專利名稱：模擬運動場景的智能健身裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種模擬運動場景的智能健身裝置，特別是指一種可以根據(jù)顯示場景調(diào)整健身裝置狀態(tài)，并根據(jù)采集的健身者的運動健康信息對顯示場景進(jìn)行互動調(diào)整的智能健身裝置。
背景技術(shù)：
隨著人們物質(zhì)生活水平的不斷提高以及對個人健康意識的增強(qiáng)，人們對健身器械的需求日益增加?，F(xiàn)有健身器械種類繁多，但都是一個孤立的器械，人們只能利用相應(yīng)健身器械進(jìn)行枯燥無味悄無聲息的鍛煉。即使有的健身場所放一些背景音樂，但也是使用者在被動的聽，無法達(dá)到互動的模擬真實環(huán)境的效果。
與類似產(chǎn)品的比較現(xiàn)有仿真類游戲機(jī)，如仿真摩托。它是操作者簡單的控制其方向及速度大小，產(chǎn)生類似于真實的感覺。但它完全是一種純娛樂類的游戲，沒有任何的健身鍛煉效果。同時由于這種仿真類游戲機(jī)具有較高的價格，更不可能進(jìn)入廣大的普通家庭。
另外，現(xiàn)有的健身器械不能根據(jù)健身者的實際健康情況給出可供健身者選擇的健身方式以及運動量，因此不能指導(dǎo)健身者進(jìn)行科學(xué)地健身。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種模擬運動場景的智能健身裝置，該裝置可顯示仿真模擬的室外各種場景，該場景可隨著健身者蹬踏健身裝置的速度進(jìn)行模擬快慢移動；同時配有各種特色的背景音樂；顯示出使用者目前的行進(jìn)速度、里程及消耗的體能等健康數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種模擬運動場景的智能健身裝置，在不同的場景下，健身裝置的計算處理單元根據(jù)當(dāng)前所顯示場景的路況不同，將相應(yīng)的地面阻力反饋給健身裝置；使健身者真實的感受到行進(jìn)在不同的路段、路況場景。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種模擬運動場景的智能健身裝置，該健身裝置計算處理采集到的健身者的健康數(shù)據(jù)(心跳、鍛煉時間、熱量等)并進(jìn)行分析，然后通過顯示終端指導(dǎo)健身者對鍛煉的方式和強(qiáng)度進(jìn)行選擇，達(dá)到科學(xué)健身的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體、與健身裝置本體連接的健身控制及接口單元，以及顯示單元、數(shù)據(jù)處理接口單元和數(shù)據(jù)處理單元；其中，顯示單元用于顯示與健身運動對應(yīng)的場景信息；數(shù)據(jù)處理單元用于對顯示單元顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過數(shù)據(jù)處理接口單元將該信息傳送給健身控制及接口單元；健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信，接收數(shù)據(jù)處理接口單元傳送的顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)調(diào)整健身裝置的阻力狀態(tài)。
健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信，將健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態(tài)、健身者的運動及健康信息傳送給數(shù)據(jù)處理單元。
數(shù)據(jù)處理單元還用于對健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態(tài)、健身者的運動及健康信息進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)調(diào)整顯示單元所顯示的場景。
健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息至少包括數(shù)據(jù)的起始段信息，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)幀的開始；數(shù)據(jù)的控制段信息，用于記錄發(fā)送給健身控制及接口單元的控制命令；數(shù)據(jù)的狀態(tài)段信息，用于記錄健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態(tài)信息；數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段信息，用于記錄數(shù)據(jù)處理單元與健身裝置之間傳遞的數(shù)據(jù)。
健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息還包括數(shù)據(jù)的加密段信息，用于數(shù)據(jù)處理單元與健身裝置進(jìn)行信息確認(rèn)。
健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息還包括數(shù)據(jù)的校驗字信息，用于數(shù)據(jù)處理單元與健身裝置進(jìn)行通信校驗。
健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息還包括數(shù)據(jù)的結(jié)束段信息，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。
所述的健身者的運動及健康信息至少包括健身者的運動速度、運動量、心率、熱量信息。
數(shù)據(jù)處理接口單元與健身控制及接口單元以有線或無線方式進(jìn)行通信。
所述的數(shù)據(jù)處理單元為計算機(jī)。
本發(fā)明揭示的模擬運動場景的智能健身裝置，使得使用者可以在娛樂中健身，并采用科學(xué)健身的方法，達(dá)到身心的全方位鍛煉；該智能健身裝置可以顯示仿真模擬的室外各種場景，如道路，海濱、城市、鄉(xiāng)村、山區(qū)等；同時配有各種特色的背景音樂；用戶在使用健身車鍛煉的同時，會看到顯示終端顯示的模擬場景，該模擬場景可隨著健身者的運動狀態(tài)進(jìn)行改變。同時在屏幕上會顯示出使用者目前的行進(jìn)速度、里程及消耗的體能等健康數(shù)據(jù)。
同時，在不同的場景下，該智能健身裝置的數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所顯示場景的路況不同，將相應(yīng)的地面阻力反饋給智能健身裝置，通過健身控制及接口單元的控制，使健身者可真實的感受到自己行進(jìn)在不同的路段、路況和場景之中。
該健身裝置的數(shù)據(jù)處理單元將采集到的健身者的健康數(shù)據(jù)，如心跳、鍛煉時間、熱量等信息，進(jìn)行科學(xué)的分析，然后通過顯示終端指導(dǎo)健身者進(jìn)行何種路況的鍛煉，以及運動量。
因此，本發(fā)明克服了現(xiàn)有健身裝置枯燥無味鍛煉的缺點，可以使人們真正達(dá)到在健身中娛樂，在娛樂中科學(xué)健身的目的。


圖1為本發(fā)明健身裝置的組成示意圖；圖2為本發(fā)明一實施例中健身控制及接口單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一實施例中健身控制及接口單元的數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明一實施例中顯示單元、數(shù)據(jù)處理單元和數(shù)據(jù)處理接口單元連接示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明參見圖1，本發(fā)明的模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體107、與健身裝置本體107連接的健身控制及接口單元106，以及顯示單元101、數(shù)據(jù)處理接口單元104和數(shù)據(jù)處理單元102；其中，顯示單元101用于顯示與健身運動對應(yīng)的場景信息；數(shù)據(jù)處理單元102用于對顯示單元顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過數(shù)據(jù)處理接口單元104將該信息傳送給健身控制及接口單元106；健身控制及接口單元106與數(shù)據(jù)處理接口單元104進(jìn)行通信，接收數(shù)據(jù)處理接口單元104傳送的顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)調(diào)整健身裝置的阻力狀態(tài)。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)傳輸方式有很多種方案可供選擇，例如通過有線的串行數(shù)據(jù)通信方式(例如RS232串行通信)，或采用藍(lán)牙(Bluetooth)、射頻等無線傳輸方式。
本發(fā)明現(xiàn)有的數(shù)據(jù)傳輸格式具體包括數(shù)據(jù)起始段、控制段、狀態(tài)段、數(shù)據(jù)段、加密段、校驗字和結(jié)束段。
如圖2所示，健身控制及接口單元106包括單片機(jī)8051603，光電隔離器602、RS232接口601、D/A轉(zhuǎn)換器604、放大器605、電磁鐵606，其中，通過RS232接口601接收數(shù)據(jù)處理單元102傳送來的數(shù)據(jù)信息，經(jīng)過光電隔離器602光電隔離，傳送到單片機(jī)8051 603中，經(jīng)過單片機(jī)8051603運算處理，輸出信號到D/A轉(zhuǎn)換器604，把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，由放大器605放大，輸出到電磁鐵606上，通過電磁鐵606產(chǎn)生的磁力的大小，控制健身裝置本體107所受到阻力的大小。這樣，健身控制及接口單元106根據(jù)接收到的信息作用于健身裝置本體107，使其產(chǎn)生同顯示場景相關(guān)連的不斷變化的阻力值。使健身者真實的感受到自己行進(jìn)在不同的路段上。
如圖3所示，健身控制及接口單元106中的單片機(jī)8051 603通過數(shù)據(jù)線與心率檢測儀108、速度計數(shù)器109連接，用以采集健身者的心率與速度，8051 603通過I/O接口P1.1、P1.2對心率檢測儀108、速度計數(shù)器109進(jìn)行控制。健身控制及接口單元106按照上述的數(shù)據(jù)格式，以無線或有線的方式發(fā)送健身者的當(dāng)前行進(jìn)速度、里程、心率、熱量等信息給數(shù)據(jù)處理接口單元104。
數(shù)據(jù)處理單元102通過數(shù)據(jù)處理接口單元104接收健身控制及接口單元106傳遞過來的信息，并進(jìn)行分析整理。具體包括首先判斷健身控制及接口單元106回傳的數(shù)據(jù)中的阻力值是否與上次數(shù)據(jù)處理接口單元104發(fā)送給健身控制及接口單元106的阻力值相同，如不相同則重傳數(shù)據(jù)，如相同則將相關(guān)信息顯示在接收顯示單元101上。
為最優(yōu)實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在傳輸數(shù)據(jù)過程中可以加入一些數(shù)據(jù)狀態(tài)段，避免不準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，真正使產(chǎn)品達(dá)到模擬、仿真、互動、健身的最佳效果。
本發(fā)明根據(jù)不同的用戶需求可以選用不同的顯示設(shè)備，如計算機(jī)顯示器、大屏幕電視、專用顯示器等。也可選用不同的音響設(shè)備。這樣可以給用戶帶來身臨其境的逼真感覺。同時在健身裝置上安裝的LCD顯示裝置可顯示正在進(jìn)行的場景下的運動阻力、鍛煉的時間，運動的總里程。在場景顯示端動態(tài)顯示出使用者目前的行進(jìn)速度、里程及消耗的體能等數(shù)據(jù)。
如圖4所示，顯示單元101為計算機(jī)顯示器1010，數(shù)據(jù)處理單元102為計算機(jī)1020，顯示器1010與計算機(jī)1020相連，計算機(jī)1020通過其上的RS232接口104與健身控制及接口單元106通信。
本發(fā)明采用簡化算法，使傳輸數(shù)據(jù)占用的帶寬最低，從而使得各種無線傳輸方式成為可能。
考慮到健身裝置與數(shù)據(jù)處理單元間通信的可靠性，故采用以下通信格式起始段+控制段+狀態(tài)段+數(shù)據(jù)段+加密段+校驗字+結(jié)束段，其中各段的含義如下1)起始段起始段代表數(shù)據(jù)幀的開始，由八個字節(jié)的特殊字符組成，例如“LEGSTART”。
2)控制段控制段是數(shù)據(jù)處理接口單元104向健身控制及接口單元106發(fā)送的控制指令。
3)狀態(tài)段狀態(tài)段是健身控制及接口單元106向數(shù)據(jù)處理接口單元104發(fā)送的狀態(tài)信息，可以根據(jù)實際情況，由滿足要求的控制位組成。例如，由八個控制位組成，即一個字節(jié)長度；其中，第一位用于表示狀態(tài)正常；
第二位用于表示磁控正常；第三位用于表示轉(zhuǎn)速傳感器正常；第四位用于表示血壓傳感器正常；第五位用于表示心率傳感器正常。
4)數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段是數(shù)據(jù)處理接口單元104和健身控制及接口單元106間傳遞的數(shù)據(jù)信號，例如，可以包括阻尼和轉(zhuǎn)速等信息，每個信號歸一化表達(dá)為0-4096，即由兩個字節(jié)組成。數(shù)據(jù)信號共八個，即十六字節(jié)長度；其中，第一個數(shù)據(jù)字節(jié)用于表示阻尼系數(shù)(阻尼是坡度和地面材料的函數(shù)，由數(shù)據(jù)處理單元102根據(jù)3維模型計算)。
第二個數(shù)據(jù)字節(jié)用于表示轉(zhuǎn)速信息。
第三個數(shù)據(jù)字節(jié)用于表示里程信息。
第四個數(shù)據(jù)字節(jié)用于表示血壓信息。
第五個數(shù)據(jù)字節(jié)用于表示心率信息。
第六個數(shù)據(jù)字節(jié)用于表示熱量信息。
5)加密段數(shù)據(jù)處理接口單元104和健身控制及接口單元106通過加密段相互確認(rèn)，防止盜版。例如，可以通過特定的加密規(guī)則提供四十位的加密數(shù)據(jù)，即5字節(jié)長度。
6)校驗字?jǐn)?shù)據(jù)處理接口單元104和健身控制及接口單元106通過校驗字檢驗通訊數(shù)據(jù)是否正確，檢驗字可以采用累加和或其它校驗方式。
7)結(jié)束段結(jié)束段代表數(shù)據(jù)幀的結(jié)束，例如，可以由八個字節(jié)的特殊字符組成，例如“LEGENDED”。
最后所應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發(fā)明所涉及的技術(shù)方案，盡管參照以上較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的技術(shù)方案可以進(jìn)行修改、變形或者等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體，其特征在于該健身裝置還設(shè)有與健身裝置本體連接的健身控制及接口單元，以及顯示單元、數(shù)據(jù)處理接口單元和數(shù)據(jù)處理單元；其中，顯示單元用于顯示與健身運動對應(yīng)的場景信息；數(shù)據(jù)處理單元用于對顯示單元顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過數(shù)據(jù)處理接口單元將該信息傳送給健身控制及接口單元；健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信，接收數(shù)據(jù)處理接口單元傳送的顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)調(diào)整健身裝置的阻力狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信，將健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態(tài)、健身者的運動及健康信息傳送給數(shù)據(jù)處理單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理單元還用于對健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態(tài)、健身者的運動及健康信息進(jìn)行處理，并根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)調(diào)整顯示單元所顯示的場景。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息至少包括數(shù)據(jù)的起始段信息，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)幀的開始；數(shù)據(jù)的控制段信息，用于記錄發(fā)送給健身控制及接口單元的控制命令；數(shù)據(jù)的狀態(tài)段信息，用于記錄健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態(tài)信息；數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段信息，用于記錄數(shù)據(jù)處理單元與健身裝置之間傳遞的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息還包括數(shù)據(jù)的加密段信息，用于數(shù)據(jù)處理單元與健身裝置進(jìn)行信息確認(rèn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息還包括數(shù)據(jù)的校驗字信息，用于數(shù)據(jù)處理單元與健身裝置進(jìn)行通信校驗。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)信息還包括數(shù)據(jù)的結(jié)束段信息，用于標(biāo)識數(shù)據(jù)幀的結(jié)束。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于所述的健身者的運動及健康信息至少包括健身者的運動速度、運動量、心率、熱量信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于數(shù)據(jù)處理接口單元與健身控制及接口單元以有線或無線方式進(jìn)行通信。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)處理單元為計算機(jī)。
全文摘要
一種模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體，和與健身裝置本體連接的健身控制及接口單元，以及顯示單元、數(shù)據(jù)處理接口單元和數(shù)據(jù)處理單元；其中，顯示單元用于顯示與健身運動對應(yīng)的場景信息；數(shù)據(jù)處理單元用于對顯示單元顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并通過數(shù)據(jù)處理接口單元將該信息傳送給健身控制及接口單元；健身控制及接口單元與數(shù)據(jù)處理接口單元進(jìn)行通信，接收數(shù)據(jù)處理接口單元傳送顯示場景所對應(yīng)的阻力數(shù)據(jù)，并根據(jù)該數(shù)據(jù)調(diào)整健身裝置的阻力狀態(tài)。
文檔編號G06N7/00GK1490756SQ0213145
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月14日
發(fā)明者孟闖, 楊輝洲, 姜珊, 劉崢, 李明, 孟 闖 申請人:聯(lián)想(北京)有限公司