CN102772897A

CN102772897A - 健身娱乐益智跷跷板

Info

Publication number: CN102772897A
Application number: CN2012102232752A
Authority: CN
Inventors: 王志阳; 范泽冰; 干黄标; 俞高红
Original assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU
Current assignee: Zhejiang Sci Tech University ZSTU; Zhejiang University of Science and Technology ZUST
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2032-06-27
Also published as: CN102772897B

Abstract

本发明公开了一种健身娱乐益智跷跷板。包括推杆电机跷跷板部件、两个结构相同的健身装置部件和结构相同的游戏盘与传动部件。推杆电机跷跷板采用可控杆长铰链三杆机构，作为机架固定在地面；健身装置部件安装在跷跷板对称两侧，采用链传动，并安装可调阻尼发电机及采集速度信号的光电编码器；游戏盘与传动部件通过支架固定于跷跷板上方，由手柄控制迷宫盒左右转动；控制系统固定于机架内部，对整个器械进行自动控制。本发明的可控杆长铰链三杆机构简单，在避免曲柄滑块机构滑动摩擦的情况下，巧妙的将直线推杆运动转化为圆周摆动，可靠性高，运行平稳。健身装置的可调阻尼发电机，不仅可以实现能量收集，并且可以进行加载，满足不同消费者的健身需求。

Description

健身娱乐益智跷跷板

技术领域

本发明涉及一种健身娱乐机械，特别是涉及一种健身娱乐益智跷跷板。

背景技术

当今的社会，经济生活发展迅猛，城市化迅速，人们生活节奏快，特别是一些都市白领以及学生，在紧张的生活压力下缺乏锻炼，缺少休闲健身，一些家庭关系甚至出现紧张的局面，市场上有关娱乐健身益智的产品种类相对较少，无法满足当代人们日益紧张的生活节奏与消费需求。并且大多数产品都只侧重于一个方面，或者只有健身没有娱乐性，或者只有娱乐功能无法实现健身，集娱乐、健身于一体的产品少之又少。该作品希望通过休闲娱乐的方式使使用者得到放松身心强身健体的作用，同时有助于活跃家庭气氛等。

发明内容

本发明的目的是提供一种健身娱乐益智跷跷板，将健身自行车、娱乐摇摇机、迷宫游戏等有机的结合，是一种由光电编码器采集参与者骑行速度信号，控制推杆电机升降从而控制游戏盘前后摆动，由手柄控制游戏盘左右摆动的健身娱乐器械。

为了达到上述目地，本发明采用的技术方案是：

包括推杆电机跷跷板部件、两个结构相同的健身装置部件和结构相同的游戏盘与传动部件；其中：

1）推杆电机跷跷板部件：包括杠杆、凸形框式机架与两个推杆电机；每个推杆电机对称安装在凸形框式机架与杠杆的两端，两个推杆电机的推杆端分别通过各自的圆柱销与杠杆两端铰接构成第一、第二转动副，两个推杆电机的底端分别通过各自的圆柱销与凸形框式机架底面两端铰接构成第三、第四转动副，两个轴承座对称安装在凸形框式机架中部两侧，主轴两端分别安装在两个轴承座中，主轴与杠杆中部铰接构成杠杆转动副；

2）两个结构相同的健身装置部件：均包括坐垫、叉形驱动架、大链轮、脚踏板、编码器、法兰、编码器侧板、链轮轴、惰链轮、发电机侧板、发电机；叉形驱动架尾端垂直杆的上端穿过杠杆的一端后与坐垫连接，叉形驱动架尾端垂直杆的的下端安装大链轮，大链轮轴两端装有脚踏板，叉形驱动架前端的两侧分别固定编码器侧板和发电机侧板，法兰固定在编码器侧板40上，编码器安装在法兰上，编码器通过轴承与编码器侧板安装，发电机安装在发电机侧板上，并通过轴承与发电机侧板连接，链轮轴分别与编码器轴和发电机轴同轴连接，惰链轮安装在链轮轴上，并通过链条与大链轮连接；

3）两个结构相同的游戏盘与传动部件：每个游戏盘与传动部件中的手柄轴的一端与手柄连接，手柄轴的另一端垂直穿入箱盖后，手柄轴的另一端上安装有主动锥齿轮，锥齿轮轴的两端分别安装在箱体侧板轴承孔中，锥齿轮轴一端上的从动锥齿轮与主动锥齿轮相啮合，小齿轮轴的两端分别安装在轴承支架下端的轴承孔中，锥齿轮轴的另一端与小齿轮轴的一端连接，小齿轮轴上装有小齿轮，大齿轮轴的两端分别安装在轴承支架上端的轴承孔中，小齿轮安装在大齿轮轴上的大齿轮相啮合，大齿轮轴伸出轴承支架外的两端分别与托盘耳的一端连接，托盘耳的另一端与游戏盘托盘连接，游戏盘安装在游戏盘托盘上；两个结构相同的游戏盘与传动部件对称安装在游戏盘底板上，两根游戏盘支架的一端对称安装在杠杆上，两根游戏盘支架的另一端对称安装在游戏盘底板下面。

本发明具有的有益效果是：

（1）该产品发明了一种健身娱乐益智跷跷板，巧妙的将健身自行车、娱乐摇摇车、迷宫游戏完美组合。产品新颖独特，有三种模式自由切换，是一套集健身、竞技、娱乐于一体的综合性健身娱乐器械，让运动更有趣，强身健体，放松身心。使用范围广，个人家庭、公司企业、学校均可使用，并有多种模式可供选择，对使用者的条件没有限制，老少皆宜。

（2）采用的可控杆长铰链三杆机构的机构简单，巧妙的将直线推杆运动转化为圆周摆动，可靠性高，运行平稳。健身装置的发电机，不仅可调阻尼，满足不同消费者的健身需求，而且具有发电功能，绿色节能。

（3）采用单片机实现自动控制，基于ARM的控制系统，使其实现了自动化与机电一体化，通过程序对速度进行分析比较，从而控制跷跷板摆动的方向，也可以实现跷跷板匀速摆动与自动复位，集成度高，可靠性好。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是图1的左视图。

图3是本发明的三维装配示意图。

图4是本发明的推杆电机跷跷板部分的主视图。

图5是本发明的推杆电机跷跷板部分的机构简图。

图6是本发明的游戏盘与传动部分的单侧装配示意图。

图7是图1的游戏盘与传动部分俯视图。

图8是图6的游戏盘与传动部分的机构简图。

图9是本发明的游戏盘与传动部分的三维装配示意图。

图10是本发明的健身装置部分的编码器与发电机的局部装配示意图。

图中：1.游戏盘支架，2.游戏盘底板，3.轴承垫片，4.深沟球轴承，5.箱体侧板，6. 手柄轴，7.托盘耳，8.轴承支架，9.大齿轮轴，10.大齿轮，11.套筒，12.小齿轮轴，13.小齿轮，14.联轴器，15.轴承挡板，16. 箱盖，17. 锥齿轮轴，18. 从动锥齿轮，19.主动锥齿轮，20. 坐垫，21. 叉形驱动架，22. 大链轮，23.脚踏板，24.推杆电机，25.转动副，26. 凸形框式机架，27.圆柱销，28.杠杆，29.轴承座，30.主轴，31.杠杆转动副，32.主轴套筒，33.手柄板，34.手柄滚筒，35.手柄轴，36.游戏盘托盘，37.游戏盘，38编码器，39.法兰，40.编码器侧板，41.链轮轴，42.惰链轮，43.发电机，44.发电机侧板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1、图2、图3、图4、图5所示，推杆电机跷跷板部件包括杠杆28、凸形框式机架26与两个推杆电机24；每个推杆电机对称安装在凸形框式机架26与杠杆28的两端，两个推杆电机的推杆端分别通过各自的圆柱销27与杠杆两端铰接构成第一、第二转动副25，两个推杆电机的底端分别通过各自的圆柱销27与凸形框式机架26底面两端铰接构成第三、第四转动副25，两个轴承座29对称安装在凸形框式机架26中部两侧，主轴30两端分别安装在两个轴承座29中，主轴30上安装有杠杆转动副31和主轴套筒32，杠杆转动副31固定在杠杆28中部；采用可控杆长铰链三杆机构，杠杆28会随着两端推杆电机24的运动进行绕中心的左右摆动，杠杆28、机架26、两个推杆电机24通过双铰链连接，巧妙的将直线推杆运动转化为圆周摆动。两推杆电机24速度由控制系统控制，始终保持大小相同，方向一升一降，从而实现跷跷板的升降跷动。

如图1、图3、图4、图10所示，两个结构相同的健身装置部件均包括坐垫20、叉形驱动架21、大链轮22、脚踏板23、编码器38、法兰39、编码器侧板40、链轮轴41、惰链轮42、发电机侧板44、发电机43；叉形驱动架21尾端垂直杆的上端穿过杠杆28的一端后与坐垫20连接，叉形驱动架21尾端垂直杆的的下端安装大链轮22，大链轮22轴两端装有脚踏板23，叉形驱动架21前端的两侧分别固定编码器侧板40和发电机侧板44，法兰39固定在编码器侧板40上，编码器38安装在法兰39上，编码器38通过轴承与编码器侧板40安装，发电机43安装在发电机侧板44上，并通过轴承与发电机侧板44连接，链轮轴41两端的孔分别安装在编码器38和发电机43的轴上，并用紧定螺钉固定，为了减轻其负载，分别在两端安装与发电机轴和编码器转动轴相对应的轴承，此结构简单实用，安装简便。惰链轮42固定在链轮轴41上，并通过链条与大链轮连接。编码器38采集速度信号，并将信号传送到控制系统，控制系统进行速度比较。发电机43的主要作用是提供阻尼以达到健身目地，使用者可根据自身使用喜好，通过外接不同功率的负载调整阻尼大小，同时还带有发电的辅助功能，充分体现了设计的创造性和绿色低碳的特点。

如图1、图2、图3、图6、图7、图8、图9所示，两个结构相同的游戏盘与传动部件，每个游戏盘与传动部件中的手柄轴6的一端与手柄连接，由螺栓与手柄板33固定，手柄轴35由螺栓安装在两手柄板33之间两侧，手柄滚筒34套在手柄轴35上；，手柄轴6的另一端安装有主动锥齿轮19垂直穿入箱盖16后，主动锥齿轮19安装在轴承垫片3上，轴承垫片3固定在游戏盘底板2上；锥齿轮轴17的两端分别安装在箱体侧板5轴承孔中，深沟球轴承4安装在箱体侧板5中，并且由轴承挡板15固定，锥齿轮轴17一端上的从动锥齿轮18与主动锥齿轮19相啮合，小齿轮轴12的两端分别安装在轴承支架8下端的轴承孔中，锥齿轮轴17的另一端与小齿轮轴12的一端通过联轴器14连接，小齿轮轴12上装有小齿轮13和套筒11，大齿轮轴9的两端分别安装在轴承支架8上端的轴承孔中，小齿轮13安装在大齿轮轴9上的大齿轮10相啮合，大齿轮轴9伸出轴承支架8外的两端分别与托盘耳7的一端连接，托盘耳7的另一端与游戏盘托盘36连接，游戏盘37安装在游戏盘托盘36上；两个结构相同的游戏盘与传动部件对称安装在游戏盘底板2上，两根游戏盘支架1的一端对称安装在杠杆28上，两根游戏盘支架1的另一端对称安装在游戏盘底板2下面。游戏盘37与游戏盘底板2固连，即整体会随着可控杆长铰链三杆机构中的杠杆28进行摆动，参与者手握方向盘，方向盘的左右摇摆通过轴系传递给游戏盘37，游戏盘37会进行前后摆动，从而实现了游戏盘37的两个摆动自由度，通过控制手柄摆动和骑行速度，参与者即可控制小球在游戏盘37中的滚动方向。

控制系统包括光电编码器、模式选择开关、LPC1768核心板、控制扩展板、四路继电器、推杆电机，光电编码器、模式选择开关、四路继电器通过导线分别与控制扩展板连接，光电编码器位于控制扩展板左边，模式选择开关位于控制扩展板前方，四路继电器位于控制扩展板右边，LPC1768核心板与控制扩展板通过接插件固定连接，LPC1768核心板插合在控制扩展板上；推杆电机与四路继电器通过排线连接。

本发明的工作原理是：

(1)竞技模式：在通电状态下，采用竞技模式，可进行两人互动娱乐。两个参与者分别控制两个游戏盘，方向盘的左右摇摆通过轴系传递给游戏盘，游戏盘会进行前后摆动，从而实现了游戏盘的左右摆动，参与者同时骑踏健身装置，光电编码器会采集两名参与者的骑行速度，输送到控制系统进行比较，哪边的速度快，则哪边的推杆电机会上升，游戏盘与游戏盘底板固连，即整体会随着杠杆进行摆动。参与者谁先将小球滚进目的地则为胜。

(2)健身模式：在无需供电的情况下，它相当于双人健身自行车，自带发电机不仅可以通过调节阻尼的大小（改变外部连接器件的功率）来改变运动健身的强度等级，运动中产生的电还可经过处理后用于小型电器的供电，如为手机、剃须刀等。

(3)娱乐模式：在通电状态下，采用娱乐模式，摆动由人为控制变为自动模式，推杆电机一升一降，即杠杆做周期性的匀速摆动，此模式下可以让小朋友当作电动跷跷板玩，它相当于市场上的“摇摇机”，并且可以两人同时玩，也可控制游戏盘进行竞技娱乐。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims

1.一种健身娱乐益智跷跷板，其特征在于：包括推杆电机跷跷板部件、两个结构相同的健身装置部件和结构相同的游戏盘与传动部件；其中：

1）推杆电机跷跷板部件：包括杠杆（28）、凸形框式机架（26）与两个推杆电机（24）；每个推杆电机对称安装在凸形框式机架（26）与杠杆（28）的两端，两个推杆电机的推杆端分别通过各自的圆柱销（27）与杠杆两端铰接构成第一、第二转动副（25），两个推杆电机的底端分别通过各自的圆柱销（27）与凸形框式机架（26）底面两端铰接构成第三、第四转动副（25），两个轴承座（29）对称安装在凸形框式机架（26）中部两侧，主轴（30）两端分别安装在两个轴承座（29）中，主轴（30）与杠杆（28）中部铰接构成杠杆转动副（31）；

2）两个结构相同的健身装置部件：均包括坐垫（20）、叉形驱动架（21）、大链轮（22）、脚踏板（23）、编码器（38）、法兰（39）、编码器侧板（40）、链轮轴（41）、惰链轮（42）、发电机侧板（44）、发电机（43）；叉形驱动架（21）尾端垂直杆的上端穿过杠杆（28）的一端后与坐垫（20）连接，叉形驱动架（21）尾端垂直杆的的下端安装大链轮（22），大链轮（22）轴两端装有脚踏板（23），叉形驱动架（21）前端的两侧分别固定编码器侧板（40）和发电机侧板（44），法兰（39）固定在编码器侧板（40）上，编码器（38）安装在法兰（39）上，编码器（38）通过轴承与编码器侧板（40）安装，发电机（43）安装在发电机侧板（44）上，并通过轴承与发电机侧板（44）连接，链轮轴（41）分别与编码器（38）轴和发电机（43）轴同轴连接，惰链轮（42）安装在链轮轴（41）上，并通过链条与大链轮（22）连接；

3）两个结构相同的游戏盘与传动部件：每个游戏盘与传动部件中的手柄轴（6）的一端与手柄连接，手柄轴（6）的另一端垂直穿入箱盖（16）后，手柄轴（6）的另一端上安装有主动锥齿轮（19），锥齿轮轴（17）的两端分别安装在箱体侧板（5）轴承孔中，锥齿轮轴（17）一端上的从动锥齿轮（18）与主动锥齿轮（19）相啮合，小齿轮轴（12）的两端分别安装在轴承支架（8）下端的轴承孔中，锥齿轮轴（17）的另一端与小齿轮轴（12）的一端连接，小齿轮轴（12）上装有小齿轮（13），大齿轮轴（9）的两端分别安装在轴承支架（8）上端的轴承孔中，小齿轮（13）安装在大齿轮轴（9）上的大齿轮（10）相啮合，大齿轮轴（9）伸出轴承支架（8）外的两端分别与托盘耳（7）的一端连接，托盘耳（7）的另一端与游戏盘托盘（36）连接，游戏盘（37）安装在游戏盘托盘（36）上；两个结构相同的游戏盘与传动部件对称安装在游戏盘底板（2）上，两根游戏盘支架（1）的一端对称安装在杠杆（28）上，两根游戏盘支架（1）的另一端对称安装在游戏盘底板（2）下面。