本发明涉及健身器材和体感控制技术领域，尤其是涉及一种体感智能跑步机及其控制方法。
背景技术：
在健身器材领域，跑步机是最具有代表性和最受大家欢迎的产品。传统的跑步机需要使用者先设定一个工作状态，然后使用者随该工作状态运动。当使用者需要改变自身的运动状态时，则需使用者用手调整跑步机的工作状态。当跑步机被设定于某一工作状态后，即固定于该工作状态，不能对使用者出现的任何异常做出响应，其实际使用效果就是使用者追着跑步机跑。所设的安全锁仅在使用者失去平衡并达到一定程度才发生作用，且因佩戴时使用不便，往往被使用者直接锁定，并不真正起保护作用。这些特性使跑步机的使用十分不方便，且在使用时具有一定的危险性。
传统的跑步机都带有一个控制面板，为便于跑步者使用，需要一个支撑架将控制面板置于跑步者运动时易于触及的地方，这极大的增加了跑步机高度方向的尺寸，使跑步机的收纳变得困难，必须为跑步机在有限的生活空间内开辟一个专门的使用场地。跑步机的运动装置较为固定，改进空间不大，为使跑步机更吸引用户，制造商不得不在控制面板及其支撑架四周大做文章，致使跑步机的控制面板越来越复杂，成本越来越高，与跑步无关的附加功能也越来越多，无形中增加了跑步机使用的危险性。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种体感智能跑步机及其控制方法，大幅简化跑步机的结构，改变传统跑步机的控制方法，使跑步机可以体感控制速度，同时对跑步机进行进一步的智能化控制，提高跑步机使用的安全性。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种体感智能跑步机，包括：跑台，所述跑台的前后端分别安装有前滚筒和后滚筒，所述前滚筒和后滚筒上环绕有跑带，所述前滚筒由电机拖动，所述电机的上方安装有前护罩，其特征在于，所述前护罩上安装有显示板和激光测距传感器，所述显示板用于显示跑步机的运行信息，所述激光测距传感器用于获取跑步者的距离并将距离信息传递给控制器；所述控制器根据跑步者的距离通过所述电机控制跑步机的运行。
所述激光测距传感器朝向所述跑带，并与所述跑带平面成钝角安装。
所述显示面板还安装有用于调整跑步机运行模式和状态的控制按键。
所述电机为无刷电机。
还包括：所述显示面板安装有用于和外部设备进行数据交换的无线通讯装置。
一种体感智能跑步机的控制方法，包括：
获取激光测距传感器采集的跑步者距离参数；
停止状态时，当跑步者距离从跑步机尾部开始，并依次越过减速距离阀值、加速距离阀值时启动跑步机进入运行状态；
运行状态时，当跑步者距离小于预设的加速距离阀值时，跑步机加速；
运行状态时，当跑步者距离大于预设的减速距离阀值时，跑步机减速；
运行状态时，当跑步者距离大于预设的停止距离阀值时，跑步机停止。
所述启动跑步机的处理步骤，还包括：计算跑步者移动的速度，以该速度作为启动速度启动跑步机。
包括：跑步机运行时，当跑步者距离变化幅度超过预设的幅度变化范围阀值时，停止跑步机。
本发明在跑步机的前护罩上集成了显示面板，不再需要传统的控制面板和控制面板支撑架，使跑步机变得纤薄简洁；本发明还使用无刷电机替代了传统使用的有刷电机，在提供同样强劲动力的同时，极大的缩小了电机外径和电机体积，使跑步机的机头部分可以与边条持平，进一步减小了跑步机厚度，使跑步机的收纳变得极为容易。
本发明利用安装在前护罩上的激光测距传感器直接测得跑步者与传感器之间的距离，并用该距离值控制跑步机的速度，改变了跑步机速度需要用手动调整的现状；并以跑步者的在跑台上的位置及其变化特征控制跑步机的工作状态，给跑步者更多的安全保护。实现了跑步机的体感控制，极大的提高了产品使用的方便性和安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例的跑步机整体图；
图2为本发明实施例的跑步机内部结构图；
图3为本发明实施例提供的跑步机控制方法的处理流程示意图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种体感智能跑步机装置，参照图1和图2所示，包括：跑台（1），所述跑台（1）的前后端分别安装有前滚筒（2）和后滚筒（3），所述前滚筒（2）和后滚筒（3）上环绕有跑带（4），所述前滚筒（2）由电机（5）拖动，所述电机（5）的上方安装有前护罩（6），其特征在于，所述前护罩（6）上安装有显示板（7）和激光测距传感器（8），所述显示板（7）用于显示跑步机的运行信息，所述激光测距传感器（8）用于获取跑步者的距离并将距离信息传递给控制器（9）；所述控制器（9）根据跑步者的距离和距离的变化特征通过所述电机（5）控制跑步机的运行。
在上述跑步机装置中，首先以固定的时间间隔用激光测距传感器（8）进行距离测量，如每20ms扫描一次，既可以保证距离数据的实时性，也不会太增加系统中央处理器的运算负担。采集的距离数据直接传递至控制器（10）中的中央处理器。激光测距传感器（8）有一个发射角和接收角，因此需将激光测距传感器（8）与跑带（4）平面成钝角安装，如激光测距传感器（8）发射角和接收角为40°时，该钝角应为110°，具体可根据激光测距传感器（8）规格书中标定的发射角和接收角结合实际跑步机的结构确定，以激光测距传感器（8）不会检测到跑台（1）及其附属件，影响跑步者距离的测量为准。
所述控制器（9）不仅承当了传统的控制运算和电机（5）的驱动，同时接收激光测距传感器（8）传递的距离参数，并将距离参数进行分析，结合跑步机的当前工作状态控制跑步机的启动、加速、减速和停止，实现了跑步机的体感控制；同时，根据跑步者在跑台（1）上运动时的某些特殊性对跑步机进行进一步的智能控制，提高了跑步者使用跑步机的安全性。
本发明实施例中的跑步机没有控制面板，而在前护罩上集成了显示面板，直接在前护罩上显示跑步机运行信息。极大的缩小了跑步机的占用空间，改变了传统跑步机的结构。同时，跑步机变得纤薄化，随便往哪个闲置空间一塞都行，使跑步机收纳变得简便易行。
本发明实施例中采用外转子无刷电机，相比传统跑步机所使用的有刷直流电机，由于没有了换向器，不仅降低了系统的干扰，而且降低了跑步机的整体噪音，可实现跑步机的静音运行。无刷电机的磨损主要是在轴承上了，从机械角度看，无刷电机几乎是一种免维护的电动机了，进一步增加了跑步机的使用寿命。相对而言，无刷电机的耗电量只是有刷电机的1/3，使本发明实施例的跑步机更为节能。在相同的转矩要求下，外转子无刷电机体积更小，可以使本发明实施例的跑步机更为超薄化。同时，外转子无刷电机的大转矩、快速响应能力也是实现本发明技术方案的必要保障。
在上述实施例中，还可以在显示面板上集成一个蓝牙装置或其它无线通讯装置，使跑步机可以跟其它外围设备交互，进一步增加跑步机的智能化程度和可玩性，增加对用户的吸引力。
还可以在显示面板上增加几个按键，用于调整跑步机的运行模式，调整上述实施例中所提及的一些预设参数和阈值，使专业用户更有用武之地。
传统跑步机必须通过按键等主动调速和控制跑步机，且调整后跑步机运行于固定模式。而上述本发明实施例提供的跑步机设备可以通过跑步者与激光测距传感器之间的距离对跑步机进行控制，主动适应跑步者的速度。并且可以通过根据跑步者在跑台（1）上运动时的某些特殊性自动控制跑步机的工作状态，给跑步者提供更多的保护。跑步者在运动过程中无需特意与跑步机交互，仅通过自然的运动变化趋势便可以使跑步机自动跟随。
而且，在本发明实施例中获取跑步者距离的激光测距传感器已在智能手机上大批量应用，技术成熟，成本适中、可靠性高，使得本发明实施例提供的跑步机装置更易实现且成本低廉。
本发明实施例提供的一种体感智能跑步机的控制方法，处理流程如图3所示，其具体可以包括以下处理流程：
上电后，跑步机进入停止状态；
激光测距传感器以固定时间间隔检测人体距离并发送至控制器；
停止状态时，当跑步者距离从跑步机尾部开始，并依次越过减速距离阀值、加速距离阀值时启动跑步机进入运行状态。跑步机的长度都是固定的，激光测距传感器的安装位置也是固定的，因此通过测量跑步者的距离，很容易判别跑步者是在跑步机外还是在跑台上以及在跑台上的什么位置。为防止跑步机的误启动，我们设置了多个需要连续满足的启动条件，这些条件都是期望在跑步机上运动时最自然会出现的状况：跑步者先要在跑步机尾部出现，然后移动至跑台尾部，再移动至跑台中部，直至移动至跑台前部。可以利用预先在跑台上设置的减速距离阈值和加速距离阈值来判断跑步者是否连续且按序满足上述条件。当条件满足时，即可启动跑步机并进入运行状态。
运行状态时，当跑步者距离小于预设的加速距离阀值时，跑步机加速。跑步者在跑台上运动，当跑步机速度固定时，如果跑步者速度加快，跑步者的位置必然越来越靠近跑步机的前部，为此我们设置一个加速距离阈值，当跑步者距离小于该加速距离阈值时，控制跑步机加速，使跑步者不会过分靠近跑步机前端部。
运行状态时，当跑步者距离大于预设的减速距离阀值时，跑步机减速。跑步者在跑台上运动，当跑步机速度固定时，如果跑步者速度减慢，跑步者的位置必然越来越靠近跑步机的尾部，为此我们设置一个减速距离阈值，当跑步者距离大于该减速距离阈值时，控制跑步机减速，使跑步者不会过分靠近跑步机尾端部。
运行状态时，当跑步者距离大于预设的停止距离阀值时，跑步机停止。当跑步者过于靠近尾端部或已离开跑台，跑步机停止。该停止距离阈值可设置为离跑步机尾端部一个脚掌的距离，以及时停止跑步机。
优选的，在启动跑步机时，还包括：计算跑步者移动的速度，以该速度作为启动速度启动跑步机。激光测距传感器是以固定时间间隔检测跑步者距离的，因此可以方便的计算出跑步者的移动速度，当满足启动条件时，以跑步者的移动速度启动跑步机，可以使跑步机及时的适应跑步者的期望速度。
优选的，还可以包括：跑步机运行时，当跑步者距离变化幅度超过预设的幅度变化范围阀值时，停止跑步机。跑步者在跑步机上运动时，其动作是连续的，因此距离的变化幅度也应该是连续的。当距离变化幅度超过预设的幅度变化范围阀值时，可判定跑步者或跑步机出现了异常，应立即停止跑步机以保护跑步者。预设的幅度变化范围阀值还可以是动态，即以当前的幅度变化不断的刷新幅度变化范围阀值，而以当前距离与前次距离的变化幅度与幅度变化范围阀值进行比较，可以更及时的检出异常，给跑步者更及时的保护。
通过上述处理方式，我们实现了跑步机的智能启停，智能加减速；通过对异常步伐的判别，更好的保证了使用者的使用安全，实现了跑步机的智能体感控制。
通过上述本发明实施例提供的技术方案解决了现有跑步机控制不便问题，使得跑步机可以主动适应跑步者运动的变化。所涉及到的控制方式更加精密，使用场景和用途更加丰富，算法更为简洁，实施更加方便。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。