一种结合自适应运动处方的健身辅助系统技术方案

本发明专利技术提供了一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，包括：用于采集使用者锻炼时的心率及步数数据的移动端设备；用于对移动端设备采集的数据进行分析和处理，得到使用者自适应的运动处方的PC端系统；及用于实现移动端设备与PC端系统之间的数据传输的无线通讯模块；对锻炼者在靶心率作为标准的日常锻炼下的数据进行采集，拟合出适合锻炼者自己的运动成长曲线，得到自适应运动处方。本发明专利技术较好地节省了运动处方前期需要做大量的体能测试的繁琐过程，只需要通过短时间使用者的锻炼及锻炼情况反馈来完成运动处方的制定工作；同时将移动端设备和PC端系统相结合，能够更有效的为使用者取得科学的健身效果。

【技术实现步骤摘要】
一种结合自适应运动处方的健身辅助系统
本专利技术涉及一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，属于健身辅助装备

技术介绍
当前社会正在迅猛的发展，人们的生活、工作压力越来越大，以致人们的身体负担越来越重，拥有健康的身体便成为了大家共同的期望。经常锻炼身体，这便是大家众所周知的方法。凡事都需要有一个度，健身也不例外。20世纪50年代美国著名的生理学家卡波维奇提出了运动处方的概念。运动处方是针对人的身体状况而采用的一种科学的、定量化的体育锻炼方法，该处方特点是因人而异的，其最终目的是避免锻炼者不合理的健身进而更好地辅助锻炼者的体育运动。运动处方种类繁多，健身运动处方是其中之一，其定义为：根据健身体育从事者的身心条件和特点，以处方的形式确定体育锻炼内容、生理负荷量、运动强度、持续时间、锻炼频率等，以发展身体、增强体质为目的。早在20世纪70年代，国外便已经开展运动处方的研究，并逐步的将运动处方应用到医疗领域。但是，一直以来，运动处方的使用局限于运动处方需要全方位的复杂的测试流程，而国内缺乏这样评估机构。也正因为如此，运动处方无法得以广泛的重视及发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是如何简化运动处方的测试流程，且使其能够针对不同使用者自身的情况进行自适应调整。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，其特征在于，包括：用于采集使用者锻炼时的心率及步数数据的移动端设备；用于对移动端设备采集的数据进行分析和处理，得到使用者自适应的运动处方的PC端系统；及用于实现移动端设备与PC端系统之间的数据传输的无线通讯模块；所述PC端系统得到使用者自适应的运动处方的具体方法如下：步骤1：移动端设备测量使用者锻炼时的心率，PC端系统根据测得的使用者的最大心率Rmax以及安静时心率Rq，计算靶心率R，也就是最佳适宜心率；计算公式为：R＝(Rmax-Rq)*70％+Rq；步骤2：使用者以计算得到的靶心率为标准，运动设定天数，每天运动时间一致；移动端设备测量使用者每天锻炼时的步数S，PC端系统根据测得的步数S，计算运动量W：W＝S*SL由于身高与步幅有如下：H＝SL*2+(1/2)*(1/7)*H；通过使用者的身高H，得到使用者一步的步幅SL；步骤3：根据所测得的运动天数与运动量数据，利用曲线拟合，得到在靶心率要求下的运动天数与运动量的关系模型，即为使用者自适应的运动处方。优选地，所述移动端设备包括微控制模块、传感器模块、无线通讯模块、电源模块以及人机交互模块，传感器模块、无线通讯模块、电源模块以及人机交互模块均与微控制模块连接。优选地，所述传感器模块包括心率传感器模块和加速度传感器模块；心率传感器模块感知使用者的脉搏的变化，产生相应的脉冲信号；加速度传感器模块通过感知使用者运动过程中的重心位置的变化，产生相应的脉冲信号。优选地，通过所述加速度传感器模块感应使用者跑动时身体重心位置的变化，通过对加速度传感器模块的方波信号进行计数，得到使用者的步数。优选地，所述人机交互模块包括用于控制移动端设备的开启和关闭的开关按钮，和用于显示移动端设备所采集的心率及加速度数据的液晶显示屏；开关按钮和液晶显示屏均连接所述微控制模块。优选地，所述传感器模块完成对使用者的运动状态的感知，并返回脉冲信号到微控制器模块，由微控制器模块完成对脉冲信号的采集和预处理，然后通过无线通讯模块将预处理后的数据发送至PC端系统，PC端系统对收到的数据进行处理，得到使用者的锻炼成长关系模型，进而得到使用者的自适应的运动处方。优选地，所述无线通讯模块采用ZigBee无线通讯的方式；系统包括至少两个ZigBee模块，一个位于移动端设备上负责数据发送，另一个位于PC端系统上负责数据接收；两个ZigBee模块设定相同的网络信道、网络ID以及相同的波特率，从而完成两个ZigBee模块之间的通讯。优选地，所述移动端设备上的ZigBee模块与PC端系统上的ZigBee模块之间还设有至少一个ZigBee模块，所有ZigBee模块设定相同的网络信道、网络ID以及相同的波特率，形成组网。优选地，所述微控制器模块使用自带的定时器的捕获模式，实现同时对心率传感器模块和加速度传感器模块的脉冲信号进行采集，并在两个脉冲信号触发中断的时候对采集的数据进行补偿。优选地，由于最大心率Rmax的检测相当危险，所以采用年龄减算法来进行计算：Rmax＝210-Rage其中，Rage为使用者的实际年龄数值。本专利技术简化了运动处方的制作过程，以靶心率作为前期锻炼任务标准，通过使用电子设备对锻炼者在靶心率作为标准的日常锻炼下的数据进行采集并发送到PC端，然后使用电脑对电子设备发送的数据进行建模，拟合出适合锻炼者自己的运动成长曲线，根据拟合得到的锻炼者的运动成长曲线也就是关系模型，制作出适宜锻炼者的运动处方，即自适应运动处方，并将该运动处方数据应用到电子设备当中，也就是结合自适应运动处方的健身辅助系统。本专利技术提供的系统不再仅仅作为一个单纯的检测系统，而是结合运动处方的健身辅助系统；同时也较好地节省了运动处方前期需要做大量的体能测试的繁琐过程，只需要通过短时间使用者的锻炼及锻炼情况反馈来完成运动处方的制定工作；同时将移动端设备和PC端系统相结合，能够更有效的为使用者取得科学的健身效果。附图说明图1为移动端设备结构示意图；图2为移动端设备与PC端系统通讯工作流程图；图3为自适应运动处方的制作流程图；图4为移动端设备布置示意图；图5为PC端系统界面示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。本实施例提供的结合自适应运动处方的健身辅助系统包括移动端设备、PC端系统、及用于实现移动端设备与PC端系统之间的数据传输的无线通讯模块。移动端设备由使用者随身携带，移动端设备采集使用者平时的锻炼信息数据，通过无线通讯模块传送至PC端系统，PC端系统处理收到的数据，得到使用者的自适应的运动处方。结合图1，移动端设备包括微控制模块(MCU)、传感器模块、无线通讯模块、电源模块以及人机交互模块共同组成。传感器模块、无线通讯模块、电源模块以及人机交互模块均与微控制模块连接。传感器模块包括光电式心率传感器模块以及加速度传感器模块。光电式心率传感器模块感知使用者的脉搏的变化，产生相应的脉冲信号；加速度传感器模块通过感知使用者运动过程中的重心位置的变化，产生相应的脉冲信号。人机交互模块包括开关按钮和液晶显示屏。开关按钮用于控制移动端设备的开启和关闭。液晶显示屏采用的是OLED液晶显示屏，用于显示移动端设备所采集的锻炼信息数据。结合图2，无线通讯模块采用ZigBee无线通讯的方式。系统至少需要两个ZigBee模块进行数据传输，一个位于微控制模块上负责数据发送，另一个位于PC端系统上负责数据接收，两个ZigBee模块需要设定相同的网络信道、网络ID以及相同的波特率，这样才能完成两个模块之间的通讯。同时也可以通过增加ZigBee模块的数量来形成组网来提高数据的传输距离。ZigBee模块包括UART(通用异步收发传输器)接口和DL-LN3X(无线自组网)模块。移动端设备的微控制模块通过UART接口连接DL-LN3X模块，PC端系统也通过UART接口连接DL-LN3X模块，两个DL-LN3X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，其特征在于，包括：用于采集使用者锻炼时的心率及步数数据的移动端设备；用于对移动端设备采集的数据进行分析和处理，得到使用者自适应的运动处方的PC端系统；及用于实现移动端设备与PC端系统之间的数据传输的无线通讯模块；所述PC端系统得到使用者自适应的运动处方的具体方法如下：步骤1：移动端设备测量使用者锻炼时的心率，PC端系统根据测得的使用者的最大心率Rmax以及安静时心率Rq，计算靶心率R，也就是最佳适宜心率；计算公式为：R＝(Rmax‑Rq)*70％+Rq；步骤2：使用者以计算得到的靶心率为标准，运动设定天数，每天运动时间一致；移动端设备测量使用者每天锻炼时的步数S，PC端系统根据测得的步数S，计算运动量W：W＝S*SL由于身高与步幅有如下：H＝SL*2+(1/2)*(1/7)*H；通过使用者的身高H，得到使用者一步的步幅SL；步骤3：根据所测得的运动天数与运动量数据，利用曲线拟合，得到在靶心率要求下的运动天数与运动量的关系模型，即为使用者自适应的运动处方。

【技术特征摘要】
1.一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，其特征在于，包括：用于采集使用者锻炼时的心率及步数数据的移动端设备；用于对移动端设备采集的数据进行分析和处理，得到使用者自适应的运动处方的PC端系统；及用于实现移动端设备与PC端系统之间的数据传输的无线通讯模块；所述PC端系统得到使用者自适应的运动处方的具体方法如下：步骤1：移动端设备测量使用者锻炼时的心率，PC端系统根据测得的使用者的最大心率Rmax以及安静时心率Rq，计算靶心率R，也就是最佳适宜心率；计算公式为：R＝(Rmax-Rq)*70％+Rq；步骤2：使用者以计算得到的靶心率为标准，运动设定天数，每天运动时间一致；移动端设备测量使用者每天锻炼时的步数S，PC端系统根据测得的步数S，计算运动量W：W＝S*SL由于身高与步幅有如下：H＝SL*2+(1/2)*(1/7)*H；通过使用者的身高H，得到使用者一步的步幅SL；步骤3：根据所测得的运动天数与运动量数据，利用曲线拟合，得到在靶心率要求下的运动天数与运动量的关系模型，即为使用者自适应的运动处方。2.如权利要求1所述的一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，其特征在于：所述移动端设备包括微控制模块、传感器模块、无线通讯模块、电源模块以及人机交互模块，传感器模块、无线通讯模块、电源模块以及人机交互模块均与微控制模块连接。3.如权利要求2所述的一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，其特征在于：所述传感器模块包括心率传感器模块和加速度传感器模块；心率传感器模块感知使用者的脉搏的变化，产生相应的脉冲信号；加速度传感器模块通过感知使用者运动过程中的重心位置的变化，产生相应的脉冲信号。4.如权利要求3所述的一种结合自适应运动处方的健身辅助系统，其特征在于：通过所述加速度传感器模块感应使用者跑动时身体重心位置的变化，通过对加速度传感器模块的方波信号进行计数，得到使用者的步数。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：丁宇超，邓开连，刘晓洁，燕帅，李楠，华一村，刘浩，徐炫辉，刘春阳，张人杰，简桢强，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海,31