健身器械虛擬實景控制方法
2023-04-28 02:48:51 2
專利名稱：健身器械虛擬實景控制方法
技術領域：
本發明涉及一種虛擬健身控制方法，尤其涉及一種健身器械虛擬實景控制方法。
背景技術：
目前國內健身行業和消費市場發展得較快，藉助於現有網際網路和通訊技術的 發展，現有的健身場所也相應地建立起內部網絡環境，鍛鍊者可以在某一會員制 公司旗下的任一場館進行訓練，同時還可進行上網瀏覽、辦理各種手續和累計積 分等操作，從而在身體訓練的同時享受網絡帶來的便利和快捷。傳統的互動娛樂輸入裝置使用時僅限於手指、手腕活動，身體相對靜止，不 但缺乏真實感，而且使用者或操控者的頸椎、腰部、手腕等部位長時間的僵持， 對健康也較為不利。而且對於特殊的互動娛樂比如模擬擊劍、拳擊以及模擬釣魚 等電腦程式，現有產品輸入方式，難於感受互動娛樂想要表達的虛擬實境的境 界。雖然現有的健身場所建立起內部網絡環境，但大多是提供終端界面、或是通 過第三方伺服器與上位機串聯形成網絡連接，多臺健身器械相互間、或是健身器 械與管理工具之間的直接連接還是空白。因此，使用現有的健身器材並不能根據 健身者的實際情況、或是訓練程序內容的更新變化進行自動調整和改變。健身者 的身體狀況會隨著周期性和連續性的鍛練而變化。對於現有健身器材來說，其所 存儲的訓練程序是傳統的固化程序，這種固有程序的反覆使用難以適應身體狀況 的變化，訓練效率大大折扣。當需要改變訓練程序、或是進行程序升級時，對於 現有傳統健身器材來說是相當困難的。以心率功能為例，鍛練時健身者的心率變 化是一個變量，對鍛練強度、鍛練時間、鍛練條件等的確定具有直接影響。而且 通過測量正在使用健身器械鍛練的心率來調節，必須由專業教練給出方案並隨機 指導。而現有的健身器械相互間、或是健身器械與管理工具大多不具有直接連接， 因而這種在線指導就難以實現。另外，現有的健身器械也有通過IC卡等作載體與終端機連接進行使用的，但 是Ic卡使用時必須配置讀卡器等硬體，其通用性較差而對健身者具有諸多限制， 生產健身器械的成本也較高。發明內容本發明的目的在於克服現有虛擬健身器械存在的上述問題，提供一種健身器 械虛擬實景控制方法。本發明能使人在虛擬環境中運動，使人在虛擬場景中獲得 如同在真實環境中健身的體驗，能將原有健身器材僅能將各種參數顯示在健身器 上的方式改變為直接顯示到電腦上，並通過網絡的連接與其他使用者共同分享運 動健身的樂趣。為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下一種健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於包括如下步驟a、健身者在 健身器械上運動時，健身器械上設置的傳感器產生開關量和脈衝信號；b、信號調 理，將輸入的開關量和脈衝信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控 制器接受的幅度範圍內；C、信號採樣，對輸入信號進行實時採樣，將採樣的開關 量信號轉換為數位訊號後傳送給上位機，完成信號採樣；d、脈衝計數，對脈衝信 號進行高頻採樣，並將採樣的脈衝個數發送給上位機，上位機將控制器連續發送 的脈衝數相加得到段時間內的總脈衝數；e、地址編碼，對每個健身設備加上不同 的地址編碼；f、將處理封裝後的數據發送給上位機，上位機顯示出健身者在健身 器械上的運動狀態信息。所述信號調理中，開關量輸入匹配電路濾除易使控制器誤採樣的高頻脈衝信號。所述信號採樣中，在上位機向健身設備發出傳輸數據命令時，將控制器所採 樣的開關量信號電平的高低轉換為數位訊號後，傳送到上位機。所述脈衝計數中，控制器對脈衝信號進行高頻採樣，對其上升沿的個數進行 計數，將計數的值緩存在控制器內，在收到上位機發出的數據傳輸命令後，將脈 衝個數的數據發送給上位機，同時清O緩存的數據，開始下一次採樣，上位機通 過連續不斷的取數據命令，將每次脈衝數相加，得到段時間內的總脈衝數。所述地址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入位表示不同類型的設備，上位 機通過不同的地址，識別是哪個控制設備發出的數據，將地址信息加載在控制器 向上位機傳送的每個數據包中。所述處理封裝後的數據通過Usb接口晶片發送到上位機。採用本發明的優點在於一、本發明將原有健身器材僅能將各種參數顯示在健身器上的方式改變為直 接將這些數據顯示到電腦上，並通過網絡的連接與其他使用者共同分享運動健身 的樂趣。二、 將數字健身的概念運用在運動健身類產品中，將健身與網際網路融合到一 起，並結合數字處理的優越性，增加了運動健身器械的功能。三、 本發明由於結合網絡環境，使健身者能與其他使用者共同競技娛樂，增 加了健身器械的趣味性。四、 使用方便，對使用環境要求不高，隨時都能得到健身體驗，當需要增加 訓練項目時，操作簡單方便，易於推廣和普及。五、 使健身者更直觀的了解自己的健身參數，方便健身者根據健身參數來調 整健身計劃。
圖1為本發明流程結構示意2為本發明電路原理結構示意3為本發明電路結構示意4為本發明Usb接口晶片工作流程結構示意圖具體實施方式
一種健身器械虛擬實景控制方法，包括如下步驟a、健身者在健身器械上運 動時，健身器械上設置的傳感器產生開關量和脈衝信號；b、信號調理，將輸入的開關量和脈衝信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度範圍內；C、信號採樣，單片機對輸入信號進行實時採樣，控制器將採樣的開關 量信號轉換為數位訊號後傳送給上位機，完成信號採樣；d、脈衝計數，控制器對 脈衝信號進行高頻採樣，並將採樣的脈衝個數發送給上位機，上位機將控制器連 續發送的脈衝數相加得到段時間內的總脈衝數；e、地址編碼，控制器對每個健身 設備加上不同的地址編碼；f、將處理封裝後的數據發送給上位機，上位機顯示出 健身者在健身器械上的運動狀態信息。信號調理中，開關量輸入匹配電路濾除易使控制器誤採樣的高頻脈衝信號。 信號採樣中，在上位機向健身設備發出傳輸數據命令時，將控制器所釆樣的開關 量信號電平的高低轉換為數位訊號後，傳送到上位機。脈衝計數中，控制器對脈 衝信號進行高頻採樣，對其上升沿的個數進行計數，將計數的值緩存在控制器內， 在收到上位機發出的數據傳輸命令後，將脈衝個數的數據發送給上位機，同時清 0緩存的數據，開始下一次採樣，上位機通過連續不斷的取數據命令，將每次脈 衝數相加，得到段時間內的總脈衝數。地址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入 位用於表示不同類型的設備，上位機通過不同的地址，識別是哪個控制設備發出 的數據，地址信息加載在控制器向上位機傳送的每個數據包中。單片機將處理封 裝後的數據通過Usb接口晶片發送到上位機，由控制器控制Usb接口晶片向上樣機發送數據。本發明將健身設備與pc機相連並通過網絡技術進行基於網絡平臺的健身運動。硬體的實現主要在於能正確的把健身器上各種傳感器數據如自行車運動速度、健身者心率、划船器速度等，通過usb接口晶片傳到pc機。本發明應用在健身自行車中時，通過4路開關量及一路脈衝量進行健身自行 車運動速度的採樣，由於自行車轉盤轉動快慢的不同，使4路開關量產生的高電 平次數也有快與慢的不同，通過對這種高低電平的0/l轉換後，如果轉盤轉速快 則使0/1轉換後的數據值比轉速慢的數據值大，從而形成了採集的運動速度大小 的不同，再加上脈衝量的檢測就能模擬出相對運動速度。速度數據採集完成後， 通過單片機將速度數據進行協議格式的封裝，通過8位數據總線傳入usb接口芯 片。Usb接口晶片將接收到的上位機傳出的健身自行車運動速度數據通過通用usb 接口傳入上位機，如pc機。數據傳到pc機之後，通過設備的專用usb驅動將傳感器的數據如運動速度等 提供給網絡虛擬健身平臺，此平臺直接使用傳感器的數據模擬出相應的運動狀態， 並實現無地域限制的共同運動場景。在實現各種設備連接pc機時，使用兩個地址區分接口分別代表不同的設備。 不同的設備運行時接不同的區分接口，設備區分接口產生相應單片機接口的高電 平信號，在單片機傳輸數據時，根據這個信號在數據封裝時產生不同的設備地址。 在上位機接收到封裝的數據時，將數據解包後，通過地址的區分就可以區別不同 的設備。本發明中設置Usb接口板用於採集4路開關量，l路脈衝信號，並通過USB 接口傳送給上位機。USB接口板內置地址設置，可將同一條USB線上掛不同地 址的健身器械，實現了多一個USB 口多個外設。USB接口板採用了USB接口芯 片PDIUSB12，控制器採用STC12C5410AD。本發明的工作原理如下健身者在划船器、跑步機、健身自行車等健身器械 上運動時，使傳感器產生開關量和脈衝信號，經過信號調理得到較好的採樣信號， 由單片機進行信號採樣，並將數據轉換成上位機需要的數據格式，再由單片機程 序加入設備的地址編碼，單片機再將處理封裝好的數據通過Usb接口晶片發至上 位機。由上位機顯示出使用者的運動速度，狀態等信息。
權利要求
1、一種健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於包括如下步驟a、健身者在健身器械上運動時，健身器械上設置的傳感器產生開關量和脈衝信號；b、信號調理，將輸入的開關量和脈衝信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度範圍內；c、信號採樣，對輸入信號進行實時採樣，將採樣的開關量信號轉換為數位訊號後傳送給上位機，完成信號採樣；d、脈衝計數，對脈衝信號進行高頻採樣，並將採樣的脈衝個數發送給上位機，上位機將控制器連續發送的脈衝數相加得到段時間內的總脈衝數；e、地址編碼，對每個健身設備加上不同的地址編碼；f、將處理封裝後的數據發送給上位機，上位機顯示出健身者在健身器械上的運動狀態信息。
2、 根據權利要求1所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於所述信 號調理中，開關量輸入匹配電路濾除易使控制器誤採樣的高頻脈衝信號。
3、 根據權利要求l所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於所述信 號採樣中，在上位機向健身設備發出傳輸數據命令時，將控制器所採樣的開關量 信號電平的高低轉換為數位訊號後，傳送到上位機。
4、 根據權利要求1所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於所述脈 衝計數中，控制器對脈衝信號進行高頻採樣，對其上升沿的個數進行計數，將計 數的值緩存在控制器內，在收到上位機發出的數據傳輸命令後，將脈衝個數的數 據發送給上位機，同時清0緩存的數據，開始下一次採樣，上位機通過連續不斷 的取數據命令，將每次脈衝數相加，得到段時間內的總脈衝數。
5、 根據權利要求1所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於所述地 址編碼中，控制器的兩位地址編碼輸入位表示不同類型的設備，上位機通過不同 的地址，識別是哪個控制設備發出的數據，將地址信息加載在控制器向上位機傳 送的每個數據包中。
6、 根據權利要求l、 2、 3、 4或5所述的健身器械虛擬實景控制方法，其特徵在於所述處理封裝後的數據通過Usb接口晶片發送到上位機。
全文摘要
本發明公開了一種健身器械虛擬實景控制方法，包括a.健身器械上設置的傳感器產生開關量和脈衝信號；b.將輸入的開關量信號進行幅度限制和濾波處理，將輸入信號限制在控制器接受的幅度範圍內；c.對輸入信號進行實時採樣，將採樣的開關量信號轉換為數位訊號後傳送給上位機，完成信號採樣；d.對脈衝信號進行高頻採樣，並將採樣的脈衝個數發送給上位機，上位機將控制器連續發送的脈衝數相加得到段時間內的總脈衝數；e.對每個健身設備加上不同的地址編碼；f.將處理封裝後的數據發送給上位機，上位機顯示出健身者在健身器械上的運動狀態信息。本發明將各種健身參數直接顯示到電腦上，並通過網絡的連接與其他使用者共同分享運動健身的樂趣。
文檔編號A63B24/00GK101269265SQ20081004486
公開日2008年9月24日 申請日期2008年2月29日 優先權日2008年2月29日
發明者順 顏 申請人:四川省樂樂健體育用品有限公司