CN103537087A - 一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，该器械为等人器械分为手臂、上机架、下机架三部分；本发明器械的身体支架由上脊柱支架和下体支承架组成；器械手臂由链轮传动机构、大臂曲柄摇杆机构、槽轮机构、不完全齿轮传动机构、小臂曲柄摇杆机构五部分组成。本发明器械外形经过工业设计紧凑，另外该人形器械的手臂可以实现单轴输入单一动力并打出两套不同拳法的特点；通过延时接触式开关控制直流电机的开启与停止，通过设定延时接触式开关的开启时间可得到不同拳种的相互组合，使练习者体验丰富有趣的拳击人机交互体验；可对用户的击打做出直拳和摆拳组合动作，增强娱乐健身活动的趣味性，此外它具有低成本、高性价比和易于普及的优点。

Description

一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械

技术领域

本发明涉及一种娱乐健身对打器械，涉及对打器械设计领域，尤其涉及一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械。 

技术背景

随着人们平均生活水平的提高，娱乐健身器材正越来越多地走进寻常百姓生活中。目前绝大部分拳击类娱乐健身器械的运动实现都是依靠使用者自身的力量，并没有良好的人机交互。如拳击健身中的沙袋和不倒翁只有躯干部位，在受到外力击打后依靠自身重力作用恢复到初始状态。且只有健身者有足够的力量使其运动才能进行进一步的反应，这无疑给人们的使用设置了门槛。同时，娱乐健身过程中人与器械只有单一交互且一些健身器材对于普通人过于专业，使普通人难以体验拳击的乐趣。 

例如200610170961公开了一种电动拳击练习靶，只有躯干部位，用变速电机通过齿轮驱动用牛皮包裹的海绵包，变速电机有高、中、低三个速度，使用过程中练习者调节电机速度，可以击打到牛皮包裹的海绵包的不同部位，此类拳击健身器械没有实现真正意义上的人机互动；还有一类人型的拳击健身器械，每条手臂可以固定实现单一的拳击动作但两条手臂相互制约，例如88102378公开了一种自动拳击机，它有带关节的臂可以模拟拳击收拳和击拳动作，它的上臂为平行四边形连杆系，可在与机器躯干的连接点上屈伸，另外一个肩可在支持机器的立柱上旋转，触动平的四边形连杆系，当一肩向前时上面安 装的臂前伸，而另肩后退时上面的臂收回，一个使肩旋转的电机由控制系统促动，此类拳击健身器械出拳僵硬、套路固定。 

为实现娱乐健身器械的人产生丰富交互和实现真正意义上的器械与人交互对打，本发明提出一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，该器械为自主动力的娱乐健身器械，尤其是趣味拳击类健身器械，是它具有等成年人尺寸的人形结构；它拥有自主动力，使用一个直流电机驱动一条手臂实现直拳、摆拳两个动作；它可对用户的击打做出直拳和摆拳的组合动作，增强娱乐健身活动的趣味性，此外它具有低成本、高性价比和易于普及的优点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，该器械为等人器械分为手臂、上机架、下机架三部分；本发明器械的身体支架由上脊柱支架和下体支承架组成；器械手臂由链轮传动机构、大臂曲柄摇杆机构、槽轮机构、不完全齿轮传动机构、小臂曲柄摇杆机构五部分组成；该器械使用一个直流电机驱动一条手臂实现直拳、摆拳两个动作，可对用户的击打做出直拳和摆拳的组合动作，具有很强的娱乐趣味性。 

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，该器械融合了槽轮机构和不完全齿机构同时配合两套连杆系统，手臂可实现单轴输入单一动力而做出两套不同动作，当使用者站在器械前，接通电源后即可拥有一段紧张而刺激的拳击对打器对打经历；本发明中手臂电机为同向匀速转动，传送转矩小于 3.6N·m，选用链结较小链条其传动比为1:1；链传动是由装在平行轴上的主、从动链轮和绕在链轮上的环形链条组成。 

大臂为曲柄摇杆机构，其大臂曲柄旋转180°，大臂从初始极限位置摆到终止极限位置，对应实物大臂实现一个出拳动作，大臂曲柄再旋转180°，大臂回到初始极限位置，对应实物大臂实现一个收拳动作。 

槽轮机构每个间歇时间相等，在拨盘上设置两个圆柱销，两个圆柱销中心与拨盘中心连线的夹角β=180°；拨盘匀速转动两个圆柱销分别拨动槽轮转动及停歇；由于夹角β=180°，槽轮两次间歇时间相同；一个圆柱销出槽后到另一个圆柱销进槽前为槽轮的第一个停歇时间，该时间对应于拨盘转过（180°-90°）的角度；另一个圆柱销出槽到下一个圆柱销进槽为从动槽轮的第二次停歇时间，该时间对应于拨盘转过(180°-270°)的角度。两个间歇时间完全相同，与不完全齿机构配合，实现直拳和摆拳的拳击动作。 

不完全齿轮为主动齿轮，小齿轮为从动齿轮，当不完全齿轮的有齿部分与小齿轮的齿啮合，推动小齿轮转动；当不完全齿轮的有齿部分与小齿轮脱离，小齿轮停歇不动。不完全齿轮与小齿轮的传动比为8:3。不完全齿轮的有齿部分为两段，一段为52°，圆整为个11齿；另一段为84°，圆整为个18齿。当11个齿与小齿轮啮合，小齿轮转动角约为138°；当18个齿与小齿轮啮合，小齿轮的转动角约为224°，那么138°、224°则分别对应小臂曲柄所转动的两个角度。 

小臂曲柄摇杆机构中的小臂曲柄旋转138°，小臂摇杆从初始极限位置摆到终止极限位置，对应实物小臂由摆拳状态摆到直拳状态；小 臂曲柄旋转222°，摇杆回到初始极限位置，对应实物小臂从直拳状态回到摆拳状态。 

至此一条手臂完成一个运动循环的转动情况如下表所示。 

本发明采用延时电路控制手臂动作，实现与用户交互对打，当用户击打本发明胸部区域，接触式延时开关开启，接通一定时间，本发明手臂依照直拳→摆拳的循环顺序开始还击，延时开关断开后停止，等待用户的下一次攻击。通过以上控制，实现对拳击运动的模拟。臂在运动过程中有一定的冲击，发出有规律的金属撞击声，从声音上给使用者铿锵有力的感觉。 

与传统拳击对打器械相比，本发明具有以下优点： 

1、本发明器械全高为一个成年人身高，各部分结构长度参数均符合人体参数统计标准，外形经过工业设计更加紧凑，另外该人形器械的手臂使用了一种新型设计，实现单轴输入单一动力并打出两套不同拳法的特点。 

2、通过延时接触式开关，控制直流电机的开启与停止，通过设定延时接触式开关的开启时间可得到不同拳种的相互组合，能使练习者体验丰富有趣的拳击人机交互体验。 

3、该器械可对用户的击打做出直拳和摆拳组合动作，增强娱乐 健身活动的趣味性，此外它具有低成本、高性价比和易于普及的优点。 

附图说明

图1为拳击对打器械的三维结构示意图； 

图2为拳击对打器械的手臂结构剖视图； 

图3为拳击对打器械的大臂曲柄摇杆机构原理图； 

图4为拳击对打器械手臂槽轮结构图； 

图5为拳击对打器械手臂拨盘结构图； 

图6为拳击对打器械手臂不完全齿轮的结构图； 

图7为拳击对打器械手臂的小齿轮的结构图； 

图8为拳击对打器械手臂的小臂曲柄摇杆机构原理图； 

图9为拳击对打器械手臂身体支架上脊柱支架三维模型图； 

图10为拳击对打器械手臂身体支架下体支撑架三维模型图； 

图11为拳击对打器械手臂身体支架三维模型图。 

图中：1、手臂2、胸部区域3、上脊柱支架4、电机5、链轮6、大臂曲柄7、大臂连杆8、大臂9、小臂曲柄10、小臂连杆11、小臂12、小齿轮13、不完全齿轮14、槽轮15、拨盘。 

具体实施方式

以下将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。 

如图1所示为趣味拳击对打器械的三维结构示意图，图2为趣味拳击对打器械的手臂结构剖视图，该对打器械上部结构由手臂1、胸部区域2、上脊柱支架3组成；器械手臂由链轮传动机构、大臂曲柄摇杆机构、小臂曲柄摇杆机构、不完全齿轮传动机构、槽轮机构、五部分组成；其中链轮传动机构由电机4和链轮5组成，手臂底板用矩 形板且底板一侧有一矩形缺口电机4通过轴承与底板固连，电机4同时与一个链轮同轴并固连并通过驱动轴带动链轮5转动；大臂曲柄摇杆机构由大臂曲柄6、大臂连杆7、大臂8组成，大臂曲柄6通过销轴与大臂连杆7连接，大臂8通过销轴配合固定在大臂连杆7与机架上，大臂曲柄6一端与链轮5通过键同轴固定连接在一起；小臂曲柄摇杆机构由小臂曲柄9、小臂连杆10和小臂11组成，小臂曲柄9与小臂连杆10通过销轴连接，小臂11与大臂8和小臂连杆10通过螺栓连接，小臂11与大臂8之间为间隙配合；不完全齿轮传动机构由小齿轮12和不完全齿轮13组成，不完全齿轮13由传动轴驱动并与小齿轮12发生周期性啮合；槽轮机构由槽轮14和拨盘15组成，拨盘15安装于电机轴并固连且拨盘15通过圆柱销间歇性带动轮槽14转动。 

如图3所示为拳击对打器械的大臂曲柄摇杆机构原理图，为减轻手臂质量和方便手臂与上脊柱支架3的连接和减小手臂运动的惯性力，将手臂安装在上脊柱支架3上其等效于一个悬臂梁模型；大臂曲柄摇杆机构设置在大臂8的一侧，两个链轮之间用链条连接；大臂摇杆由大臂8一端充当，大臂8另一端与底板通过轴和轴承连接，此轴与电机4同轴布置在矩形缺口的另一侧；大臂曲柄6长31.8mm、大臂连杆7长168.0mm、大臂摇杆长45mm，两个固定铰链之间的距离为168.36mm；大臂曲柄6旋转180°，大臂从初始极限位置Ⅰ摆到终止极限位置Ⅱ，对应拳击打击器械实现一个出拳动作；大臂曲柄6再旋转180°，大臂8回到初始极限位置Ⅰ，对应拳击打击器械实现一个 收拳动作。 

如图4所示为拳击对打器械手臂槽轮结构图，槽轮机构中的槽轮14有四个槽，相邻槽的中心线夹角90°均布在同一平面；槽轮14和不完全齿轮13安装于同一轴且与此轴固定连接，此轴安装于大臂8上并和拨盘15装配固定；各槽的入口内侧全部打磨为圆弧方便拨盘圆柱销进入，锁止弧应足够光滑；槽轮14厚度为10mm，采用线切割方法加工。 

如图5所示为拳击对打器械手臂拨盘结构图，槽轮机构中的拨盘15和槽轮14通过拨盘15上的圆柱销轴，拨盘15由电机4带动的轮轴驱动，采用线切割加工保证精度。 

如图6所示为拳击对打器械手臂不完全齿轮的结构图，不完全齿机构中的不完全齿轮13有两段有齿部分，第一段角度为52°，第二段角度为84°；两段有齿部分的第一个齿全部打磨成圆角，无齿部分也为两段，较大一段用一段圆弧替代。 

如图7所示为拳击对打器械手臂的小齿轮的结构图，不完全齿机构中的小齿轮12齿数n=30，并与不完全齿轮13相互配合；小齿轮12和小臂曲柄9一端处于同一轴且固定连接；此小齿轮12与电机4设置在同一侧，小臂曲柄9设置在另一侧；小臂曲柄摇杆机构中的摇杆由小臂11充当，小臂11由正方形截面的管制材料。 

如图8所示为拳击对打器械手臂的小臂曲柄摇杆机构原理图，其小臂曲柄9长30mm，小臂连杆10长196mm，小臂摇杆长127mm，两个固定铰链之间的距离为100mm，各个杆件之间通过销轴连接。 

如图9所示为拳击对打器械手臂身体支架上脊柱支架三维模型图，图10为拳击对打器械手臂身体支架下体支撑架三维模型图，本发明胸部区域2由两块近似平行四边形的板构成，板用U型钢与上脊柱支架相连，延时接触式开关的两部分分别布置在木板和上脊柱支架上；身体支架由“上脊柱支架”和“下体支撑架”组成；上脊柱支架顶部是一个工字型，底部为矩形，顶部和底部由一根截面为正方形的铝型材连接；下体支撑架顶部是和上脊柱支架底部等大小的矩形，中间部位搭建一个矩形平台放置电源，其底部为与顶部等宽、长度是其三倍的矩形以防止向后倾倒；矩形两侧各有一个三角形以防止向两侧倾倒。 

Claims (8)

1.本发明涉及一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：该对打器械上部结构由手臂（1）、胸部区域（2）、上脊柱支架（3）组成；器械手臂由链轮传动机构、大臂曲柄摇杆机构、小臂曲柄摇杆机构、不完全齿轮传动机构、槽轮机构、五部分组成；其中链轮传动机构由电机（4）和链轮（5）组成，手臂底板用矩形板且底板一侧有一矩形缺口电机（4）通过轴承与底板固连，电机（4）同时与一个链轮同轴并固连并通过驱动轴带动链轮(5)转动；大臂曲柄摇杆机构由大臂曲柄(6)、大臂连杆(7)、大臂(8)组成，大臂曲柄(6)通过销轴与大臂连杆(7)连接，大臂(8)通过销轴配合固定在大臂连杆(7)与机架上，大臂曲柄(6)一端与链轮(5)通过键同轴固定连接在一起；小臂曲柄摇杆机构由小臂曲柄(9)、小臂连杆(10)和小臂(11)组成，小臂曲柄(9)与小臂连杆(10)通过销轴连接，小臂(11)与大臂(8)和小臂连杆(10)通过螺栓连接，小臂(11)与大臂(8)之间为间隙配合；不完全齿轮传动机构由小齿轮(12)和不完全齿轮(13)组成，不完全齿轮(13)由传动轴驱动并与小齿轮(12)发生周期性啮合；槽轮机构由槽轮(14)和拨盘（15）组成，拨盘（15）安装于电机轴并固连且拨盘（15）通过圆柱销间歇性带动轮槽（14）转动。

2.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：为减轻手臂质量和方便手臂与上脊柱支架（3）的连接和减小手臂运动的惯性力，将手臂安装在上脊柱支架（3）上其等效于一个悬臂梁模型；大臂曲柄摇杆机构设置在大臂（8）的一侧，两个链轮之间用链条连接；大臂摇杆由大臂(8)一端充当，大臂(8)另一端与底板通过轴和轴承连接，此轴与电机(4)同轴布置在矩形缺口的另一侧；大臂曲柄(6)旋转180°，大臂从初始极限位置Ⅰ摆到终止极限位置Ⅱ，对应拳击打击器械实现一个出拳动作；大臂曲柄(6)再旋转180°，大臂(8)回到初始极限位置Ⅰ，对应拳击打击器械实现一个收拳动作。

3.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：槽轮机构中的槽轮(14)有四个槽，相邻槽的中心线夹角90°均布在同一平面；槽轮(14)和不完全齿轮(13)安装于同一轴且与此轴固定连接，此轴安装于大臂(8)上并和拨盘(15)装配固定；各槽的入口内侧全部打磨为圆弧方便拨盘圆柱销进入，锁止弧应足够光滑。

4.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：槽轮机构中的拨盘(15)和槽轮(14)通过拨盘(15)上的圆柱销轴，拨盘(15)由电机(4)带动的轮轴驱动。

5.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：不完全齿机构中的不完全齿轮(13)有两段有齿部分；两段有齿部分的第一个齿全部打磨成圆角，无齿部分也为两段，较大一段用一段圆弧替代。

6.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：不完全齿机构中的小齿轮(12)与不完全齿轮（13）相互配合；小齿轮（12）和小臂曲柄（9）一端处于同一轴且固定连接；此小齿轮（12）与电机（4）设置在同一侧，小臂曲柄（9）设置在另一侧；小臂曲柄摇杆机构中的摇杆由小臂（11）充当，小臂（11）由正方形截面的管制材料。

7.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：拳击对打器械手臂的小臂曲柄摇杆机构中各个杆件之间通过销轴连接。

8.根据权利要求1所述的一种用于娱乐健身的趣味拳击对打器械，其技术特征在于：胸部区域（2）由两块近似平行四边形木板构成，木板用U型钢与上脊柱支架相连，延时接触式开关的两部分分别布置在木板和上脊柱支架上，木板上粘贴EVA材料，最外面一层涂刷金属色的颜料；身体支架由“上脊柱支架”和“下体支撑架”组成；上脊柱支架顶部是一个工字型，底部为矩形，顶部和底部由一根截面为正方形的铝型材连接；下体支撑架顶部是和上脊柱支架底部等大小的矩形，中间部位搭建一个矩形平台放置电源，其底部为与顶部等宽、长度是其三倍的矩形以防止向后倾倒；矩形两侧各有一个三角形以防止向两侧倾倒，下体支撑架使用货架型钢方便搭建且降低了成本。

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