一種可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置的製作方法

2023-08-07 07:41:41 1

本發明屬於人體運動監測技術領域，尤其涉及一種可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置。

技術背景

體力活動是人類行為的重要組成部分，並且它很可能與各方面的健康和疾病有關。近年來出現的基於加速度計的運動數據處理裝置為評估人體運動提供了新的思路和實際方法。身體運動加速度絕對值對時間的積分與能量或耗氧量成線性關係。這就為用加速度傳感器評估人體運動提供具體的理論依據。近幾年來基於三維加速度計的運動數據分析和處理裝置已開始在人體運動評估的研究中獲得應用。但是必須指出的是，基於加速度傳感器的方法評估能耗主要針對人運動的行為，如走路等日常活動。運動信息提取是指在加速度信號中通過信號處理挖掘出一些反映個人運動情況的信息，可提取的運動信息包括步數，路程，能量，速度，步長等等。

呼啦圈是一項很常見的日常運動,呼啦圈可以減肥,延長運動時間而且是持續性的運動,達到有氧運動的階段,這樣就可消耗身體儲存的脂肪及過多的熱量。但過於沉重的呼啦圈,相對的撞擊的力量自然也成正比上升,因此可能會對臟腑構成威脅,特別對於老人和小孩都存在一定危險。外加搖呼啦圈的運動強度並不是很強,惟有延長運動時間而且是持續性的運動,才可以達到有氧運動的階段,也只有在這個階段,瘦腰計劃才可以有效。

因此，需要一種可以監測人體日常運動的同時可以檢測人體模擬呼啦圈運動的設備，當檢測到身體腰部已經完成一定時間的適量的腰部運動，設備的馬達震動提醒運動者，達到精準而且安全運動。一般正常成年人連續鍛鍊以15-20分鐘最佳,每日運動時間保持在30-50分鐘最好。

技術實現要素：

本發明的目的是為了解決現有技術中運動監測設備中沒有專門檢測人體腰部模擬呼啦圈運動的功能的技術問題，提出一種可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置，以達到人們可以隨時隨地模擬呼啦圈運動，並記錄及提醒運動者運動時間的長短，同時還能計算運動者的總運動消耗量。

本發明的方案是一種檢測腰部模擬呼啦圈運動裝置，其包括電源模塊、三軸加速度模塊、輸出模塊、通信模塊、gps模塊及微處理器模塊，其特徵在於，所述三軸加速度模塊、輸出模塊、通信模塊、gps模塊均與微處理器模塊電信號連接，所述三軸加速度模塊、輸出模塊、通信模塊、gps模塊、微處理器模塊均與所述電源模塊電連接，所述輸出模塊包括震動器和led顯示器，所述通信模塊包括第一通信模塊和第二通信模塊。

所述三軸加速度模塊包括一個三軸加速傳感器，加速度傳感器是一種重要的力學量傳感器，是慣性測量和導航系統的主要慣性元件，電容式加速度傳感器具有靈敏度高、動態範圍寬、溫度效應小、阻尼特性好、結構簡單和體積小等優點，因此是日前研究和應用最多的矽微加速度傳感器。由於模擬呼啦圈運動的運動者在水平方向的運動幅度較大，垂直方向的運動幅度較小，因此將x軸和y軸的帶寬範圍為：0.5hz-1600hz，z軸帶寬範圍為：0.5hz-550hz。

所述微處理器模塊為arm微型處理器，對所述三軸加速度模塊傳輸的x、y、z軸的數據進行分析和計算，加速度信號的峰值是一個非常有效的特徵，文獻認為有時它比一些信號的基本統計量，例如最大值、最小值、均值和方差更能揭示信號的特性。比如信號的峰值能反映人做運動的強度，因此利用它就能粗略區分基本的一些運動。為了抑制噪聲的影響，有效地檢測信號的峰值，也可以先對信號進行一系統列的預處理，包括對信號進行高斯濾波和中值濾波。

所述微處理器模塊通過所述三軸加速度模塊傳輸的x、y、z軸的數據轉換成a、b、c三種波形，分別分析這三種波形的幅度，利用動作識別算法，日常基本的4重動作，靜止，走路，跑步，跳，不同動作的加速度信號其失重現象和信號的峰值會有所不同，例如上跳時的失重時間較長，跑步時失重時間較短；與此同時，微處理器模塊可以得到運動者在這三軸的運動幅度，並判斷出運動者是否在做模擬呼啦圈運動，並且對運動者的運動時長進行計時，當所述時長超過預設的運動最佳時長，所述輸出模塊的所述震動器將提醒運動者到最佳運動效果。

所述微處理器模塊將採集x、y、z軸的數據轉換成a、b、c三種波形後通過所述第一通信模塊傳輸到所述後臺伺服器，運用算法計算運動者運動消耗的能量並傳回，通過所述輸出模塊的所述led顯示器顯示或通過所述第二通信模塊傳到客戶端。其中後臺伺服器包括以下功能：運用算法計算運動者運動消耗的能量，並發處理多個連接，與客戶端文件同步，客戶端同步狀況反饋，log機制，樹形文件列表顯示等。

所述通信模塊為無線通信模塊，可選為wifi模塊、紅外模塊、gsm模塊或藍牙模塊，包括第一通信模塊和第二通信模塊，所述第一通信模塊與伺服器後臺連接，優選為wifi模塊或gsm模塊，所述第二通信模塊與用戶客戶端連接，優選為藍牙模塊。

所述檢測腰部模擬呼啦圈運動裝置還包括一個外殼，所述外殼具有防水防汗功能，所述三軸加速度模塊、輸出模塊、微處理器模塊、gps模塊、通信模塊和電源模塊設置在外殼內，並且所述外殼上還設置一個開關按鍵與所述電源模塊相連。

一種可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置，其運行步驟為：

a．按下所述開關按鍵，將所述可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置初始化，並佩戴在腰間；

b．所述三軸加速度模塊收集運動者在x、y、z軸上的運動信息，並傳輸到所述微處理器模塊；

c．所述微處理器模塊根據所述三軸加速度模塊傳輸過來的運動者在x、y、z軸上的運動信息，並計算該運動信息是否符合模擬呼啦圈運動的閾值，即xy軸規律性的波動，而z軸的上下波動較小，如運動者所做的是非模擬呼啦圈運動則進行正常的人體運動信息提取，可提取的運動信息包括步數，路程，能量，速度，步長等等，並計算消耗的能量；如運動者所做的是模擬呼啦圈運動，則對運動者的運動時長進行計時；

d．根據步驟c中，如運動者所做的是非模擬呼啦圈運動，所述輸出模塊顯示包括步數，路程，能量，速度，步長等運動信息，通過所述第一通信模塊將這些信息傳輸到後臺伺服器，根據算法得到運動者運動消耗的能量，並通過所述輸出模塊顯示，也可通過所述第二通信模塊將這些信息傳送到用戶客戶端中；

e．根據步驟c中，如運動者所做的是模擬呼啦圈運動，所述輸出模塊的所述顯示器顯示運動時長，當所述時長超過預設的運動最佳時長，所述輸出模塊的所述震動器將提醒運動者到最佳運動效果，同時也會通過所述第一通信模塊將這些信息傳輸到後臺伺服器，根據算法得到運動者模擬呼啦圈運動消耗的能量。

本發明的優點在於:

(1)能在無呼啦圈的前提下檢測呼啦圈運動，結合運動時間，完成適量的腰部運動。

(2)在監測日常運動的同時檢測運動者是否在做模擬呼啦圈運動，並將對日常運動與模擬呼啦圈運動計算運動者運動消耗的能量。

(3)能準確判斷運動者模擬呼啦圈運動的動作，並記錄其模擬運動時長，避免模擬呼啦圈運動時間過長，造成運動傷害。

(4)本發明結構簡單，佩戴方便，並具有防水防汗功能。

附圖說明

圖1是本發明的一種可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置結構示意圖。

圖2是本發明的三軸加速度模塊採集的x、y、z軸分量的波形示意圖。

圖3是本發明的可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置的運行步驟框圖。

圖中：1-三軸加速度模塊；2-微處理器模塊；3-輸出模塊；4-電源模塊；5-gps模塊；6-第一通信模塊；7-第二通信模塊；8-通信模塊；9-開關按鍵；10-後臺伺服器；11-用戶客戶端；12-外殼。

具體實施方式

為了更好地說明本發明的目的、技術方案和優點，下面將結合附圖和具體實施例對本發明做進一步說明。

一種檢測腰部模擬呼啦圈運動裝置實施例一，如圖1所示的，三軸加速度模塊1、微處理器模塊2、輸出模塊3、電源模塊4、gps模塊5、第一通信模塊6、第二通信模塊7、通信模塊8、開關按鍵9、後臺伺服器10、用戶客戶端11、外殼12。三軸加速度模塊1、輸出模塊3、gps模塊5、第一通信模塊6、第二通信模塊7、通信模塊8與微處理器模塊2電信號連接，三軸加速度模塊1、輸出模塊3、gps模塊5、第一通信模塊6、第二通信模塊7、通信模塊8、微處理器模塊2與電源模塊4電連接。

所述三軸加速度模塊1包括一個三軸加速度傳感器，由於不論是日常運動還是模擬呼啦圈運動的運動者在水平方向的運動幅度較大，垂直方向的運動幅度較小，因此將三軸加速度傳感器的x軸和y軸的帶寬範圍為：0.5hz-1600hz，z軸帶寬範圍為：0.5hz-550hz。

微處理器模塊2通過三軸加速度模塊傳輸的x、y、z軸的數據轉換成a、b、c三種波形，分別分析這三種波形的幅度，可以清楚得到運動者在這三軸的運動幅度，就可以判斷出運動者是在做日常運動還是模擬呼啦圈運動。如圖2所示，微處理器對a、b、c三種波形進行分析結果，並由此判斷運動者是否在做模擬呼啦圈運動。

所述通信模塊5為無線通信模塊，可選為wifi模塊、紅外模塊、gsm模塊或藍牙模塊，包括第一通信模塊6和第二通信模塊7，所述第一通信模塊6與後臺伺服器10連接，優選為wifi模塊或gsm模塊，所述第二通信模塊7與用戶客戶端11連接，優選為藍牙模塊。

所述可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置還包括一個外殼12，該外殼具有防水防汗功能，所述三軸加速度模塊1、微處理器模塊2、輸出模塊3、電源模塊4、gps模塊5、通信模塊8設置在所述外殼2內，並且所述外殼12上還設置一個開關按鍵9與所述電源模塊4相連。

一種可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置，其運行步驟為：

a．按下所述開關按鍵9，將所述可檢測模擬呼啦圈運動的人體運動監測裝置初始化，並佩戴在腰間；

b．所述三軸加速度模塊1收集運動者在x、y、z軸上的運動信息，並傳輸到所述微處理器模塊2；

c．所述微處理器模塊2根據所述三軸加速度模塊1傳輸過來的運動者在x、y、z軸上的運動信息，並計算該運動信息是否符合模擬呼啦圈運動的閾值，即xy軸規律性的波動，而z軸的上下波動較小，如運動者所做的是非模擬呼啦圈運動則進行正常的人體運動信息提取，可提取的運動信息包括步數，路程，能量，速度，步長等等，並計算消耗的能量；如運動者所做的是模擬呼啦圈運動，則對運動者的運動時長進行計時；

d．根據步驟c中，如運動者所做的是非模擬呼啦圈運動，所述輸出模塊3顯示包括步數，路程，能量，速度，步長等運動信息，通過所述第一通信模塊6將這些信息傳輸到後臺伺服器10，根據算法得到運動者運動消耗的能量，並通過所述輸出模塊3顯示，也可通過所述第二通信模塊6將這些信息傳送到用戶客戶端11中；

e．根據步驟c中，如運動者所做的是模擬呼啦圈運動，所述輸出模塊3的所述顯示器顯示運動時長，當所述時長超過預設的運動最佳時長，所述輸出模塊3的所述震動器將提醒運動者到最佳運動效果，同時也會通過所述第一通信模塊6將這些信息傳輸到後臺伺服器10，根據算法得到運動者模擬呼啦圈運動消耗的能量。

儘管上文對本發明的具體實施方式給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作用未超出說明書所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護範圍之內。