用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法与流程

1.本发明涉及训练设备控制技术领域，更具体的说是涉及一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法。


背景技术：

2.体能是衡量一个人的综合能力的关键指标之一，尤其某些专业领域对其职业人员有特定综合素质要求包括体能要求，例如武警、消防、公安、部队等特殊行业的职业人群，均需要针对特殊专业需求和标准进行职业相关的体能训练。同时，职业人员的综合能力要求也有部分可以反应到对体能的要求上，包括技能和心理等等，所以体能训练同时也可以设计用于支持某些综合素质的训练。体能训练通常包括室内训练和室外训练，包括借助器械和设备辅助的训练和人员自身的自主训练。然而，当前在体能训练的方法上，绝大多数训练方式均为人员主动型的训练方法，即由人员决定训练内容、训练方法、训练场景、训练时间和训练强度等等，并且器械和设备是由人员在现场进行主动设置参数和进行操作，例如跑步机、自行车等健身训练器械，由训练人主动设置速度，坡度和其他组合参数，然后进行跑步和蹬车训练等等。
3.然而，现有技术中的训练方法存在如下问题：训练辅助器械和设备上所设置的各项训练参数很难量化和映射到与训练人员的职业体能要求具体相关的某些特殊体能指标上。人员对训练辅助器械和设备的现场配置所形成的训练内容和过程，或者是自身自主训练的内容和过程，很难与职业训练的操程和标准进行有效匹配，无法达到具有针对性的高效的训练。现有体能训练无法对应训练人员的其他综合能力，不具备综合素质训练的功能
4.提供一种用于职业人员体能训练和测评的健身器材和训练辅助设备的协同控制设计方法，将职业人员的特殊行业训练标准、方法、特殊体能指标和综合能力等要求设计到训练过程当中，通过对健身器材和训练辅助设备进行协同控制等，将人员训练的过程与职业训练内容相关联，主动引导并控制训练人员的训练内容、训练方法、训练场景、训练时间和训练强度等等。并且，通过体能训练还可达到针对性的高效的体能和综合能力训练。以解决上述问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法，以达到将人员训练的过程与职业训练内容相关联，主动引导并控制训练人员的训练内容、训练方法、训练场景、训练时间和训练强度的目的。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法，具体步骤包括：
8.s1获取用户职业的训练要求；
9.s2根据训练要求制定训练脚本，其中训练脚本包括由训练元素组成的元素集；
10.s3根据元素集中的训练元素在可量化数据库中绑定对应的可量化数据得到可量
化指标，并将可量化指标组成可量化指标集；
11.s4对可量化指标集量化处理并生成量化信息集；
12.s5通过量化信息集设置训练设备参数；
13.s6将训练设备参数映射转换为电气控制指令；
14.s7通过训练脚本和电气控制指令对训练设备进行控制。
15.可选的，s2的具体步骤包括：
16.根据用户职业的训练要求提炼出元素集；
17.基于训练要求将元素集按照编程逻辑编写为训练脚本。
18.可选的，s3的具体步骤包括：
19.提取元素集中用于量化的训练元素，得到可量化元素；
20.在可量化数据库中提炼与可量化元素对应的可量化数据；
21.将可量化元素与可量化数据绑定为可量化指标；
22.将可量化指标组成为可量化指标集。
23.可选的，s4的具体步骤包括：
24.通过训练设备的额定参数制定参数阈值；
25.将可量化指标集在参数阈值内的数据进行量化，并得到量化信息集。
26.可选的，可量化数据为相关环境数据、健身器材状态数据、训练辅助设备状态数据、人物生理数据、人物行为动作特征数据中的一种或多种。
27.可选的，具体步骤还包括：
28.s8根据训练脚本调用相对应的训练场景。
29.可选的，具体步骤还包括：
30.s9用户根据训练设备运行的训练脚本进行训练；或，用户对训练脚本进行人为干预或中断。
31.可选的，具体步骤还包括：
32.s10通过传感器采集实际训练数据，并通过实际训练数据对训练脚本进行反馈性动态调整。
33.可选的，具体步骤还包括：s11对训练的实际数据进行分析评估。
34.经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法，提升了体能训练的自动化能力和训练效果，将普适性的单向训练设备升级为与职业训练直接关联的、具有对训练进行评估评测功能的智能化专业训练设备，是具有针对性的高效的职业训练技术方法。从而可以得到以下有益效果：
35.1.多控制方式的可选能力：通过本发明的控制方式，由系统自动控制训练设备的运动参数的设置，并可以有非自动的设置的选项，且系统自动控制和非自动控制设置可以组合使用。其中，训练设备包括健身器材和训练辅助设备，运动参数包括速度、频率、重量、阻力、坡度和距离等。
36.2.实时性功能：动态实时对训练设备运动参数的自动控制，提高根据训练要求指定的训练内容与训练设备的实时协同能力。
37.3.动态联动能力：将训练内容转化为可量化参数并与训练设备的参数相互关联，将训练设备的运动参数与训练内容动态联动。
38.4.自动控制能力：运动参数与训练内容的动态联动是通过系统控制训练设备来实现的，即训练设备的运动参数所对应的设备控制，如动力驱动、重量配置、阻力设置和坡度设置等由系统来控制。
39.5.控制指令与训练内容的关联能力：系统控制训练设备的控制指令是由从训练内容中提取的相应参数转换而来的。训练内容与职业体能标准直接相关联，比如训练内容中设计了体能训练要求相对应的场景和任务等，能够映射职业训练对体能指标的要求等。
附图说明
40.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
41.图1为本发明一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法的流程图。
具体实施方式
42.下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
43.本发明公开提供了一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法，用于专业人员的职业化体能训练和测评，通过关联专业训练的内容到训练设备的运动控制来实现自动协同训练和数据采集，协同训练目的是为达到既定目标的体能要求，比如专业人员的相应职业体能要求，数据采集用于进行体能训练相关的测评。尤其适用于如消防员、专业救援人员和武警公安人员等对体能指标有特殊训练要求的专业人员。
44.如图1所示，本发明实施例公开了一种用于专业人员体能训练和测评训练设备的协同控制方法，具体步骤包括：
45.s1获取用户职业的训练要求；
46.s2根据训练要求制定训练脚本，其中训练脚本包括由训练元素组成的元素集；
47.s3根据元素集中的训练元素在可量化数据库中绑定对应的可量化数据得到可量化指标，并将可量化指标组成可量化指标集；
48.s4对可量化指标集量化处理并生成量化信息集；
49.s5通过量化信息集设置训练设备参数；
50.s6将训练设备参数映射转换为电气控制指令；
51.s7通过训练脚本和电气控制指令对训练设备进行控制。
52.进一步的，可量化数据为可以量化的数据，可量化数据库为可以量化的数据组成的数据库；训练设备采用健身器材和训练辅助设备中的一种或多种；训练脚本用于制定训练流程和训练内容。
53.进一步的，s2的具体步骤包括：
54.根据用户职业的训练要求提炼出元素集；
55.基于训练要求将元素集按照编程逻辑编写为训练脚本。
56.进一步的，用户职业为警察、消防员、抢险人员、抢救人员、某项运动员等中的任一种；训练脚本中的训练元素，例如训练内容和训练场景等是可以有多种选择的；训练脚本的展现形式不仅可以是后台的软件程序，也可以是前端可视化的展示，例如动画视频或虚拟仿真等与当前训练脚本对应的可视化动态场景。
57.更进一步的，训练元素为场景元素、人物元素、器材元素、设备元素、人物生理、人物行为动作特征元素中的一种或多种。
58.进一步的，s3的具体步骤包括：
59.提取元素集中用于量化的训练元素，得到可量化元素；
60.在可量化数据库中提炼与可量化元素对应的可量化数据；
61.将可量化元素与可量化数据绑定为可量化指标；
62.将可量化指标组成为可量化指标集。
63.更进一步的，可量化数据为相关环境数据、健身器材状态数据、训练辅助设备状态数据、人物生理数据、人物行为动作特征数据等中的一种或多种；进一步的，其中，场景元素、人物元素、器材元素、设备元素、人物生理、人物行为动作特征元素依次与相关环境数据、健身器材状态数据、训练辅助设备状态数据、人物生理数据、人物行为动作特征数据一一对应。
64.进一步的，s4的具体步骤包括：
65.通过训练设备的额定参数制定参数阈值；
66.将可量化指标集在参数阈值内的数据进行量化，并得到量化信息集。
67.更进一步的，从训练脚本的可量化信息中提炼或计算各种可与训练设备参数设置相对应的训练指标和参数信息，并进行存储；将可量化指标集量化为量化信息集目的是为了得到控制训练设备时所需要的对应的设备配置参数。训练设备通常都具有设备本身机械或电气性能所决定的可配置可调整参数，比如跑步机底盘的运动速度和坡度、肌肉训练设备的配重等，s4通过对可量化指标使用统计、关联、分析和计算等数学手段，找到特定训练内容对应于训练设备自身的可配置可控制范围内的参数值。
68.进一步的，可量化数据为相关环境数据、健身器材状态数据、训练辅助设备状态数据、人物生理数据、人物行为动作特征数据中的一种或多种。
69.更进一步的，在依据训练脚本进行训练的动态过程中，通过控制电路对训练设备进行协同控制，协同控制通过控制电路实现的，具体为将训练设备参数转换为电气控制信号，通过训练设备上可配置参数的数据接口来调整设备的状态。指控制训练设备的信号由训练脚本的内容而定的，并且随训练内容的变化而动态变化，故对训练设备的控制即是对训练设备的运行参数进行动态调整。
70.进一步的，具体步骤还包括：
71.s8根据训练脚本调用相对应的训练场景。
72.更进一步的，选择量化信息，根据量化信息调用对应的训练场景，实时训练内容的量化信息所对应的指标和参数可以不是一对一的对应关系，即一种训练内容的量化信息可以对应大于等于两种的训练指标和参数。当出现一种训练内容的量化信息对应了大于等于
两种训练指标和参数的情况时，存储和计算系统会选择其中之一种进行相应的训练设备控制信号的转换。与此同时，训练人员和训练设备当前的训练指标和参数会由数据采集传输路径反馈到训练内容的存储和计算系统，系统将根据训练脚本中的设定调用相对应的训练场景。
73.更进一步的，训练内容的量化信息，例如训练场景中的路面坡度和现场温度，可以对应于训练人员跑步速度和心率这两种训练指标，并且可以是多组速度和心率值。进而，当训练设备按其中一组指标对应的控制指令引导训练人员进行训练时，系统采集到设备当前的实时速度和训练人员心率并反馈给存储和技术系统，系统依据当前速度和心率指标调用训练脚本中对应的训练场景，因此训练场景中会由于时间延续而进入到不同的场景路段，包括不同的路面坡度和周围温度等。
74.进一步的，具体步骤还包括：
75.s9用户根据训练设备运行的训练脚本进行训练；或，用户对训练脚本进行人为干预或中断。
76.更进一步的，训练人员按照训练设备运行的训练脚本的自动引导进行相应的训练，同时，如果需要也可以人为干预或中断，进行训练内容的自主选择。
77.进一步的，具体步骤还包括：
78.s10通过传感器采集实际训练数据，并通过实际训练数据对训练脚本进行反馈性动态调整；通过实际训练数据对可量化数据库中的相关环境数据、健身器材状态数据、训练辅助设备状态数据、人物生理数据、人物行为动作特征数据进行反馈更新；实际训练数据包括在训练过程中产生的相关环境实时数据、器材状态实时数据、设备状态实时数据、人物生理实时数据、人物行为动作特征实时数据。
79.更进一步的，传感器包括训练辅助设备上设置的动态采集设备、健身器材上设置的动态数据传感器，传输方式可以是有线传输或无线传输。传感采集设备用于采集用户训练过程中产生的运动状态数据，动态数据传感器用于采集用户训练过程中产生的健身器材状态数据，实际训练数据包括运动状态数据、健身器材状态数据，所收集到的实际数据存储于第一存储/计算单元，并可以用来对训练效果进行综合测评。通过实际训练数据对训练脚本进行反馈性动态调整，进而通过s3-s7控制训练设备进行动态参数调整。
80.进一步的，具体步骤还包括：s11对训练的实际数据进行分析评估。
81.进一步的，s11中的测评分析可以是依据用户职业训练标准设计的任何一种计算分析，基本原则是利用s1-s10收集到的各种训练数据，结合其他参考数据，按照职业训练标准要求对训练结果进行评估评测。
82.本发明的另一实施例：
83.健身器材跑步机是最为常见的一种体能训练设备，跑步机有几种可以调整的状态，如底盘传送带的运动速度和坡度，以及速度和坡度的各种固定组合和由事先设定的程序控制的速度和坡度的组合。同时跑步机可以采集训练人员的心率，并可以计算出跑步距离、高度、平均心率和能量消耗等数据。
84.采用本发明方法的跑步机，除了仍然具有以上所述常见跑步机的功能，还具有职业训练设备的功能。具体实施步骤包括：
85.1.将一个特定体能训练场景、如山地火场救援场景、转换为一个体能训练脚本，其
中包括了救援路径、地势、周边火势等，训练人员要求沿救援路径奔跑，并在火燃暴烈地段快速通过。
86.2.将救援途径的路面的坡度信息做为数据1存入存储和计算单元，周边火势按固定区域量化为4个级别并做为数据2存入存储和计算单元，训练人员对应于二维数据(数据1，数据2)的移动速度为数据3。
87.3.将救援途径路面坡度信息对应到跑步机的底盘坡度值，将当前路段和火势对应的训练人员移动速度对应到跑步机的底盘传送带速度值，并将此组数据进行存储。
88.4.将救援途径当前路段对应的跑步机底盘坡度值和传送带速度值转换成电气控制信号，由电气控制电路控制底盘驱动装置达到指定的坡度和速度值。随着训练人员沿着脚本中救援路径的移动，路面信息和火势信息不断变化，因此跑步机的坡度和速度也随之变化，形成与训练内容的动态协同。
89.5.步骤2中的数据1和数据2可以对应两种或两种以上数据3，即对应于同一个路段和周边火势状态，训练人员的移动速度可以有多种选择，控制信号将选择一种移动速度调整跑步机底盘传送带速度，比如选择与跑步机当前速度最接近的移动速度。与此同时，当前移动速度被采集传输到训练内容存储和计算单元，系统根据训练脚本调用对应于当前移动速度的训练场景。
90.6.训练过程中，训练人员是按照训练设备的自动引导速度和坡度进行相应的训练，如果需要也可以人为干预或中断，进行训练内容的自主选择。
91.7.根据跑步机的速度和坡度数据，以及对应的训练人员移动速度和当时路段的火势信息，统计计算训练人员平均通过火场危险地段的体能状况。
92.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
93.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。