CN108355301A - 一种智能配重健身器 - Google Patents
一种智能配重健身器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108355301A CN108355301A CN201810227002.2A CN201810227002A CN108355301A CN 108355301 A CN108355301 A CN 108355301A CN 201810227002 A CN201810227002 A CN 201810227002A CN 108355301 A CN108355301 A CN 108355301A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- counterweight
- spring
- movement
- control centre
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 140
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 9
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 9
- 238000012549 training Methods 0.000 description 9
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 6
- 230000036541 health Effects 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 206010024453 Ligament sprain Diseases 0.000 description 2
- 208000010040 Sprains and Strains Diseases 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
- A63B21/00—Exercising apparatus for developing or strengthening the muscles or joints of the body by working against a counterforce, with or without measuring devices
- A63B21/06—User-manipulated weights
- A63B21/072—Dumb-bells, bar-bells or the like, e.g. weight discs having an integral peripheral handle
- A63B21/075—Dumb-bells, bar-bells or the like, e.g. weight discs having an integral peripheral handle with variable weights, e.g. weight systems with weight selecting means for bar-bells or dumb-bells
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C23/00—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems
- G08C23/04—Non-electrical signal transmission systems, e.g. optical systems using light waves, e.g. infrared
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Physical Education & Sports Medicine (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Abstract
本发明公开了一种智能配重健身器,包括杠铃杆,弹簧运动模块,电机运动模块,连接杠铃杆与测力反馈模块、测力反馈模块与弹簧运动模块、弹簧运动模块与电机运动模块的连接装置,用于测量连接装置上拉力的测力反馈模块,用于测量连接装置速度的测速反馈模块,控制中心模块;所述测速反馈模块、测力反馈模块、电机运动模块与可无线控制的控制中心模块电连接;该发明消除了装卸哑铃片的不便,实现了无极配重,降低了配重所需重量和体积,并可保障健身者的安全。
Description
技术领域
本发明涉及健身器材技术领域,具体地说涉及一种智能配重健身器。
背景技术
随着生活水平的不断提高,人们越来越重视自身健康,也有越来越多的人开始参加健身训练。健身训练的类型主要分为两种,一是如跑步、骑行等类型的有氧训练,二是如卧推、深蹲等类型的无氧训练。随着科技的发展,几乎所有的有氧健身训练设备都已经实现了智能化和自动化,如跑步机、登山机、椭圆仪等,可以智能的调节阻力的大小并记录健身的数据。但是所有的无氧运动健身器材都依然采用重物配重的方法提供阻力,而没有实现阻力的智能化选择和控制。例如,在进行卧推或深蹲等健身动作前,健身者需要手动将一定重量的哑铃片拆下或者装上,从而达到目标配重。然而,拆装哑铃片很不方便,会导致健身效率降低,训练间隙不能充分休息。由于哑铃片配重是离散的,拆装哑铃片的方式不能实现无极配重。此外,在无氧训练过程中,健身者可能会出现体能不足的情况。由于配重重量确定不变,所以健身者可能无法通过自身力量将训练器械推起。如在完成卧推或者深蹲等动作时发生力竭,且周围无人保护或者帮助,健身者重则可能出现生命危险,轻则可能扭伤关节或者肌肉,带来严重的损失。
专利号为ZL201510725680.8的中国发明专利提供了一种健身器材配重系统及方法,其系统包括转换连接器,其与所述健身器材的运动部件相连,用于将所述运动部件的运动位移转化为特定形式的配重位移;可控阻力装置,其与所述转换连接器相连,用于对所述配重位移施加位移阻力以实现所述健身器材的配重;阻力控制装置,其与所述可控阻力装置相连,用于控制所述可控阻力装置输出的所述位移阻力的大小。其主要的缺陷有:1、文件中记载,所述电机的旋转轴与所述旋转机构的旋转轴固定连接,所述电机通过自身的旋转力矩来对所述旋转机构的旋转轴的旋转施加阻力,即电机的旋转与旋转机构是固定连接的,配重系统通过电机直接输出力矩来提供所需的配重;这种控制电机的方法在实际设计和生产中不合理,不方便实现;2、该专利的健身器材配重系统是为划船器提供智能配重,不能为杠铃杆提供配重;3、该专利没有提出针对健身者出现力竭情况的安全保护的概念,健身者在训练中发生力竭是一个非常危险的状态,如在完成卧推或者深蹲等动作时发生力竭,健身者重则可能出现生命危险,轻则可能扭伤关节或者肌肉,带来不必要的损失。
类似的专利还有如CN101007205A,CN101450246B的中国专利以及US4842274的美国专利。
CN101007205A提供了一种应用于健身器材的可程序控制阻力装置,其包括有一控制单元,该控制单元包括一控制面板可供使用者输入设定值及一微处理器及其所附属的电路板,所述微处理器及其所附属的电路板通过预设的运动管理程序及电路以供各组件感测、电路驱动及控制面板各控制开关操作,以可接受输入讯号及输出控制讯号;一驱动机构,该驱动机构包括有一马达、一驱动装置,所述驱动装置枢接有一卷筒,可供索绳缠绕,并通过一马达驱动所述驱动装置,且所述马达与控制单元连接;一力量量测装置,设于索绳装置与控制单元之间,可量测所述索绳装置的力量,并输出讯号至控制单元的微处理器。CN101007205A给出的装置不带有测速反馈模块,所以该装置只能通过判断当前电机的运动速度是否异常来判断阻力加载端的运动状态是否失速。由于电机的运动速度是一个受控量,并非严格等于阻力加载端的运动速度,所以利用该指标来判断失速具有极大风险,不便于健身器安全性的实现。
CN101450246B的中国专利提供的是一种阻力调整装置,其包括:一储能单元,接收并储存一电能,以提供该阻力调整装置操作;一第一阻抗调变单元,电连接于该储能单元,用以控制该储能单元的储存电能状态;一阻力设定单元,输出一控制信号;以及一控制单元,分别电连接于该阻力设定单元、该第一阻抗调变单元及该储能单元,并依据接收该控制信号控制该第一阻抗调变单元的操作,以调整该储能单元的储存电能状态;其中依据该储能单元的储存电能状态,而使该阻力调整装置产生一第一阻力。该专利的主要适用对象为健身用脚踏车或者踏步机,这些健身器提供的阻力方向时刻与运动方向相反。此外,该专利主要采用储能单元的储存电能状态来实现相应运动阻力的加载,阻力大小受到储能状态的影响。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的缺陷,提供一种智能配重健身器,健身者可通过遥控器选择目标的配重,可无线控制的控制中心模块接收到目标配重信息后,根据测力反馈模块以及测速反馈模块的测量情况,智能调控弹簧或弹簧组的伸长,从而实现目标配重。若在运动过程中检测到健身者出现体能不足的情况,可及时降低配重以消除危险。该发明消除了装卸哑铃片的不便,实现了无极配重,可保障健身者的安全,并可降低配重所需重量和体积。
为了实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种智能配重健身器,包括杠铃杆,弹簧运动模块,电机运动模块,连接杠铃杆与测力反馈模块、测力反馈模块与弹簧运动模块、弹簧运动模块与电机运动模块的连接装置,用于测量连接装置上拉力的测力反馈模块,用于测量连接装置速度的测速反馈模块,控制中心模块;所述测速反馈模块、测力反馈模块、电机运动模块与控制中心模块电连接;
测速反馈模块用于测量连接装置的转动速度,并将该运动速度反馈至控制中心模块;测力反馈模块用于测量智能配重健身器对杠铃杆的作用力大小,并将该作用力大小反馈于控制中心模块;所述控制中心模块用于接收健身者的目标配重值,并将需要的运动速度大小输入至电机运动模块,使得电机运动模块实现特定速度大小的运动;电机运动模块受控于控制中心模块,带动弹簧运动模块实现指定的伸长;弹簧运动模块通过弹簧达到目标伸长来实现对杠铃杆进行目标配重。
作为对上述技术方案的改进,所述控制中心模块的控制模式为遥控模式。
作为对上述技术方案的改进,所述控制中心模块为可无线控制的控制中心模块,所述智能配重健身器包括遥控器和可无线控制的控制中心模块,该遥控器用于向可无线控制的控制中心模块输入健身者的目标配重值,通过红外光、蓝牙或者wifi信号与可无线控制的控制中心模块进行数据传递。
作为对上述技术方案的改进,可无线控制的控制中心模块为单片机或者可编程逻辑控制器,能够接收一定频率的数据反馈输入,并对数据进行分析处理,计算得到当前电机运动模块应该实现的运动速度大小。运动速度的计算方法可以但不限于采用PID控制算法。
作为对上述技术方案的改进,电机运动模块为直流电机或者步进电机。
作为对上述技术方案的改进,所述连接装置为拉绳或其它的连接绳等。
作为对上述技术方案的改进,所述测力反馈模块包括但不限于电阻应变片。
作为对上述技术方案的改进,测速反馈模块为旋转编码器,通过联轴器与滑轮进行连接;该旋转编码器为增量式旋转编码器或绝对式旋转编码器。
作为对上述技术方案的改进,所述智能配重健身器还包括固定装置和设置于固定装置上的滑轮,固定装置将滑轮和电机运动模块固定于不可运动平面上;所述滑轮用于改变杠铃杆的运动方向,并将拉绳的直线运动线速度转变为可测量的旋转运动角速度。
作为对上述技术方案的改进,所述测速反馈模块设置在滑轮上以测量滑轮的转动速度。
作为对上述技术方案的改进,所述弹簧运动模块包含弹簧或弹簧组、分别设置于弹簧或弹簧组两端的前置弹簧固定板、后置弹簧固定板;在杠铃杆和电机的运动下,前置弹簧固定板、后置弹簧固定板之间达到一定距离,从而弹簧实现一定的伸长。智能配重健身器通过特定大小的弹簧或弹簧组伸长来实现对杠铃杆进行目标配重。
作为对上述技术方案的改进,不可运动平面为在健身环节中相对于地面不发生运动的固定底面。
与现有技术相比,本发明具有的优点和积极效果是:
本发明的智能配重健身器,健身者可遥控选择目标的配重,可方便地省去装卸哑铃片的环节。可无线控制的控制中心模块接收到目标配重信息后,根据测力反馈模块以及测速反馈模块的测量情况,智能调控弹簧或弹簧组的伸长,从而实现目标配重。可以时时监控健身过程的运动发力情况,若在运动过程中检测到健身者力竭的情况,可以及时降低或者消除配重以消除危险,从而保障健身者的人身安全。由于采用弹簧或弹簧组伸长提供拉力,降低了器械自重,便于器械的搬运和运输,节约了存放空间。该发明消除了装卸哑铃片的不便,实现了无极配重,可保障健身者的安全,并可降低配重所需的重量和体积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的组成结构示意图;
图2为本发明的电路连接结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1和2所示,本发明的智能配重健身器,包括杠铃杆1,弹簧运动模块,电机运动模块2,连接杠铃杆1与测力反馈模块3、测力反馈模块3与弹簧运动模块、弹簧运动模块与电机运动模块2的连接装置4,用于测量连接装置4上拉力的测力反馈模块3,用于测量连接装置4速度的测速反馈模块5,控制中心模块6;所述测速反馈模块5、测力反馈模块3、电机运动模块2与可无线控制的控制中心模块6电连接;
测速反馈模块5用于测量连接装置4的转动速度,并将该运动速度反馈至控制中心模块6;测力反馈模块3用于测量智能配重健身器对杠铃杆1的作用力大小,并将该作用力大小反馈于控制中心模块6;所述控制中心模块6用于输入的目标配重值,接收测速反馈模块5的转速测量值,接收测力反馈模块3的作用力大小测量值,并将需要的运动速度大小输入至电机运动模块2,使得电机运动模块2实现特定速度大小的运动;电机运动模块2受控于控制中心模块6,带动弹簧运动模块实现指定速度的运动;弹簧运动模块通过弹簧伸长来实现对健身用杠铃杆1进行目标配重。所述控制中心模块6的控制模式为遥控模式。
所述控制中心模块6为可无线控制的控制中心模块,所述智能配重健身器包括遥控器7和可无线控制的控制中心模块,该遥控器7用于向可无线控制的控制中心模块输入健身者的目标配重值,通过红外光、蓝牙或者wifi信号与可无线控制的控制中心模块进行数据传递;可无线控制的控制中心模块为单片机或者可编程逻辑控制器,能够接收一定频率的数据反馈输入,并对数据进行分析处理,计算得到当前电机运动模块应该实现的运动速度大小。运动速度的计算方法可以但不限于采用PID控制算法。
遥控器用于给可无线控制的控制中心模块输入健身者的目标配重值,实现可控的配重控制。遥控器可通过红外光、蓝牙或者wifi信号与可无线控制的控制中心模块进行数据传递。在进行数据传递之前,需要先建立遥控器与可无线控制的控制中心模块之间通信的通信协议。
可无线控制的控制中心模块为单片机或者可编程逻辑控制器,能够接收一定频率的数据反馈输入,并对数据进行分析处理,计算得到当前电机运动模块应该实现的运动速度大小。运动速度的计算方法可以采用PID控制算法。为了实现更加高效、精确的控制,单片机或者可编程逻辑控制器的运算速率要尽可能高、RAM存储空间尽可能大,建议选择晶振频率不低于12MHz的可无线控制的控制中心模块。如果选择单片机作为可无线控制的控制中心模块,则单片机的工作电压一般为5V,而电机运动模块的工作电压一般为220V,为了实现单片机对于电机运动模块的控制,需要在先将单片机输出的电平接入继电器,再通过继电器控制电机运动模块的启动或关闭。由于电机运动模块的响应速度要求较高,所以建议选择固态继电器。固态继电器的工作参数必须与电机运动模块的最大电流以及额定功率等参数相匹配。
电机运动模块2可由直流电机或者步进电机以及特定型号的减速器组成,可无线控制的控制中心模块可以通过PWM等方法对电机运动模块实现正、反向运动以及不同运动速度的时时控制。当电机正转时,将连接在电机运动模块与弹簧运动模块之间的连接装置收紧,则弹簧系统的伸长趋于增大;反之,当电机反转时,将连接在电机运动模块与弹簧运动模块之间的连接装置放松,则弹簧系统的伸长趋于减小。选择电机时,需要根据实现配重的最大值以及杠铃杆的运动速度大小,来设计确定电机的技术参数。例如,如果实现的目标配重最大值为20kg,杠铃杆的运动速度为15cm/s,电机的输出轴的半径为1cm,那么电机运动模块输出的额定扭矩应大于20kgf.cm,同时电机运动模块输出的额定转速应当大于15cm/s÷3.14÷1cm×60=289 rpm。
所述连接装置4为拉绳或其它的连接绳等。所述测力反馈模块3包括但不限于电阻应变片。测速反馈模块5为旋转编码器,可以但不限于通过联轴器与滑轮进行连接。
该旋转编码器为增量式旋转编码器或绝对式旋转编码器。所述智能配重健身器还包括固定装置8和设置于固定装置8上的滑轮9,固定装置8将滑轮9和电机运动模块2固定于不可运动平面10上;所述滑轮9用于改变杠铃杆1的运动方向,并将直线运动线速度转变为可测量的旋转运动角速度。
所述测速反馈模块5设置在滑轮9上以测量滑轮的转动速度。所述弹簧运动模块包含弹簧或弹簧组11、分别设置于弹簧或弹簧组11两端的前置弹簧固定板12、后置弹簧固定板13;在杠铃杆1和电机的运动下,前置弹簧固定板12、后置弹簧固定板13之间达到一定距离,从而弹簧组11实现一定的伸长。不可运动平面10为在健身环节中相对于地面不发生运动的固定底面。
智能配重健身器通过特定大小的弹簧伸长来实现对杠铃杆进行目标配重。弹簧或者弹簧组11、前置弹簧固定板12、后置弹簧固定板13固定的方式可以是焊接、铆接或者是挂钩连接等。弹簧或者弹簧组的极限拉力要大于智能配重健身器可实现的最大配重。由于配重的大小取决于弹簧或弹簧组的伸长,弹簧可以在一定范围内实现任意长度的伸长,所以配重的大小可以在一个区间内连续设定,即该方法可以实现无极配重。
弹簧或者弹簧组的选择对于实现配重的精度有重要影响。为了实现目标配重,弹簧或者弹簧组的伸长量相对于弹簧或弹簧组原长需要尽量大一些,因为弹簧或者弹簧组伸长越大,可无线控制的控制中心模块可能造成的超额反馈越小,即控制精度越高。但是弹簧或者弹簧组伸长越大,弹簧或者弹簧组发生拉断以及塑性变形的风险也越高,此外,占用健身器材内部的空间也越大,为健身器材小型化设计带来了麻烦。所以弹簧或者弹簧组伸长的范围,换言之弹簧或者弹簧组的劲度系数,必须按照实现配重的大小进行合理设计。
测力反馈模块利用拉力传感器测量绳索上的拉力,并按一定频率将拉力数值反馈于可无线控制的控制中心模块。测力反馈模块在拉力作用下不可伸长。可以但不限于采用电阻应变片测量悬臂梁变形的原理来设计拉力传感器。为了实现更精确的控制,测力反馈模块的测力频率应当尽可能的高;更高的测力频率会导致可无线控制的控制中心模块计算资源的过度占用,从而影响电机运动模块的精确控制以及测速反馈模块的精确测量。因此,根据人体的触觉感知反应时间,测力反馈模块的测量频率可以设计为10Hz左右。电机运动模块与弹簧运动模块,弹簧运动模块与测力反馈模块,测力反馈模块与杠铃杆之间通过连接装置进行机械连接。连接装置采用不可伸长的绳索。
电机运动模块以及滑轮通过固定装置固定于不可运动平面上,固定的方式可以采用焊接、铆接或者挂钩连接。
滑轮通过螺栓安装在固定装置上,固定装置通过铆接或者焊接等方式安装于不可运动平面上。连接弹簧固定板12和电机运动模块之间的绳索与滑轮产生无滑移的接触,从而滑轮可以将健身用杠铃杆的运动线速度转化为可测量的滑轮转动角速度。滑轮以及固定滑轮的装置在水平方向和垂直方向能够承受的最大拉力均要大于智能配重健身系统可实现的最大配重。
旋转编码器可以但不限于通过联轴器与滑轮进行连接。测速反馈装置测量得到滑轮的转动角速度,并将角速度表达为变化的电压数值,反馈于可无线控制的控制中心模块。为了降低成本,可以选择增量式旋转编码器而非更昂贵的绝对式旋转编码器。如果采用PWM方法控制电机运动模块的运动速度,则需要保证在控制周期内,有足够多的有效位移增量被可无线控制的控制中心模块捕捉到,这就要求旋转编码器的码盘的光栅间距足够小,一般而言,可以采用1000线左右的增量式旋转编码器。
健身者开始训练前,启动智能配重健身系统,并利用遥控器将目标配重输入可无线控制的控制中心模块。控制中心模块开始接收测速反馈模块和测力反馈模块测量得到的滑轮旋转速度以及系统产生的配重大小信息。当测力反馈模块测得的当前配重水平低于目标配重时,可无线控制的控制中心模块控制电机带动弹簧系统的前置弹簧固定板12向远离后置弹簧固定板13的方向运动;当测力反馈模块测得的当前配重水平高于目标配重时,可无线控制的控制中心模块控制电机带动弹簧系统的前置弹簧固定板12向趋近后置弹簧固定板13的方向运动;当测力反馈模块测得的当前配重水平与目标配重相当时,可无线控制的控制中心模块控制电机带动弹簧系统的前置弹簧固定板12与后置弹簧固定板13产生相同的运动速度。
在训练过程中,如果测力反馈模块测量得到当前配重水平突然下降或者测速反馈模块测量得到健身用杠铃杆垂直高度突然下降,则可判定健身者出现了力竭现象。此时,可无线控制的控制中心模块调低目标配重,并控制电机带动弹簧系统的前置弹簧固定板12向趋近后置弹簧固定板13,降低作用于健身用杠铃杆上的配重,从而保障健身者的人身安全。
与背景技术所提及的ZL201510725680.8的中国专利相比,有以下几点不同:
第一,该专利提出的阻力模式与本专利完全不同。健身配重系统的核心在于阻力的提供,而如该专利所述的“所述电机的旋转轴与所述旋转机构的旋转轴固定连接,所述电机通过自身的旋转力矩来对所述旋转机构的旋转轴的旋转施加阻力”,说明在该专利中,电机的旋转轴与旋转机构是固定连接的,系统通过电机直接输出的力矩来提供健身者所需的阻力或者配重。而本专利申请中,电机运动模块与滑轮并不直接相连,即,电机运动模块控制弹簧运动模块的伸长,利用弹簧的伸长而非电机直接输出的力矩来提供阻力。必须要指出的是,在实际的应用中,控制系统较难通过控制电机直接输出一个给定大小的力或力矩;相反,控制系统可以更容易地通过控制电机来输出某个特定的转速或位移。换言之,如本专利申请所述的配重产生方法在实际的设计和生产中更合理以及方便实现。
第二,如该专利的具体实施方案所述,该专利为划船器提供智能配重,而本专利申请主要为健身用杠铃杆提供配重。划船器的配重方式和杠铃杆的配重方式具有完全的不同:划船器所需的阻力与其旋转机构(专利中标号为121)的运动方向相反:当旋转机构运动方向发生改变时,配重系统需要输出的阻力方向也要发生改变。对于杠铃杆的配重,不论杠铃杆如何运动,其所需配重的方向一定为垂直朝下。此外,从健身领域的细分而言,划船机属于有氧运动范畴,杠铃式健身属于无氧运动范畴。如本专利申请背景部分所述,几乎所有的有氧健身器械都已经实现了电机控制以及智能配重,但是所有的无氧健身器械均没有实现电机控制以及智能配重。无氧健身器械没有实现智能配重的主要原因为其配重产生的原理(阻力方向恒定)与有氧器械配重产生的原理(阻力方向随运动方向而改变)完全不同,则无氧健身器械的配重智能化解决方案很难从原理上借鉴有氧健身器械的成熟经验。由于配重的提供方法和原理为专利的核心内容,所以本条差别意味着本专利申请和“一种健身器材配重系统及方法”专利在思路上有根本的不同。此外,无氧、有氧健身训练的配重特点差异以及着眼于这种差异而提出的智能配重方式也是之前专利所没有分析提炼出的。
第三,基于智能配重健身器,本专利申请提出了针对健身者力竭情况时实施安全保护措施的原理,之前专利中未见该原理。健身者在无氧训练中发生力竭是一个非常危险的状态,如在完成卧推或者深蹲等动作时发生力竭,健身者重则可能出现生命危险,轻则可能扭伤关节或者肌肉,带来不必要的损失。提供安全保护措施的原理以及技术方案是智能配重健身器的重要亮点以及创新点。
第四,该专利整体为一个原理性专利,并没有对具体部件进行细致说明,而本专利申请将每个部件的组成、工作原理进行了细化。具体的差别可以见系统的组成名以及实施方案。
与CN101007205A的中国专利技术相比,本申请提出的装置具有测量运动速度的测速反馈模块以及调节力量大小的弹簧运动模块。引入测速反馈模块的优势如下:正如专利CN101007205A摘要提出的,判断运动状态是否安全的一个重要指标在于运动是否发生失速。由于CN101007205A给出的装置不带有测速反馈模块,所以该装置只能通过判断当前电机的运动速度是否异常来判断阻力加载端的运动状态是否失速。由于电机的运动速度是一个受控量,并非严格等于阻力加载端的运动速度,所以利用该指标来判断失速具有极大风险,不便于健身器安全性的实现。本申请引入的测速反馈模块可以直接测量健身用杠铃杆的运动速度,从而可以直接判断阻力加载端的运动是否失速,而非采用电机运动速度来间接判断,便于健身器安全性的实现。此外,本申请引入的弹簧运动模块的优势如下:在实际的应用中,控制系统很难通过控制电机直接输出一个给定大小的力或输出一个给定大小的力矩;相反,控制系统可以很容易的控制电机输出某个特定的转速或位移,如果引入弹簧运动模块并将其与电机连接,则控制系统可以更容易地通过控制弹簧的伸长来控制输出力的大小。换言之,如本专利申请所述的配重产生方法在实际的设计和生产中更方便实现。
与CN101450246B的中国专利技术相比,本申请的健身装置提供的阻力方向恒定,不随运动方向变化而变化,而CN101450246B的技术方案主要适用对象为健身用脚踏车或者踏步机,这些健身器提供的阻力方向时刻与运动方向相反,所以在阻力实现的效果上有所不同。此外,对于CN101450246B的中国专利,其基本原理为:储能单元通过运动输入动能而储存电能;依据储能单元的储存电能状态,阻力调整装置产生对应的阻力大小。换言之,该专利中阻力大小与运动输入能量间接相关。本专利主要通过电机控制弹簧伸长量来提供阻力的大小,在不考虑健身者力竭的特殊情况下,阻力大小与运动输入状态无关。
Claims (10)
1.一种智能配重健身器,其特征在于:包括杠铃杆,弹簧运动模块,电机运动模块,连接杠铃杆与测力反馈模块、测力反馈模块与弹簧运动模块、弹簧运动模块与电机运动模块的连接装置,用于测量连接装置上拉力的测力反馈模块,用于测量连接装置速度的测速反馈模块,控制中心模块;所述测速反馈模块、测力反馈模块、电机运动模块与控制中心模块电连接;
测速反馈模块用于测量连接装置的转动速度,并将该运动速度反馈至控制中心模块;测力反馈模块用于测量智能配重健身器对杠铃杆的作用力大小,并将该作用力大小反馈于控制中心模块;所述控制中心模块用于接收健身者的目标配重值,并将需要的运动速度大小输入至电机运动模块,使得电机运动模块实现特定速度大小的运动;电机运动模块受控于控制中心模块,带动弹簧运动模块实现指定的伸长;弹簧运动模块通过弹簧达到目标伸长来实现对杠铃杆进行目标配重。
2.根据权利要求1所述的智能配重健身器,其特征在于:所述控制中心模块的控制模式为遥控模式。
3.根据权利要求2所述的智能配重健身器,其特征在于:所述控制中心模块为可无线控制的控制中心模块,所述智能配重健身器包括遥控器和可无线控制的控制中心模块,该遥控器用于向可无线控制的控制中心模块输入健身者的目标配重值,通过红外光、蓝牙或者wifi信号与可无线控制的控制中心模块进行数据传递。
4.根据权利要求3所述的智能配重健身器,其特征在于:可无线控制的控制中心模块为单片机或者可编程逻辑控制器。
5.根据权利要求1所述的智能配重健身器,其特征在于:电机运动模块为直流电机或者步进电机。
6.根据权利要求1所述的智能配重健身器,其特征在于:所述连接装置为拉绳。
7.根据权利要求1所述的智能配重健身器,其特征在于:所述测力反馈模块包括但不限于电阻应变片;所述测速反馈模块为旋转编码器。
8.根据权利要求6所述的智能配重健身器,其特征在于:所述智能配重健身器还包括固定装置和设置于固定装置上的滑轮,固定装置将滑轮和电机运动模块固定于不可运动平面上;所述滑轮用于改变杠铃杆的运动方向,并将拉绳的直线运动线速度转变为可测量的旋转运动角速度;所述测速反馈模块设置在滑轮上以测量滑轮的转动速度。
9.根据权利要求8所述的智能配重健身器,其特征在于:所述弹簧运动模块包含弹簧或弹簧组、分别设置于弹簧或弹簧组两端的前置弹簧固定板、后置弹簧固定板。
10.根据权利要求9所述的智能配重健身器,其特征在于:不可运动平面为在健身环节中相对于地面不发生运动的固定底面。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810227002.2A CN108355301B (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 一种智能配重健身器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810227002.2A CN108355301B (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 一种智能配重健身器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108355301A true CN108355301A (zh) | 2018-08-03 |
CN108355301B CN108355301B (zh) | 2019-09-20 |
Family
ID=63001046
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810227002.2A Active CN108355301B (zh) | 2018-03-20 | 2018-03-20 | 一种智能配重健身器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108355301B (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109529254A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-03-29 | 陈亚平 | 一种可自动调节配重的哑铃 |
CN109621334A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-16 | 重庆勤鸟圈科技有限公司 | 健身设备自调节方法 |
CN115364421A (zh) * | 2021-05-17 | 2022-11-22 | 昌祐科技国际股份有限公司 | 拉力健身器材 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140287876A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Dana V. Etter | Continuously variable resistance exercise system |
CN205626848U (zh) * | 2016-04-20 | 2016-10-12 | 南通宏大机电制造有限公司 | 一种健身器材阻力系统 |
KR20170114780A (ko) * | 2016-04-06 | 2017-10-16 | 유정용 | 운동기구 |
-
2018
- 2018-03-20 CN CN201810227002.2A patent/CN108355301B/zh active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140287876A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Dana V. Etter | Continuously variable resistance exercise system |
KR20170114780A (ko) * | 2016-04-06 | 2017-10-16 | 유정용 | 운동기구 |
CN205626848U (zh) * | 2016-04-20 | 2016-10-12 | 南通宏大机电制造有限公司 | 一种健身器材阻力系统 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109529254A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-03-29 | 陈亚平 | 一种可自动调节配重的哑铃 |
CN109621334A (zh) * | 2019-01-30 | 2019-04-16 | 重庆勤鸟圈科技有限公司 | 健身设备自调节方法 |
CN115364421A (zh) * | 2021-05-17 | 2022-11-22 | 昌祐科技国际股份有限公司 | 拉力健身器材 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108355301B (zh) | 2019-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108355301B (zh) | 一种智能配重健身器 | |
EP3182575B1 (en) | Weight loading system for fitness equipments | |
JPS61502380A (ja) | 運動装置 | |
CA2996471C (en) | Weights system | |
US5643157A (en) | Fluid coupling driven exercise device | |
US20140287876A1 (en) | Continuously variable resistance exercise system | |
EP2255851A1 (en) | Training machine and method for controlling training machine | |
US20110195819A1 (en) | Adaptive exercise equipment apparatus and method of use thereof | |
US20110165995A1 (en) | Computer controlled exercise equipment apparatus and method of use thereof | |
AU2023208128B2 (en) | Dynamic motion resistance module | |
US20110165996A1 (en) | Computer controlled exercise equipment apparatus and method of use thereof | |
CN202391390U (zh) | 用于抽油机冲次、平衡实时调整的装置 | |
CN108905048A (zh) | 一种阻力输出装置及运动康复训练设备 | |
CN105109613B (zh) | 一种智能自行车的变速系统 | |
CN101406728A (zh) | 可同时兼具肌肉力量训练及增进神经灵敏度的爆发力训练装置 | |
TWI359680B (zh) | ||
US11896875B1 (en) | Dynamic motion force sensor module | |
WO2020071986A1 (en) | Flywheel exercise method, apparatus and the use therefor | |
CN1256162A (zh) | 反作用力训练法及反作用力发生装置 | |
US20230149778A1 (en) | Dynamic motion force sensor module | |
WO2002070075A1 (fr) | Procede et dispositif de generation d'une force de resistance equilibree | |
CN215876121U (zh) | 一种电动调重哑铃 | |
CN201338706Y (zh) | 阻力、转速实时可控人体功率自行车 | |
CN206002232U (zh) | 爪盘式功率计以及包括此爪盘式功率计的骑行装置 | |
CN216676834U (zh) | 一种智能组合健身机器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |