[發(fā)明專利]一種智能水啞鈴

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710436058.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN109011346A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張克華;田林曉;金倫;朱旦文;馬佳航;彭思淇;王妍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): A63B21/075
• 分類號(hào): A63B21/075;A63B71/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種智能水啞鈴實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，該智能水啞鈴實(shí)現(xiàn)方法包括以下步驟：

步驟一：采用MEMS慣性傳感器獲取啞鈴的位移和旋轉(zhuǎn)角度、采用DHT11溫濕度傳感器獲取環(huán)境溫濕度和運(yùn)動(dòng)手握處的溫濕度數(shù)據(jù)、采用PVDF脈搏傳感器測脈搏心率和肌肉電傳感器獲取肌電信號(hào)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過串行通訊總線傳輸給微處理器；

步驟二：微處理器對(duì)MEMS慣性傳感器檢測到的啞鈴加速度值進(jìn)行中值濾波、對(duì)陀螺儀檢測到的啞鈴旋轉(zhuǎn)角速度值進(jìn)行均值濾波；

步驟三：通過藍(lán)牙4.0模塊，將數(shù)據(jù)以低功耗藍(lán)牙技術(shù)傳送到接收端并上傳物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；

步驟四：通過手機(jī)APP或者PC機(jī)網(wǎng)頁查看運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)和生理數(shù)據(jù)情況并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多因素方差分析。

2.如權(quán)利要求1所述的智能水啞鈴實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟一中的MEMS慣性傳感器包括MEMS加速度計(jì)和MEMS陀螺儀，由MEMS加速度計(jì)測得有一加速度向量R在X、Y、Z軸的投影分別為R_x、R_y、R_z，其與X軸、Y軸、Z軸的夾角分別為θ、φ，根據(jù)在直角坐標(biāo)系下向量可得R²＝R_x²+R_y²+R_z²，同時(shí)可得啞鈴初始狀態(tài)為其中其中a_x，a_z為啞鈴在X軸和Z軸的加速度，G_x為啞鈴旋轉(zhuǎn)后在X軸方向上的受力，G_z為啞鈴旋轉(zhuǎn)后在Z軸上的受力，由此可得X軸和Y軸上的位移其中λ是比例系數(shù)。由MEMS陀螺儀測得角速度值，有一慣性力矢量R，R在X、Y、Z軸的投影分別為R_x、R_y、R_z，R_xz、R_yz分別為向量R在XOZ平面和YOZ平面的分量，θ、分別表示R與平面XOZ和平面YOZ轉(zhuǎn)角，陀螺儀測得轉(zhuǎn)角的變化率θ2、為t2時(shí)刻的轉(zhuǎn)角，θ1、為t1時(shí)刻的轉(zhuǎn)角，用陀螺儀測得的轉(zhuǎn)角變化率的數(shù)據(jù)對(duì)θ，進(jìn)行更新得θ^*、再根據(jù)角度θ^*、更新Gx、Gy、Gz、a_x、a_z、v_xn、v_yn、x、y。

3.如權(quán)利要求1所述的智能水啞鈴實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟一中的肌電信號(hào)數(shù)據(jù)是由肌肉電傳感器測前臂二頭肌運(yùn)動(dòng)變化所得。

4.如權(quán)利要求1所述的智能水啞鈴實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟二中微處理器對(duì)加速度計(jì)檢測到的加速度值進(jìn)行中值濾波，設(shè)某一組單軸加速度數(shù)據(jù)a[i]的長度為L，滑動(dòng)窗口大小為m，窗口中的數(shù)據(jù)按照數(shù)值大小的順序依次排列，得到中值濾波后的輸出為a[i]是指滑動(dòng)窗口m中的數(shù)據(jù)按數(shù)值大小排列后序號(hào)為中間的數(shù)，將濾掉脈沖噪聲、隨機(jī)環(huán)境噪聲后的數(shù)據(jù)傳送給微處理器。

5.如權(quán)利要求1所述的智能水啞鈴實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，在步驟二中微處理器對(duì)陀螺儀檢測到的啞鈴角速度值進(jìn)行均值濾波，其算法流程如下：

(1)首先對(duì)陀螺儀檢測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗處理，設(shè)窗口長度為K(K小于數(shù)據(jù)的長度)；

(2)對(duì)窗口中的數(shù)據(jù)進(jìn)行均值處理，H(n)＝[I(n)+I(n-1)+…I(n-K+1)]/K；

(3)設(shè)置滑動(dòng)窗口的步長，設(shè)為k，等到H(n)結(jié)束，H(n+1)進(jìn)窗；

(4)循環(huán)(2)和(3)直到陀螺儀最后的一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)窗，輸出啞鈴的角速度。