專利名稱：一種可人體感知的跑步機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種跑步機(jī)，屬于健身器材領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
跑步機(jī)常常是家庭及健身房常備的器材，是當(dāng)今家庭健身器材中最簡(jiǎn)單的一種， 是健身者的最佳選擇。近年來，國(guó)產(chǎn)跑步機(jī)每年都以超過25%的速度在增長(zhǎng)，同時(shí)事實(shí)證 明跑步機(jī)已完成了從貴族化奢侈品向平民化大眾消費(fèi)品的轉(zhuǎn)變。隨著人們生活水平的 提高和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步以及國(guó)內(nèi)外的健身器材的發(fā)展過程可以看出，未來健身器材的數(shù)字 化、智能化將是發(fā)展趨勢(shì)，這也是符合人性的最基本規(guī)律，也是改變現(xiàn)行的體育鍛煉模式的 最好途徑，創(chuàng)新體育、科學(xué)健身的內(nèi)涵的內(nèi)容。將數(shù)字技術(shù)與健身器材的代表跑步機(jī)相結(jié)合 創(chuàng)造出智能化娛樂性強(qiáng)是科技和市場(chǎng)的大勢(shì)所趨。 目前大多數(shù)跑步機(jī)智能性、安全性等因素影響著跑步機(jī)向高檔化產(chǎn)品發(fā)展的道 路，如跑步機(jī)啟動(dòng)后跑步帶不運(yùn)轉(zhuǎn)，需要等人為去設(shè)定好速度才會(huì)有所動(dòng)作，如果跑步機(jī)控 制系統(tǒng)能根據(jù)人是否在跑步帶上來決定是否開始低速啟動(dòng)，同時(shí)健身者走下跑步帶也可以 做到跑步機(jī)自動(dòng)停止以達(dá)到省電、安全等效果的功能將是對(duì)跑步機(jī)智能性的一個(gè)很大的提 升。人速跟蹤功能也是智能性跑步機(jī)的一項(xiàng)內(nèi)容之一，能根據(jù)健身者的跑步速度來作為參 考，調(diào)節(jié)跑步機(jī)的速度。市場(chǎng)上的低端跑步機(jī)，人體碰撞、擠壓以及運(yùn)動(dòng)時(shí)的超載問題時(shí)常 發(fā)生，給健身者帶來了健身的安全隱患，因此跑步機(jī)的安全性設(shè)計(jì)考慮也是高端跑步機(jī)要 考慮的重要內(nèi)容之一，保護(hù)消費(fèi)者健身者的人身安全至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可人體感知的跑步機(jī)，該跑步機(jī)不僅可實(shí)現(xiàn)人體感知， 還能進(jìn)行相應(yīng)的低速啟動(dòng)、防跌摔、跟蹤人速等控制。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是在該可人體感知的跑步機(jī)中，跑步 機(jī)的控制器連接有超聲波收發(fā)裝置，所述超聲波收發(fā)裝置包括超聲波傳感器、超聲波信號(hào) 處理電路和超聲波驅(qū)動(dòng)電路，所述超聲波傳感器包括超聲波發(fā)射感應(yīng)器和接收感應(yīng)器，所 述超聲波傳感器固定安裝于跑步機(jī)的控制臺(tái)前端或跑步機(jī)架體的橫欄上，所述超聲波信號(hào) 處理電路包括依次電連接在一起的放大電路、整形電路和濾波電路，所述超聲波信號(hào)處理 電路的放大電路與超聲波傳感器的接收感應(yīng)器連接，超聲波傳感器的發(fā)射感應(yīng)器與超聲波 驅(qū)動(dòng)電路連接，超聲波驅(qū)動(dòng)電路與跑步機(jī)的控制器連接。 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述超聲波收發(fā)裝置有兩組，該兩組超聲波收發(fā)裝置的超聲波
傳感器分別固定安裝于跑步機(jī)的控制臺(tái)前端的兩側(cè)或跑步機(jī)架體的橫欄的兩側(cè)。 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述跑步機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)為三相異步電機(jī)，所述三相異步電機(jī)連
接有變頻器，該變頻器與跑步機(jī)的控制器連接。 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述跑步機(jī)的控制器與超聲波驅(qū)動(dòng)電路之間還連接有超聲波測(cè) 距微處理器。
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與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過超聲波收發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)了跑步機(jī)的載人感知功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用且成本低廉；并在跑步機(jī)的原有功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了跑步機(jī)的低速啟動(dòng)、智能停速、安全防護(hù)(防跌摔)、跟蹤人速等一系列相應(yīng)的智能控制；對(duì)人的因素考慮得特別周到；超聲波測(cè)距微處理器可更有效地更有效地保證超聲波收發(fā)信號(hào)工作的獨(dú)立性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性，獲得更準(zhǔn)確的人機(jī)距離，更好地實(shí)現(xiàn)低速啟動(dòng)、防跌摔、跟蹤人速等安全性控制。


圖1是本發(fā)明的外觀示意圖； 圖2是本發(fā)明一種實(shí)施方式的部分結(jié)構(gòu)示意框 圖3是本發(fā)明一種實(shí)施方式的超聲波發(fā)射接收原理圖。 圖中，l.跑步機(jī)；11.跑步帶；12.跑步機(jī)架體的橫欄；13.控制臺(tái)；2.跑步機(jī)的控制器；3.變頻器；4.三相異步電機(jī)；5.超聲波測(cè)距微處理器；6.超聲波收發(fā)裝置；61.超聲波傳感器；611.超聲波發(fā)射感應(yīng)器；612.超聲波接收感應(yīng)器；62.超聲波驅(qū)動(dòng)電路；63.超聲波信號(hào)處理電路；631.放大電路；632.整形電路；633.濾波電路。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合圖l-3對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。 如圖1所示，本發(fā)明的可人體感知的跑步機(jī)l，具有跑步帶11、跑步機(jī)架體及該架體的橫欄12、控制臺(tái)13、跑步機(jī)的控制器2、超聲波收發(fā)裝置6。如圖3進(jìn)一步所示，整個(gè)超聲波收發(fā)裝置6包括超聲波傳感器61、超聲波信號(hào)處理電路63和超聲波驅(qū)動(dòng)電路62。超聲波傳感器61由超聲波發(fā)射感應(yīng)器611和超聲波接收感應(yīng)器612組成。在超聲波信號(hào)處理電路63中，放大電路631、整形電路632和濾波電路633依次電連接在一起。超聲波信號(hào)處理電路63的放大電路631與超聲波傳感器61的接收感應(yīng)器612連接，超聲波傳感器61的發(fā)射感應(yīng)器611與超聲波驅(qū)動(dòng)電路62連接，超聲波驅(qū)動(dòng)電路62與跑步機(jī)的控制器2相連接。 為更真實(shí)地反應(yīng)人體在跑步機(jī)l上的距離，跑步機(jī)l中的超聲波收發(fā)裝置6可有左、右兩組，每組超聲波收發(fā)裝置6中的超聲波驅(qū)動(dòng)電路62各自分別與跑步機(jī)1的控制器2相連接。每組的超聲波發(fā)射感應(yīng)器611和超聲波接收感應(yīng)器612固安安裝于如圖1所示的跑步機(jī)的控制臺(tái)13上或跑步機(jī)架體的橫欄12上，具體位于控制臺(tái)13的前端的兩側(cè)或跑步機(jī)架體的橫欄12的兩側(cè)，使超聲波傳感器61大致處于人體腰部的高度，這樣可以準(zhǔn)確地測(cè)量人體與跑步機(jī)的控制臺(tái)13之間的距離。由于超聲波收發(fā)裝置6在控制臺(tái)13的前端的兩側(cè)或跑步機(jī)架體的橫欄12的兩側(cè)各有一組，相比于只有一組超聲波收發(fā)裝置6，可以減小人體與控制臺(tái)13的間距測(cè)量的誤差。如果只有一組超聲波收發(fā)裝置6，超聲波傳感器61一般安裝在跑步機(jī)的控制臺(tái)13前端的中間位置或跑步機(jī)架體的橫欄12的中間位置。
如圖1所示，跑步機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制方案如果采用變頻調(diào)速控制，相應(yīng)地跑步機(jī)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用三相異步交流電機(jī)，該三相異步電機(jī)4連接在跑步機(jī)專用變頻器3上，該變頻器3與跑步機(jī)的控制器2連接。 如圖3所示，可在跑步機(jī)的控制器2與超聲波驅(qū)動(dòng)電路62之間連接有超聲波測(cè)距
4微處理器5，控制器2與超聲波測(cè)距微處理器5可通過RS232異步串口通訊方式連接。該超 聲波測(cè)距微處理器5可更有效地保證超聲波收發(fā)信號(hào)工作的獨(dú)立性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性，得 到更準(zhǔn)確的人機(jī)距離，更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明跑步機(jī)的控制功能。 由超聲波測(cè)距微處理器5產(chǎn)生的超聲波激勵(lì)信號(hào)經(jīng)過超聲波驅(qū)動(dòng)電路62進(jìn)行緩 沖和放大，后經(jīng)過超聲波發(fā)射感應(yīng)器611，由超聲波發(fā)射感應(yīng)器611發(fā)射出合理功率大小的 超聲波。驅(qū)動(dòng)電路62可以根據(jù)實(shí)際情況采用不同的驅(qū)動(dòng)放大方式，可以是多路反相器推免 放大，可以是MAX232芯片放大，也可以是設(shè)計(jì)專門的脈沖變壓器放大。由于人在跑步機(jī)l上 時(shí)距離控制臺(tái)13較近，一般優(yōu)選使用多路反相器推免放大。超聲波發(fā)射感應(yīng)器611、超聲波 接收感應(yīng)器612負(fù)責(zé)發(fā)射出超聲波和感應(yīng)反射回來的超聲波。超聲波信號(hào)處理電路63對(duì) 超聲波接收感應(yīng)器612接收到的信號(hào)進(jìn)行放大、整形和濾波處理，方便控制器準(zhǔn)確得到超 聲波的渡越時(shí)間，進(jìn)而得到準(zhǔn)確距離。放大電路631采用型號(hào)為L(zhǎng)M358的運(yùn)算放大器芯片； 整形電路632采用型號(hào)為L(zhǎng)M393比較器芯片；濾波電路633采用型號(hào)為L(zhǎng)M567鎖相環(huán)芯片， 濾掉其他頻段的噪聲。超聲波測(cè)距微處理器5在激勵(lì)波發(fā)射的同時(shí)打開計(jì)數(shù)器。超聲波測(cè) 距微處理器5 —旦接收到反射回來的超聲波信號(hào)即停止計(jì)數(shù)，得到超聲波的渡越時(shí)間t，根 據(jù)公式d = C*t/2即可得到距離值，其中，C代表超聲波在空氣中的傳播速度。通過串口傳 給跑步機(jī)的控制器2，由控制器2根據(jù)二組超聲波收發(fā)裝置測(cè)得的距離值進(jìn)行算法換算，得 到一個(gè)準(zhǔn)確的人機(jī)距離。 本發(fā)明的跑步機(jī)1啟動(dòng)后，跑步帶11最初處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)健身者踏上跑步機(jī) 的跑步帶11上，由超聲波測(cè)距微處理器5定時(shí)產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，內(nèi)嵌于控制臺(tái)13前端或跑步 機(jī)架體欄12中的超聲波發(fā)射感應(yīng)器611 、接收感應(yīng)器612開始工作，超聲波微處理器5分別 讀出左、右超聲波測(cè)距模塊測(cè)量出的數(shù)據(jù)并傳遞給跑步機(jī)的控制器2，控制器2獲得人體垂 直方向與控制臺(tái)13的前端之間的距離。跑步機(jī)1的控制器2可根據(jù)距離值給跑步機(jī)專用 變頻器3下達(dá)控制命令，讓跑步機(jī)1低速啟動(dòng)起來。同理，健身結(jié)束或健身過程中健身者走 下跑步帶11，跑步機(jī)1的速度可以自動(dòng)的停止下來，讓跑步機(jī)1具有低速啟動(dòng)或無人停速的 智能控制。健身者也可以在健身跑步過程中在人機(jī)交互界面控制面板上選擇人速智能跟蹤 健身方式，控制器2可根據(jù)前述方法準(zhǔn)確測(cè)量出人體在跑步帶11上的具體位置?？刂破? 根據(jù)人的位置判斷和控制如果人的位置靠近跑步帶11的中間至末端，則跑步機(jī)電機(jī)三相 異步4減速；如果人的位置靠近跑步帶11的中間位置至始端，為避免健身者撞向控制臺(tái)，跑 步機(jī)三相異步電機(jī)4需要加速。由此，實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)跟蹤健身者的速度以達(dá)到智能跟蹤的效 果。無論健身者跑步速度的快慢，健身者始終都會(huì)在跑步帶11上的中間附近位置而無需當(dāng) 心會(huì)掉出跑步帶11或撞向控制臺(tái)13。 在健身者跑步過程中，跑步機(jī)1的控制器2通過人體與控制臺(tái)13的距離來判斷人 是否有掉出跑步帶ll或撞向控制臺(tái)13的危險(xiǎn)。如果有，控制器2則進(jìn)行短暫減速或短暫 的加速控制，保證健身無跌摔或撞向控制臺(tái)的可能，從而實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控的功能，避免跌摔。
前述的跑步機(jī)調(diào)速原理也可以同時(shí)應(yīng)用到跑步機(jī)升降上，以達(dá)到更好的使用效 果。
權(quán)利要求
一種可人體感知的跑步機(jī)，其特征是跑步機(jī)的控制器連接有超聲波收發(fā)裝置(6)，所述超聲波收發(fā)裝置(6)包括超聲波傳感器(61)、超聲波信號(hào)處理電路(63)和超聲波驅(qū)動(dòng)電路(62)，所述超聲波傳感器(61)包括超聲波發(fā)射感應(yīng)器(611)和接收感應(yīng)器(612)，所述超聲波傳感器(61)固定安裝于跑步機(jī)的控制臺(tái)(13)前端或跑步機(jī)架體的橫欄(12)上，所述超聲波信號(hào)處理電路(63)包括依次電連接在一起的放大電路(631)、整形電路(632)和濾波電路(633)，所述超聲波信號(hào)處理電路(63)的放大電路(631)與超聲波傳感器(61)的接收感應(yīng)器(612)連接，超聲波傳感器(61)的發(fā)射感應(yīng)器(611)與超聲波驅(qū)動(dòng)電路(62)連接，超聲波驅(qū)動(dòng)電路(62)與跑步機(jī)的控制器(2)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可人體感知的跑步機(jī)，其特征是所述超聲波收發(fā)裝置 (6)有兩組，該兩組超聲波收發(fā)裝置(6)的超聲波傳感器(61)分別固定安裝于跑步機(jī)的控 制臺(tái)(13)前端的兩側(cè)或跑步機(jī)架體的橫欄(12)的兩側(cè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可人體感知的跑步機(jī)，其特征是所述跑步機(jī)的驅(qū)動(dòng)電 機(jī)(4)為三相異步電機(jī)，所述三相異步電機(jī)(4)連接有變頻器(3)，該變頻器(3)與跑步機(jī) 的控制器(2)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可人體感知的跑步機(jī)，其特征是所述跑步機(jī)的控制器 (2)與超聲波驅(qū)動(dòng)電路(62)之間還連接有超聲波測(cè)距微處理器(5)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可人體感知的跑步機(jī)，其中，跑步機(jī)的控制器連接有超聲波收發(fā)裝置，超聲波收發(fā)裝置包括超聲波傳感器、超聲波信號(hào)處理電路和超聲波驅(qū)動(dòng)電路，超聲波傳感器包括超聲波發(fā)射感應(yīng)器和接收感應(yīng)器，超聲波傳感器固定安裝于跑步機(jī)的控制臺(tái)前端或跑步機(jī)架體的橫欄上，超聲波信號(hào)處理電路包括依次電連接在一起的放大電路、整形電路和濾波電路，超聲波信號(hào)處理電路的放大電路與超聲波傳感器的接收感應(yīng)器連接，超聲波傳感器的發(fā)射感應(yīng)器與超聲波驅(qū)動(dòng)電路連接，超聲波驅(qū)動(dòng)電路與跑步機(jī)的控制器連接。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了跑步機(jī)的載人感知功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用且成本低廉；并可實(shí)現(xiàn)跑步機(jī)的低速啟動(dòng)、智能停速、防跌摔、跟蹤人速等智能控制。
文檔編號(hào)A63B22/00GK101757775SQ20101003968
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者崔壯平, 曹新星, 朱世強(qiáng) 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)