一种用于体育项目的智能训练器械

本发明涉及体育器械信息化领域，具体为一种用于体育项目的智能训练器械。

背景技术：

1、随着健身和运动在人们日常生活中的重要性日益增加，越来越多的人开始关注如何科学、高效、安全地进行运动训练。同时，智能技术的发展使得运动器械逐步向智能化和个性化方向发展。传统的运动器械如跑步机、动感单车等，尽管能够提供一定的运动负荷，但在调节阻力、实时反馈和运动姿态监控等方面仍存在诸多局限性。用户需要手动调整设备的速度和坡度，缺乏对用户生理状态和运动姿态的实时监测与反馈，导致训练的科学性和安全性不足。

2、在家庭或健身房环境中，传统的运动器械通常占据较大的空间，尤其是跑步机等大型器械，当不使用时仍然占用地面空间，降低了空间的利用效率。对于小户型家庭用户或小型健身房来说，这种空间浪费是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于体育项目的智能训练器械，解决传统的运动器械通常占据较大的空间的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种用于体育项目的智能训练器械，包括：

3、底板，所述底板的左侧外壁固定连接有支柱，所述支柱的上表面固定连接有支轴，所述支轴的外壁滑动连接有控制面板，所述支轴的内部固定连接有把手；

4、侧板，所述侧板的外壁转动连接在底板的内壁，所述侧板的外壁固定连接有支撑板，所述支撑板的内壁固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有转盘，所述转盘的外壁设置有传动带，所述传动带的内壁设置有转轴，所述转轴的外壁设置有跑带，所述支撑板的上表面固定连接有防护壳；

5、滑块，所述滑块的内部转动连接在支撑板的外壁，所述滑块的外壁滑动连接在底板的内部；

6、侧块，所述侧块的下表面固定连接在侧板的上表面，所述侧块的上表面固定连接有防护带，所述底板的右侧内壁固定连接有支板，所述支板的外壁转动连接有电动推杆，所述电动推杆的输出端固定连接有收纳板，所述收纳板的外壁固定连接在侧板的中部内壁；

7、塑料卡槽，所述塑料卡槽的外壁固定连接在侧板的外壁，所述塑料卡槽的内部开设有磁铁孔，所述塑料卡槽的内部设置有磁体，所述磁体的外壁设置在磁铁孔的内部，所述塑料卡槽的内部设置有挡板条。

8、优选的，所述底板的下表面固定连接有第一支腿，所述侧板的下表面固定连接有第二支腿。

9、优选的，一种用于体育项目的智能训练器械智能阻力调节系统，包括：

10、传感器模块：

11、心率传感器：嵌入在跑步机手柄内，该传感器通过光学传感技术监测用户的脉搏波动，并实时反馈至控制系统；

12、速度传感器：内置于跑步机底部的传感器，主要用于监测跑带的实际速度，使得速度调整与用户的步频相匹配；

13、步频传感器：通过跑带的加速度传感器采集步频，帮助系统优化用户的步幅、节奏；

14、倾斜角度传感器：用于监控跑步机的坡度角度，用于在不同坡度条件下提供适合的阻力调节；

15、姿态传感器：通过陀螺仪和加速度计监测用户的姿态和步幅，判断用户的跑步动作是否规范，避免因错误动作导致的运动损伤；

16、数据分析模块：

17、实时数据处理单元：通过嵌入式处理器和ai算法对传感器采集的数据进行实时分析，它根据用户的心率、步频和速度数据评估用户的运动状态，包括疲劳度和训练强度；

18、阻力调整算法单元：根据分析数据动态调节跑步机的阻力，包括坡度和速度调节，该算法考虑了用户的生理状态和步伐，使得用户能够在最佳强度下训练；

19、自适应学习算法单元：系统具备自适应能力，随着用户多次使用，系统能够通过大数据积累优化调节逻辑，提供更加个性化的训练计划；

20、控制模块：

21、电动推杆：位于跑步机的后部支架处，用于根据系统指令自动调整跑步机的坡度，提供上坡或下坡模式，增加或减少运动负荷；

22、电机：连接跑带的驱动马达，控制跑步机的速度，并根据用户的步频和心率自动调整速度，使得步调与负荷一致；

23、阻力反馈单元：监控跑带摩擦力与电机反馈，保证阻力调整的平稳性；

24、翻转控制模块：

25、翻转按键/面板控制单元：跑步机控制面板上集成了一个翻转按钮，用户按下按钮后，系统控制电机启动执行翻转操作；

26、移动app控制单元：用户能够通过手机app远程控制跑步机的翻转，app通过蓝牙或wi-fi与跑步机连接，向电动推杆发送指令；

27、自动翻转检测单元：通过用户离开检测和训练结束后的系统提示，自动进入翻转提示模式，系统将自动感知用户是否长时间未使用设备，并询问是否执行翻转操作；

28、安全锁定单元：当跑步机翻转至垂直状态时，启动锁定，防止跑步机在没有用户干预的情况下意外翻转回来。

29、优选的，所述传感器模块网络的构建包括：

30、通过多种传感器实时采集用户的运动数据，包括心率、步频、速度、姿态和坡度信息，传感器的类型主要包括：

31、光学心率传感器：检测用户的脉搏波动，通过血液中的光吸收变化推算心率，数据以每秒5—10次的频率更新；

32、加速度传感器和陀螺仪：用于检测用户的步伐、步频和跑步姿态，加速度传感器捕捉运动中的加速度变化，而陀螺仪则用于检测姿态和角度变化；

33、速度传感器：通过测速模块内嵌在跑带的驱动电机上，检测实际跑步速度。

34、优选的，所述数据分析模块的底层逻辑包括：

35、数据采集与实时传输：

36、传感器实时采集数据，通过有线或无线协议，包括i2c或spi协议，传输到跑步机的中央处理单元，传输采用低延迟传输技术；

37、ai和自适应学习算法单元：

38、ai算法模型：系统使用预训练的ai模型，包括基于决策树、支持向量机或深度学习的神经网络模型，对采集到的用户数据进行分析，实时预测用户的运动状态，包括疲劳度、运动强度、心肺负荷；

39、自适应调节算法：通过ai算法和历史训练数据，系统自动学习用户的训练习惯，并逐步调整算法，使其提供更精确的个性化调节；

40、实时响应逻辑：当用户的心率或步频发生显著变化时，数据分析模块通过匹配ai模型的参数和用户当前的数据，判断用户是否处于高强度或低强度状态，进而调整跑步机的坡度和速度，调整幅度遵循非线性响应逻辑，避免突然的阻力变化对用户产生不适。

41、优选的，所述控制模块的控制逻辑与底层执行包括：

42、控制系统使用pid控制算法来控制跑步机的电动坡度调节器和速度调节器，pid算法通过实时反馈进行调节，保证坡度和速度调节的平滑性；

43、速度控制：根据用户的步频、速度和心率数据，系统通过pwm控制电机的输出，调节跑带的速度，速度的变化根据pid算法的反馈，逐步调整，避免突然的速度变化；

44、坡度控制：坡度调节采用电动升降，基于用户的疲劳度和ai模型的决策，控制坡度的旋转方向和角度。

45、优选的，所述翻转控制模块的底层逻辑包括：

46、控制逻辑：

47、用户通过控制面板、按键或移动app发出翻转指令，信号传递到主控单元，系统执行翻转动作；

48、翻转过程中，通过霍尔效应传感器感知翻转角度与位置，系统将翻转电机的旋转角度控制在预设范围内，使得翻转至指定位置后自动停止；

49、翻转锁定机制：

50、翻转结束后，锁定装置自动启动，防止跑步机在不适合的情况下被意外恢复至使用状态，锁定机制通过电磁锁实现，接收到翻转完成的反馈信号后，电磁锁启动，将跑带牢牢锁定在垂直位置。

51、优选的，还包括用户交互模块：

52、触控显示面板单元：

53、实时数据显示：在跑步过程中，面板会显示用户的心率、速度、跑步时间、步频、卡路里消耗在内的关键信息，帮助用户实时监控自己的运动状态；

54、训练模式选择单元：用户通过在触控面板上选择不同的训练模式，包括燃脂模式、间歇跑步和心率控制；

55、智能调节反馈单元：当系统自动调节坡度或速度时，面板会实时显示调整后的数值变化，提供用户视觉反馈；

56、语音提示单元：

57、姿态纠正提示：系统通过语音提示用户是否需要调整跑步姿势，包括步幅不正确或身体倾斜时；

58、运动进度提示：在训练过程中，系统会语音告知用户当前训练进展，包括已完成多少距离、训练时间以及接下来需要增加或减少的阻力；

59、移动端app单元：

60、远程控制：用户能够通过手机app控制跑步机的开启、关闭、速度调整、坡度设置的功能；

61、训练数据同步单元：跑步机的所有训练数据会实时同步至app，用户能够在手机上查看详细的训练报告，并根据历史数据制定个性化的训练计划。

62、优选的，所述用户交互模块的实现包括：

63、触控面板与数据接口：

64、系统采用arm架构的微控制器驱动触控显示屏，屏幕通过i2c或spi接口与主控制单元通信，实时数据显示通过传感器数据流处理后在屏幕上显示，提供用户实时反馈；

65、移动app与无线通信：

66、用户能够通过蓝牙或wi-fi连接移动app，远程控制跑步机的运行和翻转操作，app通过ble与跑步机通信，发送指令并接收数据，数据同步采用websocket或restapi技术，将运动数据上传至云端，供用户分析与存储；

67、语音提示单元：

68、系统内置语音识别与合成模块，通过麦克风接收用户的语音指令并执行相关操作，或通过扬声器向用户提供语音提示，语音系统与控制模块交互，使得用户在姿态不正确时得到提示；

69、训练模式选择单元与反馈：

70、用户能够通过触控面板或app选择不同的训练模式，每种模式会触发不同的ai算法，决定坡度、速度的初始设置和调整规则。

71、优选的，一种用于体育项目的智能训练器械智能阻力调节系统运行方法，包括以下步骤：

72、s1.系统初始化与用户识别

73、s1.1：用户上机后，通过触控面板或app激活跑步机，系统开始初始化；

74、s1.2：心率传感器、速度传感器、步频传感器、姿态传感器开始工作，系统进入数据采集模式；

75、s1.3：用户通过面板选择训练模式，选择自动模式时，系统会基于用户的初始状态设定初始的坡度和速度；

76、s2.运动数据实时采集与传输

77、s2.1：跑步机启动，用户开始运动，传感器网络实时采集用户的运动数据，包括心率、步频、速度、姿态、坡度；

78、s2.2：采集的数据通过传感器接口传输至中央处理单元；

79、s2.3：数据分析模块对数据进行初步过滤与清洗，去除噪声数据和异常值；

80、s3.数据分析与智能响应

81、s3.1：ai算法启动，分析用户的实时运动数据，系统基于心率、速度、步频和姿态数据计算用户的疲劳状态和运动强度；

82、s3.2：根据ai模型的预测结果，系统判断是否需要调整跑步机的坡度和速度，用户的心率较高或疲劳度增加时，系统自动降低坡度或减速，反之则提高坡度或加速；

83、s3.3：实时阻力调节系统根据pid控制算法逐步调整电机的功率输出，调整坡度和速度，使得调节平滑且无突兀；

84、s4.用户运动反馈与调整

85、s4.1：系统实时反馈用户的运动数据，用户能够在显示屏上查看心率、速度、步频、卡路里消耗的信息，系统根据这些数据提供语音或视觉提示；

86、s4.2：用户的跑步姿态不正确时，包括步幅过小或身体前倾，姿态传感器将检测到异常，系统通过语音提示用户纠正姿态；

87、s4.3：用户能够通过触控面板或app随时手动调整跑步机的速度和坡度，也能够继续保持系统的自动调节功能；

88、s5.运动结束与自动翻转提示

89、s5.1：用户完成训练后，通过面板或app选择“停止”按钮，系统进入运动结束状态；

90、s5.2：系统根据用户的心率下降和速度逐渐减慢的情况，判断用户是否已经完全结束运动，并提示用户是否需要执行翻转收纳操作；

91、s5.3：用户确认翻转后，翻转控制系统启动，进入翻转流程；

92、s6.翻转收纳操作

93、s6.1：翻转控制系统接收到翻转指令后，电动推杆启动，驱动侧块开始动作，并且滑块在底板的内部滑动，最后带动跑带逐渐向上翻转；

94、s6.2：当跑步机达到翻转的垂直状态时，电动推杆停止工作，电磁锁启动，将跑步机锁定在垂直位置；

95、s7.安全保障与异常处理

96、s7.1：在翻转过程中，系统检测到障碍物时，超声波或红外传感器会发出警报并暂停翻转操作；

97、s7.2：翻转完成后，系统进入休眠模式，电磁锁使得跑步机锁定在翻转状态，不会意外启动；

98、s8.恢复使用与解锁

99、s8.1：用户再次通过面板或app启动跑步机时，系统自动解锁电磁锁，并激活电动推杆，使跑步机恢复水平状态。

100、本发明提供了一种用于体育项目的智能训练器械。具备以下有益效果：

101、1、本发明通过自动翻转收纳功能允许用户在不使用跑步机时，将其垂直收纳，极大地节省了空间，这一功能尤其适用于家用健身房或空间较小的健身房，确保在使用完跑步机后，设备能够轻松收纳而不占用过多空间，方便用户在有限空间内使用设备，并且收纳过程自动化，无需繁琐的手动操作。

102、2、本发明通过智能阻力调节系统能够实时根据用户的运动数据(如心率、步频、速度等)自动调节跑步机的坡度和速度，从而为每个用户提供个性化的训练计划。ai算法通过分析用户的运动强度、疲劳度和生理状态，动态调整跑步机的参数，确保训练的强度适应用户的体能状态，使每个人都能在最合适的负荷下进行训练。

103、3、本发明通过结合自适应学习算法，系统能够学习用户的训练习惯，并随着多次使用优化训练计划。这种技术不仅能够确保每次训练的强度和效果最大化，还能根据用户的进步动态调整训练模式和阻力，使训练更加高效。

104、4、本发明系统通过姿态传感器实时监控用户的跑步姿势，并通过语音提示用户纠正不正确的跑步姿态，帮助用户避免因姿势不当造成的运动损伤。同时，系统会根据用户的疲劳度自动降低阻力负荷，防止过度训练导致的肌肉或关节损伤。

105、5、本发明通过采用接触电板加磁吸的方式对跑步机进行直接控制，将磁吸档板条推开，从而使磁吸档板条一端的接触电板从电插处脱出从而断开通路，使该跑步机断电，从而可以达到当它损坏时只会使电机停止工作，而不会产生失误的安信号，从而导致防护失败；并不与现有的跑步机电子电路板有电性连接，避免了重新设计电路板，重新写程序的问题，只需要增加一段手接电路就可以；和采用磁吸固定，只需要不大的力就可以断开电机电路，而磁吸固定也可以在跑步机小频率震动时不会脱落的效果。