一种步态调整式跑步训练装置的制造方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于自动化健身设备技术领域，具体涉及一种自动化步态测量式跑步训练装置，能够通过实时获取的人体运动参数对跑步机的速度进行调整，同时能够校准跑步者的步态、步幅等。
【背景技术】
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[0002]目前，越来越多的人关注健身运动，跑步成为人们最常采用的一种身体锻炼方式，无论是室外有氧慢跑还是室内跑步机健身均能起到很好的健身、锻炼效果。跑步机已然成为家庭及健身房中常备的健身器材，而且各类健身器材中最为简单的一种；现有技术中的跑步机大致分为机械跑步机和电动跑步机两大类，特别是随着科学技术的发展，电动式跑步机能够通过按钮设置出平底跑、上坡跑、丘岭跑、变速跑等多种模式以调整跑步机的速度，从而带动人们做主被动式训练，但是由于锻炼者个体差异较大，相对而言这类跑步机的运动速度较为单一，无法根据不同个体的差异进行相应速度调节，也无法根据锻炼者不同时间段的状态进行相应运动强度的调整；另外大部分现有的跑步机均存在以下问题:第一，大多应用在健身房或家里，锻炼者进行跑步锻炼时情景较为单一，个别跑步机虽然采用了虚拟场景或配备音乐或电子屏幕进行情景训练，但只能根据跑步机的固定速度而进行，无法适应不同锻炼者自身步态进行调整且娱乐性、舒缓性依然不够；第二，对于锻炼者的步态测量大多采用摄像机直接进行，而不能提供肌电、心率信号；第三，不同模式下跑步机的速度固定，无法动态调整实现与锻炼者的主被动交互是训练。
[0003]为了解决上述问题，现有技术中发明了多种带测试仪或计量设备，例如中国专利200920302948.7公开的一种跑步训练综合测试仪，其由CPU、加速度传感器、FLASH、心率测试单元、声音感知单元、USB、无线数传模块组成，能够实时采集运动者的反应时间、心率、加速度、速度、位移、步频、重心等参数并存储起来，在测试结束后通过USB或无线数据接口传输到计算机中进行分析；中国专利201410460203.9公开了一种跑步计量设备及其软件系统，设备由外壳、阅读器、移动通信模块、移动电源、电子标签构成，软件系统由阅读器控制系统、监测点配置系统、用户注册系统、业务处理系统和数据库管理系统构成，能够用于多人跑步计时和分段成绩计量；但是上述测试或计量设备均是单独的测试和存储设备，无法实时反馈回去以适应或调整锻炼者的运动状态；另外有中国专利201110315778.8公开的一种基于柔性阵列压力传感器的跑步机自适应调速系统，其通过柔性阵列获取步态与压力信息，分析后发送控制命令调节电机转速以实现跑步机的速度自适应，但是该系统无法达到矫正锻炼者步态的功能。因此本发明设计一种自动化步态调整式跑步训练装置，能够根据实时获取的参数对跑步机的速度进行主动调节，以适应或矫正锻炼者的运动状态，避免了主观判断可能导致的速度错误，解决了单一手动速度调节方式导致的训练受伤或训练无效等问题，增加了虚拟情景设置以提高跑步愉悦性。
【发明内容】
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[0004]本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求设计提供一种自动化步态测量式跑步训练装置，能够根据人体运动参数实时自动调节跑步机的速度、步幅等参数，并对锻炼者的步幅、步态进彳丁一定矫正。
[0005]为了实现上述目的，本发明涉及的步态测量式跑步训练装置主体结构包括虚拟场景大屏幕、跑步机、压力分布测量装置、惯性运动测量装置、生物信号采集装置和训练系统，虚拟场景大屏幕与跑步机电连接，用于显示训练者运动参数和虚拟户外运动场景以给予训练者沉浸式的体验，跑步机上安装有压力分布测量装置，用于测量锻炼者足部的压力分布，分别与跑步机电信息连接的惯性运动测量装置和生物信号采集装置分别用于测量锻炼者腿部运动幅度和采集锻炼者的肌肉电信号；训练系统安装在跑步机中用于接收压力分布测量装置、惯性运动测量装置和生物信号采集装置实时传回的有关训练者运动参数的信号，并经过分析处理后反馈给跑步机以调节跑步机的速度，使得跑步机的运动强度能够与训练者的运动机能状态相适应，以达到交互式双向主/被动训练，同时反馈信号给虚拟场景大屏幕使其显现出运动参数和与训练者运动机能状态相匹配的户外运动场景和路况。
[0006]优选的，所述压力分布测量装置为阵列式排布的压力传感器；所述惯性运动测量装置包括惯性测量单元、航姿参考系统、惯性定位仪和无线惯性姿态传感器，使用时穿戴或粘贴在锻炼者的肢体或关节上；所述生物信号采集装置包括生物信号采集系统、生物反馈仪器和心率采集器，使用时粘贴或佩戴在锻炼者肢体肌肉和心脏上。
[0007]进一步的，所述训练系统包括信息采集单元、信息处理单元、跑步机速度调节单元、跑步机速度输出单元和屏幕显示单元，信息采集单元将来自于压力分布测量装置、惯性运动测量装置和生物信号采集装置中实时采集的有关锻炼者的运动参数传送给信息处理单元，信息处理单元对信号进行分析处理形成训练者运动参数后实时输出给跑步机速度调节单元和屏幕显示单元，跑步机速度调节单元根据运动参数形成速度控制信号并实时输出给跑步机速度输出单元，实现对跑步机速度和运动强度的实时控制调节，屏幕显示单元将接收的运动参数实时显示在虚拟场景大屏幕上，同时配以预设的虚拟户外运动场景。
[0008]本发明与现有技术相比，能够通过压力分布测量装置、惯性运动测量装置和生物信号采集装置采集锻炼者的步幅、步态和步频等参数，经分析处理后形成运动参数以实施调节跑步机的速度，同时锻炼者也可以根据显示的运动参数进行相应调整，以达到锻炼者与跑步机交互式主/被动训练；另外特有的根据运动参数匹配显示出相应的虚拟户外运动场景，能够大大提高训练者的运动兴趣和愉悦性；该装置结构简单，设计巧妙，原理科学，自动化程度高，适用范围广，安全隐患少。
【附图说明