專利名稱：模擬運動場景的智能健身裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種模擬運動場景的智能健身裝置，特別是指一種可以根據顯示場景調整健身裝置狀態，并根據采集的健身者的運動健康信息對顯示場景進行互動調整的智能健身裝置。
背景技術：
隨著人們物質生活水平的不斷提高以及對個人健康意識的增強，人們對健身器械的需求日益增加。現有健身器械種類繁多，但都是一個孤立的器械，人們只能利用相應健身器械進行枯燥無味悄無聲息的鍛煉。即使有的健身場所放一些背景音樂，但也是使用者在被動的聽，無法達到互動的模擬真實環境的效果。
與類似產品的比較現有仿真類游戲機，如仿真摩托。它是操作者簡單的控制其方向及速度大小，產生類似于真實的感覺。但它完全是一種純娛樂類的游戲，沒有任何的健身鍛煉效果。同時由于這種仿真類游戲機具有較高的價格，更不可能進入廣大的普通家庭。
另外，現有的健身器械不能根據健身者的實際健康情況給出可供健身者選擇的健身方式以及運動量，因此不能指導健身者進行科學地健身。
發明內容
本發明的主要目的在于提供一種模擬運動場景的智能健身裝置，該裝置可顯示仿真模擬的室外各種場景，該場景可隨著健身者蹬踏健身裝置的速度進行模擬快慢移動；同時配有各種特色的背景音樂；顯示出使用者目前的行進速度、里程及消耗的體能等健康數據。
本發明的另一目的在于提供一種模擬運動場景的智能健身裝置，在不同的場景下，健身裝置的計算處理單元根據當前所顯示場景的路況不同，將相應的地面阻力反饋給健身裝置；使健身者真實的感受到行進在不同的路段、路況場景。
本發明的又一目的在于提供一種模擬運動場景的智能健身裝置，該健身裝置計算處理采集到的健身者的健康數據(心跳、鍛煉時間、熱量等)并進行分析，然后通過顯示終端指導健身者對鍛煉的方式和強度進行選擇，達到科學健身的目的。
本發明的目的是這樣實現的一種模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體、與健身裝置本體連接的健身控制及接口單元，以及顯示單元、數據處理接口單元和數據處理單元；其中，顯示單元用于顯示與健身運動對應的場景信息；數據處理單元用于對顯示單元顯示場景所對應的阻力數據進行處理，并通過數據處理接口單元將該信息傳送給健身控制及接口單元；健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信，接收數據處理接口單元傳送的顯示場景所對應的阻力數據，并根據該數據調整健身裝置的阻力狀態。
健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信，將健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態、健身者的運動及健康信息傳送給數據處理單元。
數據處理單元還用于對健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態、健身者的運動及健康信息進行處理，并根據處理后的數據調整顯示單元所顯示的場景。
健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息至少包括數據的起始段信息，用于標識數據幀的開始；數據的控制段信息，用于記錄發送給健身控制及接口單元的控制命令；數據的狀態段信息，用于記錄健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態信息；數據的數據段信息，用于記錄數據處理單元與健身裝置之間傳遞的數據。
健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息還包括數據的加密段信息，用于數據處理單元與健身裝置進行信息確認。
健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息還包括數據的校驗字信息，用于數據處理單元與健身裝置進行通信校驗。
健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息還包括數據的結束段信息，用于標識數據幀的結束。
所述的健身者的運動及健康信息至少包括健身者的運動速度、運動量、心率、熱量信息。
數據處理接口單元與健身控制及接口單元以有線或無線方式進行通信。
所述的數據處理單元為計算機。
本發明揭示的模擬運動場景的智能健身裝置，使得使用者可以在娛樂中健身，并采用科學健身的方法，達到身心的全方位鍛煉；該智能健身裝置可以顯示仿真模擬的室外各種場景，如道路，海濱、城市、鄉村、山區等；同時配有各種特色的背景音樂；用戶在使用健身車鍛煉的同時，會看到顯示終端顯示的模擬場景，該模擬場景可隨著健身者的運動狀態進行改變。同時在屏幕上會顯示出使用者目前的行進速度、里程及消耗的體能等健康數據。
同時，在不同的場景下，該智能健身裝置的數據處理單元根據所顯示場景的路況不同，將相應的地面阻力反饋給智能健身裝置，通過健身控制及接口單元的控制，使健身者可真實的感受到自己行進在不同的路段、路況和場景之中。
該健身裝置的數據處理單元將采集到的健身者的健康數據，如心跳、鍛煉時間、熱量等信息，進行科學的分析，然后通過顯示終端指導健身者進行何種路況的鍛煉，以及運動量。
因此，本發明克服了現有健身裝置枯燥無味鍛煉的缺點，可以使人們真正達到在健身中娛樂，在娛樂中科學健身的目的。
圖1為本發明健身裝置的組成示意圖；圖2為本發明一實施例中健身控制及接口單元結構示意圖；圖3為本發明一實施例中健身控制及接口單元的數據采集結構示意圖；圖4為本發明一實施例中顯示單元、數據處理單元和數據處理接口單元連接示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體的實施例對本發明作進一步的詳細說明參見圖1，本發明的模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體107、與健身裝置本體107連接的健身控制及接口單元106，以及顯示單元101、數據處理接口單元104和數據處理單元102；其中，顯示單元101用于顯示與健身運動對應的場景信息；數據處理單元102用于對顯示單元顯示場景所對應的阻力數據進行處理，并通過數據處理接口單元104將該信息傳送給健身控制及接口單元106；健身控制及接口單元106與數據處理接口單元104進行通信，接收數據處理接口單元104傳送的顯示場景所對應的阻力數據，并根據該數據調整健身裝置的阻力狀態。
本發明的數據傳輸方式有很多種方案可供選擇，例如通過有線的串行數據通信方式(例如RS232串行通信)，或采用藍牙(Bluetooth)、射頻等無線傳輸方式。
本發明現有的數據傳輸格式具體包括數據起始段、控制段、狀態段、數據段、加密段、校驗字和結束段。
如圖2所示，健身控制及接口單元106包括單片機8051603，光電隔離器602、RS232接口601、D/A轉換器604、放大器605、電磁鐵606，其中，通過RS232接口601接收數據處理單元102傳送來的數據信息，經過光電隔離器602光電隔離，傳送到單片機8051 603中，經過單片機8051603運算處理，輸出信號到D/A轉換器604，把數字信號轉換成模擬信號，由放大器605放大，輸出到電磁鐵606上，通過電磁鐵606產生的磁力的大小，控制健身裝置本體107所受到阻力的大小。這樣，健身控制及接口單元106根據接收到的信息作用于健身裝置本體107，使其產生同顯示場景相關連的不斷變化的阻力值。使健身者真實的感受到自己行進在不同的路段上。
如圖3所示，健身控制及接口單元106中的單片機8051 603通過數據線與心率檢測儀108、速度計數器109連接，用以采集健身者的心率與速度，8051 603通過I/O接口P1.1、P1.2對心率檢測儀108、速度計數器109進行控制。健身控制及接口單元106按照上述的數據格式，以無線或有線的方式發送健身者的當前行進速度、里程、心率、熱量等信息給數據處理接口單元104。
數據處理單元102通過數據處理接口單元104接收健身控制及接口單元106傳遞過來的信息，并進行分析整理。具體包括首先判斷健身控制及接口單元106回傳的數據中的阻力值是否與上次數據處理接口單元104發送給健身控制及接口單元106的阻力值相同，如不相同則重傳數據，如相同則將相關信息顯示在接收顯示單元101上。
為最優實現本發明的目的，在傳輸數據過程中可以加入一些數據狀態段，避免不準確數據的產生，真正使產品達到模擬、仿真、互動、健身的最佳效果。
本發明根據不同的用戶需求可以選用不同的顯示設備，如計算機顯示器、大屏幕電視、專用顯示器等。也可選用不同的音響設備。這樣可以給用戶帶來身臨其境的逼真感覺。同時在健身裝置上安裝的LCD顯示裝置可顯示正在進行的場景下的運動阻力、鍛煉的時間，運動的總里程。在場景顯示端動態顯示出使用者目前的行進速度、里程及消耗的體能等數據。
如圖4所示，顯示單元101為計算機顯示器1010，數據處理單元102為計算機1020，顯示器1010與計算機1020相連，計算機1020通過其上的RS232接口104與健身控制及接口單元106通信。
本發明采用簡化算法，使傳輸數據占用的帶寬最低，從而使得各種無線傳輸方式成為可能。
考慮到健身裝置與數據處理單元間通信的可靠性，故采用以下通信格式起始段+控制段+狀態段+數據段+加密段+校驗字+結束段，其中各段的含義如下1)起始段起始段代表數據幀的開始，由八個字節的特殊字符組成，例如“LEGSTART”。
2)控制段控制段是數據處理接口單元104向健身控制及接口單元106發送的控制指令。
3)狀態段狀態段是健身控制及接口單元106向數據處理接口單元104發送的狀態信息，可以根據實際情況，由滿足要求的控制位組成。例如，由八個控制位組成，即一個字節長度；其中，第一位用于表示狀態正常；
第二位用于表示磁控正常；第三位用于表示轉速傳感器正常；第四位用于表示血壓傳感器正常；第五位用于表示心率傳感器正常。
4)數據段數據段是數據處理接口單元104和健身控制及接口單元106間傳遞的數據信號，例如，可以包括阻尼和轉速等信息，每個信號歸一化表達為0-4096，即由兩個字節組成。數據信號共八個，即十六字節長度；其中，第一個數據字節用于表示阻尼系數(阻尼是坡度和地面材料的函數，由數據處理單元102根據3維模型計算)。
第二個數據字節用于表示轉速信息。
第三個數據字節用于表示里程信息。
第四個數據字節用于表示血壓信息。
第五個數據字節用于表示心率信息。
第六個數據字節用于表示熱量信息。
5)加密段數據處理接口單元104和健身控制及接口單元106通過加密段相互確認，防止盜版。例如，可以通過特定的加密規則提供四十位的加密數據，即5字節長度。
6)校驗字數據處理接口單元104和健身控制及接口單元106通過校驗字檢驗通訊數據是否正確，檢驗字可以采用累加和或其它校驗方式。
7)結束段結束段代表數據幀的結束，例如，可以由八個字節的特殊字符組成，例如“LEGENDED”。
最后所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明所涉及的技術方案，盡管參照以上較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，本發明的技術方案可以進行修改、變形或者等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍之中。
權利要求
1.一種模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體，其特征在于該健身裝置還設有與健身裝置本體連接的健身控制及接口單元，以及顯示單元、數據處理接口單元和數據處理單元；其中，顯示單元用于顯示與健身運動對應的場景信息；數據處理單元用于對顯示單元顯示場景所對應的阻力數據進行處理，并通過數據處理接口單元將該信息傳送給健身控制及接口單元；健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信，接收數據處理接口單元傳送的顯示場景所對應的阻力數據，并根據該數據調整健身裝置的阻力狀態。
2.根據權利要求1所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信，將健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態、健身者的運動及健康信息傳送給數據處理單元。
3.根據權利要求2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于所述的數據處理單元還用于對健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態、健身者的運動及健康信息進行處理，并根據處理后的數據調整顯示單元所顯示的場景。
4.根據權利要求1或2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息至少包括數據的起始段信息，用于標識數據幀的開始；數據的控制段信息，用于記錄發送給健身控制及接口單元的控制命令；數據的狀態段信息，用于記錄健身控制及接口單元采集的健身裝置的工作狀態信息；數據的數據段信息，用于記錄數據處理單元與健身裝置之間傳遞的數據。
5.根據權利要求4所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息還包括數據的加密段信息，用于數據處理單元與健身裝置進行信息確認。
6.根據權利要求4所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息還包括數據的校驗字信息，用于數據處理單元與健身裝置進行通信校驗。
7.根據權利要求4所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信的數據信息還包括數據的結束段信息，用于標識數據幀的結束。
8.根據權利要求2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于所述的健身者的運動及健康信息至少包括健身者的運動速度、運動量、心率、熱量信息。
9.根據權利要求1或2所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于數據處理接口單元與健身控制及接口單元以有線或無線方式進行通信。
10.根據權利要求1或2或3或所述的模擬運動場景的智能健身裝置，其特征在于所述的數據處理單元為計算機。
全文摘要
一種模擬運動場景的智能健身裝置，至少包括健身裝置本體，和與健身裝置本體連接的健身控制及接口單元，以及顯示單元、數據處理接口單元和數據處理單元；其中，顯示單元用于顯示與健身運動對應的場景信息；數據處理單元用于對顯示單元顯示場景所對應的阻力數據進行處理，并通過數據處理接口單元將該信息傳送給健身控制及接口單元；健身控制及接口單元與數據處理接口單元進行通信，接收數據處理接口單元傳送顯示場景所對應的阻力數據，并根據該數據調整健身裝置的阻力狀態。
文檔編號G06N7/00GK1490756SQ0213145
公開日2004年4月21日 申請日期2002年10月14日 優先權日2002年10月14日
發明者孟闖, 楊輝洲, 姜珊, 劉崢, 李明, 孟 闖 申請人:聯想(北京)有限公司