CN108379781A - 具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，属于跑步机技术领域。本发明包括跑步带，所述跑步带的四角底部分别设有一个压力传感器，所述压力传感器均与控制器连接，所述压力传感器将检测到的压力信号发送给控制器，所述控制器根据接收到的重力信号分析出锻炼者的体重、重心位置、步距和步频，所述跑步带由变频电机驱动，所述变频电机与控制器连接，所述控制器根据重心位置的变化判断锻炼者的跑步状态，并根据跑步状态控制变频电机的运转速度，控制器根据重心位置的变化判断锻炼者的跑步状态，从而匹配跑步者当时的体能，并生成运动处方，推送给用户的移动终端，提高跑步训练的科学性。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，属于跑步机技术领域。
背景技术
跑步机是一种能使跑步或行走运动在室内进行的运动设备。锻炼者踏在步行带上并随着步行带的驱动速度行走或跑步，从而达到锻炼效果，当想要改变锻炼速度时，锻炼者必须通过操作跑步机的上的按键来控制旋转速度，然后与步行带的旋转速度相适应地跑步。但是这种调整是锻炼者自发的手动去调整，无法根据锻炼者当时的身体状况科学的自动调整，无法达到科学健身效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有跑步机存在的上述缺陷，提出了一种可以根据使用锻炼者当时的跑步状态实时调整跑步机的运转速度，提高用户的操作便捷性和训练科学性。
本发明是采用以下的技术方案实现的：
一种具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，包括跑步带，所述跑步带的四角底部分别设有一个压力传感器，所述压力传感器均与控制器连接，所述压力传感器将检测到的压力信号发送给控制器，所述控制器根据接收到的重力信号分析出锻炼者的体重、重心位置、步距和步频，所述跑步带由变频电机驱动，所述变频电机与控制器连接，所述控制器根据重心位置的变化判断锻炼者的跑步状态，并根据跑步状态控制变频电机的运转速度。
进一步地，所述跑步带被划分为三个区域，从上至下分别是加速跑区、匀速跑区和减速跑区。
进一步地，设定比值A＝(左上压力传感器压力值+右上压力传感器压力值)/四个压力传感器压力值之和，比值B＝(左上压力传感器压力值+右上压力传感器压力值)/四个压力传感器压力值之和，|A-B|小于阈值Ⅰ的区域为匀速跑区，A-B大于阈值Ⅰ的区域为加速跑区，A-B小于阈值Ⅰ的区域为减速跑区，所述阈值Ⅰ和比值A预设于控制器内。
进一步地，设定比值A＝(左下压力传感器压力值+右下压力传感器压力值)/四个压力传感器压力值之和，比值B＝(左下压力传感器压力值+右下压力传感器压力值)/四个压力传感器压力值之和，|A-B|小于阈值Ⅰ的区域为匀速跑区，A-B大于阈值Ⅰ的区域为加速跑区，A-B小于阈值Ⅰ的区域为减速跑区，所述阈值Ⅰ和比值A预设于控制器内。
进一步地，所述变频电机的运转速度通过以下方法控制：控制器判断两只脚的重心变化，并由重心变化控制变频电机的运转速度：重心由加速跑区滑向匀速跑区，控制变频电机加速度；重心由匀速跑区滑向减速跑区，控制变频电机减速度。
进一步地，所述跑步带在左右方向上被划分为左脚区和右脚区，判断(左上压力传感器压力值+左下压力传感器压力值)/四个压力传感器压力值之和大于阈值Ⅱ，判定为落脚点在左脚区；(右上压力传感器压力值+右下压力传感器压力值)/四个压力传感器压力值之和大于阈值Ⅱ时，判定为落脚点在右脚区，所述阈值Ⅱ预设于控制器内。
进一步地，所述锻炼者的步距通过以下方法获得：连续两次落脚点的差值乘以左下压力传感器和右下压力传感器的实际距离即实际的跑步者的步距。
进一步地，所述锻炼者的体重通过以下方法获得:跑步机开机上电后测出空载下四个压力传感器的压力值之和，使用者静止于跑步机后测出的四个压力传感器的压力值之和减去空载下的压力值之和即为使用者体重。
进一步地，所述控制器还连接有无线通信模块，所述控制器通过无线通信模块与移动终端通信，将生成的信息报表发送到移动终端。
进一步地，所述的信息报表包含体重、冲击力、重心位置、跑步步数、跑步频率、跑步步距、冲击力曲线表、速度曲线表的数据信息，还包括根据这些数据信息生成的运动处方。
进一步地，所述变频电机输出轴加装编码器，用于检测实际运动距离。
本发明的有益效果是：
(1)控制器根据重心位置的变化判断锻炼者的跑步状态，并根据跑步状态控制变频电机的运转速度，检测到重心前移，跑步机自动启动；控制器判断两只脚的重心变化，并由重心变化控制变频电机的运转速度：若左脚由加速跑区滑向匀速跑区，右脚由加速跑区滑向匀速跑区，控制变频电机加速度；若左脚由匀速跑区滑向减速跑区，右脚由匀速跑区滑向减速跑区，控制变频电机减速度，提高用户的操作便捷性和训练科学性。
(2)用户离开跑步机，控制器检测到空载时间超过阈值时间，系统自动停机。
(3)控制器连接有无线通信装置，控制器采集器材使用过程中的数据并进行分析，并将训练数据做储存生成分析报告，还包括根据这些数据信息生成的运动处方，推送给用户的移动终端，提高跑步训练的系统科学性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1左上压力传感器；2左下压力传感器；3右上压力传感器；4右下压力传感器；5加速跑区；6匀速跑区；7减速跑区；8左脚区；9右脚区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，包括跑步带，所述跑步带的四角底部分别设有一个压力传感器，所述压力传感器均与控制器连接，所述压力传感器将检测到的压力信号发送给控制器，所述控制器根据接收到的重力信号分析出锻炼者的体重、重心位置、步距和步频，所述跑步带由变频电机驱动，所述变频电机与控制器连接，所述控制器根据重心位置的变化判断锻炼者的跑步状态，并根据跑步状态控制变频电机的运转速度。
所述跑步带被划分为三个区域，从上至下分别是加速跑区5、匀速跑区6和减速跑区7，变频电机的运转速度通过以下方法控制：控制器判断两只脚的重心变化，并由重心变化控制变频电机的运转速度：重心由加速跑区5滑向匀速跑区6，控制变频电机加速度；重心由匀速跑区6滑向减速跑区7，控制变频电机减速度。三个区域通过以下方法划分：设定比值A＝(左上压力传感器1压力值+右上压力传感器3压力值)/四个压力传感器压力值之和，比值B＝(左上压力传感器1压力值+右上压力传感器3压力值)/四个压力传感器压力值之和，|A-B|小于阈值Ⅰ的区域为匀速跑区6，A-B大于阈值Ⅰ的区域为加速跑区5，A-B小于阈值Ⅰ的区域为减速跑区7，或者设定比值A＝(左下压力传感器2压力值+右下压力传感器4压力值)/四个压力传感器压力值之和，比值B＝(左下压力传感器2压力值+右下压力传感器4压力值)/四个压力传感器压力值之和，|A-B|小于阈值Ⅰ的区域为匀速跑区6，A-B大于阈值Ⅰ的区域为加速跑区5，A-B小于阈值Ⅰ的区域为减速跑区7，阈值Ⅰ可以设为10％-20％，比值A可以设为20％-40％。
所述跑步带在左右方向上被划分为左脚区8和右脚区9，判断(左上压力传感器1压力值+左下压力传感器2压力值)/四个压力传感器压力值之和大于阈值Ⅱ，判定为落脚点在左脚区8；(右上压力传感器3压力值+右下压力传感器4压力值)/四个压力传感器压力值之和大于阈值Ⅱ时，判定为落脚点在右脚区9，所述阈值Ⅱ预设于控制器内，阈值Ⅱ可以设为40％-60％。
所述控制器还连接有无线通信模块，所述控制器通过无线通信模块与移动终端通信，将生成的信息报表发送到移动终端。所述的信息报表包含体重、冲击力、重心位置、跑步步数、跑步频率、跑步步距、冲击力曲线表、速度曲线表的数据信息，还包括根据这些数据信息生成的运动处方，所述锻炼者的步距通过以下方法获得：连续两次落脚点的差值乘以左下压力传感器2和右下压力传感器4的实际距离即实际的跑步者的步距。所述锻炼者的体重通过以下方法获得:跑步机开机上电后测出空载下四个压力传感器的压力值之和，使用者静止于跑步机后测出的四个压力传感器的压力值之和减去空载下的压力值之和即为使用者体重。所述变频电机输出轴加装编码器，用于检测实际运动距离，控制器根据体重、冲击力、重心位置、跑步步数、跑步频率、跑步步距、冲击力曲线表、速度曲线表生成运动处方，比如给出跑步频率建议、或者指出健康潜在问题比如左右脚重心不平衡等问题。
本发明的使用过程如下所述：
首先静止于跑步带上，控制器计算出体重显示于显示屏或者移动终端上；跑步者迈出脚步后，控制器检测到重心移动，自动启动机器；随着跑步者在跑步带上的位置自动调整变频机转速从而匹配跑步者当时的体能实现科学健身；跑步者离开跑步带，控制器检测到空载时间超过阈值时间，系统自动停机，跑步过程中控制器持续采集数据进行分析并生成运动处方，将多项数据和运动处方发送至显示屏或者移动终端。
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：包括跑步带，所述跑步带的四角底部分别设有一个压力传感器，所述压力传感器均与控制器连接，所述压力传感器将检测到的压力信号发送给控制器，所述控制器根据接收到的重力信号分析出锻炼者的体重、重心位置、步距和步频，所述跑步带由变频电机驱动，所述变频电机与控制器连接，所述控制器根据重心位置的变化判断锻炼者的跑步状态，并根据跑步状态控制变频电机的运转速度。
2.根据权利要求1所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：所述跑步带在前后方向上被划分为三个区域，从上至下分别是加速跑区(5)、匀速跑区(6)和减速跑区(7)。
3.根据权利要求2所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：设定比值A＝(左上压力传感器(1)压力值+右上压力传感器(3)压力值)/四个压力传感器压力值之和，比值B＝(左上压力传感器(1)压力值+右上压力传感器(3)压力值)/四个压力传感器压力值之和，|A-B|小于阈值Ⅰ的区域为匀速跑区(6)，A-B大于阈值Ⅰ的区域为加速跑区(5)，A-B小于阈值Ⅰ的区域为减速跑区(7)，所述阈值Ⅰ和比值A预设于控制器内。
4.根据权利要求2所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：设定比值A＝(左下压力传感器(2)压力值+右下压力传感器(4)压力值)/四个压力传感器压力值之和，比值B＝(左下压力传感器(2)压力值+右下压力传感器(4)压力值)/四个压力传感器压力值之和，|A-B|小于阈值Ⅰ的区域为匀速跑区(6)，A-B大于阈值Ⅰ的区域为加速跑区(5)，A-B小于阈值Ⅰ的区域为减速跑区(7)，所述阈值Ⅰ和比值A预设于控制器内。
5.根据权利要求1所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：所述变频电机的运转速度通过以下方法控制：控制器判断两只脚的重心变化，并由重心变化控制变频电机的运转速度：重心由加速跑区(5)滑向匀速跑区(6)，控制变频电机加速度；重心由匀速跑区(6)滑向减速跑区(7)，控制变频电机减速度。
6.根据权利要求5所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：所述跑步带在左右方向上被划分为左脚区(8)和右脚区(9)，判断(左上压力传感器(1)压力值+左下压力传感器(2)压力值)/四个压力传感器压力值之和大于阈值Ⅱ，判定为落脚点在左脚区(8)；(右上压力传感器(3)压力值+右下压力传感器(4)压力值)/四个压力传感器压力值之和大于阈值Ⅱ时，判定为落脚点在右脚区(9)，所述阈值Ⅱ预设于控制器内。
7.根据权利要求1所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：锻炼者的体重通过以下方法获得:跑步机开机上电后测出空载下四个压力传感器的压力值之和，使用者静止于跑步机后测出的四个压力传感器的压力值之和减去空载下的压力值之和即为使用者体重。
8.根据权利要求1所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：所述控制器还连接有无线通信模块，所述控制器通过无线通信模块与移动终端通信，将生成的信息报表发送到移动终端。
9.根据权利要求1所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：所述的信息报表包含体重、冲击力、重心位置、跑步步数、跑步频率、跑步步距、冲击力曲线表、速度曲线表的数据信息，还包括根据这些数据信息生成的运动处方。
10.根据权利要求1所述的具有智能数据采集分析系统和自动控制系统的跑步机，其特征在于：所述变频电机输出轴加装编码器，用于检测实际运动距离。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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