智能健身教练

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本项目以 Quectel Pi M2 智能主控板作为 AI 边缘计算平台，通过 USB 摄像头实时识别 17 个人体关键点，对深蹲、开合跳、高抬腿、弓步蹲、侧平举、马步蹲六种健身动作进行 实时计次（计时）、动作纠错和语音播报，打造一块开箱即用的 AI 健身镜。

应用由 M2 板载 NPU（6 TOPS）完成 AI 姿态识别推理（约 55 毫秒/帧），全程 离线运行，画面与数据不离开设备；界面为中英双语漫画风格，语音支持中文（晓晓）与英文（Jenny）两种音色，适合边缘 AI 能力展示和智能健身产品原型评估。

开发配件清单

说明：以下为推荐开发配件，实际使用时可根据展示场景灵活调整。

配件名称

数量

规格参数

Quectel Pi M2 智能主控板

1 块

-

USB 摄像头（含麦克风）

1 个

UVC 协议，支持 720p MJPG

扬声器

1 个

2030腔体喇叭8Ω 2W方形喇叭高音质小体积扬声器

HDMI 显示器（可选）

1 个

有 HDMI 显示器也可，无屏可运行无界面模式

网线

1 根

用于 SSH 登录与代码拉取

Type-C 电源适配器

1 个

主控板供电

杜邦线/螺丝刀

若干

-

配件实物参考

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快速上手

环境要求

  • Quectel Pi M2 智能主控板，运行出厂 Debian 13 桌面环境（无需任何额外系统配置）。

  • 一台可以进入 M2 桌面的 HDMI 显示器。

  • 一个 USB UVC 摄像头和一只喇叭（3.5mm 或蓝牙）。

  • 无需联网、无需安装任何依赖、无需编译——安装包已内置全部运行环境（Python、AI 推理引擎、界面库）、AI 模型和中英文语音资源（解压后约 1GB）。

  • 普通用户需在 video、audio 用户组，摄像头和声音才能正常使用。

关键技术指标

应用的关键技术指标如下：

项目

参数

姿态识别模型

YOLO11n-pose，fp16 精度（不量化）

人体关键点

17 个，实时骨架跟随

AI 推理

板载 NPU（6 TOPS），约 55 毫秒/帧

支持动作

深蹲、开合跳、高抬腿、弓步蹲、侧平举（计次）＋ 马步蹲（计时）

语音与界面

中英双语一键切换；语音离线播报，中文晓晓 / 英文 Jenny

运行方式

完全离线，画面与数据不离开设备

安装体积

安装包约 215MB，解压后约 1GB（内置全部运行环境、模型与语音资源）

硬件连接

完成以下所有硬件的连接操作，连接接口示意图如下：

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  1. 显示连接：HDMI线一端接主控板HDMI接口，另一端接显示器HDMI接口；

  2. 网络连接：千兆网线一端接主控板千兆网口，另一端接路由器网口（替代方案：通过Wi-Fi接入同一局域网）；

  3. 输入设备连接：USB键盘、鼠标接入主控板的两个USB-A接口，无线输入设备则将接收器插入USB口即可；

  4. 供电连接：USB-A电源线的USB-A端接电源适配器，USB-C端接入主控板标注 POWER IN 的电源口。

一键部署

整个应用打包成一个自解压安装包 ai-fitness-coach-installer.run（约 215MB）。把它送到板子上执行一次即可，安装过程约 1~2 分钟。

第 1 步：把安装包送到开发板（两种方式任选其一）

方式 A —— U 盘拷贝（最直观）：

  1. 把 ai-fitness-coach-installer.run 拷入 U 盘；

  2. U 盘插入开发板，在文件管理器中把它复制到家目录。

方式 B —— adb 推送（开发调试常用）：

adb push ai-fitness-coach-installer.run /home/q/

第 2 步：在开发板终端执行一条命令

打开终端，进入安装包所在目录执行：

./ai-fitness-coach-installer.run

  • 默认安装到当前用户主目录 ~/ai-fitness-coach；也可以在命令后跟一个目录参数指定安装位置。

  • root 用户与普通用户均可安装；重复执行会自动清理旧版本并重装。

第 3 步：完成，双击启动

安装完成后，打开文件管理器，进入 ai-fitness-coach/code/，双击ai-fitness-coach 即可运行——不是脚本，是编译好的启动器，双击直接执行，不会弹出「运行还是显示」对话框。

  • 重复双击 = 自动重启应用（会先停掉旧实例）；

  • 按 Esc 退出应用；

  • 运行日志自动记录在 ~/.local/state/fitness-coach/app.log。

应用使用方法

主界面

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主界面主要包含以下区域：

  1. 顶部标题栏与语言切换（右上角 EN / 中 按钮）。

  2. 实时预览区：镜像画面（符合自拍直觉）+ 17 个关键点骨架实时跟随，下方一排是「− ＋ 1.0x」数字变焦按钮。

  3. 计数/计时卡片：显示当前动作的成绩。

  4. 阶段栏：显示当前状态（待机中/站立/下蹲中/未检测到人等）和纠错提示。

  5. 控制按钮：▶ 开始训练（训练中变橙色「暂停」）、归零、结束训练。

  6. 动作选择框：点击展开动作列表弹层，六种动作即选即练，每行附「▶ 演示」参考视频按钮。

开始训练：待机 → 训练中 → 暂停

应用启动后默认处于 待机 状态——只预览、不计次。这是有意设计的防干扰机制：

  1. 点击蓝色 ▶ 开始训练，语音播报「三、二、一，开始」，正式开始计次；

  2. 训练中按钮变为橙色 暂停，点一下冻结成绩；暂停期间在镜头前随意走动、休息都不会被计入；

  3. 再点 ▶ 继续训练 恢复，成绩接着累计；

  4. 归零 按钮把次数和计时清零，重新开始一轮。

切换训练动作

点击右侧选择框，在窗口内展开动作列表：深蹲、开合跳、高抬腿、弓步蹲、侧平举、马步蹲 六种动作任选（马步蹲显示坚持秒数，其余显示次数）。每一行右侧带「▶ 演示」按钮，点击后在视频区播放该动作的标准示范视频，播完自动收起，也可点 ✕ 提前关闭，跟练时作为动作参照；马步蹲暂未收录示范视频，点击时提示「该动作暂无演示视频」。

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  • 当前选中的动作前有 ▶ 箭头指示；

  • 切换时语音播报动作名称 + 「三、二、一，开始」；

  • 切换有 1.5 秒冷却和防误触保护，运动中手扫到屏幕不会误切。

  • 点击弹层外的任意位置可收起列表；弹层固定在窗口内、紧贴选择框正下方展开。

数字变焦

预览区下方提供「− ＋ 1.0x」三个变焦按钮：＋ 放大、− 缩小、1.0x 一键复位，右侧实时显示当前倍数。变焦范围 0.5~3 倍，步进 0.25 倍，也可以用键盘快捷键 +（放大）、-（缩小）、0（复位）控制。

变焦采用中心裁剪放大，AI 识别与骨架跟随在放大后的画面上进行——距离较远、人物在画面中偏小时，适当放大可以让关键点识别更稳定。

中英文切换

点击右上角 EN 按钮，界面文案、提示信息与语音播报整体切换为英文；再点 中 切回中文。

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语音播报

喇叭直接接在主控板 3.5mm 音频口即可听到全部语音（也支持蓝牙音箱，跟随系统输出设备）：

  • 启动欢迎语与动作模式名（如「深蹲模式」）；

  • 「三、二、一，开始」倒计时；

  • 每次完成动作报数，每 10 个播报一次鼓励语；

  • 实时纠错提醒，例如「膝盖出镜了，后退一点」「弯腰了，请蹲下而非弯腰」。

站位与动作要领

要点

建议

深蹲站位

距摄像头 2.5~3.5 米，正面朝向摄像头；下蹲时 膝盖保持在画面内（出镜会语音提醒）

深蹲标准

蹲到大腿差不多与地面平行（膝角约 115°）才计一次；蹲不到位会提示「上次蹲不够深（角度） 未计次」

开合跳站位

全身入镜，距 2.5~4 米；双脚分开超过 1.35 倍肩宽且手腕过头顶算「打开」，回到并拢计一次

高抬腿

全身入镜；任一膝抬至髋部高度（大腿抬平）再落地计 1 次，左右腿独立计次

弓步蹲

正面朝向摄像头，一腿向前弓步下蹲；弯曲腿膝角低于约 135° 才计次，上身保持挺直（过度前倾不计次）

侧平举

双臂 同时 抬起、手腕过肩线计 1 次，双臂回落开始下一次；侧平举、前平举均可识别

马步蹲

双脚分开超过 1.1 倍肩宽、蹲至膝角约 135° 以下开始计时；中途起身休息 不清零，坚持秒数持续累计

光线

环境光线充足、避免逆光，识别更稳定

应用演示

演示视频

完整功能导览视频（约 81 秒，1280×810）：以 USB 摄像头实时画面为背景，自动走一遍应用全部功能入口——动作列表与标准动作示范（播完自动收起）、开始训练、计次演示、暂停/继续、归零、数字变焦、中英文切换、结束训练，配 AI 旁白与字幕。

ai-fitness-coach-demo-v5

常见问题排查

启动后画面全黑或提示「未检测到人」

  1. 确认 USB 摄像头已插好（可换一个 USB 口）。

  2. 检查环境光线是否充足、是否逆光。

  3. 确认人物在画面内且距离适中（2.5~3.5 米）。

  4. 确认当前用户在 video 用户组：终端执行 groups 查看，缺失时执行 sudo usermod -aG video "$USER" 后重新登录。

没有声音

  1. 确认喇叭已接在主控板 3.5mm 音频口（或蓝牙已配对连接）。

  2. 检查系统音量与输出设备（设置 → 声音，选择对应输出）。

  3. 确认当前用户在 audio 用户组，缺失时执行 sudo usermod -aG audio "$USER" 后重新登录。

深蹲不计数

按顺序检查：

  1. 是否处于待机或暂停状态（需先点「▶ 开始训练 / 继续训练」）。

  2. 是否站得太近：蹲下时膝盖或髋部出画面，界面会提示「膝盖出镜了，后退一点」——后退到 2.5 米以外。

  3. 是否蹲得不够深：阶段栏会显示「上次蹲不够深（角度） 未计次」，蹲到大腿接近平行地面即可。

开合跳不计数

开合跳要求 全身入镜。后退到 2.5~4 米，确保头顶和脚都在画面内；跳开时双脚间距超过 1.35 倍肩宽、双手手腕过头才算完整动作。

双击启动器没反应

  1. 确认双击的是 ai-fitness-coach（无扩展名的启动器），不是 run.sh。

  2. 再双击一次即可——启动器会自动停掉旧实例并重启应用。

想查看运行日志

tail -f ~/.local/state/fitness-coach/app.log

技术支持与贡献

如在使用或二次开发过程中遇到问题，建议提供：系统固件版本、摄像头型号、完整界面提示与 app.log 日志片段。欢迎在 移远官方论坛 提交技术咨询，我们的技术支持团队将及时为您解答。
项目开源地址： https://github.com/Quectel-Pi/demo-ai-fitness-coach