TWI289659B - Intelligent meter - Google Patents

Description

1289659 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 旦、，本發_有_運_助裝置，尤財_-種透過 =測取得職者的生理狀況鱗動強度而絲改變運動裝 置使用強度的運動辅助裝置。 【先前技術】

運動為保持身心健康的不二法門，為了提高人對運動 的興趣，目前已有各式各樣運動裝置可供大眾選擇，i中 移動式的裝置，由於可在戶外進行運動，其一方面可 接近大自然，另-方面隨時變換的景觀可帶給運動者新奇 的感受’讓運動者不易感到無聊，所以移動式的運動裝置 廣交大眾歡迎’其中又以自行車最為大眾所喜愛與使用。 如自行車之移動式運動裝置，若運動者因不明瞭己身 的生理狀況與其運動進行的贿，錄料作峡出身體 負荷的運動，_鶴造成不㈣卿，再加上 外進行運動’因此其必須面對多樣化的環境，如上坡、下 坡等地形，賴者有可朗為身體超過負荷，而無法針對 環境對出適當的應變措施，造成運動者額外的運動風險。 為此美國專利第6, 945, 940號已揭露一種接觸式心跳 量測裝置，其可裝設於運練置之握把上，量測運動者之 生理狀況’供運動者掌握己身之生理狀況，但運動者若不 此依據己身的生理狀況與運動強度，適當的改變移動式運 動裝置的使㈣度，其會導致運動者的效果大打折 扣，而有事倍功半之困擾。 5 1289659 【發明内容】 1羑此本發明之主要目的在於提供一種智慧型車錶， 其可依據運動者的心理狀態與運動強度，改變運動裝 使用強度。 、、 本發明之次要目的在於提供—種兩用之智慧型車錶， ^除了可改Μ運動裝置的使用強度之外，更可供運動者隨 身攜帶，並測得運動者的步行次數。 為達上述目的，本發明智慧型車錶係供一運動者裝設 於-移動式的運練置上，其透過—量職組量測該運動 者之生理狀況，並藉—加速度規模組制加速度，以換算 得知總機械能變化，並推算運動者之運動強度，再藉由一 相互關聯處料元與—魏處理單元之處理，依據運動者 之生理狀域強度_—㈣做改魏職裝置之 使用強度，㈤時魏者亦可將智_雜於該魏震置卸 除以隨身攜帶，並麵加速度賴化，得知運動者之步 次數。 【實施方式】 為使貴委員對本發明之特徵、目的及功效，有更加 深入之瞭酿綱，_舉触實酬姐合目式說明如 后： 請參閱「第1圖」、「第2圖」與「第3圖」所示，本 實施例運絲置90伽自行車為纖明，本發明係為一種 智慧型車錶10 ’其係供—運動者纽於一移賦的運動裝 置90之把+元件91上’其包含—輸人磁⑼、—相互關 1289659 聯處理單元15、一信號處理單元20、一量測模組30、一加 速度規模組4〇、一控制模組50與^一顯不元件70，其中該 相互關聯處理單元15接收來自該輸入元件60之輸入信 號’該信號處理單元2〇接收來自該相互關聯處理單元15 之處理信號，並傳送回饋信號給該相互關聯處理單元15， 據此可藉該輪入元件6〇輸入該運動者的身體資料與系統參 數設定，該顯示元件70係與該信號處理單元20連結，該 顯示元件70會顯示目前系統狀態與參數設定，其可供運動 者參考，並加以設定。 該量測模組30係量測該運動者之生理狀況，並傳送給 該相互關聯處理單元15，該加速度規模組4〇係量測加速 度’且該信號處理單元20係可傳遞參數訊號給該加速度規 模組’其可改變該加速度規模組40之靈敏度。又請再一併 參閱「第4圖」所示，該加速度規模組4〇係藉由一 3軸個 別加速度感測器41，分別量測取得3軸(X、γ、z軸)之加 速度，之後利用積分器對時間一次積分與二次積分，即可 求得3軸個別速度42a與3軸個別位移43a，接著再依據向 量方向相加即可得知速度42b與位移43b ;此時已知速度 42b、質量(輸入之運動者的身體資料與系統參數)故利用一 動能計算單元44的計算即可求得動能45;同樣的已知位移 43b、質量、重力數，利用-位能計算單元46即可求得 位能47 ,·最後將動能45触能47相加，即可得知總機械 能48。 7 1289659 在不考慮縣力所造叙能量雜下，總機械能48單 位時間之增減量即代表運動者所承受之運動強度，但是運 動裝置90 -定會受到摩擦力的影響，因此其必猶過一運 動強度評估元件49的評量與修正，來適當估算運動者所承 目此由總顧能48可換^者之運動 強度，並傳送至該相互闕聯處理單元15。 _請再合併參閱「第2圖」、「第3圖」與「第5圖」所 該控制模組50係用以改變該運動裝錢之使用強度 ，該控制模組50為自動變速系統，其可自動改變自行車 該自_速纽包含—自動變速㈣器Μ、一 該自動變速控制器51 號給該變繼繼一變速信 批白 > 志挑 迷而該檔位偵測裝置53係監 二饋—偵測信號給該自動變速控制器 51以讓該自動魏控制器51修正該變速信號。 車弓、動力自仃車馬達裝置54，該動力自行 54係輸出動力驅使自行車移動，該動力自行車 机號處理早70 20會依據系統參數設定，產生一控制 1289659 訊號並傳送至該控制模組5〇，以主動改變該運動裝置如 之使用強L如當運動者的生理狀況變差時(如心跳加快) 或運動強度增加時(如爬祕段），此鳴該自動變速控制 裔51可自動變換為高齒輪比的檔位，甚至糊該動力自行 車馬達裝置54做為動力輸出，減輕運動者的負擔。且其更 可包含一手動控制單元8〇，該手動控制單元8〇係傳送一手 動控制訊號給該㈣模組5Q，財動控做㈣運動裝置 90之使用強度55，增加運動者的使用彈性。 、 請再合併參閱「第3圖」與「第6圖」所示，係為本 發明之較佳實關㈠，本發明智慧型車錶1G之該量測模 組30係採用接觸式心跳量測器，在第一實施例中係將第一' 感測電極31a與第二感測電極31b直接設於運動裝置9〇之 把手元件91上供運動者之手握持•以便感測運動者雙手之生 理電位差，且該第一、第二感測電極31a、31b分別透過一 導線32與一位於該智慧型車錶10内之生理電位偵測單元 33(Bio-Potential Sensor)連接，該生理電位偵測單元犯 偵測由第一感測電極31a及第二感測電極31b與運動者雙 手接觸所感測到之人體生理電位差，接著再由一信號量測 單元34(Bio-Signal Measurements)量取該生理電位偵測 單元33所傳來之信號，同時利用信號量測單元34連接一 負回授差動共模信號單元341(Negative Feedback Difference Common Mode Signal)與一緩衝/平衡單元 342(Buffer/Balanced Circuits)，再由該緩衝/平衡單元 9 1289659 342回制信號量測單元34，藉此提供—自我共點電極電 位之電路，因此運動者之生理電位信號可藉由第一感測電 極31a及此共點電極而被檢知，相同地，一具有相同於前 述生理電位4號大小但相位不同的另一生理電位信號則可 被第二感測電極31b及此共點電極而被檢知，據而可量得 運動者之心跳。 其中，值的一提的是，在上述實施例中本發明之第一 感測電極31a與第二感測電極31b係為一感測元件 (senser)，其目的在於量測運動者之生理電位差，因此並 非-定要應用在車把手上，而係可依據實施產品的不同， 安裝於不_部位，如「第7圖」所示，係為本發明較佳 實施例(二），本發明之該智慧型車錶1〇係可自該運動裝置 90上卸除，並被該運動者隨身攜帶，以讓該加速度規模組 40量測該運動者身體之加速度，其再藉由加速度變化換算 取得該運動者之步行次數。且智慧型車錶10更可具有一外 掛裝置11，該外掛裝置Η可以卡扣於皮帶、腰帶、口袋等 地方，其可方便運動者將該智慧型車錶1〇配掛於身上，同 時亦可藉該第-感測電極31a與該第二感測電極仙外接 其他之運動裝置之感測電極，或者直接供運動者之手接 觸亦了取传人體生理電位差，而可測得心跳。 紅上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用來限 定本發明之實施範圍，即凡依本發明申請專利範圍之内容 所為的等效變倾修飾，皆應為本發明之技術範齊。 1289659 【圖式簡單說明】 • 第1圖，係本發明之系統圖。 ^ 第2圖，係本發明實施於運動裝置之示意圖。 ‘ 第3圖，係本發明於把手元件上安裝示意圖。 - 第4圖，係本發明加速度規模組之系統圖。 第5圖，係本發明控制模組之系統圖。 第6圖，係本發明量測模組之系統圖。 φ 第7圖，係本發明另一使用型態之示意圖。 【主要元件符號說明】 10 :智慧型車錶 11 :外掛裝置 15 :相互關聯處理單元 20 :信號處理單元 30 :量測模組 31a :第一感測電極 • 31b :第二感測電極 32 :導線 33 :生理電位偵測單元 34 :信號量測單元 342 :缓衝/平衡單元 341 :負回授差動共模信號單元 40 :加速度規模組 41 : 3軸個別加速度感測器 1289659 ‘ 42a : 3軸個別速度 ‘ 42b :速度 " 43a : 3軸個別位移 ’ 43b :位移 • 44 :動能計算單元 45 :動能 46 :位能計算單元 φ 47 :位能 48 :總機械能 49 :運動強度評估元件 50 :控制模組 51 :自動變速控制器 52 :變速裝置 53 :檔位偵測裝置 54 :動力自行車馬達裝置 • 55 :使用強度 60 :輸入元件 70 :顯示元件 80 :手動控制單元 90 :運動裝置 91 :把手元件

Claims (1)

1289659 十、申請專利範圍： 1、 一種智慧型車錶，其係供一運動者裝設於一移動式 的運動裝置上，其具有一輸入元件與一相互關聯處理單 元’該相互關聯處理單元接收來自該輸入元件之輸入信 號，其特徵在於包含： 一信號處理單元，該信號處理單元接收來自該相互關 聯處理單元之處理信號，並傳送回饋信號給該相互關聯處 理單元，而可藉該輸入元件輸入該運動者的身體資料與系 統參數設定； 一顯示元件，該顯示元件與該信號處理單元連結，以 顯示系統狀態與參數設定； 一量測模組，該量測模組係量測該運動者之生理狀 況，並傳送給該相互關聯處理單元； 一加速度規模組，該加速度規模組係量測加速度，並 加以積分計算以求得速度與位移，再分別求得動能與位 能，以得知總機械能變化，並換算該運動者之運動強度， 並傳送至該相互關聯處理單元； 控制模組，該控制模組用以改變該運動裝置之使用 強度’該信號處理單元接收來自該相互關聯處理單元所傳 遞過來該者的生理狀況與錢，產生—控制訊號 並傳送至馳麵組，m驗變麵棘置之^用強度二 2、 如申請專利棚第丨項所述之智慧型車錶，盆中該 智慧型車賴可自該運絲置上卸除，趟賴動者隨身/ 13 1289659 攜帶’以讓該加速度規模組量測該運動者身體之加速片， 並藉由加速錢倾算取得料動者之步行次數。a 3、 如申請專利範圍第2項所述之智慧型車錶， 智慧型車錶更具有一外掛裝置。 八 4、 如申請專利細第2、3項所述之智慧型車錶，其 中該智慧型車錶更具有—第—感測電極與―第二感、 極。 1、如，請專利範圍第1項所述之智慧型車錶，其中該 信號處理早讀傳雜數峨輯加速度 Μ 該加速度規模組之靈敏度。 、、、、、Λ改變 J專利範圍第1項所述之智慧型車錶，其中更 〇 3输制早70 ’料输财元 =給該_她，《奸控做奴鄉裝置2= _ 7、 如申請專概園第丨項所述之 量測模組係為一種接觸式心跳量測器。車錶，其中該 8、 如申請專利範圍第丄項所述之 運動裝_行車，該__自動_車^’其中該 改變自行車變速標位。 速系、先’以自動 自動 位偵測褒置’該自動變速控制器接=、-檔 之控制錢，並触1触編竣 1289659 而該檔位偵測裝置係監控 號給該自動變速控制n ^ ^位變化並回饋―偵测信 速信號。 m該自動變速控制器修正該變 10、如申請專利範圍第 更包含-動力自行車馬達Iy之#慧型車錶，其令 該 之 輸出動力練自行車_，軸力自行車鱗裝係

自動變速控制崎獅之㈣峨與該變_置所 檔位信號，而改變所輪出之動力大小。

15