[發明專利]一種結合自適應運動處方的健身輔助系統

在審

• 申請號: 201710539902.6
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107320936A
• 公開（公告）日: 2017-11-07
• 發明（設計）人: 丁宇超;鄧開連;劉曉潔;燕帥;李楠;華一村;劉浩;徐炫輝;劉春陽;張人杰;簡楨強
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: A63B71/06
• 分類號: A63B71/06;A63B24/00;G06F19/00;G08C17/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 翁若瑩,吳小麗

1.一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于，包括：

用于采集使用者鍛煉時的心率及步數數據的移動端設備；

用于對移動端設備采集的數據進行分析和處理，得到使用者自適應的運動處方的PC端系統；及

用于實現移動端設備與PC端系統之間的數據傳輸的無線通訊模塊；

所述PC端系統得到使用者自適應的運動處方的具體方法如下：

步驟1：移動端設備測量使用者鍛煉時的心率，PC端系統根據測得的使用者的最大心率R_max以及安靜時心率Rq，計算靶心率R，也就是最佳適宜心率；計算公式為：

R＝(R_max-Rq)*70％+Rq；

步驟2：使用者以計算得到的靶心率為標準，運動設定天數，每天運動時間一致；移動端設備測量使用者每天鍛煉時的步數S，PC端系統根據測得的步數S，計算運動量W：

W＝S*S_L

由于身高與步幅有如下：

H＝S_L*2+(1/2)*(1/7)*H；

通過使用者的身高H，得到使用者一步的步幅S_L；

步驟3：根據所測得的運動天數與運動量數據，利用曲線擬合，得到在靶心率要求下的運動天數與運動量的關系模型，即為使用者自適應的運動處方。

2.如權利要求1所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述移動端設備包括微控制模塊、傳感器模塊、無線通訊模塊、電源模塊以及人機交互模塊，傳感器模塊、無線通訊模塊、電源模塊以及人機交互模塊均與微控制模塊連接。

3.如權利要求2所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述傳感器模塊包括心率傳感器模塊和加速度傳感器模塊；心率傳感器模塊感知使用者的脈搏的變化，產生相應的脈沖信號；加速度傳感器模塊通過感知使用者運動過程中的重心位置的變化，產生相應的脈沖信號。

4.如權利要求3所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：通過所述加速度傳感器模塊感應使用者跑動時身體重心位置的變化，通過對加速度傳感器模塊的方波信號進行計數，得到使用者的步數。

5.如權利要求2所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述人機交互模塊包括用于控制移動端設備的開啟和關閉的開關按鈕，和用于顯示移動端設備所采集的心率及加速度數據的液晶顯示屏；開關按鈕和液晶顯示屏均連接所述微控制模塊。

6.如權利要求2所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述傳感器模塊完成對使用者的運動狀態的感知，并返回脈沖信號到微控制器模塊，由微控制器模塊完成對脈沖信號的采集和預處理，然后通過無線通訊模塊將預處理后的數據發送至PC端系統，PC端系統對收到的數據進行處理，得到使用者的鍛煉成長關系模型，進而得到使用者的自適應的運動處方。

7.如權利要求1所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述無線通訊模塊采用ZigBee無線通訊的方式；系統包括至少兩個ZigBee模塊，一個位于移動端設備上負責數據發送，另一個位于PC端系統上負責數據接收；兩個ZigBee模塊設定相同的網絡信道、網絡ID以及相同的波特率，從而完成兩個ZigBee模塊之間的通訊。

8.如權利要求7所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述移動端設備上的ZigBee模塊與PC端系統上的ZigBee模塊之間還設有至少一個ZigBee模塊，所有ZigBee模塊設定相同的網絡信道、網絡ID以及相同的波特率，形成組網。

9.如權利要求3或4所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：所述微控制器模塊使用自帶的定時器的捕獲模式，實現同時對心率傳感器模塊和加速度傳感器模塊的脈沖信號進行采集，并在兩個脈沖信號觸發中斷的時候對采集的數據進行補償。

10.如權利要求1所述的一種結合自適應運動處方的健身輔助系統，其特征在于：由于最大心率R_max的檢測相當危險，所以采用年齡減算法來進行計算：

R_max＝210-R_age

其中，R_age為使用者的實際年齡數值。