CN102770188B - 活动能力监控设备和其外壳 - Google Patents

Abstract

一种活动能力检测设备包括活动能力检测模组和通用便携电信装置的组件如移动电话或移动智能电话为数据通信连接安装在公共外壳上。该活动能力检测模组适用于从至少一个活动能力传感器接受活动能力信号并转换活动能力信号为活动能力数据。该通用便携式电信装置配置为可激活的，以便能够使该活动能力监控模块将该活动能力数据传输到通用便携式电信装置。该公共外壳包括安装装置以安装在支撑面上。此模组适用于和通用便携电信装置协同操作以扩张其处理和显示功率且同时维持低成本、简单的设计和紧凑性。

Description

活动能力监控设备和其外壳

技术领域

本发明涉及活动能力监控设备，具体而言，涉及便携式或移动运动活动能力监控设备，诸如自行车计算机、跑步者计算机、游泳者计算机等。更具体地，本发明涉及自行车计算机设备。

背景技术

活动能力监控设备（也被称作“运动活动能力监控设备”，简称为“运动监控器”或“运动计算机”）通常被配置用于收集正在进行运动或其他体育锻炼的人的活动能力和/或生理数据，并且被配置用于对所收集的数据进行分析以向用户提供反馈信息。典型的反馈信息通常包括用户的活动能力指标和/或生理情况。通常收集的活动能力指标包括，例如，体能数据，诸如在跑步者计算机的情况下的跑步速度、加速度、步长和跑步节奏；在自行车计算机的情况下的循环速度、循环节奏和循环功率；在游泳者计算机的情况下的划水（stroke）计数、划水时间、每圈的划水计数、泳速和划水跨度。

由于这些一般性限制，移动运动监控器通常只配备有执行最低专用功能所需的最少的或必需的组件，而不提供其他有用或者修饰功能。例如，典型的移动活动能力监控器通常仅包括具有用于数据记录的内置存储器的基本的微控制器和显示器。当记录新数据时通常覆写已经记录的数据，这是因为可用的存储器空间极其有限。微控制器只是简单的被编程具有基本功能的微处理器，以节省电力，并且显示器通常是单色的点阵LCD显示器，其主要适用于简单的文字显示。然而，这种最低的功能不能满足更高端的运动者或者其团队（诸如教练或者教练组成员）的需要。例如，具有小存储器的运动监控器不能存储并记录足够的数据用于全面的运动活动能力概要（profile）分析。然而，在存储器空间和处理能力上的实质性增加会导致更大体积的监控器、更强大的处理器、更强大的电池以及更昂贵的设备这样的结果。

依照前面所述，可以清楚的是，传统运动监控器都是适合于在成本、小型化和性能之间权衡轻重的折衷产品。

此外，运动计算机通常针对利用指定传感器针对操作进行定制，所述指定传感器用于检测特定运动的特征动作。如此，针对不同的运动将必须使用不同的运动计算机，并且这意味着如果需要高性能运动计算机，则运动者将必须携带几个体积大且昂贵的运动计算机。

因此，如果能够提供这样的运动监控器，其在保持了专用目的装置的优点的同时减轻了传统设备的功能性限制，则是有利的。

发明内容

根据本发明，提供一种活动能力监控设备，其包括：活动能力监控模块和被连接用来进行数据通信的通用便携式电信装置的组装件，该通用便携式电信装置诸如移动电话或移动智能电话，其中该活动能力监控模块适于从至少一个活动能力传感器接收活动能力信号并且适于将该活动能力信号转换成活动能力数据，其中该通用便携式电信装置配置为可激活的，以便能够使所述活动能力监控模块将该活动能力数据传输到该通用便携式电信装置；并且其中公共外壳包括用于安装到自行车、体育器材或者用户的安装装置。

利用内置的连接到处理器的数据通信能力，活动能力监控模块能够接进并利用更强大的通用便携式电信设备的巨大的资源池，该通用便携式电信设备诸如是上网本计算机、移动电话或移动智能电话（诸如或）、或者超级电话。例如，通过接进通用便携式电信装置的处理能力，该通用便携式电信装置通常配备有32位或64位的高速微处理器（诸如通常在智能电话中使用的的Cortex-A8处理器），可以通过利用简单的、小型的且低成本的定制监控模块容易地向用户提供更强大的且多用途的便携式活动能力监控设备，而无需为每种专门用途购买昂贵的、强大的但设计体积大的监控设备。这种定制监控模块是有利的，这是因为用户可以选择为特定目的设计的便携式监控模块，以便通过激活定制的应用程序协同利用通用移动电信装置。如此，可以容易地将单个移动电信装置以最小的成本配置为各种活动能力监控设备。通用移动电信的使用是特别有利的，这是因为可以容易地下载新版本的应用程序。

在一实施例中，该活动能力监控设备包括一主外壳，该主外壳包括装配工具用来固定在用户或自行车上，且一为安全地容纳该活动能力监控模组的容器和该便携式电信装置匹配连接。

该活动能力监控设备可能包括为显示活动能力数据和拨动开关的显示器，其中该实时显示的活动能力数据的类型为通过用户拨动该拨动开关可选的。

该公共外壳可以包括用于收纳所述活动能力监控模块的第一容器和用于收纳所述便携式电信装置的第二容器，并且该第一容器和第二容器经由该公共外壳上的桥式部件限定的容器间开口来进行通信；并且其中该桥式部件还被布置为将该活动能力监控模块和该通用便携式电信装置的组装件锁定在该公共外壳上。包括这样外壳的活动能力设备提供了坚固的配置以应付严苛的操作状况。

该活动能力监控模块包括用于与所述便携式电信装置进行匹配连接的突出的机械适配器，并且其中当所述活动能力监控模块置于所述第一容器中时所述机械适配器延伸穿过所述容器间开口。该匹配连接配置提供了简单且可靠的连接机构，其容易被连接及分离。

该突出的机械适配器可以以紧密配合的方式收纳在该容器间开口中。这样的配置提供了简单且可靠的锁闭机构以保持该智能电话和该活动能力检测模组的组合在该外壳里完好无损。

该公共外壳还可包括弹性适配器底座，其被成形为将所述便携式电信装置稳固地置于所述第二容器中。这样的适配器使得用户更容易地改变智能电话。

该适配器底座可以是可拆卸的，从而能够使用不同适配器来将不同模式的便携式电信装置置于所述第二容器中。

该活动能力检测设备可以被设置为从至少一个活动能力传感器接受活动能力信号且将该活动能力信号转变为活动能力数据，其中该通用便携式通信设备被设置为可激活的以使得该活动能力检测模组传送活动能力数据至该通用便携式电信设备；特征在于该便携式外壳包括用来安装至自行车的自行车安装机构。

附图说明

下面将以示例的方式并参考附图对本发明的示例性实施例进行解释，在附图中：

图1和图1A分别描述了根据本发明一个实施例的自行车计算机模块从上面观察和从下面观察的透视图，

图2和图2A描述了分别是根据本发明的第二和第三实施例的自行车计算机模组的顶部透视图，

图3是图1和图2的自行车计算机软件狗的基本示意电路框图，

图4是描述了包括图1和图2的自行车计算机模块与智能移动电话组装在一起的本发明的自行车计算机设备的一个示例性实施例的透视图，

图5是描述了图4的自行车计算机设备的示例性功能块的示意框图，

图6描述了图4的自行车计算机设备被装配作为自行车上的自行车计算机组件的示例性应用，

图7示出了自行车计算机组件的分解示图作为图6自行车计算机组件的示例，

图7A是图7的圆圈部分的放大图，

图8是图6的自行车计算机组件的进一步分解示图，

图8A和图8B分别是图8的组件的顶透视图和底透视图，

图8C和图8D分别是图8A和图8B的第一和第二外壳部分的内部图，

图8E和图8F是图8外壳的密封部分的放大图，

图9是根据本发明另一个实施例的第二自行车计算机组件的分解示图，

图9A和图9B分别是图9组件的顶透视图和底透视图，

图10是描述了本发明的自行车计算机设备的示例性操作的流程图，

图11描述了另一个示例性应用中的运动活动能力监控器的另一个实施例，以及

图12是示出了图10的运动活动能力监控器的示例性网络应用的示意图。

具体实施方式

作为本发明的活动能力监控模块的一个示例的图1至图5的自行车计算机模块（被昵称为“自行车计算机软件狗”）100包括信号接收器110、微处理器120和适配器130，它们被罩在刚性模塑塑料罩140中。信号接收器110包括用于接收射频（RF）信号的天线112和RF接收器114，RF接收器114用于对由天线接收的RF信号进行前端处理并将其转发至微处理器120。

信号接收器适合于从使用或协议操作在2.4GHz的自行车活动能力传感器接收自行车活动能力信号，并且接收的自行车活动能力信号被微处理器处理以便作为自行车活动能力数据输出。软件狗适合于处理普通的活动能力数据，诸如速度、节奏和功率，因此传感器分别包括速度传感器、节奏传感器和力量传感器。

微处理器120是低端的4位或8位微处理器，其被预先编程以对由RF接收器接收的自行车活动能力信号进行处理并且根据已经建立的方法将接收的信号转换成活动能力数据。将信号处理算法预先存储在微处理器的存储器中，该存储器还可以包括用于存储并记录活动能力数据的另附的存储器空间。

适配器130被形成为从软件狗的前端延伸出来的突出部分，并且适合于与智能电话匹配连接，以用于下面将要说明的应用。另外，在适配器上提供加锁设施以确保软件狗锁定在智能电话上。

软件狗约为一小块，尺寸小于5cm长、5cm宽和1cm高，并且重量小于80克。由于这种小型化和轻便，软件狗能够容易地存储在用户的口袋中。

图4描述了包括处于匹配连接的软件狗100和智能电话160的组装件的自行车计算机200来作为本发明的自行车计算机设备的示例。智能电话包括显示器屏幕170（诸如装配在塑料模塑罩上的LCD触摸屏）以及典型的智能电话（诸如苹果公司的或）的其他组件。智能电话可以安装有诸如应用程序之类的软件并且通过在触摸屏上的触摸可进行操作，具有在大多数可用的智能电话中共有的特征。智能电话提供有输入/输出（I/O）端口，其与适配器在机械上兼容使得软件狗可分离附接至智能电话。

参考图5，智能电话安装有用于对由软件狗100收集的活动能力数据进行处理的应用程序180，并且软件狗与自行车活动能力传感器或其他外部功能装置可操作地进行通信，所述其他外部功能装置诸如用于向智能电话和/或软件狗供电的太阳能电池板或移动电源（powerbank），或者诸如ECG传感器、心率传感器或血糖传感器之类的生理传感器。如图5和图6所示，为了方便起见，生理传感器通过无线链路可操作地连接至软件狗。

在使用中，自行车计算机200被装配为自行车的前车把上的单个自行车计算机组件300，如图6所示。为了检测活动能力参数，将速度传感器192、力量传感器194和节奏传感器196、心率传感器198装配在自行车上，并且与安装在自行车计算机组件上的软件狗无线通信。自行车计算机组件300包括自行车计算机200和外壳310，外壳310包括用于容纳自行车计算机200的容器。外壳310包括限定该容器的铰链隔板并且包括用于固定在自行车框架上的自行车支架312。自行车支架的倾斜是可调整的来适应骑行者的个人偏好，以便能够舒服地察看在屏幕170上显示的信息。当骑行者必须将自行车留下无人照看时，骑行者可以从自行车框架上取下组件300，或者仅仅移除更值钱的智能电话和软件狗，而留下附接至自行车的外壳。

由于智能电话的较大处理能力和存储器，现在可以将自行车计算机配置为处理更多种类的信号，即使该自行车计算机具有相对低端的处理器和较小的存储器。为了利用本发明的这种自行车计算机布置的多功能性，提供具有如图9的框图所描述的更复杂功能的自行车计算机软件狗400。

该自行车计算机软件狗400构建在相对较低端和较低速度的具有较小内置存储器的处理器之上，但是其被编程为与多种类型的传感器协作以满足更高端的用户的需要。具体而言，预先设置软件狗400以与用于检测环境参数（诸如压力、湿度、温度、海拔、路径或路线、以及/或者到目标的距离）或生理参数（诸如血压、血氧、以及/或者体温）的传感器的组合进行操作。

为了操作自行车计算机，用户首先将软件狗100插入智能电话160以建立通信链路并开启这两个装置，如图8所示。在初始化启动之后，应用软件将操作并使得智能电话的微处理器在智能电话与软件狗的RF接收器之间建立通信链路。接下来，智能电话的微处理器将经由RF接收器搜索可用的传感器。在已经识别了外部传感器之后，微处理器将保持与传感器的RF通信链路并经由软件狗从传感器接收活动能力数据。软件狗100提供初始活动能力信号到活动能力数据的转换以便向前传送至智能电话。通过利用了智能电话的快速处理器和巨大存储器尺寸来与软件狗的特定特征进行协作的智能电话的配置，自行车计算机200具有操纵并处理来自多个传感器的信号的能力，而这种能力是其他已知的自行车计算机所不能匹敌的。

在操作中，对软件狗的微处理器120进行操作以接收被各种传感器检测到的信号并将接收的信号转换为活动能力数据。在本申请中，微处理器120操作为响应于智能电话160的处理器的指令的从属处理器。在操作过程中，将收集的活动能力数据发送至智能移动电话以便进行记录和进一步处理。这种自行车计算机布置减少了微处理器120上的处理负荷以及软件狗100所需的存储器。

在第一操作模式中，在屏幕上显示活动能力数据（诸如速度、节奏、和/或已经过的距离）和/或生理数据，并且用户通过触摸屏操作可以改变或选择显示的信息。

在第二操作模式中，智能电话将软件狗所收集的数据（无论是环境的、生理的或其他的）与由智能电话收集的其他数据一起或相结合地进行处理以产生有用的信息。在第一示例中，将应用软件配置为对智能电话经由电信网络收集的GPS数据进行处理以提供信息（诸如关于路线或最佳路线、可用路线、到达目的地的期望时间、或者到达目的地的期望距离的信息）；并且将相关信息显示在智能电话屏幕上。在第二示例中，智能电话处理收集的生理数据以向骑行者提供健康信息或建议。例如，可以设计应用程序以监视骑行者的体温、心率或血压，并且建议骑行者改变速度或节奏以便将体温、心率或血压保持在可接受的或预定的水平之下。在第三示例中，智能电话利用软件狗收集的环境数据以向骑行者提供与骑行者的预期活动能力相关的信息。例如，可以配置应用程序以便将周围环境温度数据和/或湿度和/或大气压力与心率、血压和/或体温等相关联，以便对于循环模式（诸如下一个休息期）给出建议。在第四示例中，软件狗收集的数据和智能电话收集的数据被选择地用于设计骑行进度。例如，调整路线或改变速度以避免闪电、雷雨或恶劣天气；或者选择路线以满足用户所选的身体训练计划，或者设计优选的进度或进度的选择以避免使骑行者超过负荷。

在第三操作模式中，可以配置应用软件将从软件狗收集的数据或者从软件狗和智能电话两者收集的数据获取的骑行信息经由电信网络发送至远程站。骑行信息可以包括，例如，位置、骑行者健康状况、骑行者行为、或骑行者踪迹以便远程跟踪。

在第四操作模式中，传送至外部远程站的数据可以被进一步处理，并且经处理的信息（其可以是指令或引导）可以经由电信网络被传送回至自行车计算机。

虽然已经参考上述示例性实施例解释了本发明，但对于本领域技术人员应当清楚的是，各实施例仅仅是为了示例说明并且没有打算对本发明的范围进行限制。例如，虽然在上面已经描述了四种示例性操作模式，但是更多的模式是可能的，并且数据或者数据组合的使用没有限制。尽管将软件狗和传感器描述为通过2.4GHz无线信道进行链接，但应当清楚的是，虽然所选择的示例性频率信道对于所述目的是良好的，但是可以使用其他频率并且甚至可以在传感器与软件狗之间使用有线连接而不失一般性。而且，虽然提及了或协议，但是在需要时可以使用其他协议。此外，虽然已经将诸如i-pod或i-phone之类的智能电话用作适当的便携式电信装置的示例，但是移动电话（诸如针对2G、3G或4G系统的移动电话）也是适用的。另外，虽然在上述示例中的软件狗和智能电话以机械匹配方式进行连接，但是软件狗和智能电话不需要被机械地附接并且可以通过诸如蓝之类的无线协议进行连接。此外，虽然具有触摸屏的智能电话提供了有用的选择，但是具有控制键盘或其他控制设施（诸如拨动开关）的移动电话对于与软件狗进行协作是同样有用的。虽然示例性软件狗的通信接口适合于与移动电话的有线数据通信，但应当清楚的是，数据通信可以是无线的。

作为便携式活动能力监控设备的示例的图7、图8至图8D的自行车计算机组件300包括作为活动能力监控模块的示例的自行车计算机模块100、作为通用电信装置的示例的智能电话160和外壳380。外壳380包括通过多个夹紧扣环可拆卸地附着的上部外壳部件310和下部外壳部件320。上部和下部外壳部件被布置为在闭合时用作不透水蛤壳式抓斗，因此包括闭合装置和密封装置。如图8所示，多个可移动扣环330围绕外壳380分布，并且作为密封装置的示例的弹性密封膜或弹性密封环322布置在智能电话和上部外壳部件之间。

上部外壳部件包括透明窗口324，从而可以看到智能电话160的LCD屏幕并且可以操作触摸屏。下部外壳部件包括用于收纳智能电话160的第一容器312和用于收纳自行车计算机模块的第二容器314。第一容器312和第二容器314整体注塑在下部外壳部件320的塑料壳部件上。第一和第二容器保持通信连接，可以通过容器间开口316进行通信。容器间开口316由分隔第一和第二容器的桥式部件318限定。

如图8更具体地示出，桥式部件318形成为可安装在下部外壳部件320上的可拆卸组件的一部分。桥式部件318和容器间开口被布置为在所述开口内收纳自行车计算机模块100的突出的适配器130并且该突出的适配器130被桥式部件以紧密配合方式锁定。

当智能电话160置于第一容器中并且与计算机模块机械连接成一个组装件时，该组装件将稳固地置于外壳上并且将被桥式部件318锁定在适当的位置上。为了改善水密性，提供了用于配合到外壳上的图8E和8F中更具体示出的闭合塞。

为了可以容纳不同模式的智能电话，提供了适配器垫340。该适配器垫340由弹性材料模塑制成以保护智能电话，这是因为操作条件可能比较苛刻。

为了使得该组装件能够可靠地安装在支架（诸如自行车的车把）上，并且为了使得有助于用户的便利操作，在下部外壳的底面上形成作为安装装置的示例的安装夹具或安装托架350。安装托架350还包括用于调节该组装件相对于用户的倾斜角或仰角的装置。

使用时，该组装件安装在外壳中，然后通过操作扣环来闭合外壳，然后将外壳安装在支架上。当用户必须离开自行车时，用户可以移除安装在外壳中的自行车计算机组装件或者仅仅移除比较值钱的组件。

操作时，用户可以通过触摸透明的屏幕来操作该组装件。

除了设置了一个变型的适配器垫以与一个不同形状的智能电话相配合以外，图9至图9B中示出的组装件800的第二实施例与图8的组装件基本上相同。

图11和图12示出了描述本发明的第二方面的活动能力监控器的跑步者计算机。跑步者计算机500包括智能电话和跑步者计算机软件狗。除了微处理器适合于监控跑步（诸如步幅、步频、步伐节奏、速度和/或等等）并且针对该目的适当选择传感器以外，跑步者计算机与自行车计算机软件狗100是实质上相同的。例如，跑步者穿带诸如声纳或雷达之类的表面状况传感器510和包括心率传感器或ECG传感器的胸带520。类似于自行车计算机，利用智能电话的处理和通信能力以有助于基于软件狗的更强大的跑步计算机，该软件狗包括低端廉价微处理器，以促进GPS、卫星、2G到4G、GSM或CDMA通信能力而不失一般性。

编号表

Claims (16)

1.一种活动能力监控设备，其包括活动能力监控模块，被连接用来进行数据通信的通用便携式电信装置的组装件，和公共外壳；其中所述活动能力监控模块适于从至少一个活动能力传感器接收活动能力信号并且适于将所述活动能力信号转换成活动能力数据，其中所述通用便携式电信装置配置为可激活的，以便能够使所述活动能力监控模块将所述活动能力数据传输到所述通用便携式电信装置；并且其中所述公共外壳包括用于安装到自行车、体育器材或者用户的安装装置，其特征在于，所述公共外壳包括用于收纳所述活动能力监控模块的第一容器和用于收纳所述便携式电信装置的第二容器，并且所述第一容器和所述第二容器经由所述公共外壳上的桥式部件限定的容器间开口来进行通信；并且其中所述桥式部件还被布置为将所述活动能力监控模块和所述通用便携式电信装置的组装件锁定在所述公共外壳上。

2.根据权利要求1的活动能力监控设备，其中所述活动能力监控模块和所述通用便携式电信装置以匹配关系机械连接。

3.根据权利要求1的活动能力监控设备，其中所述通用便携式电信装置包括移动智能电话。

4.根据权利要求1的活动能力监控设备，其中所述活动能力监控模块包括用于与所述便携式电信装置进行匹配连接的突出的机械适配器，并且其中当所述活动能力监控模块置于所述第一容器中时所述机械适配器延伸穿过所述容器间开口。

5.根据权利要求4的活动能力监控设备，其中所述突出的机械适配器以紧密配合的方式收纳在所述容器间开口中。

6.根据权利要求1的活动能力监控设备，其中所述公共外壳是防水的。

7.根据权利要求1的活动能力监控设备，其中所述公共外壳还包括弹性适配器底座，其被成形为将所述便携式电信装置稳固地置于所述第二容器中。

8.根据权利要求7的活动能力监控设备，其中所述适配器底座是可拆卸的，从而能够使用不同适配器来将不同模式的便携式电信装置置于所述第二容器中。

9.根据前述权利要求中的任意一项的活动能力监控设备，其中所述公共外壳是防水的，所述第一容器和所述第二容器被单独密封来实现水密性。

10.根据权利要求1至8中的任意一项的活动能力监控设备，其中所述公共外壳包括第一模塑外壳部件和包括透明窗口的第二模塑外壳部件，所述第一容器和所述第二容器被模塑形成在所述第一模塑外壳部件上；其中所述第二模塑外壳部件通过夹紧装置与所述第一模塑外壳部件可拆卸地附着，并且在被夹紧时形成包围所述通用便携式电信装置的不透水机壳。

11.根据前述权利要求1至8中的任意一项所述的活动能力监控设备，其中所述活动能力监控设备用于自行车运动，并且所述活动能力监控模块是自行车计算机模块。

12.一种用于收纳活动能力监控设备的便携式外壳，所述活动能力监控设备包括活动能力监控模块和被连接用于进行数据通信的通用便携式电信装置，其中所述活动能力监控模块适于从至少一个活动能力传感器接收活动能力信号并且适于将所述活动能力信号转换成活动能力数据，其中所述通用便携式电信装置配置为可激活的，以便能够使所述活动能力监控模块将所述活动能力数据传输到所述通用便携式电信装置；其特征在于，所述便携式外壳包括用于安装到自行车上的自行车安装装置，其中所述便携式外壳包括用于收纳所述活动能力监控模块的第一容器和用于收纳所述便携式电信装置的第二容器的公共外壳，并且所述第一容器和所述第二容器经由所述公共外壳上的桥式部件限定的容器间开口来进行通信；并且其中所述桥式部件还被布置为将所述活动能力监控模块和所述通用便携式电信装置的组装件锁定在所述公共外壳上。

13.根据权利要求12的便携式外壳，其中所述通用便携式电信装置包括移动智能电话。

14.根据权利要求12或13的便携式外壳，其中所述外壳包括第一模塑外壳部件和包括透明窗口的第二模塑外壳部件，所述第一容器和所述第二容器被模塑形成在所述第一模塑外壳部件上；其中所述第二模塑外壳部件通过夹紧装置与所述第一模塑外壳部件可拆卸地附着，并且在被夹紧时形成包围所述活动能力监控设备的不透水机壳。

15.根据权利要求14的便携式外壳，其中所述活动能力监控设备用于自行车运动，并且所述活动能力监控模块是自行车计算机模块。

16.根据权利要求12或13的便携式外壳，其中所述活动能力监控设备用于自行车运动，并且所述活动能力监控模块是自行车计算机模块。