本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)輔助設(shè)備，尤其是一種壓力傳感式跑步踏頻指導(dǎo)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、超慢跑(super?slow?jogging)作為一種低強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)，因其對(duì)心血管系統(tǒng)和關(guān)節(jié)的友好性而受到廣泛歡迎。在這種運(yùn)動(dòng)中，維持一個(gè)相對(duì)較高且穩(wěn)定的步頻(通常建議為180步/分鐘，bpm)對(duì)于達(dá)到理想的鍛煉效果至關(guān)重要。理想的步頻有助于將心率控制在最佳的有氧區(qū)間(如110-120次/分鐘)，從而有效燃脂并提升心肺功能。

2、目前，進(jìn)行超慢跑等運(yùn)動(dòng)的用戶(hù)通常依賴(lài)以下方式輔助：

3、普通跑墊/瑜伽墊：僅提供基本的減震、防滑和降噪功能，不具備任何智能指導(dǎo)能力。

4、外部節(jié)拍器/手機(jī)app：用戶(hù)需要使用手機(jī)播放特定bpm的節(jié)拍音樂(lè)，或者使用獨(dú)立的節(jié)拍器來(lái)提示步頻。

5、然而，現(xiàn)有技術(shù)存在以下不足：

6、設(shè)備分散與操作不便：用戶(hù)需要同時(shí)管理跑墊和節(jié)拍播放設(shè)備，增加了運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)備的復(fù)雜性。

7、缺乏實(shí)時(shí)反饋與有效性不足：初學(xué)者即便聽(tīng)著節(jié)拍提示，其踏步速度也未必能準(zhǔn)確跟上。當(dāng)實(shí)際踏頻與目標(biāo)踏頻不符時(shí)，用戶(hù)無(wú)法得到即時(shí)有效的糾正，若踏頻過(guò)慢，則訓(xùn)練效果有限；若踏頻不當(dāng)，甚至可能導(dǎo)致心率過(guò)高，偏離有氧運(yùn)動(dòng)的初衷。

8、指導(dǎo)成本高：若尋求專(zhuān)業(yè)教練在旁指導(dǎo)，則費(fèi)用較高，不適合大眾日常鍛煉。

9、因此，市場(chǎng)需要一種集成了步頻感測(cè)、提示和智能反饋功能的跑步輔助設(shè)備，以幫助用戶(hù)更方便、有效地進(jìn)行超慢跑等運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中超慢跑等運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練輔助方式不便、缺乏實(shí)時(shí)有效反饋、訓(xùn)練效果難以保證的缺陷，提供一種能夠智能感測(cè)用戶(hù)實(shí)際跑步踏頻并進(jìn)行實(shí)時(shí)指導(dǎo)的壓力傳感式跑步踏頻指導(dǎo)方法及系統(tǒng)。

2、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種壓力傳感式跑步踏頻指導(dǎo)方法，包括以下步驟：

3、(a)通過(guò)設(shè)置于跑步表面上的至少兩個(gè)對(duì)應(yīng)于用戶(hù)左腳和右腳位置的壓力傳感器區(qū)域，實(shí)時(shí)獲取用戶(hù)跑步運(yùn)動(dòng)時(shí)作用于所述壓力傳感器區(qū)域的壓力信號(hào)；

4、(b)將所述壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為表示各腳的腳掌接觸和腳掌抬起狀態(tài)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；

5、(c)基于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中指示腳掌接觸相應(yīng)壓力傳感器區(qū)域的預(yù)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換，識(shí)別每一次的左腳踏步事件和右腳踏步事件；

6、(d)基于在預(yù)設(shè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)識(shí)別出的所述左腳踏步事件和右腳踏步事件的序列，計(jì)算用戶(hù)的當(dāng)前跑步踏頻；

7、(e)將所述用戶(hù)當(dāng)前跑步踏頻與預(yù)設(shè)的目標(biāo)跑步踏頻進(jìn)行比較；以及

8、(f)基于所述用戶(hù)當(dāng)前跑步踏頻與所述目標(biāo)跑步踏頻之間的差異，生成反饋信號(hào)并輸出給用戶(hù)，以指導(dǎo)用戶(hù)調(diào)整其跑步踏頻以接近所述目標(biāo)跑步踏頻。

9、進(jìn)一步地，所述步驟(b)中，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包括：對(duì)所述壓力信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換(adc)，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字值進(jìn)行歸一化處理得到二元數(shù)據(jù)，其中一個(gè)二元狀態(tài)(例如，邏輯值0)表示腳掌接觸，另一個(gè)二元狀態(tài)(例如，邏輯值1)表示腳掌抬起。例如，可以設(shè)定一個(gè)閾值(如adc采樣值的2048)，當(dāng)采樣值低于該閾值時(shí)判定為腳掌接觸(壓力較大，輸出為0)，高于該閾值時(shí)判定為腳掌抬起(壓力較小或無(wú)壓力，輸出為1)。

10、進(jìn)一步地，所述步驟(c)中，識(shí)別踏步事件包括：針對(duì)每一個(gè)壓力傳感器區(qū)域，檢測(cè)所述二元數(shù)據(jù)從表示腳掌抬起的狀態(tài)(邏輯值1)轉(zhuǎn)換到表示腳掌接觸的狀態(tài)(邏輯值0)。即當(dāng)某采樣點(diǎn)i的數(shù)據(jù)為1，而下一采樣點(diǎn)i+1的數(shù)據(jù)為0時(shí)，計(jì)為一次踏步。

11、進(jìn)一步地，所述步驟(d)中，計(jì)算用戶(hù)當(dāng)前跑步踏頻包括：對(duì)所述預(yù)設(shè)時(shí)間區(qū)間(例如5秒)內(nèi)檢測(cè)到的左腳踏步事件次數(shù)和右腳踏步事件次數(shù)進(jìn)行總和，并根據(jù)時(shí)間區(qū)間長(zhǎng)度換算成每分鐘的踏步次數(shù)。

12、進(jìn)一步地，所述步驟(f)中，生成并輸出反饋信號(hào)包括：輸出與所述目標(biāo)跑步踏頻相對(duì)應(yīng)的節(jié)拍音頻。

13、進(jìn)一步地，所述步驟(f)中，生成并輸出反饋信號(hào)還包括：顯示視覺(jué)指示信息，所述視覺(jué)指示信息表征用戶(hù)當(dāng)前跑步踏頻是快于、慢于還是基本等于所述目標(biāo)跑步踏頻。例如，當(dāng)用戶(hù)踏頻與目標(biāo)踏頻相差超過(guò)預(yù)設(shè)閾值(如10bpm)時(shí)，通過(guò)點(diǎn)亮“+”符號(hào)或特定顏色燈光提示用戶(hù)加速，點(diǎn)亮“-”符號(hào)或特定顏色燈光提示用戶(hù)減速；當(dāng)踏頻在目標(biāo)范圍附近時(shí)，點(diǎn)亮“ok”符號(hào)或特定顏色燈光。

14、進(jìn)一步地，所述壓力傳感器優(yōu)選為薄膜壓力傳感器，因其輕薄、靈活且響應(yīng)靈敏。

15、進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)的目標(biāo)跑步踏頻可以根據(jù)運(yùn)動(dòng)類(lèi)型(如超慢跑)進(jìn)行設(shè)置，例如設(shè)置為約180次/分鐘。

16、本發(fā)明還提供了一種壓力傳感式跑步踏頻指導(dǎo)系統(tǒng)，其特征在于，包括：

17、一個(gè)跑步表面，所述跑步表面上設(shè)有至少兩個(gè)分別對(duì)應(yīng)于用戶(hù)左腳和右腳位置的壓力傳感器區(qū)域；

18、至少一個(gè)壓力傳感器，布置于每一個(gè)所述壓力傳感器區(qū)域中，用于生成指示腳掌接觸的壓力信號(hào)；

19、一個(gè)處理單元(例如微控制器mcu)，與所述壓力傳感器通信連接；

20、至少一個(gè)反饋輸出裝置(例如揚(yáng)聲器、led指示燈或顯示屏)。

21、所述處理單元被配置為：

22、獲取所述壓力信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為表示各腳的腳掌接觸和腳掌抬起狀態(tài)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)；

23、基于所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)中指示腳掌接觸相應(yīng)壓力傳感器區(qū)域的預(yù)定狀態(tài)轉(zhuǎn)換，識(shí)別每一次的左腳踏步事件和右腳踏步事件；

24、基于在預(yù)設(shè)時(shí)間區(qū)間內(nèi)識(shí)別出的所述左腳踏步事件和右腳踏步事件的序列，計(jì)算用戶(hù)的當(dāng)前跑步踏頻；

25、將所述用戶(hù)當(dāng)前跑步踏頻與預(yù)設(shè)的目標(biāo)跑步踏頻進(jìn)行比較；

26、以及基于所述用戶(hù)當(dāng)前跑步踏頻與所述目標(biāo)跑步踏頻之間的差異，生成控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述反饋輸出裝置，向用戶(hù)提供感官反饋，以指導(dǎo)用戶(hù)調(diào)整其跑步踏頻以接近所述目標(biāo)跑步踏頻。

27、其中，所述處理單元通常包含模數(shù)轉(zhuǎn)換器(adc)模塊，用于將壓力傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。所述反饋輸出裝置可以包括用于發(fā)出節(jié)拍音的揚(yáng)聲器(通過(guò)pwm信號(hào)驅(qū)動(dòng))和用于顯示踏頻對(duì)比結(jié)果的led指示燈或小型顯示屏。系統(tǒng)可由電池或外接電源供電。有益效果

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

29、(1)集成與便捷性：將跑墊、步頻感測(cè)、節(jié)拍提示和智能反饋功能集成一體，用戶(hù)無(wú)需額外設(shè)備，使用方便。

30、(2)智能感測(cè)與實(shí)時(shí)反饋：能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地感測(cè)用戶(hù)當(dāng)前的實(shí)際踏頻，并與目標(biāo)踏頻進(jìn)行比較，當(dāng)出現(xiàn)偏差時(shí)，能即時(shí)通過(guò)音頻和/或視覺(jué)信號(hào)給予用戶(hù)明確的指導(dǎo)(加速、減速或保持)，顯著提高訓(xùn)練的有效性和互動(dòng)性。

31、(3)提升訓(xùn)練效果：通過(guò)有效的踏頻指導(dǎo)，幫助用戶(hù)(尤其是初學(xué)者)更快掌握正確的運(yùn)動(dòng)節(jié)奏，使其心率保持在理想的有氧區(qū)間，從而達(dá)到更好的健身效果。

32、(4)降低學(xué)習(xí)門(mén)檻和成本：對(duì)于不熟悉超慢跑節(jié)奏或不便請(qǐng)教練的用戶(hù)，本發(fā)明提供了一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的智能訓(xùn)練工具。

33、(5)客觀(guān)化訓(xùn)練：將主觀(guān)感受的節(jié)奏感轉(zhuǎn)化為客觀(guān)數(shù)據(jù)，并通過(guò)反饋幫助用戶(hù)調(diào)整，訓(xùn)練過(guò)程更科學(xué)。