專利名稱：采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種跑步機(jī)，尤其涉及一種通過監(jiān)控使用者的擺 臂信息(頻率和幅度)、心跳頻率、血壓等指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整其跑步帶傳 送速度的電動(dòng)跑步機(jī)，屬于健身器材技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
跑步機(jī)是一種使用非常廣泛的健身器材。從工作原理上區(qū)分，可 以分為機(jī)械式跑步機(jī)和電動(dòng)跑步機(jī)兩種。
機(jī)械式跑步機(jī)是比較早期的產(chǎn)品。在使用機(jī)械式跑步機(jī)進(jìn)行健身 訓(xùn)練時(shí)，使用者通過腳的蹬腿動(dòng)作帶動(dòng)跑步帶移動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是可以自 由控制跑步的速度，但因?yàn)榕懿綍r(shí)帶動(dòng)跑步帶移動(dòng)的蹬腿動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致 腿部關(guān)節(jié)的勞損，對(duì)人的健康不利，所以現(xiàn)在機(jī)械式跑步機(jī)基本上退 出了市場(chǎng)。
目前，市場(chǎng)上廣泛流行電動(dòng)跑步機(jī)。電動(dòng)跑步機(jī)采用電動(dòng)馬達(dá)通 過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)跑步帶移動(dòng)。使用者在跑步帶上跑步時(shí)，通過調(diào)節(jié)自 己跑步的速度來與跑步帶移動(dòng)的速度保持一致。如果使用者想改變自 己的跑步速度，需要先用手按動(dòng)跑步機(jī)前方控制面板上的相應(yīng)按鈕改 變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速來改變跑步帶移動(dòng)的速度，然后再被動(dòng)地改變自己的跑 步速度。這與人在自然界中可以隨意改變自己跑步速度的生活習(xí)慣相 差甚遠(yuǎn)。同時(shí)，人在跑動(dòng)的過程中身體處于不穩(wěn)定狀態(tài)，讓他在跑步 機(jī)控制面板上用眼睛去搜尋相應(yīng)的按鈕并用手指去按按鈕，不僅比較 麻煩，而且容易使跑步者分心，影響鍛煉效果。對(duì)于一些年幼年老或 身體不好的使用者來說，甚至可能造成危險(xiǎn)。
為了解決電動(dòng)跑步機(jī)不便于調(diào)速的問題，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)了多種相
應(yīng)的技術(shù)解決方案。例如在專利號(hào)為ZL 02148196.2的發(fā)明專利"光 學(xué)感應(yīng)式虛擬實(shí)境跑步機(jī)"中，在跑步機(jī)的前后端和兩側(cè)安裝光學(xué)感 應(yīng)器，通過光學(xué)感應(yīng)器來測(cè)量人跑步的步伐狀態(tài)，來調(diào)整跑步機(jī)的速 度。在專利號(hào)為ZL 02112184.2的發(fā)明專利"專用于電動(dòng)跑步機(jī)的操 控方法"中，在跑步機(jī)的適當(dāng)區(qū)域安裝檢測(cè)裝置，形成一個(gè)空間感應(yīng)
3區(qū)域，使用者在相應(yīng)的空間感應(yīng)區(qū)域擺動(dòng)手部來控制跑步機(jī)速度。另
外，在中國發(fā)明專利ZL 200410104202.7中，介紹了一種隨電流負(fù)載 差值調(diào)整跑步機(jī)跑步帶速度的系統(tǒng)，該負(fù)載感應(yīng)偵測(cè)電路將使用者每 踩踏于跑步帶的電流負(fù)載信號(hào)傳遞至微處理單元，并計(jì)算其信號(hào)間的 時(shí)間差值，該差值再與原先測(cè)得的穩(wěn)定差值比較，借助最新差值與穩(wěn) 定差值間的差值大小，令馬達(dá)帶動(dòng)跑步帶的轉(zhuǎn)速加快或變慢或維持均 速。從而使用者利用跑步機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以依自身體能而適當(dāng)?shù)恼{(diào)整跑 速而達(dá)到健身的效果，更避免因使用者的跑速與跑步帶的轉(zhuǎn)速不同時(shí) 致使用者不慎跌倒的情形發(fā)生。
采用上述調(diào)速方法的跑步機(jī)比起原先需要在控制面板上按動(dòng)按鈕 來調(diào)速的跑步機(jī)有了一定的進(jìn)步，但與人們平時(shí)在室外跑步時(shí)可以隨 心所欲的調(diào)整跑步速度相比還是有些麻煩，而且容易分散跑步時(shí)的注 意力，干擾人的正常跑步。另一方面，跑步機(jī)中檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)人的步 伐并調(diào)整馬達(dá)速度使之達(dá)到指定的速度需要的時(shí)間較長，使得人加快 步伐或減慢步伐所需時(shí)間比跑步帶調(diào)整速度所需時(shí)間小，跑步機(jī)的加 減速趕不上人的加減速，容易導(dǎo)致人加速時(shí)沖到儀表盤上，或減速時(shí) 向后退甚至摔倒。
在中國實(shí)用新型專利200720032627.0中，提供了一種跑步機(jī)自適 應(yīng)調(diào)速控制裝置，該跑步機(jī)自適應(yīng)調(diào)速控制模塊的輸入端連接有心電 監(jiān)測(cè)模塊、速度閉環(huán)模塊和鍵盤/顯示模塊，速度閉環(huán)模塊輸入端連接 有跑步機(jī)。該實(shí)用新型會(huì)根據(jù)使用者的心率狀況自動(dòng)調(diào)整跑步機(jī)的速 度，以達(dá)到預(yù)期的健身目的，避免由于運(yùn)動(dòng)量不足而達(dá)不到健身效果， 或者由于運(yùn)動(dòng)量過大而危害身體健康。但是，心率狀況只是使用者調(diào) 整跑步速度的因素之一。而且，不同使用者的體質(zhì)是不一樣的。因此 這種跑步機(jī)速度控制方式的適用面有限，實(shí)用性并不理想。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)跑步機(jī)調(diào)速方式的不 足，提供一種通過監(jiān)控使用者的擺臂信息(頻率和幅度)、心跳頻率、 血壓等指標(biāo)，動(dòng)態(tài)調(diào)整其跑步帶傳送速度的電動(dòng)跑步機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述的實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型采用下述的技術(shù)方案 一種采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，包括底座、安裝在底座上的跑步架和電動(dòng)機(jī)、安裝在跑步架上的跑步板、張緊在前后滾軸上且 繞過跑步板的跑步帶、安裝在底座上的立架、安裝在立架上的控制面 板和控制電路，所述電動(dòng)機(jī)和所述控制面板分別連接所述控制電路， 其特征在于
所述跑步機(jī)中還具有手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元。
其中，所述控制電路還可以通過接口電路連接計(jì)算單元。 所述跑步機(jī)中還具有心率檢測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元，所述心率檢
測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元與所述控制電路連接。
所述跑步機(jī)中還可以具有手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單
元。該分析單元可以與控制電路進(jìn)行連接，也可以與計(jì)算單元進(jìn)行連接。
所述手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元為由使用者手持或者佩戴在手腕處的物理 量傳感器，如速度傳感器、加速度傳感器或陀螺儀等。
或者，所述手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元為視頻采集系統(tǒng)，所述視頻采集系 統(tǒng)直接采集手臂擺動(dòng)的視頻圖像，根據(jù)視頻圖像計(jì)算出手臂擺動(dòng)的幅 度或頻率。
手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元自動(dòng)記錄使用者擺臂的頻 率、幅度和與之相對(duì)應(yīng)的跑步機(jī)速度；通過記錄并分析使用者在不同
跑步機(jī)速度下的許多次擺臂的頻率和幅度，手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù) 參數(shù)分析單元可以得到該使用者擺臂頻率、幅度與跑步速度之間的換
算公式或函數(shù)的參數(shù)，便于跑步機(jī)快速準(zhǔn)確的根據(jù)擺臂頻率或幅度換 算出跑步機(jī)速度。
使用者可以單獨(dú)使用手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元，也可以選擇佩戴心率檢 測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元。通過所述心率檢測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元?jiǎng)討B(tài)
檢測(cè)使用者運(yùn)動(dòng)時(shí)的心跳頻率和血壓參數(shù)；如果所述心跳頻率和血壓 參數(shù)在正常的范圍內(nèi)，則根據(jù)使用者的手臂擺動(dòng)的幅度或頻率增加或 者減少跑步帶傳送速度，如果所述心跳頻率和血壓參數(shù)超出了正常的 范圍，則只根據(jù)手臂擺動(dòng)的幅度或頻率減少跑步帶傳送速度。
在通過控制面板上的顯示器顯示虛擬場(chǎng)景的情況下，所述手臂擺 動(dòng)檢測(cè)單元分別檢測(cè)兩個(gè)手臂擺動(dòng)的幅度或頻率；當(dāng)兩臂之間擺臂頻 率或幅度之差小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，所述虛擬場(chǎng)景顯示為直行跑步狀態(tài)；
5當(dāng)兩臂之間擺臂頻率或幅度之差大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，根據(jù)兩臂擺臂頻率 或幅度之差改變虛擬場(chǎng)景中的轉(zhuǎn)彎方向和轉(zhuǎn)彎半徑。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型所提供的人機(jī)交互調(diào)速跑步機(jī)通 過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)擺臂信息(包括擺動(dòng)幅度和擺動(dòng)頻率等)來自動(dòng)調(diào)整跑步 機(jī)速度，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)，可以讓使用者非常自然 地改變跑步帶的傳送速度，獲得更完美的使用體驗(yàn)。以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。


圖1為本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)的第一實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖2為本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)的第二實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖3為本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)的第三實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖。該實(shí)施例在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了手臂擺動(dòng)與跑步速度函 數(shù)參數(shù)分析單元，該單元與控制電路進(jìn)行連接；
圖4為本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)的第四實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖。該實(shí)施例在第一實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了手臂擺動(dòng)與跑步速度函 數(shù)參數(shù)分析單元，該單元與計(jì)算單元進(jìn)行連接；
圖5為本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)的第五實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖。該實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了手臂擺動(dòng)與跑步速度函 數(shù)參數(shù)分析單元，該單元與控制電路進(jìn)行連接；
圖6為本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)的第六實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 框圖。該實(shí)施例在第二實(shí)施例的基礎(chǔ)上增加了手臂擺動(dòng)與跑步速度函 數(shù)參數(shù)分析單元，該單元與計(jì)算單元進(jìn)行連接；
圖7為利用本實(shí)用新型所提供的電動(dòng)跑步機(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互調(diào)速方 式的實(shí)施步驟示意圖8為人機(jī)交互調(diào)速方式中，通過檢測(cè)手臂擺動(dòng)頻率動(dòng)態(tài)調(diào)整跑 步帶傳送速度和虛擬場(chǎng)景方向的方法流程圖。
具體實(shí)施方式
與現(xiàn)有的電動(dòng)跑步機(jī)類似，本實(shí)用新型所提供的采用人機(jī)交互調(diào) 速方式的電動(dòng)跑步機(jī)也具有底座、安裝在底座上的跑步架和電動(dòng)機(jī)、安裝在跑步架上以電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的前后滾軸、安裝在跑步架上的跑步板、 張緊在前后滾軸上且繞過跑步板的跑步帶、安裝在底座上的立架以及
安裝在立架上的控制面板等。此外，電動(dòng)跑步機(jī)上還可以具有固定在 立架上的左右兩個(gè)把管，控制面板上還可以安裝液晶顯示器及其控制 按鍵等。上述這些功能元件的設(shè)計(jì)和安裝是本領(lǐng)域一般技術(shù)人員都很 熟悉的常規(guī)技術(shù)，在此就不詳細(xì)贅述了。
參見
圖1所示的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)框圖，本電動(dòng)跑步機(jī)中的電動(dòng) 機(jī)和控制面板分別連接控制電路。該控制電路還可以通過接口電路連 接計(jì)算單元。另外，外置的手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元、心率檢測(cè)單元和血壓 檢測(cè)單元等儀器也與該控制電路相連接，具體連接方式可以通過有線
電路方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用藍(lán)牙或紅外等無線連接方式實(shí)現(xiàn)。在本實(shí) 施例中，手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元可以是由使用者手持或者安裝在使用者手
腕處的物理量傳感器，如速度傳感器、加速度傳感器或陀螺儀，心率 檢測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元可以由現(xiàn)有的高端手腕式電子血壓計(jì)如
EW3003、 HEM-6021等實(shí)現(xiàn)。需要說明的是，電動(dòng)跑步機(jī)中并不限于采 用上述的手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元、心率檢測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元。凡是可 用于監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)過程中使用者身體指標(biāo)的生物醫(yī)學(xué)儀器都可以在本電動(dòng) 跑步機(jī)中采用。
圖2所示為本電動(dòng)跑步機(jī)的第二實(shí)施例。在該實(shí)施例之中，電動(dòng) 機(jī)和控制面板分別連接控制電路，控制電路通過接口電路連接計(jì)算單 元。計(jì)算單元可以為計(jì)算機(jī)，也可以為DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)等。 手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元直接與計(jì)算單元實(shí)現(xiàn)了連接。該實(shí)施例尤其適合手 臂擺動(dòng)檢測(cè)單元由視頻采集系統(tǒng)通過分析手臂擺動(dòng)圖像來實(shí)現(xiàn)的情 況。下面還將對(duì)此展開詳細(xì)的說明。
本電動(dòng)跑步機(jī)在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互調(diào)速時(shí)，為了便于根據(jù)新的擺臂幅 度或頻率換算出新的跑步帶傳送速度，可以增加專門的手臂擺動(dòng)與跑
步速度函數(shù)參數(shù)分析單元。手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元自 動(dòng)記錄使用者擺臂的頻率、幅度和與之相對(duì)應(yīng)的跑步機(jī)速度；通過記 錄并分析使用者在不同跑步機(jī)速度下的許多次擺臂的頻率和幅度，手 臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元可以得到該使用者擺臂頻率、幅 度與跑步速度之間的換算公式或函數(shù)的參數(shù)，便于跑步機(jī)快速準(zhǔn)確的根據(jù)擺臂頻率或幅度換算出跑步機(jī)速度。如圖3 圖6所示的第三實(shí) 施例至第六實(shí)施例，該手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元可以與 控制電路進(jìn)行連接，也可以與計(jì)算單元進(jìn)行連接。
參見圖7所示，本電動(dòng)跑步機(jī)在實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互調(diào)速時(shí)，創(chuàng)造性地 將心跳頻率、血壓等多項(xiàng)指標(biāo)與使用者的擺臂信息(頻率和幅度)結(jié) 合起來，以擺臂信息作為主要的判斷依據(jù)，根據(jù)使用者的身體反應(yīng)有 針對(duì)性地調(diào)整跑步帶的傳送速度，從而給使用者帶來更佳的使用體驗(yàn)。
使用者在使用本電動(dòng)跑步機(jī)時(shí)，首先在手腕處佩戴心率檢測(cè)單元 和血壓檢測(cè)單元。通過心率檢測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元?jiǎng)討B(tài)檢測(cè)使用者 運(yùn)動(dòng)時(shí)的心跳頻率和血壓參數(shù)。心跳頻率和血壓參數(shù)可以顯示在控制 面板的液晶顯示屏上，向使用者顯示鍛煉的效果。在使用者的運(yùn)動(dòng)過 程中，心跳頻率和血壓參數(shù)如果在正常的范圍內(nèi)，則可以以較為柔和 的方式(如采用不太顯眼的顏色和較小的字體)向使用者顯示；如果 超出了正常的范圍，則可以以較為顯眼的文字提示使用者，也可以以 發(fā)聲的方式提示使用者。
但是，每個(gè)人使用者的身體素質(zhì)差異大。對(duì)于按照醫(yī)學(xué)規(guī)律所
確定的心跳頻率和血壓參數(shù)的非正常范圍，每個(gè)人實(shí)際的身體感覺并
不相同。有的使用者對(duì)心率過速的耐受能力強(qiáng)，而有的使用者則難以
忍受短時(shí)間的心率過速因此，直接根據(jù)心跳頻率和血壓參數(shù)來調(diào)整
跑步帶的傳送速度，很難兼顧每一個(gè)使用者的個(gè)體差異，是一種較為
機(jī)械的做法。
在本實(shí)用新型中，通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)擺臂信息(包括擺動(dòng)幅度和擺動(dòng) 頻率等)來自動(dòng)調(diào)整跑步機(jī)速度，有效克服了以上方法的缺點(diǎn)，可以 讓使用者非常自然地改變跑步帶的傳送速度。
有關(guān)的生理學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)研究表明，人在跑步時(shí)為了維持身體平衡， 邁步的幅度和頻率與手臂擺動(dòng)的幅度和頻率大致呈正比關(guān)系。擺臂頻 率越快，腳步的頻率就對(duì)應(yīng)越快。擺臂的幅度越大，腳步的步幅就對(duì) 應(yīng)越大。另外，人在轉(zhuǎn)彎時(shí)，轉(zhuǎn)彎的方向與手臂擺動(dòng)也有關(guān)系。向左
轉(zhuǎn)彎時(shí)，右臂擺動(dòng)幅度大，左臂擺動(dòng)幅度小；向右轉(zhuǎn)彎時(shí)，左臂擺動(dòng) 幅度大，右臂擺動(dòng)幅度小。
如果我們?cè)陔妱?dòng)跑步機(jī)上直接改變跑步的頻率或幅度，由于跑步機(jī)的速度改變跟不上我們的速度改變，容易導(dǎo)致人撞上儀表盤或向后 摔倒。如果我們?cè)谂懿綑C(jī)上先改變手臂揮動(dòng)的頻率或幅度，經(jīng)過相關(guān) 檢測(cè)單元檢測(cè)并計(jì)算后逐漸改變跑步機(jī)速度，此時(shí)使用者跑步的頻率 和幅度會(huì)很自然的隨著跑步機(jī)的速度改變而改變，人不會(huì)前沖或摔倒。 跑步機(jī)達(dá)到新的速度后，此時(shí)手臂揮動(dòng)的頻率或幅度與跑步的頻率或 幅度會(huì)重新達(dá)到協(xié)調(diào)一致。因此，通過采集和分析手臂揮動(dòng)的信息進(jìn) 行跑步機(jī)的調(diào)速，可以使整個(gè)調(diào)速的過程既自然又安全。
根據(jù)這個(gè)原理，參照?qǐng)D8所示的流程圖。人在跑步機(jī)上跑步時(shí)， 手臂擺動(dòng)與邁步協(xié)調(diào)一致。如果想讓跑步機(jī)速度加快，只要加快擺臂 頻率或加大擺臂幅度，檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到擺臂頻率或幅度增大后，馬上 增加跑步機(jī)速度，此時(shí)腿邁步的頻率或幅度也隨之加快，與擺臂重新 達(dá)成協(xié)調(diào)一致。如果想讓跑步機(jī)速度減慢，只要減小擺臂頻率或擺臂 幅度，檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到擺臂頻率或幅度減小后，馬上減小跑步機(jī)速度， 此時(shí)腿邁步的頻率或幅度也隨之減小，與擺臂重新達(dá)成協(xié)調(diào)一致。
跑步機(jī)的速度與使用者擺臂的幅度與頻率近似滿足一個(gè)換算公 式V= F(r， f)。其中V為跑步機(jī)的速度，r為使用者擺臂的幅度，
f為擺臂的頻率，F(xiàn) ()為一個(gè)函數(shù)，該函數(shù)的參數(shù)與每個(gè)人的跑步特
點(diǎn)相關(guān)，對(duì)某一使用者大致保持穩(wěn)定，可以構(gòu)成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的變化
曲線。例如若保持?jǐn)[臂頻率不變，擺臂幅度增大m倍，則在室外跑 步的情況下人跑步的邁步幅度也會(huì)增大n倍(m和n的比值針對(duì)某個(gè)
個(gè)人大致滿足一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的變化曲線)，則相當(dāng)于人的跑步速度會(huì)增 大n倍，這樣我們可以將跑步機(jī)的轉(zhuǎn)速增大n倍。又如若保持?jǐn)[臂 幅度不變，擺臂頻率增大m倍，則在室外跑步的情況下人跑步的邁步 頻率也會(huì)增大n倍(正常情況下m和n大致相等)，則相當(dāng)于人的跑步 速度會(huì)增大n倍，這樣我們可以將跑步機(jī)的轉(zhuǎn)速增大n倍。若擺臂幅 度和頻率同時(shí)發(fā)生改變，則同時(shí)考慮這兩個(gè)因素來調(diào)整跑步機(jī)速度。
為了讓使用者更容易適應(yīng)新的跑步速度，當(dāng)跑步機(jī)速度隨著擺臂 的頻率或幅度改變時(shí)，跑步機(jī)會(huì)從原來的速度逐漸過渡到新的速度， 讓使用者有一個(gè)適應(yīng)的過程，防止跑步機(jī)的速度突然改變引起使用者 摔倒或其他不適。
在跑步機(jī)出廠前，跑步機(jī)的控制電路中可以預(yù)先設(shè)置一組針對(duì)大
9多數(shù)人提煉出來的函數(shù)換算參數(shù)值，它可以滿足一般使用者的需要。 如果想讓跑步機(jī)更適合于某一個(gè)使用者的具體情況，可以由使用者在 跑步機(jī)控制面板上設(shè)置該函數(shù)或曲線具體的換算參數(shù)值，以便適合某 一個(gè)使用者的跑步特點(diǎn)。
為了更準(zhǔn)確地得到該函數(shù)針對(duì)某一使用者的參數(shù)值，在跑步機(jī)中 設(shè)置了手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元。本跑步機(jī)在使用時(shí)， 使用者既可以采用通過控制面板控制跑步機(jī)速度的常規(guī)控制模式，也 可以通過切換開關(guān)切換到擺臂控制模式。在通過控制面板控制跑步機(jī) 速度的常規(guī)控制模式下 自動(dòng)記錄使用者擺臂的 臂控制模式下，當(dāng)擺臂 與跑步速度函數(shù)參數(shù)分 度和與之想對(duì)應(yīng)的跑步 速度下的許多次擺臂的 析單元最后可以通過人 率、幅度與跑步速度之 下，就可以直接使用這 自學(xué)習(xí)算法是軟件領(lǐng)域 詳細(xì)贅述了。
擺臂的幅度和頻率的檢測(cè)方法可以有多種。第一種辦法是由使用 者的雙手各持一個(gè)加速度傳感器或陀螺儀。它們可以檢測(cè)手臂擺動(dòng)的 速度、加速度、方向等參數(shù)，并算出頻率和幅度，然后通過藍(lán)牙或無 線模塊傳輸給控制電路。第二種辦法是由使用者的雙手手臂或手腕上 各佩戴一個(gè)裝置，內(nèi)裝著加速度傳感器或陀螺儀，可以檢測(cè)手臂擺動(dòng) 的速度、加速度、方向等參數(shù)，并算出頻率和幅度，然后通過藍(lán)牙或 無線模塊傳輸給控制電路。上述兩種方法適合于上述第一實(shí)施例所述 的電動(dòng)跑步機(jī)。
第三種辦法是通過視頻采集系統(tǒng)直接采集手臂擺動(dòng)視頻圖像，根 據(jù)圖像計(jì)算出手臂擺動(dòng)的幅度和頻率，并將數(shù)據(jù)傳輸給控制電路。這 種方法適合于上述第二實(shí)施例所述的電動(dòng)跑步機(jī)。
在實(shí)施上述第三種方法時(shí)，為了讓人跑步擺臂過程中無意中造成
，手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元可以 頻率、幅度和與之想對(duì)應(yīng)的跑步機(jī)速度；在擺
頻率和幅度與跑步速度達(dá)到穩(wěn)定后，手臂擺動(dòng) 析單元也可以自動(dòng)記錄使用者擺臂的頻率、幅 機(jī)速度。通過記錄并分析使用者在不同跑步機(jī) 頻率和幅度，手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分 工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等自學(xué)習(xí)方法得到該使用者擺臂頻 間的換算公式或函數(shù)的參數(shù)。在擺臂控制模式 些參數(shù)，既方便又準(zhǔn)確。這種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等 一般技術(shù)人員都能掌握的常規(guī)技術(shù)，在此就不的擺臂頻率或幅度變化不影響跑步機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，可以在控制電路中設(shè)置 一個(gè)閾值，只要當(dāng)改變后的擺臂的頻率或幅度相對(duì)于前一個(gè)穩(wěn)定值的 差大于這個(gè)閾值，控制電路才給跑步機(jī)發(fā)出指令，讓跑步機(jī)改變速度。 這樣做可以使得人們?cè)谡蛩倥懿綍r(shí)，雖然手臂擺動(dòng)幅度或頻率可 能會(huì)有輕微變化，但跑步機(jī)也能保持勻速。這個(gè)閾值可以根據(jù)自己的 情況在跑步機(jī)儀表盤上進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使得跑步機(jī)的調(diào)速更適合個(gè) 人的習(xí)慣。
為了保障使用者的身心健康，在通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)擺臂信息自動(dòng)調(diào)整 跑步機(jī)速度的過程中，如果心跳頻率和血壓參數(shù)在正常的范圍內(nèi)，則 允許根據(jù)使用者的手臂擺動(dòng)的幅度或頻率增加或者減少跑步帶傳送速 度；但如果心跳頻率和血壓參數(shù)超出了正常的范圍，則只能根據(jù)手臂 擺動(dòng)的幅度或頻率減少跑步帶傳送速度而不能增加傳送速度。
通過擺臂既可以改變速度，也可以改變方向，為了防止在控制虛 中的人轉(zhuǎn)彎時(shí)兩臂不同步擺動(dòng)造成跑步機(jī)速度變化從而降低平
可以根據(jù)兩臂之間擺臂頻率或幅度之差將檢測(cè)過程分成兩種情 兩臂之間擺臂頻率或幅度之差小于某個(gè)閾值時(shí)，此時(shí)為直行跑 ，系統(tǒng)根據(jù)擺臂頻率或幅度改變跑步機(jī)速度，不改變跑步方向。 當(dāng)兩臂之間擺臂頻率或幅度之差大于某個(gè)閾值時(shí)，此時(shí)為轉(zhuǎn)彎跑步狀 態(tài)，系統(tǒng)只根據(jù)兩臂擺臂頻率或幅度之差改變虛擬場(chǎng)景中的人轉(zhuǎn)彎方
臂頻率或幅度改變跑步機(jī)速度。當(dāng)然，如果
接的控制跑步機(jī)速度和方向，也可以不增加
擬場(chǎng) 穩(wěn)性
況 步
狀;
向 不 這
和轉(zhuǎn)
木
將 場(chǎng) 的 相
需 臂 大
彎半徑，不根據(jù)擺 平穩(wěn)性，需要更直. 制。
本實(shí)用新型中，跑 步的速度或方向?qū)?景軟件可以通過控制面: 速度和方向控制虛擬場(chǎng) 結(jié)合的目的。在這種情
限 在 人跑
步機(jī)本身還通過數(shù)據(jù)接口與計(jì)算單 時(shí)傳到計(jì)算單元上的虛擬場(chǎng)景軟件
板上的顯示器顯示虛擬場(chǎng)景，并使 景中人跑步的速度和方向，達(dá)到體 況下，如果想讓虛擬場(chǎng)景中的人物 要讓雙臂擺動(dòng)的頻率或幅度不一致即可。如要向左轉(zhuǎn)彎， 擺動(dòng)幅度或頻率，減小左臂擺動(dòng)幅度或頻率；要向右轉(zhuǎn)彎 左臂擺動(dòng)幅度或頻率，減小右臂擺動(dòng)幅度或頻率。
以上對(duì)本實(shí)用新型所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步
元相連， 。該虛擬 用人跑步 育與娛樂 轉(zhuǎn)彎，只 則加大右 時(shí)，則加
機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但顯然本實(shí)用新型的具體實(shí)現(xiàn)形式并不局限于此。對(duì)于本 技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來說，在不背離本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍的 情況下對(duì)它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，包括底座、安裝在底座上的跑步架和電動(dòng)機(jī)、安裝在跑步架上的跑步板、張緊在前后滾軸上且繞過跑步板的跑步帶、安裝在底座上的立架、安裝在立架上的控制面板和控制電路，所述電動(dòng)機(jī)和所述控制面板分別連接所述控制電路，其特征在于所述跑步機(jī)中還具有手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元。
2. 如權(quán)利要求1所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，其特征 在于所述手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元為由使用者手持或者佩戴在手腕處的物理 量傳感器。
3. 如權(quán)利要求1所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，其特征 在于-所述手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元為視頻采集系統(tǒng)，所述視頻采集系統(tǒng)直接 采集手臂擺動(dòng)的視頻圖像，根據(jù)視頻圖像計(jì)算出手臂擺動(dòng)的幅度或頻率。
4. 如權(quán)利要求2所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，其特征在于所述手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元連接控制電路。
5. 如權(quán)利要求3所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，其特征在于所述手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元連接計(jì)算單元，所述計(jì)算單元通過接口電 路與控制電路相連。
6. 如權(quán)利要求1所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，其特征在于所述跑步機(jī)中還具有心率檢測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元，所述心率檢 測(cè)單元和血壓檢測(cè)單元與所述控制電路連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)，其特征在于所述跑步機(jī)中還具有手臂擺動(dòng)與跑步速度函數(shù)參數(shù)分析單元。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種采用人機(jī)交互調(diào)速方式的跑步機(jī)。該跑步機(jī)中，具有用于檢測(cè)手臂擺動(dòng)幅度或頻率的手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元。使用者在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)，通過手臂擺動(dòng)檢測(cè)單元檢測(cè)使用者手臂擺動(dòng)的幅度和頻率；在手臂擺動(dòng)的幅度或頻率的改變值大于預(yù)設(shè)閾值的情況下，根據(jù)新的擺臂幅度或頻率換算出新的跑步帶傳送速度，并自動(dòng)將跑步機(jī)的速度調(diào)整為該新速度；否則跑步帶保持原有的傳送速度。本實(shí)用新型通過動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)擺臂信息來自動(dòng)調(diào)整跑步機(jī)速度，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)，可以讓使用者非常自然地改變跑步帶的傳送速度，獲得更完美的使用體驗(yàn)。
文檔編號(hào)A61B5/00GK201389288SQ200920149430
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者余軍濤 申請(qǐng)人:余軍濤