用Raspberry Pi和SensorMedal製作IoT跳繩設備 第一部分：用跳繩測試儀解決運動不足問題！
大家好，我是吉田！
隨著在室內度過的時間越來越多，我趁機製作了各種解決運動不足問題的專案。這次為大家介紹的項目是把在家中也能輕鬆使用的健身器材“跳繩”數位化，並將其與物聯網連接起來。還會用小型Raspberry Pi Zero和ROHM感測器來創建一個激勵運動的機制，這樣就可以開心地享受運動了！
本部分的流程
1. 讓跳繩數位化
我認為跳繩其實是一種非常有效的運動。透過衡量運動強度的代謝當量METs（以靜息時的運動量為1METs，表示相當於靜息時的多少倍的單位）進行比較，可以看到跳繩的運動量為8.8−10.0 METs，超過慢跑的8METs。
例如，一個體重60公斤的人跳繩30分鐘（每分鐘約100次）時，消耗的卡路里約為270大卡，與慢跑5公里差不多（參考注釋*1的公式）。而且，跳繩不怎麼占空間，即使下雨也可以在室內跳繩，可以說是一項非常有效的運動，不是嗎？
（* 1 消耗的卡路里 (kcal) = METs * 體重kg * 運動時間 * 1.05）
可能前言有點長，還請諒解。我希望借助物聯網的力量讓具有這些優點的跳繩運動變得既方便又有趣。使用在此前的連載中也一直大顯身手的羅姆SensorMedal，可以測量很多種項目。將其與Raspberry Pi相結合，可以創建很多可以讓作品妙趣橫生的功能。
關於跳繩，我列出了一些透過感測器可以檢測的專案以及可以變得更方便的項目。
| No. | 想做的事 | 可用的感測器、功能等 |
| 1 | 計算跳躍次數 | 透過加速度感測器的值檢測並計數 |
| 2 | 跳繩時消耗的卡路里 | 根據檢測時間和加速度感測器的值計算卡路里算 |
| 3 | 累計次數和運動時間 | 自動將運動資料保存到Google Drive |
| 4 | 跳繩的動機 | 當跳到一定次數時將結果發送到LINE，或將一定的跳躍次數設成目標 |
為了測量加速度，我們使用羅姆的SensorMedal-EVK-002，它體積小巧，還可連接BLE。由於SensorMedal內建了可按以下方向測量加速度的感測器 (KX126-1063)，因此，我想用它來測量x、y、z軸方向的加速度，以及跳躍次數和跳法。
*摘自SensorMedal的用戶手冊
2. 製作跳繩設備所需的零件
下面列出了製作跳繩設備所需的零件。第一部分所需零件包括附在跳繩上用來進行測量的SensorMedal，還有用來接收SensorMedal的資料並顯示次數等資訊的Raspberry Pi zero。另外，還包括可與Raspberry Pi 4連接的稍大液晶顯示器，它將有助於激勵您堅持享受跳繩運動。
跳繩部分：
■ 跳繩
對跳繩沒有格外要求，最好是手柄較粗較長的跳繩，這樣更容易操作。
■ 羅姆 SensorMedal-EVK-002
配備了6個感測器、可使用BLE無線通訊功能的感測器評估套件
■ Raspberry Pi zero（Raspberry Pi Zero W）
小型Raspberry Pi
■ 超大型四位元LED顯示套件 或 FOUR LETTER LED PHAT
■ 鋰聚合物電池（860mAh）
小型可充電電池
液晶顯示部分：
■ Raspberry Pi4（Raspberry Pi ４Model B）
Full Size，4GB記憶體Raspberry Pi
■ 液晶顯示器 3.5英寸液晶 或 7英寸液晶顯示器
3.5英寸液晶顯示器
7英寸液晶顯示器
■ 移動電源和外飾件可在百元店等管道採購
這些部件備齊後，就可以著手製作跳繩設備了。
３. 跳繩設備的功能和可以學到的知識
跳繩設備大致分為兩部分，一部分是可以計算次數的跳繩部分，另一部分是可以提供結果並進行有趣顯示的液晶部分。下面列出了該作品可以實現的功能：
跳繩部分：
- 在跳繩部分設置連接BLE的SensorMedal
- 透過SensorMedal的加速度感測器對跳躍次數進行計數
- 將感測器資訊BLE傳輸給Raspberry Pi Zero
- 在四位元LED上顯示跳躍次數等資料
液晶顯示部分：
- 在Raspberry Pi側，根據來自感測器的跳躍次數、時間和跳繩次數等資訊，計算移動距離和所消耗的卡路里等
- 在與Raspberry Pi相連接的液晶顯示器上顯示各種資訊
- 將跳繩歷史資料保存在Google Drive中，可保存截至目前跳過的時間、次數、距離等資料
- 將運動成就發送到已連接的 LINE聊天中，增加動力
- 增加可以幫助您長期堅持運動的有趣機制，比如根據跳躍次數和距離計算出的結果相當於您達到東海道五十三次徒步的程度等
液晶顯示部分
跳繩設備
SensorMedal的基本使用方法請參考這裡的ROHM資料（※日語）。經由BLE與Raspberry Pi連接的“bluepy”庫，請參閱“用Raspberry Pi和感測器製作‘可自動營造舒適空間的裝置’ 第二部分”導入。
另外，我還使用了在Github（http://github.com/bokunimowakaru/SensorMedal2）上的一個方便程式來顯示來自SensorMedal的值。請下載下來體驗一下。這樣就可以從SensorMedal中獲取加速度（x軸、y軸、z軸）和步數值了。
透過製作這款設備，您可以學到的關於感測器和硬體的知識如下：
可以學到的知識
- 使用BLE與Raspberry Pi進行無線連接
- 透過加速度感測器對跳躍次數進行計數
- 7段LED的顯示方法
- 將數據上傳到Google Drive
- 與LINE Messaging API連接的方法和資訊發送方法
- Raspberry Pi桌面應用的創建方法
4. 總結
在這次連載中，我們將製作一個可以解決運動不足問題的數位化跳繩設備。我希望透過物聯網實現這個能夠在不受場所限制的情況下開心堅持運動的機制。
我還會為大家介紹檢測跳躍次數所需的加速度感測器和捕捉跳法等相關的內容。而且，為了增加堅持運動的動力，我還希望透過將檢測結果保存在Google Drive中用來查看，或將結果發送到LINE，讓這個作品成為有助於堅持運動、有助於解決運動不足問題的作品。
從第二部分開始，我們將開始實際製作這款“跳繩設備”，敬請期待！
