一种基于心率自适应调节跑步机速度的方法及跑步机与流程

1.本发明涉及跑步机技术领域，具体是一种基于心率自适应调节跑步机速度的方法及跑步机。


背景技术：

2.随着国民对健康意识的提高，越来越多的人开始健身。而跑步因其方便和有效性，成为了最流行的健身运动之一。在户外跑步会受到场地和天气条件的限制，而使用跑步机则可以摆脱这些条件的约束。现有的大多数跑步机需要锻炼者自行设置跑步的速度，而不便于根据锻炼者的身体素质、运动能力和健身目标等信息制定合适的跑速自动控制方案，影响健身效率。
3.心率和运动强度有着直接的关联，跑步过程中保持合适的心率才能达到最佳的运动效果。因此，通过对跑步时的心率进行监测，可以避免运动计划的盲目性。
4.现有专利公告号为cn113318381a公开了一种智能跑步机及其速度调节方法，能够根据所监测的跑者心率来调整跑步机的速度，但该方法并未指出具体如何根据用户心率推算合理的跑步机速度；现有专利公告号为cn109646876b公开的一种基于虚拟场景共享的跑步机及其健身方法，其中可根据心率调节跑速，但自适应调节效果仍需改进，需进一步根据跑者体质和体能的动态变化进行调节。
5.针对以上问题，现在提出一种基于心率自适应调节跑步机速度的方法及跑步机。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于心率自适应调节跑步机速度的方法及跑步机，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，
8.一种基于心率自适应调节跑步机速度的方法，包括以下步骤：
9.步骤一、采集跑者的年龄信息，根据年龄x推算跑者的最大心率为hr
max
＝220-x；
10.步骤二、根据跑者运动目标计算最佳健身心率区间；若运动目标为燃脂训练，则最佳健身心率区间为0.6hr
max
到0.7hr
max
，中值为hr
opt
＝0.65hr
max
；若运动目标为有氧训练，则最佳健身心率区间为0.7hr
max
到0.8hr
max
，中值为hr
opt
＝0.75hr
max
；
11.步骤三、进入热身阶段，将起始跑步机速度设为2km/h，按每分钟增加2km/h的节奏增加跑步机速度，直到跑者的实时心率上升至最佳健身心率区间；
12.步骤四、当跑者的实时心率进入最佳健身心率区间时进入训练阶段，每隔1分钟计算一次最近1分钟的平均心率与最佳健身心率区间中值hr
opt
进行对比，计算跑步机速度的调节幅度δv；假设当前跑步机的速度为v，若心率高于最佳健身心率区间中值hr
opt
，则将跑步机的速度降低为v-δv，反之，则将跑步机的速度升高为v δv；
13.步骤五、当跑者达到预设的运动时长，进入放松阶段，此时跑步机速度将按每分钟减少2km/h的节奏降低速度，直到速度为0km/h，结束跑步；
14.步骤六、在运动中监测到跑者的心率达到0.95hr
max
时，则结束跑步。
15.优选的，所述步骤四的跑步机速度调节幅度δv具体公式如下：
[0016][0017]
一种跑步机，包括跑台和设置在跑台一端底部的基座，所述基座两侧连接有支撑座，所述支撑座上设有高度可调的撑杆，两组所述撑杆顶端之间设有角度可调的控制台；
[0018]
所述撑杆顶端连接有把手机构，所述撑杆之间连接有用于辅助人员拉伸的健身机构，所述支撑座内设有用于将撑杆折叠的折叠机构。
[0019]
优选的，所述撑杆包括支杆，所述支杆内滑动设置有延伸杆，所述延伸杆顶部延伸出支杆，所述支杆顶端侧壁连接有用于限制延伸杆滑动位置的定位旋钮，所述延伸杆上设置有若干个与定位旋钮对应的孔。
[0020]
优选的，所述把手机构包括把手，所述把手上设有用于放置心率环的置物槽，所述心率环用于采集用户的心率信息，所述置物槽内设有用于吸附固定心率环的吸附块，所述把手连接在延伸杆顶端，所述把手一侧连接有可收缩至把手内的握取部，所述握取部远离把手一端连接防护套；所述控制台转动设置在两组把手之间，所述把手外侧连接有用于锁紧控制台转动位置的锁紧旋钮，所述控制台上安装有角度可调的用于显示跑步机速度和心率信息的显示屏。
[0021]
优选的，所述控制台上设有用于人员操作跑步机的控制按钮，所述控制台内设有用于控制跑步机工作的控制组件，所述控制组件包括用于接收心率环信号的通讯模块和用于控制跑步机速度的速度控制模块，所述通讯模块连接有用于控制通讯模块和速度控制模块的数据处理模块。
[0022]
优选的，所述健身机构包括若干个橡胶辊，若干个所述橡胶辊均匀设置在两组支杆之间，所述橡胶辊端部通过螺栓固定在支杆侧壁上，两组所述支撑座之间设有与橡胶辊配合使用的压腿件。
[0023]
优选的，所述折叠机构包括滑动设置在支撑座内的滑动座，所述滑动座外壁和支杆外壁均与支撑座内壁滑动配合，所述滑动座部连接有限位框，所述滑动座顶部固定连接第一连接座，所述支杆靠近滑动座一端固定连接第二连接座，所述第一连接座与第二连接座铰接，所述支撑座顶部靠近一侧连接有用于支杆翻转时接触支杆的限位块。
[0024]
优选的，所述压腿件包括两组安装板和连接在两组安装板之间的抵压辊，所述安装板一端连接有伸缩杆，所述伸缩杆远离安装板一端转动连接支撑座侧壁，所述基座顶部安装有用于调节伸缩杆转动角度的电动伸缩杆，所述电动伸缩杆一端铰接基座，所述电动伸缩杆另一端铰接抵压辊靠近基座的一侧。
[0025]
优选的，所述基座内设有用于调节跑台倾斜度的电动调节伸缩杆，所述电动调节伸缩杆一端铰接跑台底部，所述电动伸缩杆远离与跑台连接的一端向两组支撑座中部倾斜设置并铰接基座内部的安装座；所述跑台底部远离基座一侧设有两组对称设置的移动轮。
[0026]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0027]
本发明中无需跑者手动控制跑步机速度，可以根据跑者的信息自动调节跑步机速度，使得运动过程中的心率维持在最佳健身心率区间，显示屏方便人员观察心率和跑步机速度；
[0028]
本发明中设计了闭环的跑步机速度自动控制系统，能够根据跑者心率的动态变化自适应地调节跑步机速度的变化幅度，从而能够更加灵活地适应跑者体质和体能的动态变化；
[0029]
本发明中的跑步机可以切换成拉伸设备供人员锻炼腿部和腹部，进一步提高跑步机的实用性，利于锻炼者使用。
附图说明
[0030]
图1为本发明跑步机速度的流程图。
[0031]
图2为本发明中跑步机速度调节幅度δv与心率相对偏差值的关系曲线。
[0032]
图3为本发明中跑步机的结构示意图。
[0033]
图4为本发明中健身机构的结构示意图。
[0034]
图5为本发明中撑杆折叠的结构示意图。
[0035]
图6为本发明中跑步机折叠后转换成拉伸设备的结构示意图。
[0036]
图中：11
‑‑
跑台、12
‑‑
基座、13
‑‑
移动轮、14
‑‑
支撑座、15
‑‑
支杆、16
‑‑
延伸杆、17
‑‑
把手、18
‑‑
握取部、19
‑‑
防护套、20
‑‑
置物槽、21
‑‑
控制台、22
‑‑
显示屏、23
‑‑
锁紧旋钮、24
‑‑
定位旋钮、25
‑‑
橡胶辊、26
‑‑
安装板、27
‑‑
伸缩杆、28
‑‑
抵压辊、29
‑‑
电动伸缩杆、30
‑‑
滑动座、31
‑‑
第一连接座、32
‑‑
第二连接座、33
‑‑
限位块。
具体实施方式
[0037]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0038]
请参阅图1-图2，本发明实施例中，一种基于心率自适应调节跑步机速度的方法，包括以下步骤：
[0039]
步骤一、采集跑者的年龄信息，根据年龄x推算跑者的最大心率为hr
max
＝220-x；
[0040]
步骤二、根据跑者运动目标计算最佳健身心率区间；若运动目标为燃脂训练，减脂瘦身，则最佳健身心率区间为0.6hr
max
到0.7hr
max
，中值为hr
opt
＝0.65hr
max
；若运动目标为有氧训练，提升心肺功能，则最佳健身心率区间为0.7hr
max
到0.8hr
max
，中值为hr
opt
＝0.75hr
max
；
[0041]
步骤三、进入热身阶段，将起始跑步机速度设为2km/h，按每分钟增加2km/h的节奏缓慢增加跑步机速度，直到跑者的实时心率上升至最佳健身心率区间；
[0042]
步骤四、当跑者的实时心率进入最佳健身心率区间时进入训练阶段，每隔1分钟计算一次最近1分钟的平均心率与最佳健身心率区间中值hr
opt
进行对比，计算跑步机速度的调节幅度δv；假设当前跑步机的速度为v，若心率高于最佳健身心率区间中值hr
opt
，则将跑步机的速度降低为v-δv，反之，则将跑步机的速度升高为v δv；
[0043]
步骤五、当跑者达到预设的运动时长，进入放松阶段，此时跑步机速度将按每分钟减少2km/h的节奏缓慢降低速度，直到速度为0km/h，结束跑步；
[0044]
步骤六、在运动中监测到跑者的心率达到0.95hr
max
时，则结束跑步。
[0045]
优选的，所述步骤四的跑步机速度调节幅度δv具体公式如下：
[0046][0047]
请参阅图3-图6，一种跑步机，包括跑台11和设置在跑台11一端底部的基座12，所述基座12两侧连接有支撑座14，所述支撑座14上设有高度可调的撑杆，两组所述撑杆顶端之间设有角度可调的控制台21；
[0048]
所述撑杆顶端连接有把手机构，所述撑杆之间连接有用于辅助人员拉伸的健身机构，所述支撑座14内设有用于将撑杆折叠的折叠机构。
[0049]
所述撑杆包括支杆15，所述支杆15内滑动设置有延伸杆16，所述延伸杆16顶部延伸出支杆15，所述支杆15顶端侧壁连接有用于限制延伸杆16滑动位置的定位旋钮24，所述延伸杆16上设置有若干个与定位旋钮24对应的孔；
[0050]
延伸杆16能在支杆15内滑动，从而调节撑杆的整体长度，调节完成后，能将定位旋钮旋进延伸杆16上的孔内，从而固定延伸杆16在支杆15内的滑动位置。
[0051]
所述把手机构包括把手17，所述把手17上设有用于放置心率环的置物槽20，所述心率环用于采集用户的心率信息，所述置物槽20内设有用于吸附固定心率环的吸附块，锻炼者锻炼时，能将心率环佩戴，便于对锻炼者的心率进行测量，方便跑步机速度后续的调节；
[0052]
所述把手17连接在延伸杆16顶端，所述把手17一侧连接有可收缩至把手17内的握取部18，所述握取部18远离把手17一端连接防护套19；
[0053]
所述控制台21转动设置在两组把手17之间，所述把手17外侧连接有用于锁紧控制台21转动位置的锁紧旋钮23，所述控制台21上安装有角度可调的用于显示跑步机速度和心率信息的显示屏22；
[0054]
显示屏22能用于显示锻炼者的心率和跑步机的速度，实际使用时，锻炼者能根据自身需求调节控制台21的角度和显示屏22的角度；
[0055]
所述控制台21上设有用于人员操作跑步机的控制按钮，所述控制台21内设有用于控制跑步机工作的控制组件，所述控制组件包括用于接收心率环信号的通讯模块和用于控制跑步机速度的速度控制模块，所述通讯模块连接有用于控制通讯模块和速度控制模块的数据处理模块；
[0056]
跑步前，人员可通过跑步机中的健身机构进行拉伸训练，跑步机开机后，人员可通过控制按钮输入年龄信息，跑步机内控制组件根据年龄x推算跑者的最大心率为hr
max
＝220-x，人员确定运动目标，若运动目标为燃脂训练，减脂瘦身，则最佳健身心率区间为0.6hr
max
到0.7hr
max
，中值为hr
opt
＝0.65hr
max
；若运动目标为有氧训练，提升心肺功能，则最佳健身心率区间为0.7hr
max
到0.8hr
max
，中值为hr
opt
＝0.75hr
max
；
[0057]
之后跑台11工作，人员进入热身阶段，将起始跑步机速度设为2km/h，按每分钟增加2km/h的节奏缓慢增加跑步机速度，直到跑者的实时心率上升至最佳健身心率区间；
[0058]
当跑者的实时心率进入最佳健身心率区间时进入训练阶段，每隔1分钟计算一次最近1分钟的平均心率与最佳健身心率区间中值hr
opt
进行对比，计算跑步机速度的调节幅度δv；假设当前跑步机的速度为v，若心率高于最佳健身心率区间中值hr
opt
，则将跑步机
的速度降低为v-δv，反之，则将跑步机的速度升高为v δv；
[0059]
当跑者达到预设的运动时长，进入放松阶段，此时跑步机速度将按每分钟减少2km/h的节奏缓慢降低速度，直到速度为0km/h，结束跑步；
[0060]
跑步后可通过健身机构进行拉伸训练；
[0061]
需要注意的是，在运动中监测到跑者的心率达到0.95hr
max
时，则结束跑步，实际生产中，可在跑步机上设置急停按钮，人员有需求可操作跑步机急停。
[0062]
所述健身机构包括若干个橡胶辊25，若干个所述橡胶辊25均匀设置在两组支杆15之间，所述橡胶辊25端部通过螺栓固定在支杆15侧壁上，两组所述支撑座14之间设有与橡胶辊25配合使用的压腿件；
[0063]
撑杆在竖直状态时，锻炼者能利用橡胶辊25进行压腿，方便人员腿部的拉伸。
[0064]
所述折叠机构包括滑动设置在支撑座14内的滑动座30，所述滑动座30外壁和支杆15外壁均与支撑座14内壁滑动配合，所述滑动座30底部连接有限位框，所述滑动座30顶部固定连接第一连接座31，所述支杆15靠近滑动座30一端固定连接第二连接座32，所述第一连接座31与第二连接座32铰接，所述支撑座14顶部靠近一侧连接有用于支杆15翻转时接触支杆15的限位块33；
[0065]
将撑杆折叠时，即能拖动撑杆带动滑动座30移出支撑座14内，之后第一连接座31延伸出，能将撑杆向靠近跑台11一侧翻转，第二连接座32绕第一连接座31轴线转动，之后撑杆能翻转至与支撑座14垂直，限位块33接触支杆15，握取部18收纳在把手17内，防护套19远离握取部18一侧接触地面，把手机构能对水平摆放的撑杆进行支撑，橡胶辊25能用于人员躺卧，辅助人员锻炼腹部。
[0066]
所述压腿件包括两组安装板26和连接在两组安装板26之间的抵压辊28，所述安装板26一端连接有伸缩杆27，所述伸缩杆27远离安装板26一端转动连接支撑座14侧壁，所述基座12顶部安装有用于调节伸缩杆27转动角度的电动伸缩杆29，所述电动伸缩杆29一端铰接基座12，所述电动伸缩杆29另一端铰接抵压辊28靠近基座12的一侧；
[0067]
撑杆水平摆放后，能控制电动伸缩杆29伸出，从而带动伸缩杆27绕与支撑座14连接处转动，电动伸缩杆29伸出的过程中，伸缩杆27也继续伸长，伸缩杆27伸缩长度要小于电动伸缩杆29，之后将伸缩杆17翻转至合适的角度，抵压辊28的位置高于橡胶辊25的位置，抵压辊28能对人员脚腕部进行限位，方便人员锻炼腹部，例如仰卧起坐等。
[0068]
所述基座12内设有用于调节跑台11倾斜度的电动调节伸缩杆，所述电动调节伸缩杆一端铰接跑台11底部，所述电动伸缩杆远离与跑台11连接的一端向两组支撑座14中部倾斜设置并铰接基座12内部的安装座；所述跑台11底部远离基座12一侧设有两组对称设置的移动轮13。
[0069]
跑步机在使用时，人员佩戴心率环，开机后，输入锻炼者的信息，跑步机根据锻炼者心率自适应调节合适的速度，训练结束后或训练前，能利用利用橡胶辊25进行压腿；
[0070]
需要进行腹部锻炼时，能将动撑杆带动滑动座30移出支撑座14内，之后第一连接座31延伸出，能将撑杆向靠近跑台11一侧翻转，第二连接座32绕第一连接座31轴线转动，之后撑杆能翻转至与支撑座14垂直，限位块33接触支杆15，握取部18收纳在把手17内，防护套19远离握取部18一侧接触地面，把手机构能对水平摆放的撑杆进行支撑，控制电动伸缩杆29工作调节抵压辊28翻转至位置高于橡胶辊25，橡胶辊25能用于人员躺卧，抵压辊28能对
人员脚腕部进行限位，方便人员锻炼腹部。
[0071]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。