一种智能化健身指导系统及其闭环指导方法

一种智能化健身指导系统及其闭环指导方法
【专利摘要】本发明公开了一种智能化健身指导系统及其闭环指导方法，其特征是组成包括：由问卷单元、运动目标推理单元、运动方案生成单元、健身管理单元构成的远程服务平台、健康体征测试模块、运动能力测试模块、智能化健身器械模块；问卷单元用于收集用户基本信息和健康信息；健康体征测试模块用于采集用户初始健康体征的测试指标数据；运动能力测试模块用于采集用户初始运动能力的测试指标数据；运动目标推理单元用于获得用户运动目标；运动方案生成单元用于生成运动方案；智能化健身器械模块用于执行运动方案；健身管理单元用于运动效果的评估和运动方案的调整。本发明通过检测、评估、健身、反馈的一整套软硬件系统，基于用户健康检测的基础上，实现科学健身的需求。
【专利说明】一种智能化健身指导系统及其闭环指导方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及运动健身及服务系统，具体地说是一种智能化健身训练指导系统及其 闭环指导方法。

【背景技术】
[0002] 随着国民生活水平的提高和经济的快速发展，人们关注的不再仅仅是衣食住行， 对健康和缓解压力的需求也在增加，健康和解压必然离不开运动健身，运动健身领域的人 群消费也在逐步的提高。运动健身领域是服务业的支柱之一，各种大大小小的健身场所为 适应这一需求而发展起来，体育产业化也被逐步的开发。
[0003] 虽然健身产业逐步发展，也近成熟，但是依然存在很多问题，如下：
[0004] 1、目前的健身场所关注的重点大多在训练器械上，而忽视了对用户的健康体征和 运动能力进行全面的检测，健身指导存在较大的漏洞，用户的健康存在隐形的风险，容易造 成运动损伤，并且无法定期检测来评估健身的效果，很难评定健身指导方案的有效性。
[0005] 2、健身场所对用户的健身指导主要依靠健身教练的个人经验，缺乏一整套完整的 健身指导系统，对用户的健身目标和健身效果缺乏长久的规划，只针对用户进行一次性指 导，并没有根据健身效果来调整指导方案，从而不能形成系统化的健身指导方法，健身指导 缺乏科学性和连贯性。
[0006] 3、健身场所对用户的管理原始粗放，往往仅关注用户的健身次数，并且健身场所 的健身器材较为孤立，对用户健身的运动量缺乏整体、定量的评估，所以对用户的健身效果 也难以评估，用户自己也缺乏对健身的宏观把握。
[0007] 4、传统健身场所对用户的健康信息缺乏批量的收集，健身教练关注的大多是美体 塑形，缺乏对健康知识的全面把握，所以对存在慢性疾病或有疾病史的用户，无法给予正确 的健身指导，运动风险较大。
[0008] 5、传统健身场所的健身器械智能化程度低，而且运动过程比较死板，缺乏人性化 服务。
[0009] 目前国家也十分关注国民体质健康，尤其是学生或其他特征人群（如老年人、长 久静坐人群等）的体质健康状况，对大学生运动健身的经费投入也在增加，但是收效甚微。 很多管理机构也认识到体质健康的重要性，如高校为响应国家政策而创建了体育馆，但是 因缺乏对人群体质健康进行从检测到健身的一整套软硬件系统，而导致对体质健康的关注 仅停留于形式，指导较为散乱，缺乏系统性，体质健康指导也缺乏实用价值。


【发明内容】

[0010] 本发明是为避免现技术所存在的不足之处，提出一种包括检测、评估、健身、反馈 的一整套软硬件智能化健身指导系统及其闭环指导方法，基于用户健康检测的基础上，对 用户进行智能化的健身指导，从而实满足科学、智能化的健身需求。
[0011] 本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
[0012] 本发明一种智能化健身指导系统的特点是组成包括：由问卷单元、运动目标推理 单元、运动方案生成单元、健身管理单元构成的远程服务平台、健康体征测试模块、运动能 力测试模块、智能化健身器械模块；
[0013] 所述问卷单元用于收集用户基本信息和用户健康信息并提供给所述运动目标推 理单元，同时根据所述用户基本信息和用户健康信息，进行用户筛选获得适宜运动健身人 群，并进行运动风险评估获得运动风险评估结果，所述运动风险评估结果包括：运动风险高 危、运动风险中危和运动风险低危；
[0014] 所述健康体征测试模块用于采集用户初始健康体征的测试指标数据并提供给所 述运动目标推理单元；
[0015] 所述运动能力测试模块包括有氧耐力测试仪和肌肉力量测试仪，用于采集用户初 始运动能力的测试指标数据并提供给所述运动目标推理单元；
[0016] 所述运动目标推理单元根据所述用户健康信息、初始健康体征的测试指标数据和 初始运动能力的测试指标数据进行推理，获得用户运动目标并提供给所述运动方案生成单 元；
[0017] 所述运动方案生成单元根据所述运动目标确定运动项目、运动持续时间和运动频 率，并根据所述运动目标和初始运动能力的测试指标数据确定用户的运动强度，并根据所 述运动风险评估结果确定运动时是否需要医务监督，由所述运动项目、运动持续时间、运动 频率、运动强度以及是否需要医务监督构成运动方案提供给所述智能化健身器械模块用于 执行；所述运动项目包括热身项目、主项目和整理项目，所述主项目的项目选择包括耐力训 练项目、抗阻训练项目、柔韧训练项目、综合训练项目，并由所述运动目标确定所选择的项 目；
[0018] 所述智能化健身器械模块包括耐力训练单元、力量训练单元和体感游戏健身单 元；所述耐力训练单元接收包含耐力训练项目的运动方案；所述力量训练单元接收包含抗 阻训练项目的运动方案，所述体感游戏健身单元接收包含柔韧训练项目或综合训练项目的 运动方案；所述智能化健身器械模块采集用户执行所述运动方案的完成结果；所述完成结 果包括：所述运动项目的选择结果、所述运动持续时间的执行时间、所述运动强度的执行结 果；
[0019] 所述健身管理单元根据所述运动目标确定运动方案执行周期，并在完成所述运动 方案执行周期之后，利用所述健康体征测试模块和运动能力测试模块分别获取更新的用户 健康体征的测试指标数据和运动能力的测试指标数据并与所述初始的用户健康体征的测 试指标数据和运动能力的测试指标数据进行比较分析，分别获得健康体征和运动能力的差 值的绝对值，从而对所述运动方案进行整体调整。
[0020] 所述健身管理单元调取所述智能化健身器械模块的完成结果用于计算运动总量， 从而对所述运动方案进行效果评估，获得的评估结果用于对所述运动方案的运动强度或运 动持续时间进行调整。
[0021] 本发明智能化健身指导系统的特点也在于，
[0022] 所述健康体征测试模块包括：人体体成分测试仪、心血管机能测试仪、肺机能测 试仪、体平衡测试仪和骨密度测试仪；由所述人体体成分测试仪获得体脂率、由所述心血 管机能测试仪获得血压值、增长指数和心内膜下心肌活力率、由所述肺机能测试仪获得用 力肺活量、第一秒用力呼气容积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比 值、由所述体平衡测试仪获得中心动摇速度，以及由所述骨密度测试仪获得骨强度指数和T 值；
[0023] 由所述体脂率、血压值、增长指数和心内膜下心肌活力率、用力肺活量、第一秒用 力呼气容积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值、中心动摇速度以 及骨强度指数和T值构成用户初始健康体征的测试指标数据。
[0024] 所述运动能力测试模块包括有氧耐力测试仪和肌肉力量测试仪，由所述有氧耐 力测试仪获得速度、坡度、心率和梅脱值；由所述肌肉力量测试仪获得最大力量；由所述速 度、坡度、心率和梅脱值以及最大力量构成所述初始运动能力的测试指标数据。
[0025] 本发明一种利用智能化健身指导系统的闭环指导方法的特点是按如下步骤进 行：
[0026] 步骤1、运动前用户信息收集；
[0027] 步骤1. 1、通过注册获得用户的基本信息并通过运动风险评估问卷获得用户的健 康信息；
[0028] 步骤1. 2、根据所述基本信息和健康信息，进行用户筛选获得适宜运动健身人群， 并进行运动风险评估获得运动风险评估结果；
[0029] 步骤2、运动前健康体征测试；
[0030] 对所述适宜运动健身人群进行健康体征测试获得用户初始健康体征参数；
[0031] 步骤3、运动前运动能力测试；
[0032] 对所述适宜运动健身人群进行运动能力测试获得用户初始运动能力参数；
[0033] 步骤4、用户运动目标确定；
[0034] 由所述运动风险评估问卷、用户初始健康体征参数和用户初始运动能力参数，获 得用户待改善的健康状况，从而确定用户运动目标；
[0035] 步骤5、目标健康体征参数和目标运动能力参数确定；
[0036] 根据用户运动目标和用户初始健康体征参数确定目标健康体征参数，并根据用户 运动目标和用户初始运动能力参数确定目标运动能力参数；
[0037] 步骤6、运动方案生成；
[0038] 由所述运动目标、用户初始运动能力参数和运动风险评估结果生成初始运动方 案，所述初始运动方案包括运动项目、运动强度、运动持续时间、运动频率和运动周期；
[0039] 步骤7、初始运动方案执行和反馈；
[0040] 根据初始运动方案对用户的健身运动进行指导，并收集用户完成初始运动方案后 的运动反馈信息；
[0041] 步骤8、初始运动方案初次调整和执行；
[0042] 根据所述运动反馈信息对初始运动方案的运动强度和运动持续时间进行初次调 整，获得初次调整后的运动方案并提供给用户按照所述运动周期执行；
[0043] 步骤9、运动后健康体征测试和运动能力测试；
[0044] 对执行完所述运动周期的用户再次进行健康体征测试和运动能力测试，分别获得 更新的健康体征参数和更新的运动能力参数；
[0045] 步骤10、运动后健身效果判断和评估；
[0046] 对所述更新的健康体征参数与所述目标健康体征参数和/或更新的运动能力参 数与目标运动能力参数进行比较，若所述更新的健康体征参数小于所述目标健康体征参数 和/或所述更新的运动能力参数小于所述目标运动能力参数，则未达到健身效果，并执行 步骤11 ;否则，达到健身效果，结束健身指导；
[0047] 步骤11、初次调整后的运动方案的再次调整和执行；
[0048] 根据所述更新的健康体征参数与所述目标健康体征参数对所述初次调整后的运 动方案的运动项目、运动强度和运动持续时间进行再次调整，获得再次调整后的运动方案 提供给步骤7作为初始运动方案继续执行，从而形成闭环结构。
[0049] 与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
[0050] 1、本发明通过网络集成了一整套健康体征检测仪器、运动能力检测仪器和智能化 的健身器材，，利用远程服务平台中的各单元进行推理运算，实现包括对用户健康信息的收 集、健康状况和运动能力测试数据的收集，用户的健康状况的评估，运动目标的推理，运动 方案的生成，用户运动方案的执行，智能化健身器材会自动保存上传用户健身运动完成结 果，系统对用户运动总量进行定量计算，并通过对用户进行定期检测，来评估运动方案的健 身效果的一整套软硬件系统，通过信息的交互让健身指导过程达到一体化的管理，健身指 导科学性、系统性更强，弥补了当前健身运动领域缺乏一整套完整的健身指导方法的不足， 而导致的传统健身领域健身器材孤立存在、缺乏以健身前的科学检测为基础的健身指导方 案、缺乏对健身运动量的定量统计、缺乏健身效果的定量评估等问题，从而实现指导批量用 户的科学健身。
[0051] 2、本发明中集成的健康体征检测仪器和运动能力检测仪器，通过了有效性和可靠 性的验证，造价低、均为无创、自助式的仪器，操作简便，可以批量使用，用于检测用户的健 康体征：体成分、静态时的心肺机能能力、平衡能力、骨密度和骨质强度，运动能力：肌肉力 量和有氧耐力，为健身指导方案奠定基础，解决了当前健身运动领域健身器材孤立存在、缺 乏健身前的科学检测的问题。每个测试仪器的测试结果会直接上传保存，用户可以登录远 程服务平台查看，健身教练也可以通过远程服务平台对用户信息进行检索、审核、批量管 理，让健身指导更加科学、便捷，为新型健身场所的发展提供参考。
[0052] 3、本发明将科学健身的思想融于系统中，通过运动目标推理单元确定运动目标， 由运动目标确定运动方案，从而对人群进行个性化指导和管理，实现了自动生成运动方案 的功能，让运动方案的生成也能信息化、智能化。
[0053] 4、本发明中的健身器材均为智能化的健身器材，健身器材连接网络，从远程服务 平台下载用户的运动方案，用户运动方案中包括运动项目、运动强度、持续时间，用户登陆 后器材会按照程序控制的运动模式、运动强度和持续时间自动运行，供用户实施健身运动， 全过程中用户可随时暂停，智能化健身器械模块的完成结果会自动保存上传至远程服务平 台，用户当前使用的健身器材上会提示用户下一步的健身项目，健身系统的连贯性较好，提 高了用户体验，并能对用户的运动总量定量计算，评定预期的健身效果，弥补了健身运动领 域的不足。
[0054] 5、本发明不仅可应用于运动健身领域，指导大众健身，提高健身领域的智能化、信 息化水平，亦可应用于高校或其他特征人群（如老年人、静态久坐人群等），作为高校或其 他机构对学生或其他特征人群进行体质健康管理的指导系统，从建档开始，改善一定期间 内人群的体质健康，针对性的指导人群健身运动，提高人群体质健康状况，提升国家国民体 质健康综合指导水平。
[0055] 6、本发明中包括体感游戏健身单元，将第三方体感游戏接入系统，通过对体感游 戏的指导来进行健身训练，根据用户的运动目标，同类健身效果中给予不同的体感游戏，供 用户选择，较传统健身项目而言，体感游戏健身娱乐性和趣味性较强，用户依从性较高，达 到趣味健身的目的。
[0056] 7、本发明可以远程、批量管理用户信息，对用户健身进行远程监督指导，健身教练 可以对用户进行健康教育，实时督促用户健身，提高了用户的依从性。

【专利附图】

【附图说明】
[0057] 图1是本发明系统结构示意图；
[0058] 图2是本发明的操作步骤示意图。

【具体实施方式】
[0059] 本实施例中，如图1所示，一种智能化健身指导系统的组成包括：由问卷单元、运 动目标推理单元、运动方案生成单元、健身管理单元构成的远程服务平台、健康体征测试模 块、运动能力测试模块、智能化健身器械模块；远程服务平台并不与各模块进行直接的交 互，而是与各模块之间采用了数据库交互，实现各类信息的交互。数据库采用的是MySql数 据库，各模块通过访问MySql数据库，取得相关的数据进行操作，然后向数据库返回结果数 据，远程服务平台获取结果数据进行操作和展示。
[0060] 问卷单元用于收集用户基本信息和用户健康信息并提供给运动目标推理单元，同 时根据所述用户基本信息和用户健康信息，进行用户筛选获得适宜运动健身人群，并进行 运动风险评估获得运动风险评估结果；具体实施时，远程服务平台首先通过用户注册收集 用户基本信息：姓名、性别、年龄、体重、身高、紧急联系人号码，，进行统计分析后，发现这些 基本信息是用户最愿意填写的，并最能代表用户个人特征的，其中紧急联系人号码是为了 确保在用户出现突发情况后，能够找到用户亲属；本系统针对的是年龄范围在15-69岁的 用户，超过此年龄范围的用户或是已受孕的女性需要筛除，不在本单元信息采集的范围之 内；然后通过PAR-Q问卷、运动禁忌症筛查问卷、心血管危险评估问卷和人体常见的慢性疾 病或不适症调查问卷收集用户健康信息；
[0061] PAR-Q问卷和运动禁忌症筛查问卷用于排除运动弊大于利的用户；PARQ问卷或运 动禁忌症筛查问卷中勾选任何一项的用户，表明其运动弊大于利，所以筛除这类用户，通过 网站形式展示"建议用户去医疗单位进一步的诊治，暂时不要参加力竭性的运动测试和健 身运动";由用户基本信息、PARQ问卷和运动禁忌症筛查问卷所收集的信息获得适宜运动健 身人群；
[0062] 对于心血管危险评估问卷中，包括疾病筛查、症状筛查和危险因素筛查三步进行 运动风险评估，运动风险评估结果包括：运动风险高危、运动风险中危和运动风险低危；心 血管危险评估问卷包括疾病筛查、症状筛查和危险因素筛查；"疾病筛查"或是"症状筛查" 中有一个勾选为"是"，则确定该用户为高危人群，并记录该项疾病名称，运动测试时需要给 予医务监督；存在大于等于两个"危险因素筛查"的用户确定为中危人群，运动方案中建议 运动时对于中危人群当进行大强度运动（心率超过150次/分或大于70%最大力量或RPE 大于14)时进行医务监督。
[0063] 人体常见的慢性疾病或不适症调查问卷包括常见疾病级别、常见不适症级别和常 见指标异常级别，常见疾病级别包括属于循环系统的高血压、属于代谢系统的非酒精性脂 肪肝和二型糖尿病、属于神经精神系统的焦虑和抑郁、属于骨骼系统的由于长期伏案静坐 引起的关节炎和颈椎病，常见不适症级别包括属于消化系统的由于缺乏运动引起的腹胀、 胃胀和便秘、属于骨骼系统的下背痛，常见指标异常级别包括属于代谢系统的血脂异常和 糖耐量受损。通过人体常见的慢性疾病或不适症调查问卷获得用户所勾选的疾病、不适症、 指标异常信息，提供给运动目标推理单元，参与运动目标推理。
[0064] 健康体征测试模块用于采集用户初始健康体征的测试指标数据并提供给运动目 标推理单元；
[0065] 健康体征测试模块包括人体体成分测试仪、心血管机能测试仪、肺机能测试仪、体 平衡测试仪和骨密度测试仪；由人体体成分测试仪获得体脂率、由心血管机能测试仪获得 血压值、增长指数和心内膜下心肌活力率、由肺机能测试仪获得用力肺活量、第一秒用力呼 气容积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值、由体平衡测试仪获得 中心动摇速度，以及由骨密度测试仪获得骨强度指数和T值；
[0066] 由体脂率、血压值、增长指数和心内膜下心肌活力率、用力肺活量、第一秒用力呼 气容积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值、中心动摇速度以及骨 强度指数和T值构成用户初始健康体征的测试指标数据。
[0067] 人体体成分测试仪根据自身健康测试报表中所包含的体脂率指标进行判断，获得 用户的肥胖程度，肥胖程度分为体脂正常、超重和肥胖，运动目标推理单元选取超重或肥胖 列入代谢系统的疾病级别中；
[0068] 心血管机能测试仪根据自身健康测试报表中所包含的血压值、增长指数和心内膜 下心肌活力率分别进行判断，根据血压值获得用户的血压程度，血压程度分为低血压、血压 正常、正常高值、一级高血压、二级高血压和三级高血压，运动目标推理单元选取低血压、正 常高值、一级高血压或二级高血压列入循环系统的疾病级别中，具体实施时，三级高血压用 户已经通过PAR-Q问卷筛除了。
[0069] 心血管机能测试仪根据增长指数获得用户的血管僵硬程度，血管僵硬程度分为血 管正常、有动脉硬化迹象和动脉硬化，运动目标推理单元选取有动脉硬化迹象或动脉硬化 列入循环系统的疾病级别中；心血管机能测试仪根据心内膜下心肌活力率获得用户心脏功 能能力，心脏功能能力分为心脏功能正常、心脏功能较差、心脏功能很差；运动目标推理单 元选取心脏功能较差或心脏功能很差列入循环系统的疾病级别中；
[0070] 肺机能测试仪根据自身健康测试报表中所包含的用力肺活量、第一秒用力呼气容 积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值分别进行判断，根据第一秒 用力呼气容积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值获得用户慢阻 肺判断结果，根据用力肺活量以及第一秒用力呼气容积与用力肺活量的比值获得用户通气 功能障碍判断结果，判断结果分为肺通气功能正常、肺活量低、通气缺陷、慢阻肺，运动目标 推理单元选取肺活量低、通气缺陷或慢阻肺列入呼吸系统的疾病级别中；
[0071] 体平衡测试仪根据自身健康测试报表中所包含的中心动摇速度进行判断，获得用 户静态平衡能力，静态平衡能力分为平衡能力正常、平衡能力优秀、平衡能力较差，运动目 标推理单元选取平衡能力较差列入神经肌肉系统的疾病级别中；
[0072] 骨密度测试仪根据自身健康测试报表中所包含的用户骨强度指数和T值进行判 断，获得用户骨质疏松程度，骨质疏松程度分为骨质正常、骨质减少和骨质疏松，运动目标 推理单元选取骨质减少或骨质疏松列入骨骼系统的疾病级别中。
[0073] 运动能力测试模块包括有氧耐力测试仪和肌肉力量测试仪，用于采集用户初始运 动能力的测试指标数据并提供给运动目标推理单元；具体实施时，有氧耐力测试仪基于跑 步机和心率监测设备，包括最大强度负荷试验和次大强度负荷试验两种模式；肌肉力量测 试基于划船器的全身力量测试模式和下肢力量训练器械的下肢力量测试模式，分别测试出 全身力量和下肢力量。运动能力测试模块测试用户的运动素质，对于运动受限的用户进行 专项的健身训练提高用户的专项运动能力，从而提高综合运动能力。
[0074] 有氧耐力测试仪根据自身运动测试报表中所包含的速度、坡度、心率和梅脱值进 行判断，获得心肺耐力评级，心肺耐力评级分为心肺耐力较差、心肺耐力差、心肺耐力良和 心肺耐力优，运动目标推理单元选取心肺耐力较差或心肺耐力差列入循环系统的指标异常 级别中；
[0075] 肌肉力量测试仪根据自身运动测试报表中所包含的最大力量进行判断，获得肌肉 力量评级，肌肉力量评级分为肌肉力量较差、肌肉力量差、肌肉力量良和肌肉力量优，运动 目标推理单元选取肌肉力量较差或肌肉力量差列入神经肌肉系统的指标异常级别中。由速 度、坡度、心率和梅脱值以及最大力量构成初始运动能力的测试指标数据。
[0076] 运动目标推理单元根据用户基本信息、用户健康信息、初始健康体征的测试指标 数据和初始运动能力的测试指标数据进行推理，获得用户运动目标并提供给运动方案生成 单元；
[0077] 运动目标推理单元根据用户健康信息获得用户所勾选的疾病、不适症、指标异常 信息，根据用户健康体征的测试指标数据获得健康测试报表所显示的疾病，以及根据用户 运动能力的测试指标数据获得运动测试报表所显示的指标异常信息，由用户所勾选的疾 病、不适症、指标异常信息，健康测试报表所显示的疾病以及运动测试报表所显示的指标异 常信息构成多源信息，并对多源信息进行优先级排序，获得排序结果中的最优先项作为运 动目标。
[0078] 优先级排序是按如下步骤进行：
[0079] 步骤1、根据排序规则一对多源信息进行排序，获得第一次排序结果；
[0080] 排序规则一为：疾病级别优先于不适症级别，不适症级别优先于指标异常级别；
[0081] 步骤2、根据排序规则二对第一次排序结果进行排序，获得第二次排序结果；
[0082] 排序规则二为：在同种级别中，循环系统优先于代谢系统，代谢系统优先于消化系 统，消化系统优先于神经精神系统，神经精神系统优先于呼吸系统，呼吸系统优先于神经肌 肉系统，神经肌肉系统优先于骨骼系统。
[0083] 具体实施时，若第二次排序结果后存在两个或以上并列的运动目标，则由用户根 据自我感觉选择最迫切需要改善的结果作为当前的运动目标。
[0084] 运动方案生成单元根据运动目标确定运动项目、运动持续时间和运动频率，并根 据运动目标和初始运动能力的测试指标数据确定用户的运动强度，并根据运动风险评估结 果确定运动时是否需要医务监督，由运动项目、运动持续时间、运动频率、运动强度以及是 否需要医务监督构成运动方案提供给智能化健身器械模块用于执行；
[0085] 其中，运动项目包括热身项目、主项目和整理项目，主项目的项目选择包括耐力训 练项目、抗阻训练项目、柔韧训练项目、综合训练项目，并由运动目标确定所选择的项目； [0086] 热身项目指在任何主项目之前，以较轻的活动量，先行活动肢体，为随后更为强烈 的身体活动做准备，约5-10分钟的慢跑或全身运动；整理项目指任何主项目之后,使人体 由紧张状态过度到安静状态的约5分钟的拉伸运动；
[0087] 运动项目中主项目根据用户的运动目标确定搭配，如运动目标若为肥胖或糖尿病 或糖耐量受损或骨质疏松或骨质减少或高血压或血脂异常，则运动主项目选择耐力训练项 目+抗阻训练项目，若运动目标为慢阻肺或通气缺陷或肺活量低或低血压或抑郁或焦虑， 则运动主项目选择耐力训练项目+柔韧训练项目；同类运动项目可以选择不同的训练器 械，系统默认的是循环选择，用户也可通过远程服务平台修改选择。如热身项目选择有跑步 机热身或体感游戏中的热身项目（如，拳击、乒乓球、拉丁热舞、呼啦圈）；整理项目选择有 体感游戏中的整理项目（如，放松瑜伽、禅能量）。
[0088] 主项目中的耐力训练项目选择有跑步机耐力跑、划船器耐力训练模式、功率自行 车、椭圆机；抗阻训练项目中全身力量训练选择有腰腹训练器械、胸扩器械、胸推器械、高拉 划船训练器械，下肢力量训练选择有下肢力量训练器械、蹬腿机器械、大腿内收外展器械、 小腿蹬伸器械；上肢力量训练选择有哑铃、杠铃、卧推器械；柔韧训练项目选择有划船器柔 韧训练模式或体感游戏中的柔韧训练项目；综合训练项目选择有体感游戏中的综合训练项 目如，拳击、网球、跳绳、放松瑜伽、禅能量等；可作为热身活动、整理活动、有氧耐力训练、协 调性训练、灵敏性训练或综合训练的选择。运用体感游戏健身增加了运动种类，并提高了用 户参与的兴趣和执行运动的依从性。
[0089] 运动方案中的运动强度包括耐力运动强度和抗阻运动强度，耐力运动强度是由有 氧耐力最大测试值乘以有氧耐力最大测试值的百分比获得；抗阻运动强度是由肌肉力量最 大测试值乘以肌肉力量最大测试值的百分比获得；有氧耐力最大测试值是由有氧耐力测试 仪获得；肌肉力量最大测试值是由肌肉力量测试仪获得；有氧耐力最大测试值的百分比和 肌肉力量最大测试值的百分比是由运动目标所确定。
[0090] 如用户的运动目标为糖尿病时，通过有氧耐力测试得到该用户的METmax、肌肉力 量测试得到最大力量，初始强度应选择中低强度，即耐力训练选择以45% METmax开始，抗 阻训练选择以60%最大力量开始；根据用户的运动目标确定运动持续时间和运动频率，如 运动目标为糖尿病时，耐力训练持续时间的为20-45min，运动频率的为每周2-6次，具体实 施时，在上下限间具体时间安排由用户选择，用户通过远程服务平台自由选择，健身教练审 核，最终与用户共同确定运动方案。
[0091] 智能化健身器械模块包括耐力训练单元、力量训练单元和体感游戏健身单元；耐 力训练单元接收包含耐力训练项目的运动方案；力量训练单元接收包含抗阻训练项目的运 动方案，体感游戏健身单元接收包含柔韧训练项目或综合训练项目的运动方案，具体实施 时，体感游戏健身单元还接收包含体感游戏中的热身项目或体感游戏中的整理项目的运动 方案；当用户按照运动方案完成健身运动时，智能化健身器械模块采集用户执行运动方案 的完成结果；完成结果包括：运动项目的选择结果、运动持续时间的执行时间、运动强度的 执行结果；
[0092] 运动方案生成后，用户根据运动方案的引导执行运动方案。其中，用户执行运动方 案，有两种执行方式供用户选择：其一，用户在智能化健身器械模块上通过身份认证后，智 能化健身器械模块从远程服务平台上下载此用户本次的运动方案，智能化训练器械由远程 服务平台远程控制，根据运动方案自动设置仪器运行参数（如根据运动方案中，有氧耐力 的运动强度是nMETs，那么根据METs与速度、坡度的换算公式，计算出跑步机的速度、坡度， 并进行设置），用户准备好后点击开始，仪器开始运行，用户根据运动方案引导用户完成本 次健身，健身器械自动将用户执行运动方案的完成结果反馈至远程服务平台；其二，或用户 登录远程服务平台，查看当天运动方案后，用户选择无智能化训练器材的运动，实施后，用 户将运动项目、运动强度感受、运动持续时间等完成结果记录到远程服务平台中，或者健身 场所可以给用户发放心率表，用户运动中的心率会由蓝牙上传至远程服务平台，根据心率 评估用户健身运动强度。
[0093] 具体实施时，为保证用户能逐步提高运动效果，根据运动项目的不同，给予合适的 运动强度的逐步递进，递进原则为：以用户能够适应当前的运动强度为前提，当用户以当前 运动强度运动一周后，按照不同的运动项目进行递进。其中，跑步机上进行的耐力训练项目 先以每周5min的递增幅度逐步递增运动持续时间，当达到最长运动持续时间后以每周5% METmax的递增幅度逐步递增运动强度；体感游戏中的耐力训练项目首先以每周5min的递 增幅度逐步递增运动持续时间，当达到最长运动时间后以每周RPE1级的递增幅度逐步递 增运动强度；抗阻训练项目首先维持强度不变，以每周2次的递增幅度逐步递增每组的运 动次数，当每组达到最多运动次数后以每周5% RM的递增幅度逐步递增强度。
[0094] 如糖尿病的第一周的一次运动方案为：跑步机热身+主项目（体感游戏中的心肺 搏击项目，运动强度：RPE12级（有点吃力），运动持续时间：20min) +整理项目（体感游戏中 放松瑜伽；5min)，运动时医务监督，递进原则（第二周-第六周每周递增5min，直到45min 维持；强度递增原则：第七周-第十周每周递增RPE1级，直到16级（吃力）维持）。
[0095] 健身管理单元根据运动目标确定运动方案执行周期，并在完成运动方案执行周期 之后，利用健康体征测试模块和运动能力测试模块分别获取更新的用户健康体征的测试指 标数据和运动能力的测试指标数据并与初始的用户健康体征的测试指标数据和运动能力 的测试指标数据进行比较分析，获得健康体征和运动能力的差值的绝对值结果，从而对运 动方案进行整体调整。
[0096] 整体调整包括对运动项目的重新选择，运动强度和运动持续时间的重新确定。具 体实施时，如运动目标为肥胖的用户运动方案执行周期为3个月，因为肥胖用户最短只有 坚持减肥3个月才会有比较稳定的效果，所以当用户执行了 3个月后，对用户再次进行健康 体征测试和运动能力测试，将更新的测试指标数据与初始的测试数据进行比较，计算差值 的绝对值，若差值的绝对值小于目标值，则应该对用户的运动方案进行整体调整。整体调整 包括重新选择运动项目，重新确定运动强度、运动持续时间和运动频率。目标值是根据运动 目标确定的。如该用户的初始健康体征参数中体脂率为32 %，运动目标为肥胖，运动方案执 行周期为3个月，且确定目标值为5 %，3个月后若获得更新的体脂率为28 %，那么计算差值 的绝对值为I 28% -32% | = 4%< 5%，即应该对用户的运动方案进行整体调整；如用户 的运动目标为低血压，确定目标值为15mmHg,初始收缩压为70mmHg,执行周期3个月后，更 新收缩压为80mmHg，那么计算差值的绝对值为I 80mmHg-70mmHg I =10mmHg<15mmHg，即 应该对用户的运动方案进行整体调整。
[0097] 健身管理单元调取智能化健身器械模块的完成结果用于计算运动总量，从而对运 动方案进行效果评估，获得的评估结果用于对运动方案的运动强度或运动持续时间进行调 整。根据完成结果中的运动强度的执行结果和运动持续时间的执行时间计算运动总量，运 动总量以运动能耗为代表，如某用户的运动强度的执行结果是xMETs，运动持续时间的执行 时间为y分钟，那么运动能耗（千卡）=(x_l)METsX3.5X体重kg/200Xy分钟。实际执 行的运动能耗与运动方案中的运动能耗进行比较并计算差值，若差值小于零，说明实际执 行的运动强度或是运动持续时间不足，应该对运动方案的运动强度或运动持续时间进行调 整，适当提高运动强度或是适当降低强度而增加运动持续时间。
[0098] 智能化健身指导系统增加了体感游戏健身单元，补充了常规健身项目的不足，增 加了多种柔韧、协调、灵敏、综合类的运动项目，体感游戏可以作为热身项目、耐力训练项 目、柔韧训练项目、综合训练项目、整理项目的备选，用户有更多的选择，通过对体感游戏健 身的控制和指导，达到趣味健身的目的。
[0099] 如图2所示，一种基于闭环结构的健身指导方法是按如下步骤进行：
[0100] 步骤1 :运动前用户信息收集
[0101] 步骤1.1:用户通过网络登录远程服务平台的发布网站，填入用户的基本信息，进 行用户注册；
[0102] 步骤1.2 :用户根据注册信息登录网站，进入问卷单元，填写运动风险评估问卷， 包括PAR-Q问卷、心血管危险评估问卷、运动禁忌症筛查问卷、人体常见的慢性疾病或不适 症调查问卷；从而获得用户的健康信息；
[0103] 步骤1. 3 :问卷单元根据基本信息和健康信息进行用户筛选获得适宜运动健身人 群并进行运动风险评估获得运动风险评估结果，并展示给用户；其中对于问卷结果中不符 合本系统管理条件或是运动风险大于运动收益的用户，提示其不能参与本系统的原因；
[0104] 步骤2 :运动前健康体征测试
[0105] 适宜运动健身用户登录健康体征测试仪器，进行健康体征测试，获得用户初始健 康体征参数；本实施例中，初始健康体征参数包括：体脂率、安静状态的血压值、增长指数 和心内膜下心肌活力率、一秒率、中心动摇速度和T值；其中，根据T值获得的运动时骨折发 生风险高的人群；对于骨强度低，运动时骨折发生风险高的人群，通过健身教练指导其安全 运动，从而降低运动中骨折发生率；这些指标是每个测试仪代表性的指标，部分不适健康状 况的改善可以通过这些指标的变化间接反应出来，如二型糖尿病或是糖耐量受损的可以通 过降体重来改善；
[0106] 步骤3 :运动前运动能力测试
[0107] 对适宜运动健身用户登录运动能力测试仪器，获得用户初始运动能力参数；本实 施例中，初始运动能力参数包括：最大心率、最大梅脱值和最大力量；最大心率、最大梅脱 值是通过有氧耐力测试仪获取的，有氧耐力测试仪基于跑步机和心率监测设备，最大力量 是基于肌肉力量测试仪完成的，肌肉力量测试仪基于全身力量测试设备、下肢力量测试设 备和上肢力量测试设备。
[0108] 步骤4 :用户运动目标确定
[0109] 综合用户的调查问卷、用户初始健康体征参数和用户初始运动能力参数，通过运 动目标推理单元确定用户当前待改善的健康状况，从而确定用户当前的运动目标，并通过 网站展示给用户，待改善的健康状况包括是通过人体常见的慢性疾病或不适症调查问卷中 获得用户勾选的不适健康状况、初始健康体征参数和/或初始运动能力参数中获得的待改 善的健康体征参数和/或运动能力参数；
[0110] 步骤5 :目标健康体征参数和目标运动能力参数确定
[0111] 根据用户运动目标和用户初始健康体征参数确定目标健康体征参数，并根据用户 运动目标和用户初始运动能力参数确定目标运动能力参数；具体实施时，根据用户目标先 确定健康体征参数和/或运动能力参数应改善的值，然后再根据初始健康体征参数和健康 体征参数应改善的值确定目标健康体征参数，根据初始运动能力参数和运动能力参数应改 善的值确定目标运动能力参数，如初始健康体征参数中体脂率为32%，运动目标为降脂，那 么确定运动周期内降低5%，即获得目标体脂率为27%。
[0112] 步骤6:运动方案生成
[0113] 步骤6. 1 :由运动目标、用户初始运动能力参数和运动风险评估结果生成初始运 动方案，初始运动方案包括运动项目、运动强度、运动持续时间、运动频率和运动周期；具体 实施时，根据运动目标确定运动项目、运动周期，根据运动目标和初始运动能力的测试指标 数据确定用户的运动强度，对于运动持续时间和运动频率，预先设置上下限，运动周期是根 据运动目标并参照文献选择的最短能体现出运动效果的周期，如减脂或降压最短可选择3 个月为一个运动周期，具体实施时，根据运动风险评估结果提示用户运动时是否需要医务 监督；运动项目包括正式练习前约10分钟的准备活动、正式练习和正式练习后约5分钟的 整理活动。
[0114] 步骤6. 2:健身教练审核是否通过初始运动方案，若是进行步骤7,若否返回步骤 6. 1 ;考虑用户的兴趣爱好和生活习惯，并提供接口供用户和健身教练对此方案进行调整， 用户可对初始运动方案中的运动时间安排、运动持续时间、运动频率进行适当的调整，用户 对方案的调整要申请健身教练的审核，最终由用户和健身教练共同确定预执行的运动方 案，防止用户随意调整方案而影响最终的健身效果；考虑到用户的实际运动时的接受程度 与运动方案给出的运动强度的不一致，健身教练可对用户运动方案中的健身运动强度进行 微调。用户要与健身教练沟通，适当修改后，重新启动初始运动方案；
[0115] 步骤7 :初始运动方案执行和反馈
[0116] 用户执行初始运动方案，用户在智能化健身器械模块上通过身份认证后，智能化 健身器械模块从远程服务平台上下载此用户本次的运动方案，用户准备好后，点击"开始"， 智能化器械会根据运动方案中设置的运行参数运行，根据运动方案引导用户完成本次健 身；
[0117] 用户执行完初始运动方案后，智能化健身器械将用户执行完成初始运动方案后的 运动反馈信息反馈至远程服务平台；具体实施时，运动反馈信息包括实际完成的运动强度、 运动持续时间、运动频率和运动后的疲劳度，运动后的疲劳度可以通过主观感觉疲劳程度 量表（RPE量表）来收集；
[0118] 步骤8 :初始运动方案初次调整和执行
[0119] 系统根据运动反馈信息对初始运动方案的运动强度和运动持续时间进行初次调 整，获得初次调整后的运动方案并提供给用户按照运动周期执行；具体实施时，考虑到用户 的实际运动时的接受程度与运动方案给出的运动强度的不一致，须对用户运动方案中的运 动强度和运动持续时间进行初次调整，从而提高用户的依从性；如对于自觉疲劳的用户，可 降低约5%的运动强度，同时增加约10分钟的运动持续时间，对于自觉轻松的用户，可增加 约5%的运动强度，同时减少约10分钟的运动持续时间。
[0120] 步骤9 :运动后健康体征测试和运动能力测试
[0121] 用户执行完运动周期内的运动方案后，系统再次提醒用户进行健康体征测试和运 动能力测试，分别获得更新的健康体征参数和更新的运动能力参数，通过网络传送至远程 服务平台；
[0122] 步骤10 :运动后健身效果判断和评估
[0123] 健身管理单元对更新的健康体征参数与目标健康体征参数和/或更新的运动能 力参数与目标运动能力参数进行比较，对用户进行健身效果判断和评估；若更新的健康体 征参数小于目标健康体征参数和/或更新的运动能力参数小于目标运动能力参数，则未达 到健身效果，并执行步骤11 ;否则，达到健身效果，结束本次健身指导；具体实施时，当达到 健身效果，结束本次健身指导，可以重新确定运动目标，再次进行健身运动，从而达到新的 健身效果。
[0124] 步骤11 :初次调整后的运动方案的再次调整和执行
[0125] 当未达到健身效果时，结合用户的反馈信息（运动方案的意见、执行有何困难、不 适感觉有无改善等），根据更新的健康体征参数与目标健康体征参数对初次调整后的运动 方案的运动项目、运动强度和运动持续时间进行再次调整，获得再次调整后的运动方案提 供给步骤7作为初始运动方案继续执行，从而形成闭环结构。
【权利要求】
1. 一种智能化健身指导系统，其特征是组成包括：由问卷单元、运动目标推理单元、运 动方案生成单元、健身管理单元构成的远程服务平台、健康体征测试模块、运动能力测试模 块、智能化健身器械模块； 所述问卷单元用于收集用户基本信息和用户健康信息并提供给所述运动目标推理单 元，同时根据所述用户基本信息和用户健康信息，进行用户筛选获得适宜运动健身人群，并 进行运动风险评估获得运动风险评估结果，所述运动风险评估结果包括：运动风险高危、运 动风险中危和运动风险低危； 所述健康体征测试模块用于采集用户初始健康体征的测试指标数据并提供给所述运 动目标推理单元； 所述运动能力测试模块包括有氧耐力测试仪和肌肉力量测试仪，用于采集用户初始运 动能力的测试指标数据并提供给所述运动目标推理单元； 所述运动目标推理单元根据所述用户健康信息、初始健康体征的测试指标数据和初始 运动能力的测试指标数据进行推理，获得用户运动目标并提供给所述运动方案生成单元； 所述运动方案生成单元根据所述运动目标确定运动项目、运动持续时间和运动频率， 并根据所述运动目标和初始运动能力的测试指标数据确定用户的运动强度，并根据所述运 动风险评估结果确定运动时是否需要医务监督，由所述运动项目、运动持续时间、运动频 率、运动强度以及是否需要医务监督构成运动方案提供给所述智能化健身器械模块用于执 行；所述运动项目包括热身项目、主项目和整理项目，所述主项目的项目选择包括耐力训 练项目、抗阻训练项目、柔韧训练项目、综合训练项目，并由所述运动目标确定所选择的项 目； 所述智能化健身器械模块包括耐力训练单元、力量训练单元和体感游戏健身单元；所 述耐力训练单元接收包含耐力训练项目的运动方案；所述力量训练单元接收包含抗阻训 练项目的运动方案，所述体感游戏健身单元接收包含柔韧训练项目或综合训练项目的运动 方案；所述智能化健身器械模块采集用户执行所述运动方案的完成结果；所述完成结果包 括：所述运动项目的选择结果、所述运动持续时间的执行时间、所述运动强度的执行结果； 所述健身管理单元根据所述运动目标确定运动方案执行周期，并在完成所述运动方案 执行周期之后，利用所述健康体征测试模块和运动能力测试模块分别获取更新的用户健康 体征的测试指标数据和运动能力的测试指标数据并与所述初始的用户健康体征的测试指 标数据和运动能力的测试指标数据进行比较分析，分别获得健康体征和运动能力的差值的 绝对值，从而对所述运动方案进行整体调整； 所述健身管理单元调取所述智能化健身器械模块的完成结果用于计算运动总量，从而 对所述运动方案进行效果评估，获得的评估结果用于对所述运动方案的运动强度或运动持 续时间进行调整。
2. 如权利要求1所述的智能化健身指导系统，其特征是，所述健康体征测试模块包括： 人体体成分测试仪、心血管机能测试仪、肺机能测试仪、体平衡测试仪和骨密度测试仪；由 所述人体体成分测试仪获得体脂率、由所述心血管机能测试仪获得血压值、增长指数和心 内膜下心肌活力率、由所述肺机能测试仪获得用力肺活量、第一秒用力呼气容积与用力肺 活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值、由所述体平衡测试仪获得中心动摇速 度，以及由所述骨密度测试仪获得骨强度指数和T值； 由所述体脂率、血压值、增长指数和心内膜下心肌活力率、用力肺活量、第一秒用力呼 气容积与用力肺活量的比值以及第一秒用力呼气容积与预计值比值、中心动摇速度以及骨 强度指数和T值构成用户初始健康体征的测试指标数据。
3. 如权利要求1所述的智能化健身指导系统，其特征是，所述运动能力测试模块包括 有氧耐力测试仪和肌肉力量测试仪，由所述有氧耐力测试仪获得速度、坡度、心率和梅脱 值；由所述肌肉力量测试仪获得最大力量；由所述速度、坡度、心率和梅脱值以及最大力量 构成所述初始运动能力的测试指标数据。
4. 一种利用权利要求1所述的智能化健身指导系统的闭环指导方法，其特征按如下步 骤进行： 步骤1、运动前用户信息收集； 步骤1. 1、通过注册获得用户的基本信息并通过运动风险评估问卷获得用户的健康信 息； 步骤1. 2、根据所述基本信息和健康信息，进行用户筛选获得适宜运动健身人群，并进 行运动风险评估获得运动风险评估结果； 步骤2、运动前健康体征测试； 对所述适宜运动健身人群进行健康体征测试获得用户初始健康体征参数； 步骤3、运动前运动能力测试； 对所述适宜运动健身人群进行运动能力测试获得用户初始运动能力参数； 步骤4、用户运动目标确定； 由所述运动风险评估问卷、用户初始健康体征参数和用户初始运动能力参数，获得用 户待改善的健康状况，从而确定用户运动目标； 步骤5、目标健康体征参数和目标运动能力参数确定； 根据用户运动目标和用户初始健康体征参数确定目标健康体征参数，并根据用户运动 目标和用户初始运动能力参数确定目标运动能力参数； 步骤6、运动方案生成； 由所述运动目标、用户初始运动能力参数和运动风险评估结果生成初始运动方案，所 述初始运动方案包括运动项目、运动强度、运动持续时间、运动频率和运动周期； 步骤7、初始运动方案执行和反馈； 根据初始运动方案对用户的健身运动进行指导，并收集用户完成初始运动方案后的运 动反馈信息； 步骤8、初始运动方案初次调整和执行； 根据所述运动反馈信息对初始运动方案的运动强度和运动持续时间进行初次调整，获 得初次调整后的运动方案并提供给用户按照所述运动周期执行； 步骤9、运动后健康体征测试和运动能力测试； 对执行完所述运动周期的用户再次进行健康体征测试和运动能力测试，分别获得更新 的健康体征参数和更新的运动能力参数； 步骤10、运动后健身效果判断和评估； 对所述更新的健康体征参数与所述目标健康体征参数和/或更新的运动能力参数与 目标运动能力参数进行比较，若所述更新的健康体征参数小于所述目标健康体征参数和/ 或所述更新的运动能力参数小于所述目标运动能力参数，则未达到健身效果，并执行步骤 11 ;否则，达到健身效果，结束健身指导； 步骤11、初次调整后的运动方案的再次调整和执行； 根据所述更新的健康体征参数与所述目标健康体征参数对所述初次调整后的运动方 案的运动项目、运动强度和运动持续时间进行再次调整，获得再次调整后的运动方案提供 给步骤7作为初始运动方案继续执行，从而形成闭环结构。
【文档编号】G06F19/00GK104091080SQ201410334250
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】曹庆庆, 赵赫, 李晓风, 张中贤, 王卫东, 杨先军, 王远, 丁增辉, 周旭, 刘冰, 胡福松, 徐玉兵, 唐城, 孙怡宁, 马祖长 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院