本发明涉及一种智能定制用户健身方案的健身器材系统及使用方法，该系统设置于至少一个健身区域，其中，各个所述健身区域包括中心健身区、器材摆放区和休息准备区；所述器材摆放区摆放有多个健身器材和一控制装置，每个健身器材下方设置有一个移动设备，所述移动设备上设置有指令接收器和计时器，各个所述指令接收器和各个所述计时器分别与所述控制装置进行通信。本发明通过面目识别用户身份，为用户匹配预先设置的健身计划，并且在用户运动过程中，实时获取用户面部图像，采用神经网络识别用户表情类别，并且结合其他身体测量参数来判断用户的疲劳状态，根据用户疲劳状态实时调整运动计划，为用户提供更全面有效的健身指导服务。
1.一种智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，安放在至少一个健身区域，其中，各个所述健身区域包括中心健身区、器材摆放区和休息准备区；
所述器材摆放区摆放有多个健身器材和一控制装置，每个健身器材下方设置有一个移动设备，所述移动设备上设置有指令接收器和计时器，各个所述指令接收器和各个所述计时器分别与所述控制装置进行通信；
各个中心健身区的四个侧边分别设置有一数据采集组件，每个数据采集组件分别设置有一摄像头、超声波发射器和超声波接收器，所述摄像头、超声波发射器和超声波接收器分别与所述控制装置进行通信，各个所述中心健身区的一侧还设置有红外测温装置；
所述休息准备区设置有显示屏，所述显示屏与所述控制装置进行通信；
所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，检测到用户出现时，根据用户的面部图像识别用户的身份，查询用户对应的预设的健身计划；
所述控制装置统计用户预设的健身计划的总时长，并以倒计时形式显示于所述显示屏；
所述控制装置判断用户的人脸位置，并根据所述超声波接收器的接收数据判断人体当前的位置；
所述控制装置根据人体当前的位置控制所述红外测温装置转动角度，使所述红外测温装置正对用户的人脸，测量用户的体温；
所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
所述控制装置根据预设的健身计划选择对应的健身器材，向该健身器材的指令接收器发送移动信号，接收到移动信号的移动设备按照预设的轨迹移动至所述中心健身区，所述移动设备移动到位后，其计时器开始计时，并通知用户开始健身；
位于所述中心健身区的移动设备的计时器计时超过预设时间后，将超时信号发送至所述控制装置；
所述控制装置获取用户的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
如果用户的疲劳程度等级未达到预设的锻炼要求，则所述控制装置将位于所述中心健身区的移动设备的计时器的时间清零，重新开始计时；
如果用户的疲劳程度等级达到预设的锻炼要求，则所述控制装置向位于所述中心健身区的指令接收器发送返回信号，所述移动设备按照预设的返回轨迹返回至所述器材摆放区；
所述控制装置将位于所述中心健身区的健身器材每个周期的健身时间增加至用户的健身总时长，并调整显示于所述显示屏上的倒计时时间。
2.根据权利要求1所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，所述器材摆放区还设置有充电桩，所述移动设备为移动小车，所述移动小车的上方设置有蓄电池和电池电量检测电路，所述电池电量检测电路检测到所述蓄电池的电量低于预设最低电量值时，发送充电请求信号至所述控制装置；
所述控制装置接收到充电请求信号时，判断用户预设的健身计划中，当前时刻之后的健身项目中是否需要用到该移动小车上的健身器材；
如果是，则所述控制装置计算当前时刻距离预设的健身计划中需要使用该健身器材的项目开始的时长，将允许充电信号和所述时长发送至所述指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至到达使用该健身器材的项目开始的时刻时，按照预设移动轨迹移动至所述中心健身区；
如果否，则所述控制装置直接发送允许充电信号至所述移动设备的指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至电量充满。
3.根据权利要求1所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，所述控制装置包括：通信模块，用于与各个所述数据采集组件和各个所述移动设备进行通信；
神经网络训练模块，用于根据训练集中的面部图像和训练集中各个面部图像对应的表情类别训练神经网络，所述神经网络训练模块的输入为用户面部图像，输出为表情类别；
表情类别判断模块，用于将摄像头采集的用户面部图像输入所述神经网络，得到用户的表情类别；
疲劳程度等级映射模块，用于预先建立疲劳程度等级与体温范围和表情类别的映射关系，根据用户当前的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
健身计划管理模块，用于存储用户建立和更新的健身计划，各个用户的健身计划中包括按照顺序排列的多个健身项目数据，各个所述健身项目数据包括健身器材信息、项目时长和耗能等级；
移动设备管理模块，用于存储健身器材名称与健身器材对应的指令接收器的通信地址的映射表，根据健身计划中需要移动的移动设备名称查询和返回其指令接收器的通信地址至所述通信模块。
4.根据权利要求3所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，各个所述健身器材的活动部件上设置有速度传感器、计时器和活动反馈模块，所述健身器材移动至中心健身区中时，所述速度传感器开始检测对应的活动部件的速度；
所述疲劳程度等级映射模块中将疲劳程度分为低疲劳、中疲劳、高疲劳和超高疲劳；健身计划管理模块将所述耗能等级分为超高耗能、高耗能、中耗能和低耗能；
所述速度传感器检测到速度值小于预设速度阈值时，所述计时器开始计时；
所述计时器计时超过预设时间阈值时，所述活动反馈模块将当前计时器的计时数据发送至所述控制装置；
所述控制装置接收到计时数据后，控制所述摄像头采集用户的面部图像，控制所述红外测温装置测量用户的体温；
所述表情类别判断模块获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
所述疲劳程度等级映射模块根据用户的体温和用户的表情类别，查找预先设置的映射关系，得到用户的疲劳程度等级；
所述控制装置判断用户的疲劳程度等级是否为高疲劳或超高疲劳；
如果是，则所述健身计划管理模块查询该用户的健身计划中下一个健身项目的耗能等级，如果耗能等级为高耗能或超高耗能，则所述健身计划管理模块进一步查询后续的其他健身项目，将其中耗能等级为中耗能或低耗能的健身项目提前至下一个健身项目；
如果否，则所述控制装置控制所述扬声器发出提示音，提示用户继续锻炼。
5.根据权利要求3所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，所述健身器材包括上下开合式健身器材和左右开合式健身器材，所述上下开合式健身器材上设置有第一计数器，所述左右开合式健身器材上设置有第二计数器；
所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部分别设置有上加速度传感器、上速度传感器、下加速度传感器和下速度传感器，所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部分别设置有左加速度传感器、左速度传感器、右加速度传感器和右速度传感器；
对于上下开合式健身器材，所述上加速度传感器和下加速度传感器检测到的加速度数据小于预设阈值时，记录当前时刻，获取所述上速度传感器和下速度传感器于当前时刻的前一时刻和后一时刻的速度方向，如果所述上速度传感器和下速度传感器记录的前一时刻和后一时刻的速度方向相反，则所述第一计数器的计数值加一；
对于左右开合式健身器材，所述左加速度传感器和右加速度传感器检测到的加速度数据小于预设阈值时，记录当前时刻，获取所述左加速度传感器和右加速度传感器于当前时刻的前一时刻和后一时刻的速度方向，如果所述左加速度传感器和右加速度传感器记录的前一时刻和后一时刻的速度方向相反，则所述第二计数器的计数值加一；
所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部相对的侧面分别设置有第一超声波发射器和第一超声波接收器，所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部相对的侧面分别设置有第二超声波发射器和第二超声波接收器；
每次所述第一计数器的计数值加一时，所述第一超声波发射器向所述第一超声波接收器发送超声波信号，所述第一超声波接收器接收所述第一超声波发射器发射的超声波信号；
每次所述第二计数器的计数值加一时，所述第二超声波发射器向所述第二超声波接收器发送超声波信号，所述第二超声波接收器接收所述第二超声波发射器发射的超声波信号；
所述控制装置根据所述第一超声波接收器接收的超声波信号判断所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部之间的距离；
所述控制装置根据所述第二超声波接收器接收的超声波信号判断所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部之间的距离；
所述控制装置将所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部之间的距离大于第一预设距离阈值的时刻记录为第一有效动作时刻，并统计第一有效动作时刻的次数；
所述控制装置将所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部之间的距离大于第二预设阈值的时刻记录为第二有效动作时刻，并统计第二有效动作时刻的次数。
6.根据权利要求5所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，所述中心健身区还设置有扬声器和显示设备；
每个健身项目结束后，所述控制装置获取当前统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数；
如果当前统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数小于预设有效次数阈值，则所述控制装置控制所述摄像头采集用户的面部图像，控制所述红外测温装置测量用户的体温；
所述表情类别判断模块获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
所述疲劳程度等级映射模块根据用户的体温和用户的表情类别，查找预先设置的映射关系，得到用户的疲劳程度等级；
所述控制装置判断用户的疲劳程度等级是否为高疲劳或超高疲劳；
如果是，则所述健身计划管理模块查询该用户的健身计划中下一个健身项目的耗能等级，如果耗能等级为高耗能或超高耗能，则所述健身计划管理模块进一步查询后续的其他健身项目，将其中耗能等级为中耗能或低耗能的健身项目提前至下一个健身项目；
如果否，则所述健身计划管理模块在用户的健身计划中插入当前的健身项目，并控制所述扬声器提醒用户重新锻炼当前的健身项目，控制所述显示设备显示正确动作示范视频。
7.根据权利要求5所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，其特征在于，用户的健身计划全部执行完毕后，所述控制装置统计各个健身项目阶段统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数；
所述控制装置筛选出第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数小于预设次数阈值的健身项目，将其定义为重点锻炼项目；
所述健身计划管理模块在该用户的健身计划中增加各个重点锻炼项目的时长。
8.一种智能定制用户健身方案的健身器材系统的使用方法，其特征在于，采用权利要求1至7中任一项所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，所述方法包括如下步骤：所述摄像头拍摄图像；
所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，检测到用户出现时，根据用户的面部图像识别用户的身份，查询用户对应的预设的健身计划；
所述控制装置统计用户预设的健身计划的总时长，并以倒计时形式显示于所述显示屏；
所述控制装置判断用户的人脸位置，控制所述红外测温装置转动角度，使所述红外测温装置正对用户的人脸，测量用户的体温；
所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
所述控制装置根据预设的健身计划选择对应的健身器材，向该健身器材的指令接收器发送移动信号，接收到移动信号的移动设备按照预设的轨迹移动至所述中心健身区，所述移动设备移动到位后，其计时器开始计时，并通知用户开始健身；
位于所述中心健身区的移动设备的计时器计时超过预设时间后，将超时信号发送至所述控制装置；
所述控制装置获取用户的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
如果用户的疲劳程度等级未达到预设的锻炼要求，则所述控制装置将位于所述中心健身区的移动设备的计时器的时间清零，重新开始计时；
如果用户的疲劳程度等级达到预设的锻炼要求，则所述控制装置向位于所述中心健身区的指令接收器发送返回信号，所述移动设备按照预设的返回轨迹返回至所述器材摆放区；
所述控制装置将位于所述中心健身区的健身器材每个周期的健身时间增加至用户的健身总时长，并调整显示于所述显示屏上的倒计时时间。
9.根据权利要求8所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统的使用方法，其特征在于，所述器材摆放区还设置有充电桩，所述移动设备为移动小车，所述移动小车的上方设置有蓄电池和电池电量检测电路，所述电池电量检测电路检测到所述蓄电池的电量低于预设最低电量值时，发送充电请求信号至所述控制装置；
所述控制装置接收到充电请求信号时，判断用户预设的健身计划中，当前时刻之后的健身项目中是否需要用到该移动小车上的健身器材；
如果是，则所述控制装置计算当前时刻距离预设的健身计划中需要使用该健身器材的项目开始的时长，将允许充电信号和所述时长发送至所述指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至到达使用该健身器材的项目开始的时刻时，按照预设移动轨迹移动至所述中心健身区；
如果否，则所述控制装置直接发送允许充电信号至所述移动设备的指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至电量充满。
一种智能定制用户健身方案的健身器材系统及使用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及数据处理技术领域，具体是指一种智能定制用户健身方案的健身器材系统及使用方法。
背景技术
[0002] 现在越来越多的人会到专业的健身场所(如健身房、健身工作室等等)进行运动健身。目前，专业的健身场所配置的健身器械多为智能器械，智能器械能够检测用户的运动情况并生成运动数据。
[0003] 但是，目前针对健身场所多采用人工管理的方式，并没有专业的管理系统，会给用户带来不便。用户在运动过程中，往往只能盲目随机地选择健身工具，无法选择与自己相适应的健身计划，并且无法得到很好的锻炼指导。
发明内容
[0004] 本发明提供了一种智能定制用户健身方案的健身器材系统及使用方法，其目的在于克服现有技术中的缺陷，通过面目识别用户身份，为用户匹配预先设置的健身计划，并且在用户运动过程中，根据用户状态实时调整运动计划，为用户提供更全面有效的健身指导服务。
[0005] 为了实现上述目的，本发明具有如下构成：
[0006] 该智能定制用户健身方案的健身器材系统，安放在至少一个健身区域，其中，各个所述健身区域包括中心健身区、器材摆放区和休息准备区；
[0007] 所述器材摆放区摆放有多个健身器材和一控制装置，每个健身器材下方设置有一个移动设备，所述移动设备上设置有指令接收器和计时器，各个所述指令接收器和各个所述计时器分别与所述控制装置进行通信；
[0008] 各个中心健身区的四个侧边分别设置有一数据采集组件，每个数据采集组件分别设置有一摄像头、超声波发射器和超声波接收器，所述摄像头、超声波发射器和超声波接收器分别与所述控制装置进行通信，各个所述中心健身区的一侧还设置有红外测温装置；
[0009] 所述休息准备区设置有显示屏，所述显示屏与所述控制装置进行通信；
[0010] 其中，所述控制装置具有如下功能：
[0011] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，检测到用户出现时，根据用户的面部图像识别用户的身份，查询用户对应的预设的健身计划；
[0012] 所述控制装置统计用户预设的健身计划的总时长，并以倒计时形式显示于所述显示屏；
[0013] 所述控制装置判断用户的人脸位置，并根据所述超声波接收器的接收数据判断人体当前的位置；
[0014] 所述控制装置根据人体当前的位置控制所述红外测温装置转动角度，使所述红外测温装置正对用户的人脸，测量用户的体温；
[0015] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0016] 所述控制装置根据预设的健身计划选择对应的健身器材，向该健身器材的指令接收器发送移动信号，接收到移动信号的移动设备按照预设的轨迹移动至所述中心健身区，所述移动设备移动到位后，其计时器开始计时，并通知用户开始健身；
[0017] 位于所述中心健身区的移动设备的计时器计时超过预设时间后，将超时信号发送至所述控制装置；
[0018] 所述控制装置获取用户的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
[0019] 如果用户的疲劳程度等级未达到预设的锻炼要求，则所述控制装置将位于所述中心健身区的移动设备的计时器的时间清零，重新开始计时；
[0020] 如果用户的疲劳程度等级达到预设的锻炼要求，则所述控制装置向位于所述中心健身区的指令接收器发送返回信号，所述移动设备按照预设的返回轨迹返回至所述器材摆放区；
[0021] 所述控制装置将位于所述中心健身区的健身器材每个周期的健身时间增加至用户的健身总时长，并调整显示于所述显示屏上的倒计时时间。
[0022] 可选地，所述器材摆放区还设置有充电桩，所述移动设备为移动小车，所述移动小车的上方设置有蓄电池和电池电量检测电路，所述电池电量检测电路检测到所述蓄电池的电量低于预设最低电量值时，发送充电请求信号至所述控制装置；
[0023] 所述控制装置接收到充电请求信号时，判断用户预设的健身计划中，当前时刻之后的健身项目中是否需要用到该移动小车上的健身器材；
[0024] 如果是，则所述控制装置计算当前时刻距离预设的健身计划中需要使用该健身器材的项目开始的时长，将允许充电信号和所述时长发送至所述指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至到达使用该健身器材的项目开始的时刻时，按照预设移动轨迹移动至所述中心健身区；
[0025] 如果否，则所述控制装置直接发送允许充电信号至所述移动设备的指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至电量充满。
[0026] 可选地，所述控制装置包括：
[0027] 通信模块，用于与各个所述数据采集组件和各个所述移动设备进行通信；
[0028] 神经网络训练模块，用于根据训练集中的面部图像和训练集中各个面部图像对应的表情类别训练神经网络，所述神经网络训练模块的输入为用户面部图像，输出为表情类别；
[0029] 表情类别判断模块，用于将摄像头采集的用户面部图像输入所述神经网络，得到用户的表情类别；
[0030] 疲劳程度等级映射模块，用于预先建立疲劳程度等级与体温范围和表情类别的映射关系，根据用户当前的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
[0031] 健身计划管理模块，用于存储用户建立和更新的健身计划，各个用户的健身计划中包括按照顺序排列的多个健身项目数据，各个所述健身项目数据包括健身器材信息、项目时长和耗能等级；
[0032] 移动设备管理模块，用于存储健身器材名称与健身器材对应的指令接收器的通信地址的映射表，根据健身计划中需要移动的移动设备名称查询和返回其指令接收器的通信地址至所述通信模块。
[0033] 可选地，各个所述健身器材的活动部件上设置有速度传感器、计时器和活动反馈模块，所述健身器材移动至中心健身区中时，所述速度传感器开始检测对应的活动部件的速度；
[0034] 所述中心健身区还设置有扬声器；
[0035] 所述疲劳程度等级映射模块中将疲劳程度分为低疲劳、中疲劳、高疲劳和超高疲劳；健身计划管理模块将所述耗能等级分为超高耗能、高耗能、中耗能和低耗能；
[0036] 所述速度传感器检测到速度值小于预设速度阈值时，所述计时器开始计时；
[0037] 所述计时器计时超过预设时间阈值时，所述活动反馈模块将当前计时器的计时数据发送至所述控制装置；
[0038] 所述控制装置接收到计时数据后，控制所述摄像头采集用户的面部图像，控制所述红外测温装置测量用户的体温；
[0039] 所述表情类别判断模块获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0040] 所述疲劳程度等级映射模块根据用户的体温和用户的表情类别，查找预先设置的映射关系，得到用户的疲劳程度等级；
[0041] 所述控制装置判断用户的疲劳程度等级是否为高疲劳或超高疲劳；
[0042] 如果是，则所述健身计划管理模块查询该用户的健身计划中下一个健身项目的耗能等级，如果耗能等级为高耗能或超高耗能，则所述健身计划管理模块进一步查询后续的其他健身项目，将其中耗能等级为中耗能或低耗能的健身项目提前至下一个健身项目；
[0043] 如果否，则所述控制装置控制所述扬声器发出提示音，提示用户继续锻炼。
[0044] 可选地，所述健身器材包括上下开合式健身器材和左右开合式健身器材，所述上下开合式健身器材上设置有第一计数器，所述左右开合式健身器材上设置有第二计数器；
[0045] 所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部分别设置有上加速度传感器、上速度传感器、下加速度传感器和下速度传感器，所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部分别设置有左加速度传感器、左速度传感器、右加速度传感器和右速度传感器；
[0046] 对于上下开合式健身器材，所述上加速度传感器和下加速度传感器检测到的加速度数据小于预设阈值时，记录当前时刻，获取所述上速度传感器和下速度传感器于当前时刻的前一时刻和后一时刻的速度方向，如果所述上速度传感器和下速度传感器记录的前一时刻和后一时刻的速度方向相反，则所述第一计数器的计数值加一；
[0047] 对于左右开合式健身器材，所述左加速度传感器和右加速度传感器检测到的加速度数据小于预设阈值时，记录当前时刻，获取所述左加速度传感器和右加速度传感器于当前时刻的前一时刻和后一时刻的速度方向，如果所述左加速度传感器和右加速度传感器记录的前一时刻和后一时刻的速度方向相反，则所述第二计数器的计数值加一；
[0048] 所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部相对的侧面分别设置有第一超声波发射器和第一超声波接收器，所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部相对的侧面分别设置有第二超声波发射器和第二超声波接收器；
[0049] 每次所述第一计数器的计数值加一时，所述第一超声波发射器向所述第一超声波接收器发送超声波信号，所述第一超声波接收器接收所述第一超声波发射器发射的超声波信号；
[0050] 每次所述第二计数器的计数值加一时，所述第二超声波发射器向所述第二超声波接收器发送超声波信号，所述第二超声波接收器接收所述第二超声波发射器发射的超声波信号；
[0051] 所述控制装置根据所述第一超声波接收器接收的超声波信号判断所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部之间的距离；
[0052] 所述控制装置根据所述第二超声波接收器接收的超声波信号判断所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部之间的距离；
[0053] 所述控制装置将所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部之间的距离大于第一预设距离阈值的时刻记录为第一有效动作时刻，并统计第一有效动作时刻的次数；
[0054] 所述控制装置将所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部之间的距离大于第二预设阈值的时刻记录为第二有效动作时刻，并统计第二有效动作时刻的次数。
[0055] 可选地，所述中心健身区还设置有扬声器和显示设备；
[0056] 每个健身项目结束后，所述控制装置获取当前统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数；
[0057] 如果当前统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数小于预设有效次数阈值，则所述控制装置控制所述摄像头采集用户的面部图像，控制所述红外测温装置测量用户的体温；
[0058] 所述表情类别判断模块获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0059] 所述疲劳程度等级映射模块根据用户的体温和用户的表情类别，查找预先设置的映射关系，得到用户的疲劳程度等级；
[0060] 所述控制装置判断用户的疲劳程度等级是否为高疲劳或超高疲劳；
[0061] 如果是，则所述健身计划管理模块查询该用户的健身计划中下一个健身项目的耗能等级，如果耗能等级为高耗能或超高耗能，则所述健身计划管理模块进一步查询后续的其他健身项目，将其中耗能等级为中耗能或低耗能的健身项目提前至下一个健身项目；
[0062] 如果否，则所述健身计划管理模块在用户的健身计划中插入当前的健身项目，并控制所述扬声器提醒用户重新锻炼当前的健身项目，控制所述显示设备显示正确动作示范视频。
[0063] 可选地，用户的健身计划全部执行完毕后，所述控制装置统计各个健身项目阶段统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数；
[0064] 所述控制装置筛选出第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数小于预设次数阈值的健身项目，将其定义为重点锻炼项目；
[0065] 所述健身计划管理模块在该用户的健身计划中增加各个重点锻炼项目的时长。
[0066] 本发明实施例还提供一种智能定制用户健身方案的健身器材系统的使用方法，采用所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，所述方法包括如下步骤：
[0067] 所述摄像头拍摄图像；
[0068] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，检测到用户出现时，根据用户的面部图像识别用户的身份，查询用户对应的预设的健身计划；
[0069] 所述控制装置统计用户预设的健身计划的总时长，并以倒计时形式显示于所述显示屏；
[0070] 所述控制装置判断用户的人脸位置，控制所述红外测温装置转动角度，使所述红外测温装置正对用户的人脸，测量用户的体温；
[0071] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0072] 所述控制装置根据预设的健身计划选择对应的健身器材，向该健身器材的指令接收器发送移动信号，接收到移动信号的移动设备按照预设的轨迹移动至所述中心健身区，所述移动设备移动到位后，其计时器开始计时，并通知用户开始健身；
[0073] 位于所述中心健身区的移动设备的计时器计时超过预设时间后，将超时信号发送至所述控制装置；
[0074] 所述控制装置获取用户的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
[0075] 如果用户的疲劳程度等级未达到预设的锻炼要求，则所述控制装置将位于所述中心健身区的移动设备的计时器的时间清零，重新开始计时；
[0076] 如果用户的疲劳程度等级达到预设的锻炼要求，则所述控制装置向位于所述中心健身区的指令接收器发送返回信号，所述移动设备按照预设的返回轨迹返回至所述器材摆放区；
[0077] 所述控制装置将位于所述中心健身区的健身器材每个周期的健身时间增加至用户的健身总时长，并调整显示于所述显示屏上的倒计时时间。
[0078] 可选地，所述器材摆放区还设置有充电桩，所述移动设备为移动小车，所述移动小车的上方设置有蓄电池和电池电量检测电路，所述电池电量检测电路检测到所述蓄电池的电量低于预设最低电量值时，发送充电请求信号至所述控制装置；
[0079] 所述方法还包括如下步骤：
[0080] 所述控制装置接收到充电请求信号时，判断用户预设的健身计划中，当前时刻之后的健身项目中是否需要用到该移动小车上的健身器材；
[0081] 如果是，则所述控制装置计算当前时刻距离预设的健身计划中需要使用该健身器材的项目开始的时长，将允许充电信号和所述时长发送至所述指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至到达使用该健身器材的项目开始的时刻时，按照预设移动轨迹移动至所述中心健身区；
[0082] 如果否，则所述控制装置直接发送允许充电信号至所述移动设备的指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至电量充满。
[0083] 采用了该发明中的智能定制用户健身方案的健身器材系统及使用方法，通过面目识别用户身份，为用户匹配预先设置的健身计划，并且在用户运动过程中，实时获取用户面部图像，采用神经网络识别用户表情类别，并且结合其他身体测量参数来判断用户的疲劳状态，根据用户疲劳状态实时调整运动计划，为用户提供更全面有效的健身指导服务。
附图说明
[0084] 图1为本发明的智能定制用户健身方案的健身器材系统应用的健身区域的结构示意图；
[0085] 图2为本发明的控制装置与其他组件通信的结构框图；
[0086] 图3为本发明的控制装置的组成结构框图；
[0087] 图4为本发明的智能定制用户健身方案的健身器材系统的使用方法的流程图；
[0088] 图5为本发明的移动小车充电控制的流程图。
具体实施方式
[0089] 为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0090] 如图1和图2所示的智能定制用户健身方案的健身器材系统，安放在至少一个健身区域，其中，各个所述健身区域包括中心健身区1、器材摆放区2和休息准备区3；
[0091] 所述器材摆放区2摆放有多个健身器材22和一控制装置21，每个健身器材22下方设置有一个移动设备，所述移动设备上设置有指令接收器和计时器，各个所述指令接收器和各个所述计时器分别与所述控制装置21进行通信；
[0092] 各个中心健身区1的四个侧边分别设置有一数据采集组件11，每个数据采集组件11分别设置有一摄像头、超声波发射器和超声波接收器，所述摄像头、超声波发射器和超声波接收器分别与所述控制装置进行通信，各个所述中心健身区的一侧还设置有红外测温装置12；
[0093] 所述休息准备区3设置有显示屏31，所述显示屏31与所述控制装置22进行通信；
[0094] 其中，所述控制装置具有如下功能：
[0095] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，检测到用户出现时，根据用户的面部图像识别用户的身份，查询用户对应的预设的健身计划；
[0096] 所述控制装置统计用户预设的健身计划的总时长，并以倒计时形式显示于所述显示屏；
[0097] 所述控制装置判断用户的人脸位置，并根据所述超声波接收器的接收数据判断人体当前的位置；
[0098] 所述控制装置根据人体当前的位置控制所述红外测温装置转动角度，使所述红外测温装置正对用户的人脸，测量用户的体温；
[0099] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0100] 所述控制装置根据预设的健身计划选择对应的健身器材，向该健身器材的指令接收器发送移动信号，接收到移动信号的移动设备按照预设的轨迹移动至所述中心健身区，所述移动设备移动到位后，其计时器开始计时，并通知用户开始健身；
[0101] 位于所述中心健身区的移动设备的计时器计时超过预设时间后，将超时信号发送至所述控制装置；
[0102] 所述控制装置获取用户的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
[0103] 如果用户的疲劳程度等级未达到预设的锻炼要求，则所述控制装置将位于所述中心健身区的移动设备的计时器的时间清零，重新开始计时；
[0104] 如果用户的疲劳程度等级达到预设的锻炼要求，则所述控制装置向位于所述中心健身区的指令接收器发送返回信号，所述移动设备按照预设的返回轨迹返回至所述器材摆放区；
[0105] 所述控制装置将位于所述中心健身区的健身器材每个周期的健身时间增加至用户的健身总时长，并调整显示于所述显示屏上的倒计时时间，坐在休息准备区等待使用中心健身区的用户即可以实时看到中心健身区的剩余占用时间。
[0106] 进一步地，所述器材摆放区还设置有充电桩，所述移动设备为移动小车，所述移动小车的上方设置有蓄电池和电池电量检测电路，所述电池电量检测电路检测到所述蓄电池的电量低于预设最低电量值时，发送充电请求信号至所述控制装置；
[0107] 所述控制装置接收到充电请求信号时，判断用户预设的健身计划中，当前时刻之后的健身项目中是否需要用到该移动小车上的健身器材；
[0108] 如果是，则所述控制装置计算当前时刻距离预设的健身计划中需要使用该健身器材的项目开始的时长，将允许充电信号和所述时长发送至所述指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至到达使用该健身器材的项目开始的时刻时，按照预设移动轨迹移动至所述中心健身区；
[0109] 如果否，则所述控制装置直接发送允许充电信号至所述移动设备的指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至电量充满。
[0110] 因此，该实施例的移动设备可以实现自己监控电量，自动化充电的过程，而不会出现因为缺电而无法正常工作的情况，并且也不会因为充电过程影响到用户的正常使用。
[0111] 如图3所示，在该实施例中，所述控制装置包括：
[0112] 通信模块，用于与各个所述数据采集组件和各个所述移动设备进行通信；
[0113] 神经网络训练模块，用于根据训练集中的面部图像和训练集中各个面部图像对应的表情类别训练神经网络，例如可以预先将训练集中的面部图像对应的表情类别分为舒适、困难和痛苦；
[0114] 表情类别判断模块，用于将摄像头采集的用户面部图像输入所述神经网络，得到用户的表情类别；
[0115] 疲劳程度等级映射模块，用于预先建立疲劳程度等级与体温范围和表情类别的映射关系，根据用户当前的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；映射关系例如：表情类别为舒适、体温范围为36.8°以下时，说明用户的疲劳程度等级为低度疲劳，表情类别为困难、体温范围为36.8°～37.5°时，用户的疲劳程度等级为中度疲劳，表情类别为困难、体温范围为37.5°以上时，以及表情类别为痛苦时，用户的疲劳程度等级为高度疲劳；当用户的疲劳程度等级为低度疲劳时，可以将用户当前的健身项目重置，使用户重新锻炼当前项目，增长锻炼时间；
[0116] 健身计划管理模块，用于存储用户建立和更新的健身计划，各个用户的健身计划中包括按照顺序排列的多个健身项目数据，各个所述健身项目数据包括健身器材信息、项目时长和耗能等级；
[0117] 移动设备管理模块，用于存储健身器材名称与健身器材对应的指令接收器的通信地址的映射表，根据健身计划中需要移动的移动设备名称查询和返回其指令接收器的通信地址至所述通信模块。
[0118] 其中，所述神经网络训练模块的输入为用户面部图像，输出为表情类别；
[0119] 此处神经网络可以是深度神经网络，但不限于此。当采用深度神经网络时，深度神经网络网络包含N层、每层可有M个分支。根据输入、输出和实现速度、效果的需要，每层亦可包含不同分支，不同分支也可在同层或跨层合并。层的类型包括卷积层、正则化层、激活层、池化层、全连接层、损失函数层等。其输入是固定尺寸的用户面部图像，输出是用户表情类别。在实际使用过程中，根据需要不同，也可以使用Alexnet、VGG16、Resnet等通用网络。
[0120] 在机器学习中，卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)是一种深度前馈人工神经网络，已成功地应用于图像识别。一般地，CNN的基本结构包括两层，其一为特征提取层，每个神经元的输入与前一层的局部接受域相连，并提取该局部的特征。一旦该局部特征被提取后，它与其它特征间的位置关系也随之确定下来；其二是特征映射层，网络的每个计算层由多个特征映射组成，每个特征映射是一个平面，平面上所有神经元的权值相等。特征映射结构采用影响函数核小的sigmoid函数作为卷积网络的激活函数，使得特征映射具有位移不变性。此外，由于一个映射面上的神经元共享权值，因而减少了网络自由参数的个数。卷积神经网络中的每一个卷积层都紧跟着一个用来求局部平均与二次提取的计算层，这种特有的两次特征提取结构减小了特征分辨率。
[0121] CNN主要用来识别位移、缩放及其他形式扭曲不变性的二维图形。由于CNN的特征检测层通过训练数据进行学习，所以在使用CNN时，避免了显示的特征抽取，而隐式地从训练数据中进行学习；再者由于同一特征映射面上的神经元权值相同，所以网络可以并行学习，这也是卷积网络相对于神经元彼此相连网络的一大优势。卷积神经网络以其局部权值共享的特殊结构在语音识别和图像处理方面有着独特的优越性，其布局更接近于实际的生物神经网络，权值共享降低了网络的复杂性，特别是多维输入向量的图像可以直接输入网络这一特点避免了特征提取和分类过程中数据重建的复杂度。
[0122] 可选地，各个所述健身器材的活动部件上设置有速度传感器、计时器和活动反馈模块，所述健身器材移动至中心健身区中时，所述速度传感器开始检测对应的活动部件的速度；
[0123] 所述中心健身区还设置有扬声器；
[0124] 所述疲劳程度等级映射模块中将疲劳程度分为低疲劳、中疲劳、高疲劳和超高疲劳；健身计划管理模块将所述耗能等级分为超高耗能、高耗能、中耗能和低耗能；
[0125] 所述速度传感器检测到速度值小于预设速度阈值时，所述计时器开始计时；
[0126] 所述计时器计时超过预设时间阈值时，所述活动反馈模块将当前计时器的计时数据发送至所述控制装置；
[0127] 所述控制装置接收到计时数据后，控制所述摄像头采集用户的面部图像，控制所述红外测温装置测量用户的体温；
[0128] 所述表情类别判断模块获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0129] 所述疲劳程度等级映射模块根据用户的体温和用户的表情类别，查找预先设置的映射关系，得到用户的疲劳程度等级；
[0130] 所述控制装置判断用户的疲劳程度等级是否为高疲劳或超高疲劳；
[0131] 如果是，则所述健身计划管理模块查询该用户的健身计划中下一个健身项目的耗能等级，如果耗能等级为高耗能或超高耗能，则所述健身计划管理模块进一步查询后续的其他健身项目，将其中耗能等级为中耗能或低耗能的健身项目提前至下一个健身项目；
[0132] 如果否，则所述控制装置控制所述扬声器发出提示音，提示用户继续锻炼。
[0133] 可选地，所述健身器材包括上下开合式健身器材和左右开合式健身器材，所述上下开合式健身器材上设置有第一计数器，所述左右开合式健身器材上设置有第二计数器；
[0134] 所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部分别设置有上加速度传感器、上速度传感器、下加速度传感器和下速度传感器，所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部分别设置有左加速度传感器、左速度传感器、右加速度传感器和右速度传感器；
[0135] 对于上下开合式健身器材，所述上加速度传感器和下加速度传感器检测到的加速度数据小于预设阈值时，记录当前时刻，获取所述上速度传感器和下速度传感器于当前时刻的前一时刻和后一时刻的速度方向，如果所述上速度传感器和下速度传感器记录的前一时刻和后一时刻的速度方向相反，则所述第一计数器的计数值加一；
[0136] 对于左右开合式健身器材，所述左加速度传感器和右加速度传感器检测到的加速度数据小于预设阈值时，记录当前时刻，获取所述左加速度传感器和右加速度传感器于当前时刻的前一时刻和后一时刻的速度方向，如果所述左加速度传感器和右加速度传感器记录的前一时刻和后一时刻的速度方向相反，则所述第二计数器的计数值加一；
[0137] 所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部相对的侧面分别设置有第一超声波发射器和第一超声波接收器，所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部相对的侧面分别设置有第二超声波发射器和第二超声波接收器；
[0138] 每次所述第一计数器的计数值加一时，所述第一超声波发射器向所述第一超声波接收器发送超声波信号，所述第一超声波接收器接收所述第一超声波发射器发射的超声波信号；
[0139] 每次所述第二计数器的计数值加一时，所述第二超声波发射器向所述第二超声波接收器发送超声波信号，所述第二超声波接收器接收所述第二超声波发射器发射的超声波信号；
[0140] 所述控制装置根据所述第一超声波接收器接收的超声波信号判断所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部之间的距离；
[0141] 所述控制装置根据所述第二超声波接收器接收的超声波信号判断所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部之间的距离；
[0142] 所述控制装置将所述上下开合式健身器材的上端活动部和下端活动部之间的距离大于第一预设距离阈值的时刻记录为第一有效动作时刻，并统计第一有效动作时刻的次数；
[0143] 所述控制装置将所述左右开合式健身器材的左端活动部和右端活动部之间的距离大于第二预设阈值的时刻记录为第二有效动作时刻，并统计第二有效动作时刻的次数。
[0144] 可选地，所述中心健身区还设置有扬声器和显示设备；
[0145] 每个健身项目结束后，所述控制装置获取当前统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数；
[0146] 如果当前统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数小于预设有效次数阈值，则所述控制装置控制所述摄像头采集用户的面部图像，控制所述红外测温装置测量用户的体温；
[0147] 所述表情类别判断模块获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0148] 所述疲劳程度等级映射模块根据用户的体温和用户的表情类别，查找预先设置的映射关系，得到用户的疲劳程度等级；
[0149] 所述控制装置判断用户的疲劳程度等级是否为高疲劳或超高疲劳；
[0150] 如果是，则所述健身计划管理模块查询该用户的健身计划中下一个健身项目的耗能等级，如果耗能等级为高耗能或超高耗能，则所述健身计划管理模块进一步查询后续的其他健身项目，将其中耗能等级为中耗能或低耗能的健身项目提前至下一个健身项目；
[0151] 如果否，则所述健身计划管理模块在用户的健身计划中插入当前的健身项目，并控制所述扬声器提醒用户重新锻炼当前的健身项目，控制所述显示设备显示正确动作示范视频。
[0152] 可选地，用户的健身计划全部执行完毕后，所述控制装置统计各个健身项目阶段统计的第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数；
[0153] 所述控制装置筛选出第一有效动作时刻的次数或第二有效动作时刻的次数小于预设次数阈值的健身项目，将其定义为重点锻炼项目；
[0154] 所述健身计划管理模块在该用户的健身计划中增加各个重点锻炼项目的时长。
[0155] 通过此种方式，该实施例的智能定制用户健身方案的健身器材系统不仅可以根据用户的疲劳程度自由定制锻炼计划中的锻炼项目的时长、顺序等等，也可以根据用户动作是否规范，来进一步调整用户的锻炼计划，为用户提供更全面有效地健身计划定制方案。
[0156] 如图4所示，本发明实施例还提供一种智能定制用户健身方案的健身器材系统的使用方法，采用所述的智能定制用户健身方案的健身器材系统，所述方法包括如下步骤：
[0157] 所述摄像头拍摄图像；
[0158] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，检测到用户出现时，根据用户的面部图像识别用户的身份，查询用户对应的预设的健身计划；
[0159] 所述控制装置统计用户预设的健身计划的总时长，并以倒计时形式显示于所述显示屏；
[0160] 所述控制装置判断用户的人脸位置，控制所述红外测温装置转动角度，使所述红外测温装置正对用户的人脸，测量用户的体温；
[0161] 所述控制装置获取所述摄像头的采集数据，采用预先设定的用户表情检测神经网络，将用户的面部图像输入所述用户表情检测神经网络，输出用户的表情类别；
[0162] 所述控制装置根据预设的健身计划选择对应的健身器材，向该健身器材的指令接收器发送移动信号，接收到移动信号的移动设备按照预设的轨迹移动至所述中心健身区，所述移动设备移动到位后，其计时器开始计时，并通知用户开始健身；
[0163] 位于所述中心健身区的移动设备的计时器计时超过预设时间后，将超时信号发送至所述控制装置；
[0164] 所述控制装置获取用户的体温和表情类别，判断用户的疲劳程度等级；
[0165] 如果用户的疲劳程度等级未达到预设的锻炼要求，则所述控制装置将位于所述中心健身区的移动设备的计时器的时间清零，重新开始计时；
[0166] 如果用户的疲劳程度等级达到预设的锻炼要求，则所述控制装置向位于所述中心健身区的指令接收器发送返回信号，所述移动设备按照预设的返回轨迹返回至所述器材摆放区；
[0167] 所述控制装置将位于所述中心健身区的健身器材每个周期的健身时间增加至用户的健身总时长，并调整显示于所述显示屏上的倒计时时间。
[0168] 如图5所示，所述器材摆放区还设置有充电桩，所述移动设备为移动小车，所述移动小车的上方设置有蓄电池和电池电量检测电路，所述电池电量检测电路检测到所述蓄电池的电量低于预设最低电量值时，发送充电请求信号至所述控制装置；
[0169] 所述方法还包括如下步骤：
[0170] 所述控制装置接收到充电请求信号时，判断用户预设的健身计划中，当前时刻之后的健身项目中是否需要用到该移动小车上的健身器材；
[0171] 如果是，则所述控制装置计算当前时刻距离预设的健身计划中需要使用该健身器材的项目开始的时长，将允许充电信号和所述时长发送至所述指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至到达使用该健身器材的项目开始的时刻时，按照预设移动轨迹移动至所述中心健身区；
[0172] 如果否，则所述控制装置直接发送允许充电信号至所述移动设备的指令接收器，所述移动设备根据预设充电轨迹移动至所述充电桩处，进行充电至电量充满。
[0173] 与现有技术相比，采用了该发明中的智能定制用户健身方案的健身器材系统及使用方法，通过面目识别用户身份，为用户匹配预先设置的健身计划，并且在用户运动过程中，实时获取用户面部图像，采用神经网络识别用户表情类别，并且结合其他身体测量参数来判断用户的疲劳状态，根据用户疲劳状态实时调整运动计划，为用户提供更全面有效的健身指导服务。
[0174] 在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
