CN105229563A - 身体锻炼演示装置及系统 - Google Patents

Abstract

身体锻炼示范装置和系统为已经是或想成为日常锻炼爱好者的用户提供更愉快更有活力的体验。

Description

身体锻炼演示装置及系统

优先权要求

本国际专利申请于2012年12月12日向美国专利商标局(USPTO)递交第61736311号专利申请，请求专利保护。

技术领域

本发明通常涉及身体锻炼演示器材及系统。更具体地说，本发明涉及一种经过改进的身体锻炼演示机器人及其视觉模拟。

背景技术

研究显示，身体锻炼所带来的刺激效果要胜于咖啡因等刺激物。(《心理学公报》，2006年11月，132(6)：866～第76页)

许多研究发现，经常锻炼的心理效应可以改善情绪状况和减轻压力。其中包括Smith等在《身心医学研究杂志》(2007年11月63(5)：463-第9页)和Sui等在《精神病学研究杂志》(2009年2月43(5)：546-第52页)发布的研究报告。

要开始充满活力的一天，建议早晨醒来以后可以做以下几件事：做做运动，找个朋友一起做，变换身体锻炼的内容！

上面的建议不一定总是行得通，考虑到与朋友一起运动的问题，特别是在早晨醒来以后。去健身房也会面临同样的问题，早上第一件事先去健身房也不太现实。虽然健身运动节目也很流行，但是在想要运动的时候电视上不一定正在播放这些节目。同样考虑到这一点，很久以前就有人提出运动演示机器人系统。但是，此类机器人系统目前为止尚未有批量生产和上市。因此，考虑到以上所有几点，市场上需要比现有的有氧运动视频和预先设定程序的机器人更有乐趣更为愉悦的运动演示系统。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]美国专利第3888023号

[专利文献2]美国专利第6657117号

[专利文献3]美国专利第8071869号

[专利文献4]美国专利第7626111号

[非专利文献]

[非专利文献1]《心理学公报》，2006年11月，132(6)：866～第76页

[非专利文献2]《身心医学研究杂志》，2007年11月63(5)：463-第9页

[非专利文献3]《精神病学研究杂志》，2009年2月43(5)：546-第52页

发明内容

本发明的演示运动目的不仅简单地演示运动，更让运动变得更具愉悦性和激励性。

运动演示系统配备了伴奏音频，伴奏音频非永久性设置，可以根据用户的偏好进行更换，从而为该运动演示系统吸引更为广泛的用户群体。

在优选的实施方案中，该演示系统将在早晨使用，起到一天之计在于晨的效果。

此外，在优选的实施方案中，该演示系统在用户经过一晚良好的睡眠在醒来后使用。

最好，演示的运动为轻运动，以轻松愉悦地开启新的一天，不同于出于其他目的的疲劳性运动，比如健身或减肥等。

因此，主要目标在于一个清晨运动演示系统，伴随音频伴奏，为用户开启新的一天“充电”。

这些目标均可以通过本发明来实现。

根据本发明，提供一款机器人，按照程序设定在音频伴奏下演示身体锻炼，伴奏的音频不是永久性设置，可以更换。机器人可以连接到一个唤醒装置。也可以使用一个可视性演示装置伴随着可更换的伴奏音频来演示身体锻炼。

附图说明

[图1]根据本发明的实施方案出示的运动演示机器人。

[图2]本发明所述机器人的方块图。

[图3]a-d为图1所示机器人的可穿戴音频控制器的实施方案和流程图。

[图4]用户房间内处于待机模式的本发明所述机器人描绘图。

[图5]根据本发明的实施方案，显示在机器人演示运动时间以外的时间中发生的日常事件顺序之流程图。

[图6]图1所示机器人之遥控装置的远程前视图。

[图7]运动演示机器人内置唤醒电话功能所用SIM卡插槽的实施方案。

具体实施方式

在本部分详细说明中，以下术语的含义大致相同：“曲目”，“音乐标题”，“音乐”，“歌曲”和“旋律”；“节奏”和“旋律”；“锻炼程序”和“锻炼顺序”。

图1展示的是根据本发明实施方案的锻炼示范机器人。

关于图1中a部分，所述机器人身体(10)由腿(1)，躯干(2)，手臂(3)和头部(4)组成。所述机器人由铝和耐用的塑料零件制造而成，其运动的自由度为20度。所述躯干(2)前有一个闹钟模块的液晶显示屏(5)。液晶显示屏(5)顶部为扬声器6。

所述机器人的腰部位置有一个插入到USB端口的无线上网调制解调器(7)。无线上网调制解调器是一个集成了SIM卡座的、USB记忆棒形式的移动宽带调制解调器。调制解调器可以将机器人连接到3G或以上的互联网网络。

机器人左臂的“二头肌”部分里有一个对锻炼顺序进行编程的键盘(8)。其按钮如图1中b部分所示。

机器人头部(4)的形状为椭圆形，与人类头部的轮廓形状－椭圆形接近。机器人头部正面有两个眼睛元件(9)，一个“鼻子”按钮(11)位于眼睛之间，以及一个“微笑”形状的嘴巴(12)在“眼睛”和“鼻子”的下方。机器人的嘴巴(12)由LED灯装饰。

图1b展示的是图1a中键盘(8)的放大图。

一共有12个按键，10个按钮从0到9标记，一个按钮标记为“锻炼程序”,一个按钮标记为“＝”。

关于图2，这里描绘的是一个实施本发明原则的锻炼示范机器人的方框图。

机器人(20)具有一个微控制器(21)，存储器(22)，运动部位(23)，扬声器(24)和一个遥控器(25)。微控制器(21)接收来自存储器(22)的数据，如果所述数据为运动信息，微控制器(21)会将其传输到运动部位(23)，如果所述数据为音频信息，微控制器(21)会将其传输到扬声器(24)。微控制器(21)，存储器(22)，运动部位(23)和扬声器(24)永久连接并装在一个壳体内。

机器人用户可使用遥控器(25)将命令传达给机器人。

机器人(20)可通过网络连接至远程服务器(26)，由此机器人可在远程服务器和存储器(22)之间交换数据。

在图1-2的实施方案中，机器人每日可自动连接至制造商服务器，来更新机器人存储器中的内容。机器人用户也可在机器人制造商公司网站开设账户来获取服务器的内容。

现有技术中，比较为人熟知的是编程玩具，包括机器人，都包含许多项专利技术。这些机器人中最令人称赞的可能就是舞蹈机器人，近几年许多技术展(包括拉斯维加斯的国际消费电子展)和机器人节上都有所展示，媒体也有广泛报道。

其中一些甚至可由用户自己编程，例如韩国Minirobot公司的Robonova机器人。

1975年申请的一项体能训练机器人专利，具体描述了锻炼示范机器人。(美国专利号3888023)

鉴于以上描述，锻炼示范机器人的动作编程技术细节将不在此处详述。

在本发明的优选实施方案中，一项新的运动可以通过制造商服务器编程并提供(内存更新时可自动下载到机器人存储器中)或者由网络用户使用网络机器人模拟程序直接设计，放进用户账户的更新部分中，在下一次连接服务器进行内存更新时直接下载进机器人存储器。这种由用户自行设计锻炼的能力对于编程很有帮助，例如东方人(中国人)的锻炼类型。

在本发明的优选实施方案中，一套锻炼程序，即由机器人一次性同时展示的一系列锻炼动作，是通过机器人躯干上的键盘(图1中键盘8)手工编程创建的。每周的每天都可以编写一套锻炼程序，根据每周天数来设定相应的编号(周一是1，周二是2，依次类推，周日是7)。每套锻炼都有自己的编号。机器人由制造商送达时，其存储器内已预装有大量的锻炼项目。用户可通过查看包装箱内随机器人附送的配有锻炼插图的使用手册，找到与机器人可示范的不同锻炼项目相对应的编号。要查找新锻炼项目(由制造商更新，或用户在线编写)的编号，用户可登陆在线账户在新锻炼项目中查找。

使用键盘编制锻炼程序，用户首先按下创建有当天程序的每周天数编号，再按下ER(“锻炼程序”)按键。之后，用户再次按下当天的每周天数编号，再按下这一程序中锻炼项目的序列号。按下这些按键后，用户按“＝”键，然后键入个人锻炼项目的序号。例如，设定周日锻炼程序，用户需先按“7”，再按“锻炼程序”。要将“躯干转体”(锻炼项目N14)设定为此程序的第一项锻炼，用户需依次按“7”，“1”，“＝”，然后是“1”和“4”。设定此程序的第二项锻炼，用户需依次按下“7”，“2”，“＝”，然后是他们想要在此程序中设定为第二项锻炼的项目编号。依此类推。当所有锻炼程序都以此方式编程完毕后，用户再次按“锻炼程序”键，如此，周日的锻炼程序便被保存在机器人存储器中。若机器人存储器中有已设定好的周日程序，将会被新编写的程序覆盖。

在备选实施方案中，锻炼程序并非人工编程，而是根据用户年龄或健康状态进行调整，用户可从网站服务器下载适当强度/能量水平的锻炼程序。

在所有实施方案中，锻炼的伴奏并非固定不变，而是可根据用户喜好进行更换。在最简单的实施方案中，这些更换可能就是指，在告诉用户如何进行锻炼的解说型伴奏和音乐伴奏中进行更换。然而，在大部分实施方案中，只是在不同的音乐伴奏中来回更换。通过应用以下所述特殊软件进行更换。

音乐节奏的激活软件测定是现有技术，包括美国专利号6657117和美国专利号8071869。还有一款公共可用的免费软件，MixMeister音乐节奏分析工具。在此技术的基础上，将一段或多段音乐与一项锻炼相匹配，一段合适的节奏甚至其中一小部分，便会与某个锻炼动作相配合。

在数据库中找到相同特点(例如节奏相同)的音乐，对该软件来说是相对较简单的任务。当搜寻的音乐扩展至需要类型与风格一致时，该搜寻软件也计划进行改变，并已申请美国专利号7626111。

该领域内的技术人员可以了解到这些软件工具的技术细节，相应专利中也可以找到。因此这些细节将不再赘述，以免混淆对以下实施方案的描述。

在优选实施方案中，制造商先默认为每项锻炼匹配了一段节奏，或其中的一部分。根据这些节奏拍子，建立存储更多同样节拍伴奏的数据库，每项运动将根据相关描述匹配新的伴奏。

数据库扩充及获取更多伴奏的一个方法就是通过用户投票产生包含新播放歌名的图表。

在被加入在线数据库之前，每一首新曲目都经BPM(每分钟节拍数)计算软件测试，只有其节拍与特定锻炼节拍相匹配时，才会纳入数据库。

优选实施方案的每周歌曲投票中，用户登陆网络在线账户先为自己喜欢的伴奏歌名投票，然后观看与该歌曲匹配的模拟锻炼(即可跟随节奏示范的锻炼项目)，为每一项锻炼选出与锻炼示范动作最校准的音乐的歌曲名称。上述每一个搭配的模拟锻炼都是机器人根据歌曲名称执行的示范动作。用户观看的模拟视频框下方有两条水平进度条，一条固定的是音轨长度，另一条短一些的是连续的锻炼动作重复，比音轨长度短30秒。

校准投票中，为用户提供的是自动校准版本(歌曲和锻炼示范动作同时开始)，如果发现没有完全校准，可由用户建议替换一处或多处校准。每一处根据用户建议替换的校准都将自动与系统提供版本相对比，只有与之前提议版本不同时，才会被接受并计入投票。

用户只要根据固定的音轨进度条来拖动锻炼动作重复的较短进度条，便可自行校准，然后观看进度条上方的结果演示，满意的话，点击视频框旁的“提交”按钮即可。

许多健身专家认为，5-10分钟的一套晨练足以令人精力充沛，且不会感到疲劳。如果一首歌持续2-3分钟，那么一套晨练就意味着至少3首歌最多5首歌，每套皆如此。

由于每项锻炼都是相关的，所以每个动作的重复次数建议保持在12到16之间，才能既锻炼肌肉又不至于使其太过劳累。这些动作将在大概一分钟内完成，为用户留下至少半首歌的时间做除锻炼以外的其他事情。也因此，一些不同锻炼中的大部分80秒有氧运动都在一首歌时间内便可完成。为了简化运动使其能在一首歌内完成，在锻炼时注意观察建议重复数，不要使肌肉过度劳累，在本发明的优选实施方案中，在一首歌的过程中，先是重复一套“补充”热身运动，然后是锻炼动作重复，最后在歌曲的结尾部分，是重复另一套“补充”热身动作。这些“补充”热身动作包括耸肩、屈膝以及依靠桌子前扑伸展，等等。这些简单的热身动作没有节拍，可以跟随任意音乐进行。为避免过度劳累，热身动作的重复次数也要尽量少一些，最好是在锻炼重复数的一半左右或更少。

为了实现以上所述，在本发明优选实施方案中，在以上所述锻炼动作与音乐节拍校准之后，该首歌曲将自动剪切成2分10秒长的音轨，前2分钟保留音频名称，后10秒为淡出结尾。根据作者的实验结果，2分钟歌曲后的10秒淡出结尾效果很好，为用户提供标准长度的示范：1分钟锻炼前后各有30秒热身，在锻炼结束之后还有10秒的代表性淡出结尾。

2分10秒版本剪切完成之后，网站软件将删除2分钟非淡出音频中除了中间1分钟以外的部分，即上述音频中前后各30秒的部分。数据处理步骤的结果是，被校准的重复锻炼中，完全包含在中间1分钟内的才会被机器人示范出来，前后的“补充”热身动作将在以下进行描述。

针对以下描述中每个列入图表中的音频名称，网站软件会设定关联文件，包含所讨论音乐下的机器人示范动作的同步信息。该文件包含对机器人内容管理软件的说明，该软件是关于对音频名称(来自用户在线投票选出的校准版本)内的锻炼动作所重复时间的设置。下载上述音频至用户机器人存储器时，也将同时下载包含机器人伴随所讨论音乐进行运动的同步信息的关联文件。如果有几项锻炼与某一段旋律相匹配，那么它的关联文件将包含每一项锻炼的校准信息。无论机器人示范任一项未包含在这份详细说明中的锻炼程序，机器人内容管理软件都可以选出相应的锻炼设置。

机器人内容管理软件也包含一些锻炼示范前后的30秒热身重复动作，以3秒为平均间隔。一套程序中的每一套锻炼，前后两段补充动作由机器人内容管理软件随机挑选，但与程序内其它锻炼的补充动作不相同。

音乐节拍计算软件可以测定在一首歌中有无重大(以重要临界值为限)节拍变化。在本发明的一个实施方案中，被软件过滤器检测出有重大节拍变化的歌曲将被取消纳入数据库的资格，即使它已经被校准至符合锻炼的节拍。

在另一个实施方案中，有重大节拍变化的歌曲会被放入网站“混音乐”部分，在其前半部分，用户们可以看到被如此分类的歌曲名称。如果用户在其中看到自己喜欢的歌曲，可以选择这首歌，从其中剪切出一段相关的节奏(即与锻炼相匹配的节奏)，例如这首歌的前奏或者高潮部分，除非这部分节奏本身也有重大节拍变化。用户单选出来的这一部分，将自动被网站DJ型软件与用户在软件节拍程序库选出的同样节拍的循环所混合，制成长度为一首歌，包含播放曲目中一段节奏的混音乐。用户可将生成的混音乐提交由公众评价，这首歌会被放置在网站“混音乐”的后半部分，用户可在此为自己喜欢的混音乐投票。获取足够多票数(即超过一定票数)最受欢迎的混音乐，将被放入常用歌曲数据库，和未进行混音的原始音乐进行竞争，获取进入图表的机会。

当软件测定某首歌节拍不正确，用户通过投票可告知网站主持人，以对该歌曲节拍进行正确重估，如其不能与任何锻炼节奏相匹配，则该歌曲将被移出数据库。

在优选实施方案中，图表按照歌曲的受欢迎程度降序排列，匹配越多锻炼项目的歌曲排名越靠前。如果图表中前20名歌曲并没有将所有锻炼项目都匹配上，排名靠后的歌曲将被能匹配以上锻炼项目的投票歌曲中随后几首所取代。

示范一套锻炼程序时，软件便按照此种模式，从图表文件夹中根据受欢迎度(优先选择更受欢迎的)为每一项锻炼选择出相应的伴奏，如此一来，所有的锻炼都会有不同的伴奏。

音乐数据库扩充的第二种方法就是通过用户推荐音乐图表：

用户上传一首音乐(播放日期超过3个月以免和“常用列表”重复)，网站软件将会检测其是否能与某项锻炼匹配。

软件工程方面的专家都熟知客户端和服务器之间内容更新的技术细节，这里不再赘述。以下实施方案将只详述音乐更新的全部程序。

在优选实施方案中，机器人硬盘内上周图表文件夹的内容会与服务器所列的新图表做对比。若无内容更新只是位置偏差，将不会有重新下载，文件夹内全部内容将被移至(本周)新建列表文件夹中。

若存在内容差异，机器人硬盘内上周列表文件夹中所缺乏的内容将被下载至新列表文件夹中，上周文件夹和新图表都存在的内容被移至新文件夹中，旧图表文件夹中被标记为“喜爱”的剩余歌曲被移至“最爱新曲”，或者，如果是用户推荐歌曲图表则被移至“最爱歌名库”，随后剩余歌曲和文件夹一同被删除。

在本发明的优选实施方案中，将随机器人为用户提供一个控制终端，锻炼示范时可以选择音乐伴奏。该控制终端以下被称为可穿戴音频控制(WAC)。

图3所示，即为实施方案以及图1中的机器人的可穿戴音频控制(WAC)流程图。

图3a所示为可穿戴音频控制的正面图，以及本发明实施方案所涉及的所有按钮。如需在锻炼开始时选择音频伴奏类型，用户可按下除“最爱”外的所有可穿戴音频控制上的按钮。按下可穿戴音频控制按钮会出现的情况已在图3b及下方文字中随即进行描述。

图3b中所展示为可穿戴音频控制上所有选择的流程图，其中两个按钮除外。用户按下可穿戴音频控制上的新播放图表(NRC)按钮，将从机器人存储器新播放图表文件夹中选择歌曲，为示范锻炼伴奏。当用户选择新播放图表作为音频伴奏时，只要有一项锻炼与新播放图表文件夹中至少一首歌曲相匹配，那么该文件夹的内容便足以匹配机器人随后所示范的所有锻炼。

同样，当用户按下可穿戴音频控制上的用户推荐歌名图表(USTC)按钮，将从机器人存储器用户推荐歌名图表文件夹中选择歌曲为示范锻炼伴奏。同理，当用户选择用户推荐歌名图表作为音频伴奏时，只要有一项锻炼可以从用户推荐歌名图表文件夹中找到至少一首伴奏，那么该文件夹的内容便足以匹配机器人随后所示范的所有锻炼。

只有当用户在最开始选择新播放图表或者用户推荐歌名图表作为锻炼的音频伴奏时，按下“最爱”按钮才会有效果。这样一来，在播放期间按下“最爱”按钮，机器人软件会将歌曲名称标记为“最爱”。这些被标记为“最爱”的歌曲将由机器人软件列入最爱新曲文件夹(如果歌曲是从新播放图表文件夹移过来)，或者最爱歌名库文件夹(如果歌曲是从用户推荐歌名图表文件夹移过来)。机器人软件会定期检查最爱新曲(LN)文件夹中的列表，在此列表存在超过3个月的歌曲将被移至最爱歌名库(LLT)文件夹。

当用户按下可穿戴音频控制上的“最爱新曲”按钮时，将从机器人存储器最爱新曲文件夹中选择歌曲，为示范锻炼伴奏。如果一套程序中不是每一项锻炼都能从该文件夹中匹配到伴奏，那么未匹配的锻炼将从新播放图表文件夹中挑选伴奏。

同样，当用户按下可穿戴音频控制上的最爱歌名库按钮时，将从机器人存储器最爱歌名库文件夹中选择歌曲，为示范锻炼伴奏。如果一套程序中不是每一项锻炼都能从该文件夹中匹配到伴奏，那么未匹配的锻炼将从用户推荐歌名图表文件夹中挑选伴奏。

可穿戴音频控制必须以此种形式运作，以便用户能够在双手做锻炼的同时，舒适地选取音乐伴奏。

所以，图3c中展示了项链形式的可穿戴音频控制。在此种实施方案中，用户在运动时，可穿戴音频控制作为一个塑料配饰戴在脖子上，方便对其的舒适使用。

图3d展示的是一种护腕形式的可穿戴音频控制。在此种实施方案中，可穿戴音频控制与护腕结合，在运动时佩戴在手上，方便对其的舒适使用。

在某种实施方案中，用户可使用在线账户进行“类型”设置，便可以下载多个新播放图表和用户推荐歌名图表到用户的机器人中：同往常一样地，无类型过滤，以及用户更喜欢的音乐类型图表。更好之处在于，这样两种“类型”都可以在同一账户进行设置，需要下载两种特殊类型的新播放图表(例，摇滚音乐和电子音乐)以及两个同样的特殊类型的用户推荐歌名图表。

用户想要为一套锻炼程序设置特殊类型的音频伴奏，只需在按下新播放图表或用户推荐歌名图表按钮之前，将图3a中可穿戴音频控制过滤开关上的指示器手柄拨动至相应类型即可。

为了确保图表能够获得足够多的用户投票，在优选实施方案中有三种方法可以连接至服务器：

一种是按照定期每月价格订阅，有多种选择，不需要对图表投票；

一种是按照每月折扣价格订阅，需要对图表投票投票；

最后一种是免费，但访问内容受限。

在优选实施方案中，用户还可以利用自己的“最爱”歌名，建立自己的播放列表。

当用户按下图6中遥控器上的播放列表按钮后，机器人与网站建立网络连接，从储存器里上传所有最爱歌曲名称至用户的网络账户。机器人存储器中所有的锻炼程序也被上传。想要建立自己的播放列表，用户需要打开在线账户的播放列表界面。出现两个窗口，一个窗口是并排展示锻炼程序，按栏排列，锻炼项目名称按照相关顺序列在下方；另一个展示的是所有从机器人存储器的“最爱新曲”文件夹和“最爱歌名库”文件夹中上传的所有最爱歌名。用户在第一个窗口点击一套锻炼程序栏中的第一项锻炼。接着，网站软件会在第二个窗口中找到并标出所有可能与之匹配的歌曲名称。然后用户可在其中选出比较喜欢的歌曲，添加到正在建立的播放列表中。然后用户点击该程序的下一项锻炼，重复这一操作。当一套程序内所有锻炼都选好了伴奏歌曲，播放列表便完成了。

在优选实施方案中，用户可为每套锻炼程序创建不止一个播放列表，前提是上传最爱歌名足够多，以允许网站软件为锻炼程序进行多首歌曲选择。

用户按下图3a中可穿戴音频控制的“按列表播放”按钮，机器人软件会检查该示范锻炼是否有已创建好的播放列表，如果有，则作为该程序的音频伴奏进行播放。此种情况下，如果用户再次按下“按列表播放”按钮，机器人软件则会检查存储器中是否有另一个播放列表，如果有，将跳转至该播放列表作为该程序的音频伴奏。

否则，如果用户按下“按列表播放”按钮，机器人软件在存储器里没有找到相关播放列表，将不会播放音频伴奏，用户需按下可穿戴音频控制上另一个按钮进行音频伴奏的选择。

在优选实施方案中，用户也可为示范锻炼选择语音提示说明(VIC)而不是音乐伴奏。

对于由语音提示说明作为伴奏的锻炼，优选的方案是所有锻炼都由语音提示说明进行伴奏，只有最后一项锻炼是由音乐进行伴奏。在备选实施方案中，所有第一项和最后一项锻炼都是由音乐进行伴奏。纳入语音提示说明伴奏中的音乐歌名，是由用户通过网络账户，用类似选择播放列表歌名的方法进行选择。用户进入屏幕上第一个窗口，点击锻炼名称列表栏的最后一项锻炼。网站软件会在第二个窗口中找到并标出所有与之匹配的歌曲名称，用户可在其中选择自己喜欢的歌曲。被选中歌曲便成为该语音提示说明伴奏程序中最后一项锻炼的音乐伴奏，就像是该语音提示说明示范锻炼最后阶段的赞歌。在备选实施方案中，用户用同样的方法为一套程序的第一项锻炼选择音乐伴奏，如此，上述语音提示说明伴奏程序的开始和结尾都有了音乐伴奏。

用户按下图3a中可穿戴音频控制的语音提示说明按钮，机器人软件会检查该示范锻炼是否有已创建好的语音提示说明伴奏，如果有，则作为该程序的音频伴奏进行播放。如果用户按下语音提示说明按钮，机器人软件在存储器里没有找到相关语音提示说明伴奏，将不会播放音频伴奏，提示用户按下可穿戴音频控制上另一个按钮进行替换音频伴奏的选择。

图4展示了本发明中机器人在用户室内的待机状态。

机器人(40)以一种土耳其人的姿态坐在充电底座(41)上，手臂放在膝盖上。最佳模式下，充电底座(41)放在房间靠边的角落里，例如图4所示，用户可在充电底座前进行锻炼。

机器人因其自身的传感器，可以不需要用户的帮助，自行走到充电底座上，并原地坐下。机器人的自我充电能力技术发明已有一段时间，是为人熟知的现有技术，这里不再赘述。商业机器人，例如索尼的Aibo和老虎电子的I-Cybie两种机器狗，韩国Yujin机器人公司的iRobiQ，日本NEC的Papero机器人，都具有此种自我充电功能。

机器人的待机状态，便是坐在充电底座上。待机状态下，机器人不具备各种活性功能。当机器人电量低时，待机状态才能给电池充电。机器人电池组电压低于预置级时，充电底座的电池充电电路自动开启充电模式，充满电之后将自动关闭。

为了使机器人能行走自如进行锻炼演示，不受屋内障碍物阻挡，机器人的运动和展示区域由一个压力感知地毯(42)覆盖。专业技术人员熟知这种地毯的技术操作，这里不再赘述。

在本发明的优选实施方案中，机器人进入待机状态，坐在充电底座上时，图4中的压力感知地毯(42)会自动激活。如果此时地毯上增加了其它物体的重量，地毯的常开电路将会关闭，并响起警报信号。多余重物从地毯表面移开，警报信号声才会停止。这就保证机器人的运动空间不会有其它障碍干扰。

安排机器人待机底座和感知地毯在屋内的摆放时，用户需根据手册说明，使用图1中键盘(8)设置好机器人从待机底座到地毯中央的运动路线。用户可以通过键盘设置机器人从充电底座站起来走到地毯中央进行锻炼示范，所需的行走步数以及方向。为了加快机器人返回充电底座进入待机状态，用户也可以对其返回路线的步数进行设置。机器人在示范锻炼结束后，根据设置好的步数返回充电底座，这是一条大致接近的返回路线，在路线结尾，机器人利用自身传感器性能对路线进行修正，上述自我充电功能现有技术举例中已有提及。

机器人的自主行动能力需要其具有自我充电和躲避障碍功能，这也使得用户不必把机器人当婴儿一样看护，在用户和机器人之间建立起更有意义的关系，机器人也不必被用户看做是一个笑话或是一个愚蠢的玩具。

在一个可能的实施方案中，本发明中的机器人具有在用户睡醒时自动激活的功能。在优选实施方案中，用户由图1机器人躯干内闹钟单元的闹钟信号叫醒，处于待机状态的机器人也会同时自动激活。描述图5时将对此进行详细介绍。

关于图5，所展示的是本发明一个实施方案下，机器人示范锻炼以外的时间里，所做日常活动顺序的流程图。

在步骤501中，每天晚上，通常用户入睡时间的一小时前，以下简称“常规睡眠时间”，机器人会发出双重信号声提醒用户选择他们次日早晨想要听到的叫醒方式。根据机器人手册说明，使用图1键盘(8)将常规睡眠时间编程至机器人存储器中。机器人发出的双重信号声与电子手表每小时响两次的报时信号声相似。

在步骤502中，双重信号声发出提醒后，用户在入睡前，有时间进行选择。如果用户按下机器人遥控器上的关闭叫醒模式(W.OFF)按钮，那么在步骤503中，机器人进入待机状态。如果用户按下机器人遥控器上的紧急叫醒模式(DM)按钮，那么在步骤504中，机器人会在次日的常规叫醒时间用紧急叫醒模式叫醒用户。设置常规睡眠时间的方法与设置常规叫醒时间类似，根据机器人手册说明，使用图1键盘(8)进行设置。

所谓的“紧急叫醒模式”是机器人的一个特殊功能，帮助叫醒无法自主起床，但又必须起床的用户。例如，有些没有睡好，但必须起床工作的用户。

在这种紧急叫醒模式下，机器人首先会发出15秒类似工厂紧急警报一般的响亮闹铃声。

然后机器人会开始做含有两种锻炼项目的“紧急叫醒模式”下特殊锻炼的第一项，该项目选自于制造商预先收藏的锻炼项目，然后会发出语音提示催促用户起床做同样的运动。“紧急叫醒模式”锻炼的规则如下。研究发现，身体的“战斗还是逃跑”反应以及唤醒反应都是由同样的神经递质去甲肾上腺素(即，去甲肾上腺素)所控制，因此，与战斗-逃跑模式高度相似的体育运动应该也是最有帮助的叫醒方法，即使用户没有睡好还很疲惫。

例如，短跑运动员或足球运动员在开始跑步或比赛开始之前的热身运动中，也会做这些锻炼。举个例子，这些锻炼中最为人熟知的可能就是“前进正压腿”。

在本发明中，“紧急叫醒模式”便为用户准备了这些锻炼，并相应地被标记为“紧急叫醒模式”特别锻炼。在优选实施方案中，“紧急叫醒模式”只有两项示范锻炼，且只有机器人语音说明伴奏，无音乐伴奏。

如果在步骤502中，常规睡眠时间5分钟前，用户仍没有按下关闭叫醒模式按钮或者紧急叫醒模式按钮，那么此时，在步骤505中，机器人会发出另一种双重信号声。在步骤506中，在此提醒之后常规睡眠之前的任意时间，用户都可以选择次日的叫醒模式。如果用户按下机器人遥控器上的关闭叫醒模式按钮，机器人则进入步骤503的待机状态。如果用户按下机器人遥控器上的紧急叫醒模式按钮，在次日早上，机器人便会按照步骤504的紧急叫醒模式叫醒用户。

如果用户在步骤506中没有做出任何选择，那么在次日早晨机器人会通过步骤507的“普通叫醒”模式叫醒用户。在“普通叫醒”模式下，机器人会发出15秒的叫醒信号声，用户在常规叫醒时间被叫醒。在本发明的一个实施方案中，普通叫醒模式下，机器人会播放用户最爱的歌曲，就像是起床的赞歌。该音乐可能会取代15秒的叫醒信号声，或者一个接在另一个后面播放。根据机器人手册说明，使用图3中的可穿戴音频控制和图1中的键盘(8)可以选择音乐歌曲。

在步骤507的普通叫醒模式下，机器人闹钟模块的液晶屏幕边框会亮起5盏灯，并开始闪烁。此外，机器人也会慢慢开始举手致意。

在步骤508中，叫醒信号发出后，用户有5分钟时间起床，走向机器人，然后按下“鼻子”按钮(11)，作为叫醒服务的友好感谢。

按下鼻子按钮之后，机器人的嘴巴(12)亮起，并照亮最大范围。然后会从其中间开始，快速照亮一个长度的范围，此长度与用户过去5天内做过的非紧急叫醒模式锻炼的频率成比例。

嘴巴(12)在用户锻炼的日子会亮起至最大范围，并在机器人不做示范锻炼的每一天，长度都会慢慢减小。在本发明的优选实施方案中，常规睡眠时间后，机器人嘴巴(12)的LED灯会自动关闭，次日早上常规叫醒时间之后再次亮起。如果在步骤506中没有做出任何选择，或者在步骤502或者506时按下了关闭叫醒模式按钮进入步骤503，在步骤508或511中，不论鼻子按钮(11)是否被按，LED灯都会亮起。如果当天选择了步骤504，则次日嘴巴不会再亮。

在步骤508中，如果在5分钟内按下鼻子按钮，机器人将会进入步骤503的待机状态。如果没有在5分钟内按下鼻子按钮，机器人将进入步骤509的贪睡模式。

在步骤510中，进入贪睡模式10分钟后，用户将按步骤507所述被一段15秒的叫醒信号声或最爱歌曲声叫醒。机器人闹钟模块的液晶屏幕边框会亮起5盏灯，并再次闪烁。这一次，除了亮灯，机器人不再举手致意，但会挥动一只手臂引起用户注意。

在步骤511中，步骤510第二次发出叫醒信号后，用户有5分钟时间起床，按下鼻子按钮。如果在这一步骤中，用户在5分钟内按下鼻子按钮，机器人将进入步骤503的待机状态。否则，机器人立即通过步骤504的紧急叫醒模式叫醒用户。

无论机器人何时进入步骤503的待机状态，如果在下一步骤502中，用户在常规叫醒时间半小时内，通过机器人遥控器发出示范锻炼请求，那么在步骤503中，作为本发明的每一个优选实施方案，机器人都开始向用户示范一套锻炼程序。

在步骤512中，用户没有在常规叫醒时间半小时内发出示范锻炼请求，那么在步骤514中，机器人会挥动一只手臂以引起用户注意。

在步骤515中，如果用户在常规叫醒时间一小时内发出示范锻炼请求，机器人开始步骤513的示范锻炼。否则，机器人将进入步骤516，伴随着金属摩擦的声音，做出简单的伸展动作，委婉提醒用户锻炼的好处。上述步骤516中的伸展动作，可能就是简单的摇头摆臂。

在步骤517中，如果用户在下午3点之前发出示范锻炼请求，机器人将继续步骤513。否则，在步骤518中，下午3点时，机器人将挥动手臂，发出每日最后一次示范锻炼提醒。

在本发明的优选实施方案中，连续三天没有发出示范锻炼请求时，机器人不再只是简单的挥动手臂引起用户注意，而是进入步骤518，站立起来，行至示范地毯(上述压力感知地毯42)，炫耀般地做几个俯卧撑来激励用户锻炼。

关于图6，在本发明的优选实施方案中，会为机器人提供遥控器，方便用户进行上述图5步骤。

图6所示为上述遥控器正面图。该遥控器为长方形，与普通电视机或空调的遥控器类似。

图5流程图表所示，用户在步骤502和506中，按下按钮，选择紧急叫醒模式和关闭叫醒模式。

如果用户想选择步骤507的普通叫醒模式，或者偶尔想选择步骤504的紧急叫醒模式，可以按下SWT按钮(特殊叫醒时间)或者SDT按钮(特殊紧急叫醒时间)，为次日设置不同以往的叫醒时间，然后使用时间设置按钮61和62设置自己想要的叫醒时间，再次分别按下SWT或SDT按钮进行确认。用户选好的时间将会显示在液晶屏(60)上。

按下遥控器上“锻炼！”印字下方的按钮，机器人开始进行图5流程步骤513的示范锻炼。如果用户将会或已经开始每天锻炼，则应该按下大圆按钮“7/7”。按下此按钮后，机器人根据用户创建的每周锻炼程序开始锻炼，一开始的细节描述中已详细描述。如果用户不会也并没有开始每天锻炼，则应该按下右边的小长按钮“<7/7”。按下此按钮后，将为机器人随机选择锻炼程序，但会确保与上次的示范锻炼不同。

最后，用户想要用最爱歌曲名称创建播放列表作为锻炼程序的音频伴奏，就必须按下遥控器最底端的箭头按钮“播放列表”。随后，机器人将所有最爱歌曲名称移机存储器内的锻炼程序上传至用户在线账户，以便用户创建列表，前文图3.已有描述。

接下来将详细描述在优选实施方案中，一项示锻炼程序在最佳模式下，机器人的一些动作。包括以下几步。

第一步，遥控器发出示范锻炼指示，机器人发出一种愉快的“设备激活”的声音(例如，“微兹微兹微兹”)。

第二步，机器人从充电底座上站立起来，行至示范地毯中央。以一种健美运动者的步伐：双手握拳，手臂伸出(就像提着购物袋)，前后摆动。

第三步，机器人做出“开始”的姿势。可能是，例如，泰式问候，手掌像祷告一样合拢，轻微前倾。也可能是机器人“自己的”特殊问候，专为本发明的示范锻炼机器人所设计。例如，机器人在鞠躬前可能会“亲吻”自己的“二头肌”。

第四步，机器人开始根据本发明优选实施方案中前文所详细描述的锻炼和音频选择，进行锻炼示范。以由特别音乐歌曲伴奏的锻炼精确举例的话，这项程序可能包括第一项锻炼“站立躯干转体”，伴奏为迈克尔·杰克逊的“黑与白”(BPM＝104)；第二项锻炼“双臂交叉触摸脚尖”，伴奏为魔力红乐队的“尽情舞动”(BPM＝127)；第三项锻炼“臀部旋转”，伴奏为普罗克莱门兄弟的“五百哩”(BPM＝132)；第四项锻炼“膝盖旋转”，伴奏为艾蕾莎·贝丝·摩儿(Pink)的“让派对开始吧”(BPM＝130)；第五项锻炼为“深蹲”，伴奏为皇后乐队的“将你震撼”(BPM＝107)。

第五步，完成一套锻炼程序示范后，机器人辞别用户，走回充电底座进入待机状态。关于告别模式，机器人可能将一只手放在胸前鞠躬，然后双手放在头顶(类似团结姿势)，并说“祝你今天快乐！”或者，机器人会鼓掌，然后双拳举过头顶，手臂弯曲像是举着与肩齐长的棍子，轻微前倾，然后说“祝你今天快乐！”还有另一种可能的辞别方式，机器人可能会坐一个侧手翻，挥舞一只手臂，然后说“祝你今天快乐！”

图7所示为图1中机器人的一个备选实施方案。

图7中机器人有和图1中机器人同样的元素，只不过在图7中，图1机器人的闹钟模块(5)由电话线单元(13)所取代。

在图7实施方案中，用户叫醒活动不是由激活图1中闹钟所发出，而是向电话线单元(13)拨打电话叫醒。

电话线单元(13)功能使用了SIM卡技术，在机器人躯干的SIM卡标志上方，有一个卡槽用来放置SIM卡。

机器人由用户叫醒活动激活的实施方案中，叫醒装置，例如闹钟，可能是机器人的组成部分，也可能是机器人与其相连接，再或者是一种能够被叫醒装置激活的装置。

本发明的锻炼示范系统不只是机器人。在有音频伴奏可更换的备选示范系统中，锻炼不只由机器人示范，也可由虚拟动画人物来示范。这一动画人物可能是图形动画角色，电脑三维动画角色，电脑动画头像，诸如此类。

由上述动画人物示范的锻炼动作是使用艺术专业人员熟知的商购或免费程序绘画出来，以数字视频文件保存。

在优选实施方案中，采用的视觉示范装置即为家用大屏等离子电视机。锻炼和音频伴奏内容管理以及网络连接通过与电视相连的媒体设备进行，例如微软的X-box360或索尼的Playstation3。

在一个实施方案中，示范系统可能由多媒体软件包提供，除了图3中的可穿戴音频控制之外，不需要其它硬件。

在此实施方案中，上述多媒体软件包包含一个内容管理软件和一个示范锻炼多媒体库，每一个示范锻炼都是数字视频格式文件，含一个或以上默认音乐曲目，均为数字音乐格式文件，与视频文件相连。该软件包安装存储在与电视机相连的媒体设备中。

内容更新可以通过使用远程数据库服务器来获得。内容管理软件可以每天自动连接到上述服务器。

无论何时服务器提供新的锻炼项目，多媒体库内容更新时，都可由内容管理软件自动下载下来。

有了内容管理软件，用户可以阅读软件说明书，使用电视的遥控器，根据多个锻炼项目来设置锻炼程序。

通过上述远程数据库服务器可以为锻炼更换音频伴奏文件，这与机器人锻炼示范系统使用的是同样的软件工具。用户通过服务器公共网站的在线账户完成这些操作，在机器人锻炼示范系统部分也已详细描述。

此方法中也提供了图3中的可穿戴音频控制器(WAC)的同样功能。

锻炼运动与音乐歌曲的校准在网上完成，方法与优选实施方案中机器人完成示范系统操作类似。不过在这种情况下，用户看到的，不是紧伴随着音乐的模拟锻炼动作连续重复，而是结合上述音乐歌曲，连续重复播放相关锻炼的视频文件。当一首音乐下载至用户多媒体装置存储器时，相关内容管理软件的说明文件也会一并下载下来，该文件包括，在上述音乐播放时，何时播放锻炼动作视频文件，以及用户在线挑选前文所述校准文件的说明。补充动作被内容管理软件纳入锻炼示范之中，作为优选实施方案的机器人示范系统。

为了使动画演示画面美观且稳定，上述校准好的补充动作和锻炼动作的数字视频文件，一定会进一步添加上影像制作的编辑技巧。因此，在由虚拟动画人物进行示范的优选实施方案中，每一个补充动作的视频文件中会有一个1秒长的准备时间，动画人物微笑眨眼，然后才开始做动作。这一秒的视频从补充动作视频中剪辑出来，放进单独的视频片段中。在示范时，内容管理软件会找出所有的间隔时间，循环播放这一秒的微笑眨眼片段。

补充动作最后一个节拍和一项训练的第一个节拍之间的过渡期间，内容管理软件会播放一个动画倒数的视频。

此种示范系统处于待机状态时，屏保程序中的动画人物将什么也不做，处于其中一种休息姿势(偶尔会有一些极小幅度的动作)。

在这里给出的仅用于说明的最简单实施方案中，在角色进行示范锻炼的时间以外，其日常活动顺序如下。由于电视经常放在客厅，所以在本方案中，不包含叫醒步骤。除非用户通过电视遥控器发出要求示范一项锻炼程序，从上午9点到下午3点，动画人物都处于上述屏保程序中，大部分时间很无聊。在这期间，每隔两个小时动画人物会试图引起用户注意，在屏幕中向用户招手，或做一些大幅度的俯卧撑，前两天做俯卧撑，隔一天再做劈叉等。

在以上最简单的实施方案中，锻炼示范方法中增添了一个步骤，即通过用户起床行为来激活视觉示范装置。

举例来说，酒店房间电视唤醒定时器，可以设置为在用户选定的时间打开电视机叫醒客人，然后在任意时间通过叫醒屏幕上展示的动画人物的方式，自动开机。在此实施方案中,待机模式显示的角色只占据屏幕的一部分，而非作为屏保显示。

在以上方法的一项实施方案中，多媒体包中提供一套虚拟人物，用户可以选择任意一个来进行示范锻炼。在另一个实施方案中，可由两个或更多的多媒体人物进行示范锻炼。

在本发明的另一个示范锻炼方法中，视觉示范装置播放的是事先录制的人类教师演示的示范锻炼，这一示范有可更换的音频伴奏。

在此方法的优选实施方案中，一切都与上述虚拟动画人物演示的锻炼示范一样，除了一点，这一方案中没有用动画人物的数字视频文件，而是事先录制的人类老师演示的示范锻炼。其它与动画人物不同的地方也在以下标出。

为了使视频示范画面稳定，每一个补充动作的视频文件中会有一个1秒长的准备时间，老师微笑眨眼，然后才开始做动作。这一秒的视频从补充动作视频中剪辑出来，放进单独的视频片段中。在示范时，内容管理软件会找出所有的间隔时间，循环播放这一秒的微笑眨眼片段。

在同一项示范锻炼中，补充动作的最后一个动作和下一项锻炼的第一个动作之间的过渡，由内容管理软件通过一种“页面滚动”的过渡效果来实现。

一套程序两项锻炼的过渡期间，内容管理软件通过一种大家所熟知的“快进”视频效果来实现。

同时，对传统的有氧运动视频有一些指导性的评论，至少通过远程提醒，在一套程序内，每项锻炼开始示范之前都会有画外音进行播报，在播报时会有一段锻炼画面预览。“一些热身运动之后，让我们像这样(此处为锻炼名称，以“扭臀”为例)来一起扭臀吧！”，这便是播报锻炼预览画面第一个例子。

最后，在动画人物进行示范的优选实施方案中，示范锻炼方法还有一处不同就是，本方法中示范系统的待机状态下，不是处于休息姿势的动画人物，而是人类老师演示的三种不同锻炼的一小段剪辑片段。软件包的多媒体库中，包含有本方法待机状态下要播放的视频剪辑片段，内容管理软件每天会随机挑选一段，在待机状态时进行播放。

本方法中增添了一个步骤，即通过用户起床行为来激活视觉示范装置，与动画人物方法中步骤相同。

虽然本说明书对本发明进行了详细描述，但并不限于在此描述的实施方案。技术专家可以进行各种更改和修改，前提是不偏离本发明的精神或范围。

例如，在一个实施方案中，机器人可以被设计成并非公认的机器形象，而是流行的卡通或游戏人物。在另一个实施方案中，机器人可以被设计成直立的玩具动物的样子。

而在另一个实施方案中，视频和运动探测器可以使机器人监控用户是否起床了，以及是否正在随着机器人锻炼身体。

因此，本发明仅仅局限于附件权利要求书中规定的内容。

Claims (15)

1.被设定成能示范身体锻炼的机器人，其中锻炼的伴奏并非固定不变而是可更换的。

2.根据权利要求1所述的机器人，其含有在用户叫醒事件时被激活的功能。

3.根据权利要求2所述的机器人，用户叫醒事件由机器人体内的闹钟单元发出。

4.根据权利要求2所述的机器人，用户叫醒事件由连接机器人体内电话线单元的叫醒电话发出。

5.叫醒系统，包括：1)被设定成能示范身体锻炼的机器人，2)上述机器人在用户叫醒事件发生时被激活的叫醒装置。

6.示范身体锻炼的方法，包括：提供被设定成能示范身体锻炼的机器人，以及向机器人用户提供使上述锻炼的伴奏并非固定不变而是可更换的方法。

7.叫醒某个人的方法，包括：提供被设定成能示范身体锻炼的机器人，以及提供上述机器人在叫醒事件发生时被激活的叫醒装置。

8.示范身体锻炼的方法，包括：提供人造角色示范身体锻炼以及上述示范锻炼的伴奏并非固定不变而是可更换的视觉示范装置。

9.根据权利要求8所述的方法，其中的人造角色是动画人物。

10.根据权利要求8所述的方法，其中的锻炼是由一个以上的人造角色示范完成的。

11.示范身体锻炼的方法，包括：提供能演示事先录制的老师的上述示范锻炼以及上述示范锻炼的伴奏并非固定不变而是可更换的视觉示范装置。

12.根据权利要求8所述的方法，进一步包括提供上述视觉示范装置在用户叫醒事件发生时被激活的叫醒装置。

13.根据权利要求9所述的方法进一步包括提供上述视觉示范装置在用户叫醒事件发生时被激活的叫醒装置。

14.根据权利要求10所述的方法进一步包括提供上述视觉示范装置在用户叫醒事件发生时被激活的叫醒装置。

15.根据权利要求11所述的方法进一步包括提供上述视觉示范装置在用户叫醒事件发生时被激活的叫醒装置。