CN112807633A - 一种便携式智能健身装置 - Google Patents

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肖锦涛
张城森
周浩宇
张梓嘉
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符大伟
肖国键
杨良浩
黄栩航
陈梓宇
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Abstract

本发明公开了一种便携式智能健身装置，包括顶部具有开口的外壳，盖合在外壳顶部开口的顶盖，所述外壳内设置有电路主板，测力机构和电池模块，所述测力机构与所述顶盖连接，所述外壳的侧壁设置有开关按钮和显示模块，所述测力机构、电池模块，开关按钮以及显示模块均与所述电路主板电连接，所述电路主板包括有蓝牙模块与反馈模块。本发明提供的便携式智能健身装置，其测力机构的测力精度高，且用户可以分别通过触觉感受以及视觉感受来感受对力量的变化，从而可以更好引导用户在健身过程中进行发力/保持/放松；同时还设置有蓝牙模块，可使得移动终端可以结合用户的健身历史数据给予用户合理的健身建议。

Description

一种便携式智能健身装置
技术领域
本发明涉及健身装置领域，具体涉及一种便携式智能健身装置。
背景技术
随着生活水平的不断提高，人们对健身的需求越来越广泛。但是不同的人的健身目的并不都是相同的，例如大多数女性以减肥、塑形目的为主，而大多数男性大多是以增肌、健身为主。不同的健身目的，其健身方法也不同；另外，不同的人，其身体状况或身体素质也存在差异，因此不同的人即使健身目的相同，但是健身方法也各不相同。
目前，市面上的健身器材大多是体积比较大的，假如去健身房进行健身，基本上是根据健身教练的建议进行器材的选择进行健身，这种去健身房的健身方式，其价格较高，而且来回花费的时间多。若是将健身器材买回家进行锻炼，健身器材种类有效，而且花费同样不菲，而且健身人群是根据个人感觉进行各个器材的选择来进行健身，无法根据健身人员当时的身体素质或身体状况、或者健身人员的健身习惯或者其健身历史数据给出更加适合的健身项目，从而无法达到科学的、合理的健身效果。
因此，有必要提供一种便携式智能健身装置，以方便健身人员随身携带，并可以更加科学合理地进行健身。
发明内容
本发明的目的在于提供一种便携式智能健身装置，该便携式智能健身装置可以及时地将用户在健身过程中对应的健身动作的相关健身信息反馈至用户的移动终端，同时还可以在用户健身的过程给予用户及时的反馈和引导。
一种便携式智能健身装置，包括顶部具有开口的外壳，盖合在外壳顶部开口的顶盖，所述外壳内设置有电路主板，测力机构和电池模块，所述测力机构与所述顶盖连接，所述外壳的侧壁设置有开关按钮和显示模块，所述测力机构、电池模块，开关按钮以及显示模块均与所述电路主板电连接；
所述电路主板包括有主控模块，
蓝牙模块，与所述主控模块连接，用于与移动终端进行通信；
显示模块，与所述主控模块连接，用于显示数据；
反馈模块，与所述主控模块连接，用于对所述力量测量模块测得的力量值的大小进行反馈，其中，所述反馈模块包括震动反馈模块、灯光反馈模块或声音反馈模块中的任意一种或或任意两种或三种反馈模块。
进一步地，所述电路主板还包括以下任意一种或任意多种模块：
与所述主控模块连接的心率测量模块，该心率测量模块用于测量用户心率；
与所述主控模块连接的距离测量模块，该距离测量模块用于测量距离，并根据测得的距离值计算用户进行深蹲运动的数量。
与所述主控模块连接的温湿度测量模块，该温湿度测量模块用于判断当前环境的温湿度；
与所述主控模块连接的姿态测量模块，该姿态测量模块用于判断用户当前的使用动作或姿势状态。
优选地，所述震动反馈模块包括有线性震动马达，该马达设置于外壳底部和/或顶盖内壁。
优选地，所述灯光反馈模位于外壳内并朝向外壳侧壁，且外壳侧壁与灯光反馈模块对应的位置上设有可透光的灯罩；所述激光测距传感器为激光测距传感器，该激光测距传感器设置于外壳侧壁上；所述心率测量模块为心率传感器，该心率传感器设置于外壳侧壁上。
较佳地，所述测力机构包括自上而下依次设置的顶部金属支撑件、贴有电阻应变片的弹性金属条以及底部金属支撑件，其中，电阻应变片与所述主控模块电连接，且电阻应变片对称地设置于弹性金属条的上端面及下端面；较佳地弹性金属条上还设置有通孔，该通孔位于弹性金属条上下端面的电阻应变之间；所述弹性金属条设置有两条，两弹性金属条位于顶部金属支撑件或底部金属支撑件的两侧，弹性金属条一端的顶部与顶部金属支撑件之间设置有垫块，弹性金属条另一端的底部底部金属支撑件之间设置有垫块。
较佳地，所述电池模块包括电池仓和设置于电池仓内的电池，该电池与所述电路主板电连接；所述电池仓套合在测力连接件与顶部金属支撑件内。
较佳地，所述测力机构通过测力连接件与所述顶盖和/或外壳底部连接，所述测力连接件上设置有若干圆柱，顶盖内侧与所述圆柱对应的位置处设置有与所述圆柱配合固定的圆柱孔位。
与现有技术相比，本发明的有益效果有:便于携带，测力准确，可以将用户的在健身过程中对应的健身动作的数据及时显示并反馈，并在用户健身的过程中给予引导，同时还可以将测得的相关健身数据发送至移动终端(如手机端)，从而可使得移动终端可结合用户的健身历史数据给予用户合理的健身建议。
附图说明
图1是本发明实施例所述便携式智能健身装置的部件分解结构图；
图2是本发明实施例所述测力机构的结构示意图；
图3是本发明实施例所述测力机构的另一视角的结构示意图；
图4本发明实施例所述电池模块的安装结构示意图；
图5本发明实施例所述电路主板的电路结构示意框图；
图6是本发明实施例所述主控模块的具体电路结构图；
图7是本发明实施例所述力量测量模块中的A/D转换模块的具体电路结构图；
图8本发明实施例所述震动反馈模块的具体电路结构图；
图9本发明实施例所述姿态测量模块的具体电路结构图。
其中，附图标号为：
10-外壳，11-顶盖，20-电路主板，30-电池仓，31-电池，40-测力连接件，41-圆柱，50-显示模块，51-心率传感器，52-激光测距传感器，53-开关按钮，61-顶部金属支撑件，62-弹性金属条，63-电阻应变片，64-通孔，65-底部金属支撑件，66-垫块，70-线性震动马达，80-灯光反馈模块，81-灯罩。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如附图1-3所示，一种便携式智能健身装置，包括顶部具有开口的外壳10，盖合在外壳10顶部开口的顶盖11，所述外壳10内设置有电路主板20，测力机构和电池模块，所述测力机构与所述顶盖11连接，所述外壳10的侧壁设置有开关按钮53和显示模块50，所述电路主板20包括有相互电连接的主控模块与蓝牙模块，所述测力机构、电池模块，开关按钮53以及显示模块50均与所述主控模块电连接。
在一个优选的实施例，如附图2-3所示，所述测力机构包括自上而下依次设置的顶部金属支撑件61、贴有电阻应变片63的弹性金属条62以及底部金属支撑件65，其中，电阻应变片63与所述主控模块电连接，且电阻应变片63对称地设置于弹性金属条62的上端侧面及下端侧面。为了使得测力更加准确，弹性金属条62上还设置有通孔64，该通孔64位于弹性金属条62上下端侧面的电阻应变之间。本实施例中，测力机构以金属弹性体变形原理和电阻应变片的应变原理为基础，即在外加力的作用下，侦测电阻应变片随金属弹性体一起形变而改变电阻值后产生的信号变化，从而可换算为对应的力量值。本实施例中，考虑到普通人的发力水平一般以Kg为单位，因此1000Ω电阻足以制作精度在0.1Kg的测力机械单元，考虑到电路低功耗的要求，本实施例中电阻应变片的选用1000欧姆，所选电阻应变片的具体型号为：BFH1000-3AA。
在一个具体的实施例中，所述弹性金属条62设置有两条，两弹性金属条62位于顶部金属支撑件61或底部金属支撑件65的两侧，弹性金属条62一端的顶部与顶部金属支撑件61之间设置有垫块66，弹性金属条62另一端的底部底部金属支撑件65之间设置有垫块66，以使得弹性金属条62与顶部金属支撑件61或底部金属支撑件65之间存在空隙，使测力机构在收到外力作用时更容易产生形变。
本实施例中，弹性金属条62为铝条，电阻应变片63的设置数量为八片，每条铝条的设置的数量为四片，铝条的上端侧面与下端侧面分别设置有两片电阻应变片63。对应地，每条铝条上的通孔64设置数量为两个，两个通孔64之间再挖小孔，以使两个通孔64连通。在铝条的上下端侧面的电阻应变片63之间的位置上设置通孔64，是为了应力更集中，使得测力机构的测力精度更高。
本发明实施例提供的测力结构，可以实现在顶部金属支撑件61顶部平面任意一点测到的力一致，因此其测力精度高。
作为优选，所述测力机构通过测力连接件40与所述顶盖11和/或外壳10底部连接；本实施例中，具体为：顶部金属支撑件61通过测力连接件40与所述顶盖11连接，底部金属支撑件65通过测力连接件40与所述外壳10底部连接。其中，与所述顶盖11连接的测力连接件40设置有若干圆柱41，而顶盖11内侧与所述圆柱41对应的位置处设置有与所述圆柱41配合固定的圆柱孔位。也就是说，测力连接件40通过圆柱与圆柱孔的配合实现与顶盖11的可拆卸固定连接。与所述外壳10底部连接的测力连接件40，可以通过螺栓与外壳10底部可拆卸固定连接。
另外，如附图3或附图4所示，顶部金属支撑件61(或底部金属支撑件65)与测力连接件40一体成型，或者说测力连接件40可以省略，顶部金属支撑件61(或底部金属支撑件65)可以直接与顶盖11(或外壳10底部)直接配合连接。
在一个实施例中，如附图4所示，所述电池模块包括电池仓30和设置于电池仓30内的电池31，该电池31与所述电路主板20电连接；所述电池仓30套合在测力连接件40与顶部金属支撑件61内。
以下对便携式智能健身装置的电路主板的电路结构作进一步的描述：
如附图5所示，所述电路主板包括有主控模块，
蓝牙模块，与所述主控模块连接，用于与移动终端进行通信；
显示模块，与所述主控模块连接，用于显示数据；
反馈模块，与所述主控模块连接，用于对所述力量测量模块测得的力量值的大小进行反馈，其中，所述反馈模块包括震动反馈模块、灯光反馈模块或声音反馈模块中的任意一种或或任意两种或三种反馈模块。
作为优选的实施例，所述电路主板还包括以下任意一种或任意多种模块：
与所述主控模块连接的心率测量模块，该心率测量模块用于测量用户心率；
与所述主控模块连接的距离测量模块，该距离测量模块用于测量距离，并根据测得的距离值计算用户进行深蹲运动的数量；
与所述主控模块连接的温湿度测量模块，该温湿度测量模块用于判断当前环境的温湿度，以给予用户必要的提示，使得用户可以调整健身方案以适应当前的温湿度情况；
与所述主控模块连接的姿态测量模块，该姿态测量模块用于判断用户当前的使用动作或姿势状态。
在一个具体的实施例中，所述主控模块中的芯片型号优选为STM32F103RET6，其最高主频可达72MHz，传输速度快。所述主控模块用于接收指令、并控制其他功能模块进行相应的工作，以采集信号，在进行数据处理后控制相应的功能模块做出反馈，并发送到上位机上进行显示。本实施例中，所述主控模块的具体电路结构如附图6所示。
在一个具体的实施例中，所述电阻应变片通过A/D转换模块与主控模块连接。本实施例中，所述测力机构以金属弹性体变形原理和电阻应变片的应变原理为基础，即在外加力的作用下，侦测电阻应变片随金属弹性体一起形变而改变电阻值后产生的信号变化，再通过A/D转换模块将这些数据进行AD转换，主控模块根据AD转换后的数据即可转换为力量数据，从而可实现测量用户健身运动时的力量值。其中，A/D转换模块的具体电路结构如附图7所示。
在其中一个优选实施例中，所述反馈模块中，震动反馈模块、灯光反馈模块、声音反馈模块均用来反映力量值变化大小，分别通过触觉感受、视觉感受以及听觉感受，对力量变化的震动效果、视觉效果或声音效果指引，以更好引导用户在健身过程中进行发力/保持/放松。
其中，震动反馈模块采用线性震动马达70实现震动，该线性震动马达设置于外壳10底部和/或顶盖11内壁，如附图1所示。线性震动马达震动的大小通过震动频率大小来控制，震动越大，反映的力量值越大。本实施例中，线性震动马达利用主控模块的DA管脚控制电压高低来实现马达的震动大小的控制，控制电压范围控制在0.7V-3.3V之间。为了提高主控芯片引脚的驱动能力，本实施例通过运放的深度负反馈结合三极管的电流放大能力来实现。本实施例中的震动反馈模块的具体电路结构如附图8所示。
另外，灯光反馈模位于外壳10内并朝向外壳10侧壁，且外壳10侧壁与灯光反馈模块80对应的位置上设有可透光的灯罩81，如附图1所示。本实施例中，灯光反馈模块80的灯具采用RGB灯，通过不同颜色的灯光来反映力量值并进行指引。
在一个具体的实施例中，所述心率测量模块为心率传感器51，该心率传感器51设置于外壳侧壁上，如附图1所示。所述心率传感器包括有光传感器，该光传感器的芯片型号为采用TCS34725芯片。不同于市场方案普遍采用单色光(红光/绿光)进行心率信号分析，本实施例中通过采用TCS34725对反射光的三原色进行测量，根据手指反射光的比例特点，判断是否手指按压，从而可有效提高测量精度和识别正确性。其中，对反射光的三原色进行测量时，手指颜色的RGB比例约为75％，15％，10％。
在一个具体的实施例中，所述姿态测量模块包括有陀螺仪，利用陀螺仪来判断用户当前的使用动作及姿势状态，本实施例中，陀螺仪的芯片型号为MPU6050，所述姿态测量模块的具体电路结构如附图9所示。
在一个具体的实施例中，所述距离测量模块为激光测距传感器52(本实施例中采用VL53L1X激光测距传感器)，该激光测距传感器52设置于外壳10侧壁上；利用激光测距传感器来实现测距，并最终根据测得的距离值计算用户进行深蹲运动的数量；另外，该距离测量模块也可以作为电子尺使用。
在一个具体的实施例中，所述的蓝牙模块，具体采用JDY16模块来与移动终端(智能手机、平板电脑等)进行通信，实现数据传输。因此，利用蓝牙模块，可以使得智能手机等移动终端与智能健身装置进行通信，从而可以实现通过手机发送用户需要测量的项目或需要反馈功能等数据和指令控制智能健身装置，而智能健身装置则通过蓝牙通信发送相应的反馈数据到移动终端中，从而实现移动终端可结合用户的健身历史数据，给到用户更合理的健身建议。
在一个具体的实施例中，所述显示模块采用OLED屏幕，利用该OLED屏幕实现实时显示所述力量测量模块所测得的力量值；此外，还可以利用该OLED屏幕作为触控屏，通过触摸控制可以选择心率测量、姿态测量、深蹲数量测量等功能。距离测量模块、蓝牙模块以及OLED屏幕、温湿度测量模块等功能模块采用现有技术中的对应的功能模块即可，在此不再对其进行详述。
本发明实施例提供的便携式智能装置的有益效果有:便于携带，测力准确，可以将用户的健身数据及时显示并反馈，并在用户健身的过程中给予引导，同时还可以将测得的相关健身数据发送至移动终端(如手机端)，从而可使得移动终端可结合用户的健身历史数据给予用户合理的健身建议。
以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种便携式智能健身装置，包括顶部具有开口的外壳，盖合在外壳顶部开口的顶盖，其特征在于，所述外壳内设置有电路主板，测力机构和电池模块，所述测力机构与所述顶盖连接，所述外壳的侧壁设置有开关按钮和显示模块，所述测力机构、电池模块，开关按钮以及显示模块均与所述电路主板电连接；所述电路主板包括有主控模块，
蓝牙模块，与所述主控模块连接，用于与移动终端进行通信；
显示模块，与所述主控模块连接，用于显示数据；
反馈模块，与所述主控模块连接，用于对所述力量测量模块测得的力量值的大小进行反馈，其中，所述反馈模块包括震动反馈模块、灯光反馈模块或声音反馈模块中的任意一种或或任意两种或三种反馈模块。
2.根据权利要求1所述的便携式智能健身装置，其特征在于，所述电路主板还包括以下任意一种或任意多种模块：
与所述主控模块连接的心率测量模块，该心率测量模块用于测量用户心率；
与所述主控模块连接的距离测量模块，该距离测量模块用于测量距离，并根据测得的距离值计算用户进行深蹲运动的数量。
与所述主控模块连接的温湿度测量模块，该温湿度测量模块用于判断当前环境的温湿度；
与所述主控模块连接的姿态测量模块，该姿态测量模块用于判断用户当前的使用动作或姿势状态。
3.根据权利要求1所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述震动反馈模块包括有线性震动马达，其中该马达设置于外壳底部和/或顶盖内壁。
4.根据权利要求1所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述灯光反馈模位于外壳内并朝向外壳侧壁，且外壳侧壁与灯光反馈模块对应的位置上设有透明材质或半透明材质的灯罩。
5.根据权利要求2所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述距离测量模块为激光测距传感器，该激光测距传感器设置于外壳侧壁上。
6.根据权利要求2所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述心率测量模块为心率传感器，该心率传感器设置于外壳侧壁上。
7.根据权利要求1所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述测力机构包括自上而下依次设置的顶部金属支撑件、贴有电阻应变片的弹性金属条以及底部金属支撑件，其中，电阻应变片与所述主控模块电连接，且电阻应变片对称地设置于弹性金属条的上端面及下端面；优选地，弹性金属条上还设置有通孔，该通孔位于弹性金属条上下端面的电阻应变之间。
8.根据权利要求7所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述弹性金属条设置有两条，两弹性金属条位于顶部金属支撑件或底部金属支撑件的两侧，弹性金属条一端的顶部与顶部金属支撑件之间设置有垫块，弹性金属条另一端的底部底部金属支撑件之间设置有垫块。
9.根据权利要求1所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述电池模块包括电池仓和设置于电池仓内的电池，该电池与所述电路主板电连接；所述电池仓套合在测力连接件与顶部金属支撑件内。
10.根据权利要求1所述的便携式智能健身装置，其特征在于：所述测力机构通过测力连接件与所述顶盖和/或外壳底部连接，所述测力连接件上设置有若干圆柱，顶盖内侧与所述圆柱对应的位置处设置有与所述圆柱配合固定的圆柱孔。
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