CN109876373B - 互动式健身娱乐单车 - Google Patents

Abstract

一种互动式健身娱乐单车，包括健身单元、娱乐单元和电控装置，所述娱乐单元位于健身单元的上方；所述健身单元包括健身框架和两个单车单元，两个单车单元相对布置且可左右的安装在健身框架上，所述健身框架包括横梁、底座和桁架，所述底座的左右两侧上分别设有第一导轨，所述桁架设置在底座的中心处，所述电控装置安装在桁架内；所述娱乐单元包括娱乐框架、两个游戏单元和游戏盒，每个游戏单元对应一个单车单元，每个游戏单元包括小人偶和人偶驱动机构，所述游戏盒内设有两个蛇形通道，每个小人偶对应一个蛇形通道，通过人偶驱动机构的驱动带动小人偶在相应蛇形通道内运动。本发明提供了一种互动式健身娱乐单车，成本低、娱乐健身兼顾，适用于老人。

Description

互动式健身娱乐单车

技术领域

本发明涉及健身器械技术领域，尤其是涉及一种互动式健身娱乐单车。

背景技术

2019年第十六届大学生机械设计竞赛上，要求参赛选手设计一种以“居家养老和提升老年人生活质量”为主旨的机械装置。其中也包括了老年人锻炼的领域。

在现今人口老龄化的时代背景下,如何提升老年人的健康和生活质量,已受到社会各界的广泛关注。随着年龄增加人体进入了老年阶段,各种身体机能开始衰退下降,体育锻炼可以将人体的衰老过程延缓,并且提高生活质量。健身作为老年人提高身体素质延年益寿的一种生活理念已经得到越来越多的老年人的认可,国内外老年人对健身的有益之处达成了一致的认识。参加健身运动是中老年人生活中的重要组成部分,适当的运动对中老年人的身体机能、心理状态和社会行为均产生良好的影响。但是现有的老年人锻炼器材种类有限，因而一种适宜的新型老年人健身方式势在必行。

发明内容

为了克服现有老人健身器械存在的缺陷，本发明提供了一种互动式健身娱乐单车，成本低、娱乐健身兼顾，适用于老人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种互动式健身娱乐单车，包括健身单元、娱乐单元和电控装置，所述娱乐单元位于健身单元的上方；

所述健身单元包括健身框架和两个单车单元，两个单车单元相对布置在健身框架上，所述健身框架包括横梁、底座和桁架，所述横梁位于底座的上方，所述底座的左右两侧上分别设有第一导轨，所述桁架设置在底座的中心处，所述电控装置安装在桁架内；

每个单车单元包括车座、立柱、支座、行走轮机构、把手和伸缩驱动机构，所述立柱的上端固定在横梁上，所述车座位于横梁的上方且通过座管安装在横梁上，所述座管与立柱同轴设置，所述立柱的下端安装有支座，所述支座的底部设有第一滑块，所述第一滑块与相应一侧的第一导轨配合形成左右滑动副，所述行走轮机构位于桁架和立柱之间且通过连接杆安装在横梁上，所述行走轮机构包括链轮、飞轮、传送链、转动轴和脚踏机构，所述链轮固定在转动轴上，所述链轮通过传送链与飞轮连接，脚踏机构与转动轴连接，所述伸缩驱动机构的一端安装在立柱上，另一端安装在桁架上，所述伸缩驱动机构与电控装置连接；两个单车单元的立柱对称安装在横梁的左右两端上；

所述娱乐单元包括娱乐框架、两个游戏单元和游戏盒，两个游戏单元左右对称布置，每个游戏单元对应一个单车单元，所述娱乐框架通过支撑杆与健身框架的横梁连接，每个游戏单元包括小人偶和用于驱动小人偶前后运动的人偶驱动机构，所述游戏盒通过支柱与健身框架的桁架连接，所述游戏盒内设有两个蛇形通道，每个小人偶对应一个蛇形通道，通过人偶驱动机构的驱动带动小人偶在相应蛇形通道内运动。

进一步，所述人偶驱动机构包括竖向锥齿轮轴、竖向锥齿轮、水平锥齿轮轴、水平锥齿轮、直齿轮、齿条、第二滑块和第二导轨，所述竖向锥齿轮轴可转动的安装在娱乐框架上，所述竖向锥齿轮轴的上端安装有对应单车单元的把手，所述竖向锥齿轮安装在竖向锥齿轮轴的下部上，所述水平锥齿轮轴位于竖向锥齿轮轴的内侧且可转动的安装在娱乐框架上，所述水平锥齿轮轴的一端上安装有水平锥齿轮，所述水平锥齿轮与所述竖向锥齿轮啮合，所述直齿轮安装在水平锥齿轮轴的另一端上，所述第二导轨位于直齿轮的上方且沿着前后方向布置，并通过支架安装在娱乐框架上，所述第二滑块安装在第二导轨上且与第二导轨形成前后滑动副，所述齿条固定在第二滑块的底部且与直齿轮啮合，所述小人偶与连接固定件磁吸连接，所述连接固定件固定在第二滑块上；

通过手转动把手带动竖向锥齿轮运动，进而带动水平锥齿轮轴转动，从而带动齿条的前后运动，实现小人偶的前后运动。

再进一步，所述把手包括第一手把和第二手把，所述第一手把和第二手把的上下两端分别通过一根连杆连接，位于下侧的连杆安装在竖向锥齿轮轴的上端。

再进一步，所述伸缩驱动机构为伸缩电机或气动杆或气缸。

更进一步，所述娱乐框架包括底板和两个倒U型支板，两个倒U型支板分别设置在底板的左右两端上，所述竖向锥齿轮轴的中部可转动的安装在倒U型支板的顶板上，所述竖向锥齿轮轴的下端通过滚动轴承安装在底板上，水平锥齿轮轴可转动的安装在倒U型支板的侧板上。

本发明的有益效果主要表现在：

1、娱乐健身性突出，同时包含有竞技功能；老人在踩踏单车锻炼下肢力量的同时双手能够进行小人偶跨越障碍的游戏，不仅增加装置趣味性同时也锻炼老人身体协调性；两侧设计可使两个老人同时进行锻炼，两者也可进行竞技切磋，从而提高老人的社交能力；

2、结构简单，成本低；整体构造主要采用的大都是铝型材、标准件等，加工工艺简单，大大节省了非标制造的成本；

3、机械结构合理，考虑到人机交互与老年人使用的舒适性，适当调整单车车座与行走轮机构的位置；采用桁架，受力强度高，稳定性好；采用锥齿轮、齿轮齿条进行传动，可行性高；运用联轴器，容错率高，传动单元可调整性高。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是娱乐单元的部分结构示意图。

图3是支撑杆的结构示意图。

图4是图3的侧视图。

图5是两个单车单元的示意图。

图6是健身框架的结构示意图。

图7是桁架的示意图。

图8是游戏框架的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图8，一种互动式健身娱乐单车，包括健身单元3、娱乐单元1和电控装置，所述娱乐单元1位于健身单元3的上方；

所述健身单元3包括健身框架和两个单车单元，两个单车单元相对布置在健身框架上，所述健身框架包括横梁20、底座25和桁架28，所述横梁20位于底座25的上方，所述底座25的左右两侧上分别设有第一导轨26，所述桁架28设置在底座25的中心处，所述电控装置安装在桁架28内；

每个单车单元包括车座24、立柱21、支座27、行走轮机构23、把手5和伸缩驱动机构，所述立柱21的上端固定在横梁20上，所述车座24位于横梁20的上方且通过座管安装在横梁20上，所述座管与立柱21同轴设置，所述立柱21的下端安装有支座27，所述支座27的底部设有第一滑块，所述第一滑块与相应一侧的第一导轨26配合形成左右滑动副，所述行走轮机构位于桁架和立柱之间且通过连接杆安装在横梁20上，所述行走轮机构23包括链轮、飞轮、传送链、转动轴和脚踏机构，所述链轮固定在转动轴上，所述链轮通过传送链与飞轮连接，脚踏机构与转动轴连接，所述伸缩驱动机构的一端安装在立柱上，另一端安装在桁架28上，所述伸缩驱动机构与电控装置连接；两个单车单元的立柱21对称安装在横梁20的左右两端上；

所述娱乐单元1包括娱乐框架、两个游戏单元和游戏盒33，两个游戏单元左右对称布置，每个游戏单元对应一个单车单元，所述娱乐框架通过支撑杆2与健身框架的横梁20连接，每个游戏单元包括小人偶15和用于驱动小人偶前后运动的人偶驱动机构，所述游戏盒33通过支柱34与健身框架的桁架28连接，所述游戏盒33内设有两个蛇形通道，每个小人偶15对应一个蛇形通道，通过人偶驱动机构的驱动带动小人偶15在相应蛇形通道内运动。

进一步，所述人偶驱动机构包括竖向锥齿轮轴6、竖向锥齿轮7、水平锥齿轮轴、水平锥齿轮8、直齿轮9、齿条14、第二滑块和第二导轨，所述竖向锥齿轮轴6可转动的安装在娱乐框架上，所述竖向锥齿轮轴6的上端安装有对应单车单元的把手5，所述竖向锥齿轮7安装在竖向锥齿轮轴6的下部上，所述水平锥齿轮轴位于竖向锥齿轮轴6的内侧且可转动的安装在娱乐框架上，所述水平锥齿轮轴的一端上安装有水平锥齿轮8，所述水平锥齿轮8与所述竖向锥齿轮7啮合，所述直齿轮6安装在水平锥齿轮轴的另一端上，所述第二导轨位于直齿轮的上方且沿着前后方向布置，并通过支架安装在娱乐框架上，所述第二滑块安装在第二导轨上且与第二导轨形成前后滑动副，所述齿条14固定在第二滑块的底部且与直齿轮9啮合，所述小人偶15与连接固定件磁吸连接，所述连接固定件固定在第二滑块上；

通过手转动把手5带动竖向锥齿轮7运动，进而带动水平锥齿轮轴转动，从而带动齿条14的前后运动，实现小人偶15的前后运动。

再进一步，所述把手5包括第一手把和第二手把，所述第一手把和第二手把的上下两端分别通过一根连杆连接，位于下侧的连杆安装在竖向锥齿轮轴6的上端。

再进一步，所述伸缩驱动机构为伸缩电机29或气动杆或气缸。

更进一步，所述娱乐框架包括底板和两个倒U型支板，两个倒U型支板分别设置在底板的左右两端上，所述竖向锥齿轮轴6的中部可转动的安装在倒U型支板的顶板上，所述竖向锥齿轮轴6的下端通过滚动轴承安装在底板上，水平锥齿轮轴可转动的安装在倒U型支板的侧板上。

如图1所示，由健身单元3、娱乐单元1和支撑杆2组成，装置可同时进行单车锻炼与小人偶跨越障碍的游戏，通过电控装置，可实现老人在脚踩单车锻炼下肢力量的同时双手进行游戏锻炼身体协调性的目的。

如图2所示，人偶驱动机构主要包括两个锥齿轮、一个直齿轮与齿条，以及两根锥齿轮轴。把手5与竖向锥齿轮轴6相连；竖向锥齿轮7固定于竖向锥齿轮轴6上，水平锥齿轮轴是由左右两部分10、11组成，两部分之间通过联轴器连接，连接直齿轮的这段水平锥齿轮轴11通过L型支板可转动安装在娱乐框架的底板上；位于左侧的游戏单元中，水平锥齿轮8与直齿轮9分别固定于水平锥齿轮轴的左右两部分；各个齿轮轴与倒U型支板、L型支板以及底板之间安装有滚动轴承13，并以轴承垫片加螺丝螺母的形式加以固定。竖向锥齿轮与水平锥齿轮啮合，直齿轮与齿条14啮合，从而将竖向齿轮轴的转动转化为齿条的平移，进而带动小人偶15。小人偶15与齿条14之间有相关连接固定件，并且小人偶15内置磁铁通过磁力与连接固定件吸附。

如图3所示，支撑杆2主要由两根长度分别为383mm与150mm的30×30mm的铝型材16、17以角件18固定，搭成T字型。再通过T型螺栓19与螺母实现与健身单元的横梁，以及娱乐框架的底板之间的连接。

如图4所示，健身单元主要由横梁，支柱，单车零件等部件组成。选取1500mm的30×30mm铝型材作为横梁20，在横梁两端运用相关铝型材固定件与两根584.5mm的30×30mm铝型材立柱21相连接。横梁左右相应位置均对称固定两个60mm的15×30mm铝型材22，用以进行与单车零件的连接。单车踩踏部分选用现有的单车部件23。座管与立柱21均打上直径5mm的通孔，用T型螺栓与螺母将其与60mm的15×30mm铝型材固定。

如图5所示，选取三根1740mm的30×30mm铝型材与两根240mm的30×30mm铝型材搭建底座25，在三根1740mm的铝型材上方对称固定六个行程为350mm的第一导轨26，导轨滑块与连接装置用螺丝连接。支座27整体成等边三角形，中心部分通孔用以和单车部分的立柱相连接。在底座中心部位固定同样以30×30mm铝型材搭建的桁架28，用以固定伸缩电机29，同时也提高整体装置的稳固性能。伸缩电机两端分别固定于桁架横梁与单车部分的立柱。

如图6所示，桁架28固定于底座的中心部位，由四根对称分布的长为350mm的30×30mm铝型材30固定于底座的最外侧两根型材充当桁架的支柱，该支柱最上方连接有两根410mm的30×30mm铝型材31用以固定游戏框架4。支柱中心位置安装有四根200mm的30×30mm铝型材用作受力的横梁32。型材之间用型材加固件以及T型螺丝螺母加以固定。而桁架的内部空间则用以安装电控装置。

如图7所示，游戏框架4主要包含游戏盒33与支柱34，两者以螺丝螺母连接，支柱34则固定于底座衍架最上方的横梁。游戏盒33内的蛇形通道是通过前后错位布置的多个矩形块形成的，多个矩形块即为障碍物。

本发明的工作过程为，老人坐上相应单车单元的车座后，按下开始按钮，接通电源，电控装置控制伸缩电机29的伸缩，实现健身框架两端的电机一端伸出一端缩入，从而带动整体装置在第一导轨26上的往复运动，游戏框架与底座25上的桁架28固定，通过相对运动实现小人偶的前进后退。接着老人脚踏单车锻炼下肢力量，而双手抓住把手左右转动，通过娱乐单元的机械传动控制小人偶前后横移躲避游戏盒上的障碍物，从而达到一边锻炼一边娱乐的目的。本装置支持两个老人同时进行锻炼，两人可进行竞技，通过比赛谁的小人偶先碰到障碍物掉落来判断输赢。锻炼结束后，老人可按下结束按钮，切断电源，伸缩电机29停止工作，待装置完全停稳后老人从车座上离开即可。

Claims (5)

1.一种互动式健身娱乐单车，其特征在于：包括健身单元、娱乐单元和电控装置，所述娱乐单元位于健身单元的上方；

所述健身单元包括健身框架和两个单车单元，两个单车单元相对布置在健身框架上，所述健身框架包括横梁、底座和桁架，所述横梁位于底座的上方，所述底座的左右两侧上分别设有第一导轨，所述桁架设置在底座的中心处，所述电控装置安装在桁架内；

每个单车单元包括车座、立柱、支座、行走轮机构、把手和伸缩驱动机构，所述立柱的上端固定在横梁上，所述车座位于横梁的上方且通过座管安装在横梁上，所述座管与立柱同轴设置，所述立柱的下端安装有支座，所述支座的底部设有第一滑块，所述第一滑块与相应一侧的第一导轨配合形成左右滑动副，所述行走轮机构位于桁架和立柱之间且通过连接杆安装在横梁上，所述行走轮机构包括链轮、飞轮、传送链、转动轴和脚踏机构，所述链轮固定在转动轴上，所述链轮通过传送链与飞轮连接，脚踏机构与转动轴连接，所述伸缩驱动机构的一端安装在立柱上，另一端安装在桁架上，所述伸缩驱动机构与电控装置连接；两个单车单元的立柱对称安装在横梁的左右两端上；

所述娱乐单元包括娱乐框架、两个游戏单元和游戏盒，两个游戏单元左右对称布置，每个游戏单元对应一个单车单元，所述娱乐框架通过支撑杆与健身框架的横梁连接，每个游戏单元包括小人偶和用于驱动小人偶前后运动的人偶驱动机构，所述游戏盒通过支柱与健身框架的桁架连接，所述游戏盒内设有两个蛇形通道，每个小人偶对应一个蛇形通道，通过人偶驱动机构的驱动带动小人偶在相应蛇形通道内运动。

2.如权利要求1所述的互动式健身娱乐单车，其特征在于：所述人偶驱动机构包括竖向锥齿轮轴、竖向锥齿轮、水平锥齿轮轴、水平锥齿轮、直齿轮、齿条、第二滑块和第二导轨，所述竖向锥齿轮轴可转动的安装在娱乐框架上，所述竖向锥齿轮轴的上端安装有对应单车单元的把手，所述竖向锥齿轮安装在竖向锥齿轮轴的下部上，所述水平锥齿轮轴位于竖向锥齿轮轴的内侧且可转动的安装在娱乐框架上，所述水平锥齿轮轴的一端上安装有水平锥齿轮，所述水平锥齿轮与所述竖向锥齿轮啮合，所述直齿轮安装在水平锥齿轮轴的另一端上，所述第二导轨位于直齿轮的上方且沿着前后方向布置，并通过支架安装在娱乐框架上，所述第二滑块安装在第二导轨上且与第二导轨形成前后滑动副，所述齿条固定在第二滑块的底部且与直齿轮啮合，所述小人偶与连接固定件磁吸连接，所述连接固定件固定在第二滑块上；

通过手转动把手带动竖向锥齿轮运动，进而带动水平锥齿轮轴转动，从而带动齿条的前后运动，实现小人偶的前后运动。

3.如权利要求1或2所述的互动式健身娱乐单车，其特征在于：所述把手包括第一手把和第二手把，所述第一手把和第二手把的上下两端分别通过一根连杆连接，位于下侧的连杆安装在竖向锥齿轮轴的上端。

4.如权利要求1或2所述的互动式健身娱乐单车，其特征在于：所述伸缩驱动机构为伸缩电机或气动杆或气缸。

5.如权利要求2所述的互动式健身娱乐单车，其特征在于：所述娱乐框架包括底板和两个倒U型支板，两个倒U型支板分别设置在底板的左右两端上，所述竖向锥齿轮轴的中部可转动的安装在倒U型支板的顶板上，所述竖向锥齿轮轴的下端通过滚动轴承安装在底板上，水平锥齿轮轴可转动的安装在倒U型支板的侧板上。