專利名稱：運動量化腕表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能夠根據(jù)使用者自身的身體條件、由數(shù)據(jù)處理器根 據(jù)人體健康的量化指標為使用者制訂出健康運動的運動量化腕表，屬健身檢 測告知器制造領域。
背景技術：
目前，市場上銷售的多種運動計量器有電子計步器，運動心率表等， 能記錄使用者在運動過程中的心率、計步等運動過程中的計量器，同時也能 計算、提供使用者在運動過程中消耗的卡路里，以滿足體重控制者的特殊要
求。如專利0Q12Q700. 8的"卡路里計算機"是一種根據(jù)人體基礎代謝量、運 動強度、體脂肪率、體重來計算1天運動消耗的熱量的計算機，其中人體運 動強度是根據(jù)心率換算出來的，但是它僅針對走路和跑步的運動模式，無法 對其他的運動如游泳、跳繩等運動進行判別，而且在運動過程中，可分為有 氧和無氧運動，兩類運動的效果是不同的，而此專利并未對此作出區(qū)分，更 不能在運動過程中起到提醒和監(jiān)督的作用。另外該發(fā)明必須利用一卡套測定 人體阻抗，因而繁瑣，實際實施困難，還有無法對使用者建議適合自己運動 強度和要求的個性化運動菜單。
對比專利200710105572. 6的"一種確定運動信息的方法和腕式設備"
對使用者在運動過程的信息進行采集，沒有對運動過程的運動類型進行分析， 更無法指導使用者的運動行為?？傊洳蛔阒?一是這些運動計量器，只 能針對單一的運動類型進行運動數(shù)據(jù)和使用者生理數(shù)據(jù)的采集，不能滿足使 用者進行復雜多項運動的測量要求；二是只能通過對使用者運動過程中生理 指標的變化來推算使用者的運動強度，從而計算出其運動過程中消耗的卡路
里，但是這種計算沒有考慮到運動的強度，易產(chǎn)生非正常的卡路里消耗，不
僅不利于身體健康，而且有損身體健康；三是當前市場的計量器都是被動地 接受使用者的運動信息，而無法結合使用者的身體屬性、運動要求以及使用 者所在的運動環(huán)境科學地給予運動運動建議，因此并不能符合使用者個性化 的運動管理要求。 發(fā)明內容
設計目的避免背景技術中的不足之處，設計一種能夠根據(jù)每一位使用 者的自身條件，而制訂出適用其健身的運動菜單，并且能夠根據(jù)菜單運動所 記載的數(shù)據(jù)向使用者提示其運動的姿勢、運動量、運動的時間是否在運動菜 單的范圍內----是否在健康的范圍內，并且能夠根據(jù)使用者的身體變化及時 地修訂運動菜單的運動量化腕表。
設計方案為了實現(xiàn)上述設計目的。在運動時，將多功能運動計量器戴 在手腕上或腳腕上，它能自動判別運動類型或在原有運動類型的基礎上建立 新的運動類型;測試和計量使用者在進行某項運動時的運動量的大小和時間， 以及分辨有效運動時間或計算對應該項運動的卡路里的消耗量，并可綜合得 出運動過程中不同運動類型消耗的卡路里的總量；可以通過無線通信的方式 與移動終端設備交換運動信息數(shù)據(jù)；可以通過本地即時溫度的測量，達到調 整運動菜單強度的目的；能對使用者處在各種運動狀態(tài)的心率下限一上限一 警戒三個范圍有效地提示和顯示，以提高運動質量和效果。
多功能運動計量器由三維加速度傳感器或二個平面加速度傳感器、心率 傳感器、數(shù)據(jù)采集處理器、存儲模塊、通信模塊、顯示器所組成，數(shù)據(jù)采集 處理器采集加速度傳感器在三維數(shù)值中的波形(X， Y， Z)，與存儲在存儲模 塊中的多種運動類別波形進行比較，分析出其運動的類型，并對波形的強度 和有效運動的時間作相應的記錄，當運動結束后，直接將運動記錄發(fā)送到移 動終端設備或根據(jù)運動的記錄自動換算出卡路里的消耗并與運動菜單進行比 較，將今天的運動計劃完成情況顯示并告知使用者。
當多功能運動計量器在運動類別存儲器中沒有存儲當前運動的特征波形
時，如乒乓球、籃球、游泳，或者每個使用者在進行某項運動時其獨特的運 動特征(如運動中的獨特動作、習慣、姿勢等)與運動類別存儲器中的波形 都不符時，本實用新型提供了學習模式，可依據(jù)每個人獨特的運動特征，分 別采樣、處理、存儲在運動類別存儲器中。如游泳的泳姿，在運動中，多功 能運動計量器采樣記錄使用者在運動中的特征波形，經(jīng)過比對在運動中反復 并多次出現(xiàn)的相似波形，作為運動類別特征的波形，就自由泳動作所取得的 波形和蛙泳動作所取得的波形，分別設置和存儲在游泳特征波形存儲器類別 中的自由泳和蛙泳存儲單元中，當?shù)诙斡斡緯r，多功能運動計量器將采集 的波形與存儲在存儲器中的各種運動特征波形進行比較，從波形的變化特征 中(如波形量值按基本比例增或減)，自動識別出運動類型和計量運動強度， 而運動強度的大小，依據(jù)使用者運動時的頻率、運動的幅度(最大偏離值)、 運動時的心率來衡量使用者的相對運動量。由于使用者在運動前可能存在運 動前的熱身過程，因而與存儲器中運動類型特征波形比較的采樣波形，設計 成延后幾分鐘，以采取有效的波形進行對比。
技術方案運動量化腕表，電池通過控制開關給運動量化腕表供電，按 鍵用于數(shù)據(jù)處理器功能的選擇和數(shù)據(jù)的輸入，加速傳感器、心率傳感器及溫 度傳感器的信號輸出端接數(shù)據(jù)采集處理器的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集處理器與 存儲器構成雙向數(shù)據(jù)交互、與通信模塊構成雙向數(shù)據(jù)交互、與顯示器構成單 向數(shù)據(jù)傳遞。
本實用新型與背景技術相比， 一是實現(xiàn)了根據(jù)人體生理量化指標，指導 人體運動指標的量化，真正做到了有益健身；二是實現(xiàn)了根據(jù)人體運動后的 生理指標，修改人體的健身指標，達到了量體而行、循序漸進的健身目的。


圖1是運動量化腕表的基本結構圖。
圖2是運動量化腕表的工作流程1的示意圖。
圖3是運動量化腕表在工作流程1下的數(shù)據(jù)處理流程圖。
圖4是運動量化腕表的工作流程2的示意圖。圖5是運動量化腕表在工作流程2下的數(shù)據(jù)處理流程圖。 圖6是運動量化腕表的學習模式設置示意圖。 圖7是運動量化腕表的學習模式設置流程圖。
具體實施方式

實施例l:參照附圖l。運動量化腕表，電池107通過控制開關給數(shù)據(jù)處
理器供電，按鍵108用于數(shù)據(jù)處理器功能的選擇，加速傳感器100、心率傳 感器101及溫度傳感器102的信號輸出端接數(shù)據(jù)采集處理器106的信號輸入 端，數(shù)據(jù)采集處理器106與存儲器103間構成雙向通數(shù)據(jù)交互、與通信模塊 104構成雙向數(shù)據(jù)交互、與顯示器105構成單向通信；所述的加速傳感器100 是指三維加速傳感器或二個垂直放置的二纟佳加速傳感器數(shù)據(jù)處理器依據(jù)運動 菜單信息數(shù)據(jù)對三維加速傳感器或二個垂直放置的二維加速傳感器輸入的三 維立體信息進行比對處理；對心率傳感器輸入的信號進行比對處理。內置在
運動量化腕表中含有運動信息采集處理模塊、運動學習軟件模塊、數(shù)據(jù)處理 軟件模塊、菜單調整軟件模塊、運動分析處理軟件模塊；其中運動信息采集 處理模塊負責運動信息的采集、過濾、存儲，運動學習軟件模塊主要負責運 動類型的學習和確定，數(shù)據(jù)處理軟件模塊負責分析和確定運動的類型、運動 的強度、運動過程效果、與運動菜單的比較，菜單調整軟件負責根據(jù)使用者 即時運動時的環(huán)境調整運動菜單的運動強度，運動分析處理軟件模塊負責依 據(jù)個人輸入的資料和運動時信息資料分析并導出使用者運動最佳運動菜單和 建議性意見。
實施例2:參照附圖1 5。運動量化腕表的運動計量分析方法，加速傳 感器、心率傳感器將所采集到的人體運動基本數(shù)據(jù)，當使用者將設置在學習 狀態(tài)時，使用者的運動行為由采集處理模塊采集運動過程中的運動信息，數(shù) 據(jù)采集處理器經(jīng)對信息波形的比對處理，將具有特征值得波形選擇后存入到 存儲器中，不同的運動類型都可以在不同的學習設置中建立不同的特征值波 形存儲到存儲器中，以便提供自動識別運動類型的特征值波形；
當數(shù)據(jù)采集處理器將內置運動分析處理軟件模塊通過所接收到的人體運
動基本數(shù)據(jù)和存儲在存儲器中的使用者的個人資料進行分析處理后，制訂出 最佳的運動菜單且存入到存儲器中，使用者可以通過按鍵進行査詢，根據(jù)菜 單提示進行運動，其運動過程的數(shù)據(jù)信息通過加速傳感器、心率傳感器傳輸 至數(shù)據(jù)處理軟件模塊，經(jīng)過與運動菜單比較處理后，通過顯示器以菜單的方 式告訴使用者者的運動方式、運動量是否達到菜單要求；
如果未達到要求，則通過顯示器以菜單的形式提示使用者還需要運動的 菜單，當使用者在運動過程中已經(jīng)達到運動菜單的要求時，則用LED提示方 式提示使用者；
經(jīng)過數(shù)天幾個菜單的完成情況，數(shù)據(jù)處理器自動根據(jù)所記載的運動數(shù)據(jù) 進行分析，并且要求使用者輸入相應的生理數(shù)據(jù)，根據(jù)已有的數(shù)據(jù)，經(jīng)過分 析處理后，修訂使用者的運動菜單，可能增減某種動作的運動量、改變某種 動作的運動方式，并將修訂后的運動菜單告知使用者，使用者按修改后的菜 單進行運動，以此類推，從而達到量體而行、循序漸進的健身；
如果使用者身體不屬于健康范圍，數(shù)據(jù)處理器則通過顯示器以菜單的方 式提醒使用者，根據(jù)菜單提示進行運動；當運動的姿勢、運動指標達到運動 要求范圍內時，數(shù)據(jù)采集處理器通過顯示的方式(如LED)告訴使用者此時 出在什么標準運動條件下。
當使用者開始運動后，數(shù)據(jù)處理器將采集的環(huán)境溫度數(shù)據(jù)，作為微調運 動菜單中的運動強度，以修正優(yōu)化參數(shù)。
通過學習運動類型的運動，軟件能自動判別運動類型，根據(jù)運動過程的 心率變化、運動的幅度、頻率，比較、計算出運動的強度，并可以根據(jù)各種 運動所好耗能系數(shù)折算人體所消耗的卡路里。
使用者的個人資料是指年齡、性別、體重、身高、血型、血常規(guī)、尿檢 信息、疾病信息。
運動菜單的編制依據(jù)是根據(jù)個人的運動類型、運動量、運動過程的心率 與運動強度的曲線、生理變化的狀況--體重、血常規(guī)、尿常規(guī)而確定且在本 運動量化腕表中實現(xiàn)，可以通過無線通信的方式，由服務端通過手機，轉發(fā)
到運動量化腕表中實現(xiàn)。
不同的運動類型都可以用不同的計量方式實現(xiàn)計量，可以折算出等量的 消耗。
數(shù)據(jù)處理器根據(jù)使用者單一的運動類型，會提示使用者應該全面地運動， 作一些其它類型的運動，以便使用者全面發(fā)展。
參照附圖2、 3。運動計量分析腕表在開機的時候，通過無線接方式自動 鏈接手機，從手機下載當天的運動菜單及建議，下載的信息保存到數(shù)據(jù)存儲 器，使用者可隨時查閱存儲器的內容在顯示器上顯示出來，運動計量分析腕 表的溫度傳感器會定時采集即時溫度數(shù)據(jù)，并對運動菜單進行修正，并保存 到數(shù)據(jù)存儲器。
使用者參照運動菜單開始運動鍛煉，使用者可以選擇是否進入學習模式， 如果選擇不進入學習模式，或者使用者不作選擇就開始運動鍛煉，則系統(tǒng)默 認為否。運動開始，運動計量分析腕表開始采集使用者的運動波形，因為使 用者通常在運動前會有做相應熱身準備，所以系統(tǒng)在記錄采集的波形同時， 延遲采集波形樣本與數(shù)據(jù)庫中的波形數(shù)據(jù)進行對比，確認使用者的運動類型， 系統(tǒng)會根據(jù)設定條件周期性地選取波形樣本進行對比分析，以確認使用者是 否保持同類運動。運動計量分析腕表開始采集運動波形的同時，心率傳感器 開始采集心率數(shù)據(jù)，采集的波形數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)都保存在存儲器進行保存。 對照運動菜單，結合采集的心率和運動波形，時間，進行數(shù)據(jù)處理， 一方面 根據(jù)運動菜單規(guī)定的心率區(qū)域(運動菜單中的心率的區(qū)域劃分一是參考使用 者身體情況，能承受的正常心率范圍，二是參考人在不同強度運動下，轉化 為熱量的物質不同而體現(xiàn)為有氧和無氧運動，以此得出有氧和無氧運動的心 率范圍，三是參考當?shù)禺斕斓奶鞖馇闆r，最后根據(jù)使用者設定的條件比如減 肥、保健等要求，綜合分析給出的運動心率區(qū)域。)，若運動即時心率小于下 限值則綠燈亮，若在運動菜單給定的區(qū)域內則黃等亮若超出運動菜單給定的 心率上限值則紅等亮，以提示用戶調整運動強度。另一方面，系統(tǒng)會根據(jù)運 動量換算出消耗的熱量，若已達到運動菜單的要求，綠燈會閃爍，提示使用
者已完成當天的運動量。若沒有完成當天的運動菜單就已結束運動，系統(tǒng)會 系統(tǒng)會自動換算當天完成的運動量，自動搜索無線網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機 上，同時將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中供使用者查閱。
使用者若進行新的運動類型，可起用運動計量分析腕表的學習模式，一 但選定或輸入運動類型，就參照要求開始運動，運動計量分析腕表會按設置 要求采集運動波形，并將多次出現(xiàn)的、類似的、周期性波形為該新的運動類 型的特征波形數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。待同樣的運動進行中，數(shù)據(jù)處理器會將 運動波形提取后與特征波形比較，最接近的運動類型特征波形為其運動類型。
實施例4:參照附圖6、 7。運動計量分析腕表開機，運行程序，溫度傳
感器采集即時溫度，保存數(shù)據(jù)，并對運動菜單進行修正。
使用者參照運動菜單開始運動鍛煉，使用者可以選擇是否進入學習模式， 如果選擇不進入學習模式，或者使用者不作選擇就自動轉為開始運動鍛煉， 即系統(tǒng)默認為否。運動開始，運動計量分析腕表開始采集使用者的運動波形， 因為使用者通常在運動前會有做相應熱身準備，所以系統(tǒng)在記錄采集的波形 同時，延遲采集波形樣本與數(shù)據(jù)庫中的波形數(shù)據(jù)進行對比，確認使用者的運 動類型，系統(tǒng)會根據(jù)設定條件周期性地選取波形樣本進行對比分析，以確認 使用者是否保持同類運動。
運動計量分析腕表開始采集運動波形的同時，心率傳感器開始采集心率 數(shù)據(jù)，采集的波形數(shù)據(jù)、心率數(shù)據(jù)都保存在存儲器進行保存。對照運動菜單， 結合采集的心率和運動波形，時間，進行數(shù)據(jù)處理， 一方面根據(jù)運動菜單規(guī) 定的心率區(qū)域(運動菜單中的心率的區(qū)域劃分一是參考使用者身體情況，能 承受的正常心率范圍，二是參考人在不同強度運動下，轉化為熱量的物質不 同而體現(xiàn)為有氧和無氧運動，以此得出有氧和無氧運動的心率范圍，三是參 考當?shù)禺斕斓奶鞖馇闆r，最后根據(jù)使用者設定的條件比如減肥、保健等要求 綜合分析給出的運動心率區(qū)域。)，若運動即時心率小于下限值則綠燈亮，若 在運動菜單給定的區(qū)域內則黃等亮若超出運動菜單給定的心率上限值則紅等 亮，以提示用戶調整運動強度。另一方面，系統(tǒng)會根據(jù)運動量換算出消耗的
熱量，若已達到運動菜單的要求，綠燈會閃爍，提示使用者已完成當天的運 動量。若沒有完成當天的運動菜單就已結束運動，系統(tǒng)保存運動數(shù)據(jù)，換算 并累計當天的運動量，保存在數(shù)據(jù)庫供用戶查閱，并作為后一次運動菜單生 成的參考依據(jù)及對使用者一段時間運動分析的參考依據(jù)。
本運動計量分析腕表可通過USB接口進行程序的升級和內容更新，如新 的運動數(shù)據(jù)分析模型、分析方法的更新，保證運動計量、分析方法的科學性， 以提供使用者科學、符合其自身條件的運動菜單。
附圖7是學習模式的設置過程。使用者進入學習模式，多功能計量器會 顯示常規(guī)的運動類型供用戶選擇，使用者可選擇已有的運動類型，也可以手 動輸入列表中不存在的運動類型如步驟724所示。使用者選擇一種運動類型， 如該運動類型存在不同的形式比如游泳的種類有自由泳、蛙泳、蝶泳、仰泳， 則進一步選擇具體的運動形式，若列表中不存在該類運動，則可手動輸入具 體運動名稱，如步驟716、 723所示。
附圖6是運動計量分析腕表學習狀態(tài)操作界面圖。首先開機，進入學習 模式，步驟606-607選擇學習的運動類型，確認后，運動計量分析腕表提示 使用者開始運動，系統(tǒng)開始采集運動特征數(shù)據(jù)，設定時間到即采集完成，保 存數(shù)據(jù)，則自由泳的運動特征波形已建立。
需要理解到的是上述實施例雖然對本實用新型作了比較詳細的文字描
述，但是這些文字描述，只是對本實用新型設計思路的簡單描述，而不是對 本實用新型設計思路的限制，任何不超出本實用新型實質精神內的發(fā)明創(chuàng)造， 均落入本實用新型的保護范圍。
權利要求1、一種運動量化腕表，電池通過控制開關給運動量化腕表供電，按鍵用于數(shù)據(jù)處理器功能的選擇和數(shù)據(jù)的輸入，其特征是加速傳感器、心率傳感器及溫度傳感器的信號輸出端接數(shù)據(jù)采集處理器的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集處理器與存儲器構成雙向數(shù)據(jù)交互、與通信模塊構成雙向數(shù)據(jù)交互、與顯示器構成單向數(shù)據(jù)傳遞。
2、 根據(jù)權利要求1所述的運動量化腕表，其特征是所述的加速傳感器 是指三維加速傳感器或二個垂直放置的二維加速傳感器。
3、 根據(jù)權利要求1所述的運動量化腕表，其特征是數(shù)據(jù)處理器依據(jù)運 動菜單信息數(shù)據(jù)對三維加速傳感器或二個垂直放置的二維加速傳感器輸入的 三維立體信息進行比對處理；對心率傳感器輸入的信號進行比對處理。
專利摘要本實用新型涉及一種能夠根據(jù)使用者自身的身體條件、由數(shù)據(jù)處理器根據(jù)人體健康的量化指標為使用者制訂出健康運動的運動量化腕表，電池通過控制開關給運動量化腕表供電，按鍵用于數(shù)據(jù)處理器功能的選擇和數(shù)據(jù)的輸入，加速傳感器、心率傳感器及溫度傳感器的信號輸出端接數(shù)據(jù)采集處理器的信號輸入端，數(shù)據(jù)采集處理器與存儲器構成雙向數(shù)據(jù)交互、與通信模塊構成雙向數(shù)據(jù)交互、與顯示器構成單向數(shù)據(jù)傳遞。
文檔編號G06F19/00GK201211185SQ20082012096
公開日2009年3月25日 申請日期2008年7月5日 優(yōu)先權日2008年7月5日
發(fā)明者紅 朱, 全 黃 申請人:杭州義盛祥通信技術有限公司