一种膝盖保护方法、装置及电子设备与流程

本发明涉及健康保护技术领域，特别是涉及一种膝盖保护方法、装置及电子设备。

背景技术：

骑行作为一种时尚的休闲方式得到越来越多人的喜爱。然而，不少骑行者在骑行时会遇到膝盖疼的问题，其实大部分骑行者的膝盖疼痛并不是因为受伤或者拉伤，而是由于在骑行中没有对膝盖进行有效的保护，使得膝盖在骑行中缓慢的磨损从而导致疼痛。因此，如何提供一种实现骑行者在骑行时对膝盖进行保护的方案是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种膝盖保护方法、装置及电子设备，能够在骑行者的膝盖损伤前发出提示，以提醒骑行者做出适当调整，从而达到保护膝盖的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种膝盖保护方法，应用于电子设备，包括：

获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数；

基于所述骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件；

若是，对骑行者进行膝盖损伤提示。

优选地，所述骑行相关参数包括骑行者的体征值、运动特征值及路况特征值中一个或者多个的组合。

优选地，在所述骑行相关参数包括骑行者的体征值时，获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数，包括：

获取骑行者的身高值和体重值；

基于所述身高值和体重值确定骑行者的体征值。

优选地，基于所述身高值和体重值确定骑行者的体征值，包括：

将所述身高值、体重值代入体征关系式，得到骑行者的体征值；

所述体征关系式为

其中，bv为骑行者的体征值，μ为体征系数，wt为所述体重值，ht为所述身高值。

优选地，在所述骑行相关参数包括运动特征值时，获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数，包括：

获取骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值；

基于所述骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值确定骑行者的运动特征值。

优选地，基于所述骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值确定骑行者的运动特征值，包括：

将所述踩踏压力值及车辆的震动值代入力特征关系式，得到力特征值；

将所述力特征值和所述踏板频率代入运动特征关系式，得到骑行者的运动特征值；

所述力特征关系式为fv＝(xfn+yfa)/λ；

其中，fv为力特征值，fn为所述踩踏压力值，fa为车辆的震动值，x为压力系数，y为震动系数，λ为力特征系数；

所述运动特征关系式为sv＝fv+zf；

其中，sv为所述运动特征值，f为所述踏板频率，z为运动特征系数。

优选地，在所述骑行相关参数包括路况特征值时，获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数，包括：

获取骑行者在骑行过程中的路的坡度及持续上坡的里程；

确定所述坡度及持续上坡的里程对应地爬坡等级；

确定与所述爬坡等级对应地路况特征值；

其中，路况特征值与所述坡度及所述持续上坡的里程均呈正相关。

优选地，在所述骑行相关参数包括运动特征值及路况特征值时，该方法还包括：

基于所述运动特征值及路况特征值得到骑行推荐值；

将所述骑行推荐值所属的推荐值区间对应地骑行档位和/或骑行速度作为推荐的骑行档位和/或骑行速度并进行提示。

优选地，基于所述骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，包括：

将各骑行相关参数与各自对应地权重相乘，并对相乘的结果进行相加处理得到损伤值，其中，各骑行相关参数对应地权重的和为1；

判断所述损伤值是否大于损伤阈值；

若是，则判定当前骑行符合膝盖损伤提示条件。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种膝盖保护装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上述所述膝盖保护方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，包括如上述所述的膝盖保护装置，还包括：

骑行相关参数采集模块，用于骑行者在骑行过程中的骑行相关参数。

本发明提供了一种膝盖保护方法，该方案中，先获取骑行者骑行过程中的一些骑行相关参数，基于这些骑行相关参数能够判断骑行者的当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，若符合，则对骑行者进行膝盖损伤提示。可见，该方式能够在骑行者的膝盖损伤前发出提示，以提醒骑行者做出适当调整，从而达到保护膝盖的目的。

本发明还提供了一种膝盖保护装置及电子设备，具有与上述膝盖保护方法相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例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的附图。

图1为本发明提供的一种膝盖保护方法的过程流程图；

图2为本发明提供的一种膝盖保护方法的具体原理图；

图3为本发明提供的一种膝盖保护装置的结构示意图；

图4为本发明提供的一种自行车的结构示意图；

图5为本发明提供的一种外设添加流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种膝盖保护方法、装置及电子设备，能够在骑行者的膝盖损伤前发出提示，以提醒骑行者做出适当调整，从而达到保护膝盖的目的。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

请参照图1，图1为本发明提供的一种膝盖保护方法的过程流程图。

该方法应用于电子设备，包括：

s11：获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数；

s12：基于骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，若是，进入s13；

s13：对骑行者进行膝盖损伤提示。

申请人考虑到，骑车过程中造成膝盖疼的原因有很多，例如骑得太快、太远、路况太困难或者踩得太重等，这些都会对膝盖关节造成过度的负担。也由此得到：骑行者在骑车过程中的车速、踩踏压力、里程、路况、骑行者的身高及体重等骑行相关参数均能在不同角度、不同程度上反映出骑行者的当前骑行状况及当前骑行是否可能对膝盖产生损伤。需要说明的是，本申请中的骑行相关参数指的是在骑行过程中影响到骑行者的膝盖的一些参数，骑行相关参数的数值与损伤膝盖的概率相关。

基于此，本申请提供的方案中，首先获取骑行者骑车过程中的骑行相关参数，然后基于骑行相关参数判断当前骑行是否会对膝盖造成损伤，也即基于骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，若是，则说明当前骑行大概率会对膝盖造成损伤，此时对骑行者进行膝盖损伤提示。

其中，这里的提示可以包括声音提示和/或显示提示。具体地，自行车上可以设置有声音提示装置和/或显示提示装置，其中，声音提示装置可以为蜂鸣器，或者，在电子设备为音箱时，这里的声音提示装置可以为音箱中的喇叭。显示提示装置可以但不仅限为提示灯，提示灯具体可以为灯带，例如环形灯，在骑行者进行膝盖损伤提示时，灯带可以进行红绿蓝三色交替闪烁。骑行者在需要关闭提示时，可以通过触碰或者语音关闭提示。

此外，在实际应用中，上述s11-s13可以在检测到自行车处于骑行状态时便自动启动，也可以在接收到用户的开启指令后开启，例如电子设备具备语音助手功能时，用户通过语音关键字进行语音启动，对于具体采用哪种启动方式本申请在此不作特别的限定，根据实际情况来定。

综上，本发明提供的一种膝盖保护方法，该方案中，先获取骑行者骑行过程中的一些骑行相关参数，基于这些骑行相关参数能够判断骑行者的当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，若符合，则对骑行者进行膝盖损伤提示。可见，该方式能够在骑行者的膝盖损伤前发出提示，以提醒骑行者做出适当调整，从而达到保护膝盖的目的。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，骑行相关参数包括骑行者的体征值、运动特征值及路况特征值中一个或者多个的组合。

具体地，考虑到同样骑行方式例如同样的踩踏压力和踩踏频率，对于不同体格的人来说，膝盖的承受能力是不同的，因此，骑行相关参数可以包括骑行者的体征值；又同一个人采用不同的骑行方式，对膝盖的磨损也是不同的，因此，骑行相关参数可以包括骑行者的运动特征值；此外，同一个人在不同路况下的骑行难易程度是不同的，对膝盖的磨损也是不同的，因此，骑行相关参数参数可以包括路况特征值。

当然，这里的骑行相关参数还可以包括其他特征值，例如天气特征值，其中，天气特征值可以包括风速、雨量等。在实际应用中，可以根据实际情况来设置骑行相关参数。

可见，上述骑行相关参数对骑行者的膝盖有着直接的影响，基于这些骑行相关参数可以较为准确地反映出当前骑行是否可能会损伤膝盖，可靠性高。

作为一种优选地实施例，在骑行相关参数包括骑行者的体征值时，获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数，包括：

获取骑行者的身高值和体重值；

基于身高值和体重值确定骑行者的体征值。

在骑行过程中，骑行者本身的身体会对膝盖产生影响，具体地，骑行者的身高和体重均对膝盖磨损有着直接影响。对于同一身高的人，在采用同样的骑行方式例如同样的踩踏压力和踩踏频率时，体重越重，对膝盖的磨损越严重；对于同一体重的人，在采用同样的骑行方式时，身高越矮，对膝盖的磨损越严重。基于上述原理，在得到骑行者的身高值和体重值后，基于身高值和体重值可得到骑行者的体征值。可见，本实施例充分考虑到了身高和体重对膝盖磨损的影响，提高了膝盖保护的可靠性。

作为一种优选地实施例，基于身高值和体重值确定骑行者的体征值，包括：

将身高值、体重值代入体征关系式，得到骑行者的体征值；

体征关系式为

其中，bv为骑行者的体征值，μ为体征系数，wt为体重值，ht为身高值。

本实施例提供的体征关系式可以准确地表达出骑行者的身高值和体重值与体征值的关系，具体地，体征值与体重值呈正相关，体征值与身高值的平方呈负相关。此外，体征系数μ可以但不仅限于通过神经网络模型训练得到。不难得到，体征值越大，说明膝盖磨损的概率越大。

通过该种方式得到的体征值可以准确地表征身高和体重对膝盖磨损的影响，提高了膝盖保护的可靠性。

作为一种优选地实施例，在骑行相关参数包括运动特征值时，获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数，包括：

获取骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值；

基于骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值确定骑行者的运动特征值。

在骑行过程中，除了骑行者本身的身体会对膝盖产生影响外，骑行者的骑行方式例如踩踏力道、踩踏频率等也会对膝盖产生影响。具体地，踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值均与膝盖有着直接影响。对于相同的车辆的震动值及踩踏频率值，踩踏压力值越大，对膝盖的磨损越严重；对于相同的踩踏压力值及踩踏频率值，车辆的震动值越大，对膝盖的磨损越严重；对于相同的踩踏压力值及车辆的震动值，踩踏频率值越大，对膝盖的磨损越严重。

基于上述原理，在得到骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值后，基于骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值可得到骑行者的运动特征值。可见，本实施例充分考虑到了骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值对膝盖磨损的影响，提高了膝盖保护的可靠性。

作为一种优选地实施例，基于骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值确定骑行者的运动特征值，包括：

将踩踏压力值及车辆的震动值代入力特征关系式，得到力特征值；

将力特征值和踏板频率代入运动特征关系式，得到骑行者的运动特征值；

力特征关系式为fv＝(xfn+yfa)/λ；

其中，fv为力特征值，fn为踩踏压力值，fa为车辆的震动值，x为压力系数，y为震动系数，λ为力特征系数；

运动特征关系式为sv＝fv+zf；

其中，sv为运动特征值，f为踏板频率，z为运动特征系数。

具体地，踩踏压力值及车辆的震动值能够体现出骑行者使用的力量，也即力特征值，然后将力特征值与踏板频率相结合便可得到骑行者的运动特征值，本实施例中的力特征关系式和运动特征关系式准确地表达出骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值与运动特征值的关系。具体地，骑行者的踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值均与力特征值呈正先关。此外，不难得到，运动特征值越大，说明膝盖磨损的概率越大。

在实际应用中，力特征关系式和运动特征关系式中的各系数可以但不仅限于通过神经网络模型训练得到。

通过该种方式得到的运动特征值可以准确地表征踩踏压力值、车辆的震动值及踩踏频率值对膝盖磨损的影响，提高了膝盖保护的可靠性。

作为一种优选地实施例，在骑行相关参数包括路况特征值时，获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数，包括：

获取骑行者在骑行过程中的路的坡度及持续上坡的里程；

确定坡度及持续上坡的里程对应地爬坡等级；

确定与爬坡等级对应地路况特征值；

其中，路况特征值与坡度及持续上坡的里程均呈正相关。

在骑行过程中，除了骑行者本身的身体及骑行者的骑行方式会对膝盖产生影响外，骑行的路况也会对间接地膝盖产生影响。路况越差，骑行者使用的踩踏压力及踩踏频率越大，对膝盖的磨损越严重；路况越好，骑行者使用的踩踏压力及踩踏频率越小，对膝盖的磨损越小。

具体地，路况主要从两方面来考虑，一方面为路的坡度，另一方面为上坡的里程，需要说明的是，坡度为0也是一种特殊的坡度。在同样的里程下，坡度越大，对膝盖的磨损越严重；在同样的坡度下，里程越大，对膝盖的磨损越严重。

基于此，在获取到骑行者在骑行过程中的路的坡度及在该坡度下持续上坡的里程时基于这两个参数确定当前地爬坡等级，其中，在实际应用中，可以设置坡度越大，持续上坡的里程越长，爬坡等级越低；坡度越小，持续上坡的里程越短，爬坡等级越高。在得到爬坡等级后，根据预设等级特征值对应关系确定与该爬坡等级对应地路况特征值。其中，爬坡等级越高，路况特征值越小，爬坡等级越低，路况特征值越大。

可见，本实施例充分考虑到了骑行中的路况对膝盖磨损的影响，提高了膝盖保护的可靠性。

在实际应用中，可以通过如下方式计算里程：

一方面，计算自行车的速度，其中，速度＝(齿轮*踏板频率*轮胎周长)/1000，其中，齿轮＝大盘齿数/飞轮齿数，它由自行车的档位可以直接换算得到，踏板频率可以由频率采集装置例如踏频编码器采集得到；轮胎周长是已知的，车辆一旦固定，车辆的轮胎周长也就固定了，轮胎周长可由骑行者输入。另一方面，记录每个坡度的骑行时间，则每个坡度的骑行时间乘以速度便可得到自行车在该坡度下的持续上坡的里程。

电子设备可以通过车身姿态传感器例如陀螺仪去计算车辆水平倾角，则tan倾角角度变为坡度。在实际应用中，电子设备可以每隔第一周期监测一次倾角并记录，第二周期(第二周期＝n*第一周期，n不小于1)取一次倾角平均值，然后基于倾角平均值去计算坡度。该种方式在保证倾角计算精度的基础上，降低了运算量。

下述爬坡等级分配是本申请提供的一种等级分配实例：

4级爬坡：持续上坡里程小于5km，平均坡度4％以下。

3级爬坡：持续上坡里程大于5km，平均坡度4％以下。

2级爬坡：持续上坡里程达5-10km，平均坡度达到4％-5％。

1级爬坡：持续上坡里程达10-20km，平均坡度超过5％-9％。

hc级爬坡：持续上坡里程达15-20km或更长，平均坡度超过9％。

当爬坡等级为4和3时，判定为轻松，路况特征值最小；

当爬坡等级为2时，判定为吃力，路况特征值中等；

当爬坡等级为1和hc时，判定为辛苦，路况特征值最大。

当然，在实际应用中，还可以采用其他爬坡等级分配方案，本申请在此不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，在骑行相关参数包括运动特征值及路况特征值时，该方法还包括：

基于运动特征值及路况特征值得到骑行推荐值；

将骑行推荐值所属的推荐值区间对应地骑行档位和/或骑行速度作为推荐的骑行档位和/或骑行速度并进行提示。

具体地，在得到骑行相关参数后，除了基于骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件外，在骑行相关参数包括运动特征值及路况特征值时，本实施例中，还基于运动特征值及路况特征值得到骑行推荐值，然后看骑行推荐值属于哪个预先设置好的推荐值区间，该推荐值区间预设设置好对应地骑行档位和/或骑行速度作为推荐的骑行档位和/或骑行速度，并对推荐的骑行档位和/或骑行速度进行提示。

优选地，骑行推荐值＝θsv+p，其中，θ为推荐系数，sv为运动特征值，p为路况特征值。

可见，通过该种方式提示骑行者按照推荐的骑行档位和/或骑行速度进行骑行，进一步保护了膝盖，提高了膝盖保护的可靠性。

在实际应用中，可以但不仅限于通过语音进行骑行档位和/或骑行速度的提示。具体可以在进行膝盖损伤提示结束时，自动开始进行骑行档位和/或骑行速度的提示。骑行者可以通过触碰或者语音关闭骑行档位和/或骑行速度的提示。在骑行过程中，骑行者可以随时通过语音查询当前状态下的骑行档位和/或骑行速度的提示信息。

作为一种优选地实施例，基于骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，包括：

将各骑行相关参数与各自对应地权重相乘，并对相乘的结果进行相加处理得到损伤值，其中，各骑行相关参数对应地权重的和为1；

判断损伤值是否大于损伤阈值；

若是，则判定当前骑行符合膝盖损伤提示条件。

具体地，在得到各骑行相关参数后，可以将各骑行相关参数和各自对应地权重相乘，从而得到损伤值，若损伤值大于损伤阈值，则说明此时发生膝盖损伤的概率较大，则需要进行膝盖损伤提示。其中，这里的损伤值可以但不仅限为0.8。在实际应用中，各骑行相关参数对应地权重可以但不仅限于通过神经网络模型训练得到。

请参照图2，图2为本发明提供的一种膝盖保护方法的具体原理图。

图2中的α即为体征值的权重，β即为运动特征值的权重，γ即为路况特征值的权重，b＝(xfn+yfa)/λ，c＝fv+zf，d＝θsv+p。

可见，通过该种方式能够简单可靠地基于骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，精度较高。

本发明还提供了一种膝盖保护系统，应用于电子设备，该系统包括：

获取单元，用于获取骑行者在骑行过程中的骑行相关参数；

膝盖损伤判断单元，用于基于骑行相关参数判断当前骑行是否符合膝盖损伤提示条件，若是，触发提示单元；

提示单元，用于对骑行者进行膝盖损伤提示。

对于本发明提供的一种膝盖保护系统的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。

请参照图3，图3为本发明提供的一种膝盖保护装置的结构示意图。

该膝盖保护装置包括：

存储器31，用于存储计算机程序；

处理器32，用于执行计算机程序时实现如上述膝盖保护方法的步骤。

对于本发明提供的一种膝盖保护装置的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。

本发明还提供了一种电子设备，包括如上述的膝盖保护装置，还包括：

骑行相关参数采集模块，用于骑行者在骑行过程中的骑行相关参数。

这里的电子设备可以为音箱，当然，还可以为其他类型的电子设备，本申请在此不作特别的限定。

请参照图4，图4为本发明提供的一种自行车的结构示意图。

具体地，骑行相关参数采集模块具体可以包括车身姿态传感器41、压力传感器、踏频编码器及震动传感器，其中，车身姿态传感器可以安装在车把41和/或横梁42上，压力传感器可以安装在脚踏43上，踏频编码器可以安装在压盘内侧车架44上，震动传感器可以安装在避震前叉45处。此外，骑行相关参数采集模块还可以包括档位监测传感器(例如编码器)，档位监测传感器安装在变速控制杆处。在电子设备为音箱时，音箱本体可以设置于车把上。

电子设备还包括提示装置和辅助支撑模组，其中，提示装置可以包括声音提示装置和/或显示提示装置。辅助支撑模组用于支撑电子设备在车辆上的安装。电子设备可以具备语音助手功能，以便骑行者通过语音输入骑行者身高、体重等信息。

电子设备支持外置传感器的拓展，骑行相关参数采集模块可以通过ble(bluetoothlowenergy，蓝牙低功耗)广播传输。本申请中，对ble的广播报文有效内容的31个字节的定义如下表所示：

表1ble定义表

前3个字节为标记信息，用于表达后续字节填充的数据内容的类型；

第4至13字节为传感器类型标识，用于区分传感器类型；

第14到31字节为数值表示方式和传递的数值。

以电子设备为音箱为例，音箱中的处理器与骑行相关参数采集模块首次组建时，在音箱侧，选择探测到的传感器设备，进行系统成员配置。音箱以选择的设备mac地址，作为数据监控采集的过滤条件。即，只关注系统内成员广播数据，不采集临近的其他传感器广播的数据。

请参照图5，图5为本发明提供的一种外设添加流程图，其中，这里的外设也即骑行相关参数采集模块。

骑行相关参数采集模块可以通过ble广播5秒一次周期性发送。

音箱持续监听广播频段，关注接收解析组内骑行相关参数采集模块的广播信息。

对于本发明提供的一种电子设备的介绍请参照上述方法实施例，本发明在此不再赘述。

需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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，在其他实施例中实现。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。