CN114129962B - 独轮车骑行技巧训练装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种独轮车骑行技巧训练装置，包括脚踏独轮车、基座平台、支撑驱动组件和运动平台，基座平台包括水平底板和设于水平底板上的限位环板，限位环板上圆周均布设有缓冲支撑件；支撑驱动组件包括设于水平底板上的支撑件和驱动件，支撑件包括圆周均布的牛眼支撑轮和中央的牛眼支撑轮，驱动件包括圆周均布的三个全向驱动轮且各全向驱动轮轮轴轴线向下且两两正交；运动平台包括水平台板和水平台板底部的小半球壳体，四个牛眼支撑轮将小半球壳体同轴支撑于水平底板上方，小半球壳体与三个全向驱动轮摩擦接触，水平台板的底部坐落在缓冲支撑件上；脚踏独轮车通过四连杆架悬装于水平台板正上方且于四连杆架上只具有垂直于水平台板的自由度。

Description

独轮车骑行技巧训练装置

技术领域

本发明涉及平衡训练设备，具体为一种独轮车骑行技巧训练装置。

背景技术

脚踏独轮车是一项由杂技演变而来的新兴且具有多种形式的运动项目，它集健身、益智和娱乐为一体，融合了惊、险、奇、巧、美等元素，表现出与众不同的观赏性。

目前，脚踏独轮车的骑行技巧训练需要开阔且平整的场地以及专业人员的陪同指导，学习过程中所花费的人力物力都很大；同时，脚踏独轮车的骑行技巧训练存在较大的危险性，没有专业的装置对骑行者进行足够的保护，对于脚踏独轮车骑行技巧的掌握也是较为困难，这就导致了对该项运动项目感兴趣的人众多但无法大面积普及开来的重要原因。

针对以上这些问题，就需要开发一种能够对这项运动进行训练的装备，满足占地面积小、花费人力少且安全性较高的训练要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出了一种针对不同人群进行的独轮车骑行技巧训练装置，其硬件配套资源相对较少且安全性较高。

能够解决上述技术问题的独轮车骑行技巧训练装置，其技术方案包括脚踏独轮车，所不同的是还包括基座平台、支撑驱动组件和运动平台，其中：

1、所述基座平台包括水平底板和同轴设于水平底板上的限位环板，所述限位环板上圆周均布设有缓冲支撑件。

2、所述支撑驱动组件包括于限位环板内设于水平底板上的支撑件和驱动件，所述支撑件包括圆周均布设置的至少三个牛眼支撑轮和中央的一个牛眼支撑轮，所述驱动件包括圆周均布且与三个牛眼支撑轮错位设置的三个全向驱动轮，三个全向驱动轮的轮轴轴线向下且两两正交于水平底板下方的中央，各全向驱动轮的一端轮轴上均设有增量式编码器Ⅰ。

3、所述运动平台包括水平台板和同轴设于水平台板底部的小半球壳体，所述水平台板顶部的中央设有陀螺仪，四个牛眼支撑轮将小半球壳体同轴支撑于水平底板上方，所述小半球壳体与三个全向驱动轮摩擦接触，水平台板的底部高于缓冲支撑件一个设定间距(对应于水平台板能够在一个设定角度范围内全方位运动)，当水平台板倾斜至大于该设定角度而造成倾倒危险时，水平台板底部与缓冲支撑件接触。

4、所述脚踏独轮车通过四连杆架悬装于水平台板正上方且脚踏独轮车于四连杆架上只具有垂直于水平台板的自由度，所述脚踏独轮车的车体上设有在弹力作用下压紧在脚踏独轮车车轮上的摩擦轮，所述摩擦轮的一端转轴上设有增量式编码器Ⅱ。

所述四连杆架的一种结构包括安装于水平台板上的支撑架以及设于脚踏独轮车左、右侧车叉前、后的伸缩阻尼杆Ⅰ和伸缩阻尼杆Ⅱ，各侧伸缩阻尼杆Ⅰ和伸缩阻尼杆Ⅱ的上端分别铰装于支撑架的前、后横杆上，各侧伸缩阻尼杆Ⅰ和伸缩阻尼杆Ⅱ的下端分别铰装于对应侧的车叉上，脚踏独轮车的座杆可上、下滑动的配合于连接前、后横杆的夹套内。

进一步，所述摩擦轮通过摩擦轮架安装于左、右侧车叉与座杆的连接部位上，所述摩擦轮架上预紧有将摩擦轮压紧在车轮上的压缩弹簧。

所述车轮上方的左、右侧车叉之间通过磁阻尼器支架安装有磁阻尼器，所述磁阻尼器的输出轴上安装有阻力胶轮，所述阻力胶轮通过传动胶带连接车轮转轴上对应安装的传动胶轮。

所述缓冲支撑件的一种结构包括通过支架安装于限位环板上的吸盘。

本发明的有益效果：

1、本发明独轮车骑行技巧训练装置针对脚踏独轮车骑行技巧的教学与训练设计了一套简易且高效的模拟训练平台，可以在较小的占地空间和可靠的安全条件下模拟实际进行骑行技巧训练。

2、本发明结构中，运动平台经三个全向驱动轮的驱动能够实现全方位运动而模拟出真实骑行状态下不同方向的倾斜运动，以此来训练骑行者的骑行技巧，当运动平台倾斜至危险角度时，设置的缓冲支撑件会对运动平台进行限位而对骑行者起到保护作用。

3、本发明结构中，通过四连杆架的调节能够使骑行者与运动平台的综合质心与小半球壳体的球心重合，在满足不同身高、体重的骑行者的训练要求的同时还可以使全向驱动轮在驱动运动平台运动时驱动力最小。

4、本发明结构中，为增强骑行者真实的骑行感受，在脚踏独轮车的车叉上设有磁阻尼器，通过调节磁阻尼器的阻力大小来模拟不同路面状况。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的轴测图。

图2为图1实施方式中运动平台的轴测图。

图3为图1实施方式中支撑驱动组件于基座平台的水平底板上的轴测图。

图4为图1实施方式中基座平台的限位环板的轴测图。

图5为图1实施方式中四连杆机构的结构原理图。

图号标识：1、脚踏独轮车；2、运动平台；2-1、水平台板；2-2、小半球壳体；3、基座平台；3-1、水平底板；3-2、限位环板；4、陀螺仪；5、缓冲支撑件；5-1、支架；5-2、吸盘；6、牛眼支撑轮；7、全向驱动轮；8、支撑架；9、增量式编码器Ⅱ；10、增量式编码器Ⅰ；11、摩擦轮；12、伸缩阻尼杆Ⅰ；13、伸缩阻尼杆Ⅱ；14、夹套；15、四连杆架；16、阻力胶轮；17、步进电机。

具体实施方式

下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

针对脚踏独轮车1骑行技巧的教学与训练而设计了本发明独轮车骑行技巧训练装置，所述脚踏独轮车1包括车轮和车体，所述车轮安装于左、右侧的车叉的下端，车轮轮轴的左、右端上安装有左、右脚踏，左、右侧车叉的上端通过连杆安装有座杆，所述座杆上安装有座凳。

本发明独轮车骑行技巧训练装置，包括设于基座平台3上的支撑驱动组件和通过支撑驱动组件支撑和驱动的运动平台2，所述脚踏独轮车1通过四连杆架15安装于运动平台2上，如图1、图2所示。

所述基座平台3包括水平底板3-1和同轴设于水平底板3-1外缘上的限位环板3-2，所述限位环板3-2的顶部上圆周均布设有若干缓冲支撑件5，各缓冲支撑件5的主体为吸盘5-2，各吸盘5-2通过对应的支架5-1安装于限位环板3-2上，如图1、图3、图4所示。

所述支撑驱动组件包括于限位环板3-2内设于水平底板3-1上的支撑件和驱动件，所述支撑件包括四个牛眼支撑轮6，其中三个牛眼支撑轮6圆周均布并通过对应的牛眼轮架安装于同一高度位置上，第四个牛眼支撑轮6通过对应的牛眼轮架设置于低于三个牛眼支撑轮6的高度位置上；所述驱动件包括圆周均布且与三个牛眼支撑轮6错位设置于相同高度位置上的三个全向驱动轮7，各全向驱动轮7通过对应的全向轮架安装，各全向驱动轮7的一端轮轴上均设有增量式编码器Ⅰ10(检测各全向驱动轮7的转角度数)，各全向驱动轮7的另一端轮轴上均安装有步进电机17，三个全向驱动轮7的轮轴轴线向下且两两正交于水平底板3-1下方的中央，如图3、图4所示。

所述运动平台2包括水平台板2-1和同轴设于水平台板2-1底部的小半球壳体2-2(小于半球)，所述水平台板2-1顶部的中央设有陀螺仪4，所述小半球壳体2-2于限位环板3-2内由四个牛眼支撑轮6支撑且小半球壳体2-2与三个全向驱动轮7摩擦接触，水平台板2-1底部的外缘高于若干吸盘5-2上方一个设定距离，通过三个旋转的全向驱动轮轮面的摩擦力而驱动小半球壳体2-2并带动水平台板2-1在一个设定的倾斜角度内实现全方位运动，如图1、图2、图3、图4所示。

所述四连杆架15包括前、后支撑架8(倒L型)，前、后支撑架8的前、后竖杆通过斜撑安装于水平台板2-1上，前、后支撑架8的前、后横杆之间通过夹套14连接，所述夹套14的中心线垂直于水平台板2-1的中心，所述脚踏独轮车1的座杆滑动配合于夹套14内，左、右侧车叉处于前、后横杆下方，座凳于前、后横杆上方安装于座杆上，左、右侧车叉上部以及座杆下部的前、后均对称设有左、右对称的伸缩阻尼杆Ⅰ12和伸缩阻尼杆Ⅱ13，左侧和右侧的伸缩阻尼杆Ⅰ12和伸缩阻尼杆Ⅱ13的外上端分别铰装于前、后横杆上，左侧和右侧的伸缩阻尼杆Ⅰ12和伸缩阻尼杆Ⅱ13的内下端分别铰装于同侧的车叉上，左、右侧车叉与座杆连接部位的连杆上设有摩擦轮架，所述摩擦轮架的前端设有摩擦轮11，所述摩擦轮11在摩擦轮架上预紧的压缩弹簧作用下向下压紧的车轮上，摩擦轮11的一轴端上设有增量式编码器Ⅱ9(检测摩擦轮11的转动角度)；所述车轮上方的左、右侧车叉之间通过磁阻尼器支架安装有磁阻尼器，所述磁阻尼器的输出轴上安装有阻力胶轮16，与阻力胶轮16位置对应于车轮轮轴上安装有传动胶轮，所述传动胶轮与阻力胶轮16之间通过传动胶带连接，如图1、图2、图5所示。

本发明的运行方式：

1、三个步进电机17分别驱动三个全向驱动轮7而产生三个不同方向的速度矢量，这三个不同方向的速度矢量可以合成为空间任意方向的速度矢量，从而实现运动平台2的全方位运动。

2、当运动平台2发生倾斜时，骑行者开始通过一系列的动作来操作脚踏独轮车1，运动平台2感知到骑行者当前运动状态及运动趋势后可做出相应的响应。

3、若骑行者操作脚踏独轮车1的动作正确，那么步进电机17驱动全向驱动轮7以一定控制规律使运动平台2恢复至原有的平衡状态。

4、当骑行者动作不正确时则会加剧运动平台2的倾斜程度(有缓冲支撑件5提供限位保护)，此时由专业人员告知其正确的姿态动作，骑行者及时纠正动作直至运动平台2恢复至平衡状态，以此达到脚踏独轮车1骑行技巧训练的目的。

Claims (3)

1.独轮车骑行技巧训练装置，包括脚踏独轮车（1），其特征在于还包括基座平台（3）、支撑驱动组件和运动平台（2），其中：

所述基座平台（3）包括水平底板（3-1）和同轴设于水平底板（3-1）上的限位环板（3-2），所述限位环板（3-2）上圆周均布设有缓冲支撑件（5）；

所述支撑驱动组件包括于限位环板（3-2）内设于水平底板（3-1）上的支撑件和驱动件，所述支撑件包括圆周均布设置的至少三个牛眼支撑轮（6）和中央的一个牛眼支撑轮（6），所述驱动件包括圆周均布且与三个牛眼支撑轮（6）错位设置的三个全向驱动轮（7），三个全向驱动轮（7）的轮轴轴线向下且两两正交于水平底板（3-1）下方的中央，各全向驱动轮（7）的一端轮轴上均设有增量式编码器Ⅰ（10）；

所述运动平台（2）包括水平台板（2-1）和同轴设于水平台板（2-1）底部的小半球壳体（2-2），所述水平台板（2-1）顶部的中央设有陀螺仪（4），四个牛眼支撑轮（6）将小半球壳体（2-2）同轴支撑于水平底板（3-1）上方，所述小半球壳体（2-2）与三个全向驱动轮（7）摩擦接触，水平台板（2-1）的底部高于缓冲支撑件（5）一个设定间距；

所述脚踏独轮车（1）通过四连杆架（15）悬装于水平台板（2-1）正上方且脚踏独轮车（1）于四连杆架（15）上只具有垂直于水平台板（2-1）的自由度，所述脚踏独轮车（1）的车体上设有在弹力作用下压紧在脚踏独轮车（1）车轮上的摩擦轮（11），所述摩擦轮（11）的一端转轴上设有增量式编码器Ⅱ（9）；

所述四连杆架（15）包括安装于水平台板（2-1）上的支撑架（8）以及设于脚踏独轮车（1）左、右侧车叉前、后的伸缩阻尼杆Ⅰ（12）和伸缩阻尼杆Ⅱ（13），各侧伸缩阻尼杆Ⅰ（12）和伸缩阻尼杆Ⅱ（13）的上端分别铰装于支撑架（8）的前、后横杆上，各侧伸缩阻尼杆Ⅰ（12）和伸缩阻尼杆Ⅱ（13）的下端分别铰装对应侧的车叉上，脚踏独轮车（1）的座杆可上、下滑动的配合于连接前、后横杆的夹套（14）内；

所述摩擦轮（11）通过摩擦轮架安装于左、右侧车叉与座杆的连接部位上，所述摩擦轮架上预紧有将摩擦轮（11）压紧在车轮上的压缩弹簧。

2.根据权利要求1所述的独轮车骑行技巧训练装置，其特征在于：所述车轮上方的左、右侧车叉之间通过磁阻尼器支架安装有磁阻尼器，所述磁阻尼器的输出轴上安装有阻力胶轮（16），所述阻力胶轮（16）通过传动胶带连接车轮转轴上对应安装的传动胶轮。

3.根据权利要求1或2所述的独轮车骑行技巧训练装置，其特征在于：所述缓冲支撑件（5）包括通过支架（5-1）安装于限位环板（3-2）上的吸盘（5-2）。