運動檢測系統的製作方法

2023-07-19 16:03:41

專利名稱：運動檢測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及運動檢測系統。該運動檢測系統能夠檢測由用戶引起的運動或者一般 地由用戶引起的運動模式。
背景技術：
已知各式各樣的實施例中的運動檢測系統，特別地，已知可以檢測用戶引起的運 動或運動模式並且可以基於檢測的運動提供與用戶的某種交互的運動檢測系統。美國專利公開US7179984B2中公開了這種系統的一個實例，其中描述了一種演奏 接口系統，其包括被提供用於和演奏者或用戶一起運動的運動檢測器。該已知的系統還包 括用於接收從運動檢測器傳輸的檢測數據並且響應於接收的檢測數據而控制音調的演奏 的控制系統。用戶運動的狀態經由運動檢測器的傳感器檢測並且代表檢測的運動狀態的檢 測數據被傳輸到控制系統。該控制系統接收來自運動檢測器的檢測數據，分析用戶的運動 並且然後依照分析的數據控制音調演奏，例如樂器。該已知的系統主要用來允許用戶參與 控制系統中的音調演奏，例如一段音樂。用戶可以例如在傾聽控制系統執行的一段音樂時 使他的手運動，其中檢測該運動並且將相應的數據饋送給控制系統，該控制系統反過來可 變化地控制音樂片段演奏中的預定音調因素。這允許一段音樂中尤其是無經驗的或不熟練 的演奏者的交互式演奏。該已知的系統主要旨在使得用戶即使在用戶不夠熟練的情況下也能夠參與表演， 例如音樂片段。該已知的系統檢測並分析用戶的運動，並且以消除參與的用戶的實際技能 水平的因素的方式產生例如音調形式的響應。因此，該系統不能夠向用戶提供其表演的技 能水平的任何信息。發明目的
本發明旨在改進已知的運動檢測系統，因為用戶接收來自系統的有關其運動，或者更 一般地有關其運動模式的反饋，使得用戶可以適應性調節其運動模式以更緊密地對應預定 的運動模式。

發明內容
為了實現上面指出的目的，提供了一種運動檢測系統，該運動檢測系統包括傳感 器，其被設置成檢測用戶引起的運動的運動模式；以及控制設備，其被設置成接收代表檢測 的運動模式的運動數據。控制設備進一步被設置成將檢測的運動模式數據與代表預定的運 動模式的運動模式數據進行比較並且確定代表檢測的運動模式與預定的運動模式之間的 一致性(coherence)的一致性參數。控制系統進一步被設置成控制反饋設備，該反饋設備用 於基於確定的一致性參數向用戶提供反饋。通過這種方式，所述運動檢測系統向用戶提供 有關他正在進行的運動的反饋或信息以及更特別地向用戶提供有關他與預定的運動模式 匹配程度如何，即檢測的運動模式與預定的運動模式之間的一致性水平如何的反饋。能夠 提供這種反饋的運動檢測系統向用戶提供了將其運動或運動模式調節到預定的或希望的運動模式的可能性，因為該反饋向用戶告知用戶的運動模式與希望的模式之間的一致性。 特別地，本發明人已經認識到，通過基於所述一致性向用戶提供反饋，用戶經歷性質上非常 有節奏的特定運動模式變得容易。這樣的運動模式例如為太極鍛鍊、演奏樂器或者用戶可 以經歷以實現增加的放鬆狀態的特定運動模式。已經證明(參見例如http://www.ncbi. nlm. nih. gov/pubmed/9465340)，患帕金森病的人可以大大受益於使用有節奏的運動，有節 奏的運動是其中依照本發明的運動檢測系統可能非常有幫助的事情。在本發明的一個實施 例中，所述傳感器是加速度傳感器、位置傳感器、速度傳感器和陀螺傳感器之一。這樣的傳 感器中的每一個提供可以從中導出運動模式的數據。在本發明的一個實施例中，所述傳感器是加速度傳感器並且檢測用戶引起的運動 在至少一個方向上的加速度。加速度傳感器特別適合於提供運動模式是否有節奏和/或平 滑的數據。在本發明的一個實施例中，所述傳感器是加速度傳感器並且檢測用戶引起的運動 在至少兩個方向上的加速度，並且其中所述控制設備被設置成確定對所述方向上的加速度 平均的平均加速度值。這提供了檢測運動模式的增大的精度。在本發明的一個實施例中，所述傳感器檢測用戶攜帶的活動對象的運動模式。通 過提供用戶可以持有的對象，提高了用戶與系統的交互感，這改進了利用本發明的系統獲 得的結果。在本發明的一個實施例中，所述傳感器與對象結合，使得該傳感器可以非常直接 且非常精確地檢測用戶引起的運動模式。在本發明的一個實施例中，所述控制設備包括用於存儲預定的運動模式數據的電 子存儲器。這允許對系統重新編程和/或存儲多個預定的運動模式，從而提高了系統的通 用性。在本發明的一個實施例中，所述反饋設備被設置成向用戶提供光、聲、振動、溫度 或者其任意組合中的至少一個的形式的反饋。這些形式的反饋都容易為用戶所辨別並且可 以用來提供反饋的所謂的參數化動畫，其中更混亂的動畫指示低的一致性並且規則的動畫 指示高的一致性。在本發明的一個實施例中，所述反饋設備與對象結合，從而向用戶給出非常直接 的反饋並且允許運動檢測系統非常輕便。在本發明的一個實施例中，所述反饋設備位於對象的外部。這允許外部光源提供 反饋，從而例如在本發明的系統例如用於放鬆或冥想練習時提供增強的環境體驗。在本發明的一個實施例中，所述系統進一步包括用於將反饋數據無線傳送到反饋 設備的通信裝置，使得在控制設備與反饋設備之間不必存在物理連接，從而提高了系統的 通用性。在本發明的一個實施例中，所述系統進一步包括被設置成測量與用戶有關的物理 數據的另外的傳感器，特別地，該另外的傳感器被設置成測量用戶的心律、用戶的體溫、用 戶的血壓和用戶的傳導皮膚阻抗中的至少一個，並且其中所述控制設備進一步被設置成接 收和分析測量的物理數據並且將基於測量的物理數據的反饋數據提供給反饋設備。這改進 了給予用戶的反饋，並且特別是當運動模式為放鬆或冥想練習的一部分時有可能進一步細 調該反饋。
在本發明的一個實施例中，所述系統進一步包括至少一個附加的活動對象，從而 使得系統在可以與其一起使用的運動模式方面更加通用。在本發明的一個實施例中，所述傳感器進一步被設置成收集與所述活動部件有關 的關係數據，所述關係數據包含關於對象之間的距離和相對運動模式中的至少一個的數 據，其中所述控制設備進一步被設置成基於關係數據而控制反饋設備。通過這種方式，可以 將用戶導向所述兩個或更多對象相對於彼此的希望的用法。在本發明的一個實施例中，所述反饋設備包括被設置成發射光的一定數量的光 源，尤其是LED，和/或包括振動設備。LED和/或振動的使用將向用戶提供可清楚地檢測 的反饋。在本發明的一個實施例中，所述對象為球形，並且可以在用戶的手掌中持有且由 用戶使其同時地運動，其中這些對象中的至少一個包括檢測運動模式的傳感器並且包括反 饋設備。這種配置允許用戶將對象作為所謂的中國冥想球來使用。本發明人已經發現，使 用這樣的冥想球可以幫助實現有效冥想所需的專心水平。實現這種所需的專心水平以及還 有放鬆水平被證明尤其對於初學者用戶是困難的。對用戶使用冥想球的方式的反饋將使得 實現所需的專心和放鬆更容易。此外，使用依照本發明的冥想球，用戶將體驗幫助控制其呼 吸和心率以及提高其手指的靈巧性。在本發明的一個實施例中，兩個球形對象都包括被設置成發射光的一定數量的光 源，尤其是LED，和/或包括振動設備，從而為用戶提供直接形式的反饋。在本發明的一個實施例中，所述球形對象中的至少一個被提供致動裝置，該致動 裝置被設置成在控制設備的控制下作用於所述至少一個另外的球形對象。這可以創建對象 的附加的運動，從而有可能特別地訓練用戶的手的靈巧性和/或平衡感。這種致動裝置可 以包括陀螺設備或磁性設備，其被設置成使得它們影響其他對象。在本發明的一個實施例中，所述傳感器、控制設備和反饋設備實時操作，使得用戶 得到關於運動模式的直接反饋。


在權利要求和下面參照附圖的描述中說明了依照本發明的運動檢測系統的另外 的有利實施例，其中
圖1示意性地示出了依照本發明第一實施例的運動檢測系統，以及 圖2示出了包括放置在基站(base station)上的冥想球的運動檢測系統的藝術家印象。
具體實施例方式圖1示出了依照本發明的運動檢測系統100的第一示意性繪出的實施例。圖1的 第一實施例中體現的本發明將使用以下實例進行解釋運動檢測系統100是幫助控制使用 依照本發明的系統的用戶的呼吸和心率以及提高該用戶的手指的靈巧性的冥想輔助設備。 更特別地，在圖1的實例中，所述系統或設備100基於兩個球形對象，即所謂的中國冥想球 的使用。因此，系統100包括第一對象或第一球102以及第二對象或第二球104。用戶可以在一隻手中持有兩個球102、104，並且使用其手指使球102、104運動，使得它們圍繞基本上垂直於用戶手掌的假想軸旋轉。這類似於利用傳統的中國冥想球的典型 練習。眾所周知的是，通過旋轉球102、104的重複運動模式，幫助用戶實現有效冥想所需的 專心。此外，通過使用冥想球，可以實現特定的放鬆狀態，其中用戶體驗心率降低並且呼吸 節奏更放鬆。為了提高普通冥想球的有效性，球102、104為運動檢測系統100的一部分。運動檢測系統100包括被設置成檢測用戶引起的運動或運動模式的傳感器106。 在圖1的實例中，傳感器106在球102中提供並且可以直接檢測球102經受的任何運動。傳 感器106可以例如是可以檢測一個、兩個或者更多方向上的加速度的加速度檢測器。加速 度傳感器可以覆蓋的方向數量越大，運動模式的檢測越精確。在圖1的實例的情況下，術語 運動模式表示冥想球102、104的相互旋轉運動。其他類型的傳感器也是可能的，例如位置 傳感器或速度傳感器。在這裡應當指出的是，也有可能提供位於球102之外的能夠檢測其 運動模式的傳感器。在這種情況下，球102將例如設有RFID標籤，使得傳感器可以拾取來 自RFID標籤的信號。運動檢測系統100還包括控制設備108，例如微處理器，其被設置成接收代表檢測 的運動模式的運動數據。控制設備108設有用來存儲預定的運動模式的電子存儲器。這樣 的預定的運動模式為例如放鬆模式，其可以利用球102、104執行以便用戶實現特定的放鬆 或專心狀態。控制設備108進一步被設置成將檢測的運動模式數據與代表預定的運動模 式的運動模式數據進行比較並且確定代表檢測的運動模式與預定的運動模式之間的一致 性的一致性參數。檢測的運動模式與預定的運動模式之間的一致性越大，用戶執行希望的 運動模式越佳。基於該一致性參數，控制設備108進一步被設置成控制反饋設備110，該反 饋設備可以向用戶提供反饋，告知用戶關於其拷貝希望的運動模式的努力如何進行。反饋 設備110可以以用戶可以感知的方式給出反饋，例如以對於其效果可以提供適當發射器的 光、聲、振動、溫度或者其任意組合的形式給出反饋。在圖1的實例中，旋轉球102、104的用戶可以實現其中當這些球以連續的方式旋 轉時用戶的心率作為實例將降低並且更加恆定的特定放鬆狀態。他的實現球102、104的該 連續運動模式的努力將被傳感器106檢測並且通過控制裝置108與希望的(預定的)運動模 式進行比較。起初，該運動模式將不同於希望的模式，並且反饋將是混亂的和不規則的。這 將告知用戶他不與希望的模式一致。當用戶引起的運動模式與希望的運動模式匹配時，反 饋將更具結構性和更加規則。當例如使用振動形式的反饋時，反饋設備110包括例如行動電話中常用類型的振 動器112。振動的感知會將用戶引導到希望的運動模式，其中有節奏的振動模式指示與預定 的運動模式的密切對應。將反饋給予用戶的一種優選的方式是藉助於光，由此球102例如 設有當激活時從外部可見的一定數量的LED 122。這些LED在控制設備108的控制下激活， 並且類似於如上所述，可以產生指示用戶的運動如何緊密地與希望的運動模式匹配的照明 圖案。在這裡應當指出的是，為了能夠操作，球102設有電池114，該電池優選地為可再 充電電池。此外，提供了包括具有充電站118的外殼的基站116，其在練習球102、104不使 用時用作用於這些球的支架或容器。當完成時，用戶簡單地將球102、104置於充電站118 上並且這些球將自動地再充電以供下一次使用。在一個可替換的實施例中，傳感器106可以進一步被設置成感測第一球102與第二球104之間的關係的方面。換言之，收集與這些對象有關的關係數據。控制設備108被 設置成也基於該關係數據控制反饋設備110。第一球102與第二球104之間的關係可以例如通過在第一球中利用傳感器106或 者附加的專用傳感器並且在第二球中利用RFID標籤120來感測。通過這種方式，可以檢 測諸如對應距離、旋轉速度以及這些球相對於彼此的任何相對運動的一致性之類的關係數 據。該信息然後可以由控制設備108用來以將用戶導向使用兩個球的希望的途徑的方式控 制反饋設備110。在依照本發明的又一實施例中，所述運動檢測設備100以及在圖1的實例中球102 設有諸如無線電裝置之類的通信設備124，其被設置成將有關球的使用的數據傳送到諸如 光源1 之類的外部設備，該外部設備設有適當的接收設備並且在使用運動檢測系統100 時可以控制用戶的光環境以便提供增強的環境體驗。在圖1的實例中，該外部設備是包括 光源126的基站116。此外，同樣可能的是，該外部設備是包括例如諸如耳機之類的個人設 備的聲音系統。此外，該實施例也可以用作訓練設備，其中有經驗的個人或教師將使用冥想球或 其他對象以創建其他人遵循的受控的環境體驗。其他用戶的冥想球可以給出其表演相對於 教師的表演的各反饋，並且將增強團體體驗。在本發明的又一個實施例中，第二冥想球104也可以設有具有與第一球102的反 饋設備類似的設計的反饋設備，由此第二球104的反饋設備也處於控制設備108的控制下。 通過這種方式，其中例如使用了 LED的反饋中的圖案或動畫可以由兩個冥想球102、104發 射的光的圖案形成。再一次地，規則的圖案將指示檢測的運動模式與預定的運動模式之間 的高一致性。除了以上所述之外，所述傳感器可以進一步被設置成或者附加的傳感器可以提供 來測量用戶的(重要)身體信號。特別地，這樣的傳感器被設置成測量用戶的心律、用戶的體 溫、用戶的血壓和用戶的傳導皮膚阻抗中的至少一個。傳感器測量的數據可以提供給控制 設備，該控制設備分析測量的物理數據並且將基於測量的物理數據的反饋數據提供給反饋 設備以便細調用戶接收的反饋。在依照本發明的系統的又一實施例中，可以將衰減器嵌入到練習球中，其可以創 建球的某種運動以便特別地訓練用戶的手的靈巧性或平衡感。這些衰減器可以包括例如陀 螺設備或磁性設備，其可以用於一個練習球以便影響另一個練習球。運動檢測設備100的藝術家印象參照圖2給出，其中可以看出，第一冥想球102和 第二冥想球104放置在基站116上。作為以上所述的可替換方案，該可替換方案未在圖中進一步示出，提出使用以可 替換的方式包括振動器的實施例。在使用冥想球之前，用戶進行深呼吸，緩慢呼氣，同時按 壓基站上提供的復位按鈕直到呼氣結束以便開始新的使用循環。呼氣的持續時間由控制設 備通過傳感器和定時器記錄。用戶然後拾取所述兩個練習球並且這些球將通過利用振動器 開始在重複的循環中振動。振動的幅度輕輕上升，直到達到其峰值並且然後輕輕下降。每 次完整循環的持續時間等於先前記錄的呼氣時間的一倍或兩倍。振動和節奏的感知創建了 舒緩的效果並且輕輕地引導用戶以有節奏的方式重複深呼吸。通過重複的呼吸以及專注於 振動循環，幫助用戶實現有效冥想所需的專心。軟振動循環的優點之一在於，用戶希望從何處開始並不關鍵，只要用戶記錄起始點並且一致地保持它。迄今藉助於實例描述了本發明，其中運動檢測系統包括冥想球作為經受系統用戶 的特定運動模式的對象。應當理解的是，該實例絕非意在限制本發明的範圍。事實上，本發 明隱含的創造性構思可以以比僅僅所給實例寬廣得多的方式加以使用。通常，檢測用戶引起的運動模式以及向用戶提供這些運動模式與希望的運動模式 之間的一致性水平的反饋可以用於許多領域中。這樣的領域例如表演藝術，比如音樂和舞 蹈、太極和瑜伽以及甚至武術。此外，可以設想體育中的應用，其中可以檢測例如球拍等的 運動並且將其與希望的模式進行比較。在所有給定領域中，應當以特定希望的方式執行運 動模式並且關於用戶如何執行的直接反饋將大大有益於用戶提高其技能。
權利要求
1.一種運動檢測系統(100)，包括-傳感器(106)，被設置成檢測用戶引起的運動的運動模式；-控制設備(108)，被設置成接收代表檢測的運動模式的運動數據，其特徵在於，控制 設備(108)進一步被設置成將檢測的運動模式數據與代表預定的運動模式的運動模式數據 進行比較並且確定代表檢測的運動模式與預定的運動模式之間的一致性的一致性參數，並 且控制反饋設備(110)，該反饋設備用於基於確定的一致性參數向用戶提供反饋。
2.依照權利要求1的系統，其中傳感器(106)是加速度傳感器、位置傳感器、速度傳感 器和陀螺傳感器之一。
3.依照權利要求2的系統，其中傳感器(106)是加速度傳感器並且檢測用戶引起的運 動在至少一個方向上的加速度。
4.依照權利要求2或3的系統，其中傳感器(106)是加速度傳感器並且檢測用戶引起 的運動在至少兩個方向上的加速度，並且其中控制設備(108)被設置成確定對所述方向上 的加速度平均的平均加速度值。
5.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中傳感器(106)檢測用戶攜帶的活動對 象(102)的運動模式。
6.依照權利要求5的系統，其中傳感器(106)與對象(102)結合。
7.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中控制設備(108)包括用於存儲預定的 運動模式數據的電子存儲器。
8.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中反饋設備(110)被設置成向用戶提供 光、聲、振動、溫度或者其任意組合中的至少一個的形式的反饋。
9.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中反饋設備(110)與對象(102)結合。
10.依照權利要求1-8中任何一項的系統，其中反饋設備(110)位於對象(102)的外部。
11.依照前面的權利要求中任何一項的系統，進一步包括用於將反饋數據無線傳送到 反饋設備(110)的通信裝置(1對)。
12.依照前面的權利要求中任何一項的系統，包括被設置成測量與用戶有關的物理數 據的另外的傳感器，特別地，該另外的傳感器被設置成測量用戶的心律、用戶的體溫、用戶 的血壓和用戶的傳導皮膚阻抗中的至少一個，並且其中控制設備(108)進一步被設置成接 收和分析測量的物理數據並且將基於測量的物理數據的反饋數據提供給反饋設備(110)。
13.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中該系統(100)進一步包括至少一個 附加的活動對象(104)。
14.依照權利要求13的系統，其中傳感器(106)進一步被設置成收集與所述對象(102， 104)有關的關係數據，所述關係數據包含關於對象(102，104)之間的距離和相對運動模式 中的至少一個的數據，其中控制設備(108)進一步被設置成基於關係數據而控制反饋設備 (110)。
15.依照權利要求13-14中任何一項的系統，其中所述對象(102，104)為球形，並且可 以在用戶的手掌中持有且由用戶使其同時地運動，其中這些對象(102，104)中的至少一個 包括檢測運動模式的傳感器(106 )並且包括反饋設備(110)。
16.依照權利要求15的系統，其中反饋設備(110)包括被設置成發射光的一定數量的 光源(122)，尤其是LED，和/或包括振動設備(112)。
17.依照權利要求16的系統，其中兩個球形對象(102，104)都包括被設置成發射光的 一定數量的光源(122)，尤其是LED，和/或包括振動設備(112)。
18.依照權利要求15-17中任何一項的系統，其中所述球形對象(102，104)中的所述至 少一個被提供電源，該電源優選地為可再充電電源。
19.依照權利要求15-18中任何一項的系統，其中所述球形對象(102，104)中的至少一 個被提供致動裝置，例如陀螺設備和/或磁性設備，該致動裝置被設置成在控制設備(108) 的控制下作用於所述至少一個另外的球形對象。
20.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中傳感器(106)、控制設備(108)和反 饋設備(110)實時操作。
21.依照前面的權利要求中任何一項的系統，其中所述預定的運動模式數據包括放鬆 模式。
全文摘要
一種運動檢測系統(100)包括傳感器(106)，被設置成檢測用戶引起的運動的運動模式；以及控制設備(108)，被設置成接收代表檢測的運動模式的運動數據。控制設備(108)進一步被設置成將檢測的運動模式數據與代表預定的運動模式的運動模式數據進行比較並且確定代表檢測的運動模式與預定的運動模式之間的一致性的一致性參數。控制設備(108)控制反饋設備(110)，該反饋設備用於基於確定的一致性參數向用戶提供反饋。
文檔編號A63B43/06GK102131551SQ200980131363
公開日2011年7月20日 申請日期2009年8月4日 優先權日2008年8月12日
發明者P. 達賈迪寧格拉特 J., J. F. 古爾茨 L. 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司