CN110841242A

CN110841242A - 一种健身车、用于健身车的检测方法、装置及介质

Info

Publication number: CN110841242A
Application number: CN201911182618.3A
Authority: CN
Inventors: 张凯琦; 林建德
Original assignee: Fujian University of Technology
Current assignee: Fujian University of Technology
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-02-28

Abstract

本发明实施例公开了一种健身车、用于健身车的检测方法、装置及介质。该健身车包括健身车本体、磁铁栅盘、霍尔传感器、心率检测模块、第一控制模块和第二控制模块；健身车本体包括飞轮、飞轮支架、饰盖组合、车架和扶手；磁铁栅盘间隔预设角度安装在飞轮上，霍尔传感器安装在飞轮支架上，心率检测模块安装在扶手上，第一控制模块安装在飞轮支架上，第二控制模块安装在饰盖组合上；第一控制模块，与霍尔传感器相连，用于统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值；第二控制模块，与心率检测模块相连，用于获取健身车使用者的骑行心率值。本发明实施例的技术方案，以实现获取更准确的健身车运动数据，且提升用户体验感受。

Description

一种健身车、用于健身车的检测方法、装置及介质

技术领域

本发明实施例涉及智能化辅助运动器械技术领域，尤其涉及一种健身车、用于健身车的检测方法、装置及介质。

背景技术

健身车是由美国私人教练兼极限运动员JOHNNYG于二十世纪八十年代首创，是一种结合了音乐、视觉效果等独特的充满活力的室内自行车训练课程。健身车在克服了室外行驶的一切缺点后，由于技术上的改进，使得这项运动在简单易学之余，成为一项能够使全身得到锻炼的有氧运动。随着健身车市场需求越来愈大，各个年龄层及不同职业人群都参与到健身车运动中。

因为不同的年龄层不同体质的人参与健身车健身项目，现有的健身车缺乏争对不同人群的运动强度调节，主要体验在健身车使用方式单一，传统健身车存在缺乏运动数据反馈，交互性差，用户体验感低的弊端。

发明内容

本发明实施例提供一种健身车、用于健身车的检测方法、装置及介质，以实现获取更好更准确的健身车运动数据，适用范围广，且提升用户体验健身车的感受。

第一方面，本发明实施例提供了一种健身车，该健身车包括健身车本体、磁铁栅盘、霍尔传感器、心率检测模块、第一控制模块和第二控制模块；

所述健身车本体包括飞轮、飞轮支架、饰盖组合、车架和扶手；

所述磁铁栅盘间隔预设角度安装在所述飞轮上，所述霍尔传感器安装在所述飞轮支架上，所述心率检测模块安装在所述扶手上，所述第一控制模块安装在所述飞轮支架上，所述第二控制模块安装在所述饰盖组合上；

所述第一控制模块，与所述霍尔传感器相连，用于在所述健身车被使用时，统计所述霍尔传感器产生的脉冲信号并计算所述健身车使用者的骑行速度值；

所述第二控制模块，与所述心率检测模块相连，用于在所述健身车被使用时，获取所述健身车使用者的骑行心率值。

可选的，所述健身车还包括磁阻旋钮；所述磁阻旋钮安装在所述车架上；

所述磁阻旋钮用于在所述健身车被使用时，增大所述健身车的骑行阻力。

可选的，所述健身车还包括显示终端；所述显示终端分别与所述第一控制模块以及所述第二控制模块相连；

所述显示终端，用于将所述健身车使用者的骑行速度值和骑行心率值显示在所述显示终端的显示屏上。

第二方面，本发明实施例还提供了一种用于健身车的检测方法，该用于健身车的检测方法包括：

在所述健身车被使用时，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值；

获取所述健身车使用者的骑行心率值。

可选的，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度，包括：

接收所述霍尔传感器预设时间内产生的所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号统计计算得到所述健身车使用者的骑行速度。

可选的，获取所述健身车使用者的骑行心率值，包括：

采集所述健身车使用者的心率波形数据，并根据所述心率波形数据计算得到所述健身车使用者的骑行心率值。

可选的，用于健身车的检测方法还包括：

将检测到的所述健身车使用者的骑行速度值和所述骑行心率值显示在显示终端的显示屏上。

可选的，用于健身车的检测方法还包括：

由所述健身车使用者以用户身份登录所述显示终端，以及选择所述健身车的使用场景。

第三方面，本发明实施例还提供了一种用于健身车的检测装置，该用于健身车的检测装置包括：

骑行速度值确定模块，用于在所述健身车被使用时，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值；

骑行心率值模块，用于获取所述健身车使用者的骑行心率值。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本发明实施例任一所述的用于健身车的检测方法。

本发明实施例的技术方案，所述健身车包括健身车本体、磁铁栅盘、霍尔传感器、心率检测模块、第一控制模块和第二控制模块；所述健身车本体包括飞轮、飞轮支架、饰盖组合、车架和扶手；所述磁铁栅盘间隔预设角度安装在所述飞轮上，所述霍尔传感器安装在所述飞轮支架上，所述心率检测模块安装在所述扶手上，所述第一控制模块安装在所述飞轮支架上，所述第二控制模块安装在所述饰盖组合上；所述第一控制模块，与所述霍尔传感器相连，用于在所述健身车被使用时，统计所述霍尔传感器产生的脉冲信号并计算所述健身车使用者的骑行速度值；所述第二控制模块，与所述心率检测模块相连，用于在所述健身车被使用时，获取所述健身车使用者的骑行心率值。以实现获取更好更准确的健身车运动数据，适用范围广，且提升用户体验健身车的感受。

附图说明

图1是本发明实施例一提供一种健身车的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的示例性的10kg飞轮组装的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的示例性的扶手组装的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的示例性的饰盖组合的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的示例性的车架的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的示例性的健身车仿真软件界面的登录界面的示意图；

图7是本发明实施例二提供的一种用于健身车的检测方法的流程图；

图8是本发明实施例三提供的一种用于健身车的检测方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的霍尔传感器测速的电气原理图；

图10是本发明实施例提供的心率传感器计算部分的电气原理图；

图11是本发明实施例四提供的一种用于健身车的检测装置的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图1是本发明实施例一提供一种健身车的结构示意图。该健身车可用于日常健身运动使用。参见图1，该健身车包括健身车本体、磁铁栅盘2、霍尔传感器3、心率检测模块7、第一控制模块4和第二控制模块8；

所述健身车本体包括飞轮1、飞轮支架、饰盖组合、车架和扶手；

其中，图2是本发明实施例提供的示例性的10kg飞轮组装的结构示意图，参见图1和图2，磁铁栅盘2以间隔4.5°划分80格装在飞轮上，圆柱形强磁铁21直径5mm厚度3mm装在磁铁栅盘2上共80个。

图3是本发明实施例提供的示例性的扶手组装的结构示意图，参见图1和图3，心率检测模块7用于戴在使用者手腕上，收集处理心率波形数据，并将采集到的心率波形数据反馈至第二控制模块8。可选的，心率检测模块7可以为心率传感器手环，第二控制模块8可以为Arduino uno控制板。

图4是本发明实施例提供的示例性的饰盖组合的结构示意图，参见图1和图4，饰盖组合可以为单车飞轮架饰盖41，霍尔传感器3装在饰盖41上，用于统计霍尔传感器检测磁铁时的脉冲个数，并将所述脉冲个数发送至第一控制模块4，第一控制模块4可以为Arduino uno控制板。

在上述各实施例的基础上，所述健身车还包括磁阻旋钮6；所述磁阻旋钮安装在所述车架上；

图5是本发明实施例提供的示例性的车架600的结构示意图，参见图1和图5，图5中的车架可以为弧形车架，车架可以是弧形刹车架位置，弧形车架装在弧形刹车架上，电磁铁61用于磁阻力制动。

由于传统健身车通过增加给刹车片压力来增强阻力的摩擦来制动方式，这样既因为摩擦产生工作噪音，影响使用环境，又会造成长时间使用之后刹车片磨损，从而降低健身车使用寿命。为了解决这个问题，本发明是实施例采用磁阻力制动的方式，通过电磁铁的磁场作用产生反向作用力制动刹车或增大健身车阻力，这种非接触式的刹车增加阻力方式可以有效地解决健身车噪音和使用寿命的问题。

在上述各实施例的基础上，所述健身车还包括显示终端9；所述显示终端分别与所述第一控制模块以及所述第二控制模块相连；

因为不同的年龄层不同体质的人参与健身车健身项目，现有的健身车缺乏争对不同人群的运动强度调节，主要体验在健身车使用方式单一，同时，传统健身车存在缺乏运动数据反馈，交互性差，用户体验感低的弊端。

图6是本发明实施例提供的示例性的健身车仿真软件界面的登录界面的示意图，参见图6，在该仿真软件交互界面上可以选择健身车的骑行场景，并在健身者使用单车骑行的时候，在场景中根据健身车骑行的不断移动，实时在该健身车仿真软件界面上对应的速度栏和心率栏显示具体的健身车使用者的骑行速度值和骑行心率值。

实施例二

图7为本发明实施例二提供的一种用于健身车的检测方法的流程图，本实施例可适用于针对不同人群的运动数据进行直观的显示与调节的情况，该方法可以由用于健身车的检测装置来执行，该装置可以通过软件和/或硬件的形式实现。具体包括如下步骤：

S110、在所述健身车被使用时，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值。

以现有技术中的自行车码表举例，自行车码表测速原理也采用霍尔磁性感应计数方法，但是经过示波器波形测试，发现码表测速的波形频率精准度不高，存在测试频率波形不稳定以及测试精度低的问题。究其原因是，自行车码表只有一个磁铁感应测速点，每转一圈计一次数，这样的检测频率无法反映实时的单车飞轮转速，从而降低了测速的精度。

针对现有技术的问题，本发明实施例通过使用光栅盘多次感应测速的光电传感器测速法，因为光栅盘的使用，可以以光栅来划分间隔，从而实现单位时间内多次测量，解决了由于光电传感器存在感应幅度低会影响感应效果的问题，从而结合以上两种测速方式，本发明实施例设计了80分度每隔4.5°的磁铁栅盘，来实现健身车的测速方式。

S120、获取所述健身车使用者的骑行心率值。

手握心率传感器是现在健身车上最常用的测心率的传感器，但是手握心率传感器测量运动时的心率，其存在的最大问题是测量的时候必须双手都按在心率感应接收电极片上，在很大程度上限制了健身使用者的运动动作和位置，而且同时造成了测量数据的不灵敏。

针对现有技术的问题，本发明实施例采用心率手环式传感器收集数据，选择了HXDZ—30105—ACC心率血氧传感器。该传感器采用绿光波光电传感器通过光电容积法测量人体的脉搏信号，佩戴方便，测量精准，同时没有使用手握心率传感器那样对测量位置的局限。

本发明实施例的技术方案，通过在所述健身车被使用时，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值，获取所述健身车使用者的骑行心率值。在其方法的硬件实现上，解决了现有全数字智能化健身车体积笨重需要放置的室内空间大，设备质量大，无法拆卸，不利于移动运输，同时价格高昂，远超一般家庭的支付能力。属于高端健身器材。性价比低，市场小的问题，实现了获取更好更准确的健身车运动数据，适用范围广，且提升用户体验健身车的感受。

实施例三

图8为本发明实施例三提供的一种用于健身车的检测方法的流程图。本实施例以上述实施例为基础进行优化。

相应的，本实施例的方法具体包括：

S210、由所述健身车使用者以用户身份登录所述显示终端，以及选择所述健身车的使用场景。

具体的，健身车使用者首先将两条数据线分别插在计算机的两个USB接口上，并且开启串口助手，使得两个USB接口转成串口，接着，打开极运健身车软件，进入用户登录界面，输入之前注册的账号和密码，最后，选择想要进入的仿真模拟场景里准备骑行。

S220、在所述健身车被使用时，接收所述霍尔传感器预设时间内产生的所述脉冲信号，并根据所述脉冲信号统计计算得到所述健身车使用者的骑行速度。

具体的，结合上述各实施例中的健身车，健身车使用者将心率传感器手环戴在手腕部位，注意光信号发射器对准手腕皮肤，健身车使用者坐上单车开始踩踏脚踏板骑行，脚踏板旋转通过皮带轮传动带动飞轮旋转，飞轮轮盘外围磁铁栅盘也随着飞轮旋转，固定在飞轮支架上的霍尔传感器检测圆柱形强磁铁经过产生脉冲信号，同时Arduino uno控制板对脉冲进行单位时间内计数，统计每秒有几个脉冲产生意味着由几个磁铁通过，并将每秒脉冲信号个数发送至上位机计算机，再由软件进行统计后根据公式V＝M(脉冲数)X C(飞轮周长)/80(磁铁数)，进行计算健身者骑行速度。

可以理解的是霍尔传感器测速是由下位机Arduino控制板收集霍尔传感器单位时间内，由于霍尔元件在磁铁接近时的霍尔效应产生高低电位落差而形成的脉冲计数并发送给上位机进行速度计算，上位机在仿真软件后台代码中计算行驶速度公式V＝M(每秒脉冲数)X C(飞轮周长)/n(轮毂上磁铁的总数量)，既 42cmXΠX M/80/100，计算出具体行驶速度。

图9是本发明实施例提供的霍尔传感器测速的电气原理图，参见图10，霍尔传感器测速的电路原理图就是Arduino的三个串口数值信号接受口Pin2、5V 电源接口和GND接地口分接霍尔传感器的信号输出接口和其正负极。再由 Arduino板上的USB接口通过数据线和上位机计算机进行数据交互。

S230、采集所述健身车使用者的心率波形数据，并根据所述心率波形数据计算得到所述健身车使用者的骑行心率值。

具体的，健身者手腕上带着的心率传感器通过光信号发送以光电传感器为信号为信号接收器向Arduino uno控制板发送心率波形信号，接收由于人体皮肤静脉的跳动而产生的电位信号差个数，并转化成人体的心率波动脉冲数，最终经由计算将具体数值呈现在软件放真界面上。

可以理解的是心率传感器部分是直接在下位机程序中根据绿光的光波引起的光电传感器信号脉冲计算出心率值，再由串口输入显示在仿真模拟界面上具体的HR心率数值。

图10是本发明实施例提供的心率传感器计算部分的电气原理图，参见图 10，心率传感器的五个接口VCC、GND、SDA、SCL、I-M分别接Arduino板的5V、GND和数字信号输入pin10，SDA数据线接口和SCL控制线接口分别一一对应连接。

S240、将检测到的所述健身车使用者的骑行速度值和所述骑行心率值显示在显示终端的显示屏上。

具体的，健身车使用者的骑行速度值和所述骑行心率值通过上位机处理转化成直观而动态的速度和心率符号变化和具体数值呈现在仿真界面上，而画面中的场景可以随着骑行者的骑行而实时推动动画动态移动，并随着骑行者踩踏单车脚踏板快慢而实时动态变化场景前进速度，仿真模拟真实户外骑行。

可以理解的是当健身者想要减速或者增大骑行阻力，可以旋转车架上的磁阻旋钮，增大弧形车架上的电磁铁供电，从而增大磁阻力，起到制动或者增大骑行阻力的作用。

随着健身车市场需求越来愈大，各个年龄层及不同职业人群都参与到健身车运动中，它的普适性就受到了挑战，为了适应不同年龄层和不同体质的人群的健身强度需求，需要在原有健身车的基础上，通过数字化和智能化手段使其更加贴合使用者需求。本发明实施例的要点就是通过传感器、单片机和计算机建立一套数据收集、传输、反馈的仿真交互系统，来实现健身车的智能化和数字化。争对于单车测速和测运动心率，现有的技术方案有自行车码表测速和手握心率模块测单车骑行心跳。但是这些已有的传感器装置使用效果并不佳。

现有全数字智能化健身车体积笨重需要放置的室内空间大，设备质量大，无法拆卸，不利于移动运输，同时价格高昂，远超一般家庭的支付能力。属于高端健身器材。性价比低，市场小。本发明实施例为了解决现有全数字智能化健身车性价比低的问题，采用3D打印技术制造数字化设备硬件主体，所有传感器包括下位机单片机上位机控制器皆可拆卸，可以应用于所有普通不包裹飞轮的健身车，这样的设计可以大大降低全数字智能化健身车的价位，使其具有普适性。

实施例四

图11为本发明实施例四提供的一种用于健身车的检测装置的结构图，本实施例可适用于针对不同人群的运动数据进行直观的显示与调节的情况。

如图11所示，所述用于健身车的检测装置包括：骑行速度值确定模块310 和骑行心率值模块320，其中：

骑行速度值确定模块310，用于在所述健身车被使用时，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值；

骑行心率值模块320，用于获取所述健身车使用者的骑行心率值。

本实施例的用于健身车的检测装置，通过在所述健身车被使用时，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度值，获取所述健身车使用者的骑行心率值。在其方法的硬件实现上，解决了现有全数字智能化健身车体积笨重需要放置的室内空间大，设备质量大，无法拆卸，不利于移动运输，同时价格高昂，远超一般家庭的支付能力。属于高端健身器材。性价比低，市场小的问题，实现了获取更好更准确的健身车运动数据，适用范围广，且提升用户体验健身车的感受。

在上述各实施例的基础上，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度，包括：

在上述各实施例的基础上，获取所述健身车使用者的骑行心率值，包括：

在上述各实施例的基础上，还包括：

上述各实施例所提供的用于健身车的检测装置可执行本发明任意实施例所提供的用于健身车的检测方法，具备执行用于健身车的检测方法相应的功能模块和有益效果。

实施例五

本发明实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的用于健身车的检测方法，该方法包括：

获取所述健身车使用者的骑行心率值。

当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的用于健身车的检测方法中的相关操作。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括—— 但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、 Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN) —连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种健身车，其特征在于，包括健身车本体、磁铁栅盘、霍尔传感器、心率检测模块、第一控制模块和第二控制模块；

2.根据权利要求1所述的健身车，其特征在于，还包括磁阻旋钮；所述磁阻旋钮安装在所述车架上；

3.根据权利要求1所述的健身车，其特征在于，还包括显示终端；所述显示终端分别与所述第一控制模块以及所述第二控制模块相连；

4.一种用于健身车的检测方法，其特征在于，包括：

获取所述健身车使用者的骑行心率值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，统计霍尔传感器产生的脉冲信号并计算健身车使用者的骑行速度，包括：

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述健身车使用者的骑行心率值，包括：

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

由所述健身车使用者以用户身份登录显示终端，以及选择所述健身车的使用场景。

9.一种用于健身车的检测装置，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求4-8中任一所述的用于健身车的检测方法。