专利名称：娱乐健身系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及娱乐健身系统，特别涉及娱乐健身系统，它主要包括安装有电子控制单元的健身器械，健身器械上还安装有测量健身器械变化的传感器单元、上行USB接口单元、下行USB接口单元、输入单元、显示单元、时钟、健身器控制器，它们都连接电子控制单元，健身器械上的电子控制单元将传感器单元测量的信息处理后通过下行USB接口单元存入U盘中，计算机上的USB接口可将U盘中记录的信息传入计算机中，还可通过上行USB接口单元直接与计算机上的USB接口连接，与计算机通信。
背景技术：
现有的健身器械与游戏相结合的系统，一般是一边健身一边玩游戏，但这种系统一般都是与跑步机或固定自行车相关连，游戏也大多都是跑步或骑自行车，游戏内容很枯燥难以长期吸引人锻炼。
发明内容
本发明涉及娱乐健身系统，它主要包括安装有电子控制单元的健身器械，健身器械上还安装有测量健身器械变化的传感器单元、上行USB接口单元、下行USB接口单元、输入单元、显示单元、时钟、健身器控制器，它们都连接电子控制单元，健身器械上的电子控制单元将传感器单元测量的信息处理后，通过下行USB接口单元存入U盘中，计算机上的USB接口可将U盘中记录的信息传入计算机中，还可通过上行USB接口单元直接与计算机上的USB接口连接，与计算机通信。
它的有益作用是可以使用户坚持锻炼，它可促进用户进行锻炼只有通过所述健身器械锻炼后将锻炼所消耗的能量和测得的用户的肌肉情况通过U盘或USB接口传入计算机中，供游戏软件设定游戏角色的能力、级别等使用，从而促进用户进行身体锻炼。健身房还可通过所述U盘和USB接口进行管理和收费。
技术方案是在所述健身器械上安装有电子控制单元，健身器械上还安装有，上行USB接口单元、下行USB接口单元、传感器单元、输入单元、显示单元、时钟、健身器控制器，它们都连接电子控制单元。
所述传感器单元，用于测量用户通过所述健身器械锻炼时，测量健身器械在用户的驱动下或健身器械自身运转中，健身器械中的角度变化、力量变化、位移变化、旋转圈数、速度信息，这些信息反映了用户锻炼时的情况，安装于所述健身器械上的传感器单元，包括一个或多个传感器，传感器安装于健身器械中产生角度变化、力量变化、位移变化、旋转圈数、速度信息的位置，安装的个数、类型、安装的方式和方法依据不同的健身器械而不同。
所述输入单元，是由按键组成的，用于控制所述健身器械上安装的电子控制单元执行各种操作。
显示单元，用于显示锻炼情况，以及用户的操作信息。
所述“健身器控制器”用于控制健身器械可否被使用。当所述健身器械是电力驱动的时，所述“健身器控制器”是继电器，它控制健身器械的电源；当所述健身器械不是电力驱动的时，所述“健身器控制器”是电控锁，它控制健身器械的活动部分(如；连接轴处)，从而控制健身器械可否被使用。
所述上行USB接口单元提供与计算机进行连接的接口，下行USB接口单元提供连接U盘的接口。
所述健身器械上的电子控制单元控制下行USB接口单元，用户的U盘可插入下行USB接口单元中的USB接口中，电子控制单元通过连接的传感器单元测得的健身器械在用户的驱动下或健身器械自身运转中，健身器械中的角度变化、力量变化、位移变化的“有效信息”和速度信息以及旋转圈数信息，经电子控制单元处理后，生成用户信息，存入存储单元中，用户锻炼完后，可通过输入单元控制电子控制单元，将存储单元中存储的用户信息存入所述U盘中。还可将传感器测得的“有效信息”和速度信息以及旋转圈数信息存入U盘中，计算机通过USB接口读取U盘中的信息。用户通过健身器械锻炼一般都是周期性的重复运动，所述传感器测得的“有效信息”指的是用户在一个“运动周期内”，传感器测得的最大力量、“有效角度”、最大位移信息。在一个运动周期内，传感器测得的角度与健身器械初始时传感器测得的角度相差最大时，此时传感器测得的角度是“有效角度”。
所述健身器械上的电子控制单元可通过上行USB接口单元连接计算机的USB接口，直接与计算机通信，将传感器单元测得的信息或由电子控制单元处理后的信息传入计算机中。
用户的U盘以地址划分为“标志字”、“计费区”、“记录能量区”、“肌肉信息区”四部分，“肌肉信息区”又可分为N个区，每个区记录人体一部分肌肉的最大力量信息，“标志字”用来区分持有此U盘者是高级用户还是普通用户(“标志字”就是一串密码)，“计费区”是用户在健身房健身前，由健身房对用户的“计费区”进行充值，只有将“计费区”进行充值并具有合法“标志字”的U盘才可启动健身房中的健身器械，“记录能量区”用来记录用户锻炼所消耗的能量。
所述每台健身器械都有与之对应的传感器信息库和与传感器信息库对应的ID号，这个传感器信息库和与传感器信息库对应的ID号存储于健身器械上的电子控制单元中，或固化在程序中。传感器信息库中记录的是与之对应的健身器械上的每个传感器的传感器信息，传感器信息包括传感器的模拟量输入通道地址、传感器的类型、肌肉信息、比例信息，如果传感器是测力类传感器，所述“肌肉信息”代表的是传感器所测得的信息是用户身体上哪几部分肌肉用力驱动健身器械时促使传感器产生的，因为传感器测得的信息随这几部分肌肉用力的增大而增大，所以这几部分肌肉中的每部分肌肉用力的大小都与传感器测得的信息有一定的比例关系，所述“比例信息”记录的就是着个比例关系。如果传感器是测量角度或位移类传感器，所述“肌肉信息”代表的是传感器所测得的信息是用户身体上哪几部分肌肉伸缩驱动健身器械时促使传感器产生的，因为传感器测得的信息随这几部分肌肉伸缩距离的增大而增大，所以这几部分肌肉中的每部分肌肉伸缩距离的大小都与传感器测得的信息有一定的比例关系，所述“比例信息”记录的就是着个比例关系。
所述“肌肉信息”和“比例信息”，在设计健身器械时就以确定，因健身器械的设计就是为锻炼用户身体上的某几部分肌肉而设计的，传感器安装在健身器械上时也是固定的，因健身器械的一种锻炼方式只锻炼用户身体上固定的几部分肌肉(一种健身器械可能有几种锻炼方式，用于锻炼用户身体上不同部分的肌肉，电子控制单元中可存储代表不同锻炼方式的传感器信息，一种锻炼方式所对应的传感器信息中的“肌肉信息”、“比例信息”都对应与此中锻炼方式所锻炼的用户身体上的那几部分肌肉)，用户可通过输入单元选择电子控制单元中的一种锻炼方式，使电子控制单元以用户选择的锻炼方式处理传感器测得的信息，所述“肌肉信息”和“比例信息”在不同的健身器械上有所不同；也可通过实验得到“肌肉信息”和“比例信息”，通过由实验人操作健身器械锻炼，观察实验人锻炼哪几部分肌肉在收缩，用于确定“肌肉信息”，根据收缩的情况(距离)确定“比例信息”。
生成用户信息的方法是根据采集到的力量、角度、位移、距离的“有效信息”、速度信息、旋转圈数以及锻炼的时间长短，将力量信息结合角度或位移信息并结合具体健身器械计算出消耗的能量信息，方法是位移或距离×力量＝能量；根据角度结合具体健身器械计算出距离或位移，然后使位移或距离×力量＝能量，如果是速度类健身器(如跑步机)则通过用户的体重和跑步的距离计算出消耗的能量信息(方法是体重×9.8牛/千克×距离＝能量)，生成能量值存入电子控制单元的存储器中，对每次的能量值进行累加，根据采集到的“最大力量信息”结合具体健身器械中的“传感器信息库”计算出用户的“相关肌肉”力量信息，并与从U盘中读取到存储单元中的这几部分肌肉的力量信息比较，将这几部分肌肉的最大力量存入存储单元的相应位置，锻炼完后，通过输入单元的控制，可将所述存储单元中记录的能量值和所计算的几部分肌肉的最大力信息存入用户插入的U盘中的“肌肉信息区”的相应位置。也可只将所述传感器测得的力量、角度、位移、距离的“有效信息”、速度信息、旋转圈数以及锻炼的时间长短和传感器信息库或与传感器信息库对应的ID号记录到U盘中，通过计算机上的USB接口传入计算机中，也可直接通过健身器械上的上行USB接口单元与计算机上的USB接口连接，并传输通过传感器单元测得的信息到计算机中，由计算机处理生成的用户信息。
与游戏关联的方法计算机首先生成一个存储所述用户信息的数据库，其中包括能量信息和用户的每部分肌肉力量，然后将通过计算机上的USB接口读取到的U盘中的用户信息存入数据库中，将能量信息累加，将U盘中记录的每部分肌肉的力量信息与数据库中记录的相应的部分的肌肉力量比较，将大值存入信息库中相应位置(只记录此部分肌肉的最大力量)，游戏软件则可调用这个数据库中的信息设置游戏角色的能力、级别等等，或将传感器测得的信息存入U盘，通过U盘传入计算机，由计算机处理后生成用户信息；也可通过健身器械上安装的电子控制单元所连接的上行USB接口直接与计算机上的USB接口连接，并传输所述电子控制单元处理后生成的用户信息，或直接传输通过传感器单元测得的信息到计算机中，由计算机处理后生成用户信息。
图1是所述发明的原理方框图。
图1中包括计算机(1)、USB接口(2)、电子控制单元(3)、上行USB接口单元(11)、下行USB接口单元(4)、传感器单元(5)、输入单元(6)、显示单元(7)、健身器控制器(8)、时钟(9)、U盘(10)。
图2是以单片机为例的安装于健身器上的电子控制单元及相关电路原理方框图。
图2中包括电子控制单元(3)、下行USB接口单元(4)、传感器单元(5)、输入单元(6)、显示单元(7)、健身器控制器(8)、时钟(9)、单片机(21)、存储器(22)、USB-Host模块(23)、USB接口(24)、测力量传感器(26)、放大器(212)、滤波器(213)、A/D转换器(25)、光电编码器(27)、电控锁(29)、光电耦合器(28)、继电器(211)光电传感器(214)、USB接口芯片(215)、USB接口(216)。
图3是以8051单片机为例的安装于健身器上的电子控制单元及相关电路原理图。
图3中包括输入单元(6)、显示单元(7)、时钟(9)、单片机(21)、存储器(22)、USB-Host模块(23)、USB接口(24)、测力量传感器(26)、放大器(212)、滤波器(213)、A/D转换器(25)、光电编码器(27)、电控锁(29)、光电耦合器(28)、继电器(211)、PCF8574(31)、PCF8574(32)、PCF8574(33)、计数器(34)、光电传感器(214)、USB接口芯片(215)、USB接口(216)。
图4是继电器(211)的电路原理图。
图4中包括引线(41)、引线(42)、引线(43)、继电器(44)。
图5是控制电控锁(29)的电路原理图。
图5中包括光电耦合器(28)、光电耦合器(51)、电控锁(29)、光电耦合器(53)、引线(54)、引线(55)。
图6是图2中的光电传感器(214)的电路原理图。
图6中包括光电元件(63)、发光二极管(61)、调制盘(62)、放大器(64)、引线(65)。
图7是输入单元(6)的电路图。
图7中包括按键(71)、按键(72)、引线(73)、引线(74)。
图8是在健身器械中的连接轴上安装电控锁的结构示意图。
图8中包括连接轴(81)、连杆(82)、连杆(83)、外轴(84)、凹槽(85)、锁头(86)、内轴(87)、电控锁(29)。
图9是本发明以跑步机为例的示意图。
图9中包括扶手(91)、跑步面(92)、轴(93)、调制盘(62)、孔(95)、光电传感器(214)、测力量传感器(26)、轴(98)。
图10是本发明以一种假设的非速度(如跑步机)类健身器械为例的示意图。
图10中包括手柄(301)、测力量传感器(26)、杆(303)、轮(304)、轴(305)、底座(306)、重物(307)、光电编码器(27)、箭头(309)。
图11是健身器械上的电子控制单元运行的主程序的流程图。图11中的R0是指针，指向RAM中的一个地址，用于记录用户在一个运动周期内传感器测得的“有效信息”。G是所述健身器械上的传感器的模拟量输入通道地址。L用于存储能量信息。n是所述(此)健身器械上传感器的个数。A是用户锻炼时的记录的最大力量。“打开健身器控制器”指的是当“健身器控制器”是电控锁时，打开电控锁；当“健身器控制器”是继电器时，控制继电器使其导通健身器的电源。B用来判断U盘中的“计费区”中所充数值是否已用完，当B＝1时说明“计费区”中所充数值是已用完，当B＝0时说明“计费区”中所充数值是未用完。
图12是用户锻炼完后健身器械上的电子控制单元将采集后处理好的信息存入U盘中的子程序J1的流程图。“相关肌肉信息”指的是此健身器械所锻炼的用户身体上的那几部分肌肉，在U盘中的“肌肉信息区”中存储的这几部分肌肉的力量信息。
图13是处理测力量传感器采集的信息的子程序J2的流程图。
图13中@R0是指针R0指向的RAM中的一个地址中存储的信息。
图14是处理角度或位移传感器采集的信息的子程序J3的流程图。
图14中当在一次运动周期内传感器测得的角度或位移变大时“D＝0”，@R0是指针R0指向的RAM中的一个地址中存储的信息。
图15是计算用户在一个“运动周期”内所消耗的能量和所运动的部分肌肉的力量的子程序J31的流程图。
图16是用于速度类健身器(例如跑步机)上的电子控制单元的住程序的流程图。图16中的变量B与图1中的变量B相同。
图17是图11和图16中应用的中断服务程序Z1的程序流程图。
图18是处理速度类健身器(例如跑步机)信息的子程序J4的流程图。
图18中“测量并记录用户的体重”是通过安装在跑步机的下面的测力量传感器测得的。“测量并记录旋转的圈数”是通过传感器测得的带动跑步机的“跑步面”运动的轴旋转的圈数，根据这个圈数就能计算出跑步者跑步的距离，结合跑步的总时间可计算出平均速度。
具体实施例方式
图1中电子控制单元(3)连接并控制输入单元(6)、显示单元(7)、健身器控制器(8)、传感器单元(5)、时钟(9)。传感器单元(5)中含有多个传感器，依据不同的健身器械含有测量角度变化、力量变化、位移变化、旋转圈数、速度信息的传感器。电子控制单元(3)将传感器采集到信息处理后，通过下行USB接口单元(4)存入U盘(10)中，计算机(1)可通过连接的USB接口(2)将U盘(10)中的信息传入计算机(1)中，电子控制单元(3)还可通过上行USB接口单元(11)连接计算机的USB接口，直接与计算机(1)通信，将传感器单元(5)测得的信息或由电子控制单元(3)处理后的信息传入计算机(1)中。
图2中电子控制单元(3)是由单片机(21)和存储器(22)组成的。输入单元(6)是按键输入。显示单元(7)可以是LED或LCD。当所述健身器械是靠电力驱动的健身器械时(如跑步机)，健身器控制器(8)采用继电器(211)控制健身器械的电源，电子控制单元(3)控制继电器(211)ONOFF动作，从而控制健身器械的开启或关闭；当所述健身器械是非电力驱动的健身器械时，健身器控制器(8)通过电控锁(29)控制健身器械的活动部分(如；连接轴处)，电子控制单元(3)通过光电偶合器(28)控制电控锁(29)的开启或关闭动作，从而控制健身器械可否被使用。传感器单元(5)中包括一个或多个测力量传感器(26)、放大器(212)、滤波器(213)，它们连接A/D转换器(25)组成，A/D转换器(25)连接电子控制单元(3)，测力量传感器安装在健身器械上可以测得用户使用健身器械时产生压力的地方，测力量传感器用于测量用户驱动所述健身器械运动时健身器械上的压力信息；传感器单元(5)中还包括光电编码器(27)，当光电编码器(27)中应用的是码盘时，可用于测量角度，安装在用户驱动健身器械时，健身器械上的机械结构发生角度变化的地方，用于测得用户驱动所述健身器械运动时健身器械所发生的角度变化，当光电编码器(27)中应用的是码尺时，安装在用户驱动健身器械时，健身器械上的机械结构发生位移或距离变化的地方，可用于测量用户驱动所述健身器械运动时健身器械所发生的位移变化如果需要测量速度，则传感器单元(5)中包括光电传感器(214)，光电传感器(214)安装在用户驱动健身器械时，健身器械上的机械结构发生旋转的地方，用于测得用户驱动所述健身器械运动时健身器械上的速度变化。电子控制单元(3)通过连接时钟(9)扩展出时钟。电子控制单元(3)通过连接USB-Host模块(23)扩展出USB接口(24)，通过传感器单元(5)测得的信息由电子控制单元(3)处理后，经USB接口(24)传入U盘中，计算机上的USB接口可读取U盘中存储的信息。电子控制单元(3)可通过上行USB接口单元(11)中的USB接口(216)连接计算机的USB接口，直接与计算机通信，将传感器单元测得的信息或由电子控制单元处理后的信息传入计算机中。如果将本发明应用于健身房的收费管理，还可由电子控制单元(3)，读曲U盘中存储“标志字”(由健身房发给的密码，已在健身房的计算机上存储了发给用户的“标志字”)，将“标志字”通过上行USB接口单元(11)中的USB接口(216)传入健身房的计算机中，由计算机对比判断U盘中的“标志字”在计算机中是否有记录，计算机将比对结果返回到电子控制单元(3)中，由电子控制单元(3)根据返回的结果控制健身器械的开启，如果计算机中记录有U盘中的“标志字”，则控制健身器械开启，否则不开启。
图3中采用8051作为单片机(21)。采用SL811HS作为USB-Host模块(23)扩展出USB接口(24)，作为U盘的插入装置。单片机(21)通过74LS373扩展一片数据内存62256，扩展一片程序内存27256。通过一片含I2C接口的芯片PCF8573扩展出时钟(9)；扩展了一片含I2C接口的芯片PCF8591作为A/D转换器(25)，A/D转换器(25)通过滤波器(213)和放大器(212)连接测力量传感器(26)。测力量传感器安装在健身器械上，用于测得用户驱动健身器械锻炼时的压力信息。扩展了一片含I2C接口的芯片SAA1064，用于数据显示，作为显示单元；扩展了一片含I2C接口的芯片PCF8574(31)，用于连接光电编码器(27)，光电编码器(27)可采用绝对光电编码器；扩展了一片含I2C接口的芯片PCF8574(32)，用于连接光电传感器(214)，光电传感器(214)通过计数器(34)连接PCF8574(32)；扩展了一片含I2C接口的芯片PCF8574(33)，用于连接输入单元(6)、继电器(211)，还通过光电耦合器(28)连接电控锁(29)；扩展出一片I2C接口的芯片PDIUSBD11作为USB接口芯片(215)，通过它扩展出USB接口(216)与计算机通信。光电编码器(27)、光电传感器(214)和A/D转换器(25)连接的滤波器(213)、放大器(212)、测力量传感器(26)都包含在图1中的传感器单元(5)中。
图4中引线(41)连接PCF8574(33)的I/O端口，引线(42)和引线(43)连接在健身器械的电源上，控制健身器械的电源。
图5中引线(54)、引线(55)连接图3中的PCF8574(33)的I/O端口，通过光电耦合器(51)控制电控锁(29)的开启与关闭，通过光电耦合器(53)接收电控锁(29)的状态信息。
图6中光电传感器(214)由光电元件(63)、发光二极管(61)、调制盘(62)、放大器(64)组成，引线(65)连接图3中的计数器(34)，调制盘(62)上有1个或多个孔。它安装在健身器械上旋转的轴处，如跑步机上带动跑步面运动的轴上，使调制盘(62)与所述轴为同心圆，轴转动时同时带动调制盘(62)转动，光电传感器(214)检测调制盘(62)旋转时，调制盘上的孔经过的次数，每经过一次，光电传感器(214)产生一个脉冲，脉冲信号经放大器(64)、引线(65)、计数器(34)、PCF8574(32)传入单片机(21)中，说明所述轴旋转了一周或一定的角度，单片机(21)记录传入的脉冲个数，就能记录所述轴旋转的圈数，从而判断跑步者跑步的距离，也可用光电编码器(27)代替光电传感器(214)安装在带动跑步机面运动的轴上，记录所述轴旋转的圈数，判断跑步的距离。
图7中按键(71)和按键(72)通过引线(73)和引线(74)连接图3中的PCF8574(33)，用于控制单片机(21)上运行的程序。
图8是健身器械中的连接轴上安装电控锁的结构示意图，一般健身器械都是一个整体，各部分都是相互关联的，只要控制其中一部分不可以运动，就能控制整个健身器械不可以被用户使用。一般健身器械的各个部分都是通过连接轴连接，只要控制连接轴可否转动，就能控制健身器械。连杆(82)与外轴(84)连接，连杆(83)与内轴(87)连接，内轴(87)上固定有电控锁(29)，外轴(84)上有凹槽(85)。电控锁(29)关闭时锁头(86)伸出，当锁头(86)伸入凹槽(85)中时，连接轴(81)被固定，不能活动，从而控制健身器械不可被使用。电控锁(29)打开时，锁头(86)收回到电控锁中，连接轴(81)可以被转动，使健身器械可被使用。
图9中通过轴(93)和轴(98)的转动带动跑步面(92)运动，跑步机下面安装有测力量传感器(26)，用户站在跑步机上时，测得的力量减去跑步机的重量，得出用户的体重。调制盘(62)固定在轴(93)上，并与轴(93)是同心圆，调制盘(62)轮盘上有孔(95)，轴(93)上固定有光电传感器(214)，光电传感器(214)通过检测调制盘(62)上的孔(95)转过的次数，就能测得调制盘(62)旋转的圈数，也就是轴(93)旋转的圈数，根据旋转的圈数确定跑步的距离。计算能量用户跑步的距离为L，设用户的体重为m，设用户所消耗的能量为W；则W＝m×9.8牛/千克×L图10中用户正面对着健身器械，通过反复拉动手柄(301)进行锻炼，因为是通过拉动手柄(301)进行锻炼，所以根据观察实验人锻炼时的情况，可知此健身器械锻炼的主要是用户的肱二头肌、背阔肌、前臂屈肌群。手柄(301)连接测力量传感器(26)，杆(303)固定在轮(304)上，轮(304)通过轴(305)固定在底座(306)上，在轴(305)处还固定有光电编码器(27)，光电编码器(27)的码盘与轮(304)连接，用于检测杆(303)转过的角度。重物(307)与轮(304)连接，使用户在拉动杆(303)时产生阻力。这是一个锻炼用户手臂拉力的健身器械，用户可握住手柄(301)向箭头(309)方向拉动，从而带动轮(304)转动，光电编码器(27)可测得轮(304)转过的角度，从而检测杆(303)的绝对位置。重物(307)对用户产生阻力，使用户感到费力。测力量传感器(26)在用户拉动手柄(301)向箭头(309)方向拉动时，时时测得拉力。根据健身器械初始时杆(303)绝对位置和用户拉动后的绝对位置差以及杆(303)的长度，可计算出用户拉动手柄(301)时，手柄(301)水平运动的距离。计算能量的方法是图10中线段ED是杆(303)的水平运动距离，设∠AOC的度数为α，设∠BOC的度数为β，如果用户拉动手柄(301)使其与水平线的夹角由α变成β后不在继续沿箭头(309)方向拉动，则用户在一个“运动周期内”，传感器测得的“有效角度”是∠BOC，设杆(303)即线段OA的长度为L，设用户拉手柄(301)时的拉力为F，设用户拉动杆(303)使其与水平线的夹角由α变成β时所消耗的能量为W；则ED＝COSβ×L-COSα×L，W＝F×ED。F的大小可能会随拉动杆(303)与水平线的夹角的变化而变化，实际中F可取使拉动杆(303)与水平线的夹角由α变成β这一过程中时时测量的拉力的平均值。
图11中首先用户插入U盘，电子控制单元读曲U盘中存储“标志字”，将“标志字”通过上行USB接口单元(11)中的USB接口(216)传入健身房的计算机中，由计算机对比判断U盘中的“标志字”在计算机中是否有记录，如果没有则不是合法用户返回到程序开始，有则是合法用户，然后初始化R0、G、L、D＝0、A、B＝0(101)，然后电子控制单元控制电控锁或继电器打开健身器控制器(102)，然后设置定时器计时中断服务程序(Z1)矢量地址(103)，然后设置并激活定时器开始计时(104)，然后读取U盘中“肌肉信息区”中记录的与此健身器相关的“相关肌肉信息” 到电子控制单元所连接的存储单元中(105)。然后判断B＝1？(106)，当B＝1时说明所述U盘中“计费区”中所充数值已用完，就调用子程序J1(108)，用于将计算的能量与肌肉力量存入U盘中的相应位置，并结束程序；当B＝0时说明“计费区”中所充数值是未用完，程序继续运行，用户可继续使用健身器械。然后判断用户是否要结束锻炼(107)，如果结束则调用子程序J1(108)，然后结束程序，否则继续执行程序。采集健身器械上的传感器信息，采集模拟量输入通道地址G处的信息(109)，如果是测力量传感器则调用子程序J2(1012)，如果是角度或位移传感器则调用子程序J3(1011)，然后循环采集下一路模拟量输入通道地址。
图13中首先判断采集的力量值为0？(121)，如果是，返回，否则判断力量值大于@R0？(122)，用于判断采集的力量值是否大于以前此测力量传感器采集的力量值，如果是，则用采集的力量值替换以前此测力量传感器采集的力量值，力量值替换@R0(123)。然后判断力量值大于A？(124)，如果大于，就力量值替换A中的值(125)，最后返回。
图14中当在一次运动周期内传感器测得的角度或位移变大时“D＝0”，当达到最大值时，通过调用子程序J31计算此次运动周期内消耗的能量，并使“D＝1”，以确保在此次运动周期内不重复计算并累加能量。只有在下一个运动周期内，当传感器测得的角度达到最大值时才再次调用子程序J31计算所消耗的能量。具体执行过程是首先判断采集的角度或位移值为0？(131)，如果是，返回，否则判断角度或位移值大于@R0？(132)，用于判断采集的角度或位移值是否大于以前此传感器采集的值，如果是，则判断D＝0？(133)，如果D等于0，则调用子程序J31(134)，然后使D＝1(136)，然后用采集的值替换以前此传感器采集的值，角度或位移值替换@R0(136)。如果判断D＝0？(133)，D不等于0，则转到角度或位移值替换@R0(136)处。如果判断角度或位移值大于@R0？(132)为否，则使D＝0(135)，然后转到角度或位移值替换@R0(136)处执行，最后返回。
图15中首先根据采集到的力量、角度、位移、距离、速度的“有效信息”，结合具体健身器械计算出能量信息(141)，然后将能量信息累加到“L”中(142)，因每种健身器械的结构都不同，所以每种健身器械都有一个参数，计算用户在一个运动周期内所消耗的能量时也要结合具体健身器械上的参数进行计算，根据采集到的最大力量信息结合具体健身器械中的“传感器信息库”计算出用户的“相关肌肉”力量信息(143)；如果是速度类健身器(如跑步机)则通过采集跑步距离和用户的体重，结合具体健身器械计算出能量信息，根据采集到的体重信息结合具体健身器械中的“传感器信息库”计算出用户的“相关肌肉”力量信息。如果计算出的肌肉力量信息大于存储单元中记录的用户的“相关肌肉”力量信息(144)，则计算出的肌肉力量信息替换存储单元中记录的用户的“相关肌肉”力量信息(145)，否则不替换，然后将根据采集到的力量、角度、位移、距离、速度的“有效信息”的值清0(146)，最后返回。
图17中首先削减U盘中的“计费区”中一定量的数值(161)，然后判断U盘中的“计费区”中数值≤0？(162)，如果是，说明用户的U盘中的“计费区”所充的值已用完，则使B＝1(163)，提供其它程序判断用，否则不使B等于1，最后返回。
图18中首先通过安装在跑步机下面的测力量传感器测量并记录用户的体重(171)，通过读取电子控制单元所连接的时钟日历芯片得到并记录开始锻炼的时间(172)。然后测量并记录旋转的圈数(173)，通过跑步机上连接的传感器测量跑步机上的轴旋转的圈数。并判断B＝1？(174)，如果B等于1则说明用户的U盘中的“计费区”所充的值已用完，或用户结束锻炼，程序则转到记录结束锻炼的时间(176)处执行，然后根据“旋转的圈数”计算跑步的的距离，根据开始与结束的时间差计算得出“跑步时间”(177)，得出跑步的总时间。然后根据用户的体重和跑步的距离计算出所消耗的能量并累加到“L”中(178)，并根据用户的体重计算用户腿部的肌肉力量(179)，然后比较计算出的用户腿部的肌肉力量是否大于读取到存储单元中的U盘中记录的“相关肌肉信息”(1710)，如果大于则刚计算出的信息替换读取到存储单元中的U盘中记录的“相关肌肉信息”(1711)，否则不替换，最后返回。
权利要求
1.娱乐健身系统，它主要包括安装有电子控制单元的健身器械，健身器械上还安装有测量健身器械变化的传感器单元、上行USB接口单元、下行USB接口单元、输入单元、显示单元、时钟、健身器控制器，它们都连接电子控制单元，健身器械上的电子控制单元将传感器单元测量的信息处理后通过下行USB接口单元存入U盘中，计算机上的USB接口可将U盘中记录的信息传入计算机中，还可通过上行USB接口单元直接与计算机上的USB接口连接，与计算机通信。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是安装于所述健身器械上的传感器单元，包括一个或多个传感器，传感器安装于健身器械中产生角度变化、力量变化、位移变化、旋转圈数、速度信息的位置，安装的个数、类型、安装的方式和方法依据不同的健身器械而不同，所述传感器单元，用于测量用户通过所述健身器械锻炼时，测量健身器械在用户的驱动下或健身器械自身运转中，健身器械中的角度变化、力量变化、位移变化、旋转圈数、速度信息的信息，这些信息反映了用户锻炼时的情况。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述“健身器控制器”控制健身器械可否被使用，当健身器械是电力驱动的时，所述“健身器控制器”是继电器，它控制健身器械的电源；当健身器械不是电力驱动的时，所述“健身器控制器”是电控锁，它控制健身器械的活动部分，从而控制健身器械可否被使用。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述系统还包含一种使健身器械与游戏关联的方法，方法是计算机首先生成一个存储所述用户信息的数据库，其中包括能量信息和用户的每部分肌肉力量，然后将通过计算机上的USB接口读取到的U盘中的用户信息，将能量信息累加，将U盘中记录的用户身体上每部分肌肉的力量信息与数据库中记录的相应的部分的肌肉力量信息比较，将大值存入信息库中相应位置，游戏软件则可调用这个数据库中的信息设置游戏角色的能力、级别等等，或将传感器测得的信息存入U盘，通过U盘传入计算机，由计算机处理后生成用户信息；也可通过健身器械上安装的电子控制单元所连接的上行USB接口直接与计算机上的USB接口连接，并传输所述电子控制单元处理后生成的用户信息，或直接传输通过传感器单元测得的信息到计算机中，由计算机处理后生成用户信息。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述每台健身器械都有与之对应的传感器信息库和与传感器信息库对应的ID号，这个传感器信息库和与传感器信息库对应的ID号存储于健身器械上的电子控制单元中，或固化在程序中，传感器信息库中记录的是与之对应的健身器械上的每个传感器的传感器信息，传感器信息包括传感器的模拟量输入通道地址、传感器的类型、肌肉信息、比例信息，如果传感器是测力类传感器，所述“肌肉信息”代表的是传感器所测得的信息是用户身体上哪几部分肌肉用力驱动健身器械时促使传感器产生的，因为传感器测得的信息随这几部分肌肉用力的增大而增大，所以这几部分肌肉中的每部分肌肉用力的大小都与传感器测得的信息有一定的比例关系，所述“比例信息”记录的就是着个比例关系，如果传感器是测量角度或位移类传感器，所述“肌肉信息”代表的是传感器所测得的信息是用户身体上哪几部分肌肉伸缩驱动健身器械时促使传感器产生的，因为传感器测得的信息随这几部分肌肉伸缩距离的增大而增大，所以这几部分肌肉中的每部分肌肉伸缩距离的大小都与传感器测得的信息有一定的比例关系，所述“比例信息”记录的就是着个比例关系。
6.根据权利要求4所述的使健身器械与游戏关联的方法，其特征是所述生成“用户信息”的方法是根据采集到的力量、角度、位移、距离的“有效信息”、速度信息、旋转圈数以及锻炼的时间长短，将力量信息结合角度或位移信息并结合具体健身器械计算出消耗的能量信息，生成能量值存入电子控制单元的存储器中，对每次的能量值进行累加，根据采集到的“最大力量信息”结合具体健身器械中的“传感器信息库”计算出用户的“相关肌肉”力量信息，并与从U盘中读取到存储单元中的这几部分肌肉的力量信息比较，将这几部分肌肉的最大力量存入存储单元的相应位置，锻炼完后，通过输入单元的控制，可将所述存储单元中记录的能量值和所计算的几部分肌肉的最大力信息存入用户插入的U盘中的相应位置。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述系统还包含一种控制方法将所述传感器测得的力量、角度、位移、距离的“有效信息”、速度信息、旋转圈数以及锻炼的时间长短和传感器信息库或与传感器信息库对应的ID号通过所述下行USB接口单元记录到健身器械所连接的U盘中，通过计算机上的USB接口，将U盘中的信息传入计算机中，也可直接通过所述健身器械上的上行USB接口单元中的USB接口与计算机的USB接口连接，将传感器测得的信息直接传入计算机中，由计算机生成用户信息。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征是所述系统中的U盘以地址划分为“标志字”、“计费区”、“记录能量区”、“肌肉信息区”四部分，“肌肉信息区”又可分为N个区，每个区记录人体一部分肌肉的最大力量信息，“标志字”用来区分持有次U盘者是高级用户还是普通用户，“计费区”是用户在健身房健身前，由健身房对用户的“计费区”进行充值，只有将“计费区”进行充值并具有合法“标志字”的U盘才可启动健身房中的健身器械，“记录能量区”用来记录用户锻炼所消耗的能量。
全文摘要
本发明是娱乐健身系统，它主要包括安装有电子控制单元的健身器械，健身器械上还安装有测量健身器械变化的传感器单元、上行USB接口单元、下行USB接口单元、输入单元、显示单元、时钟、健身器控制器，它们都连接电子控制单元，健身器械上的电子控制单元将传感器单元测量的信息处理后存入U盘中；计算机上的USB接口可将U盘中记录的信息传入计算机中。
文档编号G06F17/00GK1891314SQ20051008047
公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月5日 优先权日2005年7月5日
发明者米利恒 申请人:米利恒