JP6576545B2 - スマートランニングマシンの制御方法 - Google Patents

Description

本発明はフィットネスマシン及び電子制御技術領域に関し、特にスマートランニングマシンの制御方法に関する。

人々の健康に対する意識の高まりに従い、各種フィットネスマシンの使用も日増しに増えている。
中でも、ランニングマシンは幅広く用いられているフィットネスマシンである。
現在、人々はランニングマシンを使用する時には、ボタン、ダイヤル、リモコン或いはスライドスクリーンを使用し、あらかじめ手動でランニングマシンの運行速度を設定しなければならない。
その後、ランニングマシンは、モーターがランニングベルトを駆動し、設定した速度で運行し、使用者はランニングベルト上でその速度でランニングできる。

しかし、ランニング過程では、変速の必要があることが多い。
この際、使用者は手動でランニングマシン上のボタン、ダイヤル、リモコン或いはスライドスクリーン等を操作し、変速操作を実行しなければならない。
ランニングの過程で設定変更操作を行うのは、非常に困難であるばかりか、身体の敏捷性が不良、及び操作がしづらい人にとっては、一定の危険性があり、運動の過程を制限してしまう。

前記先行技術には、ランニングの過程で設定変更操作を行うのは、非常に困難であるばかりか、身体の敏捷性が不良、及び操作がしづらい人にとっては、一定の危険性があり、運動の過程を制限してしまうという欠点がある。

本発明は、ランニングマシン上の使用者の運動状態を正確に判断し、ランニングマシン運行に対する正確な体感制御を実現することにより、使用者は迅速かつスマートにランニングマシンの運動速度を制御でき、使用者は運動過程において安全と安定、及び操作性の良さを感じることができるスマートランニングマシンに関するものである。

本発明はスマートランニングマシンの制御方法を提供し、それは以下のステップを含む。
ステップ１：ホストコンピューター上に、保持区内位置の上限度値及び下限度値を設定する。
ステップ２：ホストコンピューター上に、速度調整比例値を設定する。
ステップ３：赤外線アレイセンサーは、人体の重心位置を捕捉する。該赤外線アレイセンサーは、ランニング台の左、右両側にそれぞれ設置される。
ステップ４：プロセッサーモジュールは、人体重心が保持区内にあるかどうかを検出し、人体重心が保持区内にないなら、次のステップを実行し、人体重心が保持区内にあるなら、ステップ３に戻る。
ステップ５：プロセッサーモジュールは、人体重心が加速区内にあるかどうかを検出し、人体重心が加速区内にないなら、次のステップを実行し、人体重心が加速区内にあるなら、加速信号をモータードライバーに伝送する。モータードライバーはモーターを加速する。こうしてランニングマシンに対する速度制御が完成される。
なお、加速調整量＝（重心実際位置−位置上限度値）×速度調整比例値である。
ステップ６：プロセッサーモジュールは、人体重心が減速区内にあるかどうかを検出し、人体重心が減速区内にないなら、ステップ３に戻る。人体重心が減速区内にあるなら、減速信号をモータードライバーに伝送する。モータードライバーは、モーターに対して減速する。こうしてランニングマシンに対する速度制御が完成される。
なお、減速調整量＝（位置下限度値−重心実際位置）×速度調整比例値である。

該ステップ３は、以下を含む。
ステップ３１：赤外線アレイセンサーは人体のステップ位置データを捕捉し、それをプロセッサーモジュールに伝送して処理する。
ステップ３２：プロセッサーモジュールは、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより大きければ、ステップ３１に戻る。現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより小さければ、次のステップを執行する。
ステップ３３：前回のステップ位置データを保存し、データ最大値Ｘ１として記録する。この時、人体ステップは、ランニングマシンの前端に最も接近している。
ステップ３４：赤外線アレイセンサーは継続して人体のステップ位置データを捕捉し、それを継続してプロセッサーモジュールに伝送し処理する。
ステップ３５：プロセッサーモジュールは、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより小さければ、ステップ３４に戻る。現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより大きければ、次のステップを実行する。
ステップ３６：前回のステップ位置データを保存し、データ最小値Ｘ２として記録する。この時、人体ステップは、ランニングマシンの後端に最も接近している。
ステップ３７：人体重心位置データＸを計算し得ることができる。
なお、Ｘ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２である。

該ステップ３１は、以下を含む。
ステップ３１１：赤外線アレイセンサーは、人体ステップ位置データを捕捉する。
ステップ３１２：プロセッサーモジュールは、人体両足がともにランニング台上にあるかどうかを検出し、人体両足がともにランニング台上にあると検出したなら、ステップ３１１に戻る。人体両足がともにランニング台上にあると検出できなければ、次のステップを実行する。
ステップ３１３：プロセッサーモジュールは、人体両足がランニング台においてオーバーハング状態であるかどうかを検出し、人体両足がランニング台においてオーバーハング状態であると検出したなら、ステップ３１１に戻る。人体両足がランニング台においてオーバーハング状態であることを検出できないなら、現在の状態を片足と記録し、次のステップを実行する。
ステップ３１４：プロセッサーモジュールは、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データに等しいなら、ステップ３１１に戻る。現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データに等しくないなら、現在のステップ位置データを保存する。
ステップ３１５：設定された累計回数に達するまで、現在のステップ位置データを累計する。
ステップ３１６：累計回数を検出し、累計回数に達したなら、累計された現在のステップ位置データを平均化処理し、こうしてステップ位置データの平均値を得て保存し、累計回数が未達成なら、ステップ３１４を実行する。

該ステップ３１１は以下を含む。
ステップ３１１０：赤外線アレイセンサーの赤外線発射通路及び受取通路を設置する。
ステップ３１１１：安定回路の時間を延長する。
ステップ３１１２：赤外線アレイセンサーをオンにし、赤外線を発射する。
ステップ３１１３：赤外線アレイセンサーが信号を受信したかどうかを検出し、赤外線アレイセンサーが信号を受信したなら、障害物がないと判断し、赤外線アレイセンサーが信号を受信しなかったなら、障害物があると判断する。障害物の位置は人体ステップの位置で、対応するデータを記録する。
ステップ３１１４：データを、すべての赤外線通路に記録し、スキャンを完成し、保存する。

本発明構造は理に適い、設計は巧妙で、人体の重心位置を感知することで、ランニングマシンにスマート速度制御を行い、正確にランニングマシン上の使用者の運動状態を判断できることから、ランニングマシン運行に対する正確な体感制御を実現する。これにより使用者は迅速かつスマートにランニングマシンの運動速度を制御でき、運動過程において安全と安定、及び操作性の良さを感じることができる。

本発明の原理図である。 本発明によるスマート速度制御のステップのフローチャートである。 本発明が人体の重心を算出するステップのフローチャートである。 本発明がステップ位置データを処理するステップのフローチャートである。 本発明がステップ位置データを捕捉するステップのフローチャートである。

（一実施形態）
図１に示す通り、本発明によるスマートランニングマシンは、ランニングマシン本体とスマート速度制御システムを有する。
ランニングマシン本体は、ランニング台１とモーター２を有する。
ランニング台１上には、モーター２に接続するランニングベルトを設置する。
スマート速度制御システムは、重心感知デバイス、プロセッサーモジュール４、モータードライバー５とホストコンピューター６を有する。
重心感知デバイスは、複数の赤外線アレイセンサー３を有する。
赤外線アレイセンサー３は、ランニング台１の左、右両側にそれぞれ設置される。
重心感知デバイスは順番に、プロセッサーモジュール４、モータードライバー５とホストコンピューター６に接続し、モータードライバー５はモーター２に接続する。

重心の感知をより正確なものとするため、該赤外線アレイセンサー３は、ランニング台１の左、右両側にそれぞれ均一に設置され、これにより、より正確にランニングマシン上の使用者の運動状態を判断でき、ランニングマシンの運行を正確に制御することができる。

本実施形態中では、ランニング台１は、加速区１１、保持区１２、減速区１３を有する。
加速区１１、保持区１２と減速区１３は、ランニング台１前端から後端へと順番に設置され、またランニング台１後端から前端へと順番に設置される。
こうして、運動の際、使用者の動きはより明瞭となり、使用者の運動に利便性を提供できる。
加速区１１、保持区１２と減速区１３内の赤外線アレイセンサー３の数は、ホストコンピューター６を通して適した調整がなされるため、使用者の各区域内での運動状態を正確かつスピーディに知ることができる。

さらに、ホストコンピューター６は、マンマシンインタフェースで、使用者はマンマシンインタフェースを通して、ランニングマシンを直感的に操作でき、非常に便利である。

図２に示す通り、本発明はさらに、スマートランニングマシンの制御方法を提供し、それは以下を含む。
ステップ１：ホストコンピューター６上に保持区１２内位置の上限度値及び下限度値を設定する。
ステップ２：ホストコンピューター６上に、速度調整比例値を設定する。
ステップ３：赤外線アレイセンサー３は、人体の重心位置を捕捉する。
ステップ４：プロセッサーモジュール４は、人体重心が保持区１２内にあるかどうかを検出し、人体重心が保持区１２内にないなら、次のステップを実行し、人体重心が保持区１２内にあるなら、ステップ３に戻る。
ステップ５：プロセッサーモジュール４は、人体重心が加速区１１内にあるかどうかを検出し、人体重心が加速区１１内にないなら、次のステップを実行し、人体重心が加速区１１内にあるなら、加速信号をモータードライバー５に伝送する。モータードライバー５はモーター２を加速し、こうしてランニングマシンに対する速度制御を完成する。
なお、加速調整量＝（重心実際位置−位置上限度値）×速度調整比例値である。
ステップ６：プロセッサーモジュール４は、人体重心が減速区１３内にあるかどうかを検出し、人体重心が減速区１３内にないなら、ステップ３に戻る。人体重心が減速区１３内にあるなら、減速信号をモータードライバー５に伝送する。モータードライバー５は、モーター２に対して減速し、こうしてランニングマシンに対する速度制御を完成する。
なお、減速調整量＝（位置下限度値−重心実際位置）×速度調整比例値である。

人体重心をより正確に捕捉するため、本実施形態中では、図３に示す通り、ステップ３は、以下を含む。
ステップ３１：赤外線アレイセンサー３は人体のステップ位置データを捕捉し、それをプロセッサーモジュール４に伝送して処理する。
ステップ３２：プロセッサーモジュール４は、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより大きければ、ステップ３１に戻る。現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより小さければ、次のステップを実行する。
ステップ３３：前回のステップ位置データを保存し、データ最大値Ｘ１として記録する。この時、人体ステップは、ランニングマシンの前端に最も接近している。
ステップ３４：赤外線アレイセンサー３は継続して人体のステップ位置データを捕捉し、それを継続してプロセッサーモジュール４に伝送し処理する。
ステップ３５：プロセッサーモジュール４は、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより小さければ、ステップ３４に戻る。現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより大きければ、次のステップを実行する。
ステップ３６：前回のステップ位置データを保存し、データ最小値Ｘ２として記録する。この時、人体ステップは、ランニングマシンの後端に最も接近している。
ステップ３７：人体重心位置データＸを計算し得ることができる。
なお、Ｘ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２である。

ステップデータ処理をより正確にするため、図４に示す通り、この実施形態のステップ３１は、以下を含む。
ステップ３１１：赤外線アレイセンサー３は、人体ステップ位置データを捕捉する。
ステップ３１２：プロセッサーモジュール４は、人体両足がともにランニング台１上にあるかどうかを検出し、人体両足がともにランニング台１上にあることを検出したなら、ステップ３１１に戻る。人体両足がともにランニング台１上にあることを検出できないなら、次のステップを実行する。
ステップ３１３：プロセッサーモジュール４は、人体両足がランニング台１においてオーバーハング状態であるかどうかを検出する。人体両足がランニング台１においてオーバーハング状態であると検出したなら、ステップ３１１に戻る。両足がランニング台１においてオーバーハング状態であることを検出できないなら、現在の状態を片足と記録し、次のステップを実行する。
ステップ３１４：プロセッサーモジュール４は、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データに等しいなら、ステップ３１１に戻る。現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データに等しくないなら、現在のステップ位置データを保存する。
ステップ３１５：設定された累計回数に達するまで、現在のステップ位置データを累計する。
ステップ３１６：累計回数を検出し、累計回数に達したなら、累計された現在のステップ位置データを平均化処理し、こうしてステップ位置データの平均値を得て保存し、累計回数が未達成なら、ステップ３１４を実行する。

ステップ位置データの捕捉をより正確にするため、本実施形態中では、図５に示す通り、ステップ３１１は以下を含む。
ステップ３１１０：赤外線アレイセンサー３の赤外線発射通路及び受取通路を設置する。
ステップ３１１１：安定回路の時間を延長する。
ステップ３１１２：赤外線アレイセンサー３をオンにし、赤外線を発射する。
ステップ３１１３：赤外線アレイセンサー３が信号を受信したかどうかを検出し、赤外線アレイセンサー３が信号を受信したなら、障害物がないと判断し、赤外線アレイセンサー３が信号を受信しなかったなら、障害物があると判断する。障害物の位置は人体ステップの位置で、対応するデータを記録する。
ステップ３１１４：データを、すべての赤外線通路に記録し、スキャンを完成し、保存する。

本発明の使用時には、使用者のステップが異なる区域内（加速区１１、保持区１２或いは減速区１３）にある時には、赤外線アレイセンサー３は区域内使用者のステップ位置を迅速に収集し、データをプロセッサーモジュール４に伝送する。
プロセッサーモジュール４は、速度制御コマンドを、モータードライバー５及びホストコンピューター６に発する。
モータードライバー５は、モーター２を駆動し、ランニングベルトの速度を制御する。
こうしてランニングマシンのスマート速度制御を実現し、使用者はホストコンピューター６上で操作でき、またホストコンピューター６上でスマート速度制御の関連パラメーターをチェックすることができる。

使用者のステップが加速区１１内にあるなら、赤外線アレイセンサー３は信号を感知し、それをプロセッサーモジュール４に伝送する。
プロセッサーモジュール４は、加速コマンドを、モータードライバー５に発し、モータードライバー５は、モーター２を駆動し、ランニングベルトの速度を加速し、こうしてランニングマシンのスマート加速を実現する。

使用者のステップが保持区１２内にあるなら、赤外線アレイセンサー３はその信号を感知し、それをプロセッサーモジュール４に伝送する。
プロセッサーモジュール４は、速度保持コマンドを、モータードライバー５に発し、モータードライバー５は、モーター２を駆動し、ランニングベルトの速度を保持する。
こうして、プロセッサーモジュール４はランニングマシンのスマート速度制御を実現する。

使用者のステップが減速区１１内にあるなら、赤外線アレイセンサー３はその信号を感知し、それをプロセッサーモジュール４に伝送する。
プロセッサーモジュール４は、減速コマンドをモータードライバー５に発し、モータードライバー５はモーター２を駆動してランニングベルトの速度を減速する。こうしてプロセッサーモジュール４はランニングマシンのスマート減速を実現する。

本発明の構造は理に適い、設計は巧妙で、人体の重心位置を感知することで、ランニングマシンはスマート速度制御を行い、正確にランニングマシン上の使用者の運動状態を判断でき、ランニングマシン運行に対する正確な体感制御を実現することができる。これにより使用者は迅速かつスマートにランニングマシンの運動速度を制御でき、使用者は運動過程において安全と安定、及び操作性の良さを感じることができる。

前述した本発明の実施形態は本発明を限定するものではない。よって、本発明により保護される範囲は、特許請求の範囲を基準とする。

１ ランニング台、
１１ 加速区、
１２ 保持区、
１３ 減速区、
２ モーター、
３ 赤外線アレイセンサー、
４ プロセッサーモジュール、
５ モータードライバー、
６ ホストコンピューター。

Claims (3)

1. ホストコンピューター上に保持区内位置の上限度値及び下限度値を設定するステップ１と、
   ホストコンピューター上に、速度調整比例値を設定するステップ２と、
   ランニング台の左右両側にそれぞれ設置される赤外線アレイセンサーは、人体の重心位置を捕捉するステップ３と、
   プロセッサーモジュールは、人体重心が保持区内にあるかどうかを検出し、人体重心が保持区内にないなら、次のステップを実行し、人体重心が保持区内にあるなら、ステップ３に戻るステップ４と、
   プロセッサーモジュールは、人体重心が加速区内にあるかどうかを検出し、人体重心が加速区内にないなら、次のステップ６を実行し、人体重心が加速区内にあるなら、加速信号をモータードライバーに伝送し、モータードライバーはモーターを加速することにより、ランニングマシンに対する速度制御を、
   加速調整量＝（重心実際位置−位置上限度値）×速度調整比例値
   の式で完成するステップ５と、
   プロセッサーモジュールは、人体重心が減速区内にあるかどうかを検出し、人体重心が減速区内にないなら、ステップ３に戻り、人体重心が減速区内にあるなら、減速信号をモータードライバーに伝送し、モータードライバーは、モーターに対して減速することにより、ランニングマシンに対する速度制御を、
   減速調整量＝（位置下限度値−重心実際位置）×速度調整比例値
   の式で完成するステップ６と、
   を含み、
   前記ステップ３は、
   赤外線アレイセンサーは人体のステップ位置データを捕捉し、それをプロセッサーモジュールに伝送して処理するステップ３１と、
   プロセッサーモジュールは、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより大きければ、ステップ３１に戻り、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより小さければ、次のステップを実行するステップ３２と、
   前回のステップ位置データを保存し、データ最大値Ｘ１として記録し、この時、人体のステップは、ランニングマシンの前端に最も接近しているステップ３３と、
   赤外線アレイセンサーは継続して人体のステップ位置データを捕捉し、それを継続してプロセッサーモジュールに伝送し処理するステップ３４２と、
   プロセッサーモジュールは、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより小さければ、ステップ３４に戻り、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データより大きければ、次のステップを実行するステップ３５と、
   前回のステップ位置データを保存し、データ最小値Ｘ２として記録し、この時、人体ステップは、ランニングマシンの後端に最も接近しているステップ３６と、
   Ｘ＝（Ｘ１＋Ｘ２）／２
   の式で人体重心位置データＸを計算するステップ３７と、
   を含むことを特徴とする、スマートランニングマシンの制御方法。
2. 前記ステップ３１は、
   赤外線アレイセンサーは、人体ステップ位置データを捕捉するステップ３１１と、
   プロセッサーモジュールは、人体両足がともにランニング台上にあるかどうかを検出し、人体両足がともにランニング台上にあると検出したなら、ステップ３１１に戻し、人体両足がともにランニング台上にあると検出できなければ、次のステップを実行するステップ３１２と、
   プロセッサーモジュールは、人体両足がランニング台においてオーバーハング状態であるかどうかを検出し、人体両足がランニング台においてオーバーハング状態であると検出したなら、ステップ３１１に戻り、人体両足がランニング台においてオーバーハング状態であることを検出できないなら、現在の状態を片足と記録し、次のステップを実行するステップ３１３と、
   プロセッサーモジュールは、現在のステップ位置データと前回のステップ位置データとを比較し、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データに等しいなら、ステップ３１１に戻り、現在のステップ位置データが、前回のステップ位置データに等しくないなら、現在のステップ位置データを保存するステップ３１４と、
   設定された累計回数に達するまで、現在のステップ位置データを累計するステップ３１５と、
   累計回数を検出し、累計回数に達したなら、累計された現在のステップ位置データを平均化処理し、ステップ位置データの平均値を得て保存し、累計回数が未達成なら、ステップ３１４を実行するステップ３１６と、
   を含むことを特徴とする、請求項１に記載のスマートランニングマシンの制御方法。
3. 前記ステップ３１１は、
   赤外線アレイセンサーの赤外線発射通路及び受取通路を設置するステップ３１１０と、
   安定回路の時間を延長するステップ３１１１と、
   赤外線アレイセンサーをオンにし、赤外線を発射するステップ３１１２と、
   赤外線アレイセンサーが信号を受信したかどうかを検出し、赤外線アレイセンサーが信号を受信したなら、障害物がないと判断し、赤外線アレイセンサーが信号を受信しなかったなら、障害物があると判断し、障害物の位置は人体ステップの位置で、対応するデータを記録するステップ３１１３と、
   データをすべての赤外線通路に記録し、スキャンを完成し、保存するステップ３１１４と、
   を含むことを特徴とする、請求項２に記載のスマートランニングマシンの制御方法。

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