[發明專利]一種多功能啞鈴

在審

• 申請號: 201710500845.0
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN107233696A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 王立峰;許李尚;張興成
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: A63B21/072
• 分類號: A63B21/072;A63B71/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于智能健身器材領域，具體地說，涉及一種多功能啞鈴，該啞鈴具有對每次啞鈴運動實際消耗的熱量及運動次數等信息的采集、分析和播放等功能。

背景技術

隨著社會生活水平的日益提高，人們越來越注重健康與美，對體重的關心程度也日益增加。體重的增減是經由能量的攝取和消耗來調節，當攝取的熱量小于每天消耗的總熱量時，體內會將已儲存的脂肪或體組織燃燒以產生熱量，因此體重會降低。個體每日所需的總熱量是由基礎代謝率、食物產熱效應與身體活動三個體內需能過程的總和來決定。基礎代謝率占每日總熱量消耗的百分之五十至七十，食物的產熱效應占百分之十，身體的肌肉活動占總熱量消耗的百分之二十至四十。基礎代謝消耗因個體間性別、身高、年齡、體重的差異而有所不同，適當鍛煉并控制卡路里攝入是保持身體健康和減肥的有效方法。目前，通過體育運動消耗能量進行健身、減肥成為一種時尚的生活方式，對健身類器材的方便、實用、智能性需求也呈現快速上升的趨勢。從健身效果來看，如能及時了解人體運動時的能量消耗值，并將其用于健身活動的指導與控制，則更利于科學、合理健身，增強人堅持體育鍛煉的信心。

啞鈴是一種進行肌肉力量訓練的簡單器材，對健身、減肥方面有一定功效。對于啞鈴的外觀、材質、功能等方面，人們進行了很多研究，在功能上，國內的啞鈴研究有：

(1)一種音樂啞鈴(專利號：CN 203169902U)：該實用新型專利中設計的啞鈴內置有電池、音樂芯片、喇叭等裝置，可快速方便地根據個體運動節奏選擇音樂節奏。

(2)一種多功能啞鈴(專利號：CN 102908745A)：該發明設計的啞鈴，包括啞鈴本體、跳繩、發光二極管，既可單獨使用啞鈴，又可以把啞鈴當成手把，配合跳繩。通過跳繩運動產生的機械能轉化成電能，供給發光二極管發光，啞鈴還可以當成手電筒使用。

(3)一種自發電嬰兒聲光啞鈴(專利號：CN 203303566U)該實用新型公開了一種自發電嬰兒聲光啞鈴，啞鈴包括啞鈴外殼，沖擊球，壓電陶瓷、LED燈和電路集成塊；該實用新型提供的嬰兒啞鈴，利用聲光效果吸引嬰兒晃動啞鈴的興趣，起到鍛煉嬰兒手臂力量的作用，且無需安裝電池，依靠壓電陶瓷發電，對音樂芯片和LED燈供電。

現有研究中對人們非常關心的能量消耗方面卻缺少統計、分析。因此，在啞鈴運動過程中，進行能量消耗的測定就更加有實際意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種多功能啞鈴，實現對每次啞鈴運動實際消耗的熱量及運動次數等信息的采集、分析和播放，以解決現有技術中人們對運動消耗能量數值的不確定，

使人們實時了解運動效果，更加科學、有效地進行鍛煉。

一種多功能啞鈴由啞鈴桿和連接在啞鈴桿兩端的啞鈴頭組成；所述啞鈴頭一側安裝有主控模塊、傳感器、電源模塊，另一側安裝有語音模塊；所述啞鈴頭上設有經導線與電源模塊相連的開關；所述電源模塊的輸出端連接所述主控模塊、傳感器的輸入端；所述傳感器的輸出端連接主控模塊的輸入端，所述傳感器用于采集用戶的運動參數；所述啞鈴桿內設有空腔；所述空腔內有導線連接兩側啞鈴頭內的主控模塊與語音模塊；所述電源模塊通過空腔內的導線連接語音模塊的輸入端；所述傳感器包括三軸陀螺儀、MMA8451加速度傳感器；所述三軸陀螺儀用于測量X、Y、Z三個軸的角速度，所述MMA8451加速度傳感器用于測量X、Y、Z三軸上的加速度；所述主控模塊包括A/D采集模塊、微處理器、SCI模塊、模擬I²C總線、人機交互界面；所述主控模塊通過A/D采集模塊實時獲取所述三軸陀螺儀的角速度信息；通過模擬I²C總線實時獲取所述MMA8451加速度傳感器的加速度信息。

所述人機界面用于輸入鍛煉者的手臂長度、啞鈴質量等信息。

所述傳感器模塊采集到的加速度和角速度數據基于三個軸向，當人使用啞鈴進行不同方向鍛煉時，均可計算出作功和運動次數情況。

所述啞鈴運動的角速度變化有一定規律，通過統計角速度的變化，便可得到鍛煉者使用啞鈴健身的次數。

所述主控模塊對傳感器采集到的各個坐標軸的角速度數值信息以及加速度的信息進行各坐標軸與重力加速度方向之間標定，對各軸上的動能進行分析、計算，并對計算出來的瞬態動能進行累加，得到運動消耗的總功。

所述控制模塊對運動消耗的能量值的具體步驟為：

1瞬時動能：根據(v_i＝ω_ir，r是人的小臂長，ω是角速度)由瞬時角速度計算此刻啞鈴的瞬時動能。