CN109481923A - 一种智能手柄和划船机 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种智能手柄和划船机。所述智能手柄包括：通信模块；传感器组件，其用于采集智能手柄的拉力信息、运动信息以及用户生理信息；控制模块，其输入侧与所述传感器组件连接，输出侧与所述通信模块连接，并通过所述通信模块传输从所述传感器组件接收的所述拉力信息、运动信息以及用户生理信息。本公开实施例的智能手柄能够优化用户的使用体验。

Description

一种智能手柄和划船机

技术领域

本公开涉及划船机设备领域，尤其涉及一种智能手柄和划船机。

背景技术

传统的划船机不具备监测运动者的运动状态、用户身体的生理信息的功能，若想进行监测，只能寻找额外的设备，例如需要佩戴心率胸带、运动手环等设备采集所需的参数，这不仅给用户带来使用上的不便捷，还增加了额外的费用，降低用户的使用体验。

所以，如何在用户的运动过程中，通过手柄来监测用户的运动信息、生理信息，并能同时给予用户更好使用体验，成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种智能手柄和划船机，能够实时的获取用户的运动信息、生理信息，提升用户的使用体验。

根据本公开的一方面提供了一种智能手柄，其应用于划船机中，所述智能手柄包括：

通信模块；

传感器组件，其用于采集智能手柄的拉力信息、运动信息以及用户生理信息；

控制模块，其输入侧与所述传感器组件连接，输出侧与所述通信模块连接，并通过所述通信模块传输从所述传感器组件接收的所述拉力信息、运动信息以及用户生理信息。

在一种可能的实现方式中，所述传感器组件包括用于检测用户心率信息的心率检测模块，其位于所述智能手柄的用于用户握持的握持部上。

在一种可能的实现方式中，所述握持部上设有相互间隔的第一凸起和第二凸起；

所述心率检测模块包括分别位于所述第一凸起中的红外发射单元以及位于所述第二凸起中的红外接收单元。

在一种可能的实现方式中，所述传感器组件还包括设置在智能手柄的柄体内的运动状态采集模块，其用于采集所述运动信息，并且所述运动状态采集模块包括速度传感器、加速度传感器、磁力计以及陀螺仪中的至少一种。

在一种可能的实现方式中，所述传感器组件还包括与智能手柄的动力连接部连接的拉力采集模块，其用于采集所述拉力信息，并且所述拉力采集模块包括拉力传感器以及与所述拉力传感器连接的压力变送器；

所述控制模块与所述压力变送器连接，接收所述拉力信息。

在一种可能的实现方式中，所述动力连接部包括连接卡片，所述连接卡片的一端与所述拉力采集模块连接，另一端上设有用于连接划船机拉带的开槽。

在一种可能的实现方式中，所述智能手柄还包括：

按键组件，其与所述控制模块的输入侧电连接；

指示组件，其与所述控制模块的输出侧电连接，并具有不同的指示状态；

所述控制模块根据所述按键组件的触发和/或所述通信模块的连接状态向所述指示组件发送控制其指示状态的指示信号。

在一种可能的实现方式中，所述指示组件包括至少一个振动马达以及至少一个LED指示灯。

在一种可能的实现方式中，所述智能手柄的握持部构造为朝向所述用户弯曲，并向下倾斜。

在一种可能的实现方式中，所述智能手柄包括：

电池组件，用于为所述智能手柄提供电源。

在一种可能的实现方式中，所述控制模块包括：

功率运算单元，其与所述传感器组件连接，并基于从所述传感器组件获取的拉力信息和运动信息获得所述智能手柄的实时功率，并将所述实时功率通过通信模块向外部传输。

在一种可能的实现方式中，所述智能手柄还包括：

信号处理模块，其与所述红外接收单元连接，并从所述红外接收单元接收的信号中提取交流分量；

放大模块，其与所述信号处理模块连接，并对所述交流分量进行放大处理；

比较模块，其第一输入端与所述放大模块连接，第二输入端与预设基准源连接，基于所述放大处理后的交流分量与预设基准源之间的比较结果输出由第一电平和第二电平构成的脉冲信号；

滤波器，其与所述比较模块的输出端电连接，对所述脉冲信号滤波处理；

所述控制模块与所述滤波器的输出端连接，并通过所述通信模块传输从所述滤波器接收的滤波处理后的脉冲信号。

根据本公开的另一方面提供了一种划船机，该划船机包括如上所述提供的智能手柄以及所有可能的实现方式中的任一种可能的实现方式的智能手柄。

本公开实施例的智能手柄，可以通过传感器组件采集到智能手柄的拉力信息、运动信息以及用户生理信息，从而在用户使用划船机的同时，还可以获取用户的运动信息，以及生理信息，再通过控制模块控制通信模块，将传感器组件采集到的各项信息传输至外部，进而外部设备可以做下一步处理，实现智能手柄的多功能性，优化用户的使用体验。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构框图。

图2示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构框图。

图3示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构图。

图4示出根据本公开一实施例的智能手柄剖面图。

图5示出根据本公开一实施例的心率信息获取的示意图。

图6示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构框图。

图7示出根据本公开一实施例的智能手柄状态转换的示意图。

附图标记列表

传感器组件11 控制模块12 通信模块13

按键组件14 指示组件15 振动马达151

指示灯152 电池组件16 连接卡片17

心率检测模块111 运动状态采集模块112 拉力采集模块113

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

图1示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构框图。如图1所示，该智能手柄可以应用于划船机中，其主要包括：

通信模块13；

传感器组件11，其用于采集智能手柄的拉力信息、运动信息以及用户生理信息；

控制模块12，其输入侧与所述传感器组件11连接，输出侧与所述通信模块13连接，并通过所述通信模块13传输从所述传感器组件11接收的所述拉力信息、运动信息以及用户生理信息。

本公开实施例中的智能手柄可以应用于划船机，即可以作为划船机的手柄，本公开实施例可以在该智能手柄上集成传感器组件，用以检测手柄的运动信息、拉力信息以及用户的生理信息等。下面对本公开实施例的智能手柄进行详细说明。

本公开实施例中的通信模块13可以使用无线传输的方式向外部传输信息，通信模块13可以包括蓝牙单元、wifi单元，或者也可以采用其他无线传输手段，本公开对此不作限定。例如，本公开实施例的通信模块13可以使用低功耗蓝牙技术(英文名称：Bluetooh LowEnergy，简称：BLE)，通过该通信模块13可以向手机、电脑或者其他能够建立连接的电子设备传输信息，进而还可以在手机或者电脑等设备上安装专用APP、对输出的信息做进一步处理。

另外，本公开实施例的传感器组件11可以包括多个检测模块，图2示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构框图。如图2所示，例如可以包括用于检测用户的心率信息的心率检测模块111，用于检测手柄的运动状态、运动信息的运动状态采集模块112，或者还可以包括用于检测手柄产生的拉力信息的拉力采集模块113等。在其他实施例中，也可以包括其他的检测模块，用户获取手柄或者用户的相关信息，本公开对此不进行限定。

另外，本公开实施例中的控制模块12可以分别和传感器组件11和通信模块13电连接，例如传感器组件11的输出侧与控制模块12的输入侧连接，从而将传感器组件11检测到的信息传送给控制模块12。控制模块12的输出侧还可以与通信模块13连接，一方面可以将传感器组件12检测到的信息通过通信模块13向外传输，另一方面也可以将控制模块12对传感器组件11处理后的信息通过通信模块13向外传输。本公开实施例的控制模块12中可以集成BLE 4.1、Cortex M0内核处理器的MCU，该MCU也可完成BLE无线传输功能。

通过上述配置，即可以实现本公开实施例中的智能手柄对用户和手柄信息的检测，并能够实时的将检测到的信息共享给其他的设备，以方便用户进行相关信息的分析。

下面对本公开实施例中的传感器组件的不同配置进行详细说明。

在一种可能的实现方式中，传感器组件11可以包括用于检测用户心率信息的心率检测模块111，该心率检测模块111可以位于智能手柄的用于用户握持的握持部上。

本公开实施例的心率检测模块111可以为脉搏传感器，例如在智能手柄的握持部可以嵌设该脉搏传感器，在用户握住该握持部操作智能手柄时，手腕的位置可以对应于该脉搏传感器设置的位置，此时可以实时的检测用户的脉搏信息，从而将该脉搏信息传输给控制模块，控制模块12可以根据脉搏传感器在预设时间内传输的脉搏值确定心率信息。或者脉搏传感器也可以根据预设时间内检测到的脉搏值确定心率信息，并将该心率信息传输给控制模块12。

另外，在本公开的另一些实施例中，心率检测模块111也可以是其他的结构，本公开实施例为了降低手部运动而造成的检测误差，还可以采用红外收发的方式检测心率值。

图3示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构图。图4示出根据本公开一实施例的智能手柄剖面图。如图3所示，智能手柄的握持部上设有相互间隔的第一凸起和第二凸起；所述心率检测模块111包括分别位于第一凸起中的红外发射单元以及位于第二凸起中的红外接收单元。

作为一个示例，在智能手柄左右两侧的握持部上都可以设置心率检测模块111，即可以在两侧的握持部上都设置相互间隔的第一凸起和第二凸起，用户可将手指放入第一凸起和第二凸起的间隔之中。另外，在另一些实施例中，也可以只在左右两侧的握持部中选择一个握持部装设心率检测模块，则可以在装设心率检测模块的握持部上设置对应的第一凸起和第二凸起。例如，本公开实施例可以选择智能手柄左侧的握持部上装设心率检测模块111，并且在第一凸起放置红外发射单元、第二凸起放置红外接收单元。同时，为了防止待测手指的任意滑动，本公开实施例可以将第一凸起和第二凸起向间隔内侧倾斜，从而使手指稳定在第一凸起和第二凸起的间隔之中。

在另一种可能的实施方式中，握持部上也可以设置一指环结构，用户的手指可以伸入该指环，并且红外接收单元和红外发射单元可以分别位于该指环相对的两侧上，从而也可以实现红外信号的接收和发送。

作为一个示例，红外发射单元发射出的红外光可以为940nm波长的红外光，但不作为本公开实施例的限定。

在一种可能的实现方式中，智能手柄内还可以包括与红外接收器连接的信号处理电路，用于将红外接收器接收的信号进行处理得到与心率对应的数字脉冲信号，该信号处理电路也可以继承在红外接收器中，或者也可以连接在红外接收器和控制模块之间。信号处理电路可以包括：信号处理模块，其与红外接收单元连接，并从红外接收单元接收的信号中提取交流分量；放大模块，其与信号处理模块连接，并对交流分量进行放大处理；比较模块，其第一输入端与放大模块连接，第二输入端与预设基准源连接，基于放大处理后的交流分量与预设基准源之间的比较结果输出由第一电平和第二电平构成的脉冲信号；滤波器，其与比较模块的输出端电连接，对脉冲信号滤波处理；控制模块与滤波器的输出端连接，并通过通信模块传输从滤波器接收的滤波处理后的脉冲信号。

作为一个示例，图4示出根据本公开一实施例的心率信息获取的示意图，如图4所示，红外接收单元将接收到的红外光转换为电信号，再将该电信号经过隔直电路、二级超低噪声高增益放大器、高精度比较器、低通滤波器、50Hz工频陷波器，最终得到数字脉冲信号，并将该数字脉冲信号实时传输给控制模块，控制模块还可以为该数字脉冲信号进行计时，并控制通信模块将该数字脉冲信号和时长传输给用户终端，用户终端还可以做进一步处理，最终得到较为准确的实时心率值，经与专业的心率胸带进行测试对比，本实施例测得的心率结果的误差在±3％以内。

另外，本公开的实施例中，传感器组件11还可以包括设置在智能手柄的柄体内的运动状态采集模块112，该运动状态采集模块112可以用于采集运动信息，如加速度、速度等信息，例如运动状态采集模块112可以包括速度传感器、加速度传感器、磁力计以及陀螺仪中的至少一种。其中，运动状态采集模块112可以设置在智能手柄内部，也可以嵌设在智能手柄的表面，本公开对此不进行限定，只要能够保持运动状态采集模块112的稳定即可。

另外，本公开的实施例中，传感器组件11还可以包括与智能手柄的动力连接部连接的拉力采集模块113，该拉力采集模块113可以用于采集手柄的拉力信息，并且拉力采集模块113包括拉力传感器以及与拉力传感器连接的压力变送器；控制模块与压力变送器连接，接收拉力信息。其中，压力变送器可以将拉力传感器采集到的拉力值转换成电信号传送给控制模块。

在一种可能的实现方式中，如图4所示，动力连接部可以包括连接卡片17，连接卡片17的一端可以与拉力采集模块113连接，另一端上设有用于连接划船机拉带的开槽。智能手柄可以通过连接卡片17与划船机的拉带连接，该拉带构造为可伸缩的拉带，通过将拉力采集模块113连接在连接卡片17的一端，可以实时的采集智能手柄提供的拉力信息。作为一个示例，拉力采集模块113可以选用微型拉力传感器和高精度压力变送器来获取拉力值，并将实时拉力值传输给控制模块12。通过该方式可以提高拉力的检测精度。

基于上述配置可以实现智能手柄拉力信息和运动信息的实时获取，控制模块12可以将获得的信息通过通信设备13实时共享给其他的设备。另外，本公开实施例中，控制模块12还可以根据拉力采集模块113和运动状态采集模块112检测到的拉力信息和运动信息获取智能手柄的功率信息，并将该功率信息传输给通信模块13以向外传输。

在一种可能的实现方式中，控制模块12还可以包括：功率运算单元，其与传感器组件11连接，并基于从传感器组件11获取的拉力信息和运动信息获得智能手柄的实时功率，并将实时功率通过通信模块13向外部传输。

作为一个示例，控制模块12可以采用公式：功率＝力*速度，来计算功率的值，其中，力的值可以通过拉力采集模块直接获取，速度的值可以通过运动状态采集模块直接或者间接获取。例如，运动状态采集模块采用的是速度传感器，则运动状态采集模块112采集的值即可作为速度的值；若运动状态采集模块112采用的是三轴加速度传感器，则还需通过公式(1)来计算求得速度的值：

其中，v(t)为智能手柄的运动速度，a(t)表示智能手柄的加速度，t表示时间，v₀为初始速度值。

通过上述即可以实时的获取智能手柄的实时速度，在通过实时采集的拉力信息与实时速度的乘积获得智能手柄的实时功率。

图6示出根据本公开一实施例的智能手柄的结构框图。为了方便用户操作智能手柄，在一种可能的实现方式中，智能手柄还包括：按键组件14，其与控制模块的输入侧电连接。例如按键组件可以包括电源按键、网络连接按键或者其他功能按键，本公开实施例在此不进行一一列举，同时不进行具体限定。

进一步地，为了方便用户获知智能手柄当前的工作状态，可以在智能手柄上安装指示组件15，该指示组件15可以与控制模块12的输出侧电连接，并具有不同的指示状态；控制模块12根据按键组件14的触发和/或通信模块13的连接状态向指示组件15发送控制其指示状态的指示信号。即在本公开实施例中，在智能手柄处于不同的状态时，控制模块12都可以通过控制指示组件15呈现相应的指示状态，以提示用户。

在一种可能的实现方式中，指示组件15包括至少一个振动马达151以及至少一个LED指示灯152。对应的，控制模块12可以通过控制LED指示灯的亮度、闪烁频率或者亮起的个数中的至少一种，调节LED指示灯呈现不同的指示状态。另外，控制模块12也可以通过控制振动马达的振动强度、振动数量来调节振动马达的指示状态。从而使得智能手柄在不同的工作状态时控制模块12可以对应的控制指示组件15呈现不同的指示状态。

作为一个示例，指示组件15可以包括：一个按键，一个红色LED指示灯，一个蓝色LED指示灯，两个振动马达但不做为本公开的限定。图5示出根据本公开一实施例的智能手柄状态转换的示意图，如图7所示，智能手柄的状态可以包括：蓝牙的待连接状态、传输信息的状态以及休眠三种状态，在其他实施例中，也可以包括其他的状态，本公开仅作为示例进行说明。

首先，通过触发电源按键启动手柄，控制模块12检测到电源按键被触发，此时可以控制指示组件15中的红、蓝2个指示灯同时亮1秒，然后蓝灯闪烁(例如闪烁方式可以为：亮0.5秒、灭0.5秒交替进行)，表示智能手柄进入待连接状态；如果在上电过程中检测到电池电量低于10％，控制模块12还可以控制红色指示灯常亮。

当智能手柄处在待连接状态时，控制模块12可以通过通信模块13自动连接之前连接过的设备，或手动连接新的设备。

当智能手柄进入连接状态后，智能手柄开始工作，若在工作状态中检测到电池电量大于等于10％，控制模块12可以控制蓝色指示灯慢闪(慢闪的方式可以为：亮0.5秒、灭4.5秒交替进行)；若检测到电池电量低于10％，控制模块12可以控制红色指示灯慢闪。

若智能手柄处在待连接状态，且预设时间(如3分钟)内未能连接任何设备，则控制模块12可以控制手柄进入休眠；若智能手柄进入工作状态，并通过心率检测模块111检测到用户的手与手柄离开超过预设时间(如3分钟)，则控制模块也可以控制手柄进入休眠。其中，手柄进入休眠时，控制模块12控制红蓝指示灯同时亮1秒，且振动马达振动，该振动的持续时间可以为1秒，或者也可以为其他持续时间。

由于用户可能会错过指示灯的提醒，所以本公开实施例的智能手柄选用更加明显的振动的方式来提醒用户，例如可以通过多个振动马达同时振动，或者增强振动强度等。随着APP功能的不断升级，振动交互的内容也在不断丰富，用户可以通过APP端来设置不同的运动模式或者闹铃功能，并在必要时刻向智能手柄发出振动指示，从而达到提醒用户的目的，增加用户和智能手柄的互动交流，提升用户的使用体验。

在一种可能的实现方式中，智能手柄采用人体工学设计，智能手柄的握持部构造为朝向用户弯曲，并向下倾斜，从而带给用户更为舒适的使用体验。

在一种可能的实现方式中，智能手柄还可以包括：电池组件，用于为所述智能手柄提供电源。该电池组件16可以包括将外部的电力转换为适配电力的适配模块，或者也可以包括用于存储电力的蓄电模块。

作为一个示例，电池组件16还包括存放电测的电池仓，电池可以为一次性电池，也可以为充电电池。

本公开实施例的智能手柄，采用了低功耗蓝牙技术，因此电池组件可以选用一次性电池，并且经过测试显示，更换一次新的电池至少可以使用半年的时间，从而实现了经济适用的目的。

控制模块12可以通过专用硬件电路实现，也可以通过通用处理硬件(例如CPU、单片机、现场可编程逻辑器件FPGA等)结合可执行逻辑指令实现，以执行控制模块12的工作过程，其中，可执行逻辑指令可以基于现有技术手段实现。本公开对控制模块12的具体实现方式不做限定。

综上所述，本公开实施例的智能手柄，可以通过传感器组件采集到智能手柄的拉力信息、运动信息以及用户生理信息，从而在用户使用划船机的同时，还可以获取用户的运动信息，以及生理信息，再通过控制模块控制通信模块，将传感器组件采集到的各项信息传输至外部，进而外部设备可以做下一步处理，实现智能手柄的多功能性，优化用户的使用体验。

另外，本公开实施例还提供了一种划船机，该划船机可以设有如上述实施例所述的智能手柄，从而可以使得用户在使用划船机时，能够实时的获知相应的运动信息和生理信息。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种智能手柄，其应用于划船机中，其特征在于，所述智能手柄包括：

通信模块；

传感器组件，其用于采集智能手柄的拉力信息、运动信息以及用户生理信息；

控制模块，其输入侧与所述传感器组件连接，输出侧与所述通信模块连接，并通过所述通信模块传输从所述传感器组件接收的所述拉力信息、运动信息以及用户生理信息。

2.根据权利要求1所述的智能手柄，其特征在于，所述传感器组件包括用于检测用户心率信息的心率检测模块，其位于所述智能手柄的用于用户握持的握持部上。

3.根据权利要求2所述的智能手柄，其特征在于，所述握持部上设有相互间隔的第一凸起和第二凸起；

所述心率检测模块包括分别位于所述第一凸起中的红外发射单元以及位于所述第二凸起中的红外接收单元。

4.根据权利要求1所述的智能手柄，其特征在于，所述传感器组件还包括设置在智能手柄的柄体内的运动状态采集模块，其用于采集所述运动信息，并且所述运动状态采集模块包括速度传感器、加速度传感器、磁力计以及陀螺仪中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的智能手柄，其特征在于，所述传感器组件还包括与智能手柄的动力连接部连接的拉力采集模块，其用于采集所述拉力信息，并且所述拉力采集模块包括拉力传感器以及与所述拉力传感器连接的压力变送器；

所述控制模块与所述压力变送器连接，接收所述拉力信息。

6.根据权利要求5所述的智能手柄，其特征在于，所述动力连接部包括连接卡片，所述连接卡片的一端与所述拉力采集模块连接，另一端上设有用于连接划船机拉带的开槽。

7.根据权利要求1所述的智能手柄，其特征在于，所述智能手柄还包括：

按键组件，其与所述控制模块的输入侧电连接；

指示组件，其与所述控制模块的输出侧电连接，并具有不同的指示状态；

所述控制模块根据所述按键组件的触发和/或所述通信模块的连接状态向所述指示组件发送控制其指示状态的指示信号。

8.根据权利要求7所述的智能手柄，其特征在于，所述指示组件包括至少一个振动马达以及至少一个LED指示灯。

9.根据权利要求2或3所述的智能手柄，其特征在于，所述智能手柄的握持部构造为朝向所述用户弯曲，并向下倾斜。

10.根据权利要求1所述的智能手柄，其特征在于，所述智能手柄包括：

电池组件，用于为所述智能手柄提供电源。

11.根据权利要求1所述的智能手柄，其特征在于，所述控制模块包括：

功率运算单元，其与所述传感器组件连接，并基于从所述传感器组件获取的拉力信息和运动信息获得所述智能手柄的实时功率，并将所述实时功率通过通信模块向外部传输。

12.根据权利要求2或3所述的智能手柄，所述智能手柄还包括：

信号处理模块，其与所述红外接收单元连接，并从所述红外接收单元接收的信号中提取交流分量；

放大模块，其与所述信号处理模块连接，并对所述交流分量进行放大处理；

比较模块，其第一输入端与所述放大模块连接，第二输入端与预设基准源连接，基于所述放大处理后的交流分量与预设基准源之间的比较结果输出由第一电平和第二电平构成的脉冲信号；

滤波器，其与所述比较模块的输出端电连接，对所述脉冲信号滤波处理；

所述控制模块与所述滤波器的输出端连接，并通过所述通信模块传输从所述滤波器接收的滤波处理后的脉冲信号。

13.一种划船机，其特征在于，包括：如权利要求1-12中任意一项所述的智能手柄。