CN102333573A - 锻炼系统和用于通信的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向其用户给出反馈的锻炼系统和一种用于锻炼系统中的不同设备之间的通信的方法。该锻炼系统包括至少两个用于形成身体区域网络的身体耦合的通信模块（14）和至少一个锻炼设备（2），该锻炼设备包括至少一个传感器（6）、反馈装置（8）和所述至少两个身体耦合的通信设备之一。该锻炼系统进一步包括用于收集和处理来自所述至少一个传感器（6）的用户数据的处理单元（4），并且经由身体区域网络在反馈装置（8）上输出经处理的数据以便向用户给出关于他的锻炼的反馈。

Description

锻炼系统和用于通信的方法

技术领域

本发明涉及一种用于向其用户给出反馈的锻炼系统。该锻炼系统包括用于形成身体区域网络的至少两个身体耦合的通信模块。本发明还涉及一种用于包括在锻炼系统中的不同设备之间的通信的方法。

背景技术

最近，已经有了对对锻炼以及放松的需求的提高了的意识。这已经导致健身产业发展，尤其是健身装备领域的发展。还有，个人教练的使用正日益增加。这是由于以下事实引起的：人们在他们训练期间经常想要帮助和反馈。然而，使用个人教练的缺点在于这必须按计划进行，即这减少了任何自发的训练或放松。

今天，也存在许多能够向正在锻炼的用户给出反馈的设备，例如脉搏表（pulse watch）、GPS-表、足感器（foot pod）等。这些设备通常由诸如手表之类的一个中央单元和诸如心电图（ECG）传感器或足感器之类的测量单元构成。典型地，该中央单元和一个或多个测量单元将通过射频（RF）相互通信。如果存在连接到中央单元的多于一个传感器，则通信经常在无线网络中完成。然而，在实践中，如果用户使用许多不同的传感器，则可能难以为用户建立这种网络。在最优情况下，所有设备和传感器来自同一制造商并且在用户购买装备时已经配置好了。

其中信号向外传播到用户的无线网络的使用具有至少一个缺点。这种无线网络通常被配置成自动搜索并连接到在其范围内的任何新设备，即使该设备属于另一个用户。具有使用不同频率的无线网络有时解决了该问题。然而，如果在有限的空间内存在许多用户，则当然会存在干扰的问题。也可能是，一个用户能够获得来自属于另一个用户的传感器的数据。

如果传感器被放置在身体的背部上并且它将与放置在身体前面的中央单元通信，则也会存在身体衰减的潜在问题。而且，典型的无线网络具有高功耗。

然而，即使用于向用户给出反馈的上述设备将不具有全部所述缺点地出现，它仍然与具有个人教练存在巨大差异。个人教练可以告知用户他是否正在以正确的动作（movement）或以正确的速度等进行锻炼。

因此，用于向用户给出反馈的改进的锻炼系统将是有利的，并且特别地，更高功效的和/或免于干扰的锻炼系统将是有利的，在这样的锻炼系统中窃听是困难的，即用户的隐私得到保护。

发明内容

因此，本发明优选地设法单独地或以任意组合地消除上文提及的缺点中的一个或多个。特别地，本发明的目的可以看作是提供一种解决现有技术的高功耗、干扰和对用户反馈的上文提及的问题的锻炼系统。

该目的和若干其他目的在本发明的第一方面中通过提供一种用于向其用户给出反馈的锻炼系统来获得，该锻炼系统包括至少两个用于形成身体区域网络的身体耦合的通信模块和至少一个锻炼设备，该锻炼设备包括至少一个传感器；反馈装置；和所述至少两个身体耦合的通信设备之一；处理单元，其用于收集来自至少一个传感器的用户数据，处理所述数据并经由身体区域网络在反馈装置上输出经处理的数据。

本发明特别地但非排他地有利于在锻炼和放松期间获得用户特定的反馈。

本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例而清楚明白，并且参照这些实施例而被阐释。

附图说明

现在将参照附图、仅通过实例解释本发明，在附图中

图1是锻炼设备的示意图，该锻炼设备是根据本发明的锻炼系统的一部分，

图2示出两个冥想球（meditation ball）形式的两个锻炼设备，以及

图3示出用户利用两个锻炼设备锻炼并且从显示基板（display base）得到反馈。

具体实施方式

根据本发明的锻炼系统包括至少一个锻炼设备2，优选地包括两个或更多个锻炼设备。在本发明的上下文中，术语锻炼设备2应当被广义地解释并且包括例如但不限于哑铃、冥想球或甚至ECG传感器的设备。所有这些锻炼设备2的重要特征在于，它们能够在某种身体活动（也包括放松）期间向用户给出反馈。

图1是锻炼设备2的示意图，该锻炼设备2是根据本发明的锻炼系统的一部分。根据图1，锻炼设备2包括处理单元4、至少一个传感器6、反馈装置8、存储器10、电池12、身体耦合的通信（BBC）模块14和协议栈16。

BCC是一种使用人体和在其周围几厘米的空间作为通信信道的技术。简言之，BCC模块14包括发射器和接收器，它们每一个具有两个导电板，一个在身体上，而一个在空中（in the air）。这两个板用于传播电场并且形成由人体和由返回路径（空中和大地）构成的电路。具有BCC模块14的并且处于用户身体上或其周围的所有设备产生身体区域网络。美国专利no.6211799描述了一种用于通过用户的身体传输功率和数据的系统。

在锻炼设备2中提供的一个或多个传感器6可以是加速度计、用于收集或者关于锻炼设备2的动作和运动的数据或者关于用户的数据的ECG传感器。通过提供例如加速度计，锻炼设备的速度和方向可被决定，其可以用于向用户提供他的训练的反馈。

该反馈通过反馈装置8给出，该反馈装置例如可以是发光二极管（LED）或振动引擎等等。也可以通过显示器或语音机器向用户给出反馈。

存储器10和处理单元4用于运行每个锻炼设备2中的应用程序。协议栈16用于实现对所收集的数据的聚集和评估（evaluation）并且用于控制向用户给出适当反馈所需的设备。该协议被设置成支持下面的功能。检测系统中的其他设备，例如新设备或正离去的设备。检测所述其他设备的属性，所述其他设备例如传感器、致动器、处理单元等。支持设备之间的数据交换。协商每个连接的设备的任务（role）。通过控制致动器、LED等将反馈传送到用户。

电池10用于向锻炼设备2供电。使用BCC模块的设备的功耗与连接到无线RF网络的设备相比很低。

除了所述至少一个锻炼设备2以外，根据本发明的锻炼系统包括评估和控制单元，其对微调和控制用户反馈负责。该控制单元可以是锻炼设备2的一部分或者是单独的单元。该控制单元也可以分布在若干不同的设备之间。

如上所提及，所述锻炼系统包括至少一个锻炼设备2，但是优选地包括几个锻炼设备2，并且还包括控制单元。在一个实施例中，所述锻炼系统包括图2中所示的具有两个冥想球的形式的两个锻炼设备。

冥想球2的灵感来自于中国保定球（Chinese Baoding ball）。这个锻炼设备包括两个冥想球2和充电底座（charging dock）。冥想球2的目的是帮助用户以充满乐趣的方式放松。该用户可以通过使冥想球2在他的手掌中绕彼此轨道运行来与冥想球2相互作用。冥想球2被配置成实时地检测并分析用户的动作并且将它们与多个内部存储的放松动作模式（pattern）进行比较。基于用户的动作多么接近地匹配期望的动作模式来改变每个冥想球2的光和振动反馈模式。

首先，用户的动作常常是不连贯的，并且反馈将是随机的。用户越接近地匹配预定的模式，用户越长久地设法维持该匹配，反馈模式将越是变得更加结构化（structured）和平静。

为了执行该任务，两个冥想球2装备有加速度计6、BCC模块14、存储器10、处理单元4、LED和振动引擎形式的反馈装置8。

冥想球2内部的处理单元4分析由加速度计6测量的动作模式以确定用户正在进行的动作。将这些实际的动作实时地与在存储器10内部存储的多个被认为是放松的动作模式进行比较。在一个实施例中，每个冥想球2二十个LED和围绕基板（base）的光线向用户提供反馈。这些LED的强度可以被单独控制。触觉反馈可以通过冥想球2中的振动引擎给出。

当在该实施例中两个冥想球2从充电底座移除时，它们将开始搜索其他冥想球2或连接到身体区域网络的其他设备（轮询协议）并且相互交换身份。在发现其他冥想球2或设备之后，所连接的设备将对它们将在锻炼系统中具有的任务取得一致意见。在另一个实施例中，每个设备的任务是预定的并且被硬编码在每个设备中。

在识别和任务阶段之后，锻炼系统开始并将如上所述地工作。一个冥想球2将有规律地向另一个冥想球2要求其数据并评估该数据和它自己的数据。只要它们与身体接触或在其附近，那么冥想球2可以交换信息以检测并分析用户的表现（performance）。根据该表现，将例如利用光信号和/或利用振动向用户给出不同的反馈。为此目的，正在评估数据的冥想球2将向另一个冥想球2发送信息以给出合适的反馈并自己显示对应的反馈。

在可替代实施例中，冥想球2仅有规律地交换它们的动作测量结果并且确定它们自身如何对用户的行为做出反应，以便经由光和振动给出适当的反馈。

在另一个实施例中，如图3中所示，锻炼设备2是锻炼用重物（exercising weight），而不是冥想球2。所述锻炼系统包括两个锻炼用重物2，这两个锻炼用重物2由动能提供动力并且远程地连接到显示基板20，显示基板20使用代表它们自己的虚拟教练的简单动画来指导个人逐步地进行健身锻炼。

该锻炼系统将以与真实个人教练相似的方式工作。它推荐适于用户身体条件的锻炼，然后随着时间的推移，它增加挑战，通过要求用户超过较早的成绩来保持用户被激励。在锻炼开始之前，该锻炼系统提醒用户调适到正确的姿势-有时与锻炼本身一样重要。对本领域技术人员而言显然的是，存在关于虚拟教练可能如何工作的许多许多选项并且可以根据用户指明的事项（specification）设计它。

为了实现该锻炼系统，锻炼用重物2将装配有BCC模块14，从而实现了经由身体的通信。为了确保与显示基板20的通信，显示基板20也将能够经由BCC接收消息。在一个实施例中，这将通过前面具有BCC模块14并连接到显示基板20的地砖18来实现。这三个设备之间的通信将类似于结合冥想球2描述的先前实施例的消息流动（flow）。

根据图3的锻炼系统可以是有用的健身系统，其被设计成帮助发现体育馆里的常规项目（gym routine）与他们的需求不相容的人在他们自己家里舒服地保持健康并留意他们自己的健康状况。

本发明的益处在于，它允许在若干连接到或接近人身体的设备之间容易地交换信息。如上文所提及，不同设备之间的交互性由BCC实现。根据本发明，本质的是，两个或更多BCC模块在它们与人的身体接触或接近（～10cm）的情况下可以互相通信。不要求直接的皮肤接触。

而且，识别在训练/放松期间使用的设备的可能性将使得根据已被用户挑选的设备的类型在不同锻炼方案（program）之间切换成为可能。例如，当挑选不同组的重物时，向用户推荐不同的锻炼。

也可以识别当前谁在进行锻炼。这允许向正在进行锻炼的人提供个人训练方案。对于人的识别，存在许多选项。例如，人可以佩戴可经由BCC读取的显式识别标签，其例如在腕带中或集成到胸带（breast belt）中。然后，当开始锻炼时，可以读取用户的识别。也可以通过集成到训练设备之一中的传感器（例如ECG传感器）识别用户。在此情况下，用户将通过他/她的心脏信号得以识别。当然，这需要用户注册和他/她的个人心率特征的提取。也有可能通过（例如由照相机认出的）姿态来认出用户。每个用户可以在先识别自己的姿态。

本发明还涉及一种用于锻炼系统中不同设备之间的通信的方法。如上所述，每个设备包括用于形成身体区域网络的身体耦合的通信模块（14）。该方法由上文提及的控制单元控制并且在用户开始锻炼时执行下述步骤：识别连接到身体区域网络的所有设备；协商每个设备的任务；收集来自包括在不同设备中的传感器6的数据；在不同设备之间交换数据；以及将反馈传送给锻炼系统的用户。

因此，本发明已被描述并且本领域技术人员通过使用本发明将清楚，可以实现下述优点。连接到身体区域网络的所有设备可以容易地互相通信，而在相互靠近的不同用户的设备/应用之间没有任何干扰。所述通信是高度可靠的，因为它没有受到身体衰减的阻碍。驱动这个身体区域网络所需的功率与其他技术相比也是也是非常低的。

尽管已经结合特定实施例描述了本发明，但是本发明并不预期受限于本文所提出的特定形式。而是，本发明的范围仅由所附权利要求限定。在权利要求中，术语“包括”不排除其他元件或步骤的存在。此外，尽管单独的特征可以包含在不同的权利要求中，但是这些特征可以可能地被有利地组合，并且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合不是可行的和/或不是有利的。此外，单数提及不排除多个。因此，对“一”、“一个”、“第一”、“第二”等的提及不排除多个。而且，权利要求中的附图标记不应当被解释为限制范围。

Claims (8)

1.用于向其用户给出反馈的锻炼系统，包括

至少两个用于形成身体区域网络的身体耦合的通信模块（14），

至少一个锻炼设备（2），该锻炼设备包括至少一个传感器（6）、反馈装置（8）和所述至少两个身体耦合的通信设备之一，

处理单元（4），用于收集来自至少一个传感器（6）的用户数据，处理所述数据并经由所述身体区域网络在反馈装置（8）上输出经处理的数据。

2.根据权利要求1的锻炼系统，其中所述系统包括两个锻炼设备（2）并且所述处理单元（4）是锻炼设备之一的集成部分。

3.根据权利要求2的锻炼系统，其中所述锻炼设备是适于配合在手掌中的冥想球（2）。

4.根据权利要求1的锻炼系统，其中所述系统进一步包括用于向所述系统的用户给出反馈并训练该用户的显示装置（20），所述显示装置连接到包括用于将该显示器连接到身体区域网络的至少两个身体耦合的通信模块之一的地板（18）。

5.根据前述权利要求中任一项的锻炼系统，其中所述传感器是加速度计（6）并且所述反馈装置包括发光二极管。

6.根据前述权利要求中任一项的锻炼系统，其中所述系统进一步包括耦合到身体区域网络以用于识别锻炼系统的用户的识别标签。

7.根据权利要求6的锻炼系统，其中所述识别标签是集成到训练设备之一中的ECG传感器。

8.一种用于锻炼系统中的不同设备之间的通信的方法，其中每个设备包括用于形成身体区域网络的身体耦合的通信模块（14），并且所述设备中的至少一个合并了处理单元（14），所述处理单元（14）执行以下步骤，

识别连接到身体区域网络的所有设备，

协商每个设备的任务，

收集来自包括在不同设备中的传感器（6）的数据，

在不同设备之间交换数据，以及

将反馈传送到锻炼系统的用户。

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