WO2017113427A1

WO2017113427A1 - 手柄、表头及其智能健身车系统

Info

Publication number: WO2017113427A1
Application number: PCT/CN2015/100362
Authority: WO
Inventors: 余军涛; 刘会超
Original assignee: 乐动天下（北京）体育科技有限公司; 北京高派科技有限公司; 无锡高派科技有限公司
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2015-12-31
Publication date: 2017-07-06

Abstract

一种手柄、表头，以及一种具有该手柄、表头的智能健身车系统。该手柄包括直柄部和弯曲部，直柄部上设有传感器，弯曲部上设有按键。该表头上表面底部设有支撑插槽，上表面其他区域局部或整体铺设微吸胶材料。该手柄使用功能可以灵活扩展。该表头可以为健身者的移动终端提供可靠支撑，并能与移动终端实现数据交互。

Description

手柄、表头及其智能健身车系统

技术领域

本发明涉及一种健身车手柄，同时涉及一种健身车表头，还涉及一种由该健身车手柄、健身车表头及健身车车体组成的智能健身车系统，属于健身器材技术领域。

背景技术

以健身车为代表的室内健身运动不受雾霾等天气因素的影响，深受广大健身爱好者的欢迎。但是，普通的健身车只能让健身者在车上单调地骑行，不具备娱乐性和互动性。健身者长时间使用这些健身设备会感到枯燥乏味，从而降低运动健身的热情和兴趣。

为了丰富健身车的功能，增加健身者开展健身活动的趣味性和互动性，人们开始在健身车上设置表头。该表头的作用在于实现健身车速度、时间、能量消耗等数据的采集及显示。但是，现有技术中的表头往往与健身车同步设计，不具备通用性，款式、规格、颜色等较为单一，不方便健身者选择配置。而且，该表头在制造阶段就与健身车结合为一体，无法更换与维修，也不方便在现有的普通健身车上加装新的表头以实现健身车功能的升级。另一方面，现有的表头功能也比较单一。例如，有些表头仅仅作为支撑架，需要为数据采集单元单独设计安装位置和结构；有的表头仅包括计算单元，不能用于支撑固定健身者的移动终端。而且，现有表头的支撑功能主要依靠移动终端的自身重力，在震动与侧向运动时存在滑落的危险。

另一方面，申请人在专利号为ZL 201120444539.8的中国实用新型专利中，公开了一种数字健身游戏手柄。该数字健身游戏手柄由两个可相对合拢成整圆筒的薄壁半圆筒组成，两个薄壁半圆筒通过转轴活动连接；在其中一个薄壁半圆筒上设置有按钮面板，按钮面板中具有方向按钮。该数字健身游戏手柄采用创新的结构设计，可以适应不同直径的车把或扶手，从而在不破坏原有设备的前提下与健身车、跑步机等健身设备紧密结合。健身者使用安装该数字健身游戏手柄的健身设备，可以做到边玩游戏边健身，提升了健身活动的趣味性。

但是，该数字健身游戏手柄的接口类型有限、功能相对单一，无法满足与健身车及其表头深度融合互动的实际需求。

发明内容

本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种健身车手柄。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种健身车表头。

本发明所要解决的又一个技术问题在于提供一种由上述健身车手柄、健身车表头及健身车车体组成的智能健身车系统。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种健身车手柄，呈大写的J字形状，包括直柄部和弯曲部两部分，其中直柄部上呈两端开口的圆筒状，由两个可相对合拢成完整圆筒的薄壁半圆筒组成；弯曲部分为上、下两部分，分别连接这两个薄壁半圆筒。

其中较优地，在所述直柄部的表面设置有传感器或传感器的信号采集端。

其中较优地，所述传感器为心率感应器或体征传感器。

其中较优地，在所述弯曲部的上表面设置有功能按键。

其中较优地，所述功能按键兼为界面选择按键和游戏操作按键。

其中较优地，所述直柄部和所述弯曲部的表面为平滑过渡的弧形曲面。

其中较优地，在所述直柄部的内部设置有螺母与控制舌片结构，以使所述直柄部适应不同直径的健身车车把。

其中较优地，所述健身车手柄有两个，左右对称设置。

一种健身车表头，其中在表头上表面的底部区域设有一个支撑插槽，在上表面其它区域的局部或整体铺设微吸胶材料。

其中较优地，所述微吸胶材料的表面具有多个微型小孔。

其中较优地，在表头底部设有双半圆金属片压接结构，利用螺杆实现紧固功能。

其中较优地，在表头下表面设有电池槽。

其中较优地，在表头下表面设有电源线/数据线接口。

一种智能健身车系统，包括健身车车体、上述的健身车手柄和/或上述的健身车表头。

其中较优地，安装在所述健身车车体上的传感器采集到的信号与所述健身车手柄采集的心率数据、按键信号，通过接口电路传送到所述健身车表头中的计算单元，经所述计算单元解析后，通过通信单元将运动数据发送给所述移动终端；所述移动终端接收后，作为内置健身指导软件或健身游戏软件的输入信号。

其中较优地，所述健身车手柄、所述健身车表头和健身者的移动终端之间使用蓝牙协议进行通信。

一种实现智能健身车系统的方法，在健身车车体上安装上述的健身车手柄和/或上述的健身车表头。

与现有技术相比较，本发明提供的健身车手柄采用符合人机工程学的设计，造型美观大方，使用功能可以灵活扩展。健身车表头可以为健身者的移动终端提供稳定可靠的支撑，并且能够与移动终端实现数据交互。上述健身车手柄、健身车表头与普通健身车车体的深入结合，可以实现具有数据交互能力和丰富娱乐功能的智能健身车系统，从而为现有普通健身车的功能升级奠定了技术基础。

附图说明

图1为本发明中，安装在左侧车把上的健身车手柄(左侧手柄)的示意图；

图2为本发明中，安装在右侧车把上的健身车手柄(右侧手柄)的示意图；

图3为本发明中，包含螺母与控制舌片结构的健身车手柄的剖视图；

图4为本发明中，健身车表头的主视图；

图5为本发明中，健身车表头的后视图；

图6为健身车手柄与健身车表头的连接关系示意图；

图7为本发明所提供的智能健身车系统的内部结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容展开详细具体的说明。

本发明所提供的健身车手柄包括分别安装在健身车左、右车把上的左侧手柄和右侧手柄两部分。其中，左侧手柄和右侧手柄在形状上呈左右对称关系，在内部结构上是基本一致的。如图1和图2所示，左侧手柄和右侧手柄在整体上呈大写的J字形状，以便与人手的形状及手指分布相适应，满足人机工程学的要求。该J字形状的健身车手柄可以分为直柄部和弯曲部两部分，其中直柄部整体上呈两端开口的圆筒状，由两个可相对合拢成完整圆筒的薄壁半圆筒组成；弯曲部分为上、下两部分，分别连接这两个薄壁半圆筒。上述直柄部和弯曲部的表面均为平滑过渡的弧形曲面，不仅造型美观大方，也可以有效避免尖锐突起导致健身者在使用过程中受到伤害。

在本发明的一个实施例中，上下两个薄壁半圆筒通过转轴活动连接，可以绕该转轴旋转，从而合拢成一个圆筒或者分开。在本发明的另一个实施例中，上下两个薄壁半圆筒彼此完全分离，当需要合拢为一个圆筒时，通过螺接或卡扣方式连接固定。

为了适应在不同直径的健身车车把上安装的实际需求，上述直柄部的内径大小可以调整。具体的调整方式可以灵活多样，例如可以如图3所示，在直柄部的内部设置有螺母与控制舌片结构，通过拧动螺母调整控制舌片的相对位置，改变控制舌片夹持车把的具体角度，从而使直柄部适应不同直径的健身车车把；也可以在薄壁半圆筒内壁贴有橡胶垫。该橡胶垫一面嵌在薄壁半圆筒内壁的槽内，另一面可以与健身车车把紧密贴合。这样，通过选择不同厚度的橡胶垫，可以使直柄部在一定范围内适合不同直径的健身车车把。

由于左侧手柄和右侧手柄在使用时的功能略有区别，因此两者分别连接的信号线不同，各手柄上的相应按键功能也存在区别。下面分别对此展开说明。

如图1所示，在左侧手柄的直柄部表面设置有至少两个传感器(或传感器的信号采集端)。在本发明的一个实施例中，该信号采集端为两个斜向放置的金属片，以对应健身者在健身车上正常骑行时的手指位置。上述传感器可以根据需要选用心率感应器、体征传感器等健康监测用传感器。在左侧手柄的弯曲部上表面设置有至少两个功能按键。在图1所示的实施例中，上述功能按键兼为界面选择按键和游戏操作按键，以便执行界面选择功能与游戏娱乐功能，并且可以在不同的控制阶段中实现自动匹配。例如，当健身车手柄执行界面选择功能时，这两个功能按键分别是向前选择键和返回键；当健身车手柄执行游戏娱乐功能时，这两个功能按键分别变成确认键和左转向键。

如图2所示，在右侧手柄的直柄部表面设置有至少两个传感器(或传感器的信号采集端)。在本发明的一个实施例中，该信号采集端为斜向放置的两个金属片，以对应健身者在健身车上正常骑行时的手指位置。上述传感器可以根据需要选用心率感应器、体征传感器等健康监测用传感器。在右侧手柄的弯曲部上表面设置有至少两个功能按键。在图2所示的实施例中，上述功能按键兼为界面选择按键和游戏操作按键，以便执行界面选择功能与游戏娱乐功能，并且可以在不同的控制阶段中实现自动匹配。例如，当健身车手柄执行界面选择功能时，这两个功能按键分别是向后选择键和确定键。当健身车手柄执行游戏娱乐功能时，这两个功能按键分别变成向后选择键和右转向键。

需要说明的是，上述功能按键的具体设置方式并不限于图1和图2中的实施例。根据游戏操纵的需要，可以在弯曲部上表面设置更多的功能按键。本领域技术人员也可以根据实际需要，灵活调整各个功能按键的具体功能，在此就不举例说明了。另外，上述功能按键可以采用各种带弹簧的普通机械式按键，也可以采用薄膜开关制作的按键。

另一方面，本发明提供了一种新型的健身车表头。如图4所示，该健身车表头在整体上略呈矩形。在表头上表面的底部区域设有一个外缘高、中间低的支撑插槽，在上表面其它区域的局部或整体铺设微吸胶材料。该微吸胶材料可以采用微吸纳米材料或其他可移胶材料。在微吸胶材料的表面具有多个微型小孔，用手触碰有粘感，对于背面光滑平整的产品均可直接吸附，同时方便取下，可重复使用。这样，健身者随身携带的移动终端，例如手机、平板电脑、笔记本电脑等可以相对牢靠地吸附在表头的上表面。通过支撑插槽，进一步保证这些移动终端不会因为自身重力而向下滑脱。上述结构设计保证了在健身车震动与侧向倾斜时，健身者的移动终端能牢牢固定在表头上，确保了设备安全，同时也保障了运动者的安全，而且移动终端从健身车表头上安放或取下均很方便。

如图5所示，在健身车表头的下表面设有电池槽和电源线/数据线接口。安装在电池槽内的电池可以向健身车表头内部的功能单元供电。电源线/数据线接口一方面可以为放置在表头上表面的移动终端提供电源供应，另一方面也可以实现与移动终端之间的数据交互功能。

在本健身车表头的底部，设置有双半圆金属片压接结构，利用上下两组螺杆实现紧固功能。这样，该健身车表头可以安装固定在不同尺寸的健身车上。因为安装固定方式十分简单，方便进行组装与拆卸，因此本健身车表头不必在制造阶段与健身车同步设计，而是可以加装在任何一款已经出厂的普通健身车上，便于健身者对已有的普通健身车进行功能升级。

在本健身车表头的内部，可以设置供电单元、感应单元、计算单元和通信单元等功能单元。其中，供电单元负责为整个健身车表头提供电源，也可以实现对手机、平板电脑等移动终端的充电功能。感应单元包括安装在健身车车体上的多种速度传感器与位置传感器等，用于实时采集运动状态并发送到计算单元。计算单元由微处理器或者逻辑计算单元实现，用于获取所有传感器的信息，根据预置算法对数据进行处理打包，通过通信单元传输给上位机(该上位机可以是独立设置的计算机，也可以是健身者的移动终端)，同时也通过通信单元获取上位机的指令。通信单元既可以支持是RS232或RS485等有线方式，也可以支持蓝牙、WIFI、红外等无线方式。这些功能单元协同工作，保证有效获取健身车的运动数据，并可以根据需要将运动数据发送给健身者的移动终端中，使健身者可以根据个人需要进行功能配置，提高健身娱乐过程中的乐趣。上述供电单元、感应单元、计算单元和通信单元的具体电路设计都是本领域技术人员掌握的常规技术手段，在此就不举例说明了。

本发明所提供的健身车手柄可以独立使用，也可以与健身车表头配合在一起使用。

当健身车手柄独立使用时，首先将健身车手柄打开，包住健身设备的车把，然后再将两个薄壁半圆筒合拢固定，使得健身车手柄牢牢地固定在车把上。健身者在骑行锻炼的同时，可以通过健身车手柄上的按钮控制健身车中的骑行方向或进行其他游戏控制，从而提升了健身活动的趣味性。

当健身车手柄与健身车表头配合在一起使用，它们之间可以通过电源线/数据线(参见图6)进行连接，也可以通过蓝牙、WIF I、红外等无线方式进行连接。由于通过健身车表头，能够直接与健身者的手机或平板电脑进行数据交互。健身者可以在没有外接显示器的情况下，利用健身车手柄与健身车表头之间的数据交互，使用手机或平板电脑同样实现健身娱乐等功能。

上述健身车手柄、健身车表头与普通健身车车体的深入结合，可以进一步实现一种具有数据交互能力和丰富娱乐功能的智能健身车系统，从而为现有普通健身车的功能升级奠定了技术基础。下面对此展开详细具体的说明。

如图7所示，本发明所提供的智能健身车系统包括健身车车体、健身车手柄和健身车表头。其中，健身车手柄上设置有左侧控制按键、右侧控制按键、左心率传感器、右心率传感器。这些控制按键和传感器与健身车表头中的计算单元相连接，以便发送/接收健身者的操作指令，跟踪/反馈健身者的身体参数。在健身车车体的脚踏轮/飞轮处，设置有速度传感器。相应地，健身车车体上还设置有加阻器，该加阻器接收阻力控制装置的控制信号，而阻力控制装置接受来自计算单元的控制指令。另外，在健身车表头或其他位置还可以设置加速度传感器等。上述速度传感器、加速度传感器、加阻器、阻力控制装置等可以采用现有普通健身车上的成熟技术实现，在此就不详细说明了。

安装在健身车车体的速度传感器和/或姿态传感器采集到的信号，与健身车手柄采集的心率数据、按键信号等通过接口电路传送到健身车表头中的计算单元，经计算单元解析后，通过通信单元将运动数据发送给健身者的移动终端。移动终端接收后，作为内置健身指导软件或健身游戏软件的输入信号。内置的健身指导软件或健身游戏软件综合各种输入信号，运行并输出相应的健身指导画面或健身游戏画面，从而达到良好的互动与游戏体验。例如在实景漫游与游戏界面中，设置了许多场景与赛道。这些赛道包含上坡、下坡与平坦路面。健身者在道路上前进的过程中，计算单元可以接收游戏中的道路信息，根据不同的情况，计算单元会通过阻力控制装置增加或者减小健身车的骑行阻力，提供更真实的骑行体验。例如，在游戏中的上坡路段，相关游戏软件将上坡路的坡度通过通信单元传送到阻力控制装置，阻力控制装置接收信号后解析并产生相应级别的阻力信号，控制加阻器加大车轮阻力，健身者需要更加用力，仿佛在真实上坡路上骑行。

在本发明所提供的智能健身车系统中，加速度传感器可以实时监测健身者的姿态信息。健身者在运动过程中，通过控制整个健身车的左右偏转或者车把的旋转作为游戏中左右转弯的信号。控制的原理是将采集到的偏转角作为控制拐弯的直接条件。但是在运动过程中会产生很多抖动信号，容易造成很多非健身者本意的转弯信号，影响体验效果。针对这个问题，我们采用多种算法对这些数据进行修正。首先，我们会对零度位置附近小范围的角度统一归零化处理，这样能使健身者保持稳定的行进。对于大角度偏移，我们会进行多组迭代均值，能够有效抑制信号波动，达到较好的游戏效果。

对于零点位置的确定，目前主要采用的是以传感器的轴向位置作为参考。这样增加了对硬件安装精度的要求，同时也难免存在一定偏差。为了解决这个问题，我们增加了新的零点确认方式，即在系统供电开始时采集初始状态作为零点，偏移量作为偏转信号。这样做的好处是降低了对制造精度的需求，适应对普通健身车改装的现实情况，而且可以避免健身车长期使用造成的位置偏移影响，重启硬件就可以消除累积误差。

在本发明所提供的智能健身车系统中，健身车手柄、健身车表头和健身者的移动终端之间优选使用蓝牙协议进行通信。具体地说，通信单元采用蓝牙2.0与4.0双模兼容方式发送信号，具有更广泛的适应性。对于手机或者平板电脑等带有蓝牙接收功能的移动终端，可以直接接收数据并用于软件参数的输入。对于部分不具备蓝牙接收功能的终端设备，例如电视机等，可以安装通用的HID(Human Interface Device)接收设备，以便能够实现与蓝牙发射端的匹配和与移动终端的连接，扩大本发明的适用范围。

在使用蓝牙协议的通信过程中，每一台联网设备，例如健身车手柄、健身车表头和健身者的移动终端等均包含唯一的设备编码，以便于识别与建立连接。连接一旦被建立之后，在下次连接时优先直接匹配，从而简化联网操作。

上面对本发明所提供的手柄、表头及其智能健身车系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims

一种健身车手柄，其特征在于呈大写的J字形状，包括直柄部和弯曲部两部分，其中直柄部上呈两端开口的圆筒状，由两个可相对合拢成完整圆筒的薄壁半圆筒组成；弯曲部分为上、下两部分，分别连接这两个薄壁半圆筒。
如权利要求1所述的健身车手柄，其特征在于：

在所述直柄部的表面设置有传感器或传感器的信号采集端。
如权利要求2所述的健身车手柄，其特征在于：

所述传感器为心率感应器或体征传感器。
如权利要求1所述的健身车手柄，其特征在于：

在所述弯曲部的上表面设置有功能按键。
如权利要求4所述的健身车手柄，其特征在于：

所述功能按键兼为界面选择按键和游戏操作按键。
如权利要求1所述的健身车手柄，其特征在于：

所述直柄部和所述弯曲部的表面为平滑过渡的弧形曲面。
如权利要求1所述的健身车手柄，其特征在于：

在所述直柄部的内部设置有螺母与控制舌片结构，以使所述直柄部适应不同直径的健身车车把。
如权利要求1～7中任意一项所述的健身车手柄，其特征在于：

所述健身车手柄有两个，左右对称设置。
一种健身车表头，其特征在于：

在表头上表面的底部区域设置有一个支撑插槽，在上表面其它区域的局部或整体铺设微吸胶材料。
如权利要求9所述的健身车表头，其特征在于：

所述微吸胶材料的表面具有多个微型小孔。
如权利要求9所述的健身车表头，其特征在于：

在表头底部设有双半圆金属片压接结构，利用螺杆实现紧固功能。
一种智能健身车系统，包括健身车车体，其特征在于包括权利要求1～7中任意一项所述的健身车手柄和/或权利要求9～11中任意一项所述的健身车表头。
如权利要求12所述的智能健身车系统，其特征在于：

安装在所述健身车车体上的传感器采集到的信号与所述健身车手柄采集的心率数据、按键信号，通过接口电路传送到所述健身车表头中的计算单元，经所述计算单元解析后，通过通信单元将运动数据发送给所述移动终端；所述移动终端接收后，作为内置健身指导软件或健身游戏软件的输入信号。
如权利要求12所述的智能健身车系统，其特征在于：

所述健身车手柄、所述健身车表头和健身者的移动终端之间使用蓝牙协议进行通信。
一种实现智能健身车系统的方法，其特征在于在健身车车体上安装权利要求1～7中任意一项所述的健身车手柄和/或权利要求9～11中任意一项所述的健身车表头。