一种运动训练方法、装置、系统、弹性运动服及存储介质

1.本发明涉及运动训练领域，尤其涉及一种运动训练方法、装置、系统、弹性运动服及存储介质。


背景技术：

2.现有技术中，在进行运动训练时，一般是学员跟着教练做操。比如说，在健身、瑜伽、舞蹈等等方面，通常是一个教练带多个学员，此时学员的跟练情况完全是依赖于学员自身以及教练的观察提醒，而且这种观察依赖于主观判断，观察结果无法保证，学员的跟练情况无法得到有效的反馈，在学员众多时，弊端就更明显了。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种运动训练方法、装置、系统、弹性运动服及存储介质。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
5.一方面，构造一种运动训练方法，所述方法包括：
6.从设备获取主设备实时共享的教练的姿态数据，将主设备的姿态数据延时后作为标准数据与自身实时采集的跟练者的姿态数据进行比对分析，以评估跟练者的动作；
7.根据实时的评估结果，通过语音播报当前动作的动作准确性情况和/或控制从设备上与当前动作所对应的部位的提示灯提示跟练者的动作准确性情况。
8.优选地，所述的将主设备的姿态数据延时后作为标准数据与自身实时采集的跟练者的姿态数据进行比对分析，包括：
9.采用滑动的两个时间窗口获取需要比对的跟练者的姿态数据和对应的标准数据，两个时间窗口的长度相同，且第一个时间窗口的时间结束时刻为当前时刻，第二个时间窗口的时间结束时刻为第一个时间窗口的起始时刻；
10.分析各个传感器节点在该两个时间窗口内的跟练者的姿态数据和标准数据是否满足如下的条件(1)；
[0011][0012]
统计满足条件(1)的i的数量n，根据数量n的大小分析对应的传感器节点的评估结果；
[0013]
条件(1)中：m表示传感器节点的总数量，i、j为正整数，分别表示第一个、第二个时间窗口内第j个传感器节点的第i轴的标准数据，一个、第二个时间窗口内第j个传感器节点的第i轴的标准数据，分别表示第一个、第二个时间窗口内跟练者的第j个传感器节点的第i轴的姿态数据，为第j个传感器节点的第i轴对应的常数。
[0014]
优选地，所述的根据数量n的大小分析对应的传感器节点的评估结果，包括：如果统计出的数量n大于第一阈值，则判定该传感器节点的动作达标，否则判定该传感器节点的动作不达标。
[0015]
优选地，所述方法还包括：对所有传感器节点的评估结果进行统计，并根据统计结果对跟练者当前所做整体动作进行评估，并根据评估结果决定是否进行语音提示。
[0016]
优选地，所述方法还包括：
[0017]
采用滑动的第三个时间窗口获取需要比对的跟练者的姿态数据和对应的标准数据，第三个时间窗口与第一个、第二个时间窗口的长度相同，且第三个时间窗口的时间结束时刻为第二个时间窗口的起始时刻；
[0018]
统计满足条件(2)的i的数量n，根据数量n的大小分析预测是否存在跌倒险情，并在存在跌倒险情时进行提示；
[0019][0020]
条件(2)中：m表示传感器节点的总数量，i、j为正整数，条件(2)中：m表示传感器节点的总数量，i、j为正整数，分别表示第一个、第二个、第三个时间窗口内跟练者的第j个传感器节点的第i轴的姿态数据。
[0021]
优选地，主设备和从设备采集的姿态数据包括四肢、头部及躯干部位的姿态数据，从设备的提示灯分布于四肢、头部及躯干部位；
[0022]
所述的控制从设备上与当前动作所对应的部位的提示灯提示跟练者的动作准确性情况，包括：根据传感器节点的评估结果，控制传感器节点所对应部位的指示灯的点亮与否或者调整传感器节点所对应部位的指示灯的灯光亮度/颜色。
[0023]
二方面，构造一种弹性运动服，所述运动服内嵌入有处理器、存储器、通信模块、语音模块、输入模块、电源管理模块以及提示灯，所述运动服内的四肢、头部及躯干部位都安装有提示灯，所述运动服内在四肢、头部及躯干分别嵌入安装有九轴运动姿态传感器，各个九轴运动姿态传感器与处理器连接；处理器可根据输入模块获取的选择指令确定进入主设备或者从设备的工作模式；其中，处理器工作于主设备的工作模式时，可通过语音模块播放音乐，将各个九轴运动姿态传感器采集的姿态数据存储到存储器以及通过通信模块实时共享给从设备；处理器工作于从设备的工作模式时，根据获取的主设备的姿态数据以及自身采集的姿态数据执行如前所述的方法的步骤。
[0024]
三方面，构造一种运动训练系统，包括作为主设备的一套弹性运动服和作为从设备的至少一套弹性运动服，主设备用于采集自身的姿态数据并将姿态数据实时共享给从设备，从设备用于获取的主设备的姿态数据以及自身采集的姿态数据执行如前所述的方法的步骤。
[0025]
四方面，构造一种运动训练装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法的步骤。
[0026]
五方面，构造一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如前所述的方法的步骤。
[0027]
本发明的运动训练方法、装置、系统、弹性运动服及存储介质，具有以下有益效果：本发明中教练穿戴主设备，跟练者穿戴从设备，主设备实时共享自身采集的姿态数据给从设备，从设备将主设备的姿态数据延时后作为标准数据与自身实时采集的跟练者的姿态数据进行比对分析，以评估跟练者的动作，根据实时的评估结果，通过语音播报当前动作的动作准确性情况和/或控制从设备上与当前动作所对应的部位的提示灯提示跟练者的动作准确性情况，如此，可以有效的及时、客观的反应跟练者的训练情况，辅助训练。
附图说明
[0028]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图：
[0029]
图1是本发明运动训练方法的流程图；
[0030]
图2是主设备的姿态数据的延时处理示意图；
[0031]
图3是两个时间窗口的示意图；
[0032]
图4是传感器节点分布示意图；
[0033]
图5是弹性运动服内的电路结构示意图；
[0034]
图6是运动训练系统的结构示意图。
具体实施方式
[0035]
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0036]
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
[0037]
本说明书中使用的“第一”、“第二”等包含序数的术语可用于说明各种构成要素，但是这些构成要素不受这些术语的限定。使用这些术语的目的仅在于将一个构成要素区别于其他构成要素。例如，在不脱离本发明的权利范围的前提下，第一构成要素可被命名为第二构成要素，类似地，第二构成要素也可以被命名为第一构成要素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0038]
本发明的主要思路是：跟练者和教练均穿戴弹性连体运动服，教练所穿戴的运动服即为主设备，跟练者穿戴的运动服是从设备，如此实现1对多的主从运动训练方式。主设备播放音乐以及将其中的传感器节点采集的姿态数据实时共享给从设备，从设备将主设备的姿态数据延时后作为标准数据与自身实时采集的跟练者的姿态数据进行比对分析，以评
估跟练者的动作，根据实时的评估结果，通过语音播报当前动作的动作准确性情况和/或控制从设备上与当前动作所对应的部位的提示灯提示跟练者的动作准确性情况。
[0039]
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
[0040]
实施例一
[0041]
参考图1，本实施例的运动训练方法，包括：
[0042]
s101：从设备获取主设备实时共享的教练的姿态数据，将主设备的姿态数据延时后作为标准数据与自身实时采集的跟练者的姿态数据进行比对分析，以评估跟练者的动作；
[0043]
其中，主、从设备的数据采集时间间隔是一致的。从设备将主设备的姿态数据延时后作为标准数据如图2所示，图2中的表示从设备采集的姿态数据，表示主设备共享过来的姿态数据，表示延时t0后的标准数据。t0是一个极小的时间，其主要是考虑到教练做出动作后，学员跟练是有一个延时的，所以和会有一个延时，如果直接比对必然有误差，因此，为了便于后续的数据比对出现这种误差，本发明将主设备共享过来的姿态数据延时t0后得到标准数据这样就有效解决了延时t0导致的比对误差。
[0044]
比如说，主设备的躯干部位的传感器节点在t1时刻的九轴姿态数据的集合是f，则从设备会将此数据的集合f和从设备在t1 t0时刻的九轴姿态数据的集合f进行比对。
[0045]
其中，所述的将主设备的姿态数据延时后作为标准数据与自身实时采集的跟练者的姿态数据进行比对分析，具体包括：
[0046]
a1)采用滑动的两个时间窗口获取需要比对的跟练者的姿态数据和对应的标准数据，两个时间窗口的长度相同，均为τ，且第一个时间窗口的时间结束时刻为当前时刻，第二个时间窗口的时间结束时刻为第一个时间窗口的起始时刻；
[0047]
如图3中，w1表示第一个时间窗口，w2表示第二个时间窗口，tnow表示当前时刻。两个时间窗口在同步滑动时永远保持w1的时间结束时刻为tnow。w1、w2是并排且同步滑动的。图中圆圈表示采集的姿态数据，w1、w2的长度优选为比姿态数据的采集时间间隔略短。
[0048]
a2)分析各个传感器节点在该两个时间窗口内的跟练者的姿态数据和标准数据是否满足如下的条件(1)；
[0049][0050]
其中，i、j为正整数，m表示传感器节点的总数量，比如本实施例中，m是10，即运动服中包括10个传感器。参考图4，这10个传感器节点分别对应人体的四肢的上下部、头部及躯干。其中，姿态数据包括x,y,z方向的加速度、俯仰、滚动、偏航角度及磁力方位等九轴姿态数据，分别表示第一个、第二个时间窗口内第j个传感器节点的第i轴的
标准数据。分别表示第一个、第二个时间窗口内跟练者的第j个传感器节点的第i轴的姿态数据。为第j个传感器节点的第i轴对应的常数。
[0051]
因为第一个、第二个时间窗口都是在滑动的且永远保持第一个时间窗口的时间结束时刻为tnow，所以的数据也就是实时更新的，始终是最新的数据。可以理解的是，如果当前时刻距离从设备最开始采集姿态数据的时刻的长度小于两个时间窗口的长度之和，则此时计算式中的以零替代。
[0052]
a3)统计满足条件(1)的i的数量n，根据数量n的大小分析对应的传感器节点的评估结果。
[0053]
具体的，如果统计出的数量n大于第一阈值，则判定该传感器节点的动作达标，否则判定该传感器节点的动作不达标。比如说，本实施例中，传感器节点的数量是10个，第一阈值是4，假设条件(1)的i是1、3、5、6，即n＝4，则判定该传感器节点的动作达标。
[0054]
s102：根据实时的评估结果，通过语音播报当前动作的动作准确性情况和/或控制从设备上与当前动作所对应的部位的提示灯提示跟练者的动作准确性情况。
[0055]
本实施例中，主设备和从设备采集的姿态数据包括四肢、头部及躯干部位的姿态数据，从设备的提示灯分布于四肢、头部及躯干部位。
[0056]
所述的控制从设备上与当前动作所对应的部位的提示灯提示跟练者的动作准确性情况，包括：根据传感器节点的评估结果，控制传感器节点所对应部位的指示灯的点亮与否或者调整传感器节点所对应部位的指示灯的灯光亮度/颜色。
[0057]
例如，指示灯采用led灯条，平常各个部位的灯条是没有点亮的，如果步骤s101中判定某传感器节点的动作达标，则控制对应部位的灯条点亮。以手臂下部为例，如果步骤s101中判定手臂下部的传感器数据的比对结果是动作达标，则继续维持手臂下部位置的灯条不亮，如果步骤s101中判定手臂下部的传感器数据的比对结果是动作不达标，则点亮手臂下部位置的灯条。当然，在其他实施例中，也可以反过来，用亮灯表示动作达标，灭灯表示动作不达标。
[0058]
再例如，还可以调整灯光颜色来表示动作准确性情况。比如不达标显示绿色，达标显示红色。
[0059]
再例如，还可以调整灯光亮度来表示动作准确性情况。比如说，在步骤s101中的评估结果不限于达标和不达标，还可以设置多种评估结果，比如代表动作完成准确性逐渐降低的五种等级：标准、优秀、达标、不达标、严重不达标。灯条的亮度也有对应的五种等级，在步骤s102中可以将灯条选择与前述标准、优秀、达标、不达标、严重不达标对应的灯条亮度。
[0060]
优选地，所述方法还包括：在步骤s101中，还对所有传感器节点的评估结果进行统计，并根据统计结果对跟练者当前所做整体动作进行评估，并根据评估结果决定是否进行语音提示。比如说，如果统计出超过半数的传感器节点的动作不达标，则认为整体动作是不合格的，否则认为整体动作是合格的。假设仅仅是某一个传感器节点的动作不达标，则认为整体动作是合格的，因此仅需按照步骤s102通过亮灯等方式提示即可，而如果统计出5个传
感器节点的动作不达标，则认为整体动作是不合格的，则除了按照照步骤s102通过亮灯等方式提示，还可以通过语音提示跟练者整体动作不合格。
[0061]
优选地，所述方法还包括：增加第三个滑动的时间窗口，即总共三个并排的时间窗口滑动，三个时间窗口的长度相同均为τ，第三个时间窗口的时间结束时刻为第二个时间窗口的起始时刻；统计满足条件(2)的i的数量n，根据数量n的大小分析预测是否存在跌倒险情，并在存在跌倒险情时进行提示；
[0062][0063]
其中，分别表示第三个时间窗口内跟练者的第j个传感器节点的第i轴的姿态数据。
[0064]
例如，满足条件(2)的i的数量n》5，则代表存在跌倒险情风险较高，可以及时通过语音播放方式给用户发出警告。
[0065]
本发明的方法，可以用于舞蹈指导、军训指导、体操指导、动作规范性指导等多个运动训练及训练效果评估领域。
[0066]
实施例二
[0067]
参考图5，基于同一发明构思，本实施例公开了一种弹性运动服，所述运动服内嵌入有处理器、存储器、通信模块、语音模块、输入模块(比如按键)、电源管理模块、提示灯等。提示灯优选为led灯条，处理器通过led驱动控制模块驱动灯条。所述运动服内的四肢、头部及躯干部位都安装有led灯条，所述运动服内在四肢、头部及躯干分别嵌入安装有九轴运动姿态传感器，各个九轴运动姿态传感器与处理器连接。
[0068]
本实施例的运动服可以由用户来选择是作为主设备还是从设备。具体的，处理器可根据输入模块获取的选择指令确定进入主设备或者从设备的工作模式，比如说根据按键连续按下次数来选择是主设备还是从设备的工作模式。
[0069]
其中，处理器工作于主设备的工作模式时，可通过语音模块播放音乐，将各个九轴运动姿态传感器采集的姿态数据存储到存储器以及通过通信模块实时共享给从设备；处理器工作于从设备的工作模式时，根据获取的主设备的姿态数据以及自身采集的姿态数据执行如实施例一所述方法的步骤。
[0070]
其中，通信模块可采用wifi、4g、5g等无线模块。
[0071]
其中，传感器设置在柔性微电路板上，我们对柔性微电路板进行统一编号，并将其固定嵌入穿戴衣内的固定位置，比如将柔性微型电路板嵌入放置在弹性穿戴衣袖子的上、下两截各自的中心位置，裤子的上、下两截各自的中心位置，头部及前胸位置，由于传感器位于人体上的位置相对固定，因此，经过统一编号后的传感器被分别用来测量人体不同部位的姿态信息。
[0072]
其中，处理器包括主控mcu和负责姿态检测的姿态检测mcu，10个九轴运动姿态传
感器分布嵌入带有弹性、透气的运动衣服内，传感器分别位于四肢的上下部分，头部及躯干上，具体放置点如图4所示，10个传感器通过spi或iic接口与姿态检测mcu电连接，其传输导线嵌入衣服线条中，且电池及设置处理器、存储器、通信模块、电源管理模块的电路板被放置在弹性运动服腰部位置，运动服是弹性连体衣，中间通过拉链进行扣紧，上述各种硬件装置与弹性连体衣浑为一体，并留有通用充电接口。当用户穿戴上连体衣，并按下按键开启训练后，主控mcu根据按键连续按下次数来选择是主设备还是从设备的工作模式。如果是主设备，则主控mcu控制语音模块通过语音模块播放对应的音乐，教练和跟练者根据音乐指令及节奏做出相关的运动动作，主设备的10个9轴运动姿态传感器采集九轴姿态数据并将九轴姿态数据统一采集后发送给姿态检测mcu，姿态检测mcu对采集的数据进行预处理后送给主控mcu，主控mcu对各个九轴姿态数据通过通信模块实时共享给从设备，从设备的处理器在接收到主设备实时共享的姿态数据时，将其延时t0后再与自身实时采集的姿态数据进行比对分析，具体可以参考实施例一部分，此处不再赘述。在比对后，如果判定某传感器节点不达标，则控制该传感器节点对应的部位的灯条亮灯提示。
[0073]
实施例三
[0074]
基于同一发明构思，本实施例公开了一种运动训练系统，包括作为主设备的一套弹性运动服和作为从设备的至少一套弹性运动服，主设备用于采集自身的姿态数据并将姿态数据实时共享给从设备，从设备用于获取的主设备的姿态数据以及自身采集的姿态数据执行如实施例一所述的方法的步骤。
[0075]
可以理解的是，主设备和从设备可以是硬件、软件上不同的设备，只要能配合实现本发明的方法即可。也可以如实施例二所示，主、从设备的硬件及软件可以完全相同，具体是作为主设备还是从设备，可以是由穿戴衣上的输入模块来选择。
[0076]
实施例四
[0077]
惨图6，基于同一发明构思，本实施例公开了一种运动训练装置，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上实施例所述方法的步骤，具体实现过程可参阅上述方法实施例的描述，此处不再赘述。
[0078]
实施例五
[0079]
基于同一发明构思，本实施例公开了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上实施例所述方法的步骤，具体实现过程可参阅上述方法实施例的描述，此处不再赘述。
[0080]
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。