[发明专利]一种多功能哑铃

说明书

技术领域

本发明属于智能健身器材领域，具体地说，涉及一种多功能哑铃，该哑铃具有对每次哑铃运动实际消耗的热量及运动次数等信息的采集、分析和播放等功能。

背景技术

随着社会生活水平的日益提高，人们越来越注重健康与美，对体重的关心程度也日益增加。体重的增减是经由能量的摄取和消耗来调节，当摄取的热量小于每天消耗的总热量时，体内会将已储存的脂肪或体组织燃烧以产生热量，因此体重会降低。个体每日所需的总热量是由基础代谢率、食物产热效应与身体活动三个体内需能过程的总和来决定。基础代谢率占每日总热量消耗的百分之五十至七十，食物的产热效应占百分之十，身体的肌肉活动占总热量消耗的百分之二十至四十。基础代谢消耗因个体间性别、身高、年龄、体重的差异而有所不同，适当锻炼并控制卡路里摄入是保持身体健康和减肥的有效方法。目前，通过体育运动消耗能量进行健身、减肥成为一种时尚的生活方式，对健身类器材的方便、实用、智能性需求也呈现快速上升的趋势。从健身效果来看，如能及时了解人体运动时的能量消耗值，并将其用于健身活动的指导与控制，则更利于科学、合理健身，增强人坚持体育锻炼的信心。

哑铃是一种进行肌肉力量训练的简单器材，对健身、减肥方面有一定功效。对于哑铃的外观、材质、功能等方面，人们进行了很多研究，在功能上，国内的哑铃研究有：

(1)一种音乐哑铃(专利号：CN 203169902U)：该实用新型专利中设计的哑铃内置有电池、音乐芯片、喇叭等装置，可快速方便地根据个体运动节奏选择音乐节奏。

(2)一种多功能哑铃(专利号：CN 102908745A)：该发明设计的哑铃，包括哑铃本体、跳绳、发光二极管，既可单独使用哑铃，又可以把哑铃当成手把，配合跳绳。通过跳绳运动产生的机械能转化成电能，供给发光二极管发光，哑铃还可以当成手电筒使用。

(3)一种自发电婴儿声光哑铃(专利号：CN 203303566U)该实用新型公开了一种自发电婴儿声光哑铃，哑铃包括哑铃外壳，冲击球，压电陶瓷、LED灯和电路集成块；该实用新型提供的婴儿哑铃，利用声光效果吸引婴儿晃动哑铃的兴趣，起到锻炼婴儿手臂力量的作用，且无需安装电池，依靠压电陶瓷发电，对音乐芯片和LED灯供电。

现有研究中对人们非常关心的能量消耗方面却缺少统计、分析。因此，在哑铃运动过程中，进行能量消耗的测定就更加有实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多功能哑铃，实现对每次哑铃运动实际消耗的热量及运动次数等信息的采集、分析和播放，以解决现有技术中人们对运动消耗能量数值的不确定，

使人们实时了解运动效果，更加科学、有效地进行锻炼。

一种多功能哑铃由哑铃杆和连接在哑铃杆两端的哑铃头组成；所述哑铃头一侧安装有主控模块、传感器、电源模块，另一侧安装有语音模块；所述哑铃头上设有经导线与电源模块相连的开关；所述电源模块的输出端连接所述主控模块、传感器的输入端；所述传感器的输出端连接主控模块的输入端，所述传感器用于采集用户的运动参数；所述哑铃杆内设有空腔；所述空腔内有导线连接两侧哑铃头内的主控模块与语音模块；所述电源模块通过空腔内的导线连接语音模块的输入端；所述传感器包括三轴陀螺仪、MMA8451加速度传感器；所述三轴陀螺仪用于测量X、Y、Z三个轴的角速度，所述MMA8451加速度传感器用于测量X、Y、Z三轴上的加速度；所述主控模块包括A/D采集模块、微处理器、SCI模块、模拟I²C总线、人机交互界面；所述主控模块通过A/D采集模块实时获取所述三轴陀螺仪的角速度信息；通过模拟I²C总线实时获取所述MMA8451加速度传感器的加速度信息。

所述人机界面用于输入锻炼者的手臂长度、哑铃质量等信息。

所述传感器模块采集到的加速度和角速度数据基于三个轴向，当人使用哑铃进行不同方向锻炼时，均可计算出作功和运动次数情况。

所述哑铃运动的角速度变化有一定规律，通过统计角速度的变化，便可得到锻炼者使用哑铃健身的次数。

所述主控模块对传感器采集到的各个坐标轴的角速度数值信息以及加速度的信息进行各坐标轴与重力加速度方向之间标定，对各轴上的动能进行分析、计算，并对计算出来的瞬态动能进行累加，得到运动消耗的总功。

所述控制模块对运动消耗的能量值的具体步骤为：

1瞬时动能：根据(v_i＝ω_ir，r是人的小臂长，ω是角速度)由瞬时角速度计算此刻哑铃的瞬时动能。