CN105021208A - 一种脚环及其运作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脚环及其运作方法。本发明脚环设计成配戴在使用者膝盖以下的部位，可在不同动作模式如走路、骑脚踏车、游泳、睡眠或其他动作模式下，并通过感测元件感测到动作后，即可计算走路的步数、脚踏车的转速、心跳的频率或游泳的方式…等等，并且还可通过一驱动模块在行动装置或其他显示设备中呈现，更可操控显示器或行动装置上的游戏中的人物进行动作。<pb pnum="1" />

Description

一种脚环及其运作方法

技术领域

本发明涉及一种脚环及其运作方法，尤指可以支持多种动作模式并可通过行动装置或显示设备呈现，或是操控显示设备或行动装置中的游戏人物进行动作的一种脚环及其运作方法。

背景技术

由于现代人饮食习惯与生活作息的改变，肥胖已成为影响现代人健康的最主要因素，而逐年来不断有因肥胖所造成心血管疾病的案例，使国人对于控制体重的意识随之抬头；而根据多数营养师表示，控制体重的最好的方法并非节制饮食，而是适当且规律的运动，因此除了养成每日或每周规律性的运动外，基于个人体质、性别不同，所适合的运动量亦有所不同，因此，为评估每日的运动量是否过当或者不足，往往会运用一运动量评估的检测装置，而习知最常见的便是计步器，用于检测健康的心率、脉搏等健康检测器或测量行走步数换算成行走距离，以计算出行走速度，再还计算出使用者运动造成的卡路里消耗量。另外还有运动手表，记录运动路程、时间、心跳（另须搭购心跳带）、热量等，也能支援跑步、马拉松、自行车、步行等不同运动模式。并且随着高科技的发展，各种功能的检测装置形状大小各异，为了携带方便，可以像手表一样装配腕带而被戴于手腕上。

但有鉴于上述计步器仅能测量跑步及步行运动的技术，并无法满足于各种运动喜好的使用者，而运动手表虽能支持不同运动模式，但功能仅限于自身显示，无法通过其他显示设备呈现，因此本发明提出一种脚环及其运作方法，使用者可以轻敲脚环以手动方式切换动作模式如走路、爬楼梯、骑脚踏车、游泳、睡眠或其他动作模式，还可由脚环自动判别在走路或是骑脚踏车等动作，并通过脚环上的感测元件感测到动作后，即可计算走路的步数与速度、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、或游泳的方式…等等，并且还可利用APP在行动装置或其他显示设备中呈现，更可进一步操控显示设备或行动装置上的游戏中的人物进行动作。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于提供一种脚环及其运作方法。

本发明的脚环设计成可以配戴在使用者膝盖以下的部位，脚环的组成包括一处理模块，包括至少一动作模式，用以产生一动作回馈讯号；一感测元件，与处理模块相连接，用以感测人体动作产生一加速度讯号、一动作讯号传送至处理模块；一储存器，与处理模块相连接，用以储存动作回馈讯号；以及一用户接口，与处理模块相连接，用以显示动作回馈讯号。

其中所述感测元件可以为陀螺仪、加速度计或红外线传感器。所述至少一动作模式可以为普通模式、走路模式、骑脚踏车模式、睡眠模式、游泳模式、同步模式或其他动作模式。所述动作讯号可以为走路讯号、爬楼梯讯号、骑脚踏车讯号、睡眠讯号、游泳讯号或其他动作讯号。所述动作回馈讯号可为走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、游泳的方式、心跳频率或其他动作回馈讯号。

脚环还包括一无线传输模块，处理模块与无线传输模块相连接，无线传输模块通过一无线通信网络传送动作回馈讯号至一接收装置。其中无线传输模块可为无线网络模块、蓝牙模块或近场通讯模块。接收装置还包括一驱动模块、一微处理器以及一显示接口，微处理器与驱动模块以及显示接口相连，驱动模块用以接收动作回馈讯号传送至微处理器，微处理器用以将动作回馈讯号传送至显示接口。其中接收装置可以为智能型手机、平板计算机、液晶电视或其他显示器。

本发明脚环运作方法，包括如下步骤A.一感测元件感测人体动作产生一加速度讯号；B.一处理模块接收加速度讯号转换至少一动作模式；C.感测元件，感测人体动作产生一动作讯号；D.处理模块，接收动作讯号产生一动作回馈讯号，将动作回馈讯号储存于一储存器，同时通过一用户接口呈现动作回馈讯号；E.一无线传输模块与一无线通信网络连接，无线传输模块接收储存器内动作回馈讯号并传送至一接收装置；F.接收装置内一驱动模块接收到动作回馈信号后，将动作回馈信号传送至一微处理器。G.微处理器号接收到动作回馈信号后，并通过一显示接口呈现动作回馈讯号。

因此，可知本发明脚环，可满足各种运动喜好的使用者，可在不同动作模式如走路、骑脚踏车、游泳、睡眠或其他动作模式下，并通过感测元件感测到动作后，即可计算走路的步数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、心跳的频率或游泳的方式…等等，并且还可通过一驱动模块在行动装置或其他显示设备中呈现，更可操控接收装置上的游戏的人物进行动作。

附图说明

图1为本发明的脚环架构示意图。

图2为本发明的脚环运作流程图。

图3为本发明的脚环手动切换主模式示意图。

图4为本发明的脚环手动切换流程示意图。

图5(a)为本发明陀螺仪在走路动作下产生的动作讯号示意图。

图5(b)为本发明陀螺仪在爬楼梯动作下产生的动作讯号示意图。

图5(c)为本发明陀螺仪在骑脚踏车动作下产生的动作讯号示意图。

图6(a)为本发明加速度计在骑脚踏车动作下产生的动作讯号示意图。

图6(b)为本发明加速度计在走路动作下产生的动作讯号示意图。

图7为本发明的脚环自动切换动作模式示意图。

图8为本发明的脚环自动模式流程示意图。

【符号说明】

1   脚环          2   无线通信网络  3   接收装置

10  处理模块      11  感测元件      12  储存器

13  用户接口      14  无线传输模块  31  驱动模块

32  微处理器      33  显示接口      S1  脚抬高的动作讯号

S2  动作讯号周期

具体实施方式

图1为本发明的脚环架构示意图。本发明的一脚环1设计成配戴在使用者膝盖以下的部位，其组成包括一处理模块10，包括至少一动作模式，用以产生一动作回馈讯号；一感测元件11，与处理模块10相连接，用以感测人体动作产生一加速度讯号、一动作讯号传送至处理模块10；一储存器12，与处理模块10相连接，用以储存动作回馈讯号；以及一用户接口13，与处理模块10相连接，用以显示动作回馈讯号。脚环1还包括一无线传输模块14，无线传输模块14与处理模块10相连接，并通过一无线通信网络2传送动作回馈讯号至一接收装置3。

另外接收装置3还包括一驱动模块31、一微处理器32以及一显示接口33，微处理器32与驱动模块31以及显示接口33相连，驱动模块31用以接收动作回馈讯号传送至微处理器32，微处理器32用以将动作回馈讯号传送至显示接口33。

其中所述感测元件11可为陀螺仪、加速度计或红外线传感器。所述至少一动作模式可以为普通模式、走路模式、骑脚踏车模式、睡眠模式、游泳模式、同步模式或其他动作模式。动作讯号可以为走路讯号、爬楼梯讯号、骑脚踏车讯号、睡眠讯号、游泳讯号或其他动作讯号。动作回馈讯号可为走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、心跳的频率、游泳的方式或其他动作回馈讯号。接收装置3可以为智能型手机、平板计算机、液晶电视或其他显示器。其中无线传输模块14可为无线网络模块、蓝牙模块或近场通讯模块，无线传输模块14可通过无线通信网络2如无线网络、蓝牙或近场无线通信技术等传送动作回馈讯号。

以红外线传感器感测心跳的频率，光发射到手指内的血并经由骨头反射回红外线传感器，遮断反射至红外线传感器，即可将心跳转换成电流脉波输出传送至处理模块10，处理模块10处理后即产生动作回馈讯号，即可得知心跳的频率。

可知脚环1可在满足使用者在不同的动作模式下测量动作讯号，并计算走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、心跳的频率或游泳的方式…等等，得到动作回馈讯号，以了解用户运动的状况并且还可同时评估使用者每日的运动量是否过当或者不足。另外还可将动作回馈讯号通过驱动模块31在接收模块3中呈现，还操控接收装置3游戏中的人物进行动作。

请参考图2、3以及4，图2为本发明脚环1运作流程图；图3为本发明的脚环手动切换主模式示意图；图4为本发明的脚环手动切换流程示意图。本发明脚环运作方法，包括如下步骤A.一感测元件11接收人体动作产生一加速度讯号；B.一处理模块10接收加速度讯号转换至少一动作模式；C.感测元件11，感测人体动作产生一动作讯号；D.处理模块10，接收动作讯号产生一动作回馈讯号，将动作回馈讯号储存于一储存器12，同时通过一用户接口13呈现动作回馈讯号；E.一无线传输模块14与一无线通信网络2连接，无线传输模块14接收储存器12内动作回馈讯号传送至一接收装置3；F.接收装置3内一驱动模块31接收到动作回馈信号后，将动作回馈信号传送至一微处理器32；G微处理器32接收到动作回馈信号后，并通过一显示接口33呈现动作回馈讯号。

当使用者手动方式触碰脚环1以切换动作模式，感测元件11感测到动作即产生加速度讯号传送至处理模块10，处理模块10接收加速度讯号并转换至走路模式、骑脚踏车模式、睡眠模式、游泳模式、同步模式或其他动作模式下，若在一定的时间内没有动作，则系统会休眠并停止运作，如果使用者开始走路、爬楼梯、骑脚踏、睡眠或游泳，则感测元件11感测到人体动作后产生动作讯号如走路讯号、爬楼梯讯号、骑脚踏车讯号、睡眠讯号、游泳讯号或其他动作讯号等传送至处理模块10，处理模块10接收到动作讯号产生动作回馈讯号如走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、心跳的频率游泳的方式或其他动作回馈讯号等，并将动作回馈讯号储存于储存器12，并同时通过用户接口13呈现动作回馈讯号。

其中感测元件11可为陀螺仪、加速度计或红外线传感器。以红外线传感器感测心跳的频率，光发射到手指内的血并经由骨头反射回红外线传感器，遮断反射至红外线传感器，即可将心跳转换成电流脉波输出传送至处理模块10，处理模块10处理后即产生动作回馈讯号，即可得知心跳的频率。

另外，若需于接收装置3上呈现动作回馈讯号，使脚环1在同步模式下，可经由无线传输模块14如无线网络模块、蓝牙模块或近场通讯模块，无线传输模块14接收储存器12内动作回馈讯号并通过无线通信网络2传送至接收装置3，接收装置3内驱动模块31接收到动作回馈信号后，将动作回馈信号传送至微处理器32，微处理器号32接收到动作回馈信号后，并通过显示接口33呈现动作回馈讯号，或是接收装置3接收到动作回馈信号后，传送至微处理器32处理计算，再通过显示接口33呈现动作回馈讯号。

在同步模式下，若当储存器12内无储存的动作回馈讯号时，则感测元件11感测到用户肢体动作后，则传送实时的动作讯号至处理模块10产生实时的动作回馈讯号，动作回馈讯号通过无线传输模块14通过无线通信网络2传送至接收装置3，经由驱动模块31传送至微处理器32处理，故使得脚环1可操控接收装置3上游戏中的人物进行动作。

请参考图5(a)、5(b)、5(c)，图5(a)为本发明陀螺仪在走路动作下产生的动作讯号示意图；图5(b)为本发明陀螺仪在爬楼梯动作下产生的动作讯号示意图；图5(c)为本发明陀螺仪在骑脚踏车动作下产生的动作讯号示意图。从5(a)、5(b)、5(c)图中，分别看出在走路、爬楼梯与骑脚踏车动作下，陀螺仪产生的动作讯号，脚抬高时法向量(Wz)值皆呈现正向增加的趋势，S1代表爬楼梯、走路以及骑脚踏车时，脚抬高时陀螺仪产生的动作讯号，可看出以陀螺仪在爬楼梯动作下与走路以及骑脚踏车动作下产生的动作讯号有显著的不同；S2则是脚抬高又放下后所产生的一个动作讯号周期。

请参考图6(a)与6(b)，图6(a)为本发明加速度计在骑脚踏车动作下产生的动作讯号示意图；图6(b)为本发明加速度计在走路动作下产生的动作讯号示意图。从图6(a)与6(b)中可看出感测元件11为加速度计时，在骑脚踏车动作下与走路动作下产生的动作讯号，其行向量的波形振幅有显著差异。

请参考图7与图8，图7为本发明的脚环自动切换动作模式示意图；图8为本发明的脚环自动模式流程示意图。本发明脚环1也可自动判别使用者在走路、爬楼梯或是骑脚踏车动作下，使脚环1于普通模式下，若在一定的时间内没有动作，则系统会休眠并停止运作，如果使用者开始走路、爬楼梯或骑脚踏车，则感测元件11感测到人体动作后产生动作讯号如走路讯号、爬楼梯讯号、骑脚踏车讯号等传送至处理模块10，处理模块10接收到动作讯号则自动转换至动作模式如走路模式、爬楼梯模式或骑脚踏车模式下，处理动作讯号并产生动作回馈讯号如走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速或其他动作回馈讯号等，并将动作回馈讯号储存于储存器12，并同时通过用户接口13呈现动作回馈讯号。

另外，若需于接收装置3上呈现动作回馈讯号，使脚环1在同步模式下，可经由无线传输模块14如无线网络模块、蓝牙模块或近场通讯模块等与无线通信网络2连接，无线传输模块14接收储存器12内动作回馈讯号并传送至接收装置3，接收装置3内驱动模块31接收到动作回馈信号后，将动作回馈信号传送至微处理器32，微处理器号32接收到动作回馈信号后，并通过显示接口33呈现动作回馈讯号，或是接收装置3接收到动作回馈信号后，传送至微处理器32处理，再通过显示接口33呈现动作回馈讯号。

在同步模式下，若储存器12内无储存的动作回馈讯号时，则感测元件11感测到用户肢体动作后，则传送实时的动作讯号至处理模块10产生实时的动作回馈讯号，动作回馈讯号藉由无线传输模块14通过无线通信网络2传送至接收装置3的驱动模块31，驱动模块31再传送至微处理器32，经由微处理器32处理，故使得脚环1可操控接收装置3上游戏中的人物进行动作。

由上可知，本发明脚环1，使用者可以自行切换动作模式，告诉脚环1使用者现在在走路、骑脚踏车、游泳或睡觉，还可由脚环1自动判别使用者在走路、爬楼梯或是骑脚踏车，并通过脚环1上的感测元件11感测到动作后，即可计算走路的步数与速度、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、或游泳的方式…等等，并且还可通过驱动模块31在接收装置3中呈现，还操控接收装置3上的游戏中人物进行动作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (16)

1.一种脚环，包括:

一处理模块，包括至少一动作模式，用以产生一动作回馈讯号；

一感测元件，与处理模块相连接，用以感测人体动作产生一加速度讯号、一动作讯号传送至处理模块；

一储存器，与处理模块相连接，用以储存动作回馈讯号；以及

一用户接口，与处理模块相连接，用以显示动作回馈讯号。

2.根据权利要求1所述的脚环，其特征在于还包括一无线传输模块，无线传输模块与处理模块相连接，并通过一无线通信网络传送动作回馈讯号至一接收装置。

3.根据权利要求2所述的脚环，其特征在于所述接收装置为智能型手机、平板计算机或液晶电视。

4.根据权利要求2所述的脚环，其特征在于所述无线传输模块为无线网络模块、蓝牙模块或近场通讯模块。

5.根据权利要求1所述的脚环，其特征在于所述感测元件为陀螺仪、加速度计或红外线传感器。

6.根据权利要求1所述的脚环，其特征在于所述动作模式为普通模式、走路模式、骑脚踏车模式、睡眠模式、游泳模式或同步模式。

7.根据权利要求1所述的脚环，其特征在于所述动作讯号为走路讯号、爬楼梯讯号、骑脚踏车讯号、睡眠讯号或游泳讯号。

8.根据权利要求1所述的脚环，其特征在于所述动作回馈讯号为走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、游泳的方式或心跳的频率。

9.根据权利要求2所述的脚环，其特征在于所述接收装置还包括一驱动模块、一微处理器以及一显示接口，微处理器与驱动模块以及显示接口相连，驱动模块用以接收动作回馈讯号传送至微处理器，微处理器用以将动作回馈讯号传送至显示接口。

10.一种脚环运作方法，其特征在于包括如下步骤:

A.一感测元件感测人体动作产生一加速度讯号；

B.一处理模块接收加速度讯号转换为至少一动作模式；

C.感测元件，感测人体动作产生一动作讯号；

D.处理模块，接收动作讯号产生一动作回馈讯号，将动作回馈讯号储存于一储存器，同时通过一用户接口呈现动作回馈讯号；

E.一无线传输模块与一无线通信网络连接，无线传输模块接收储存器内动作回馈讯号并传送至一接收装置；

F.接收装置内一驱动模块接收到动作回馈信号后，将动作回馈信号传送至一微处理器；

G.微处理器接收到动作回馈信号后，并通过一显示接口呈现动作回馈讯号。

11.根据权利要求10所述的脚环运作方法，其特征在于所述感测元件为陀螺仪、加速度计或红外线传感器。

12.根据权利要求10所述的脚环运作方法，其特征在于所述动作模式为普通模式、走路模式、爬楼梯模式、骑脚踏车模式、睡眠模式、游泳模式或同步模式。

13.根据权利要求10所述的之脚环运作方法，其特征在于所述动作讯号为走路讯号、爬楼梯讯号、骑脚踏车讯号、睡眠讯号或游泳讯号。

14.根据权利要求10所述的脚环运作方法，其特征在于所述动作回馈讯号为走路的步数、步行的公里数、爬楼梯的速度、脚踏车的转速、游泳的方式或心跳的频率。

15.根据权利要求10所述的脚环运作方法，其特征在于所述接收装置为智能型手机、平板计算机或液晶电视。

16.根据权利要求10所述的脚环运作方法，其特征在于所述无线传输模块为无线网络模块、蓝牙模块或近场通讯模块。