一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種虛擬游樂健身設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)及其控制方法。虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)包括跑步機(jī)及其控制系統(tǒng)，還包括計(jì)算機(jī)，控制系統(tǒng)還包括串行通信接口；串行通信接口用于接收計(jì)算機(jī)發(fā)來的虛擬場景信息；還用于將跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及控制系統(tǒng)調(diào)整的跑步機(jī)的升降信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)；控制系統(tǒng)用于根據(jù)接收到的虛擬場景信息控制跑步機(jī)的升降；計(jì)算機(jī)用于根據(jù)跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及跑步機(jī)的升降信息虛擬場景信息。本發(fā)明實(shí)施例通過計(jì)算機(jī)可將運(yùn)動(dòng)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋到顯示設(shè)備上虛擬場景中，同時(shí)場景路面坡度變化控制跑步機(jī)的升降，增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)者沉浸感，從而可克服枯燥感，增加了運(yùn)動(dòng)的趣味性，使得運(yùn)動(dòng)者能夠堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)。
【專利說明】一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種虛擬游樂健身設(shè)備領(lǐng)域，尤其涉及一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]跑步機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕∩砉ぞ撸瑐鹘y(tǒng)跑步機(jī)為了不受季節(jié)和氣候的影響，通常置于室內(nèi)。這種跑步機(jī)由于使用環(huán)境單調(diào)，互動(dòng)性不強(qiáng)，容易引起使用者產(chǎn)生枯燥感，放棄運(yùn)動(dòng)。為了解決上述問題，目前也有在跑步機(jī)上附加影響裝置，使得使用者邊在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)邊看影響裝置的畫面，但這樣因?yàn)樵谂懿綑C(jī)上的運(yùn)動(dòng)始終是固定的，不能引起使用者的實(shí)際感，難以徹底改變上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)及其控制方法，該跑步機(jī)系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)跑步機(jī)單調(diào)乏味的特點(diǎn)，增加了健身的趣味性，使運(yùn)動(dòng)者更容易將鍛煉堅(jiān)持下去。
[0004]所述方法的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，包括跑步機(jī)及其控制系統(tǒng)，還包括計(jì)算機(jī)，所述控制系統(tǒng)還包括串行通信接口 ；
[0006]所述串行通信接口用于接收計(jì)算機(jī)發(fā)來的虛擬場景信息；還用于將跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及控制系統(tǒng)調(diào)整的跑步機(jī)的升降信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)；
[0007]所述控制系統(tǒng)用于根據(jù)串行通信接口接收到的虛擬場景信息控制跑步機(jī)的升降；
[0008]所述計(jì)算機(jī)用于根據(jù)所述串行通信接口發(fā)來的跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及跑步機(jī)的升降息虛擬場景息。
[0009]其中，所述控制系統(tǒng)具體包括:單片機(jī)、電機(jī)及調(diào)節(jié)單元；
[0010]所述單片機(jī)通過電機(jī)來控制調(diào)節(jié)單元，以使調(diào)節(jié)單元來調(diào)節(jié)跑步機(jī)的速度和坡度。
[0011]進(jìn)一步地，所述調(diào)節(jié)單元設(shè)置在所述跑步機(jī)的兩側(cè)扶手上。
[0012]其中，所述跑步機(jī)包括面板設(shè)置單元和面板顯示單元；
[0013]面板設(shè)置單元與單片機(jī)電連接，用于設(shè)置跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息；
[0014]面板顯示單元與單片機(jī)電連接，用于顯示跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息。
[0015]進(jìn)一步地，所述跑步機(jī)上還設(shè)置有心率監(jiān)測器，用于測量運(yùn)動(dòng)者的心率；所述面板顯示單元，還用于顯示所述心率監(jiān)測器測量到的運(yùn)動(dòng)者的心率。
[0016]進(jìn)一步地，所述跑步機(jī)上還設(shè)置有急停裝置，所述急停裝置用于使跑步機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0017]其中，所述計(jì)算機(jī)包括接收模塊、模型庫、場景虛擬模塊、發(fā)送模塊和顯示設(shè)備；
[0018]所述接收模塊，用于接收所述串行通信接口發(fā)送的跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及升降信息；
[0019]所述模型庫，用于存儲(chǔ)虛擬場景所需的模型；
[0020]所述場景虛擬模塊，用于根據(jù)接收模塊接收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和升降信息，及模型庫中的模型來虛擬場景信息；
[0021]所述發(fā)送模塊，用于將場景虛擬模塊虛擬的場景信息發(fā)送給所述串行通信接口 ；
[0022]所述顯示設(shè)備，用于將場景虛擬模塊虛擬的場景信息顯示出來。
[0023]本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)的控制方法，所述方法包括:
[0024]跑步機(jī)的控制系統(tǒng)將跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過串行通信接口發(fā)送給計(jì)算機(jī)；
[0025]所述計(jì)算機(jī)收到跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)后，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)來虛擬場景信息；
[0026]所述計(jì)算機(jī)將虛擬的場景信息通過串行通信接口發(fā)送給跑步機(jī)的控制系統(tǒng)；
[0027]所述跑步機(jī)的控制系統(tǒng)收到計(jì)算機(jī)虛擬的場景信息后，根據(jù)所述虛擬場景信息控制跑步機(jī)的升降。
[0028]進(jìn)一步地，所述計(jì)算機(jī)收到跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)之后，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)來虛擬場景信息之前，還包括:
[0029]將最新收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與上一次收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化超過閾值時(shí)，根據(jù)最新收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)重新虛擬場景信息。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例通過在跑步機(jī)的控制系統(tǒng)上增加串行通信接口，即可實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，不需要運(yùn)動(dòng)者格外購買專用屏幕和主機(jī)，只需要在家利用計(jì)算機(jī)就能實(shí)現(xiàn)虛擬漫游，即運(yùn)動(dòng)者在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過計(jì)算機(jī)可將運(yùn)動(dòng)者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)實(shí)時(shí)反饋到顯示設(shè)備上虛擬場景中的虛擬人物上，同時(shí)場景路面坡度變化控制跑步機(jī)的升降，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)者和虛擬環(huán)境的互動(dòng)，增強(qiáng)了運(yùn)動(dòng)者沉浸感，從而可克服枯燥感，增加了運(yùn)動(dòng)的趣味性，使得運(yùn)動(dòng)者能夠堅(jiān)持運(yùn)動(dòng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中AT89C51單片機(jī)的引腳排列示意圖；
[0033]圖3是本發(fā)明實(shí)施例中RS232接口的引腳示意圖；
[0034]圖4是本實(shí)施例提供的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)的控制方法流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036]參見圖1，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，包括:跑步機(jī)1，跑步機(jī)的控制系統(tǒng)2和計(jì)算機(jī)3，該跑步機(jī)的控制系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了串行通信接口，該串行通信接口用于接收計(jì)算機(jī)發(fā)來的虛擬場景信息；還用于將跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及控制系統(tǒng)調(diào)整的跑步機(jī)的升降信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)；
[0037]跑步機(jī)的控制系統(tǒng)用于根據(jù)串行通信接口接收到的虛擬場景信息來控制跑步機(jī)的升降；
[0038]計(jì)算機(jī)根據(jù)串行通信接口發(fā)來的跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及跑步機(jī)的升降信息來虛擬場景息。
[0039]串行通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)間，通過數(shù)據(jù)信號(hào)線、地線、控制線等，按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通信方式。串行通信技術(shù)接線少、性能可靠、成本低，因而被廣泛地應(yīng)用在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中。串行通信接口一般分為RS232/422/485三類，目前RS232已成為數(shù)據(jù)終端設(shè)備(Data Terminal Equipment,簡稱 DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(Data Communicat1nEquipment，簡稱DTE)的接口標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例中也采用RS232接口標(biāo)準(zhǔn)。
[0040]現(xiàn)有技術(shù)中，跑步機(jī)的控制系統(tǒng)以單片機(jī)為核心，只能實(shí)現(xiàn)對跑步機(jī)機(jī)械部分的控制。本發(fā)明實(shí)施例中，在跑步機(jī)的控制系統(tǒng)中增加了串行通信接口，通過該串行通信接口來實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)的控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)之間的通信。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中跑步機(jī)的控制系統(tǒng)包括單片機(jī)，電機(jī)，調(diào)節(jié)單元，面板設(shè)置單元，面板顯示單元；
[0042]單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)來控制調(diào)節(jié)單元，調(diào)節(jié)單元在單片機(jī)的控制下來調(diào)節(jié)跑步機(jī)的速度和坡度，速度調(diào)節(jié)范圍為0.8-12km/h，坡度調(diào)節(jié)范圍為0-10% ;進(jìn)一步地，單片機(jī)可以通過變頻器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這樣可增大跑步機(jī)的速度調(diào)節(jié)范圍并可實(shí)現(xiàn)無級變速。
[0043]本發(fā)明實(shí)施例中，可以將調(diào)節(jié)單元設(shè)置在跑步機(jī)的兩側(cè)把手上，這樣可使運(yùn)動(dòng)者根據(jù)需要很方便的隨時(shí)調(diào)節(jié)跑步機(jī)的速度和坡度；本實(shí)施例中調(diào)節(jié)裝置可以是調(diào)節(jié)按鈕或調(diào)節(jié)開關(guān)等，由于該調(diào)節(jié)裝置在跑步機(jī)的扶手上，使得運(yùn)動(dòng)者方便快捷的調(diào)節(jié)跑步的速度和坡度，無需靠近面板，極大方便了運(yùn)動(dòng)者。
[0044]面板設(shè)置單元與單片機(jī)電連接，用于設(shè)置跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)；具體地，該面板設(shè)置單元可以是矩陣式鍵盤，可以在該矩陣式鍵盤上輸入跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)包括跑步的跑道、跑步速度，坡度，季節(jié)等各種跑步條件。本發(fā)明實(shí)施例中該矩陣式鍵盤采用薄膜按鍵。當(dāng)有按鍵觸發(fā)時(shí)輸出低電平，無觸發(fā)時(shí)則為高電平。
[0045]面板顯示單元與單片機(jī)電連接，用于顯示跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
[0046]進(jìn)一步地，還可以在跑步機(jī)上設(shè)置心率監(jiān)測器，用于測量運(yùn)動(dòng)者的心率；相應(yīng)地，面板顯示單元還可顯示心率監(jiān)測器測量到的運(yùn)動(dòng)者的心率。
[0047]進(jìn)一步地，該跑步機(jī)上還設(shè)置有急停裝置，以在緊急情況下使跑步機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)以確保運(yùn)動(dòng)者安全；
[0048]本發(fā)明實(shí)施例中計(jì)算機(jī)具體包括接收模塊、模型庫、場景虛擬模塊、發(fā)送模塊和顯示設(shè)備；
[0049]接收模塊，用于接收串行通信接口發(fā)送的跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及升降信息；
[0050]模型庫，用于存儲(chǔ)虛擬場景所需的模型，例如虛擬場景、虛擬障礙物及虛擬人物等模型；
[0051]場景虛擬模塊，用于根據(jù)接收模塊接收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和升降信息，及模型庫中的模型來虛擬運(yùn)動(dòng)者的場景信息；
[0052]發(fā)送模塊，用于將場景虛擬模塊虛擬的場景信息發(fā)送給串行通信接口，以使跑步機(jī)的控制系統(tǒng)根據(jù)串行通信接口收到的虛擬場景信息來控制跑步機(jī)的升降；
[0053]顯示設(shè)備，用來將場景虛擬模塊虛擬的場景信息顯示出來。顯示設(shè)備可以是顯示器、投影儀、頭盔式顯示器或電視機(jī)等，只要能將計(jì)算機(jī)虛擬的場景顯示出來即可，本實(shí)施例對顯示設(shè)備的具體形式不作限制。
[0054]本實(shí)施例中跑步機(jī)控制系統(tǒng)采用的單片機(jī)為Atmel公司的AT89C51單片機(jī)，
[0055]其引腳排列如圖2所示，主要特性如下所示:
[0056]1、128*8 位內(nèi)部 RAM
[0057]2、4KB可編程閃爍存儲(chǔ)器
[0058]3、32個(gè)可編程I/O線
[0059]4、兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器
[0060]5、6個(gè)中斷源
[0061]6、可編程串行通道
[0062]7、低功耗的閑置和掉電模式
[0063]8、片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路
[0064]本發(fā)明實(shí)施例提供的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)中將AT89C51單片機(jī)的PO 口接矩陣式鍵盤，Pl 口接A/D轉(zhuǎn)換器，P2 口接面板顯示單元；P3 口的Tl接心率監(jiān)測器，INTO接急停裝置，P3.6和P3.7接電機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路，RXD和TXD接串行通信接口，用于和計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由TXD端送送出，接收數(shù)據(jù)時(shí)由RXD端輸入。
[0065]本發(fā)明實(shí)施例中串行通信接口為RS232接口，圖3為RS232接口的引腳圖，共有9個(gè)信號(hào)引腳，各引腳的功能如表1所示。
[0066]表1
[0067]

【權(quán)利要求】
1.一種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，包括跑步機(jī)及其控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括計(jì)算機(jī)，所述控制系統(tǒng)還包括串行通信接口； 所述串行通信接口用于接收計(jì)算機(jī)發(fā)來的虛擬場景信息；還用于將跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及控制系統(tǒng)調(diào)整的跑步機(jī)的升降信息發(fā)送給計(jì)算機(jī)； 所述控制系統(tǒng)用于根據(jù)串行通信接口接收到的虛擬場景信息控制跑步機(jī)的升降；所述計(jì)算機(jī)用于根據(jù)所述串行通信接口發(fā)來的跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及跑步機(jī)的升降信息虛擬場景信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)具體包括:單片機(jī)、電機(jī)及調(diào)節(jié)單元； 所述單片機(jī)通過電機(jī)來控制調(diào)節(jié)單元，以使調(diào)節(jié)單元來調(diào)節(jié)跑步機(jī)的速度和坡度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元設(shè)置在所述跑步機(jī)的兩側(cè)扶手上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述跑步機(jī)包括面板設(shè)置單元和面板顯示單元； 面板設(shè)置單元與單片機(jī)電連接，用于設(shè)置跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息； 面板顯示單元與單片機(jī)電連接，用于顯示跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述跑步機(jī)上還設(shè)置有心率監(jiān)測器，用于測量運(yùn)動(dòng)者的心率；所述面板顯示單元，還用于顯示所述心率監(jiān)測器測量到的運(yùn)動(dòng)者的心率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述跑步機(jī)上還設(shè)置有急停裝置，所述急停裝置用于使跑步機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)包括接收模塊、模型庫、場景虛擬模塊、發(fā)送模塊和顯示設(shè)備； 所述接收模塊，用于接收所述串行通信接口發(fā)送的跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)及升降信息； 所述模型庫，用于存儲(chǔ)虛擬場景所需的模型； 所述場景虛擬模塊，用于根據(jù)接收模塊接收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和升降信息，及模型庫中的模型來虛擬場景信息； 所述發(fā)送模塊，用于將場景虛擬模塊虛擬的場景信息發(fā)送給所述串行通信接口 ； 所述顯示設(shè)備，用于將場景虛擬模塊虛擬的場景信息顯示出來。
8.—種虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 跑步機(jī)的控制系統(tǒng)將跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)通過串行通信接口發(fā)送給計(jì)算機(jī)； 所述計(jì)算機(jī)收到跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)后，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)來虛擬場景信息； 所述計(jì)算機(jī)將虛擬的場景信息通過串行通信接口發(fā)送給跑步機(jī)的控制系統(tǒng)； 所述跑步機(jī)的控制系統(tǒng)收到計(jì)算機(jī)虛擬的場景信息后，根據(jù)所述虛擬場景信息控制跑步機(jī)的升降。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述虛擬跑步機(jī)系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)收到跑步機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)之后，根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)參數(shù)來虛擬場景信息之前，還包括: 將最新收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)與上一次收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)進(jìn)行比較，當(dāng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的變化超過閾值時(shí)，根據(jù)最新收到的運(yùn)動(dòng)參數(shù)重新虛擬場景信息。
【文檔編號(hào)】A63B22/02GK104069617SQ201410284631
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】韓靜華 申請人:韓靜華