一种虚拟跑步机系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种虚拟游乐健身设备领域，尤其涉及一种虚拟跑步机系统及其控制方法。虚拟跑步机系统包括跑步机及其控制系统，还包括计算机，控制系统还包括串行通信接口；串行通信接口用于接收计算机发来的虚拟场景信息；还用于将跑步机的运动参数及控制系统调整的跑步机的升降信息发送给计算机；控制系统用于根据接收到的虚拟场景信息控制跑步机的升降；计算机用于根据跑步机的运动参数及跑步机的升降信息虚拟场景信息。本发明实施例通过计算机可将运动者的运动状态实时反馈到显示设备上虚拟场景中，同时场景路面坡度变化控制跑步机的升降，增强了运动者沉浸感，从而可克服枯燥感，增加了运动的趣味性，使得运动者能够坚持运动。
【专利说明】一种虚拟跑步机系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种虚拟游乐健身设备领域，尤其涉及一种虚拟跑步机系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]跑步机是人们日常生活中重要的健身工具，传统跑步机为了不受季节和气候的影响，通常置于室内。这种跑步机由于使用环境单调，互动性不强，容易引起使用者产生枯燥感，放弃运动。为了解决上述问题，目前也有在跑步机上附加影响装置，使得使用者边在跑步机上运动边看影响装置的画面，但这样因为在跑步机上的运动始终是固定的，不能引起使用者的实际感，难以彻底改变上述问题。
【发明内容】
[0003]本发明实施例提供了一种虚拟跑步机系统及其控制方法，该跑步机系统改变了传统跑步机单调乏味的特点，增加了健身的趣味性，使运动者更容易将锻炼坚持下去。
[0004]所述方法的技术方案如下:
[0005]本发明实施例提供了一种虚拟跑步机系统，包括跑步机及其控制系统，还包括计算机，所述控制系统还包括串行通信接口 ；
[0006]所述串行通信接口用于接收计算机发来的虚拟场景信息；还用于将跑步机的运动参数及控制系统调整的跑步机的升降信息发送给计算机；
[0007]所述控制系统用于根据串行通信接口接收到的虚拟场景信息控制跑步机的升降；
[0008]所述计算机用于根据所述串行通信接口发来的跑步机的运动参数及跑步机的升降息虚拟场景息。
[0009]其中，所述控制系统具体包括:单片机、电机及调节单元；
[0010]所述单片机通过电机来控制调节单元，以使调节单元来调节跑步机的速度和坡度。
[0011]进一步地，所述调节单元设置在所述跑步机的两侧扶手上。
[0012]其中，所述跑步机包括面板设置单元和面板显示单元；
[0013]面板设置单元与单片机电连接，用于设置跑步机的运动参数信息；
[0014]面板显示单元与单片机电连接，用于显示跑步机的运动参数信息。
[0015]进一步地，所述跑步机上还设置有心率监测器，用于测量运动者的心率；所述面板显示单元，还用于显示所述心率监测器测量到的运动者的心率。
[0016]进一步地，所述跑步机上还设置有急停装置，所述急停装置用于使跑步机停止运转。
[0017]其中，所述计算机包括接收模块、模型库、场景虚拟模块、发送模块和显示设备；
[0018]所述接收模块，用于接收所述串行通信接口发送的跑步机的运动参数及升降信息；
[0019]所述模型库，用于存储虚拟场景所需的模型；
[0020]所述场景虚拟模块，用于根据接收模块接收到的运动参数和升降信息，及模型库中的模型来虚拟场景信息；
[0021]所述发送模块，用于将场景虚拟模块虚拟的场景信息发送给所述串行通信接口 ；
[0022]所述显示设备，用于将场景虚拟模块虚拟的场景信息显示出来。
[0023]本发明实施例还提供了一种虚拟跑步机系统的控制方法，所述方法包括:
[0024]跑步机的控制系统将跑步机的运动参数通过串行通信接口发送给计算机；
[0025]所述计算机收到跑步机的运动参数后，根据所述运动参数来虚拟场景信息；
[0026]所述计算机将虚拟的场景信息通过串行通信接口发送给跑步机的控制系统；
[0027]所述跑步机的控制系统收到计算机虚拟的场景信息后，根据所述虚拟场景信息控制跑步机的升降。
[0028]进一步地，所述计算机收到跑步机的运动参数之后，根据所述运动参数来虚拟场景信息之前，还包括:
[0029]将最新收到的运动参数与上一次收到的运动参数进行比较，当运动参数的变化超过阈值时，根据最新收到的运动参数重新虚拟场景信息。
[0030]本发明实施例通过在跑步机的控制系统上增加串行通信接口，即可实现跑步机与计算机的通信，不需要运动者格外购买专用屏幕和主机，只需要在家利用计算机就能实现虚拟漫游，即运动者在跑步机上运动时，通过计算机可将运动者的运动状态实时反馈到显示设备上虚拟场景中的虚拟人物上，同时场景路面坡度变化控制跑步机的升降，实现运动者和虚拟环境的互动，增强了运动者沉浸感，从而可克服枯燥感，增加了运动的趣味性，使得运动者能够坚持运动。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明实施例提供的一种虚拟跑步机系统结构示意图；
[0032]图2是本发明实施例中AT89C51单片机的引脚排列示意图；
[0033]图3是本发明实施例中RS232接口的引脚示意图；
[0034]图4是本实施例提供的虚拟跑步机系统的控制方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0036]参见图1，本发明实施例提供了一种虚拟跑步机系统，包括:跑步机1，跑步机的控制系统2和计算机3，该跑步机的控制系统在现有技术的基础上增加了串行通信接口，该串行通信接口用于接收计算机发来的虚拟场景信息；还用于将跑步机的运动参数及控制系统调整的跑步机的升降信息发送给计算机；
[0037]跑步机的控制系统用于根据串行通信接口接收到的虚拟场景信息来控制跑步机的升降；
[0038]计算机根据串行通信接口发来的跑步机的运动参数及跑步机的升降信息来虚拟场景息。
[0039]串行通信是指外设和计算机间，通过数据信号线、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通信方式。串行通信技术接线少、性能可靠、成本低，因而被广泛地应用在数据采集和控制系统中。串行通信接口一般分为RS232/422/485三类，目前RS232已成为数据终端设备(Data Terminal Equipment,简称 DTE)和数据通信设备(Data Communicat1nEquipment，简称DTE)的接口标准。本实施例中也采用RS232接口标准。
[0040]现有技术中，跑步机的控制系统以单片机为核心，只能实现对跑步机机械部分的控制。本发明实施例中，在跑步机的控制系统中增加了串行通信接口，通过该串行通信接口来实现跑步机的控制系统与计算机之间的通信。
[0041]本发明实施例中跑步机的控制系统包括单片机，电机，调节单元，面板设置单元，面板显示单元；
[0042]单片机通过驱动电机来控制调节单元，调节单元在单片机的控制下来调节跑步机的速度和坡度，速度调节范围为0.8-12km/h，坡度调节范围为0-10% ;进一步地，单片机可以通过变频器来驱动电机，这样可增大跑步机的速度调节范围并可实现无级变速。
[0043]本发明实施例中，可以将调节单元设置在跑步机的两侧把手上，这样可使运动者根据需要很方便的随时调节跑步机的速度和坡度；本实施例中调节装置可以是调节按钮或调节开关等，由于该调节装置在跑步机的扶手上，使得运动者方便快捷的调节跑步的速度和坡度，无需靠近面板，极大方便了运动者。
[0044]面板设置单元与单片机电连接，用于设置跑步机的运动参数；具体地，该面板设置单元可以是矩阵式键盘，可以在该矩阵式键盘上输入跑步机的运动参数。跑步机的运动参数包括跑步的跑道、跑步速度，坡度，季节等各种跑步条件。本发明实施例中该矩阵式键盘采用薄膜按键。当有按键触发时输出低电平，无触发时则为高电平。
[0045]面板显示单元与单片机电连接，用于显示跑步机的运动参数。
[0046]进一步地，还可以在跑步机上设置心率监测器，用于测量运动者的心率；相应地，面板显示单元还可显示心率监测器测量到的运动者的心率。
[0047]进一步地，该跑步机上还设置有急停装置，以在紧急情况下使跑步机迅速停止运转以确保运动者安全；
[0048]本发明实施例中计算机具体包括接收模块、模型库、场景虚拟模块、发送模块和显示设备；
[0049]接收模块，用于接收串行通信接口发送的跑步机的运动参数及升降信息；
[0050]模型库，用于存储虚拟场景所需的模型，例如虚拟场景、虚拟障碍物及虚拟人物等模型；
[0051]场景虚拟模块，用于根据接收模块接收到的运动参数和升降信息，及模型库中的模型来虚拟运动者的场景信息；
[0052]发送模块，用于将场景虚拟模块虚拟的场景信息发送给串行通信接口，以使跑步机的控制系统根据串行通信接口收到的虚拟场景信息来控制跑步机的升降；
[0053]显示设备，用来将场景虚拟模块虚拟的场景信息显示出来。显示设备可以是显示器、投影仪、头盔式显示器或电视机等，只要能将计算机虚拟的场景显示出来即可，本实施例对显示设备的具体形式不作限制。
[0054]本实施例中跑步机控制系统采用的单片机为Atmel公司的AT89C51单片机，
[0055]其引脚排列如图2所示，主要特性如下所示:
[0056]1、128*8 位内部 RAM
[0057]2、4KB可编程闪烁存储器
[0058]3、32个可编程I/O线
[0059]4、两个16位定时器/计数器
[0060]5、6个中断源
[0061]6、可编程串行通道
[0062]7、低功耗的闲置和掉电模式
[0063]8、片内振荡器和时钟电路
[0064]本发明实施例提供的虚拟跑步机系统中将AT89C51单片机的PO 口接矩阵式键盘，Pl 口接A/D转换器，P2 口接面板显示单元；P3 口的Tl接心率监测器，INTO接急停装置，P3.6和P3.7接电机和电机转速检测电路，RXD和TXD接串行通信接口，用于和计算机进行数据通信，发送数据时由TXD端送送出，接收数据时由RXD端输入。
[0065]本发明实施例中串行通信接口为RS232接口，图3为RS232接口的引脚图，共有9个信号引脚，各引脚的功能如表1所示。
[0066]表1
[0067]
【权利要求】
1.一种虚拟跑步机系统，包括跑步机及其控制系统，其特征在于，还包括计算机，所述控制系统还包括串行通信接口； 所述串行通信接口用于接收计算机发来的虚拟场景信息；还用于将跑步机的运动参数及控制系统调整的跑步机的升降信息发送给计算机； 所述控制系统用于根据串行通信接口接收到的虚拟场景信息控制跑步机的升降；所述计算机用于根据所述串行通信接口发来的跑步机的运动参数及跑步机的升降信息虚拟场景信息。
2.根据权利要求1所述的虚拟跑步机系统，其特征在于，所述控制系统具体包括:单片机、电机及调节单元； 所述单片机通过电机来控制调节单元，以使调节单元来调节跑步机的速度和坡度。
3.根据权利要求2所述的虚拟跑步机系统，其特征在于，所述调节单元设置在所述跑步机的两侧扶手上。
4.根据权利要求2所述的虚拟跑步机系统，其特征在于，所述跑步机包括面板设置单元和面板显示单元； 面板设置单元与单片机电连接，用于设置跑步机的运动参数信息； 面板显示单元与单片机电连接，用于显示跑步机的运动参数信息。
5.根据权利要求4所述的虚拟跑步机系统，其特征在于，所述跑步机上还设置有心率监测器，用于测量运动者的心率；所述面板显示单元，还用于显示所述心率监测器测量到的运动者的心率。
6.根据权利要求1所述的虚拟跑步机系统，其特征在于，所述跑步机上还设置有急停装置，所述急停装置用于使跑步机停止运转。
7.根据权利要求1所述的虚拟跑步机系统，其特征在于，所述计算机包括接收模块、模型库、场景虚拟模块、发送模块和显示设备； 所述接收模块，用于接收所述串行通信接口发送的跑步机的运动参数及升降信息； 所述模型库，用于存储虚拟场景所需的模型； 所述场景虚拟模块，用于根据接收模块接收到的运动参数和升降信息，及模型库中的模型来虚拟场景信息； 所述发送模块，用于将场景虚拟模块虚拟的场景信息发送给所述串行通信接口 ； 所述显示设备，用于将场景虚拟模块虚拟的场景信息显示出来。
8.—种虚拟跑步机系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括: 跑步机的控制系统将跑步机的运动参数通过串行通信接口发送给计算机； 所述计算机收到跑步机的运动参数后，根据所述运动参数来虚拟场景信息； 所述计算机将虚拟的场景信息通过串行通信接口发送给跑步机的控制系统； 所述跑步机的控制系统收到计算机虚拟的场景信息后，根据所述虚拟场景信息控制跑步机的升降。
9.根据权利要求8所述虚拟跑步机系统的控制方法，其特征在于，所述计算机收到跑步机的运动参数之后，根据所述运动参数来虚拟场景信息之前，还包括: 将最新收到的运动参数与上一次收到的运动参数进行比较，当运动参数的变化超过阈值时，根据最新收到的运动参数重新虚拟场景信息。
【文档编号】A63B22/02GK104069617SQ201410284631
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年6月23日 优先权日:2014年6月23日
【发明者】韩静华 申请人:韩静华