CN106621186B - 一种智能跑步机系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能跑步机系统，包括跑步机状况自报告模块、运动员行为报告模块、跑步机状况接收模块、监视模块、运动指令发送模块、处理模块及执行模块，该系统通过采集跑步机运行参数、跑步者的生理参数及其他跑步机的状况，并将采集到的信息通过网络共享，进一步通过处理模块分析处理，进而控制跑步机的运行，本发明的智能跑步机系统利用信息智能化技术，提高处理分析准确度，大幅度提高跑步机安全，实现运动员与跑步机的信息统一，确保健身环境安全并及时发现运动员身体健康参数的异常，调整跑步参数，改善运动强度达到智能健身的效果。

Description

一种智能跑步机系统

技术领域

本发明涉及跑步机智能化及物联网化领域，尤其是涉及一种智能跑步机系统。

背景技术

随着经济社会的发展，生活质量的提高，人们越来越多的关注自身健康。伴随着室内健身行业的蓬勃发展，健身器械的安全性及给人带来的舒适度体验成为当今社会研究的热点。尽管室内健身器械易于操作，但人身伤亡事件仍时有发生。在这种背景下，智能健身设备相应出现，旨在更好的实现人机结合，通过智能感应系统及时发现运动员身体的异常并自动停机并报警，减少运动员健身过程中的伤亡。

现有技术中，智能跑步机是一种利用机载传感器来感知周围环境，并根据感知获得设备周边环境指数，控制运动员的运动进程及运动强度，从而使运动员能够更放心、更准确的认识周围环境与自身健康指数之间的适应度，更好的在舒适的环境中锻炼身体。但是这种智能感应系统还存在不足，主要体现在仅通过传感器检测周围环境参数，检测项目过于单一，造成跑步机的判断无法实现全面的精准度，并不能及时处理跑步过程中遇到的所有特殊情况，且对传感器的要求较严格，一旦传感器检测出现偏差或者损坏，就会对运动员的健康造成威胁。

综上，亟需研发一种基于信息自动化的智能跑步机系统，大幅度提高健身安全，并实现健身行业的稳步发展。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种智能跑步机系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种智能跑步机系统，安装在跑步机中，所述跑步机包括跑步带、扬升电机及速度电机，该系统包括跑步机状况自报告模块、运动员行为报告模块、跑步机状况接收模块、监视模块、运动指令发送模块、处理模块及执行模块，

所述跑步机状况自报告模块用于采集跑步机自身运行参数，并将该运行参数发送给所述处理模块，并无线传输至其他跑步机的跑步机状况接收模块，所述跑步机自身运行参数包括跑步机的运行速度、斜坡坡度及运行时间等；

所述运动员行为报告模块用于采集运动员行为参数，并将该参数发送给所述处理模块，并无线传输至其他跑步机的跑步机状况接收模块，所述运动员行为参数包括运动员的心率；

所述跑步机状况接收模块用于接收其他跑步机的跑步机自身运行参数和运动员行为参数，并将该些参数发送给所述处理模块；跑步机状况接收模块为无线收发芯片。

所述监视模块用于监视其他跑步机的硬件系统是否正常运转；监视模块包括红外检测仪，用于检测其他跑步机是否有零件飞出。

所述运动指令发送模块，用于向跑步者播报相应的语音提示信息并向所述执行模块发送跑步机控制指令；

所述处理模块用于根据其接收的其他模块的信息，作出分析处理，得到处理结果；处理模块选用STM32F103RBT6芯片。

所述执行模块根据所述跑步机控制指令和所述处理结果控制跑步机运行，包括控制跑步机运动强度变更、跑步模式切换或危险预警提示。执行模块为跑步机自身的控制器。

所述跑步机状况自报告模块和运动员行为报告模块还将各自检测到的参数发送给移动通信基站和卫星定位系统，所述移动通信基站和卫星定位系统将收到的数据转发到相关部门，包括急救中心、机械故障维修部门。

该系统还包括安全预警模块，根据所述监视模块的监视结果，判断其他跑步机的硬件系统是否正常运转，如果否，则发出报警信号，并向所述执行模块发送跑步机控制指令。安全预警模块包括红外测距传感器和蜂鸣器，红外测距传感器用于测量其他跑步机飞出的零件与自身跑步机的距离，蜂鸣器在异常状况时，发出警报。

当所述监测模块检测到其他跑步机有零件飞出时，所述安全预警模块判断飞出的零件与自身跑步机的距离是否超出设定的安全距离，如果是，则发出报警信号。

所述运动指令发送模块包括语音播报器和智能诊断专家数据库，所述智能诊断专家数据库存储有跑步者的身份信息及锻炼计划，用于使用前进行跑步者身份认证并根据锻炼计划对跑步者的衣着、准备活动、跑步姿势及呼吸节奏进行分析，并将分析结果通过所述语音播报器进行播报，自动指导跑步者进行科学安全的锻炼。语音播报采用LD3320芯片。

该系统还包括显示模块，与所述处理模块连接，用于显示跑步机自身运行参数和其他跑步机的跑步机自身运行参数，当跑步者想更换跑步机时，根据当前跑步机的显示模块所显示的内容即可知道有哪些跑步机不在运行中，以便进行快速的选择，避免了跑步者逐个跑步机查看，使跑步者有更多的时间运动。显示模块包括跑步机自带的显示屏和/或智能终端的屏幕。智能终端通过无线wifi或者蓝牙与处理模块通信，智能终端可为手机、PAD等终端设备。

所述运动员行为报告模块包括智能检测带、速度传感器、安装在所述跑步带下方的重力传感器及鞋夹传感器，所述重力传感器用于测量跑步者的体重，所述智能检测带系带在跑步者的胸部，用于监测跑步者的心率、血压、体温及肺活量，所述速度传感器安装在所述速度电机的飞轮边，用于测量跑步速度，所述鞋夹传感器用于检测跑步者的步幅和步频。

所述跑步机状况自报告模块包括与跑步机的扬升电机连接的行程电阻，用于获取跑步机的坡度信号。

与现有技术相比，本发明利用信息智能化技术，所述通过全面采集自身运行状况参数、运动员行为参数及周围跑步机运行状况参数并作出分析处理，提高处理分析准确度，并结合监控技术，执行模块根据所述处理结果或所述跑步控制指令执行跑步机运动控制动作，形成多重判断基础，确保健身环境安全并及时发现运动员身体健康参数的异常，调整跑步参数，改善运动强度达到智能健身的效果，实现健身行业的稳步发展。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本发明实施例提供的智能跑步机系统，安装在跑步机中，跑步机包括金属框架、跑步带、变频器、扬升电机及速度电机，通过扬升电机调整跑步机的坡度，速度电机调整跑步机的速度，变频器用于控制速度电机的快慢和扬升电机的坡度大小。

智能跑步机系统包括跑步机状况自报告模块、运动员行为报告模块、跑步机状况接收模块、监视模块、运动指令发送模块、处理模块及执行模块，

跑步机状况自报告模块用于采集跑步机自身运行参数，并将该运行参数发送给处理模块，并无线传输至其他跑步机的跑步机状况接收模块，跑步机自身运行参数包括跑步机的运行速度、斜坡坡度及运行时间；跑步机状况自报告模块的实现主要通过在跑步机上安装运动监测器，例如在扬升电机上安装行程电阻来获取跑步带的坡度信号测定坡度的变化。参数的采集和传输都要依靠传感器，传感器采集的模拟信号通过信号调理放大电路和滤波后将脉冲信号送给微控制器将传感器的模拟信号转换成数字信号并通过微控制器的串行口传输到TCP/IP串口服务器上，微处理器把跑步机上传感器数据信号通过网络发给PC机同时接受来自PC机的控制指令所有的数据传输通过TCP/IP以太网连接。

跑步机状况自报告模块还将跑步机自身参数发送给移动通信基站和运动器械监控站点，移动通信基站或运动器械监控站点将收到的跑步机自身参数转发到信号覆盖范围，比如发送给健身中心管理系统。

运动员行为报告模块用于采集运动员行为参数，并将该参数发送给处理模块，并无线传输至其他跑步机的跑步机状况接收模块，运动员行为参数主要为心率，因为心率的变化能够直接反映人体的运动强度、能量消耗、呼吸程度及身体状况。运动员行为报告模块包括智能检测带、速度传感器、安装在跑步带下方的重力传感器及鞋夹传感器，重力传感器用于测量跑步者的体重，智能检测带系带在跑步者的胸部，用于监测跑步者的心率、血压、体温及肺活量等生理数据，速度传感器安装在速度电机的飞轮边，用于测量跑步速度，鞋夹传感器用于检测跑步者的步幅和步频，另外跑步带上还设有用于收集落足点、蹬力、蹬地面积等数据的传感器。

运动员行为参数的发送可以借助蓝牙协议实现。

跑步机状况接收模块用于接收其他跑步机的跑步机自身运行参数和运动员行为参数，并将该些参数发送给处理模块；

监视模块用于监视其他跑步机的运行状态，具体监视其他跑步机的硬件系统是否正常运转，得到监视结果，并将监视结果发送给处理模块；

运动指令发送模块，根据监视结果，向跑步者播报相应的语音信息并向执行模块发送跑步机控制指令；运动指令发送模块包括语音播报器和智能诊断专家数据库，智能诊断专家数据库存储有跑步者的身份信息、个人档案及锻炼计划等信息，用于使用前进行身份认证并根据运动员自身参数和锻炼计划对跑步者的衣着、准备活动、跑步姿势及呼吸节奏进行分析，并将分析结果通过语音播报器进行播报，自动指导跑步者进行科学安全的锻炼，通过语音播报可以避免在锻炼过程中伸手操作时的身体失衡。

处理模块用于根据其接收的其他模块的信息，作出分析处理，得到处理结果；

执行模块根据跑步机控制指令和处理结果控制跑步机运行，包括控制跑步机运动强度变更、停止、跑步模式切换或危险预警提示。

该系统还包括安全预警模块，根据监视结果，判断其他跑步机的运行状态是否超出安全范围，一旦超出安全范围，则发出报警信号。比如，设定其他跑步机与本跑步机的运行健康状况经各项指标评定均为良好，低于良好指标时均显示安全预警信号。本发明对具体的安全范围的内容和大小不作限定。该模块主要判断其他跑步机的位置和状态是否发生变化，例如有些跑步机运行故障时一些零件飞出，这时本跑步机就要判断飞出零件与自身的距离并及时语音提醒运动员注意防范，安全距离事先设定，其次，判断其他跑步机的无线网络传递信号是否对本跑步机信号造成干扰。

该系统还包括显示模块，与处理模块连接，用于显示跑步机自身运行参数和其他跑步机的跑步机自身运行参数。显示模块包括跑步机自带的显示屏和/或智能终端的屏幕。智能终端可以为智能手机，或者Pad等电子智能设备，智能终端通过无线网络或者蓝牙方式与智能跑步机系统进行连接。

下面以一具体实施例对本发明作进一步说明。

本实施例中，以三台跑步机为例对智能跑步机系统进行进一步说明：一号跑步机、二号跑步机和三号跑步机内均安装有智能跑步机系统，对于单台跑步机来说，一号跑步机的智能跑步机系统内的跑步机状况自报告模块和运动员行为报告模块将一号跑步机的速度、斜坡坡度及跑步者的心率、步幅、步频等参数实时发送到一号跑步机的处理模块、移动通信基站和卫星定位系统，由处理模块进行运算并分析，若分析得到一号跑步机的运行状态处于异常，如转速超出正常标准范围，或者跑步者心率处于异常范围，则向执行模块发送紧急停机指令，移动通信基站和卫星定位系统将接收的数据发送至急救中心和机械故障维修部门，急救中心人员判断出跑步者心率处于异常范围时，则组织医护人员进行急救，机械故障维修部门的人员判断出一号跑步机运行异常时，则组织维修人员进行维修。械故障维修部门对每一台跑步机的运行状况都可以记录，方便后续查询和追溯，实现更完善的跑步机管理机制。

一号跑步机可以通过跑步机状况接收模块，实时获取二号跑步机和三号跑步机的实时运行状态，发送给处理模块并通过显示模块显示出来，比如：一号跑步机的智能跑步机系统的处理模块分析得到二号跑步机处于故障中，则一号跑步机的执行模块执行自检测；当一号跑步机上的跑步者想更换跑步机时，通过显示模块可以看出二号跑步机和三号跑步机是否空闲，如果有跑步机空闲且一切正常，则可以选择空闲的跑步机。

一号跑步机的监测模块实时监测二号跑步机和三号跑步机的硬件系统是否正常，比如，当一号跑步机的监测模块监测到三号跑步机的固定栓断裂飞出时，安全预警模块判断断裂飞出的固定栓与一号跑步机的距离是否超出设定的安全距离0.5米，如果是，则立即发出警示，提示相关人员。

本发明的智能跑步机系统利用信息智能化技术，通过全面采集自身跑步机运行状况参数、运动员行为参数及周围跑步机运行状况参数，提高处理分析准确度，并结合监控技术，形成多重判断基础，以及时有效地对跑步机执行控制动作，大幅度提高跑步机健身安全，并实现健身行业的稳步发展，提高国民身体健康水平。

以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种智能跑步机系统，安装在跑步机中，所述跑步机包括跑步带、扬升电机及速度电机，其特征在于，该系统包括跑步机状况自报告模块、运动员行为报告模块、跑步机状况接收模块、监视模块、运动指令发送模块、处理模块及执行模块，

所述跑步机状况自报告模块用于采集跑步机自身运行参数，并将该运行参数发送给所述处理模块，并无线传输至其他跑步机的跑步机状况接收模块，所述跑步机自身运行参数包括跑步机的运行速度、斜坡坡度及运行时间；

所述运动员行为报告模块用于采集运动员行为参数，并将该参数发送给所述处理模块，并无线传输至其他跑步机的跑步机状况接收模块，所述运动员行为参数包括运动员的心率；

所述跑步机状况接收模块用于接收其他跑步机的跑步机自身运行参数和运动员行为参数，并将该些参数发送给所述处理模块；

所述监视模块用于监视其他跑步机的硬件系统是否正常运转；

所述运动指令发送模块，用于向跑步者播报相应的语音提示信息并向所述执行模块发送跑步机控制指令；

所述处理模块用于根据其接收的其他模块的信息，作出分析处理，得到处理结果；

所述执行模块根据所述跑步机控制指令和所述处理结果控制跑步机运行，包括控制跑步机运动强度变更、跑步模式切换或危险预警提示。

2.根据权利要求1所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，所述跑步机状况自报告模块和运动员行为报告模块还将各自检测到的参数发送给移动通信基站和卫星定位系统，所述移动通信基站和卫星定位系统将收到的数据转发到急救中心、机械故障维修部门、运动器械监控站点，所述急救中心在跑步者发生医疗状况时，进行及时抢救，所述机械故障维修部门在跑步机故障时，进行及时维修。

3.根据权利要求1所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，该系统还包括安全预警模块，根据所述监视模块的监视结果，判断其他跑步机的硬件系统是否正常运转，如果否，则发出报警信号，并向所述执行模块发送跑步机控制指令。

4.根据权利要求3所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，当所述监视模块检测到其他跑步机有零件飞出时，所述安全预警模块判断飞出的零件与自身跑步机的距离是否超出设定的安全距离，如果是，则发出报警信号。

5.根据权利要求1所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，所述运动指令发送模块包括语音播报器和智能诊断专家数据库，所述智能诊断专家数据库存储有跑步者的身份信息及锻炼计划，用于使用前进行跑步者身份认证并根据锻炼计划对跑步者的衣着、准备活动、跑步姿势及呼吸节奏进行分析，并将分析结果通过所述语音播报器进行播报，自动指导跑步者进行科学安全的锻炼。

6.根据权利要求1所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，该系统还包括显示模块，与所述处理模块连接，用于显示跑步机自身运行参数和其他跑步机的跑步机自身运行参数，当跑步者想更换跑步机时，根据显示模块显示的内容可知道其他没有运行的跑步机，进行快速的选择。

7.根据权利要求6所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，所述显示模块为跑步机自带的显示屏或移动终端的显示屏幕，所述移动终端与处理模块无线通信。

8.根据权利要求1所述的一种智能跑步机系统，其特征在于，所述运动员行为报告模块包括智能检测带、速度传感器、安装在所述跑步带下方的重力传感器及鞋夹传感器，所述重力传感器用于测量跑步者的体重，所述智能检测带系带在跑步者的胸部，用于监测跑步者的心率、血压、体温及肺活量，所述速度传感器安装在所述速度电机的飞轮边，用于测量跑步速度，所述鞋夹传感器用于检测跑步者的步幅和步频。