[發(fā)明專利]一種基于動(dòng)力學(xué)特性辨識的啞鈴健身參數(shù)檢測方法

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• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112206464A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程森林;徐旭華;潘定坤;趙志威;雷晗
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: A63B21/072
• 分類號: A63B21/072;A63B71/06;G01L1/22;G01P15/12
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發(fā)明涉及一種基于動(dòng)力學(xué)特性辨識的啞鈴健身參數(shù)檢測方法，屬于自動(dòng)化領(lǐng)域。該方法為：將應(yīng)變片附屬于質(zhì)量塊上下兩端，并連接入電橋，構(gòu)成雙臂半橋測量電路；舉升啞鈴過程中，應(yīng)變片發(fā)生形變，電橋失去平衡而輸出電壓信號；輸出電壓信號先經(jīng)過LM358運(yùn)放放大，再由ADS1115將電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，然后將其輸入下位機(jī)，即STM32單片機(jī)；下位機(jī)主動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)指令或在接收上位機(jī)通過藍(lán)牙模塊發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，將存儲的數(shù)據(jù)由藍(lán)牙模塊傳輸至上位機(jī)，并顯示。使人們在鍛煉過程中能夠看到自己運(yùn)動(dòng)時(shí)力量的大小和舉升高度，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視化管理，以保證能夠根據(jù)實(shí)際需求改變自己的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到最好的鍛煉效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于自動(dòng)化領(lǐng)域，涉及一種基于動(dòng)力學(xué)特性辨識的啞鈴健身參數(shù)檢測方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會，人們的需求已經(jīng)不止是吃飽睡足，而是要追求更加健康的生活方式。體育運(yùn)動(dòng)無疑是其中之一。而舉啞鈴是我們生活中很常見的運(yùn)動(dòng)，它不僅能夠鍛煉我們的手臂的力量，還能提升身體的穩(wěn)定性。但是，在鍛煉的過程中，人們不清楚自己力量的大小和舉升高度，不能監(jiān)測到自身的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于動(dòng)力學(xué)特性辨識的啞鈴健身參數(shù)檢測方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種基于動(dòng)力學(xué)特性辨識的啞鈴健身參數(shù)檢測方法，該方法為：

將應(yīng)變片附屬于質(zhì)量塊上下兩端，并連接入電橋，構(gòu)成雙臂半橋測量電路；

舉升啞過程中，應(yīng)變片發(fā)生形變，電橋失去平衡而輸出電壓信號；

輸出電壓信號先經(jīng)過LM358運(yùn)放放大，再由ADS1115將電壓模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號，然后將其輸入下位機(jī)，即STM32單片機(jī)；

下位機(jī)主動(dòng)傳輸數(shù)據(jù)指令或在接收上位機(jī)通過藍(lán)牙模塊發(fā)送傳輸數(shù)據(jù)指令，將存儲的數(shù)據(jù)由藍(lán)牙模塊傳輸至上位機(jī)，并顯示。

可選的，所述舉升啞過程中，由慣性力引起的應(yīng)變使變片阻值發(fā)生變化ΔR，電橋失去平衡而輸出電壓，通過測量電壓求得對應(yīng)加速度；再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)，得出運(yùn)動(dòng)過程中的健身參數(shù)。

可選的，所述健身參數(shù)包括舉升幅度和所做的功。

可選的，所述舉升啞過程中，質(zhì)量塊在加速度a作用下產(chǎn)生慣性力:F_a＝ma；其中，m-質(zhì)量塊的質(zhì)量；

梁在慣性力的作用下產(chǎn)生應(yīng)變:其中，E-質(zhì)量塊連接橫梁的彈性模量，L、b、h-質(zhì)量塊連接橫梁的長、寬、厚度；

應(yīng)變片阻值變化率：其中，K-質(zhì)量塊連接橫梁的應(yīng)變靈敏度系數(shù)；

雙臂板橋輸出電壓:其中，U-電橋供電電源電壓；

經(jīng)運(yùn)放放大后的電壓:其中，D-運(yùn)放放大倍數(shù)；

求得加速度與電壓值的關(guān)系式：

從開始到t₀時(shí)刻，啞鈴舉升幅度：

從開始到t₀時(shí)刻，啞鈴舉升總路程，即累計(jì)舉升幅度：

從開始到t₀時(shí)刻，運(yùn)動(dòng)所做的總功：

其中，M-啞鈴總質(zhì)量。

本發(fā)明的有益效果在于：使人們在鍛煉過程中能夠看到自己運(yùn)動(dòng)時(shí)力量的大小和舉升高度，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視化管理，以保證能夠根據(jù)實(shí)際需求改變自己的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到最好的鍛煉效果。