一种应用于智能健身车的人机交互系统及方法与流程

技术领域

本发明涉及智能健身车技术领域，尤其是一种应用于智能健身车的人机交互系统及方法。

背景技术：

随着科学技术的进步，人们健身的方式也在悄然的发生变化，而健身的工具也不再是单纯的机械间的组合，取而代之的是越来越多集机械、电子、传感器、计算机技术及自动化控制于一身的新型智能化健身设备，健身车因运动方式简单，运动效果明显，运动风险低等因素而广受健身者的喜爱。

传统的健身车大部分采用的是在训练过程中人为调节阻力，或者是根据预先设定好的模拟环境由电脑进行阻力调节，这些训练方式往往通过训练者的自我感受或者根据自身经验来调整训练方式，并没有真正意义上的实现实时调节阻力，使训练者以恒功方式去训练，训练者本身很难保持以一个恒定功率输出，从而使训练的有效性大大降低。同时在训练者训练结束后缺乏对训练效果的评估，训练者本身只能主观的去判断训练效果，从而使训练缺乏足够的科学性，单纯的健身使运动变得枯燥，难以激发出训练者的训练兴趣，使训练难以坚持。

技术实现要素：

本发明的首要目的在于提供一种提供多种训练模式并且实时检测用户心率，在训练结束后保存训练数据的应用于智能健身车的人机交互系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种应用于智能健身车的人机交互系统，包括：

人机交互模块，实现人机交互，在训练过程中，用户通过人机交互模块实时调节阻力大小；

电磁阻发生装置，电磁阻发生装置，包括用于产生磁场的线圈，以及位于线圈外部的金属轮盘，电磁阻发生装置的金属轮盘通过传动带与健身车脚踏板连接；

电路控制单元，检测脚踏板转速信号和脚踏板阻力信号，输出控制信号至电磁阻发生装置；

心率检测发送单元，采集用户的心率值并将其通过通信模块发送至人机交互模块；

数据存储模块，用于存储已注册的用户的信息以及用户的训练数据；

通信模块，用于人机交互模块与电磁阻发生装置之间的串行数据通信，以及心率检测发送单元与人机交互模块之间的无线通信。

所述人机交互模块采用一台平板电脑，人机交互模块的人机交互主界面上显示系统登录/注册、训练模式选择、训练量选择、心率值读取、训练数据显示、训练记录查看、训练报告显示和帮助共8个操作选项。

所述电路控制单元包括：

重力传感器，用于采集脚踏板阻力，然后转化为电信号发送到微处理器；

速度传感器，用于采集脚踏板转速，然后转化为电信号发送到微处理器；

微处理器，采用STM32F103芯片，用于接收重力传感器和速度传感器发送来的电信号，对电信号进行分析处理再控制电磁阻发生装置；

所述速度传感器安装于健身车的踏板传动轮上，所述重力传感器安装于电磁阻发生装置上，所述微处理器安装于健身车的车架上。

所述数据存储模块是指安装在人机交互模块内的数据库。

所述通信模块包括：

无线蓝牙通信模块，用于实现心率检测发送单元与人机交互模块间的通信，心率检测发送单元实时采集训练者的心率，并通过无线蓝牙模块将心率发送至人机交互模块；

串行数据通信模块，用于实现人机交互模块与电磁阻发生装置之间的通信。

本发明的另一目的在于提供一种应用于智能健身车的人机交互系统的人机交互方法，该方法包括下列顺序的步骤：

（1）启动系统，进入登录界面；

（2）若用户未注册，则点击注册按钮进行注册；若用户已注册，则输入注册时的用户名、密码登录系统；

（3）用户进入系统后可选择不同的训练模式，同时设置训练量，设置完毕后，点击“确认”按钮进行训练；

（4）进入训练界面后，系统自动连接心率检测发送单元，当心率检测发送单元连接成功后，将显示用户当前心率值，用户点击“开始”按钮开始训练；当心率检测发送单元连接失败时，则弹出提示框，提示心率连接失败，此时需要用户手动点击“心率连接”按钮，进行连接；

（5）在训练开始后，若用户需要暂停当前训练，则点击“暂停”按钮，则系统处于暂停状态，同时保存之前训练数据；若用户点击“开始”按钮，继续训练；若用户点击“返回”按钮，则退出训练；

（6）若在训练过程中，用户点击“终止”按钮，则系统保存用户之前的训练数据，退出当前训练；

（7）系统实时监测用户的心率值，当用户在训练过程心率值超过设定的危险心率值180bpm后，则系统提示当前训练危险，同时保存数据，退出当前训练；

（8）当用户完成设定的运动量或点击“退出”按钮后，系统退出训练界面，同时显示出此次训练的训练报告，训练报告自动保存在人机交互模块中，同时，若用户选择打印当前训练报告，则打印当前训练报告；

（9）完成当前训练后，若用户选择训练模式继续训练，则点击退出系统，结束训练。

由上述技术方案可知，本发明实现真正意义上的实现实时调节阻力，使训练者以恒功方式去训练，从而使训练的有效性大大提高；同时，本发明使训练更加具有科学性，使单纯的健身使运动变得有趣，激发出训练者的训练兴趣，使训练持之以恒地坚持。

附图说明

图1为本发明的方法流程图。

具体实施方式

一种应用于智能健身车的人机交互系统，包括：人机交互模块，实现人机交互，在训练过程中，用户通过人机交互模块实时调节阻力大小；电磁阻发生装置，电磁阻发生装置，包括用于产生磁场的线圈，以及位于线圈外部的金属轮盘，电磁阻发生装置的金属轮盘通过传动带与健身车脚踏板连接；电路控制单元，检测脚踏板转速信号和脚踏板阻力信号，输出控制信号至电磁阻发生装置；心率检测发送单元，采集用户的心率值并将其通过通信模块发送至人机交互模块；数据存储模块，用于存储已注册的用户的信息以及用户的训练数据；通信模块，用于人机交互模块与电磁阻发生装置之间的串行数据通信，以及心率检测发送单元与人机交互模块之间的无线通信。

所述人机交互模块采用一台平板电脑，人机交互模块的人机交互主界面上显示系统登录/注册、训练模式选择、训练量选择、心率值读取、训练数据显示、训练记录查看、训练报告显示和帮助共8个操作选项。训练过程中，用户可通过人机交互界面上的阻力增加按钮与阻力减少按钮，实时调节阻力大小。

所述电路控制单元包括：重力传感器，用于采集脚踏板阻力，然后转化为电信号发送到微处理器；速度传感器，用于采集脚踏板转速，然后转化为电信号发送到微处理器；微处理器，采用STM32F103芯片，用于接收重力传感器和速度传感器发送来的电信号，对电信号进行分析处理再控制电磁阻发生装置；所述速度传感器安装于健身车本体的踏板传动轮上，所述重力传感器安装于电磁阻发生装置上，所述微处理器安装于健身车本体的车架上。电路控制单元通过改变脉宽调制（PWM）的占空比的方式改变输出电流，进而改变磁阻力发生装置中的磁场强度，进而改变电磁阻的大小，并且将检测到的脚踏板转速信号和脚踏板阻力信号通过串行数据通讯模块发送到平板电脑上。

所述通信模块包括：无线蓝牙通信模块，用于实现心率检测发送单元与人机交互模块间的通信，心率检测发送单元实时采集训练者的心率，并通过无线蓝牙模块将心率发送至人机交互模块；串行数据通信模块，用于实现人机交互模块与电磁阻发生装置之间的通信。所述心率检测发送单元采用心率手环，心率手环佩戴在用户的手腕上，心率手环内置无线蓝牙模块。

如图1所示，本方法包括下列顺序的步骤：

（1）启动系统，进入登录界面；

（2）若用户未注册，则点击注册按钮进行注册；若用户已注册，则输入注册时的用户名、密码登录系统；

（3）用户进入系统后可选择不同的训练模式，同时设置训练量，设置完毕后，点击“确认”按钮进行训练；

（4）进入训练界面后，系统自动连接心率检测发送单元，当心率检测发送单元连接成功后，将显示用户当前心率值，用户点击“开始”按钮开始训练；当心率检测发送单元连接失败时，则弹出提示框，提示心率连接失败，此时需要用户手动点击“心率连接”按钮，进行连接；

（5）在训练开始后，若用户需要暂停当前训练，则点击“暂停”按钮，则系统处于暂停状态，同时保存之前训练数据；若用户点击“开始”按钮，继续训练；若用户点击“返回”按钮，则退出训练；

（6）若在训练过程中，用户点击“终止”按钮，则系统保存用户之前的训练数据，退出当前训练；

（7）系统实时监测用户的心率值，当用户在训练过程心率值超过设定的危险心率值180bpm后，则系统提示当前训练危险，同时保存数据，退出当前训练；

（8）当用户完成设定的运动量或点击“退出”按钮后，系统退出训练界面，同时显示出此次训练的训练报告，训练报告自动保存在人机交互模块中，同时，若用户选择打印当前训练报告，则打印当前训练报告；

（9）完成当前训练后，若用户选择训练模式继续训练，则点击退出系统，结束训练。