技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及智能健身車技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種應(yīng)用于智能健身車的人機交互系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進步，人們健身的方式也在悄然的發(fā)生變化，而健身的工具也不再是單純的機械間的組合，取而代之的是越來越多集機械、電子、傳感器、計算機技術(shù)及自動化控制于一身的新型智能化健身設(shè)備，健身車因運動方式簡單，運動效果明顯，運動風(fēng)險低等因素而廣受健身者的喜愛。

傳統(tǒng)的健身車大部分采用的是在訓(xùn)練過程中人為調(diào)節(jié)阻力，或者是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的模擬環(huán)境由電腦進行阻力調(diào)節(jié)，這些訓(xùn)練方式往往通過訓(xùn)練者的自我感受或者根據(jù)自身經(jīng)驗來調(diào)整訓(xùn)練方式，并沒有真正意義上的實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)阻力，使訓(xùn)練者以恒功方式去訓(xùn)練，訓(xùn)練者本身很難保持以一個恒定功率輸出，從而使訓(xùn)練的有效性大大降低。同時在訓(xùn)練者訓(xùn)練結(jié)束后缺乏對訓(xùn)練效果的評估，訓(xùn)練者本身只能主觀的去判斷訓(xùn)練效果，從而使訓(xùn)練缺乏足夠的科學(xué)性，單純的健身使運動變得枯燥，難以激發(fā)出訓(xùn)練者的訓(xùn)練興趣，使訓(xùn)練難以堅持。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的在于提供一種提供多種訓(xùn)練模式并且實時檢測用戶心率，在訓(xùn)練結(jié)束后保存訓(xùn)練數(shù)據(jù)的應(yīng)用于智能健身車的人機交互系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：一種應(yīng)用于智能健身車的人機交互系統(tǒng)，包括：

人機交互模塊，實現(xiàn)人機交互，在訓(xùn)練過程中，用戶通過人機交互模塊實時調(diào)節(jié)阻力大??；

電磁阻發(fā)生裝置，電磁阻發(fā)生裝置，包括用于產(chǎn)生磁場的線圈，以及位于線圈外部的金屬輪盤，電磁阻發(fā)生裝置的金屬輪盤通過傳動帶與健身車腳踏板連接；

電路控制單元，檢測腳踏板轉(zhuǎn)速信號和腳踏板阻力信號，輸出控制信號至電磁阻發(fā)生裝置；

心率檢測發(fā)送單元，采集用戶的心率值并將其通過通信模塊發(fā)送至人機交互模塊；

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲已注冊的用戶的信息以及用戶的訓(xùn)練數(shù)據(jù)；

通信模塊，用于人機交互模塊與電磁阻發(fā)生裝置之間的串行數(shù)據(jù)通信，以及心率檢測發(fā)送單元與人機交互模塊之間的無線通信。

所述人機交互模塊采用一臺平板電腦，人機交互模塊的人機交互主界面上顯示系統(tǒng)登錄/注冊、訓(xùn)練模式選擇、訓(xùn)練量選擇、心率值讀取、訓(xùn)練數(shù)據(jù)顯示、訓(xùn)練記錄查看、訓(xùn)練報告顯示和幫助共8個操作選項。

所述電路控制單元包括：

重力傳感器，用于采集腳踏板阻力，然后轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送到微處理器；

速度傳感器，用于采集腳踏板轉(zhuǎn)速，然后轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送到微處理器；

微處理器，采用STM32F103芯片，用于接收重力傳感器和速度傳感器發(fā)送來的電信號，對電信號進行分析處理再控制電磁阻發(fā)生裝置；

所述速度傳感器安裝于健身車的踏板傳動輪上，所述重力傳感器安裝于電磁阻發(fā)生裝置上，所述微處理器安裝于健身車的車架上。

所述數(shù)據(jù)存儲模塊是指安裝在人機交互模塊內(nèi)的數(shù)據(jù)庫。

所述通信模塊包括：

無線藍牙通信模塊，用于實現(xiàn)心率檢測發(fā)送單元與人機交互模塊間的通信，心率檢測發(fā)送單元實時采集訓(xùn)練者的心率，并通過無線藍牙模塊將心率發(fā)送至人機交互模塊；

串行數(shù)據(jù)通信模塊，用于實現(xiàn)人機交互模塊與電磁阻發(fā)生裝置之間的通信。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種應(yīng)用于智能健身車的人機交互系統(tǒng)的人機交互方法，該方法包括下列順序的步驟：

（1）啟動系統(tǒng)，進入登錄界面；

（2）若用戶未注冊，則點擊注冊按鈕進行注冊；若用戶已注冊，則輸入注冊時的用戶名、密碼登錄系統(tǒng)；

（3）用戶進入系統(tǒng)后可選擇不同的訓(xùn)練模式，同時設(shè)置訓(xùn)練量，設(shè)置完畢后，點擊“確認(rèn)”按鈕進行訓(xùn)練；

（4）進入訓(xùn)練界面后，系統(tǒng)自動連接心率檢測發(fā)送單元，當(dāng)心率檢測發(fā)送單元連接成功后，將顯示用戶當(dāng)前心率值，用戶點擊“開始”按鈕開始訓(xùn)練；當(dāng)心率檢測發(fā)送單元連接失敗時，則彈出提示框，提示心率連接失敗，此時需要用戶手動點擊“心率連接”按鈕，進行連接；

（5）在訓(xùn)練開始后，若用戶需要暫停當(dāng)前訓(xùn)練，則點擊“暫?！卑粹o，則系統(tǒng)處于暫停狀態(tài)，同時保存之前訓(xùn)練數(shù)據(jù)；若用戶點擊“開始”按鈕，繼續(xù)訓(xùn)練；若用戶點擊“返回”按鈕，則退出訓(xùn)練；

（6）若在訓(xùn)練過程中，用戶點擊“終止”按鈕，則系統(tǒng)保存用戶之前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，退出當(dāng)前訓(xùn)練；

（7）系統(tǒng)實時監(jiān)測用戶的心率值，當(dāng)用戶在訓(xùn)練過程心率值超過設(shè)定的危險心率值180bpm后，則系統(tǒng)提示當(dāng)前訓(xùn)練危險，同時保存數(shù)據(jù)，退出當(dāng)前訓(xùn)練；

（8）當(dāng)用戶完成設(shè)定的運動量或點擊“退出”按鈕后，系統(tǒng)退出訓(xùn)練界面，同時顯示出此次訓(xùn)練的訓(xùn)練報告，訓(xùn)練報告自動保存在人機交互模塊中，同時，若用戶選擇打印當(dāng)前訓(xùn)練報告，則打印當(dāng)前訓(xùn)練報告；

（9）完成當(dāng)前訓(xùn)練后，若用戶選擇訓(xùn)練模式繼續(xù)訓(xùn)練，則點擊退出系統(tǒng)，結(jié)束訓(xùn)練。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明實現(xiàn)真正意義上的實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)阻力，使訓(xùn)練者以恒功方式去訓(xùn)練，從而使訓(xùn)練的有效性大大提高；同時，本發(fā)明使訓(xùn)練更加具有科學(xué)性，使單純的健身使運動變得有趣，激發(fā)出訓(xùn)練者的訓(xùn)練興趣，使訓(xùn)練持之以恒地堅持。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的方法流程圖。

具體實施方式

一種應(yīng)用于智能健身車的人機交互系統(tǒng)，包括：人機交互模塊，實現(xiàn)人機交互，在訓(xùn)練過程中，用戶通過人機交互模塊實時調(diào)節(jié)阻力大小；電磁阻發(fā)生裝置，電磁阻發(fā)生裝置，包括用于產(chǎn)生磁場的線圈，以及位于線圈外部的金屬輪盤，電磁阻發(fā)生裝置的金屬輪盤通過傳動帶與健身車腳踏板連接；電路控制單元，檢測腳踏板轉(zhuǎn)速信號和腳踏板阻力信號，輸出控制信號至電磁阻發(fā)生裝置；心率檢測發(fā)送單元，采集用戶的心率值并將其通過通信模塊發(fā)送至人機交互模塊；數(shù)據(jù)存儲模塊，用于存儲已注冊的用戶的信息以及用戶的訓(xùn)練數(shù)據(jù)；通信模塊，用于人機交互模塊與電磁阻發(fā)生裝置之間的串行數(shù)據(jù)通信，以及心率檢測發(fā)送單元與人機交互模塊之間的無線通信。

所述人機交互模塊采用一臺平板電腦，人機交互模塊的人機交互主界面上顯示系統(tǒng)登錄/注冊、訓(xùn)練模式選擇、訓(xùn)練量選擇、心率值讀取、訓(xùn)練數(shù)據(jù)顯示、訓(xùn)練記錄查看、訓(xùn)練報告顯示和幫助共8個操作選項。訓(xùn)練過程中，用戶可通過人機交互界面上的阻力增加按鈕與阻力減少按鈕，實時調(diào)節(jié)阻力大小。

所述電路控制單元包括：重力傳感器，用于采集腳踏板阻力，然后轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送到微處理器；速度傳感器，用于采集腳踏板轉(zhuǎn)速，然后轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送到微處理器；微處理器，采用STM32F103芯片，用于接收重力傳感器和速度傳感器發(fā)送來的電信號，對電信號進行分析處理再控制電磁阻發(fā)生裝置；所述速度傳感器安裝于健身車本體的踏板傳動輪上，所述重力傳感器安裝于電磁阻發(fā)生裝置上，所述微處理器安裝于健身車本體的車架上。電路控制單元通過改變脈寬調(diào)制（PWM）的占空比的方式改變輸出電流，進而改變磁阻力發(fā)生裝置中的磁場強度，進而改變電磁阻的大小，并且將檢測到的腳踏板轉(zhuǎn)速信號和腳踏板阻力信號通過串行數(shù)據(jù)通訊模塊發(fā)送到平板電腦上。

所述通信模塊包括：無線藍牙通信模塊，用于實現(xiàn)心率檢測發(fā)送單元與人機交互模塊間的通信，心率檢測發(fā)送單元實時采集訓(xùn)練者的心率，并通過無線藍牙模塊將心率發(fā)送至人機交互模塊；串行數(shù)據(jù)通信模塊，用于實現(xiàn)人機交互模塊與電磁阻發(fā)生裝置之間的通信。所述心率檢測發(fā)送單元采用心率手環(huán)，心率手環(huán)佩戴在用戶的手腕上，心率手環(huán)內(nèi)置無線藍牙模塊。

如圖1所示，本方法包括下列順序的步驟：

（1）啟動系統(tǒng)，進入登錄界面；

（2）若用戶未注冊，則點擊注冊按鈕進行注冊；若用戶已注冊，則輸入注冊時的用戶名、密碼登錄系統(tǒng)；

（3）用戶進入系統(tǒng)后可選擇不同的訓(xùn)練模式，同時設(shè)置訓(xùn)練量，設(shè)置完畢后，點擊“確認(rèn)”按鈕進行訓(xùn)練；

（4）進入訓(xùn)練界面后，系統(tǒng)自動連接心率檢測發(fā)送單元，當(dāng)心率檢測發(fā)送單元連接成功后，將顯示用戶當(dāng)前心率值，用戶點擊“開始”按鈕開始訓(xùn)練；當(dāng)心率檢測發(fā)送單元連接失敗時，則彈出提示框，提示心率連接失敗，此時需要用戶手動點擊“心率連接”按鈕，進行連接；

（5）在訓(xùn)練開始后，若用戶需要暫停當(dāng)前訓(xùn)練，則點擊“暫停”按鈕，則系統(tǒng)處于暫停狀態(tài)，同時保存之前訓(xùn)練數(shù)據(jù)；若用戶點擊“開始”按鈕，繼續(xù)訓(xùn)練；若用戶點擊“返回”按鈕，則退出訓(xùn)練；

（6）若在訓(xùn)練過程中，用戶點擊“終止”按鈕，則系統(tǒng)保存用戶之前的訓(xùn)練數(shù)據(jù)，退出當(dāng)前訓(xùn)練；

（7）系統(tǒng)實時監(jiān)測用戶的心率值，當(dāng)用戶在訓(xùn)練過程心率值超過設(shè)定的危險心率值180bpm后，則系統(tǒng)提示當(dāng)前訓(xùn)練危險，同時保存數(shù)據(jù)，退出當(dāng)前訓(xùn)練；

（8）當(dāng)用戶完成設(shè)定的運動量或點擊“退出”按鈕后，系統(tǒng)退出訓(xùn)練界面，同時顯示出此次訓(xùn)練的訓(xùn)練報告，訓(xùn)練報告自動保存在人機交互模塊中，同時，若用戶選擇打印當(dāng)前訓(xùn)練報告，則打印當(dāng)前訓(xùn)練報告；

（9）完成當(dāng)前訓(xùn)練后，若用戶選擇訓(xùn)練模式繼續(xù)訓(xùn)練，則點擊退出系統(tǒng)，結(jié)束訓(xùn)練。