建立「智能健身」，用於健康量測、運動紀錄落實之運動安全，將健康及運動狀態視覺化、數位化、可量化，除了用來評估及分析之外，視覺呈現的即時回饋有助於使用者對運動黏著度的增加。資料的蒐集，可透過大數據分析提供預測、追蹤、演算以及設立AI運動處方籤產，也能夠預測運動前健康評估及運動能力。

1. AIoT智能健身
黃茂穎
2019 物聯網平台開發人才養成班

2. 大綱
• 摘要
• 專題動機
• 可行性研究
• 實施方法
• 功能描述
• 硬體架構
• 軟體架構
• 作品成果
• 參考資料
• 學習心得
預防醫學
運動更勝於治療

3. 摘要
● 建立「AIoT智能健身」，用於健康量測、運動紀錄落實
之運動安全。
● 將健康及運動狀態視覺化、數位化、可量化，除了用
來評估及分析之外，視覺呈現的即時回饋有助於使用
者對運動黏著度的增加。
● 資料的蒐集，可透過大數據分析提供預測、追蹤、演
算以及設立AI運動處方籤產出。
● 預測運動前健康評估及運動能力

4. 專題目標
自由重量未來新趨勢
運動檢測器
– 能預測最大肌力並提供適
當負荷
– 負重的抬舉次數及每次的
速度
– 提供熱量消耗卡洛里資訊
生理檢測器:
– 量測運動心跳

5. 為什麼沒有人做重量訓練檢測器?
• 開發成本高
• 感測器安裝困難
「岱宇國際執行長丁平頤觀察，健身器材相關的物聯網應用在技術上已經相當成熟，不過目前
開發成本偏高，是無法普及的主要因素。享健身採取的作法並非直接購買能自動記錄數據的高
階健身器材，而是選擇請工程師團隊開發演算法，結合無線訊號後，自行改裝。」
「他們的一大賣點，是除了自由重量（Free Weights）外，健身房內80％的器材都能自動記
錄重量、組數、有氧運動時間等資訊，消費者僅須選定器材，打開官方App，掃描設備上的
QR Code，就能在運動結束時得到即時同步數據。 」
資料出處：700坪科技健身房「操肌」，8成器材自動幫你存數據
資料出處：運動界「油量表」，AI教練神算你能跑多遠

6. 重量訓練檢測器可行性分析
使用G-sensor, 不可行。因為人做重訓加速
度過慢, G-Sensor 無法精確量測
使用超音波測距感測器, 裝在重訓機台上方，
用抬舉距離決定施作次數，同時用距離和
時間可以得到速度。也順便換算出卡洛里
Power=F x V
1焦耳=0.24卡

7. 實施方法：藥球
LED行程顯示
超音波測距RGB速度顯示

8. 實施方法： Free Weight

9. 實施方法：壺鈴

10. 實施方法：Mechanics

11. 實施方法：資料擷取
距離
速度

12. 1.) 速度感測器硬體架構
Raspberry Pi 3
2.8吋TFT LCD觸控顯示
battery
hc-sr04 ultrasonic sensor
WS2812 RGB LED
ESP8266 ESP-01
超音波感測器

13. 速度感測器程式流程圖
開機介面
(初始化)
基本
資料
基本資料建立
ThingSpeak
database
操作提示說明
參數設定
動作偵測
開始
偵測
偵測結束
結果顯示
LED動態顯示
超音波偵測

14. 成品展示: 測速感測裝置

15. 2.) 心跳量測硬體架構
2.8吋TFT LCD觸控顯示
battery
MAX30105粒子傳感器
Raspberry Pi 3
ESP8266 ESP-01
心跳感測器

16. 心跳量測程式流程圖
開機介面
(初始化)
基本
資料
基本資料建立
ThingSpeak
database
操作提示說明
偵測動態顯示
LCD/LED閃爍
開始
偵測
偵測結束
結果顯示

17. 成品展示: 心率穿戴裝置

18. MQTT Broker MQTT ClientMQTT Client
結合IOT
ThingSpeak
2.8吋TFT LCD觸控顯示
battery
MAX30105粒子傳感器
Raspberry Pi 3
ESP8266 ESP-01
裝置1：心跳感測器
Raspberry Pi 3
2.8吋TFT LCD觸控顯示
battery
hc-sr04
ultrasonic sensor
WS2812
RGB LED
ESP8266 ESP-01
裝置2：速度感測器
ThingView APP
ThingSpeak.com
JSON JSON

19. 將數據傳到ThingSpeak
https://thingspeak.com/channels/842209
Web歷史紀錄主頁

20. 學習心得
• 想得到的問題都不是問題，實作中發現到的問題才是
真正的問題。
• 在艾鍗學習到的技能非常多，面對不同難題時，都足
以讓我能在獨當一面的情境，找到解決方法。
• 理想跟現實有差距，換個想法會更好。
• 做喜歡的事，讓喜歡的事有價值。

21. 謝謝聆聽

22. 參考資料
WS2812 RGB LED
https://sites.google.com/site/wenyumaker/30-qi-ta/02--8-bit-2812-rgb-led
https://www.openimpulse.com/blog/products-page/product-category/ws2812-rgb-led-bar-8-leds/
http://blog.simtronyx.de/en/mood-lamp-with-a-digital-rgb-led-strip-ws2811-an-arduino-acrylic-glass-and-a-few-parts-from-the-
hardware-store/
https://www.thingiverse.com/thing:2525742
Music Variety Demo
http://wwwang.tw/blog/arduino-%E8%B6%85%E9%9F%B3%E6%B3%A2%E8%B7%9D%E9%9B%A2%E6%AA%A2%E6%B8%AC/

23. 參考資料
HC-SR04
傳回多次偵測回應時間之中位數
http://yhhuang1966.blogspot.com/2017/11/arduino-newping.html
https://atceiling.blogspot.com/2017/03/arduino_28.html
LiquidCrystal_I2C
http://drho.club/2017/12/arduino-unit-12/
https://little-chih.blogspot.com/2018/07/arduinolcd.html
beep
http://yhhuang1966.blogspot.com/2016/10/arduino.html
效率問題
http://wwwang.tw/blog/arduino-
%E8%B6%85%E9%9F%B3%E6%B3%A2%E8%B7%9D%E9%9B%A2%E6%AA%A2%E6%B8%AC/

24. 參考資料
MQTT
https://swf.com.tw/?p=1002
https://medium.com/%E5%BD%BC%E5%BE%97%E6%BD%98%E7%9A%84-swift-ios-app-
%E9%96%8B%E7%99%BC%E6%95%99%E5%AE%A4/ios-x-iot-2-mqtt-
%E7%B0%A1%E4%BB%8B-e750aa420162
https://mlwmlw.org/2015/09/30-%E7%A7%92%E8%AA%8D%E8%AD%98-mqtt/
阿玉
https://blog.gtwang.org/iot/raspberry-pi/raspberry-pi-mosquitto-mqtt-broker-iot-integration/
https://jerrynest.io/mqtt-intel-edison-example/
http://rocksaying.tw/archives/2016/MQTT-3-Python-clients.html
http://rocksaying.tw/archives/2016/MQTT-2-JavaScript-setting.html
MQTT教學（六）Arduino MQTT應用
MQTT教學（五） MQTT教學（四） MQTT教學（三） MQTT教學（二） MQTT教學（一）
MQTT教學（七）
MQTT教學（八）
建立Arduino的Socket即時通訊程式（一）
建立Arduino的Socket即時通訊程式（二）
從Arduino透過POST方法傳遞JSON資料給Node.js伺服器程式的補充說明
lask上使用 MQTT！
MQTT 指令行程式範例