CN106110630A - 一种健身器材的数据处理方法、装置及健身器材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种健身器材的数据处理方法、装置及健身器材，健身器材包括数据处理装置，数据处理装置包括：第一数据采集设备、第二数据采集设备和处理器。本发明通过采集被提起配重块的重量参数和上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值，相比现有健身器材仅具有健身功能，本发明公开的健身器材还具有获知健身者运动所消耗的能量值的功能，从而为用户提供健身活动指导和控制的数据依据，大大提高了用户体验。

Description

一种健身器材的数据处理方法、装置及健身器材

技术领域

本发明涉及健身器材技术领域，更具体的说，涉及一种健身器材的数据处理方法、装置及健身器材。

背景技术

随着人们生活水平的提高以及对健康生活意识的加强，器材式健身运动已经越来越受到人们的欢迎。力量训练健身器材往往是健身房的必备健身器材之一，其以增强肌肉力量为主要的训练目标，不仅可以锻炼健身者的胸部肌肉，而且可以使健身者的心肺功能得到锻炼，因此受到越来越多健身者的喜爱。

但是现有的健身器材通常仅具有健身功能，功能较为单一。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种健身器材的数据处理方法、装置及健身器材，以解决现有健身器材功能单一的问题。

一种健身器材的数据处理装置，包括：

用于采集被提起的配重块的重量参数的第一数据采集设备；

用于采集被提起的所述配重块的上升距离参数的第二数据采集设备；

处理器，所述处理器具有至少一个信号采集端口和至少一个信号控制端口；

所述信号采集端口分别与所述第一数据采集设备和所述第二数据采集设备连接，用于采集所述重量参数和所述上升距离参数；；

所述信号控制端口用于输出所述处理器根据所述重量参数和所述上升距离参数得到的用户运动所消耗的能量值。

优选的，所述第一数据采集设备包括：

用于在所述配重块未被提起时接通，且在所述配重块被提起时断开的接近开关，每一个所述接近开关对应一个所述配重块，且每一个所述配重块在未被提起时均位于对应接近开关的感应区域。

优选的，所述第一数据采集设备还包括：光耦合器，每一个所述光耦合器设置在一个所述接近开关和所述处理器之间。

优选的，所述第一数据采集设备包括：

用于检测所述配重块是否离开初始位置的对射传感器，每一个所述对射传感器对应一个所述配重块，且每一个所述对射传感器的发射器和接收器分别设置在对应的所述配重块的两侧。

优选的，所述第一数据采集设备包括：

设置在最底层的所述配重块的底部，用于检测所有未被提起的所述配重块重量的重力传感器。

优选的，所述第二数据采集设备包括：

设置在最顶层的所述配重块的上方，用于检测与最顶层的所述配重块的上表面之间距离的距离传感器。

优选的，所述第二数据采集设备包括：

与用于提升所述配重块的绳索的定滑轮同轴设置，且用于测量被提起的所述配重块的上升距离的编码器。

优选的，还包括：

与所述信号控制端口连接，用于对所述能量值进行显示的显示器。

优选的，还包括：

与所述信号控制端口连接，用于将所述能量值输出至外部设备的无线通信设备。

优选的，还包括：

与所述信号控制端口连接，用于存储所述处理器运行程序所需数据以及生成的结果数据的服务器。

一种健身器材，包括上述所述的数据处理装置。

一种健身器材的数据处理方法，包括以下步骤：

获取被提起的配重块的重量参数；

获取被提起的所述配重块的上升距离参数；

根据所述重量参数和所述上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值。

优选的，所述根据所述重量参数和所述上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值包括：

根据所述重量参数和所述上升距离参数得到被提起的所述配重块的重力势能；

将所述重力势能转换成用户运动所消耗的所述能量值。

从上述的技术方案可知，本发明通过采集被提起的配重块的重量参数和上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值，相比现有健身器材仅具有健身功能，本发明公开的健身器材还能通过数据处理装置具有获知健身者运动所消耗的能量值的功能，从而为用户提供健身活动指导和控制的数据依据，大大提高了用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种健身器材的数据处理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种配重块与接近开关的连接示意图；

图3为本发明实施例公开的一种处理芯片的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种第一数据采集设备的电路图；

图5为本发明实施例公开的另一种健身器材的数据处理装置的结构示意图；

图6为本发明实施例公开的一种复位电路的电路图；

图7为本发明实施例公开的另一种健身器材的数据处理装置的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种健身器材的数据处理方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种健身器材的数据处理方法、装置及健身器材，以解决现有健身器材功能单一的问题。

参见图1，本发明实施例公开的一种健身器材的数据处理装置的结构示意图，包括：第一数据采集设备11、第二数据采集设备12和处理器13。

其中：第一数据采集设备11用于采集被提起配重块的重量参数。

第二数据采集设备12用于采集被提起配重块的上升距离参数。

处理器13，具有至少一个信号采集端口和至少一个信号控制端口；

所述信号采集端口分别与第一数据采集设备11和第二数据采集设备12连接，用于采集所述重量参数和所述上升距离参数；；

所述信号控制端口用于输出处理器13根据所述重量参数和所述上升距离参数得到的用户运动所消耗的能量值。

需要说明的是，第一数据采集设备11和第二数据采集设备12可以连接同一个信号采集端口，也可以分别连接一个信号采集端口。

当用户利用健身器材锻炼身体时，用户做功的过程即是将自身热量转换成配重块的重力势能的过程，因此用户消耗的能量值约等于配重块的重力势能。为此上述处理器13通过获取被提起配重块的重量参数(mg)和上升距离参数(h)，得到被提起配重块的重力势能Ep，其计算公式为Ep＝mgh(单位焦耳)，而卡路里与焦耳的换算公式为1卡＝4.184焦耳，因此，处理器13通过将重力势能转换成对应的卡路里即可得到用户本次运动所消耗的能量值。

综上可知，本发明通过采集被提起配重块的重量参数和上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值，相比现有健身器材仅具有健身功能，本发明使健身器材还能通过数据处理装置具有获知健身者运动所消耗的能量值的功能，从而为用户提供了健身活动指导和控制的数据依据，大大提高了用户体验。

在本发明实施例中第一数据采集设备11的一种形式是：第一数据采集设备11包括：用于在配重块未被提起时接通，且在所述配重块被提起时断开的接近开关，每一个接近开关对应一个配重块，且每一个配重块在未被提起时均位于对应接近开关的感应区域。其中接近开关是一种无需与运动部件(如被提起的配重块)进行机械直接接触而可以操作的位置开关，当运动部件位于接近开关的感应区域时，不需要机械接触即可使接近开关动作。

本发明中，由于每一个配重块在初始状态时均位于对应接近开关的感应区域，所以各接近开关的工作状态均为接通状态。当配重块远离接近开关时，相对应的接近开关会断开，使得工作状态从接通状态切换为断开状态。

当第一数据采集设备11为接近开关时，获取被提起的配重块的重量参数的过程具体为：

当配重块处于初始状态时，与配重块对应的接近开关的工作状态为接通状态，与接近开关对应的处理器13引脚处(即信号采集端口)的电平为高电平信号；当配重块被提起时，与被提起的配重块对应的接近开关的工作状态切换为断开状态，处理器13中与该接近开关对应引脚处的电平由高电平信号变为低电平信号，处理器13根据引脚处电平信号的变化确定被提起的配重块。如图3所示，处理器13包括处理器芯片及其外围电路，引脚PA4～PA12以及引脚PB5～PB15用于与接近开关连接，当接近开关的工作状态变化时，对应引脚的电平也发生变化。

需要说明的是，处理器13的引脚即其信号采集端口。

由于被提起的配重块会先后经过其上方的接近开关的感应区域，因此会导致上方的接近开关不停的接通和断开，进而使该接近开关对应的处理器13引脚处的电平不断变化。若直接计算被提起配重块的重量参数，很容易出错，因此，本发明为准确计算被提起配重块的重量参数，采用首先计算未被提起配重块的数量，然后将配重块的总数量减去未被提起的配重块的数量，获得被提起的配重块的数量。

假设每个配重块的质量为m，被提起的配重块的数量为n，则被提起的配重块的重量的计算公式为：G＝nmg，其中，g为重力加速度。

为进一步说明未被提起的配重块的数量的计算过程，参见图2，本发明实施例公开的一种配重块与接近开关的连接示意图，假设配重块有6块，由下往上的配重块依次标记为A、B、C、D、E和F，相对应的接近开关的序号由下往上依次为1、2、3、4、5和6；

假设用户预先将E和F这两块配重块用插销锁定，则当用户施力时，E和F两块配重块可上下运动。当E和F两块配重块被提起时，5号接近开关断开，与该5号接近开关对应的处理器13引脚处的电平由高电平变为低电平，A、B、C和D四块配重块未被提起，相应的1-4号接近开关对应的处理器13引脚处的电平始终保持高电平信号不变，则根据电平信号的变化情况可知被提起的配重块的数量为6-2＝4。

需要说明的是，当E和F两块配重块被提起时，由于E配重块在提升过程中会经过接近开关6的感应区域，因此，接近开关6的工作状态可能是断开状态也可能是接通状态。

当第一数据采集设备11为接近开关时，由于接近开关的电压为5V，而处理器13内的控制芯片的电压为3.3V，因此为避免处理器13因电压过大而烧毁其内的控制芯片，在上述实施例的基础上，第一数据采集设备11还可以包括：

光耦合器，每一个所述光耦合器设置在一个所述接近开关和处理器13之间。光耦合器、接近开关与处理器13之间的连接关系如图4所示，由于各接近开关和光耦合器的连接关系相同，所以图4中仅示出一个接近开关和一个光耦合器。

在图4中接近开关JP20(引脚LI12 15)通过光耦合器U15与图3所示的处理器芯片(引脚PB9)连接，由于光耦合器U15对接近开关和控制芯片可以起到隔离作用，因此，在接近开关和处理器13之间设置光耦合器可以有效避免处理器13因电压过大而烧毁其内的处理芯片。

由于光耦合器U15具有发光二极管，所以当光耦合器U15的输入端(引脚LI12 15)有电信号(即接近开关JP20接通)时，发光二极管会亮。

为进一步优化本实施例，图4中公开的第一数据采集设备还包括：串联连接在接近开关JP20和光耦合器U15之间的限流电阻R34。

为进一步优化本实施例，图4中公开的第一数据采集设备还包括：用于稳压的电容器C15，电容器C15串联连接在接近开关JP20和地GND之间。

为进一步优化本实施例，图4中公开的第一数据采集设备还包括：限流电阻R15，限流电阻R15的一端连接光耦合器U15和处理器芯片的公共端，限流电阻R15的另一端连接供电电源(+3.3V)。

在本发明实施例中，第一数据采集设备的另一种形式是：第一数据采集设备11包括：用于检测所述配重块是否离开初始位置的对射传感器，每一个所述对射传感器对应一个所述配重块，且每一个所述对射传感器的发射器和接收器分别设置在对应配重块的两侧。

需要说明的是，每个对射传感器的发射器和接收器均位于对应配重块两侧，但并未与配重块连接，当配重块处于初始位置时，接收器无法接收发射器发送的信号，当配重块离开初始位置时，接收器会接收到发射器发送的信号。因此，通过判断接收器是否接收到发送器发送的信号即可判断配重块是否被提起。

与接近开关类似，当配重块被提起时，配重块会经过其上方的对射传感器的信号通路，从而导致上方的接收器每隔一段时间接收一次信号，进而使与该对射传感器对应的处理器13引脚处的电平不断变化。若直接计算被提起配重块的重量参数，很容易出错，因此，本发明为准确计算被提起配重块的重量参数，采用与接近开关实施例相类似的计算方法，首先计算未被提起配重块的数量，然后将配重块的总数量减去未被提起配重块的数量，获得被提起配重块的数量，进而得到未被提起配重块的重量参数。

在本发明实施例中，第一数据采集设备的再一种形式是：第一数据采集设备11包括：

设置在最底层的配重块的底部，用于检测所有未被提起配重块重量的重力传感器。

重力传感器是一种采用弹性敏感元件制成悬臂式位移器，与采用弹性敏感元件制成的储能弹簧来驱动电触点，完成从重力变化到电信号的转换。

本实施例中，重力传感器用于获取位于重力传感器上方的配重块的重量，当有配重块被提起时，重力传感器用于获取未被提起配重块的重量，因此，采用重力传感器也是间接获取被提起配重块的重量，被提起配重块的重量＝初始状态下的总配重块的重量－运动状态下的未被提起配重块的重量。

在本发明实施例中，第二数据采集设备的一种形式是：第二数据采集设备12包括：设置在最顶层配重块的上方，用于检测与所述最顶层配重块的上表面之间距离的距离传感器。

距离传感器是利用(flying time)的原理来以检测物体的距离的一种传感器。

“飞行时间法”(flying time)是通过发射特别短的并测量此光脉冲从发射到被物体反射回来的时间，通过测时间间隔来计算与物体之间的距离。

本发明中，被提起的配重块的上升距离＝初始状态下的距离传感器到最顶层配重块的上表面之间距离-运动状态下的距离传感器到最顶层配重块的上表面之间距离。

又或者，第二数据采集设备12的另一种形式是：第二数据采集设备12包括：

与用于放置提升配重块的绳索的定滑轮同轴设置，用于测量所述配重块的上升距离的编码器。

当配重块被提起中，与配重块连接的绳索会带动定滑轮转动，相应的编码器随定滑轮同轴转动。当编码器记录的定滑轮转过的角度为α时，配重块的上升距离L＝πrα/180°，r为定滑轮的半径。

为进一步优化上述实施例，参见图5，本发明另一实施例公开的一种健身器材的数据处理装置的结构示意图，数据处理装置还可以包括：

与处理器13的信号控制端口连接，用于对所述能量值进行显示的显示器14。

其中，显示器14除可以显示能量值(即用户消耗的卡路里)外，还可以显示被提起配重块的重量参数、上升距离参数、配重块被提起的次数等。

为进一步优化上述实施例，数据处理装置还可以包括：复位电路。

参见图6，本发明实施例公开的一种复位电路的电路图，复位电路包括：电阻R29、电容器C38和复位开关SW5；

电阻R29和电容器C38串联连接在供电电源(+3.3V)和地(GND)之间，复位开关SW5的一端连接电阻R29和电容器C38的公共端，复位开关SW5的另一端接地(GND)，电阻R29和电容器C38的公共端还与处理器芯片的NRST引脚连接。

当用户需要清零本次运动数据时，只需按下复位开关SW5，即可对处理器芯片中的相关数据进行清零复位。

其中，当显示屏为触摸屏时，可以将复位开关SW5在显示屏14上显示，以供用户操作。

需要说明的是，为方便用户查看运动信息数据，可以将用户的运动信息数据存储至云服务器，由云服务器对运行信息数据进行系统分析，并将锻炼的评估结果反馈至用户的移动终端(例如，手机、平板电能等)，实现数据共享。当然，用户也可以通过登录云服务器获取运动数据信息，用户可以通过扫描在显示屏14上生成的二维码，与云服务器建立连接，或是通过NFC、WiFi、蓝牙等与健身器材建立无线连接。

如图7所示，数据处理装置还可以包括：与处理器13的信号控制端口连接，用于将所述能量值输出至外部设备的无线通信设备15。

其中，无线通信设备15可以为蓝牙模块、WiFi模块。

当用户采用移动终端与健身器材之间采用NFC(Near Field Communication，近距离无线通信)通信时，可以在健身器材上设置读卡器，在移动终端内置NFC芯片，当移动终端在NFC芯片的预设范围时，移动终端就可实现与健身器材之间的连接。当然，上述数据处理装置也可以与健身器材建立有线连接。

为进一步优化上述实施例，数据处理装置还包括：

与处理器13的信号控制端口连接，用于存储所述处理器运行程序所需数据以及生成的结果数据的服务器16。

与上述装置实施例相对应，本发明还公开了一种健身器材，该健身器材包括上述的数据处理装置，该健身器材获取用户消耗能量值的过程请参见上述，此处不再赘述。

与上述装置实施例相对应，本发明还公开了一种健身器材的数据处理方法。

参见图8，本发明实施例公开的一种健身器材的数据处理方法流程图，该数据处理方法应用于处理器13，处理器13分别与第一数据采集设备11、第二数据采集设备12连接，该方法包括步骤：

步骤S81、获取被提起的配重块的重量参数；

具体的，处理器13通过第一数据采集设备11获取被提起的配重块的重量参数。

步骤S82、获取被提起的所述配重块的上升距离参数；

具体的，处理器13通过第二数据采集设备12获取被提起的所述配重块的上升距离参数。

步骤S83、根据所述重量参数和所述上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值。

具体的，根据所述重量参数和所述上升距离参数得到被提起的所述配重块的重力势能，将所述重力势能转换成用户运动所消耗的所述能量值。

其中，步骤S83中的具体计算过程可参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

综上可知，本发明通过采集被提起的配重块的重量参数和上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值，相比现有健身器材仅具有健身功能，本发明公开的健身器材还能通过数据处理装置具有获知健身者运动所消耗的能量值的功能，从而为用户提供健身活动指导和控制的数据依据，大大提高了用户体验。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (13)

1.一种健身器材的数据处理装置，其特征在于，包括：

用于采集被提起的配重块的重量参数的第一数据采集设备；

用于采集被提起的所述配重块的上升距离参数的第二数据采集设备；

处理器，所述处理器具有至少一个信号采集端口和至少一个信号控制端口；

所述信号采集端口分别与所述第一数据采集设备和所述第二数据采集设备连接，用于采集所述重量参数和所述上升距离参数；

所述信号控制端口用于输出所述处理器根据所述重量参数和所述上升距离参数得到的用户运动所消耗的能量值。

2.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述第一数据采集设备包括：

用于在所述配重块未被提起时接通，且在所述配重块被提起时断开的接近开关，每一个所述接近开关对应一个所述配重块，且每一个所述配重块在未被提起时均位于对应接近开关的感应区域。

3.根据权利要求2所述的数据处理装置，其特征在于，所述第一数据采集设备还包括：光耦合器，每一个所述光耦合器设置在一个所述接近开关和所述处理器之间。

4.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述第一数据采集设备包括：

用于检测所述配重块是否离开初始位置的对射传感器，每一个所述对射传感器对应一个所述配重块，且每一个所述对射传感器的发射器和接收器分别设置在对应的所述配重块的两侧。

5.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述第一数据采集设备包括：

设置在最底层的所述配重块的底部，用于检测所有未被提起的所述配重块重量的重力传感器。

6.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述第二数据采集设备包括：

设置在最顶层的所述配重块的上方，用于检测与最顶层的所述配重块的上表面之间距离的距离传感器。

7.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，所述第二数据采集设备包括：

与用于提升所述配重块的绳索的定滑轮同轴设置，且用于测量被提起的所述配重块的上升距离的编码器。

8.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，还包括：

与所述信号控制端口连接，用于对所述能量值进行显示的显示器。

9.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，还包括：

与所述信号控制端口连接，用于将所述能量值输出至外部设备的无线通信设备。

10.根据权利要求1所述的数据处理装置，其特征在于，还包括：

与所述信号控制端口连接，用于存储所述处理器运行程序所需数据以及生成的结果数据的服务器。

11.一种健身器材，其特征在于，包括权利要求1-10任意一项所述的数据处理装置。

12.一种健身器材的数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取被提起的配重块的重量参数；

获取被提起的所述配重块的上升距离参数；

根据所述重量参数和所述上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值。

13.根据权利要求12所述的数据处理方法，其特征在于，所述根据所述重量参数和所述上升距离参数得到用户运动所消耗的能量值包括：

根据所述重量参数和所述上升距离参数得到被提起的所述配重块的重力势能；

将所述重力势能转换成用户运动所消耗的所述能量值。