[0049]電源模塊5包括隔離的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；
[0050]如圖3和圖4所示，一種智能化減脂跑步機的健身指導方法是按如下步驟進行:
[0051]步驟1、上電初始化；并建立標準體脂率數據庫；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；本實施例中，對體脂率標準進行分級1-5級，I級代表體脂嚴重偏低、2級代表體脂嚴重低、3級代表體脂正常、4級代表體脂超標、5級代表體脂嚴重超標；
[0052]步驟2、建立心肺耐力次極量測試強度數據庫；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6的速度、坡度和運動時長;
[0053]步驟3、利用人機交互模塊4采集健身者的姓名、身高、年齡和性別并判斷有健身測試記錄，若有，則判斷健身測試記錄的間隔周期是否超時，若超時，則執行步驟4進行測試，若在間隔周期內，則直接調取鍛煉報告并進行健身效果的評估，生成運動強度控制方案后直接進入步驟9 ;若不存在測試健身記錄，則建立用戶檔案后執行步驟4 ;
[0054]步驟4、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；
[0055]步驟5、利用體脂率測量模塊獲得健身者的體脂率測試數據，即體脂率及其分布，并根據體脂率測試數據在標準體脂率數據庫進行查詢，獲得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；并根據專家經驗最終確定健身者運動的運動強度下限LvO和運動強度上線Lvl ;此時，健身指導專家可通過人機交互模塊4對減脂運動方案或運動強度控制方案進行干預和調整；
[0056]步驟6、利用運動心率測量模塊2獲取健身者的安靜心率HRrest ;控制處理模塊3根據年齡計算健身者的最大安全心率HRmax ;
[0057]步驟7、利用式(I)和式(2)分別獲得健身者運動的心率下限HRsportO和心率上限 HRsportl:
[0058]HRsportO = HRrest+HRmax-HRrest X LvO ； (I)
[0059]HRsportl = HRrest+HRmax-HRrest X Lvl ； (2)
[0060]步驟8、獲得健身者運動的心率下限HRsportO和心率上限HRsportI之差作為心率控制目標范圍，并對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；
[0061]設定心率參考范圍為:
[0062]熱身階段的心率參考值為心率下限HRsportO ；
[0063]起步階段的心率參考值為心率下限HRsportO以及心率差值的50%之和；
[0064]高峰階段的心率參考值為心率差值的100% ；
[0065]維持階段的心率參考值為述心率差值的80% ；
[0066]調整階段的心率參考值為心率下限HRsportO以及心率差值的20%之和，并逐步下降到心率下限HRsportO ；
[0067]步驟9、控制處理模塊3根據減脂運動方案獲得所述跑步機主體6的速度和坡度，控制跑步機主體6啟動，通過運動心率測量模塊2實時獲取健身者的運動心率測試數據，并與心率參考值進行實時比較，從而動態優化跑步機主體6執行的實時速度和坡度，使得健身者的運動心率測試數據始終處于心率控制目標范圍內；以此獲得強度控制策略；此時，健身者可以選擇按固定強度控制方案進行跑步機主體6速度和坡度控制，或者根據健身者的實時運動心率，自動調整跑步機主體6的速度和坡度；若健身者選擇根據實時運動心率，自動調整跑步機主體6的速度和坡度，則需要佩戴心率設備；
[0068]步驟8、人機交互模塊4實時顯示運動數據，包括健身者的運動強度(速度和坡度)、運動時長和心率變化并評估健身效果，最終生成鍛煉報告；
[0069]步驟9、健身者可將鍛煉報告通過人機交互模塊4上傳健身云互聯分享，健身者通過網站或手機APP可以查看鍛煉報告；健身者可選擇繼續鍛煉或退出。
[0070]步驟10、控制處理模塊根據鍛煉報告更新減脂運動方案，用于下一階段的減脂鍛煉指導，從而周期性引導健身者進行心肺耐力水平、體脂率及其分布測試，評估健身效果，動態優化運動強度控制方案，實現科學健身指導。
【主權項】
1.一種智能化減脂跑步機，其特征是包括:體脂率測量模塊(I)、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); 所述體脂率測量模塊(I)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(3); 所述運動心率測量模塊(2)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(3); 所述控制處理模塊(3)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出)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(6)； 所述跑步機主體(6)為一電動跑步機，用于執行所述控制處理模塊(3)給定的減脂運動方案； 所述人機交互模塊(4)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； 所述電源模塊(5)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。2.一種利用權利要求1所述的智能化減脂跑步機的健身指導方法，其特征是按如下步驟進行: 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； 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； 步驟3、利用所述人機交互模塊(4)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； 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 ; 步驟5、利用所述運動心率測量模塊(2)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 ； 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:HRsportO = HRrest+(HRmax-HRrest)X LvO ； (I)HRsportl = HRrest+(HRmax-HRrest)X Lvl ； (2) 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； 設定心率參考范圍為: 所述熱身階段的心率參考值為所述心率下限HRsportO ; 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； 所述高峰階段的心率參考值為所述心率差值的100% ; 所述維持階段的心率參考值為述心率差值的80% ； 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 ； 步驟8、所述控制處理模塊(3)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(6)啟動，通過所述運動心率測量模塊(2)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(6)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； 步驟9、所述人機交互模塊(4)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； 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B寸O
【專利摘要】本發明公開了一種智能化減脂跑步機及其健身指導方法，其特征是包括：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。本發明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。
【IPC分類】A61B5/024, A63B22/02
【公開號】CN105169620
【申請號】
【發明人】周旭, 馬書芳, 丁增輝, 孫怡寧, 徐玉兵, 馬祖長, 楊先軍, 孫少明, 王翔, 李揚
【申請人】中國科學院合肥物質科學研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年8月26日