体育运动中的传感器精.ppt

体育运动中的传感器第1页，本讲稿共28页柔性压力传感器柔性压力传感器1生物电、声传感器生物电、声传感器2体感游戏体感游戏3目目录录体育运动中的传感器体育运动中的传感器第2页，本讲稿共28页柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器数字跑道数字跑道数字跑鞋数字跑鞋体育运动中的传感器体育运动中的传感器第3页，本讲稿共28页柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器 这个元件听上去复杂，其实实物就像这个元件听上去复杂，其实实物就像一张纸一张纸一样，可以一样，可以任意按压弯曲任意按压弯曲。而对接触物形状自适。而对接触物形状自适应的特性，也就是为什么赋予它应的特性，也就是为什么赋予它“柔性柔性”的缘故。的缘故。具体说来，传感器是由具体说来，传感器是由上下两层聚酯薄膜上下两层聚酯薄膜组组成，中间在阵列与行列方向上，分布着一些成，中间在阵列与行列方向上，分布着一些导体导体，两根不同方向的导体两根不同方向的导体相交的点相交的点上，装有上，装有传感器单传感器单元元。第4页，本讲稿共28页柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器第5页，本讲稿共28页 标准的标准的TekscanTekscan压力传感器压力传感器（美国（美国TekscanTekscan公司研制得到）由公司研制得到）由2 2片很薄的片很薄的聚酯聚酯薄膜薄膜组成，导体外表有特殊的组成，导体外表有特殊的压敏半导体压敏半导体材料材料涂层。涂层。当当2 2片薄膜合为一体时，大量的横向导片薄膜合为一体时，大量的横向导体和纵向导体的体和纵向导体的交叉点交叉点就形成了就形成了压力感应压力感应点点阵列。阵列。柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器第6页，本讲稿共28页 当当外力作用外力作用到这些感应点上时，半导体的到这些感应点上时，半导体的阻值阻值会随外力的变化而会随外力的变化而成比例变化成比例变化，由此来，由此来反映感应点反映感应点的的压力值压力值。当压力为当压力为0 0时，阻值最大；时，阻值最大；压力越大压力越大，阻值越小阻值越小，从而可以反映出两接触面间的从而可以反映出两接触面间的压力分布情况压力分布情况。通过。通过扫描和测量每一个施力单元的扫描和测量每一个施力单元的电阻变化电阻变化，确定表面力，确定表面力的幅值和时间特征，使用的幅值和时间特征，使用TekscanTekscan的配套分析软件，的配套分析软件，得到得到实时二维或三维图像实时二维或三维图像。柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器第7页，本讲稿共28页柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器数字跑道数字跑道第8页，本讲稿共28页 当运动员踩在跑道上时，由于当运动员踩在跑道上时，由于受力情况不同受力情况不同，两层，两层薄膜的薄膜的接触面积发生改变接触面积发生改变，从而引发其中的，从而引发其中的电阻大小电阻大小发发生改变。传感器再将这些变化的数据传输到与之相生改变。传感器再将这些变化的数据传输到与之相连的电脑里，经过连的电脑里，经过专门软件的分析专门软件的分析，就可以得出运，就可以得出运动员在训练中的各项参数，结合运动项目的基本规动员在训练中的各项参数，结合运动项目的基本规律和训练专家的知识与经验，还能知道此次动作完律和训练专家的知识与经验，还能知道此次动作完成的好坏。成的好坏。柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器数字跑道数字跑道第9页，本讲稿共28页柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器数字跑鞋数字跑鞋第10页，本讲稿共28页 两只鞋的外侧，各伸出来一个像两只鞋的外侧，各伸出来一个像U U盘接口一样的盘接口一样的东西，这叫东西，这叫信号采集器信号采集器，是用来采集传感器的信息并向，是用来采集传感器的信息并向运动员的运动员的特制腕表特制腕表发送信号的装置。而传感器呢，就发送信号的装置。而传感器呢，就藏在鞋底与鞋垫之间。运动员在训练时的技术数据，藏在鞋底与鞋垫之间。运动员在训练时的技术数据，首先由鞋底发送到腕表上，教练员再在自己的首先由鞋底发送到腕表上，教练员再在自己的手持终手持终端端上进行查询，接收来自腕表发送过来的信息上进行查询，接收来自腕表发送过来的信息。柔性阵列压力传感器柔性阵列压力传感器数字跑鞋数字跑鞋第11页，本讲稿共28页生物电、声传感器生物电、声传感器JY-1八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪体育运动中的传感器体育运动中的传感器第12页，本讲稿共28页 测量记录运动员在相距50100米远处各种运动状态下八块肌肉的电信号。生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪第13页，本讲稿共28页4、测得的得的8块肌肌电之之间的相互的相互协调关系，可以分关系，可以分析不同运析不同运动员的技的技术动作特点，从而找到最佳的作特点，从而找到最佳的运运动时间的的强度度。3、运、运动员神神经机能机能变化化的情况，因的情况，因为脑神神经（除眼神（除眼神经外）的所有外部表外）的所有外部表现都可都可归纳为肌肉肌肉活活动。2、运、运动员肌肉的疲肌肉的疲劳和恢复情况，以便科学的和恢复情况，以便科学的安排运安排运动量量。1、运、运动员在运在运动情况下肌肉的力量、功能、技能状情况下肌肉的力量、功能、技能状态，以掌握运，以掌握运动员身体素身体素质的的发展情况。展情况。生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪作用作用第14页，本讲稿共28页发送部分放在运送部分放在运动员身上身上体积小体积小生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪重量轻重量轻功耗低功耗低第15页，本讲稿共28页八道肌电遥测仪是八道肌电遥测仪是一个脉辐调频制遥一个脉辐调频制遥测系统（测系统（PAMFMPAMFM）。）。生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪第16页，本讲稿共28页发送部分发送部分:选择脉冲选择脉冲发生器产生按时间顺序排发生器产生按时间顺序排列的脉冲列的脉冲,分别通过电子开关分别通过电子开关(T G)(T G)将将放大了的放大了的肌电信号肌电信号进行进行采样采样,得到按固定得到按固定时间顺序幅度变化的时间顺序幅度变化的脉冲序列脉冲序列(群路信号群路信号)去调制发射机去调制发射机,通过通过天线天线发送出去。发送出去。生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪第17页，本讲稿共28页生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪第18页，本讲稿共28页接收部分接收部分:接收天线接收天线将信号送到将信号送到调频接收机调频接收机得到得到群路信号群路信号,经缓冲放大后经缓冲放大后,解出解出帧同步信帧同步信号及路同步信号号及路同步信号,由此产生选通脉冲经电由此产生选通脉冲经电子开关将八路信号的脉冲序列进行子开关将八路信号的脉冲序列进行分路分路。此此断续的脉冲断续的脉冲通过采样保持通过采样保持电路和滤波器电路和滤波器,使信号得到恢复使信号得到恢复,进行记录和显示。进行记录和显示。生物电、声传感器生物电、声传感器八道肌电遥测仪八道肌电遥测仪第19页，本讲稿共28页体感运动体感运动体育运动中的传感器体育运动中的传感器第20页，本讲稿共28页体感游戏体感游戏第21页，本讲稿共28页体感游戏体感游戏第22页，本讲稿共28页体感游戏体感游戏惯性感测惯性感测 主要是以惯性传感器为主，例如用主要是以惯性传感器为主，例如用重力传感器，陀螺仪重力传感器，陀螺仪以及以及磁传感器磁传感器等来感等来感测使用者测使用者肢体动作肢体动作的物理参数，分别为加的物理参数，分别为加速度、角速度以及磁场，再根据此些物理速度、角速度以及磁场，再根据此些物理参数来求得使用者在空间中的各种动作。参数来求得使用者在空间中的各种动作。第23页，本讲稿共28页 光学感测光学感测 主要代表厂商为主要代表厂商为 Sony Sony 及及MicrosoftMicrosoft。早在早在 2005 2005年以前，年以前，Sony Sony 便推出便推出 了光学感了光学感应套件应套件EyeToyEyeToy，主要是通过，主要是通过光学传感光学传感器器获取获取人体影像人体影像，再将此人体影像的肢体，再将此人体影像的肢体动作与游戏中的内容互动，主要是以动作与游戏中的内容互动，主要是以2D2D平平面为主，而内容也多属较为简易类型的互面为主，而内容也多属较为简易类型的互动游戏。动游戏。体感游戏体感游戏第24页，本讲稿共28页 直到直到 2010 2010年，年，MicrosoftMicrosoft发表了跨世代发表了跨世代的全新体感感应套件的全新体感感应套件KinectKinect，号称无，号称无需使用任何体感手柄，便可达到体感的效需使用任何体感手柄，便可达到体感的效果，而比起果，而比起 EyeToy EyeToy更为进步的是，更为进步的是，Kinect Kinect 同时使用同时使用激光及摄像头（激光及摄像头（RGBRGB）来获取人体来获取人体影像信息，可捕捉人体影像信息，可捕捉人体3D3D全身影像全身影像，具有，具有比起比起EyeToyEyeToy更为进步的深度信息，而且不更为进步的深度信息，而且不受任何灯光环境限制。受任何灯光环境限制。体感游戏体感游戏第25页，本讲稿共28页 联合感测联合感测 主要代表厂商为主要代表厂商为NintendoNintendo及及 Sony Sony。20062006年所推出的年所推出的 WiiWii，主要是在手柄上，主要是在手柄上放置一个放置一个重力传感器重力传感器，用来侦测手部三，用来侦测手部三轴向的加速度，以及一轴向的加速度，以及一红外线传感器红外线传感器，用来感应在电视屏幕前方的红外线发射用来感应在电视屏幕前方的红外线发射器讯号，主要可用来侦测手部在垂直及器讯号，主要可用来侦测手部在垂直及水平方向的位移，来操控一空间鼠标。水平方向的位移，来操控一空间鼠标。体感游戏体感游戏第26页，本讲稿共28页体感游戏体感游戏第27页，本讲稿共28页Thanks!第28页，本讲稿共28页