(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211199366.7 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 艺唯科技股份有限公司 地址 215300 江苏省苏州市昆山市千灯镇 季广南路268号 (72)发明人 文建波　李亚军　王晶　曹明山　 (74)专利代理 机构 昆山中际国创知识产权代理 有限公司 3231 1 专利代理师 尤天珍 (51)Int.Cl. F16M 11/12(2006.01) F16M 11/18(2006.01) F16M 13/02(2006.01) G05D 3/12(2006.01) A63B 22/02(2006.01) (54)发明名称 健身器材屏幕防抖系统 (57)摘要 本发明公开了一种健身器材屏幕防抖系统， 包括健身器材机架、 设于机架上三轴陀螺仪和三 轴旋转舵机、 设于三轴旋转舵机运动端上的屏幕 和控制系统， 三轴旋转舵机运动端能绕X轴、 Y轴 和Z轴转动， 三轴陀螺仪能获取其分别绕X轴、 Y轴 和Z轴产生的相对转角变化数值， 控制系统能根 据陀螺仪的三轴姿态角变化数据计算出三轴旋 转舵机在X轴、 Y轴和Z轴方向用于抵消振动姿态 角度变化的逆向旋转角度， 并控制三轴旋转舵机 分别绕X轴、 Y轴和Z轴产生逆向旋转， 本发明实现 了采用健身器材进行健身 过程中的屏幕、 摄像头 和辅助支架防抖， 还可以实现摄像头和屏幕与人 眼保持相对静止， 实现护眼功能和高精度数据采 集功能。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115507272 A 2022.12.23 CN 115507272 A 1.一种健身器材屏幕防抖系 统， 其特征在于： 包括健身器材机架(1)、 屏幕(2)、 三轴陀 螺仪(3)、 三轴旋转舵机(4)和控制系统， 设X轴、 Y轴和Z轴为相互垂直的三个转轴， 三轴旋转 舵机(4)分别能够绕X轴、 Y轴和Z轴转动的安装于健身器材机架(1)上， 屏幕固定安装于三轴 旋转舵机(4)上， 三轴陀螺仪(3)固定安装于健身器材机架(1)上， 三轴陀螺仪(3)能够获取 其分别绕X轴、 Y轴和Z轴产生的相对转角变化数值， 三轴陀螺仪(3)实时输出绕X轴、 X轴和Z 轴的姿态角 信息给控制系统， 控制系统能够根据陀螺仪(3)的三轴姿态角变化数据计算出 三轴旋转舵机(4)在X轴、 Y轴和Z轴方向用于抵消振动姿态角度变化的逆向旋转角度， 并控 制三轴旋转舵机(4)分别绕X轴 、 Y轴和Z轴产生逆向旋转。 2.根据权利要求1所述的健身器材屏幕防抖系统， 其特征在于： 所述三轴旋转舵机包括 固定座(41)、 X转轴(42)、 前后支架(43)、 Y转轴(44)、 左右支架(45)、 Z转轴(46)、 俯仰支架 (47)、 X轴电机、 Y轴电机和Z轴电机， 所述固定座(41)固定安装于健身器材机架(1)上， Z转轴 (46)能够绕Z轴转动的安装于固定座(41)上， 前后支架(43)固定安装于Z转轴(46)上， X转轴 (42)能够绕X轴转动的安装于前后支架(43)上， 左右支架(45)固定安装于X转轴(42)上， Y转 轴(44)能够绕Y轴转动的安装于左右支架(45)上， 俯仰支架(47)固定安装于Y转轴(44)上， 屏幕(2)固定安装于俯仰支架(47)上， 所述X轴电机、 Y轴电机和Z轴电机分别驱动X转轴 (42)、 Y转轴(4 4)和Z转轴(46)转动， 控制系统控制X轴电机、 Y轴电机和Z轴电机启停和转向。 3.根据权利要求2所述的健身器材屏幕 防抖系统， 其特征在于： 还设有摄像头(5)和图 像处理模块， 所述摄像头固定安装于三轴旋转舵机(4)的俯仰支架(47)上， 摄像头(5)能够 对处于健身状态的用户进行摄像， 摄像头(5)与图像处理模块电性连接通信并将采集到的 用户二维人脸画 面传输给图像处理模块， 图像处理模块能够通过两帧图像对比计算出二 维 人脸画面的偏移数据 A(Ax， Ay)， 图像处理模块利用投影原理将二 维人脸画面偏移数据转换 为三维人脸偏移数据 A(Ax， Ay， Az)， 图像处理模块与控制系统电性连接通信， 控制系统能够 根据图像处理模块获取的三维人脸偏移数据计算出保持摄像头(5)和屏幕(2)与人脸同步 运动状态下的运动支 架逆向旋转角度数据。 4.根据权利要求3所述的健身器材屏幕防抖系统， 其特征在于： 控制系统包括数据协 处 理器、 中央处理器和控制器， 三轴陀螺仪与数据协处理器电性连接通信， 数据协处理器根据 陀螺仪(3)的三轴姿态角变化数据计算出三轴旋转舵机(4)在X轴、 Y轴和Z轴方向用于抵消 振动姿态角度变化的逆向旋转角度， 图像处理模块与中央处理器电性连接通信， 中央处理 器根据图像处理模块获取的三维人脸偏移数据计算出保持摄像头(5)和屏幕(2)与人脸同 步运动状态下的三轴旋转舵机(4)逆向旋转角度数据， 数据协处理器和中央处理器分别与 控制器电性连接通信， 控制器控制X轴电机、 Y轴电机和Z轴电机转动。 5.根据权利要求3所述的健身器材屏幕防抖系统， 其特征在于： 所述控制系统根据图像 处理模块获取三维人脸偏移数据的方法如下： a.在跑步机出厂标定时， 先获取运动 器材上摄像头(5)安装角度、 安装位置和距离地面 高度信息， 然后使用户人脸在静止状态下正视摄像头(5)， 摄像头(5)捕捉到的包含人脸的 最小正方形人脸框(6)， 将摄像头捕捉到的最小正方形人脸框(6)根据运动器材上摄像头安 装位置信息进 行调整， 使最小正方形人脸框(6)位于屏幕画 面中心位置， 然后给三轴旋转舵 机(4)归零， 此时的最小正方形人脸框(6)作为标准最小正方形人脸框， 获取标准最小正方 形人脸框距离画面最左侧 位置像素值为x， 最小正方形人脸框距离画面最上侧 位置像素值权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115507272 A 2为y， 最小正方 形人脸框(6)的正方 形边长为z； b.摄像头(5)捕捉移动中人脸画面， 并对捕捉到的实时最小正方形人脸框(6)距离画面 最左侧位置像素值x、 距离画 面最上侧位置像素值y和正方形边长z进 行计算， 利用投屏定位 法， 最小正方形人脸框(6)距离画面最左侧位置像素值x和最小正方形人脸框(6)距离画面 最上侧位置像素值y为映射人脸在垂 直水平面上的运动位置， 最小正方形人脸框(6)的正方 形边长z为映射人脸相对于摄像头(5)的距离位置， 图像处理模块计算出实时最小正方形人 脸框距离标准最小正方形人脸框需要移动的像素距离为(Mx， M y,Mz)， 将最小正方形人脸框 (6)在画面中移动的像素位置向量(Mx， My,Mz)与三轴旋转舵机(4)移动向量(Ax， Ay,Az)进 行映射。 6.根据权利要求1所述的健身器材屏幕 防抖系统， 其特征在于： 所述三轴旋转舵机(4) 上还能够拆卸的设有电子产品安装支 架， 所述电子产品安装支 架能够夹紧 固定电子产品。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115507272 A 3