CN112999568A - 一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置，用以解决现有的带速度自适应的跑步机成本高，容易出现传感器故障，用户体验差的问题。本发明方法包括：首先获取电机实时的q轴电流值，然后根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频，最后根据用户在跑步机上的步频，自适应调节跑步机的速度。由于通过电机实时的q轴电流值确定用户在跑步机上的步频，根据步频自适应调节跑步机速度，从而无需通过其他测量器件对用户的步频进行监控，也无需用户使用特殊运动姿势控制跑步机速度，进而能够降低跑步机成本，降低跑步机出现故障的概率，提高用户体验。

Description

一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置

技术领域

本发明涉及跑步机技术领域，特别涉及一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置。

背景技术

跑步机是一种常见的健身器材，当启动跑步机后，跑步机会按照一定的速度运动，用户可以随着跑步机的运动在跑步机上跑步。为了给用户提供良好的跑步体验，跑步机可以控制自身的速度以配合用户的速度，即跑步机随着用户加速而加速，随着用户减速而减速。

目前，可实现跑步机速度随用户运动速度的变化而变化的方案，均基于测量器件，比如压力传感器、体感采集装置、激光传感器、红外传感器、超声传感器、光电传感器、陀螺仪传感器，或用户使用特定的运动姿势推动或阻止跑步机的跑带转动。

上述方法，使用测量器件会增加跑步机成本，传感器出现故障的概率高，用户使用特定的运动姿势推动或阻止跑步机的跑带运动，用户体验差。

发明内容

本发明提供一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置，用以解决现有技术中存在的跑步机成本高，出现故障的概率高，用户体验差的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种跑步机速度自适应的控制方法，该方法包括：

获取电机实时的q轴电流值；

根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；

根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度的步骤包括：

根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断用户的运动速度是否改变；

若所述用户的运动速度改变，则根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，以使所述跑步机的速度与所述用户的运动速度相匹配。

在一种可能的实现方式中，所述q轴电流值为转速电流双闭环中电流环的电流值，所述电机用于驱动所述跑步机。

在一种可能的实现方式中，所述根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频的步骤包括：

对所述q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值；

根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上的运动状态；

根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值；

根据所述计数值和计数频率，获得所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上运动状态的步骤包括：

根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在跑步机上脚抬起和脚落下；

其中，所述电流阈值包括所述第一电流阈值和第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值，包括：

若所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定所述用户运动一步，则获取当前的计数值。

在一种可能的实现方式中，所述根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在所述跑步机上脚抬起和脚落下的步骤包括：

将所述第一电流值分别与所述第一电流阈值和所述第二电流阈值进行比较；

若第一电流值小于所述第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；

若第一电流值大于所述第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：

实时获取所述第一电流值的最小电流值和最大电流值，分别作为表征用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值和表征用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值；

获得表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值；

根据所述第二电流值和所述第四电流值得到第一电流阈值；

根据所述第三电流值和所述第四电流值得到第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述第一电流阈值为所述第二电流值和所述第四电流值的和与第一系数之积，所述第一系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述第二电流阈值为所述第三电流值和所述第四电流值的和与第二系数之积，所述第二系数大于零。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：

对所述q轴电流值进行二阶低通滤波，得到所述第四电流值。

在一种可能的实现方式中，该方法还包括：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于所述第四电流值的持续时间的第一时长；

根据所述第一时长和第三系数之积得到所述第一时长阈值；

其中，所述第一时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长。

在一种可能的实现方式中，根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于所述第四电流值的持续时间的第二时长；

根据所述第二时长和第四系数之积得到所述第二时长阈值；

其中，所述第二时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述计数值和计数频率，获得所述步频的步骤包括：

将所述计数频率与所述计数值之比作为所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断所述用户的运动速度是否改变的步骤包括：

若当前步频和前一个步频不同，则确定所述用户的运动速度发生改变。

在一种可能的实现方式中，所述根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，包括：

若当前步频小于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第一预设速度变化量递减，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度；

若当前步频大于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第二预设速度变化量递增，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度。

在一种可能的实现方式中，还包括：

根据所述跑步机的当前速度与所述当前步频获得当前步幅；

对所述当前步幅做一阶低通滤波处理，获得所述用户的实际步幅。

第二方面，本发明实施例提供一种跑步机，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行的指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现上述第一方面中任一所述的跑步机速度自适应的控制方法。

第三方面，本发明实施例提供一种跑步机速度自适应的控制装置，包括：

采集模块，用于获取电机实时的q轴电流值；

步频计算模块，用于根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；

调节模块，用于根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

在一种可能的实现方式中，所述调节模块用于：

根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断用户的运动速度是否改变；

若所述用户的运动速度改变，则根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，以使所述跑步机的速度与所述用户的运动速度相匹配。

在一种可能的实现方式中，所述q轴电流值为转速电流双闭环中电流环的电流值，所述电机用于驱动所述跑步机。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块用于：

对所述q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值；

根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上的运动状态；

根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值；

根据所述计数值和计数频率，获得所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在跑步机上脚抬起和脚落下；

其中，所述电流阈值包括所述第一电流阈值和第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

若所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定所述用户运动一步，并获取当前的计数值。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

将所述第一电流值分别与所述第一电流阈值和所述第二电流阈值进行比较；

若第一电流值小于所述第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；

若第一电流值大于所述第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

实时获取所述第一电流值的最小电流值和最大电流值，分别作为表征用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值和表征用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值；

获得表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值；

根据所述第二电流值和所述第四电流值得到第一电流阈值；根据所述第三电流值和所述第四电流值得到第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述第一电流阈值为所述第二电流值和所述第四电流值的和与第一系数之积，所述第一系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述第二电流阈值为所述第三电流值和所述第四电流值的和与第二系数之积，所述第二系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

对所述q轴电流值进行二阶低通滤波，得到所述第四电流值。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于所述第四电流值的持续时间的第一时长；

根据所述第一时长和第三系数之积得到所述第一时长阈值；

其中，所述第一时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于所述第四电流值的持续时间的第二时长；

根据所述第二时长和第四系数之积得到所述第二时长阈值；

其中，所述第二时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

将所述计数频率与所述计数值之比作为所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块还用于：

若当前步频和前一个步频不同，则确定所述用户的运动速度发生改变。

在一种可能的实现方式中，所述调节模块还用于：

若当前步频小于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第一预设速度变化量递减，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度；

若当前步频大于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第二预设速度变化量递增，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括步幅计算模块；

所述步幅计算模块，用于根据所述跑步机的当前速度与当前步频获得当前步幅；对所述当前步幅做一阶低通滤波处理，获得所述用户的实际步幅。

本发明有益效果如下：

本发明实施例提供一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置，该方法包括，首先获取电机实时的q轴电流值，然后根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频，根据该用户在该跑步机上的步频，自适应调节该跑步机的速度。由于用户在跑步机上的步频是根据获取的电机的实时的q轴电流值确定的，从而在自适应调节跑步机的速度时，无需通过其他测量器件对用户的步频进行监控，也无需用户使用特殊运动姿势控制跑步机速度，进而能够降低跑步机成本，降低跑步机出现故障的概率，提高用户体验。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种跑步机速度自适应的控制方法的流程示意图；

图2a为本发明实施例提供的用户在跑步机上站立不动时q轴反馈电流的波形示意图；

图2b为本发明实施例提供的用户在跑步机上运动且脚踩下时q轴反馈电流的波形示意图；

图2c为本发明实施例提供的用户在跑步机上运动且脚抬起时q轴反馈电流的波形示意图；

图3为本发明实施例提供的用户在跑步机上运动时的实测波形图；

图4为本发明实施例提供的一种跑步机速度自适应的控制方法的完整流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种跑步机结构示意图；

图6为本发明实施例提供的一种跑步机速度自适应的控制装置的结构示意图。

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，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

用户在跑步机上跑步时，为了提高用户的体验，通常可以将跑步机设置为自适应调速模式，即跑步机的速度会随着用户的速度自适应地加速或减速。本发明实施例提供了一种跑步机速度自适应的控制方法、跑步机及控制装置，在不增加测量器件，也不要求用户的运动姿势的前提下，使跑步机速度能够自适应用户的运动速度，从而降低跑步机成本，降低跑步机出现故障的概率，提高用户体验。

其中，方法、跑步机及装置是基于同一发明构思的，由于方法、跑步机及装置解决问题的原理相似，因此跑步机及装置与方法的实施可以相互参见，重复之处不再赘述。

以下，对本申请涉及的部分用语进行解释说明，以便与本领域技术人员理解。

步频，是指用户每秒运动的步数，比如3.5步/秒。

下面结合附图对本发明实施例提供的技术方案进行具体描述。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种跑步机速度自适应的控制方法，包括如下步骤：

S101、获取电机实时的q轴电流值；

S102、根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；

S103、根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

本发明实施例，用户在跑步机上的步频，是通过获取到的电机的q轴电流得到的，然后再根据确定的步频，自适应调节跑步机的速度，因此，在自适应调节跑步机的速度时，无需额外增加测量器件，也无需使用户使用特定的运动姿势，从而可以降低跑步机成本，降低跑步机出现故障的概率，提高用户体验。

本发明实施例中，q轴电流值为FOC(Field-Oriented Control，磁场导向控制)矢量控制算法中的q轴电流环的反馈值，即转速电流双闭环中电流环的电流值，基本表征了电机当前输出的力矩情况，电机输出的力矩情况体现了用户对跑步机的跑带施加的落脚力，用户的落脚力会反馈在q轴电流上，q轴电流的周期性参数和波动中的值能体现用户跑步的宏观数据，比如步数、步频等。根据用户跑步的宏观数据和跑步机的当前速度，实现跑步机速度和用户运动速度自适应的目的。

其中，电机为驱动跑步机的电机。

在具体实施中，根据获取的电机实时的q轴电流值的变化，确定用户在跑步机上的步频，可以先对获取的q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到第一电流值，该第一电流值表征用户在跑步机上运动时的电流值。

比如，采集q轴电流值I_q，对q轴电流值I_q进行一阶低通滤波处理，得到第一电流值I_qt。

获得第一电流值后，可以根据第一电流值和电流阈值，获得用户在跑步机上的运动状态，再根据用户在跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值，最后根据计数值和计数频率，确定用户在跑步机上的步频。

本发明实施例中，根据第一电流值和电流阈值获得用户在跑步机上的运动状态，可以根据第一电流值、第一电流阈值和第二电流阈值，获得用户在跑步机上脚抬起和脚落下，其中，电流阈值包括第一电流阈值和第二电流阈值。

在实施中，实时获取第一电流值的最小电流值和最大电流值(例如，每隔一段时间更新一次第一电流值的最小电流值和最大电流值，该一段时间需要大于用于运动一步所需的时间)，将最小电流值作为用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值I_{q_up}，以及将最大电流值作为用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值I_{q_down}。

对获取的电机实时的q轴电流值做二阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值I_qs。

在本发明实施例中，获取最小电流值和最大电流值，可以采用迭代比较的方式得到。

比如，用户在跑步机上运动时，采集电机实时的q轴电流值，对实时的q轴电流值进行一阶低通滤波处理，得到第一电流值，将当前得到的第一电流值与上一次得到的第一电流值进行比较，如果当前得到的第一电流值比上一次得到的第一电流值小，则将下一次得到的第一电流值与当前得到的第一电流值进行比较，如果下一次得到的第一电流值比当前得到的第一电流值小，则再将下下次得到的第一电流值与下一次得到的电流值进行比较，如果下一次得到的第一电流值比当前得到的第一电流值大，则将当前得到的第一电流值作为第二电流值，即第一电流值的最小电流值。

得到了第二电流值I_{q_up}、第三电流值I_{q_down}和第四电流值I_qs后，可以根据第二电流值I_{q_up}和第四电流值I_qs，得到第一电流阈值I1，以及根据第三电流值I_{q_down}和第四电流值I_qs，得到第二电流阈值I2。

在具体实施中，可以将第二电流值I_{q_up}和第四电流值I_qs相加，再和第一系数相乘，得到第一电流阈值I1，将第三电流值I_{q_down}和第四电流值I_qs相加，再和第二系数相乘，得到第二电流阈值I2。

其中，第一系数大于零，第二系数大于零。第一系数和第二系数为预设的系数，比如1/2。

比如，第一电流阈值

第二电流阈值

上述是对如何获得第一电流阈值和第二电流阈值的说明，下面，对本发明实施例中确定用户在跑步机上的运动状态时用到的第一时长阈值和第二时长阈值进行详细说明。

第一时长阈值的确定，可以先根据第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于第四电流值I_qs的持续时长的第一时长t_up，根据第一时长t_up和第三系数的乘积，得到第一时长阈值，例如第一时长阈值为第一时长t_up和第三系数之积，这里的第一时长t_up表征用户在跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长，第三系数可以为预设值，比如1/2。

第二时长阈值的确定，首先根据第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于第四电流值I_qs的持续时长的第二时长t_dowm，根据第二时长t_dowm和第四系数的乘积，得到第二时长阈值，例如第二时长阈值为第二时长t_dowm和第四系数之积，这里的第二时长t_dowm表征用户在跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长，第四系数可以与预设值，比如1/2。

如图2a所示，为用户在跑步机上站立不动时，q轴电流值的波形示意图；

如图2b所示，为用户在跑步机上运动且脚落下时，q轴电流值的波形示意图，从图2b中可以看出，t_down为脚落下持续的时长，即为第一电流值连续大于第四电流值的持续的时间的第二时长。

图2c所示，为用户在跑步机上运动且脚抬起时，q轴电流值的波形示意图，从图2c中可以看出，t_up为脚抬起持续的时长，即为第一电流值连续小于第四电流值的持续的时间的第一时长。

如图3所示，为本发明实施例提供的一种用户在跑步机上运动时的实测波形图，图3中，三角波代表q轴反馈电流，白色粗实线代表可视化的计步效果。

确定了第一电流阈值、第二电流阈值、第一时长阈值和第二时长阈值后，将第一电流值分别与第一电流值阈值和第二电流阈值进行比较，如果第一电流值小于第一电流阈值，并且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；如果第一电流值大于第二电流阈值，并且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

本发明实施例中的持续时长，可以根据第一电流值对应的时刻获得，在获取q轴电流值时，可以记录获取q轴电流值的时刻，将该时刻作为与该q轴电流值对应的第一电流值对应的时刻。

比如，第一电流值I_qt由实时的q轴电流值I_q进行一阶低通滤波处理得到，获取第一电流值I_q的时刻为A，则将时刻A作为第一电流值I_qt对应的时刻。

确定了用户在跑步机上的运动状态后，根据用户在跑步机上的运动状态，采用计数频率为fc的计数器对用户每运动一步所用时间进行计数，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值，若所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定所述用户运动一步，则获取当前运动这一步所用的时间，获得当前的计数值。根据当前完成的一步的计数值，结合计数频率fc得到当前运动一步所对应的步频，将所述计数器的计数频率fc与所述计数值之比作为当前运动一步所对应的步频，然后再获得运动下一步的计数值以及对应的步频。

比如使用一个计数频率为f_c的计数器进行增计数，用户完成一次脚抬起和脚落下的运动，获取计数器的计数值为M_k，计算当前完成一步所对应的步频为

用户上一次完成一次脚抬起和脚落下的运动，计数器的计数值为M_k-1，计算完成上一步所对应的步频为

需要说明的是，本发明实施例中的用户完成的一次脚抬起和脚落下的运动，是相邻的脚抬起和脚落下。

确定了步频后，根据确定的步频，判断用户的运动速度是否改变，如果用户的运动速度改变，则根据跑步机的当前速度和预设速度变化量，自适应调节跑步机的速度，以使跑步机的速度与用户的运动速度相匹配。

具体的，如果相邻两次的步频(当前步频和前一个步频或当前步频和后一个步频)不同，则确定用户的运动速度发生了改变。

如果当前步频小于前一个步频，说明用户正在减速，则基于跑步机的当前速度，将跑步机的速度从当前速度以第一预设变化量递减，直至跑步机的速度等于用户的运动速度；如果当前步频大于前一个步频，说明用户正在加速，则基于跑步机当前速度，将跑步机的速度从当前速度以第二预设变化量递增，直至跑步机的速度等于用户的运动速度。

这里的第一预设增量和第二预设增量可以相同，也可以不同，具体可以为预设值，可以根据跑步机的传动结构和用户要求的舒适度，系统默认一个增量，在实际调试中一般在1～38RPM。

本发明实施例中，计算了步频后，还可以根据步频计算用户在跑步机上的步幅，具体的，可以将跑步机的当前速度与当前步频之比，再对比值进行一阶低通滤波处理，得到当前时刻用户在跑步机上的实际步幅。

如图4所示，为本发明实施例提供的一种跑步机速度自适应的控制方法的完整流程示意图。

S401、获取用户在跑步机上运动时的电机实时的q轴电流值。

S402、对q轴电流值进行一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值I_qt，对q轴电流值进行二阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值I_qs；

S403、根据第一电流值I_qt和第四电流值I_qs，获得第一电流阈值、第二电流阈值、第一时长阈值以及第二时长阈值；

S404、若第一电流值I_qt小于第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起，若第一电流值I_qt大于第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下；

S405、根据相邻的脚抬起和脚落下，获得计数值；

S406、根据计数频率和计数值获得用户在跑步机上的步频；

S407、根据用户的步频、跑步机的当前速度以及预设速度变化量，自适应调节跑步机的速度。

基于与方法实施例同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种跑步机，如图5所示，所述跑步机可以包括：

处理器501；

用于存储处理器可执行的指令的存储器502；

其中，处理器501被配置为执行所述指令，以实现获取电机实时的q轴电流值；根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断用户的运动速度是否改变；

若所述用户的运动速度改变，则根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，以使所述跑步机的速度与所述用户的运动速度相匹配。

在一种可能的实现方式中，该跑步机还包括电机；

所述q轴电流值为转速电流双闭环中电流环的电流值；所述电机用于驱动所述跑步机。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

对所述获取的q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值；

根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上的运动状态；

根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值；

根据所述计数值和计数频率，获得所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值获得所述用户在跑步机上脚抬起和脚落下；

其中，所述电流阈值包括所述第一电流阈值和第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

若确定所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定用户运动一步，并获取当前的计数值。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

将所述第一电流值分别与所述第一电流阈值和所述第二电流阈值进行比较；

若第一电流值小于所述第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；

若第一电流值大于所述第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501还用于：

实时获取所述第一电流值的最小电流值和最大电流值，分别作为表征用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值和表征用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值；

获得表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值；

根据所述第二电流值和所述第四电流值得到第一电流阈值；

根据所述第三电流值和所述第四电流值得到第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述第一电流阈值为所述第二电流值和所述第四电流值的和与第一系数之积，所述第一系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述第二电流阈值为所述第三电流值和所述第四电流值的和与第二系数之积，所述第二系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501还用于：

对所述q轴电流值进行二阶低通滤波，得到所述第四电流值。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于所述第四电流值的持续时间的第一时长；

根据所述第一时长和第三系数之积得到所述第一时长阈值；

其中，所述第一时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于所述第四电流值的持续时间的第二时长；

根据所述第二时长和第四系数之积得到所述第二时长阈值；

其中，所述第二时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

将所述计数频率与所述计数值之比作为所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

若当前步频和前一个步频不同，则确定所述用户的运动速度发生改变。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501具体用于：

若当前步频小于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第一预设速度变化量递减，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度；

若当前步频大于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第二预设速度变化量递增，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度。

在一种可能的实现方式中，所述处理器501还用于：

根据所述跑步机的当前速度与所述当前步频获得当前步幅；

对所述当前步幅做一阶低通滤波处理，获得所述用户的实际步幅。

在一种可能的实现方式中，所述电机为直流无刷电机。

本发明实施例中的直流无刷电机的定子和转子的结构形式包括但不限于外转子内定子和外定子内转子；直流无刷电机的反电动势波形包括但不限于正弦波、梯形波；直流无刷电机的电流反馈方式包括但不限于电阻采样、电流传感器采样；直流无刷电机的位置反馈方式包括但不限于霍尔传感器、绝对值编码器、增量式编码器、磁编码器、旋转变压器。

在一种可能的实现方式中，所述电机控制方式采用基于转子磁链定向的矢量控制。

需要说明的是，转子磁链定向的矢量控制的主要特点为三相电流是正弦波形、三相相电压是马鞍型波形。

电机控制方式采用基于转子磁链定向的矢量控制，可以降低跑步机的震动、提高用户体验。

在一种可能的实现方式中，所述电机的转速控制方式为转速电流串级双闭环控制。

转速电流串级双闭环控制的电流环输入值为速度环输出值。

直流无刷电机采用转速电流串级双闭环控制，可以维持跑步机转速稳定性、提高跑步机响应速度。

基于与方法实施例同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种跑步机速度自适应的控制装置，如图6所示，所述装置可以包括：

采集模块601，用于获取电机实时的q轴电流值；

步频计算模块602，用于根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；

调节模块603，用于根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

在一种可能的实现方式中，所述调节模块603具体用于：

根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断用户的运动速度是否改变；

若所述用户的运动速度改变，则根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，以使所述跑步机的速度与所述用户的运动速度相匹配。

在一种可能的实现方式中，所述q轴电流值为转速电流双闭环中电流环的电流值，所述电机用于驱动所述跑步机。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602具体用于：

对所述q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值；

根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上的运动状态；

根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值；

根据所述计数值和计数频率，获得所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在跑步机上脚抬起和脚落下；

其中，所述电流阈值包括所述第一电流阈值和第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

若所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定所述用户运动一步，则获取当前的计数值。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

将所述第一电流值分别与所述第一电流阈值和所述第二电流阈值进行比较；

若第一电流值小于所述第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；

若第一电流值大于所述第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于；

实时获取所述第一电流值的最小电流值和最大电流值，分别作为表征用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值和表征用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值；

获得表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值；

根据所述第二电流值和所述第四电流值得到第一电流阈值；

根据所述第三电流值和所述第四电流值得到第二电流阈值。

在一种可能的实现方式中，所述第一电流阈值为所述第二电流值和所述第四电流值的和与第一系数之积，所述第一系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述第二电流阈值为所述第三电流值和所述第四电流值的和与第二系数之积，所述第二系数大于零。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

对所述q轴电流值进行二阶低通滤波，得到所述第四电流值。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于所述第四电流值的持续时间的第一时长；

根据所述第一时长和第三系数之积得到所述第一时长阈值，例如第一时长阈值为第一时长t_up和第三系数之积；

其中，所述第一时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于所述第四电流值的持续时间的第二时长；

根据所述第二时长和第四系数之积得到所述第二时长阈值，例如第二时长阈值为第二时长t_dowm和第四系数之积；

其中，所述第二时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

将所述计数频率与所述计数值之比作为所述步频。

在一种可能的实现方式中，所述步频计算模块602还用于：

若当前步频和前一个步频不同，则确定所述用户的运动速度发生改变。

在一种可能的实现方式中，所述调节模块603还用于：

若当前步频小于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第一预设速度变化量递减，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度；

若当前步频大于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第二预设速度变化量递增，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度。

在一种可能的实现方式中，该装置还包括步幅计算模块；

所述步幅计算模块，用于根据所述跑步机的当前速度与所述当前步频获得当前步幅；

对所述当前步幅做一阶低通滤波处理，获得所述用户的实际步幅。

本申请实施例采用q轴电流值确定用户在跑步机上运动的步频，来实现自适应调节跑步机速度的方案，不需要额外的测量器件对用户的步频进行监控，从而可以降低跑步机成本以及降低跑步机出现故障的概率，另外，也不需要用户采用特定姿势改变跑步机速度，从而能够提高用户体验。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (35)

1.一种跑步机速度自适应的控制方法，其特征在于，包括：

获取电机实时的q轴电流值；

根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；

根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度的步骤包括：

根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断用户的运动速度是否改变；

若所述用户的运动速度改变，则根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，以使所述跑步机的速度与所述用户的运动速度相匹配。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述q轴电流值为转速电流双闭环中电流环的电流值，所述电机用于驱动所述跑步机。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频的步骤包括：

对所述q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值；

根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上的运动状态；

根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值；

根据所述计数值和计数频率，获得所述步频。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上运动状态的步骤包括：

根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在跑步机上脚抬起和脚落下；

其中，所述电流阈值包括所述第一电流阈值和第二电流阈值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值，包括：

若所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定所述用户运动一步，并获取当前的计数值。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在所述跑步机上脚抬起和脚落下的步骤包括：

将所述第一电流值分别与所述第一电流阈值和所述第二电流阈值进行比较；

若第一电流值小于所述第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；

若第一电流值大于所述第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

实时获取所述第一电流值的最小电流值和最大电流值，分别作为表征用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值和表征用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值；

获得表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值；

根据所述第二电流值和所述第四电流值得到第一电流阈值；

根据所述第三电流值和所述第四电流值得到第二电流阈值。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一电流阈值为所述第二电流值和所述第四电流值的和与第一系数之积，所述第一系数大于零。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二电流阈值为所述第三电流值和所述第四电流值的和与第二系数之积，所述第二系数大于零。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：

对所述q轴电流值进行二阶低通滤波，得到所述第四电流值。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于所述第四电流值的持续时间的第一时长；

根据所述第一时长和第三系数之积得到所述第一时长阈值；

其中，所述第一时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长。

13.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于所述第四电流值的持续时间的第二时长；

根据所述第二时长和第四系数之积得到所述第二时长阈值；

其中，所述第二时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长。

14.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述计数值和计数频率，获得所述步频的步骤包括：

将所述计数频率与所述计数值之比作为所述步频。

15.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断所述用户的运动速度是否改变的步骤包括：

若当前步频和前一个步频不同，则确定所述用户的运动速度发生改变。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，包括：

若当前步频小于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第一预设速度变化量递减，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度；

若当前步频大于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第二预设速度变化量递增，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度。

17.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

根据所述跑步机的当前速度与所述当前步频获得当前步幅；

对所述当前步幅做一阶低通滤波处理，获得所述用户的实际步幅。

18.一种跑步机，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行的指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如权利要求1～17任一所述的跑步机速度自适应的控制方法。

19.一种跑步机速度自适应的控制装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于获取电机实时的q轴电流值；

步频计算模块，用于根据获取的q轴电流值，获得用户在跑步机上的步频；

调节模块，用于根据所述用户在所述跑步机上的步频，自适应调节所述跑步机的速度。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述调节模块用于：

根据所述用户在所述跑步机上的步频，判断用户的运动速度是否改变；

若所述用户的运动速度改变，则根据所述跑步机的当前速度和预设速度变化量自适应调节所述跑步机的速度，以使所述跑步机的速度与所述用户的运动速度相匹配。

21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述q轴电流值为转速电流双闭环中电流环的电流值，所述电机用于驱动所述跑步机。

22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块用于：

对所述q轴电流值做一阶低通滤波处理，得到表征用户在跑步机上运动的第一电流值；

根据第一电流值和电流阈值获得所述用户在所述跑步机上的运动状态；

根据所述用户在所述跑步机上的运动状态，获得表征所述用户每运动一步所用时间的计数值；

根据所述计数值和计数频率，获得所述步频。

23.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

根据第一电流值、第一电流阈值以及第二电流阈值确定所述用户在跑步机上脚抬起和脚落下；

其中，所述电流阈值包括所述第一电流阈值和第二电流阈值。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

若所述用户在所述跑步机上完成一次脚抬起和脚落下的运动，确定所述用户运动一步，并获取当前的计数值。

25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

将所述第一电流值分别与所述第一电流阈值和所述第二电流阈值进行比较；

若第一电流值小于所述第一电流阈值，且持续时长小于第一时长阈值，则确定脚抬起；

若第一电流值大于所述第二电流阈值，且持续时长大于第二时长阈值，则确定脚落下。

26.如权利要求24所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

实时获取所述第一电流值的最小电流值和最大电流值，分别作为表征用户在跑步机上脚抬起时的最小电流值的第二电流值和表征用户在跑步机上脚落下时的最大电流值的第三电流值；

获得表征用户在跑步机上站立不动时的第四电流值；

根据所述第二电流值和所述第四电流值得到第一电流阈值；

根据所述第三电流值和所述第四电流值得到第二电流阈值。

27.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述第一电流阈值为所述第二电流值和所述第四电流值的和与第一系数之积，所述第一系数大于零。

28.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述第二电流阈值为所述第三电流值和所述第四电流值的和与第二系数之积，所述第二系数大于零。

29.如权利要求26所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

对所述q轴电流值进行二阶低通滤波，得到所述第四电流值。

30.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续小于所述第四电流值的持续时间的第一时长；

根据所述第一时长和第三系数之积得到所述第一时长阈值；

其中，所述第一时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚抬起持续的时长。

31.如权利要求25所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于

根据所述第一电流值，实时获取表征第一电流值连续大于所述第四电流值的持续时间的第二时长；

根据所述第二时长和第四系数之积得到所述第二时长阈值；

其中，所述第二时长表征所述用户在所述跑步机上运动一步的过程中脚落下持续的时长。

32.如权利要求22所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

将所述计数频率与所述计数值之比作为所述步频。

33.如权利要求20所述的装置，其特征在于，所述步频计算模块还用于：

若当前步频和前一个步频不同，则确定所述用户的运动速度发生改变。

34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，所述调节模块还用于：

若当前步频小于前一个步频，则基于所述跑步机的当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第一预设速度变化量递减，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度；

若当前步频大于前一个步频，则基于所述跑步机当前速度，将所述跑步机的速度从当前速度以第二预设速度变化量递增，直至跑步机的速度等于所述用户的运动速度。

35.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括步幅计算模块；

所述步幅计算模块，用于根据所述跑步机的当前速度与所述当前步频获得当前步幅；

对所述当前步幅做一阶低通滤波处理，获得所述用户的实际步幅。

Images