专利名称：模拟运动场景的智能健身装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种模拟运动场景的智能健身装置，特别是指一种可以根据显示场景调整健身装置状态，并根据采集的健身者的运动健康信息对显示场景进行互动调整的智能健身装置。
背景技术：
随着人们物质生活水平的不断提高以及对个人健康意识的增强，人们对健身器械的需求日益增加。现有健身器械种类繁多，但都是一个孤立的器械，人们只能利用相应健身器械进行枯燥无味悄无声息的锻炼。即使有的健身场所放一些背景音乐，但也是使用者在被动的听，无法达到互动的模拟真实环境的效果。
与类似产品的比较现有仿真类游戏机，如仿真摩托。它是操作者简单的控制其方向及速度大小，产生类似于真实的感觉。但它完全是一种纯娱乐类的游戏，没有任何的健身锻炼效果。同时由于这种仿真类游戏机具有较高的价格，更不可能进入广大的普通家庭。
另外，现有的健身器械不能根据健身者的实际健康情况给出可供健身者选择的健身方式以及运动量，因此不能指导健身者进行科学地健身。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种模拟运动场景的智能健身装置，该装置可显示仿真模拟的室外各种场景，该场景可随着健身者蹬踏健身装置的速度进行模拟快慢移动；同时配有各种特色的背景音乐；显示出使用者目前的行进速度、里程及消耗的体能等健康数据。
本发明的另一目的在于提供一种模拟运动场景的智能健身装置，在不同的场景下，健身装置的计算处理单元根据当前所显示场景的路况不同，将相应的地面阻力反馈给健身装置；使健身者真实的感受到行进在不同的路段、路况场景。
本发明的又一目的在于提供一种模拟运动场景的智能健身装置，该健身装置计算处理采集到的健身者的健康数据(心跳、锻炼时间、热量等)并进行分析，然后通过显示终端指导健身者对锻炼的方式和强度进行选择，达到科学健身的目的。
本发明的目的是这样实现的一种模拟运动场景的智能健身装置，至少包括健身装置本体、与健身装置本体连接的健身控制及接口单元，以及显示单元、数据处理接口单元和数据处理单元；其中，显示单元用于显示与健身运动对应的场景信息；数据处理单元用于对显示单元显示场景所对应的阻力数据进行处理，并通过数据处理接口单元将该信息传送给健身控制及接口单元；健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信，接收数据处理接口单元传送的显示场景所对应的阻力数据，并根据该数据调整健身装置的阻力状态。
健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信，将健身控制及接口单元采集的健身装置的工作状态、健身者的运动及健康信息传送给数据处理单元。
数据处理单元还用于对健身控制及接口单元采集的健身装置的工作状态、健身者的运动及健康信息进行处理，并根据处理后的数据调整显示单元所显示的场景。
健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息至少包括数据的起始段信息，用于标识数据帧的开始；数据的控制段信息，用于记录发送给健身控制及接口单元的控制命令；数据的状态段信息，用于记录健身控制及接口单元采集的健身装置的工作状态信息；数据的数据段信息，用于记录数据处理单元与健身装置之间传递的数据。
健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息还包括数据的加密段信息，用于数据处理单元与健身装置进行信息确认。
健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息还包括数据的校验字信息，用于数据处理单元与健身装置进行通信校验。
健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息还包括数据的结束段信息，用于标识数据帧的结束。
所述的健身者的运动及健康信息至少包括健身者的运动速度、运动量、心率、热量信息。
数据处理接口单元与健身控制及接口单元以有线或无线方式进行通信。
所述的数据处理单元为计算机。
本发明揭示的模拟运动场景的智能健身装置，使得使用者可以在娱乐中健身，并采用科学健身的方法，达到身心的全方位锻炼；该智能健身装置可以显示仿真模拟的室外各种场景，如道路，海滨、城市、乡村、山区等；同时配有各种特色的背景音乐；用户在使用健身车锻炼的同时，会看到显示终端显示的模拟场景，该模拟场景可随着健身者的运动状态进行改变。同时在屏幕上会显示出使用者目前的行进速度、里程及消耗的体能等健康数据。
同时，在不同的场景下，该智能健身装置的数据处理单元根据所显示场景的路况不同，将相应的地面阻力反馈给智能健身装置，通过健身控制及接口单元的控制，使健身者可真实的感受到自己行进在不同的路段、路况和场景之中。
该健身装置的数据处理单元将采集到的健身者的健康数据，如心跳、锻炼时间、热量等信息，进行科学的分析，然后通过显示终端指导健身者进行何种路况的锻炼，以及运动量。
因此，本发明克服了现有健身装置枯燥无味锻炼的缺点，可以使人们真正达到在健身中娱乐，在娱乐中科学健身的目的。
图1为本发明健身装置的组成示意图；图2为本发明一实施例中健身控制及接口单元结构示意图；图3为本发明一实施例中健身控制及接口单元的数据采集结构示意图；图4为本发明一实施例中显示单元、数据处理单元和数据处理接口单元连接示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明参见图1，本发明的模拟运动场景的智能健身装置，至少包括健身装置本体107、与健身装置本体107连接的健身控制及接口单元106，以及显示单元101、数据处理接口单元104和数据处理单元102；其中，显示单元101用于显示与健身运动对应的场景信息；数据处理单元102用于对显示单元显示场景所对应的阻力数据进行处理，并通过数据处理接口单元104将该信息传送给健身控制及接口单元106；健身控制及接口单元106与数据处理接口单元104进行通信，接收数据处理接口单元104传送的显示场景所对应的阻力数据，并根据该数据调整健身装置的阻力状态。
本发明的数据传输方式有很多种方案可供选择，例如通过有线的串行数据通信方式(例如RS232串行通信)，或采用蓝牙(Bluetooth)、射频等无线传输方式。
本发明现有的数据传输格式具体包括数据起始段、控制段、状态段、数据段、加密段、校验字和结束段。
如图2所示，健身控制及接口单元106包括单片机8051603，光电隔离器602、RS232接口601、D/A转换器604、放大器605、电磁铁606，其中，通过RS232接口601接收数据处理单元102传送来的数据信息，经过光电隔离器602光电隔离，传送到单片机8051 603中，经过单片机8051603运算处理，输出信号到D/A转换器604，把数字信号转换成模拟信号，由放大器605放大，输出到电磁铁606上，通过电磁铁606产生的磁力的大小，控制健身装置本体107所受到阻力的大小。这样，健身控制及接口单元106根据接收到的信息作用于健身装置本体107，使其产生同显示场景相关连的不断变化的阻力值。使健身者真实的感受到自己行进在不同的路段上。
如图3所示，健身控制及接口单元106中的单片机8051 603通过数据线与心率检测仪108、速度计数器109连接，用以采集健身者的心率与速度，8051 603通过I/O接口P1.1、P1.2对心率检测仪108、速度计数器109进行控制。健身控制及接口单元106按照上述的数据格式，以无线或有线的方式发送健身者的当前行进速度、里程、心率、热量等信息给数据处理接口单元104。
数据处理单元102通过数据处理接口单元104接收健身控制及接口单元106传递过来的信息，并进行分析整理。具体包括首先判断健身控制及接口单元106回传的数据中的阻力值是否与上次数据处理接口单元104发送给健身控制及接口单元106的阻力值相同，如不相同则重传数据，如相同则将相关信息显示在接收显示单元101上。
为最优实现本发明的目的，在传输数据过程中可以加入一些数据状态段，避免不准确数据的产生，真正使产品达到模拟、仿真、互动、健身的最佳效果。
本发明根据不同的用户需求可以选用不同的显示设备，如计算机显示器、大屏幕电视、专用显示器等。也可选用不同的音响设备。这样可以给用户带来身临其境的逼真感觉。同时在健身装置上安装的LCD显示装置可显示正在进行的场景下的运动阻力、锻炼的时间，运动的总里程。在场景显示端动态显示出使用者目前的行进速度、里程及消耗的体能等数据。
如图4所示，显示单元101为计算机显示器1010，数据处理单元102为计算机1020，显示器1010与计算机1020相连，计算机1020通过其上的RS232接口104与健身控制及接口单元106通信。
本发明采用简化算法，使传输数据占用的带宽最低，从而使得各种无线传输方式成为可能。
考虑到健身装置与数据处理单元间通信的可靠性，故采用以下通信格式起始段+控制段+状态段+数据段+加密段+校验字+结束段，其中各段的含义如下1)起始段起始段代表数据帧的开始，由八个字节的特殊字符组成，例如“LEGSTART”。
2)控制段控制段是数据处理接口单元104向健身控制及接口单元106发送的控制指令。
3)状态段状态段是健身控制及接口单元106向数据处理接口单元104发送的状态信息，可以根据实际情况，由满足要求的控制位组成。例如，由八个控制位组成，即一个字节长度；其中，第一位用于表示状态正常；
第二位用于表示磁控正常；第三位用于表示转速传感器正常；第四位用于表示血压传感器正常；第五位用于表示心率传感器正常。
4)数据段数据段是数据处理接口单元104和健身控制及接口单元106间传递的数据信号，例如，可以包括阻尼和转速等信息，每个信号归一化表达为0-4096，即由两个字节组成。数据信号共八个，即十六字节长度；其中，第一个数据字节用于表示阻尼系数(阻尼是坡度和地面材料的函数，由数据处理单元102根据3维模型计算)。
第二个数据字节用于表示转速信息。
第三个数据字节用于表示里程信息。
第四个数据字节用于表示血压信息。
第五个数据字节用于表示心率信息。
第六个数据字节用于表示热量信息。
5)加密段数据处理接口单元104和健身控制及接口单元106通过加密段相互确认，防止盗版。例如，可以通过特定的加密规则提供四十位的加密数据，即5字节长度。
6)校验字数据处理接口单元104和健身控制及接口单元106通过校验字检验通讯数据是否正确，检验字可以采用累加和或其它校验方式。
7)结束段结束段代表数据帧的结束，例如，可以由八个字节的特殊字符组成，例如“LEGENDED”。
最后所应说明的是以上实施例仅用以说明而非限制本发明所涉及的技术方案，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，本发明的技术方案可以进行修改、变形或者等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。
权利要求
1.一种模拟运动场景的智能健身装置，至少包括健身装置本体，其特征在于该健身装置还设有与健身装置本体连接的健身控制及接口单元，以及显示单元、数据处理接口单元和数据处理单元；其中，显示单元用于显示与健身运动对应的场景信息；数据处理单元用于对显示单元显示场景所对应的阻力数据进行处理，并通过数据处理接口单元将该信息传送给健身控制及接口单元；健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信，接收数据处理接口单元传送的显示场景所对应的阻力数据，并根据该数据调整健身装置的阻力状态。
2.根据权利要求1所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信，将健身控制及接口单元采集的健身装置的工作状态、健身者的运动及健康信息传送给数据处理单元。
3.根据权利要求2所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于所述的数据处理单元还用于对健身控制及接口单元采集的健身装置的工作状态、健身者的运动及健康信息进行处理，并根据处理后的数据调整显示单元所显示的场景。
4.根据权利要求1或2所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息至少包括数据的起始段信息，用于标识数据帧的开始；数据的控制段信息，用于记录发送给健身控制及接口单元的控制命令；数据的状态段信息，用于记录健身控制及接口单元采集的健身装置的工作状态信息；数据的数据段信息，用于记录数据处理单元与健身装置之间传递的数据。
5.根据权利要求4所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息还包括数据的加密段信息，用于数据处理单元与健身装置进行信息确认。
6.根据权利要求4所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息还包括数据的校验字信息，用于数据处理单元与健身装置进行通信校验。
7.根据权利要求4所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信的数据信息还包括数据的结束段信息，用于标识数据帧的结束。
8.根据权利要求2所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于所述的健身者的运动及健康信息至少包括健身者的运动速度、运动量、心率、热量信息。
9.根据权利要求1或2所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于数据处理接口单元与健身控制及接口单元以有线或无线方式进行通信。
10.根据权利要求1或2或3或所述的模拟运动场景的智能健身装置，其特征在于所述的数据处理单元为计算机。
全文摘要
一种模拟运动场景的智能健身装置，至少包括健身装置本体，和与健身装置本体连接的健身控制及接口单元，以及显示单元、数据处理接口单元和数据处理单元；其中，显示单元用于显示与健身运动对应的场景信息；数据处理单元用于对显示单元显示场景所对应的阻力数据进行处理，并通过数据处理接口单元将该信息传送给健身控制及接口单元；健身控制及接口单元与数据处理接口单元进行通信，接收数据处理接口单元传送显示场景所对应的阻力数据，并根据该数据调整健身装置的阻力状态。
文档编号G06N7/00GK1490756SQ0213145
公开日2004年4月21日 申请日期2002年10月14日 优先权日2002年10月14日
发明者孟闯, 杨辉洲, 姜珊, 刘峥, 李明, 孟 闯 申请人:联想(北京)有限公司