一種智能化減脂跑步機及其健身指導方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種健身器械，特別是一種減脂跑步機及其健身指導方法。
【背景技術】
[0002]近年來，由于生活方式的改變、不良的飲食習慣、運動的缺乏，肥胖率呈現不斷上升的趨勢，已成為全球性的健康問題。肥胖會增加心血管病、脂肪肝、冠心病、II型糖尿病、高脂血癥、高血壓等慢性疾病的患病率和死亡率；會導致睡眠呼吸障礙和哮喘，影響學習和記憶功能，也給人帶來自卑和抑郁等不良情緒。
[0003]目前人們通常是通過節食、藥物調節、超聲波以及慢跑運動等方法進行減脂和體重控制。節食方法不易堅持且可能導致營養缺乏；藥物調節對身體不利且效果有限；超聲波減脂可能會使脂肪組織層之后的人體組織吸收導致一定程度的損傷。
[0004]慢跑運動是一種理想的減脂方法，跑步機是常用的跑步健身器械。現有技術中的跑步機健身過程多是由健身者自主控制，缺乏必要運動指導，缺乏科學性，尤其是缺少針對個體運動的適應性處方，同時對于健身效果不能做出有依據的評估，使得健身過程存在盲目性。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述現有技術的不足，提供一種科學、合理的智能化減脂跑步機及其健身指導方法，以期能針對不同的使用者提供相適應的減脂運動方案，從而實現更加人性化和智能化的健身目的。
[0006]本發明為解決技術問題采用如下技術方案:
[0007]本發明一種智能化減脂跑步機的特點是包括:體脂率測量模塊、運動心率測量模塊、控制處理模塊、人機交互模塊、電源模塊和跑步機主體；
[0008]所述體脂率測量模塊是由若干體脂測量電極和用于測量體重的稱重傳感器組成，并用于獲取健身者的體脂率測試數據后傳遞給所述控制處理模塊；
[0009]所述運動心率測量模塊用于實時獲取所述健身者的運動心率測試數據，并發送給所述控制處理模塊；
[0010]所述控制處理模塊根據所接收的運動心率測試數據和體脂率測試數據進行動態分析，獲得所述跑步機主體中跑步帶的速度、坡度和運動時長，從而生成減脂運動方案后發送給所述跑步機主體；
[0011]所述跑步機主體為一電動跑步機，用于執行所述控制處理模塊給定的減脂運動方案；
[0012]所述人機交互模塊用于外部數據的采集和導入、內部數據的實時顯示、以及實現對所述智能化減脂跑步機的人工控制；
[0013]所述電源模塊包括體脂測量電源轉換器、控制單元低壓電源轉換器和跑步機主體電機電源轉換器，用于為相應模塊提供工作電源。
[0014]本發明一種智能化減脂跑步機的健身指導方法的特點是按如下步驟進行:
[0015]步驟1、建立標準體脂率數據庫；所述標準體脂率數據庫中包含不同級別的體脂率，以及不同級別體脂率所對應的運動強度系數區間和運動時長；
[0016]步驟2、建立心肺耐力次極量測試強度數據庫；所述心肺耐力次極量測試強度數據庫包含不同心肺耐力測試時使用的運動強度及其對應的跑步機主體的速度、坡度和運動時長；
[0017]步驟3、利用所述人機交互模塊采集所述健身者的身高、年齡和性別并建立用戶檔案；在所述心肺耐力次極量測試強度數據庫中查詢，獲得所述健身者的心肺耐力測試強度及其相應的速度、坡度和運動時長，引導健身者測試其心肺耐力水平；
[0018]步驟4、利用所述體脂率測量模塊獲得所述健身者的體脂率測試數據，并根據所述體脂率測試數據在所述標準體脂率數據庫進行查詢，獲得所述健身者的體脂率等級及其相應的運動強度系數區間和運動時長，以所述健身者的運動強度系數區間和運動時長作為減脂運動方案；并確定所述健身者運動的運動強度下限LvO和運動強度上限Lvl ;
[0019]步驟5、利用所述運動心率測量模塊獲取所述健身者的安靜心率HRrest，根據年齡計算所述健身者的最大安全心率HRmax ;
[0020]步驟6、利用式(I)和式(2)分別獲得所述健身者運動的心率下限HRsportO和心率上限HRsportl:
[0021]HRsportO = HRrest+(HRmax-HRrest)X LvO ； (I)
[0022]HRsportl = HRrest+ (HRmax-HRrest) X Lvl ； (2)
[0023]步驟7、獲得所述健身者運動的心率下限HRsportO和心率上限HRsportl之差作為心率控制目標范圍，并對所述健身者的運動時長進行分段處理，獲得熱身階段、起步階段、高峰階段、維持階段和調整階段；
[0024]設定心率參考范圍為:
[0025]所述熱身階段的心率參考值為所述心率下限HRsportO ;
[0026]所述起步階段的心率參考值為所述心率下限HRsportO以及所述心率差值的50%之和；
[0027]所述高峰階段的心率參考值為所述心率差值的100% ;
[0028]所述維持階段的心率參考值為述心率差值的80% ;
[0029]所述調整階段的心率參考值為所述心率下限HRsportO以及所述心率差值的20%之和，并逐步下降到所述心率下限HRsportO ；
[0030]步驟8、所述控制處理模塊根據減脂運動方案獲得所述跑步機主體的速度和坡度，控制所述跑步機主體啟動，通過所述運動心率測量模塊實時獲取健身者的運動心率測試數據，并與所述心率參考值進行實時比較，從而動態優化所述跑步機主體的實時速度和坡度，使得所述健身者的運動心率測試數據始終處于控制目標范圍內；
[0031]步驟9、所述人機交互模塊實時顯示所述健身者的運動強度、運動時長和心率變化并最終生成鍛煉報告；
[0032]步驟10、根據所述鍛煉報告更新所述減脂運動方案，從而實現對所述健身者的健身指導。
[0033]與現有技術相比，本發明具有以下優點:
[0034]1、本發明將體脂率測量模塊與跑步機主體在結構上集成為一個整體，減少了設備占用空間和成本，更規范了體脂率的測試過程；通過體脂率測量模塊能獲取健身者的體脂率，通過人機交互模塊獲取健身者的個人信息，從而能設定初步減脂運動方案，再通過運動心率測量模塊能實時獲取健身者的心率大小，從而有利于動態調整減脂運動方案，為不同健身者提供了個性化的減脂運動方案，健身指導科學性、系統性更強，彌補了當前健身運動領域缺乏一整套完整的健身指導方法的不足之處，從而指導用戶進行科學健身。
[0035]2、本發明根據健身者的用戶檔案、實測的體脂率及其分布、心肺耐力水平，生成針對性的減脂運動處方和運動強度控制方案，并可接受健身專家的干預和調整，并據此自動調整跑步機的速度和坡度，提高了運動減脂的科學性。
[0036]3、本發明在執行運動強度控制方案過程中，可由健身者選擇按固定強度控制方案進行跑步機速度和坡度控制，或者根據健身者的實時運動心率，自動調整跑步機的速度和坡度，提高了健身者的安全性。
[0037]4、本發明根據減脂運動方案，周期性引導健身者進行心肺耐力水平、體脂率及其分布測量，評估健身效果，并據此動態優化運動強度控制方案，長期跟蹤健身者體脂率的變化，提尚了運動減脂的有效性。
【附圖說明】
[0038]圖1為本發明智能化減脂跑步機的整體結構示意圖；
[0039]圖2為本發明智能化減脂跑步機的系統結構框圖；
[0040]圖3為本發明智能化減脂跑步機的邏輯功能框圖；
[0041]圖4為本發明智能化減脂跑步機的健身指導方法流程圖；
[0042]圖中標號:I體脂率測量模塊，2運動心率測量模塊，3控制處理模塊，4人機交互模塊，5電源模塊，6跑步機主體。
【具體實施方式】
[0043]本實施例中，如圖1和圖2所示，一種智能化減脂跑步機包括:體脂率測量模塊1、運動心率測量模塊2、控制處理模塊3、人機交互模塊4、電源模塊5和跑步機主體6 ;
[0044]體脂率測量模塊i是由4對用來測量體脂重量及體脂分布的體脂測量電極和用于測量體重的稱重傳感器組成，并安裝在跑步機主體6上，通過生物電阻抗測量法獲取健身者的體脂率測試數據后傳遞給控制處理模塊3 ;
[0045]運動心率測量模塊2通過無線接口與控制處理模塊3連接，用于實時獲取健身者的運動心率測試數據，即運動心率并發送給控制處理模塊3 ;
[0046]控制處理模塊3包括通信、數據存儲和數據處理功能，根據檢測獲得的給定運動強度下的運動心率計算獲得健身者的心肺耐力測試數據；根據所接收的運動心率測試數據、心肺耐力測試數據和體脂率測試數據進行動態分析，獲得跑步機主體6中跑步帶的速度、坡度和運動時長，從而生成減脂運動方案和強度控制策略后發送給跑步機主體6 ;
[0047]跑步機主體6為一電動跑步機，用于執行控制處理模塊3給定的減脂運動方案和強度控制策略；
[0048]人機交互模塊4用于外部數據的采集和導入，例如，錄入或導入用戶檔案、專家知識輸入、內部數據的實時顯示，包括運動心率測試數據和體脂率測試數據的顯示，以及實現對智能化減脂跑步機的人工控制和網絡接口功能，網絡接口可以是有線連接、也可以是無線連接，用于實現健身數據的網絡互連；健身數據包括但不限于健身方案、運動數據和鍛煉記錄;