技術(shù)特征：

1.本發(fā)明所述的一種智能化的俯仰運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：包括仰臥起坐板、支撐座、勾腳架、前后支撐座、顯示器、陀螺儀、加速度計(jì)、腕部脈搏傳感器、溫度計(jì)、分析模塊、計(jì)時(shí)模塊、無線模塊、聲音模塊、電源模塊；仰臥起坐板、支撐座、勾腳架以及前后支撐座是完成仰臥起坐的設(shè)備；顯示器用于顯示個(gè)數(shù)、脈搏、體溫、消耗的卡路里數(shù)以及評(píng)估；陀螺儀和加速度計(jì)的輸出數(shù)據(jù)用于計(jì)算使用者運(yùn)動(dòng)過程中的角度；腕部脈搏傳感器用于監(jiān)測使用者運(yùn)動(dòng)過程中的脈搏變化；溫度計(jì)用于檢測使用者運(yùn)動(dòng)過程中的體溫；分析模塊用于判斷使用者的運(yùn)動(dòng)角度是否符合標(biāo)準(zhǔn)仰臥起坐的角度；計(jì)時(shí)模塊用于實(shí)時(shí)測量運(yùn)動(dòng)時(shí)間；無線模塊用于傳輸數(shù)據(jù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能化的俯仰運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，具有計(jì)數(shù)功能，具體步驟如下：

步驟1)使用者平躺在仰臥起坐板上，雙腳放入勾腳架，屈膝成90度，陀螺儀與加速度分別計(jì)算出此刻使用者腹部的角度(俯仰角)，即為初始角度；使用者坐起，直至雙肘觸膝，陀螺儀與加速度計(jì)再次計(jì)算出使用者腹部的角度(俯仰角)，即為終止角度；

步驟2)將上述初始角度和終止角度作為判斷基準(zhǔn)儲(chǔ)存起來；

步驟3)使用開始鍛煉，再次平躺在仰臥起坐板上，獲得相應(yīng)的角度；

步驟4)將上述角度與初始角度進(jìn)行對比判斷，若上述角度等于初始角度，則表示使用者平躺到位，若上述角度不等于初始角度，則表示使用者未平躺到位，并進(jìn)行語音播報(bào)，提示使用者平躺到位；

步驟5)使用者坐起，直至雙肘觸膝，再次獲得使用者背部相應(yīng)的角度；

步驟6)將上述角度與終止角度進(jìn)行對比判斷，若上述角度大于或者等于終止角度，則表示使用者動(dòng)作到位，并計(jì)數(shù)增加一次，若上述角度小于終止角度，則重復(fù)步驟5；

步驟7)重復(fù)步驟3到6，直至鍛煉結(jié)束，需要注意的是，平躺與坐起的角度都符合判斷，才計(jì)數(shù)增加一次。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的根據(jù)角度判斷進(jìn)行計(jì)數(shù)，其特征在于，上述加速度計(jì)和陀螺儀的輸出值均用于計(jì)算出使用者的俯仰角，并對兩者的計(jì)算值進(jìn)行互補(bǔ)濾波，提高角度的準(zhǔn)確性，判斷仰臥起坐的個(gè)數(shù)更加精確與穩(wěn)定，避免多數(shù)或少數(shù)仰臥起坐的個(gè)數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的角度計(jì)算以及互補(bǔ)濾波器設(shè)計(jì)如下所示：

基于加速度計(jì)的俯仰角θ_a計(jì)算公式：

${\mathrm{\γ}}_a=\left\{\begin{array}{c}\arctan \left(\frac{-f_x^b}{f_z^b}\right);f_z^b\<0\\ \arctan \left(\frac{-f_x^b}{f_z^b}\right)+\mathrm{\π};f_z^b\>0,\arctan \left(\frac{-f_x^b}{f_z^b}\right)\<0\\ \arctan \left(\frac{-f_x^b}{f_z^b}\right)-\mathrm{\π};f_z^b\>0,\arctan \left(\frac{-f_x^b}{f_z^b}\right)\>0\\ \frac{\mathrm{\π}}{2};f_x^b\>0,f_z^b=0\\ -\frac{\mathrm{\π}}{2};f_x^b\<0,f_z^b=0\end{array}\right.$

${\mathrm{\θ}}_a=\arctan \frac{f_y^b}{f_z^b{\mathrm{cos\γ}}_a-f_x^b{\mathrm{sin\γ}}_a}$

式中，γ_a表示橫滾角，f_x^b、f_y^b、f_z^b表示加速度計(jì)的三向輸出值。

基于陀螺儀的俯仰角θ_g計(jì)算如下所示：

$C_b^n=\left[\begin{array}{ccc}1-2q_2^2-2q_3^2& 2q_1{q}_2-2q_0{q}_3& 2q_1{q}_3+2q_0{q}_2\\ 2q_1{q}_2+2q_0{q}_3& 1-2q_1^2-2q_3^2& 2q_2{q}_3-2q_0{q}_1\\ 2q_1{q}_3-2q_0{q}_2& 2q_2{q}_3+2q_0{q}_1& 1-2q_1^2-2q_2^2\end{array}\right]$

$\stackrel{\·}{q}=\frac{1}{2}q\⊗w^b$

${\mathrm{\θ}}_g=-\arcsin (2q_1{q}_3-2q_0{q}_2);\[-\frac{\mathrm{\π}}{2},\frac{\mathrm{\π}}{2}\]$

式中，q＝[q₀q₁q₂q₃]，w^b表示陀螺儀的三向輸出。

互補(bǔ)濾波器的傳遞函數(shù)：

$\mathrm{\θ}=\frac{{\mathrm{sK}}_P+K_I}{s^2+{\mathrm{sK}}_P+K_I}{\mathrm{\θ}}_a+\frac{s^2}{s^2+{\mathrm{sK}}_P+K_I}{\mathrm{\θ}}_g$

式中，K_P、K_I用于調(diào)節(jié)濾波器的截至帶寬。

通過調(diào)節(jié)K_P、K_I調(diào)整加速度計(jì)和陀螺儀的權(quán)重，抑制姿態(tài)的誤差，提高其精確性與穩(wěn)定性。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能化的俯仰運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)體溫、脈搏的變化來監(jiān)測使用者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，避免意外發(fā)生。同時(shí)可根據(jù)完成的個(gè)數(shù)、消耗的卡路里數(shù)、以及完成過程中有無規(guī)律性這三個(gè)方面對對使用者的運(yùn)動(dòng)效果進(jìn)行合理的評(píng)估。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能化的俯仰運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的消耗的卡路里數(shù)可以根據(jù)使用者的體重、運(yùn)動(dòng)完成的個(gè)數(shù)等相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能化的俯仰運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述的運(yùn)動(dòng)規(guī)律性可由單個(gè)仰臥起坐的時(shí)間t_m(m＝1,2,3，…I,i表示運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù))來表示，如果在時(shí)間t_m均在一定的范圍內(nèi)，則表示運(yùn)動(dòng)有規(guī)律；如果時(shí)間t_m差異較大，則表明運(yùn)動(dòng)無規(guī)律。