《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》是青島英派斯（集團）有限公司於2009年12月17日申請的發明專利，該專利申請號為2009102565335，公布號為CN101708360A，公布日為2010年5月19日，發明人是朱瑜明、劉聖洪。
一種電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法。包括設定五等級十種運行時間；確定五級Q值；輸入年齡和性別；CPU計算靶心率B值；啟動整機且心率未達B值每分鐘提高0.5千米/小時；速度為1千米/小時坡度為0％時心率超出B值自動停機；速度升至6千米/小時時心率仍未達B值則每分鐘提高0.5％坡度、坡度達15％心率仍未達B值再按級差提高速度，至7千米/小時時仍未達B值則維持不變，達到總運行時間自動減速停關機等步驟。它能夠依照心率，智慧型地自動控制和調整跑步機的速度、坡度及每個時段的運行時間，使健身者按照符合自己體能的合理程式跑步，滿足不同健身者或同一健身者在不同體質狀態下的跑步需求，達到科學鍛鍊的目的。
2021年6月24日，《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
（概述圖為《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法
- 申請人：青島英派斯（集團）有限公司
- 發明人：朱瑜明、劉聖洪
- 申請號：2009102565335
- 申請日：2009年12月17日
- 公布號：CN101708360A
- 公布日：2010年5月19日
- 地址：山東省青島市城陽區204路55號
- 代理機構：青島高曉專利事務所
- 代理人：吳澄
- Int. Cl.：A63B22/02
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,專利榮譽,
專利背景
截至2009年12月，傳統電動跑步機的控制程式可以概括為兩種。一種是固定控制模式，另一種是用戶控制模式。
在固定控制模式下，電動跑步機的控制程式固定。也就是說，除了“開機”、“急停”等由健身者下達的特殊指令外，電動跑步機將依照固定不變的程式，如幾個固定的速度、坡度和時間段去自動運行，而不能顧及健身者的體質、生理狀態和承受能力。這些體質、生理狀態和承受能力包括年齡、性別、心率、肺功能等參數和疲勞程度。依照固定程式運行的結果，體質強健者往往感到運動量不足，甚至沒有達到健身效果；體弱年老者可能會感到過於勞累，甚至因運動量過大而體力不支、過勞或者導致傷害。
當然，在固定控制模式下，電動跑步機也可以有多套不同的控制程式供健身者選擇。不過，這些不同控制程式的選擇畢竟有限，很難滿足不同健身者或同一健身者在不同體質狀態下的跑步需求。
在用戶控制模式下，健身者可以自由設定不同的速度、坡度和跑步時段。然而，由於健身者的鍛鍊經驗有限、對於跑步機的性能了解有限、對自己體能的掌握也未必合理，因而其設定也往往難以達到符合自己體能的科學鍛鍊要求。
事實上，在上述兩種控制模式下，健身者很難實現真正符合自己體能的、科學、合理的鍛鍊目的。
發明內容
專利目的
《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》的目的，就在於克服專利背景中的缺點和不足，提供一種電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法。它能夠依照健身者的心率，智慧型化地自動控制跑步機的速度、坡度以及每個時段的運行時間，並且能及時調整 速度和坡度，從而使健身者按照符合自己體能的合理程式跑步，恰到好處地滿足不同健身者或同一健身者在不同體質狀態下的科學跑步需求，達到科學鍛鍊的目的。
技術方案
《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》包括速度和坡度及其運行時間的控制。具體包括以下步驟：
（1）利用電動跑步機電子儀錶盤上的按鍵依次設定定義為SHR1、SHR1-1、SHR2、SHR2-1、SHR3、SHR3-1、SHR4、SHR4-1、SHR5、SHR5-1的共五個等級十種運行時間，這五個等級十種運行時間依次分別為I級30分鐘、I級45分鐘、II級45分鐘、II級60分鐘、III級45分鐘、III級60分鐘、IV級25分鐘、IV級45分鐘、V級15分鐘和V級30分鐘；
（2）確定上述五個等級的質量因數Q值，I~V級分別為0.5、0.6、0.7、0.8、0.85；
（3）健身者在電子儀錶盤上輸入年齡和性別；
（4）電動跑步機的無線心率測定發射器測定健身者的靜態心率並發射給電子儀錶盤中的CPU，然後關閉無線心率測定發射器；
（5）CPU根據Q值、靜態心率、年齡和性別計算出靶心率B值並暫存，計算公式是：
男性：B＝（210-靜態心率-年齡）×Q+靜態心率
女性：B＝（（210-靜態心率-年齡）×Q+靜態心率）×0.95
（6）啟動跑步機和無線心率測定發射器，設定坡度為0％，從最低速度1.0千米/小時開始，只要心率未達到B值，每1分鐘速度自動提高一檔級差0.5千米/小時；
（7）如果速度為1千米/小時、坡度保持0％時，心率仍然超出B值，則自動停機；
（8）當速度已經升至6千米/小時時，如果心率仍然未達到B值，則保持速度不變，轉而按照每1分鐘提高0.5％的設定提高坡度；
（9）如果坡度達到15％而心率仍然未達到B值，再按照步驟（6）的級差提高速度，最高至7千米/小時；如果心率仍然達不到B值，則維持現狀不再變化；其間如已達到總運行時間，則用15秒自動減速至0並關機。
還包括步驟（10）：每當心率達到B值，速度和坡度均維持不變；如果心率超出B值5％，按照先坡度後速度的順序回退；當心率再次接近B值時，再保持當時的坡度和速度不變；當健身者適應後，心率下降幅度超過B值的5％時，再自動提高坡度或速度；回退或提高速度的級差為0.5千米/小時，回退或提高坡度的級差為0.5％。
速度和坡度在每次變化前，均設定蜂鳴器3秒鐘鳴響3聲，作為過渡提示。用15秒自動減速至0並關機的同時，蜂鳴器則連續鳴響15秒，作為關機提示。此類提示使健身者預先有心理準備，可防止各種意外事故的發生。
改善效果
《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》能夠依照健身者的心率，智慧型化地自動控制跑步機的速度、坡度以及每個時段的運行時間，並且能及時調整速度和坡度，從而使健身者按照符合自己體能的合理程式跑步，恰到好處地滿足不同健身者或同一健身者在不同體質狀態下的跑步需求，達到科學鍛鍊的目的。
《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》可根據鍛鍊者的體質和心肺功能，自動識別、計算出鍛鍊者的最佳、最大心率承受值，然後用最佳、最大心率值控制跑步機的速度和模擬坡度，實現智慧型化，起到符合人體生理學、心理學的鍛鍊效果。可廣泛推廣套用於各種電動跑步機中。
附圖說明
圖1為 《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》的原理方框圖。
圖1
技術領域
《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》屬於電動跑步機技術領域，更明確地說涉及電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法的設計和創新。
權利要求
1.一種電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法，包括速度和坡度及其運行時間的控制，其特徵在於包括以下步驟：
（1）利用電動跑步機電子儀錶盤上的按鍵依次設定定義為SHR1、SHR1-1、SHR2、SHR2-1、SHR3、SHR3-1、SHR4、SHR4-1、SHR5、SHR5-1的共五個等級十種運行時間，這五個等級十種運行時間依次分別為I級30分鐘、I級45分鐘、II級45分鐘、II級60分鐘、III級45分鐘、III級60分鐘、IV級25分鐘、IV級45分鐘、V級15分鐘和V級30分鐘；
（2）確定上述五個等級的質量因數Q值，I~V級分別為0.5、0.6、0.7、0.8、0.85；
（3）健身者在電子儀錶盤上輸入年齡和性別；
（4）電動跑步機的無線心率測定發射器測定健身者的靜態心率並發射給電子儀錶盤中的CPU，然後關閉無線心率測定發射器；
（5）CPU根據Q值、靜態心率、年齡和性別計算出靶心率B值並暫存，計算公式是：
男性：B＝（210-靜態心率-年齡）×Q+靜態心率
女性：B＝（（210-靜態心率-年齡）×Q+靜態心率）×0.95
（6）啟動跑步機和無線心率測定發射器，設定坡度為0％，從最低速度1.0千米/小時開始，只要心率未達到B值，每1分鐘速度自動提高一檔級差0.5千米/小時；
（7）如果速度為1千米/小時、坡度保持0％時，心率仍然超出B值，則自動停機；
（8）當速度已經升至6千米/小時時，如果心率仍然未達到B值，則保持速度不變，轉而按照每1分鐘提高0.5％的設定提高坡度；
（9）如果坡度達到15％而心率仍然未達到B值，再按照步驟（6）的級差提高速度，最高至7千米/小時；如果心率仍然達不到B值，則維持現狀不再變化；其間如已達到總運行時間，則用15秒自動減速至0並關機。
2.按照權利要求1所述的電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法，其特徵在於還包括步驟（10）：每當心率達到B值，速度和坡度均維持不變；如果心率超出B值5％，按照先坡度後速度的順序回退；當心率再次接近B值時，再保持當時的坡度和速度不變；當健身者適應後，心率下降幅度超過B值的5％時，再自動提高坡度或速度；回退或提高速度的級差為0.5千米/小時，回退或提高坡度的級差為0.5％。
3.按照權利要求1或2所述的電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法，其特徵在於速度和坡度在每次變化前，均設定蜂鳴器3秒鐘鳴響3聲，作為過渡提示；用15秒自動減速至0並關機的同時，蜂鳴器則連續鳴響15秒，作為關機提示。
實施方式
實施例1：一種電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法
如圖1所示，它包括速度和坡度及其運行時間的控制。具體說包括以下步驟：
（1）利用電動跑步機電子儀錶盤上的按鍵依次設定定義為SHR1、SHR1-1、SHR2、SHR2-1、SHR3、SHR3-1、SHR4、SHR4-1、SHR5、SHR5-1的共五個等級十種運行時間，這五個等級十種運行時間依次分別為I級30分鐘、I級45分鐘、II級45分鐘、II級60分鐘、III級45分鐘、III級60分鐘、IV級25分鐘、IV級45分鐘、V級15分鐘和V級30分鐘；
（2）確定上述五個等級的質量因數Q值，I~V級分別為0.5、0.6、0.7、 0.8、0.85；
（3）健身者在電子儀錶盤上輸入年齡和性別；
（4）電動跑步機的無線心率測定發射器測定健身者的靜態心率並發射給電子儀錶盤中的CPU，然後關閉無線心率測定發射器；
（5）CPU根據Q值、靜態心率、年齡和性別計算出靶心率B值並暫存，計算公式是：
男性：B＝（210-靜態心率-年齡）×Q+靜態心率
女性：B＝（（210-靜態心率-年齡）×Q+靜態心率）×0.95
（6）啟動跑步機和無線心率測定發射器，設定坡度為0％，從最低速度1.0千米/小時開始，只要心率未達到B值，每1分鐘速度自動提高一檔級差0.5千米/小時；
（7）如果速度為1千米/小時、坡度保持0％時，心率仍然超出B值，則自動停機；
（8）當速度已經升至6千米/小時時，如果心率仍然未達到B值，則保持速度不變，轉而按照每1分鐘提高0.5％的設定提高坡度；
（9）如果坡度達到15％而心率仍然未達到B值，再按照步驟（6）的級差提高速度，最高至7千米/小時；如果心率仍然達不到B值，則維持現狀不再變化；其間如已達到總運行時間，則用15秒自動減速至0並關機。
還包括步驟（10）：每當心率達到B值，速度和坡度均維持不變；如果心率超出B值5％，按照先坡度後速度的順序回退；當心率再次接近B值時，再保持當時的坡度和速度不變；當健身者適應後，心率下降幅度超過B值的5％時，再自動提高坡度或速度；回退或提高速度的級差為0.5千米/小時，回退或提高坡度的級差為0.5％。
速度和坡度在每次變化前，均設定蜂鳴器3秒鐘鳴響3聲，作為過渡提示。用15秒自動減速至0並關機的同時，蜂鳴器則連續鳴響15秒，作為關機提示。此類提示使健身者預先有心理準備，可防止各種意外事故的發生。
該實施例的原始碼如下：
;R24R25R7＝DISTMP
;X＝TIRUN OR DISTNS ORCALIS
LDS R0,RBLUBE
LDI ZL,30
SBRC R0,0
LDI ZL,50
LDS ZH,RBLUBT+2
CP ZH,ZL
SBRS R0,5
BRCC DRUNF
STS TILUBE,ZERO
DRUNF:
.SET SRAM＝NEEP
LDI YL,LOW(SRAM)
LDSY R4,SPEED
LDSY R5,PUINC
CPI RSPRG,$FE
BRCS DRUN0F
;******QUIT CLOO DOWN********
BREQ DRCOL2
;******CLOODOWN********
LDSY XL,TICOOL
CPI XL,15
CPC RT20MS,ZERO
BRNE DRCOL1
MCALL DOBZ15S
DRCOL1:CPI XL,0
BRNE DRCOL2
CBR STRUN,(1<<BOF)+(1<<BPAUSE)
CLR RMODE
CLR RSPRG
DRCOL2:RJMP DRUNE
DRUN0F:CPI RMODE,1-1
BREQ DRUN1
SBIW R24,1
SBC R7,ZERO
BRCC DRUN1
;*******ENTEN COOL***********
LDI RSPRG,$FF
CLR RMODE
MCALL DOBZ4S
LSR R5
STSY PUINC,R5
LSR R4
CP R4,RSPMI
BRCC DENTC1
MOV R4,RSPMI
DENTC1:STSY SPEED,R4
RJMP DRHTCE
DRUN1:CPI RMODE,7-1
BRCS DRUN1E
CPI RMODE,14-1
BRCC DRUN2
;********P7TO P13*********
CPI RT20MS,1
BRNE DRUN1E
LDI ZL,60
MCALL DIV8
MOV RSPRG,XL
CPI XH,56
BRNE DRUN13
MCALL DIV10
SWAP XL
ANDI XL,$0F
INC XL
CPI XL,10
BRCS DRUN11
CLR XL
DRUN11:MCALL RPGINC
DRUN12:CPSE R1,R5
SBR STDISF,1<<BSINCF
STSY PUINCD,R1
RJMP DRUNE
DRUN13:CPI XH,0
BRNE DRUN1E
DRUN14:SBRS STDISF,BSINCF
RJMP DRUN1E
CBR STDISF,1<<BSINCF
LDSY R1,PUINCD
STSY PUINC,R1
MCALL DOBZ4S
DRUN1E:RJMP DRUNE
DRUN2:CPI RMODE,16-1
BRCS DRUN20
RJMP DRUN3
DRUN20:
;********USE PROG*******
.INCLUDE″KEYCOM\A_DK8USE.ASM″
RJMP DRUNE
DRUN3:
;*******HEART PROG*********
DRHTC:LDSY ZL,TIPRGH ;讀取TIPRGH的值到ZL暫存器
CPI ZL,80*2
BRCS DRHTCF ;TIPRGH<80*2時跳轉
SBRS ZL,0 ;TIPRGH值中的第0位值為1時跳過下一條指令
RJMP DRHTCU ;跳轉到DRHTCU
RJMP DRHTCD ;跳轉到DRHTCD
DRHTCF:LDSY XL,TARGET ;讀取靶心率B值
MOV R1,XL ;靶心率B值送暫存器R1
LDI R24,243 ;R24＝243
SBRC STHAT,BHEARP ;STHAT暫存器中的BHEARP位為0時跳過下一條指令
MUL XL,R24;XL乘以R24
CLR R25 ;R25清零
LDSY XH,TIHEAR ;讀取TIHEAR的值
CPI XH,DTIDSH ;DTIDSH預設為5
BRCC DRHTC0 ;TIHEAR大於5時跳轉
LDSY XH,TIPRGH+1 ;讀值
CPI XH,30
BRCC DRHTCD ;TIPRGH+1>30時跳轉到DRHTCD
RJMP DRHTC2 ;跳轉到DRHTC2
DRHTC0:STSY TIPRGH+1,ZERO ;TIPRGH+1清零
LDSY XH,HEARTR ;心率值
CP XH,R1 ;當前心率值與靶心率相比較
BRCS DRHTCU ;小於則跳轉到DRHTCU
LDI R24,244 ;R24＝244
MUL R24,XH;R1R0＝R24*XH
CP XL,R1
BRCC DRHTC2
DRHTCD:LDI R24,1<<BLHTH ;R24＝2
LDI R25,-1;R25＝-1
RJMP DRHTC1 ;跳轉DRHTC1
DRHTCU:LDI R24,1<<BLHTL ;R24＝4
LDI R25,1 ;R25＝1
DRHTC1:STS MLHTH,R24 ;保存R24中的值到MLHTH中
DRHTC2:CPI ZL,(60-3)*2
BRCS DRHTC23 ;ZL<(60-3)*2時跳轉到DRHTC23
CPI R25,0
BREQ DRHTC4J ;R25＝0時跳轉到DRHTC4J
MOVW XL,R4;把R4R5中的值送XLXH中
CPI ZL,(80+3)*2
BRCS DRHTC3 ;ZL<(80+3)*2時跳轉到DRHTC3
STSY TIPRGH,ZERO ;TIPRGH＝0
SBRS ZL,0
RJMP DRHTC21
SBR STHAT,1<<BHEARP ;BHEARP位置1
CPI XL,10+1
SBRC ROPT,0
CPI XL,6+1
BRCC DRHTC22
CPI XH,0+1
BRCC DRHTC22 ;XH>1,跳轉到DRHTC22
CBR STRUN,1<<BOF ;停機
CLR RSPRG ;
CLR RMODE ;
DRHTC21:
CBR STHAT,1<<BHEARP ;
DRHTC22:
LDSY R0,SPEEDD ;速度視窗閃爍時,把SPEEDD的值送到SPEED中
SBRC STDISF,BSSPDF
STSY SPEED,R0
LDSY R1,PUINCD ;坡度視窗閃爍時,把PUINCD的值送到PUINC中
SBRC STDISF,BSINCF
STSY PUINC,R1
DRHTC23:
RJMP DRHTCE ;跳轉
DRHTC3:CPI ZL,80*2
BRCC DRUNE;TIPRGH>80*2時,跳轉到DRUNE
LDI ZL,80*2 ;
LDI R24,5 ;公制狀態時R24＝5
SBRC ROPT,0 ;
LDI R24,3 ;英制狀態時R24＝3
LDI ZH,60 ;公制狀態時ZH＝60
SBRC ROP T,0
LDI ZH,39 ;英制狀態時ZH＝39
SBRC R25,7
RJMP DRHTC3D
CP XL,ZH
BRCS DRHTC3SU
CPI XH,30
BRCS DRHTC3P ;心率值小於30時跳轉
LDI ZH,70
SBRC ROPT,0
LDI ZH,45
CP XL,ZH
BRCC DRHTC4J
DRHTC3SU:
ADD XL,R24
CP ZH,XL
RJMP DRHT3S0
DRHTC4J:
RJMP DRHTC4
DRHTC3D:
INC ZL
CP ZH,XL
BRCS DRHTC3S
CPI XH,1
BRCC DRHTC3P
SBR STDISF,1<<BSINCF;坡度視窗閃爍
DRHTC3S:
MOV ZH,R24
LSL ZH
CP ZH,XL
BRCC DRHT3S 1
CBR STDISF,1<<BSINCF;清除坡度視窗閃爍標誌
SUB XL,R24;處理速度值
CP XL,ZH
DRHT3S0:
BRCC DRHT3S2
DRHT3S1:
MOV XL,ZH
DRHT3S2:
STSY SPEEDD,XL ;下一速度值送SPEEDD單元
SBR STDISF,1<<BSSPDF;置速度視窗閃爍標誌
RJMP DRHT3E ;跳轉
DRHTC3P:
ADD XH,R25 ;坡度加減步進值
STSY PUINCD,XH ;下一坡度值送PUINCD單元
SBR STDISF,1<<BSINCF ;坡度視窗閃爍
DRHT3E:MCALL DOBZ3S ;發3聲
STSY TIPRGH,ZL ;保存TIPRGH值
RJMP DRUNED
DRHTC4:LDI ZL,(60-3)*2
STSY TIPRGH,ZL ;保存TIPRGH值
DRHTCE:CBR STDISF,(1<<BSINCF)+(1<<BSSPDF) ;速度和坡度視窗停止閃爍
DRUNE:
DRUNED:
.SET SRAM＝TSOUND
LDI YL,LOW(SRAM)
MOVW R4,YL
實施例1能夠依照健身者的心率，智慧型化地自動控制跑步機的速度、坡度以及每個時段的運行時間，並且能及時調整速度和坡度，從而使健身者按照符合自己體能的合理程式跑步，恰到好處地滿足不同健身者或同一健身者在不同體質狀態下的跑步需求，達到科學鍛鍊的目的。它可廣泛推廣套用於各種電動跑步機中。
專利榮譽
2021年6月24日，《電動跑步機按照健身者心率自動控制速度和坡度的方法》獲得第二十二屆中國專利優秀獎。
