跳繩智能化發展研究

蔣政　鄭艷　陳成　徐凱文　楊艷　周鑒

摘要：隨著人們對科技認知程度的不斷加深和強化，對智能產品需求也越來越強烈，因此智能跳繩應聲出現。智能跳繩在設計之初就立足于全民健身，讓更多的人堅持運動和健身，使運動更有樂趣。

關鍵詞：跳繩運動;智能跳繩;跳繩APP;

引言

隨著現代人們的生活質量和水平的進一步提高，越來越多的年輕人在日常工作或者學習之余利用跳繩進行健身，而跳繩健身運動作為一項不限場地隨時都可以自由開展的綜合性有氧體育健身運動，一直以來深受跳繩者和年輕人的廣泛喜愛。跳繩健身運動不僅可以有效地幫助訓練和提高跳繩者的生理反應和運動耐力，而且還有利于其保持個人體態的健美和其協調性，從而更好地達到強身健體的目的。跳繩運動發展開始階段，其配備十分簡單，只需一根繩子，但隨著智能科技的發展進步，兼具多種功能的智能跳繩逐漸出現在人們的生活中，使跳繩者在運動健身的同時增加了諸多趣味性。

1 智能跳繩的功能

隨著科技的發展和生活水平的提高，人們對運動體驗感的要求也越來越高，在跳繩手柄上加入科技因素，與智能設備上的app相連，使人們在進行跳繩運動時，增加了很多的趣味性。市面上的智能跳繩主要有以下幾種功能：

（1）計數功能。很多運動品牌都推出了價格低廉具有屏顯計數功能的跳繩，連接了磁傳感器，幫助跳繩者準確記錄跳繩次數，可以擺脫傳統跳繩計數麻煩、不準確等問題。部分智能跳繩在計數功能的基礎上又增加了計時、計卡路里等相應功能。

（2）數據同步功能。智能跳繩把傳統跳繩通過藍牙和手機APP或運動手表聯動，把數據同步到匹配的智能設備的APP上，不僅可以記錄跳繩的各種數據，還可以記錄身體運動數據信息，如卡路里消耗、脂肪消耗等，并最終將這些數據通過APP量化，體現運動的細節。

（3）社交分享功能。部分智能跳繩還將APP云端數據同步，可顯示跳繩速度、伴繩次數、平均頻次等，還能記錄每天、每月、每年的跳繩數據。還能在軟件APP中與好友競賽PK，分享運動數據，參與運動排行榜。

2 智能跳繩的方案

一般智能跳繩包括幾個部分組成，即控制模塊、傳感器模塊、顯示模塊、無線傳輸模塊、存儲模塊、供電模塊以及繩體。傳感器一般與繩體相互連接，傳感器檢測跳繩轉軸轉動，通過內置算法準確獲取運動者跳繩次數;而傳感器的輸入端與供電模塊的輸出端連接，由供電模塊提供電量，傳感器的輸出端與控制模塊的輸入端相互連接，將由傳感器感應到的數據輸送到控制模塊中;控制模塊將數據進行整理，可通過顯示模塊進行顯示，也可通過無線傳輸模塊與移動終端設備相互連接，進行數據存儲、顯示、分析、交換。

手柄是智能跳繩區別傳統跳繩的重要部件，除繩體外，智能跳繩的其他部件均需內嵌到手柄中，智能跳繩的相應功能也需要在手柄處一一體現，方便跳繩者操作和選擇。跳繩手柄處還需要設置能夠自由調節繩子長短的設計，一般使用凹槽結構，滿足不同身高的人對繩長的要求，提高跳繩的有效利用率。除滿足以上功能外，為使用戶有更好的運動體驗，手柄還需兼具握感好、重量輕、體積小的特點。

3 智能跳繩的APP研究

智能跳繩也可以有專屬的跳繩APP，應用于手機、智能手表等移動終端設備上，以智能硬件搭配專屬跳繩運動領域的App，為用戶提供多樣化的訓練模式、提供趣味性的競技挑戰。跳繩APP內置功能豐富，不僅有云端同步功能、社交分享功能，還可以有專業指導免費課程訓練等。用戶首先將智能跳繩和跳繩APP相連，最常見的連接方式是藍牙連接，連接成功后跳繩手柄和終端設備均有相應提示。在APP界面上有多種模式多種功能可供用戶選擇，訓練模式、競技模式、定時、計數、強心挑戰等等，每項功能都能夠給用戶帶來不一樣的體驗。實時和歷史跳繩數據會自動同步到APP云端，方便運動者查看和分析。APP中，各種數據還會通過柱狀圖、折現圖進行顯示，運動情況一目了然。

跳繩者還可以通過終端設備上的APP線上功能發起各種活動，也可以參與到別人發起的活動中去，并可將APP生成的運動報表分享到社交平臺，從而滿足身體健康層面的需求和精神層面的需求。

4 智能跳繩裝置的研究

國內對跳繩運動裝置的智能化研究也很早就開始了。

早在1990年，國內便已開發出一種“跳繩自動計數器”的裝置。該裝置由智能手柄和回零計數器組成，回零計數器中的蝸桿部件與跳繩的接頭部分相互配合。進行跳繩運動時，繩子的轉動帶動跳繩接頭動作，進而帶動計數器中的蝸桿部件轉動，與蝸桿相配合的渦輪和變速齒輪也相應轉動，最后帶動計數輪轉動完成跳繩自動計數工程。該裝置結構簡單、方便，計數準確、讀數直觀，解決了當時跳繩運動計數不準確、耗費人力的難題，為智能跳繩的發展奠定了一定的基礎。

鄭州大學常豐田等人在2013年設計了一種“雙繩聯動跳繩機”的裝置。該裝置由5大部分組成，包括單片機、顯示部分、控制部分、電機、紅外檢測部分。該器材打破傳統單繩的設計，既可用于大眾娛樂，也可用于體能訓練，提高人體反應能力達到鍛煉身體協調性的目的。“雙繩聯動跳繩機”的功能在設計之初就向多樣化方向展開：單、雙繩自由切換，雙繩可聯動;計數、計時;自動控制;智能制動和終端保護;語音播報;能量消耗估算。

鄭州大學郭藝璇等人在2014年開發了一種“自發電跳繩”裝置。該裝置的兩個手柄中各有一個發電機，在其中一個手柄中還設置有蓄電池。運動過程中，跳繩的轉動帶動兩個發電機發電，產生的電能進行整合并儲存在蓄電池中。蓄電池儲存的電量不僅能夠滿足該跳繩裝置的正常運作，而且還能有多余的電量滿足使用者的其他需求。該裝置的內部電路設計巧妙，發電機工作可靠，電能存儲速度快，為智能跳繩的發展提供了新的思路。

徐州工程學院滕騰等人在2015年開發了一種“跳繩人體基本耗能檢測儀”的裝置。研究人員將跳繩的能耗分為三個部分，重心升高能耗、手臂擺動能耗和跳繩轉動能耗，并圍繞這些能耗進行檢測儀的設計，包括單片機、傳感器、計數顯示。傳感器利用三軸加速度霍爾傳感器進行運動感應，單片機對感應的信號進行數據處理，最后由數據顯示部分顯示所需的數據。該檢測儀通過對人體跳繩能耗的檢測，可幫助用戶根據個人真實情況制定鍛煉計劃，取得更好的鍛煉效果。

5 結束語

跳繩運動起源于中國漢代，歷經數千年的發展，現已成為當下最受大眾歡迎的健身運動項目之一，也是一項世界性的體育競技項目和表演項目。得益于現代科技的進步，跳繩運動也從單一的繩子向智能化發展，也有相應跳繩APP配套使用，更有對智能跳繩裝置的相關研究。智能跳繩體積小，樣式新穎多樣，攜帶方便，易上手，功能豐富，具有較好的發展前景。

參考文獻

[1]羅云.智能跳繩測評系統的設計與實現[D].重慶理工大學，2017.

[2]常豐田，陳文超，馬勛舉，王汝家.雙繩聯動跳繩機的結構與功能設計[J].機電技術，2013（04）：57-59.

[3]郭藝璇，唐玉儒，王慧，李世偉.淺談一種自發電跳繩[J].科技創新與應用，2014（33）：46.

基金項目

江蘇省高等學校大學生創新創業訓練計劃項目（省級一般項目）：動能回收式跳繩，項目編號：201912056019Y。

作者簡介

蔣政，男，本科生，南通理工學院 交通運輸專業學生;鄭艷（通訊作者），女，山東濟寧人，車輛工程專業教師，工程師，研究方向為新能源汽車技術;陳成，男，本科生，南通理工學院 交通運輸專業學生;徐凱文，女，本科生，南通理工學院 交通運輸專業學生;楊艷，女，本科生，南通理工學院 交通運輸專業學生;周鑒，男，本科生，南通理工學院 交通運輸專業學生。