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一种智能运动毯与电子游戏设备的控制终端的制作方法

泰然健康网
2025-07-12 07:48

1.本实用新型属于运动设备技术领域，尤其涉及一种智能运动毯与电子游戏设备的控制终端。

背景技术：

2.身体健康是人们关注的永恒话题，坚持运动健身是实现和保持身体健康的重要途经和手段，但是，不合理的运动方式通常会给人体带来意想不到的伤害，如何科学有效的运动已成为当今人们运动时的重点关注点。同时，由于时间有限、运动模式单一无趣或者运动器械操作复杂，以及专业度高等因素导致运动健身无法被长期坚持，从而无法达到强身健体的目的。
3.因此，开发一款可居家指导人们如何科学运动，并在动作不标准时做出指示和纠正，可进行趣味人机交互的智能运动产品是十分必要的。目前，开发研究的运动健康类产品包括瑜伽垫、跳舞毯、智能手环、智能手表和运动类app等，这类产品一般仅提供相关运动学习视频或监控数据，人们在运动时都需要主动学习相关视频后再运动，但由于这些设备不具备交互反馈功能，运动动作标准与否，人们并不清楚。

技术实现要素：

4.针对上述技术现状，本实用新型提供一种智能运动毯，作为跳舞毯的智能加强版，配套手机app客户端或微信小程序使用，兼备人机趣味交互、运动监控、提示和指导纠正以及健康监控的功能。
5.本实用新型的技术方案是：一种智能运动毯，包括运动毯本体和模组控制器；
6.所述运动毯本体与模组控制器电连接在一起；
7.所述运动毯本体自上而下包括模组控制器接口、弹性基底层、功能器件层和包覆层；
8.所述功能器件层内设置若干电容式弹性应变传感器，所述电容式弹性应变传感器通过导线与模组控制器电连接在一起；
9.所述模组控制器包括数据采集模块、数据处理模块、电源模块和蓝牙模块；
10.所述模组控制器的电源模块为整个控制器工作提供能量；
11.所述数据采集模块用于采集电容式弹性应变传感器的电容数据并将其发送至数据处理模块；
12.所述数据处理模块用于处理电容式弹性应变传感器的实时数据，并将结果数据通过蓝牙模块传输到app客户端。
13.所述弹性基底层和包覆层材料可采用包括但不限于纺织材料、皮革制品、泡沫材料、塑料等，两者既可采用相同材料也可采用不同材料。
14.所述弹性基底层、功能器件层和包覆层可通过层压、热压、胶水粘接、线缝合等方式结合为一体结构。
15.所述电容式弹性应变传感器的弹性是指受到外力作用后，弹性应变传感器产生形变，其电容值发生改变，外力撤销后，传感器具有一定形变恢复能力。
16.所述电容式弹性应变传感器的数目不限，可设置2个以上，根据智能运动毯实现功能选择数量和分布方式。
17.所述电容式弹性应变传感器形状不限，包括正方形、长方形、圆形、椭圆形、菱形等。
18.作为一种实现方式，所述电容式弹性应变传感器包括第一导电层、第一电极、弹性绝缘介质层、第二导电层和第二电极；弹性绝缘介质层具有导电绝缘性，第一导电层位于弹性绝缘介质层的上表面，与外部第一电极相连；第二导电层位于弹性绝缘介质层的下表面，与外部第二电极相连。
19.所述第一导电层和第二导电层采用柔性导体材料，导体材料包括但不限于金属、石墨、碳纳米管、银浆、导电纤维、导电玻璃、导电橡胶、导电高分子材料、液态金属等，弹性绝缘介质层包括但不限于弹性高分子材料、纺织材料、泡沫材料、皮革材料、塑料等。
20.作为优选，所述运动毯本体与模组控制器彼此独立，通过连接件电连接在一起。作为一种实现方式，所述连接件为刚性子母扣，子扣与母扣可扣合在一起；所述电容式弹性应变传感器通过柔性导线与子扣固定电连接在一起，所述模组控制器与母扣固定电连接在一起；或者，所述电容式弹性应变传感器通过柔性导线与母扣固定电连接在一起，所述模组控制器与子扣固定电连接在一起。作为优选，所述子扣或者母扣设置在弹性基底层上。所述刚性子母扣的扣合方式不限，包括磁吸、插接、键合等。
21.所述模组控制器中的数据处理模块用于处理电容式弹性应变传感器的实时数据，从而识别智能运动毯的不同位置的受力状态，进而判断智能运动毯上的人的运动状态，并把数据通过蓝牙模块传输到app客户端。
22.作为优选，所述app客户端内预先存储有标准的运动数据，通过将所述结果数据与标准运动数据进行比对，可判断当前用户动作是否符合标准，若不符合标准，app优选会做出语音提示，引导用户纠正动作直至达到标准状态，并会在用户达到标准状态后做出语音鼓励。
23.作为优选，所述app上设置运动模式，包括游戏、跑步、瑜伽、健身、竞赛等，用户可根据自身需求选择。
24.作为优选，所述导电为柔性导线。作为进一步优选，柔性导线材料与电容式弹性应变传感器的导电层采用同种材料。作为更优选，所述电容式弹性应变传感器的导电层与所述导线可一体化制备。
25.作为优选，所述智能运动毯还包括显示终端，用于显示所述结果数据。作为一种实现方式，所述模组控制器与显示终端通过蓝牙模块通信。
26.作为优选，所述包覆层的四角设置套合结构，用于将该智能运动毯套在其他物体上。例如套在瑜伽垫上等。
27.为了提高舒适性，运动毯本体还包括第一弹性层与第二弹性层，弹性基底层与第二弹性层通过缝制、热压、粘结等方法固定在一起，包覆层与第一弹性层通过缝制、热压、粘结等方法固定在一起。
28.为了实现多用户使用，可以将多个智能运动毯并列结合，使其面积增大，弹性应变
传感器数目倍数递增，从而能够实现多用户使用、竞赛等。
29.作为优选，所述的电容式弹性应变传感器的周围设置发光体。所述发光体形状不限，包括正方形、长方形、圆形、椭圆形、菱形等。所述发光体类型不限，包括led灯、光晕、光带等。当电容式弹性应变传感器和发光体设置在智能运动毯本体内，发光体发出的光可透过智能运动毯表面。作为优选，所述模组控制器可以控制发光体的亮灭。此时，利用该智能运动毯可进行如下运动：
30.模组控制器控制发光体随机点亮、用户脚踩点亮的区域、踩中该点亮的区域则该区域对应的发光体将熄灭，反之发光体维持原状。
31.另外，该智能运动毯可作为电子游戏设备的控制终端，所述电子游戏设备包括显示终端，智能运动毯与显示终端蓝牙相连。作为一种实现方式，根据用户脚踩智能运动毯的区域的不同发送不同的指令控制显示终端的物体的移动。例如，智能运动毯包括5个电容式弹性应变传感器；
32.以一个电容式弹性应变传感器在智能运动毯的中间，且在传感器的布局中处于中心位置，记作传感器a，该传感器对应的智能运动毯区域记为中心区域；
33.有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的左边，该传感器对应的智能运动毯区域记为左边区域；
34.有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的右边，该传感器对应的智能运动毯区域记为右边区域；
35.有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的正上方，该传感器对应的智能运动毯区域记为上方区域；
36.有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的正下方，该传感器对应的智能运动毯区域记为下方区域；
37.用户脚踩智能运动毯5个不同区域时，模组控制器根据数据变化获得用户脚踩位置，并且发送控制指令控制显示终端中物体的移动，用户脚踩位置与控制指令具有如下对应关系：
38.当用户脚踩中心区域时，显示终端中物体原地不动；
39.当用户脚踩左边区域时，显示终端中物体向左移动；
40.当用户脚踩右边区域时，显示终端中物体向右移动；
41.当用户脚踩上方区域时，显示终端中物体向上跳跃；
42.当用户脚踩下方区域时，显示终端中物体向下滑动。
43.即，通过用户脚踩位置的不同来控制电子游戏设备的显示终端中的物体的移动方向，从而实现了居家运动与电子游戏相结合的方式，极大地增加了居家运动的趣味性。
44.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：
45.(1)本实用新型在运动毯本体的弹性基底层与包覆层之间设置功能器件层，功能器件层包括电容式弹性应变传感器，可用于探测运动毯本体上受到的压力位置及其大小，并将数据传输到模组控制器，经过数据处理模块处理后传到app客户端比对，可实现运动毯上人体运动位置和运动形态的捕捉和探测，有利于交互指导等多功能的实现，例如，可实现智能瑜伽、智能跑步、游戏交互、双人竞赛等智能运动场景。
46.(2)本实用新型可根据用户实际需求设置电容式弹性应变传感器数目和大小，用
于常规探测和精细图像探测。常规探测传感器数目较少，能满足人们日常运动的需求。精细图像探测传感单元数目多，面积小，传感单元能够获得更多的压力位置和大小等数据信息，通过app处理，可以生成影像资料反馈用户，明确用户运动时的动作力度，更加生动准确，可以用来辅助专业训练。
47.(3)本实用新型智能运动毯包括运动毯本体和模组控制器，模组控制器与运动毯本体通过本体弹性基底层上的控制器接口连接。运动毯本体与模组控制器可拆卸，运动毯本体可水洗，方便用户对智能运动毯进行清洗。另外，可根据实际需要将运动毯本体弹性基底层和包覆层采用厚度较薄的材料制备成薄毯，可折叠，方便外出携带。
48.(4)本实用新型的智能运动毯可作为电子游戏设备的控制终端，将用户脚踩传感器捕捉到的相关数据参数转换为电子游戏设备的终端的指令，从而控制电子游戏设备中物体的移动，满足了用户居家运动的需求，与电子游戏相结合的方式，增加了运动的趣味性。
附图说明
49.图1是本实用新型实施例1中智能运动毯结构示意图。
50.图2是图1中运动毯本体的俯视图。
51.图3是图1中运动毯本体的侧面视图。
52.图4是本实用新型实施例1中电容式弹性应变传感器的结构示意图。
53.图5是本实用新型实施例1中模组控制器2的结构示意图。
54.图6是本实用新型实施例5中运动毯本体的俯视图。
55.图7是本实用新型实施例7中电容式弹性应变传感器的结构示意图。
56.图8是本实用新型实施例7中运动毯本体的截面视图。
57.图1-8中的附图标记为：1-运动毯本体，2-模组控制器，3-控制器接口，4-弹性基底层，5-功能器件层，6-包覆层，7-电容式弹性应变传感器，8-柔性导线，91-数据采集模块，92-数据处理模块，10-蓝牙模块，11-电源模块，12-第一导电层，13-第一电极，14
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弹性绝缘介质层，15-第二电极，16-第二导电层。
具体实施方式
58.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，并不起任何限定作用。
59.实施例1：
60.本实施例中，如图1所示，智能运动毯包括运动毯本体1和模组控制器2。
61.如图2、3所示，运动毯本体1包括控制器接口3、弹性基底层4、功能器件层5和包覆层6。功能器件层5位于弹性基底层4的下表面，包覆层6位于功能器件层5的下表面，控制器接口3位于弹性基底层4的上表面。如图2所示，功能器件层5内设置五个电容式弹性应变传感器7，电容式弹性应变传感器7以图1所示方式分布在弹性基底层4与包覆层6之间，通过柔性导线8与刚性子母扣一端结合固定在弹性基底层4顶部形成控制器接口3。
62.如图5所示，模组控制器2上设置数据采集模块91、数据处理模块92、电源模块11 和蓝牙模块10，模组控制器2上设置刚性子母扣另一端，通过与控制器接口3键合形成回路。
63.本实例中，运动毯本体1的弹性基底层4由皮革制成，包覆层6由纺织材料制成，皮
革耐磨，可防止尖锐物体损功能器件层5，起保护作用。
64.本实施例中，如图4所示，电容式弹性应变传感器7由第一导电层12、第一电极 13、弹性绝缘介质层14、第二电极15和第二导电层16构成。弹性绝缘介质层14具有导电绝缘性，第一导电层12位于弹性绝缘介质层的上面，与外部第一电极13相连，由第二导电层16位于弹性绝缘介质层14的下方，与外部第二电极15相连。
65.本实施例中，弹性绝缘介质层选用弹性高分子材料热塑性聚氨酯(tpu)，第一导电层12与第二导电层16为弹性导电纤维布，外部第一电极13与外部第二电极15为导电纤维布。
66.该电容式弹性应变传感器的电容随压力的增加而增加，可通过模组控制器2的数据处理模块92将电容值的变化转变为压力值的变化，从而实现压力值的测量。
67.本实施例中，导电纤维布的导电率优于3.8x106s/m.
68.本实施例中，电容式弹性应变传感器7首先通过层压、胶水粘接、线缝合等方法与弹性基底层4和包覆层6结合，并且以并联的方式连接到弹性基底层4顶端的控制器接口3。
69.本实施例中，模组控制器2与控制器接口3连接。
70.本实施例中，模组控制器2与app客户端通过蓝牙模块10连接，电源模块11为模组控制器2提供能量。
71.使用该智能运动毯可进行跑步运动的探测，实际使用时，app客户端切换到跑步模式。用户在智能运动毯上跑步时，每个跑步动作可分解为后蹬动作、折叠前摆、落地支撑和落地缓冲，不同的动作，电容式弹性应变传感器7会受到不同大小的压力，其电容值变化也不相同；并且，不同的动作，脚与电容式弹性应变传感器7的接触位置和接触面积也不同，电容值发生变化的电容式弹性应变传感器7数目和位置也不相同。跑步时，模组控制器2会实时接收智能运动毯上跑步位置的传感器电容值，经过数据模块的处理转变为压力值传输到app客户端，app客户端对用户一段时间或者一定距离的跑步数据进行分析，可以反馈用户的跑步动作姿势是否标准、后蹬、落地、缓冲的力度和姿势是否合理、步频、步幅、卡路里消耗等数据。
72.实施例2：
73.本实施例中，智能运动毯的结构与实施例1类似，不同的是弹性基底层4和包覆层 6均采用薄的纺织材料，包覆层6的四角添加套合结构17，用于将该智能运动毯套在其他物体上。本实施例中，将该智能运动毯作为毯巾套用在瑜伽垫上，便携卫生。
74.实施例3：
75.本实施例中，智能运动毯结构与实施例1类似，不同的是功能器件层5的所有的电容式传感器的第二导电层16采用共电极层，弹性绝缘介质层采用共弹性绝缘介质层，该智能运动毯结构一体成型，便于工艺制备和组装。
76.实施例4：
77.本实施例中，智能运动毯结构与实施例1相同，用户在使用时可以站立在智能运动毯中间位置，可直接测试用户体重，用户可在运动前后随时从app上看到自己的体重信息。
78.实施例5：
79.本实施例中，智能运动毯结构如图6，与实例1的智能运动毯结构类似，不同的是本实施例中，智能运动毯类似2个实施例1中的智能运动毯的并列结合，其面积是实施例1的2
倍，并且弹性应变传感器数目是实施例1的2倍。本实施例中，用户可以为2 人，同时进行跑步或者跳舞竞赛，双人位置传感器电容值数据会传输到模组控制器2中，经过数据处理模块9处理后传输到app客户端，app客户端可实时或分阶段(赛程) 展示2位用户的运动成绩，并比较分析强项和弱项。
80.实施例6：
81.本实施例中，智能运动毯结构与实施例4相同，不同的是选择的app客户端运动模式不同，用户可以在app客户端上选择瑜伽模式，然后用户在智能运动毯上做瑜伽，通过模组控制器2采集智能运动毯上各位置电容式压力传感器电容值变化情况，可以识别用户的脚部动作、脚步距离、身体腾空情况等，这些数据传输到app客户端，与标准瑜伽动作比对可实时反馈用户当前动作是否符合标准，如果动作出入较大，app会语音提示用户动作哪个位置动作不标准，并需要如何改进。
82.实施例7：
83.本实施例中，智能运动毯结构与实施例4基本相同。所不同的是模组控制器2还包括语音转换模块，并且以一个电容式弹性应变传感器在智能运动毯的中间，且在传感器的布局中处于中心位置，记作传感器a，该传感器对应的智能运动毯区域记为中心区域；有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的左边，该传感器对应的智能运动毯区域记为左边区域；有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的右边，该传感器对应的智能运动毯区域记为右边区域；有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的正上方，该传感器对应的智能运动毯区域记为上方区域；有一个电容式弹性应变传感器的位置处于传感器a的正下方，该传感器对应的智能运动毯区域记为下方区域。
84.如图7所示，每个电容式弹性应力传感器为层叠结构，自下而上依次为弹性基底层 4、第一导电层12、弹性绝缘介质层14、第二导电层16以及包覆层6组成。本实施例中，第一导电层12与第二导电层16为同一材料，弹性基底层4、弹性绝缘介质层14以及包覆层6为同一材料。本实施例中，导电层的材料为液态金属。该电容式弹性应力传感器的制备方法可以是：将液态金属材料分别均匀涂覆在两个弹性基底其中一面，两个弹性基底的涂有液态金属的面分别贴在弹性绝缘介质层的上下表面，通过热压方式将弹性基底、液态金属和介电材料一体成型。
85.本实施例中，如图8所示，为了满足用户居家运动的舒适性，智能运动毯本体由薄弹性材料制成，且智能运动毯由两层组成，即第一弹性层23与第二弹性层24。电容式弹性应变传感器7设置在中间，具体是将弹性基底层4与第二弹性层24通过缝制、热压、粘结等方法固定在一起，将包覆层6与第一弹性层23通过缝制、热压、粘结等方法固定在一起。
86.本实施例中，液态金属的导电率优于3.8
×
106s/m。
87.本实施例中，数据采集模块为数字电容芯片fdc2214，直接读取电容值，实现高精度快速测量。
88.本实施例中，模组控制器采用stm32f103c8t6进行数据处理。
89.本实施例中，电源模块11采用外置5v电源适配器。
90.本实施例中，所述的数据采集模块和模组控制器的电路基底为聚酰亚胺。
91.用户脚踩智能运动毯时，电容式电容式弹性应变传感器发生形变，引起电容数据变化，数据采集模块和电容式弹性应变传感器相连接，来采集应力传感器随着用户脚踩位
置的变化而改变的电容数据，并将此数据发送到模组控制器。模组控制器根据不同位置的电容变化参数获得用户的相关信息，例如脚踩位置、运动时间、消耗的卡路里等，然后通过显示模块将用户信息实时的显示出来，并且通过语音转换模块将用户信息播报为语音。
92.实施例8：
93.本实施例中，智能运动毯结构与实施例7中的智能运动毯结构基本相同，所不同的是本实施例中，在每个电容式弹性应变传感器的四周装上发光体。发光体为led灯，其发出的光可以透过智能运动毯的表面，且发光体表面做了防碎处理。数据处理模块内包含发光体的驱动模块，模组控制器和发光体的驱动模块相互连接。
94.本实施例中，采集装置和数据处理模块的功能与实施例7一样。本实施例中，利用该智能运动毯来进行打地鼠游戏，模组控制器控制发光体驱动模块来随机点亮5个传感器区域，用户脚踩亮灯的区域，通过采集模块采集到的电容数据的变化。通过模组控制器来控制该区域灯的熄灭。熄灭成功，得分加1，显示模块实时显示得分情况。游戏时间到了，显示模块最终显示本次游戏的总得分。
95.实施例9：
96.本实施例中，智能运动毯结构与实施例7中的智能运动毯结构基本相同，所不同的是本实施例中，仅仅使用了位于智能运动毯中间的弹性应力传感器。在电脑、电视机等显示终端打开跑步游戏界面，将智能运动毯蓝牙与之相连接，游戏开始后，双脚循环接触智能运动毯，通过模组控制器计算出左脚和右脚接触智能运动毯的时间差，并发送指令给电脑或者电视机，来控制游戏软件人物的跑步速度。游戏结束后，在电脑等显示终端将出现用户本次的成绩，并更新跑步历史记录以及排行榜。
97.实施例10：
98.本实施例类似于实施例9，但不同之处在与需要使用上、下、中、左、右5个传感器，利用该智能运动毯进行跑酷游戏时，根据脚踩位置上的不同通过控制终端发送不同的指令给电脑、电视机等显示终端，从而来控制游戏中的人物做不同的动作。控制终端采用实施例7中的智能运动毯，脚踩位置与控制指令具有如下对应关系：
99.当脚踩中心区域时人物原地不动；
100.当脚踩左边区域时人物体向左移动；
101.当脚踩右边区域时人物体向右移动；
102.当脚踩上方区域时人物体向上跳跃；
103.当脚踩下方区域时移动体向下滑动。
104.以上所述的实施例对本实用新型的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本实用新型的具体实施例，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。