一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置

技术领域

本发明涉及花样滑冰技术领域，更具体的说是一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置。

背景技术

目前，花样滑冰的技术动作包括滑行、步法、跳跃和旋转，其中跳跃动作是运动员获胜的关键核心技术。跳跃动作划分为四个阶段：准备、起跳、空中和落冰。随着跳跃技术的革新目前世界最高跳跃周数已经可以达到4周，甚至还有选手正在尝试四周半的难度。在运动员不断挑战更高难度的同时，在起跳和落冰的环节也暴露了一些偷周的问题。

花样滑冰的裁判系统分为两个部分，一组技术官员分别确认运动员所完成的技术动作名称、技术动作等级。另外一组裁判组是在技术组给出的技术动作名称和技术等级的基础上，再给出该动作的质量分和节目内容分，最终两组给出的分数相加后构成了运动员的最终得分。

针对周数缺少的问题，花样滑冰规则也给出了相对的判法标准。如：当一个跳跃周数缺少大于等于180°时将被降级；当一个跳跃周数大于90°小于180°时将获得该跳跃基础分值的70％；当一个跳跃周数等于90°时将获得该跳跃的基础分值，但会在裁判的质量分中给予扣分。这一系列对于跳跃周数的判罚都是以规则为杠杆约束运动员跳跃周数完整。

但是，在实际的训练中，教练员在场外指导，运动员在冰面训练，对于运动员每一次跳跃训练，教练员无法做到每个动作进冰场确认周数。所以在周数确认的认知上还有差别。在比赛中，一个跳跃周数不足的动作可以大大影响最终的成绩。当前跳跃动作评估存在以下问题：

1、比赛和训练中对于起跳、落地时刻的判断标准难以达成主观统一，不同人在不同角度观察得到的结论可能会有偏差；

2、训练中，主要通过自身主观感受评估，有时跟实际差异较大，不利于训练时精准调控发力和技术细节；

3、比赛中，专家通过观看回放录像，对于起跳、落地及旋转角度的主观判断往往会产生争议，从而给比赛评分带来不确定性；

4、基于深度学习和机器视觉结合的花样滑冰周数计算方法，需要多相机阵列(工业级相机)配合才能完成较为精确的结果，通常在比赛未经过标定的相机采集的视频无法获得精准计周结果，因此这种方法的应用范围受到限制。

因此，如何提供一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置以解决上述至少一个技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置，将智能传感器安装在冰鞋上，有助于根据运动员起跳时间和落冰时间算出空中旋转周数，可以在训练中对运动员周数不足做出反馈，节省出教练进入冰场确认周数的时间，提高训练效率，帮助运动员形成正确的空间感和时间感，保证跳跃动作周数的准确性，提高运动成绩。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置，包括智能传感器、智能传感器夹具、自锁装置以及智能设备；所述智能传感器夹具主体底部与所述智能传感器连接；所述自锁装置与所述智能传感器夹具主体顶端连接，所述自锁装置将所述智能传感器夹具卡在冰鞋底部的结构孔处；所述智能传感器通过无线传输技术与所述智能设备连接。

优选的，所述智能传感器包括加速度传感器以及角加速度传感器；所述加速度传感器以及所述角加速度传感器分别通过无线传输技术与所述智能设备连接；所述加速度传感器用于测量冰鞋运动的加速度，所述角加速度传感器用于测量冰鞋旋转的角度。

优选的，所述智能传感器夹具设有旋转轴安装孔、第一安装孔、第二安装孔以及冰鞋卡槽；所述旋转轴安装孔和所述第一安装孔位于所述智能传感器夹具同一面的两侧对角线处，所述旋转轴安装孔以及所述第一安装孔分别与所述自锁装置连接；所述冰鞋卡槽位于所述智能传感器夹具主体中间，所述冰鞋卡槽用于放置冰刀；所述第二安装孔位于与所述旋转轴安装孔和所述第一安装孔相对的平面，所述第二安装孔用于安装所述智能传感器。

优选的，所述自锁装置包括自锁盖、钢珠、弹簧以及固定螺栓；所述自锁盖设有与所述旋转轴安装孔直径相配的安装孔以及与所述第一安装孔直径相配的固定孔；所述安装孔与所述固定孔位于所述自锁盖的两侧；所述固定螺栓用于依次通过所述安装孔和所述旋转轴安装孔将所述自锁盖与所述智能传感器夹具进行固定；所述固定孔所在轴线上设有同轴的所述弹簧，所述弹簧远离所述智能传感器夹具的一侧接有所述钢珠；所述自锁盖用于绕所述旋转轴安装孔转动，所述钢珠嵌入所述固定孔为自锁状态。

优选的，所述智能设备包括加速度评估模块和角加速度评估模块；所述加速度评估模块根据所述加速度传感器测量的Z轴加速度判断起跳与落地时刻；所述角加速度评估模块根据所述角加速度传感器测量的Z轴角加速度判断在起跳与落地时间内冰鞋旋转的周数。

优选的，所述智能设备还包括高度跳跃模块，用于计算跳跃的高度。

优选的，所述起跳时刻判断过程为：当前时刻t1为参照，若满足在之前的Δt内，一双冰鞋获取的Z轴加速度均大于起跳加速度阈值，则当前时刻t1为起跳时刻；

其中，所述起跳加速度阈值公式为：α

所述落地时刻判断过程为：首先判断当前时刻处于跳起状态；其次，从起跳时刻起对Z轴加速度进行二次积分得到位移S＝0，此时判断当前时刻为落地时刻；

所述旋转周数统计过程为：在脚尖起跳到落地时刻之间，对绕Z轴旋转的角加速度进行二次积分，得到的结果即为绕Z轴角度变化量。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置，智能传感器通过智能传感器夹具安装在冰鞋底部，对冰鞋号码通用，简单安装随时拆除，重量轻、佩戴无感；并且，通过智能传感器采集的加速度、角加速度信息有助于精确计算脚尖旋转的周数。

附图说明

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。

图1附图为本发明提供的结构示意图。

图2附图为本发明提供的周数测量装置位置示意图。

图中，1-固定螺栓，2-固定孔，3-自锁盖，4-旋转轴安装孔，5-第二安装孔，6-智能传感器，7-智能传感器夹具，8-冰鞋卡槽，9-第一安装孔，10-弹簧，11-钢珠。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种安装在花样滑冰冰鞋的跳跃周数测量装置，包括智能传感器6、智能传感器夹具7、自锁装置以及智能设备；智能传感器夹具7主体底端与智能传感器6连接，用于将智能传感器6固定在冰鞋上；自锁装置与智能传感器夹具7主体顶端连接，用于将智能传感器夹具7卡在冰鞋底部的结构孔处；智能传感器6通过无线传输技术与智能设备连接，智能传感器采集冰鞋的加速度，并发送至智能设备；智能设备根据加速度数据获取冰鞋的旋转周数。智能设备可为手持设备，便于专家观看跳跃周数，从而进行打分。本发明设计的智能传感器夹具7将智能传感器6安装在冰鞋冰刀前面上，如图2圆圈所在位置，有助于根据运动员起跳时间和落冰时间算出空中旋转周数；并且智能传感器夹具7对冰鞋号码通用，简单安装随时拆除，重量轻、佩戴无感。

在本实施例中，智能传感器6包括角加速度传感器、加速度传感器、蓝牙发射模块以及电源模块，加速度传感器与角加速度传感器通过蓝牙发射模块与智能设备连接，角加速度传感器用于采集冰鞋运动的角加速度，加速度传感器用于采集冰鞋运动的加速度，蓝牙发射模块用于将采集的角加速度数据发送至智能设备，电源模块为角加速度传感器和蓝牙发射模块提供电源。其中，加速度数据包括加速度以及角加速度；加速度传感器用于测量冰鞋运动的Z轴方向加速度(Z轴正方向为竖直向上)，角加速度传感器用于测量冰鞋旋转的Z轴方向角加速度。

在本实施例中，智能传感器夹具7设有旋转轴安装孔4、第一安装孔9第二安装孔5以及冰鞋卡槽8；旋转轴安装孔4和第一安装孔9位于智能传感器夹具7同一面的两侧对角线处，旋转轴安装孔4以及第一安装孔9分别与自锁装置连接；冰鞋卡槽8位于旋转轴安装孔4和第一安装孔9之间，冰鞋卡槽8用于放置冰刀；第二安装孔5位于与旋转轴安装孔4和第一安装孔9相对的平面，第二安装孔5用于安装智能传感器6。本发明设置的智能传感器夹具7对冰鞋号码通用，简单安装随时拆除，重量轻、佩戴无感。

在本实施例中，自锁装置包括自锁盖3、钢珠11、弹簧10以及固定螺栓1；自锁盖3设有与旋转轴安装孔4直径相配的安装孔，安装孔所在轴线上设有同轴的固定螺栓1；固定螺栓1用于通过旋转轴安装孔4将自锁盖3与智能传感器夹具7连接；自锁盖3还设有与第一安装孔9直径相配的固定孔2，该孔所在轴线上设置有同轴的弹簧10，弹簧10远离智能传感器夹具7的一侧接有钢珠11，钢珠11露出一半；安装孔与固定孔2位于自锁盖3的两侧；自锁盖3用于绕旋转轴安装孔4转动，固定螺栓1起到固定和转轴作用，将智能传感器夹具7固定在冰刀上。其中，锁止过程为：钢珠11露出一半，将自锁盖3绕旋转轴顺时针转动，将要移动至第一安装孔9时，由于弹簧10的弹力，钢珠11被自锁盖3压至第一安装孔9内，直至自锁盖3旋转至固定孔2与第一安装孔9完全重合时，钢珠11被弹簧10的弹力嵌入固定孔2，固定螺栓1进行固定，从而实现自锁。

在本实施例中，智能设备包括加速度评估模块、角加速度评估模块以及高度跳跃模块；加速度评估模块根据加速度传感器测量的Z轴(竖直方向)加速度判断起跳与落地时刻；起跳时刻判断过程为：当前时刻t1为参照，若满足在之前的Δt内，一双冰鞋获取的Z轴加速度均大于起跳加速度阈值，公式为：

α

则当前时刻t1为起跳时刻；起跳加速度阈值公式为：α

落地时刻判断过程为：首先判断当前时刻为起跳时刻，之后时间段处于跳起状态；起跳后，Z轴速度会逐渐减小到0(此时为跳跃最高点)，随后运动员沿Z轴负方向加速，即开始下落；当Z轴负方向速度为0时，即为着陆时刻。运动员从起跳时刻到落地时刻沿Z轴运动总位移为0。因此从起跳时刻起对加速度二次积分得到的位移S＝0即判断当前时刻为落地时刻(此时只要一只脚着陆即判断为着陆)；Z轴路程公式为：

令运动员沿Z轴位移为0的时刻即为落地时间t

角加速度评估模块根据角加速度传感器测量的Z轴角加速度判断在起跳与落地时间内冰鞋旋转的周数；旋转周数统计过程为：在脚尖起跳到落地时刻之间，对绕Z轴旋转的角加速度进行二次积分，积分公式为：

r

α(t)为当前时刻Z轴角加速度；

此时得到的结果即为绕Z轴角度变化量，一周的角度变化量为360°，根据绕Z轴角度变化量除以一周的角度变化量，可以得到旋转的周数。

高度跳跃模块根据Z轴起跳速度计算跳跃的高度，高度公式为：

h＝v

其中，v

本发明还可以计算跳跃时间，时间公式为：

t＝t

其中，t

跳跃时间、跳跃高度以及旋转周数对于运动员训练中对自己动作感知、动作纠正有十分重要的意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。