更准确地识别当前运动的类型及运动频率。
55.在本部分优选实施例中，处理发声模块为移动终端。
56.在本部分优选实施例中，移动终端包括手机、平板电脑或笔记本电脑，智能穿戴设
备包括手环。
57.在本部分优选实施例中，处理发声模块为计算机终端。
58.参照图1
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图3所示，在本部分优选实施例中，传感器模块还包括震动传感器，震动传感器用于用于生成肢体/器械的振幅信息。
59.参照图3所示，在本部分优选实施例中，处理发声模块包括信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器、按键控制器、显示屏和第二电源，信号接收器、存储器、声音播放器和按键控制器均与中央处理器连接，第二电源向信号接收器、中央处理器、存储器、声音播放器和按键控制器供电。
60.在本部分优选实施例中，按键控制器，用于用户向中央处理器发送操作指令；显示屏用于受中央处理器控制，根据运动数据显示信息显示运动数据。
61.本实用新型还提供了一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置运行方法的一实施例，应用于上述的一种人体肢体运动和器械运动模拟声音增强运动能力装置，运行方法包括以下步骤：
62.s100：开始运动后，传感器模块生成肢体运动幅度轨迹信号和/或器械运动幅度轨迹信号，并将运动幅度轨迹信号发送至处理发声模块；
63.s200：处理发声模块中的中央处理器根据运动幅度轨迹信号，与存储器中的所有运动幅度轨迹数据进行逐一匹配，根据最近似的运动幅度轨迹数据，确定使用者当前所做的运动类型；
64.s300：中央处理器根据确定好的运动类型，在存储器中提取对应该运动类型的音乐和/ 或音效，并发送至声音播放器；
65.s400：声音播放器播放对应该运动类型的音乐和/或音效。
66.参照图4所示，在本部分优选实施例中，s300中包括以下步骤：
67.s310：中央处理器计算当前使用者的运动频率；
68.s320：中央处理器将对应该运动类型的音效的播放频率与计算出的使用者的运动频率同步；
69.s330：中央处理器按照处理好的音效的播放频率向声音播放器发送音效播放信号。
70.具体的，由于某些运动时重复的、规律的，因此其运动周期是一定的，如果声音播放器发出的音效节奏与运动节奏并不匹配，反而会严重干扰使用者。因此，在这种情况下，一旦确认了该运动类型，且该运动类型是属于重复的、规律的运动，则中央处理器需要根据传感器模块传输来的信号确定当前运动频率，进而调整模拟出的音效的发声频率，使两者频率一致。在步骤s100中，如若
71.参照图4所示，在本部分优选实施例中，在s300与s400间还包括以下步骤：
72.s340：判断中央处理器判断当前运动类型是否改变，若是，则返回s200；否则，继续向声音播放器发送之前既定的音乐和/或音效数据。
73.具体的，在本实施例中，本实用新型的运行方法支持实时动态更换音乐或音效。在现实中，使用者做的一系列运动可能包含许多不同的动作，且动作变化没有间断。因此处理器模块要实时发送检测数据，相应的，中央处理器也要实时进行检测，检测当前运动是否较上一运动发生变化，如果发生变化，需要及时地更换当前所用的音乐或音效，使之与新运动
类型相匹配。