CN109091803A - 一种跑步机 - Google Patents

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刘志鹏
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Yongkang haodao fitness equipment Co., Ltd
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刘志鹏
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    • A63B22/02—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills
    • A63B22/0235—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor
    • A63B22/0242—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor with speed variation
    • A63B22/025—Exercising apparatus specially adapted for conditioning the cardio-vascular system, for training agility or co-ordination of movements with movable endless bands, e.g. treadmills driven by a motor with speed variation electrically, e.g. D.C. motors with variable speed control

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Abstract

本发明提供一种跑步机：跑台、控制器、跑带、驱动跑带运行的跑带电机、设置有压力感应器单元的减震气囊、第二传感器单元；压力感应器单元实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时感应到的气囊的压力突变的时间，记录气囊的压力突变的时间间隔；第二传感器单元中多个感应器中的每个感应器用于实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时使用者脚踏跑带的位置，确定使用者的实时步幅，将使用者的实时步幅发送至控制器；控制器计算使用者的实时运动速度；根据使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，使跑带的速度与使用者的运动速度匹配。

Description

一种跑步机
技术领域
本发明涉及健身器材领域，尤其涉及一种跑步机。
背景技术
随着人们健身意识的提高，各种健身器械的使用也日益增多，跑步机是大家经常选用的健身器械。目前的跑步机需要在跑步开始前通过按钮、旋钮、遥控器或滑屏预先手动设定跑步机的运行速度，然后跑步机由电机驱动跑带按照设定的速度运行，人在跑带上只能以设定好的速度进行跑步。如果需要变换跑步的速度，就需要停止跑步重新设定跑步机的运行速度，或者在跑动的过程中完成重新设定跑步机的运行速度的操作，使用起来十分不方便。
中国发明专利说明书CN105999619B公开了一种智能跑步机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在上位机上设定保持区内位置的上、下限值；步骤2：在上位机上设定速度调整比例值；步骤3：红外线阵列传感器获取人体重心位置；步骤4：处理器模块检测人体重心是否在保持区内，若人体重心不在保持区内，则执行下一步骤，若人体重心在保持区内，则返回步骤3；步骤5：处理器模块检测人体重心是否在加速区内，若人体重心不在加速区内，则执行下一步骤，若人体重心在加速区内，则传输加速信号至电机驱动器，电机驱动器对电机进行加速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，加速调整量＝(重心实际位置-位置上限值)*速度调整比例值；步骤6：处理器模块检测人体重心是否在减速区内，若人体重心不在减速区内，则返回步骤3，若人体重心在减速区内，则传输减速信号至电机驱动器，电机驱动器对电机进行减速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，减速调整量＝(位置下限值-重心实际位置)*速度调整比例值；其中，所述步骤3包括：
步骤31：红外线阵列传感器获取人体脚步位置数据，并将其传输至处理器模块处理；步骤32：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则返回步骤31，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；步骤33：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最大值X1，此时，人体脚步最靠近于跑步机的前端；步骤34：红外线阵列传感器继续获取人体脚步位置数据，并继续将其传输至处理器模块处理；步骤35：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则返回步骤34，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；步骤36：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最小值X2，此时，人体脚步最靠近于跑步机的后端；步骤37：计算得到人体重心位置数据X， X＝(X1+X2)/2。这种跑步机的速度控制方法将跑带划分成加速区、保持区、减速区，通过计算人体重心处于哪一区域内，然后进行相应的速度调整：如果人体重心处于加速区内，那么对跑带进行加速；如果人体重心处于保持区内，那么跑带进行匀速运行；如果人体重心处于减速区内，那么对跑带进行减速，人们在使用这种跑步机时必须按照分区进行速度调整，使用不方便，速度控制过程复杂，并且当人体重心位于两区交界处时无法判断是否需要对速度进行调整。分区后的跑步机，跑带设计过于复杂，制造成本高。
因此，需要一种技术，以实现对跑步机的速度进行控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种跑步机，无需对跑步机的跑带进行分区，跑带的运行速度在人们跑步过程中在整个跑带上均可进行调整。
为解决上述问题，本发明提供了一种跑步机，包括：跑台、控制器、跑带、驱动所述跑带运行的跑带电机、设有压力感应器单元的减震气囊、第二传感器单元；该压力感应器单元用于实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时感应到的气囊压力突变的时间，以及记录使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时所感应到的气囊压力突变的时间间隔；所述第二传感器单元包括多个感应器，所述多个感应器设置于所述跑台上并且位于所述跑带两侧，所述多个感应器中的每个感应器用于实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时使用者脚踏跑带的位置，基于使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带的位置确定使用者的实时步幅；所述第二传感器单元将所述使用者的实时步幅发送至所述控制器；所述控制器用于接收所述压力感应器单元发送的所述时间间隔和所述第二传感器单元发送的所述使用者的实时步幅；所述控制器基于使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时所引起所述压力突变的时间间隔和与所述时间间隔对应的使用者的实时步幅，计算所述使用者的实时运动速度；根据所述使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，使所述跑带的速度与使用者的运动速度匹配。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述使用者加速运动时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压增大，所述跑带电机驱动所述跑带加速运行。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述使用者加速运动，并且所述使用者的加速度超过设定值A时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压增大，所述跑带电机驱动所述跑带加速运行。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述使用者减速运动时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压减小，所述跑带电机驱动所述跑带减速运行。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述使用者减速运动，并且所述使用者的加速度的绝对值超过设定值B时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压减小，所述跑带电机驱动所述跑带减速运行。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述跑带的运行速度大于设定值D时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/ 或电压不变，该跑带电机驱动所述跑带的运行速度按该设定值D运行。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述压力感应器单元不能得到使用者后一脚踏跑步机的跑带从而引起的压力突变的时间而不能计算所述时间间隔超过设定时间时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压减小直至0，所述跑带电机驱动所述跑带的运行速度减速直至停机。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:在所述跑带电机停机后，所述压力感应器单元又感应到的气囊的压力突变的信号时，所述跑带电机启动。
在本发明的跑步机的一个实施例中，所述控制器还用于:当所述压力感应器单元不能得到使用者后一脚踏跑步机的跑带从而引起的压力突变的时间而不能计算所述时间间隔超过设定时间时，所述控制器控制所述跑带电机驱动所述跑带低速运行。
本发明提供的技术方案，实现了跑步机在运行过程中，根据使用者的运动速度对跑步机运行速度的调整，使跑带的速度与使用者的运动速度匹配。本发明的技术方案对跑步机运行速度调整的操作简单，并且对跑步机运行速度调整的准确性高，用户体验度好。
附图说明
图1为根据本发明优选实施方式的跑步机的跑台与跑带分离的结构图。
图2为根据本发明优选实施方式的使用者使用跑步机进行速度控制示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
图1为根据本发明优选实施方式的跑步机的跑台与跑带分离的结构图。如图1所示，跑步机包括跑台105、控制器106、跑带103、驱动跑带沿方向101运行的跑带电机104、用于监测气囊70的压力感应器单元107，第二传感器单元102。
压力感应器单元107实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时感应到的气囊的压力突变的时间，以及记录使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时所感应到的气囊压力突变的时间间隔。如图1所示，使用者在跑带上的依次落脚位置，如S1、S2、S3、S4，与落脚位置S1、S2、S3、 S4相对应的使用者在落脚之前的抬脚位置为S10、S20、S30、S40。使用者落脚在跑带上时，脚踏上跑带，如在S10、S20、S30、S40抬脚以及与抬脚时相邻次的脚踏在S1、S2、S3、S4位置后，对跑带电机的电压或电流产生突变，每一脚踏跑带或抬脚时都对应一个压力突变。本申请通过设置在跑步机上的压力感应器单元实时检测使用者脚踏跑带时所引起的压力突变的时间，以及比较使用者相邻次脚踏跑带引起的压力突变的时间间隔。本申请中，压力感应器单元检测使用者相邻次抬脚与脚踏跑带时的压力突变的时间。如使用者在S10位置抬脚时压力突变的时间为05时35分04秒 22，脚踏跑带S1位置时压力突变的时间为05时35分05秒10；如使用者在 S20位置抬脚时压力突变的时间为05时35分05秒45，使用者脚踏跑带S2 位置时间时压力突变的为05时35分06秒20；如使用者在S30位置抬脚时压力突变的时间为05时35分06秒57，使用者脚踏跑带S3位置时压力突变的时间为05时35分07秒20；如使用者在S40位置抬脚时压力突变的时间为05时35分07秒50，使用者脚踏跑带S4位置时压力突变的时间为05时 35分08秒15。本申请中，记录使用者依次抬脚S10、S20、S30、S40与相邻次脚踏跑带S1、S2、S3、S4位置时压力突变的时间间隔，如抬脚S10与脚踏跑带S1位置时压力突变的时间间隔1为0.48秒；如抬脚S20与脚踏跑带S2位置时压力突变的时间间隔2为0.35秒，如抬脚S30与脚踏跑带S3位置时压力突变的时间间隔3为0.23秒，如抬脚S40与脚踏跑带S4位置时压力突变的时间间隔4的差值为0.25秒。
第二传感器单元102包括多个感应器，多个感应器设置于跑台上并且位于跑带两侧，多个感应器中的每个感应器用于实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时使用者脚踏跑带的位置，基于使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带的位置确定使用者的实时步幅；第二传感器单元102将使用者的实时步幅发送至控制器106。本申请中，通过在跑步机的脚踏跑带侧面设置第二传感器单元102，例如第二传感器单元102的感应器可以是红外传感器，获取使用者在脚踏跑带上脚步的落脚位置。如图1所示，通过红外传感器，获取使用者在跑带上的落脚位置，如S1、S2、S3、S4，与落脚位置S1、 S2、S3、S4相对应的使用者在落脚之前的抬脚位置为S10、S20、S30、S40，并且基于使用者脚踏跑带的抬脚位置和落脚位置的距离确定使用者的实时步幅，如确定使用者分别脚踏跑带S1、S2、S3、S4位置时的实时步幅，如使用脚踏跑带S1时的步幅为0.35m，如使用脚踏跑带S2时的步幅为0.42m，如使用脚踏跑带S3时的步幅为0.32m，如使用脚踏跑带S4时的步幅为0.38m。
控制器106用于接收压力感应器单元107发送的时间间隔和第二传感器单元发送的使用者的实时步幅；控制器106基于使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时所引起压力突变的时间间隔和与时间间隔对应的使用者的实时步幅，计算使用者的实时运动速度；根据使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，使跑带的速度与使用者的运动速度匹配。本申请中，通过获取的使用者脚踏跑带S1时的压力突变的时间间隔1的0.48秒和步幅0.35m，计算使用者的运动速度为0.73m/s；通过获取的使用者脚踏跑带S2时的压力突变的时间间隔2的0.35秒和步幅为0.35m，计算使用者的运动速度为1m/s；通过获取的使用者脚踏跑带S3时的压力突变的时间间隔3的0.23秒和步幅为0.32m，计算使用者的运动速度为1.39m/s；通过获取的使用者脚踏跑带S4时的压力突变的时间间隔4的0.25秒和步幅为0.38m，计算使用者的运动速度为1.52m/s。本申请中，根据使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，即当使用者为加速度运行时，控制器控制跑带电机加速运行；当使用者为减速运行时，控制器控制跑带电机减速运行。本申请根据使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，使跑带的速度与使用者的运动速度相匹配。
优选地，控制器106还用于：当使用者加速运动时，控制器控制跑带电机的电流和/或电压增大，跑带电机驱动跑带加速运行。本申请中，根据使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，即当使用者为加速度运行时，控制器控制跑带电机加速运行；当使用者为减速运行时，控制器控制跑带电机减速运行。本申请根据使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，使跑带的速度与使用者的运动速度相匹配。
优选地，控制器106还用于：当使用者加速运动，并且使用者的加速度超过设定值A时，控制器控制跑带电机的电流和/或电压增大，跑带电机驱动跑带加速运行。本申请中，当计算使用者为加速运行时，如使用者脚踏跑带S1时计算出使用者的运动速度为0.73m/s，使用者脚踏跑带S2时计算出使用者的运动速度为1m/s，说明使用者是在加速度运动，并且计算脚踏S2 时相对脚踏S1时的加速度，当脚踏S2时相对脚踏S1时的加速度超过设定值A，例如设定值A可以是0.2m/s2、0.3m/s2、0.4m/s2、0.5m/s2，控制器控制跑带电机的电流和/或电压增大，跑带电机驱动跑带加速运行。本申请中，当使用者加速运动，并且使用者的加速度超过设定值A时，通过控制器控制跑带电机的电流和/或电压增大，跑带电机驱动跑带加速运行，避免了当使用者的运动的加速较小，或使用者只是正常范围内速度的微小变化时，使用者并不需要调整跑带速度时对跑带速度的调整。
优选地，控制器106还用于：当使用者减速运动时，控制器控制跑带电机的电流和/或电压减小，跑带电机驱动跑带减速运行。本申请中，当计算使用者为减速运行时，如使用者脚踏跑带S5时计算出使用者的运动速度为 1.2m/s，使用者脚踏跑带S6时计算出使用者的运动速度为1m/s，说明使用者是在减速运动，控制器控制跑带电机的电流和/或电压减小，跑带电机驱动跑带减速运行。本申请实现了，跑步机在运行过程中，使用者不用操作按钮，直接通过判断使用者是否进行加速或减速的运动，并且分别根据使用者的加速和减速控制跑步机的速度的增加和减小，本申请对跑步机速度的控制操作简单，用户体验度好。
优选地，控制器106还用于：当使用者减速运动，并且使用者的加速度的绝对值超过设定值B时，控制器控制跑带电机的电流和/或电压减小，跑带电机驱动跑带减速运行。本申请中，当计算使用者为减速运行时，如使用者脚踏跑带S5时计算出使用者的运动速度为1.2m/s，使用者脚踏跑带 S6时计算出使用者的运动速度为1m/s，说明使用者是在减速运动，并且计算脚踏S6时相对脚踏S5时的加速度的绝对值，当脚踏S6时相对脚踏S5时的加速度超过设定值B，例如设定值B可以是0.2m/s2、0.3m/s2、0.4m/s2、0.5m/s2，控制器控制跑带电机的电流和/或电压增大，跑带电机驱动跑带减速运行。本申请中，当使用者减速运动，并且使用者的加速度的绝对值超过设定值B时，通过控制器控制跑带电机的电流和/或电压减小，跑带电机驱动跑带减速运行, 避免了当使用者的运动的减速较小，或使用者只是正常范围内速度的微小变化时，使用者并不需要调整跑带速度时对跑带速度的调整。
优选地，控制器106还用于：当跑带的运行速度大于设定值D时，控制器控制跑带电机的电流和/或电压不变，该跑带电机驱动跑带的运行速度按该设定值D运行。本申请中，当跑步机跑带的运行速度大于设定值D 时，如使用者一般最快速度为8km/h，当设定值D为8km/h时，超过使用者的使用极限，本申请将跑带运行速度超过设定值D时，为保证使用者的安全，处理器控制跑带电机的电流和/或电压不变，该跑带电机驱动跑带的运行速度按该设定值D运行。以避免使用者因为跑带速度过快而受伤。
优选地，控制器106还用于：当压力感应器单元不能得到使用者后一脚踏跑步机的跑带从而引起的压力突变的时间而不能计算时间间隔超过设定时间时，控制器控制跑带电机的电流和/或电压减小直至0，跑带电机驱动跑带的运行速度减速直至停机。本申请中，当压力感应器单元不能得到后一脚踏跑步机的跑带引起压力突变的时间而不能计算时间间隔超过设定时间时，例如在5S的设定时间内，压力感应器单元没能获取使用者脚踏在跑带上引起压力突变的时间而不能计算时间间隔超过设定时间时时，控制器控制跑带电机驱动该跑带减速运行，减少跑步机的功率消耗。
优选地，控制器106还用于：在跑带电机停机后，压力感应器单元又感应到的气囊的压力突变的信号时，跑带电机启动。本申请在跑步机停机后，当使用者需要使用跑步机时，使用者脚踏跑带，压力感应器单元又得到该跑步机的跑带引起压力突变的信号时，跑带电机启动。本申请的跑步机自动启动技术，方便使用者使用跑步机。
优选地，控制器106还用于：当压力感应器单元不能得到使用者后一脚踏跑步机的跑带从而引起的压力突变的时间而不能计算时间间隔超过设定时间时，控制器控制跑带电机驱动跑带低速运行。本申请中，当压力感应器单元不能得到使用者后一次脚踏跑步机的跑带引起压力突变的时间而不能计算时间间隔超过设定时间时，例如在5S的设定时间内，压力感应器单元不能得到使用者后一次脚踏跑步机的跑带引起压力突变的时间而不能计算时间间隔超过设定时间时，控制器控制跑带电机驱动该跑带减速运行，减少跑步机的功率消耗。
以上，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种跑步机，其特征在于，包括：跑台、控制器、跑带、驱动所述跑带运行的跑带电机、设有压力感应器单元的减震气囊、第二传感器单元；
该压力感应器单元用于实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时感应到的气囊压力突变的时间，以及记录使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时所感应到的气囊压力突变的时间间隔；
所述第二传感器单元包括多个感应器，所述多个感应器设置于所述跑台上并且位于所述跑带两侧，所述多个感应器中的每个感应器用于实时检测使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时使用者脚踏跑带的位置，基于使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带的位置确定使用者的实时步幅；所述第二传感器单元将所述使用者的实时步幅发送至所述控制器；
所述控制器用于接收所述压力感应器单元发送的所述时间间隔和所述第二传感器单元发送的所述使用者的实时步幅；所述控制器基于使用者在跑带上抬脚和相邻次脚踏跑带时所引起所述压力突变的时间间隔和与所述时间间隔对应的使用者的实时步幅，计算所述使用者的实时运动速度；根据所述使用者的实时运动速度控制跑带电机的运行速度，使所述跑带的速度与使用者的运动速度匹配。
2.根据权利要求1所述的跑步机，其特征在于，所述控制器还用于:
当所述使用者加速运动时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压增大，所述跑带电机驱动所述跑带加速运行。
3.根据权利要求1所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:
当所述使用者加速运动，并且所述使用者的加速度超过设定值A时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压增大，所述跑带电机驱动所述跑带加速运行。
4.根据权利要求1所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:
当所述使用者减速运动时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压减小，所述跑带电机驱动所述跑带减速运行。
5.根据权利要求1所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:
当所述使用者减速运动，并且所述使用者的加速度的绝对值超过设定值B时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压减小，所述跑带电机驱动所述跑带减速运行。
6.根据权利要求1所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:当所述跑带的运行速度大于设定值D时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压不变，该跑带电机驱动所述跑带的运行速度按该设定值D运行。
7.根据权利要求1所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:当所述压力感应器单元不能得到使用者后一脚踏跑步机的跑带从而引起的压力突变的时间而不能计算所述时间间隔超过设定时间时，所述控制器控制所述跑带电机的电流和/或电压减小直至0，所述跑带电机驱动所述跑带的运行速度减速直至停机。
8.根据权利要求7所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:在所述跑带电机停机后，所述压力感应器单元又感应到的气囊的压力突变的信号时，所述跑带电机启动。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的跑步机,其特征在于：所述控制器还用于:当所述压力感应器单元不能得到使用者后一脚踏跑步机的跑带从而引起的压力突变的时间而不能计算所述时间间隔超过设定时间时，所述控制器控制所述跑带电机驱动所述跑带低速运行。
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