一种具有可视化感知减震功能的跑步机及系统的制作方法

1.本发明涉及跑步机技术领域，具体地说，涉及一种具有可视化感知减震功能的跑步机 及系统。


背景技术：

2.原有跑步机的跑板只存在一个轻微减震功能，传统工艺的跑板坚硬，其结构中规中矩、 使用寿命短，且缺乏舒适感，容易导致跑者膝关节受伤，不能合理利用跑步机来跑步，同 时，现有的跑步机忽略了跑者在跑步过程中的对减震幅度的视觉感知，不能准确核算跑者 起步与落脚之间的距离值。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供了一种具有可视化感知减震功能的跑步机及系统，以解决上述 背景技术中提出的问题。
4.为实现上述技术问题的解决，本发明的目的之一在于，提供了一种具有可视化感知减 震功能的跑步机，包括跑步机主体，所述跑步机主体的下端部分转动连接有跑带，所述跑 带内侧从上至下并排设有上跑板和下跑板，所述上跑板的底面设有加速感应器，所述上跑 板与所述下跑板之间规则设有若干填充缓冲垫。
5.作为本技术方案的进一步改进，所述上跑板的厚度小于所述下跑板的厚度。
6.本发明的目的之二在于，提供了一种具有可视化感知减震功能的系统，包括
7.基础建设单元、功能应用单元、数据处理单元和状态显示单元；所述基础建设单元、 所述功能应用单元、所述数据处理单元与所述状态显示单元依次通过以太网通讯连接；所 述基础建设单元用于提供支持系统运行的数据库、传感装置及处理器等基础设备；所述功 能应用单元用于给用户提供各种系统支持的应用功能；所述数据处理单元用于对各类数据 进行统计、计算及比对分析等操作；所述状态显示单元用于通过跑步机显示仪将各类信息 反馈给用户；
8.所述基础建设单元包括系统连接模块、云端数库模块、基础感知模块和处理管控模块；
9.所述功能应用单元包括模式管理模块、智能推荐模块、参数设定模块和状态采集模块；
10.所述数据处理单元包括电流管理模块、下沉距离模块、接触面积模块和步距计算模块；
11.所述状态显示单元包括实时参数模块、振幅波动模块、调整提示模块和效果评估模块。
12.作为本技术方案的进一步改进，所述系统连接模块、所述云端数库模块、所述基础感 知模块与所述处理管控模块依次通过以太网通讯连接；所述系统连接模块用于将该系统与 跑步机的原控制系统连接起来；所述云端数库模块用于通过网络通信连接云端数据
以供查 询参考；所述基础感知模块用于通过部署在跑步机内部各处的多种传感器实时采集基础状 态数据；所述处理管控模块用于通过微处理器对跑步机的减震系统进行统一管控。
13.其中，云端数据库中收录的数据包括但不限于不同体重、身高、年龄及性别的用户适 用的跑步机电机负载参数值等。
14.其中，基础传感器包括但不限于压力传感器、距离传感器、加速感应器、计数器、电 子表、水泥电阻、微控制单元等。
15.作为本技术方案的进一步改进，所述模式管理模块的信号输出端与所述智能推荐模块 的信号输入端连接，所述智能推荐模块的信号输出端与所述参数设定模块的信号输入端连 接，所述参数设定模块的信号输出端与所述状态采集模块的信号输入端连接；所述模式管 理模块用于按用户身体状态的不同参数设置不同的跑步机运行模式并控制不同模式间的 平滑切换；所述智能推荐模块用于提供录入用户身体状态信息的通道并根据信息向用户推 荐合适的运动模式或参数值；所述参数设定模块用于给用户提供设定电机输出电流波形参 数的通道；所述状态采集模块用于在跑步机运行过程中实时采集机器及用户的状态数据。
16.其中，状态数据包括但不限于电机输出电流、跑板下沉距离、跑板受力面积、跑带转 速、两次落脚之间的间隔时长等。
17.作为本技术方案的进一步改进，所述电流管理模块、所述下沉距离模块、所述接触面 积模块与所述步距计算模块并列运行；所述电流管理模块用于对跑步机的电机输出电流进 行采集、转换计算以判断电机的负载情况并用以判断跑板的振幅程度；所述下沉距离模块 用于通过加速感应器采集的数据来计算跑板的实时下沉距离；所述接触面积模块用于通过 压力传感器采集的数据来计算每次用户落脚时其脚底与跑板之间的接触面积；所述步距计 算模块用于通过跑带转速、两次落脚的间隔时长来计算用户的运动步距。
18.作为本技术方案的进一步改进，所述电流管理模块包括电流取样模块、电流转换模块、 求解波形模块和波形对比模块；所述电流取样模块的信号输出端与所述电流转换模块的信 号输入端连接，所述电流转换模块的信号输出端与所述求解波形模块的信号输入端连接， 所述求解波形模块的信号输出端与所述波形对比模块的信号输入端连接；所述电流取样模 块用于通过部署在电机端的电阻对电机的输出电流进行采样；所述电流转换模块用于通过 微控制单元对采样的电流进行模数转换并将转换后的电流ad值传输到处理层；所述求解 波形模块用于通过结合一段时间的电流ad值求解出完整的电流波形；所述波形对比模块 用于将求解出的电流波形与预设的电流波形参数进行比对。
19.作为本技术方案的进一步改进，所述电流转换模块的转换计算表达式为：
20.i
ad
＝i
m
*r/ε
21.其中，i
ad
为电机输出电流的ad值，i
m
为电机电流，r为取样电阻值，ε为微控制单元 mcu的ad取样精度值。
22.作为本技术方案的进一步改进，所述实时参数模块、所述振幅波动模块、所述调整提 示模块与所述效果评估模块并列运行；所述实时参数模块用于在显示仪上展示实时的跑带 转速、运行时长等跑步机的基础运行参数；所述振幅波动模块用于将原设定波形参数及用 户跑步过程中转换计算求解出的振幅波动以波形图的方式进行对比展示；所述调整
提示模 块用于根据对比的振幅波动波形图给用户发出调整跑步状态的提示及调整方向；所述效果 评估模块用于根据跑板的振幅情况在用户运动结束后对此次跑步的运动效果及跑步机的 减震效果做出评价并展示。
23.本发明的目的之三在于，提供了一种具有可视化感知减震功能的系统的运行方式，包 括如下步骤：
24.s1、用户启动跑步机，输入自身的性别、年龄、身高及体重等数据，系统结合用户的 身体数据，在云端数据库中查询符合条件的数据后，向用户推荐适用的电流波形参数；
25.s2、用户在跑步机上按推荐数据设置电流波形的参数，跑步机电机运行，用户正常进 行跑步运行；
26.s3、运行过程中，多种传感器同时工作，对用户跑步过程中的脚掌接触跑板的面积、 用户抬腿高度距离、用户两次落脚之间的间距等数据进行采集计算；
27.s4、电机端的水泥电阻对跑步机的电机做出电流取样，再通过微控制单元对取样电流 作ad转换，控制器将转换后的电流ad值发送到电子表，通过求解电机输出电流的完整波 形图来反应跑步机使用过程中的振幅大小，并实时展示在显示仪上；
28.s5、实时振幅波形图与预设的波形参数进行对比，用户可以直接通过显示仪查看跑步 机使用过程中的减震幅度大小，在振幅波形与预设波形参数不相符合时，在显示仪上对用 户发出调整跑步状态的提示并给出调整方向的建议；
29.s6、用户跑步结束后，系统自动对用户的运行效果及跑步机的减震效果进行评估并展 示出来，以供用户参考。
30.本发明的目的之四在于，提供了具有可视化感知减震功能的系统运行装置，包括处理 器、存储器以及存储在存储器中并在处理器上运行的计算机程序，处理器用于执行计算机 程序时实现上述任一的具有可视化感知减震功能的跑步机及系统。
31.本发明的目的之五在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程 序被处理器执行时实现上述任一的具有可视化感知减震功能的跑步机及系统。
32.与现有技术相比，本发明的有益效果：
33.1.该具有可视化感知减震功能的跑步机中，通过在跑板底部增加电流和加速感应器， 可以促使跑板运转速度加快并计算下沉距离，同时将较薄的跑板朝上，在上下跑板之间填 充若干减震缓冲垫，可以缩小用户脚部与跑板之间的接触距离，提高跑步舒适度，提高产 品的可塑性，延长跑板的使用寿命，并且跑步机在运转过程中落脚回弹更舒适，从而降低 了用户脚关节受伤的机率；
34.2.该具有可视化感知减震功能的系统中，通过多种不同类型的传感器，对用户目标感 知数据获得可靠的、全面的、精准的感知数据，并考虑感知化系统的极限性，升级减震感 知化系统，可以算出跑步过程中用户脚落跑板之间的接触面及用户抬腿的距离值和回弹力， 同时通过获取计算电机负载电流的ad值来反应跑步机使用过程中的振幅，便于给用户提 供调整跑步状态的参考，进而给用户带来更好的跑步体感，提高舒适度和安全度，延长跑 步机的使用寿命。
附图说明
35.图1为本发明的示例性装置局部结构示意图；
度。
57.进一步地，填充缓冲垫5的中间规则设有若干横向的通孔，用于提高填充缓冲垫5的 缓冲效果，避免填充缓冲垫5受到外压时的损坏程度，延长填充缓冲垫5的使用寿命。
58.系统实施例
59.如图2
‑
图8所示，本实施例提供了一种具有可视化感知减震功能的系统，包括
60.基础建设单元100、功能应用单元200、数据处理单元300和状态显示单元400；基础 建设单元100、功能应用单元200、数据处理单元300与状态显示单元400依次通过以太 网通讯连接；基础建设单元100用于提供支持系统运行的数据库、传感装置及处理器等基 础设备；功能应用单元200用于给用户提供各种系统支持的应用功能；数据处理单元300 用于对各类数据进行统计、计算及比对分析等操作；状态显示单元400用于通过跑步机显 示仪将各类信息反馈给用户；
61.基础建设单元100包括系统连接模块101、云端数库模块102、基础感知模块103和 处理管控模块104；
62.功能应用单元200包括模式管理模块201、智能推荐模块202、参数设定模块203和 状态采集模块204；
63.数据处理单元300包括电流管理模块301、下沉距离模块302、接触面积模块303和 步距计算模块304；
64.状态显示单元400包括实时参数模块401、振幅波动模块402、调整提示模块403和 效果评估模块404。
65.本实施例中，系统连接模块101、云端数库模块102、基础感知模块103与处理管控 模块104依次通过以太网通讯连接；系统连接模块101用于将该系统与跑步机的原控制系 统连接起来；云端数库模块102用于通过网络通信连接云端数据以供查询参考；基础感知 模块103用于通过部署在跑步机内部各处的多种传感器实时采集基础状态数据；处理管控 模块104用于通过微处理器对跑步机的减震系统进行统一管控。
66.其中，云端数据库中收录的数据包括但不限于不同体重、身高、年龄及性别的用户适 用的跑步机电机负载参数值等。
67.其中，基础传感器包括但不限于压力传感器、距离传感器、加速感应器、计数器、电 子表、水泥电阻、微控制单元等。
68.本实施例中，模式管理模块201的信号输出端与智能推荐模块202的信号输入端连接， 智能推荐模块202的信号输出端与参数设定模块203的信号输入端连接，参数设定模块203 的信号输出端与状态采集模块204的信号输入端连接；模式管理模块201用于按用户身体 状态的不同参数设置不同的跑步机运行模式并控制不同模式间的平滑切换；智能推荐模块 202用于提供录入用户身体状态信息的通道并根据信息向用户推荐合适的运动模式或参数 值；参数设定模块203用于给用户提供设定电机输出电流波形参数的通道；状态采集模块 204用于在跑步机运行过程中实时采集机器及用户的状态数据。
69.其中，状态数据包括但不限于电机输出电流、跑板下沉距离、跑板受力面积、跑带转 速、两次落脚之间的间隔时长等。
70.本实施例中，电流管理模块301、下沉距离模块302、接触面积模块303与步距计算 模块304并列运行；电流管理模块301用于对跑步机的电机输出电流进行采集、转换计算 以
判断电机的负载情况并用以判断跑板的振幅程度；下沉距离模块302用于通过加速感应 器采集的数据来计算跑板的实时下沉距离；接触面积模块303用于通过压力传感器采集的 数据来计算每次用户落脚时其脚底与跑板之间的接触面积；步距计算模块304用于通过跑 带转速、两次落脚的间隔时长来计算用户的运动步距。
71.本实施例中，电流管理模块301包括电流取样模块3011、电流转换模块3012、求解 波形模块3013和波形对比模块3014；电流取样模块3011的信号输出端与电流转换模块 3012的信号输入端连接，电流转换模块3012的信号输出端与求解波形模块3013的信号输 入端连接，求解波形模块3013的信号输出端与波形对比模块3014的信号输入端连接；电 流取样模块3011用于通过部署在电机端的电阻对电机的输出电流进行采样；电流转换模 块3012用于通过微控制单元对采样的电流进行模数转换并将转换后的电流ad值传输到处 理层；求解波形模块3013用于通过结合一段时间的电流ad值求解出完整的电流波形；波 形对比模块3014用于将求解出的电流波形与预设的电流波形参数进行比对。
72.具体地，电流转换模块3012的转换计算表达式为：
73.i
ad
＝i
m
*r/ε
74.其中，i
ad
为电机输出电流的ad值，i
m
为电机电流，r为取样电阻值，ε为微控制单元mcu的ad取样精度值。
75.本实施例中，实时参数模块401、振幅波动模块402、调整提示模块403与效果评估 模块404并列运行；实时参数模块401用于在显示仪上展示实时的跑带转速、运行时长等 跑步机的基础运行参数；振幅波动模块402用于将原设定波形参数及用户跑步过程中转换 计算求解出的振幅波动以波形图的方式进行对比展示；调整提示模块403用于根据对比的 振幅波动波形图给用户发出调整跑步状态的提示及调整方向；效果评估模块404用于根据 跑板的振幅情况在用户运动结束后对此次跑步的运动效果及跑步机的减震效果做出评价 并展示。
76.方法实施例
77.本实施例提供了一种具有可视化感知减震功能的系统的运行方式，包括如下步骤：
78.s1、用户启动跑步机，输入自身的性别、年龄、身高及体重等数据，系统结合用户的 身体数据，在云端数据库中查询符合条件的数据后，向用户推荐适用的电流波形参数；
79.s2、用户在跑步机上按推荐数据设置电流波形的参数，跑步机电机运行，用户正常进 行跑步运行；
80.s3、运行过程中，多种传感器同时工作，对用户跑步过程中的脚掌接触跑板的面积、 用户抬腿高度距离、用户两次落脚之间的间距等数据进行采集计算；
81.s4、电机端的水泥电阻对跑步机的电机做出电流取样，再通过微控制单元对取样电流 作ad转换，控制器将转换后的电流ad值发送到电子表，通过求解电机输出电流的完整波 形图来反应跑步机使用过程中的振幅大小，并实时展示在显示仪上；
82.s5、实时振幅波形图与预设的波形参数进行对比，用户可以直接通过显示仪查看跑步 机使用过程中的减震幅度大小，在振幅波形与预设波形参数不相符合时，在显示仪上对用 户发出调整跑步状态的提示并给出调整方向的建议；
83.s6、用户跑步结束后，系统自动对用户的运行效果及跑步机的减震效果进行评估
并展 示出来，以供用户参考。
84.计算机程序产品实施例
85.参阅图8，示出了一种具有可视化感知减震功能的系统运行装置结构示意图，该装置 包括处理器、存储器和总线。
86.处理器包括一个或一个以上处理核心，处理器通过总线与处理器相连，存储器用于存 储程序指令，处理器执行存储器中的程序指令时实现上述的具有可视化感知减震功能的跑 步机及系统。
87.可选的，存储器可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现， 如静态随时存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程 只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快 闪存储器，磁盘或光盘。
88.此外，本发明还提供了计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序， 计算机程序被处理器执行时实现上述的具有可视化感知减震功能的跑步机及系统。
89.可选的，本发明还提供了包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得 计算机执行上述各方面具有可视化感知减震功能的跑步机及系统。
90.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完 成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储与计算机可读存储介质中，上 述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
91.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员 应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优 选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变 化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附 的权利要求书及其等效物界定。