CN111729263A - 一种智能语音交互健身服装及健身方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种智能语音交互健身服装及健身方法。将服装、测量传感、数据处理以及语音转换技术相结合，用户穿戴该智能服装进行健身运动时，通过测量传感技术实时捕捉用户的生理参数数据和/或人体的关节弯曲角度数据，通过数据处理技术分析判断用户的当前动作，并与该动作的参考数据进行对比，得到动作是否规范以及动作建议等对比信息，然后通过语音转换为语音信息提供给用户，一方面对用户动作进行实时指导，提高用户的锻炼效果，另一方面在用户锻炼过程中有语音相伴，增加了智能性与趣味性，具有良好的推广价值。
Description
技术领域
本发明属于服装与智能设备技术领域，具体涉及一种智能语音交互健身服装及健身方法。
背景技术
随着社会的发展，人们越来越注重健身锻炼。例如，瑜伽、太极、健美操等运动越来越受人们的喜爱。
进行每项运动时，动作的正确、到位与否，对于锻炼的效果具有关键性的影响。例如，瑜伽运动时，每个体式是否正确，是否到位直接关系到瑜伽的锻炼效果，如果体式不正确或者不到位反而会造成人体关节损伤。
但是，在实际锻炼中，无法保证教练随时指导，自行练习时往往存在动作不正确、不到位的问题，从而无法达到良好的锻炼效果，甚至会影响身体健康。此外，如果聘请教练进行指导，也存在教练缺乏可靠数据支持，凭借经验进行指导的问题。
目前市场上销售的健身锻炼服装种类繁多，但是主要在布料、款式等方面进行设计改进，还未见涉及动作规范和锻炼效果的功能设计。
发明内容
本发明提供一种智能语音交互健身服装，当用户穿戴该服装进行运动时能够向用户提供动作是否规范等语音信息，具有动作指导性与趣味性。
本发明提供的技术方案是：一种智能语音交互健身服装，其特征是：包括服装本体，设置在服装本体上的测量装置，以及数据处理装置；
测量装置包括测量模块、数据采集模块、数据发送模块以及供电模块；
数据处理装置包括数据处理模块与语音转换模块；
测量模块用于测量人体的生理参数数据和/或人体一定部位的关节弯曲角度数据；
数据采集模块用于采集人体的生理参数数据和/或关节弯曲角度数据；
数据发送模块用于将数据采集模块采集的人体生理参数数据和/或关节弯曲角度数据发送至数据处理模块；
数据处理模块用于分析来自数据发送模块的数据，根据数据库一进行匹配，判断用户当前的动作，然后与数据库二中存储的该动作的参考数据进行对比，得到对比信息，通过语音转换模块将该对比信息转换为语音信息播放；
所述数据库一包含在数据处理模块中，用于存储一定动作对应的生理参数数据范围和/或关节弯曲角度数据范围，即，当用户进行一定动作时，生理参数数据的范围和/或关节弯曲角度数据的范围，也就是说，将用户的生理参数数据和/或关节弯曲角度数据与数据库二匹配，可判断用户所进行的动作；
所述数据库二包含在数据处理模块中，用于存储参考数据，所述参考数据是指用户进行标准动作时对应的生理参数数据和/或关节弯曲角度数据。
作为一种实现方式，所述测量模块包括关节弯曲角度测量模块与生理参数测量模块，关节弯曲角度测量模块用于测量运动时人体的关节弯曲角度数据，生理参数测量模块用于测量运动时人体的生理参数数据。
作为一种实现方式，所述语音信息通过耳机播放。所述耳机不限，可以是有线耳机或者蓝牙耳机。
所述对比信息包括动作是否规范以及对动作的建议等。
所述关节弯曲角度测量模块包括弹性应变传感器，所述弹性应变传感器具有拉伸、压缩、弯曲等形变响应，即，当发生拉伸、压缩、弯曲等形变时其电信号发生变化，根据电信号的检测可获知该形变数据。
所述弹性应变传感器不限，包括电容式弹性应变传感器、电感式弹性应变传感器、电阻式弹性应变传感器等。所述电信号包括电容电阻、电感、电阻等。
所述弹性应变传感器个数不限，可以通过串联或者并联方式结合在一起。
作为优选，所述弹性应变传感器设置在服装本体对应人体关节的位置，用于探测该关节的弯曲角度。所述关节不限，包括肩关节、肘关节、腕关节、膝关节、腰椎关节、脊椎关节等中的一种或者几种。
所述生理参数包括但不限于呼吸频率、脉搏等中的一种或者几种。
所述生理参数测量模块包括测量呼吸频率的呼吸频率传感器和测量人体脉搏的脉搏传感器。作为一种实现方式，所述呼吸频率传感器为电容式弹性应变传感器。作为一种实现方式，所述脉搏传感器为光电式脉搏传感器。
所述服装本体材料不限，考虑到穿戴舒适性以及与身体的贴合性，优选柔软、具有弹性的材料。
所述测量装置与服装本体的连接方法不限，包括粘结、热压、缝合等方法中的一种或者几种。作为一种实现方式，将测量装置通过粘结、热压、缝合等方法中的一种或者几种方法连接在纺织材料上，然后将纺织材料缝制在服装本体上。
所述数据处理装置可以设置在服装本体上，也可以与服装本体相分离，例如集成在手机等手持设备中等。
所述数据发送模块通过无线传送或者有线传送连接数据处理模块。无线传送包括但不限于ZigBee、蓝牙、WIFI、GPRS等中的一种或几种。
所述供电模块用于为测量模块与数据采集模块供电，其结构不限，包括电池，充电设备等，优选柔性电池。
所述弹性应变传感器结构不限。例如，当弹性应变传感器为电容式弹性应变传感器时，作为一种实现方式，所述弹性应变传感器以弹性绝缘材料为基体，包括第一导电层，第二导电层，弹性介电层与弹性封装层；所述第一导电层位于基体表面，由导电液体、导电浆料或者导电凝胶构成，与外部第一电极相连；所述弹性介电层具有导电绝缘性，位于第一导电层表面；所述第二导电层位于弹性介电层表面，由导电液体、导电浆料或者导电凝胶构成，与外部第二电极相连；所述弹性封装层具有导电绝缘性，用于封装第二导电层。其中，基体材料包括但不限于热塑性弹性体(TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶聚(TPU)、二甲基硅氧烷(PDMS)、脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex)、硅胶、橡胶、水凝胶、聚氨酯、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)中的一种或者几种。
所述弹性封装层材料不限，包括弹性高分子材料等。作为进一步优选，所述弹性绝缘层采用与弹性服本体材料具有良好的粘结能力的弹性材料，例如热塑性弹性体 (TPE)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶聚(TPU)、二甲基硅氧烷(PDMS)、脂肪族芳香族无规共聚酯(Ecoflex)、高分子聚合树脂、硅胶、橡胶、水凝胶、聚氨酯、聚乙烯辛烯共弹性体(POE)中的一种或者几种。
所述导电液体不限，例如液态金属、导电墨水等。
所述导电凝胶不限，例如石墨导电胶、银胶等。
所述导电浆料不限，包括石墨烯浆料，导电材料与弹性体的混合浆料等。导电材料与弹性体的混合浆料包括但不限于液态金属与弹性体的混合浆料、碳粉与弹性体的混合浆料、碳纤维与弹性体的混合浆料、石墨烯与弹性体的混合浆料、金属粉末与弹性体的混合浆料等。
所述液态金属是指在室温下为液态的金属导电材料，包括但不限于汞、镓铟合金、镓铟锡合金，以及过渡金属、固态非金属元素的一种或多种掺杂的镓铟合金、镓铟锡合金等。
所述的第一电极用于导电连接外部器件，其材料不限，包括金属材料、导电布、石墨烯、石墨导电胶、银胶、液态金属、电路板等。
所述的第二电极用于导电连接外部器件，其材料不限，包括金属材料、导电布、石墨烯、石墨导电胶、银胶、液态金属、电路板等。
综上所述，本发明将服装、测量传感、数据处理以及语音转换技术相结合，用户穿戴该智能服装进行健身运动时，通过测量传感技术实时捕捉用户的生理参数数据和/或人体的关节弯曲角度数据，通过数据处理技术分析判断用户的当前动作，并与该动作的参考数据进行对比，得到动作是否规范以及需要注意什么等对比信息，然后通过语音转换为语音信息提供给用户，一方面对用户动作进行实时指导，提高用户的锻炼效果，另一方面在用户锻炼过程中有语音相伴，增加了智能性与趣味性，具有良好的推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例1中的智能语音交互瑜伽服示意图。
图2是本发明实施例1智能语音交互瑜伽服中的测量装置结构图。
图3是本发明实施例1智能语音交互瑜伽服中的数据处理装置结构图。
图4是本发明实施例1中电容式弹性应变传感器的结构示意图。
图1-4中的附图标记为：1瑜伽服、2测量装置、3数据处理装置、4关节角度测量模块、5-13弹性应变传感器、14生理参数测量模块、15呼吸频率传感器、16-17脉搏传感器、18数据采集模块、19中央处理器模块、20数据发送模块、21供电模块、22语音转换模块、23数据处理模块、24弹性基底层、25介电层、26液态金属层。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
如图1、图2所示，智能语音交互瑜伽服包括瑜伽服本体1，测量装置2和数据处理装置3。
测量装置2设置在瑜伽服本体1上。测量装置2包括关节角度测量模块4、生理参数测量模块14，数据采集模块18、数据发送模块20与供电模块21。关节角度测量数据发送模块4包括弹性应变传感器5-13。生理参数测量数据发送模块14包括呼吸频率传感器15与脉搏传感器16-17。
数据采集数据发送模块18与弹性应变传感器5-13、呼吸频率传感器15以及脉搏传感器16-17相连，用于采集关节弯曲角度数据与生理参数数据，并通过数据发送模块20 将数据信号发送至数据处理装置3中的数据处理模块23。
本实施例中，如图3所示，数据处理装置3与服装本体相分离的手机设备，包括数据处理模块23与语音转换模块22。
供电模块21为关节角度测量模块4、生理参数测量模块14、数据采集模块18，以及数据发送模块19中的一种或者几种供电。
本实施例中，为了能够紧贴人体皮肤，瑜伽服本体1由薄弹性材料制成。
本实施例中，弹性应变传感器5-13为电容式弹性应变传感器，由第一金属板、第二金属板以及介电材料制成，可监测到关节角度的变化。如图4所示，电容式弹性应变传感器由弹性基底层24、液态金属层26以及介电层25组成，弹性基底层24与介电层25 为同一材料，将液态金属材料26分别均匀涂覆在两个弹性基底24其中一面，弹性基底 24涂有液态金属26的面分别贴在介电层25两侧，通过热压方式将弹性基底、液态金属和介电材料一体成型。
本实施例中，如图1所示，弹性应变传感器5-13设置在瑜伽服本体1对应肩关节、肘关节、髋关节、膝关节、背部和腰部等部位，通过弹性胶水将弹性应变传感器5-13 粘结在瑜伽服上。弹性应变传感器5-13形状为矩形，关节弯曲时，关节处的皮肤被拉伸，弹性应变传感器5-13随之被拉伸，长度变化，导致电容改变，通过测量电容变化，得到关节的弯曲角度数据。
本实施例中，液态金属的导电率优于3.8×106s/m。
本实施例中，数据采集模块18为数字电容芯片PCAP01，直接读取电容值，实现高精度快速测量。
本实施例中，数据处理模块23采用STM32F103C8T6进行数据处理。
本实施例中，呼吸频率传感器采用电容式弹性应变传感器。
本实施例中，脉搏传感器采用光电式脉搏波传感器。
本实施例中，数据发送模块19采用蓝牙4.0无线通信方式。
本实施例中，供电模块采用柔性电池。
本实施例中，所述的数据采集模块和数据发送模块的电路基底为聚酰亚胺。
用户身穿该智能语音交互瑜伽服进行瑜伽动作的过程中，关节角度测量模块4实时捕捉关节弯曲角度数据，生理参数测量模块14实时捕捉生理参数数据，获得用户在训练过程中每一时刻的关节弯曲角度数据、呼吸频率数据和脉搏数据，统称为实时数据；数据采集模块18采集该实时数据，通过数据发送模块20发送至数据处理装置3中的数据处理模块23。
数据处理模块23分析来自数据采集模块18的实时数据，根据数据库一判断用户当前的动作，具体为：
数据库一包含在数据处理模块中，用于存储一定动作对应的关节弯曲角度范围、呼吸频率范围与脉搏范围。将所述实时数据与该数据库一进行匹配，得到用户当前进行的训练动作，记作动作A。
然后，根据数据库二得到用户当前的动作A是否标准，具体为：
数据库二包含在数据处理模块中，用于存储标准动作对应的生理参数数据和/或关节弯曲角度数据。将实时数据与数据库二中所存储的标准动作A对应的关节弯曲角度范围、呼吸频率范围与脉搏进行对比，得到对比信息；将该对比信息通过语音转换模块转换为语音信息播放。对比信息包括动作是否规范以及对动作的建议等。用户听到该语音信息后对动作进行完善，能够显著提高训练效果。
本实施例中，语音转换模块为蓝牙耳机。
实施例2：
智能语音交互健美操服包括健美操服本体，测量装置和数据处理装置。
测量装置设置在健美操服本体上。
测量装置结构与功能与实施例1相同。
数据处理装置结构与功能与实施例1相同。
用户身穿该智能语音交互健美操服进行健美操动作的过程中，测量装置与数据处理装置的功能与实施例1相同，用户能够听到经语音转换模块转换后的对比信息，例如动作是否规范以及对动作的建议等，用户听到该语音信息后对动作进行完善，能够显著提高训练效果。
实施例3：
智能语音交互太极服包括太极服本体，测量装置和数据处理装置。
测量装置设置在太极服本体上。
测量装置结构与功能与实施例1相同。
数据处理装置结构与功能与实施例1相同。
用户身穿该智能语音交互太极操服进行太极动作的过程中，测量装置与数据处理装置的功能与实施例1相同，用户能够听到经语音转换模块转换后的对比信息，例如动作是否规范以及对动作的建议等，用户听到该语音信息后对动作进行完善，能够显著提高训练效果。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (19)
1.一种智能语音交互健身服装，其特征是：包括服装本体，设置在服装本体上的测量装置，以及数据处理装置；
测量装置包括测量模块、数据采集模块、数据发送模块以及供电模块；
数据处理装置包括数据处理模块与语音转换模块；
测量模块用于测量人体的生理参数数据和/或人体一定部位的关节弯曲角度数据；
数据采集模块用于采集人体的生理参数数据和/或关节弯曲角度数据；
数据发送模块用于将数据采集模块采集的人体生理参数数据和/或关节弯曲角度数据发送至数据处理模块；
数据处理模块用于分析来自数据发送模块的数据，根据数据库一进行匹配，判断用户当前的动作，然后与数据库二中存储的该动作的参考数据进行对比，得到对比信息，通过语音转换模块将该对比信息转换为语音信息播放；
所述数据库一包含在数据处理模块中，用于存储一定动作对应的生理参数数据范围和/或关节弯曲角度数据范围；
所述数据库二包含在数据处理模块中，用于存储参考数据，所述参考数据是指用户进行标准动作时对应的生理参数数据和/或关节弯曲角度数据。
2.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述测量模块包括关节弯曲角度测量模块与生理参数测量模块；
关节弯曲角度测量模块用于测量运动时人体的关节弯曲角度数据；
生理参数测量模块用于测量运动时人体的生理参数数据。
3.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述语音转换模块为耳机。
4.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述对比信息包括动作是否规范和/或对动作的建议。
5.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述关节弯曲角度测量模块包括弹性应变传感器。
6.如权利要求5所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述弹性应变传感器包括电容式弹性应变传感器、电感式弹性应变传感器、电阻式弹性应变传感器中的一种或者几种。
7.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述弹性应变传感器设置在服装本体对应人体关节的位置。
8.如权利要求7所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述关节包括肩关节、肘关节、腕关节、膝关节、腰椎关节、脊椎关节中的一种或者几种。
9.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述弹性应变传感器包括若干个，通过串联或者并联方式结合在一起。
10.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述生理参数包括呼吸频率、脉搏中的一种或者几种。
11.如权利要求2所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述生理参数测量模块包括测量呼吸频率的呼吸频率传感器和/或测量人体脉搏的脉搏传感器。
12.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述服装本体材料为弹性材料。
13.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述测量装置与服装本体的连接方法包括粘结、热压、缝合方法中的一种或者几种。
14.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述数据处理装置设置在服装本体上，或者与服装本体相分离。
15.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述数据发送模块通过无线传送或者有线传送连接数据处理模块；
作为优选，无线传送包括ZigBee、蓝牙、WIFI、GPRS中的一种或几种。
16.如权利要求1所述的智能语音交互健身服装，其特征是：所述供电模块为柔性电池。
17.一种瑜伽健身方法，用户穿戴权利要求1至16中任一权利要求所述的智能语音交互健身服装进行瑜伽动作，根据语音信息完善该动作。
18.一种健美操健身方法，用户穿戴权利要求1至16中任一权利要求所述的智能语音交互健身服装进行健美操动作，根据语音信息完善该动作。
19.一种太极健身方法，用户穿戴权利要求1至16中任一权利要求所述的智能语音交互健身服装进行太极动作，根据语音信息完善该动作。
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