CN109821191A - 一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法，包括主控制模块，所述主控制模块电连接有供电模块、身体机能检测模块、语音读取模块、速度控制模块、心率监控模块、音频输出模块、蓝牙模块、身份信息注册模块和声音接收模块；本发明还提出一种基于压力控制动感单车速度控制系统控制方法，包括以下步骤：S1、用户进行身份信息认证，新用户进行信息注册。本发明采用面部识别及指纹识别区分用户，通过身体机能检测来为用户量身制定最佳骑行速度，语音提醒用户即时速度过高或过低，可由用户控制或主控制模块自动控制减速，有效保护用户不受伤害，且蓝牙模块可用于连接其他智能设备，使控制方式多样化。

Description

一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及系统方法领域，尤其涉及一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法。

背景技术

随着社会的发展，现代社会的人类变得越发忙碌，缺乏时间进行户外运动，于是越来越多的运动健身产品应运而生，跑步机、动感单车是这些运动器材中的代表产物。其中动感单车可以根据使用者的意愿进行最大速度的骑行，且不会发生真实骑车时侧翻等各种险情，对不会骑自行车的用户尤为友好，因此受到人们的追捧。

但是动感单车无法自己控制减速，现有技术中一般是通过按下刹车键直接刹车，这样做无法达到智能降速的效果，可能会使腿部肌肉在剧烈运动中突然停止运动而遭受拉伤。并且现有技术中动感单车无法对骑行速度提出要求，很多使用者会因骑行速度过慢而达不到锻炼效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法，其采用面部识别及指纹识别相结合来识别用户身份或者为新用户注册信息，通过身体机能检测来为用户量身制定最佳骑行速度，当用户骑行速度达不到锻炼效果时会有语音提醒，用户骑行速度超过身体机能承受范围时，也会有语音提醒，若用户不自己控制减速，主控制模块会自动控制减速，有效保护用户不受伤害。且蓝牙模块可用于连接其他智能设备，通过操控其他智能设备来控制单车减速，使控制方式多样化。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于压力控制动感单车速度控制系统，包括主控制模块，所述主控制模块电连接有供电模块、身体机能检测模块、语音读取模块、速度控制模块、心率监控模块、音频输出模块、WIFI模块、身份信息注册模块和声音接收模块，所述主控制模块由内嵌式微处理器及数据存储卡构成，所述蓝牙模块用于连接其他智能设备，所述供电模块用于动感单车设备供电，所述语音读取模块用于识别用户的语音指令，所述身体机能检测模块包括体重检测模块、身高扫描模块和BMI算法模块，用于检测用户体脂率等身体机能情况，所述心率监控模块包括光线发射模块、光线接收模块和心率计算模块，用于监测用户使用过程中心率值的变化情况，所述音频输出模块用于播放语音信息。

优选地，所述速度控制模块包括速度感应模块、动力源模块、液压传动模块、刹车模块、速度反馈模块，所述速度感应模块用于感应动感单车的速度，所述动力源模块用于为速度调控提供动力，所述液压传动模块用于传递动力源模块产生的动力，所述刹车模块用于调控速度，所述速度反快模块用于反馈调控后的速度是否达到要求。

优选地，所述动力源模块包括电机、齿轮和齿条，所述电机固定安装在动感单车上，所述齿轮同轴固定连接在电机输出轴末端，所述齿条安装在液压传动模块上，且和齿轮啮合。

优选地，所述液压传动模块包括第一活塞筒，第一活塞、液压管、第二活塞筒和第二活塞，所述第一活塞筒和第二活塞筒固定连接在动感单车上，所述第一活塞密封连接在第一活塞筒内部，所述第二活塞密封连接在第二活塞筒内部，所述液压管连通第一活塞筒和第二活塞筒，所述第一活塞和齿条固定连接。

优选地，所述刹车模块包括制动钳、第一刹车片，第二刹车片和制动盘，所述制动钳固定连接在第二活塞筒上端，所述第一刹车片固定连接在第二活塞侧壁上，所述第二刹车片固定连接在制动钳末端，所述制动盘与第一刹车片和第二刹车片之间配合连接。

优选地，所述身份信息注册模块包括面部识别模块、指纹识别模块和身份证读取模块，所述身份证读取模块用于识别用户信息，对服务器或存储卡中尚未登记的用户信息进行注册，并存储于服务器或存储卡中。

优选地，所述指纹识别模块包括装指纹图像处理芯片，用于采集用户指纹信息并与并与存储卡或服务器内的指纹信息比对，获取相应身份信息及服务信息，并发送相应指令至相关执行机构。

优选地，所述面部识别模块，包括静态、动态图像采集装置及数据处理单元，用于捕捉静态或动态人面部图像并与存储卡或服务器内存储的图像信息比对，获取相应身份信息及服务信息，并发送相应指令至相关执行机构。

优选地，所述声音接收模块包括主音频编解码模块和噪音过滤模块，所述主音频编解码模块包括用于接收语音的子麦克风和用于播放信息的子扬声器，所述噪音过滤模块用于接收语音时对外界噪音进行过滤。

本发明还提出一种基于压力控制动感单车速度控制系统控制方法，包括以下步骤：

S1、用户进行身份信息认证，新用户进行信息注册，通过体重检测模块、身高扫描模块和BMI算法模块检测身体机能，由主控制模块设定一个最佳骑行速度，老用户结合上次使用数据与身体检测，制定一个新的骑行速度；

S2、用户智能设备连接蓝牙连接单车，开始骑行，速度感应模块感应骑行速度，当速度不足以达到锻炼效果时，音频输出模块发出提醒，当速度超过用户身体机能承受范围时或者心率监控模块监测心率超标时，音频输出模块同样会发出提醒；

S3、用户听到提醒可以通过智能设备或语音读取模块控制降速，由主控制模块接收并处理后，发出信号控制电机转动，电机转速由主控模块分析用户身体机能确定；

S4、电机驱动齿轮啮合齿条移动，推动第一活塞滑动，从而通过液压传动的方式推动第二活塞往外滑动，第二活塞带动第一刹车片与第二刹车片配合制动盘对单车进行降速。

S5、骑行完成后，用户语音指令控制或者智能设备控制，主控制模块向电机发出一个渐变的信号，使电机的转速逐渐增大，从而使动感单车逐渐停下。

本发明具有以下有益效果：

1、通过设置身体机能检测模块，采用面部识别及指纹识别相结合来识别用户身份，区分新老用户，并从数据库中调取用户服务信息，为每个用户量身设定最合适的动感单车速度值；

2、集成语音控制心率监控于一体，既可以由用户语音控制动感单车减速，也可在用户心率超标时自动控制动感单车减速，有效达到保护用户的目的；

3、通过设置音频输出模块和速度反馈模块，可以智能提醒用户骑行速度是否达到锻炼效果或者是否超出体能承受范围；

4、通过设置蓝牙模块，可以将动感单车连接其他智能设备，比如手机和平板，通过其他智能设备来控制动感单车的速度。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法的系统框图；

图2为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法速度控制模块的系统框图；

图3为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法身份信息注册模块的系统框图；

图4为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法声音接收模块的系统框图；

图5为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法身体机能检测模块的系统框图；

图6为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法心率监控模块的系统框图；

图7为本发明提出的一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法的减速原理图。

图中：1齿轮、2齿条、3第一活塞筒、4第一活塞、5液压管、6第二活塞筒、7第二活塞、8制动盘、9第一刹车片、10制动钳、11第二刹车片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-7，一种基于压力控制动感单车速度控制系统及控制方法，包括主控制模块，主控制模块电连接有供电模块、身体机能检测模块、语音读取模块、速度控制模块、心率监控模块、音频输出模块、WIFI模块、身份信息注册模块和声音接收模块，主控制模块由内嵌式微处理器及数据存储卡构成，蓝牙模块用于连接其他智能设备，供电模块用于动感单车设备供电，语音读取模块用于识别用户的语音指令，身体机能检测模块包括体重检测模块、身高扫描模块和BMI算法模块，用于检测用户体脂率等身体机能情况，心率监控模块包括光线发射模块、光线接收模块和心率计算模块，用于监测用户使用过程中心率值的变化情况，音频输出模块用于播放语音信息。

速度控制模块包括速度感应模块、动力源模块、液压传动模块、刹车模块、速度反馈模块，速度感应模块用于感应动感单车的速度，动力源模块用于为速度调控提供动力，液压传动模块用于传递动力源模块产生的动力，刹车模块用于调控速度，速度反快模块用于反馈调控后的速度是否达到要求。

动力源模块包括电机、齿轮1和齿条2，电机固定安装在动感单车上，齿轮1同轴固定连接在电机输出轴末端，齿条2安装在液压传动模块上，且和齿轮1啮合。

液压传动模块包括第一活塞筒3，第一活塞4、液压管5、第二活塞筒6和第二活塞7，第一活塞筒3和第二活塞筒6固定连接在动感单车上，第一活塞4密封连接在第一活塞筒3内部，第二活塞7密封连接在第二活塞筒6内部，液压管5连通第一活塞筒3和第二活塞筒6，第一活塞4和齿条2固定连接。

刹车模块包括制动钳10、第一刹车片9，第二刹车片11和制动盘8，制动钳10固定连接在第二活塞筒6上端，第一刹车片9固定连接在第二活塞7侧壁上，第二刹车片11固定连接在制动钳10末端，制动盘8与第一刹车片和第二刹车片之间配合连接。

身份信息注册模块包括面部识别模块、指纹识别模块和身份证读取模块，身份证读取模块用于识别用户信息，对服务器或存储卡中尚未登记的用户信息进行注册，并存储于服务器或存储卡中。

指纹识别模块包括装指纹图像处理芯片，用于采集用户指纹信息并与并与存储卡或服务器内的指纹信息比对，获取相应身份信息及服务信息，并发送相应指令至相关执行机构。

面部识别模块，包括静态、动态图像采集装置及数据处理单元，用于捕捉静态或动态人面部图像并与存储卡或服务器内存储的图像信息比对，获取相应身份信息及服务信息，并发送相应指令至相关执行机构。

声音接收模块包括主音频编解码模块和噪音过滤模块，主音频编解码模块包括用于接收语音的子麦克风和用于播放信息的子扬声器，噪音过滤模块用于接收语音时对外界噪音进行过滤。

本发明中，采用面部识别及指纹识别相结合来识别用户身份或者为新用户注册信息，通过身体机能检测来为用户量身制定最佳骑行速度，当用户骑行速度达不到锻炼效果时会有语音提醒，用户骑行速度超过身体机能承受范围时，也会有语音提醒，若用户不自己控制减速，主控制模块会自动控制减速，有效保护用户不受伤害。且蓝牙模块可用于连接其他智能设备，通过操控其他智能设备来控制单车减速，使控制方式多样化。

本发明还提出一种基于压力控制动感单车速度控制系统控制方法，包括以下步骤：

S1、用户进行身份信息认证，新用户进行信息注册，通过体重检测模块、身高扫描模块和BMI算法模块检测身体机能，由主控制模块设定一个最佳骑行速度，老用户结合上次使用数据与身体检测，制定一个新的骑行速度；

S2、用户智能设备连接蓝牙连接单车，开始骑行，速度感应模块感应骑行速度，当速度不足以达到锻炼效果时，音频输出模块发出提醒，当速度超过用户身体机能承受范围时或者心率监控模块监测心率超标时，音频输出模块同样会发出提醒；

S3、用户听到提醒可以通过智能设备或语音读取模块控制降速，由主控制模块接收并处理后，发出信号控制电机转动，电机转速由主控模块分析用户身体机能确定；

S4、电机驱动齿轮1啮合齿条2移动，推动第一活塞4滑动，从而通过液压传动的方式推动第二活塞7往外滑动，第二活塞7带动第一刹车片9与第二刹车片11配合制动盘8对单车进行降速。

S5、骑行完成后，用户语音指令控制或者智能设备控制，主控制模块向电机发出一个渐变的信号，使电机的转速逐渐增大，从而使动感单车逐渐停下。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于压力控制动感单车速度控制系统，包括主控制模块，其特征在于，所述主控制模块电连接有供电模块、身体机能检测模块、语音读取模块、速度控制模块、心率监控模块、音频输出模块、蓝牙模块、身份信息注册模块和声音接收模块，所述主控制模块由内嵌式微处理器及数据存储卡构成，所述蓝牙模块用于连接其他智能设备，所述供电模块用于动感单车设备供电，所述语音读取模块用于识别用户的语音指令，所述身体机能检测模块包括体重检测模块、身高扫描模块和BMI算法模块，用于检测用户体脂率等身体机能情况，所述心率监控模块包括光线发射模块、光线接收模块和心率计算模块，用于监测用户使用过程中心率值的变化情况，所述音频输出模块用于播放语音信息。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述速度控制模块包括速度感应模块、动力源模块、液压传动模块、刹车模块、速度反馈模块，所述速度感应模块用于感应动感单车的速度，所述动力源模块用于为速度调控提供动力，所述液压传动模块用于传递动力源模块产生的动力，所述刹车模块用于调控速度，所述速度反馈模块用于反馈调控后的速度是否达到要求。

3.根据权利要求2所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述动力源模块包括电机、齿轮（1）和齿条（2），所述电机固定安装在动感单车上，所述齿轮（1）同轴固定连接在电机输出轴末端，所述齿条（2）安装在液压传动模块上，且和齿轮（1）啮合。

4.根据权利要求3所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述液压传动模块包括第一活塞筒（3）、第一活塞（4）、液压管（5）、第二活塞筒（6）和第二活塞（7），所述第一活塞筒（3）和第二活塞筒（6）固定连接在动感单车上，所述第一活塞（4）密封连接在第一活塞筒（3）内部，所述第二活塞（7）密封连接在第二活塞筒（6）内部，所述液压管（5）连通第一活塞筒（3）和第二活塞筒（6），所述第一活塞（4）和齿条（2）固定连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述刹车模块包括制动钳（10）、第一刹车片（9），第二刹车片（11）和制动盘（8），所述制动钳（10）固定连接在第二活塞筒（6）上端，所述第一刹车片（9）固定连接在第二活塞（7）侧壁上，所述第二刹车片（11）固定连接在制动钳（10）末端，所述制动盘（8）与第一刹车片和第二刹车片之间配合连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述身份信息注册模块包括面部识别模块、指纹识别模块和身份证读取模块，所述身份证读取模块用于识别用户信息，对服务器或存储卡中尚未登记的用户信息进行注册，并存储于服务器或存储卡中。

7.根据权利要求6所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述指纹识别模块包括装指纹图像处理芯片，用于采集用户指纹信息并与并与存储卡或服务器内的指纹信息比对，获取相应身份信息及服务信息，并发送相应指令至相关执行机构。

8.根据权利要求6所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述面部识别模块，包括静态、动态图像采集装置及数据处理单元，用于捕捉静态或动态人面部图像并与存储卡或服务器内存储的图像信息比对，获取相应身份信息及服务信息，并发送相应指令至相关执行机构。

9.根据权利要求1所述的一种基于压力控制动感单车速度控制系统，其特征在于，所述声音接收模块包括主音频编解码模块和噪音过滤模块，所述主音频编解码模块包括用于接收语音的子麦克风和用于播放信息的子扬声器，所述噪音过滤模块用于接收语音时对外界噪音进行过滤。

10.本发明还提出一种基于压力控制动感单车速度控制系统控制方法，包括以下步骤：

S1、用户进行身份信息认证，新用户进行信息注册，通过体重检测模块、身高扫描模块和BMI算法模块检测身体机能，由主控制模块设定一个最佳骑行速度，老用户结合上次使用数据与身体检测，制定一个新的骑行速度；

S2、用户智能设备连接蓝牙连接单车，开始骑行，速度感应模块感应骑行速度，当速度不足以达到锻炼效果时，音频输出模块发出提醒，当速度超过用户身体机能承受范围时或者心率监控模块监测心率超标时，音频输出模块同样会发出提醒；

S3、用户听到提醒可以通过智能设备或语音读取模块控制降速，由主控制模块接收并处理后，发出信号控制电机转动，电机转速由主控模块分析用户身体机能确定；

S4、电机驱动齿轮（1）啮合齿条（2）移动，推动第一活塞（4）滑动，从而通过液压传动的方式推动第二活塞（7）往外滑动，第二活塞（7）带动第一刹车片（9）与第二刹车片（11）配合制动盘（8）对单车进行降速；

S5、骑行完成后，用户语音指令控制或者智能设备控制，主控制模块向电机发出一个渐变的信号，使电机的转速逐渐增大，从而使动感单车逐渐停下。