一种实现力量训练的方法及终端与流程

1.本发明涉及力量训练技术领域，尤其涉及一种实现力量训练的方法及终端。


背景技术：

2.力量训练是指通过身体克服阻力以达到强健肌肉目的的一种运动方式；力量训练可以刺激肌肉的生长，使肌肉更强壮，促进脂肪快速燃烧。现有技术中越来越多地采用智能化的力量训练设备，能够帮助用户完成力量训练，在训练过程中会存在各种参数数据，包括数字力量、系统阻力、摩擦力等等，由于力量训练设备的长期使用以及每次力量训练的情况都不同，如果不对这些数据进行监测调节，将会大大影响力量训练的有效性。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：提供了一种实现力量训练的方法及终端，能够提高力量训练的有效性。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
5.一种实现力量训练的方法，包括步骤：
6.实时获取力量训练过程中的参数数据；
7.采用与所述参数数据对应的数据调节方法实时确定与所述参数数据对应的调节数据；
8.根据所述调节数据对所述力量训练过程中的所述参数数据进行实时调整。
9.为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
10.一种实现力量训练的终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
11.实时获取力量训练过程中的参数数据；
12.采用与所述参数数据对应的数据调节方法实时确定与所述参数数据对应的调节数据；
13.根据所述调节数据对所述力量训练过程中的所述参数数据进行实时调整。
14.本发明的有益效果在于：
15.通过实时获取力量训练过程中的参数数据，采用与其对应的数据调节方法实时确定调节数据，并根据其对参数数据进行实时调整，能够对力量训练中的参数数据进行实时地调节，使其适应不同的力量训练情况，提高了力量训练的有效性。
附图说明
16.图1为本发明实施例的一种实现力量训练的方法的步骤流程图；
17.图2为本发明实施例的一种实现力量训练的方法的结构示意图；
18.图3为本发明实施例实现力量训练的方法中得到输出负载调节数据的流程图；
19.图4为本发明实施例实现力量训练的方法中进行力量训练的健身设备的结构示意
图。
具体实施方式
20.为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
21.请参照图1，本发明实施例提供了一种实现力量训练的方法，包括步骤：
22.实时获取力量训练过程中的参数数据；
23.采用与所述参数数据对应的数据调节方法实时确定与所述参数数据对应的调节数据；
24.根据所述调节数据对所述力量训练过程中的所述参数数据进行实时调整。
25.从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过实时获取力量训练过程中的参数数据，采用与其对应的数据调节方法实时确定调节数据，并根据其对参数数据进行实时调整，能够对力量训练中的参数数据进行实时地调节，使其适应不同的力量训练情况，提高了力量训练的有效性。
26.进一步地，所述参数数据包括摩擦力；
27.所述s2包括：
28.实时获取力量训练过程中的训练状态、速度状态、加速度、拉力以及训练设备显示的数字力量，根据所述训练状态、速度状态、加速度、拉力以及训练设备显示的数字力量实时确定所述摩擦力对应的摩擦力调节数据；
29.所述s3包括：
30.根据所述摩擦力调节数据对所述力量训练过程中的摩擦力进行实时消除。
31.进一步地，所述训练状态包括向心收缩与离心伸张；
32.所述速度状态包括加速与减速；
33.所述根据所述训练状态、速度状态、加速度、拉力以及训练设备显示的数字力量实时确定所述摩擦力对应的摩擦力调节数据包括：
34.若所述速度状态为所述加速，且所述训练状态为所述向心收缩，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
35.f＝f
‑
mg
‑
ma；
36.若所述速度状态为所述减速，且所述训练状态为所述向心收缩，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
37.f＝f
‑
mg+ma；
38.若所述速度状态为所述加速，且所述训练状态为所述离心伸张，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
39.f＝mg
‑
ma
‑
f；
40.若所述速度状态为所述减速，且所述训练状态为所述离心伸张，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
41.f＝mg+ma
‑
f；
42.式中，m表示所述数字力量，g表示重力加速度，a表示所述加速度，f表示所述拉力。
43.由上述描述可知，正常情况下由于用户使用力量训练设备从初始位置到末端位置
的运动过程中，会使得器材(哑铃、杠铃等)从速度0加速到某一个速度再减速到速度0，这个加减速的过程中存在加速度，同时还存在系统摩擦力，而不同的训练状态与速度状态下的摩擦力不同，通过实时获取训练状态和速度状态来得到摩擦力调节数据，并根据其对摩擦力进行消除，有效地消除了力量训练过程中的摩擦力。
44.进一步地，所述参数数据包括阻力；
45.所述s2包括：
46.建立所述阻力对应的回归分析模型，所述回归分析模型表示的是所述阻力与其对应的训练设备显示的数字力量的对应关系；
47.实时获取所述阻力对应的训练设备显示的数字力量；
48.根据所述回归分析模型与所述数字力量得到与所述阻力对应的阻力调节数据；
49.所述s3包括：
50.根据所述阻力调节数据对所述力量训练过程中的阻力进行实时补偿。
51.进一步地，所述建立所述阻力对应的回归分析模型包括：
52.使用离散采样方法计算不同的数字力量对应的阻力，得到阻力集合；
53.对所述阻力集合及其对应的数字力量集合进行回归分析，得到所述回归分析模型。
54.由上述描述可知，由于力量训练设备存在系统阻力，且由于批次差异以及设备使用情况，会存在系统阻力差异，采用离散采样与回归分析方法建立回归分析模型，根据该回归分析模型与实时获取的数字力量得到阻力调节数据，能够对实时获取的阻力进行补偿，使得力量训练设备输出的数字力量与设定的数字力量不会因为阻力而存在差异，提高了力量训练的有效性。
55.进一步地，所述参数数据包括数字力量；
56.所述s2包括：
57.实时获取所述数字力量对应的预设稳定速度、当前时刻速度、所述当前时刻速度对应的前一时刻速度以及前一时刻输出负载；
58.初始化输出负载调节数据；
59.根据所述当前时刻速度与所述预设稳定速度得到所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值；
60.根据所述当前时刻速度与所述前一时刻速度得到所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值；
61.根据所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值得到与所述数字力量对应的输出负载调节数据；
62.所述s3包括：
63.根据所述输出负载调节数据对所述力量训练过程中的数字力量进行实时调整。
64.进一步地，所述根据所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值得到与所述数字力量对应的输出负载调节数据包括：
65.若所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值均大于预设值，则所述输出负载调节数据f(k)为：
66.f(k)＝f(k
‑
1)+a*error；
67.若所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值大于所述预设值，且所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值小于或等于所述预设值，或者所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值均小于或等于所述预设值，则所述输出负载调节数据f(k)为：
68.f(k)＝f(k
‑
1)；
69.若所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值小于或等于所述预设值，且所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值大于所述预设值，则所述输出负载调节数据f(k)为：
70.f(k)＝f(k
‑
1)+b*error；
71.式中，f(k)表示当前时刻k的输出负载调节数据，a表示第一常量系数，b表示第二常量系数，error表示所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值。
72.由上述描述可知，在力量训练过程中数字力量需要根据用户需要进行实时调整，基于当前时刻速度、预设稳定速度以及前一时刻速度来得到输出负载调节数据，使用输出负载调节数据对数字力量进行调整来应对用户需要，实现了动态数字力量。
73.进一步地，所述参数数据包括第一电机力矩与第二电机力矩；
74.所述s2包括：
75.实时按照预设规则判断所述第一电机力矩与第二电机力矩是否一致，若否，则根据预设的电机自校准规则得到与所述第一电机力矩与第二电机力矩对应的力矩调节数据；
76.所述s3包括：
77.根据所述力矩调节参数对所述训练过程中的第一电机力矩与第二电机力矩进行实时矫正。
78.由上述描述可知，由于电机生产工艺不可能让两个电机的性能完全一致，且在力量训练设备在长时间使用后，可能存在电机差异化退磁的情况，导致左右电机实际输出的数字力量有差异，因此根据预设的电机自校准规则得到与第一电机力矩与第二电机力矩对应的力矩调节数据，根据其对第一电机力矩与第二电机力矩进行实时矫正，实现了左右电机力矩矫正，保证了左右电机的一致性，从而使左右电机输出的数字力量保持一致，提高了力量训练的有效性。
79.进一步地，还包括步骤：
80.实时获取所述力量训练过程中的训练模式；
81.判断所述训练模式是否为杠铃杆模式，若是，则获取所述杠铃杆模式对应的第一电机转动数据、第二电机转动数据、杠铃杆运动状态以及加速度；
82.判断所述第一电机转动数据与第二电机转动数据是否一致且均未超过预设安全阈值，若否，则切断所述杠铃杆模式，若是，则判断所述杠铃杆运动状态是否处于异常状态，若是，则切断所述杠铃杆模式，若否，则判断所述加速度是否约等于预设异常值，若是，则切断所述杠铃杆模式。
83.由上述描述可知，由于杠铃杆模式下的卧推、深蹲等训练姿势，会导致杠铃杆压在人体之上，有一定的系统危险性，根据获取的杠铃杆模式对应的第一电机转动数据、第二电机转动数据、杠铃杆运动状态以及加速度来判断当前的杠铃杆模式是否处于不安全状态，若处于不安全状态，则切断杠铃杆模式，以此实现了杠铃杆模式的安全保护，提高了力量训
练的安全性。
84.请参照图2，本发明另一实施例提供了一种实现力量训练的终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实现力量训练的方法中的各个步骤。
85.实施例一
86.名称解释：
87.向心收缩：肌肉收缩，电机被动反转，用户对电机做功；
88.离心伸张：肌肉伸张，电机主动正转，电机对用户做功；
89.本实施例进行力量训练的健身设备的结构如图4所示，包括：
90.用户交互界面：用户通过用户交互界面进行交互，比如设置数字力量大小、训练模式，查看运动结果等；
91.制动器：包括制动器a与制动器b，制动器a、b可以独立，如手柄，也可以将制动器a与b连接，如杠铃杆；
92.拉力线缆：连接制动器和三相电机，线缆缠绕在三相电机机身上；
93.三相电机：包括三相电机a与三相电机b；
94.位置传感器：采用磁编码器、旋转光学编码器以及其他传感器；
95.控制器：通过用户设置的数字力量信息、三相电机反馈的电流信息、位置传感器的位置信息、时间信息等，进行运算，最终得到实时的三相电流信息，输出给三相电机；
96.电源：满足设备供电需求；
97.卸能模块：整个过程包括三相电机对制动器做功和制动器对三相电机做功两个阶段(即三相电机的正转与反转)，当制动器对三相电机做功时，需要将做功产生的额外能量释放掉，以保证系统安全地工作；
98.机身：满足整体系统的设计和使用需求；
99.请参照图1，本实施例的一种实现力量训练的方法，包括步骤：
100.s1、实时获取力量训练过程中的参数数据；
101.其中，所述参数数据包括摩擦力；
102.具体的，实时获取力量训练过程中的设备摩擦力；
103.s2、采用与所述参数数据对应的数据调节方法实时确定与所述参数数据对应的调节数据；
104.具体的，实时获取力量训练过程中的训练状态、速度状态、加速度、拉力以及训练设备显示的数字力量，根据所述训练状态、速度状态、加速度、拉力以及训练设备显示的数字力量实时确定所述摩擦力对应的摩擦力调节数据；
105.优选的，所述拉力可以通过外置的拉力传感器实时获取；
106.其中，所述训练状态包括向心收缩与离心伸张；
107.所述速度状态包括加速与减速；
108.所述根据训练状态、速度状态、加速度、拉力以及训练设备显示的数字力量实时确定所述摩擦力对应的摩擦力调节数据包括：
109.若所述速度状态为所述加速，且所述训练状态为所述向心收缩，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
110.f＝f
‑
mg
‑
ma；
111.若所述速度状态为所述减速，且所述训练状态为所述向心收缩，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
112.f＝f
‑
mg+ma；
113.若所述速度状态为所述加速，且所述训练状态为所述离心伸张，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
114.f＝mg
‑
ma
‑
f；
115.若所述速度状态为所述减速，且所述训练状态为所述离心伸张，则所述摩擦力对应的摩擦力调节数据f为：
116.f＝mg+ma
‑
f；
117.式中，m表示所述数字力量，g表示重力加速度，a表示所述加速度，f表示所述拉力；
118.s3、根据所述调节数据对所述力量训练过程中的所述参数数据进行实时调整；
119.具体的，根据所述摩擦力调节数据对所述力量训练过程中的摩擦力进行实时消除；
120.在传统的情况下，由于用户使用传统训练设备时从初始位置到末端位置的运动过程，会使得器材(哑铃、杠铃等)从速度为0加速到某一个速度再减速到速度为0的状态，这个过程存在加速度a，同时还存在设备摩擦力，而本实施例通过模拟出传统训练设备的带有加速度的力量变化感，来实现摩擦力的实时消除。
121.实施例二
122.请参照图1，本实施例在实施例一的基础上进一步限定了如何对力量训练过程中的阻力进行实时调整，具体为：
123.所述s1中的参数数据包括阻力；
124.具体的，实时获取力量训练过程中的设备阻力；
125.所述s2包括：
126.建立所述阻力对应的回归分析模型，所述回归分析模型表示的是所述阻力与其对应的训练设备显示的数字力量的对应关系；
127.其中，使用离散采样方法计算不同的数字力量对应的阻力，得到阻力集合；
128.对所述阻力集合及其对应的数字力量集合进行回归分析，得到所述回归分析模型；
129.具体的，由于不同的数字力量f下，设备阻力f也是不一样的，以5kg为增长单位进行5～50kg的数字力量分别对应的阻力的测试，得到阻力集合{f5，f10，f15，
…
，f50}；
130.对阻力集合{f5，f10，f15，
…
，f50}和数字力量集合{f5，f10，f15，
…
，f50}进行回归分析，得到回归分析方程；
131.实时获取所述阻力对应的训练设备显示的数字力量；
132.根据所述回归分析模型与所述数字力量得到与所述阻力对应的阻力调节数据；
133.所述s3包括：
134.根据所述阻力调节数据对所述力量训练过程中的阻力进行实时补偿。
135.实施例三
136.请参照图1、3，本实施例在实施例一或实施例二的基础上进一步限定了如何对力
量训练过程中的数字力量进行实时调整，具体为：
137.用户可以根据自己的训练需求在健身设备的用户交互界面设置数字力量；
138.所述s1中的参数数据包括数字力量；
139.具体的，实时获取力量训练过程中的数字力量；
140.所述s2包括：
141.实时获取所述数字力量对应的预设稳定速度、当前时刻速度、所述当前时刻速度对应的前一时刻速度以及前一时刻输出负载；
142.初始化输出负载调节数据；
143.根据所述当前时刻速度与所述预设稳定速度得到所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值；
144.根据所述当前时刻速度与所述前一时刻速度得到所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值；
145.根据所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值得到与所述数字力量对应的输出负载调节数据；
146.其中，若所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值均大于预设值，则所述输出负载调节数据f(k)为：
147.f(k)＝f(k
‑
1)+a*error；
148.若所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值大于所述预设值，且所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值小于或等于所述预设值，或者所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值以及所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值均小于或等于所述预设值，则所述输出负载调节数据f(k)为：
149.f(k)＝f(k
‑
1)；
150.若所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值小于或等于所述预设值，且所述当前时刻速度与所述前一时刻速度的差值大于所述预设值，则所述输出负载调节数据f(k)为：
151.f(k)＝f(k
‑
1)+b*error；
152.式中，f(k)表示当前时刻k的输出负载调节数据，a表示第一常量系数，b表示第二常量系数，error表示所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值；
153.其中，所述预设值为0；
154.具体的，如图3所示，实时获取数字力量对应的vref、v(k)、v(k
‑
1)以及f(k
‑
1)；
155.将输出负载调节数据f(k)初始化为预设初始负载f0，即f(k)＝f0；
156.计算得到v(k)与vref的差值error，即error＝v(k)
‑
vref；
157.计算得到v(k)与v(k
‑
1)的差值verror，即verror＝v(k)
‑
v(k
‑
1)；
158.判断error是否大于0，若是，则判断verror是否大于0，若是，则更新f(k)＝f(k
‑
1)+a*error，否则更新f(k)＝f(k
‑
1)；
159.若否，则判断verror是否小于或等于0，若是，则更新f(k)＝f(k
‑
1)，若否，则更新f(k)＝f(k
‑
1)+b*error；
160.式中，f(k)表示当前时刻k的输出负载调节数据，a表示第一常量系数，b表示第二常量系数，error表示所述当前时刻速度与所述预设稳定速度的差值；
161.其中，需要对f(k)进行限幅，即f(k)应处于f0与预设最大负载fref之间；
162.所述s3包括：
163.根据所述输出负载调节数据对所述力量训练过程中的数字力量进行实时调整；
164.上述部分实现了力量训练的恒速模式，即向心收缩或者离心伸张的运动过程中，系统会稳定在某个设定好的速度vref，通过实时调整不同的数字力量来应对用户的加减力量；
165.其中，力量训练的训练模式还包括助力模式、离心模式以及铁链模式，用户可在健身设备的用户交互界面选择需要的训练模式；
166.在助力模式下，实时获取前一次的运动范围阈值以及当前运动范围阈值，运动范围阈值指用户拉动拉力线的距离变化信息(从最近端到最远端的绝对位置信息，即相对拉力线零点的距离)；
167.若当前运动范围阈值在前一次的运动范围阈值的10％
‑
90％之间，且预设时间内的位置信息变化小于预设变化值，则降低数字力量；
168.在离心模式下，实时获取训练状态，若训练状态为离心伸张，则在离心伸张的过程中增大数字力量来达到高效训练的目的；
169.在铁链模式下，实时获取训练状态，若所述训练状态为向心收缩，则获取向心收缩对应的初始位置、初始力量与当前位置，根据初始位置、初始力量与当前位置更新当前数字力量f1，即f1＝f0+k(s
‑
s0)，f0表示初始力量，k表示常数系数，s表示当前位置，s0表示初始位置。
170.实施例四
171.请参照图1，本实施例在实施例一、实施例二或实施例三的基础上进一步限定了如何实现力量训练过程中的双电机力矩矫正，具体为；
172.所述s1中的参数数据包括第一电机力矩与第二电机力矩；
173.具体的，实时获取力量训练过程中的第一电机力矩与第二电机力矩；
174.所述s2包括：
175.实时按照预设规则判断所述第一电机力矩与第二电机力矩是否一致，若否，则根据预设的电机自校准规则得到与所述第一电机力矩与第二电机力矩对应的力矩调节数据；
176.具体的，若缓慢增加数字力量时，第一电机与第二电机的运动状态为同步静止，则判断第一电机力矩与第二电机力矩一致，若再次增加数字力量时，第一电机与第二电机的运动状态为非同步转动(即一边电机先转动，然后再带动另一边电机)，则判断第一电机力矩与第二电机力矩不一致，根据预设的电机自校准规则得到与第一电机力矩与第二电机力矩对应的力矩调节数据；
177.所述s3包括：
178.根据所述力矩调节参数对所述训练过程中的第一电机力矩与第二电机力矩进行实时矫正。
179.实施例五
180.本实施例在实施例一、实施例二、实施例三或实施例四的基础上进一步限定了如何在力量训练过程中进行实时安全保护，具体为：
181.实时获取所述力量训练过程中的训练模式；
182.判断所述训练模式是否为杠铃杆模式，若是，则获取所述杠铃杆模式对应的第一电机转动数据、第二电机转动数据、杠铃杆运动状态以及加速度；
183.其中，杠铃杆模式是将制动器a与b连接，再连接三相电机a与b；
184.判断所述第一电机转动数据与第二电机转动数据是否一致且均未超过预设安全阈值，若否，则切断所述杠铃杆模式，若是，则判断所述杠铃杆运动状态是否处于异常状态，若是，则切断所述杠铃杆模式，若否，则判断所述加速度是否约等于预设异常值，若是，则切断所述杠铃杆模式；
185.其中，所述异常状态为杠铃杆运动状态在上一运动周期的0
‑
20％或者80％
‑
100％，且保持不动超过预设时间；
186.所述预设时间可根据实际情况进行设置，本实施例中预设时间为5秒，所述运动周期为一个完整动作循环，即从最近端位置运动到最远端位置后再回到最近端位置；
187.所述预设异常值i＝(f
‑
mg
‑
f’)/g，f表示所述杠铃杆模式对应的数字力量，m表示杠铃杆质量，f’表示摩擦力，g表示重力加速度；
188.需要注意的是，第一电机转动数据与第二电机转动数据不一致且均超过预设安全阈值，则表示杠铃杆倾斜，杠铃杆运动状态处于异常状态，则表示用户被杠铃杆压着无法完成动作，加速度约等于预设异常值，则表示杠铃杆脱手，以上三种情况的发送，均会触发切断杠铃杆模式，实现安全保护。
189.实施例六
190.请参照图2，一种实现力量训练的终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现实施例一、实施例二、实施例三、实施例四或实施例五中的步骤。
191.综上所述，本发明提供的一种实现力量训练的方法及终端，实时获取力量训练过程中的参数数据；采用与所述参数数据对应的数据调节方法实时确定与所述参数数据对应的调节数据；根据所述调节数据对所述力量训练过程中的所述参数数据进行实时调整，所述参数数据包括摩擦力、阻力、数字力量、第一电机力矩与第二电机力矩，能够在力量训练过程中分别实现摩擦力的消除、阻力的补偿、动态数字力量以及双电机力矩矫正，并且在训练状态为杠铃杆模式时，根据获取的杠铃杆模式对应的第一电机转动数据、第二电机转动数据、杠铃杆运动状态以及加速度来判断当前的杠铃杆模式是否处于不安全状态，若处于不安全状态，则切断杠铃杆模式，实现了杠铃杆模式的安全保护，提高了力量训练的有效性。
192.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。