一种智能健身运动手环.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106725381A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611176444.6(22)申请日2016.12.19(71)申请人华南农业大学地址510642广东省广州市天河区五山路483号(72)发明人殷惠莉黄佳庆黄伟文陈美安(74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有限公司44245代理人李君(51)Int.Cl.A61B5/0205(2006.01)A61B5/11(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图5页(54)发明名称一种智能健身运动手环(57)摘要本发明公开了一种智能健身运动手环，包括控制模块、健身动作姿态模块、心率采集模块、充电模块和蓝牙通讯模块，所述健身动作姿态模块，用于检测健身者运动动作；所述心率采集模块，用于采集健身者运动过程中的心率数据；所述充电模块，用于计算电池电量，并供用户完成充电；所述控制模块，用于接收健身动作姿态模块和心率采集模块采集的数据，并对采集的数据进行分析，得到健身者运动动作的标准性和运动强度中心率的适合性；所述蓝牙通讯模块，用于将控制模块的分析数据传输到移动终端；所述移动终端，用于根据分析数据完成个性化科学健身指导。本发明结构简单、使用方便，可以对健身者实现动作判断、健身强度分析、饮食调养推荐等科学指导功能。CN106725381ACN106725381A权利要求书1/2页1.一种智能健身运动手环，其特征在于：包括控制模块、健身动作姿态模块、心率采集模块、充电模块和蓝牙通讯模块，所述健身动作姿态模块、心率采集模块、充电模块和蓝牙通讯模块分别与控制模块连接，所述控制模块通过蓝牙通讯模块与移动终端进行通讯；所述健身动作姿态模块，用于检测健身者运动动作；所述心率采集模块，用于采集健身者运动过程中的心率数据；所述充电模块，用于计算电池电量，并供用户完成充电；所述控制模块，用于接收健身动作姿态模块和心率采集模块采集的数据，并对采集的数据进行分析，得到健身者运动动作的标准性和运动强度中心率的适合性；所述蓝牙通讯模块，用于将控制模块的分析数据传输到移动终端；所述移动终端，用于根据分析数据完成个性化科学健身指导。2.根据权利要求1所述的一种智能健身运动手环，其特征在于：所述控制模块采用Arduino单片机，Arduino单片机是基于开放源代码的USB接口板，核心是ATmega168，具有14路数字输入/输出口、8路模拟输入、一个16MHz晶体振荡器、一个mini-BUSB接口、一个ICSPheader和一个复位按钮。3.根据权利要求1所述的一种智能健身运动手环，其特征在于：所述健身动作姿态模块采用了MPU6050六轴传感器芯片，MPU6050六轴传感器芯片用于通过三轴MEMS加速度计和三轴MEMS陀螺仪采集健身者运动时的数据，MPU6050六轴传感器芯片的每个轴分别对应有一个十六位的A/D转换器；当MPU6050六轴传感器芯片处于正常工作状态时，其内部的三轴MEMS加速度计和三轴MEMS陀螺仪分别采集x，y，z三轴上由健身动作引起的电压值变化，通过A/D转换，将其转换为数字信号，最后再通过I2C总线将数据传送到控制模块。4.根据权利要求3所述的一种智能健身运动手环，其特征在于：所述健身动作姿态模块采集健身者六轴上的动作数据，当躯干竖直且运动时z轴的值与躯干竖直且静止时z轴的值的均值偏差为：其中，式(1)给出了躯干竖直且静止时z轴的均值定义；式(2)给出了躯干竖直且运动时z轴的值与躯干竖直且静止时z轴的值的均值偏差；j为运动组数，t为时间，N为信号段数量；健身动作姿态模块读取三个方向上的加速度速度和三个方向上的角速度数据，经过改进的卡尔曼滤波算法滤波处理后，将三个加速度数据值与三个角速度数据值结合，并采用峰谷检测算法计算得出波峰与波谷值，当出现一对峰谷时，判断峰谷之差是否在设置的阈值范围内，以及判断峰谷之间的时间差是否在时间窗口内，若峰谷之差在设置的阈值范围，且峰谷之间的时间差在时间窗口内，计数加一，健身动作姿态模块停止读取数据，否则，健身动作姿态模块继续读取三个方向上的加速度速度和三个方向上的角速度数据；所述改进的卡尔曼滤波算法，具体为：假设加速度计读取的当前值为Racc，陀螺仪读取的旧值为Rgyro，用一个加权平均值，如下：Rest(n)＝(Racc*w1+Rgyro*w2)/(w1+w2)(3)2CN106725381A权利要求书2/2页将式(3)等号右边分子分母同时除以w1，简化为：Rest(n)＝(Racc*w1/w1+Rgyro*w2/w1)/(w1/w1+w2/w1)(4)令w2＝w1＝wGyro，得到：Rest(n)＝(Racc+Rgyro*wGyro)/(1+wGyro)(5)其中，w