专利名称：一种虚拟私人运动教练装置及服务系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息控制系统，尤其是信息采集分析控制系统，具体地，涉及信息采集分析控制系统中提供虚拟私人运动教练的控制装置以及运动系统。
背景技术：
随着物质生活水平的不断提高，人们开始热衷于参加各类体育健身运动，但是健身场馆内昂贵的健身器材以及聘请健身教练的费用让很多人望而却步。根据有关调查显示，世界上每天以散步或者跑步的方式进行户外锻炼的人数约占锻炼人数的80%以上，但在很多锻炼者没有专业的运动教练的情况下，其锻炼的效果往往只能凭借自己的主观感受，而没有一个量化 的检测标准。另一方面，许多人对于进行体育健身的科学方法知之甚少，在健身锻炼过程中，一些错误的姿势动作还会对锻炼者造成一定的身体伤害。例如，由于长期错误的踏步可能影响人体脚步骨骼的生长，尤其对于正处于生长发育阶段的青少年以及儿童锻炼者来说更是如此。因此，及时发现各种错误的锻炼方式并为其提供科学的运动建议信息，显得尤为重要。而随着运动医学技术的发展，越来越多的专业体育运动队不仅配备了专业的医疗训练师、营养师，还引进了先进的训练辅助设备，对运动员训练后的各项身体指标进行采集并分析，根据分析结果可以对教练员更科学地安排训练计划提供参考建议，帮助运动员改进训练技术，从而提高运动员的运动成绩。但是，通常这些训练辅助设备的价格不菲，操作也不方便，不适用于普通大众。因此，提供一种使用方便、价格适中的训练辅助系统将会得到更多体育运动爱好者的青睐。具体地，如果能提供一种根据运动信息反馈相应的运动建议信息的辅助设备，将会为普通用户带来更大的帮助，目前还没有比较好的解决方案。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种通过对运动者运动信息进行反馈提供一种虚拟私人运动教练的控制装置以及相应的运动系统。根据本发明的一个方面，提供了一种用于向运动者提供运动建议信息的控制装置，其特征在于，包括第一采集装置，其用于采集所述运动者的运动信息作为第一运动信息；第一处理装置，其用于根据接收自所述第一采集装置的所述第一运动信息生成运动建议信息；以及第一反馈装置，其用于向用户反馈接收自所述第一处理装置的所述运动建议信息。其中，所述第一处理装置分别连接所述第一采集装置及第一处理装置。根据本发明的一个优选例，所述控制方法包括如下步骤首先，通过人机互动界面接收专家的知识，建立知识库以存储专家提供的知识，然后对这些知识进行整理分析，并对大量人群数据作统计分析，从而形成运动建议规则，其中所述运动建议规则优选地以决策树的形式体现，其中，树中每一个非叶子节点代表一种条件判断，每一个叶子节点代表一种处理建议；接下来，采集所述运动者的运动信息作为第一运动信息，进而通过所述专家系统 (尤其是所述推理机)根据所述第一运动信息进行推理，优选地可以按照决策树的非叶子节点所代表的条件判断进行判断，直到得到一个叶子节点所代表的处理建议，并将该处理建议作为所述运动建议信息反馈给用户。优选地，所述专家系统使用基于概率统计的贝叶斯预测模型。根据本发明的另一个方面，还提供了一种虚拟私人运动教练的运动系统，包括一种或者多种运动装备；所述运动装备中还包括一个或多个信息采集装置，其用于采集所述运动者的运动信息；一信息处理装置，其用于在本地根据所述运动信息生成运动建议信息；一种或者多种反馈装置，其用于向用户反馈所述运动建议信息。根据本发明的另一个优选例，所述后台服务系统包括专家系统，其中，所述专家系统优选地包括人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库以及知识获取模块。本发明通过在运动过程中对运动者的运动信息进行采集，并通过本地的信息处理装置对所述运动信息进行分析处理，从而生成相应的运动建议信息，并将所述运动建议信息反馈给该运动者。本发明实现了通过本地方式对运动者提供实时性的或阶段性的运动建议，因此使运动者在无需聘请专门的私人运动教练的情况下，仍可以通过本发明获得专业的运动建议。本发明提供的技术方案可以为广大体育运 动爱好者科学地进行运动提供有针对性的帮助，从而使用户达到理想的运动效果。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显图1示出根据本发明的第一实施例的，一种提供虚拟私人运动教练的控制装置的示意图；图2示出根据本发明的第二实施例的，一种提供虚拟私人运动教练的控制装置中所述第一采集装置的示意图；图3示出根据本发明的第三实施例的，一种提供虚拟私人运动教练的控制装置中所述第一处理装置的示意图；图4示出根据本发明的第三实施例的，一种提供虚拟私人运动教练的控制装置中所述第一反馈装置的示意图；图5示出根据本发明的一个具体实施方式
的，一种提供虚拟私人运动教练的控制系统的原理示意图；图6示出根据本发明的第四实施例的，所述第一处理装置的结构示意图；以及图7示出根据本发明的另一个具体实施方式
的，决策树的原理示意图。
具体实施例方式图1示出根据本发明的第一实施例的，一种提供虚拟私人运动教练的控制装置的示意图。本领域技术人员理解，本实施例描述的是实现本发明的整个控制装置。 具体地，在本实施例中，所述控制装置4中包括第一采集装置41、第一处理装置42 以及第一反馈装置43。其中所述第一采集装置41用于采集所述运动者的运动信息作为第一运动信息、所述第一处理装置42用于根据接收自所述第一采集装置41的所述第一运动信息生成运动建议信息、所述第一反馈装置43用于向用户反馈接收自所述第一处理装置 42的所述运动建议信息。进一步地，如图1所示的控制装置，可以与运动者61相连，以及与所述运动者61携带的移动终端90进行通信。所述第一采集装置41通过与该运动者相连接，可以采集所述运动者在运动过程中的运动信息，所述移动终端90可以通过短距离无线通信网络向所述第一采集装置发送该运动者的人体特征信息，另一方面，所述移动终端90 还可以接收并显示来自所述第一反馈装置发送的运动建议信息。
在本实施例的一个优选例中，本领域技术人员理解，所述控制装置可以作为一个整体安装在相关的运动装备(例如，运动鞋、运动头盔、运动腰带以及护腕等)中。例如，在运动鞋内安装所述控制装置4，当运动者穿着该运动鞋行走、奔跑或者跳跃时，通过所述第一采集装置41可以采集到所述运动者的步频、步幅、脚部手受力信息等(作为所述第一运动信息)。具体地，本领域技术人员理解，通过相关的传感器(图1中未示出)可以实现所述采集信息的过程。例如，通过压力传感器可以智能地感知运动者在运动中脚部的受力情况； 又例如，通过定位传感器可以计算出所述运动者在运动中双脚跨出的步幅信息；又例如，通过速度传感器可以测算出该运动者在运动中步频信息等，本领域技术人员还可以结合实际需要参考现有技术采用出更多类型的传感器来实现各种运动信息的采集过程，例如，按照不同的实际需要，可以采用压力传感器(例如英国AML公司的OBUC型压力传感器)、湿度传感器(例如法国Humirel公司的HS24LF型湿度传感器)、温度传感器(例如德州仪器公司的TMP100型温度传感器)、振动传感器(例如德国申克公司的VS-06X系列振动传感器)以及加速度传感器(例如美国ADI公司的ADXL250AQC型加速度传感器)等，在此不予赘述。更为具体地，所述第一采集装置41将采集到的所述第一运动信息交由所述第一处理装置42来处理。具体地，本领域技术人员理解，所述第一采集装置41可以通过相应的数据传输电路将所述第一运动信息发送到所述第一处理装置42中。具体地，其中所述数据传输电路可以包含有输入电路可以用来输入数据信息(即所述第一运动信息)、通过一个缓存设备连接于输入电路，可用于暂存输入电路传来的数据信息，以及控制电路，用来控制数据传输电路的操作等。进一步地，所述控制电路可以根据不同的应用场景实现不同的传输方式，例如，可以将所述第一采集装置41采集到的第一运动信息实时地传送到所述第一处理装置42中；又例如，也可以在所述运动者结束运动后，再将采集到所有第一运动信息一并传送到所述第一处理装置42中。本领域技术人员可以设计相应的开关电路以及控制程序来实现上述传输方式，在此不予赘述。进一步地，在所述第一处理装置42中可以对接收到的所述第一运动信息进行处理并生成相应的运动建议信息。具体地，可以通过专业的数据处理软件(图1中未示出)对各个运动信息进行分析。例如，针对所述运动者的心率信息，数据处理程序可以根据采集到的心率数据并结合步频、步幅等信息来判断所述运动者的心跳是否处于正常的范围内。比如，首先可以根据步频或者步幅的数据信息判断所述运动者的运动状态(例如，行走或者奔跑)，然后再参照所述运动状态来判断该运动者的心跳是否处于正常的范围，最后，根据所述判断结果以及相关的第一运动信息(这里包括心率、步频、步幅等信息)生成运动建议信息，例如，若发现该运动者在处于奔跑状态时出现心跳过快的现象，那么可以即时建议所述运动者应尽量减少剧烈运动的时间，并及时就医治疗。优选地，所述第一处理装置可以包括单片机等微处理装置，本领域技术人员可以结合现有技术实现这样的微处理装置，在此不予赘述。更进一步地，所述第一处理装置42将生成的所述运动建议信息发送给所述第一反馈装置，通过所述第一反馈装置43将所述生成的运动建议信息反馈给所述运动者。在本实施例的一个优选例中，所述第一反馈装置43包括显示装置，通过该显示装置可以显示所述运动建议信息。而在本实施例的另一个变化例中，所述第一反馈装置43可以通过一个固定于所述运动设施(例如跑步机)上的或者运动场所内(例如悬挂于健身房或运动者私人健身房内的墙壁上)的显示装置(例如一个液晶显示器)来显示所述运动建议信息，其中， 所述第一反馈装置43可以包括通信模块(例如蓝牙通信模块)，所述第一反馈装置43通过该通信模块可以将所述运动建议信息发送给该显示装置，本领域技术人员根据实际情况还可以变化出更多的通信模块，在此不予赘述。在本实施例的一个优选例 中，所述第一处理装置42根据所述第一运动信息以及人体特征信息来生成所述运动建议信息，其中，所述人体特征信息优选地包括性别、年龄、 体重、身高以及身体健康状况信息。其中，所述人体特征信息可以由运动者61输入给所述第一采集装置41，例如所述第一采集装置41包括一输入装置(例如键盘)，所述运动者61 可以通过该输入装置输入所述人体特征信息；又例如，所述第一采集装置41可以包括与所述移动终端90相适应的短距离通信模块，所述运动者61可以先在所述移动终端90上编辑所述人体特征信息，然后通过所述移动终端90中的短距离通信模块(例如红外模块)将所述人体特征信息发送给所述第一采集装置。而在一个变化例中，所述第一处理装置42生成所述运动建议信息的过程可以不以所述人体特征信息为依据。在本实施例的另一个优选例中，所述第一处理装置42优选地包括专家系统。本领域技术人员理解，专家系统就是一个具有智能特点的计算机系统，它的智能化主要表现为能够在特定的领域内模仿人类专家思维来求解复杂问题。因此，专家系统包含相关领域专家的大量知识，拥有类似人类专家思维的推理能力，并能用这些知识来解决实际问题。优选地，所述专家系统91的基本结构如图6所示，其中箭头方向为数据流动的方向，所述专家系统91包括人机交互界面911、知识库912、推理机913、解释器914、综合数据库915以及知识获取模块916，其中，所述人机交互界面911可以用于与专知识工程师互相接收以及反馈专业知识信息，所述知识库912用来存放专家提供的知识。所述专家系统91的问题求解过程是通过所述知识库912中的知识来模拟专家的思维方式的。本领域技术人员根据实际需要可以通过改变、完善所述知识库中912的知识内容来提高所述专家系统91的性能。在一个优选例中，所述专家系统91通过对运动领域专家知识经验的整理分析，以及对大量人群数据的统计分析，形成了大量的运动建议规则。这些规则以决策树的形式体现，成为所述专家系统91的知识库912的重要组成部分。例如，图7示出了一颗典型的决策树，其中，树中每一个非叶子节点代表一种条件判断，每一个叶子节点代表一种处理建议， 所述专家系统91优选地根据该处理建议生成所述运动建议信息。例如，A节点可以表示目前运动的心率状态是否正常，如果正常则进入B节点，如果不正常则进入C节点。其中，决策树涉及的算法优选地包括CHAID、CART、Quest以及C5. 0等算法，本领域技术人员可以根据实际需要对这些算法做出变化或采用其它的算法，这并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。在另一个优选例中，所述专家系统91使用基于概率统计的贝叶斯预测模型。本领域技术人员理解，贝叶斯统计不同于一般的统计方法，其不仅利用模型信息和数据信息，而且充分利用先验信息。通过实证分析的方法，将贝叶斯预测模型与普通回归预测模型的预测结果进行比较，结果表明贝叶斯预测模型具有明显的优越性。其中，对预测结果的准确度采用平均绝对百分误差(MAPE)分析，公式如下
权利要求
1.一种提供虚拟私人运动教练的控制装置，其特征在于，包括如下装置 第一采集装置，其用于采集所述运动者的运动信息作为第一运动信息；第一处理装置，其用于根据接收自所述第一采集装置的所述第一运动信息生成运动建议信息；第一反馈装置，其用于向用户反馈接收自所述第一处理装置的所述运动建议信息， 其中，所述第一处理装置分别连接所述第一采集装置及第一处理装置。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述第一采集装置包括如下装置 第一判断装置，其用于判断距离上次采集所述第一运动信息的时间间隔是否大于第一阈值；第二采集装置，其用于当距离上次采集所述第一运动信息的时间间隔大于所述第一阈值时，采集本次所述第一运动信息。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，所述第一运动信息包括人体特征信息，其中，所述第一采集装置还包括如下装置第三采集装置，其用于采集人体特征信息。
4.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述第三采集装置包括如下装置 第一接收装置，其用于接收来自移动终端的所述人体特征信息。
5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述第一接收装置包括如下装置 短距离无线通信装置，其用于通过短距离无线通信方式接收来自移动终端的所述人体特征信息。
6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，所述短距离无线通信装置包括如下装置中的任一种装置-蓝牙通信装置； -Wi-Fi通信装置；或者 -ZigBee通信装置。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述人体特征信息包括如下信息中的任一种或任多种信息-性别； _年龄； _体重； -身高；以及 -身体健康状况信息。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一处理装置包括如下装置第二处理装置，其用于根据所述第一运动信息生成所述运动者的运动状态；以及第三处理装置，其用于根据所述运动者的运动状态生成所述运动建议信息。
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，所述第二处理装置包括如下装置 第一确定装置，其用于确定与所述运动者相适应的运动状态评判标准；以及第二确定装置，其用于根据所述第一运动信息及运动状态评判标准确定所述运动者的运动状态。
10.根据权利要求8或9所述的控制装置，其特征在于，所述第一处理装置还包括如下装置第一统计装置，其用于根据若干所述第一运动信息生成一统计信息，并将所述统计信息作为所述第一运动信息。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一反馈装置包括如下装置第一显示装置，其用于显示所述运动建议信息。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一反馈装置包括如下装置第一播报装置，其用于语音播报所述运动建议信息。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一反馈装置包括如下装置第一发送装置，其用于向所述移动终端发送所述运动建议信息。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一反馈装置包括如下装置第二发送装置，其用于向第三方系统发送所述运动建议信息。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一采集装置还包括如下装置第三发送装置，其用于向第三方系统发送所述第一运动信息。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的控制装置，其特征在于，所述第一运动信息包括如下信息中的任一种信息~~温度fe息； -血压信息； -心率信息； -步频信息； -步幅信息；以及 -脚部受压信息。
17.一种提供虚拟私人运动教练的运动系统，包括运动装备，其特征在于，所述运动装备包括权利要求1至16中任一项所述的装置。
18.根据权利要求17所述的运动系统，其特征在于，所述运动装备包括如下装备中的任一种或任多种装备_智能运动鞋； -运动腰带； -运动头盔；以及 _护腕。
全文摘要
本发明提供了一种提供虚拟私人运动教练的控制装置，用于向运动者提供运动建议信息，包括第一采集装置，其用于采集所述运动者的运动信息作为第一运动信息；第一处理装置，其用于根据接收自所述第一采集装置的所述第一运动信息生成运动建议信息；以及第一反馈装置，其用于向用户反馈接收自所述第一处理装置的所述运动建议信息。另一方面，本发明还提供一种运动系统，包括一种或者多种运动装备，所述运动装备中包括了上述各种控制装置用于实现该运动系统的功能。本发明旨在通过本地方式对运动者提供实时性的或阶段性的运动建议，因此使运动者在无需聘请专门的私人运动教练的情况下，仍可以通过本发明获得专业的运动建议。
文档编号A63B69/00GK102218212SQ20101014626
公开日2011年10月19日 申请日期2010年4月13日 优先权日2010年4月13日
发明者马海华 申请人:上海薄荷信息科技有限公司