[发明专利]短跑中足底与起跑器间作用力测量装置

说明书

技术领域

本发明属于运动辅助训练技术领域，涉及到短跑运动，具体涉及一种短跑中足底与起跑器间作用力测量装置。

背景技术

短距离赛跑如100m、200m和400m跑，由于比赛时间较短，对运动员来说，千分之一秒都显得尤为重要。因此，有效的起跑是取得比赛成功的关键因素之一。蹲踞式起跑是国际上先进主流的短距离起跑方式，它是完整短跑技术的起始技术，影响着后续技术的发挥以及比赛时的心理状态。蹲踞式起跑姿势可以使身体能够迅速摆脱静止状态，获得积极的蹬伸动力及向前最大蹬力，从而为起跑后的加速创造条件。在蹲踞式起跑过程中，当运动员蹬离起跑器时，脚底几乎与起跑器垂直，故蹬力最大，加速度也最大，运动员自然就可以迅速地摆脱静止状态，尽早地达到较高速度。

根据作用力与反作用力的原理，运动员获得的向前的推动力越大，其起跑加速度也越大，可以把是否有利于获得的向前的水平加速度，作为起跑方式好坏的依据，水平向前的加速度由离开踏板瞬间的水平冲量决定，也即力的大小、时间和力的方向，力的方向取决于踏板和地面的角度。最佳的起跑姿势要综合考虑向前的水平推动力、达到最大力所用的时间和平衡力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，在起跑踏板的受力斜面上布置采集足底压力信息的传感器，通过对压力数据的分析，根据动量守恒定律，可以找到使受训练者向前的水平推动力越大，保持平衡的切向力最小，同时用于达到最大力时间最短的起跑方式。

本发明的技术方案是：本发明的短跑中足底与起跑器间作用力测量装置，包括三维测力起跑器、步态识别单元、传感系统信号处理器，三维测力起跑器的前踏板、后踏板上分别设有踏板间距采集单元、起跑角度采集单元，在前踏板、后踏板的受力斜面上均布置了接受足底压力信息的三维力压力传感器，压力传感器将采集的信号发送给传感系统信号处理器，与传感系统信号处理器无线连接的步态识别单元包括设置于鞋夹层的脚底压力传感器和无线通信单元。所述脚底压力传感器每只脚设有五组，鞋夹层的前掌设置三组用于测量踏板对脚的反作用力，鞋夹层的脚趾部分设置二组用于测量地面对脚的反作用力。所述传感系统信号处理器包括依次连接的信号转换放大单元、数据处理单元和控制器，所述控制器用于接收数据处理单元输出的数据进行分析计算确定短跑训练指标的最优数据，所述数据处理单元包括数据过滤单元、数据分类单元、数据融合处理单元和数据库单元，所述数据过滤单元用于过滤传感器采集的错误数据，所述数据分类单元对过滤后的数据进行分类，数据融合处理单元根据数据分类单元的数据进行融合处理输出二维数据表，数据库用于存储检测数据和标准数据。所述传感系统信号处理器还包括信息输入单元，所述信息输入单元包括短跑运动员信息，信息包括身高、体重、腿部指标和脚步指标。

上述压力传感器包括圆环电容单元组和条状电容单元组，所述条状电容单元组设置在圆环电容单元组外基板的四角，圆环电容单元组包括两对以上圆环电容单元对，所述圆环电容单元对包括两个圆环电容单元，所述条状电容单元组包括X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组，X方向差动电容单元组和Y方向差动电容单元组均包括两个以上相互形成差动的电容单元模块，所述电容单元模块是由两个以上的条状电容单元组成的梳齿状结构，每个圆环电容单元和条状电容单元均包括上极板的驱动电极和下极板的感应电极。