用Raspberry Pi和SensorMedal制作IoT跳绳设备 第一部分:用跳绳测试仪解决运动不足问题!

大家好,我是吉田!

随着在室内度过的时间越来越多,我趁机制作了各种旨在解决运动不足问题的项目。这次为大家介绍的项目是把在家中也能轻松使用的健身器材“跳绳”数字化,并将其与物联网连接起来。还会用小型Raspberry Pi Zero和ROHM传感器来创建一个激励运动的机制,这样就可以开心地享受运动了!

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本部分的流程

  1. 让跳绳数字化
  2. 制作跳绳设备所需的部件
  3. 跳绳设备的功能和可以学到的知识
  4. 总结

 

1. 让跳绳数字化

我认为跳绳其实是一种非常有效的运动。通过衡量运动强度的代谢当量METs(以静息时的运动量为1METs,表示相当于静息时的多少倍的单位)进行比较,可以看到跳绳的运动量为8.8−10.0 METs,超过慢跑的8METs。

例如,一个体重60公斤的人跳绳30分钟(每分钟约100次)时,消耗的卡路里约为270大卡,与慢跑5公里差不多(参考注释*1的公式)。而且,跳绳不怎么占空间,即使下雨也可以在室内跳绳,可以说是一项非常有效的运动,不是吗?

(* 1 消耗的卡路里 (kcal) = METs * 体重kg * 运动时间 * 1.05)

可能前言有点长,还请谅解。我希望借助物联网的力量让具有这些优点的跳绳运动变得既方便又有趣。使用在此前的连载中也一直大显身手的罗姆SensorMedal,可以测量很多种项目。将其与Raspberry Pi相结合,可以创建很多可以让作品妙趣横生的功能。

关于跳绳,我列出了一些通过传感器可以检测的项目以及可以变得更方便的项目。

No. 想做的事 可用的传感器、功能等
1 计算跳跃次数 通过加速度传感器的值检测并计数
2 跳绳时消耗的卡路里 根据检测时间和加速度传感器的值计算卡路里算
3 累计次数和运动时间 自动将运动数据保存到Google Drive
4 跳绳的动机 当跳到一定次数时将结果发送到LINE,或将一定的跳跃次数设成目标

 

为了测量加速度,我们使用罗姆的SensorMedal-EVK-002它体积小巧,还可连接BLE。由于SensorMedal内置了可按以下方向测量加速度的传感器 (KX126-1063),因此,我想用它来测量x、y、z轴方向的加速度,以及跳跃次数和跳法。

※摘自SensorMedal的用户手册

 

2. 制作跳绳设备所需的部件

下面列出了制作跳绳设备所需的部件。第一部分所需部件包括附在跳绳上用来进行测量的SensorMedal,还有用来接收SensorMedal的数据并显示次数等信息的Raspberry Pi zero。另外,还包括可与Raspberry Pi 4连接的稍大液晶显示器,它将有助于激励您坚持享受跳绳运动。

跳绳部分:

■ 跳绳

对跳绳没有格外要求,最好是手柄较粗较长的跳绳,这样更容易操作。

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■ 罗姆 SensorMedal-EVK-002

配备了6个传感器、可使用BLE无线通信功能的传感器评估套件

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■ Raspberry Pi zero(Raspberry Pi Zero W

小型Raspberry Pi

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超大型四位LED显示套件FOUR LETTER LED PHAT

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锂聚合物电池(860mAh)

小型可充电电池

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液晶显示部分:

■ Raspberry Pi4(Raspberry Pi 4Model B

Full Size,4GB内存Raspberry Pi

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■ 液晶显示器 3.5英寸液晶7英寸液晶显示器

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3.5英寸液晶显示器

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7英寸液晶显示器

 

移动电源和外饰件可在百元店等渠道采购

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这些部件备齐后,就可以着手制作跳绳设备了。

 

3. 跳绳设备的功能和可以学到的知识

跳绳设备大致分为两部分,一部分是可以计算次数的跳绳部分,另一部分是可以提供结果并进行有趣显示的液晶部分。下面列出了该作品可以实现的功能:

跳绳部分:

  • 在跳绳部分设置连接BLE的SensorMedal
  • 通过SensorMedal的加速度传感器对跳跃次数进行计数
  • 将传感器信息BLE传输给Raspberry Pi Zero
  • 在四位LED上显示跳跃次数等数据

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液晶显示部分:

  • 在Raspberry Pi侧,根据来自传感器的跳跃次数、时间和跳绳次数等信息,计算移动距离和所消耗的卡路里等
  • 在与Raspberry Pi相连接的液晶显示器上显示各种信息
  • 将跳绳历史数据保存在Google Drive中,可保存截至目前跳过的时间、次数、距离等数据
  • 将跳绳历史数据保存在Google Drive中,可保存截至目前跳过的时间、次数、距离等数据
  • 增加可以帮助您长期坚持运动的有趣机制,比如根据跳跃次数和距离计算出的结果相当于您达到东海道五十三次徒步的程度等

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液晶显示部分

 

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跳绳设备

 

SensorMedal的基本使用方法请参考这里的ROHM资料。经由BLE与Raspberry Pi连接的“bluepy”库,请参阅“用Raspberry Pi和传感器制作‘可自动营造舒适空间的装置’ 第二部分”导入。

另外,我还使用了在Github(http://github.com/bokunimowakaru/SensorMedal2)上的一个方便程序来显示来自SensorMedal的值。请下载下来体验一下。这样就可以从SensorMedal中获取加速度(x轴、y轴、z轴)和步数值了。

通过制作这款设备,您可以学到的关于传感器和硬件的知识如下:

可以学到的知识

  1. 使用BLE与Raspberry Pi进行无线连接
  2. 通过加速度传感器对跳跃次数进行计数
  3. 7段LED的显示方法
  4. 将数据上传到Google Drive
  5. 与LINE Messaging API连接的方法和信息发送方法
  6. Raspberry Pi桌面应用的创建方法

 

4. 总结

在这次连载中,我们将制作一个旨在解决运动不足问题的数字化跳绳设备。我希望通过物联网实现这个能够在不受意外和场所限制的情况下愉快地坚持运动的机制。

我还会为大家介绍检测跳跃次数所需的加速度传感器和捕捉跳法等相关的内容。而且,为了增加坚持运动的动力,我还希望通过将检测结果保存在Google Drive中用来查看,或将结果发送到LINE,让这个作品成为有助于坚持运动、有助于解决运动不足问题的作品。

从第二部分开始,我们将开始实际制作这款“跳绳设备”,敬请期待!

吉田 显一(Yoshiken)
吉田 显一(Yoshiken)

在普通公司工作的上班族,非常喜欢创作的周末创客,出版了电子书MESHBOOK,平时也写写博客。
http://blog.ktrips.net

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