一种健身装置 【技术领域】
本发明涉及健身装置领域，尤其涉及一种具有智能互动功能和自发电功能的健身装置。
背景技术
随着人们物质生活水平的不断提高以及对个人健康意识的增强，人们对健身器械的需求日益增加。现有健身器械种类繁多，但都是一个孤立的器械，人们只能利用相应健身器械进行枯燥无味悄无声息的锻炼。即使有的健身场所放一些背景音乐，但也是使用者在被动的听，无法达到互动的模拟真实环境的效果。
在现有技术中，存在仿真类游戏机，如仿真摩托。此种仿真类游戏机通过操作者简单的控制其方向及速度大小，使得操作者产生类似于真实的感觉。但此种仿真类游戏机完全是一种纯娱乐类的游戏，没有任何的健身锻炼效果。同时由于这种仿真类游戏机具有较高的价格，更不可能进入广大的普通家庭。
【发明内容】
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种健身装置，具有实时场景互动的功能，并能够将健身者健身所产生的机械能储存为电能并输出。
本发明为一种健身装置，至少包括健身装置本体，其特征在于，该健身装置进一步包括：
健身控制单元，该单元与健身装置本体连接，用于根据数据处理单元传送来的数据控制健身装置本体的状态，并根据健身装置本体当前工作状态产生数据传输给数据处理单元；
数据处理单元，用于处理显示单元当前显示场景所对应的数据，将处理后的数据传输给健身控制单元，并将根据健身控制单元发送来数据所处理得到的可视图像发送给显示单元；
显示单元，用于根据数据处理单元传输来地可视图像进行显示；
发电和蓄电单元，该单元与健身装置本体连接，用于将自健身装置本体获得的机械能转换为电能并存储。
其中，所述健身控制单元进一步包括：与数据处理单元进行双向数据通信的微处理器、用于根据微处理器传送来的来自数据处理单元的数据控制健身装置本体状态的电磁控制装置、以及用于根据健身装置本体当前工作状态产生脉冲信号并通过微处理器发送到数据处理单元的脉冲发生装置。
其中，所述健身控制单元进一步包括光电隔离器，所述微处理器通过光电隔离器与数据处理单元连接。
其中，所述发电和蓄电单元包括发电机和用于储存发电机所产生电能的蓄电池，发电机与所述健身装置本体连接。
其中，所述发电机与健身装置本体上的传动部件采用皮带传动、齿轮传动或轴传动的方式连接。
其中，所述数据处理单元进一步包括：微处理器；
非易失性存储器，用于存储场景影像的三维模型和控制三维模型转化为可视对象的程序；
临时存储器，用于读取非易失性存储器中的各种数据并运行；
帧存储器，用于将可视图像输出到所述显示单元上；
上述微处理器、非易失性存储器、临时存储器和帧存储器相互连接。
其中，该装置进一步包括：用于采集健身者健身信息、并通过所述健身控制单元传送到数据处理单元的信息采集装置。
其中，所述信息采集装置包括心率检测仪和速度计数器。
其中，该装置进一步包括：数据处理接口单元，所述健身控制单元与数据处理单元通过数据处理接口单元连接。
其中，所述数据处理单元为计算机。
其中，所述健身装置本体为健身车。
其中，所述发电和蓄电单元进一步与用电设备连接。
其中，所述用电设备为健身装置本体。
可见，本发明的健身装置能够为健身者提供相应的场景，并将场景对应的阻力数据设置于健身装置本体上，使得健身者在健身过程中真实感受到与场景相对应的阻力的大小；该健身装置同时能够把健身者在健身装置上的运动情况反馈到显示单元上进行显示，以便实时为健身者提供与健身者当前运动情况相应的场景画面，从而达到互动健身的效果；另外，本发明的健身装置还具有发电和蓄电单元，利用该单元将健身者在健身装置本体上健身时所产生的机械能转换为电能，储存并输出，以此方式，一方面使得本装置能够将健身者健身运动所产生的能量储存起来，避免了能源浪费，另一方面，由于健身者健身运动所产生的能量多以热能的形式导致健身装置本体劣化，因此，本发明的健身装置可以有效避免此种劣化，从而增加健身装置的使用寿命。
【附图说明】
图1为本发明健身装置的组成示意图。
图2为本发明健身装置中健身控制单元106的一具体实施例的示意图。
图3为本发明健身装置中数据处理单元102的一具体实施例的示意图。
图4为本发明健身装置中发电和蓄电单元105的一具体实施例的示意图。
图5为健身车与发电和蓄电单元连接的示意图。
图6为本发明健身装置信息采集单元的一具体实施例的示意图。
【具体实施方式】
本发明为一种健身装置，该健身装置能够通过显示单元为健身者提供运动场景，根据该运动场景在健身装置本体上设置相应的阻力值，同时，该健身装置还可以将健身者在健身装置本体上的运动情况反映于显示单元所显示的图像中，以达到互动健身的效果；该健身装置还具有将健身者健身所产生的机械能转化为电能储存并输出的功能。
下面结合附图对本发明进行详细描述。
在本发明中，健身装置至少包括健身装置本体，该健身装置本体可以是健身器械，如健身车，跑步机，以下仅以健身车为例作说明。参见图1，本发明的健身装置包括：显示单元101、数据处理接口单元104和数据处理单元102、健身控制单元106、健身装置本体107、发电和蓄电单元105、信息采集单元103；下面对本发明健身装置中的各个单元加以描述：
1、显示单元101单向接收数据处理单元102的传输来的可视图像并显示，并且，显示单元进一步根据接收到的可视图像实时调整显示单元上的显示内容，其中，调整显示的内容保证健身者当前在健身装置本体上的运动情况实时反映在显示单元所显示的场景之中；
2、数据处理单元102，本发明实施例采用计算机作为数据处理单元102，该数据处理单元与显示单元101连接，并通过数据处理接口单元104与健身控制单元106连接，该数据处理单元用于：
(1)选择运动场景，向显示单元101提供该运动场景所对应的可视图像，计算出该运动场景所对应的阻力数据，将该数据通过数据处理接口单元104传送给健身控制单元106；
(2)通过数据处理接口单元104接收健身控制单元106传递过来的数据，对该数据进行处理，生成该数据所对应的可视图像，将该可视图像单向输出到显示单元101；在本发明实施例中，数据处理单元的处理过程还进一步包括：数据处理单元102首先判断健身控制单元106回传数据中的阻力值是否与上次发送给健身控制单元106的阻力值相同，如果不相同则数据处理单元向健身控制单元106重传数据，如果相同，则数据处理单元对健身控制单元106回传的数据进行处理，得到可视图像数据；其中，本发明实施例中判断阻力值是否相同的目的在于：以阻力值作为传输数据的标识，使得健身控制单元的回传数据与传输到健身控制单元的数据一一对应，从而保证传输数据的准确性；
3、数据处理接口单元104，与健身控制单元106和数据处理单元102连接，用于为数据处理单元102和健身控制单元106提供双向通信的接口；本发明实施例中采用有线的串行数据通信方式的RS232接口作为该数据处理接口单元104，由于在本发明中，数据传输方式有很多种方案可供选择，因此，在本发明的其它实施例中，还可采用蓝牙(Bluetooth)、射频等无线通信中的相应接口作为数据处理接口单元；并且，数据处理接口单元还可以根据需要设置于数据处理单元102或健身控制单元106上；
4、健身控制单元106与健身装置本体107连接，并且与信息采集单元103连接，该健身控制单元用于：
(1)与数据处理单元102进行双向通信，将健身控制单元上产生的数据发送给数据处理单元，并从数据处理单元102得到其处理后的数据；
(2)根据自数据处理单元102发送来的数据，控制健身装置本体的状态；
(3)获得健身装置本体107的工作状态，将该状态转换为数据发送到数据处理单元；
(4)自信息采集单元获得信息，将该信息通过与数据处理单元的双向通信发送到数据处理单元；
5、信息采集单元103，该单元与健身控制单元106相连接，用于采集健身者在健身装置本体上的运动信息以及健身者的健康信息，将这些信息通过健身控制单元106和数据处理接口单元104，传送到数据处理单元102，数据处理单元102将这些信息显示在显示单元101上，用以为健身者提供相应的信息；
6、发电和蓄电单元105，该单元与健身装置本体107连接，用于自健身装置本体107获得健身者运动所产生的机械能，将这部分机械能转换为电能并保存。
图2为本发明健身装置中健身控制单元106的一具体实施例，如图2所示，在本发明实施例中，健身控制单元106包括：微处理器，如单片机8051 203、脉冲发生装置和电磁控制装置、光电隔离器202、数字/模拟(D/A)转换器204、放大器205，数据处理单元102处理后的数据通过RS232接口传送到光电隔离器202，光电隔离器202对接收到的数据进行光电隔离后，输出数据到单片机8051 203，单片机8051 203根据得到的数据产生数字信号，该数字信号经过D/A后转换为模拟信号，该模拟信号经过放大器205放大后，控制电磁控制装置上的电磁铁产生相应大小的阻力，在本发明实施例中，电磁铁产生的阻力作用于健身车的车轮上，使得健身者感受到相应大小的阻力；在健身者使健身车运动时，健身控制单元中的脉冲发生装置根据健身车车轮的运动速度产生相应周期的脉冲信号，将该信号经过D/A转换后传送到单片机8051 203，单片机8051 203对接收到的信号进行处理得到数据，输出到光电隔离器，该数据经过光电隔离后，通过RS232接口将数据输出到数据处理单元102；
图3为本发明健身装置中数据处理单元102的一具体实施例，参见图3所示，数据处理单元102中包括临时存储器303、帧存储器305、非易失性存储器304和微处理器302，其中：
非易失性存储器304中存储着场景影像的三位模型、控制三维模型转换为可视对象的例如C++编程的语言的对象、以及各个场景对应的健身装置本体的工作状态数据，本发明实施例中，该工作状态数据就是健身车的阻力设置；其中，三维模型包含大量的图像数据，如场景是一条公路，公路两旁有草原、路标线、标志牌，远方有山脉云彩等远景，那么在三维模型中就会定义场景的框架、路程的长短、各景物的参照位置、移动路径、物体材质、色彩以及光线明暗等资料和数据。编程的语言的对象是基于Direct3d、Opengl、Opengvs等显示技术所编写的程序；它通过程序接口与三维模型和Direct3d等底层支持图像显示的程序相连接，并依据外部传来的操作信息和三维模型内设定的图像数据来控制三维模型转化为可视对象；
数据处理单元102的数据处理工作是由微处理器302和临时存储器303完成的，其中，临时存储器303读取非易失性存储器304中的各种数据以及健身控制单元106传送来的数据，提供给微处理器302，微处理器302对得到的数据进行计算，根据计算的结果控制临时存储器303的输出；
临时存储器303一方面用于将三位模型转换成的一系列连续的可视图像复制到帧存储器305，另一方面用于将微处理器处理得到的阻力数据输出到健身控制单元；
临时存储器305自临时存储器303得到可视图像，将该可视图像输出到显示单元101上；
上述微处理器302、临时存储器303、非易失性存储器304和帧存储器305，可由微机替代。
图4为本发明健身装置中发电和蓄电单元105的一具体实施例，参见图4所示，本发明实施例中，采用电源输出端子405、蓄电池404和发电机403作为发电和蓄电单元105，发电机403与蓄电池404之间采用电连接，发电机403与健身装置本体的传动部件，如健身车车轴连接，发电机自健身装置本体获得机械能，将该机械能转换为电能，储存在蓄电池204中，通过电能输出端子405将电能输出；发电和蓄电单元的工作原理为：
健身者在健身装置本体的运动单元上进行健身运动，健身者在运动单元401上进行健身运动所产生的机械能通过健身装置本体上的传动部件传送到发电和蓄电单元的发电机403上，发电机403将自传动部件获得的机械能转换为电能，保存在蓄电池中并通过电能输出端子405输出；在本发明实施例中，采用健身车作为健身装置本体，参见图5所示，健身车与发电和蓄电单元的连接方式为：健身车的曲轴501作为健身装置本体的传动部件带动发电机503工作，健身车曲轴与发电机之间采用皮带502传动的方式；在本发明的其它实施例中，根据健身装置本体上传动装置的不同，也可采用摩擦轮传动、齿轮传动等传动方式。
图6为本发明健身装置信息采集单元的一具体实施例，如图6所示，在本发明实施例中，采用心率检测仪601和速度计数器602作为信息采集装置，健身控制单元106中的单片机8051 203通过数据线与心率检测仪601、速度计数器602连接，单片机8051 203通过I/O接口P1.1、P1.2与心率检测仪601、速度计数器602进行通信，接收信息采集单元采集到的健身者的心率与速度；对心率检测仪601和速度计数器602的工作状态和通信状态进行控制，心率检测仪601和速度计数器602根据单片机8051 203的控制通过数据线向单片机8051 203发送采集到的数据。在本发明其它实施例中，也可以采用例如血压检测仪等的其它设备作为信息采集单元，其具体实现方式与本实施例的具体实现方式相同。
本发明健身装置中的显示单元101可以选用不同的显示设备，如计算机显示器、大屏幕电视、专用显示器等，并且可进一步辅助设置音响设备，用以增强效果，以给用户带来身临其境的逼真感觉；该显示单元可以独立存在，也可以安装在健身装置本体上；本发明实施例中，采用在健身装置本体上安装的LCD作为显示装置，该显示装置除了用于显示场景以及根据健身者的运动情况实时调整显示场景之外，还可用于显示正在进行的场景下的运动阻力、健身者的锻炼时间，当前运动的总里程以及健身的健康数据信息等内容。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。