跑步机及其控制系统

本发明涉及电子设备的技术领域，尤其是涉及一种跑步机及其控制系统。

随着生活水平的提高，人们对生活质量的要求越来越高，跑步机作为家庭和健身 房常备的健身器材是人们家庭健身的最佳选择。然而，传统的跑步机功能单一，一般只能做 重复的机械运动，大多单调而乏味，容易造成使用者身体和精神上的疲劳，从而使人们渐渐 失去锻炼的兴趣。虽然，目前有的跑步机通过外接显示屏，能够实现在家虚拟实景的跑步体 验，但实景感较差且缺乏娱乐性。在传统跑步机上，跑步机需要跑步人员通过手动调节机器 上的按键才能启动机器，实现跑步机跑台部分的运转。在现如今实现人工智能化的时代，传 统的机械性的手动控制跑步机已经显得就不那么入流了。

而且对于特殊体人来说，常规跑步计划可能并不适用，而不科学的运动甚至 可能会对身体造成伤害。这样情况下，用户选择手动控制跑步过程，即在跑步过程中进行手 动参数调整，但如果用户每次跑步都进行手动控制，会非常麻烦，效率低下。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种跑步机及其控制系统，解决了现有技术中 存在需要手动调节跑步机按钮的技术问题。

根据本发明实施例的第一方面，本发明实施例提供了一种跑步机的控制系统，该 控制系统包括：MCU芯片、压力传感器和红外传感器，其中，所述压力传感器与所述MCU芯片 相连接，所述红外传感器与所述MCU芯片相连接，所述红外传感器设置于所述跑步机显示屏 的下端，用于检测跑步机的跑台上是否有运动对象，得到检测结果，并将所述检测结果传输 至所述MCU芯片；所述压力传感器设置于所述跑步机的跑台下端，用于对所述跑步机的跑台 进行压力检测，并将检测到的压力值转变成相应的电信号，并将所述电信号传输至所述MCU 芯片；所述MCU芯片设置于所述跑步机跑台的控制模块中，用于基于检测结果确定是否启动 所述跑步机，还是关闭所述跑步机；还用于分析所述电信号，并基于分析结果控制跑步机电 机的工作状态。

进一步地，所述压力传感器包括：压力敏感元件和转换元件，其中，所述压力敏感 元件与所述转换元件相连接，所述压力敏感元件用于检测所述跑步机跑台上的压力，得到 压力值；所述转换元件用于将所述压力值转变成所述电信号，并向所述MCU芯片输出所述电 信号。

进一步地，所述压力敏感元件包括：弹性敏感元件，所述转换元件包括位移敏感元 件，其中，所述弹性敏感元件与所述位移敏感元件相连接，所述弹性敏感元件用于检测到的 所述压力转换为位移信息；所述位移敏感元件用于将所述位移信息转换为所述电信号。

进一步地，所述红外传感器的数量至少为一个，且至少一个所述红外传感器安装 在所述跑步机显示屏的下端的不同位置上，用于分别检测跑步机的跑台上是否有运动对 象。

进一步地，所述控制系统还包括：电机驱动器，其中，所述电机驱动器与所述MCU芯 片相连接；其中，当所述分析结果为第一分析结果时，向所述电机驱动器发送驱动信号，以 使所述电机驱动器驱动所述跑步机电机的转动；当所述分析结果为第二分析结果时，向所 述电机驱动器发送停转信号，以使所述电机驱动器控制所述跑步机电机停止转动。

进一步地，所述控制系统还包括：活体识别器，其中，所述活体识别器设置在所述 跑步机的显示屏上，用于检测所述跑步机的跑台上是否有活体的运动对象，并在检测到有 的情况下，向所述MCU芯片发送启动信号，以使所述MCU芯片控制所述跑步机启动。

进一步地，所述控制系统还包括：速度传感器，其中，所述速度传感器用于在所述 跑步机的跑台开始转动的情况下，检测所述运动对象的运动速度，并向所述MCU芯片发送所 述运动速度；所述MCU芯片基于所述运动速度向所述电机驱动器发送调整信号，以调整所述 跑步机的电机旋转速度。

进一步地，所述压力传感器的数量为多个，且多个所述压力传感器设置在所述跑 步机的跑台下端的不同位置。

进一步地，所述控制系统还包括：继电器，其中，所述继电器设置在所述跑步机与 供电电源组成的回路中，且与所述MCU芯片相连接。当所述继电器吸合时，所述跑步机启动， 当所述继电器断开时，所述跑步机断开。

根据本发明实施例的第二个方面，还提供了一种跑步机，包括上述所述的跑步机 的控制系统，还包括跑步机本体，其中，所述跑步机的控制系统用于对所述跑步机本体的工 作状态进行控制。

在本发明提供的跑步机的控制系统中，包括：MCU芯片、压力传感器和红外传感器， 其中，压力传感器与MCU芯片相连接，红外传感器与MCU芯片相连接，红外传感器设置于跑步 机显示屏的下端，用于检测跑步机的跑台上是否有运动对象，得到检测结果，并将检测结果 传输至MCU芯片；压力传感器设置于跑步机的跑台下端，用于对跑步机的跑台进行压力检 测，并将检测到的压力值转变成相应的电信号，并将电信号传输至MCU芯片；MCU芯片设置于 所述跑步机跑台的控制模块中，用于基于检测结果确定是否启动跑步机，还是关闭跑步机； 还用于分析电信号，并基于分析结果控制跑步机电机的工作状态。在本发明提供的实施例 中，通过跑步机及其控制系统，解决了现有技术中存在需要手动对跑步机进行启动和关闭 控制的技术问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书 以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合 所附附图，作详细说明如下。

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体 实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的 附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前 提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种跑步机的控制系统结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种跑步机简易实物结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种压力传感器的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种跑步机的控制系统结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种跑步机的结构示意图。

图标：

100-控制系统；200-跑步机；10-MCU芯片；20-压力传感器；30-红外传感器；201-压 力敏感元件；A201-弹性敏感元件；202-转换元件；A202-位移敏感元件；A100-电机驱动器； B100-活体识别器；C100-速度传感器；D100-继电器。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明 的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提 下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种跑步机及其控制 系统进行详细介绍。

实施例一：

根据本发明实施例，提供了一种跑步机的控制系统的实施例。

图1是根据发明实施例的一种跑步机的控制系统的示意图，如图1所示，该电路图 包括：MCU芯片10、压力传感器20和红外传感器30，其中，所述压力传感器20与所述MCU芯片 10相连接，所述红外传感器30与所述MCU芯片20相连接。

具体地，如图2所示，所述红外传感器30设置于所述跑步机显示屏的下端，用于检 测跑步机的跑台上是否有运动对象，得到检测结果，并将所述检测结果传输至所述MCU芯片 10；

如图2所示，所述压力传感器设置于所述跑步机的跑台下端，用于对所述跑步机的 跑台进行压力检测，并将检测到的压力值转变成相应的电信号，并将所述电信号传输至所 述MCU芯片；

所述MCU芯片设置于所述跑步机跑台的控制模块中(在图2中未示出)，用于基于检 测结果确定是否启动所述跑步机，还是关闭所述跑步机；还用于分析所述电信号，并基于分 析结果控制跑步机电机的工作状态。

通过上述描述可知，在本发明实施例中，通过红外传感器和压力传感器的协同合 作在实现跑步机的自动控制，具体控制原理描述如下：

当运动对象(例如，人或者动物)站在跑步机的跑台上之后，红外传感器将检测到 跑台上有运动对象，此时，红外传感器向MCU芯片输出高电平信号。MCU芯片在获取到该高电 平信号之后，控制跑步机的电源处于开启状态。也就是说，当红外传感器将检测到跑台上没 有运动对象时，跑步机与供电电源是断开的状态。此时，能够节省电能的同时，防止出现由 于健身房或者用户家庭的突然间断电造成跑步机损坏的问题。

通过上述描述可知，压力传感器将实时检测跑台上的压力值，并将检测到的压力 值转换为电信号输出值MCU芯片。当MCU芯片在获取到该电信号之后，将对该电信号进行判 断，当基于该电信号判断出跑步机上有人的情况下，则控制跑步机电机开始转动。

通过上述描述可知，在本发明实施例中，在红外传感器检测到的跑步机上有人的 情况下，MCU芯片控制跑步机电源开启；进一步地，在此情况下，MCU芯片在基于电信号判断 出跑步机上有人的情况下，则控制跑步机电机开始转动。从而实现跑步机的自动控制。

进一步需要说明的是，当红外传感器检测到跑步机上没有人的情况下，和/或，当 MCU芯片基于压力传感器传输的电信号确定出跑步机上没有人的情况下，通过MCU芯片控制 跑步机的跑带缓慢停止转动，直至停止，并在连续一段时间内均为检测到有人再次站在跑 台上之后，控制跑步机的电源关闭。

在本发明提供的跑步机的控制系统中，包括：MCU芯片、压力传感器和红外传感器， 其中，压力传感器与MCU芯片相连接，红外传感器与MCU芯片相连接，红外传感器设置于跑步 机显示屏的下端，用于检测跑步机的跑台上是否有运动对象，得到检测结果，并将检测结果 传输至MCU芯片；压力传感器设置于跑步机的跑台下端，用于对跑步机的跑台进行压力检 测，并将检测到的压力值转变成相应的电信号，并将电信号传输至MCU芯片；MCU芯片设置于 所述跑步机跑台的控制模块中，用于基于检测结果确定是否启动跑步机，还是关闭跑步机； 还用于分析电信号，并基于分析结果控制跑步机电机的工作状态。在本发明提供的实施例 中，通过跑步机及其控制系统，解决了现有技术中存在需要手动对跑步机进行启动和关闭 控制的技术问题。

在一个可选的实施方式中，所述红外传感器的数量至少为一个，且至少一个所述 红外传感器安装在所述跑步机显示屏的下端的不同位置上，用于分别检测跑步机的跑台上 是否有运动对象。

在本发明实施例中，每个红外传感器可以通过数据总线与MCU芯片相连接。当MCU 芯片获取到上述至少为一个红外传感器中的任意一个红外传感器，或者，获取到任意两个 传感器，或者任意多个传感器同时输出的高电平时，控制跑步机的电源开启。

例如，红外传感器的数量为3个，分别为红外传感器1，红外传感器2和红外传感器 3。

假设，当MCU芯片获取到上述3个红外传感器中的任意一个红外传感器输出的高电 平时，控制跑步机的电源开启。那么当红外传感器1，红外传感器2和红外传感器3中的任意 一个红外传感器输出高电平时，控制跑步机的电源开启。

假设，当MCU芯片获取到上述3个红外传感器中的任意两个红外传感器输出的高电 平时，控制跑步机的电源开启。那么当红外传感器1，红外传感器2和红外传感器3中的任意2 个红外传感器(例如，红外传感器1和红外传感器2)输出高电平时，控制跑步机的电源开启。

假设，当MCU芯片获取到上述3个红外传感器同时输出的高电平时，控制跑步机的 电源开启。那么当红外传感器1，红外传感器2和红外传感器3同时输出高电平时，控制跑步 机的电源开启。通过上述设置方式，能够避免出现由于一个红外传感器的错误检测造成跑 步机错误开启的问题。

需要说明的是，在本发明实施例中，所采用的红外线是光谱中波长范围是0.76至 400微米的一段，红外线是不可见光线，所有高于绝对零度的物质都可以产生红外线。红外 对管感应模块是通过红外线反射原理，将红外辐射能转换成电能的光敏器件。红外对管感 应就是其中的一种，当人体的某一部分在红外线区域内，红外线发射管发出的红外线由于 人体摭挡反射到红外线接收管，红外对管感应模块内部电路经过处理后，通过数字传感器 接口返回到PC主机，PC主机就可利用红外的返回信号来识别跑台上方是否存在跑步人员的 变化，从而达到控制跑步机跑台的启动。

进一步需要说明的是，在本发明实施例中的红外传感器只在当运动对象第一次站 上跑台与最后下机时进行识别，其他运转时均不做识别动作，用以减小人体红外传感器的 灵敏度，从而减小误操作的概率。

具体地，在红外传感器输出高电平后，在延时时间段内，如果有人体在跑步机跑台 上，其输出将一直保持高电平，直到人离开后才延时将高电平变为低电平(红外传感器检测 到人体的每一次活动后会自动顺延一个延时时间段，并且以最后一次活动的时间为延时时 间的起始点)。在此过程中，经过内部电路处理后，转换为信号传递给PC主机，PC主机持续控 制跑步机跑台的运行，直至跑步机台上人体的离开，跑台自动停止转动。

在一个可选的实施方式中，如图3所示，所述压力传感器20包括：压力敏感元件201 和转换元件202，其中，

所述压力敏感元件201与所述转换元件202相连接，所述压力敏感元件201用于检 测所述跑步机跑台上的压力，得到压力值；

所述转换元件202用于将所述压力值转变成所述电信号，并向所述MCU芯片10输出 所述电信号。

在本发明实施例中，在压力传感器对跑台上的压力值进行检测时，首先，可以通过 压力传感器中的压力敏感元件201检测跑步机跑台上的压力，得到压力值。在获取到该压力 值之后，就可以通过转换元件将该压力值转换为对应的电信号输出。其中，该电信号可以为 模拟或者数字的电信号。

如图3所示，所述压力敏感元件201包括：弹性敏感元件A201，所述转换元件202包 括位移敏感元件A202，其中，所述弹性敏感元件A201与所述位移敏感元件A202相连接。

所述弹性敏感元件A201用于检测到的所述压力转换为位移信息；

所述位移敏感元件A202用于将所述位移信息转换为所述电信号。

通过上述描述可知，在本发明实施例中，压力传感器是将压力转换为电信号输出 的传感器，通常压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件组成。弹性敏感元件的作 用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变，然后由位移敏感元件(或应变计) 转换为与压力成一定关系的电信号。

在本发明实施例中，通过弹性敏感元件和位移敏感元件二者有机的结合在一起放 置于跑步机跑台部分。当跑台上站立有人的时候，压力传感器就会将压力转换成电信号传 递给PC主机，从而通过PC主机来控制跑台的运转。

需要说明的是，与所述红外传感器类似，所述压力传感器的数量也为多个，多个所 述压力传感器设置在所述跑步机的跑台下端的不同位置，避免因高度设计不合理的问题造 成无法感应或感应不灵敏的问题。

在另一个可选的实施方式中，如图4所示，所述控制系统100还包括：电机驱动器 A100，其中，所述电机驱动器A100与所述MCU芯片10相连接。

由上述可知，当所述分析结果为第一分析结果时，向所述电机驱动器A100发送驱 动信号，以使所述电机驱动器A100驱动所述跑步机电机的转动；当所述分析结果为第二分 析结果时，向所述电机驱动器A100发送停转信号，以使所述电机驱动器A100控制所述跑步 机电机停止转动。

在本发明实施例中，分析结果为MCU芯片对所述电信号进行分析之后的分析结果。 当分析结果为第一分析结果时，例如，电信号大于预设信号值(预设信号值为预先设定的比 较阈值)时，则向所述电机驱动器A100发送驱动信号，以使所述电机驱动器A100驱动所述跑 步机电机的转动。

当分析结果为第二分析结果时，例如，电信号小于预设信号值(预设信号值为预先 设定的比较阈值)时，则向所述电机驱动器A100发送停转信号，以使所述电机驱动器A100控 制所述跑步机电机停止转动。

通过上述描述可知，通过该设置方式，能够实现跑步机电机的自动控制。

如图4所示，所述控制系统100还包括：活体识别器B100，其中，所述活体识别器 B100设置在所述跑步机的显示屏上，用于检测所述跑步机的跑台上是否有活体的运动对 象，并在检测到有的情况下，向所述MCU芯片10发送启动信号，以使所述MCU芯片10控制所述 跑步机启动。

在本发明实施例中，当跑步机为家用跑步机时，该跑步机很有可能被用户改为晾 衣架。当用户晾衣服时，同样能够触发红外传感器输出高电平信号，并使得跑步机的电源开 启，此时，将浪费很多的电能资源。

基于此，在本发明实施例中，设置了一个活体识别器B100，该活体识别器B100设置 在所述跑步机的显示屏上。在MCU芯片获取到红外传感器发送的高电平信号的同时，如果还 获取到活体识别器B100输出的用于表征检测到一个活体站在跑步机上的信号之后，则控制 跑步机的电源开启。

通过上述设置方式，能够避免出现由于红外传感器的错误识别，带来的能源浪费 的问题。

如图4所示，所述控制系统100还包括：速度传感器C100，其中，所述速度传感器 C100用于在所述跑步机的跑台开始转动的情况下，检测所述运动对象的运动速度，并向所 述MCU芯片10发送所述运动速度；

所述MCU芯片10基于所述运动速度向所述电机驱动器A100发送调整信号，以调整 所述跑步机的电机旋转速度。

在本发明实施例中，还在跑步机的跑台上设置了速度传感器，该速度传感器C100 用于在所述跑步机的跑台开始转动的情况下，检测所述运动对象的运动速度，并向所述MCU 芯片10发送所述运动速度。

MCU芯片10在获取到该运动速度之后，就能够进行实时计算，以调整电机的转速。 具体地，MCU芯片可以根据计算结果控制电机驱动器A100，从而实现通过电机驱动器A100来 对跑步机的电机旋转速度进行调节。

通过上述设置方式可知，在本发明实施例所提供的控制系统不仅能够实现跑步机 的开启和关闭的控制，还能够实现速度的自动调节。经常去健身房的人都知晓，传统的跑步 机是需要运动对象手动调节的，当运动对象运动到很疲劳时，则无心再去调整跑步速度。但 是通过本发明实施例所提供的控制系统，能够按照运动对象的跑步速度对跑步机的速度进 行实时调整，从而提升用户体验。

如图4所示，所述控制系统100还包括：继电器D100，其中，所述继电器D100设置在 所述跑步机与供电电源组成的回路中，且与所述MCU芯片10相连接。当所述继电器D100吸合 时，所述跑步机启动，当所述继电器D100断开时，所述跑步机断开。

通过上述描述可知，在本发明实施例中，通过设置上述实施例所描述的跑步机的 控制系统，能够帮助驾驶人员在骑行时了解跑步机的运行状态，使得跑步机更加智能化，更 加人性化。

综上，在本发明实施例所提供的控制系统中，能够实现跑步机的自动开启和关闭， 还能够实现跑步机的转动和停止，还能够实现跑步机的自动速度调整，以满足用户多元化 的需求。因此，在本发明所提供的控制系统，解决了现有技术中存在需要手动对跑步机进行 启动和关闭控制的技术问题，能够提高跑步机的智能化程度，使得跑步机更加智能化，人性 化。

实施例二：

针对市场上传统的跑步机，本发明实施例还提供了一种跑步机的示意图，如图5所 示，包括上述所述的跑步机的控制系统100，还包括跑步机200本体，其中，所述跑步机的控 制系统100用于对所述跑步机200本体的工作状态进行控制。

在本发明实施例所提供的控制系统中，能够实现跑步机的自动开启和关闭，还能 够实现跑步机的转动和停止，还能够实现跑步机的自动速度调整，以满足用户多元化的需 求。因此，在本发明所提供的控制系统，解决了现有技术中存在需要手动对跑步机进行启动 和关闭控制的技术问题，能够提高跑步机的智能化程度，使得跑步机更加智能化，人性化。

本发明实施例所提供的跑步机及其控制系统的计算机程序产品，包括存储了程序 代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述 的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统 和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相 连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可 以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是 两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以 存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说 对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计 算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个 人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。 而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存 储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、 “水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了 便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、 “第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明 的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发 明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员 在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻 易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使 相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。