具有心跳检测提醒的运动系统及其控制方法

专利名称：具有心跳检测提醒的运动系统及其控制方法
技术领域：
本发明是关于一种具有心跳检测提醒的运动系统及其控制方法，可检测 运动中的使用者心跳指数而产生安全指示信号，以提醒运动中的使用者随时 据以调整运动强度，以符合本身体能状态。
背景技术：
已有运动装置是内建有数种大众化的运动模式，该运动模式是由运动装 置的制造厂商所设计，是以其内部动力源机构及其控制电路的配合设计，而 由该控制电路控制动力源机构呈现出不同的作动机制。以跑步机为例，跑步 带是由一马达组带动，而马达组受一控制电路加以驱动，因此该控制电路可 通过控制马达组的转速，而调整跑步带的速度，可提供使用者调整其跑步的 步伐，达到如冲刺、慢跑等不同模式的运动效果。
前述运动模式可视运动装置的种类而有不同的设计，没有动力源机构的 运动装置，其运动模式设计即可以面板显示的方式，以不同的动作姿势配合 不同的动作维持时间规划成一运动模式。
又，相同运动模式对不同的人体会有相异的功效，因此，虽然一般运动 装置内设有不同运动模式，但并非所有使用者皆可适用于其中一种运动模式。 而有些运动装置进一步包含手动模式，可听从专业或医护级人员建议而设定 出符合使用者自身生理条件(如年龄、身高、体重等等)的运动模式，然而生 理条件与体能状态并非一定相互对应，相同的生理条件(如年龄、身高、体重 等等)下的使用者，可能因有无运动习惯或是疲劳与否，而使当下的体能状态 有所差异，即使使用可符合自身生理条件的运动模式，仍会在运动中产生一定差异的运动感觉，进而对平常无运动习惯或是较为疲劳的使用者造成身体 不适感。
因此，不论使用者的生理条件是否适用于某一运动模式，当使用者当下 的体能状态不佳时，极容易造成使用者身体不适，如使用者勉强继续运动， 将会有安全上的疑虑。

发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有心跳检测提醒的运动系 统，可检测运动中使用者的心跳指数进而产生安全指示信号，以提醒运动中 的使用者随时据以调整运动强度，以符合本身体能状态。
欲达上述主要目的所使用的主要技术手段，该具有心跳检测提醒的运动 系统是包含有
一动力单元，是为一可提供使用者施力于其上的操作装置并可输出多笔 运作数据，如每分钟转数、阻力系数等等；
一存储单元，是存储有多种运动课程及多笔动作显示数据，各运动课程
是包含多个运动动作，各运动动作是对应一笔动作显示数据；
一输入单元，可设定个人生理条件信息参数、可变运动参数及产生一模 式选择指令及一课程选择指令，其中该生理条件信息参数是对应一目标心跳 值；
一检测单元，是可即时检测人体心跳速度，而产生一心跳指数； 一控制单元，是连结前述动力单元、存储单元、输入单元及检测单元， 可接收来自动力单元的运作数据、输入单元的个人生理条件信息参数、可变 运动参数、模式选择指令、课程选择指令及来自检测单元的心跳指数，并根 据可变运动参数产生一手动模式指令，或根据课程选择指令所指定的运动课 程而产生一自动模式指令，或根据所接收的心跳指数与目标心跳值比较而产 生一提示指令；一电源供应单元，是连接该控制单元，可提供工作电源给该控制单元； 一显示单元，是连接该控制单元，可供显示前述动力单元的运作数据、 存储单元的动作显示数据、输入单元所设定的个人生理条件信息参数，以及 前述手动模式指令或自动模式指令所对应的运动运动参数，如强度、时间、 动作等等，并可接收前述提示指令而据以产生一安全指示信号。
上述本发明具有心跳检测提醒的运动系统是先经由输入单元设定一组个 人生理条件信息参数，并将一操作指令输出至该运动装置的控制单元，当开 始运作动力单元时，该检测单元是即时检测使用者心跳速度，而输出心跳指 数至控制单元，该控制单元遂即时比较使用者的心跳指数与个人生理条件信 息参数所对应的目标心跳值，从而输出一提示指令至显示单元，显示单元据
以产生一安全指示信号，该安全指示信号可为亮灯显示，其显示规则可为
心跳指数未达目标心跳值的90%，即表示在心跳的安全范围内，此时显示单 元显示绿灯；如心跳指数达目标心跳值的90%以上，即表示超出心跳的安全 范围，此时显示单元则显示红灯；此安全指示信号亦可为面板显示出目标心 跳值与当下心跳指数的数值。通过此安全指示信号可提醒运动中的使用者随 时调整运动强度，使其可符合本身体能状态。
本发明的另一目的是提供一种具有心跳检测提醒的运动系统的控制方 法，该控制方法是包含以下步骤
设定个人生理条件信息参数，该个人生理条件信息参数是对应一 目标心 跳值；
接收一操作指令，是接收一操作指令，并根据该操作指令显示一运动课 程的相关动作显示数据及运动参数；
即时检测使用者心跳，是即时检测使用者心跳指数，并比对该心跳指数 与前述目标心跳值，进而产生一提示指令；
显示一安全指示信号，是输出前述提示指令而显示一安全指示信号；
判断是否接收一修改指令，是判断是否接收一修改指令，若接收一修改指令，则根据该修改指令产生一新的操作指令而回到接收一操作指令步骤，
反之则进行下一步骤；
判断是否接收一截止指令，是判断是否接收一截止指令，若接收一截止 指令，则停止运作，反之则回到即时检测使用者心跳步骤。
由上述说明可知，本发明可通过所输入的个人生理条件信息参数决定一 合理的目标心跳值，并即时检测运动中的使用者的心跳指数，再将心跳指数 与目标心跳值进行比较，从而产生安全指示信号，告知使用者当前运动状态 是否合宜，进而调整当下的运动强度，可避免使用者因过度勉强而导致运动 伤害或过度疲劳等等不舒适的运动结果。


图1是本发明运动装置一较佳实施例的系统方块图。
图2是本发明控制方法的流程图。
图3是本发明控制方法的接收一操作指令的流程图。
附图标号
10具有心跳检测提醒的运动系统 ll动力单元 12存储单元 13输入单元 14检测单元
15控制单元 16显示单元 17电源供应单元 18扬声装置 19传输接口
具体实施例方式
请参阅图1所示，是本发明具有心跳检测提醒的运动系统IO—较佳实施 例的系统方块图，其包含
一动力单元11，是为一可提供使用者施力或受力于其上的操作装置，本实施例中，该动力单元11是为飞轮健身脚踏车中受使用者踩踏的脚踏装置， 该脚踏装置可带动一飞轮转动，并输出多笔运作数据，如飞轮的每分钟转数、
飞轮的阻力系数、距离(即飞轮圆周长乘以转数)等等；
一存储单元12，是存储有多种不同的运动课程及多笔动作显示数据，各 运动课程是包含多个运动动作，每一运动动作是对应一笔动作显示数据，各 笔动作显示数据可为动态或静态的影像、符号或图案，用以代表该运动动作， 于本实施例中，每个运动动作是包含一时间及一动作等参数，该时间参数是 代表该动力单元11将持续作动的时间值，而该动作参数是用以决定前述单笔 的动作显示数据；
一输入单元13，可供使用者操作而设定个人生理条件信息参数、可变运 动参数及输出一模式选择指令及一课程选择指令，该个人生理条件信息参数 可包含体重、身高、年龄、性别等参数，本实施例中，该可变运动参数是包 含一强度、 一时间及一动作等参数，该可变运动参数是使用者欲依其喜好自 行设定运动动作时所需设定的参数，即使用者在选定该运动动作下动力单元 ll运作所需维持的强度、时间及代表该运动动作的动作示范数据，所谓强度， 以飞轮脚踏车为例，是指飞轮的阻力大小，阻力越大，运动强度即越大； 一检测单元14，是可即时检测人体心跳速度，而产生一心跳指数； 一控制单元15，是连结前述动力单元ll、存储单元12、输入单元13及 检测单元14，可接收来自动力单元11的运作数据、输入单元13的个人生理 条件信息参数、模式选择指令、可变运动参数、课程选择指令及来自检测单 元14的心跳指数，本实施例中，该控制单元15是根据个人生理条件参数的 年龄参数决定一使用者的目标心跳值，其决定方法可为一个人心跳公式，该 个人心跳公式为目标心跳值二220—年龄x (强度参数)％ ，该控制单元 15是根据所接收的心跳指数与目标心跳值进行比较之后而产生一提示指令， 并根据该模式选择指令判断进入自动模式或手动模式，或根据可变运动参数 产生一手动模式指令，或根据课程选择指令所指定的运动课程而产生一自动模式指令，该控制单元15可进一步经由计算一卡洛里计算公式，而得知运动
中使用者所消耗的能量，该卡洛里计算公式可为
卡洛里(kcal戶 ^ ;或
卡洛里(kcal"((运动强度x3.5ME7^x体重x时间)/1000)x4.924 ; 其中，Nn^牛顿.米； RPM是为脚踏装置的飞轮的每分钟转数；
METS是代表"等代谢量(Metalbolic Equivalent)" ， 1 METS是为每分钟 安静状态下的身体需要氧量，相当于每分钟每公斤体重3.5cc(3.5ml/kg-min)的耗氧。
一显示单元16，是连接该控制单元15，可供显示前述动力单元11的运 作数据、存储单元12的动作显示数据、输入单元13所设定的个人生理条件 信息参数、检测单元14的心跳指数，以及前述手动模式指令或自动模式指令 所对应的运动参数，如强度、时间、动作等等，以及可显示控制单元所计算 出的卡洛里数值供使用者参考，并可接收前述提示指令而据以产生一安全指 示信号；
一电源供应单元17，是连接该控制单元15，可提供工作电源给该控制单 元15及各部元件。
本发明可进一步包含以下任一种或多个装置
一扬声装置18，是连接该控制单元15，可于运动课程的每一运动动作开 始或结束时，发出声响作为提示；
一传输接口 19，是连接该控制单元15，可经由该传输接口 19与一外部 电子装置进行信号传输，该传输接口 19可为供有线传输的RS-232或USB连 接接口或是供无线传输的红外线、射频或蓝牙模块。
请配合参阅图2所示，是为前述具有心跳检测提醒的运动系统的控制方 法流程图，其包含有设定个人生理条件信息参数100，使用者是以该输入单元13设定其个人 生理条件信息参数，可包含体重、身高、年龄、性别等等参数，该个人生理
条件信息参数是对应一目标心跳值；
接收一操作指令IOI，前述控制单元15是接收一操作指令，并根据该操 作指令驱动显示单元16显示一运动课程的动作显示数据及相关运动参数，如 强度、时间、动作等等；
即时检测心跳102，是通过检测单元14即时检测使用者心跳指数，该控 制单元15是比对该心跳指数与前述目标心跳值，进而产生一提示指令；
显示一安全指示信号103，是输出前述提示指令至显示单元16，该显示 单元16遂根据该提示指令产生一安全指示信号；
判断是否接收一修改指令104，是判断是否经由输入单元13接收一修改 指令，若接收一修改指令，则根据该修改指令调整原先操作指令所对应的运 动课程，以产生一新的操作指令而回到步骤101，反之则进行下一步骤；
判断是否接收一截止指令105，是判断是否接收一截止指令，若接收一截 止指令，则停止检测使用者心跳，反之则回到步骤102。
本实施例中，于运动时间截止步骤105之后，可进一步包含下列步骤
进入存储模式106，显示单元16是显示一存储画面，该存储画面是询问 是否存储该操作指令；
判断是否接收一存储指令107，是判断是否经由输入单元13接收一存储 指令，如接收一存储指令，则将个人生理条件信息参数以及该操作指令所对 应的运动课程存储至存储单元12或是透过传输接口 19存储至外部的电子装 置，如随身硬盘；
结束存储模式108。
请参阅图3所示，本实施例中，前述接收一操作指令101步骤是可进一 步包含-
接收一模式选择指令1010，使用者是以该输入单元13输入一模式选择指令，由控制单元15接收该模式选择指令；
判断是否进入自动模式1011，控制单元15是根据该模式选择指令判断进 入自动模式或手动模式；
进入自动模式1012;
设定运动等级1013，是透过输入单元13输入一强度参数至控制单元15;
接受一课程选择指令1014，使用者是以该输入单元13输入一课程选择指 令至控制单元15，该控制单元15并根据该课程选择指令读取一对应的运动课 程；
产生一自动模式指令1015，是由控制单元15根据该强度参数及该运动课 程所产生；
输出自动模式指令1016，是由控制单元15将该自动模式指令输出至显示 单元16，该显示单元16则根据该自动模式指令显示强度参数及该运动课程相 关的运动参数与对应的动作显示数据。
本发明在设计上为具有更高的灵活度及友善操作，更进一步提供手动操 作模式供使用者自行任意规划运动方案，详细说明如后若控制单元15判断 进入手动模式，则进行下列步骤
进入手动模式1017;
设定一可变运动参数组合1018，使用者是以该输入单元13输入一可变运 动参数组合至控制单元15，可变运动参数组合可包含强度、时间、动作等参 数，各参数是为使用者欲自行编辑一运动动作时设定的参数，以决定该动力 单元运作的强度、维持时间及其显示的动作显示数据；
产生一手动模式指令1019，是控制单元15根据该可变运动参数组合所产
生；
输出手动模式指令1020，是由控制单元15将该手动模式指令输出至显示 单元16，而该显示单元16则根据该手动模式指令显示该可变运动参数组合的 运动参数与对应的动作显示数据。就本实施例而言，当使用者使用该具有心跳检测提醒的运动系统10时，
是先通过输入单元13输入个人生理条件信息参数(如身高、体重、性别及年
龄等)，接着选择自动或手动模式，如选择自动模式后，则进一步设定运动 等级(本实施例是为强度参数)，再接着选择该具有心跳检测提醒的运动系
统10内定的运动课程(本实施例中该运动课程是包含动作显示数据及时间)，
随后显示单元16显示强度、动作显示数据及运动时间；或者，选择手动模式， 使用者则进一步设定一运动动作的强度、时间及所欲实施的动作显示数据而
成为一自定的运动课程，随后显示单元16显示强度、动作显示数据及运动时 间，使用者于是开始操作动力单元11进行运动；接着检测单元14是即时检 测使用者心跳指数，当心跳指数在一正常心跳的安全范围内(例如心跳指数 未达目标心跳值的90%)，显示单元16是显示出代表正常信息的运动安全指 示，如显示绿灯，使用者可调整强度参数，以增加或降低运动强度；当心跳 速度超过该正常心跳的安全范围(例如心跳指数超过目标心跳值的90%)时， 显示单元16是显示一代表警告信息的运动安全指示，如显示红灯，使用者此 时即可得知自身体能可能负荷不了，可进一步调整强度参数，以降低运动强 度。除了显示红、绿灯的方式之外，亦可由显示单元16显示出心跳指数与目 标心跳值直接提供使用者参考。
运动结束后，可进一步将该调整过的运动课程及所对应的个人信息参数 存储成一个人运动课程，并可另外存储至外部电子装置，如随身盘，使用者 即可携至同样建有本发明的具有心跳检测提醒的运动系统的运动装置使用。
前述目标心跳值除可由控制单元15根据个人生理条件信息参数决定之 外，亦可由使用者经体能评估后自行输入其所能承受的心跳值。
综上所述，本发明是通过即时检测运动中的使用者的心跳指数，再将心 跳指数与对应使用者生理条件的目标心跳值进行比较，从而产生安全指示信 号，告知使用者当前运动状态是否合宜，进而调整当下的运动强度，可避免 使用者因过度勉强而导致运动伤害或过度疲劳等等不舒适的运动结果，并可于运动结束后，将调整过的运动课程以及所对应的个人生理信息参数存储成 一个人运动课程。
权利要求
1、一种具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于，所述运动系统包含一动力单元，是为一用于提供使用者施力或受力于其上的操作装置；一输入单元，用于设定个人生理条件信息参数；一检测单元，是用于即时检测人体心跳速度，而产生一心跳指数；一控制单元，是连结前述动力单元、输入单元及检测单元，用于接收来自输入单元的个人生理条件信息参数及来自检测单元的心跳指数，所述控制单元是根据个人生理条件参数决定一目标心跳值，并根据所接收的心跳指数与所述目标心跳值进行比较而产生一提示指令；一电源供应单元，是连接所述控制单元，用于提供工作电源给所述控制单元；一显示单元，是连接所述控制单元，并用于接收前述提示指令而据以产生一安全指示信号。
2、 如权利要求1所述具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于 所述运动系统进一步包含一存储单元，是连接所述控制单元，并存储有多种运动课程及多笔动作显示数据，各运动课程是包含多个运动动作，各运 动动作是对应一笔动作显示数据；所述输入单元进一步用于供设定可变运动参数及产生一模式选择指令及 一课程选择指令；所述控制单元进一步用于接收来自输入单元的模式选择指令、可变运动 参数及课程选择指令，并根据所述模式选择指令判断进入自动模式或手动模 式，或根据可变运动参数产生一手动模式指令，或根据课程选择指令所指定 的运动课程而产生一自动模式指令；及所述显示单元进一步根据所述手动模式指令或自动模式指令显示所述可 变运动参数或所述运动课程相关的运动参数与对应的动作显示数据。
3、 如权利要求2所述具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于，每个 运动动作是包含一时间参数及一动作参数，所述时间参数是代表所述动力单 元持续运作的时间值，所述动作参数是用以决定前述单笔的动作显示数据。
4、 如权利要求1所述具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于，所述 个人生理条件信息参数包含体重、身高、年龄或性别参数。
5、 如权利要求2所述具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于，所述 可变运动参数包含一强度参数、时间参数及一动作参数，时间参数是代表动 力单元运作所需维持的强度、时间及一对应的动作显示数据。
6、 如权利要求2至5中任一项所述的具有心跳检测提醒的运动系统，其 特征在于，是进一步包含一扬声装置，是连接所述控制单元，用于于运动课 程的每一运动动作开始执行或执行完毕时，发出声响作为提示。
7、 如权利要求1所述的具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于，是 进一步包含一传输接口，是连接所述控制单元，用于经由所述传输接口与一 外部电子装置进行信号传输，所述传输接口为供有线传输的RS-232或USB 连接接口或是供无线传输的红外线、射频或蓝牙模块。
8、 如权利要求5所述具有心跳检测提醒的运动系统，其特征在于，所述 控制单元是根据个人生理条件信息参数通过一个人心跳公式决定一 目标心跳 值，所述个人心跳公式为目标心跳值=220—年龄X (强度参数)％。
9、 一种具有心跳检测提醒的运动系统的控制方法，其特征在于，所述的 控制方法包含有设定个人生理条件信息参数，所述个人生理条件信息参数是对应一心跳 安全范围；接收一操作指令，是接收一对应一运动课程的操作指令，并根据所述操 作指令显示所述运动课程的相关动作显示数据及运动参数；即时检测心跳，是即时检测使用者心跳指数，并比对所述心跳指数与前 述心跳安全范围，进而产生一提示指令；显示一安全指示信号，是输出前述提示指令而显示一安全指示信号； 判断是否接收一修改指令，是判断是否接收一修改指令，若接收一修改 指令，则根据所述修改指令调整原先操作指令所对应的运动课程，以产生一 新的操作指令而回到接收一模式指令步骤，反之则进行下一步骤；判断是否接收一截止指令，是判断是否接收一截止指令，若接收一截止 指令，则停止检测心跳，反之则回到即时检测心跳步骤。
10、 如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，于运动时间截止步骤 之后，进一步包含下列步骤进入存储模式，是显示一存储画面，所述存储画面是询问是否存储所述 模式指令；判断是否接收一存储指令，是判断是否接收一存储指令，如接收一存储 指令，则将个人生理条件信息参数以及所述模式指令所对应的运动课程存储 下来；结束存储模式。
11、 如权利要求9或10项所述的控制方法，其特征在于，前述接收一操 作指令步骤是包含接收一模式选择指令；判断是否进入自动模式，是根据所述模式选择指令判断进入自动模式或 手动模式；进入自动模式；设定运动等级，是设定一强度参数；接受一课程选择指令，并根据所述课程选择指令读取一对应的运动课程； 产生一 自动模式指令，是根据所述强度参数及运动课程所产生； 输出所述自动模式指令，是将所述自动模式指令输出至一显示单元以显 示所述运动课程的相关动作显示数据及运动参数。
12、 如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，若判断进入手动模式，则进行下列步骤 进入手动模式；设定一可变运动参数组合，包含有一强度、时间、动作参数； 产生一手动模式指令，是根据所述可变运动参数组合所产生； 输出手动模式指令，是将所述手动模式指令输出至一显示单元以显示所 述可变运动参数组合的相关动作显示数据及运动参数。
13、 如权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，所述个人生理条 件信息参数包含体重、身高、年龄、性别参数。
14、 如权利要求9或10所述的控制方法，其特征在于，所述运动课程包 含多个运动动作，各运动动作分别包含一预设的时间参数及动作参数。
15、 如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述运动课程包含多 个运动动作，各运动动作分别包含一预设的时间参数及动作参数。
全文摘要
本发明是一种具有心跳检测提醒的运动系统及其控制方法，主要包含一动力单元、一输入单元、一检测单元、一控制单元及一显示单元，其中，该输入单元可设定与使用者生理条件相关的个人生理条件信息参数，该生理条件信息参数是对应一目标心跳值；该检测单元是即时检测使用者的心跳速度，而产生一心跳指数；该控制单元可接收个人生理条件信息参数及心跳指数，并比较所接收的心跳指数与一目标心跳值而产生一提示指令，该显示单元是根据该提示指令产生一安全指示信号，以通过此提醒运动中的使用者随时调整运动强度，以适合本身体能状态。
文档编号A63B24/00GK101618266SQ20081013199
公开日2010年1月6日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者吴木全 申请人:期美科技股份有限公司