CN108565000A

CN108565000A - 一种基于伺服电机的运动器材app

Info

Publication number: CN108565000A
Application number: CN201810288416.6A
Authority: CN
Inventors: 夏擎华
Original assignee: 夏擎华
Current assignee: Ningbo eliga Sports Technology Co., Ltd
Priority date: 2018-04-03
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2018-09-21
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: CN108565000B

Abstract

本发明提供一种基于伺服电机的运动器材APP，包括用户注册模块、运动器材连接模块、个人运动训练记录模块、支付模块、个人运动训练参数模块、个人运动训练计划模块、个人营养计划模块、器材定位查找模块、社交平台模块。基于伺服电机的运动器材，可以提供以数字化控制的运动训练参数，并能实时读取个人运行训练时的状态数据，APP与运动器材建立数据交互，能提供丰富的个性化服务，通过把相关数据传输到云服务器，通过大数据分析，提供智能服务，各个独立的运动器材、APP以及使用的用户通过云服务器，互联互通，可以构建一个基于运动器材的互联网生态社区，为用户提供全方位的个性化服务。

Description

一种基于伺服电机的运动器材APP

技术领域

本发明属于健身器材智能交互领域，具体涉及一种基于伺服电机的运动器材APP。

背景技术

随着人们对自身健康情况越来越重视，很多人均通过健身来提高身体素质，他们经常去健身房锻炼身体，而现有的健身房中的运动器材为客户提供的功能一般仅仅是器材本身的健身这个功能，对于用户运动过程产生的数据、信息，不能有效的收集、分析、利用，对于用户也缺少一个综合性的服务平台。

随着技术进步，个人移动智能终端设备使用频率、功能性能上都得到极大的发展，智能手机已完成对传统手机的替代，语音通信作为传统手机的主要功能，目前只是智能终端的一小部分功能，智能终端深度接入到个人的社交、娱乐、学习等生活的各个方面。目前智能手机主要有Android和IOS两大阵型。除了智能手机，个人移动智能终端还有平板电脑，主要有iPad、Surface Table PC和各种基于Android系统的平板电脑。目前95％以上的人群都会随身携带至少一台个人移动智能终端。因此，如何借助用户可以随身携带的智能移动终端对其运动过程产生的数据信息进行记录、分析、利用是本发明要解决的问题。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明提供一种基于伺服电机的运动器材APP。基于伺服电机的运动器材，可以提供以数字化控制的运动训练参数，并能实时读取个人运行训练的时的状态数据，器材与移动智能设备的APP建立数据交互，就能提供丰富的个性化服务，通过把相关数据传输到云服务器，通过大数据分析，提供智能服务，各个独立的运动器材、APP以及使用的用户通过云服务器，互联互通，可以构建一个基于本运动器材的互联网生态社区。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种基于伺服电机的运动器材APP，包括用户注册模块、运动器材连接模块、个人运动训练记录模块、支付模块；

用户注册模块：实现用户注册及完善个人信息；用户注册模块提供界面供用户输入个人信息，包括注册用户名、密码、昵称、邮箱、性别、年龄、身高、体重信息；用户注册模块提供后续用户个人信息的修改和补充功能；

运动器材连接模块：管理APP与运动器材控制器的连接，显示与运动器材的连接状态，用文字和图形化图标显示已连接、正在连接和断开的状态，并显示运动器材的型号和编号；使用扫一扫功能，调用安装该APP的移动智能终端的摄像头扫描在运动器材控制器HMI界面上显示的二维码，主动与运动器材建立连接；

云服务器连接模块：通过无线连接方式，与远端的云服务器建立通信链路，接收和上传数据信息；

个人运动训练记录模块：该模块记录用户个人的在器材上运动训练过程和结果；在用户使用器材进行运动训练过程中，器材控制器实时地把用户运动过程数据传输给个人运动训练记录模块，这些数据包括运行训练次数、训练周期时间、间隔时间和总时间、训练项目的力量曲线和数据曲线，以及安装在器材上其他传感器数据，包括人体心跳频率、血压以及环境的温湿度数据；按时间顺序将记录存放在安装有APP的移动智能终端中，并同步上传到云服务器；个人运动训练记录模块将上述数据统计分析后，以包括曲线、图形在内的多种形式展示记录数据及统计分析结果；个人用户可以查看历史运动训练数据记录；

支付功能模块：针对训练器材按次或时间计费功能，为用户提供充值和支付服务；每个器材安装有自动加解锁装置，可由器材控制器控制加锁和解锁，在器材处于加锁状态时，器材不可运行动作和用于训练，云服务器通过物联网可以远端发送加解锁指令给器材控制器，控制器按收到的指令进行动作；APP与器材连接后，获取器材唯一的标识码和加解锁状态，发送给服务器，云服务器根据用户信息，计算器材的收费标准，包括是否收费，收费模式、收费价格信息发送给支付功能模块，如该器材需要收费，弹出界面提出用户收费情况，用户确认使用后，支付功能模块把用户确认结果发送云服务器，云服务器检查用户会员币的是否充足，如充足，通过器材的物联网设备发送解锁指令，同时把是否允许使用结果发送给支付功能模块，支付功能模块用合适的方式显示结果，在用户训练结束时，APP提供界面供用户结束本次训练，APP把停止命令发送给云服务器，云服务器计算费用结果后，把费用信息发送给支付功能模块，支付功能模块显示本次费用和剩余值；如果云服务器检查用户会员币不充足，支付功能模块还提供充值服务，充值服务支持微信支付、支付包和银联等，在充值界面中，用户输入充值金额和充值方式，支付功能模块与调用相关支付网关API，根据支付网关返回结果显示支付是否成功、并把支付结果发送给云服务器；支付功能模块提供的充值记录和每次消费记录查询功能。

还包括个人运动训练参数模块，用于管理针对用户个人使用于运动器材上的个性化参数；个人运动训练参数模块为每个已登入用户独立保存用户的运动参数并即时上传至云服务器，参数变换后，个人运动训练参数模块及时与存储在云服务器的数据同步，参数包括：个人适合运动锻炼项目、设定锻炼项目的力量曲线、速度曲线、锻炼组数；个人适合运动锻炼项目包括禁止项目、限制性项目和适合项目；

在APP与运动器材连接后，根据用户个人锻炼项目列表；对于禁止性项目，通过运动器材控制器控制运动器材处于禁止训练状态，同时向用户给出禁止训练提示；对于限制性项目，向用户给出限制提示；

个人运动训练参数模块把用户个人针对该运动器材的运动参数下载给器材控制器，器材控制器根据设定的参数，设定运行训练的时的参数；在APP中提供用户个人参数的设置界面，参数设置包括有按等级的模糊设置方式和直接数字量化的精确设置方式，对于限制性项目，参数设置在限定的范围之内；对于用户在运动器材控制器的HMI设定和修改的运动训练参数，个人运动训练参数模块同步从控制器上更新参数，并把参数传送给云服务器。

还包括个人运动训练计划模块，用户通过该模块自己制定运动训练计划，以达到特定锻炼目标，目标包括肌肉群训练、减肥塑体、肢体康复、能量消耗，训练计划可以用户自己定义，或者根据用户输入的运动目标，个人运动训练计划模块结合用户的以往运动记录、用户信息，根据云服务器大数据智能分析，给出运动训练计划，通过APP呈现给用户；运动训练计划包括训练项目、组数、强度、时间安排；个人运动训练计划模块根据运动训练计划，提醒用户训练，根据运动器材控制器上传过来的数据更新运动训练计划；个人运动训练计划模块展示计划的进展情况，包括已完成、待完成以及训练效果，并把结果上传给云服务器。

还包括个人营养计划模块，该模块根据用户制定运动训练计划、用户饮食喜好和禁忌，结合云服务器大数据分析，提供给用户个人的营养计划；营养计划列出用户每天每餐的饮食食品数量，列出每餐营养要素，包括蛋白质、热量、维生素；营养计划根据用户实际的运行训练项目实时调整，以达到与运动消耗和运行目标相匹配。

还包括器材定位查找模块；为用户定位查找附件位置的运动器材；每个器材控制器通过安装在控制器上的物联网装置，定时把运动器材的使用情况、运行状态和地理位置信息发送给云服务器，器材定位查找模块获取移动智能终端所在位置，把位置信息、要获取运动器材类型和范围，发给云服务器，云服务器把器材定位查找模块制定范围的内器材位置和运行状态发送给器材定位查找模块，器材定位查找模块调用公开的地图接口API，把相关器材的运行状态、数目标识在地图上，使用户能直观查看所出地区的器材使用情况；用户也可以在该模块中直接输入地址，查看地址附近的器材列表；器材定位查找模块也可以根据用户的运动训练计划或者手动输入临时训练项目，结合用户以往的使用喜好，给用户推荐合适的运动器材以及所在位置。

还包括社交平台模块，该模块具有社交平台功能，用户根据自身兴趣主动加入和创建社交群组，社交平台模块也可根据客户喜好主动推荐；在社交平台模块，发表用户的训练记录、上传训练照片、视频，实现分享功能，也可以对某个话题发起讨论，社交平台也提供专家咨询服务，用户可以通过该模块向专家询问并探讨相关问题。

本发明具有以下优点和有益效果：

1)本发明中的APP与健身器材、云服务器建立数据交互，能提供丰富的个性化服务，通过把相关数据传输到云服务器，通过大数据分析，提供智能服务，各个独立的运动器材、APP以及使用的用户通过云服务器，互联互通，可以构建一个基于运动器材的互联网生态社区。

2)本发明中可使每个智能终端用户可以根据自身身体状况和训练目标通过APP定制训练时的运动参数，运动器材按设定的参数工作，使训练更有安全、目的和有效。

3)本发明中的App能获取用户训练时运动器材的运动状态数据，并能把这些状态通过图表直观显示，用户可以清楚查看训练的效果，通过对运动状态数据的分析、统计、历史数据总结，结合云服务器的大数据、人工智能和专家分析，可以给出用户目前的训练需要改进和加强点，并对用户个人训练计划给出修正意见。

4)本发明中的App提供用户设计平台功能，用户可以分享训练成果、心得，并与其他志同道合的用户交流沟通，在平台也可以向专家提问解答，使训练更有趣、生动和吸引人，提高对运动训练的兴趣和坚持。

5)基于运动器材的物联网装置，用户可以通过app查找最近器材的使用情况，减少器材的空置率，提高器材的使用率，也可以减少用户在器材使用高峰减少等待时间。

6)基于运动器材的加解锁装置，通过运动器材、app和云服务器的交互，可以提供按次、包月、会员等级多种的器材运营收费模式。

附图说明

图1为本发明的使用状态示意图；

图2为本发明包括的模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的APP作为一个应用程序可运行于智能手机(Android/IOS)、平板电脑(iPad、Surface Book以及各Android平板电脑)，APP通过所运行设备的WiFi、蓝牙和NFC等无线通信接口与基于伺服电机健身器材上的控制器建立通讯连接，同时通过WiFi、移动通信网络与远端的云服务器通信。

本发明中的运动器材包括伺服电机、控制器、物联网装置、自动加解锁装置以及运动器材自身的机械部分(现有运动器材的机械结构)，控制器分别与伺服电机、物联网装置、自动加解锁装置连接；控制器通过工业控制总线CAN或ethercat与伺服电机通信，伺服电机驱动与运动器材的机械部分相连，按照控制器发出的指令控制电机的启停、转动速度和力矩，并把实际运动数据实时传送给控制器。物联网装置传送控制器的运行状态，并接收物联网云服务器发送的指令数据。自动加解锁装置，由控制器控制，控制器把物联网服务器或手机发送给加锁或解锁指令传送给自动加解锁装置。

本发明的运动器材包括专业力量训练运动器材、健身运动器材和肢体康复辅助运动器材等。

从数据通信来看，APP处于通信的中间，起到承上启下的作用。

APP与云服务器通信连接初始化过程。

APP与云服务器通过WiFi或无线移动网路建立连接，

1)APP启动后，先通过WiFi和或移动运营商网络，与云服务器建立连接，把本机移动设备识别号发送给云服务器，以便云服务器确定设备。

2)APP使用云服务器有效的证书与云服务器建立安全加密通信连接。

3)APP把最近使用的用户账号和密码发送给云服务器，云服务器验证通过后，用户登陆成功。

4)APP和云服务器交互数据。如个人用户账号登陆成功，同时同步个人账号数据。

APP与器材通信连接初始化过程。

APP可以与运动器材内的控制器通过蓝牙、NFC和红外短距离无线通信接口连接。对于NFC通信，由运动器材的控制器作为主通信发起方，根据NFC标准通信协议建立双向通信连接。

使用蓝牙接口，相比NFC，由于通信距离相对较长，根据接口标准需要一个配对过程。在一个相对小的空间内，放置多个运动器材，手机就会扫描到多个运动器材控制器发出的蓝牙无线信号，需要人工介入选择其中一个控制器连接，也可能产生一个控制器与多个手机连接、或一个手机与多个控制器连接，这样会引起混乱。本发明提出一个近场蓝牙方式，设计一个蓝牙发射天线，使发射的无线信号集中在短距离范围，20cm左右使一个手机只能接收到一个器材控制器发射的蓝牙信号。

对于蓝牙，使用自动配对的方式。每个器材使用规则的编码方式产生蓝牙设备名称，名称格式类似estdev0000001，estdev为设备的类别，0000001为设备序号，由设备出厂时永久固化写入，器材控制器和手机APP通过共同的变换函数，转换成相同的配对密码，实现自动配对功能。配对成功后，器材控制器与APP建立连接，开始双向身份认证确认，避免APP与非法控制器相连，控制器与非法APP相连，身份认证确认后，建立安全通信连接。

运动器材的控制器通过物联网装置实时与远端服务器连接，发送运动器材的运行状态、位置等信息，也接收云服务器发送的控制数据，基于费用和物联网通信考虑，运动控制器和云服务器通信速率是低速，并有流量限制。

如图2所示，本发明包括用户注册模块、运动器材连接模块、个人运动训练记录模块、支付模块、个人运动训练参数模块、个人运动训练计划模块、个人营养计划模块、器材定位查找模块、社交平台模块，下面对各模块作详细说明：

1)用户注册模块，用户注册模块实现用户注册。在APP启动时，用户如没有注册，APP要求用户输入手机号，APP通过云服务器检查结果判断该手机是否已经注册，如已注册提示该号码已注册，如没有则云服务器发送注册验证给该号码制定的手机，用户在APP注册界面输入验证码，把手机号码和验证码发送给云服务器，验证成功，这该号码注册成功。在注册成功后，APP提供界面供用户输入信息，包括昵称、邮箱、性别、年龄、身高、体重等个人信息。APP提供后续用户个人信息的修改和补充功能。

2)运动器材连接模块，管理与APP与运动器材的连接，显示与运动器材的连接状态，用文字和图形化图标显示已连接、正在连接和断开的状态，并显示运动器材的型号和编号。使用扫一扫，调用APP移动智能终端的摄像头扫描在运动器材控制器HMI界面上显示的二位码，主动与运动器材建立连接。

3)个人运动训练参数模块，用于管理针对用户个人使用于运动器材上的个性化参数。APP为每个已登入用户独立保存用户的运动参数，参数变换后，APP及时与存储在云服务器的数据同步，参数包括，个人适合运动锻炼项目(禁止项目、限制性项目和适合项目)、设定锻炼项目的力量曲线、速度曲线、锻炼组数等。在APP与运动器材连接后，根据用户个人锻炼项目列表，如为禁止，应控制运动器材处于禁止训练状态，APP并给出禁止训练提示，如限制性项目，也应给出提示。APP把用户个人针对该运动器材的运动参数下载给器材控制器，器材控制器根据设定的参数，设定运行训练的时的参数。在APP中提供用户个人参数的设置界面，参数设置有按等级的模糊设置方式和直接数字量化的精确设置方式，如为限制性项目，参数设置应在限定的范围之内。器材控制的HMI也能设定和修改运动训练参数，APP应随时从控制器HMI上更新参数，并把参数传送给云服务器。

4)个人运动训练记录模块。该模块记录用户个人的在器材上运动训练过程和结果。在用户使用器材进行运动训练过程中，器材控制器实时地把用户运动过程数据传输给APP，这些数据包括运行训练次数、训练周期时间、间隔时间和总时间、训练项目的力量曲线和数据曲线，以及安装在器材上其他传感器数据，包括人体心跳频率、血压以及环境的温湿度数据。APP可以以曲线、图形等其他多种形式展示记录数据，并提供统计分析功能，APP按时间顺序存放在APP移动智能终端中，并同步上传到云服务器。个人用户可以查看历史运动训练数据记录。

5)个人运动训练计划模块，用户可以通过APP自己制定运动训练计划，以达到特定锻炼目标，目标包括肌肉群训练、减肥塑体、肢体康复、能量消耗等，训练计划可以用户自己定义，或者根据用户输入的运动目标，APP结合用户的以往运动记录、用户信息，根据云服务器大大数据智能分析，给出运动训练计划，整个运动训练计划，也可以经过由相关专家人员直接分析给出。运动训练计划，包括训练项目、组数、强度、时间安排。APP根据运动训练计划，提醒用户训练，根据器材控制器上传过来的数据更新运动训练计划。APP展示计划的进展情况，包括已完成、待完成以及训练效果，并把结果上传给云服务器。

6)个人营养计划。根据用户制定运动训练计划、用户饮食喜好和禁忌，结合云服务器大数据分析，分析出用户个人的营养计划，营养计划也可以由专业人员的直接给出。营养计划列出用户每天每餐的饮食食品数量，列出每餐营养要素，包括蛋白质、热量、维生素等。营养计划要根据用户实际的运行训练项目实时调整，以达到与运动消耗和运行目标相匹配。

7)社交平台，APP具有用户社交平台功能，用户可根据自身兴趣主动加入和创建社交群组，APP系统也可根据客户喜好主动推荐。在APP社交平台，发表用户的训练记录、上传训练照片、视频，实现分享功能，也可以对某个话题发起讨论，社交平台也提供专家咨询服务，用户可以通过APP先专家询问并探讨相关问题。

8)器材定位查找。为用户定位查找附件位置的运动器材。每个器材控制器通过安装在控制器上物联网装置，定时把发送器材的使用情况、运行状态和地理位置信息发送给云服务器。APP获取移动智能终端所在位置，把位置信息、要获取运动器材类型和范围，发给云服务器，云服务器把APP制定范围的内器材位置和运行状态发送给APP，APP调用公开的地图接口api，把相关器材的运行状态、数目标识在地图上，让用户能直观查看所出地区的器材使用情况。用户也可以直接输入地址，查看地址附件的器材列表。APP也可以根据用户的运动训练计划或者手动输入临时训练项目，APP结合用户以往的使用喜好，给用户推荐合适的运动器材以及所在位置。

9)支付功能。针对训练器材按次或时间计费功能，本APP提供收费和支付功能。每个器材安装有自动加解锁装置，可由器材控制器控制加锁和解锁，在器材处于加锁状态时，器材不可运行动作和用于训练，通过物联网，云服务器可以远端发送加解锁指令给器材控制器，控制器按收到的指令进行动作。APP与器材连接后，获取器材唯一的标识码和加解锁状态，发送给服务器，云服务器根据用户信息，计算器材的收费标准，包括是否收费，收费模式(按次、按时间)、收费价格信息发送给APP，如该器材需要收费，弹出界面提出用户收费情况，用户确认使用后，APP把用户确认结果发送云服务器，云服务器检查用户会员币的是否充足，如充足，通过器材的物联网设备发送解锁指令，同时把是否允许使用结果发送给APP，APP用合适的方式显示结果。在用户训练结束时，APP提供界面供用户结束本次训练，APP把停止命令发送给云服务器，云服务器计算费用结果后，把费用信息发送给APP，APP显示本次费用和剩余值。APP还提供充值服务，充值服务支持微信支付、支付包和银联等，在充值界面中，用户输入充值金额和充值方式，APP与调用相关支付网关api，根据支付网关返回结果显示支付是否成功、并把支付结果发送给云服务器。APP提供的充值记录和每次消费记录查询功能。

Claims

1.一种基于伺服电机的运动器材APP，其特征在于：包括用户注册模块、运动器材连接模块、个人运动训练记录模块、支付模块；

2.根据权利要求1所述的基于伺服电机的运动器材APP，其特征在于：还包括个人运动训练参数模块，用于管理针对用户个人使用于运动器材上的个性化参数；个人运动训练参数模块为每个已登入用户独立保存用户的运动参数并即时上传至云服务器，参数变换后，个人运动训练参数模块及时与存储在云服务器的数据同步，参数包括：个人适合运动锻炼项目、设定锻炼项目的力量曲线、速度曲线、锻炼组数；个人适合运动锻炼项目包括禁止项目、限制性项目和适合项目；

3.根据权利要求2所述的基于伺服电机的运动器材APP，其特征在于：还包括个人运动训练计划模块，用户通过该模块自己制定运动训练计划，以达到特定锻炼目标，目标包括肌肉群训练、减肥塑体、肢体康复、能量消耗，训练计划可以用户自己定义，或者根据用户输入的运动目标，个人运动训练计划模块结合用户的以往运动记录、用户信息，根据云服务器大数据智能分析，给出运动训练计划，通过APP呈现给用户；运动训练计划包括训练项目、组数、强度、时间安排；个人运动训练计划模块根据运动训练计划，提醒用户训练，根据运动器材控制器上传过来的数据更新运动训练计划；个人运动训练计划模块展示计划的进展情况，包括已完成、待完成以及训练效果，并把结果上传给云服务器。

4.根据权利要求3所述的基于伺服电机的运动器材APP，其特征在于：还包括个人营养计划模块，该模块根据用户制定运动训练计划、用户饮食喜好和禁忌，结合云服务器大数据分析，提供给用户个人的营养计划；营养计划列出用户每天每餐的饮食食品数量，列出每餐营养要素，包括蛋白质、热量、维生素；营养计划根据用户实际的运行训练项目实时调整，以达到与运动消耗和运行目标相匹配。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的基于伺服电机的运动器材APP，其特征在于：还包括器材定位查找模块；为用户定位查找附件位置的运动器材；每个器材控制器通过安装在控制器上的物联网装置，定时把运动器材的使用情况、运行状态和地理位置信息发送给云服务器，器材定位查找模块获取移动智能终端所在位置，把位置信息、要获取运动器材类型和范围，发给云服务器，云服务器把器材定位查找模块制定范围的内器材位置和运行状态发送给器材定位查找模块，器材定位查找模块调用公开的地图接口API，把相关器材的运行状态、数目标识在地图上，使用户能直观查看所出地区的器材使用情况；用户也可以在该模块中直接输入地址，查看地址附近的器材列表；器材定位查找模块也可以根据用户的运动训练计划或者手动输入临时训练项目，结合用户以往的使用喜好，给用户推荐合适的运动器材以及所在位置。

6.根据权利要求5所述的基于伺服电机的运动器材APP，其特征在于：还包括社交平台模块，该模块具有社交平台功能，用户根据自身兴趣主动加入和创建社交群组，社交平台模块也可根据客户喜好主动推荐；在社交平台模块，发表用户的训练记录、上传训练照片、视频，实现分享功能，也可以对某个话题发起讨论，社交平台也提供专家咨询服务，用户可以通过该模块向专家询问并探讨相关问题。