CN109621334A - 健身设备自调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及健身设备领域，具体涉及一种健身设备自调节方法，包括如下步骤：S1：运动状态检测设备实时检测健身设备本体上用户的运动动作情况信息，然后将用户的运动动作情况信息发送给控制模块；S2：控制模块接收到用户的运动动作情况信息后根据用户的运动动作情况信息及用户的运动动作频率信息判断该用户是否处于极限运动状态；S3：当用户处于极限运动状态或为保障训练效果需要动态控制符合强度时控制模块控制健身设备本体上的负重调节机构进行健身设备本体负重量的自动调整。本方案实现了健身设备上负重量的自动调节，本方案适用于健身房，也适用于用户在家使用。

Description

健身设备自调节方法

技术领域

本发明涉及健身设备领域，具体涉及一种健身设备自调节方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高以及全民健身运动的推广，越来越多的人利用健身器械作为辅助设备来锻炼身体。且现有力量型健身器材有很多，比如：杠铃、坐姿推胸器、坐姿夹胸器和坐姿下拉背训练器等。而这些力量型健身器材中很多健身器材都需要手动添加或减少健身器材的负重量以调整健身用户运动量，部分力量型健身器材需要对其角度进行调整以调整健身用户运动量，比如大飞鸟健身器材。在健身房内进行健身时，常常是在健身教练的帮助下调整健身器材的负重量或者改变其角度，用户若需要自己改变运动量时(比如用户购买健身器材在家自己健身时)，将需要用户停止健身动作并手动更换健身器材负重量或者改变其角度，给用户使用带来不便。特别是对于用户运动到极限状态下时，若用户停止健身动作自行更换健身器材负重量或者改变健身器材的角度，此时用户已经很累了，用户从健身器材上下来后便极有可能无法继续坚持该项健身运动。

发明内容

本发明目的在于提供一种健身设备自调节方法，以解决需要更换负重量的力量型健身器材需要人工调整运动量而给使用者带来不便的问题。

本发明提供的基础方案为：健身设备自调节方法，包括如下步骤：

S1：运动状态检测设备实时检测健身设备本体上用户的运动动作情况信息，然后将用户的运动动作情况信息发送给控制模块；

S2：控制模块接收到用户的运动动作情况信息后根据用户的运动动作情况信息中用户的运动动作频率信息判断该用户是否处于极限运动状态；

S3：当用户处于极限运动状态时控制模块控制健身设备本体上的负重调节机构自动增大或者减小健身用户的运动量。

本发明的优点在于：本方案通过步骤S1-S3中实时对用户的运动动作情况信息进行检测，然后根据检测运动动作情况信息中的运动动作频率信息判断用户是否处于有效运动，并在判断用户处于有效运动时控制负重调节机构实时调节健身用户运动量，与现有技术相比，当用户达到有效运动时，用户无需手动(或在健身教练的帮助下)调整健身设备本体以减小运动量，用户健身更加方便，增加用户体验感。

同时，对于到达极限运动状态的用户来说，其身体已经很疲惫，处于紧绷状态，若用户停止健身后手动调整健身设备本体以此调整其运动量，那么用户在调整负重量时便从运动的紧绷状态放松，这时若用户再继续想要进行相同的健身运动将及其考验用户的自我约束力，而本方案避免了用户在没有健身教练的情况下手动调整健身设备本体以减小其运动量，便于用户坚持健身。

进一步，在步骤S3中，负重调节机构对健身用户的运动量进行调整时，通过自动改变健身设备本体负重量或者其角度的方式实现。

本方案中通过对健身设备本体负荷量或者其角度的自动调整以实现健身用户运动量的调整。

进一步，在步骤S2中，控制模块接收到用户运动动作情况信息后将对应每一个用户建立一个存储单元对每一个用户的运动动作情况信息分别进行存储供用户下载查看。

将每一个用户的运动动作情况信息进行分别存储，即对不同的用户运动动作情况信息进行了分别记录，便于用户后期想要了解自身健身情况时下载查看。

进一步，在步骤S2中，判断用户是否处于极限运动状态时，通过判断用户是否在预设时间范围内完成一个完整健身动作进行判断，若用户在预设时间范围内没有完成一个完整的健身动作时判断用户处于极限运动状态。

通过判断用户是否在预设时间范围内完成一个完整的健身动作判断用户是否处于极限运动状态，避免用户力竭且多次尝试但是没有一次完成一个完整的健身动作时误判断为用户没有处于极限运动状态。

进一步，在步骤S3中，控制模块控制负重调节机构进行负重量调整时是通过无线通信模块进行通信。

本方案中控制模块与负重调节机构之间是通过无线通信模块进行通信，与直接用线路连接相比，使用更加方便。

进一步，在步骤S1中，运动状态检测设备对用户的运动状态进行检测时，通过运动状态设备中的摄像头正对用户进行运动动作情况信息的采集。

通过摄像头进行用户运动动作情况信息进行采集，能够较为方便的获取用户运动动作频率信息。

进一步，在对用户运动动作情况信息进行分别存储时通过摄像头拍摄人脸进行人脸识别判断用户个人身份，并将该用户运动动作情况信息存储到其对应的存储单元位置。

通过人脸识别用户然后将用户对应的运动动作情况信息自动存储到对应的存储单元内，无需人工操作，使用方便。

附图说明

图1为本发明实施例一中健身设备自调节系统的逻辑结构框图；

图2为本发明实施例一中负重调节机构的轴测图；

图3为本发明实施例一中负重柱和负重块的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：支架1、负重柱2、固定板3、负重块4、第一电磁铁5、插孔6、第二电磁铁7、插条8、拉绳12、滑轮组13。

实施例一

如图1所示，健身设备自调节系统，包括：健身设备本体、运动状态检测设备、控制模块以及负重调节机构，运动状体检测设备和控制模块之间线路连接，且控制模块和负重调节机构之间线路连接。本实施例中的健身设备本体指的是需要负荷的力量型健身器材，比如：坐姿推胸器和坐姿夹胸器等。

运动状态检测设备用于检测健身设备本体上用户的运动动作情况信息，运动动作情况信息包括用户运动动作频率信息。本实施例中的运动状体检测设备包括摄像头，摄像头正对健身设备本体，摄像头用于拍摄健身设备本体上进行健身的用户健身动作图像(即运动动作情况信息)，并将拍摄到的用户健身运动图像发送给控制模块。

控制模块包括用户状态记录子模块、用户运动状态信息查看模块、用户状态分析子模块和负荷调节子模块。具体实施时控制电路板可以选用含有单片机的控制电路板，并通过在单片机内导入控制程序实现控制模块的控制过程，单片机选用AT89C51系列。

用户状态记录子模块用于接收运动状态检测设备发送的用户健身动作图像，并对接收到的用户健身动作图像进行存储，且建立有存储单元对每一个用户的用户健身运动图像分别存储。对用户的健身运动图像进行存储时，可对用户进行人脸识别判断用户的用户健身运动图像应该存储到哪一个存储单元内。

用户运动状态信息查看模块用于用户在需要查看自身健身情况时能够对健身运动图像进行查看，便于用户知道自身运动状态的改变，了解自身健身情况。

用户状态分析子模块用于从用户状态记录子模块中调取运用健身设备本体正在进行运动的用户对应的用户健身动作图像，然后根据调取的用户健身动作图像判断用户运动状态，并在用户运动状态达到极限运动状态时将用户运动状态信息发送给负荷调节判断子模块。用户运动状态判断时根据用户完成一个完整健身动作的运动动作频率变化进行判断，比如用户正在运用坐姿夹胸器进行力量训练，那么在用户运动过程中其力气将不断的耗尽，用户推动器械握柄的速度将不断的减慢，其动作将逐渐变得迟缓，当用户在两分钟(预设时间)内无法推动器械握柄，即没有在预设时间范围内完成一个完整的健身动作时，用户状态分析子模块判断用户已经处于极限运动状态，这时用户状态分析子模块将该用户的用户运动状态信息发送给负荷调节子模块。进行用户运动动作频率进行判断时，是通过摄像头采集用于健身动作图像，然后通过混合高斯模型检测方法提取正在运动用户目标，利用Harris算法检测用户目标的角点特征，并对传统的归一化互相关联匹配方法进行改进，将运动位置和NCC匹配相结合，优化匹配区域搜索策略来对目标用户角点实现快速准确的角点初匹配，进一步通过RANSAC算法进行角点精匹配，获取正确的匹配角点。最后利用单视测量方法进行坐标转换实现用户运动动作频率的检测。且通过实验证明，本方案对用户运动动作频率检测判断的准确性可达90％及以上。

负荷调节子模块用于接收用户状态分析子模块发送的用户状态信息，并根据用户当前健身设备本体负荷量判断用户现阶段应该使用的负荷量，并在判断出用户现阶段应该使用的负荷量后将该负荷量信息发送给负重调节机构。

负重调节机构用于接收负荷调节子模块发送的负荷量信息，并根据接收到的负荷量信息调整健身设备本体上原有的负荷量。以坐姿夹胸器为例，坐姿夹胸器的添加负荷的结构本实施例中称为负荷添加机构，如图2所示，本实施例中的坐姿夹胸器的负荷添加机构包括方框状的支架1，支架1后侧螺钉有固定板3，支架1顶端通过螺栓固定有滑轮组13，滑轮组13饶有拉绳12，拉绳12底端缠绕固定有负重柱2，负重柱2上套设有质量均衡的多块负重块4(负重块4中心位置开设有中心孔，负重柱2位于中心孔内)。如图3所示，从负重块4内均水平开设有插孔6，插孔6贯穿负重柱2且经过负重柱2中心轴，插孔6均匀的开设在负重柱2上。插孔6左右两端均密封，且插孔6左端的负重块4内设置有第二电磁铁7，插孔6右端的负重块4内设置有第二电磁铁7，第一电磁铁5和第二电磁铁7上均连接有用于为其供电的通电回路以及用于和控制模块通信的无线通信模块，通电回路包括锂电池和充电插头，本实施例中的无线通信模块选用现有有人品牌的蓝牙通信模块，锂电池选用现有卓耐特品牌的锂电池。另外，插孔6内放置有插条8，插条8外镀有锌材质的防氧化层，插条8长度大于负重柱2直径，第二电磁铁7通电且第一电磁铁5断电时，插条8在第二电磁铁7的吸附作用下向左运动并脱落负重柱2上的插孔6进入到负重块4的插孔6左端。

使用时，将负重块4重叠并整齐放置到支架1的底板上，然后将拉绳12向下放，使得负重柱2在重力的作用下向下运动，使得负重柱2进入中心孔内，当负重柱2底端抵靠支架1底板时，负重柱2无法继续向下运动，这时负重块4上的插孔6和负重柱2上的插孔6重合，控制第一电磁铁5通电(第二电磁铁7断电)便能使得插条8在第一电磁铁5的吸附作用下穿过负重柱2的插孔6，使得负重柱2和负重块4之间的相对位置固定。这时，用户拉动坐姿夹胸器的握柄便能使得固定在负重柱2上的负重块4随负重柱2向上运动，当要减少负重块4的数量时，只需在负重柱2进入堆放的负重块4中心孔中后，控制负重柱2上最底端负重块4上的第一电磁铁5断电，同时控制该负重块4上的第二电磁铁7通电便能减小负重柱2上固定的负重块4的数量。

另外，为了避免负重块4堆放时没有堆放整齐，可以在支架1底板上设置竖直向上的放置通道，这样负重块4便只能沿着放置通道滑动，便于堆放负重块4时能够堆放整齐，即保证了负重块4上的插孔6能够和负重柱2上的插孔6对齐。

针对上述健身设备自调节系统，本实施例还公开了一种健身设备自调节方法，该方法的实施步骤将以坐姿夹胸器为例进行具体说明：

S1：运动状态检测设备中的摄像头对坐姿夹胸器健身器材上正在进行健身用户的用户健身动作图像进行采集，并将采集到的用户健身动作信息发送给控制模块；控制模块中的用户状态记录子模块接收到运动状态检测设备发送的用户健身动作图像后，对接收到的用户健身动作图像进行存储；

S2：控制模块中的用户状态分析子模块从用户状态记录子模块中调取用户对应的用户健身动作图像后，根据用户健身动作图像判断用户在坐姿夹胸器健身器材上拉动握柄的动作频率判断用户运动状态，当用户力气耗尽并持续两分钟内无法推动器械握柄，判断用户已经处于极限运动状态，这时，用户状态分析子模块将该用户处于极限运动状态的用户运动状态信息发送给负荷调节子模块；

S3：负荷调节子模块接收到用户状态分析子模块发送的用户运动状态信息后，控制负重柱2最底端固定的负重块4中的第一电磁铁5断电，同时控制该控制块中的第二电磁铁7通电，使得插条8在第二电磁铁7的吸附作用下向左运动并脱落负重柱2上的插孔6，使得该负重块4和负重柱2脱离，这时负重柱2在拉绳12的拉动作用下向上运动时该负重块4便不会随之向上运动，减小了负重柱2上固定的负重块4数量。这时若摄像头采集到减少负重块4数量后用户仍旧无法拉动握柄，即用户状态分析子模块仍旧会判断该用户仍旧处于极限运动状态，这时负重调节子模块将继续控制减少负重块4的数量。

实施例二

实施例二与实施例的区别在于，实施例二中健身设备本体不限于需要负荷的力量型健身器材，本实施例中通过健身用户健身时其健身设备本体动作的角度和幅度判断健身用户完成健身动作的完成度，进而判断健身用户是否处于极限运动状态。健身设备本体动作的角度和幅度判断可以通过现有角度传感器进行判断，也可以通过摄像头拍摄健身设备本体常态下的图像以及健身设备本体被健身用户使用时的图像，然后通过定点位置比较的方式判断健身设备本体动作的角度和幅度。在通过健身设备本体动作角度和幅度按段健身用户是否处于极限运动状态时，定义健身用户能够完成一个完整的健身动作为有效运动状态，那么健身用户在没有完成一个完整的健身动作时便处于极限运动状态(或称无效运动状态)，而健身用户处于有效运动状态和无效运动状态时，健身设备本体动作的角度和幅度并不一致。以坐姿夹胸器为例，健身用户处于有效运动状态时两个手柄将合拢，而健身用户处于无效运动状态时，两个手柄将无法合拢，即健身用户处于无效运动状态和有效运动状态时坐姿夹胸器的手柄动作幅度并不一致，以此便能判断用户是否处于有效运动状态。再以大飞鸟健身器材为例，健身用户使用大飞鸟健身器材时，其手臂也需要拉动其手柄使得其手柄上的拉绳以及拉绳底端的砝码动作，而在拉绳动作时将在健身用户拉动过程中靠拢，整个过程中拉绳的角度都会出现变化；当手柄靠拢时则判断为有效运动状态，若手柄没有靠拢则判断为无效运动状态。本方案中大飞鸟健身器材以及坐姿夹胸器的负重量调节方式均与实施例一种的坐姿夹胸器的负重量调节方式相同。

另外，本方案中对负重量进行调整时，若健身设备本体负重量调节方式是通过角度调整实现，则在健身用户处于无效运动状态时对角度调整以自动增大或减小健身用户运动量。比如，健身用户健身时使用的健身器材为跑步机，可通过控制跑步机跑板的倾斜角度减小健身用户的运动量。

实施例三

实施例三与实施例一的区别在于，实施例三中健身设备自调节系统还包括：运动状态检测终端。

运动状态检测终端包括：红外线温度传感器和室温检测传感器，红外线温度传感器和室温检测传感器均与控制模块线路连接。室温检测传感器用于检测健身用户进行健身运动时的环境温度，并将检测的信号发送给控制模块；且红外线温度传感器用于检测健身设备本体上健身用户的体温变化情况，然后将检测到的健身用户体温变化情况发送给控制模块，之后控制模块根据红外线温度传感器反馈的信号判断人体温度变化。具体实施时，红外线温度传感器安装在健身设备本体上且正对健身用户，红外线温度传感器选用现有MIK-AL-10型号的红外温度传感器，室温检测传感器选用现有建大仁科品牌的温湿度记录仪。

另外，本实施例中的控制模块还用于接收红外线温度传感器发送的信号，然后根据红外线温度传感器发送的信号判断健身用户是否处于有效运动状态。在根据红外线温度传感器判断健身用户是否处于有效运动状态时，首先在健身用户首次在一个健身设备本体上运动时的运动信息进行记录，运动信息记录包括健身用户运动环境温度信息、健身用户所使用的健身设备本体名称和健身用户体温随运动时间的变化信息。

运动信息记录时，首先记录健身用户所使用的健身设备本体名称(如坐姿夹胸器)，然后再记录健身用户首次在该种类型的健身设备本体上运动时其身体温度变化(通过红外线温度传感器检测，正常状态下人体的温度在37℃，当健身用户运动时，其体温会不断升高)。

当检测健身用户体温变化时，首先检测健身用户进行健身运动所在场所的环境温度，然后判断环境温度和初始人体温度差值，当环境温度低于15℃，这时环境温度较低，人体毛孔收缩，人体散热情况并不好，这时健身用户进行健身运动，则判断健身用户体温变化主要是因为运动导致；当环境温度在15℃-30℃，这时人体毛孔打开，健身用户运动时，其身体散热情况较好。此时健身用户进行健身运动，则判断健身用户体温变化50％是由运动导致；当环境温度大于30℃，这时健身用户进行健身运动，则判断健身用户体温变化是由环境因素导致。其次，在检测完环境温度后，再检测人体健身过程中体温随运动时间的变化信息，并统计出健身用户运动时的体温升速率，当健身用户体温升高到40℃时，若健身用户所处健身环境温度高于30℃，则提醒健身用户或者健身教练注意健身环境通风以及降温的情况(如语音提醒)，当健身用户所处健身环境温度处于15℃-30℃，则提醒健身用户健身减小运动量，当健身用户所处健身环境温度处于15℃以下，则提醒健身用户已达到极限运动并提醒其停止运动。

另外，针对上述健身设备自调节系统，本实施例中的健身设备自调节方法与实施例一相比，其不同之处在于：本实施例中在进行健身设备负重量减少时，需要检测健身用户运动时的环境温度值，同时检测健身用户体温变化情况，然后根据环境温度值和体温变化情况判断健身用户是否处于极限运动状态，当用户处于极限运动状态时则减少健身设备本体的负重量。

具体实施时，由于人体正常温度为37℃，人体在运动过程中温度会不断升高，但是在人体温度升高到42℃时，人体组织会因为蛋白质凝固而坏死，所以在人体运动时温度到达42℃时健身用户必须注意降温的问题，这时健身用户便不适合继续运动，应当减少运动量。但是人体温度升高到42℃时，可能会受到其进行健身运动的环境温度影响，比如：同样的运动量在冬季和夏季运动时，健身用户体温升高速度并不一样，即在冬季时，健身用户可能运动很久并且已经达到极限运动后体温升高才到达40℃，而在夏季，可能用户才开始运动没有多久，但是其体温已经升高到40℃，而这时健身用户并没有达到极限运动，这时，只需打开空调改变健身环境温度，健身用户便可以继续运动。因此，本方案中对健身用户健身环境温度进行检测，以此作为判断健身用户是否达到极限运动的标准，当健身用户达到极限运动时，控制模块自动调节其健身设备本体上的负重量(比如减少坐姿夹胸器的砝码量)，以此减少健身用户运动量，避免健身用户体温升高到42℃而影响其身体健康。

另外，很多健身用户健身时是为了减肥等原因，若其运动的心思过于迫切，可能在感觉到自己不太适应时仍旧坚持运动，而本方案中提醒健身用户停止运动便能对其进行警醒作用。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.健身设备自调节方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：运动状态检测设备实时检测健身设备本体上用户的运动动作情况信息，然后将用户的运动动作情况信息发送给控制模块；

S2：控制模块接收到用户的运动动作情况信息后根据用户的运动动作情况信息中用户的运动动作频率信息判断该用户是否处于极限运动状态；

S3：当用户处于极限运动状态时控制模块控制健身设备本体上的负重调节机构自动增大或者减小健身用户的运动量。

2.根据权利要求1所述的健身设备自调节方法，其特征在于：在步骤S3中，负重调节机构对健身用户的运动量进行调整时，通过自动改变健身设备本体负重量或者其角度的方式实现。

3.根据权利要求2所述的健身设备自调节方法，其特征在于：在步骤S2中，控制模块接收到用户运动动作情况信息后将对应每一个用户建立一个存储单元对每一个用户的运动动作情况信息分别进行存储供用户下载查看。

4.根据权利要求1所述的健身设备自调节方法，其特征在于：在步骤S2中，判断用户是否处于极限运动状态时，通过判断用户是否在预设时间范围内完成一个完整健身动作进行判断，若用户在预设时间范围内没有完成一个完整的健身动作时判断用户处于极限运动状态。

5.根据权利要求1所述的健身设备自调节方法，其特征在于：控制模块控制负重调节机构进行负重量调整时是通过无线通信模块进行通信。

6.根据权利要求3所述的健身设备自调节方法，其特征在于：在步骤S1中，运动状态检测设备对用户的运动状态进行检测时，通过运动状态设备中的摄像头正对用户进行运动动作情况信息的采集。

7.根据权利要求6所述的健身设备自调节方法，其特征在于：在对用户运动动作情况信息进行分别存储时通过摄像头拍摄人脸进行人脸识别判断用户个人身份，并将该用户运动动作情况信息存储到其对应的存储单元位置。