专利名称：数字健身设备集群系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字健身设备集群系统，尤其涉及一种由多台健身设备组成，可供健身者开展集体活动/游戏的数字健身设备集群系统，属于健身设备技术领域。
背景技术：
常见的健身设备包括动感单车(Spinning)、健身车、跑步机、椭圆机、划船机等。使用这些健身设备对人们的身体非常有益，但使用过程比较枯燥乏味，不容易激发人们长期锻炼的兴趣。以动感单车(或跑步机、健身车等)为例，动感单车本来是让健身者在室内模拟在室外骑车锻炼的效果，但现有的动感单车房让健身者面对着教练、墙壁或镜子骑车，时间长了难免枯燥乏味，没有室外骑车的开阔新奇感。同时，训练过程中为增加趣味性和竞技性而进行的竞速赛也因为没有成绩评估手段无法有效开展。另外，在室外骑车时自行车会自动根据坡度改变阻力，而现有的动感单车只能手动改变阻力，缺乏真实感。为了解决上述问题，人们先后提出过多种技术解决方案。例如在专利号为ZL 200820132890. 1的中国实用新型专利中，公开了一种动感单车训练系统。该训练系统采用 3D技术实现动态画面显示，通过单片机进行键盘灯光控制及单车数据采集及无线收发。健身者在运动的同时能够看到优美的风景赛道，配合相应的音乐及灯光，犹如身临其境，从而提高了动感单车等集体有氧运动训练的趣味性。但是，该训练系统要求每台动感单车都需要配置电脑，同时在动感单车前方要安装显示器。这样不仅投资较大，占用空间较多，还会因为显示器阻挡视线而不利于开展集体活动，因此不适合动感单车设置较多、空间较小、强调集体参与的动感单车房。另外，在专利号为ZL 2009100738 . 3的中国发明专利中，公开了一种高临场感的智能感知交互运动系统及其实现方法。该系统由运动平台子系统、虚拟现实子系统、投影显示子系统组成；其中虚拟现实子系统由运动控制端计算机、网络服务端计算机、场景渲染端计算机组成。该发明为运动平台提供了身临其境的虚拟现实环境，同时虚拟现实环境为运动平台反馈控制信息实现运动与环境的互动，增强临场感，使参与者具有高沉浸感，从而提高健身乐趣，达到保健效果。但是，该系统没有针对各种健身设备如动感单车、跑步机、 健身车等的特点进行专门设计，适用范围比较有限。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种数字健身设备集群系统。该集群系统可以安装在动感单车房或者跑步机房中，便于健身者开展集体活动/游戏。为实现上述的目的，本实用新型采用下述的技术方案一种数字健身设备集群系统，其特征在于所述数字健身设备集群系统包括计算单元、显示单元和多台安装有电子控制设备的健身设备；[0010]所述计算单元与所述显示单元进行连接，并通过接口电路与每台健身设备上的电子控制设备进行连接。其中较优地，所述电子控制设备包括运动检测单元、数据传输单元和电源单元；其中所述运动检测单元分别连接所述数据传输单元和所述电源单元，所述数据传输单元通过所述接口电路连接所述计算单元。其中较优地，所述电源单元为电池、变压器或者自发电模块中的任意一种。其中较优地，所述自发电模块包括摩擦轮、发电机、蓄电池；所述摩擦轮与所述健身设备上的转轮相接触，由转轮带动所述摩擦轮转动，再带动所述发电机转动并发电。其中较优地，所述健身设备为动感单车、健身车、跑步机、椭圆机、划船机中的任意一种。所述健身设备为动感单车时，所述电子控制设备还包括阻力自动调节单元，所述阻力自动调节单元连接所述数据传输单元。所述健身设备为跑步机时，所述电子控制设备还包括坡度自动调节单元，所述坡度自动调节单元连接所述数据传输单元。其中较优地，所述数字健身设备集群系统还包括音响设备，所述音响设备连接所述计算单元。其中较优地，所述数字健身设备集群系统还包括环境特效设备，所述环境特效设备连接所述计算单元。其中较优地，所述显示单元为投影机或者大屏幕显示器。本实用新型可以将多台健身设备组成一个既能统一调度、又能各自独立运行的健身设备集群系统，从而为动感单车房或者跑步机房中的多位健身者开展集体活动/游戏提供了基础平台。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型做进一步的详细说明。
图1为本数字健身设备集群系统的第一实施例中，基于动感单车实现的健身设备集群系统的整体结构示意图；图2为本数字健身设备集群系统的第二实施例中，基于跑步机实现的健身设备集群系统的整体结构示意图。
具体实施方式
本实用新型中所说的健身设备包括动感单车、健身车、跑步机、椭圆机、划船机等。 下面分别以动感单车和跑步机为例，对本实用新型所述的数字健身设备集群系统进行详细具体的说明。
图1显示了作为本实用新型第一实施例的动感单车集群系统的整体结构。动感单车是一种结合音乐、灯光等的新型室内自行车运动方式。它的结构与普通自行车相似，包括车把、车座、蹬板和轮子等几个部分，车身稳固地联结为一个整体。在动感单车课程中，教练可以根据个人力度来调节车的阻力和转数，模拟上下坡、原地走的动作，还可以进行竞速比赛。健身者配合音乐、灯光，可以模仿各种运动方式，如爬山、快速骑车等。[0026]如
图1所示，在动感单车集群系统中包括计算单元、显示单元、音响设备、环境特效设备和为自然数)台安装有电子控制设备的动感单车。其中计算单元分别与显示单元、音响设备及环境特效设备连接，并通过接口电路与每台动感单车上的电子控制设备进行连接。安装在动感单车上的电子控制设备包括运动检测单元、数据传输单元、电源单元和阻力自动调节单元等。其中，运动检测单元分别连接数据传输单元和电源单元。电源单元同时与运动检测单元、数据传输单元和阻力自动调节单元进行连接，向它们提供电力供应。阻力自动调节单元连接数据传输单元，数据传输单元通过接口电路与计算单元交互数据。上述的接口电路可以采用RS-485总线等有线连接方式，也可以采用蓝牙、WLAN(无线局域网)等无线连接方式。在本动感单车集群系统中，计算单元可以采用PC机、服务器、高性能单片机等硬件设备实现。该计算单元负责与整个动感单车集群系统中的所有动感单车进行交互。在计算单元中可以运行专门设计的比赛游戏软件。该比赛游戏软件不仅能够控制显示单元的投影屏幕上游戏画面的生成，还可以按照用户的要求控制音响设备播放各种背景音乐。显示单元可以为一台或多台投影机，也可以为大屏幕显示器。其中多台投影机可以实现环幕投影或3D立体投影。如果显示单元采用投影机，则有四种实现方式第一种是普通的平面幕布投影；第二种是通过几台投影机和边缘融合系统形成一个弧形屏幕，这种实现方式与平面幕布投影相比更有身临其境感；第三种是3D立体投影屏幕，这种实现方式下健身者通过佩戴3D眼镜可以体验到更震撼的立体效果；第四种是将弧形屏幕和3D立体投影结合起来，形成3D立体投影环幕，这种实现方式的显示效果最为逼真震撼。本动感单车集群系统中的环境特效设备可以包括电闪雷鸣模拟器、刮风模拟器、 降雪模拟器、水雾喷洒器、气泡效果模拟器、烟雾效果模拟器等。它们的作用在于在游戏过程中产生吹风、喷水、喷雾、喷香、雪花、闪电等环境特效，更好地烘托现场气氛。例如在显示单元所显示的游戏画面中出现雷电和下雨时，环境特效设备会通过音响设备自动播放打雷的声音，启动电闪雷鸣模拟器，同时从天花板上开始喷小水珠，效果非常逼真。安装在动感单车上的电子控制设备至少包括运动检测单元和数据传输单元，还可以包括电源单元和阻力自动调节单元等。每台动感单车需要安装一整套电子控制设备，所有电子控制设备与动感单车集群系统中的计算单元进行数据交互。在本动感单车集群系统中，运动检测单元利用霍尔开关等速度传感器来检测骑车或跑步速度，还可以通过检测方向按钮或游戏方向盘来获得骑车或跑步方向。另外，在动感单车上还可以设置传感器来检测人的血压、脉搏等数据，为科学调节运动强度奠定基础。数据传输单元以有线传输或无线传输等方式将运动检测单元检测到的数据实时发送给计算单元，同时也负责接收计算单元发送来的数据或指令。对于每台动感单车，数据传输单元在传输数据时会附加传输该台动感单车的ID号，便于计算单元能分辨出所接收的数据是由哪台动感单车发出的。电源单元用于给动感单车上的各种电子控制设备供电。该电源单元可以采用电池或变压器实现，也可以采用自发电模块实现。自发电模块包括摩擦轮、发电机、蓄电池等。其中摩擦轮与动感单车上的转轮相接触，当健身者运动时由转轮带动摩擦轮转动，再带动发电机转动并发电。发电机所发的电直接驱动电子控制设备，多余的电量由蓄电池进行保存。 这样就不需要为动感单车上的电子控制设备频繁更换电池或安装电缆了，更加方便快捷。[0034]阻力自动调节单元用于动态调节动感单车的运动阻力大小。在使用动感单车进行锻炼的过程中，经常需要调整动感单车的运动阻力，以便模仿各种运动方式，如骑车上坡、 下坡等。对于采用电磁控制方式的动感单车而言，可以通过拉线马达调节磁石与转轮的远近，从而控制运动阻力大小。当显示单元所显示的虚拟场景是上坡或下坡时，计算单元会把当前的坡度数据传输给阻力自动调节单元，阻力自动调节单元控制拉线马达进行相应的动作，调节磁石与转轮之间的距离，进而模拟出相应坡度情况下的阻力大小。这样，健身者就不用动手调节运动阻力的大小了，而是由计算单元根据虚拟场景中的坡度数据，通知阻力自动调节单元自动调节动感单车的运动阻力。健身者在室内就能更逼真地体验户外运动的感觉。图2显示了作为本实用新型第二实施例的跑步机集群系统的整体结构。如图2所示，在跑步机集群系统中也包括计算单元、显示单元、音响设备、环境特效设备和n(n为自然数)台安装有电子控制设备的跑步机。其中计算单元分别与显示单元、音响设备及环境特效设备连接，并通过接口电路与每台跑步机上的电子控制设备进行连接。安装在跑步机上的电子控制设备包括运动检测单元、数据传输单元、电源单元和坡度自动调节单元等。其中，运动检测单元分别连接数据传输单元和电源单元。电源单元同时与运动检测单元、数据传输单元和坡度自动调节单元进行连接，向它们提供电力供应。坡度自动调节单元连接数据传输单元，数据传输单元通过上述接口电路与计算单元交互数据。在跑步机集群系统中，所使用的计算单元、显示单元、音响设备、环境特效设备均与上述动感单车集群系统中的同类设备相同，在此就不一一详述了。两者的主要不同在于电子控制设备稍有不同。对于动感单车集群系统而言，电子控制设备中使用阻力自动调节单元；对于跑步机集群系统而言，电子控制设备中使用坡度自动调节单元。上述的坡度自动调节单元用于调节台面倾斜角度的大小，从而实现不同的运动坡度。对于跑步机而言，台面的倾斜角度可以由电机直接进行调整，因此可以直接安装坡度自动调节单元。当显示单元所显示的虚拟场景是上坡或下坡时，计算单元会把当前的坡度数据传输给坡度自动调节单元，坡度自动调节单元向电机发出控制指令，调节台面的倾斜角度，使健身者不必动手操作就能感受到坡度的变化，在室内更逼真地体验户外运动的感觉。下面进一步介绍本数字健身设备集群系统的工作原理和过程。与现有动感单车房或者跑步机房中独立使用的健身设备相比较，本数字健身设备集群系统的显著特点在于仅仅通过一套计算单元、显示单元与多台健身设备上的电子控制设备相互配合，使原本独立安装、独立使用的多台健身设备组成一个既能统一调度、又能各单车单独运行的健身设备集群系统，从而为动感单车房或者跑步机房中的多位健身者开展集体活动/游戏提供了硬件上的基础。前已述及，在计算单元中可以运行专门设计的比赛游戏软件。该游戏的场景中可以包括三维虚拟场景和真实拍摄场景。健身者通过健身设备上安装的电子控制设备可以和比赛游戏软件进行互动。例如在启动比赛游戏软件后，通过显示单元中的投影机将游戏场景投影到投影屏幕上。当健身者在健身设备上运动时，骑车或跑步的速度通过电子检测单元传给电脑，健身者能够控制游戏中虚拟人物的骑车或跑步速度，并且可以和游戏中的其他虚拟人物进行竞赛，体现良好的趣味性和互动性。多位健身者在投影屏幕前可以一边欣赏投影屏幕上逼真的室外场景画面，一边进行锻炼或比赛。每位健身者骑车或跑步的速度通过运动检测单元检测出来，然后通过数据传输单元传送给计算单元。计算单元中的比赛游戏软件通过接口电路接收数字健身设备集群系统内所有健身设备传送来的数据，并控制与实际骑车人相对应的虚拟人物的骑车速度。每个健身者可以单独控制投影屏幕上与之对应的虚拟人物骑车的快慢。这样健身者不仅能一边欣赏逼真的室外场景画面，还可以进行逼真的竞速比赛，并可以对比赛成绩进行相关的统计和分析。在比赛游戏的过程中，计算单元可以自动控制音乐的节奏和音量，还可以间接控制动感单车房或跑步机房内灯光的闪烁和明暗，从而有效烘托比赛游戏的现场气氛。需要说明的是，上述的实施例主要是以动感单车和跑步机为例展开说明的。但本实用新型的适用范围并不限于动感单车和跑步机。在其它健身设备如健身车、椭圆机、划船机等的上面安装上述的电子控制设备，结合计算单元、显示单元、音响设备、环境特效设备等，同样可以实现类似的数字健身设备集群系统。上面对本实用新型所提供的数字健身设备集群系统进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本实用新型实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本实用新型专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。
权利要求1.一种数字健身设备集群系统，其特征在于所述数字健身设备集群系统包括计算单元、显示单元和多台安装有电子控制设备的健身设备；所述计算单元与所述显示单元进行连接，并通过接口电路与每台健身设备上的电子控制设备进行连接。
2.如权利要求1所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述电子控制设备包括运动检测单元、数据传输单元和电源单元；其中所述运动检测单元分别连接所述数据传输单元和所述电源单元，所述数据传输单元通过所述接口电路连接所述计算单元。
3.如权利要求2所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述电源单元为电池、变压器或者自发电模块中的任意一种。
4.如权利要求3所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述自发电模块包括摩擦轮、发电机、蓄电池；所述摩擦轮与所述健身设备上的转轮相接触，由转轮带动所述摩擦轮转动，再带动所述发电机转动并发电。
5.如权利要求1所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述健身设备为动感单车、健身车、跑步机、椭圆机、划船机中的任意一种。
6.如权利要求5所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述健身设备为动感单车时，所述电子控制设备还包括阻力自动调节单元，所述阻力自动调节单元连接所述数据传输单元。
7.如权利要求5所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述健身设备为跑步机时，所述电子控制设备还包括坡度自动调节单元，所述坡度自动调节单元连接所述数据传输单元。
8.如权利要求1所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述数字健身设备集群系统还包括音响设备，所述音响设备连接所述计算单元。
9.如权利要求1所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述数字健身设备集群系统还包括环境特效设备，所述环境特效设备连接所述计算单元。
10.如权利要求1所述的数字健身设备集群系统，其特征在于所述显示单元为投影机或者大屏幕显示器。
专利摘要本实用新型公开了一种数字健身设备集群系统，包括计算单元、显示单元、音响设备、环境特效设备和多台安装有电子控制设备的健身设备；其中计算单元分别与显示单元、音响设备及环境特效设备连接，并通过接口电路与每台健身设备上的电子控制设备进行连接。该健身设备包括动感单车、健身车、跑步机、椭圆机、划船机等。本实用新型将多台健身设备组成一个既能统一调度、又能各自独立运行的健身设备集群系统，从而为多位健身者开展集体活动/游戏提供了基础平台。
文档编号A63B71/06GK202179824SQ20112026264
公开日2012年4月4日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者余军涛 申请人:乐动天下(北京)体育科技有限公司, 北京美亚视景创恒科技有限公司, 北京美亚视景高新技术有限公司