專利名稱：腕表型動作軌跡分析裝置的制作方法
技術領域：
本發明是關于—■種動作軌跡分析裝置的設計，特
別是關于種腕表型動作軌跡分析裝置。
北 冃景技術
市面上的運動類電動玩具(如網球或棒球等等
雖有遙控的功能，但除了能與玩游戲者互動、達到
娛樂的效果外并無法對使用者的動作軌跡作分析，
更無法作加速度、位置、距離的評估計算,
傳統用于研究運動的動作分析裝置中，研究者為
了擷取咼爾夫的揮桿動作、網球的擊球動作、棒球投
手投球或打擊者擊球的過程，必須架設高速攝影機，
并通過傳輸線將攝影機的影像動作直接傳到計算機畫
面中，另外再接傳輸線連接 一 保持在預期觸發狀態
的感應祖 益S 6n so r)，以記錄擊球過程的信息并將傳
送至計算機設備中。例如在中國臺灣新型專利公告證號第5860 5
8號專利案中，揭露出一種影像播放與動作偵測的系
統，包含存儲裝置、 ~■超聲波定位系統、影像處
理器、VCD/DVD影像壓縮卡、刻錄機。中該存
儲裝置是用以存儲影片資料、特效資料、音效資料。
該超聲波定位系統是用以偵測一超聲波發射器于空間
中的坐標位置及動作軌跡。該影像處理器是用以播放
影片資料，并且該影像處理器同時接收 一 數字攝影機
拍攝的使用者的實時影像畫面，及接收該超聲波定位
系統的輸出結果，該影像處理器將數字攝影機拍攝的
實時影像畫面進行去背景處理后重疊至播放中的影
片資料，當該超聲波定位系統偵測到使用者使用超聲
波發射器做出特定動作軌跡時，特效資料會被加入影
片中，呈現出特殊效果。該VCD/DVD影像壓縮卡是用
以壓縮經過重疊處理的該影片資料，,使其成為VCD/DVD影像資料，然后使用刻錄機刻錄存儲于 一 光盈上。再
者，此影像播放與動作偵測的系統還可包含喇叭用
以輸出聲音效果、及一打印機以打印影片中的任一靜
態畫面
本發明所欲解決的技術問題
然而，現有的動作分析系統必須考慮攝影機的架
設角度以利拍攝、在實驗測試前必須將標志點固定于受試者的上以利在進行身體角度分析時能有明確的點選百標、在拍攝后必須拍攝 一 段比例尺(長--米)
畫面以利資料的轉換、且使用紅外線發射器及接收器
的設計而形成非常復雜笨重系統，不但在使用上麻
煩不便、能用于特定場所、而且價格昂貴。
并且此種動作軌跡分析系統，必須由兩人以上才
能完成實驗分析，在實驗拍攝的過程、資料的處理和
分析等程序中會因人為因素而產生極大的誤差。因此，為減少資料處理中的人為誤差，必須由熟練者或有經
驗者拍攝處理
再者，傳統動作軌跡分析裝置中的個人攜帶式運
動感應器，是固定于運動鞋上、或個人手臂上，用
以測試運動者的速度或步伐用，無法作腕部動作軌跡
的分析
發明內容
緣此，本發明的主要目的即是提供 一 種腕表型動
作軌跡分析裝置，無需架設攝影機的動作軌跡分析
裝置，不但方便、專業且實用經濟。
本發明的另巨的是提供 一 種腕表型動作軌跡分
析裝置以使使用者可分析其腕部的動作軌跡。本發明解決問題的技術手段
本發明為解決已知技術的問題所采用的技術手段
是提供種腕表型動作軌跡分析裝置，苴 z 、特征在于，
包括有:
腕表殼體
戴附帶體結合在該腕表殼體的兩側端以供
使用者佩戴于佩戴部位
控制電路，設置于該腕表殼體的內部空間，其
包括
軌跡感測模組，用以感測佩戴部位所產生的
動作軌跡信號；
微處理器，連接于該軌跡感測模組，依據
預設取樣頻率來讀取軌跡感測模組所感測的動作軌
跡信號并將其累計形成動作軌跡資料;
存儲單元連接于該微處理器用以存儲該動
作軌跡資料。
于本發明的較佳實施例中，該控制電路包括有一
定時器，連接于該微處理器，該微處理器所依據的預
設取樣頻率是由該定時器所設定。
于本發明的較佳實施例中，還包括有--顯示單元，
設置在該腕表殼體上且連接于該微處理器，用以顯示該動作軌跡資料以及該佩戴部位移動的速度。
于本發明的較佳實施例中，該控制電路包括有一
資料傳輸接口，連接于該微處理器，用以將該動作軌
跡資料傳輸至一電子裝置作進 一 步的分析研究c
于本發明的較佳實施例中，該資料傳輸接連接
一無線收發器
于本發明的較佳實施例中，該資料傳輸接卩連接
一傳輸線。
于本發明的較佳實施例中，還包括 一 按鍵組，連
接于該微處理膽 益
于本發明的較佳實施例中，該軌跡感測模組包括
一 x軸軌跡傳感器、一 Y軸軌跡傳感器和一 Z軸軌跡
傳感器。
于本發明的較佳實施例中，該軌跡感測模組包括
二個分別連接于該X軸軌跡傳感器、Y軸軌跡傳感器和
Z軸:軌跡傳感器的放大器，以及三個分別連接于該放大
器的濾波器，以及三個分別連接于該濾波器的整形電路。
于本發明的較佳實施例中，該存儲單元是一內建
存儲器，內建于該控制電路。
于本發明的較佳實施例中，該存儲單元是一外插
式資料存儲存儲卡。
9于本發明的較佳實施例括X軸軌跡傳感器和一 Y維平面的軌跡分析本發明對照先刖技術的經由本發明所釆用的技動擷取運動者在作各禾中運動該動作軌跡資料，亦可大幅率，使研究者省去攝影機拍軌跡研究的便利性和實用性受到不同人或不同地形地物的誤差降至最低。再者，使中的顯示器所顯示的動作軌速、專業的運動學習的目的
本發明所采用的具體實及附圖作進 一 步的說明，其圖1是顯示本發明腕表電子裝置進行資料傳輸的示圖2是顯示本發明腕表制電路圖；中，該軌跡感觀!l模組是包軸軌跡傳感器，用以作為功效術手段，使得本發明可白時的動作軌跡并連續存儲提升動作軌跡分析的分丄丄 沐攝過程的麻煩、增加動作、 減低研究成本、且不會的影響而可將人為所產生用者可隨時由觀看本發明跡而調整其動作，達到快施例，將由以下的實施例中型動作軌跡分析裝置與意圖型動作軌跡分析裝置的控圖3是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置另一 實施例的控制電路圖；圖4是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置的軌 跡感測模組依據使用者佩戴部位不同角度的動作、不 同的加速度而產生不同大小的動作軌跡信號的示意 圖；圖5是顯示本發明的控制流程6是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置應用于咼爾夫球揮桿動作的示意圖；圖7是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置應用于網球揮拍動作的示思圖；圖8是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置應用于棒球投手投球動作的示意圖。員體實施方式參閱圖i所示，其是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置與 一 電子裝置進行資料傳輸的示意圖。本發明腕表型動作軌跡分析裝置i o o是包括一腕表殼體i和戴附帶體2 ，該戴附帶體2是結合在該腕表殼體i的上、下兩偵'j端，以供使用者佩戴于佩戴部位(例如腕部)。該腕表殼傳:1的頂面是配置有一顯示單元1i且該腕表殼體1的左、右兩側端是配置有 一 按鍵組12 。該腕表型動作軌跡分析裝置10 0是經由無線傳輸的方式，將所感測的動作軌跡資料傳送至電子裝置3，以供使用者作進 一 步的研究、分析，且使用者亦可經由無線傳輸的方式由該電子裝置3操控動作軌跡資料的上傳和下載。較佳地，該電子裝置3是可為個人計算機、行動電話或是一PDA 。圖2是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置的控制電路圖。如圖所示，本發明腕表型動作軌跡分析裝置10 0的控制電路是設置于該腕表殼體1的內部空間，其包括一軌跡感測模組1 3 、一微處理叫 益14、定時器1 5、內建存儲器1 6、 一資料傳輸接□17和 一 無線收發器1 s ，且該軌跡感測模組13、該定時器1 5、該內建存儲器1 6和該資料傳輸接□17是分別連接于該微處理器1 4， 而該無線收發助 器18是連接于該資料傳輸接口 1 7該軌跡感測模組1 3是用以感測使用者的佩戴部位例如腕部聽/fe生的動作軌跡ft號，其包括有-X軸軌跡傳感器131a 、 一 Y軸軌跡傳感器131b和Z軸軌跡傳感祖 益13 1 c ，分別用以感測使用者的佩戴部位在X、Y、Z軸方向所產生的動作軌跡信號并分別將所感測的X 、 Y 、 Z軸方向動作軌跡信號經由一放大器l 3 2a、 一放大器l 3 2b、 一放大器l 3 2c 作信號的放大，再分別經由 一 濾波器1 3 3 a、 一濾波 器1 3 3 b 、 一濾波器1 3 3 c濾除噪聲，最后分別經 由一整形電路l 3 4a、 一整形電路l 3 4b、 一整形 電路l 3 4c作波形的整形而傳送至該微處理器l 4。 較佳地，該軌跡感測模組1 3是可由現有的二維(Two dimensions, X、 Y Axis)、 三維 (Three dimensions, X、 Y、 ZAxis)或三維以上的速度傳感器(Accleration Sensor)所構成，并且該軌跡感測模組1 3是可為一 IC芯片或 一 特殊用途集成電路(Asic)。
當該軌跡感測模組1 3將所感測的動作軌跡信號
傳送至該微處理器l 4后，由于該定時器l 5是設定 有 一 預設取樣頻率，因此該微處理器1 4會依據該定
時器1 5所設定的預設取樣頻率來讀取該軌跡感測模
組1 3所感測的動作軌跡信號。例如該定時器1 5所
設定的預設取樣頻率為每百分之 一 秒 一 次，則該微處
理器1 4會每百分之 一 秒讀取 一 次該軌跡感測模組1
3將所傳送的動作軌跡信號。
且該微處理器1 4會將所讀取的動作軌跡信號經 由計算而轉換成為二維或三維坐標上的位置點，并將 其累計形成動作軌跡資料而存儲于該內建存儲器1
6 ，再將該動作軌跡資料經由該顯示單元1 1顯示出來。該微處理器1 4亦可將該動作軌跡資料經由該資 料傳輸接口 17 、無線收發器18和 一 連接于該電子
裝置3的接收電路3 1而傳送至該電子裝置3 ，以供
使用者作進 一 步的研究、分析。
該微處理器1 4還可計算該佩戴部位移動的速度 和加速度并經由該顯示單元l l予以顯示。其移動速 度的計算方式為將該佩戴部位所形成的動作軌跡的距 離(以D表示)除以該佩戴部位形成該動作軌跡所花 費的時間(以T表示)，而其加速度的計算方式為將速 度變化值(以A表示)除以該速度變化之間的時間(以 t表示)。公式如下
佩戴部位移動的速度(Speed) =D/T
加速度二 △ /1
使用者可使用該按鍵組1 2而經由該微處理器1 4操控該顯示單元1 1所顯示的資料和該動作軌跡資 料向該電子裝置3的傳送，且可使用該按鍵組1 2使 本發明開始量測該動作軌跡的距離、予以紀錄、再使 用該按鍵組1 2將所量測的距離加以輸入存儲。較佳 地，該腕表殼體1還可配置 一 連接于該微處理器1 4
的資料存儲存儲卡插槽，以供插接 一 資料存儲存儲卡 1 9來用以存儲該微處理器1 4所傳送的動作軌跡資料。圖3是顯不本發明腕表型動作軌跡分析裝置另
實施例的控制電路圖。此圖所顯示的實施例的控制電
路圖大致上與上述的前 一 實施例相同，故相同的構件
乃標不以相同的組件編號，以資對應。其差異在于該
資料傳輸接□ 17和該電子裝置3之間是連接一傳輸
線10，以使本發明腕表型動作軌跡分析裝置100
和該電子裝置3之間可進行資料的傳輸。
圖4是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置的軌
跡感測模組依據使用者佩戴部位不同角度的動作、不
同的加速度而產生不同大小的動作軌跡信號的示思
圖如圖所示，當使用者的佩戴部位的動作角度為0
度時，本發明腕表型動作軌跡分析裝置1 0 0的該軌
跡感測模組1 3的該X軸軌跡傳感器1 3 1 a 、 Y軸軌
跡傳感器13 1b和Z軸軌跡傳感器1 3 1 c所產生的
動作軌跡信號較長；當使用者的佩戴部位的動作角度
為45度時，該X軸軌跡傳感器1 3 1 a 、 Y軸軌跡傳
感腿 奮131b和Z軸軌跡傳感器1 3 1 c所產生的動作
軌跡信號較上述0度時短；當使用者的佩戴部位的動
作角度為30度時，該X軸軌跡傳感器1 3 1 a 、Y軸
軌跡傳感器1 31 b和Z軸軌跡傳感器1 3 1 c所產生
的動作軌跡<會縣較上述4 5度時更短。
圖5是顯示本發明的控制流程圖。如圖所示當本發明進行基本起始程序(步驟1 0 1 )后，該微處 理器1 4會依據該定時器1 5所設定的預設取樣頻率 而開始讀取該軌跡感測模組13的X軸軌跡傳感器1
3 1 a所傳送的X軸動作軌跡信號，并將各個所讀取的 X軸動作軌跡信號由模擬信號轉換為數字信號(步驟1
0 2 );再讀取該軌跡感測模組1 3的Y軸軌跡傳感器
1 3 1 b所傳送的Y軸動作軌跡信號，并將各個所讀取 的Y軸動作軌跡信號由模擬信號轉換為數字信號(步 驟1 0 3 );再讀取該軌跡感測模組1 3的Z軸軌跡傳 感器1 3 1 C所傳送的Z軸動作軌跡信號，并將各個所 讀取的Z軸動作軌跡信號由模擬信號轉換為數字信號
(步驟1 0 4 )。
然后該微處理器1 4會將各個轉換后的X軸動作 軌跡數字信號繪制到X向量(步驟1 0 5 )，再將各個 轉換后的Y軸動作軌跡數字信號繪制到Y向量(步驟 1 0 6 )，再將各個轉換后的Z軸動作軌跡數字信號繪 制到Z向量(步驟1 0 7 )。而后該微處理器1 4將X 向量轉換為X軸坐標(步驟1 0 8 )，再將Y向量轉換 為Y軸坐標(步驟l 0 9)，再將Z向量轉換為Z軸坐 標(步驟1 1 0 )。
將各軸的動作軌跡數字信號的向量轉換為各軸的 坐標后，該微處理器1 4會將各個在X軸的坐標累計形成X軸的位置軌跡資料(步驟111 )，再將各個在
Y軸的坐標累計形成Y軸的位置軌跡資料(步驟11
2)，再求f各個在z軸的坐標累計形成Z軸的位置軌跡
資料步驟1 1 3 )，再將X 、 Y 、 Z軸的位置軌跡資料
存儲至存儲單元(步驟l 1 4)，該存儲單元是可為該
內建存儲器1 6或該資料存儲存儲卡1 9 。
在兀成步驟l 1 4的后，使用者已完成一個完整
的運動動作(例如高爾夫球的揮桿、網球發球的揮拍、棒球投手的投球等)，此時使用者可決定是否結束對苴 z 、
配帶部位的動作軌跡的紀錄(步驟1 1 5 )，若使用者
決定結束對其配帶部位的動作軌跡的紀錄，則使用者
可操控該按鍵組1 2而使該微處理器1 4經由該顯示
單元11顯示佩戴部位的動作軌跡圖、軌跡仰角、佩
戴部位的移動速度和佩戴部位動作軌跡的距離等(步
驟116)，且可操控該按鍵組1 2將這些資料加以輸
入存儲最后，使用者是可操控該按鍵組12而使該
處理器14將佩戴部位的動作軌跡資料經由該資料
傳輸接17傳輸至該電子裝置3 (步驟l1 7 )。
圖6是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置應用
于咼爾夫球揮桿動作的示意圖。該使用者4是將本發
明腕表型動作軌跡分析裝置1 o o佩戴于其手腕。如
圖所示從圖6A到圖6B是為高爾夫球揮桿動作的上揮期，在此時期中，該使用者4瞄準該咼爾夫球并將
該球桿向上舉起超過該使用者的頭部，亦即該使用者
4的手腕是由下往上舉起至最高點。
接著，從圖6 B圖到圖6 C是為高爾夫球揮桿動作
的下揮前期，該使用者4是由此時期開始分析苴 z 、腕部
的動作軌跡，在此時期中，該使用者4的手腕從最咼
點往下移動至該使用者4的腰部右邊附近位置，而形
成第 一 動作軌跡4 1 a 。從圖6 C到圖6 D是為高爾
夫球揮桿動作的加速期，在此時期中，該使用者4的
手腕由該使用者4的腰部右邊附近位置移動至該使用
者4的腰部中央前方附近位置，而形成一第—動作軌
跡41 b。
然后，從圖6 D到圖6 E是為高爾夫球揮桿動作的
跟隨前期，在此時期中，該使用者4的手腕由該使用
者4的腰部中央前方附近位置移動至該使用者4的腰
部左邊附近位置，而形成一第三動作軌跡4:1 c從圖
6E到圖6 F是為高爾夫球揮桿動作的跟隨后期，在此
時期中，該使用者4的手腕由該使用者4的腰部左邊
附近位置移動至該使用者4的左肩附近位置，而形成
第四動作軌跡4 1 d。
該腕表型動作軌跡分析裝置1 0 0是會感并記
錄該第一動作軌跡4 la、該第二動作軌跡4 lb、該第三動作軌跡4 1 C和該第四動作軌跡4 1 d并將此四 個動作軌跡合為 一 完整的高爾夫球揮桿動作軌跡4
1 ，且該微處理器經計算后，會將該高爾夫球揮桿動 作軌跡41及其各種資料(包含距離、揮動速度等)
存儲于該內建存儲器l 6并顯示于該顯示單元1 1， 亦可將該高爾夫球揮桿動作軌跡4 1傳送至該電子裝 置3以供該使用者4作進 一 步的研究、分析。
例如假設該高爾夫球揮桿動作軌跡4 1中，有一 位置點甲，其坐標為(X 1 、 Y 1 );有 一 位置點乙，其 坐標為(X 2 、 Y 2 );有 一 位置點丙，其坐標為(X 3 、 Y 3 )。該位置點甲和該位置點乙可連成 一 線段A( Slope
1 ),該位置點乙和該位置點丙可連成 一 線段B ( Slope
2 ),則可計算該線段A和該線段B所形成的 一 角度e ， 計算公式如下.-
Slope1 = ( Y 1 -Y 2 ) / ( X 1 -X 2 ) Slope2 = ( Y 3 -Y 2 ) / ( X 3 -X 2 ) 9 =arctangent (Slope1 /Slope2 )
圖7是顯示本發明腕表型動作軌跡分析裝置應用 于網球揮拍動作的示意圖。圖8是顯示本發明腕表型 動作軌跡分析裝置應用于棒球投手投球動作的示意 圖。如圖所示，本發明是會感測并記錄該揮拍者所產 生的 一 網球揮拍動作軌跡4 2 、以及該投球者所產生的一棒球投球動作軌跡4 3 ， 且使用者可使用該按鍵
組12將該網球揮拍動作軌跡42及其各種資料包
含距離、揮動速度等和該棒球投球動作軌跡43及
各種資料包含距離、投球速度等)存儲于該內建
存儲器16并顯不于該顯示單元1 1 ，亦可將其傳送
至該電子裝置3，以供教練作進 一步的研究、.分析c
當然，本發明腕表型動作軌跡分析裝置1 00亦
可應用于棒球打擊者的打擊動作.、排球員的發球動作、羽球或桌球運動的揮拍動作、手球運動的揮擊動作、
各種可佩戴本發明腕表型動作軌跡分析裝置1 00的
體育活動，或各種欲紀錄、分析某物體的移動軌跡的
活動中
由以上的實施例可知，本發明所提供的腕表型動
作軌跡分析裝置確具產業上的利用價值，故本發明業
已符合于專利的要件惟以上的敘述僅為本發明的較
佳實施例說明凡精于此項技術者當可依據上述的說
明而作它種種的改良，惟這些改變仍屬于本發明的
發明精神及以下所界定的專利范圍中。
權利要求
1.一種腕表型動作軌跡分析裝置，其特征在于，包括有一腕表殼體；一戴附帶體，結合在該腕表殼體的兩側端，以供使用者佩戴于佩戴部位；一控制電路，設置于該腕表殼體的內部空間，其包括一軌跡感測模組，用以感測佩戴部位所產生的動作軌跡信號；一微處理器，連接于該軌跡感測模組，其依據一預設取樣頻率來讀取軌跡感測模組所感測的動作軌跡信號并將其累計形成動作軌跡資料；一存儲單元，連接于該微處理器，用以存儲該動作軌跡資料。
2 . 如權利要求1所述的腕表型動作軌跡分析裝置，其特征在于，其中該控制電路包括有 一 定時器， 連接于該微處理器，該微處理器所依據的預設取樣頻 率是由該定時器所設定。
3.如權利要求1所述的腕表型動作軌跡分析裝置，其特征在于，其還包括有一顯示單元，設置在該腕表殼體上且連接于該微處理器，用以顯示該動作軌跡資料以及該佩戴部位移動的速度。
4.如權利要求1所述的腕表型動作軌跡分析裝置，^^特征在于，其中該控制電路包括有資料傳輸接□，連接于該微處理器，用以將該動作軌跡資料傳輸至--電子裝置作進 一 步的分析研究
5.如權利要求4所述的腕表型動作軌跡分析裝置，；$特征在于，其中該資料傳輸接□連接—無線收發益°
6.如權利要求4所述的腕表型動作軌跡分析裝 錄置，其特征在于，其中該資料傳輸接□連接傳輸統
7.如權利要:求l所述的腕表型動作軌跡分析裝置，其特征在于，其還包括 一 按鍵組，連接于該微處理器。
8.如權利要求i所述的腕表型動作軌跡分析裝置，其特征在于，其中該軌跡感測模組包括一 x軸軌跡傳感器、一 Y軸軌跡傳感器和一 Z軸軌跡傳感器。
9. 如權利要求8所述的腕表型動作軌跡分析 裝置，其特征在于，其中該軌跡感測模組包括三個分別連接于該X軸軌跡傳感器、Y軸軌跡傳感器和Z軸軌跡傳感器的放大器，以及三個分別連接于該放大器的、濾波明 奮，以及三個分別連接于該濾波器的整形電路^10.如權利要長1所述的腕表型動作軌跡分析裝置，苴 z 、特征在于，其中該存儲單元是一內建存儲器，內建于該控制電路。1.1.如權利要，長1所述的腕表型動作軌跡分析裝置，特征在于，其中該存儲單元是 一 外插式資料存儲存儲卡。12.如權利要3長1所述的腕表型動作軌跡分析裝置，其特征在于，其中該軌跡感測模組是包括一X軸軌跡傳感器和一 Y軸軌跡傳感器，用以作為二維平面的軌跡分析。
全文摘要
一種腕表型動作軌跡分析裝置，包括有一腕表殼體、一戴附帶體、一控制電路和一存儲單元。該腕表殼體是結合在該腕表殼體的兩側端，以供使用者佩戴于佩戴部位。該戴附帶體是設置于該腕表殼體的內部空間，其包括一軌跡感測模組和一微處理器，該軌跡感測模組是用以感測佩戴部位所產生的動作軌跡信號，該微處理器是連接于該軌跡感測模組并依據一預設取樣頻率來讀取軌跡感測模組所感測的動作軌跡信號，且將該動作軌跡信號累計形成動作軌跡資料。該存儲單元是連接于該微處理器，用以存儲該動作軌跡資料。
文檔編號G01P13/00GK101294978SQ20071009759
公開日2008年10月29日 申請日期2007年4月27日 優先權日2007年4月27日
發明者陳侑郁 申請人:陳侑郁
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
