CN110180153A - 一种器械的运动数据采集装置及其采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种器械的运动数据采集装置及其采集方法，器械的运动数据采集装置，器械包括底座、与所述底座相对设置的横梁、连接在所述底座和横梁之间且相对平行设置的至少一个连接轴、在所述两个连接轴上移动的砝码以及固定在所述横梁上且与所述砝码连接的滑动齿轮装置；运动数据采集装置包括与最上面一个砝码片连接的感应电刷、固定在所述底座和横梁之间且用于采集运动数据的碳条电阻线以及与所述碳条电阻线连接的控制主板；所述感应电刷与所述碳条电阻线始终接触。本发明采集的数据包括运动的个数以及砝码运动的距离，采集到的数据通过有线(或者无线)传输方式发送给终端设备，健身用户可以在终端设备上实时查看自己的运动数据，运动结束之后，将健身用户的运动数据上传到云服务器，使健身用户能够通过微信小程序随时随地的查看并分享自己的运动数据。

Description

一种器械的运动数据采集装置及其采集方法

技术领域

本发明属于数据采集的技术领域，尤其涉及一种器械的数据采集装置及其采集方法。

背景技术

器械所需要采集的数据主要是用户所抬起的重量、个数以及所抬起的距离。目前大部分力量健身器械检测用户所抬起的距离的方法是采用光电传感器，将滑轮改装成齿轮，然后通过检测齿轮转动时遮挡光电传感器次数，计算出转动的圈数，之后利用齿轮的周长乘以转动的圈数得到器械运动的距离。重量采集大部分是使用压力传感器或者拉力传感器，采集器械上的某个滑轮所承受的压力来计算重量或者绳子所受到的拉力来计算重量。

器械在运动过程中，是一个先加速后减速的过程，因此在加速度的作用下，滑轮的受力不稳定，会导致压力传感器测量出的数据不准确，从而导致最终计算出来的运动数据不准确。

采用光电传感器采集距离和采用压力传感器采集重量的测量方法成本也比较高。

故有必要设计一种对应器械的新的采集装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能采集运动数据的器械的数据采集装置及其采集方法。

本发明提供一种器械的运动数据采集装置，器械包括底座、与所述底座相对设置的横梁、连接在所述底座和横梁之间且相对平行设置的至少一个连接轴、在所述两个连接轴上移动的砝码以及固定在所述横梁上且与所述砝码连接的滑动齿轮装置；运动数据采集装置包括与最上面一个砝码片连接的感应电刷、固定在所述底座和横梁之间且用于采集运动数据的碳条电阻线以及与所述碳条电阻线连接的控制主板；所述感应电刷与所述碳条电阻线始终接触。

进一步地，所述碳条电阻线位于所述连接轴的外侧。

进一步地，所述控制主板位于底座上。

进一步地，运动数据采集装置还包括连接所述感应电刷和最上面一个砝码片连接的连接体。

进一步地，所述感应电刷包括与所述连接体连接的基体、与基本连接的主体，所述主体与碳条电阻线接触。

进一步地，所述主体设有开口，所述碳条电阻线卡持在开口内。

进一步地，还包括与所述控制主板连接的行程检测模块、承载所述行程监测模块的终端设备以及与所述终端设备连接的云服务器。

进一步地，所述滑动齿轮装置包括固定在所述横梁中间的第一滑轮体、固定在所述横梁端部的第二滑轮体、连接在所述第一滑轮体和第二滑轮体且与所述砝码连接的齿条。

本发明还提供一种器械的运动数据采集方法，包括如下步骤：

S1：砝码被抬起且到达运动过程的最高点，监测碳条电阻线产生行程阻值为X；

S2：砝码被放下的过程中，监测碳条电阻线产生行程阻值为Y；

S3：将位移x减去位移y，计算出此次运动行程范围，当两者的差值大于一个阈值，则认为健身用户开始放下，此时运动次数增加，即记为个数1个；若两者的差值小于阈值，则认为是运动过程中的抖动，不增加运动次数。

进一步地，还包括如下步骤：

S4：数据采集成果之后，数据上传至云服务器，健身用户可以查看自己的运动数据。

本发明作为一种低功耗的器械的运动数据采集装置及其采集方法，采集的数据包括运动的个数以及砝码运动的距离，采集到的数据通过有线(或者无线)传输方式发送给终端设备，健身用户可以在终端设备上实时查看自己的运动数据，运动结束之后，将健身用户的运动数据上传到云服务器，使健身用户能够通过微信小程序随时随地的查看并分享自己的运动数据。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本发明予以进一步说明。

图1为本发明器械的运动数据采集装置的结构框图；

图2为图1所示器械的运动数据采集装置的局部放大图；

图3为图1所示器械的运动数据采集装置的感应电刷的结构示意图；

图4为图1所示器械的运动数据采集装置的立体图

图5为图4所示器械的运动数据采集装置的局部放大图

图6为图1所示器械的运动数据采集装置的滑滑动齿轮装置的示意图；

图7为图1所示器械的运动数据采集装置的运动示意图。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。

本发明一种器械的运动数据采集装置，如图1和图2所示，器械包括底座10、与底座10相对设置的横梁20、连接在底座10一端且与横梁20一端连接的第一支架30、连接在底座10另一端且与横梁20另一端连接的第二支架40、连接在底座10和横梁20之间且相对平行设置的两个连接轴50、在两个连接轴50上移动的砝码60以及固定在横梁20上且与砝码60连接的滑动齿轮装置70。

如图3和图4所示，运动数据采集装置包括与最上面一个砝码片连接的感应电刷81、连接感应电刷81和最上面一个砝码片的连接体82、固定在底座10和横梁20之间且位于两个连接轴50外侧的碳条电阻线83、与碳条电阻线83连接且位于底座10上的控制主板90、连接碳条电阻线83和控制主板90的连接线84以及与控制主板90连接的行程监测模块(图未示)。其中，碳条电阻线83与感应电刷81始终接触。

其中，感应电刷81包括与连接体82连接的基体811、与基本811垂直连接的主体812，主体812设有开口813。其中主体812与碳条电阻线83接触，且碳条电阻线83最好卡持在开口813内，这样当砝码60运动时，带动感应电刷81一起运动，这样碳条电阻线83在开口813内滑动，这样始终保持碳条电阻线83与感应电刷81接触。

其中，器械的运动数据采集装置还包括承载行程监测模块的终端设备以及与终端设备连接的云服务器，终端设备为手机、平板、PC等具有数据处理能力、互联网接入能力、有显示功能或可以通过连接电视等显示器进行显示的设备，健身用户可以在终端设备上看自己的运动数据。

其中，器械指的力量器械，如通过抬起力量器械的砝码。

其中，如图5和图6所示，滑动齿轮装置70包括固定在横梁20中间的第一滑轮体71、固定在横梁20端部且靠近第一支架30的第二滑轮体72、连接在第一滑轮体71和第二滑轮体71且与砝码60连接的齿条73，其中齿条73的一端与砝码60连接且位于两个连接轴50之间，齿条73的另一端连接第一滑轮体71和第二滑轮体72；滑动电位器80与第一滑轮体71连接。

第一滑轮体71和第二滑轮体71的结构相同，均包括由固定在横梁20上的转轴711、套在转轴711上的滑轮712、固定在滑轮712一端的第一轴承713以及固定在滑轮712另一端的第二轴承714。其中齿条73套在滑轮712上且位于第一轴承713和第二轴承714之间，第一滑轮体71和第二滑轮体71的转轴711通过卡簧(图未示)固定在横梁20上。

在本实施例中，第一轴承713和第二轴承714均为深沟球轴承。转轴711和滑轮712一体成型；在其他实施例中，转轴711和滑轮712也可以分开成型。

组装时，感应电刷81通过连接体82与最上面的砝码片连接且保证碳条电阻线83始终与感应电刷81接触。

在本实施例中，碳条电阻线83是一种膜式电阻器(Film Resistors)，采用高温真空镀膜技术将碳紧密附在瓷棒表面形成碳膜，碳膜的厚度决定阻值的大小。

如图7所示，当健身用户抬起砝码60时，感应电刷81随砝码60一起移动，感应电刷81在碳条电阻线83上滑动，碳条电阻线83表面的电阻值发生变化。当砝码60到达最高点时，通过读取行程监测模块测得电阻值的变化从而计算出砝码的运动行程。针对不同的器械，碳条电阻线83阻值算法可调整，从而可适配不同的运动器械。

本发明通过行程模块与控制主板90连接，控制主板90与碳条电阻线83连接，碳条电阻线83与感应电刷81连接，感应电刷81与砝码60一起运动，这样通过控制主体90监测滑碳条电阻线83的电阻值的变化，再通过行程模块来计算电阻值来获得砝码移动的距离。其中，针对不同的器械，滑动电位器阻值算法可调整，从而可适配不同的运动器械。

本发明中的个数检测原理：器械的一次运动过程是指健身用户将一定砝码从抬起到放下的过程，因此运动的过程砝码的位移为先增大后减小的，即砝码60被抬起是加速度运动，砝码60被放下是缓慢的减速度运动。

当砝码60被抬起时，砝码60到达此次运动过程最高点，行程检测模块通过滑动电位器80产生行程阻值记为X；健身用户产生放下动作时，滑动电位器80产生行程阻值记为Y；将位移x减去位移y，通过算法识别，计算出此次运动行程范围，当两者的差值大于一个阈值，则认为健身用户开始放下，此时运动次数增加，即记为个数1个。若两者的差值小于阈值，则认为是运动过程中的抖动，不增加运动次数。

器械位移过程中，行程检测模块开始检测所抬起的砝码60的行程，器械下降一段距离之后，行程检测模块读出底点固定值，通过算法从而判断出运动个数，底点的判断方法为器械下降一段距离之后，此时检测在一定时间内器械的位移没有发生变化，则认为到达了运动底点

当数据采集成功之后，将数据封装在统一的数据格式中，之后通过WiFi或其他网络或蓝牙将封装好的数据上传至云服务器，健身用户可以通过小程序查看并分享自己的运动数据。

一种器械的运动数据采集方法，包括如下步骤：

S1：砝码被抬起且到达运动过程的最高点，监测碳条电阻线83产生行程阻值为X；

S2：砝码被放下的过程中，监测碳条电阻线83产生行程阻值为Y；

S3：将位移x减去位移y，计算出此次运动行程范围，当两者的差值大于一个阈值，则认为健身用户开始放下，此时运动次数增加，即记为个数1个；若两者的差值小于阈值，则认为是运动过程中的抖动，不增加运动次数。

S4：数据采集成果之后，数据上传至云服务器，健身用户可以查看自己的运动数据。

本发明通过抬起的砝码位移来判断砝码行程，器械位移过程中，行程检测模块开始检测所抬起的砝码行程，器械下降一段距离之后，行程检测模块读出底点固定值，通过算法从而判断出运动个数，底点的判断方法为器械下降一段距离之后，此时检测在一定时间内器械的位移没有发生变化，则认为到达了运动底点。

本发明通过对器械的改造，解决了利用压力传感器或拉力传感器采集重量时受加速度的影响导致采集到的重量数据不准的情况；本发明还解决了利用光电传感器传感器或光栅传感器采集行程时受惯性的影响导致采集到的行程数据不准的情况。

本发明作为一种低功耗的器械的运动数据采集装置及其采集方法，采集的数据包括运动的个数以及砝码运动的距离，采集到的数据通过有线(或者无线)传输方式发送给终端设备，健身用户可以在终端设备上实时查看自己的运动数据，运动结束之后，将健身用户的运动数据上传到云服务器，使健身用户能够通过微信小程序随时随地的查看并分享自己的运动数据。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上所述仅是本发明的优选实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在本发明的技术构思范围内，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些改进、润饰和等同变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种器械的运动数据采集装置，器械包括底座、与所述底座相对设置的横梁、连接在所述底座和横梁之间且相对平行设置的至少一个连接轴、在所述两个连接轴上移动的砝码以及固定在所述横梁上且与所述砝码连接的滑动齿轮装置；其特征在于：运动数据采集装置包括与最上面一个砝码片连接的感应电刷、固定在所述底座和横梁之间且用于采集运动数据的碳条电阻线以及与所述碳条电阻线连接的控制主板；所述感应电刷与所述碳条电阻线始终接触。

2.根据权利要求1所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：所述碳条电阻线位于所述连接轴的外侧。

3.根据权利要求1所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：所述控制主板位于底座上。

4.根据权利要求1所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：运动数据采集装置还包括连接所述感应电刷和最上面一个砝码片连接的连接体。

5.根据权利要求4所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：所述感应电刷包括与所述连接体连接的基体、与基本连接的主体，所述主体与碳条电阻线接触。

6.根据权利要求5所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：所述主体设有开口，所述碳条电阻线卡持在开口内。

7.根据权利要求1所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：还包括与所述控制主板连接的行程检测模块、承载所述行程监测模块的终端设备以及与所述终端设备连接的云服务器。

8.根据权利要求1所述的器械的运动数据采集装置，其特征在于：所述滑动齿轮装置包括固定在所述横梁中间的第一滑轮体、固定在所述横梁端部的第二滑轮体、连接在所述第一滑轮体和第二滑轮体且与所述砝码连接的齿条。

9.根据权利要求1-8任一所述器械的运动数据采集装置的采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：砝码被抬起且到达运动过程的最高点，监测碳条电阻线产生行程阻值为X；

S2：砝码被放下的过程中，监测碳条电阻线产生行程阻值为Y；

S3：将位移x减去位移y，计算出此次运动行程范围，当两者的差值大于一个阈值，则认为健身用户开始放下，此时运动次数增加，即记为个数1个；若两者的差值小于阈值，则认为是运动过程中的抖动，不增加运动次数。

10.根据权利要求9所述的器械的运动数据的采集方法，其特征在于，还包括如下步骤：

S4：数据采集成果之后，数据上传至云服务器，健身用户可以查看自己的运动数据。