CN109646876A - 一种基于虚拟场景共享的跑步机及其健身方法 - Google Patents

一种基于虚拟场景共享的跑步机及其健身方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于虚拟场景共享的跑步机及其健身方法。虚拟场景共享跑步机包括跑台、主控装置、动作捕捉设备、网络模块、心率和血氧监测手环等，该跑步机可实现多人联网共享虚拟场景，根据虚拟场景的高度起伏实时调整跑步机的坡度，根据个体实时的生理参数调整跑步机速度，通过安全心率控制跑步机速度的上限，从而实现仿实景的联网健身，增加跑步机锻炼的娱乐性、社交性和科学性。

Description

一种基于虚拟场景共享的跑步机及其健身方法
技术领域
本发明涉及游戏和运动锻炼的技术领域，具体涉及一种基于虚拟场景共享的跑步机及其健身方法。
背景技术
新中国成立以来，我国的体育事业取得了很大的突破，国人的体质得到了很大的提升。由于近些年互联网技术的飞速发展，各种游戏和社交软件的充斥，使得越来越多的年轻人越来越宅，加之年轻人的工作压力越来越大，锻炼的时间也越来越少，国民体质也每况愈下。
由于目前的大环境所致，户内运动成为了当下年轻人的选择，而跑步机则是其中最易上手且成本较低的一种锻炼方式。随着跑步机技术的不断发展和革新，目前的跑步机种类也日趋多样化，国民可供选择的跑步机也越来越丰富，但目前的跑步机同样也暴露出不少问题：
1.传统跑步机大多停留在功能层，仅支持用户自主控制跑步机运动。
2.传统跑步机的仅为锻炼而用，缺乏趣味性，锻炼全靠用户的自律性来维持是否能够长期进行下去。
3.传统跑步机缺乏安全控制，用户可以自由的控制运动速度，同时又缺乏一定的安全保护措施，势必会造成很多运动事故。
4.传统跑步机并未对用户提供存档功能，在没有专业人员指导的情况下大多用户实际上处于自由锻炼的情况下，没有起到运动的目的性，对改善身体素质往往事倍功半。
以上问题导致目前传统跑步机的用户年龄层受限、用户量受限、用户的依赖性受限、用户获得的愉悦感受限。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于虚拟场景共享的跑步机锻炼方法，以实现适用于健康锻炼和国民体质改善领域。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种基于虚拟场景共享的跑步机，所述跑步机包括跑台、主控装置、动作捕捉装置、网络模块、心率和血氧监测手环和云平台；
其中，跑台与主控装置通过电连接，可对跑台进行控制；
所述的动作捕捉装置与主控装置连接，处于上方中间位置；
所述的主控装置包含触屏显示模块、电源模块、处理器、存储器、总线；
所述的主控装置通过网络模块与云平台连接。
所述的动作捕捉装置采用3D景深摄像头，采集信息存储至主控装置。
所述的主控装置可控制跑台的启动、速度、坡度和停止。
所述的网络模块包括蓝牙、无线和有线3种连接。
所述的心率和血氧监测手环可与通过网络模块中的蓝牙模块数据互传，并通过网络模块将人体实时心率和血氧数据传输至主控装置；
所述是主控装置内部执行一套算法，与云平台其他用户共享虚拟场景，并对动作捕捉装置传送的实时动作信息进行处理加工，在虚拟场景中显示，对心率和血氧监测手环传送的心率和血氧数据在虚拟场景中共享。
一种基于虚拟场景共享的跑步机的健身方法，包含以下步骤：
步骤A、启动所述跑步机，通过网络连接云平台；
步骤B、佩戴心率和血氧监测手环，设定安全心率范围(HRL-HRH)和锻炼模式，选择共享用户和场景；
步骤C、云平台将场景信息(里程、坡度、场景)同步至各跑步机，开始健身；
步骤D、各跑步机根据场景的坡度梯度和里程确定当前的跑步机坡度；
步骤E、各跑步机通过心率和血氧监测手环获取实时心率，通过跑步机速度控制方法实现实时跑步机速度控制；
步骤F、各跑步机通过动作捕捉装置捕捉用户实时动作信息，并将动作信息、心率、血氧传送至云平台，联机用户通过云平台共享动作信息、心率、血氧；
步骤G、运行过程中，心率超过安全心率上下限，跑步机自动停止；
步骤H、里程结束后，锻炼结束，并显示排名、平均心率、血氧等信息。
所述锻炼模式包括竞技模式、一般模式和舒适模式。
所述跑步机速度控制方法是获取用户当前跑步机速度V0、用户输入的安全心率范围(HRL-HRH)和锻炼模式确定用户下一分钟的跑步机速度Vt，三种模式Vt的计算方法分别为：
竞技模式下：Vt＝k1*(HRH-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比；
一般模式下：Vt＝k1*((HRH+HRL)/2-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比；
舒适模式下：Vt＝k1*(HRL-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比。
与现有技术相比，本发明有益效果体现在：
(1)本发明提出的一种基于虚拟场景共享的跑步机锻炼方法，提供了多种的运动模式和不同的运动场景供用户选择，使得跑步机运动更加多元化，同时更加具有趣味性。
(2)本发明提供了多用户在线运动模式，可以有助于激发锻炼者的锻炼激情，同时本发明提供积分机制，将积分段一致的用户匹配到同一模式下运动，增加了竞争性，使得跑步机运动更加有趣味性，用户也更加自主的愿意去锻炼。
(3)本发明采取速度坡度自动调控，让运动变得更加简便、更加科学、更加有效。
(4)本发明利用心率监测设备实时监测用户的心率，能够实时对用户的身体机能进行分析，为用户提供最合适的速度进行运动，同时设置心率上限，当用户心率波动过大或心率过高时停止运动，能够有效地避免安全事故的发生。
附图说明
图1是本发明整体结构示意图。
图中：1为跑台，2为主控装置，3为动作捕捉装置，4为网络模块，5为心率和血氧监测手环，6为云平台。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种基于虚拟场景共享的跑步机，所述跑步机包括跑台1、主控装置2、动作捕捉装置3、网络模块4、心率和血氧监测手环5和云平台6；
其中，跑台1与主控装置2通过电连接，可对跑台1进行控制；
所述的动作捕捉装置3与主控装置2连接，处于上方中间位置；
所述的主控装置2包含触屏显示模块、电源模块、处理器、存储器、总线；
所述的主控装置2通过网络模块4与云平台6连接。
所述的动作捕捉装置3采用3D景深摄像头，采集信息存储至主控装置。
所述的主控装置2可控制跑台1的启动、速度、坡度和停止。
所述的网络模块4包括蓝牙、无线和有线3种连接。
所述的心率和血氧监测手环5可与通过网络模块4中的蓝牙模块数据互传，并通过网络模块4将人体实时心率和血氧数据传输至主控装置2；
所述是主控装置2内部执行一套算法，与云平台6其他用户共享虚拟场景，并对动作捕捉装置3传送的实时动作信息进行处理加工，在虚拟场景中显示，对心率和血氧监测手环5传送的心率和血氧数据在虚拟场景中共享。
一种基于虚拟场景共享的跑步机的健身方法，包含以下步骤：
步骤A、启动本发明所述跑步机，通过网络连接云平台6；
步骤B、佩戴心率和血氧监测手环5，设定安全心率范围(HRL-HRH)和锻炼模式，选择共享用户和场景；
步骤C、云平台6将场景信息(里程、坡度、场景)同步至各跑步机，开始健身；
步骤D、各跑步机根据场景的坡度梯度和里程确定当前的跑步机坡度；
步骤E、各跑步机通过心率和血氧监测手环5获取实时心率，通过跑步机速度控制方法实现实时跑步机速度控制；
步骤F、各跑步机通过动作捕捉装置3捕捉用户实时动作信息，并将动作信息、心率、血氧传送至云平台，联机用户通过云平台共享动作信息、心率、血氧；
步骤G、运行过程中，心率超过安全心率上下限，跑步机自动停止；
步骤H、里程结束后，锻炼结束，并显示排名、平均心率、血氧等信息。
所述锻炼模式包括竞技模式、一般模式和舒适模式。
所述跑步机速度控制方法是获取用户当前跑步机速度V0、用户输入的安全心率范围(HRL-HRH)和锻炼模式确定用户下一分钟的跑步机速度Vt，三种模式Vt的计算方法分别为：
竞技模式下：Vt＝k1*(HRH-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比；
一般模式下：Vt＝k1*((HRH+HRL)/2-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比；
舒适模式下：Vt＝k1*(HRL-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比。

Claims (9)

1.一种基于虚拟场景共享的跑步机，其特征在于：所述跑步机包括跑台(1)、主控装置(2)、动作捕捉装置(3)、网络模块(4)、心率和血氧监测手环(5)、云平台(6)；
其中，跑台(1)与主控装置(2)通过电连接，可对跑台(1)进行控制；
所述的动作捕捉装置(3)与主控装置(2)连接，处于上方中间位置；
所述的主控装置(2)包含触屏显示模块、电源模块、处理器、存储器、总线；
所述的主控装置(2)通过网络模块(4)与云平台(6)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机，其特征在于：所述的动作捕捉装置(3)采用3D景深摄像头，采集信息存储至主控装置。
3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机，其特征在于：所述的主控装置(2)可控制跑台(1)的启动、速度、坡度和停止。
4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机，其特征在于：所述的网络模块(4)包括蓝牙、无线和有线3种连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机，其特征在于：所述的心率和血氧监测手环(5)可与通过网络模块(4)中的蓝牙模块数据互传，并通过网络模块(4)将人体实时心率和血氧数据传输至主控装置(2)。
6.根据权利要求1所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机，其特征在于：所述是主控装置(2)内部执行一套算法，与云平台(6)其他用户共享虚拟场景，并对动作捕捉装置(3)传送的实时动作信息进行处理加工，在虚拟场景中显示，对心率和血氧监测手环(5)传送的心率和血氧数据在虚拟场景中共享。
7.一种基于虚拟场景共享的跑步机的健身方法，其特征在于：包含以下步骤：
步骤A、启动所述跑步机，通过网络连接云平台(6)；
步骤B、佩戴心率和血氧监测手环(5)，设定安全心率范围(HRL-HRH)和锻炼模式，选择共享用户和场景；
步骤C、云平台(6)将场景信息(里程、坡度、场景)同步至各跑步机，开始健身；场景信息包括里程、坡度和场景；
步骤D、各跑步机根据场景的坡度梯度和里程确定当前的跑步机坡度；
步骤E、各跑步机通过心率和血氧监测手环(5)获取实时心率，通过跑步机速度控制方法实现实时跑步机速度控制；
步骤F、各跑步机通过动作捕捉装置(3)捕捉用户实时动作信息，并将动作信息、心率、血氧传送至云平台，联机用户通过云平台共享动作信息、心率、血氧；
步骤G、运行过程中，心率超过安全心率上下限，跑步机自动停止；
步骤H、里程结束后，锻炼结束，并显示排名、平均心率、血氧信息。
8.根据权利要求7所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机的健身方法，其特征在于：所述锻炼模式包括竞技模式、一般模式和舒适模式。
9.根据权利要求7所述的一种基于虚拟场景共享的跑步机的健身方法，其特征在于：所述跑步机速度控制方法是获取用户当前跑步机速度V0、用户输入的安全心率范围(HRL-HRH)和锻炼模式确定用户下一分钟的跑步机速度Vt，三种模式Vt的计算方法分别为：
竞技模式下：Vt＝k1*(HRH-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比；
一般模式下：Vt＝k1*((HRH+HRL)/2-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比；
舒适模式下：Vt＝k1*(HRL-Hr)*Vs+V0，(Hr≤HRH)；其中k1为加速系数，Vs为心率速度比。
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