CN101294979A - 量测运动量的腕表型加速度感测模块 - Google Patents

Abstract

一种量测运动量的腕表型加速度感测模块，包括一微处理器、一加速度传感器、一定时器、一手摆动加速度对应步长的数据库和一显示器。加速度传感器用以感测运动者移行的手部摆动次数和手部摆动加速度，定时器用以计算运动者的移行时间。微处理器会将所接收的手部摆动加速度与手摆动加速度对应步长的数据库所储存的手摆动加速度对应步长的曲线图表相比对，而取得所对应的步长，再将步长、运动者的手部摆动次数和运动者的移行时间经由公式计算而取得移行距离和速度。

Description

量测运动量的腕表型加速度感测模块

技术领域

本发明是关于一种量测运动量的装置的设计，特别是关于一种量测运动量的腕表型加速度感测模块。

背景技术

现代工商社会的忙碌及人们对适当运动的重视，使各项运动器材应运而生。而运动者为要准确掌握运动量及了解身体状况，故亦有各种运动信号感应器被研发出来。

在各类运动信号感应器中，计步器(Pedometer)佩挂方便、操作简易，故已被广泛使用。传统计步器的设计多是佩挂于使用者腰际，也有结合在使用者鞋子上等不同型态。除计步器可作为运动信号感测装置外，加速度传感器亦常用作使用者进行运动时的加速度感测，以供进一步评估运动量。

在先前专利中，可发现各种的机械式振动感测单元的设计，如美国发明专利第4460823号中，公开了一种可用来感测使用者走路或跑步的计步器，使用摆锤、弹性组件、齿轮所组成，以使使用者走路或跑步时，能由一计数器来显示其步数值。又如美国发明专利第5117444号中，公开了一种利用摆锤、磁性组件、磁簧开关等构件所组成的计步结构，以量测使用者运动时的计步值。

然而，目前常用的计步器产品中，主要采机械式振动感测组件，其在使用日久后，常有误动作产生，且重锤振动必须过大，否则无法正确计步及灵敏度小。且，以往的臂挂式计步器，如图1所示，由于上手臂的摆幅太小，信号不易取得，且上手臂摆动所产生的摔力太小，无法测出其加速度，因手臂少一个轴心关节，且臂挂式计步器需有发射装置以将所感测的数据传送到手表上。

又，另一种挂于鞋子上的计步器，如图2所示，由于挂在鞋上不方便，且其亦需有发射装置以将所感测的数据传送到手表上，且发射装置的功率要强，因距离手部较远，且脚部的运动方式只能在两轴的方向上摆动。

所以，传统的计步器只能测出运动者于单轴或双轴方向震动时所产生的步数信号，无法测出运动者的手部摆动在三轴方向震动所产生的信号，且无法准确测出运动者的跑步速度或走路速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种量测运动量的腕表型加速度感测模块。，以克服公知技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供的量测运动量的腕表型加速度感测模块，配戴于运动者的手腕，其包括：

一微处理器；

一加速度传感器，连接于该微处理器，用以感测一运动者于移行时的手部摆动次数并将所感测的手部摆动次数传送至该微处理器；

一定时器，连接于该微处理器，用以计算该运动者的移行时间并将其传送至该微处理器；

一运动信息对应步长的数据库，连接于该微处理器，储存有至少一运动信息对应步长的曲线图表；

一显示器，连接于该微处理器。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该运动信息对应步长的曲线图表是预先建置储存于该运动信息对应步长的数据库。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中还包括一按键组，连接于该微处理器，用以设定一预定移行距离，且该运动信息对应步长的曲线图表经由该运动者以各种不同速度移行该按键组所设定的预定移行距离后所建立，其建立方式为该微处理器会将该预定移行距离除以该运动者以各种不同速度移行的手部摆动次数而取得该运动者以各种不同速度移行的步长，而建立该运动信息对应步长的曲线图表，并将其储存至该运动信息对应步长的数据库。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该运动信息对应步长的数据库为手摆动加速度对应步长的数据库，其所储存的运动信息对应步长的曲线图表为手摆动加速度对应步长的曲线图表，该手摆动加速度对应步长的曲线图表包括至少一手摆动于X轴的加速度对应步长的曲线图表、至少一手摆动于Y轴的加速度对应步长的曲线图表和至少一手摆动于Z轴的加速度对应步长的曲线图表。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该加速度传感器用以感测运动者于移行时的手部摆动次数和手部摆动所产生的加速度并将所感测的手部摆动次数和手部摆动加速度传送至该微处理器。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该微处理器会将所接收的手部摆动加速度与该手摆动加速度对应步长的数据库所储存的手摆动加速度对应步长的曲线图表相比对，而取得该手部摆动加速度所对应的该运动者移行的步长，再将所取得的该运动者移行的步长、该运动者的手部摆动次数和该运动者的移行时间经由公式计算而取得该运动者的移行距离和移行速度，再将所取得的移行距离和移行速度显示于该显示器。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该运动信息对应步长的数据库系为每秒移行步数对应步长的数据库，其所储存的运动信息对应步长的曲线图表为每秒移行步数对应步长的曲线图表。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该微处理器会将所接收的手部摆动次数除以该移行时间而取得该运动者的每秒移行步数，再将所取得的每秒移行步数与该每秒移行步数对应步长的数据库所储存的每秒移行步数对应步长的曲线图表相比对，而取得该每秒移行步数所对应的该运动者移行的步长，再将所取得的该运动者移行的步长、该运动者的手部摆动次数和该运动者的移行时间经由公式计算而取得该运动者的移行距离和移行速度，再将所取得的移行距离和移行速度显示于该显示器。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中该加速度传感器包括一X轴加速度传感器、一Y轴加速度传感器和一Z轴加速度传感器。

所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中还包括一人体信号感测模块，该人体信号感侧模块包括一心跳信号感测单元和一人体温度感测单元。

本发明提供的量测运动量的腕表型加速度感测模块可以改善公知技术的不足之处。

附图说明

图1为公知臂挂式计步器的示意图；

图2为配挂于鞋子上的计步器的示意图；

图3为显示本发明量测运动量的腕表型加速度感测模块配戴于一运动者的手腕的示意图；

图4为一运动者配戴本发明移行的示意图；

图5为运动者手部摆动所产生的加速度信号与手部摆幅角度的对照示意图；

图6为运动者手部摆动轨迹及手部摆幅角度的示意图；

图7为本发明第一实施例的控制电路图；

图8为本发明第一实施例中的手摆动于X轴的加速度对应步长的曲线图表；

图9为本发明第一实施例中的手摆动于Y轴的加速度对应步长的曲线图表；

图10为本发明第一实施例中的手摆动于Z轴的加速度对应步长的曲线图表；

图11为本发明第一实施例的操作流程图；

图12为本发明第一实施例中的手摆动加速度对应步长的曲线图表的建立流程图；

图13为本发明第二实施例的控制电路图；

图14为本发明第二实施例中的每秒移行步数对应步长的曲线图表；

图15为本发明第二实施例的操作流程图；

图16为显示本发明第二实施例中的每秒移行步数对应步长的曲线图表的建立流程图。

具体实施方式

参阅图3至图7所示，本发明量测移行速度的腕表型加速度感测模块第一实施例100包括一微处理器11、一加速度传感器12、一定时器13、一每秒移行步数对应步长的数据库14、一显示器15、一按键组16和一记忆单元17，且本发明可配戴于一运动者2的手腕21。

加速度传感器12连接于微处理器11，加速度传感器12会感测运动者2移行时的手部摆动次数和手部摆动所产生的加速度并将其传送至微处理器11。加速度传感器12可由一维、二维、或三维的加速度传感器所构成。

若运动者2的手部摆幅角度(θ)越大，则其手部摆动速度越快，所产生的加速度信号(S)就越大，如图3和图4所示，例如当运动者2以慢速移行时，其手部摆幅角度为θ1，其手部摆动所产生的加速度信号为S1；当运动者2以中等速度移行时，其手部摆幅角度为θ2，其手部摆动所产生的加速度信号为S2；当运动者2以快速移行时，其手部摆幅角度为θ3，其手部摆动所产生的加速度信号为S3。其中加速度信号为S3的信号长度S3a大于加速度信号为S2的信号长度S2a，加速度信号为S2的信号长度S2a大于加速度信号为S1的信号长度S1a。且手部摆幅角度θ3大于手部摆幅角度θ2，手部摆幅角度θ2大于手部摆幅角度θ1。

如图6所示，由于运动者2的手部摆动位置及轨迹可能包含一维、二维、或三维的摆动轴向，而加速度传感器12可由一维、二维、或三维的加速度传感器所构成，因此不论运动者2的手部摆动轨迹包含几个向度，本发明均可测量出运动者2的手部摆动次数。

定时器13连接于微处理器11，用以计算运动者2的移行时间并将其传送至微处理器11。手摆动加速度对应步长的数据库14连接于微处理器11，且储存有一手摆动于X轴的加速度对应步长的曲线图表141、一手摆动于Y轴的加速度对应步长的曲线图表142和一手摆动于Z轴的加速度对应步长的曲线图表143。

微处理器11会将所取得的手部摆动加速度与手摆动加速度对应步长的数据库14所储存的手摆动于X、Y、Z轴的加速度对应步长的曲线图表141、142、143相比对，而取得手部摆动加速度所对应的运动者2移行的步长。

如图8至图10所示，例如当运动者2的手部摆动较慢时，其在X轴产生一加速度g1、在Y轴产生一加速度g4、在Z轴产生一加速度g7，因其均属同一次摆动，因此加速度g1、g4、g7均会对应到一步长L1。而当运动者2的手部摆动速度中等时，其在X轴产生一加速度g2、在Y轴产生一加速度g5、在Z轴产生一加速度g8，因其均属同一次摆动，因此加速度g2、g5、g8均会对应到一步长L2。当运动者2的手部摆动较快时，其在X轴产生一加速度g3、在Y轴产生一加速度g6、在Z轴产生一加速度g9，因其均属同一次摆动，因此加速度g3、g6、g9均会对应到一步长L3。

然后微处理器11会将所取得的运动者2移行的步长、运动者2的手部摆动次数和运动者2的移行时间经由公式计算而取得运动者2的移行距离和移行速度，并将运动者2的移行速度显示于显示器15。

图11为本发明第一实施例的操作流程图，首先在一腕表型加速度感测模块的手摆动加速度对应步长的数据库中建置储存有至少一手摆动加速度对应步长的曲线图表(步骤101)，然后将腕表型加速度感测模块配戴于一运动者的手腕(步骤102)，并且运动者开始移行。

随即由腕表型加速度感测模块的加速度传感器感测运动者移行时的手部摆动次数和手部摆动所产生的加速度(步骤103)，然后由加速度传感器将所感测的手部摆动次数和手部摆动加速度传送至腕表型加速度感测模块的微处理器(步骤104)，同时由腕表型加速度感测模块的定时器计算运动者的移行时间并将其传送至微处理器(步骤105)。

然后由微处理器将所取得的手部摆动加速度与手摆动加速度对应步长的数据库所储存的手摆动加速度对应步长的曲线图表相比对，而取得手部摆动加速度所对应的运动者移行的步长(步骤106)。

再由微处理器将所取得的运动者移行的步长、手部摆动次数和移行时间经由公式计算而取得运动者的移行距离和移行速度(步骤108)，最后由微处理器将所取得的移行速度显示于显示器(步骤109)。

本发明中，手摆动加速度对应步长的曲线图表可预先建置储存于手摆动加速度对应步长的数据库。或者较佳地，手摆动加速度对应步长的曲线图表可经由运动者以各种不同的移行速度跑完一预定移行距离后所建立，其建立方式如图12所示。

首先将腕表型加速度感测模块配戴于运动者的手腕(步骤201)，然后由按键组输入一预定移行距离至微处理器(步骤202)，并且运动者开始以慢速移行。

随即由加速度传感器感测运动者以慢速移行时的手部摆动次数和手部摆动所产生的加速度(步骤203)，然后由加速度传感器将所感测的手部摆动次数和手部摆动加速度传送至微处理器(步骤204)，同时由定时器计算运动者以慢速移行预定移行距离所花费的移行时间并将其传送至微处理器(步骤205)。

再由微处理器将预定移行距离除以手部摆动次数而取得运动者慢速移行的步长，再将运动者慢速移行的步长和手部摆动加速度储存至手摆动加速度对应步长的数据库(步骤206)。

再由微处理器将预定移行距离除以移行时间而取得运动者的慢速移行速度，再将其储存至手摆动加速度对应步长的数据库(步骤207)。然后由微处理器将慢速移行速度显示于显示器(步骤208)。

然后重复步骤202至步骤208一次，此次运动者是以中等速度移行。然后再重复步骤202至步骤208一次，此第三次运动者是以快速度移行。若运动者还要建立一个以极快速移行的数据，则可再重复步骤202至步骤208一次。接着由微处理器将储存于手摆动加速度对应步长的数据库中的运动者以各种不同速度移行的手部摆动加速度及其分别所对应的步长建立为一手摆动加速度对应步长的曲线图表(步骤209)。最后由微处理器将所建立的手摆动加速度对应步长的曲线图表储存至手摆动加速度对应步长的数据库(步骤210)。

参阅图13所示，本发明第二实施例100a的控制电路与前述实施例大致相同，故相同的构件标示以相同的组件编号，以资对应。其差异在于第二实施例100a是以一每秒移行步数对应步长的数据库14a取代第一实施例的手摆动加速度对应步长的数据库14，且每秒移行步数对应步长的数据库14a是储存有至少一每秒移行步数对应步长的曲线图表141a。

并且加速度传感器12仅将所感测的手部摆动次数传送至微处理器11。

微处理器11于接收加速度传感器12所传送的手部摆动次数和定时器13所传送的运动者2的移行时间后，会将手部摆动次数除以移行时间而取得运动者2的每秒移行步数。而后微处理器11会将所取得的每秒移行步数与每秒移行步数对应步长的数据库14a所储存的每秒移行步数对应步长的曲线图表141a相比对，而取得每秒移行步数所对应的运动者2移行的步长。

如图14所示，每秒移行步数对应步长的曲线图表141a包括一曲线V，例如运动者2的每秒移行步数为P1，则其经由曲线V所对应的运动者2移行的步长为L1；若运动者2的每秒移行步数为P2，则其经由曲线V所对应的运动者2移行的步长为L2；且若运动者2的每秒移行步数为P3，则其经由曲线V所对应的运动者2移行的步长为L3。

然后微处理器11会将所取得的运动者2移行的步长、手部摆动次数和移行时间经由公式计算而取得运动者2的移行距离和移行速度，并将运动者2的移行速度显示于显示器15。

图15为本发明第二实施例的操作流程图。

首先，在一腕表型加速度感测模块的每秒移行步数对应步长的数据库中建置储存有至少一每秒移行步数对应步长的曲线图表(步骤301)，然后将腕表型加速度感测模块配戴于一运动者的手腕(步骤302)，并且运动者开始移行。

随即由加速度传感器感测运动者移行时的手部摆动次数(步骤303)，然后由加速度传感器将所感测的手部摆动次数传送至微处理器(步骤304)，同时由定时器计算运动者的移行时间并将其传送至微处理器(步骤305)。

再由微处理器将手部摆动次数除以移行时间而取得运动者的每秒移行步数(步骤306)。

然后由微处理器将所取得的每秒移行步数与每秒移行步数对应步长的数据库所储存的每秒移行步数对应步长的曲线图表相比对，而取得每秒移行步数所对应的运动者移行的步长(步骤307)。

再由微处理器将所取得的运动者移行的步长、手部摆动次数和移行时间经由公式计算而取得运动者的移行距离和移行速度(步骤308)，最后由微处理器将所取得的移行速度显示于显示器(步骤309)。

本发明第二实施例中，每秒移行步数对应步长的曲线图表141a系可预先建置储存于每秒移行步数对应步长的数据库14a。或者较佳地，每秒移行步数对应步长的曲线图表141a可经由运动者2以各种不同的移行速度跑完一预定移行距离后所建立，其建立方式如图16所示。

首先将腕表型加速度感测模块100a配戴于运动者的手腕(步骤401)，然后由按键组输入一预定移行距离至微处理器(步骤402)，并且运动者开始以慢速的移行速度移行。

随即由加速度传感器感测运动者以慢速移行时的手部摆动次数(步骤403)，然后由加速度传感器将所感测的手部摆动次数传送至微处理器(步骤404)，同时由定时器计算运动者以慢速跑预定移行距离所花费的移行时间并将其传送至微处理器(步骤405)。

再由微处理器将预定移行距离除以手部摆动次数而取得运动者慢速移行的步长，再将其储存至每秒移行步数对应步长的数据库(步骤406)。

然后由微处理器将手部摆动次数除以移行时间而取得运动者以慢速移行时的每秒移行步数，再将其储存至每秒移行步数对应步长的数据库(步骤407)。

再由微处理器将预定移行距离(除以移行时间而取得运动者的慢速移行速度，再将其储存至每秒移行步数对应步长的数据库(步骤408)。然后由微处理器将慢速移行速度显示于显示器(步骤409)。

然后重复步骤402至步骤409一次，此次运动者是以中等速度移行。然后再重复步骤402至步骤409一次，此第三次运动者是以快速度移行。若运动者还要建立一个以极快速移行的数据，则可再重复步骤402至步骤409一次。接着由微处理器将储存于每秒移行步数对应步长的数据库中的运动者以各种不同速度移行的每秒移行步数及其分别所对应的步长建立为一每秒移行步数对应步长的曲线图表(步骤410)。最后由微处理器将所建立的每秒移行步数对应步长的曲线图表储存至每秒移行步数对应步长的数据库(步骤411)。

Claims (10)

1、一种量测运动量的腕表型加速度感测模块，配戴于运动者的手腕，其包括：

一微处理器；

一加速度传感器，连接于该微处理器，用以感测一运动者于移行时的手部摆动次数并将所感测的手部摆动次数传送至该微处理器；

一定时器，连接于该微处理器，用以计算该运动者的移行时间并将其传送至该微处理器；

一运动信息对应步长的数据库，连接于该微处理器，储存有至少一运动信息对应步长的曲线图表；

一显示器，连接于该微处理器。

2、如权利要求1所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该运动信息对应步长的曲线图表是预先建置储存于该运动信息对应步长的数据库。

3、如权利要求1所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，还包括一按键组，连接于该微处理器，用以设定一预定移行距离，且该运动信息对应步长的曲线图表经由该运动者以各种不同速度移行该按键组所设定的预定移行距离后所建立，其建立方式为该微处理器会将该预定移行距离除以该运动者以各种不同速度移行的手部摆动次数而取得该运动者以各种不同速度移行的步长，而建立该运动信息对应步长的曲线图表，并将其储存至该运动信息对应步长的数据库。

4、如权利要求1所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该运动信息对应步长的数据库为手摆动加速度对应步长的数据库，其所储存的运动信息对应步长的曲线图表系为手摆动加速度对应步长的曲线图表，该手摆动加速度对应步长的曲线图表包括至少一手摆动于X轴的加速度对应步长的曲线图表、至少一手摆动于Y轴的加速度对应步长的曲线图表和至少一手摆动于Z轴的加速度对应步长的曲线图表。

5、如权利要求4所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该加速度传感器用以感测运动者于移行时的手部摆动次数和手部摆动所产生的加速度并将所感测的手部摆动次数和手部摆动加速度传送至该微处理器。

6、如权利要求5所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该微处理器会将所接收的手部摆动加速度与该手摆动加速度对应步长的数据库所储存的手摆动加速度对应步长的曲线图表相比对，而取得该手部摆动加速度所对应的该运动者移行的步长，再将所取得的该运动者移行的步长、该运动者的手部摆动次数和该运动者的移行时间经由公式计算而取得该运动者的移行距离和移行速度，再将所取得的移行距离和移行速度显示于该显示器。

7、如权利要求1所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该运动信息对应步长的数据库系为每秒移行步数对应步长的数据库，其所储存的运动信息对应步长的曲线图表为每秒移行步数对应步长的曲线图表。

8、如权利要求7所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该微处理器会将所接收的手部摆动次数除以该移行时间而取得该运动者的每秒移行步数，再将所取得的每秒移行步数与该每秒移行步数对应步长的数据库所储存的每秒移行步数对应步长的曲线图表相比对，而取得该每秒移行步数所对应的该运动者移行的步长，再将所取得的该运动者移行的步长、该运动者的手部摆动次数和该运动者的移行时间经由公式计算而取得该运动者的移行距离和移行速度，再将所取得的移行距离和移行速度显示于该显示器。

9、如权利要求1所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，该加速度传感器包括一X轴加速度传感器、一Y轴加速度传感器和一Z轴加速度传感器。

10、如权利要求1所述的量测运动量的腕表型加速度感测模块，其中，还包括一人体信号感测模块，该人体信号感侧模块包括一心跳信号感测单元和一人体温度感测单元。

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