專利名稱：鍛煉系統(tǒng)和用于通信的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向其用戶給出反饋的鍛煉系統(tǒng)。該鍛煉系統(tǒng)包括用于形成身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的至少兩個(gè)身體耦合的通信模塊。本發(fā)明還涉及一種用于包括在鍛煉系統(tǒng)中的不同設(shè)備之間的通信的方法。
背景技術(shù)：
最近，已經(jīng)有了對(duì)對(duì)鍛煉以及放松的需求的提高了的意識(shí)。這已經(jīng)導(dǎo)致健身產(chǎn)業(yè)發(fā)展，尤其是健身裝備領(lǐng)域的發(fā)展。還有，個(gè)人教練的使用正日益增加。這是由于以下事實(shí)引起的人們?cè)谒麄冇?xùn)練期間經(jīng)常想要幫助和反饋。然而，使用個(gè)人教練的缺點(diǎn)在于這必須按計(jì)劃進(jìn)行，即這減少了任何自發(fā)的訓(xùn)練或放松。今天，也存在許多能夠向正在鍛煉的用戶給出反饋的設(shè)備，例如脈搏表(pulse watch)、GPS-表、足感器(foot pod)等。這些設(shè)備通常由諸如手表之類的一個(gè)中央單元和諸如心電圖(ECG)傳感器或足感器之類的測(cè)量單元構(gòu)成。典型地，該中央單元和一個(gè)或多個(gè)測(cè)量單元將通過(guò)射頻(RF)相互通信。如果存在連接到中央單元的多于一個(gè)傳感器，則通信經(jīng)常在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中完成。然而，在實(shí)踐中，如果用戶使用許多不同的傳感器，則可能難以為用戶建立這種網(wǎng)絡(luò)。在最優(yōu)情況下，所有設(shè)備和傳感器來(lái)自同一制造商并且在用戶購(gòu)買裝備時(shí)已經(jīng)配置好了。其中信號(hào)向外傳播到用戶的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的使用具有至少一個(gè)缺點(diǎn)。這種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通常被配置成自動(dòng)搜索并連接到在其范圍內(nèi)的任何新設(shè)備，即使該設(shè)備屬于另一個(gè)用戶。具有使用不同頻率的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有時(shí)解決了該問(wèn)題。然而，如果在有限的空間內(nèi)存在許多用戶， 則當(dāng)然會(huì)存在干擾的問(wèn)題。也可能是，一個(gè)用戶能夠獲得來(lái)自屬于另一個(gè)用戶的傳感器的數(shù)據(jù)。如果傳感器被放置在身體的背部上并且它將與放置在身體前面的中央單元通信， 則也會(huì)存在身體衰減的潛在問(wèn)題。而且，典型的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)具有高功耗。然而，即使用于向用戶給出反饋的上述設(shè)備將不具有全部所述缺點(diǎn)地出現(xiàn)，它仍然與具有個(gè)人教練存在巨大差異。個(gè)人教練可以告知用戶他是否正在以正確的動(dòng)作 (movement)或以正確的速度等進(jìn)行鍛煉。因此，用于向用戶給出反饋的改進(jìn)的鍛煉系統(tǒng)將是有利的，并且特別地，更高功效的和/或免于干擾的鍛煉系統(tǒng)將是有利的，在這樣的鍛煉系統(tǒng)中竊聽(tīng)是困難的，即用戶的隱私得到保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明優(yōu)選地設(shè)法單獨(dú)地或以任意組合地消除上文提及的缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。特別地，本發(fā)明的目的可以看作是提供一種解決現(xiàn)有技術(shù)的高功耗、干擾和對(duì)用戶反饋的上文提及的問(wèn)題的鍛煉系統(tǒng)。該目的和若干其他目的在本發(fā)明的第一方面中通過(guò)提供一種用于向其用戶給出反饋的鍛煉系統(tǒng)來(lái)獲得，該鍛煉系統(tǒng)包括至少兩個(gè)用于形成身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的身體耦合的通信模塊和至少一個(gè)鍛煉設(shè)備，該鍛煉設(shè)備包括至少一個(gè)傳感器；反饋裝置；和所述至少兩個(gè)身體耦合的通信設(shè)備之一；處理單元，其用于收集來(lái)自至少一個(gè)傳感器的用戶數(shù)據(jù)，處理所述數(shù)據(jù)并經(jīng)由身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在反饋裝置上輸出經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。本發(fā)明特別地但非排他地有利于在鍛煉和放松期間獲得用戶特定的反饋。本發(fā)明的這些和其他方面將根據(jù)下文描述的實(shí)施例而清楚明白，并且參照這些實(shí)施例而被闡釋。


現(xiàn)在將參照附圖、僅通過(guò)實(shí)例解釋本發(fā)明，在附圖中
圖1是鍛煉設(shè)備的示意圖，該鍛煉設(shè)備是根據(jù)本發(fā)明的鍛煉系統(tǒng)的一部分， 圖2示出兩個(gè)冥想球(meditation ball)形式的兩個(gè)鍛煉設(shè)備，以及圖3示出用戶利用兩個(gè)鍛煉設(shè)備鍛煉并且從顯示基板(display base)得到反饋。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的鍛煉系統(tǒng)包括至少一個(gè)鍛煉設(shè)備2，優(yōu)選地包括兩個(gè)或更多個(gè)鍛煉設(shè)備。在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)鍛煉設(shè)備2應(yīng)當(dāng)被廣義地解釋并且包括例如但不限于啞鈴、冥想球或甚至ECG傳感器的設(shè)備。所有這些鍛煉設(shè)備2的重要特征在于，它們能夠在某種身體活動(dòng)(也包括放松)期間向用戶給出反饋。圖1是鍛煉設(shè)備2的示意圖，該鍛煉設(shè)備2是根據(jù)本發(fā)明的鍛煉系統(tǒng)的一部分。根據(jù)圖1，鍛煉設(shè)備2包括處理單元4、至少一個(gè)傳感器6、反饋裝置8、存儲(chǔ)器10、電池12、身體耦合的通信(BBC)模塊14和協(xié)議棧16。BCC是一種使用人體和在其周圍幾厘米的空間作為通信信道的技術(shù)。簡(jiǎn)言之，BCC 模塊14包括發(fā)射器和接收器，它們每一個(gè)具有兩個(gè)導(dǎo)電板，一個(gè)在身體上，而一個(gè)在空中 (in the air)。這兩個(gè)板用于傳播電場(chǎng)并且形成由人體和由返回路徑(空中和大地)構(gòu)成的電路。具有BCC模塊14的并且處于用戶身體上或其周圍的所有設(shè)備產(chǎn)生身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。 美國(guó)專利no. 6211799描述了一種用于通過(guò)用戶的身體傳輸功率和數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。在鍛煉設(shè)備2中提供的一個(gè)或多個(gè)傳感器6可以是加速度計(jì)、用于收集或者關(guān)于鍛煉設(shè)備2的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)的數(shù)據(jù)或者關(guān)于用戶的數(shù)據(jù)的ECG傳感器。通過(guò)提供例如加速度計(jì)，鍛煉設(shè)備的速度和方向可被決定，其可以用于向用戶提供他的訓(xùn)練的反饋。該反饋通過(guò)反饋裝置8給出，該反饋裝置例如可以是發(fā)光二極管(LED)或振動(dòng)引擎等等。也可以通過(guò)顯示器或語(yǔ)音機(jī)器向用戶給出反饋。存儲(chǔ)器10和處理單元4用于運(yùn)行每個(gè)鍛煉設(shè)備2中的應(yīng)用程序。協(xié)議棧16用于實(shí)現(xiàn)對(duì)所收集的數(shù)據(jù)的聚集和評(píng)估(evaluation)并且用于控制向用戶給出適當(dāng)反饋所需的設(shè)備。該協(xié)議被設(shè)置成支持下面的功能。檢測(cè)系統(tǒng)中的其他設(shè)備，例如新設(shè)備或正離去的設(shè)備。檢測(cè)所述其他設(shè)備的屬性，所述其他設(shè)備例如傳感器、致動(dòng)器、處理單元等。支持設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。協(xié)商每個(gè)連接的設(shè)備的任務(wù)(role)。通過(guò)控制致動(dòng)器、LED等將反饋傳送到用戶。電池10用于向鍛煉設(shè)備2供電。使用BCC模塊的設(shè)備的功耗與連接到無(wú)線RF網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備相比很低。除了所述至少一個(gè)鍛煉設(shè)備2以外，根據(jù)本發(fā)明的鍛煉系統(tǒng)包括評(píng)估和控制單元，其對(duì)微調(diào)和控制用戶反饋負(fù)責(zé)。該控制單元可以是鍛煉設(shè)備2的一部分或者是單獨(dú)的單元。該控制單元也可以分布在若干不同的設(shè)備之間。如上所提及，所述鍛煉系統(tǒng)包括至少一個(gè)鍛煉設(shè)備2，但是優(yōu)選地包括幾個(gè)鍛煉設(shè)備2，并且還包括控制單元。在一個(gè)實(shí)施例中，所述鍛煉系統(tǒng)包括圖2中所示的具有兩個(gè)冥想球的形式的兩個(gè)鍛煉設(shè)備。冥想球2的靈感來(lái)自于中國(guó)保定球(Chinese Baoding ball)。這個(gè)鍛煉設(shè)備包括兩個(gè)冥想球2和充電底座(charging dock)。冥想球2的目的是幫助用戶以充滿樂(lè)趣的方式放松。該用戶可以通過(guò)使冥想球2在他的手掌中繞彼此軌道運(yùn)行來(lái)與冥想球2相互作用。冥想球2被配置成實(shí)時(shí)地檢測(cè)并分析用戶的動(dòng)作并且將它們與多個(gè)內(nèi)部存儲(chǔ)的放松動(dòng)作模式(pattern)進(jìn)行比較?；谟脩舻膭?dòng)作多么接近地匹配期望的動(dòng)作模式來(lái)改變每個(gè)冥想球2的光和振動(dòng)反饋模式。首先，用戶的動(dòng)作常常是不連貫的，并且反饋將是隨機(jī)的。用戶越接近地匹配預(yù)定的模式，用戶越長(zhǎng)久地設(shè)法維持該匹配，反饋模式將越是變得更加結(jié)構(gòu)化(structured)和平靜。為了執(zhí)行該任務(wù)，兩個(gè)冥想球2裝備有加速度計(jì)6、BCC模塊14、存儲(chǔ)器10、處理單元4、LED和振動(dòng)引擎形式的反饋裝置8。冥想球2內(nèi)部的處理單元4分析由加速度計(jì)6測(cè)量的動(dòng)作模式以確定用戶正在進(jìn)行的動(dòng)作。將這些實(shí)際的動(dòng)作實(shí)時(shí)地與在存儲(chǔ)器10內(nèi)部存儲(chǔ)的多個(gè)被認(rèn)為是放松的動(dòng)作模式進(jìn)行比較。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)冥想球2 二十個(gè)LED和圍繞基板(base)的光線向用戶提供反饋。這些LED的強(qiáng)度可以被單獨(dú)控制。觸覺(jué)反饋可以通過(guò)冥想球2中的振動(dòng)引擎給出。當(dāng)在該實(shí)施例中兩個(gè)冥想球2從充電底座移除時(shí)，它們將開(kāi)始搜索其他冥想球2 或連接到身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的其他設(shè)備(輪詢協(xié)議)并且相互交換身份。在發(fā)現(xiàn)其他冥想球2或設(shè)備之后，所連接的設(shè)備將對(duì)它們將在鍛煉系統(tǒng)中具有的任務(wù)取得一致意見(jiàn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)設(shè)備的任務(wù)是預(yù)定的并且被硬編碼在每個(gè)設(shè)備中。在識(shí)別和任務(wù)階段之后，鍛煉系統(tǒng)開(kāi)始并將如上所述地工作。一個(gè)冥想球2將有規(guī)律地向另一個(gè)冥想球2要求其數(shù)據(jù)并評(píng)估該數(shù)據(jù)和它自己的數(shù)據(jù)。只要它們與身體接觸或在其附近，那么冥想球2可以交換信息以檢測(cè)并分析用戶的表現(xiàn)(performance)。根據(jù)該表現(xiàn)，將例如利用光信號(hào)和/或利用振動(dòng)向用戶給出不同的反饋。為此目的，正在評(píng)估數(shù)據(jù)的冥想球2將向另一個(gè)冥想球2發(fā)送信息以給出合適的反饋并自己顯示對(duì)應(yīng)的反饋。在可替代實(shí)施例中，冥想球2僅有規(guī)律地交換它們的動(dòng)作測(cè)量結(jié)果并且確定它們自身如何對(duì)用戶的行為做出反應(yīng)，以便經(jīng)由光和振動(dòng)給出適當(dāng)?shù)姆答?。在另一個(gè)實(shí)施例中，如圖3中所示，鍛煉設(shè)備2是鍛煉用重物(exercising weight)，而不是冥想球2。所述鍛煉系統(tǒng)包括兩個(gè)鍛煉用重物2，這兩個(gè)鍛煉用重物2由動(dòng)能提供動(dòng)力并且遠(yuǎn)程地連接到顯示基板20，顯示基板20使用代表它們自己的虛擬教練的簡(jiǎn)單動(dòng)畫來(lái)指導(dǎo)個(gè)人逐步地進(jìn)行健身鍛煉。該鍛煉系統(tǒng)將以與真實(shí)個(gè)人教練相似的方式工作。它推薦適于用戶身體條件的鍛煉，然后隨著時(shí)間的推移，它增加挑戰(zhàn)，通過(guò)要求用戶超過(guò)較早的成績(jī)來(lái)保持用戶被激勵(lì)。 在鍛煉開(kāi)始之前，該鍛煉系統(tǒng)提醒用戶調(diào)適到正確的姿勢(shì)-有時(shí)與鍛煉本身一樣重要。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯然的是，存在關(guān)于虛擬教練可能如何工作的許多許多選項(xiàng)并且可以根據(jù)用戶指明的事項(xiàng)(specification)設(shè)計(jì)它。為了實(shí)現(xiàn)該鍛煉系統(tǒng)，鍛煉用重物2將裝配有BCC模塊14，從而實(shí)現(xiàn)了經(jīng)由身體的通信。為了確保與顯示基板20的通信，顯示基板20也將能夠經(jīng)由BCC接收消息。在一個(gè)實(shí)施例中，這將通過(guò)前面具有BCC模塊14并連接到顯示基板20的地磚18來(lái)實(shí)現(xiàn)。這三個(gè)設(shè)備之間的通信將類似于結(jié)合冥想球2描述的先前實(shí)施例的消息流動(dòng)(flow)。根據(jù)圖3的鍛煉系統(tǒng)可以是有用的健身系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成幫助發(fā)現(xiàn)體育館里的常規(guī)項(xiàng)目(gym routine)與他們的需求不相容的人在他們自己家里舒服地保持健康并留意他們自己的健康狀況。本發(fā)明的益處在于，它允許在若干連接到或接近人身體的設(shè)備之間容易地交換信息。如上文所提及，不同設(shè)備之間的交互性由BCC實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，本質(zhì)的是，兩個(gè)或更多BCC模塊在它們與人的身體接觸或接近( IOcm)的情況下可以互相通信。不要求直接的皮膚接觸。而且，識(shí)別在訓(xùn)練/放松期間使用的設(shè)備的可能性將使得根據(jù)已被用戶挑選的設(shè)備的類型在不同鍛煉方案(program)之間切換成為可能。例如，當(dāng)挑選不同組的重物時(shí)，向用戶推薦不同的鍛煉。也可以識(shí)別當(dāng)前誰(shuí)在進(jìn)行鍛煉。這允許向正在進(jìn)行鍛煉的人提供個(gè)人訓(xùn)練方案。 對(duì)于人的識(shí)別，存在許多選項(xiàng)。例如，人可以佩戴可經(jīng)由BCC讀取的顯式識(shí)別標(biāo)簽，其例如在腕帶中或集成到胸帶(breast belt)中。然后，當(dāng)開(kāi)始鍛煉時(shí)，可以讀取用戶的識(shí)別。也可以通過(guò)集成到訓(xùn)練設(shè)備之一中的傳感器(例如ECG傳感器)識(shí)別用戶。在此情況下，用戶將通過(guò)他/她的心臟信號(hào)得以識(shí)別。當(dāng)然，這需要用戶注冊(cè)和他/她的個(gè)人心率特征的提取。也有可能通過(guò)(例如由照相機(jī)認(rèn)出的)姿態(tài)來(lái)認(rèn)出用戶。每個(gè)用戶可以在先識(shí)別自己的姿態(tài)。本發(fā)明還涉及一種用于鍛煉系統(tǒng)中不同設(shè)備之間的通信的方法。如上所述，每個(gè)設(shè)備包括用于形成身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的身體耦合的通信模塊(14)。該方法由上文提及的控制單元控制并且在用戶開(kāi)始鍛煉時(shí)執(zhí)行下述步驟識(shí)別連接到身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備；協(xié)商每個(gè)設(shè)備的任務(wù)；收集來(lái)自包括在不同設(shè)備中的傳感器6的數(shù)據(jù)；在不同設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)；以及將反饋傳送給鍛煉系統(tǒng)的用戶。因此，本發(fā)明已被描述并且本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)使用本發(fā)明將清楚，可以實(shí)現(xiàn)下述優(yōu)點(diǎn)。連接到身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備可以容易地互相通信，而在相互靠近的不同用戶的設(shè)備/應(yīng)用之間沒(méi)有任何干擾。所述通信是高度可靠的，因?yàn)樗鼪](méi)有受到身體衰減的阻礙。驅(qū)動(dòng)這個(gè)身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)所需的功率與其他技術(shù)相比也是也是非常低的。盡管已經(jīng)結(jié)合特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不預(yù)期受限于本文所提出的特定形式。而是，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。在權(quán)利要求中，術(shù)語(yǔ)“包括”不排除其他元件或步驟的存在。此外，盡管單獨(dú)的特征可以包含在不同的權(quán)利要求中，但是這些特征可以可能地被有利地組合，并且包含在不同的權(quán)利要求中并不意味著特征的組合不是可行的和/或不是有利的。此外，單數(shù)提及不排除多個(gè)。因此，對(duì)“一”、“一個(gè)”、“第一”、“第二”等的提及不排除多個(gè)。而且，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制范圍。
權(quán)利要求
1.用于向其用戶給出反饋的鍛煉系統(tǒng)，包括至少兩個(gè)用于形成身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的身體耦合的通信模塊(14)，至少一個(gè)鍛煉設(shè)備(2)，該鍛煉設(shè)備包括至少一個(gè)傳感器(6)、反饋裝置(8)和所述至少兩個(gè)身體耦合的通信設(shè)備之一，處理單元(4)，用于收集來(lái)自至少一個(gè)傳感器(6)的用戶數(shù)據(jù)，處理所述數(shù)據(jù)并經(jīng)由所述身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在反饋裝置(8)上輸出經(jīng)處理的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的鍛煉系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)包括兩個(gè)鍛煉設(shè)備(2)并且所述處理單元(4)是鍛煉設(shè)備之一的集成部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的鍛煉系統(tǒng)，其中所述鍛煉設(shè)備是適于配合在手掌中的冥想球(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的鍛煉系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于向所述系統(tǒng)的用戶給出反饋并訓(xùn)練該用戶的顯示裝置(20)，所述顯示裝置連接到包括用于將該顯示器連接到身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的至少兩個(gè)身體耦合的通信模塊之一的地板(18)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍛煉系統(tǒng)，其中所述傳感器是加速度計(jì)(6)并且所述反饋裝置包括發(fā)光二極管。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的鍛煉系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步包括耦合到身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)以用于識(shí)別鍛煉系統(tǒng)的用戶的識(shí)別標(biāo)簽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的鍛煉系統(tǒng)，其中所述識(shí)別標(biāo)簽是集成到訓(xùn)練設(shè)備之一中的ECG傳感器。
8.一種用于鍛煉系統(tǒng)中的不同設(shè)備之間的通信的方法，其中每個(gè)設(shè)備包括用于形成身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的身體耦合的通信模塊(14)，并且所述設(shè)備中的至少一個(gè)合并了處理單元 (14)，所述處理單元(14)執(zhí)行以下步驟，識(shí)別連接到身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，協(xié)商每個(gè)設(shè)備的任務(wù)，收集來(lái)自包括在不同設(shè)備中的傳感器(6)的數(shù)據(jù)，在不同設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)，以及將反饋傳送到鍛煉系統(tǒng)的用戶。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向其用戶給出反饋的鍛煉系統(tǒng)和一種用于鍛煉系統(tǒng)中的不同設(shè)備之間的通信的方法。該鍛煉系統(tǒng)包括至少兩個(gè)用于形成身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的身體耦合的通信模塊(14)和至少一個(gè)鍛煉設(shè)備(2)，該鍛煉設(shè)備包括至少一個(gè)傳感器(6)、反饋裝置(8)和所述至少兩個(gè)身體耦合的通信設(shè)備之一。該鍛煉系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于收集和處理來(lái)自所述至少一個(gè)傳感器(6)的用戶數(shù)據(jù)的處理單元(4)，并且經(jīng)由身體區(qū)域網(wǎng)絡(luò)在反饋裝置(8)上輸出經(jīng)處理的數(shù)據(jù)以便向用戶給出關(guān)于他的鍛煉的反饋。
文檔編號(hào)H04B13/00GK102333573SQ201080009521
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月26日
發(fā)明者克拉邦德 K., J. F. 古爾茨 L. 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司