用于训练用户的正确跑步的方法和系统与流程

交叉引用

本申请要求2014年10月22日提交的题为methodsandsystemsfortrainingproperrunningofauser的美国临时专利申请号14/520,472的提交日的权益，该专利申请的内容被通过引用明确地结合到下文中的具体实施方式中。

至少某些示例性实施例涉及锻炼指导，并且更特别地涉及用于训练正确、安全且更令人愉快的跑步的方法和系统。

背景技术：

跑步可以被认为是完整的健身锻炼形式，但医生通常由于与跑步相关联的损伤风险而替代地推荐步行。许多人尝试跑步但遗憾地经历损伤，这阻止他们继续和再次尝试。

典型的跑步损伤发生在膝盖、脚踝和小腿中，其是重量承载结构的较弱部分。甚至对于已经跑步许多年的人而言也是如此。

用于跑步训练的许多常规系统依赖于施加于脚/鞋的底部的负荷/压力、足跟着地或脚趾着地、着地角或者着地期间的突变(breaking)量。其它系统在评定正确或理想的跑步模式时可以依赖于腿或脚的运动或应力。针对这些类型的系统的一个主要目标在于仅仅使着地冲击最小化以减小下半身力。

某些其它现有系统尝试基于使任何垂直弹跳或位移最小化来教导跑步者正确的技术。针对此类系统的目标在于仅仅使在垂直向上方向上非期望地施加不必要的能量最小化。

鉴于下面的具体实施方式可以认识到现有系统存在的附加困难。

技术实现要素：

根据示例性实施例，一般地提供了一种用于训练用户的正确跑步的方法和系统，包括提供以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和用户的实际跑步步态的动画，并且提供用户的实际弹跳或随时间推移的加速度与理想弹跳或加速度的比较确定。

根据另一示例性实施例，提供了一种用于训练用户的正确跑步的系统，包括：至少一个惯性传感器，其用于附着到用户的上半身并被配置成提供传感器数据；至少一个输出接口，其包括显示器输出接口；存储器，其用于存储用于理想跑步步态的信息，该信息包括动画信息并包括用于随时间推移的理想加速度的信息，随时间推移的理想加速度与至少grf(地面反作用力)相关；以及至少一个处理器，其与所述至少一个惯性传感器、所述输出接口以及所述存储器进行可操作通信，以便执行存储在存储器中的指令，该指令在被执行时促使所述至少一个处理器：确定来自存储器的理想跑步步态信息；确定来自所述至少一个惯性传感器的用于用户的实际跑步步态的传感器数据；执行比较确定，其包括：用户在地面冲击期间的实际加速度的变化速率是否小于预定值或在其阈值内，以及加速度的地面冲击时段是否大于预定值或在其阈值内；基于该比较确定而向所述至少一个输出接口输出信息；以及在显示器输出接口上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画。

根据另一示例性实施例，提供了一种用于训练用户的正确跑步的方法，其中，至少一个惯性传感器用于附着到用户的上半身并被配置成提供传感器数据，其中，至少一个输出接口包括显示器输出接口，其中，存储器用于存储用于理想跑步步态的信息，该信息包括动画信息并包括用于随时间推移的理想加速度的信息，随时间推移的理想加速度与至少grf(地面反作用力)相关；以及其中，至少一个处理器与所述至少一个惯性传感器、所述输出接口以及所述存储器进行可操作通信，以便执行存储在存储器中的指令，所述方法由所述至少一个处理器执行并包括：确定来自存储器的理想跑步步态信息；确定来自所述至少一个惯性传感器的用于用户的实际跑步步态的传感器数据；执行比较确定，其包括：用户在地面冲击期间的实际加速度的变化速率是否小于预定值或在其阈值内，以及加速度的地面冲击时段是否大于预定值或在其阈值内；基于该比较确定而向所述至少一个输出接口输出信息；以及在显示器输出接口上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画。

根据另一示例性实施例，提供了一种非临时计算机可读介质，其包含可被处理器执行的用于训练用户的正确跑步的指令，其中，至少一个惯性传感器用于附着到用户的上半身并被配置成提供传感器数据，其中，至少一个输出接口包括显示器输出接口，其中，存储器用于存储用于理想跑步步态的信息，该信息包括动画信息并包括用于随时间推移的理想加速度的信息，随时间推移的理想加速度与至少grf(地面反作用力)相关；以及其中，至少一个处理器与所述至少一个惯性传感器、所述输出接口以及所述存储器进行可操作通信，以便执行存储在存储器中的指令，该指令包括：用于确定来自存储器的理想跑步步态信息的指令；用于确定来自所述至少一个惯性传感器的用于用户的实际跑步步态的传感器数据的指令；用于执行比较确定的指令，所述比较确定包括：用户在地面冲击期间的实际加速度的变化速率是否小于预定值或在其阈值内，以及加速度的地面冲击时段是否大于预定值或在其阈值内；用于基于该比较确定而向所述至少一个输出接口输出信息的指令；以及用于在显示器输出接口上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画的指令。

附图说明

现在将以示例的方式对示出了示例性实施例的附图进行参考，在所述附图中：

图1以图解方式示出了根据示例性实施例的用于训练用户的正确跑步的示例性系统；

图2以图解方式以框图形式示出了根据示例性实施例的供在图1的系统中使用的示例性惯性传感器；

图3以图解方式以框图形式示出了根据示例性实施例的图1的系统的细节；

图4a、4b和4c图示出根据示例性实施例的与测试情况相比较的理想跑步步态序列的示例性动画；

图5图示出根据示例性实施例的用于训练用户的正确跑步的示例性方法的流程图；

图6图示出根据示例性实施例的在显示屏上显示的示例性图形用户接口屏幕，图示出理想跑步步态和实际跑步步态的动画，图示出在最多压缩时刻的动画帧；以及

图7图示出针对三个定向轴的用于理想跑步步态对比测试情况跑步步态的比较的示例性加速度计读数。

图8图示出仅仅针对竖轴的用于理想跑步步态对比测试情况跑步步态的比较的示例性加速度计读数。

在不同的图中可以使用类似参考标号来表示类似组件。

具体实施方式

跑步步态运动可以基本上分为四个关键阶段：1)脚着地，初始接触；2)着地冲击吸收；3)中间姿态；以及4)推进/跳跃。训练跑步时的大多数错误来自于尝试减少脚上的负荷，这导致缺少正确的弹跳或随时间推移的加速度。正常地，跑步者不能逃过重力，因此缺少正确的弹跳导致比所需的更多地使用并加重于小腿的趋势，引起更多的应变。当重复时，这导致损伤。

正确的跑步要求正确的弹跳，这需要身体在推进之前的正确卷曲和压缩。例如，如果不存在卷曲和压缩，则不能存在平滑且无应力的推进。

身体的上述盘区和压缩发生在脚着地与中间姿态之间。其是吸收着地的冲击的非常自然、舒适的方式。身体中的用于卷曲、压缩和推进的重量承载结构的决定性部分在肩膀/手臂与膝盖之间。小腿中能够实现的卷曲、压缩和推进的量不能匹配或替换如上所述的在身体中可以和应当发生的。对于跑步者而言幸运的事实是肩膀/手臂与膝盖之间的允许卷曲和压缩的身体组成部分比在小腿中可用的强了几个数量级。利用此机械事实的优点导致更自然、令人愉快的跑步体验，而受伤的风险降低。这将帮助人们如步行一样地享受跑步，可以提供正确的跑步训练。

上述弹跳的主要部分(其吸收着地冲击并使得身体腾空)应在脚的底部稳固地放在地面上的同时完成，使得即使在峰值负荷期间也可以使小腿相对放松，并且可以使初始着地(与地面的初始接触)的冲击最小化。如果情况不是这样，则小腿必须常常在初始着地期间以额外的应力承载负荷，其常常导致受伤。跑步运动的上述特征可以允许通过在具有反馈的情况下提供移动、定时和连续监视的精确控制的系统和装置来进行正确、更安全且更令人愉快的跑步。

链接重量/负荷承载结构的下半部与身体的此移动的精确控制和定时并不是容易的，尤其是考虑到要求的是什么。在许多常规系统中，通常仅注意到小腿。替代地，本文中所述的方法将利用上半身来控制精确的移动和定时。例如，直观的是控制上半身比精确地控制下半身的运动更加容易，例如用户可以用他们的手比用他们的脚执行更精确的移动。

肩膀、手臂、手和上身躯干的特定定位和移动导致重量/负荷承载结构的下半部(诸如腿和脚)中的正确移动。此上半身控制教导和训练起来比尝试训练/教导如何仅仅移动腿和脚更加容易。

例如，许多现有系统仅仅尝试实时地测量施加于脚/鞋的底部的负荷/压力、足跟着地或脚趾着地、着地角或者着地期间的突变量。

根据示例性实施例，一般地提供了一种用于训练安全且更令人愉快的跑步的方法和系统，包括提供以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和用户的实际跑步步态的动画，并且提供用户的实际弹跳或加速度与理想弹跳的比较确定。

在某些示例性实施例中，理想弹跳可以包括软着地，其包括前脚掌撞击地面。在某些示例性实施例中，理想弹跳可以包括全脚地面接触期间的肩膀与膝盖之间的压缩，导致推进期间的肩膀与膝盖之间的伸展。在某些示例性实施例中，理想弹跳还包括关联的手臂和肩膀移动，其中，手臂和肩膀在着地期间移动低于预定值，并且手臂和肩膀在推进期间移动高于预定值。

在某些示例性实施例中，可以通过加速度对比时间的确定来图示出理想弹跳，诸如在曲线图或其它说明性工具上。在某些实施例中，理想弹跳可以包括加速度对比时间的冲击斜率，其低于预定值，表示软着地。在某些示例性实施例中，理想跑步步态或弹跳可以包括比预定时间值更宽的加速度的冲击时段(或宽度)，表示逐渐弹跳或随时间推移的加速度的变化。在某些示例性实施例中，理想跑步步态或弹跳可以包括小于或等于预定值的峰值加速度。在某些示例性实施例中，实际跑步步态与理想跑步步态值之间的任何比较可以满足为例如在指定阈值(例如，5％)内，以便被认为是可接受或良好的跑步形式。鉴于本文中所述的示例性实施例将认识到理想弹跳的其它特征。

首先对图1进行参考，其图示出根据示例性实施例的用于训练用户102(例如，跑步者)的正确跑步的系统100。如图1中所示，系统100包括用于附着到用户102的上半身的装置300和至少一个惯性传感器200。一般地，装置300可以处理来自(一个或多个)惯性传感器200的传感器数据以测量相对于用户的步态运动而言的移动。

在某些示例性实施例中，可以使用超过一个惯性传感器200，并且可以将其置于上半身上的指定位置处。例如，可以将(一个或多个)惯性传感器200附着到胸部、上背部、肩顶、手臂、颈部和/或腰部以上。如图1中所示，在示例性实施例中，使用躯干系带104来安装(一个或多个)惯性传感器200。在所示的示例性实施例中，平行于脊柱安装惯性传感器传感器取向(向前倾斜)。附加惯性传感器允许检测并处理更多信息。在示例性实施例中，可以使用其它安装装置来将(一个或多个)惯性传感器200安装到用户102的上半身，包括例如腕带、手表、项链、臂章、大头针、头带以及帽子(未示出)。在另一示例中，诸如蜂窝电话之类的某些移动通信装置可以装配有至少一个常驻惯性传感器或加速度计，将以与所述的相同的示例性方式安装。在一个示例中，计算机使能的一副眼镜可以装配有至少一个常驻惯性传感器或加速度计。在示例性实施例中，不需要将惯性传感器附着到用户102的下半身。

现在对图3进行参考，其更详细地图示出根据示例性实施例的系统100，包括装置300，其可以是例如移动通信装置。如图3中所示，装置300可以包括诸如处理器或微处理器之类的控制器302、通信接口304、输出接口306(包括用于向显示区308再现输出的显示输出端)、触觉或振动器机构322和/或扬声器320(其可以是头戴耳机的一部分)。在某些示例性实施例中，显示器308可以常驻于装置300和/或辅助显示屏。在某些示例性实施例中，可以将显示器308体现为例如计算机使能的一副眼镜或者跑步机的显示器。

通信接口304可以被配置成通过网络312(诸如因特网、内部网和/或无线局域网(wlan))进行通信。装置300可以被配置成与服务器330通信。而且，用户可以能够通过其它机制来访问服务器330，诸如通过网络门户、专用应用程序等。

通信接口304可以包括直接或近程通信子系统，包括例如红外、蓝牙(tm)、ant、nfc(近场通信)等

在其它实例中，装置300可以采取移动通信装置、蜂窝电话或智能电话、平板计算机、膝上型计算机、可穿戴装置(诸如手表项链、腕带、护踝带、眼镜)或装备有通信接口304的其它计算装置。网络312可以是无线网络，诸如蜂窝网络或广域网(wan)、城域网(man)或其它此类无线网络。

可以由用户使用诸如键盘或键区、鼠标、触摸屏、用于语音的扩音器等一个或多个用户输入装置324通过用户输入接口318向装置300进行输入。在某些示例性实施例中，可以使用基于手势的输入，例如通过惯性传感器200中的一个(例如当在手臂或手上时)。电源316可以是便携式电源，诸如电池，其可以是可再充电的或者可以不是。

在至少某些示例性实施例中，存储器310存储可被控制器302执行以便实现本文中所述的过程、功能或方法的指令。在至少某些示例性实施例中，存储器310还可以存储用于理想跑步步态的附加信息，其可以是针对特定用户自定义的或者可以不是。在示例性实施例中，理想跑步步态信息还包括理想弹跳。在至少某些示例性实施例中，存储器310还可以存储用户所特有的数据，诸如用户特性、传感器200检测到的用户活动和/或用于由用户执行的先前跑步(例如按日期)的传感器数据。

现在对图2进行参考，其图示出根据示例性实施例的示例性惯性传感器200。每个惯性传感器200可以包括例如一个或多个传感器202、滤波器204、控制器206、收发机208、电源212以及存储器210。控制器206可以包括例如一个或多个信号处理器。控制器206可以具有由装置300(图3)的控制器302或与其相组合地执行的功能或操作，并且反之亦然。存储器210可以替换地或者与装置300的存储器310和/或服务器330的存储器(图3)相组合地存储信息，并且反之亦然。

仍参考图2，在一个示例中，存储器202包括一个或多个加速度计。在一个示例中，加速度计是加速度计、三轴加速度计、陀螺仪和/或磁强计中的至少一个。在一个示例中，电源212可以是便携式电源，诸如电池，其可以是可再充电的或者可以不是。

传感器202、滤波器204以及控制器206可以被集成在一起或形成可以彼此相关联的分立元件。控制器206可操作用于分析由传感器202提供的测量结果以估计对应于一个或多个参数类型的参数。

传感器202可操作用于测量加速度并生成对应于所测量的加速度的加速度测量结果或指示加速度测量结果的任何相关传感器信号。可以将加速度测量结果体现为可操作用于被滤波器204和/或控制器206利用的信号。

在某些实施例中，传感器200可以可操作用于输出对应于加速度测量结果的模拟信号。例如，传感器202可以输出与所测量的加速度成比例的模拟电压信号。在其它示例性实施例中，传感器202可以包括可操作用于产生对应于所测量的加速度的信号的任何数字和模拟组件。因此，在某些实施例中，传感器202可操作用于输出表示所测量的加速度的数字信号。

在某些示例性实施例中，可以将传感器202中的超过一个集成到同一集成电路封装中以允许单个封装或传感器200沿着超过一个轴提供加速度测量结果。传感器202可以包括可操作用于输出对应于所测量的加速度的信号的两个或更多加速度计。例如，传感器202可以包括适合于在分离超过零度的角度的两个方向上测量加速度且每个提供对应于所测量的加速度的信号的两个加速度计。在某些示例中，传感器202可以包括适合于在分离超过零度的角度的三个方向上测量加速度且每个提供对应于所测量的加速度的信号的至少三个加速度计。在某些实施例中，三个加速度计可以以相互垂直的配置定向。传感器202可以包括任何数目的加速度计，包括以任何配置定位以提供加速测量结果的单个加速度计。

收发机208被配置成用于例如使用各种射频(rf)协议的无线通信。例如，收发机208可以利用蓝牙、ant和/或任何其它无线协议进行通信。

滤波器204可操作用于与传感器202中的一个或多个耦合并对加速度测量结果和/或对应于加速度测量结果的信号进行滤波。滤波器204可以包括可操作用于滤波和/或提供其它预处理功能以促进由在控制器206处的处理器来估计运动参数的模拟和数字组件。在示例性实施例中，滤波器204可操作用于对由传感器202提供的信号或从其导出的信号进行滤波、使垂直加速度衰减、补偿重力和/或使混叠最小化。滤波器204可以包括用于执行这些滤波功能中的每一个的分立组件或者将相同组件和硬件用于这些及其它滤波功能。

由滤波器204提供的防混叠一般地减少或防止由传感器202提供或者从传感器202导出的信号的采样所引起的混叠。在某些实施例中，滤波器204包括相对宽带滤波器，其被设计成使超过在由控制器206提供的任何后续模数转换中使用的采样频率的一半的信号频率衰减。

滤波器204可以包括用于对信号和测量结果进行滤波的任何模拟和数字组件，包括无源和有源电子组件、处理器、控制器、可编程逻辑装置、数字信号处理元件、其组合等。滤波器204还可以包括用以将由传感器202提供的模拟信号转换成数字化信号以供控制器206和44处的处理器使用的模数转换器。滤波器204还可以包括常规预采样滤波器。

可以根据感测的加速度信息来计算力的量。例如，这可以计算为f＝m*a(f：力，m：身体的质量，a：质心加速度)。在这些计算中可以将用户的质量考虑在内。这有时类似于例如地面反作用力(grf)。然而，grf通常是使用地面力传感器测量的，并且可能丢失有价值的信息，诸如在地面冲击外面发生的任何加速度。

另外，在示例性实施例中，可以使用一个或多个惯性传感器200来确定相对位置或位移量，例如使用例如装置300作为另一参考点。在另一示例性实施例中，可以使用两个或更多惯性传感器200对相对位置或位移量进行三角测量，例如使用例如装置300作为第三参考点。在某些示例性实施例中，还可以使用无线信号的飞行时间。

现在对图4a、图4b和图4c进行参考，其图示出根据示例性实施例的理想跑步步态序列对比实际跑步步态序列的示例性动画400。动画400可以是显示器308上显示的用户接口的至少一部分，以图示出例如理想跑步步态对比实际跑步步态。

用于理想跑步步态的动画序列包括帧402、404、406、408、410、412、414、416、418、420、422和424。用于测试情况跑步步态的动画序列包括帧403、405、407、409、411、413、415、417、419、421、423和425。请注意，对于理想步态情况而言，由于相机的角度，看起来只有左脚的前脚掌触碰地面。事实上，在着地压缩的主要部分期间，脚的所有部分稳固地或平坦地触碰地面。

仅仅以示例的方式，用于跑步的四个关键阶段一般地可以图示为针对左脚的：1)脚着地，初始接触，其为帧414；2)着地冲击力吸收，其为帧414和416；3)中间步态，其为帧416；以及4)推进/跳跃，其为帧418和420。针对右脚，用于跑步的四个关键阶段一般地可以图示为：1)脚着地，初始接触，其为仅仅帧404；2)着地冲击力吸收，其为帧404和406；3)中间步态，其为帧406；以及4)推进/跳跃，其为帧408和410。

参考理想跑步情况的帧412和414，肩膀和手臂低得多，并且当脚即将着地时上身躯干略微向左转动。此压缩位身体可以施加更多的反作用力，例如想象身体在从与腰齐高的书桌跳离时将施加反作用力并着地。这将允许更轻柔地着地，并且然后可以施加更强的反作用力。使用肩膀和手臂，更容易控制软着地所需的力的定时、速度和量。

上述动画帧详述了示例性理想跑步步态动画。帧416图示出在用户的右侧的最多压缩时刻的状态。帧420图示出使用肩膀与膝盖之间的身体的推进的最后状态(例如脚趾和足跟仍在地面上)。大部分所需推进是在帧416至418至420之间完成的。

使用小腿的附加辅助推进在帧420至422至424处发生。如果帧416至418至420之间的推进与所需的相比是弱的，则在帧420至422至424之间需要使用小腿的更多推进。常见错误是尝试仅仅使用腿来减少冲击力，这导致帧416至418至420之间的较弱推进，其引起帧420至422至424之间的更多推进，导致小腿上的更多应力。

仍参考理想情况的帧416至418至420，从压缩位置开始使用肩膀和手臂来提供更强的推进。左侧肩膀和手臂在推进期间变高，并且另一右侧将变低。使用肩膀和手臂，要在此推进期间控制力的定时、速度和量更为容易。在此时段期间，从脚的一侧到另一只脚的过渡比不使用肩膀和手臂快得多。

上述主要推进要求可以看到的身体运动，例如当人尝试从跳板开始跳跃时(例如游泳池弹簧跳水板)。在跳跃之前，人的身体需要压缩，后面是强力推进，并且通常这要求使用上半身来精确地控制力的量和定时。

可以通过用此压缩/推进行走来举例说明跑步期间所需的类似压缩/推进(例如，在这种情况下每次一侧，但是是类似的压缩/推进)。一旦用户102可以学习如何以较低速度完成压缩/推进，则他或她可以容易地通过利用上半身来以较高速度(节奏)应用它。

参考理想情况的帧422和424，大部分推进应在此之前完成，并且不应要求主要的力。如果前一阶段并未完成主要推进，则最有可能的是小腿必须施加主要的力以实现所需推进(否则身体将倒下)。这对小腿造成更多的应力并可以导致损伤。

现在对图7和8进行参考，其图示出用于理想跑步步态对比测试情况跑步步态的比较的示例性加速度计读数。在图7中，上曲线图表示理想情况，而下曲线图表示测试对象。图7图示出用菱形图表示的垂直加速度、用正方形图表示的前向加速度(跑步的方向)以及用三角形图表示的侧向加速度(横向)。图8表示用于仅垂直加速度对比时间的重叠比较，图示出理想情况(菱形图)对比测试情况(正方形图)。

按照惯例，将到地面中的垂直加速度指示为正值，并且反之亦然。测试情况加速度计测量结果来自被附着到上身躯干的背部的加速度计，基于平行于脊柱的传感器取向(向前倾斜)，并且例如按重力(g)测量。测量的值是基于平行于脊柱的传感器取向—向前倾斜。理想情况对比测试情况是用例如相同的跑步速度以及类似的节奏(每分钟步数)测量的。

如在图8中可以观察到的，针对理想情况，存在较低最大加速度峰值、用于冲击力的较慢上升速率，正部分宽得多(表示冲击的宽度或时段)，并且存在较窄的负部分。通过比较，针对测试对象：存在高得多的峰值(达到4g，如所示)，存在急剧上升(指示硬着地)，对于正部分而言较窄(表示冲击的宽度或时段)，并且在负部分附近较宽。负值表示当肩膀和手臂向上(其将上身向下拉)时的向下加速度(其大于自由落体)，其中，接近零表示接近于自由落体，较长的自由落体意味着更大的冲击(其要求更多的grf，地面反作用力)。

因此，在某些示例性实施例中，如可以看到的，理想跑步步态或弹跳可以包括低于预定值的加速度对比时间的冲击斜率。因此，在某些示例性实施例中，如可以看到的，理想跑步步态或弹跳可以包括宽于预定值的加速度对比时间(时段)的冲击宽度。在某些示例性实施例中，如可以看到的，理想跑步步态或弹跳可以包括小于或等于预定值(在本示例中为或约为2.5g)的峰值加速度。在某些示例性实施例中，如可以看到的，理想跑步步态或弹跳可以包括比预定值窄的加速度对比时间(时段)的自由落体宽度。

某些示例性实施例因此可以虑及随时间推移的加速度的变化，其是正切的斜率(导数)，或者可以将其称为da/dt(a＝加速度；t＝时间)。这还可以包括冲击之后的加速度的读数，其至少与grf相关。该导数可以是针对实际跑步步态计算的，其中，小于由理想跑步步态定义的预定值的任何东西可以被认为是可接受的或良好形式，或者例如在其阈值内，表示更渐进的冲击。

而且，某些示例性实施例可以虑及斜率本身的变化，可以将其称为二阶导数或d²a/dt²。这可以用来确定随时间推移的加速度曲线的凹度，其可以与弹跳、冲击的宽度(时段)或者跑步者的平稳度(较低斜率或变化速率)相关。第二导数可以是针对实际跑步步态计算的，其中，小于由理想跑步步态定义的预定值的任何东西可以被认为是可接受的或良好形式，或者阈值内。

来自被附着到肩膀/手臂(两者或仅仅手臂)的传感器的类似测量结果可以提供关于跑步步态如何成形的有价值信息。来自躯干的传感器测量结果可以基于f＝m*a将负荷(力)关联到身体的负荷承载结构(尤其是小腿)，力与躯干(体重的主要部分)的加速度成比例。来自被附着到躯干的传感器的测量结果提供对负荷的洞察，但是并未提供关于其被如何成形的洞察。如前所述，负荷可以主要由可以通过肩膀和手臂的移动来精确地控制的压缩/推进成形。分析来自被附着到手臂的传感器的数据例如可以确定肩膀和手臂移动多快和多强地引导从被附着到躯干的传感器测量的负荷。例如如果用户在脚着地期间移动肩膀和手臂且然后在推进/跳跃期间更强且更快地将其移动至更高，则其将在下半身的该侧引起强得多的反作用力，这引起更强的弹跳。通过比较来自被附着到手臂的传感器的数据，系统可以提供关于如何改善跑步的附加信息。

现在对图5进行参考，其图示出根据示例性实施例的用于训练用户102的适当跑步的示例性方法500的流程图。方法500可以由例如装置300的控制器302实现。在事件501处，本方法可以包括接收用户信息，并且可以包括将用户信息存储在存储器310中。在事件502处，方法500包括从包括理想弹跳的数据的存储器310确定理想跑步步态。

在事件504处，方法500包括确定来自被附着到用户102的上半身的所述至少一个惯性传感器200的用于用户的实际跑步步态的传感器数据。在事件506处，方法500包括向至少一个输出接口306输出用户102的弹跳的实际细节与理想弹跳的比较确定。该比较确定可以包括用以执行修正理想跑步步态与实际跑步步态之间的任何偏差(通常在阈值或缓冲区内)的动作的指示。在示例性实施例中，输出由处理器来动态地执行并实时地或近实时地显示。而且，在其它示例性实施例中，可以将用于用户102的实际跑步的传感器数据或信息存储在存储器310中，然后可以离线地执行来自控制器302的输出以实现进一步回顾和/或分析。在示例性实施例中，向显示器308、扬声器320(例如由控制器302生成的可听或语音输出)以及振动机构322中的至少一个进行输出。

在事件508处，方法500包括在显示器308上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画。在示例性实施例中，其中，显示动画由处理器动态地执行，并且实时地或近实时地显示。而且，在其它示例性实施例中，可以将用于用户102的实际跑步的传感器数据或信息存储在存储器310中，然后离线地执行动画的事件508处的显示以实现进一步回顾和/或分析。

在示例性实施例中，事件506处的比较确定的输出被同时地输出到与动画相同的显示器308图形用户接口屏幕上(在事件508处)。

再次地参考事件502，在示例性实施例中，控制器302可以将理想跑步步态确定为通用跑步步态，对任何用户通用。在另一实现实施例中，控制器302可以使用用户102特定或自定义的至少某些信息来确定理想跑步步态。例如，存储器310可以存储包括以下各项中的至少一个或全部的用户信息：身高信息、体重信息、年龄信息、性信息、个人特征(例如3d图像再现)以及用户偏好。然后可以由控制器302使用此信息来自定义理想跑步步态以及关联动画。

再次地参考事件502，在示例性实施例中，控制器302可以进一步确定理想弹跳。例如，控制器302可以另外向输出接口306输出理想跑步步态与实际跑步步态之间的比较确定或弹跳计算。再次地，弹跳可以是对任何用户通用的，或者是对特定用户102自定义的。

图6图示出根据示例性实施例的在显示器308上显示的示例性用户接口屏幕600，图示出与实际跑步步态604同时地显示的理想跑步步态602的动画的一个帧。在例如图4a、4b和4c中图示出示例性全动画序列。

在其它示例性实施例中，并且取决于特定应用，用户接口屏幕600可以包括比所示的那些更多或更少的元件。另外，可以通过其它输出来提供用户接口屏幕600的某些元素，包括例如在与装置300分开的装置上提供的第二屏幕或扬声器320。可以实时地、近实时地或离线地显示侧向动画以用于回顾和分析。屏幕600上所示的日期可以是先前跑步的日期和时间或者处于“实时模式”，如所示。

如屏幕600上所示，从侧视图、横向地且以同步节奏同时地示出了用于理想跑步步态602和实际跑步步态604的帧(示出一个)。如上文相对于图5所述，理想跑步不跳602和实际跑步步态604可以由控制器302确定。帧602、604表示例如处于最大压缩的相应理想跑步步态以及处于相同跑步阶段的同步实际用户步态。

如图6中所示，可以将比较显示为图示出示例性加速度计读数的曲线620。在示例性实施例中，如所示，示例性曲线620可以是与如图8中所示的相同的曲线。曲线620可以被实时地或近实时地更新，使得可以向用户告知当前实际跑步的进展。还可以示出其它曲线图，诸如图7中所示的曲线图(在这里未示出)。

如图6中所示，向用户输出比较确定，示为状态616。警告(红色)可以包括例如峰值垂直加速度值何时超过最大阈值(其可以由用户设定和/或可以是默认的)、在最小阈值以下(缺少弹跳也是不期望的)、近自由落体时间的时段(从其中图现在转到0g以下的点至其中图转到1g以上的点)、关于超过最大值的关联警告，其是基于用于脚步循环和节奏的总时间的百分比。

当在左侧与右侧之间存在失衡时可以输出另一警告，其在来自测试对象的曲线图中可以看到，如在图7中。还可以在状态616上显示特定类型的修正动作。

在某些示例性实施例中，如所示，这可以用色彩(单独地或者与关联文本一起)来表示(例如绿色用于完美、红色用于警告)。在某些示例性实施例中，可以向用户接口屏幕600上显示实时或近实时分级分数(例如a+至f)或其它指示符以表示比较确定。

在某些示例性实施例中，可以向输出接口306和关联装置输出比较确定的其它示例。例如，可以向扬声器320发送音频输出。音频输出可以采取从控制器302输出的语音的形式。

在另一示例性实施例中，可以向振动机构322发送触觉输出。例如，可以使用振动机构32作为负刺激，以例如在实际用户远离理想节奏的情况下或者在需要更软的弹跳的情况下振动。在另一示例中，可以使用振动作为正刺激(用于训练目的)，例如当用户例如达到理想的弹跳量或者在指定阈值内时。在示例性实施例中，特定输出接口306可以经由用户配置来设定(启用/禁用)，并且可以启用组合以例如同时地操作。

仍参考图6，在其它示例性实施例中，帧被示为前视图(类似于图1)。还可以实现其它视图，诸如侧视图或透视图。在示例性实施例中，特定视图可以是用户配置的，此类配置或偏好被存储在存储器310中。

在示例性实施例中，作为侧向的替代，理想和实际动画被显示为重叠动画(例如，具有仅轮廓、透明度或半透明度)，具有实时地同步节奏。在示例性实施例中，可以用各种动画人物来呈现动画跑步运动。在示例性实施例中，可以用用户102的化身或漫画或者例如用户102的3d再现来呈现动画跑步运动。在某些示例性实施例中，动画人物可以是随时间推移而自定义的，例如(但不限于)示出随时间推移的用于跑步速度或体重减轻的进展。

现在将更详细地描述离线回顾和分析的某些特征，应理解的是还可以实时地实现这些特征中的某些(当切合实际时)。例如，可以收集原始或已处理传感器数据并记录在存储器310中，并且然后可以在稍后由控制器302或任何其它装置重放相应动画。当在户外跑步时，收集来自(一个或多个)传感器200的传感器数据并存储于在跑步期间携带的装置300上，并且然后当用户102停止跑步并进行重放时重放以查看他/她如何跑步。

在示例性实施例中，可以使用用户接口屏幕600来示出理想步态运动的不同示例性动画，诸如(但不限于)热身、低速跑步、常速跑步以及快速跑步。

在示例性实施例中，用户接口屏幕600可以包括用于以各种速度回放/重放的选项(例如慢动作、正常速度)。在示例性实施例中，用户接口屏幕600可以包括响应于用户选择进行的步态运动的关键点的放大。这可以通过变焦或者放大特定帧602的指定区域(诸如躯干区域)来示出。用户接口屏幕600可以在动画中突出显示特定肌肉或肌肉群以放松或收缩强度。

在示例性实施例中，可以将不同的(例如先前或当前)跑步绘图到对比时间的曲线图的图表上。例如，可以与一个月前的跑步相比较地示出最近的跑步。

存储的数据还可以用来计算重要参数，诸如(但不限于)跑步者的冲击负荷以及用于跑步者的估计可忍受最大负荷。

可以使用已分析的数据和计算的参数来构造可以定期地自定义并适应于用户的演进的技能组和体能的有效且最重要地安全的训练/锻炼方式。在示例性实施例中，可以评估跑步技能的特定集合，并且可以随时间推移而提供并跟踪等级(评级)。

系统100的特征可以用来通过利用运动捕捉、动画以及比较来教授高效的软弹跳的正确技能。系统100将施加的负荷/冲击考虑在内，并且还将反作用力(推进力)也考虑在内。最后，与简单地测量小腿中的负荷/压力相比，通过使用负荷承载机构的更强部分(即上半身)，推进将更强、更高效且更安全。

在示例性实施例中，用户接口600和理想跑步步态动画帧206可以被配置成图示出强度训练锻炼程序。例如，这是用以训练并改善用户102的压缩/推进的关键组成部分的方式。这提供了加强身体的重量/负荷承载结构。由于无人可以逃脱重力的作用，所以强的反作用力对于跑步而言是重要的。

用户接口600可以通过各种手段来提供指令，诸如逐步命令和指导性图示，强调移动的关键点。

在示例性实施例中，用户接口600和理想跑步步态动画帧206可以被配置成图示出在跑步期间如何呼吸。在跑步期间正确或不正确的呼吸可以触发跑步者的兴奋或头痛。可以通过控制例如上半身、肩膀和手臂来实现正确的呼吸。

另外，系统100可以用来检测可以例如在一侧引起强应力的不对称步态。

再次地对图2和服务器300进行参考。根据示例性实施例，服务器330可以包括用于提供用于用户102的跑步训练的应用服务的应用服务器和/或网络服务器。服务器330可以是远程服务器实施方式，例如通过因特网。服务器330可以包括存储器、一个或多个处理器且访问例如许多其它模块(例如，应用程序、应用服务器或数据库)。服务器330可以与装置300通信并可以通过因特网被其它装置访问。服务器330可以存储可以发送到装置300以便由装置300安装的应用程序和软件。服务器330可以存储用于多个用户的聚合信息，使得可以执行较大规模的分析、趋势、改进，如果期望的话。

在某些示例性实施例中，服务器330中的存储器存储与装置300的存储器310相同的信息中的至少某些，其可以是例如同步的。服务器330可以收集用户102特定的数据以用于进一步分析。服务器330可以收集跑步后日志，按例如性别、年龄、体重、身高、跑步频率、跑步距离、跑步持续时间、跑步速度来分析步态运动。

可以使用已分析的数据来细化由程序给定的特定反馈以实现最有效的指令。这包括估计用于特定用户的可忍受最大负荷和将保持该负荷的时间量。可以考虑到用户102的已知质量和检测到的加速度的量来确定最大负荷。例如，用户可能能够在星期六跑步1小时且然后在次日的星期日跑步1小时而没有不适。可忍受最大负荷随着例如正确的训练、跑步数目、用于某个时段的跑步长度而增加。

在示例性实施例中，通过分析数据，可以提供反馈以改善技术，诸如以特定肌肉或肌肉群的利用(即收缩/放松)为目标。

可以针对跑步技能的水平提供评级(例如蓝带、红带、黑带)。在另一示例中，可以基于跑步水平而提供变化的动画任务(例如从胖人物开始至极瘦)。

根据另一示例性实施例，提供了一种用于训练用户的正确跑步的系统，包括：至少一个惯性传感器，其用于附着到用户的上半身并被配置成提供传感器数据；至少一个输出接口，其包括显示器输出接口；存储器，其用于存储用于理想跑步步态的信息，该信息包括动画信息并包括用于随时间推移的理想加速度的信息，其与至少grf(地面反作用力)相关；以及至少一个处理器，其与所述至少一个惯性传感器、所述输出接口以及所述存储器进行可操作通信，以便执行存储在存储器中的指令，该指令在被执行时促使所述至少一个处理器：确定来自存储器的理想跑步步态信息，确定来自所述至少一个惯性传感器的用于用户的实际跑步步态的传感器数据，执行比较确定，其包括：用户在地面冲击期间的实际加速度的变化速率是否小于预定值或在其阈值内，以及加速度的地面冲击时段是否大于预定值或在其阈值内，基于该比较确定而向所述至少一个输出接口输出信息；以及在显示器输出接口上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画。

根据另一示例性实施例，提供了一种用于训练用户的正确跑步的方法，其中，至少一个惯性传感器用于附着到用户的上半身并被配置成提供传感器数据，其中，至少一个输出接口包括显示器输出接口，其中，存储器用于存储用于理想跑步步态的信息，该信息包括动画信息并包括用于随时间推移的理想加速度的信息，其与至少grf(地面反作用力)相关；以及其中，至少一个处理器与所述至少一个惯性传感器、所述输出接口以及所述存储器进行可操作通信，以便执行存储在存储器中的指令，所述方法由所述至少一个处理器执行并包括：确定来自存储器的理想跑步步态信息；确定来自所述至少一个惯性传感器的用于用户的实际跑步步态的传感器数据；执行比较确定，其包括：用户在地面冲击期间的实际加速度的变化速率是否小于预定值或在其阈值内，以及加速度的地面冲击时段是否大于预定值或在其阈值内；基于该比较确定而向所述至少一个输出接口输出信息；以及在显示器输出接口上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画。

根据另一示例性实施例，提供了一种非临时计算机可读介质，其包含可被处理器执行的用于训练用户的正确跑步的指令，其中，至少一个惯性传感器用于附着到用户的上半身并被配置成提供传感器数据，其中，至少一个输出接口包括显示器输出接口，其中，存储器用于存储用于理想跑步步态的信息，该信息包括动画信息并包括用于随时间推移的理想加速度的信息，其与至少grf(地面反作用力)相关；以及其中，至少一个处理器与所述至少一个惯性传感器、所述输出接口以及所述存储器进行可操作通信，以便执行存储在存储器中的指令，该指令包括：用于确定来自存储器的理想跑步步态信息的指令；用于确定来自所述至少一个惯性传感器的用于用户的实际跑步步态的传感器数据的指令；用于执行比较确定的指令，所述比较确定包括：用户在地面冲击期间的实际加速度的变化速率是否小于预定值或在其阈值内，以及加速度的地面冲击时段是否大于预定值或在其阈值内；用于基于该比较确定而向所述至少一个输出接口输出信息的指令；以及用于在显示器输出接口上以同步的节奏同时地显示理想跑步步态和实际跑步步态的动画的指令。

根据示例性实施例，提供了一种包含指令的非临时计算机可读介质，该指令可被处理器执行以便执行所述方法中的任何一个或全部。

在所述方法中，方框表示事件、步骤、功能、过程、模块、基于状态的操作等。虽然上述示例中的某些已被描述为按照特定顺序发生，但本领域的技术人员将认识到的是步骤或过程中的某些可以按照不同的顺序执行，条件是任何给定步骤的已改变顺序的结果将不会阻止或妨碍后续步骤的发生。此外，上文所述的消息或步骤中的某些在其它实施例中可以被去除或组合，并且上文所述的消息或步骤中的某些在其它实施例中可以被分离成许多子消息或子步骤。甚至进一步地，根据需要，可以重复步骤中的某些或全部。被描述为方法或步骤的元素同样地适用于系统或子组件，并且反之亦然。对诸如“发送”或“接收”之类的单词的提及可以根据特定装置的角度而被互换。

虽然已至少部分地根据方法而描述了某些示例性实施例，但本领域的技术人员将理解的是某些示例性实施例还针对用于执行所述过程的方面和特征中的至少某些的各种组件，无论是经由硬件组件、软件或两者的任何组合还是以任何其它方式。此外，某些示例性实施例还可以针对预先记录存储装置或其它类似计算机可读介质，其包括存储在其上面的用于执行本文中所述的过程的程序指令。计算机可读介质包括任何非临时存储介质，诸如ram、rom、闪存、光盘、usb棒、dvd、hd-dvd或任何其它此类计算机可读存储器装置。

将理解的是本文中所述的装置包括一个或多个处理器和关联存储器。存储器可以包括一个或多个应用程序、模块或其它编程结构，其包含在被一个或多个处理器执行时实现本文所述的方法或过程的计算机可执行指令。

上文提出的各种实施例仅仅是示例，并且绝不意图限制本公开的范围。本文中所述的创新的变型对于本领域的技术人员而言将是显而易见的，此类变型在本公开的预定范围内。特别地，可以选择来自上述实施例中的一个或多个的特征以创建由上文可能并未明确地描述的特征的子组合构成的替换实施例。另外，可以选择来自上述实施例中的一个或多个的特征并组合以创建由上文可能并未明确地描述的特征的组合构成的替换实施例。在总体上回顾本公开时，适合于此类组合和子组合的特征对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。本文中所述主题意图覆盖和包含技术方面的所有适当变化。