一种AI智能矫正健身训练方法及其史密斯训练设备与流程

本发明涉及健身训练，具体为一种ai智能矫正健身训练方法及其史密斯训练设备。

背景技术：

1、ai智能矫正是指利用计算机视觉和人工智能算法，实时追踪用户骨骼关节点并进行动作姿势纠正的训练方式，当用户进行健身时，ai系统通过摄像头定位用户关键身体部位，并在整个动作过程中跟踪这些部位的关节角度变化，ai会将用户的实际动作模式与标准理想姿势进行比对，一旦发现偏差，便会立即提供语音提示或屏幕演示来指导纠正。

2、这种矫正方法会应用在大型的健身设备上，比如应用在史密斯机上，史密斯机是一种综合性健身器械。它的基本原理是杠铃杆在固定的钢轨中进行上下移动，并配有间歇性锁定点及安全装置，用户在进行健身锻炼的过程中，不当的身体姿势会给关节、韧带带来不必要的压力。例如深蹲时膝盖内扣容易对膝盖造成损，及时纠正可以避免肌肉拉伤或慢性劳损。

3、现有的健身设备在使用的过程中，不便于辅助使用者对健身姿势进行矫正训练，由于缺乏实时纠偏机制，使用者极易因动作不标准而引发运动损伤，而且错误的发力模式会导致目标肌群无法被精准激活，反而促使其他无关肌肉代偿发力，降低了训练的效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种ai智能矫正健身训练方法及其史密斯训练设备，解决了现有的健身设备在使用的过程中，不便于辅助使用者对健身姿势进行矫正训练，由于缺乏实时纠偏机制，使用者极易因动作不标准而引发运动损伤，而且错误的发力模式会导致目标肌群无法被精准激活，反而促使其他无关肌肉代偿发力，降低了训练效果的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种ai智能矫正健身训练方法，包括以下步骤：

3、s1、语音指令唤醒，接收用户语音指令并进行识别，根据语音指令对健身设备进行控制和对健身姿态进行矫正；

4、s2、视觉感知覆盖，采集用户正面图像和侧向图像，获得用户人体关键点位置、关键点置信度及多视角运动特征；

5、s3、动作识别分析，将正面图像和侧向图像的画面进行特征点匹配，生成用户多视角运动特征或准三维姿态估计结果，并同步识别健身设备内部训练执行件的运动轨迹；

6、s4、动作标准度判定，对运动轨迹进行检测，判定锻炼动作是否标准；

7、s5、智能反馈和矫正，根据锻炼动作判定结果，进行语音反馈和视觉反馈，引导用户进行标准姿态的锻炼动作。

8、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s1中在对语音进行识别时，持续监听中央训练空间内的声学信号，通过语音识别引擎将模拟音频信号转换为文本数据，并通过自然语言理解算法解析指令语义，当检测到唤醒词时，触发唤醒机制，进入指令接收状态。

9、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s1中根据语音指令的解析结果生成矫正信号或控制信号，控制信号对健身设备内部训练执行件的锻炼参数进行调节，矫正信号控制视觉采集模块对用户当前动作画面进行捕捉。

10、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s2中采集用户图像时，第一视觉采集模块获取用户在中央训练空间内的正面图像和二维平面的投影信息，第二视觉采集模块获取用户侧向姿态轮廓、人体关键点侧向投影及相应置信度。

11、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s2中对图像进行处理时，利用第一视觉采集模块和第二视觉采集模块获取的数据，基于用户朝向判断、多视角关键点识别及设备坐标系标定进行融合，生成用户多视角运动特征或准三维姿态估计结果。

12、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s3中对特征点匹配时，通过视觉识别解算出训练执行件在三维空间中的位移，并结合训练执行件的运行数据，构建出训练执行件的运动轨迹和运行状态。

13、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s4中对锻炼动作进行标准判定时，从云端或本地数据库中调取目标训练动作对应的动作判定规则或动作特征配置表，在空间维度上，计算用户3d运动轨迹与标准轨迹之间的距离偏差，并实时测算关键关节角度，在时间维度上，利用动态时间规整算法，将用户的实际运动时序与标准动作的节奏进行对齐匹配，评估发力阶段是否平滑连贯，生成时间和空间偏差值。

14、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，将时间和空间偏差值代入综合评分公式，生成量化的动作标准度得分，根据预设的安全阈值进行状态机判定，若标准度得分高于合格线且无危险姿态，则判定为动作标准，若出现轻微偏差，则判定为需矫正，并提取具体的错误特征点，若检测到轨迹剧烈晃动或关节角度超出安全极限，则立即判定为危险失稳，从而为后续触发语音提示、屏幕显示或器械紧急锁止提供精确的数据支撑。

15、作为本发明的一种ai智能矫正健身训练方法优选的，所述s5进行语音反馈和视觉反馈时，根据s4的判定结果触发不同的反馈，若动作标准，系统通过扬声器给予语音鼓励，若检测到偏差，立即生成自然语言纠错指令进行实时播报，同时显示反馈模块同步输出可视化引导，在屏幕上叠加用户姿态与标准姿态对比，并用高亮箭头标示需调整的关节部位，通过听觉与视觉的双重闭环反馈，精准指导用户纠正发力模式，降低因动作偏差导致的训练风险，并提高训练动作与预设规范的一致性。

16、一种史密斯训练设备，包括：

17、框架模块，所述框架模块内部设有中央训练空间，中央训练空间内部安装有训练执行件；

18、语音采集模块，所述语音采集模块设置在框架模块上，对用户语音进行采集；

19、第一视觉采集模块，所述第一视觉采集模块设置于框架前方、侧方、顶部或立柱区域中的至少两个不同观察方向；

20、第二视觉采集模块，所述第二视觉采集模块设置在框架模块侧面，配合第一视觉，根据用户不同的站位朝向，识别用户在侧向或正向观察方向上的姿态变化、关节角度、运动动幅度特征；

21、中央处理模块，所述中央处理模块对采集的视频和音频数据进行接收，并对数据进行处理和分析，来对锻炼动作是否标准进行判定；

22、显示反馈模块，所述显示反馈模块根据判定结果，对用户进行语音和视觉反馈和引导。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

24、1、本发明通过结合正面与侧向的双重视觉采集模块，不仅能获取二维投影信息，生成用户多视角运动特征或准三维姿态估计结果，配合动态时间规整算法与标准模型的时空维度比对，能够敏锐捕捉关节角度偏差与发力节奏问题，有效解决了传统健身中动作评估依赖主观经验、缺乏量化标准的问题，极大地降低了运动损伤风险。

25、2、本发明通过结合语音指令唤醒和多模态反馈的交互模式，用户无需手动操作即可通过自然语言控制设备或触发矫正，在矫正环节，使用听觉加视觉的双重反馈，通过自然语言生成具体的纠错指令，另一方面在屏幕上利用高亮箭头直观标示需调整的关节部位，这种视听结合的引导方式能让用户瞬间理解复杂的动作偏差，快速调整发力模式，提高了单人训练的效率。