[發(fā)明專利]智能化跑步機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110315937.4
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102357284A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設計）人: 楊先軍;孫怡寧;周旭;李文;李春麗;夏懿;唐城;馬祖長;姚志明
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: A63B22/02
• 分類號: A63B22/02;A63B24/00;A63B21/22
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉

技術領域

本發(fā)明涉及健身設備領域，特別涉及一種智能化跑步機。

背景技術

走跑運動是競技體育和全民健身中提高心肺耐力的重要途徑和方法。健身走跑是一種非常平凡的運動，適宜于男女老少，是最好的健身方式之一，也是最佳的體育療法之一。跑步機歷來是走跑訓練的重要工具，有著廣泛的基礎需求。跑步作為一項簡便而又實效的運動健身方式，使人們更可以利用跑步機器材，在不受天氣、環(huán)境等條件的局限性，進行健身訓練。跑步機作為家庭或健身房等室內健身設備中最為普及的一款鍛煉器材，從誕生至今，無論是在其性能還是外觀上，都隨著時代的進步和技術的革新發(fā)生了一系列變化。作為訓練者熱衷的走跑健身項目的重要載體，跑步機功能技術的不斷提升是該領域始終不變的研究方向。為了提高跑步機科學指導的專家支持、塑造其個性化的產品特征，并充分帶給訓練者身臨其境的自然訓練感受，以求作出新的嘗試和創(chuàng)造，為各類人群不同目標的科學健身提供數(shù)字化的走跑工具。

傳統(tǒng)的跑步機功能單一，一般只能做重復性的機械運動，時間一長，訓練者會覺得非常單調，所以許多訓練者常常因覺得訓練枯燥乏味而不能堅持，使訓練計劃失敗。另外傳統(tǒng)的跑步機控制模式單一，只能簡單的設定運動速度和坡度，不能實時反映訓練者的其他運動參數(shù)，不能依據(jù)訓練者的運動能力而改變，訓練時不具有科學性及安全性。同時，由于傳統(tǒng)跑步機的底座比較硬，對膝關節(jié)的沖擊比較大，容易造成膝關節(jié)損傷，存在長期反關節(jié)運動產生關節(jié)損傷以及訓練效果存在盲目性等缺陷。

經國家知識產權局專利局信息檢索中心檢索查新，其中最接近的現(xiàn)有技術是2005年李智申請的公開號為CN1706512A的發(fā)明專利“智能化電腦跑步機”，該發(fā)明中將個人電腦安裝在跑步機上，取代原有的控制顯示電路板，運動者運動時可以充分享受多媒體電腦娛樂性，不足之處在于并沒有給出科學的訓練指導，運動者可能只娛樂而不運動了，從而影響了訓練效果。

經國家知識產權局專利局信息檢索中心檢索查新，其中接近的現(xiàn)有技術還有2009年徐開國申請的公開號為CN101874921A的發(fā)明專利“電動跑步機的自動調速方法及裝置”，在該發(fā)明方法中公開一種電動跑步機依據(jù)測距傳感器測試訓練者的位置而自動調速的方法，這種方法并沒有依據(jù)訓練者的真實加減速特征，訓練者的距離并不能作為加減速的意圖。其中接近的現(xiàn)有技術還有美國專利申請?zhí)枮?368510的帶有自動調速系統(tǒng)的跑步機(TREADMILL?HAVING?AN?AUTOMATIC?SPEED?CONTROL?SYSTEM)，該發(fā)明專利中在跑板的前后方安裝有壓力傳感器，訓練者踩到前方的壓力傳感器視為加速信號，踩到后方的壓力傳感器視為減速信號。同樣，這種方法也沒有真實的提取訓練者的加速特征，訓練者可能只是不小心踩到，這是如果加速或減速，訓練者會有摔倒的危險，不夠安全也不智能。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種智能化跑步機，可以實時監(jiān)測訓練者的心率及速度，實時調整跑步帶的運行速度及跑臺的坡度，以實現(xiàn)不同的訓練模式，避免了單調乏味，有利于訓練計劃的堅持。

本發(fā)明的技術方案是：一種智能化跑步機，包括跑步機本體、安裝在跑步機本體上的平板電腦、安裝在跑步機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驅動模塊；其中：

所述柔性陣列壓力傳感器，實時檢測訓練者在跑步過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、支撐時、騰空時和后蹬力；

數(shù)據(jù)采集傳輸模塊，用以實時采集柔性陣列壓力傳感器檢測到的足底壓力分布信息，并通過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，即自適應模式和心率模式；在自適應模式下，控制模塊通過以太網(wǎng)方式實時接收柔性陣列壓力傳感器獲取的足底壓力分布信息，得出訓練者的距離、步頻、步長、支撐時、騰空時、后蹬力運動學和動力學參數(shù)；通過機器學習，建立加速度與步長、步頻、支撐時、騰空時、后蹬力、個體特征的關系模型計算得出加速度，并根據(jù)所得加速度通過CAN總線向電機驅動模塊發(fā)送控制命令，調整跑步機本體的速度，以適應人的速度；同時保存依據(jù)個體特征建立的關系模型；心率模式下，控制模塊通過無線方式實時接收配帶在訓練者胸部的心率監(jiān)測模塊發(fā)送來的訓練者的心率，定制符合訓練者自身的訓練程序，同時進行保存；

然后控制模塊將兩種模式下得到的依據(jù)個體特征建立的關系模型及訓練程序通過互聯(lián)網(wǎng)上傳至服務器存儲，實現(xiàn)身份認證；