CN202569482U - 一种儿童趣味运动装置 - Google Patents

Abstract

一种儿童趣味运动装置，包括设有行星齿轮传动组件的转台、设有中心轴的底座和可人力驱动的健身器械，所述行星齿轮传动组件包括太阳轮轴和多个行星轴，所述太阳轮轴和中心轴同轴相连，所述行星轴和可人力驱动的健身器械同轴相连。其优点是：结构简单，应用广泛；功能多样，易于组合；整个传动机构仅利用了蜗轮蜗杆和行星齿轮传动，没有复杂的机构，便于安装调试和修理，成本低，体积较小，可以轻松安放在各种不同的场合，如幼儿园、游乐园、公园、儿童健身中心、儿童康复中心等。

Description

一种儿童趣味运动装置

技术领域

本实用新型涉及娱乐设施技术领域，具体的说是一种儿童趣味运动装置。

背景技术

据调研显示，当代儿童普遍具有以下几种特点：好奇心强；好动、喜欢群体玩耍；喜爱旋转运动如摩天轮、旋转木马。但是现有的娱乐设施仅有单方向的被动旋转，娱乐方式较为单一，儿童参与度不高，且结构复杂，通常一个器械上只能由一人操作，缺乏趣味性，缺乏组合，没有扩展性，也没有与科学评定结合起来。而由多人同时操作的娱乐器械，通常体积庞大，安装拆卸困难，且娱乐功能少，不能随便改变娱乐方式，要使用多种运动器材不仅价格昂贵，还占用较大空间。

现有技术中，行星齿轮传动组件一般应用于减速器、变速箱及驱动桥上，尚未出现将行星齿轮传动组件应用于娱乐、健身设施领域。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、功能多样、成本低、易于组合、拥有扩展性、占用空间小、可以进行训练评定、具有科学性、体积较小、可以轻松安放在各种不同的场合、应用范围广的儿童趣味运动装置。

本实用新型一种儿童趣味运动装置，包括：设有行星齿轮传动组件的转台1、设有中心轴13的底座2和可人力驱动的健身器械，所述行星齿轮传动组件包括太阳轮轴4和多个行星轴6，所述太阳轮轴4和中心轴13同轴相连，所述行星轴6和可人力驱动的健身器械同轴相连。

所述行星齿轮传动组件还包括轴承座23和设置在轴承座23内的单向轴承8，所述单向轴承8的内圈与行星轴6相连，单向轴承8的外圈与轴承座23相连。

所述底座2内设电力驱动装置，所述电力驱动装置和中心轴13相连。

所述太阳轮轴4和中心轴13之间设置有双弧联轴器14，所述双弧联轴器14包括心轴16和定位销17，太阳轮轴4和中心轴13的中空部分插有心轴16，心轴16上开设与定位销17相配合的径向孔，且太阳轮轴4的下端面、中心轴13的上端面分别开有用于容纳定位销17的弧形槽。

所述可人力驱动的健身器械为曲柄传动组件、蜗轮蜗杆传动组件、丝杠螺母传动组件、螺旋齿轮传动组件、锥齿轮传动组件、棘轮传动组件、皮带轮传动组件和/或链轮传动组件。

底座2内还设置有控制系统，所述控制系统包括单片机、驱动器、键盘及显示电路、遥控器、遥控接收电路和音乐播放电路，单片机通过接口电路与驱动器、键盘、显示电路、遥控接收电路和音乐播放电路相连。

所述可人力驱动的健身器械还设有用于测量脉搏的红外传感器、温度传感器、转速传感器和/或电阻应变式传感器。

本实用新型一种儿童趣味运动装置的优点是：

1、结构简单，应用广泛：整个传动机构仅利用了蜗轮蜗杆和行星齿轮传动，没有复杂的机构，便于安装调试和修理，成本低，体积较小，可以轻松安放在各种不同的场合，如幼儿园、游乐园、公园、儿童健身中心、儿童康复中心等；

2、功能多样，易于组合；本实用新型在使用电机拖动时，太阳轮带动几个行星齿轮和转台同时转动；在不使用电机时，只要在可人力驱动的健身器械上安装相应的传动轴，就可以将不同的健身器械安插在开口联轴器上，将健身器械的运动转化为传动轴的转动传递给行星齿轮，以驱动转台转动，可同时插装多个相同或不同的健身器械，供多人娱乐，运动形式多样。

3、在健身器械上设有不同的传感器，提取使用者的使用数据，如曲柄转速、持续时间、驱动力等，传递给计算机系统，通过智能的算法和数据查询系统，对使用者的身体机能进行综合性的评估；不仅拥有扩展性，还可以进行训练评定，更具有科学性。

附图说明

图1为本实用新型儿童趣味运动装置的结构示意图。

图2为行星齿轮传动组件的局部放大示意图。

图3为双弧联轴器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型进行进一步说明：根据图1-3所示，一种儿童趣味运动装置，包括：转台1和底座2，转台1中心装有太阳轮轴4，太阳轮轴4上装有太阳轮3，绕太阳轮3圆周分布啮合安装了四个行星齿轮5，行星齿轮5安装在行星轴6上，行星轴6上还安装了开口联轴器7，起到半联轴器功能，行星轴6通过开口联轴器7与可人力驱动的健身器械同轴相连；底座2内部安装有步进电机9，步进电机9的轴与蜗杆11相连，蜗轮12与蜗杆11啮合安装，蜗轮12装在中心轴13上。所述转台1和底座2之间安装了止推轴承15，以使转台1可以自由转动，减小摩擦力。所述的行星齿轮5和行星轴6之间还安装了单向轴承8，用以使行星齿轮5只能单向旋转。所述的太阳轮轴4和中心轴13之间还安装有一个特殊的联轴装置——双弧联轴器14。在本实用新型中，底座2内还安装了控制系统对步进电机9进行转速转向控制。

所述行星齿轮传动组件，包括行星齿轮5、行星轴6、轴套22、轴承座23、单向轴承8，行星齿轮5与轴套22过盈配合，轴套22与行星轴6之间间隙配合，行星齿轮5与轴承座23之间以螺钉24连接，单向轴承8安装在轴承座23中，单向轴承8的内圈和外圈分别与行星轴6和轴承座23以键A25和键B26连接。这样，单向轴承8起到了单向离合器作用，在行星齿轮5正转时单向轴承8锁死，行星齿轮5可以带动行星轴6转动；当行星齿轮5反转时，单向轴承8内外圈可以相对转动相当于普通轴承，行星齿轮5将无法带动行星轴6旋转，起到了单向传动的作用。

所述双弧联轴器14包括心轴16和定位销17，它用于将太阳轮轴4和中心轴13连接起来，所述的太阳轮轴4和中心轴13是中空的，中空部分插有心轴16，心轴16上有径向的孔，孔中插有定位销17，而且太阳轮轴4的下端面和中心轴13的上端面上有沟槽，用以容纳定位销17，在转矩不超过限制时，双弧联轴器14可以在太阳轮轴4和中心轴13之间传递转矩，在系统过载时，定位销17滑出太阳轮轴4和中心轴13端面上的沟槽，使两轴间传动断开，以保护传动机构和电机。

所述可人力驱动的健身器械为曲柄传动组件、蜗轮蜗杆传动组件、丝杠螺母传动组件、螺旋齿轮传动组件、锥齿轮传动组件、棘轮传动组件、皮带轮传动组件和/或链轮传动组件等，所述蜗轮蜗杆传动组件包括曲柄18、蜗轮蜗杆传动机构19和传动轴20，如健骑机、太空漫步机等；所述曲柄传动组件包括摇杆21和传动轴20，如大转轮、健身盘等；所述丝杠螺母传动组件为包括活塞结构的健身器械。本实用新型在使用时，在健身器械上安装适当的传动轴20，形成可以与开口联轴器7连接的半联轴器，使传动轴20可以插入开口联轴器7中与行星轴6相连，这样在摇动曲柄18或摇杆21时，上部安装的健身器械将通过传动轴20将动作能量传递给行星齿轮5，使行星齿轮5旋转，当动作方向为正方向时行星齿轮5将通过单向轴承8的锁定驱动行星轴6转动，而方向相反时单向轴承8将不会发挥锁死作用，行星齿轮5无法带动行星轴6。此时由于蜗轮12和蜗杆11的自锁特性，太阳轮轴4和中心轴13将无法转动，因此太阳轮3固定不动，行星齿轮5围绕太阳轮3滚动，行星轴6将带动整个转台1转动。

在几个组件同时使用时，如果某个组件的传动轴20转速较慢，相应的行星齿轮5将相对于相应的行星轴6反转，由于安装了单向离合器8，此轴将不会与行星齿轮5互相传动，这样整个转台1的转动才不会影响到转速慢的组件，避免了几个组件之间的互相影响。

在使用步进电机9拖动时，太阳轮3将带动几个行星齿轮6和转台1同时转动，根据实际情况组件自身也可以相对转台1自转或与转台1保持静止，如蜗轮蜗杆传动组件，由于蜗轮蜗杆传动机构19的自锁特性，在其外壳与转台1没有固定连接的情况下，转台1的转动将驱动行星轴6转动，继而传动给传动轴20，带动整个蜗轮蜗杆传动组件在台面上自转。

控制系统包括单片机、驱动器、键盘及显示电路、遥控接收电路和音乐播放电路，单片机通过接口电路与驱动器、键盘、显示电路、遥控接收电路和音乐播放电路相连，通过键盘或遥控器可以对步进电机作转速或转向的调节，在电机转速转向变化时单片机将控制音乐播放电路通过扬声器播放不同的音乐。操作时，接通市电电源，打开键盘上的开关键，整个控制系统开始工作，键盘和遥控器上都有开始、加速、减速、反向和停止键，还有自动播放、手动播放、上一曲、下一曲、单曲循环、暂停键，当按下开始键时，电机开始转动，转台正转，通过连续按下加速和减速键可以实现转台转动的无级调速，按动反向键，转台反向转动，按下停止键，转台停转。按下自动播放键，音乐播放电路将通过扬声器循环播放内存中的音乐，当转台转速和转向改变时，将改变播放的音乐；按下手动播放键，转台将循环播放内存中的音乐，可以通过按动上一曲或下一曲键更换播放的音乐，按下单曲循环键后，将循环播放当前播放的音乐，按下暂停键后，音乐播放暂停。

控制电路部分可用C8051F040单片机配上键盘遥控电路、DMDT68A型的驱动器相应的IO接口电路等基本电路构成。采用C8051F040型号的单片机，编程是定义控制系统中用到的数字键和功能键（如电机的“启动键”和“停止键”）所在键盘的位置，在对步进电机的控制过程中，8279自动扫描键盘，扫描到有键按下时查询键的键盘位置并传给单片机CPU。电机驱动的信息不在指令中直接给出，而是从每一特定的数据寄存器读取，这样实现对电机的控制只需要改变相应寄存器的值即可，单片机给DMT68A驱动器提供脉冲信号，控制电机的转速（驱动器PUL-端）和旋转（驱动器DIR-端）方向。

在本实用新型中，还可以在健身器械上安装适当的传感器，提取使用者的使用数据，如曲柄转速、持续时间、驱动力等，传递给计算机系统，通过智能的算法和数据查询系统，对使用者的身体机能进行综合性的评估。所述传感器为用于测量脉搏的红外传感器、温度传感器、转速传感器、电阻应变式传感器等。

转速的测量可采用光洋TRD-2T600AF旋转编码器，此编码器线数为600，与编码器相连接的旋转体每转一圈，编码器输出端将输出600个脉冲，故而，将编码器的脉冲输出信号接入到单片机计数器的输入引脚，单片机内部通过对编码器传入脉冲的计数就可以得到转速信息。

脉搏测量采用红外传感器，通过感应每次脉搏中血红含量来确定脉搏。测量电路由传感器电路、信号放大和整形电路组成。传感器由红外线发射二极管和接收二极管组成，测量原理如下：将手指放在红外线发射二极管和接收二极管之间，血管中血液的流量随着心脏的跳动变化，由于手指放在光的传递路径中，血管中血液饱和度的变化将引起光的传递强度变化，此变化和心跳的节拍相对应，因此红外接收二极管的电流也跟着心跳的节拍改变，使得红外接收二极管输出与心跳节拍相对应的脉冲信号。该脉冲信号经整形和放大电路输出到单片机，作为单片机的脉冲信号，单片机根据磁脉冲信号测定脉搏。

在收集到这些数据之后单片机将把数据传递给PC机，单片机与PC机的通信使用串口来实现，电路采用Max3232实现TTL电平到RS232电平的转换。Max3232采用专有低压差发送器输出级，利用双电荷泵在3.0V至5.5V电源供电时能够产生RS-232逻辑电平，器件仅需四个0.1uF的外部小尺寸电荷泵电容。max3232确保在120kbps数据速率，同时保持RS-232输出电平。max3232具有二路接收器和二路驱动器，提供1uA关断模式，有效降低功效并延迟便携式产品的电池使用寿命。关断模式下，接收器保持有效状态，对外部设备进行监测，仅消耗1uA电源电流，max3232的引脚、封装和功能分别与工业标准MAX242和MAX232兼容。即使工作在高数据速率下，max3232仍然能保持RS-232标准要求的正负5.0V最小发送器输出电压。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益结果进行了进一步的详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之类，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种儿童趣味运动装置，其特征在于：包括设有行星齿轮传动组件的转台（1）、设有中心轴（13）的底座（2）和可人力驱动的健身器械，所述行星齿轮传动组件包括太阳轮轴（4）和多个行星轴（6），所述太阳轮轴（4）和中心轴（13）同轴相连，所述行星轴（6）和可人力驱动的健身器械同轴相连。

2.如权利要求1所述的一种儿童趣味运动装置，其特征在于：所述行星齿轮传动组件还包括轴承座（23）和设置在轴承座（23）内的单向轴承（8），所述单向轴承（8）的内圈与行星轴（6）相连，单向轴承（8）的外圈与轴承座（23）相连。

3.如权利要求1所述的一种儿童趣味运动装置，其特征在于：所述底座（2）内设电力驱动装置，所述电力驱动装置和中心轴（13）相连。

4.如权利要求1所述的一种儿童趣味运动装置，其特征在于：所述太阳轮轴（4）和中心轴（13）之间设置有双弧联轴器（14），所述双弧联轴器（14）包括心轴（16）和定位销（17），太阳轮轴（4）和中心轴（13）的中空部分插有心轴（16），心轴（16）上开设与定位销（17）相配合的径向孔，且太阳轮轴（4）的下端面、中心轴（13）的上端面分别开有用于容纳定位销（17）的弧形槽。

5.如权利要求1所述的一种儿童趣味运动装置，其特征在于：所述可人力驱动的健身器械为曲柄传动组件、蜗轮蜗杆传动组件、丝杠螺母传动组件、螺旋齿轮传动组件、锥齿轮传动组件、棘轮传动组件、皮带轮传动组件和/或链轮传动组件。

6.如权利要求1-5任一项所述的一种儿童趣味运动装置，其特征在于：底座（2）内还设置有控制系统，所述控制系统包括单片机、驱动器、键盘及显示电路、遥控器、遥控接收电路和音乐播放电路，单片机通过接口电路与驱动器、键盘、显示电路、遥控接收电路和音乐播放电路相连。

7.如权利要求6所述的一种儿童趣味运动装置，其特征在于：所述可人力驱动的健身器械还设有用于测量脉搏的红外传感器、温度传感器、转速传感器和/或电阻应变式传感器。

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