一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法，該計(jì)算方法以具有跑步機(jī)控制器、電機(jī)和跑步帶的跑步機(jī)為基礎(chǔ)，跑步機(jī)控制器通過(guò)電流控制電機(jī)工作，電機(jī)帶動(dòng)跑步帶運(yùn)轉(zhuǎn)，跑步帶供使用者踩踏運(yùn)動(dòng)，其包括以下步驟：使用者通過(guò)踩踏跑步帶使控制電機(jī)工作的電流產(chǎn)生規(guī)律性脈動(dòng)；跑步機(jī)控制器對(duì)規(guī)律性脈動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)，并判斷使用者是否已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，如果使用者已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，則跑步機(jī)控制器根據(jù)檢測(cè)到的電流脈動(dòng)值對(duì)使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行計(jì)算，否則，在電機(jī)空轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)情況下，跑步機(jī)控制器不記錄里程；跑步機(jī)控制器根據(jù)計(jì)算得到的使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)，結(jié)合跑步機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)使用者的有效跑步里程進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算得到的有效跑步里程進(jìn)行顯示。
【專利說(shuō)明】
一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于跑步機(jī)上跑步里程計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種使用者在跑步機(jī)上跑 步里程的計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，市場(chǎng)上大部分跑步機(jī)在計(jì)算使用者的跑步里程時(shí)都是根據(jù)跑步機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn) 速和時(shí)間取得的。由于跑步機(jī)的空轉(zhuǎn)里程同樣會(huì)計(jì)算進(jìn)使用者的跑步里程里，因此現(xiàn)有的 跑步機(jī)無(wú)法準(zhǔn)確計(jì)算出使用者實(shí)際的跑步里程，進(jìn)而現(xiàn)有的跑步機(jī)只能計(jì)算出使用者的跑 步速度，而不能準(zhǔn)確得到使用者的跑步步數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種使用者在跑步機(jī)上跑步里 程的計(jì)算方法，使用該方法能夠避免將跑步機(jī)的空轉(zhuǎn)里程計(jì)入使用者的跑步里程里，從而 能夠更加準(zhǔn)確地計(jì)算出使用者在跑步機(jī)上的跑步里程。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的 計(jì)算方法，以具有跑步機(jī)控制器、電機(jī)和跑步帶的跑步機(jī)為基礎(chǔ)，所述跑步機(jī)控制器通過(guò)電 流控制所述電機(jī)工作，所述電機(jī)帶動(dòng)所述跑步帶運(yùn)轉(zhuǎn)，所述跑步帶供使用者踩踏運(yùn)動(dòng)，其特 征在于，包括以下步驟：
[0005] 使用者通過(guò)踩踏跑步帶使控制電機(jī)工作的電流產(chǎn)生規(guī)律性脈動(dòng)；
[0006] 跑步機(jī)控制器對(duì)規(guī)律性脈動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)到的電流判斷使用者是 否已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，如果使用者已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，則跑步機(jī)控制器根據(jù)檢測(cè)到的電流 脈動(dòng)值對(duì)使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行計(jì)算，否則，在電機(jī)空轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)情況下，跑步機(jī)控制器不記 錄里程；
[0007] 跑步機(jī)控制器根據(jù)計(jì)算得到的使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)，結(jié)合跑步機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)使 用者的有效跑步里程進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算得到的有效跑步里程進(jìn)行顯示。
[0008] 進(jìn)一步地，計(jì)算電流脈動(dòng)值出現(xiàn)次數(shù)的過(guò)程為：
[0009] 通過(guò)設(shè)置在跑步機(jī)控制器中的PI調(diào)節(jié)器使電機(jī)工作在勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而使用者在 跑步機(jī)上走動(dòng)或跑動(dòng)對(duì)跑步帶的影響則反映到電機(jī)的控制電流IW上;其中，PI調(diào)節(jié)器的公 式為：
[0010] /,,, = KpFerric) + Ki j ^Verr(t),
[0011] 式中，I(t)表示輸出給電機(jī)的控制電流，Verr⑴表示速度誤差值，Kp表示比例系 數(shù)，Ki表示積分系數(shù)，t表示當(dāng)前電流采樣時(shí)刻；
[0012 ]對(duì)輸出給電機(jī)的控制電流I (t)進(jìn)行采樣，得到當(dāng)前電流采樣值I i;
[0013]計(jì)算電機(jī)電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值Iu:
[0015] 式中，Iu表示電機(jī)的平均運(yùn)行電流，1康示當(dāng)前電流采樣值，n表示一段時(shí)間內(nèi)的采 樣次數(shù)；
[0016] 計(jì)算當(dāng)前電流采樣值對(duì)平均電流的方差Q2:
[0018] 通過(guò)實(shí)際測(cè)量設(shè)置一個(gè)合適的沖量閾值SH和平穩(wěn)運(yùn)行閾值SL，當(dāng)Q2>Sh維持時(shí)間 超過(guò)一個(gè)噪聲消除時(shí)間，則表示使用者在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)的一步；當(dāng)Q 2<Sl時(shí)，則表示使用者 的腳部已經(jīng)落在跑步帶上的處于相對(duì)平穩(wěn)的時(shí)間；
[0019] 在Q2>Sh和Q2<Sl交替出現(xiàn)期間內(nèi)，則表示有使用者在跑步機(jī)的皮帶上跑步，從而 得到使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)。
[0020] 由于采用以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明通過(guò)電機(jī)、跑步機(jī)控制器及 設(shè)置在跑步機(jī)控制器中的PI調(diào)節(jié)器的聯(lián)合運(yùn)行，使電機(jī)空轉(zhuǎn)里程不計(jì)入使用者的跑步里程 里，因此本發(fā)明能夠準(zhǔn)確計(jì)算出使用者實(shí)際的跑步里程，進(jìn)一步給使用者提供熱量消耗的 準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，讓使用者的跑步運(yùn)動(dòng)更加科學(xué)合理。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例中提供的一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法流程 圖；
[0022] 圖2是使用者的腳和跑步帶的接觸狀態(tài)與控制電機(jī)工作的電流之間的關(guān)系示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0024] 本實(shí)施例所涉及的一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法以現(xiàn)有的具有跑 步機(jī)控制器、電機(jī)和跑步帶的跑步機(jī)為基礎(chǔ)。跑步機(jī)控制器通過(guò)電流控制電機(jī)工作，電機(jī)帶 動(dòng)跑步帶運(yùn)轉(zhuǎn)，跑步帶供使用者踩踏運(yùn)動(dòng)。
[0025] 如圖1所示，本發(fā)明提供了一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法，其包括以 下步驟：
[0026] S1、使用者通過(guò)踩踏跑步帶使控制電機(jī)工作的電流產(chǎn)生規(guī)律性脈動(dòng)；
[0027] 跑步帶由電機(jī)帶動(dòng)，跑步帶相當(dāng)于電機(jī)的負(fù)載。如圖2所示，當(dāng)負(fù)載恒定時(shí)，控制電 機(jī)工作的電流基本是平穩(wěn)的。使用者在跑步帶上走動(dòng)或跑動(dòng)時(shí)，對(duì)控制電機(jī)工作的電流產(chǎn) 生有規(guī)律的影響，因此控制電機(jī)工作的電流會(huì)產(chǎn)生規(guī)律性的脈動(dòng)。
[0028] S2、跑步機(jī)控制器對(duì)規(guī)律性脈動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)到的電流判斷使用 者是否已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，如果使用者已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，則跑步機(jī)控制器根據(jù)檢測(cè)到的 電流脈動(dòng)值對(duì)使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行計(jì)算，否則，在電機(jī)空轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)等情況下，跑步機(jī)控制 器不記錄里程。
[0029] 由于使用者在跑步機(jī)上走動(dòng)或跑動(dòng)時(shí)，使用者身體的重量并非靜止或均勻地加載 到跑步帶上，而是有身體的騰空和一定速度下的使用者腳部運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖量的情況，此時(shí)加 載到跑步帶上的壓強(qiáng)除了使用者的體重除以腳底面積產(chǎn)生的壓強(qiáng)外，還會(huì)疊加使用者腳部 沖量產(chǎn)生的壓強(qiáng)，因此，加載到跑步帶上的壓強(qiáng)會(huì)隨使用者的走動(dòng)或跑動(dòng)發(fā)生周期性變化， 壓強(qiáng)的變化會(huì)直接使跑步帶與跑步機(jī)低盤之間的摩擦力發(fā)生同步變化。
[0030] 跑步帶由電機(jī)帶動(dòng)，跑步帶相當(dāng)于電機(jī)的負(fù)載，跑步帶與跑步機(jī)低盤之間的摩擦 力的變化，直接反應(yīng)為電機(jī)的阻力矩的變化。根據(jù)牛頓第一定律，當(dāng)阻力矩等于電機(jī)轉(zhuǎn)矩 時(shí)，電機(jī)保持靜止或勻速旋轉(zhuǎn)。
[0031] 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的公式
[0032] T=C(picoscp2 (1)
[0033] 可以得出在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極端磁通Φ和轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)φ2確定時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn) 矩Τ和其電流I成正比關(guān)系。
[0034] 式（1)中，Τ表示電機(jī)轉(zhuǎn)矩，C表示與電機(jī)結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)，I表示轉(zhuǎn)子電流，φ表示旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極端磁通，φ2表示轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)(如果是同步電機(jī)則沒(méi)有eoS(p2項(xiàng)）。
[0035] 跑步機(jī)的電機(jī)是工作在恒轉(zhuǎn)速模式下的，當(dāng)阻力矩的變化使電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化 時(shí)，通過(guò)設(shè)置在跑步機(jī)控制器中pi調(diào)節(jié)器使電機(jī)工作在勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而使用者在跑步機(jī) 上走動(dòng)或跑動(dòng)對(duì)跑步帶的影響則反映到電機(jī)的控制電流?ω上。其中，pi調(diào)節(jié)器的公式為：
[0036] I(ty = Kp Verr(t) + Κι ￡ Vcrr{t) ( 2
[0037] 式（2)中，I(t)表示輸出給電機(jī)的控制電流，Verr(t)表示速度誤差值，Κρ表示比例 系數(shù)，Ki表示積分系數(shù)，t表示當(dāng)前電流采樣時(shí)刻。
[0038] 對(duì)輸出給電機(jī)的控制電流IW進(jìn)行采樣，得到當(dāng)前電流采樣值I i。
[0039] 計(jì)算電機(jī)電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值Iu。
[0041] 式(3)中，Iu表示電機(jī)的平均運(yùn)行電流，^表示當(dāng)前電流采樣值，η表示一段時(shí)間內(nèi) 的采樣次數(shù)。
[0042] 計(jì)算當(dāng)前電流采樣值對(duì)平均電流的方差Q2，
[0044] 通過(guò)實(shí)際測(cè)量設(shè)置一個(gè)合適的沖量閾值SH和平穩(wěn)運(yùn)行閾值SL，當(dāng)Q2>Sh維持時(shí)間 超過(guò)一個(gè)噪聲消除時(shí)間，則表示使用者在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)的一步；當(dāng)Q 2<Sl時(shí)，則表示使用者 的腳部已經(jīng)落在跑步帶上的處于相對(duì)平穩(wěn)的時(shí)間；
[0045] 在Q2>Sh和Q2<Sl交替出現(xiàn)期間內(nèi)，可以認(rèn)為是有使用者在跑步機(jī)的皮帶上跑步， 從而得到使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)。
[0046] S3、跑步機(jī)控制器根據(jù)計(jì)算得到的使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)，結(jié)合跑步機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì) 使用者的有效跑步里程進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算得到的有效跑步里程進(jìn)行顯示。
[0047] 本發(fā)明通過(guò)跑步帶、電機(jī)、跑步機(jī)控制器及設(shè)置在跑步機(jī)控制器中的PI調(diào)節(jié)器的 聯(lián)合運(yùn)行，在使電機(jī)空轉(zhuǎn)里程不計(jì)入使用者的跑步里程里，因此本發(fā)明能夠準(zhǔn)確計(jì)算出使 用者實(shí)際的跑步里程，進(jìn)一步給使用者提供熱量消耗的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，讓使用者的跑步運(yùn)動(dòng)更 加科學(xué)合理
[0048]本發(fā)明不局限于上述最佳實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下都可得出 其他各種形式的產(chǎn)品，但不論在其形狀或結(jié)構(gòu)上作任何變化，凡是具有與本申請(qǐng)相同或相 近似的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法，以具有跑步機(jī)控制器、電機(jī)和跑步帶 的跑步機(jī)為基礎(chǔ)，所述跑步機(jī)控制器通過(guò)電流控制所述電機(jī)工作，所述電機(jī)帶動(dòng)所述跑步 帶運(yùn)轉(zhuǎn)，所述跑步帶供使用者踩踏運(yùn)動(dòng)，其特征在于，包括以下步驟： 使用者通過(guò)踩踏跑步帶使控制電機(jī)工作的電流產(chǎn)生規(guī)律性脈動(dòng)； 跑步機(jī)控制器對(duì)規(guī)律性脈動(dòng)的電流進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)到的電流判斷使用者是否已 在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，如果使用者已在跑步帶上運(yùn)動(dòng)，則跑步機(jī)控制器根據(jù)檢測(cè)到的電流脈動(dòng) 值對(duì)使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)進(jìn)行計(jì)算，否則，在電機(jī)空轉(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)情況下，跑步機(jī)控制器不記錄里 程； 跑步機(jī)控制器根據(jù)計(jì)算得到的使用者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)，結(jié)合跑步機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)使用者 的有效跑步里程進(jìn)行計(jì)算，并將計(jì)算得到的有效跑步里程進(jìn)行顯示。2. 如權(quán)利要求1所述的一種使用者在跑步機(jī)上跑步里程的計(jì)算方法，其特征在于，計(jì)算 電流脈動(dòng)值出現(xiàn)次數(shù)的過(guò)程為： 通過(guò)設(shè)置在跑步機(jī)控制器中的PI調(diào)節(jié)器使電機(jī)工作在勻速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，而使用者在跑步 機(jī)上走動(dòng)或跑動(dòng)對(duì)跑步帶的影響則反映到電機(jī)的控制電流I (t)上；其中，PI調(diào)節(jié)器的公式 為：式中，I(t)表示輸出給電機(jī)的控制電流，Verr(t)表示速度誤差值，Kp表示比例系數(shù)，Ki 表示積分系數(shù)，t表示當(dāng)前電流采樣時(shí)刻； 對(duì)輸出給電機(jī)的控制電流IW進(jìn)行采樣，得到當(dāng)前電流采樣值Ii; 計(jì)算電機(jī)電流在一段時(shí)間內(nèi)的平均值Iu:A T，IU衣不機(jī)tfJ jT均運(yùn)行電流，Ii表示當(dāng)前電流采樣值，η表示一段時(shí)間內(nèi)的采樣次 數(shù)； 計(jì)筧當(dāng)前電流梁樣倌對(duì)平均電流的方差Q2:通過(guò)實(shí)際測(cè)量設(shè)置一個(gè)合適的沖量閾值Sh和平穩(wěn)運(yùn)行閾值SL，當(dāng)Q2>Sh維持時(shí)間超過(guò)一 個(gè)噪聲消除時(shí)間，則表示使用者在跑步機(jī)上運(yùn)動(dòng)的一步；當(dāng)Q2<Sl時(shí)，則表示使用者的腳部 已經(jīng)落在跑步帶上的處于相對(duì)平穩(wěn)的時(shí)間； 在Q2>Sh和Q2<Sl交替出現(xiàn)期間內(nèi)，則表示有使用者在跑步機(jī)的皮帶上跑步，得到使用 者的運(yùn)動(dòng)步數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01C22/00GK106017501SQ201610319148
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】薛嶸, 江先武
【申請(qǐng)人】上海捍康健康管理有限公司