[發(fā)明專利]智能化跑步機(jī)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110315937.4
• 申請(qǐng)日: 2011-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102357284A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊先軍;孫怡寧;周旭;李文;李春麗;夏懿;唐城;馬祖長(zhǎng);姚志明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): A63B22/02
• 分類號(hào): A63B22/02;A63B24/00;A63B21/22
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉

1.一種智能化跑步機(jī)，其特征在于：包括跑步機(jī)本體、安裝在跑步機(jī)本體上的平板電腦、安裝在跑步機(jī)本體上的柔性陣列壓力傳感器、安裝在平板電腦中的控制模塊、數(shù)據(jù)采集傳輸模塊和電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；其中：

所述柔性陣列壓力傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)訓(xùn)練者在跑步過(guò)程中的足底壓力分布信息，所述足底壓力分布信息包括步頻、步長(zhǎng)、支撐時(shí)、騰空時(shí)和后蹬力；

數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，用以實(shí)時(shí)采集柔性陣列壓力傳感器檢測(cè)到的足底壓力分布信息，并通過(guò)通信接口將采集到的信息傳送至控制模塊；

所述控制模塊，集成了互聯(lián)網(wǎng)功能，具有兩種工作模式，即自適應(yīng)模式和心率模式；在自適應(yīng)模式下，控制模塊通過(guò)以太網(wǎng)方式實(shí)時(shí)接收柔性陣列壓力傳感器獲取的足底壓力分布信息，得出訓(xùn)練者的距離、步頻、步長(zhǎng)、支撐時(shí)、騰空時(shí)、后蹬力運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)；通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)，建立加速度與步長(zhǎng)、步頻、支撐時(shí)、騰空時(shí)、后蹬力、個(gè)體特征的關(guān)系模型計(jì)算得出加速度，并根據(jù)所得加速度通過(guò)CAN總線向電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊發(fā)送控制命令，調(diào)整跑步機(jī)本體的速度，以適應(yīng)人的速度；同時(shí)保存依據(jù)個(gè)體特征建立的關(guān)系模型；心率模式下，控制模塊通過(guò)無(wú)線方式實(shí)時(shí)接收配帶在訓(xùn)練者胸部的心率監(jiān)測(cè)模塊發(fā)送來(lái)的訓(xùn)練者的心率，定制符合訓(xùn)練者自身的訓(xùn)練程序，同時(shí)進(jìn)行保存；

然后控制模塊將兩種模式下得到的依據(jù)個(gè)體特征建立的關(guān)系模型及訓(xùn)練程序通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)上傳至服務(wù)器存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)身份認(rèn)證；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，實(shí)時(shí)接收控制模塊發(fā)送的控制命令，控制跑步機(jī)本體中伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)跑步機(jī)本體的速度，以適應(yīng)訓(xùn)練者的速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化跑步機(jī)，其特征在于：所述柔性陣列壓力傳感器安裝在跑步機(jī)的跑板上側(cè)；在柔性陣列壓力傳感器之上貼有保護(hù)層，保護(hù)層之上固定有耐磨層，用于隔離在跑步過(guò)程中跑步帶的摩擦，保護(hù)柔性陣列壓力傳感器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化跑步機(jī)，其特征在于：所述關(guān)系模型為加速度其中m為訓(xùn)練者的體重，F(xiàn)x為后蹬力沿跑步帶運(yùn)動(dòng)方向的分力，ΔSL為每?jī)刹街g步長(zhǎng)之差，t為完成兩步的時(shí)間，SF為測(cè)得的步頻，σ為比例因子。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化跑步機(jī)，其特征在于：所述跑步機(jī)本體包括底座(5)、跑步帶(6)、跑板(8)、減震系統(tǒng)(9)、減震柱(12)、滾筒(13)、坡度控制模塊(15)、速度控制模塊(16)、升降機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)(18)、速度同步帶(19)、電機(jī)控制器(21)；

所述的升降機(jī)構(gòu)包括跑臺(tái)(11)、步進(jìn)電機(jī)(20)、兩個(gè)同步帶(26-1、26-2)、直線導(dǎo)軌(27)、跑臺(tái)固定板(28)、升降滑板(29)、梯形絲桿(30)、梯形螺母(31)、升降桿(10)、連接閥(33)、固定桿(36)和蝸輪蝸桿(34)；

所述的坡度控制模塊(15)和速度控制模塊(16)分別通過(guò)導(dǎo)線與電機(jī)控制器(21)相連接；所述減震柱(12)安裝在跑板(8)和跑臺(tái)(11)兩側(cè)之間；所述的跑臺(tái)(11)安裝在底座(5)上，所述的減震系統(tǒng)(9)安裝在底座(5)的兩側(cè)；所述滾筒(13)固定在跑臺(tái)(11)前后，跑步帶(6)套在滾筒(13)上，跑板(8)穿過(guò)跑步帶(6)，通過(guò)減震柱(12)固定與跑臺(tái)(11)上；所述伺服電機(jī)(18)、速度同步帶(19)、電機(jī)控制器(21)固定與跑臺(tái)(11)前端，電機(jī)控制器(21)控制伺服電機(jī)(18)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)速度同步帶(19)；速度同步帶(19)帶動(dòng)滾筒(13)的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾筒(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)跑步帶(6)轉(zhuǎn)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)(20)帶動(dòng)升降桿(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)跑臺(tái)(11)坡度的調(diào)整；

所述的直線導(dǎo)軌(27)、跑臺(tái)固定板(28)、升降桿(10)、連接閥(33)、固定桿(36)以梯形絲桿(30)為軸對(duì)稱安裝；所述的步進(jìn)電機(jī)(20)固定在跑臺(tái)(11)上，一個(gè)同步帶(26-1)通過(guò)同步輪安裝步進(jìn)電機(jī)(20)的轉(zhuǎn)軸上，該同步帶(26-1)的另一端通過(guò)同步輪安裝在蝸輪蝸桿(34)上，另一個(gè)同步帶(26-2)通過(guò)同步輪安裝在梯形絲桿(30)上；梯形絲桿(30)一端固定在跑臺(tái)(11)的一端、另一端通過(guò)固定桿(36)安裝在跑臺(tái)(11)的另一端，；梯形螺母(31)套在梯形絲桿(30)上，固定在升降滑板(29)上；兩個(gè)升降桿(10)對(duì)稱安裝，一端鉸鏈在跑步機(jī)的底座(5)上，另一端通過(guò)連接閥(33)固定在升降滑板(29)上；所述的跑臺(tái)固定板(28)通過(guò)螺釘固定在直線導(dǎo)軌(27)上，同時(shí)跑臺(tái)(11)固定板(28)的一側(cè)焊接在跑臺(tái)(11)上；兩個(gè)直線導(dǎo)軌(27)對(duì)稱固定在跑臺(tái)(11)的兩側(cè)，兩個(gè)直線導(dǎo)軌(27)的運(yùn)動(dòng)件分別對(duì)稱固定在升降滑板(29)的兩側(cè)，升降滑板(29)沿直線導(dǎo)軌(27)運(yùn)動(dòng)；所述的步進(jìn)電機(jī)(20)通過(guò)一個(gè)同步帶(26-1)帶動(dòng)蝸輪蝸桿(34)轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪蝸桿(34)通過(guò)另一同步帶(26-2)帶動(dòng)梯形絲桿(30)轉(zhuǎn)動(dòng)；梯形絲桿(30)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)梯形螺母(31)移動(dòng)，梯形螺母(31)帶動(dòng)升降滑板(29)沿直線導(dǎo)軌(27)方向運(yùn)動(dòng)，升降滑板(29)的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)兩個(gè)對(duì)稱的升降桿(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)跑臺(tái)(11))坡度的調(diào)整，當(dāng)跑臺(tái)(11)處于某一坡度時(shí)，兩個(gè)對(duì)稱的升降桿(10)支撐跑臺(tái)(11)；通過(guò)改變的步進(jìn)電機(jī)(20)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，控制梯形螺母(31)的移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)跑臺(tái)(11)上升或下降。