专利名称：一种电动智能跑步机及其控制程序的设计方法
技术领域：
本发明涉及一种健身器械，具体地说，一种电动智能跑步机及其控制程序的设计 方法。
背景技术：
通常传统的运动跑步机采用单片机作为核心控制器，但是单片机的内存容量小， 无法安装比较大的系统，所以造成跑步机的功能单一化，只能做简单的机械运动，时间一 长，运动者锻炼会显得非常单调，所以锻炼者常常因觉得锻炼枯燥乏味而不能持之以恒，使 锻炼计划夭折。另外传统跑步机只能设定锻炼者的运动速度和坡度，不能实时反映锻炼者 的其它运动参数，如心率等。随着经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，人们越来越 重视自身的健康。同时也对跑步机提出了更高的要求。如何解决枯燥而单调的运动使之成 为能激发起大众兴趣，并使人们能保持长效锻炼，已成为摆在我们面前的一个重要课题。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种既让锻炼者心情愉悦，又可 以实时检测锻炼者运动参数的电动智能跑步机及其控制程序的设计方法，让锻炼者有亲身 融入到虚拟环境中的感觉。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种电动智能跑步机，包括跑步机主体、触摸控制板，还包括计算机、运动参数检 测传感器、伺服驱动控制器和彩色显示器，所述的计算机分别与触摸控制板、伺服驱动控制 器和彩色显示器连接，所述的伺服驱动控制器分别与运动参数检测传感器和跑步机主体的 跑步带连接，所述的计算机是安装有虚拟实景系统的计算机。本发明所述的运动参数检测传感器是心率检测传感器。本发明所述的触摸控制板包括一组机电或光电控制按键。本发明所述的伺服驱动控制器的外围电路设置有RS422串行通讯接口。本发明所述的彩色显示器是可显示动、静态彩色或立体图影的液晶显示器。一种电动智能跑步机控制程序的设计方法，包括以下步骤A、开启跑步机，程序启动通过程序入口函数启动；B、设置触摸控制板选择界面触摸控制板选择界面包括场景选择按钮、跑步模式 选择按钮、开始选择按钮和退出选择按钮，每个按钮使用两张图片分别表现“未选中”和“选 中”状态；所述的场景包括运动场、海滨路和郊外三个三维立体场景，所述的跑步模式包括 减肥、塑身、自由跑步模式；C、加载场景加载所选择场景的资源，并将场景传输到彩色显示器；所述的资源包括图片数据、网格数据，所述的网格数据包括地形数据和BillBoard 数据；D、初始化所选跑步模式的运动脚本跑步模式的运动脚本是一组用来描述各种跑步模式下各个阶段跑步速度和坡度的数据；该数据使用一个结构体数组来进行存储，所述 的结构体数组包括开始时间、结束时间、开始速度、结束速度、开始坡度、结束坡度、跑步类 型；E、启动运动根据初始化的运动脚本，由伺服驱动控制器发送指令给跑步机主体， 跑步机主体启动运行；F、启动运动参数检测运动参数检测传感器实时检测锻炼者的运动参数，检测完 成后，给伺服驱动控制器发送信号，通过计算机系统处理后显示在彩色显示器上；G、判断是否返回选择界面如果收到触摸控制板发出的“返回”指令，则返回步骤 B，否则继续；H、计算当前已运动的时间；I、根据运动时间更新当前的运动脚本根据当前更新的运动脚本文件更新摄像机 对象所在的位置，摄像机对象由CHKCamera类定义生成；在每一帧时，根据跑步模式运动脚 本和预先设置好的路径，计算得到当前摄像机所在的位置和方向，然后通过摄像机对象提 供接口设置摄像机的位置；J、判断是否为自由跑步模式如果是自由跑步模式，则通过伺服驱动控制器外围 电路上的RS422串行通讯接口与跑步机主体通讯，并向跑步机主体发送速度和坡度数据； 否则，则通过伺服驱动控制器外围电路上的RS422串行通讯接口与跑步机主体通讯，获取 跑步机主体的速度和坡度数据；K、更新场景对象根据当前时间对场景中所有运动对象的状态进行计算更新；在 系统的RenderScene ()函数中场景绘制之前进行；更新的方式是调用运动对象的Update () 函数接口，对象将会对自身进行更新；L、调用OpenGL的API绘制对象调用绘图API对各个可见对象的网格数据和图片 数据，根据其当前状态进行绘制；可见对象都设计了 DrawO接口，在Draw中实现了对自身 的绘制功能，只需在系统的RenderScene ()函数中调用该接口即可；M、判断是否收到触摸控制板发出的“退出”选择，如果收到，则退出虚拟实景系统， 否则返回步骤G。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、由于本发明增加了虚拟实景系统，使锻炼者在跑步过程中，可根据人的跑步心 情、爱好或节律，通过手动或自动控制控制板上的按键，调出各种不同的跑步场景，使锻炼 者体验到在运动场、海滨路、郊外场景中运动的真实感，让锻炼者有身临其境的感觉，从而 达到了心情愉悦、运动高效的锻炼效果。2、由于本发明增加了运动参数检测传感器并在伺服驱动控制器的外围增加了串 行通讯接口，可以实现实时的检测锻炼者的运动情况，让锻炼者实时了解运动效果，并根据 自己的身体状况对运动参数进行调节。3、由于本发明的绘图API使用了工业标准OpenGL，而OpenGL是一套开源的图形 库，提供了对显卡功能的调用接口。由于OpenGL库包含在显卡驱动中，所以不需要额外安 装其他程序。绘制对象完成后显示在彩色显示器上，给锻炼者呈现动态的感觉。
本发明共有4幅附图，其中图1是电动智能跑步机的结构示意图。图2是电动智能跑步机的电路连接示意图。图3是电动智能跑步机的伺服驱动控制器电路图。图4是电动智能跑步机的控制程序设计方法的流程图。图中1、彩色显示器，2、触摸控制板，3、伺服驱动控制器，4、跑步机主体，5、运动参 数检测传感器，6、计算机。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步的说明。如图1-3所示，一种电动智能跑步机，包 括跑步机主体4、触摸控制板2，还包括计算机6、运动参数检测传感器5、伺服驱动控制器3 和彩色显示器1，所述的计算机6分别与触摸控制板2、伺服驱动控制器3和彩色显示器1 连接，所述的伺服驱动控制器3分别与运动参数检测传感器5和跑步机主体4的跑步带连 接，所述的计算机6是安装有虚拟实景系统的计算机6。所述的运动参数检测传感器5是心 率检测传感器。所述的触摸控制板2包括一组机电或光电控制按键。所述的伺服驱动控制 器3的外围电路设置有RS422串行通讯接口。所述的彩色显示器1是可显示动、静态彩色 或立体图影的液晶显示器。如图1-4所示，一种电动智能跑步机控制程序的设计方法，包括以下步骤A、开启跑步机，程序启动通过程序入口函数启动；B、设置触摸控制板2选择界面触摸控制板2选择界面包括场景选择按钮、跑步模 式选择按钮、开始选择按钮和退出选择按钮，每个按钮使用两张图片分别表现“未选中”和 “选中”状态；所述的场景包括运动场、海滨路和郊外三个三维立体场景，所述的跑步模式包 括减肥、塑身、自由跑步模式；C、加载场景加载所选择场景的资源，并将场景传输到彩色显示器1 ；所述的资源包括图片数据、网格数据，所述的网格数据包括地形数据和BillBoard 数据；D、初始化所选跑步模式的运动脚本跑步模式的运动脚本是一组用来描述各种跑 步模式下各个阶段跑步速度和坡度的数据；该数据使用一个结构体数组来进行存储，所述的 结构体数组包括开始时间、结束时间、开始速度、结束速度、开始坡度、结束坡度、跑步类型；E、启动运动根据初始化的运动脚本，由伺服驱动控制器3发送指令给跑步机主 体4，跑步机主体4启动运行；F、启动运动参数检测运动参数检测传感器5实时检测锻炼者的运动参数，检测 完成后，给伺服驱动控制器3发送信号，通过计算机6系统处理后显示在彩色显示器1上；G、判断是否返回选择界面如果收到触摸控制板2发出的“返回”指令，则返回步 骤B，否则继续；H、计算当前已运动的时间；I、根据运动时间更新当前的运动脚本根据当前更新的运动脚本文件更新摄像机 对象所在的位置，摄像机对象由CHKCamera类定义生成；在每一帧时，根据跑步模式运动脚
6本和预先设置好的路径，计算得到当前摄像机所在的位置和方向，然后通过摄像机对象提 供接口设置摄像机的位置；J、判断是否为自由跑步模式如果是自由跑步模式，则通过伺服驱动控制器3外 围电路上的RS422串行通讯接口与跑步机主体4通讯，并向跑步机主体4发送速度和坡度 数据；否则，则通过伺服驱动控制器3外围电路上的RS422串行通讯接口与跑步机主体4通 讯，获取跑步机主体4的速度和坡度数据；K、更新场景对象根据当前时间对场景中所有运动对象的状态进行计算更新；在 系统的RenderScene ()函数中场景绘制之前进行；更新的方式是调用运动对象的Update () 函数接口，对象将会对自身进行更新；L、调用OpenGL的API绘制对象调用绘图API对各个可见对象的网格数据和图片 数据，根据其当前状态进行绘制；可见对象都设计了 DrawO接口，在Draw中实现了对自身 的绘制功能，只需在系统的RenderScene ()函数中调用该接口即可；M、判断是否收到触摸控制板2发出的“退出，，选择，如果收到，则退出虚拟实景系 统，否则返回步骤G。本发明的使用方法如下开启跑步机，通过触摸控制板2的选择界面进行场景及跑步模式选择。根据锻炼 者自身的爱好，通过触摸控制板2上的触摸按键选择运动场、海滨路或郊外场景，进而根据 自身的需要选择减肥、塑身或自由跑步的跑步模式，系统根据锻炼者的选择加载相应的场 景和跑步模式。运动过程中，锻炼者手持运动参数检测传感器5，实时检测锻炼者的心率等 运动参数，并通过伺服驱动控制器3显示在彩色显示器1。运动结束，通过触摸控制板2的 选择界面选择“退出”按钮，待跑步机停止运转后，结束锻炼。
权利要求
一种电动智能跑步机，包括跑步机主体(4)、触摸控制板(2)，其特征在于还包括计算机(6)、运动参数检测传感器(5)、伺服驱动控制器(3)和彩色显示器(1)，所述的计算机(6)分别与触摸控制板(2)、伺服驱动控制器(3)和彩色显示器(1)连接，所述的伺服驱动控制器(3)分别与运动参数检测传感器(5)和跑步机主体(4)的跑步带连接，所述的计算机(6)是安装有虚拟实景系统的计算机(6)。
2.根据权利要求1所述的一种电动智能跑步机，其特征在于所述的运动参数检测传 感器(5)是心率检测传感器。
3.根据权利要求1所述的一种电动智能跑步机，其特征在于所述的触摸控制板(2) 包括一组机电或光电控制按键。
4.根据权利要求1所述的一种电动智能跑步机，其特征在于所述的伺服驱动控制器(3)的外围电路设置有RS422串行通讯接口。
5.根据权利要求1所述的一种电动智能跑步机，其特征在于所述的彩色显示器(1) 是可显示动、静态彩色或立体图影的液晶显示器。
6.一种电动智能跑步机控制程序的设计方法，其特征在于包括以下步骤A、开启跑步机，程序启动通过程序入口函数启动；B、设置触摸控制板(2)选择界面触摸控制板(2)选择界面包括场景选择按钮、跑步模 式选择按钮、开始选择按钮和退出选择按钮，每个按钮使用两张图片分别表现“未选中”和 “选中”状态；所述的场景包括运动场、海滨路和郊外三个三维立体场景，所述的跑步模式包 括减肥、塑身、自由跑步模式；C、加载场景加载所选择场景的资源，并将场景传输到彩色显示器(1)；所述的资源包括图片数据、网格数据，所述的网格数据包括地形数据和BillBoard数据；D、初始化所选跑步模式的运动脚本跑步模式的运动脚本是一组用来描述各种跑步模 式下各个阶段跑步速度和坡度的数据；该数据使用一个结构体数组来进行存储，所述的结 构体数组包括开始时间、结束时间、开始速度、结束速度、开始坡度、结束坡度、跑步类型；E、启动运动根据初始化的运动脚本，由伺服驱动控制器(3)发送指令给跑步机主体(4)，跑步机主体(4)启动运行；F、启动运动参数检测运动参数检测传感器(5)实时检测锻炼者的运动参数，检测完 成后，给伺服驱动控制器(3)发送信号，通过计算机(6)系统处理后显示在彩色显示器(1) 上；G、判断是否返回选择界面如果收到触摸控制板(2)发出的“返回”指令，则返回步骤 B，否则继续；H、计算当前已运动的时间；I、根据运动时间更新当前的运动脚本根据当前更新的运动脚本文件更新摄像机对象 所在的位置，摄像机对象由CHKCamera类定义生成；在每一帧时，根据跑步模式运动脚本和 预先设置好的路径，计算得到当前摄像机所在的位置和方向，然后通过摄像机对象提供接 口设置摄像机的位置；J、判断是否为自由跑步模式如果是自由跑步模式，则通过伺服驱动控制器(3)外围 电路上的RS422串行通讯接口与跑步机主体(4)通讯，并向跑步机主体(4)发送速度和坡度数据；否则，则通过伺服驱动控制器(3)外围电路上的RS422串行通讯接口与跑步机主体 (4)通讯，获取跑步机主体(4)的速度和坡度数据；K、更新场景对象根据当前时间对场景中所有运动对象的状态进行计算更新；在系统 的RenderScene ()函数中场景绘制之前进行；更新的方式是调用运动对象的Update ()函数 接口，对象将会对自身进行更新；L、调用OpenGL的API绘制对象调用绘图API对各个可见对象的网格数据和图片数 据，根据其当前状态进行绘制；可见对象都设计了 DrawO接口，在Draw中实现了对自身的 绘制功能，只需在系统的RenderScene ()函数中调用该接口即可；M、判断是否收到触摸控制板(2)发出的“退出”选择，如果收到，则退出虚拟实景系统， 否则返回步骤G。
全文摘要
本发明公开了一种电动智能跑步机及其控制程序的设计方法，所述的跑步机包括跑步机主体、触摸控制板，还包括计算机、运动参数检测传感器、伺服驱动控制器和彩色显示器，所述的计算机分别与触摸控制板、伺服驱动控制器和彩色显示器连接，所述的伺服驱动控制器分别与运动参数检测传感器和跑步机主体的跑步带连接，所述的计算机是安装有虚拟实景系统的计算机。所述的方法包括设置触摸控制板选择界面、加载场景、启动运动参数检测和调用OpenGL的API绘制对象。本发明增加了虚拟实景系统，让锻炼者有身临其境的感觉，从而达到了心情愉悦、运动高效的锻炼效果。本发明增加了运动参数检测传感器，让锻炼者可以实时了解运动效果，并调节运动强度。
文档编号A63B24/00GK101905074SQ201010216958
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者刘春燕, 李亚荣, 李冬, 王焱, 陈立国 申请人:大连交通大学