[发明专利]基于压力传感器的跑步机控速方法及装置

权利要求书

1.一种基于压力传感器的跑步机控速方法，其特征在于，包含如下几个步骤：

a)使用时，跑步机的传感器数据采集模块采集跑板下方各个压力传感器的数据，

b)使用限幅递推平均滤波法对步骤a)中得到的数据进行滤波、去噪、校零，得到处理后的压力数据；

c)基于处理后的压力数据，通过运动位置识别算法计算出使用者处于跑步机上的二维具体位置；

d)通过c)中得到的使用者的位置及位置变化，通过运动趋势识别算法处理判断使用者的运动状态变化及运动倾向，进而基于运动状态变化及运动倾向控制跑步机电机控制器提供不同的速度；

e)跑步机循环实时监测压力数据，重复上述a)--d)所有步骤。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的跑步机控速方法，其特征在于，上述步骤c)及d)的运动位置识别算法和运动趋势识别算法实现步骤如下：

1)传感器数据采集模块端通过AD采集到跑步机四个角位置的压力传感器数据，将左前方的压力数据、右前方的压力数据、左后方的压力数据、右后方的压力数据设分别为F1、F2、F3、F4；

2)根据杠杆受力原理，通过四个位置的压力数据，计算出使用者位于跑步机跑台上的二维位置信息,以左后方的压力传感器位置作为原点，运动位置信息定义为(X，Y)，跑步机跑台的长宽分别定义为L,W，跑步机总受力大小为SUM：

跑台上杠杆受力原理为：

F1＝(L-X)*Y/(L*W)*SUM；

F2＝X*Y/(L*W)*SUM；

F3＝(L-X)*(M-Y)/(L*W)*SUM；

F4＝X*(M-Y)/(L*W)*SUM；

通过杠杆原理的转换及优化，得出以下可运动者二维位置信息(X，Y)的计算公式：

X＝F2*L*Qx1/(F1+F2)；

X＝F4*L*Qx2/(F3+F4)；

Y＝F1*M*Qy1/(F1+F3)；

Y＝F2*M*Qy2/(F2+F4)；

Qx为X位置计算适配系数，Qy为Y位置计算适配系数，需要根据跑步机铁架和压力传感器结构进行实际调节，X和Y均有两种不同的公式可以进行计算，将两个公式计算出的位置信息做做求和平均处理，避免某个方向的误差对结果会造成一定的偏颇；

3)当使用者跑步时，通过步骤2)实时记录使用者在跑板上的(X,Y)位置信息，同时通过微分计算的方式找到竖直方向X的变化率dx和左右方向Y的变化率dy；

4)通过步骤3)中竖直方向X的变化率dx，当dx持续几次大于0时，表明使用者跑步倾向正在靠右偏移，此时提醒运动者步状态正在向右偏移；当dx持续几次小于0时，表明使用者跑步倾向正在靠左偏移，此时提醒运动者跑步状态正在向左偏移；当dx一直在0或者0左右附近徘徊时，表明使用者跑步居中，可以不予提醒；

5)通过步骤3)中竖直方向Y的变化率dy，当dy持续几次大于0时，表明使用者倾向正在向前偏移，表明使用者正在提高步幅或者步频，此时表头控制器模块识别到运动者的运动状态并控制电机控制器模块执行加速命令；当dy持续几次小于0时，表明使用者跑步倾向正在向后偏移，表明使用者倾向正在向后偏移，表明使用者正在减小步幅或者步频，此时表头控制器模块识别到运动者的运动状态并控制电机控制器模块执行减速命令；当一直是0或者在0左右时，表明使用者步频和步幅没有过多的变化，趋于稳定，使用者没有改变速度的倾向，此时表头控制器模块识别到使用者的运动状态并执行匀速命令；

6)步骤4)和步骤5)中检测变化次数的阈值根据不同的跑步机铁架和压力传感器位置设置方式，设定不同的阈值；

7)通过步骤2)中得到的四个压力传感器数据，可以实时监测跑步机上带有的负载情况，当监测到负载为0或者在0附近摆动时，表明没有跑步者在跑台上进行跑步，此时需要使跑步机停止。

3.根据权利要求1所述的一种基于压力传感器的跑步机控速方法，其特征在于，跑步机表头控制器包含蓝牙、ANT+或wifi模块。