本發(fā)明涉及觸覺反饋訓(xùn)練，特別是指一種用于羽毛球訓(xùn)練的可穿戴觸覺反饋裝置。

背景技術(shù)：

1、觸覺反饋訓(xùn)練技術(shù)領(lǐng)域包含應(yīng)用于各種教育和訓(xùn)練環(huán)境中的觸覺反饋技術(shù)。該技術(shù)通過模擬真實(shí)的觸覺感受，以增強(qiáng)虛擬環(huán)境中的交互體驗(yàn)，核心內(nèi)容涉及觸覺傳感器、觸覺反饋裝置以及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，共同作用于用戶，通過皮膚的感覺通道傳遞信息，在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練、醫(yī)療康復(fù)及虛擬現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域，觸覺反饋技術(shù)正在逐漸被廣泛研究和應(yīng)用，以達(dá)到提高用戶體驗(yàn)和交互效率的目的。

2、其中，用于羽毛球訓(xùn)練的可穿戴觸覺反饋裝置是指專為羽毛球運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練設(shè)計(jì)的設(shè)備，通過集成在服裝或配件中的觸覺反饋元件，直接作用于用戶身體的特定部位，通過檢測用戶的運(yùn)動(dòng)姿勢和拍球動(dòng)作，實(shí)時(shí)提供觸覺反饋，從而幫助用戶調(diào)整和優(yōu)化運(yùn)動(dòng)技巧，裝置支持個(gè)性化的訓(xùn)練需求，幫助初學(xué)者快速掌握正確的羽毛球運(yùn)動(dòng)技巧。

3、傳統(tǒng)技術(shù)在運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練特別是羽毛球訓(xùn)練中的應(yīng)用仍顯不足，主要表現(xiàn)在缺乏對運(yùn)動(dòng)動(dòng)作細(xì)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和個(gè)性化反饋，傳統(tǒng)技術(shù)多側(cè)重于基本的觸覺反饋，未能深入到運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的精確調(diào)整和優(yōu)化，此外，在同步運(yùn)動(dòng)動(dòng)作方面的能力較弱，未能實(shí)現(xiàn)步法與揮拍之間的有效時(shí)間對齊，這限制了訓(xùn)練的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，影響了訓(xùn)練的針對性和運(yùn)動(dòng)技能的快速提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺乏對運(yùn)動(dòng)動(dòng)作細(xì)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和個(gè)性化反饋，傳統(tǒng)技術(shù)多側(cè)重于基本的觸覺反饋，未能深入到運(yùn)動(dòng)動(dòng)作的精確調(diào)整和優(yōu)化，此外，在同步運(yùn)動(dòng)動(dòng)作方面的能力較弱，未能實(shí)現(xiàn)步法與揮拍之間的有效時(shí)間對齊，這限制了訓(xùn)練的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，影響了訓(xùn)練的針對性和運(yùn)動(dòng)技能的快速提升的技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種用于羽毛球訓(xùn)練的可穿戴觸覺反饋裝置。所述技術(shù)方案如下：

2、一方面，提供了一種用于羽毛球訓(xùn)練的可穿戴觸覺反饋裝置，包括：

3、運(yùn)動(dòng)參數(shù)提取模塊通過手腕和腳踝傳感器收集用戶的步態(tài)和揮拍動(dòng)作，提取運(yùn)動(dòng)步長、移動(dòng)方向與速度信號，計(jì)算步長增量、位移變化及揮拍的加速度和旋轉(zhuǎn)角度，并同步運(yùn)動(dòng)軌跡，生成原始動(dòng)作數(shù)據(jù)；

4、動(dòng)作解析模塊基于所述原始動(dòng)作數(shù)據(jù)，分析步法移動(dòng)軌跡，計(jì)算位移坐標(biāo)變化與步長變化率，提取擊球時(shí)加速度和角速度，識別關(guān)鍵動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，得到動(dòng)作關(guān)鍵指標(biāo)；

5、時(shí)序?qū)Ρ饶K基于所述動(dòng)作關(guān)鍵指標(biāo)，對比標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板，計(jì)算步法與揮拍之間的時(shí)間延遲量，匹配步法與揮拍動(dòng)作，確定動(dòng)作偏差類型和時(shí)間偏差，生成偏差分析結(jié)果；

6、觸覺信號生成模塊基于所述偏差分析結(jié)果，計(jì)算步法和揮拍異常的時(shí)間偏差量，調(diào)整異常動(dòng)作時(shí)的振動(dòng)模式，生成振動(dòng)控制信號；

7、反饋執(zhí)行模塊基于所述振動(dòng)控制信號，調(diào)整振動(dòng)頻率與幅度，監(jiān)測反饋后的步態(tài)和揮拍動(dòng)作，對比原始動(dòng)作偏移量，記錄調(diào)整前后動(dòng)作偏差，生成訓(xùn)練反饋結(jié)果。

8、另一方面，所述原始動(dòng)作數(shù)據(jù)包括步長記錄、速度波形、加速度曲線和旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)，所述動(dòng)作關(guān)鍵指標(biāo)包括步法變化頻率、擊球速度、加速度峰值和角速度分析結(jié)果，所述偏差分析結(jié)果包括步法啟動(dòng)延遲、揮拍同步性評分和動(dòng)作偏差類型，所述振動(dòng)控制信號包括調(diào)整的振動(dòng)頻率、振動(dòng)模式和振動(dòng)持續(xù)時(shí)間設(shè)置，所述訓(xùn)練反饋結(jié)果包括振動(dòng)效果監(jiān)測數(shù)據(jù)、動(dòng)作響應(yīng)分析結(jié)果和偏差趨勢比較結(jié)果。

9、另一方面，所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)提取模塊包括；

10、傳感器數(shù)據(jù)分析子模塊基于手腕和腳踝傳感器收集用戶的步態(tài)和揮拍動(dòng)作，分析運(yùn)動(dòng)步長、移動(dòng)方向以及速度信號，識別運(yùn)動(dòng)模式和時(shí)間節(jié)奏，得到運(yùn)動(dòng)節(jié)奏特征；

11、運(yùn)動(dòng)特征計(jì)算子模塊基于所述運(yùn)動(dòng)節(jié)奏特征，計(jì)算相鄰時(shí)間段內(nèi)的步長增量和位移矢量變化，分析揮拍過程中的加速度與旋轉(zhuǎn)角度，量化動(dòng)作強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確度，生成運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)；

12、數(shù)據(jù)同步子模塊基于所述運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，計(jì)算步態(tài)與揮拍的相對時(shí)間偏移量，對齊運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)的時(shí)間戳，調(diào)整時(shí)間軸上數(shù)據(jù)點(diǎn)的同步匹配度，得到原始動(dòng)作數(shù)據(jù)。

13、另一方面，所述量化動(dòng)作強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確度，采用公式：

14、；

15、生成運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)；

16、其中，代表運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度指標(biāo)，代表第幀的揮拍加速度，代表第幀的揮拍旋轉(zhuǎn)角度，代表計(jì)算區(qū)間內(nèi)的時(shí)間幀數(shù)，代表第幀的位移速度，代表時(shí)間窗口內(nèi)的平均位移速度。

17、另一方面，所述動(dòng)作解析模塊包括；

18、位移方向分析子模塊基于所述原始動(dòng)作數(shù)據(jù)，分析步法位移方向，計(jì)算每個(gè)運(yùn)動(dòng)序列的位移坐標(biāo)變化值，確定運(yùn)動(dòng)方向的穩(wěn)定性和變化趨勢，生成方向穩(wěn)定性分析結(jié)果；

19、步長變化率計(jì)算子模塊基于所述方向穩(wěn)定性分析結(jié)果，提取相鄰時(shí)間段的步長變化值，分析每個(gè)周期內(nèi)的步長增量，計(jì)算步長變化速率，并判斷步法節(jié)奏是否存在異常波動(dòng)，得到節(jié)奏波動(dòng)指數(shù)；

20、揮拍動(dòng)力計(jì)算子模塊基于所述節(jié)奏波動(dòng)指數(shù)，提取揮拍動(dòng)作中的速度和角度變化數(shù)據(jù)，測算加速度峰值和瞬時(shí)角速度，對比步法數(shù)據(jù)與揮拍動(dòng)作在時(shí)間軸上的同步性，識別關(guān)鍵動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，生成動(dòng)作關(guān)鍵指標(biāo)。

21、另一方面，所述計(jì)算步長變化速率，采用公式：

22、；

23、判斷步法節(jié)奏是否存在異常波動(dòng)，得到節(jié)奏波動(dòng)指數(shù)；

24、其中，代表步長變化速率，代表第個(gè)時(shí)間周期內(nèi)的步長，代表上個(gè)時(shí)間周期的步長，代表步長變化周期總數(shù)，代表第個(gè)時(shí)間點(diǎn)，代表上個(gè)時(shí)間點(diǎn)。

25、另一方面，所述時(shí)序?qū)Ρ饶K包括；

26、特征參數(shù)比對子模塊基于所述動(dòng)作關(guān)鍵指標(biāo)，將動(dòng)作關(guān)鍵指標(biāo)與標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板進(jìn)行對比，計(jì)算步長、速度和角度參數(shù)的加權(quán)偏差均值，評估動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對離散度，識別關(guān)鍵的性能偏差點(diǎn)，得到關(guān)鍵偏差參數(shù)；

27、時(shí)間延遲分析子模塊利用所述關(guān)鍵偏差參數(shù)，針對步法啟動(dòng)與揮拍動(dòng)作間的時(shí)間序列進(jìn)行差值計(jì)算，提取兩動(dòng)作間的時(shí)間間隔，設(shè)定時(shí)間延遲基準(zhǔn)值，對比并判斷實(shí)時(shí)時(shí)間間隔的偏移方向，生成時(shí)間偏移量；

28、時(shí)間偏差分類子模塊基于所述時(shí)間偏移量，步法啟動(dòng)與揮拍動(dòng)作之間的時(shí)間差異進(jìn)行分類，劃分時(shí)間偏差的類型，分析偏差在動(dòng)作序列中的分布頻率，得到偏差分析結(jié)果。

29、另一方面，所述計(jì)算步長、速度和角度參數(shù)的加權(quán)偏差均值，采用公式：

30、；

31、評估動(dòng)作的標(biāo)準(zhǔn)偏差和相對離散度，識別關(guān)鍵的性能偏差點(diǎn)，得到關(guān)鍵偏差參數(shù)；

32、其中，代表加權(quán)偏差均值，表示第個(gè)樣本的權(quán)重，表示第個(gè)樣本的觀測值，代表標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)作模板中第個(gè)參數(shù)值，代表測量的動(dòng)作參數(shù)總數(shù)。

33、另一方面，所述觸覺信號生成模塊包括；

34、振動(dòng)幅度調(diào)整子模塊基于所述偏差分析結(jié)果，提取步法異常和揮拍誤差的數(shù)據(jù)，計(jì)算對應(yīng)的振動(dòng)幅度調(diào)整量，確定誤差等級，依據(jù)誤差等級調(diào)整振動(dòng)功率，生成振動(dòng)功率調(diào)整值；

35、振動(dòng)模式設(shè)定子模塊調(diào)用所述振動(dòng)功率調(diào)整值，針對訓(xùn)練動(dòng)作匹配振動(dòng)模式，根據(jù)運(yùn)動(dòng)反饋優(yōu)化振動(dòng)觸發(fā)時(shí)間，并計(jì)算差異模式下的振動(dòng)持續(xù)時(shí)間，得到振動(dòng)模式配置；

36、傳感器信號分配子模塊基于所述振動(dòng)模式配置，提取步法異常的振動(dòng)反饋方向，針對揮拍誤差優(yōu)化手腕部位的信號強(qiáng)度，調(diào)整手腕與腳踝傳感器的信號分配，獲取振動(dòng)控制信號。

37、另一方面，所述反饋執(zhí)行模塊包括；

38、傳感器調(diào)整子模塊基于所述振動(dòng)控制信號，提取反饋信號中的振動(dòng)頻率、幅度調(diào)整參數(shù)，并進(jìn)行數(shù)值解析，計(jì)算差異偏差范圍對應(yīng)的振動(dòng)調(diào)整比例，根據(jù)調(diào)整比例修正腳踝和手腕傳感器的振動(dòng)參數(shù)，得到振動(dòng)修正值；

39、動(dòng)作響應(yīng)監(jiān)測子模塊基于所述振動(dòng)修正值，監(jiān)測反饋觸發(fā)后的步態(tài)和揮拍動(dòng)作，計(jì)算反饋信號觸發(fā)至動(dòng)作響應(yīng)的時(shí)間差值，獲取調(diào)整前后的動(dòng)作偏移量，計(jì)算動(dòng)作偏移幅度及方向變化角度，生成動(dòng)作偏移指標(biāo)；

40、偏差趨勢分析子模塊基于所述動(dòng)作偏移指標(biāo)，對比調(diào)整前后的動(dòng)作數(shù)據(jù)，確定反饋后的動(dòng)作變化幅度，分析動(dòng)作反饋偏差趨勢曲線，計(jì)算動(dòng)作變化的趨勢比率，生成訓(xùn)練反饋結(jié)果。

41、本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果至少包括：

42、創(chuàng)新方案通過手腕和腳踝傳感器捕捉的步態(tài)與揮拍動(dòng)作，顯著提升了對運(yùn)動(dòng)員動(dòng)作細(xì)節(jié)的捕捉能力，區(qū)別于常規(guī)觸覺反饋技術(shù)，方案使運(yùn)動(dòng)員能夠通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)捕捉，精確掌握動(dòng)作的核心參數(shù)如步長、速度和角度，提高對運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)的掌控能力，通過對數(shù)據(jù)的深入分析，運(yùn)動(dòng)員可以即時(shí)獲得關(guān)于動(dòng)作優(yōu)化的直接反饋，快速調(diào)整以達(dá)到理想的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)，有效地增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的個(gè)性化和適應(yīng)性，確保每位運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練方案都能精準(zhǔn)對接其實(shí)際表現(xiàn)和改進(jìn)需求。