CN107261391B - 一种跑板控制方法和跑步机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种跑步机，该跑步机包括：测力传感器、电机控制器和跑板；所述跑板与地面平行；测力传感器，用于采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力；该作用力包括作用力的大小和方向；当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号；电机控制器，用于使用测力传感器生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动；跑板，用于在电机控制器控制的直线电机的带动下直线运动。基于同样的发明构思，本申请还提供一种跑板控制方法，能够使跑步机适应人体运动规律，提高用户体验。

Description

一种跑板控制方法和跑步机

技术领域

本发明涉及健身器材技术领域，特别涉及一种跑板控制方法和跑步机。

背景技术

户外长跑曾经是大众最喜闻乐见的运动形式，沿着林荫道呼吸着早晨清新的空气，听着枝头的鸟鸣，既能愉悦身心，又可锻炼体魄。只是随着都市的大气变得污浊，生活节奏变得紧张，户外长跑变得不那么方便了，而跑步机则成了时下健身最热门的健身器械。

跑步机不仅可以让我们免受汽车尾气之苦，也使我们可以选择自己方便的时间随时锻炼。

目前市场上的跑步机是电动跑步机，是一种被动式的跑步方式，每款跑步机上设有几种不同跑速的设置，人们根据自身体能首先设定跑步速度，然后通过电机带动跑带使人被动地跑步或走动。

由于在平地上跑步时地面是静止的，而在目前市场上所售的跑步机上跑步时，前脚触地时跑步机跑板是向后运动的，这使得跑步机跑板对人腿的反作用力加大，且跑步机速度越大，表面反作用力增加的越多，使人受伤的潜在危险越大。

并且由于现在的跑步机只有几档调速，用户设置好跑速之后就只能被动地适应跑速，跑步机速度不能随人体跑速随意改变，即要人去适应跑步机，而不是让跑步机适应人体运动。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种跑板控制方法和跑步机，能够使跑步机适应人体运动规律，提高用户体验。

为解决上述技术问题，本申请的技术方案是这样实现的：

一种跑步机，该跑步机包括：测力传感器、电机控制器和跑板；所述跑板与地面平行；

所述测力传感器，用于采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力；该作用力包括作用力的大小和方向；当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90度时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号；

所述电机控制器，用于使用测力传感器生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动；

所述跑板，用于在电机控制器控制的直线电机的带动下直线运动。

一种跑板控制方法，应用于包括测力传感器和跑板的跑步机上；所述跑板与地面平行；该方法包括：

该跑步机通过测力传感器采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力；该作用力包括作用力的大小和方向；当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90度时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号；

使用生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动。

由上面的技术方案可知，本申请中通过在跑步板上安装测力传感器，在采集到在水平方向上向后的制动力时，保持跑板不动，在采集到水平方向上向前的制动力时，使跑板与使跑板与人体运动速度大小相等，方向相同地直线运动，能够使跑步机适应人体运动规律，提高用户体验。

附图说明

图1为本申请实施例中跑步机的结构示意图；

图2为本申请实施例中跑板侧视图的示意图；

图3为人体跑步的动作阶段示意图；

图4为本申请实施例中测力传感器的受到跑步者跑步时人体脚的作用力示意图；

图5为本申请实施例中跑板控制流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图并举实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

本申请实施例中提供一种跑步机，通过在跑步板上安装测力传感器，在采集到在水平方向上向后的制动力时，保持跑板不动，在采集到水平方向上向前的制动力时，使跑板与人体运动速度大小相等，方向相同地直线运动，能够使跑步机适应人体运动规律，提高用户体验。

参见图1，图1为本申请实施例中跑步机的结构示意图。跑步机包括：测力传感器、电机控制器和跑板；跑板与地面平行；也可以根据实际使用仅平铺在跑板上可能受力的位置。至于跑步机的扶手、电机的位置等本申请不做限制，按现在已存在的跑步机方式，或根据实际需要重新部署均可以。

测力传感器为柔性阵列传感器，并且柔性阵列传感器平铺在跑板上。

参见图2，图2为本申请实施例中跑板侧视图的示意图。图2中，跑板与地面呈水平放置，跑板与轨道之间可以为滚动摩擦，跑板的左侧，即跑板的尾端距离轨道尾端的距离为预设长度；在跑板的两端安装气压缓冲装置，图2中示出缓存的距离，实际使用中，两端的缓存距离可以相同也可以不同。

跑板的尾端距离轨道尾端的距离为预设长度；该预设长度能够保证跑步速度最快的人在该跑步机上跑步时，跑板被带动的距离，与跑板缓冲距离的和。

在跑板两端安装气压缓冲装置，用于跑板在直线上前后运动时，使跑板两端在制动至静止过程中，提供制动力，且能缓震减噪。

缓冲装置的在跑板两端安装位置，不做具体限制，能够起到缓冲作用，且不影响跑步即可。

轨道长度、跑板长度，以及预设长度均可根据跑步机的使用对象的不同而进行生产、设定；如儿童的跑步机，各种相对长度要短一些，运动员的跑步机，各种长度相对要长一些。

下面详细描述跑步机的工作原理：

测力传感器，用于采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力；该作用力包括作用力的大小和方向，如果在进行力信号和电信号转换时，需要使用到时间，还可以在采集作用力时，记录采集到作用力的时间：

测力传感器，当确定采集到的作用力与跑板前端方向的不大于90度时，不使用该作用力生成电信号，即此时不触发电机带动跑板运动，也就是说在这个过程中跑板是静止的。

跑板前端，即跑步者在跑步时，面部所朝向的方向。

目前已存在的跑步机，在前脚接触跑板时，跑板向后运动，使得跑板对人腿的反作用力加大，并且跑步速度越大，反作用力增加的越多，使跑步的人受伤的潜在危险越大；

本申请提供的技术方案在这种情况下，不开启电机，不带动跑板运动，即与跑步者在静止的地面上跑步的效果是一样的，能够避免反作用力的增大，从而保护了跑步者。

当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90度时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号。

电机控制器，用于使用测力传感器生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动。

跑板，用于在电机控制器控制的直线电机的带动下直线运动。

该种情况下，测力传感器将采集到的力信号转换为电信号，使电机带动跑板向跑板的后端方向直线运动，运动的速度与人体跑步速度相同，跑步机的这种运动方式中跑板的运动速度同跑步者的跑步速度保持一致，不需要预先设置跑步速度，预先设置跑步速度的可选择项毕竟有限，还需要根据需要经常调整，这种自适应的跑板速度更能增加用户体验，且不需要手工操作。

测力传感器采当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角由大于90度到未采集到作用力时，启动直线电机，在预设时间内带动跑板直线运动到跑板的起始位置。

该种情况为跑步者腾空时的处理，在跑步者腾空时，本申请实施例中直线电机在预设时间内带动跑板返回到初始位置，即跑步机未使用的位置。等待跑步者的下一周期的跑步，或者停止跑步。

本申请实施例中电机控制器和电机可以集成在一起，也可以分开部署。

本申请实施例中基于人体跑步时的地面反作用力变化规律来设置跑板的运动规律。本发明在跑步机跑板上安装压力传感器，即测力传感器，将依据传送带原理设置的向同一个方向运动的跑步机传送带运动轨迹改为直线往复的运动轨迹。

人体跑动时支撑腿踩在跑板上面，在跑板下面装轨道，以保障跑板来回往复运动。人体跑步时着地初期会受到水平向后的制动力，当人体超过垂直面时，人体会受到水平向前的蹬伸力。将压力传感器采集到的人体跑步时的压力信号转换为电机控制器的输入信号。当人体水平向后的力变为零、欲向相反方向改变时(即人体开始蹬伸时)，电机带动跑板向后移动，其速度与人体运动速度大小相等、方向相同。当人体后蹬结束腾空时，直线电机带动跑步机跑板反向快速(超过人体腾空的前进速度)回到起始位置，并静止，接受人体下肢下次的触地，使人腿与测力传感器接触时是静止的，如同在平地上跑步一样。人腿触地后前后方向的力值变为零时，电机控制器就按人体用力曲线调节电机动力，进入下一周期运动。

参见图3，图3为人体跑步的动作阶段示意图。

参见图4，图4为本申请实施例中测力传感器的受到跑步者跑步时人体脚的作用力示意图。

针对图3和图4中第①阶段给跑板作用力的水平方向为跑板前端方向，此时不触发电机，使跑板处于静止状态；

第②阶段给跑板水平方向的作用力为0，跑板仍然静止；

第③阶段给跑板作用力的水平方向为跑板后端方向，此时，将采集到的作用力在水平方向上的分力转换为大小相当的电信号，即可使跑板与跑步者同样速度运动，且方向相同；

第④阶段跑步者腾空，此时电机在预设时间内将跑板拉回到跑板的起始位置，即跑步者落在跑板上之前，将跑板复位。

基于同样的发明构思，本申请实施例中还提出一种跑板控制方法。该方法应用于包括测力传感器和跑板的跑步机上。跑板与地面平行；测力传感器平铺在跑板上。

参见图5，图5为本申请实施例中跑板控制流程示意图。具体步骤为：

步骤501，跑步机通过测力传感器采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力。

采集到的作用力包括作用力的大小和方向。

步骤502跑步机当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90度时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号。

步骤503，跑步机使用生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动，结束本流程。

步骤504，跑步机当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角由大于90度到未采集到作用力时，启动直线电机，在预设时间内带动跑板直线运动到跑板的起始位置，结束本流程。

步骤505，跑步机当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角不大于90度时，不使用该作用力生成电信号。

综上所述，本申请通过在跑步板上安装测力传感器，在采集到在水平方向上向后的制动力时，保持跑板不动，在采集到水平方向上向前的制动力时，使跑板与使跑板与人体运动速度大小相等，方向相同地直线运动，能够使跑步机适应人体运动规律，提高用户体验。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种跑步机，其特征在于，该跑步机包括：测力传感器、电机控制器和跑板；所述跑板与地面平行；

所述测力传感器，用于采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力；该作用力包括作用力的大小和方向；当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90度时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号；

所述电机控制器，用于使用测力传感器生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动；

所述跑板，用于在电机控制器控制的直线电机的带动下直线运动；

其中，所述测力传感器，进一步用于当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角不大于90度时，不使用该作用力生成电信号。

2.根据权利要求1所述的跑步机，其特征在于，

所述电机控制器，进一步用于当确定所述测力传感器采集到的作用力与跑板前端方向的夹角由大于90度到未采集到作用力时，启动直线电机，在预设时间内带动跑板直线运动到跑板的起始位置。

3.根据权利要求1所述的跑步机，其特征在于，

所述测力传感器为柔性阵列传感器，且平铺在跑板上。

4.根据权利要求1所述的跑步机，其特征在于，

所述跑板的尾端距离轨道尾端的距离为预设长度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的跑步机，其特征在于，

所述跑板的两端安装气压缓冲装置。

6.一种跑板控制方法，其特征在于，应用于包括测力传感器和跑板的跑步机上；所述跑板与地面平行；该方法包括：

该跑步机通过测力传感器采集用户在跑步机上跑步时对跑板的作用力；该作用力包括作用力的大小和方向；当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角大于90度时，生成与该作用力在水平方向的分力的大小相当的电信号；

使用生成的电信号启动直线电机，使直线电机带动跑板在与采集到的作用力的水平方向相同的方向上直线运动；

其中，所述方法进一步包括：

当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角不大于90度时，不使用该作用力生成电信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：

当确定采集到的作用力与跑板前端方向的夹角由大于90度到未采集到作用力时，启动直线电机，在预设时间内带动跑板直线运动到跑板的起始位置。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，

所述测力传感器为柔性阵列传感器，且平铺在跑板上。