一種步態調整式跑步訓練裝置的制造方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于自動化健身設備技術領域，具體涉及一種自動化步態測量式跑步訓練裝置，能夠通過實時獲取的人體運動參數對跑步機的速度進行調整，同時能夠校準跑步者的步態、步幅等。
【背景技術】
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[0002]目前，越來越多的人關注健身運動，跑步成為人們最常采用的一種身體鍛煉方式，無論是室外有氧慢跑還是室內跑步機健身均能起到很好的健身、鍛煉效果。跑步機已然成為家庭及健身房中常備的健身器材，而且各類健身器材中最為簡單的一種；現有技術中的跑步機大致分為機械跑步機和電動跑步機兩大類，特別是隨著科學技術的發展，電動式跑步機能夠通過按鈕設置出平底跑、上坡跑、丘嶺跑、變速跑等多種模式以調整跑步機的速度，從而帶動人們做主被動式訓練，但是由于鍛煉者個體差異較大，相對而言這類跑步機的運動速度較為單一，無法根據不同個體的差異進行相應速度調節，也無法根據鍛煉者不同時間段的狀態進行相應運動強度的調整；另外大部分現有的跑步機均存在以下問題:第一，大多應用在健身房或家里，鍛煉者進行跑步鍛煉時情景較為單一，個別跑步機雖然采用了虛擬場景或配備音樂或電子屏幕進行情景訓練，但只能根據跑步機的固定速度而進行，無法適應不同鍛煉者自身步態進行調整且娛樂性、舒緩性依然不夠；第二，對于鍛煉者的步態測量大多采用攝像機直接進行，而不能提供肌電、心率信號；第三，不同模式下跑步機的速度固定，無法動態調整實現與鍛煉者的主被動交互是訓練。
[0003]為了解決上述問題，現有技術中發明了多種帶測試儀或計量設備，例如中國專利200920302948.7公開的一種跑步訓練綜合測試儀，其由CPU、加速度傳感器、FLASH、心率測試單元、聲音感知單元、USB、無線數傳模塊組成，能夠實時采集運動者的反應時間、心率、加速度、速度、位移、步頻、重心等參數并存儲起來，在測試結束后通過USB或無線數據接口傳輸到計算機中進行分析；中國專利201410460203.9公開了一種跑步計量設備及其軟件系統，設備由外殼、閱讀器、移動通信模塊、移動電源、電子標簽構成，軟件系統由閱讀器控制系統、監測點配置系統、用戶注冊系統、業務處理系統和數據庫管理系統構成，能夠用于多人跑步計時和分段成績計量；但是上述測試或計量設備均是單獨的測試和存儲設備，無法實時反饋回去以適應或調整鍛煉者的運動狀態；另外有中國專利201110315778.8公開的一種基于柔性陣列壓力傳感器的跑步機自適應調速系統，其通過柔性陣列獲取步態與壓力信息，分析后發送控制命令調節電機轉速以實現跑步機的速度自適應，但是該系統無法達到矯正鍛煉者步態的功能。因此本發明設計一種自動化步態調整式跑步訓練裝置，能夠根據實時獲取的參數對跑步機的速度進行主動調節，以適應或矯正鍛煉者的運動狀態，避免了主觀判斷可能導致的速度錯誤，解決了單一手動速度調節方式導致的訓練受傷或訓練無效等問題，增加了虛擬情景設置以提高跑步愉悅性。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的在于克服現有技術存在的缺點，尋求設計提供一種自動化步態測量式跑步訓練裝置，能夠根據人體運動參數實時自動調節跑步機的速度、步幅等參數，并對鍛煉者的步幅、步態進彳丁一定矯正。
[0005]為了實現上述目的，本發明涉及的步態測量式跑步訓練裝置主體結構包括虛擬場景大屏幕、跑步機、壓力分布測量裝置、慣性運動測量裝置、生物信號采集裝置和訓練系統，虛擬場景大屏幕與跑步機電連接，用于顯示訓練者運動參數和虛擬戶外運動場景以給予訓練者沉浸式的體驗，跑步機上安裝有壓力分布測量裝置，用于測量鍛煉者足部的壓力分布，分別與跑步機電信息連接的慣性運動測量裝置和生物信號采集裝置分別用于測量鍛煉者腿部運動幅度和采集鍛煉者的肌肉電信號；訓練系統安裝在跑步機中用于接收壓力分布測量裝置、慣性運動測量裝置和生物信號采集裝置實時傳回的有關訓練者運動參數的信號，并經過分析處理后反饋給跑步機以調節跑步機的速度，使得跑步機的運動強度能夠與訓練者的運動機能狀態相適應，以達到交互式雙向主/被動訓練，同時反饋信號給虛擬場景大屏幕使其顯現出運動參數和與訓練者運動機能狀態相匹配的戶外運動場景和路況。
[0006]優選的，所述壓力分布測量裝置為陣列式排布的壓力傳感器；所述慣性運動測量裝置包括慣性測量單元、航姿參考系統、慣性定位儀和無線慣性姿態傳感器，使用時穿戴或粘貼在鍛煉者的肢體或關節上；所述生物信號采集裝置包括生物信號采集系統、生物反饋儀器和心率采集器，使用時粘貼或佩戴在鍛煉者肢體肌肉和心臟上。
[0007]進一步的，所述訓練系統包括信息采集單元、信息處理單元、跑步機速度調節單元、跑步機速度輸出單元和屏幕顯示單元，信息采集單元將來自于壓力分布測量裝置、慣性運動測量裝置和生物信號采集裝置中實時采集的有關鍛煉者的運動參數傳送給信息處理單元，信息處理單元對信號進行分析處理形成訓練者運動參數后實時輸出給跑步機速度調節單元和屏幕顯示單元，跑步機速度調節單元根據運動參數形成速度控制信號并實時輸出給跑步機速度輸出單元，實現對跑步機速度和運動強度的實時控制調節，屏幕顯示單元將接收的運動參數實時顯示在虛擬場景大屏幕上，同時配以預設的虛擬戶外運動場景。
[0008]本發明與現有技術相比，能夠通過壓力分布測量裝置、慣性運動測量裝置和生物信號采集裝置采集鍛煉者的步幅、步態和步頻等參數，經分析處理后形成運動參數以實施調節跑步機的速度，同時鍛煉者也可以根據顯示的運動參數進行相應調整，以達到鍛煉者與跑步機交互式主/被動訓練；另外特有的根據運動參數匹配顯示出相應的虛擬戶外運動場景，能夠大大提高訓練者的運動興趣和愉悅性；該裝置結構簡單，設計巧妙，原理科學，自動化程度高，適用范圍廣，安全隱患少。
【附圖說明