一种利用压力传感器阵列的自动控速跑步机，其特征在于，包括装于跑步机底部并被设定作为锻炼者的步行表面功能的步行带；具有用以检测锻炼者的脚部的负载并检测到的脚部负载作为负载检测信号输出的压力传感器的压力传感器阵列，压力传感器被多个排列在跑步机底部和步行带之间；用以储存在步行带上锻炼的锻炼者的步速和步速变化的步速状态存储单元；和提供运算法则的控制单元，用来从压力传感器接收负载检测信号，然后计算锻炼者的步速，计算作为步速变化的前一个步速和当前步速的差异，通过压力传感器的固有位置值计算锻炼者的锻炼中心位置，和根据步速和锻炼中心位置的变化按比例的提高／降低步行带的驱动速度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种利用压力传感器阵列的自动控速跑步机及其操作方 法，并具有能检测锻炼者的负载，计算步速的变化和锻炼中心位置，然后 自动控制步行带的驱动速度的技术特征。
技术介绍
通常，跑步机是一种能使跑步或行走运动在室内进行的运动设备。如图1 (a)所示，跑步机包括步行带12，用以移动步行带12的驱动装置， 和用以控制驱动装置的控制装置。驱动装置包括用以支承步行带12的辊子 和用以驱动辊子的电机。控制装置控制与电机连接的驱动装置。根据这种 典型的跑步机，锻炼者通过输入模块11来驱动电机以移动步行带12，锻炼 者踏在步行带12上并随着步行带12的驱动速度行走或跑步，从而达到锻 炼效果。因此，为了得到适当的锻炼效果，锻炼者必须随着步行带12的旋转速 度跑步。当想要改变锻炼速度时，锻炼者必须通过操作跑步机的输入模块 11上的按键、旋钮等等来控制旋转速度，然后与步行带12的旋转速度相适 应地跑步。也就是说，锻炼者要在跑步时按照需要改变跑步速度时，锻炼 者必须手动操作位于跑步机的输入模块11上的速度改变按键等等。然而，在锻炼者正在跑步锻炼的情况下利用按键手动操作跑步机的速 度，在操作中具有不便之处。特别是对于不易保持平衡的老年人、体弱者、 小孩和有待康复的病人，存在改变速度后可能会由于步行带12的速度改变 而摔倒的顾虑。为了解决这个问题，现有一种通过向锻炼者发射超声波并计算从锻炼 者身上反射回的超声波的到达时间来检测锻炼者位置，并根据检测到的位 置增加或降低步行带的旋转速度的方法。然而，这种设备在应用到实际产 品上有许多限制，因为反射率随着作为超声波反射体的衣服或锻炼者的身 体的运动而改变，所以难以测量锻炼者的位置并干扰信号的测量，因此将 其应用到实际产品中有许多限制。为克服这种限制，名称为"能检测锻炼者位置的跑步机和用于跑步机 的速度/位置适配控制方法"的专利技术(韩国未经实质审査的专利公开号10-2002-0013649)，提出了利用光学传感器，而不是利用超声波来控制速 度。即，如图1 (b)所示，已经公开了利用包括在步行带两侧的中的一侧 上的发光单元15a和另一侧上的光接收单元15b的光学传感器15a和15b， 来检测锻炼者的锻炼位置并控制步行带的速度。换句话说，该设备检测可 被由跑动在步行带上的锻炼者的腿部关闭的光学传感器的位置，如果锻炼 者位于上一刻的位置前面，就增加步行带速度，而如果锻炼者位于上一刻 的位置后面，就降低步行带速度。然而，这种利用光学传感器来控制步行 带的状态的方法存在一个问题，即控制速度不精确，因为不管它是左脚还 是右脚，使用光学传感器只检测使用者的脚部位置，然后控制速度。此外， 这种设备还存在一个问题，即当光发射单元发出的光微弱时，例如，因为 光发射单元15a和光接收单元15b被分别安装在步行带的左右两侧，而在 光发射单元15a和光接收单元15b之间形成过大距离，这时使用者脚步的 位置不会被精确地检测。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术课题因此，紧记在先技术中发生的上述问题而完成了本专利技术，本专利技术的一 个目的在于自动控制步行带的速度与锻炼者的锻炼速度相一致，不需要锻 炼者手动控制速度。本专利技术的另一个目的在于提供一种控制步行带速度的方案，而无需使 用传统的超声波和光学传感器。 技术方案为达到上述目的，本专利技术的自动控速跑步机，利用压力传感器阵列的 自动控速跑步机，其包括设置在跑步机底部并构造用作锻炼者的步行表面 的步行带；压力传感器阵列，其包括用以检测锻炼者的脚部的负载并将检 测到的脚部负载以作为负载检测信号输出的压力传感器，该压力传感器多 排地设置在跑步机底部和步行带之间；步速状态存储单元，其用以储存在 步行带上锻炼的锻炼者的步速和步速变化；和具有运算系统的控制单元， 其提供一种运算法则用来从压力传感器接收负载检测信号，然后计算锻炼 者的步速，计算前一个步速和当前步速的差异作为步速的变化，通过压力 传感器的固有位置值计算锻炼者的锻炼中心位置并根据步速和锻炼中心位 置的变化按比例地提高/降低步行带的驱动速度。另外，本专利技术提供了一种利用压力传感器阵列的自动控速跑步机，包 括设置在跑步机底部并构造作为锻炼者的步行表面步行带；压力传感器阵 列，其包括用以检测锻炼者的脚部负载并将检测到的脚部负载以负载检测 信号输出的压力传感器，该压力传感器多排地设置在跑步机底部和步行带 之间；步速状态存储单元，其用以储存在步行带上锻炼的锻炼者的步速和 步速变化；和控制单元，其提供一种运算法则用来从压力传感器接收负载 检测信号，然后计算锻炼者的步速，计算前一个步速和当前步速的差异作 为步速的变化，通过压力传感器的固有位置值计算锻炼者的锻炼中心位置， 并根据模糊理论，利用模糊器(fuzzifier)、规则库(rule base)、模糊推 理机(fuzzy inference engine)和解模糊器(defuzzifier)来按比例地提高/ 降低步行带的驱动速度。压力传感器阵列包括设置在步行带纵向中心线右侧并构造用来检测锻 炼者的右脚负载的右侧压力传感器阵列；和设置在步行带纵向中心线左侧 并构造用来检测锻炼者的左脚负载的左侧压力传感器阵列。压力传感器具有分别显示其固有位置值。步速通过将表示锻炼者每步 之间的距离的步距，除以表示锻炼者每步移动的时间间隔的步伐时间间隔 来获得(步速=步距/步伐时间间隔)。假定"平均抬脚位置=(右脚抬起位置+左脚抬起位置)/2"，"平均踩地位置=(右脚踩地位置+左脚踩地位置)/2"，步距通过"步距=平均踩地位置一平均抬脚位置"来获得。假定"平均抬脚时间点=(右脚抬起时间点+左脚抬起时间点)/2"， "平均踩地时间点=(右脚踩地时间点+左脚踩地起时间点)/2"，步伐时 间间隔通过"步伐时间间隔=平均踩地时间点一平均抬脚时间点"来获得。假定"平均抬脚位置=(右脚抬起位置+左脚抬起位置)/2"，"平均 踩地位置=(右脚踩地位置+左脚踩地位置)/2"，锻炼中心位置通过"锻 炼中心位置=(平均踩地位置+平均抬脚位置)/2"来获得。控制单元在具有步速变高的变化和锻炼中心位置变得靠近步行带的前 面部分时逐步提高步行带的驱动速度，在具有步速变低的变化和锻炼中心 位置变得靠近步行带的后面部分时逐步降低步行带的驱动速度。另外，本专利技术提供了一种控制利用压力传感器阵列的跑步机的驱动速 度的方法，该方法包括第一步，锻炼者通过输入操作，驱动跑步机的步行 带；第二步，为第一个区段从压力传感器接收负载检测信号，包括四个位 置(左脚踩地位置，右脚踩地位置，左脚抬起位置，右脚抬起位置)的脚 步位置被设置到每一个区段；第三步，为第一个区段，利用负载检测信号 计算锻炼者的步速，计算作为步速变化的前一个步速和当前步速的差异， 和通过压力传感器的固有位置值计算锻炼者的锻炼中心位置；第四步，根 据计算的步速和计算的锻炼中心位置的变化按比例的提高/降低步行带的驱 动速度；第五步，在步行带停止之前为下一个区段从压力传感器接收负载 检测信号，然后重复第三步和第四步。专利技术效果如上所述，本专利技术利用压力传感器自动控制步行带的速度，因此解决 了锻炼者必须手动控制速度的不便之处。此外，锻炼者的步速和锻炼中心 位置可以利用压力传感器精确的计算，因本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用压力传感器阵列的自动控速跑步机，其特征在于，包括装于跑步机底部并被设定作为锻炼者的步行表面功能的步行带；具有用以检测锻炼者的脚部的负载并检测到的脚部负载作为负载检测信号输出的压力传感器的压力传感器阵列，压力传感器被多个排列在跑步机底部和步行带之间；用以储存在步行带上锻炼的锻炼者的步速和步速变化的步速状态存储单元；和提供运算法则的控制单元，用来从压力传感器接收负载检测信号，然后计算锻炼者的步速，计算作为步速变化的前一个步速和当前步速的差异，通过压力传感器的固有位置值计算锻炼者的锻炼中心位置，和根据步速和锻炼中心位置的变化按比例的提高／降低步行带的驱动速度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：李和朝，
申请(专利权)人：岭南大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：KR
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