一种智能跑步机及其控制方法

1.一种智能跑步机的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在上位机上设定保持区内位置的上、下限值；
步骤2：在上位机上设定速度调整比例值；
步骤3：红外线阵列传感器获取人体重心位置；
步骤4：处理器模块检测人体重心是否在保持区内，若人体重心不在保持区内，则执行下一步骤，若人体重心在保持区内，则返回步骤3；
步骤5：处理器模块检测人体重心是否在加速区内，若人体重心不在加速区内，则执行下一步骤，若人体重心在加速区内，则传输加速信号至电机驱动器，电机驱动器对电机进行加速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，加速调整量＝(重心实际位置-位置上限值)*速度调整比例值；
步骤6：处理器模块检测人体重心是否在减速区内，若人体重心不在减速区内，则返回步骤3，若人体重心在减速区内，则传输减速信号至电机驱动器，电机驱动器对电机进行减速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，减速调整量＝(位置下限值-重心实际位置)*速度调整比例值；
其中，所述步骤3包括：
步骤31：红外线阵列传感器获取人体脚步位置数据，并将其传输至处理器模块处理；
步骤32：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则返回步骤31，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；
步骤33：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最大值X1，此时，人体脚步最靠近于跑步机的前端；
步骤34：红外线阵列传感器继续获取人体脚步位置数据，并继续将其传输至处理器模块处理；
步骤35：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则返回步骤34，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；
步骤36：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最小值X2，此时，人体脚步最靠近于跑步机的后端；
步骤37：计算得到人体重心位置数据X，X＝(X1+X2)/2。
2.根据权利要求1所述的智能跑步机的控制方法，其特征在于，所述步骤31包括：
步骤311：红外线阵列传感器获取人体脚步位置数据；
步骤312：处理器模块检测人体双脚是否都在跑台上，若检测到人体双脚都在跑台上：
则返回步骤311，若检测不到人体双脚都在跑台上，则执行下一步骤；
步骤313：处理器模块检测人体双脚是否悬空于跑台，若检测到人体双脚悬空于跑台，则返回步骤311，若检测不到人体双脚悬空于跑台，则记当前状态为单脚并执行下一步骤；
步骤314：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据等于上一次脚步位置数据，则返回步骤311，若当前脚步位置数据不等于上一次脚步位置数据，则保存当前脚步位置数据；
步骤315：累计当前脚步位置数据，直至到达设定好的累计次数；
步骤316：检测累计次数，若到达累计次数，则对累计的当前脚步位置数据进行平均化处理，从而得到和保存脚步位置数据的平均值，若尚未到达累计次数，则执行步骤314。
3.根据权利要求2所述的智能跑步机的控制方法，其特征在于，所述步骤311包括：
步骤3110：设置红外线阵列传感器的红外发射和接收通道；
步骤3111：延时稳定电路；
步骤3112：开启红外线阵列传感器，进行红外发射；
步骤3113：检测红外线阵列传感器是否收到信号，若红外线阵列传感器收到信号，则说明没有障碍物，若红外线阵列传感器没有收到信号，则说明有障碍物，障碍物的位置即人体脚步的位置，并记录相应的数据；
步骤3114：记录数据至所有红外通道扫描完成，并加以保存。

一种智能跑步机及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及健身器械及电子控制技术领域，特别涉及一种智能跑步机及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 随着人们健身意识的提高，各种健身器械的使用也日益增多。其中，跑步机是大家经常选用的健身器械。目前，人们在使用跑步机时需要使用按钮、旋钮、遥控器或滑屏预先手动设定跑步机的运行速度，之后，跑步机由电机驱动跑带以设定的速度运行，方便人在跑带上以该速度跑步。但是在跑步过程中，人们经常有变速的要求，此时，人们仍需要手动操作跑步机上的按钮、旋钮、遥控器或滑屏等实现变速操作。在跑动的过程中完成相应的操作，不仅使用起来十分不方便，而且对于身体灵活性不佳以及操作不便的人群，还具有一定的危险性，给运动过程带来了一定的局限性。\n[0003] 有鉴于此，本发明人专门设计了一种智能跑步机及其控制方法，本案由此产生。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的在于提供一种智能跑步机及其控制方法，以准确判断跑步机上用户的运动状态，实现对跑步机运行的精准的体感控制，方便用户快捷和智能地控制跑步机运动速度，使用户在运动过程感觉更加安全稳定和随心所欲。\n[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：\n[0006] 一种智能跑步机，包括跑步机主体和智能控速系统，跑步机主体包括跑台和电机，跑台上设有连接电机的跑带，跑台包括加速区、保持区和减速区，智能控速系统包括重心感应装置、处理器模块、电机驱动器和上位机，重心感应装置包括复数个红外线阵列传感器，红外线阵列传感器分别布设在跑台的左、右两侧，重心感应装置依次连接处理器模块、电机驱动器和上位机，电机驱动器连接电机。\n[0007] 所述红外线阵列传感器分别均匀地布设在跑台的左、右两侧。\n[0008] 所述加速区、保持区和减速区内的红外线阵列传感器数量均可调节。\n[0009] 所述上位机为一人机操作界面。\n[0010] 一种智能跑步机的控制方法，包括以下步骤：\n[0011] 步骤1：在上位机上设定保持区内位置的上、下限值；\n[0012] 步骤2：在上位机上设定速度调整比例值；\n[0013] 步骤3：红外线阵列传感器获取人体重心位置；\n[0014] 步骤4：处理器模块检测人体重心是否在保持区内，若人体重心不在保持区内，则执行下一步骤，若人体重心在保持区内，则返回步骤3；\n[0015] 步骤5：处理器模块检测人体重心是否在加速区内，若人体重心不在加速区内，则执行下一步骤，若人体重心在加速区内，则传输加速信号至电机驱动器，电机驱动器对电机进行加速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，加速调整量＝(重心实际位置-位置上限值)*速度调整比例值；\n[0016] 步骤6：处理器模块检测人体重心是否在减速区内，若人体重心不在减速区内，则返回步骤3，若人体重心在减速区内，则传输减速信号至电机驱动器，电机驱动器对电机进行减速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，减速调整量＝(位置下限值-重心实际位置)*速度调整比例值。\n[0017] 所述步骤3包括：\n[0018] 步骤31：红外线阵列传感器获取人体脚步位置数据，并将其传输至处理器模块处理；\n[0019] 步骤32：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则返回步骤31，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；\n[0020] 步骤33：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最大值X1，此时，人体脚步最靠近于跑步机的前端；\n[0021] 步骤34：红外线阵列传感器继续获取人体脚步位置数据，并继续将其传输至处理器模块处理；\n[0022] 步骤35：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则返回步骤34，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；\n[0023] 步骤36：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最小值X2，此时，人体脚步最靠近于跑步机的后端；\n[0024] 步骤37：计算得到人体重心位置数据X，X＝(X1+X2)/2。\n[0025] 所述步骤31包括：\n[0026] 步骤311：红外线阵列传感器获取人体脚步位置数据；\n[0027] 步骤312：处理器模块检测人体双脚是否都在跑台上，若检测到人体双脚都在跑台上，则返回步骤311，若检测不到人体双脚都在跑台上，则执行下一步骤；\n[0028] 步骤313：处理器模块检测人体双脚是否悬空于跑台，若检测到人体双脚悬空于跑台，则返回步骤311，若检测不到人体双脚悬空于跑台，则记当前状态为单脚并执行下一步骤；\n[0029] 步骤314：处理器模块将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据等于上一次脚步位置数据，则返回步骤311，若当前脚步位置数据不等于上一次脚步位置数据，则保存当前脚步位置数据；\n[0030] 步骤315：累计当前脚步位置数据，直至到达设定好的累计次数；\n[0031] 步骤316：检测累计次数，若到达累计次数，则对累计的当前脚步位置数据进行平均化处理，从而得到和保存脚步位置数据的平均值，若尚未到达累计次数，则执行步骤314。\n[0032] 所述步骤311包括：\n[0033] 步骤3110：设置红外线阵列传感器的红外发射和接收通道；\n[0034] 步骤3111：延时稳定电路；\n[0035] 步骤3112：开启红外线阵列传感器，进行红外发射；\n[0036] 步骤3113：检测红外线阵列传感器是否收到信号，若红外线阵列传感器收到信号，则说明没有障碍物，若红外线阵列传感器没有收到信号，则说明有障碍物，障碍物的位置即人体脚步的位置，并记录相应的数据；\n[0037] 步骤3114：记录数据至所有红外通道扫描完成，并加以保存。\n[0038] 采用上述方案后，本发明结构合理，设计巧妙，通过感应人体重心位置对跑步机进行智能控速，准确判断跑步机上用户的运动状态，实现对跑步机运行的精准的体感控制，方便用户快捷和智能地控制跑步机运动速度，使用户在运动过程感觉更加安全稳定和随心所欲。\n[0039] 以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。\n附图说明\n[0040] 图1是本发明的原理图；\n[0041] 图2是本发明智能控速的流程图；\n[0042] 图3是本发明获取人体重心的流程图；\n[0043] 图4是本发明处理脚步位置数据的流程图；\n[0044] 图5是本发明获取脚步位置数据的流程图。\n[0045] 标号说明\n[0046] 跑台1，加速区11，保持区12，减速区13，电机2，红外线阵列传感器3，处理器模块4，电机驱动器5，上位机6。\n具体实施方式\n[0047] 如图1所示，本发明揭示的一种智能跑步机，包括跑步机主体和智能控速系统，跑步机主体包括跑台1和电机2，跑台1上设有连接电机2的跑带，智能控速系统包括重心感应装置、处理器模块4、电机驱动器5和上位机6，重心感应装置包括复数个红外线阵列传感器\n3，红外线阵列传感器3分别布设在跑台1的左、右两侧，重心感应装置依次连接处理器模块\n4、电机驱动器5和上位机6，电机驱动器5连接电机2。\n[0048] 为了使重心感应得更加精准，所述红外线阵列传感器3分别均匀地布设在跑台1的左、右两侧，以更加准确地判断跑步机上用户的运动状态，有利于对跑步机运行的精准控制。\n[0049] 在本实施例中，跑台1包括加速区11、保持区12和减速区14，加速区11、保持区12和减速区14可以是从跑台1前端至后端依次设置，还可以是从跑台1后端至前端依次设置，使用户运动起来更加明了，为用户运动提供便利。其中，加速区11、保持区12和减速区14内的红外线阵列传感器3数量均可通过上位机适应调整，以准确灵活地获取用户在每一区域内的运动状态。\n[0050] 进一步地，上位机6为一人机操作界面，用户通过人机操作界面十分直观操作跑步机，进一步为用户提供了方便。\n[0051] 如图2所示，本发明还揭示了一种智能跑步机的控制方法，包括以下步骤：\n[0052] 步骤1：在上位机6上设定保持区12内位置的上、下限值；\n[0053] 步骤2：在上位机6上设定速度调整比例值；\n[0054] 步骤3：红外线阵列传感器3获取人体重心位置；\n[0055] 步骤4：处理器模块4检测人体重心是否在保持区12内，若人体重心不在保持区12内，则执行下一步骤，若人体重心在保持区12内，则返回步骤3；\n[0056] 步骤5：处理器模块4检测人体重心是否在加速区11内，若人体重心不在加速区11内，则执行下一步骤，若人体重心在加速区11内，则传输加速信号至电机驱动器5，电机驱动器5对电机进行加速，从而完成对跑步机的速度控制，其中，加速调整量＝(重心实际位置-位置上限值)*速度调整比例值；\n[0057] 步骤6：处理器模块4检测人体重心是否在减速区14内，若人体重心不在减速区14内，则返回步骤3，若人体重心在减速区14内，则传输减速信号至电机驱动器5，电机驱动器5对电机进行减速，从而完成对跑步机的速度控制；其中，减速调整量＝(位置下限值-重心实际位置)*速度调整比例值。\n[0058] 为了使人体重心获取得更加精确，在本实施例中，如图3所示，步骤3包括：\n[0059] 步骤31：红外线阵列传感器3获取人体脚步位置数据，并将其传输至处理器模块4处理；\n[0060] 步骤32：处理器模块4将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则返回步骤31，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；\n[0061] 步骤33：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最大值X1，此时，人体脚步最靠近于跑步机的前端；\n[0062] 步骤34：红外线阵列传感器3继续获取人体脚步位置数据，并继续将其传输至处理器模块4处理；\n[0063] 步骤35：处理器模块4将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据小于上一次脚步位置数据，则返回步骤34，若当前脚步位置数据大于上一次脚步位置数据，则执行下一步骤；\n[0064] 步骤36：保存上一次脚步位置数据，并记为数据最小值X2，此时，人体脚步最靠近于跑步机的后端；\n[0065] 步骤37：计算得到人体重心位置数据X，X＝(X1+X2)/2；\n[0066] 为了使脚步数据处理得更加精确，如图4所示，此实施例的步骤31包括：\n[0067] 步骤311：红外线阵列传感器3获取人体脚步位置数据；\n[0068] 步骤312：处理器模块4检测人体双脚是否都在跑台1上，若检测到人体双脚都在跑台1上，则返回步骤311，若检测不到人体双脚都在跑台1上，则执行下一步骤；\n[0069] 步骤313：处理器模块4检测人体双脚是否悬空于跑台1，若检测到人体双脚悬空于跑台1，则返回步骤311，若检测不到人体双脚悬空于跑台1，则记当前状态为单脚并执行下一步骤；\n[0070] 步骤314：处理器模块4将当前脚步位置数据与上一次脚步位置数据进行比较，若当前脚步位置数据等于上一次脚步位置数据，则返回步骤311，若当前脚步位置数据不等于上一次脚步位置数据，则保存当前脚步位置数据；\n[0071] 步骤315：累计当前脚步位置数据，直至到达设定好的累计次数；\n[0072] 步骤316：检测累计次数，若到达累计次数，则对累计的当前脚步位置数据进行平均化处理，从而得到和保存脚步位置数据的平均值，若尚未到达累计次数，则执行步骤314。\n[0073] 为了使脚步位置数据获取的更加精确，在本实施例中，如图5所示，所述步骤311包括：\n[0074] 步骤3110：设置红外线阵列传感器3的红外发射和接收通道；\n[0075] 步骤3111：延时稳定电路；\n[0076] 步骤3112：开启红外线阵列传感器3，进行红外发射；\n[0077] 步骤3113：检测红外线阵列传感器3是否收到信号，若红外线阵列传感器3收到信号，则说明没有障碍物，若红外线阵列传感器3没有收到信号，则说明有障碍物，障碍物的位置即人体脚步的位置，并记录相应的数据；\n[0078] 步骤3114：记录数据至所有红外通道扫描完成，并加以保存。\n[0079] 本发明在使用时，当用户的脚步位于不同区域内(加速区11、保持区12或减速区\n13)时，红外线阵列传感器3快速收集该区域内用户的脚步位置，并将数据传送至处理器模块4，处理器模块4发出控速指令至电机驱动器5及上位机6，电机驱动器5驱动电机2并控制跑带的速度，从而实现跑步机的智能控速，用户既可以在上位机6上操作，又可以在上位机6上查看智能控速的相关参数。\n[0080] 若用户的脚步位于加速区11内，红外线阵列传感器3感应信号，并将其传送至处理器模块4，处理器模块4发出加速指令至电机驱动器5，电机驱动器5驱动电机2并加快跑带的速度，从而实现跑步机的智能加速。\n[0081] 若用户的脚步位于保持区12内，红外线阵列传感器3感应信号，并将其传送至处理器模块4，处理器模块4发出匀速指令至电机驱动器5，电机驱动器5驱动电机2并保持跑带的速度，从而实现跑步机的智能控速。\n[0082] 若用户的脚步位于减速区11内，红外线阵列传感器3感应信号，并将其传送至处理器模块4，处理器模块4发出减速指令至电机驱动器5，电机驱动器5驱动电机2并减慢跑带的速度，从而实现跑步机的智能减速。\n[0083] 本发明结构合理，设计巧妙，通过感应人体重心位置对跑步机进行智能控速，准确判断跑步机上用户的运动状态，实现对跑步机运行的精准的体感控制，方便用户快捷和智能地控制跑步机运动速度，使用户在运动过程感觉更加安全稳定和随心所欲。\n[0084] 上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。