[发明专利]一种健身哑铃运动检测装置及健身哑铃运动检测方法

权利要求书

1.一种健身哑铃运动检测装置，其特征在于所述装置包括检测电路，所述检测电路包括微控制器模块（3）及与所述微控制器模块（3）电连接的惯性传感器模块（2）、电池电源管理模块（5）和射频通讯模块（4），所述惯性传感器模块（2）包括分别用于检测X轴、Y轴、Z轴三轴加速度的三轴加速度传感器与X轴、Y轴、Z轴三轴角速度的三轴角速度传感器，所述电池电源管理模块（5）用于为微控制器模块（3）、惯性传感器模块（2）、射频通讯模块（4）提供工作电源。

2.如权利要求1所述一种健身哑铃运动检测装置，其特征在于所述检测电路还包括磁场传感器模块（20），所述磁场传感器模块（20）包括检测X轴、Y轴、Z轴三轴磁场强度的三轴磁阻传感器。

3.如权利要求1所述一种健身哑铃运动检测装置，其特征在于所述射频通讯模块（4）为蓝牙4.0射频通讯模块，所述微控制器模块（3）和射频通讯模块（4）采用型号为cc2541或nRF51822的片上系统处理芯片。

4.如权利要求1所述一种健身哑铃运动检测装置，其特征在于所述惯性传感器模块（2）采用型号为MPU-6050的六轴MEMS传感器芯片。

5.如权利要求1所述一种健身哑铃运动检测装置，其特征在于所述磁场传感器模块（20）采用型号为HMC5883L的三轴磁阻传感器芯片。

6.一种使用如权利要求1所述的健身哑铃运动检测装置的健身哑铃运动检测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

首先，将所述健身哑铃运动检测装置与待测的健身哑铃固连；

其次，通过以下步骤进行测量：

测量并解算哑铃角度，即，测量传感器坐标与大地坐标系之间的转换角度关系，得到哑铃的倾角和方位角；

哑铃运动检测，判定哑铃是否处于运动状态；

哑铃初始角度校准，解决哑铃放置与用户握持哑铃的角度随意性造成的角度测量错误；

哑铃运动计算，计算哑铃运动参数。

7.如权利要求6所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于所述步骤1）包括两个步骤：a、传感器数据采集，即：微控制器模块（3）对惯性传感器模块（2）和/或磁场传感器模块（20）发送传感器数据读取命令，当惯性传感器模块（2）和/或磁场传感器模块（20）接收到此数据读取命令时，会返回响应通道的传感器测量结果；b、哑铃角度解算，即：基于步骤a传感器数据采集得到的与健身哑铃固连的X轴、Y轴、Z轴三轴加速度传感器与三轴角速度传感器所测量得到的加速度、角速度数据，利用地球重力场作为垂直参考，计算得到哑铃相对于水平面的倾角，和/或，基于步骤a传感器数据采集得到的与哑铃固连的X轴、Y轴、Z轴三轴磁阻传感器所测量的到的磁场数据，利用地球磁场作为北向参考，计算的到哑铃在水平面内的指向，即方向角。

8.如权利要求7所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于为了保证步骤b的解算精度，步骤a的三轴加速度传感器和三轴角速度传感器数据采集的频率为5Hz以上。

9.如权利要求6所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于所述步骤2）包括两个步骤：c、存储历史传感器采集数据，即，微控制器模块存储N次加速度传感器和角速度传感器的历史测量数据；d、运动类型判断，即，利用步骤c存储的加速度传感器和角速度传感器的历史测量数据，计算出最近N次加速度、角速度测量数据的期望和方差。

10.如权利要求9所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于所述步骤c中N为3~15的整数。

11.如权利要求6所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于所述步骤3）包括两个步骤：e、动作采样，即记录用户进行K次哑铃锻炼过程中由步骤1）解算哑铃角度所得到的哑铃倾角和/或方位角；f、计算初始角校准值，即，在步骤e存储的K次哑铃锻炼动作过程哑铃倾角和/或方位角中，判别出每次动作的最大角度值和最小角度值，并求出K次动作的最大角度平均值和最小角度平均值，计算出用户动作的中间位置角度平均值，并和对应的标准动作的中间位置角度相减，得到初始角度校准值，并在将来的动作检测中，使用该初始角度校准值来修正步骤1）解算哑铃角度所得到的哑铃的倾角和/或方位角。

12.如权利要求12所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于在步骤2）哑铃运动检测输出哑铃放置于固定物体上静止时，重新进行步骤3）哑铃初始角度校准。

13.如权利要求6所述一种健身哑铃运动检测方法，其特征在于步骤4）包括四个步骤：g、计算哑铃角度；h、哑铃锻炼动作计数；i、计算哑铃运动卡路里消耗；j、评估哑铃锻炼运动品质。