專利名稱：一種虛擬私人運動教練裝置及服務(wù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息控制系統(tǒng)，尤其是信息采集分析控制系統(tǒng)，具體地，涉及信息采集分析控制系統(tǒng)中提供虛擬私人運動教練的控制裝置以及運動系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著物質(zhì)生活水平的不斷提高，人們開始熱衷于參加各類體育健身運動，但是健身場館內(nèi)昂貴的健身器材以及聘請健身教練的費用讓很多人望而卻步。根據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，世界上每天以散步或者跑步的方式進行戶外鍛煉的人數(shù)約占鍛煉人數(shù)的80%以上，但在很多鍛煉者沒有專業(yè)的運動教練的情況下，其鍛煉的效果往往只能憑借自己的主觀感受，而沒有一個量化 的檢測標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，許多人對于進行體育健身的科學(xué)方法知之甚少，在健身鍛煉過程中，一些錯誤的姿勢動作還會對鍛煉者造成一定的身體傷害。例如，由于長期錯誤的踏步可能影響人體腳步骨骼的生長，尤其對于正處于生長發(fā)育階段的青少年以及兒童鍛煉者來說更是如此。因此，及時發(fā)現(xiàn)各種錯誤的鍛煉方式并為其提供科學(xué)的運動建議信息，顯得尤為重要。而隨著運動醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的專業(yè)體育運動隊不僅配備了專業(yè)的醫(yī)療訓(xùn)練師、營養(yǎng)師，還引進了先進的訓(xùn)練輔助設(shè)備，對運動員訓(xùn)練后的各項身體指標(biāo)進行采集并分析，根據(jù)分析結(jié)果可以對教練員更科學(xué)地安排訓(xùn)練計劃提供參考建議，幫助運動員改進訓(xùn)練技術(shù)，從而提高運動員的運動成績。但是，通常這些訓(xùn)練輔助設(shè)備的價格不菲，操作也不方便，不適用于普通大眾。因此，提供一種使用方便、價格適中的訓(xùn)練輔助系統(tǒng)將會得到更多體育運動愛好者的青睞。具體地，如果能提供一種根據(jù)運動信息反饋相應(yīng)的運動建議信息的輔助設(shè)備，將會為普通用戶帶來更大的幫助，目前還沒有比較好的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種通過對運動者運動信息進行反饋提供一種虛擬私人運動教練的控制裝置以及相應(yīng)的運動系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于向運動者提供運動建議信息的控制裝置，其特征在于，包括第一采集裝置，其用于采集所述運動者的運動信息作為第一運動信息；第一處理裝置，其用于根據(jù)接收自所述第一采集裝置的所述第一運動信息生成運動建議信息；以及第一反饋裝置，其用于向用戶反饋接收自所述第一處理裝置的所述運動建議信息。其中，所述第一處理裝置分別連接所述第一采集裝置及第一處理裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選例，所述控制方法包括如下步驟首先，通過人機互動界面接收專家的知識，建立知識庫以存儲專家提供的知識，然后對這些知識進行整理分析，并對大量人群數(shù)據(jù)作統(tǒng)計分析，從而形成運動建議規(guī)則，其中所述運動建議規(guī)則優(yōu)選地以決策樹的形式體現(xiàn)，其中，樹中每一個非葉子節(jié)點代表一種條件判斷，每一個葉子節(jié)點代表一種處理建議；接下來，采集所述運動者的運動信息作為第一運動信息，進而通過所述專家系統(tǒng) (尤其是所述推理機)根據(jù)所述第一運動信息進行推理，優(yōu)選地可以按照決策樹的非葉子節(jié)點所代表的條件判斷進行判斷，直到得到一個葉子節(jié)點所代表的處理建議，并將該處理建議作為所述運動建議信息反饋給用戶。優(yōu)選地，所述專家系統(tǒng)使用基于概率統(tǒng)計的貝葉斯預(yù)測模型。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種虛擬私人運動教練的運動系統(tǒng)，包括一種或者多種運動裝備；所述運動裝備中還包括一個或多個信息采集裝置，其用于采集所述運動者的運動信息；一信息處理裝置，其用于在本地根據(jù)所述運動信息生成運動建議信息；一種或者多種反饋裝置，其用于向用戶反饋所述運動建議信息。根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選例，所述后臺服務(wù)系統(tǒng)包括專家系統(tǒng)，其中，所述專家系統(tǒng)優(yōu)選地包括人機交互界面、知識庫、推理機、解釋器、綜合數(shù)據(jù)庫以及知識獲取模塊。本發(fā)明通過在運動過程中對運動者的運動信息進行采集，并通過本地的信息處理裝置對所述運動信息進行分析處理，從而生成相應(yīng)的運動建議信息，并將所述運動建議信息反饋給該運動者。本發(fā)明實現(xiàn)了通過本地方式對運動者提供實時性的或階段性的運動建議，因此使運動者在無需聘請專門的私人運動教練的情況下，仍可以通過本發(fā)明獲得專業(yè)的運動建議。本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以為廣大體育運 動愛好者科學(xué)地進行運動提供有針對性的幫助，從而使用戶達到理想的運動效果。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點將會變得更明顯圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置的示意圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的，一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置中所述第一采集裝置的示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的，一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置中所述第一處理裝置的示意圖；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的，一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置中所述第一反饋裝置的示意圖；圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施方式
的，一種提供虛擬私人運動教練的控制系統(tǒng)的原理示意圖；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的，所述第一處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖7示出根據(jù)本發(fā)明的另一個具體實施方式
的，決策樹的原理示意圖。
具體實施例方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置的示意圖。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，本實施例描述的是實現(xiàn)本發(fā)明的整個控制裝置。 具體地，在本實施例中，所述控制裝置4中包括第一采集裝置41、第一處理裝置42 以及第一反饋裝置43。其中所述第一采集裝置41用于采集所述運動者的運動信息作為第一運動信息、所述第一處理裝置42用于根據(jù)接收自所述第一采集裝置41的所述第一運動信息生成運動建議信息、所述第一反饋裝置43用于向用戶反饋接收自所述第一處理裝置 42的所述運動建議信息。進一步地，如圖1所示的控制裝置，可以與運動者61相連，以及與所述運動者61攜帶的移動終端90進行通信。所述第一采集裝置41通過與該運動者相連接，可以采集所述運動者在運動過程中的運動信息，所述移動終端90可以通過短距離無線通信網(wǎng)絡(luò)向所述第一采集裝置發(fā)送該運動者的人體特征信息，另一方面，所述移動終端90 還可以接收并顯示來自所述第一反饋裝置發(fā)送的運動建議信息。

在本實施例的一個優(yōu)選例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，所述控制裝置可以作為一個整體安裝在相關(guān)的運動裝備(例如，運動鞋、運動頭盔、運動腰帶以及護腕等)中。例如，在運動鞋內(nèi)安裝所述控制裝置4，當(dāng)運動者穿著該運動鞋行走、奔跑或者跳躍時，通過所述第一采集裝置41可以采集到所述運動者的步頻、步幅、腳部手受力信息等(作為所述第一運動信息)。具體地，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，通過相關(guān)的傳感器(圖1中未示出)可以實現(xiàn)所述采集信息的過程。例如，通過壓力傳感器可以智能地感知運動者在運動中腳部的受力情況； 又例如，通過定位傳感器可以計算出所述運動者在運動中雙腳跨出的步幅信息；又例如，通過速度傳感器可以測算出該運動者在運動中步頻信息等，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以結(jié)合實際需要參考現(xiàn)有技術(shù)采用出更多類型的傳感器來實現(xiàn)各種運動信息的采集過程，例如，按照不同的實際需要，可以采用壓力傳感器(例如英國AML公司的OBUC型壓力傳感器)、濕度傳感器(例如法國Humirel公司的HS24LF型濕度傳感器)、溫度傳感器(例如德州儀器公司的TMP100型溫度傳感器)、振動傳感器(例如德國申克公司的VS-06X系列振動傳感器)以及加速度傳感器(例如美國ADI公司的ADXL250AQC型加速度傳感器)等，在此不予贅述。更為具體地，所述第一采集裝置41將采集到的所述第一運動信息交由所述第一處理裝置42來處理。具體地，本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，所述第一采集裝置41可以通過相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸電路將所述第一運動信息發(fā)送到所述第一處理裝置42中。具體地，其中所述數(shù)據(jù)傳輸電路可以包含有輸入電路可以用來輸入數(shù)據(jù)信息(即所述第一運動信息)、通過一個緩存設(shè)備連接于輸入電路，可用于暫存輸入電路傳來的數(shù)據(jù)信息，以及控制電路，用來控制數(shù)據(jù)傳輸電路的操作等。進一步地，所述控制電路可以根據(jù)不同的應(yīng)用場景實現(xiàn)不同的傳輸方式，例如，可以將所述第一采集裝置41采集到的第一運動信息實時地傳送到所述第一處理裝置42中；又例如，也可以在所述運動者結(jié)束運動后，再將采集到所有第一運動信息一并傳送到所述第一處理裝置42中。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計相應(yīng)的開關(guān)電路以及控制程序來實現(xiàn)上述傳輸方式，在此不予贅述。進一步地，在所述第一處理裝置42中可以對接收到的所述第一運動信息進行處理并生成相應(yīng)的運動建議信息。具體地，可以通過專業(yè)的數(shù)據(jù)處理軟件(圖1中未示出)對各個運動信息進行分析。例如，針對所述運動者的心率信息，數(shù)據(jù)處理程序可以根據(jù)采集到的心率數(shù)據(jù)并結(jié)合步頻、步幅等信息來判斷所述運動者的心跳是否處于正常的范圍內(nèi)。比如，首先可以根據(jù)步頻或者步幅的數(shù)據(jù)信息判斷所述運動者的運動狀態(tài)(例如，行走或者奔跑)，然后再參照所述運動狀態(tài)來判斷該運動者的心跳是否處于正常的范圍，最后，根據(jù)所述判斷結(jié)果以及相關(guān)的第一運動信息(這里包括心率、步頻、步幅等信息)生成運動建議信息，例如，若發(fā)現(xiàn)該運動者在處于奔跑狀態(tài)時出現(xiàn)心跳過快的現(xiàn)象，那么可以即時建議所述運動者應(yīng)盡量減少劇烈運動的時間，并及時就醫(yī)治療。優(yōu)選地，所述第一處理裝置可以包括單片機等微處理裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)這樣的微處理裝置，在此不予贅述。更進一步地，所述第一處理裝置42將生成的所述運動建議信息發(fā)送給所述第一反饋裝置，通過所述第一反饋裝置43將所述生成的運動建議信息反饋給所述運動者。在本實施例的一個優(yōu)選例中，所述第一反饋裝置43包括顯示裝置，通過該顯示裝置可以顯示所述運動建議信息。而在本實施例的另一個變化例中，所述第一反饋裝置43可以通過一個固定于所述運動設(shè)施(例如跑步機)上的或者運動場所內(nèi)(例如懸掛于健身房或運動者私人健身房內(nèi)的墻壁上)的顯示裝置(例如一個液晶顯示器)來顯示所述運動建議信息，其中， 所述第一反饋裝置43可以包括通信模塊(例如藍牙通信模塊)，所述第一反饋裝置43通過該通信模塊可以將所述運動建議信息發(fā)送給該顯示裝置，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際情況還可以變化出更多的通信模塊，在此不予贅述。在本實施例的一個優(yōu)選例 中，所述第一處理裝置42根據(jù)所述第一運動信息以及人體特征信息來生成所述運動建議信息，其中，所述人體特征信息優(yōu)選地包括性別、年齡、 體重、身高以及身體健康狀況信息。其中，所述人體特征信息可以由運動者61輸入給所述第一采集裝置41，例如所述第一采集裝置41包括一輸入裝置(例如鍵盤)，所述運動者61 可以通過該輸入裝置輸入所述人體特征信息；又例如，所述第一采集裝置41可以包括與所述移動終端90相適應(yīng)的短距離通信模塊，所述運動者61可以先在所述移動終端90上編輯所述人體特征信息，然后通過所述移動終端90中的短距離通信模塊(例如紅外模塊)將所述人體特征信息發(fā)送給所述第一采集裝置。而在一個變化例中，所述第一處理裝置42生成所述運動建議信息的過程可以不以所述人體特征信息為依據(jù)。在本實施例的另一個優(yōu)選例中，所述第一處理裝置42優(yōu)選地包括專家系統(tǒng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，專家系統(tǒng)就是一個具有智能特點的計算機系統(tǒng)，它的智能化主要表現(xiàn)為能夠在特定的領(lǐng)域內(nèi)模仿人類專家思維來求解復(fù)雜問題。因此，專家系統(tǒng)包含相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业拇罅恐R，擁有類似人類專家思維的推理能力，并能用這些知識來解決實際問題。優(yōu)選地，所述專家系統(tǒng)91的基本結(jié)構(gòu)如圖6所示，其中箭頭方向為數(shù)據(jù)流動的方向，所述專家系統(tǒng)91包括人機交互界面911、知識庫912、推理機913、解釋器914、綜合數(shù)據(jù)庫915以及知識獲取模塊916，其中，所述人機交互界面911可以用于與專知識工程師互相接收以及反饋專業(yè)知識信息，所述知識庫912用來存放專家提供的知識。所述專家系統(tǒng)91的問題求解過程是通過所述知識庫912中的知識來模擬專家的思維方式的。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際需要可以通過改變、完善所述知識庫中912的知識內(nèi)容來提高所述專家系統(tǒng)91的性能。在一個優(yōu)選例中，所述專家系統(tǒng)91通過對運動領(lǐng)域?qū)＜抑R經(jīng)驗的整理分析，以及對大量人群數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，形成了大量的運動建議規(guī)則。這些規(guī)則以決策樹的形式體現(xiàn)，成為所述專家系統(tǒng)91的知識庫912的重要組成部分。例如，圖7示出了一顆典型的決策樹，其中，樹中每一個非葉子節(jié)點代表一種條件判斷，每一個葉子節(jié)點代表一種處理建議， 所述專家系統(tǒng)91優(yōu)選地根據(jù)該處理建議生成所述運動建議信息。例如，A節(jié)點可以表示目前運動的心率狀態(tài)是否正常，如果正常則進入B節(jié)點，如果不正常則進入C節(jié)點。其中，決策樹涉及的算法優(yōu)選地包括CHAID、CART、Quest以及C5. 0等算法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要對這些算法做出變化或采用其它的算法，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。在另一個優(yōu)選例中，所述專家系統(tǒng)91使用基于概率統(tǒng)計的貝葉斯預(yù)測模型。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，貝葉斯統(tǒng)計不同于一般的統(tǒng)計方法，其不僅利用模型信息和數(shù)據(jù)信息，而且充分利用先驗信息。通過實證分析的方法，將貝葉斯預(yù)測模型與普通回歸預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果進行比較，結(jié)果表明貝葉斯預(yù)測模型具有明顯的優(yōu)越性。其中，對預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確度采用平均絕對百分誤差(MAPE)分析，公式如下
權(quán)利要求
1.一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置，其特征在于，包括如下裝置 第一采集裝置，其用于采集所述運動者的運動信息作為第一運動信息；第一處理裝置，其用于根據(jù)接收自所述第一采集裝置的所述第一運動信息生成運動建議信息；第一反饋裝置，其用于向用戶反饋接收自所述第一處理裝置的所述運動建議信息， 其中，所述第一處理裝置分別連接所述第一采集裝置及第一處理裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，所述第一采集裝置包括如下裝置 第一判斷裝置，其用于判斷距離上次采集所述第一運動信息的時間間隔是否大于第一閾值；第二采集裝置，其用于當(dāng)距離上次采集所述第一運動信息的時間間隔大于所述第一閾值時，采集本次所述第一運動信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其特征在于，所述第一運動信息包括人體特征信息，其中，所述第一采集裝置還包括如下裝置第三采集裝置，其用于采集人體特征信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其特征在于，所述第三采集裝置包括如下裝置 第一接收裝置，其用于接收來自移動終端的所述人體特征信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制裝置，其特征在于，所述第一接收裝置包括如下裝置 短距離無線通信裝置，其用于通過短距離無線通信方式接收來自移動終端的所述人體特征信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制裝置，其特征在于，所述短距離無線通信裝置包括如下裝置中的任一種裝置-藍牙通信裝置； -Wi-Fi通信裝置；或者 -ZigBee通信裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述人體特征信息包括如下信息中的任一種或任多種信息-性別； _年齡； _體重； -身高；以及 -身體健康狀況信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一處理裝置包括如下裝置第二處理裝置，其用于根據(jù)所述第一運動信息生成所述運動者的運動狀態(tài)；以及第三處理裝置，其用于根據(jù)所述運動者的運動狀態(tài)生成所述運動建議信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，所述第二處理裝置包括如下裝置 第一確定裝置，其用于確定與所述運動者相適應(yīng)的運動狀態(tài)評判標(biāo)準(zhǔn)；以及第二確定裝置，其用于根據(jù)所述第一運動信息及運動狀態(tài)評判標(biāo)準(zhǔn)確定所述運動者的運動狀態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的控制裝置，其特征在于，所述第一處理裝置還包括如下裝置第一統(tǒng)計裝置，其用于根據(jù)若干所述第一運動信息生成一統(tǒng)計信息，并將所述統(tǒng)計信息作為所述第一運動信息。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一反饋裝置包括如下裝置第一顯示裝置，其用于顯示所述運動建議信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一反饋裝置包括如下裝置第一播報裝置，其用于語音播報所述運動建議信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一反饋裝置包括如下裝置第一發(fā)送裝置，其用于向所述移動終端發(fā)送所述運動建議信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一反饋裝置包括如下裝置第二發(fā)送裝置，其用于向第三方系統(tǒng)發(fā)送所述運動建議信息。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一采集裝置還包括如下裝置第三發(fā)送裝置，其用于向第三方系統(tǒng)發(fā)送所述第一運動信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項所述的控制裝置，其特征在于，所述第一運動信息包括如下信息中的任一種信息~~溫度fe息； -血壓信息； -心率信息； -步頻信息； -步幅信息；以及 -腳部受壓信息。
17.一種提供虛擬私人運動教練的運動系統(tǒng)，包括運動裝備，其特征在于，所述運動裝備包括權(quán)利要求1至16中任一項所述的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的運動系統(tǒng)，其特征在于，所述運動裝備包括如下裝備中的任一種或任多種裝備_智能運動鞋； -運動腰帶； -運動頭盔；以及 _護腕。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提供虛擬私人運動教練的控制裝置，用于向運動者提供運動建議信息，包括第一采集裝置，其用于采集所述運動者的運動信息作為第一運動信息；第一處理裝置，其用于根據(jù)接收自所述第一采集裝置的所述第一運動信息生成運動建議信息；以及第一反饋裝置，其用于向用戶反饋接收自所述第一處理裝置的所述運動建議信息。另一方面，本發(fā)明還提供一種運動系統(tǒng)，包括一種或者多種運動裝備，所述運動裝備中包括了上述各種控制裝置用于實現(xiàn)該運動系統(tǒng)的功能。本發(fā)明旨在通過本地方式對運動者提供實時性的或階段性的運動建議，因此使運動者在無需聘請專門的私人運動教練的情況下，仍可以通過本發(fā)明獲得專業(yè)的運動建議。
文檔編號A63B69/00GK102218212SQ20101014626
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月13日
發(fā)明者馬海華 申請人:上海薄荷信息科技有限公司