[实用新型]一种基于激光传感器的跑步机控速装置

说明书

本实用新型提供了一种基于激光传感器的跑步机控速装置，包括铁架、表头、扶手、立柱、跑板、跑带、电机、激光传感器单元、USB充电单元、安全锁开关、跑步机表头控制器单元、电机控制器单元，激光传感器安装在跑步机表头的居中位置，安装位置确保激光传感器的激光发射头和激光接收头均朝向跑步机跑板上跑步者正常跑步的区域，确保激光传感器能够准确捕捉到跑步机使用者的当前状态。本实用新型通过激光传感器、跑步机表头控制器单元、电机控制器单元三者之间的相互合作，能够接收到跑步机使用者在跑步时的运动状态以及处于跑板上的具体位置，通过跑步机使用者的运动状态变化，能够通过电机控制器单元给予跑步机电机不同的速度配置以及相应的一些安全提醒等功能。

技术领域

本实用新型涉及健身运动类器械领域，主要是一种基于激光传感器的的智能控速跑步机。

背景技术

随着经济水平不断提高，人们对生活的质量以及运动健身的要求也越来越高，多数运动装置比如跑步机也越来越被大众所接受，慢慢的它已经变成众多跑步爱好者会去选择的一种标配的运动健身器材，并且跑步机这种器械不会受时间和地点的影响，让运动变得更加随心所欲，让运动者想怎么跑就怎么跑。但是目前市面上大部分跑步机仍然处于非智能化的状态，控速方式和安全装置都比较机械化，让跑步这个自由化的运动受到了很多限制。然而，对运动过程的体验要求很高的跑步者会觉得很繁琐。所以市场迫切地需要一种能够自主判断运动者跑步状态和安全情况的装置，然后对跑步机进行一定的坡度、速度控制并且对跑步者进行安全提醒等，这样的运动过程无疑是一个比较舒适和方便的过程，也会慢慢的吸引更多的跑步爱好者。

发明内容

该实用新型是基于现有的传统跑步机进行改造，设计一种基于激光传感器的的智能控速跑步机，通过优化和修改传统跑步机机械结构、软硬件等多个方面的内容，让跑步机能够根据跑步者不同的跑步状态执行相应的控速策略、提醒和应急策略，让跑步者能够拥有一种更好的跑步体验。

为实现上述目的，本实用新型设计以下的技术方案：一种基于激光传感器的的智能控速跑步机，包括铁架、表头、扶手、立柱、跑板、跑带、电机、激光传感器单元、USB充电单元、安全锁开关、跑步机表头控制器单元、电机控制器单元。跑步机表头控制器单元通过通信线缆与激光传感器相互连接，激光传感器将传感器采集到的激光信息数字信号发送给跑步机表头控制单元。跑步机表头控制器单元的MCU对激光传感器采集到的激光信息数字信号进行处理，通过软件处理算法将其转化为跑步者跑步状态的可用距离信息和跑步者的在跑步机上位置信息，然后利用自适应算法得出跑步者的运动状态变化信息。根据跑步者的运动状态的变化，跑步机表头控制器单元得到一定的速度、坡度控制策略或提醒和应急策略等。跑步机表头控制单元通过串口通信线缆与电机控制器单元相连接，跑步机表头控制单元通过串口通信方式将这些数据发送给电机控制器单元，电机控制器单元以PWM波的形式控制电机，从而控制跑步机滚轴以带动跑带以软件算法得出的速度与坡度运行。

进一步的，激光传感器为ST公司的vl53l0x激光传感器，其位置位于跑步机表头安全锁开关一侧，安全锁开关的另一侧的同样尺寸的通孔处为USB充电单元。激光传感器可以采集到跑步机使用者运动状态变化的所产生模拟数据，并直接将该模拟数据转换为激光信息数字信号，方便跑步机表头控制器模块上的MCU（STM32）对其进行处理。

进一步的，所述电机控制器单元位于跑步机下方，跑步机前部的电机附近位置，激光传感器位于跑步机表头的居中位置，安装与表头竖直平面相互垂直，确保能够正对着跑板上跑步者正常跑步的区域。

进一步的，激光传感器与跑步机表头控制器通过硬件通信线缆进行通信，通信方式为IIC，线缆共包括四条，两条IIC通信线缆和VCC、GND电源线。VCC和GND的连接方式为直连跑步机表头控制器的线路板上的VCC和GND，IIC通信线缆通过上拉电阻与跑步机表头控制器的STM32的GPIO的IIC复用口连接，从而进行数据通信。