本發(fā)明專利技術(shù)涉及武術(shù)招式練習(xí)系統(tǒng)，包括固定機(jī)架、運(yùn)動體、電機(jī)和控制系統(tǒng)。運(yùn)動體包括水平旋轉(zhuǎn)臺架部分、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分及直線伸縮臂；電機(jī)包括用于分別驅(qū)動所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分以及直線伸縮臂的第一、第二和第三電機(jī)，使得水平旋轉(zhuǎn)臺架部分帶動垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分及直線伸縮臂在水平面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分帶動直線伸縮臂在垂直面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，直線伸縮臂的敞露末端做直線運(yùn)動；控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制器及分別被電連接到第一、第二和第三電機(jī)的第一、第二和第三電機(jī)驅(qū)動器。電機(jī)控制器控制第一、第二和第三電機(jī)驅(qū)動器，使得后者按照預(yù)定時序分別驅(qū)動第一、第二和第三電機(jī)，以便敞露末端沿著預(yù)定軌跡做空間三維運(yùn)動。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種武術(shù)招式練習(xí)系統(tǒng)，其包括固定機(jī)架、運(yùn)動體、電機(jī)和控制系統(tǒng)，其中所述固定機(jī)架用于支承所述運(yùn)動體。
技術(shù)介紹
在人們?nèi)粘Ｉ钪校褂酶魇礁鳂拥慕∩碓O(shè)備，如跑步機(jī)、舉重機(jī)械等等。對于熱愛太極推手運(yùn)動的人來說，經(jīng)常希望能有相應(yīng)的推手教練與自己互來互往地對著練習(xí)。但這經(jīng)常是費(fèi)事的，因?yàn)榻?jīng)常找不到對手，尤其是找不到高水準(zhǔn)的對手進(jìn)行陪練。因此在技術(shù)上需要一款體育器材能滿足這種練習(xí)的需要。2009年9月9日公開的中國專利文獻(xiàn)CN201304228公開了一種用于武術(shù)健身訓(xùn)練的機(jī)器人。利用電動機(jī)帶動偏心輪使機(jī)器人前臂向前打出同時機(jī)器人的活動機(jī)腿向上踢出，并可在機(jī)器人身部安裝電腦記分器和發(fā)聲裝置，使得練習(xí)者每擊打在有效部位，電腦會自動記分并發(fā)出語音提示。改變了一般武術(shù)訓(xùn)練輔助器械缺乏動感、枯燥乏味的缺點(diǎn)，此多功能用于武術(shù)教學(xué)的機(jī)器人使武術(shù)訓(xùn)練變得生動有趣、且由于用于武術(shù)教學(xué)的機(jī)器人的外形可設(shè)計(jì)成類似于人體外形，使練習(xí)者感到像與真人對抗一樣，大大提高其練習(xí)的積極性、反應(yīng)能力和靈活性，有利于快速提升搏擊打水平。但該專利文獻(xiàn)并不適宜于諸如太極等武術(shù)招式的練習(xí)，而僅僅是公開了一種被動承受練習(xí)者攻擊的模擬真人。2006年2月8日公開的中國專利文獻(xiàn)CN1730132A公開了一種自動太極推手機(jī)，其如圖1所示。該自動太極推手機(jī)包括機(jī)架1、運(yùn)動體2、電動機(jī)3、彈性裝置和控制電路，控制電路的控制開關(guān)5分別位于機(jī)架的前端、后端，運(yùn)動體設(shè)2在機(jī)架I內(nèi)，運(yùn)動體2設(shè)有輪子7和推手把8，電動機(jī)3設(shè)于運(yùn)動體2內(nèi)、其輸出端與輪子7連接；輪子7在機(jī)架內(nèi)I運(yùn)動，彈性裝置的一端連接于機(jī)架1、另一端連接于運(yùn)動體2 ;控制電路的控制輸出端連接電動機(jī)3的控制輸出端，使運(yùn)動體2運(yùn)動。該專利雖然解決了現(xiàn)實(shí)生活人們在練習(xí)時找同伴練習(xí)太極推手困難的問題，方便了練習(xí)者練習(xí)太極推手，但由于其推手把僅僅只能進(jìn)行前進(jìn)和后退的二維運(yùn)動，因此不能真實(shí)地模擬真人太極運(yùn)動時雙手(或單手)的三維軌跡，沒有在技術(shù)上從三個維度實(shí)現(xiàn)機(jī)器手的仿真運(yùn)動。這樣的產(chǎn)品模擬的過程簡單，缺乏太極推手的真實(shí)空間感覺，也不能令用戶達(dá)到全方位的練習(xí)效果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題就在于，提供一種三維空間的武術(shù)招式練習(xí)系統(tǒng)，其允許用戶按照自己所需要的武術(shù)招式進(jìn)行逼真的三維招式練習(xí)或?qū)W習(xí)。根據(jù)本專利技術(shù)的武術(shù)招式練習(xí)系統(tǒng)，其包括固定機(jī)架、運(yùn)動體、電機(jī)和控制系統(tǒng)，其中所述固定機(jī)架用于支承所述運(yùn)動體。所述運(yùn)動體包括水平旋轉(zhuǎn)臺架部分、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分以及直線伸縮臂；所述電機(jī)包括用于分別驅(qū)動所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分以及直線伸縮臂的第一、第二和第三電機(jī)，使得所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分在旋轉(zhuǎn)時帶動所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分以及直線伸縮臂在水平面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分在旋轉(zhuǎn)時帶動所述直線伸縮臂在垂直面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以及所述直線伸縮臂的敞露末端做直線運(yùn)動；所述控制系統(tǒng)包括電機(jī)控制器以及分別被電連接到所述第一、第二和第三電機(jī)的第一、第二和第三電機(jī)驅(qū)動器，其中由所述電機(jī)控制器控制所述第一、第二和第三電機(jī)驅(qū)動器，使得所述第一、第二和第三電機(jī)驅(qū)動器按照預(yù)定時序分別驅(qū)動所述第一、第二和第三電機(jī)，以便所述的敞露末端沿著預(yù)定軌跡做空間三維運(yùn)動。通過本專利技術(shù)提出的該方案，用戶或使用者能夠自由地選擇自己需要練習(xí)的武術(shù)招式，譬如某種太極推手的招式，然后跟隨所述的敞露末端練習(xí)推手動作。由于該敞露末端可以模仿高水平體育教練的動作，好似一個虛擬的專家教師，所以能夠教會練習(xí)者學(xué)會高水平的、準(zhǔn)確練習(xí)動作。為了練習(xí)的舒適性，可以在所述的敞露末端裝設(shè)一個木制的、金屬的、玻璃的或塑料的優(yōu)選為可旋轉(zhuǎn)的球狀物，以供練習(xí)者的手進(jìn)行接觸。這里，所述電機(jī)控制器可以通過控制器適配器與所述電機(jī)驅(qū)動器相連接，以便實(shí)現(xiàn)對所述電機(jī)驅(qū)動器的接口和控制。根據(jù)本專利技術(shù)系統(tǒng)的優(yōu)選方案，所述第一電機(jī)通過第一變速箱經(jīng)第一耦合器耦合到所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分的轉(zhuǎn)動樞軸上；所述第二電機(jī)通過第二變速箱經(jīng)第二耦合器耦合到所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分的轉(zhuǎn)動樞軸上；以及所述第三電機(jī)形成為一種與所述直線伸縮臂耦合的線性致動器。通過該措施，各個電機(jī)可以與相應(yīng)被控制的臺架部分或伸縮臂精密的耦合，以便控制后者精準(zhǔn)地沿著預(yù)定軌跡運(yùn)動。有利地，所述固定機(jī)架可以被固定在一個基座上。這樣，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置基座的高度，可以按照需要制造整個練習(xí)系統(tǒng)的高度。根據(jù)本專利技術(shù)系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述電機(jī)控制器上電連接一臺個人計(jì)算機(jī)，用于向所述電機(jī)控制器輸入所述預(yù)定軌跡的編程數(shù)據(jù)，以便所述第一、第二和第三電機(jī)按照所述電機(jī)控制器的控制而使所述的敞露末端沿著所述預(yù)定軌跡做空間三維運(yùn)動。通過該措施使得操作者有可能通過該計(jì)算機(jī)對整個練習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置、編程、修改、更新等等。所述個人計(jì)算機(jī)可以內(nèi)部存儲或外接有三維動作軌跡數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包括可供用戶選擇的多種武術(shù)招式的軌跡數(shù)據(jù)。所述軌跡數(shù)據(jù)可以是通過使用Kinect技術(shù)或其他類似的運(yùn)動捕獲技術(shù)來捕獲動作而事先獲取的動作樣本的軌跡數(shù)據(jù)。由于代表練習(xí)動作的敞露末端運(yùn)動軌跡是根據(jù)三維動作軌跡數(shù)據(jù)庫的軌跡數(shù)據(jù)移動的，這種數(shù)據(jù)庫保障了用戶能夠?qū)Χ喾N武術(shù)招式進(jìn)行選擇的可能性。另外，所述個人計(jì)算機(jī)還可以電連接一個操作者顯示器，以允許操作者編程和管理所述預(yù)定軌跡的數(shù)據(jù)以及對所述控制系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)操作。通過該措施設(shè)立了合適的圖形用戶界面GUI，使得操作者有可能直觀地對整個練習(xí)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置、編程、修改、更新等等。在一種對用戶更為友好的方案中，在面朝所述敞露末端做武術(shù)招式練習(xí)的用戶的正前方設(shè)置一個用戶顯示器，該用戶顯示器與所述個人計(jì)算機(jī)通信，以便后者將與武術(shù)招式練習(xí)動作有關(guān)的信息顯示給用戶。這樣，用戶在使用本專利技術(shù)系統(tǒng)進(jìn)行練習(xí)的同時，能夠觀看相關(guān)的練習(xí)信息，使得練習(xí)更為有趣而不枯燥。所述與武術(shù)招式練習(xí)動作有關(guān)的信息可以包括武術(shù)教練的同步練習(xí)的影像和/或音樂。通過該措施使得用戶能夠模仿教練的動作進(jìn)行練習(xí)，增強(qiáng)練習(xí)效果。在用戶練習(xí)動作的位置可以設(shè)有左右腳平衡位置傳感器，用于實(shí)時檢測雙腳的重力分布數(shù)據(jù)，于是，所述個人計(jì)算機(jī)有線或無線地接收該重力分布數(shù)據(jù)，并將其與最優(yōu)的黃金練習(xí)參考數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較。所述個人計(jì)算機(jī)還可以被用于將實(shí)時檢測的雙腳重力分布數(shù)據(jù)和最優(yōu)的黃金練習(xí)參考數(shù)據(jù)值分別形成圖形，并將傳輸?shù)剿鲇脩麸@示器上顯示以供用戶參考比較。用戶通過參考比較自己的數(shù)據(jù)和黃金參考圖形，可以適時調(diào)整自己的練習(xí)步伐以便與黃金參考圖形相一致，從而達(dá)到最佳練習(xí)狀態(tài)。所述武術(shù)招式尤其可以為太極推手。太極推手是一種以手的動作為主，并配合全身移動的體育運(yùn)動，因此特別適合于本專利技術(shù)的應(yīng)用。在所述的系統(tǒng)的進(jìn)一步方案中，所述第一電機(jī)和第二電機(jī)可以采用松下公司產(chǎn)品型號Minas A4 MQMA022S1，所述第三電機(jī)可以采用松下公司產(chǎn)品型號Minas A5MSMD022G1。所述第一和第二電機(jī)驅(qū)動器可以采用松下公司產(chǎn)品型號MADDT1207，所述第三電機(jī)驅(qū)動器可以采用松下公司產(chǎn)品型號MADHT1507。可以理解，這些產(chǎn)品型號僅僅為舉例性的，顯然也可以采用其他類型的產(chǎn)品。此外，所述個人計(jì)算機(jī)內(nèi)/外可以安裝有用于連接所述電機(jī)控制器和所述電機(jī)驅(qū)動器的控制器適配器。所述適配器譬如可以采用產(chǎn)品型號ADLINK MNET-4XM0。通過該適配器將個本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種武術(shù)招式練習(xí)系統(tǒng)，包括固定機(jī)架（107）、運(yùn)動體（108、109、110）、電機(jī)（101?103）和控制系統(tǒng)（212），其中所述固定機(jī)架（107）用于支承所述運(yùn)動體（108、109、110），其特征在于：所述運(yùn)動體（108、109、110）包括水平旋轉(zhuǎn)臺架部分（108）、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分（109）以及直線伸縮臂（110）；所述電機(jī)（101?103）包括用于分別驅(qū)動所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分（108）、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分（109）以及直線伸縮臂（110）的第一（101）、第二（102）和第三電機(jī)（103），使得所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分（108）在旋轉(zhuǎn)時帶動所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分（109）以及直線伸縮臂（110）在水平面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分（109）在旋轉(zhuǎn)時帶動所述直線伸縮臂（110）在垂直面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以及所述直線伸縮臂（110）的敞露末端（111）做直線運(yùn)動；所述控制系統(tǒng)（212）包括電機(jī)控制器（401）以及分別被電連接到所述第一（101）、第二（102）和第三電機(jī)（103）的第一（206（1））、第二（206（2））和第三電機(jī)驅(qū)動器（206（3）），其中由所述電機(jī)控制器（401）控制所述第一（206（1））、第二（206（2））和第三電機(jī)驅(qū)動器（206（3）），使得所述第一（206（1））、第二（206（2））和第三電機(jī)驅(qū)動器（206（3））按照預(yù)定時序分別驅(qū)動所述第一（101）、第二（102）和第三電機(jī)（103），以便所述的敞露末端（111）沿著預(yù)定軌跡（1008）做空間三維運(yùn)動。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種武術(shù)招式練習(xí)系統(tǒng)，包括固定機(jī)架(107)、運(yùn)動體(108、109、110)、電機(jī)(101-103)和控制系統(tǒng)(212)，其中所述固定機(jī)架(107)用于支承所述運(yùn)動體(108、109、110)，其特征在于: 所述運(yùn)動體(108、109、110)包括水平旋轉(zhuǎn)臺架部分(108)、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分(109)以及直線伸縮臂(110); 所述電機(jī)(101-103)包括用于分別驅(qū)動所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分(108)、垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分(109)以及直線伸縮臂(110)的第一(101 )、第二( 102)和第三電機(jī)(103)，使得所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分(108)在旋轉(zhuǎn)時帶動所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分(109)以及直線伸縮臂(110)在水平面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分(109)在旋轉(zhuǎn)時帶動所述直線伸縮臂(110)在垂直面上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以及所述直線伸縮臂(I 10)的敞露末端(111)做直線運(yùn)動； 所述控制系統(tǒng)(212)包括電機(jī)控制器(401)以及分別被電連接到所述第一(101)、第二(102)和第三電機(jī)(103)的第一(206 (I))、第二(206 (2))和第三電機(jī)驅(qū)動器(206 (3))，其中由所述電機(jī)控制器(401)控制所述第一(206 (I))、第二(206 (2))和第三電機(jī)驅(qū)動器(206 (3))，使得所述第一(206 (I))、第二(206 (2))和第三電機(jī)驅(qū)動器(206 (3))按照預(yù)定時序分別驅(qū)動所述第一(101)、第二(102)和第三電機(jī)(103)，以便所述的敞露末端(111)沿著預(yù)定軌跡(1008)做空間三維運(yùn)動。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一電機(jī)(101)通過第一變速箱(104)經(jīng)第一耦合器(112)耦合到所述水平旋轉(zhuǎn)臺架部分(108)的轉(zhuǎn)動樞軸上；所述第二電機(jī)(102)通過第二變速箱(105)經(jīng)第二耦合器(113)耦合到所述垂直旋轉(zhuǎn)臺架部分(109)的轉(zhuǎn)動樞軸上；以及所述第三電機(jī)(103)形成為一種與所述直線伸縮臂(110)耦合的線性致動器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于: 所述固定機(jī)架(107 )被固定在一個基座(100 )上,在所述的敞露末端裝設(shè)一個木制的、金屬的、玻璃的或塑料的可旋轉(zhuǎn)球狀物，以供練習(xí)者的手進(jìn)行接觸。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的系統(tǒng)，其特征在于: 在所述電機(jī)控制器(401)被電連接到一臺個人計(jì)算機(jī)(208)或安裝在該個人計(jì)算機(jī)(208)內(nèi)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃啟杰，
申請(專利權(quán))人：興倫中國體育研究所有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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