哑铃健身指导系统的设计与实现

发布时间：2022-08-02 17:39

　　当前,体育健身指导基本来源于经验或者相关书籍,由于缺乏运动数据反馈,无法对运动效果进行量化分析,时常导致运动效果不佳、运动损伤等问题。针对此问题,本文以哑铃健身为例设计了一套哑铃健身指导系统,系统通过传感器采集锻炼者运动过程中的动作参数数据,在上位机上进行显示;为了实现运动指导类型的自动切换,基于采集的运动数据对哑铃动作类型分类识别进行了研究;并基于现有运动规范,通过建模和仿真对哑铃健身进行了量化研究;最后结合现有运动处方原则和相关资料,建立了哑铃运动处方推荐模型。本文的主要内容包括:（1）实现了传统哑铃的智能化改造。通过加装JY901姿态传感器和WiFi模块,搭建了哑铃动作参数采集系统,并基于安卓系统,设计和开发了 APP,实现了运动数据可视化。（2）针对常见哑铃动作类型的分类识别进行了研究。首先,通过改进的ReliefF算法计算出各个特征属性的分类权重,并从中选择权重大的属性集;然后通过使用构造的SVM分类器对5种哑铃动作进行分类识别实验,实验结果显示达到了 90%以上的识别精度。（3）针对哑铃健身指导标准量化问题进行了研究。本文对常见的哑铃动作进行运动学建模,将运动规范要求的角度... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 课题研究内容
第2章 哑铃健身指导系统整体架构
    2.1 系统需求分析
    2.2 系统总体结构设计
    2.3 参数采集系统设计
        2.3.1 数据采集模块
        2.3.2 无线通讯模块
        2.3.3 硬件系统搭建
    2.4 安卓交互软件设计
        2.4.1 程序框架设计
        2.4.2 软件界面设计
    2.5 本章总结
第3章 哑铃动作识别算法设计
    3.1 数据预处理
        3.1.1 信号去噪
        3.1.2 动作周期判定
    3.2 哑铃特征向量选择
        3.2.1 ReliefF特征选择算法
        3.2.2 改进的ReliefF特征选择算法
        3.2.3 特征向量选择
    3.3 分类器设计
    3.4 实验
    3.5 本章小结
第4章 哑铃动作建模分析
    4.1 哑铃动作运动学分析及仿真
        4.1.1 运动模型输入参数
            4.1.1.1 关节角度区间
            4.1.1.2 手臂骨骼生理参数
        4.1.2 运动模型的建立
            4.1.2.1 弯举运动分析
            4.1.2.2 侧平举运动分析
            4.1.2.3 肩上推举运动分析
        4.1.3 运动模型仿真及理论轨迹区间
            4.1.3.1 理论运动仿真
            4.1.3.2 理论运动轨迹区间的确定
        4.1.4 真实运动轨迹获取
            4.1.4.1 重力加速度分离
            4.1.4.2 实例分析
    4.2 哑铃动作动力学分析及仿真
        4.2.1 哑铃动作动力学理论分析
        4.2.2 基于Anybody的哑铃动作肌肉仿真
            4.2.2.1 AnyBody软件建模
            4.2.2.2 加速度规划
            4.2.2.3 肌肉模型仿真实验
    4.3 本章小结
第5章 哑铃运动评价方案和处方制定研究
    5.1 哑铃动作评价方案
        5.1.1 哑铃动作完成度评价
        5.1.2 哑铃动作偏离度评价
        5.1.3 哑铃动作快慢评价
        5.1.4 哑铃动作肌肉力及耗能分析
    5.2 运动处方制定
        5.2.1 训练原理
        5.2.2 力量运动处方要素
        5.2.3 运动处方推荐模型
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间研究成果



本文编号：3668955