[發明專利]基于非接觸式生理參數測量的智能跑步機

在審

• 申請號: 201811005513.6
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109045575A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 陳勛;汪旻達;宋仁成;成娟;劉羽
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A63B22/02
• 分類號: A63B22/02;A63B24/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發明公開了一種基于非接觸式生理參數測量的智能跑步機，在跑步機上安裝非接觸式傳感器，利用非接觸式傳感器測量獲得運動者的生理參數，利用運動者的生理參數，根據預設的運動模式控制跑步機的運行速度和坡度，運動者的生理參數至少包括心率和呼吸率。本發明能夠根據實時檢測的跑步者的生理參數，調整跑步機的運行速度和坡度，實現不同的運動模式，提高跑步機的健身效果，并能保障跑步者的生命安全。

技術領域

本發明涉及智能跑步機，尤其是一種能夠根據實時測量獲得的運動者生理參數和設定的運動目標動態調整運行參數的跑步機。

背景技術

跑步運動是目前國際上流行并被醫學界和體育界給予很高評價的有氧代謝健身活動，被稱為保持一個人身心最有效、最科學的健身方式，在加強肢體肌肉和骨骼功能、提高心肺功能和減肥等各方面都有明顯效果。

跑步機是家庭或健身房等室內健身設備中較為流行的一種鍛煉器材，已有技術中，機械式跑步機功能單一，僅為重復的機械運動，不能實時反映訓練者的運動參數，也不能針對訓練者的運動能力進行調整，訓練時缺乏科學性及安全性；電動跑步機采用電動馬達通過傳動裝置帶動跑步帶移動，是將跑步機速度作為控制對象，但其并未顧及人的因素，比如：運動者的健康狀況和運動時的身體狀況等因此；另一方面，跑步者在運動中調整速度需要通過按鍵來操作實現，這給運動中的鍛煉者帶來安全隱患。

針對電動跑步機不便調速以及無法按照運動者健康狀態科學安排訓練等問題，已經出現一些解決方法，包括基于鍛煉者的步頻和步幅來調節跑步機速度、實時監測運動者的落腳點前方和后方的跑步帶張力、基于張力控制相應的電流信號從而調節跑步機的速度，以及通過檢測人體運動手勢，調節跑步機速度。這些調整方式都是根據人的外在運動狀態進行判斷和調整；但是由于個體存在較大差異，人的外在運動狀態并不能準確反映健身效果，如果在運動者外在運動狀態沒有太大變化，但是心率或者呼吸率已經過快時，若跑步機不能及時降速可能存在危險性。

研究表明，人的生理參數相比于外在運動狀態更能健康合理地反映人的運動狀況。已有在公開號為CN107349560A的專利申請文件中，公開了“一種基于控制器自動調整變速的跑步機”，其通過設置穿戴設備實時采集人體生理參數信息并依據這些生理參數實時調整跑步機功率，在保證運動效果的前提下，防止用戶運動過量，保護用戶的健康安全；在公開號為CN101708360B的專利申請文件中，公開了一種“電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法”，其通過無線心率測定發射器，按照健身者心率自動調節跑步機速度。但相關技術方案存在如下問題：

采用接觸式設備實時測量人體生理參數，接觸式設備根據與人體接觸方式的不同分為耳夾式、手握式和穿戴式的不同方式，其中耳夾式與穿戴式測量方法的傳感器容易受設備與人體接觸的的緊密程度、脂肪的厚度，還有皮膚的顏色的影響從而產生較大誤差，設備與身體長期接觸會對身體造成不適，需要清洗以保持清潔；手握式在測量時手必須握住扶手，手掌的光滑度、汗水，以及皮膚的厚度都會影響測量結果；接觸式設備還存在使用上的局限性，比如，皮膚有創傷者不便實用，一些人并不接受使用接觸式設備的形式。

人的運動能力存在差異性，現有技術中針對相關的運動者生理參數統一設置閾值顯然存在不合理性，另一方面，現有技術中僅僅考慮運動者的心率，忽視運動者呼吸率的速度調節方式并不符合運動科學理論，在跑步運動中，有效控制跑步時的呼吸率才能達到科學鍛煉的效果。

發明內容

本發明是為避免上述現有技術所存在的不足，提供一種基于非接觸式生理參數測量的智能跑步機，以期能夠根據實時檢測的跑步者的生理參數，調整跑步機的運行速度和坡度，實現不同的運動模式，提高跑步機的健身效果，并能保障跑步者的生命安全。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：