一种仰卧起坐运动计数装置的制作方法

1.本发明属于计算机技术领域，特别是一种仰卧起坐运动计数装置。


背景技术：

2.仰卧起坐运动是一种简易的无器械健身动作，通常采用人工计数的方法统计运动个数，易分散运动者的注意力。利用可穿戴设备对仰卧起坐这种往复运动进行数据采集，并采用峰值检测算法进行计数，简单高效，而且不影响使用者运动。
3.仰卧起坐运动一般采用仰卧姿势开始，两腿并拢，利用腹肌收缩，迅速成坐姿，然后还原成仰卧姿势，如此连续进行，运动者的手部姿势一般分为双手上举、双手贴耳、双手交叉于胸前，使得采集的数据特征存在差异。同时运动者在仰卧起坐运动过程中运动状态逐步发生变化，数据特征随之改变，需要动态处理。目前仰卧起坐运动计数装置没有考虑上述差异，影响计数结果的准确性和稳定性。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种仰卧起坐运动计数装置。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：一种仰卧起坐运动计数装置，该装置佩戴于手腕部位，所述装置包括：触摸显示屏、加速度计、时钟计时单元、腕部心率传感器、计算单元、存储单元、声音单元、震动单元、无线通信单元、锂电池；
6.所述触摸显示屏，用于操控仰卧起坐计数功能的开启与关闭，实时显示仰卧起坐个数、心率以及告警信息；
7.所述加速度计和时钟计时单元，用于获取使用者运动过程中的加速度数据流；
8.所述腕部心率传感器，用于实时监控使用者运动过程中的心率；
9.所述计算单元，用于对所述加速度数据流进行实时滤波处理，根据是否满足预设条件，进行仰卧起坐实时个数统计；
10.所述存储单元，用于存储运动数据；
11.所述声音单元和震动单元，用于在使用者心率超出人体正常范围时分别进行声音和震动告警；
12.所述无线通信单元，用于将装置采集的信息传输至上位机，进行后续信息处理；
13.所述锂电池，用于为装置供电。
14.进一步地，所述触摸显示屏还用于选择装置佩戴位置和仰卧起坐运动时的手部姿势，所述佩戴位置包括左手佩戴、右手佩戴，所述手部姿势包括双手上举、双手贴耳、双手交叉于胸前。
15.进一步地，所述计算单元对所述加速度数据流进行实时滤波处理，具体为：
16.计算单元根据装置佩戴位置和手部姿势，配置加速度计的加速度分量作为输入滤波器的加速度数据流，并设置滤波器的系数对加速度数据流进行实时滤波处理。
17.进一步地，所述根据是否满足预设条件，进行仰卧起坐实时个数统计，具体为：
18.所述加速度数据流为余弦波，当两次波峰之间的时间差大于时间动态阈值，且波峰与波谷的差值大于峰谷动态阈值时，计数增加一次，波峰之间的时间差值和波峰波谷差值记为有效值。
19.进一步地，所述时间动态阈值、峰谷动态阈值根据装置佩戴位置和手部姿势设定初值，之后进行自适应更新，更新方式为：以几次采样的加速度数据流为一组数据，计算平均时间差值和平均波峰波谷差值，之后分别乘以预设缩放系数更新时间动态阈值、峰谷动态阈值。
20.本发明与现有技术相比，其显著优点为：
21.1、本发明所提出的装置针对加速度采样，采用基于峰值检测算法进行仰卧起坐运动计数，结构简单，计算高效。
22.2、本发明通过选择装置佩戴位置和手部姿势，配置加速度计某一加速度分量作为输入滤波器的加速度数据流，配置合理的滤波器系数和初始时间动态阈值和峰谷动态阈值，降低使用者运动习惯的不同引起的误差，提高计数结果的准确性和稳定性。
23.3、本发明实时监控使用者的心率状态，危险情况下通过声音告警、腕部震动、屏幕闪烁等多种方式提醒使用者，防止意外情况发生。
24.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
25.图1是一个实施例中仰卧起坐运动计数装置的硬件结构图。
26.图2是一个实施例中仰卧起坐运动计数装置的使用流程图。
具体实施方式
27.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
28.在一个实施例中，结合图1，提供了一种仰卧起坐运动计数装置，该装置佩戴于手腕部位，所述装置包括：触摸显示屏、加速度计、时钟计时单元、腕部心率传感器、计算单元、存储单元、声音单元、震动单元、无线通信单元、锂电池；
29.所述触摸显示屏，用于操控仰卧起坐计数功能的开启与关闭，实时显示仰卧起坐个数、心率以及告警信息；
30.所述加速度计和时钟计时单元，用于获取使用者运动过程中的加速度数据流；
31.所述腕部心率传感器，用于实时监控使用者运动过程中的心率；
32.所述计算单元，用于对所述加速度数据流进行实时滤波处理，根据是否满足预设条件，进行仰卧起坐实时个数统计；
33.所述存储单元，用于存储运动数据；
34.所述声音单元和震动单元，用于在使用者心率超出人体正常范围时分别进行声音和震动告警；
35.所述无线通信单元，用于将装置采集的信息传输至上位机，进行后续信息处理；
36.所述锂电池，用于为装置供电。
37.进一步地，在其中一个实施例中，所述触摸显示屏还用于选择装置佩戴位置和仰卧起坐运动时的手部姿势，所述佩戴位置包括左手佩戴、右手佩戴，所述手部姿势包括双手上举、双手贴耳、双手交叉于胸前。
38.进一步地，在其中一个实施例中，所述计算单元对所述加速度数据流进行实时滤波处理，具体为：
39.计算单元根据装置佩戴位置和手部姿势，配置加速度计的加速度分量作为输入滤波器的加速度数据流，并设置滤波器的系数对加速度数据流进行实时滤波处理。
40.进一步地，在其中一个实施例中，所述滤波器采用iir滤波器。
41.进一步地，在其中一个实施例中，所述根据是否满足预设条件，进行仰卧起坐实时个数统计，具体为：
42.所述加速度数据流为余弦波，当两次波峰之间的时间差大于时间动态阈值，且波峰与波谷的差值大于峰谷动态阈值时，计数增加一次，波峰之间的时间差值和波峰波谷差值记为有效值。
43.进一步地，在其中一个实施例中，所述时间动态阈值、峰谷动态阈值根据装置佩戴位置和手部姿势设定初值，之后进行自适应更新，更新方式为：以几次采样的加速度数据流为一组数据，计算平均时间差值和平均波峰波谷差值，之后分别乘以预设缩放系数更新时间动态阈值、峰谷动态阈值。
44.进一步地，在其中一个实施例中，该装置集成于腕表中。结合图2，为本发明的具体使用流程，步骤如下：
45.步骤s1，使用者腕部佩戴运动计数腕表，腕表与使用者腕部保持固定，以减少因佩戴晃动引起的误差。
46.步骤s2，使用者按下腕表侧面开关按钮，完成腕表开机和功能初始化，根据步骤s1腕表佩戴位置选择左手佩戴或右手佩戴按钮，然后根据自身运动习惯，选择仰卧起坐运动手部姿势，共三种选项按钮，双手上举、双手贴耳、双手交叉于胸前。
47.步骤s3，使用者点击运动开始按钮。
48.步骤s4，腕表根据使用者腕表佩戴位置和手部姿势的选择初始化相应滤波器系数。
49.步骤s5，腕表根据使用者腕表佩戴位置和手部姿势的选择，或有效的历史波峰之间的时间差值和波峰波谷差值实时计算阈值，设定时间动态阈值和峰谷动态阈值。
50.步骤s6，使用者采取步骤s2选择的手部姿势，采用仰卧姿势，双腿并拢，利用腹肌收缩，迅速成坐姿，然后还原成仰卧姿势，完成一次仰卧起坐运动。
51.步骤s7，腕部心率传感器获取使用者心率，并在触摸显示屏实时显示。
52.步骤s8，判断步骤s7获取的心率是否在人体正常范围，是则跳转到步骤s10，否则跳转到步骤s9。
53.步骤s9，心率超出人体正常范围，腕表进行语音告警、震动告警和触摸显示屏闪烁告警，提醒使用者终止运动。
54.步骤s10，腕表与使用者手部一起运动，加速度计和时钟计时单元实时获得加速度数据流，计算单元进行滤波处理，获取光滑的正弦波。
55.步骤s11，判断步骤s10获取的正弦波两次波峰之间的时间差是否大于时间动态阈
值，并且波峰与波谷的差值是否大于峰谷动态阈值，是则跳转到步骤s12，否则跳转到步骤s14。
56.步骤s12，仰卧起坐计数增加一次，计数结果在触摸显示屏显示，本次波峰之间的时间差值和波峰波谷差值记为有效值。计算单元保留有效的历史数据。
57.步骤s13，判断本次计数时，有效的历史波峰之间的时间差值和波峰波谷差值个数是否达到采样次数。若是则跳转到步骤s5，否则跳转到步骤s14。
58.步骤s14，判断使用者是否点击运动结束按钮，若是则跳转到步骤s6继续运动，否则跳转到步骤s15。
59.步骤s15，腕表存储单元保存计数结果，使用者按下腕表侧面开关按钮关闭电源。
60.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。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只是说明本发明的原理，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。