一種自動適應跑步者速度的跑步機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于健身器的技術領域，具體而言涉及一種自動適應跑步者速度的跑步 機。
【背景技術】
[0002] 跑步是目前國際流行并被醫學界和體育界給予高度評價的有氧健身運動，是保持 一個人身心健康，最有效、最科學的健身方式，因此，跑步健身也越來越受到大家喜愛。然 而由于室外空氣中的微塵顆粒，直接影響到心肺的健康，室外的跑步已經不能達到有益健 康的要求。跑步機的出現，實現了在室內跑步。隨著跑步機的逐步普及，人們發現，現在使 用一部分跑步機，都是跑步者跟著設定的速度，進行被動式的跑步，達不到室外想跑快就跑 快、想跑慢就跑慢、想保持速度跑的功能。而現有中具有自動適應跑步者速度的跑步機存在 檢測數據不準確、檢測的數據轉化為控制指令的過程復雜從而導致速度調節上的滯后。
【發明內容】
[0003] 本發明針對現有技術的不足，提供一種檢測精準、調節準確以及消除調節滯后性 能夠自動適應跑步者速度的跑步機。
[0004] 為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種自動適應跑步者速度的跑步機， 包括： 跑臺，設置在跑步機的底部，用于支撐整個跑步機； 跑板，設置在跑臺的上方，用于支撐跑步者； 緩沖柱，設置在跑臺和跑板之間，用于將跑步者的運動轉化為跑板的移動； 加速度傳感器，固定在跑臺的后端，并抵靠在跑板的后端端部，用于實時采集跑板對加 速度傳感器的撞擊力，并將撞擊力轉換為加速度數據； 電機電流檢測處理模塊，用于檢測跑步者前腳和后腳踏在跑步機上的實時電流，并計 算前腳和后腳踏在跑步機上的時間間隔； 電機驅動模塊，用于接收中央處理器的控制指令，控制電機的轉動速度，從而改變跑步 機速度以適應跑步者的速度； 中央處理器，用于接收加速度傳感器的加速度數據以及電機電流檢測處理模塊的實時 電流和時間間隔數據，并將上述各類數據代入計算模型公式進行計算，將計算結果與預設 的經驗閾值進行比較，根據比較結果發出相應的控制指令。
[0005] 進一步地，還包括跑帶，所述跑帶設置在跑板上，跑步者的前后腳直接作用在跑帶 上。
[0006] 進一步地，所述加速度傳感器包括加速度傳感模塊和加速度處理單元，所述加速 度傳感模塊用于采集跑板對加速度傳感器的撞擊力，所述加速度處理單元將撞擊力轉換為 加速度數據。
[0007] 進一步地，所述計算模型公式為11-]/[2=(31+31)-(32+32)，其中，31為前一周期加 速度傳感器檢測到的當后腳踏在跑步機上時的加速度數據，a2為后一周期加速度傳感器檢 測到的當后腳踏在跑步機上時的加速度數據；Sl為前一周期跑步者的步幅，Sl=Vl · Atl， 其中，vl為前一周期實時跑步機速度，A tl為前一周期前腳和后腳踏在跑步機上的時間間 隔；S2為后一周期跑步者的步幅，S2=v2 · At2,其中，v2為后一周期實時跑步機速度，At2 為后一周期前腳和后腳踏在跑步機上的時間間隔。
[0008] 進一步地，將跑步者的如下動作定義為一個運動周期：前腳踏入跑步機，然后前腳 在跑步機上滑動，然后后腳踏入跑步機，后腳完成在跑步機上的滑動動作。
[0009] 進一步地，將計算結果M1-M2與預設的經驗閾值進行比較，當計算結果在0到5之 間時，中央處理器不發出任何指令，跑步機維持原有速度；當計算結果在-5到0之間時，中 央處理器發出減速指令，跑步機減速；當計算結果在5到10之間時，中央處理器發出加速指 令，跑步機加速。
[0010] 本發明的有益效果： 本發明同時采集設置在跑步機特定位置的加速度傳感器數據和跑步者步幅數據，將 兩者結合起來進行模型公式計算，再與經驗閾值進行比較從而獲得一個較為準確的控制指 令，從而使適應跑步者速度的調節過程更為準確和快速。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發明的自動適應跑步者速度的跑步機的結構示意圖； 圖2是本發明的加速度傳感器安裝位置的放大圖； 圖3是本發明的控制系統圖； 圖4是本發明的跑步機電流隨時間變化圖。
[0012] 圖中， 1. 加速度傳感器 2. 中央處理器 3. 電機 4. 傳動皮帶 5. 跑帶 6. 操作面板 7. 手握心率感應板 8. 緩沖柱 9. 跑板 10. 跑臺邊框。
【具體實施方式】
[0013] 為使本發明實施例的目的和技術方案更加清楚，下面將結合本發明實施例的附 圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的 一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員 在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0014] 本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術 語和科學術語）具有與本發明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該 理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意 義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。
[0015] 本發明中所述的"和/或"的含義指的是各自單獨存在或兩者同時存在的情況均 包括在內。
[0016] 本發明中所述的"內、外"的含義指的是相對于設備本身而言，指向設備內部的方 向為內，反之為外，而非對本發明的裝置機構的特定限定。
[0017] 本發明中所述的"左、右"的含義指的是閱讀者正對附圖時，閱讀者的左邊即為左， 閱讀者的右邊即為右，而非對本發明的裝置機構的特定限定。
[0018] 本發明中所述的"連接"的含義可以是部件之間的直接連接也可以是部件間通過 其它部件的間接連接。
[0019] 如圖1和2所示，本發明的自動適應跑步者速度的跑步機，包括： 跑臺10,設置在跑步機的底部，用于支撐整個跑步機； 跑板9,設置在跑臺10的上方，用于支撐跑步者； 緩沖柱8,設置在跑臺10和跑板9之間，用于將跑步者的運動轉化為跑板9的移動；作 為優選的方式，緩沖柱8可以選用橡膠柱，橡膠柱具有優良的彈性，可以滿足緩沖跑臺和跑 板之間的震動，同時，能將跑步者的運動轉化為跑板9的移動。跑步者跑步時廣生的后瞪 力，可以沿跑板水平方向傳導至加速度傳感器。
[0020] 加速度傳感器1，固定在跑臺10的后端，并抵靠在跑板9的后端端部，用于實時采 集跑板9對加速度傳感器1的撞擊力，并將撞擊力轉換為加速度數據； 電機電流檢測處理模塊，用于檢測跑步者前腳和后腳踏在跑步機上的實時電流，并計 算前腳和后腳踏在跑步機上的時間間隔；作為一種優選的實施方式，該模塊可以采用一個 大功率的電阻（比如康銅絲)，串聯在電機電源回路，人在跑步機上按一定的速度V跑動，左 腳踏入跑帶時，電機的電流i會突然升高，左腳在跑帶上滑動時，電流相對平穩，當右腳踏 入跑帶時，電機的電流i也會突然升高，右腳在跑帶上滑動時，電流相對平穩，跑步過程以 此循環。
[0021] 電機驅動模塊，用于接收中央處理器2的控制指令，控制電機3的轉動速度，從而 改變跑步機速度以適應跑步者的速度； 中央處理器2,用于接收加速度傳感器1的加速度數據以及電機電流檢測處理模塊的 實時電流和時間間隔數據，并將上述各類數據代入計算模型公式進行計算，將計算結果與 預設的經驗閾值進行比較，根據比較結果發出相應的控制指令。
[0022] 如圖4所示的是一種實施方式，該實施方式是將加速度處理單元、電機電流檢測 處理單元和電機驅動單元統一設置在中央處理器中，而在另一實施方式中，加