[发明专利]一种跑步运动的智能穿戴产品

说明书

本发明公开了一种跑步运动的智能穿戴产品，包括穿戴在人体膝关节的护具本体、应变传感单元、驱动控制单元和上位机，驱动控制单元包含信号处理模块，上位机包括数据分析模块和显示模块；跑步时应变传感单元的阻抗发生变化，该信号经采集后传输至信号处理模块处理，得到膝关节的弯曲角度随时间的变化曲线，数据分析模块通过分析该变化曲线直接得到跑步运动参数后显示在上位机终端，为跑步者提供了实时、直观的跑步运动信息；另外，数据分析模块可根据跑步运动中腿部运动呈周期性，膝关节的弯曲角度呈周期性，以及变化曲线的特征进行分析而直接得到跑步运动的实时参数信息显示在终端。

技术领域

本发明涉及可穿戴设备领域，尤其是涉及一种跑步运动的智能穿戴产品。

背景技术

在众多运动中，跑步已成为大众喜爱的运动之一。目前，已开发出各种用于跑步运动的穿戴设备，用于增加运动过程中对人体的保护以及运动过程的智能化与趣味化。

发明内容

本发明提供一种跑步运动的智能穿戴产品，包括穿戴在人体膝关节的护具本体、应变传感单元、驱动控制单元以及上位机。

所述护具本体具有柔性，能够随着膝关节的运动而发生形变，使膝关节自如运动；

所述应变传感单元设置在护具本体上；所述应变传感单元具有柔性，在外力作用下可发生拉伸、压缩、弯曲形变，并且在形变过程中阻抗发生变化，可用于检测所述形变；

所述驱动控制单元设置在护具本体上，包括电源模块、信号采集模块、信号处理模块以及信号传输模块；

上位机包括数据分析模块和显示模块；

电源模块为驱动控制单元提供电源；

跑步时，膝关节运动，应变传感单元发生形变而引起阻抗变化，信号采集模块采集应变传感单元的阻抗信号后传输至信号处理模块进行处理，得到膝关节的弯曲角度随时间的变化曲线，以下简称为变化曲线，该变化曲线数据经传输模块传输至上位机的数据分析模块，经数据分析模块分析后得到跑步运动参数，然后传输至显示模块，在终端载体显示。

本发明中，所述膝盖的弯曲角度是指膝盖所连接的大腿与小腿之间的夹角，具体是指大腿腿面朝向小腿的延长线与小腿之间的夹角，在该定义下跑步者直立时膝盖的弯曲角度为0°。

本发明中，数据分析模块通过分析所述变化曲线得到跑步参数。跑步参数包括但不限于步频、着地时间、着地瞬间、腾空时间、着地时膝盖弯曲角度、摆动腿最大弯曲角度、脚掌着地方式、膝盖受力冲击等中的一种或者几种。

本发明人在对跑步运动进行观察后发现，跑步时每条腿的运动呈周期性变化，膝关节的弯曲角度随时间的变化关系也呈周期性变化，为了便于说明，观察其中一条腿的运动情况，本发明中将所观察的这条腿称为A腿。跑步时，A腿的运动以及A腿膝关节的弯曲角度随时间的变化如下，t1t2t3t4t5：

(1)在t1时刻，A腿着地成为支撑腿，A腿膝关节的弯曲角度最小；

(2)t1至t2时间范围，由于缓冲作用，A腿膝关节发生小幅度弯曲，弯曲角度逐渐增加至第一弯曲角度；

(3)t2至t3时间范围，A开始蹬地，A腿膝关节的弯曲角度逐渐减小；

(4)t3至t4时间范围，A腿离地进行摆动，A腿膝关节弯曲角度逐渐增大至第二弯曲角度；

(5)t4至t5时间范围，A腿继续进行摆动，A腿膝关节弯曲角度逐渐减小，直至A腿着地成为支撑腿；

所述第一弯曲角度小于第二弯曲角度；

上述变化如图1所示，即，跑步时膝关节的弯曲角度呈连续的波形，波峰呈高、低间隔排列，也就是说，波峰形成起伏状，一个低波峰对应的波形与一个高波峰对应的波形构成一个波形周期，该波形周期即为跑步时A腿的膝关节变化周期。