一种自适应控制的量训练装置及其控制方法

申请号 CN201710836048.X 申请日 2017-09-16 公开(公告)号 CN107469319A 公开(公告)日 2017-12-15
申请人 郑增恩; 发明人 郑增恩;
摘要 本 发明 公开了一种自适应控制的 力 量训练装置及其控制方法。该装置包括控制装置、送 风 装置、承风装置、 导轨 和拉绳,送风装置包括板体,板体上设有供拉绳穿过的通孔和若干个向后吹风的风机,导轨位于送风装置后方,导轨走向与风机的吹风方向一致,承风装置包括框体,框体设置在导轨上且可沿导轨移动,框体内设有若干个并排竖直设置的挡风板以及可驱动各个挡风板 水 平转动的驱动机构,框体四 角 处设有连接绳,连接绳与拉绳末端连接,框体上还设有 微处理器 、 加速 度 传感器 和第一无线通信模 块 ,控制装置包括 控制器 和第二 无线通信模块 。本发明能够在用户训练时 自动调节 阻力,非常方便,且减少了用户受伤的风险。
权利要求

1.一种自适应控制的量训练装置,其特征在于,包括控制装置、送装置、承风装置、导轨(1)和拉绳(2),所述送风装置包括板体(3),所述板体(3)上设有供拉绳(2)穿过的通孔(4)和若干个向后吹风的风机(5),所述导轨(1)位于送风装置后方,所述导轨(1)走向与风机(5)的吹风方向一致,所述承风装置包括框体(6),所述框体(6)设置在导轨(1)上且可沿导轨(1)移动,所述框体(6)内设有若干个并排竖直设置的挡风板(7)以及可驱动各个挡风板(7)平转动的驱动机构(8),所述框体(6)四处设有连接绳(9),所述连接绳(9)与拉绳(2)末端连接,所述框体(6)上还设有微处理器(10)、加速传感器(11)和第一无线通信模(12),所述控制装置包括控制器(13)和第二无线通信模块(14),所述微处理器(10)分别与驱动机构(8)、加速度传感器(11)、第一无线通信模块(12)电连接,所述控制器(13)分别与风机(5)、第二无线通信模块(14)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,所述控制装置还包括人机交互装置(15),所述人机交互装置(15)与控制器(13)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,所述人机交互装置(15)包括触摸屏(16)和语音输出模块(17),所述触摸屏(16)和语音输出模块(17)分别与控制器(13)电连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,所述框体(6)呈矩形,所述挡风板(7)呈矩形。
5.根据权利要求4所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,所有挡风板(7)转动到与框体(6)平行的位置时,所有挡风板(7)拼成矩形将框体(6)内侧完全遮住。
6.根据权利要求1或2或3所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,所述驱动机构(8)包括若干个伺服电机(19),伺服电机(19)与挡风板(7)一一对应,每个伺服电机(19)驱动对应的挡风板(7)水平转动,所述伺服电机(19)与微处理器(10)电连接。
7.根据权利要求1或2或3所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,所述框体(6)前侧设有检测框体(6)与板体(3)之间间距的测距模块(20),所述测距模块(20)与微处理器(10)电连接。
8.一种自适应控制的力量训练装置的控制方法,用于权利要求1-7中任一权利要求所述的一种自适应控制的力量训练装置,其特征在于,包括以下步骤:
控制装置接收到用户输入的启动指令后,根据用户输入的阻力等级控制对应数量的风机工作,通过驱动机构控制对应数量的挡风板转动至与框体平行;
加速度传感器检测承风装置的加速度,当加速度大于0时,控制装置判断用户拉力大于风阻,增加工作的风机数量或增加当前工作风机的风力或通过驱动机构增加转动至与框体平行的挡风板数量,从而增大风阻;当加速度小于0时,控制装置判断用户拉力小于风阻,减小工作的风机数量或减小当前工作风机的风力或通过驱动机构减少转动至与框体平行的挡风板数量,从而减小风阻;当加速度等于0时,控制装置判断用户拉力等于风阻,则工作风机数量不变,当前工作风机的风力不变,与框体平行的挡风板数量不变,从而保持风阻不变。
9.根据权利要求8所述的一种自适应控制的力量训练装置的控制方法,其特征在于,当需要增加与框体平行的挡风板数量时,优先选择将靠近框体中间的挡风板转动至与框体平行;当需要减少与框体平行的挡风板数量时,优先选择将远离框体中间的挡风板转动至与框体垂直。

说明书全文

一种自适应控制的量训练装置及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及训练器材技术领域,尤其涉及一种自适应控制的力量训练装置及其控制方法。

背景技术

[0002] 随着人们经济生活平不断提高,体育锻炼运动也就将会成为我们生活中必不可缺少的部分,健身器材也将随之成为我们生活中必不可缺的物品。力量训练装置是一种常见的健身器材,现有的力量训练装置需要用户手动调节阻力,非常不方便,且阻力调节好后在训练中是固定不变的,不能根据用户的力量变化实时调节阻力,容易造成用户肌肉拉伤。

发明内容

[0003] 本发明的目的是克服现有力量训练装置需要用户手动调节阻力,且在训练中阻力恒定不变的技术问题,提供了一种自适应控制的力量训练装置及其控制方法,其能够在用户训练时自动调节阻力,非常方便,且减少了用户受伤的险。
[0004] 为了解决上述问题,本发明采用以下技术方案予以实现:本发明的一种自适应控制的力量训练装置,包括控制装置、送风装置、承风装置、导轨和拉绳,所述送风装置包括板体,所述板体上设有供拉绳穿过的通孔和若干个向后吹风的风机,所述导轨位于送风装置后方,所述导轨走向与风机的吹风方向一致,所述承风装置包括框体,所述框体设置在导轨上且可沿导轨移动,所述框体内设有若干个并排竖直设置的挡风板以及可驱动各个挡风板水平转动的驱动机构,所述框体四处设有连接绳,所述连接绳与拉绳末端连接,所述框体上还设有微处理器加速传感器和第一无线通信模,所述控制装置包括控制器和第二无线通信模块,所述微处理器分别与驱动机构、加速度传感器、第一无线通信模块电连接,所述控制器分别与风机、第二无线通信模块电连接。
[0005] 在本技术方案中,承风装置位于送风装置后侧,当板体上的风机向后吹风时,挡风板受风力作用,框体沿导轨向后移动,此时,拉绳上产生阻力。风机向正后方吹风,导轨与送风装置相垂直,挡风板正面承受风机吹出的风,充分利用风机吹出的风。驱动机构可驱动各个挡风板单独水平转动,通过调整各个挡风板的位置调节承风装置承受的风力,力量训练装置可通过调整工作的风机数量、工作风机的风力或转动至与框体平行的挡风板数量调节承风装置承受的风力。
[0006] 当所有挡风板转动到与框体平行的位置时,所有挡风板拼成矩形将框体内侧完全遮住,此时承风装置完全承受风机吹出的风;当所有挡风板转动到与框体垂直的位置时,挡风板走向与风机的吹风方向一致,几乎不承受风力,此时承风装置几乎不承受风机吹出的风。
[0007] 微处理器能够与控制器进行无线通信。微处理器将加速度传感器检测到的数据无线发送给控制器,控制器将控制指令无线发送给微处理器。
[0008] 控制装置接收到用户输入的启动指令后,根据用户输入的阻力等级控制对应数量的风机工作,通过驱动机构控制对应数量的挡风板转动至与框体平行;以承风装置向送风装置运动的方向为正方向,加速度传感器检测承风装置的加速度,当加速度大于0时,控制装置判断用户拉力大于风阻,增加工作的风机数量或增加当前工作风机的风力或通过驱动机构增加转动至与框体平行的挡风板数量,从而增大风阻;当加速度小于0时,控制装置判断用户拉力小于风阻,减小工作的风机数量或减小当前工作风机的风力或通过驱动机构减少转动至与框体平行的挡风板数量,从而减小风阻;当加速度等于0时,控制装置判断用户拉力等于风阻,则工作风机数量不变,当前工作风机的风力不变,与框体平行的挡风板数量不变,从而保持风阻不变。
[0009] 力量训练装置能够在用户训练时自动调节阻力,始终保证风阻与用户当前施加的拉力相同,减少了用户受伤的风险。
[0010] 作为优选,所述控制装置还包括人机交互装置,所述人机交互装置与控制器电连接。
[0011] 作为优选,所述人机交互装置包括触摸屏和语音输出模块,所述触摸屏和语音输出模块分别与控制器电连接。
[0012] 作为优选,所述拉绳上设有拉力传感器,所述拉力传感器与微处理器电连接。拉力传感器检测用户当前拉绳上的拉力值。
[0013] 作为优选,所述框体呈矩形,所述挡风板呈矩形。
[0014] 作为优选,所有挡风板转动到与框体平行的位置时,所有挡风板拼成矩形将框体内侧完全遮住。
[0015] 作为优选,所述驱动机构包括若干个伺服电机伺服电机与挡风板一一对应,每个伺服电机驱动对应的挡风板水平转动,所述伺服电机与微处理器电连接。
[0016] 作为优选,所述框体前侧设有检测框体与板体之间间距的测距模块,所述测距模块与微处理器电连接。
[0017] 一种自适应控制的力量训练装置的控制方法,用于上述的一种自适应控制的力量训练装置,包括以下步骤:控制装置接收到用户输入的启动指令后,根据用户输入的阻力等级控制对应数量的风机工作,通过驱动机构控制对应数量的挡风板转动至与框体平行;
加速度传感器检测承风装置的加速度,当加速度大于0时,控制装置判断用户拉力大于风阻,增加工作的风机数量或增加当前工作风机的风力或通过驱动机构增加转动至与框体平行的挡风板数量,从而增大风阻;当加速度小于0时,控制装置判断用户拉力小于风阻,减小工作的风机数量或减小当前工作风机的风力或通过驱动机构减少转动至与框体平行的挡风板数量,从而减小风阻;当加速度等于0时,控制装置判断用户拉力等于风阻,则工作风机数量不变,当前工作风机的风力不变,与框体平行的挡风板数量不变,从而保持风阻不变。
[0018] 作为优选,当需要增加与框体平行的挡风板数量时,优先选择将靠近框体中间的挡风板转动至与框体平行;当需要减少与框体平行的挡风板数量时,优先选择将远离框体中间的挡风板转动至与框体垂直。
[0019] 本发明的有益效果是:能够在用户训练时自动调节阻力,非常方便,且减少了用户受伤的风险。附图说明
[0020] 图1是本发明一种结构示意图;图2是本发明的一种电路原理连接框图
图3是承风装置内所有挡风板转动至与框体垂直的状态示意图;
图4是承风装置中间挡风板转动至与框体平行的状态示意图。
[0021] 图中:1、导轨,2、拉绳,3、板体,4、通孔,5、风机,6、框体,7、挡风板,8、驱动机构,9、连接绳,10、微处理器,11、加速度传感器,12、第一无线通信模块,13、控制器,14、第二无线通信模块,15、人机交互装置,16、触摸屏,17、语音输出模块,18、拉力传感器,19、伺服电机,20、测距模块。

具体实施方式

[0022] 下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0023] 实施例:本实施例的一种自适应控制的力量训练装置,如图1、图2、图4所示,包括控制装置、送风装置、承风装置、导轨1和拉绳2,送风装置包括板体3,板体3上设有供拉绳2穿过的通孔4和若干个向后吹风的风机5,导轨1位于送风装置后方,导轨1走向与风机5的吹风方向一致,承风装置包括框体6,框体6设置在导轨1上且可沿导轨1移动,框体6内设有若干个并排竖直设置的挡风板7以及可驱动各个挡风板7水平转动的驱动机构8,框体6四角处设有连接绳9,连接绳9与拉绳2末端连接,框体6上还设有微处理器10、加速度传感器11和第一无线通信模块12,控制装置包括控制器13、第二无线通信模块14和人机交互装置15,微处理器10分别与驱动机构8、加速度传感器11、第一无线通信模块12电连接,控制器13分别与风机5、第二无线通信模块14、人机交互装置15电连接。
[0024] 框体6呈矩形,挡风板7呈矩形。驱动机构8包括若干个伺服电机19,伺服电机19与挡风板7一一对应,每个伺服电机19驱动对应的挡风板7水平转动,伺服电机19与微处理器10电连接。
[0025] 承风装置位于送风装置后侧,当板体上的风机向后吹风时,挡风板受风力作用,框体沿导轨向后移动,此时,拉绳上产生阻力。风机向正后方吹风,导轨与送风装置相垂直,挡风板正面承受风机吹出的风,充分利用风机吹出的风。驱动机构可驱动各个挡风板单独水平转动,通过调整各个挡风板的位置调节承风装置承受的风力,力量训练装置可通过调整工作的风机数量、工作风机的风力或转动至与框体平行的挡风板数量调节承风装置承受的风力。
[0026] 如图1所示,当所有挡风板转动到与框体平行的位置时,所有挡风板拼成矩形将框体内侧完全遮住,此时承风装置完全承受风机吹出的风;如图3所示,当所有挡风板转动到与框体垂直的位置时,挡风板走向与风机的吹风方向一致,几乎不承受风力,此时承风装置几乎不承受风机吹出的风;如图4所示,当只有中间挡风板转动至与框体平行的位置时,此时承风装置只有中间部分承受风机吹出的风。
[0027] 微处理器能够与控制器进行无线通信。微处理器将加速度传感器检测到的数据无线发送给控制器,控制器将控制指令无线发送给微处理器。
[0028] 控制装置接收到用户输入的启动指令后,根据用户输入的阻力等级控制对应数量的风机工作,通过驱动机构控制对应数量的挡风板转动至与框体平行;以承风装置向送风装置运动的方向为正方向,加速度传感器检测承风装置的加速度,当加速度大于0时,控制装置判断用户拉力大于风阻,增加工作的风机数量或增加当前工作风机的风力或通过驱动机构增加转动至与框体平行的挡风板数量,从而增大风阻;当加速度小于0时,控制装置判断用户拉力小于风阻,减小工作的风机数量或减小当前工作风机的风力或通过驱动机构减少转动至与框体平行的挡风板数量,从而减小风阻;当加速度等于0时,控制装置判断用户拉力等于风阻,则工作风机数量不变,当前工作风机的风力不变,与框体平行的挡风板数量不变,从而保持风阻不变。
[0029] 力量训练装置能够在用户训练时自动调节阻力,始终保证风阻与用户当前施加的拉力相同,减少了用户受伤的风险。
[0030] 人机交互装置15包括触摸屏16和语音输出模块17,触摸屏16和语音输出模块17分别与控制器13电连接。
[0031] 拉绳2上设有拉力传感器18,拉力传感器18与微处理器10电连接。拉力传感器检测用户当前拉绳上的拉力值。
[0032] 框体6前侧设有检测框体6与板体3之间间距的测距模块20,测距模块20与微处理器10电连接。测距模块检测框体与板体之间的间距,当框体与板体之间的间距小于设定值时,控制装置控制力量训练装置停止工作,力量训练结束。
[0033] 本实施例的一种自适应控制的力量训练装置的控制方法,用于上述的一种自适应控制的力量训练装置,包括以下步骤:控制装置接收到用户输入的启动指令后,根据用户输入的阻力等级控制对应数量的风机工作,通过驱动机构控制对应数量的挡风板转动至与框体平行;
以承风装置向送风装置运动的方向为正方向,加速度传感器检测承风装置的加速度,当加速度大于0时,控制装置判断用户拉力大于风阻,增加工作的风机数量或增加当前工作风机的风力或通过驱动机构增加转动至与框体平行的挡风板数量,从而增大风阻;当加速度小于0时,控制装置判断用户拉力小于风阻,减小工作的风机数量或减小当前工作风机的风力或通过驱动机构减少转动至与框体平行的挡风板数量,从而减小风阻;当加速度等于0时,控制装置判断用户拉力等于风阻,则工作风机数量不变,当前工作风机的风力不变,与框体平行的挡风板数量不变,从而保持风阻不变。
[0034] 当需要增加与框体平行的挡风板数量时,优先选择将靠近框体中间的挡风板转动至与框体平行;当需要减少与框体平行的挡风板数量时,优先选择将远离框体中间的挡风板转动至与框体垂直。增大承风装置受风面积时,按照先中间后两边的顺序将对应挡风板转动至与框体平行,减小承风装置受风面积时,按照先两边后中间的顺序将对应挡风板转动至与框体垂直,使得转动至与框体平行的挡风板之间没有空隙,构成一个整体,充分利用风机吹出的风。
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