CN105396264B - 一种具有发电功能的全拟态健身车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有发电功能的全拟态健身车，包括：支座、车架、中央处理装置、传感器系统、发电蓄电系统、车架角度调节装置、无级变速系统。本发明能够完全模拟骑行的真实状态，并且使用者在锻炼的同时可以通过发动机发电并储存在蓄电池中，本发明还具有噪音小、磨损小的优点。

Description

一种具有发电功能的全拟态健身车
技术领域
本发明涉及健身器械领域，特别是一种具有发电功能的全拟态健身车。
背景技术
健身车在运动科学领域又叫做“功率自行车”，分为直立式、背靠式(也称为卧式)健身车两种，可以调整运动时的强度，起到健身的效果，所以人们把它称为健身车。属于典型的模拟户外运动的有氧健身器材，亦被称为心肺训练器材。主要是通过身体较长时间，适当强度的运动来促进心血管的运动，加快新陈代谢，增强心脏和肺部功能，从而改善人体的体质。
健身车很多年前就出现在市场上了。按健身车的结构可分为两种：一是采用飞轮加摩擦组件的结构，这种结构的主要缺点是磨损大、有噪音。二是采用电磁阻力结构，但电能没有贮存。
目前市面上的健身车只能模拟骑行时的动作，实际骑行中，往往会遇到上下坡、凹坑、石块等障碍，而在健身车上无法模拟这种骑行的体验。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明提供了一种具有发电功能的全拟态健身车。
一种具有发电功能的全拟态健身车，包括：支座、中央处理装置，支座上设有车架、脚踏曲柄、发电蓄电系统、无级变速系统、车架角度调节装置，其中，无级变速系统与车架相连，车架上设有车座、车把和传感器系统，车把设有刹车把手；
传感器系统包括：用于采集电压数据的发电机电压传感器、车架角度传感器、车把方向传感器、刹车力度传感器，传感器系统与中央处理装置相连；
中央处理装置包括：处理器，处理器上分别连有存储器和显示屏。
进一步地，发电蓄电系统包括：发电机、蓄电池，发电机与蓄电池相连，蓄电池实现对发电机产生的电能的储存。
进一步地，无级变速系统包括：主动轮、从动轮、伸缩轴、圆柱销，主动轮3设置于脚踏曲柄的中轴上，从动轮与主动轮的侧面相贴合，从动轮、伸缩轴、发电机依次相连；设置于车架上的圆柱销位于调速拔叉导轨内，调速拔叉卡接于伸缩轴上，使得调速拔叉能够随着车架的倾角变化调节伸缩杆的长短。
进一步地，车架角度调节装置包括：步进电机，车架底设有车架角度调节齿轮，步进电机自带的传动轴上设有齿轮，该齿轮与角度调节齿轮相啮合；步进电机与中央处理装置相连。
进一步地，传感器系统还包括：车把上下角度传感器和设置在车把上的心率传感器。
进一步地，中央处理装置设置于车把上，中央处理装置还设有外置接口组，外置接口组由：USB接口和电话卡接口组成。
进一步地，还包括:UPS电源转换器，UPS电源转换器与蓄电池相连，UPS电源转换器上设有输出插座。
进一步地，处理器设有RJ45网络连接口。
进一步地，处理器上分别连有话筒接口和耳机接口。
进一步地，车把上设有游戏手柄，游戏手柄与中央处理装置相连。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本装置可以完全模拟骑行遇到的上下坡、障碍物等时的状态，更具真实
感和趣味性，用户体验感好。
2.本装置在使用时可以通过发电机发电并把产生的电能储存在蓄电池中，节能环保。
3.本装置采用无级变速，相比现有的飞轮加摩擦组件的结构磨损和噪音更小。
4.显示屏从视觉上增加了骑行的真实感，还可以通过网络发起互动。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的电路结构框图。
其中，附图中标记对应的零部件名称为：1-中央处理装置，2-车把，3-主动轮，4-从动轮，5-调速拔叉，6-伸缩轴，7-发电机，8-车架角度调节齿轮，9-步进电机，10-UPS电源转换器，11-电源输出插座，12-蓄电池，13-支座，14-圆柱销，15-车架，16-车把方向传感器，17-车把上下角度传感器，18-游戏手柄，19-心率传感器，20-刹车把手，21-刹车力度传感器，22-外置接口组，23-RJ45网络连接口，24-脚踏曲柄。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
如图1和图2所示的一种具有发电功能的全拟态健身车，包括：支座13、中央处理装置1，支座13上设有车架15、脚踏曲柄24、发电蓄电系统、无级变速系统、车架角度调节装置，其中，无级变速系统与车架15相连，使得无级变速系统能够根据车架15的角度改变速度。车架15上设有车座、车把2和传感器系统，车把2设有刹车把手20。
传感器系统包括：用于采集电压数据的发电机电压传感器、车架角度传感器、车把方向传感器16、刹车力度传感器21、车把上下角度传感器17，传感器系统与中央处理装置1相连。
中央处理装置1包括：处理器，处理器上分别连有存储器和显示屏。
车架角度调节装置包括：步进电机9，车架15底设有车架角度调节齿轮8，步进电机9自带的传动轴上设有齿轮，该齿轮与角度调节齿轮相啮合，即步进电机9用来控制车架15角度的调整，步进电机9与中央处理装置1相连。
无级变速指可以连续获得变速范围内任何传动比的变速系统，通过无级变速可以得到传动系统与动力源工况的最佳匹配。本实施例中，无级变速系统包括：主动轮3、从动轮4、伸缩轴6、圆柱销14，主动轮3设置于脚踏曲柄24的中轴上，使得人在蹬动脚踏曲柄24时，主动轮3能够以主动轮3的中轴的轴线为中心的旋转，模拟真实自行车的结构。从动轮4与主动轮3的侧面相贴合，从动轮4、伸缩轴6、发电机7依次相连；设置于车架15上的圆柱销14位于调速拔叉5导轨内，调速拔叉5卡接于伸缩轴6上，使得调速拔叉5能够随着车架15的倾角变化调节伸缩杆的长短，进而调节从动轮4与主动轮3相接处的位置，达到模拟真是骑行时遇到上、下坡的情况。
车把2上设有用于检测心率数据的心率传感器19，心率传感器19与处理器电连接。心率传感器19用于监测健身者的心率，提示健身者控制运动强度。
中央处理装置1设置于车把2上，便于使用者观察显示屏。
UPS电源转换器10即不间断电源转换器，是通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的装置。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向蓄电池12充电，当市电中断(事故停电)时，立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏，UPS设备对电压过高或电压过低都能起到一定的保护作用。本实施例中，UPS电源转换器10与蓄电池12相连，其作用是把蓄电池12的直流源电转换成220V的交流电源。
本实施例还包括：电源插座，电源插座与UPS电源转换器10。电源插座用于给本实施例中的各个电器元件提供电源。
本实施例中，中央处理装置1设置于车把2上，中央处理装置1还设有外置接口组22，外置接口组22由：USB接口和电话卡接口组成，使得本发明既可以通过USB传输线与外部设备进行数据交互，也可以通过4G网络或其他移动网络上网。
本实施例中，还包括:UPS电源转换器10，UPS电源转换器10与蓄电池12相连，UPS电源转换器10上设有输出插座。
处理器上连有RJ45网络连接口23，使得中央处理装置1可以连入互联网，使用者可以通过网络与其他人互动。
处理器上分别连有话筒接口和耳机接口，便于与其他互动者交流沟通，更具趣味性。
车把2上设有游戏手柄18，游戏手柄18与中央处理装置(1)相连，可以通过车把2上的游戏手柄18进行游戏，十分方便。
实际使用中，健身车与处理器相连时，显示屏上会显示虚拟的骑行场景，通过采样上述各个传感器的数据，模拟骑行时的前进、变向、加速、减速、上坡、下坡、通过孔洞和石块等情况，中央处理装置1还可以通过记录的速度值和时间计算出虚拟自行车的行驶距离。
蹬动脚踏曲柄24时，处理器根据发电机7的电压传感器的数值计算初速度、加速度、重力分量，计算出虚拟自行车的前进速度。同样，通过监测刹车力度传感器21，可以计算出虚拟自行车的减速过程。
下面针对模拟实际骑行过程中的各种路况进行详细阐述：
当在虚拟的平路上骑行时，从动轮4在主动轮3的中间位置，骑行力量与平常在平路上骑车相当。当在虚拟上坡时，处理器会根据坡度的不同驱动步进电机9旋转一定角度，步进电机9上的齿轮通过车架15上的角度调节齿轮带动车架15向后倾斜一定的角度，车架15上的圆柱销14带动调速拔叉5，调速拔叉5调节伸缩轴6，从动轮4向主动轮3的外围移动，从动轮4转速变快，受发电机7磁阻力影响，增加骑行所需力量。坡度越大，骑行所需的力量也越大。
当虚拟下坡时，情形与虚拟上坡相反，骑行力减小。坡度越小，骑行所需的力量也越小。
车架15轴上的车架15方向角度传感器，输出角度数据并存储在存储器中，当从坡路恢复到平路时，处理器会根据车架角度传感器的数值，发出调节指令给步进电机9，调整到与虚拟场景相应的倾角。
当需要刹车时，处理器会根据刹车力度传感器21的力度数据来改变健身车速度。
车把方向传感器16感知骑行时的方向改变，从而调节显示屏上的场景，更具真实感。
当要模拟骑行中遇到路上有石块时，处理器驱动步进电机9产生一个瞬间向后倾再恢复的动作。
当要模拟骑行中路上有孔洞时，处理器会根据孔洞的大小发出指令驱动步进电机9产生一个瞬间向前倾再恢复的动作。
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，包括：支座（13）、中央处理装置（1），支座（13）上设有车架（15）、脚踏曲柄（24）、发电蓄电系统、无级变速系统、车架（15）角度调节装置，其中，无级变速系统与车架（15）相连，车架（15）上设有车座、车把（2）和传感器系统，车把（2）设有刹车把手（20）；
传感器系统包括：用于采集电压数据的发电机电压传感器、车架角度传感器、车把方向传感器（16）、刹车力度传感器（21），传感器系统与中央处理装置（1）相连；
中央处理装置（1）包括：处理器，处理器上分别连有存储器和显示屏；
发电蓄电系统包括：发电机（7）、蓄电池（12），发电机（7）与蓄电池（12）相连；
无级变速系统包括：主动轮（3）、从动轮（4）、伸缩轴（6）、圆柱销（14），主动轮（3）设置于脚踏曲柄（24）的中轴上，从动轮（4）与主动轮（3）的侧面相贴合，从动轮（4）、伸缩轴（6）、发电机（7）依次相连；设置于车架（15）上的圆柱销（14）位于调速拔叉（5）导轨内，调速拔叉（5）卡接于伸缩轴（6）上，使得调速拔叉（5）能够随着车架（15）的倾角变化调节伸缩杆的长短。
2.根据权利要求1所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，车架（15）角度调节装置包括：步进电机（9），车架（15）底设有车架角度调节齿轮（8），步进电机（9）自带的传动轴上设有齿轮，该齿轮与角度调节齿轮相啮合；步进电机（9）与中央处理装置（1）相连。
3.根据权利要求2所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，传感器系统还包括：车把上下角度传感器（17）和设置在车把（2）上的心率传感器（19）。
4.根据权利要求3所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，中央处理装置（1）设置于车把（2）上，中央处理装置（1）还设有外置接口组（22），外置接口组（22）由：USB接口和电话卡接口组成。
5.根据权利要求4所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，还包括:UPS电源转换器（10），UPS电源转换器（10）与蓄电池（12）相连，UPS电源转换器（10）上设有输出插座。
6.根据权利要求5所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，处理器设有RJ45网络连接口（23）。
7.根据权利要求6所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，处理器上分别连有话筒接口和耳机接口。
8.根据权利要求7所述的一种具有发电功能的全拟态健身车，其特征在于，车把（2）上设有游戏手柄（18），游戏手柄（18）与中央处理装置（1）相连。
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