[发明专利]用于使游泳者的动作的表现度量公式化的系统和方法

说明书

本发明涉及一种用于使诸如水上运动动作，优选游泳姿势的动作的表现度量公式化的系统，所述系统包括可佩戴传感器装置；所述可佩戴传感器装置包括4个压力传感器、9自由度惯性测量单元(IMU)、与所述压力传感器和所述IMU通信的微处理器，和柔性硅带形式的防水外壳，所述防水外壳用以容纳所述微处理器、所述压力传感器和所述IMU。所述系统包括外部计算机和处理单元，所述外部计算机经由所述微处理器与所述装置通信以用于从所述压力传感器和所述IMU的每一者接收输入数据并组合，所述处理单元配置成组合所述至少一个压力传感器和所述IMU两者的所述输入数据。所述输入数据用于推断至少一个力幅值和至少一个力方向，所述输入数据用于提供所述水上运动动作的所述表现度量。

技术领域

本发明涉及用于使用户的动作的表现度量公式化的系统和方法，特别是对于水上运动(尤其是游泳)的应用。本发明包括可佩戴装置和相关软件以用于共同地监测姿势技术。虽然一些实施例将在本文特别地参考该应用进行描述，但是应当理解，本发明不限于此类使用领域，并且可适用于更广泛情景。

背景技术

在整个说明书中，背景技术的任何讨论不应以任何方式视为承认：此类技术为众所周知的，或形成本领域中公知常识的一部分。

在专业运动员中，用于监测运动表现的可佩戴附件为周知的和普遍的。最近，用于监测运动表现的较低成本可佩戴装置的出现已将此类表现监测带给普通人。传统上，仅基本工具为可用的，诸如秒表、姿势计数和心率监测，其提供了仅关于效果但不关于输入和努力(effort)的洞察力。

更特别地观察水上运动，对于所有技术水平的水上运动员而言日益普遍的是测量并收集关于其游泳表现的信息。游泳者和/或游泳者教练能够利用所收集信息来评估薄弱环节并且以减少游泳单圈时间的目标改善表现。

游泳固有地为一项复杂运动。表现取决于运动员生成的身体-系统上的阻力和推力。阻力包括各种形式的拖曳力(例如，摩擦力、压力和波纹拖曳力)，该拖曳力与运动员的正向方向相对起作用并且通常取决于形式和技术。推力(由于臂部、足部和全身动作)在各种方式起作用，取决于运动员施加努力的方向。然而，遗憾的是，仅努力在正向方向上的分量将运动员在其期望方向上向前推进。

通过将由运动员所做的努力定量地测量为矢量，无论其为力、功率、压力或一些其它相关度量，可推导出真实表现和努力效率度量，一种度量使运动员在所有方向上的总输出努力相关于仅在其期望方向上推动游泳者的努力。当相比于其它可用度量(诸如速度、姿势速率、时间，和距离每姿势)时，相关于效率的其它表现度量(其可更佳地通知游泳者其技术)可从总努力和仅在期望方向上的努力的度量进行推导。

通过监测和分析推力和阻力以及诸如上文所述及那些的度量，通过使其阻力最小化，和增加并优化推力幅值和方向，游泳者可增加速度。

存在用于测量推力的各种已知技术。这些技术包括将绳索附接至游泳者，利用视频系统，利用控制流水通道和池外机械。此类已知系统为不易于携带的，价格昂贵的，并且通常需要经训练专业人员来操作。这些系统通常适合生物力学专家。因此，这些设施通常仅安装于精英运动员的现有技术训练中心并使用。

用于测量推力的其它已知技术包括利用可佩戴个人装置，该可佩戴个人装置未受到上文所述及设施的限制。这些方法探究了压力传感器在游泳者手部上的使用以评估以手部水平所生成的推力。

游泳所涉及的动力学和动作学为十分复杂的。虽然大多数教练可视觉上识别游泳者关于技术的错误(其为费时费力的，并且仅提供关于粗差的定性反馈)，但是更细微技术错误可更难以识别，并且需要一些前述设施。教练很少采用这些设施，不仅因为它们笨重且昂贵，而且因为其经常需要生物力学专家来分析并领会所捕获数据。

已知装置利用手部上的压力传感器来估算力，其中重点是利用手部周围的多个压力传感器来得到力估算幅值。在一些情况下，已知装置还利用独立传感器来监测方向。

相关技术描述