基于六轴传感器下的多功能羽毛球拍设计的研究成果
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摘 要：多功能羽毛球拍，是通过羽毛球拍内安装传感器，将数据传输到电脑中的运动捕捉系统，从而通过运动数字化形成球拍运动三维图像，与预存在系统中的数据进行对比，判断挥拍动作是否正确的一种羽毛球拍。新型羽毛球拍可以做到让人们保证羽毛球运动的同时，不会因运动过量而损害身体。
关键词：羽毛球拍 零件 技术
在现代社会中，随着经济的快速发展，人们已经不只满足于枯燥乏味的工作赚钱，更多的人选择去让生活更加多彩，因此有许多想要通过锻炼来提高身体素质的人。羽毛球运动，就是一个非常受欢迎的运动，然而羽毛球运动，尽管容易上手，但是如果动作不标准，便会让人身体受到损害，比如手腕损伤，腰部扭伤，等等。基于此现状，我们特设计了一款多功能羽毛球拍的设想。通过对比市场上多种羽毛球拍，并且分别对专业运动员和业余爱好者进行了问卷调查，根据不同需求，设计出了一个多功能羽毛球拍。团队成员对多功能羽毛球拍有一定的了解，并已找到突破传统羽毛球拍的方向，该项目与本人自身所学物理学专业相结合，对此有较强的理论知识和实践基础。知行合一，能很好的将理论发挥作用，将作用落到实处，促进发展。
我们设计的球拍球网部分与正常球拍并没有区别，核心部件装在握把处。球拍装有六轴传感器，利用传感器捕捉运动，将羽毛球球拍的运动数字化，三维立体化。
其次我们通过在球拍中加入智能芯片，运用高速运动轨迹抓捕技术与数据分析技术，实时记录打球过程中的运动轨迹、击球力度、速度。内置了高精度传感器，可以检测用户的每次挥拍的动作，传感器采用锂电池供电，一次充电时间为0.5——1小时，充满电可以连续工作四到五个小时，基本上可以覆盖一次完整的羽毛球运动，所有数据经过蓝牙传输至手机app，手机app进行数据形成，形成运动资料。
此求拍可以通过手机收集到的数据，形成三维立体图像，通过与系统预存的数据进行比较，手机软件形成个人当次运动资料，我们可以看到自己的长处与不足，进行针对性的训练，比如说，如果发现自己的挥拍速度不够快，那可以专门进行对速度的训练，如果是力度不够，那多进行力度训练，我们都知道，一次挥拍是否完美，动作是否到位，关键看速度与力度的配合，当速度达到最大化的时候，如果爆发力量，也更能将力量效果发挥到最大，另外速度和力度曲线都要流畅，如果中间有所停滞，都将影响挥拍动作的效果。
一、设计的球拍主要用到的零件
1.六轴传感器
产品的主要零件即六轴传感器，由三轴加速器与三轴螺旋仪组成。所谓传感器是固定在球拍上跟踪装置，它将向系统提供球拍运动的位置信息，一般会随着捕捉的细致程度确定跟踪器的数目。它的使用主要是靠三轴加速器XYZ完成：
（1）三轴加速器首先检测横向加速，再检测角度旋转和平衡。
（2）三轴加速器就是感应XYZ（立体空间三个方向，前后左右上下）轴向上的加速，比如突然把球往前击打，感应器就知道你是在向前加速了，从而实现类似对球加速的操作。
（3）三轴陀螺仪是分别感应Roll（左右倾斜）、Pitch（前后倾斜）、Yaw（左右摇摆）的全方位动态信息，能够读取人在击打时的球的路线以及技术动作。
2.陀螺仪
陀螺仪是用高速回转体的动量矩敏感壳体相对惯性空间绕正交于自转轴的一个或二个轴的角运动检测装置。可以测量节点相对于本体坐标系的三轴转动角速率，在己知初始状态的条件下，可以得到目前的姿態。利用滤波器对陀螺仪传感器数据进行融合，利用零速度检测进行滤波矫正。
3.手机软件
提前对手机软件进行编程，利用建立模型的方法，将标准动作范围建立到软件中。将球拍内部安装储存数据的芯片，记录数据运动结束后进行数据传输。将所整合的得到的运动数据与已经储存的标准运动数据进行对比，超过一定范围误差即发出警报，并记录球拍的速度峰值以便运动强度分析。
二、主要用到的技术
1.信号捕捉
负责捕捉，识别传感器的信号。负责将运动数据从信号捕捉设备快速准确地传送到手机app。
2.数据传输
特别是需要实时效果的系统需要将大量的运动数据从信号捕捉设备快速准确地传输到手机系统进行处理，而数据传输设备就是用来完成此项工作的。
3.数据处理
经过系统捕捉到的数据需要修正，处理后还要有三维模型相结合才能完成手机动画制作的工作，这就需要我们应用数据处理软件或硬件来完成此项工作。软件也好硬件也罢它们都是借助计算机对数据高速的运算能力来完成数据的处理，使三维模型真正，自然地运动起来。所以它是负责处理系统捕捉到的原始信号，计算传感器的运动轨迹，对数据进行修正，处理，并与三维角色模型相结合。
具体思路即；
基于六轴传感器下的多功能羽毛球拍的设计，力求使更多的人热爱运动，热爱羽毛球，同时使打球者的动作越来越规范和优美。
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