CN111388950A

CN111388950A - 一种多功能跑步机

Info

Publication number: CN111388950A
Application number: CN202010187776.4A
Authority: CN
Inventors: 王冰心; 宋斌
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-03-17
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-07-10

Abstract

本发明公开了一种多功能跑步机，在跑步机前面板上增加了一个红外热像仪，实现对用户热感图像的捕捉。在跑台传送带下方配置压力传感器阵列，用于实现测量用户体重、位置、步频、跑步姿态信息；在跑台两侧和面板扶手处增加跑台电极和扶手电极，用于实现测量用户体脂以及心率测量。当用户在跑步时，通过上述红外热像仪、压力传感器以及跑台电极和扶手电极采集用户数据，并通过处理器实现数据处理和分析，完成以安全急停、手势控制、步频步态和位置监测以及健康监测。本发明安全性高，避免用户跑步过程中需要精确对准按键的繁琐操作过程，提高了用户体验。

Description

一种多功能跑步机

技术领域

本发明属于健身跑步器材技术领域，具体涉及一种多功能跑步机。

背景技术

随着社会的快速发展，人民的生活水平不断提高，人们对自身健康、身材体型、生活质量的关注越来越多，人们愿意花更多的时间进行健身、减肥、运动等有益身心健康的活动。然而，近年来户外空气质量堪忧，严重的雾霾天气与人们渴望到户外进行体育运动的愿望，形成了鲜明的矛盾。因此，购买跑步机在户内进行运动，成为了很多人的选择，社会对跑步机的需求量越来越大。

对于用户摔倒、离开等异常情况，跑步机需要自动停止运转，防止机器继续运转时导致二次事故的发生。现有的技术方案是，使用带有磁铁的安全锁，一端为磁铁，吸附到跑步机前面板的安全开关上，一端为夹子，夹在用户的衣服上。当出现摔倒等意外时，用户将安全锁上的磁铁拉离面板，跑步机检测到异常后，实现安全急停。但是该方案的缺点是，安全锁的夹子并不总能可靠地固定在用户身上，如果用户摔倒，夹子首先脱落，便无法起到安全急停的保护作用；其次，用户跑步时一直佩戴着安全锁，用户体验很差，导致很多用户跑步时不愿意佩戴，从而产生更大的安全隐患。

为了实现用户对跑步机的控制操作，当前有两种实现方案：一种是采用机械按键的方式，用户通过按压控制面板上的各种按键，实现对跑步机启停、加减速、运动模式等功能的控制；另一种是采用电容式触摸屏，用户通过手指触摸屏幕上指示的各种按钮，实现对跑步机功能的控制。但是该方案技术陈旧，用户体验较差。首先，用户在跑步过程中，身体在不断晃动，很难将手指准确地定位到面板上的指定位置进行按压或触摸，在用户极端疲惫的状态下，一边跑步，一边要多次对准按钮进行操作，存在很大的安全隐患，并导致用户体验变差；其次，用户运动过程中，手指大概率会出汗潮湿，可能导致电容式触摸屏无法正常识别出用户的触摸指令。

当前跑步机对人体健康监测的功能，停留在心率监测方面。通过心率监测，对人体运动强度做出预警。但是上述健康监测方案，功能单一，无法获取人体全面的健康数据。在缺乏健康数据的情况下，不能给出详细的健康报告。

综上所述，目前市面上已经量产的跑步机，功能单一，技术陈旧，仅能满足跑步的单一需求，安全性差，难以实时监测人体健康状况。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种多功能跑步机，安全性高，避免用户跑步过程中需要精确对准按键的繁琐操作过程，提高了用户体验。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：

一种多功能跑步机，包括：红外热像仪，用于采集跑台上方的热成像信息，并将采集的热成像信息发送给热成像图像处理器；

所述热成像图像处理器用于根据热成像信息识别判断用户是否出现在跑台上，并将识别判断结果发送给中央处理器，当用户未出现在跑台上时，所述中央处理器控制跑步机急停单元工作；

所述热成像图像处理器还用于根据热成像信息识别用户的实际手势信息，并将实际手势信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于将实际手势信息与若干预设手势信息比对，当实际手势信息与预设手势信息相同时，所述中央处理器控制该预设手势信息对应的执行单元工作；

压力传感器，若干所述压力传感器阵列布置在跑台传送带下方，用于采集用户体重信息，并将体重信息发送给所述中央处理器；

用户信息创建模块，用于创建用户的身高信息、性别信息和年龄信息，并将创建的身高信息、性别信息和年龄信息发送给所述中央处理器；

体脂传感器模块，所述体脂传感器模块与设置在扶手上的扶手电极和设置在跑台上的跑台电极电连接，用于通过跑台电极和扶手电极获取人体阻抗信息，并将阻抗信息发送给所述中央处理器；

所述中央处理器用于根据人体阻抗信息、身高信息、性别信息和年龄信息计算人体总水分信息，根据体重信息和人体总水分信息计算用户脂肪含量信息，根据人体总水分信息和脂肪含量信息计算BMI信息、肌肉重量信息、蛋白质重量信息、骨量信息和基础代谢信息。

进一步地，压力传感器还用于采集用户的左右脚位置信息，并将左右脚位置信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于根据左右脚位置信息计算用户重心偏离跑台中心的偏差值，当偏差值大于设定的阈值时，发出报警信息，提醒用户回正。

进一步地，压力传感器还用于采集用户的左右脚压力信息，并将左右脚压力信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于根据左右脚压力信息以及用户体重信息判断用户跑步姿态重心位置，当用户跑步姿态重心偏左，则发出用户向右侧转移重心的建议信息；当用户跑步姿态重心偏右，则发出用户向左侧转移重心的建议信息。

进一步地，压力传感器还用于采集用户的左右脚下压时间信息，并将左右脚下压时间信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于根据左右脚下压时间信息计算用户跑步的步频信息，并将步频信息发送给驱动器，所述驱动器用于根据步频信息调节跑台电动机的转速。

进一步地，所述中央处理器还用于将步频信息发送给多媒体控制中心，所述多媒体控制中心用于根据步频信息调节播放音乐的BPM，使BPM与用户跑步频率一致。

进一步地，所述红外热像仪还用于测量用户体温信息，并将体温信息发送给所述中央处理器。

进一步地，还包括心率测试模块，所述心率测试模块与扶手电极电连接，用于测量用户心率信息，并将心率信息发送给所述中央处理器。

进一步地，还包括游戏存储模块，用于存储体感游戏；

游戏控制执行模块，用于根据所述红外热像仪采集的用户的热成像信息和所述压力传感器采集的用户的左右脚压力信息以及位置信息，控制体感游戏的执行。

进一步地，所述红外热像仪设置在跑步机前面板位置，且红外热像仪的中轴线与水平线夹角可调，调节范围为30°到60°。

进一步地，所述跑台电极设置在跑台两侧的凹槽中，所述跑台传送带下面设置有磁铁，在使用跑台电极时，所述跑台电极固定在所述磁铁上

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明一种多功能跑步机，可以杜绝传统跑步机使用磁铁安全锁可能产生的安全隐患，通过无线红外热像感知，可以更精确判断用户的异常状态，有效实现安全急停，另一方面，不需要用户佩戴安全锁，改善了用户体验。通过红外热像仪对用户手势做出识别判断，杜绝了汗湿的手指按压触摸屏失灵的问题，避免用户跑步过程中需要精确对准按键的繁琐操作过程，实现了无触摸的遥感手势控制，极大地提升了用户使用体验。通过多传感器融合技术，对红外热像仪、压力传感器阵列和体脂传感器等测量的数据进行综合分析，获得用户全方位的健康和运动过程数据，一键生成更为精确的健康报告，为优化运动过程提出指导性建议。通过压力传感器阵列，获得用户全方位的步态、步频及位置信息，能够更全面地评估用户运动过程中的姿态问题，及时提醒用户尽可能的位于跑台中心位置，避免发生危险，实现更为精准的自适应调速，并配合多媒体技术，增强跑步的娱乐性。另外，设置有跑步体感类游戏，给用户提供更多的运动娱乐性和游戏性，有利于增加用户使用跑步机的时长，使跑步机有了更多的使用场景，极大地提升了用户体验。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明跑步机的结构示意图；

图2为跑台电极使用时的结构示意图；

图3为压力传感器阵列信息传输示意图；

图4为本发明跑步机硬件总设计示意图；

图5为急停流程图；

图6为用户在跑台上偏离跑台中心位置时的示意图；

图7为步频步态和位置监测流程图；

图8为舞蹈游戏示意图；

图9为舞蹈游戏实施原理图；

图10为跑酷游戏示意图；

图11为跑酷游戏流程图。

图中：1-红外热像仪；2-扶手电极；3-跑台电极；4-压力传感器；5-磁铁；6-显示屏；7-自回缩导线；8-电极金属片。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

作为本发明的某一具体实施方式，一种多功能跑步机，如图1所示，在跑步机显示屏6位置的前面板上增加了一个红外热像仪1，实现对用户热感图像的捕捉。在跑台传送带下方配置阵列有若干压力传感器4，用于实现测量用户体重、位置、步频、跑步姿态信息；在跑台两侧和面板扶手处增加跑台电极3和扶手电极2，用于实现测量用户体脂以及心率测量。当用户在跑步时，通过上述红外热像仪、压力传感器以及跑台电极和扶手电极采集用户数据，并通过处理器实现数据处理和分析，完成以下功能：

一、安全急停：当用户正常跑步时，红外热像仪拍摄到的热图像中必然包含用户的上半身图像，由于用户体温必然明显高于环境温度，因此，处理器可通过热成像图对用户进行实时监测。

二、手势控制：红外热像仪通过捕捉用户特定的手势动作，经过处理器分析得出控制指令，完成对跑步机启停、加减速和运动模式的控制。

三、步频步态和位置监测：通过压力传感器阵列采集用户跑步的步频信息，实现用户跑步状态监测，实现跑步机转速的自适应控制；通过对左右脚压力值的测量，对用户运动时的平衡性和协调性进行评估，并给出改进意见；通过压力传感器定位用户的中心位置，当用户偏离中心位置超过一定阈值后，发出警报信息，提醒用户回到跑台中心，防止发生摔倒等安全事故。

四、健康监测：通过红外热像仪测量用户运动过程中体温的动态变化，并依据体温数据，控制跑步机实现热身运动、有氧运动、跑后恢复等模式的自适应控制，并对用户过量运动进行提醒；在停止跑步时，可将跑台下方的两个跑台电极拿出吸附到跑台上，用户脚踩到跑台电极上方，双手紧握扶手电极，测量体脂数据，压力传感器阵列测量体重，从而实现高级体脂称的功能。综合运动过程数据和静止体重、体脂数据，可以生成用户的健康报告，并给出后续的运动指导意见。

五、体感游戏：在跑步机面板中植入体感游戏，通过热像仪捕捉用户动作实现动作检测，通过压力传感器阵列实现用户脚步位置信息检测，从而可以在跑步机上游玩如跳舞游戏、音乐节奏游戏、体感运动类游戏。

结合图2、图3和图4所示，本发明红外热像仪采用高性能集成微型红外热成像传感器。为了精确区分用户身体、手势和背景信息，本发明使用高分辨率的红外热成像传感器，要求视场角在35°以上，分辨率大于等于320*240，测温误差控制在±0.5℃以内。热像仪镜头中轴线与水平线夹角30°到60°之间可调，允许用户根据不同身高进行手动调节校准。

两个扶手电极位于两侧的扶手处，与心率传感器共用电极；两个跑台电极位于跑台两侧，跑台电极内部使用铁材质，表面镀一层绝缘漆，上表面分别固定两个电极金属片8。使用时用户可拉出跑台电极，将其吸附到跑台中心磁铁位置处，用户双脚站在跑台电极上，双手紧握扶手电极，进行体脂测试。跑台电极通过自回缩导线7连接到跑步机内部，如图2。测试完毕后，将跑台电极重新装回跑台两侧。

跑台传送带下方布置一层压力传感器阵列，压力传感器在图2中虚线的交点位置，各压力传感器通过矩阵方式进行网络互连，压力传感器传输协议为总线型协议，压力传感器输出信号通过总线汇总至总线控制器上，控制器将数据做调理、滤波后，发送给中央处理器，实现压力传感信息的上报，压力传感器实现方案如图3所示。

用户在跑步过程中，身体必定处于红外热像仪成像的范围内。红外热像仪采集回的图像为一个温度值明显高于背景温度的用户热成像照片。根据该成像信息，通过跑步机内置的图像处理算法进行识别，判断用户是否出现在图像中，从而判别用户是否出现摔倒等异常情况。

如图5所示，本发明一种多功能跑步机，红外热像仪用于采集跑台上方的热成像信息，并将采集的热成像信息发送给热成像图像处理器，热成像图像处理器用于根据热成像信息识别判断用户是否出现在跑台上，并将识别判断结果发送给中央处理器，当用户未出现在跑台上时，中央处理器控制跑步机急停单元工作。具体结合图6所示：

1)当用户启动跑步命令时，电机启动运转；

2)此时，红外热像仪开始实时采集热成像图片，并将图片传送给热成像图像处理器；

3)图像处理算法1：对热成像图片首先进行前景和背景区域分割；

4)图像处理算法2：在热成像图前景区域中识别用户，确认用户处于跑步状态：

a.当检测到用户位于图像中时，说明用户跑步状态正常，继续重复上述流程；

b.当某一时刻，检测到用户不在图像中时，认为有异常情况发生，则触发安全急停功能。

热成像图像处理器还用于根据热成像信息识别用户的实际手势信息，并将实际手势信息发送给中央处理器，中央处理器用于将实际手势信息与若干预设手势信息比对，当实际手势信息与预设手势信息相同时，中央处理器控制该预设手势信息对应的执行单元工作。具体地，在用户跑步过程中，由于身体处于跑步颠簸状态，身体不稳定，难以通过手指精确触控面板按钮对跑步机进行控制；加之，手指上的汗液可能导致触摸屏失效。通过图像遥感进行人机交互可有效解决上述问题，而热成像图对用户信息更为敏感，因此，热成像图对遥感方式解决人机交互问题有明显的技术优势。以下简要介绍几种手势控制实施例，本发明所涉及手势控制包括但不限于以下所列举的范围：

a)增加/减小速度：

使用大拇指向上/向下的手势，通过热像仪捕获图片后，输入图像处理算法进行识别。去除头、身体等背景信息后，提取出手势部分，判断具体的手势指令。当判断为大拇指向上/向下手势时，则增加/减小跑步机电机转速一档。

b)提高/降低音量

当用户需要提高/降低扬声器音量时，可通过食指拇指垂直方式指向右/向左侧。通过热像仪捕获图片后，输入图像处理算法进行识别。去除头、身体等背景信息后，提取出手势部分，判断具体的手势指令。当判断为食指拇指垂直方式指向右/向左侧有效时，提高/降低扬声器音量一档。

c)启动跑步机

当用户需要启动跑步机时，比划OK手势。同理，当判断为有效时，启动跑步机。

d)停止跑步机

当用户需要停止跑步机时，手掌正对热像仪。同理，当判断为有效时，停止跑步机。

本发明跑步机在健康监测时，用户可以直接在跑步机上测量体脂、体重，并生成健康报告。跑步机会根据用户体重信息进行用户识别，不同用户跑步时，运动信息会分别存储至各个用户的账户下。跑步机所测得的体脂、体重信息，通过中央处理器汇总，并结合运动数据进行分析，定期生成更为精确的健康报告，并为用户提供个性化的运动指导。

体重测量直接通过压力传感器阵列进行感知，并将各传感器测得的压力值求和。这种设计的优点是，对用户的站姿没有要求，测量更加精确稳定。

体脂测量通过扶手电极和跑台电极，对用户的生物阻抗进行测量。由于扶手电极既可以用于测量心率，又可以用于测量体脂，因此节省了空间。测试时，将跑台电极拉出并吸附到跑台中心磁铁位置处，用户双脚站在跑台电极上，双手紧握扶手电极，进行体脂测试。跑台电极通过自回缩导线连接到跑步机内部，测试完毕后，将跑台电极重新装回跑台两侧。4个电极通过导线连接到跑步机内部的体脂传感器模块。此外，通过红外热像仪对用户上身裸露位置的皮肤进行温度监测，能够获得用户跑步全过程的完整体温变化曲线，为下一步优化运动过程提供依据。当检测到用户体温过高时，给用户发出预警信息，提示用户降低运动强度。

也就是说，跑台传送带下方的压力传感器阵列用于采集用户体重信息，并将体重信息发送给中央处理器。用户信息创建模块用于创建用户的身高信息、性别信息和年龄信息，并将创建的身高信息、性别信息和年龄信息发送给中央处理器。体脂传感器模块与扶手电极和跑台电极电连接，用于通过跑台电极和扶手电极获取人体阻抗信息，并将阻抗信息发送给中央处理器。中央处理器用于根据人体阻抗信息、身高信息、性别信息和年龄信息计算人体总水分信息，根据体重信息和人体总水分信息计算用户脂肪含量信息，根据人体总水分信息和脂肪含量信息计算BMI信息、肌肉重量信息、蛋白质重量信息、骨量信息和基础代谢信息。心率测试模块与扶手电极电连接，用于测量用户心率信息，并将心率信息发送给中央处理器。红外热像仪还用于测量用户体温信息，并将体温信息发送给中央处理器。具体如下：

a.控制台屏幕提示用户输入年龄、性别和身高信息；

b.屏幕提示用户取出跑台电极，并将其吸附到跑台上方磁铁5位置处；

c.屏幕提示用户双脚裸露，站立在跑台电极上，双手紧握扶手电极；

d.测量用户体重，测量用户人体阻抗；

e.根据以下计算公式，计算人体总水分和脂肪含量，即：

人体总水分＝0.372(S²÷R)+3.05(Sex)+0.142(W)-0.069(Age)

脂肪含量＝体重-人体总水分÷0.73

其中，S表示身高(厘米)，R表示测量的人体电阻(欧姆)，W表示体重(千克)，Sex表示性别(男＝1，女＝0)，Age表示年龄。

f.根据人体水分和脂肪含量，计算BMI、肌肉重量、蛋白质重量、骨量和基础代谢等其他数据；

g.测量用户心率；

h.测量用户体温；

i.询问用户是否立即生成健康报告，如果是，则立即在健康报告中输出上述测量和计算的数据；如果否，则用户可以先进行跑步，跑步完成后在健康报告中输出上述测量和计算的数据，并将跑步过程中用户心率和体温变化曲线输出至健康报告中。

如图7所示，用户在跑步时，双脚轮流下压跑台，触发压力传感器阵列采集用户的左右脚下压时间信息，并将左右脚下压时间信息发送给中央处理器，中央处理器用于根据左右脚下压时间信息计算用户跑步的步频信息，并将步频信息发送给驱动器，驱动器用于根据步频信息调节跑台电动机的转速。具体的，中央处理器通过采集两次脚步下压的时间差T，可以统计出用户跑步的步频P，根据公式P＝60/T，得到用户每分钟的跑步步数。根据用户的步频，自适应调节跑步机电机转速，从而实现对用户跑步速度的自适应控制。控制方法为：跑步机内预置一个步频和跑步速度的对应关系表，当检测用户步频发生变化时，通过查表确定新步频下跑步机的转动速度。

中央处理器还用于将步频信息发送给多媒体控制中心，多媒体控制中心根据步频信息调节播放音乐的BPM，使BPM与用户跑步频率一致。也就是说，多媒体控制中心根据步频调节正在播放音乐的BPM(Beat Per Minute，每分钟节拍数)，使之与用户跑步节奏协调一致，增加跑步乐趣。

此外，控制台屏幕上可以播放公路风景，模拟跑者在公路上跑步的情景。根据跑步机实际转速，调节所播放视频的每秒帧数，从而改变视频中景物的移动速度，使用户有身临其境的跑步感受，改善用户的跑步体验。

如图6和图7所示，压力传感器采集用户的左右脚位置信息，并将左右脚位置信息发送给中央处理器，中央处理器根据左右脚位置信息计算用户重心偏离跑台中心的偏差值，当偏差值大于设定的阈值时，发出报警信息，提醒用户回正。也就是说，通过感知双脚在跑台上踩压的位置，计算得到用户重心偏离跑台中心的偏差值，当偏差大于设定的阈值时，发出报警信息，提醒用户回正。如图6所示，具体为，根据用户双脚实际的下压位置(Xl，Yl)和(Xr，Yr)，计算出用户重心位置：

X＝0.5*(Xl+Xr)

Y＝0.5*(Yl+Yr)

与跑台重心坐标(Xc，Yc)作差得到偏差值(ΔX，ΔY)，即

ΔX＝X-Xc

ΔY＝Y-Yc

当ΔX或ΔY大于设定的阈值时，给用户发出报警。

如图7所示，压力传感器采集用户的左右脚压力信息，并将左右脚压力信息发送给中央处理器，中央处理器用于根据左右脚压力信息以及用户体重信息判断用户跑步姿态重心位置，当用户跑步姿态重心偏左，则发出用户向右侧转移重心的建议信息；当用户跑步姿态重心偏右，则发出用户向左侧转移重心的建议信息。也就是说，通过统计左右脚踩压的轻重对比，可以给用户跑步的协调性进行打分，并提出改进建议。具体实现方法如下：

a.跑步开始前测量用户体重Fb；

b.跑步过程中，测量用户左脚每一步下压时的压力值，计算其滑动平均值Fl；

c.测量用户右脚每一步下压时的压力值，计算其滑动平均值Fr；

d.根据计算得到的左右脚压力值Fl、Fr和Fb，求出左右脚下压力的方差值D，即

D＝(Fl-Fb)²+(Fl-Fb)²

e.给用户协调性按照如下公式进行打分Score，即

Score＝D/(Fb)²

f.若Fl-Fr>0.2*Fb，则说明左脚下压力偏大，用户跑步姿态重心偏左，建议用户有意识地向右侧转移重心；若Fl-Fr>0.2*Fb，则建议用户有意识地向左侧转移重心。

本发明所设计的新型多功能跑步机，除了能够满足日常的室内跑步运动以外，还可以充分利用本发明所设计的红外热像仪和压力传感器阵列，在跑步机上开发体感游戏。通过游戏存储模块和游戏控制执行模块配合实现，游戏存储模块用于存储体感游戏，即提前在游戏存储模块中设置各类游戏；游戏控制执行模块用于根据红外热像仪采集的用户的热成像信息和压力传感器采集的用户的左右脚压力信息以及位置信息，控制体感游戏的执行。通过热像仪感知用户上身，尤其是手势的变化，通过压力传感器阵列感知脚步位置以及压力大小。

以下对可以实现的游戏类型进行举例，包括但不限于所举例的游戏类型。

1)舞蹈类游戏：

如图8所示，跑步机通过压力传感器阵列识别用户脚步位置变化，实际上可以等效为一个高精密跳舞毯，实现舞蹈类游戏更加细致的人体感知交互。面板屏幕顶部(虚线上方)显示上下左右四个静止箭头，根据音乐节奏，虚线下方的运动箭头以预设的速度向上移动，当箭头刚好与静止箭头重叠时，用户应踩踏跑台相应位置，实现跳舞交互。可将跑台划分为四个区域，分别指示上下左右四个箭头方向，如图9所示，从而在跑步机上，软件虚拟出一个跳舞毯。

2)跑酷类游戏：

如图10所示，跑步机通过测量用户步频，控制跑台传送带速度，同时向游戏反馈速度信息，调节游戏内主人公的跑步速度；压力传感器阵列通过测量左右两个方向的踩压力度，控制游戏主人公左移、右移；通过瞬间双脚的踩压增加或减小，识别用户跳起或下蹲动作，从而控制游戏主人公同步做相应动作，具体结合图11所示：

a)启动跑酷类游戏；

b)采集用户步频，根据步频信息实时改变跑台传送带速度，以匹配用户实际跑步速度；

c)用户步频信息传送到游戏软件中，控制游戏主人公的跑步速度；

d)压力传感器阵列采集用户每一步的压力大小和位置，识别用户的起跳、下蹲、左闪和有闪，从而控制主人公在游戏内的闪避跳跃动作。具体识别过称为：

下蹲：检测到压力值先减小，再增大(即先失重，再超重)；

起跳：检测到压力值先增大，再减小(即先超重，再失重)；

左闪：检测到用户重心移动到跑台左侧三分之一的区域内；

有闪：检测到用户重心移动到跑台右侧三分之一的区域内。

综上的可知，本发明的多功能跑步机，具有以下方面的好处：

1、安全急停：本技术方案可以杜绝传统跑步机使用磁铁安全锁可能产生的安全隐患，通过无线红外热像感知，可以更精确判断用户的异常状态，有效实现安全急停。另一方面，不需要用户佩戴安全锁，改善了用户体验；

2、手势控制：通过红外热像仪对用户手势做出识别判断，杜绝了汗湿的手指按压触摸屏失灵的问题，避免用户跑步过程中需要精确对准按键的繁琐操作过程，实现了无触摸的遥感手势控制，极大地提升了用户使用体验；

3、步频步态和位置监测：通过压力传感器阵列，获得用户全方位的步态、步频及位置信息，能够更全面地评估用户运动过程中的姿态问题，实现更为精准的自适应调速，并配合多媒体技术，增强跑步的娱乐性；

4、健康监测：通过多传感器融合技术，对红外热像仪、压力传感器阵列和体脂传感器等测量的数据进行综合分析，获得用户全方位的健康和运动过程数据，一键生成更为精确的健康报告，为优化运动过程提出指导性建议；

5、体感游戏：综合、灵活运用本发明所设计的新型多功能跑步机上的传感信息，设计多种多样的体感类游戏，给用户提供更多的运动娱乐性和游戏性，有利于增加用户使用跑步机的时长，使跑步机有了更多的使用场景，极大地提升了用户体验。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，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权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种多功能跑步机，其特征在于，包括：红外热像仪，用于采集跑台上方的热成像信息，并将采集的热成像信息发送给热成像图像处理器；

2.根据权利要求1所述的一种多功能跑步机，其特征在于，压力传感器还用于采集用户的左右脚位置信息，并将左右脚位置信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于根据左右脚位置信息计算用户重心偏离跑台中心的偏差值，当偏差值大于设定的阈值时，发出报警信息，提醒用户回正。

3.根据权利要求2所述的一种多功能跑步机，其特征在于，压力传感器还用于采集用户的左右脚压力信息，并将左右脚压力信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于根据左右脚压力信息以及用户体重信息判断用户跑步姿态重心位置，当用户跑步姿态重心偏左，则发出用户向右侧转移重心的建议信息；当用户跑步姿态重心偏右，则发出用户向左侧转移重心的建议信息。

4.根据权利要求1所述的一种多功能跑步机，其特征在于，压力传感器还用于采集用户的左右脚下压时间信息，并将左右脚下压时间信息发送给所述中央处理器，所述中央处理器用于根据左右脚下压时间信息计算用户跑步的步频信息，并将步频信息发送给驱动器，所述驱动器用于根据步频信息调节跑台电动机的转速。

5.根据权利要求4所述的一种多功能跑步机，其特征在于，所述中央处理器还用于将步频信息发送给多媒体控制中心，所述多媒体控制中心用于根据步频信息调节播放音乐的BPM，使BPM与用户跑步频率一致。

6.根据权利要求1所述的一种多功能跑步机，其特征在于，所述红外热像仪还用于测量用户体温信息，并将体温信息发送给所述中央处理器。

7.根据权利要求1所述的一种多功能跑步机，其特征在于，还包括心率测试模块，所述心率测试模块与扶手电极电连接，用于测量用户心率信息，并将心率信息发送给所述中央处理器。

8.根据权利要求3所述的一种多功能跑步机，其特征在于，还包括游戏存储模块，用于存储体感游戏；

9.根据权利要求1所述的一种多功能跑步机，其特征在于，所述红外热像仪设置在跑步机前面板位置，且红外热像仪的中轴线与水平线夹角可调，调节范围为30°到60°。

10.根据权利要求1所述的一种多功能跑步机，其特征在于，所述跑台电极设置在跑台两侧的凹槽中，所述跑台传送带下面设置有磁铁，在使用跑台电极时，所述跑台电极固定在所述磁铁上。