CN107596617A - 一种多功能智能跳绳装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能智能跳绳装置，包括手柄和弹力绳，所述手柄与弹力绳的相连接处设有一个收纳槽，所述收纳槽上设有一排螺旋片，所述螺旋片上活动安装有一个卡簧；所述收纳槽与弹力绳的连接处设有一个加速度传感器；所述手柄内部为中空形状，手柄内置：计时模块、语音模块、存储模块、无线传输模块、照明模块、电源模块、充电模块、显示模块以及微控制处理单元。本发明通过对跳绳装置的结构进行改进以及在手柄上设计多个应用模块，使跳绳装置具有了绳长可调、能自动计时和计数、能进行人机交互、能记录用户的运动参数并进行无线传输等多重效果，可以对健身计划实现指导作用，更好的达到健身、娱乐的效果。

Description

一种多功能智能跳绳装置

技术领域

本发明涉及智能运动器械领域，具体地说，涉及一种多功能智能跳绳装置。

背景技术

跳绳是一项热量消耗极高的运动。有数据统计，每天跳绳一小时所消耗的热量比瑜伽、羽毛球、慢跑还要高，而且相比球类、游泳等健身运动，跳绳的优势在于易上手，并且对周边环境没有过多要求，集健身、娱乐于一体，因此是一项老少皆宜的全身性有氧运动。但一般人们在跳绳过程中需要人为的进行计时、计数，这样自测的原始方法不仅让人们无法全身心的投入到运动当中，感受运动带来的乐趣，同时还可能因分神而无法准确记录出自己真实运动的情况。

现今，随着智能科技的不断发展与进步，越来越多的健身器械开始与智能科技相结合，而在跳绳的过程中如果也可以加入智能元素，免掉人们在日常的健身过程中需要分神进行计时、计数等的烦恼，或者更进一步的对人体的运动情况进行实时的监控和提醒，会让人们的健身变得更加健康、有趣，因此，提出一种功能多样的智能跳绳装置便成为了技术人员需要研究、开发的一个方向。

另外依据身高不同，每个人对跳绳的长度需求不同。有人是通过打结的方式来调节绳的长度，但是这种打结的方式对于手柄式跳绳而言，不太适用，因此，开发一种结构简单，可调节绳子长度的跳绳也是本领域技术人员需要研究的方向之一。

发明内容

本发明根据上述技术背景，提供了一种具有绳长可调、能自动计时和计数、能进行人机交互、能记录人们的运动参数并进行无线传输等多重效果的多功能智能跳绳装置。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种多功能智能跳绳装置，包括手柄和弹力绳，所述手柄与弹力绳的相连接处设有一个收纳槽，所述收纳槽上设有一排螺旋片，所述螺旋片上活动安装有一个卡簧。本发明通过设计一个简单的弹力绳收纳装置，当用户在运动前需要调节弹力绳的长度时就可以根据自身的需要将多余的弹力绳部分缠绕至收纳槽的螺旋片上，并用卡簧进行卡固，实现绳长的快速调节，既结构简单，又操作方便。

所述收纳槽与弹力绳的连接处设有一个加速度传感器。鉴于人在跳动的时候会产生一定规律性的振动，而加速度传感器可以检测振动的过零点，从而计算出人所跳动的次数，从而计算出人的跳绳数量。

所述手柄内部为中空形状，手柄内包括：

用于跳绳过程中的计时和计数，并对数据进行采集的计时模块；

用于人机交互的语音模块；

用于收集和保存数据的存储模块；

与各功能模块进行连接，用于将采集及处理的数据无线传输至手持终端的无线传输模块；

用于夜间照明的照明模块；

用于为整个智能跳绳装置的功能模块进行供电的电源模块；

用于为电源模块进行充电的充电模块；

用于显示跳绳的时间、数量以及电源电量的显示模块；

用于对采集、储存的信息进行处理，并通过控制语音模块进行实时信息交互、通过控制显示模块进行数据显示、通过将数据传输至无线传输模块的微控制处理单元。

本发明通过在手柄上设计了多个应用模块，使该跳绳装置具有了更多的实用以及娱乐性功能，当人们在跳绳运动过程中，加速度传感器可以自动计算出人们的跳绳数量，同时结合手柄上的计时模块实现自动记录跳绳中的起始时间、结束时间、总耗时、旋转圈数等各项运动数据，并将这些数据经存储模块预存储后发送给微控制处理单元进行数据处理，微控制处理单元可以通过控制语音模块进行实时信息交互、控制显示模块进行数据显示或通过无线传输模块将处理后的数据传送至手持终端等操作，对健身计划实现指导作用，以更好的达到健身、娱乐的效果。

另外，本发明一种多功能智能跳绳装置的手柄上设计有照明模块，当人们在夜间进行健身运动时，还可通过按键等操作结构来控制照明模块启动，为人们的运动区域提供照明，实现随时随地、方便、安全的健身；同时本发明还设计了用于为整个装置进行供电的电源模块和为电源模块进行充电的充电模块，保证装置的正常使用，而且为了进一步优化技术方案，本发明中的电源模块还可设计为太阳能电池或利用运动本身的动能就能进行发电和供电的电池，以增加其节能、环保的优势。

进一步地，所述手柄上还设有起电源开关及总控作用的按键，所述按键通过I/O接口与所述微控制处理单元相连。按键呈没有开启的状态时，本发明即为一个普通的跳绳，当开启按键后，电源模块启动开始为装置进行供电，实现该智能跳绳装置的多功能效果。

进一步地，所述加速度传感器为压电式六轴加速度传感器。该传感器具有结构简单，紧凑，体积小，数据处理简单等优点，而且无论人们是正跳、反跳亦或是蝴蝶跳，其都能正确的识别出来，实用性强。

进一步地，所述手柄的外表面还设置有多个用于测量人体电阻的电极片。利用手柄表面的电极片与用户的双手接触，通过一定的安全电流，可测量人体电阻，然后基于输入的用户数据和测量得到的人体电阻，再应用相应的公式，能够比较精确地测量人体脂肪百分比、人体水分百分比、人体肌肉百分比、 骨骼重量等人体成分。

进一步地，为确保获得所述安全电流，所述电源模块的输出电压小于36V。

进一步地，所述显示模块采用低功耗6位LCD显示，其静态电流在5V时为10μA。该显示模块具有工作电流小、重量轻、功耗低、寿命长，字迹清晰美观的特点。

进一步地，所述微控制处理单元采用STM32F103VCT6处理器作为主控芯片。本发明以STM32F103VCT6处理器为控制核心，STM32是32 位微处理器，具有低功耗，中断延迟小，高性能等特点。STM32处理器采用了指令预测和流水线技术，它的取指、译码和执行是同时进行的，分支预测给流水线提供连续的指令流，流水线可以不断地执行有效指令，因此STM32的速度快得多；STM32处理器内部集成锁相环可实现最大72mhz 的工作频率，为实现高速的系统响应提供了基础；其内置的两个看门狗定时器（ 独立看门狗和窗口看门狗）使系统更加稳定。

进一步地，所述照明模块优选亮度可调、5600k色温的LED灯，该亮度足以照亮特人们运动的区域。

进一步地，所述无线传输模块为基于NRF24L01P的通信模块，NRF24L01P成本低、体积小，其内置了CRC纠检错硬件电路和协议，数据传输更为可靠；融合了高速、低功耗、低成本的2Mb/s；工业级嵌入式2.4G无线收发芯片，传输时间短，降低多点碰撞现象；NRF24L01集成了所有与RF协议相关的高速信号处理部分，比如自动重发丢失数据包和自动产生应答信号等，应用成本低。

进一步地，所述手持终端包括手机、平板电脑、智能手环中的一种。

同时下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例1中一种多功能智能跳绳装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例1中一种多功能智能跳绳装置内部系统的结构框图；

图3为本发明实施例2中一种多功能智能跳绳装置的整体结构示意图；

图4为本发明实施例2中一种多功能智能跳绳装置内部系统的结构框图；

图5为本发明中卡簧的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1：

如图1-2所示，本实施例提供了其中一种多功能智能跳绳装置，包括两个手柄1和连接在两个手柄1之间的弹力绳2，所述手柄1与弹力绳2的相连接处各设有一个收纳槽3，该收纳槽3上设有一排紧密排列的螺旋片4，所述螺旋片4上活动安装有一个卡簧5，卡簧5可以沿着螺旋片4的边缘自由活动并固定，当多余的弹力绳2缠绕到螺旋4片上后，卡簧5可以根据弹力绳2需收纳的长度移动到合适位置，对弹力绳2进行锁死。

本实施例中，所述收纳槽3与弹力绳2的连接处上还设有一个加速度传感器6，优选使用压电式六轴加速度传感器，该传感器不仅结构简单、紧凑、体积小，重要的是可以实现六维加速度传感，无论用户进行正跳、反跳亦或是蝴蝶跳，该传感器都能正确的识别出来，稳定性强。

所述手柄1内部为中空形状，手柄1内置：用于跳绳过程中的计时和计数，并对数据进行采集的计时模块；用于人机交互的语音模块；用于收集和保存数据的存储模块；与各功能模块进行连接，用于将采集及处理的数据无线传输至手持终端的无线传输模块，该无线传输模块优选为基于NRF24L01P的通信模块，该传输模块在实际中运行稳定，在宽阔地带实测传输距离为50m，而且其天线印制在PCB板上，使得整个系统具有了成本低、体积小的特点；用于夜间照明的照明模块，具体优选亮度可调、5600k色温的LED灯，适应不同环境的需要，保证运动区域的照明；用于为整个智能跳绳装置的功能模块进行供电的电源模块，该电源模块的输出电压要小于36V，以确保用户获得安全电流；用于为电源模块进行充电的充电模块；用于显示跳绳的时间、数量以及电源电量的显示模块，该显示模块采用低功耗6位LCD显示，其静态电流在5V时为10μA，在具有重量轻、功耗低等特点的同时还具有更高的工作效率；用于对采集、储存的信息进行处理，并通过控制语音模块进行实时信息交互、通过控制显示模块进行数据显示、通过将数据传输至无线传输模块的微控制处理单元，该微控制处理单元优选采用STM32F103VCT6处理器作为主控芯片，使系统具有了低功耗，中断延迟小，高性能等特点。

本实施例中，所述手柄1上还设有起电源开关及总控作用的按键7，所述按键7通过I/O接口与所述微控制处理单元相连，以对装置中的各模块进行操控，实现相应功能。

本发明在使用时，首先根据需要调整弹力绳2的长度，并将收纳起来的多余弹力绳2固定；然后按下开关按键7，使整个系统开始工作，系统开始工作后，微控制处理单元开始向各模块发送脉冲信号，此时电源模块收到来自微控制处理单元的信号开始给各模块进行供电，使各模块开始正常运行，具体为：加速度传感器、计时模块将感应及记录的数据储存并传输至微控制处理单元，微控制处理单元将数据进行处理后，通过语音模块与用户互动交互，通过显示模块显示相关数据，方便用户及时查询自己的运动情况，同时通过无线传输模块进一步将相关数据无线传输并记录到手持终端中。在手持终端中，每次跳绳所消耗的卡路里热量可根据用户自身的BMI指数计算出来，并对比疾控中心所建议的运动量提供辅助的信息，同时，其应用APP也会根据每位用户的健身目标提供建议。

所述手持终端包括手机、平板电脑、智能手环中的一种，但也并不限于这几种。进一步地，手持终端还可以对接收到的生理参数进行建模和计算，分析个人的身体特征，最终给出直观的健康状况值供用户参考。

实施例2：

如图3-4所示，本实施例提供了另外一种多功能智能跳绳装置，该实施例中的大致结构与实施例1相同，不同的是本实施例在手柄1的外表面手握处还设置有多个用于测量人体电阻的电极片8，利用手柄1表面的电极片8与用户的双手接触，通过一定的安全电流，可测量人体电阻，然后将测得的数据传输至手持终端，手持终端再基于输入的用户数据和测量得到的人体电阻，应用相应的公式，能够比较精确地测量人体脂肪百分比、人体水分百分比、人体肌肉百分比、骨骼重量等人体成分，经纪录和整理，形成个人的健康大数据，通过分析算法可以帮助个人管理健康。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；本发明不局限于上述的优选实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的修改或者对部分技术特征进行等同替换，凡是与本发明具有相同或者相近似的技术方案，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多功能智能跳绳装置，包括手柄和弹力绳，其特征在于，所述手柄与弹力绳的相连接处设有一个收纳槽，所述收纳槽上设有一排螺旋片，所述螺旋片上活动安装有一个卡簧；所述收纳槽与弹力绳的连接处设有一个加速度传感器；所述手柄内部为中空形状，手柄内包括：

用于跳绳过程中的计时和计数，并对数据进行采集的计时模块；

用于人机交互的语音模块；

用于收集和保存数据的存储模块；

与各功能模块进行连接，用于将采集及处理的数据无线传输至手持终端的无线传输模块；

用于夜间照明的照明模块；

用于为整个智能跳绳装置的功能模块进行供电的电源模块；

用于为电源模块进行充电的充电模块；

用于显示跳绳的时间、数量以及电源电量的显示模块；

用于对采集、储存的信息进行处理，并通过控制语音模块进行实时信息交互、通过控制显示模块进行数据显示、通过将数据传输至无线传输模块的微控制处理单元。

2.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述手柄上还设有起电源开关及总控作用的按键，所述按键通过I/O接口与所述微控制处理单元相连。

3.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述加速度传感器为压电式六轴加速度传感器。

4.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述手柄的外表面还设置有多个用于测量人体电阻的电极片。

5.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述电源模块的输出电压小于36V。

6.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述显示模块采用低功耗6位LCD显示，其静态电流在5V时为10μA。

7.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述微控制处理单元采用STM32F103VCT6处理器作为主控芯片。

8.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述照明模块优选亮度可调、5600k色温的LED灯。

9.根据权利要求1所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述无线传输模块为基于NRF24L01P的通信模块。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种多功能智能跳绳装置，其特征在于：所述手持终端包括手机、平板电脑、智能手环中的一种。