一种用于长跑竞技训练的可穿戴设备的制作方法与工艺

本实用新型涉及运动穿戴设备，具体涉及一种用于长跑竞技训练的可穿戴设备。

背景技术：
运动成绩的提高离不开训练的适应，而产生适应的直接因素是各种外部刺激，这些刺激可以归结为各种对运动员机体造成的外部负荷，现代训练学理论认为，负荷不仅仅是各种外部刺激，同时包括了机体在承受外部负荷时的生理方面表现出的各种应答。运动训练监控是将运动医学、运动生物力学、运动生理、生化等学科的理论和方法应用于训练过程中，应用综合方法和手段研究训练过程和训练效果，帮助教练员不断调整训练计划，实现运动训练最优化控制，是运动员达到体能，心理和技术等最佳状态，从而最大限度提高训练效果和运动能力的全过程。现有的可穿戴运动训练监控设备能够识别运动员的运动状态，比如走路、跑步或骑车；能够记录运动轨迹和运动成绩，比如步数、心率、加速度和卡路里消耗；还可以通过社交平台分享运动数据。但尚未出现能够实时地像教练员一样在整个竞赛过程中指导运动员的穿戴设备。

技术实现要素：
本实用新型为了克服现有可穿戴运动训练监控设备的不足，提供了一种用于长跑竞技训练的可穿戴设备。本实用新型为克服上述问题所采用的技术方案为：一种用于长跑竞技训练的可穿戴设备，包括穿戴在人体口鼻部的运动头巾和佩戴在人体手腕部的环带，环带上设有显示设备以及为显示设备提供电源的蓄电池，运动头巾内嵌设有与人体口鼻部对应设置的呼吸率传感器，显示设备内设有单片机以及均与单片机连接的GPS传感器、电子地图模块、无线信号发射接收模块、呼吸率存储模块、语音模块和电子墨水屏，其中，呼吸率存储模块中存储有口腔呼吸率数据和鼻腔呼吸率数据，呼吸率传感器通过无线收发模块与单片机无线连接，单片机利用无线信号发射接收模块将GPS传感器在电子地图模块地位信息发射出去；其中，环带的内周面上设有两个相对倾斜的防扭垫片，两个防扭垫片之间的环带的内周面上设有一个方形气囊，方形气囊上远离环带的表面上设有一个与单片机连接的脉搏传感器，环带的外周面上设有与方形气囊之间通过软管连接的挤压气囊，软管与挤压气囊的一端通过通气阀连通，挤压气囊的另一端设有回气阀，当挤压气囊对方形气囊加压时，脉搏传感器在方形气囊的外扩作用下压设在手腕部。进一步地，显示设备内还设有与单片机连接的距离及位置处理模块和微振动传感器，环带内周面设有与单片机连接的温度传感器，电子墨水屏上对应设有温度、脉搏和跑步步数的显示；且电子墨水屏上设有与距离及位置处理模块连接的设置按键。进一步地，显示设备内还设有音乐播放模块，电子墨水屏上设有与音乐播放模块连接的开关按键。进一步地，环带外周面粘贴有反光带，提高训练者在夜间运动时的安全性。进一步地，运动头巾的边缘设有与单片机无线连接的皮电反应传感器和空气质量检测传感器，分别用以检测出汗率和空气质量，作为运动训练的参考数据。有益效果：本实用新型采用单片机作为主控芯片，采用GPS传感器采集运动员的运动距离和速度信息，通过穿戴设备连接有呼吸率传感器，并通过语音信息给长跑竞技运动员进行提示，实时矫正其呼吸方式；设备上电后，可以通过设置按键对训练总路程进行设置，还可以控制信息采集的开始以及结束；且单片机可将运动者的位置发射出去，并实时接收其他的无线信号，杜绝夜间运动时的不安全因素。本实用新型通过一块墨水屏显示呼吸率、脉搏、距离等运动信息，特殊结构的环带能够保证脉搏传感器的在手腕部的位置，保证测量结果的准确性。附图说明图1为环带的结构示意图；图2为电子墨水屏的示意图；图3为设备硬件组成框图。附图标记：1、环带，2、显示设备，3、防扭垫片，4、方形气囊，5、脉搏传感器，6、软管，7、挤压气囊，8、通气阀，9、回气阀，10、电子墨水屏，11、设置按键，12、开关按键。具体实施方式为使本实用新型实现的技术手段、创作特征以及达成的目的便于理解，下面结合具体安装示意图，进一步阐述本实用新型，但本实用新型所要求保护的范围并不局限于具体实施方式中所描述的范围。一种用于长跑竞技训练的可穿戴设备，包括穿戴在人体口鼻部的运动头巾和佩戴在人体手腕部的环带1，环带1上设有显示设备2以及为显示设备2提供电源的蓄电池，运动头巾内嵌设有与人体口鼻部对应设置的呼吸率传感器，显示设备2内设有单片机以及均与单片机连接的GPS传感器、电子地图模块、无线信号发射接收模块、呼吸率存储模块、语音模块和电子墨水屏10。优选的，显示设备2内还设有与单片机连接的距离及位置处理模块以及用于感应跑步步数的微振动传感器，环带1内周面设有与单片机连接的温度传感器，电子墨水屏10上对应设有温度、脉搏和跑步步数的显示；温度传感器用12位存储温度值，理论精度可达到0.05℃，能实时、精确地检测到人体温度的变化，可通过单片机在电子墨水屏10上显示；微振动传感器是一种有源的高灵敏度微功耗振动检测器件，以正弦波形式输出，可利用74LS14施密特触发器将其转换成脉冲波，输入单片机检测高电平，能实时记录跑步者或锻炼者的步数。电子墨水屏10上设有与距离及位置处理模块连接的设置按键11，用以对跑步总路程进行设置；显示设备2内还设有音乐播放模块，电子墨水屏10上设有与音乐播放模块连接的开关按键12，如图2所示。在图2中，左上角的图标显示当前GPS信号的强弱，右上角的图标表示蓄电池的剩余电量，可以设置赛程进度条，直观地反映运动员已奔跑的距离和总路程之间的关系，使得运动员可以了解到自己已经奔跑的距离进而对跑步速度进行规划。如图1所示，环带1外周面粘贴有反光带，环带1的内周面上设有两个相对倾斜的防扭垫片3，两个防扭垫片3之间的环带1的内周面上设有一个方形气囊4，方形气囊4上远离环带1的表面上设有一个与单片机连接的脉搏传感器5，环带1的外周面上设有与方形气囊4之间通过软管6连接的挤压气囊7，软管6与挤压气囊7的一端通过通气阀8连通，挤压气囊7的另一端设有回气阀9，当挤压气囊7对方形气囊4加压时，脉搏传感器5在方形气囊4的外扩作用下压设在手腕部。其中，呼吸率存储模块中存储有口腔呼吸率数据和鼻腔呼吸率数据，呼吸率传感器通过无线收发模块与单片机无线连接，单片机根据呼吸率传感器传递的数据与呼吸率存储模块中存储的呼吸率数据对比，当呼吸率数据落在口腔呼吸率数据范围内时，语音模块输出语音提示信息；单片机利用无线信号发射接收模块将GPS传感器在电子地图模块地位信息发射出去，并接收外界发送的位置信息；本实用新型的组成框图如图3所示。优选的，运动头巾的边缘设有与单片机无线连接的皮电反应传感器和空气质量检测传感器；还可以设置佩戴在人体上臂肱动脉部位的臂环，臂环设嵌设有与单片机无线连接的血压传感器。臂环和运动头巾均为现有已知产品，其结构不再一一赘述。优选的，还可以在方形气囊4内设置压力传感器，以检测方形气囊4的压力情况，并通过充气和放气加以调整，以使脉搏传感器5更好的检测脉搏。本实用新型中，挤压气囊7充气对方形气囊4加压的同时，带压的空气封堵住回气阀9，方形气囊4内部升压，达到需要的压力时，关闭通气阀8；不需要检测脉搏时，再次打开通气阀8，方形气囊4内部的空气流出，方形气囊4内部的压力逐步减小，回气阀9打开，使挤压气囊6内腔、方形气囊4内腔和软管6与大气相通。设备上电后，首先通过设置按键11对比赛距离进行设置，可在音乐播放模块中存储赛程的不同阶段给长跑竞技运动员推送不同的指导语音信息。比如推送一些鼓舞性的话语来刺激运动员，在比赛接近尾声时及时提示运动员提高步幅和步频奔向终点。最重要的是，本设备可以在运动员起跑前、跑步中和比赛后对运动员进行语音指导并且鼓舞，通过穿戴设备对呼吸率进行实时监控，并通过语音信息给长跑竞技运动员进行提示，语音提示运动员不要采用口腔呼吸而是采用鼻腔呼吸，提示运动员协调呼吸频率和步频之间的关系，实时矫正其呼吸方式。