CN212187628U

CN212187628U - 一种用于模拟现实骑行的自行车装置

Info

Publication number: CN212187628U
Application number: CN202020323517.5U
Authority: CN
Inventors: 黄艺坤; 卢宇
Original assignee: Concord University College Fujian Normal University
Current assignee: Concord University College Fujian Normal University
Priority date: 2020-03-16
Filing date: 2020-03-16
Publication date: 2020-12-22
Anticipated expiration: 2030-03-16

Abstract

本实用新型公开了一种用于模拟现实骑行的自行车装置,包括自行车主体、电源模块、硬件主控板、多功能小风扇、升降装置和骑行防护装置，所述的电源模块包括输入电源和稳压电路，所述输入电源和所述稳压模块分别与开关电源芯片连接，所述硬件主控板包括微控制器，所述微控制器与霍尔传感器模块、陀螺仪模块、电子罗盘模块、数据存储模块、电机驱动模块、温度传感器模块、蓝牙模块和液晶模块连接，本实用新型以模拟现实的形式展现出运动场景，使用户在模拟场景中的骑行更有沉浸感，也可以帮助病人在室内完成肢体动作恢复训练，帮助运动员在室内体验各种赛道的自行车骑行效果。

Description

一种用于模拟现实骑行的自行车装置

技术领域

本实用新型涉及模拟现实技术领域，特别是涉及一种用于模拟现实骑行的自行车装置。

背景技术

自行车骑行是一个很好的休闲健身方式，简单环保，不仅可以减肥，还可以使你的身段更为匀称迷人，但是传统的自行车骑行受场地和天气的影响，用户不能随时随地在户外骑行，在健身房的动感单车骑行也不能领略到大自然的美景，缺乏趣味性，且在健身房内自行车一般是固定不动的，不能体现出现实中的道路崎岖，上坡下坡的感觉，达不到骑行的乐趣。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于模拟现实骑行的自行车装置，以解决上述背景技术中提出的问题，以模拟现实的形式展现出运动场景，使用户在模拟场景中的骑行更有沉浸感，也可以帮助病人在室内完成肢体动作恢复训练，帮助运动员在室内体验各种赛道的自行车骑行效果。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种用于模拟现实骑行的自行车装置，包括自行车主体、电源模块和硬件主控板，所述的电源模块包括输入电源和稳压电路，所述输入电源和所述稳压模块分别与开关电源芯片连接，所述电源模块上面设置有电源指示灯，所述硬件主控板包括微控制器，所述微控制器与主控模块、霍尔传感器模块、陀螺仪模块、电子罗盘模块、磁力计模块、RTC模块、按键模块、指示灯模块、数据存储模块、电机驱动模块、温度传感器模块、蓝牙模块和液晶显示模块连接，所述多功能小风扇分别与所述电机驱动模块、温度传感器模块连接；微控制器通过霍尔传感器模块实现测速功能，通过陀螺仪和电子罗盘模块实现自行车姿态角度的采集功能，在姿态角度采集时，通过数据读取反馈，同时上述诸多模块之间的操作控制为现有技术中“一种基于健身自行车的新型同步视频系统”的技术，未对其进行改进，只改进了模块之间的结构连接；

所述自行车主体上安装有骑行防护装置、升降装置、多功能小风扇和体感旋转装置，所述骑行防护装置安装于所述自行车主体后端，所述骑行防护装置包括防护支柱、防护背带，所述防护备带上连接有多根弹性防护带，所述弹性防护带一端通过伺服电机与所述防护支架连接，所述弹性防护带另一端与所述防护背带连接，所述升降装置安装于自行车主体下方，所述升降装置包括前升降和后升降，所述自行车主体通过前轮轴与所述前升降连接，所述自行车主体通过后轮轴与所述后升降连接，所述体感旋转装置包括旋转电机和旋转把握，所述旋转电机固定安装于所述自行车主体上，所述旋转电机两端通过电机转轴连接所述旋转把握，所述旋转把握对称设置于旋转电机两侧，所述电机转轴下端安装有支撑架，所述支撑架通过轴承与所述转轴旋转连接，所述支撑架安装于所述自行车主体上，所述的多功能小风扇包括电机、加热块，所述电机后端安装加热块，所述旋转电机上端设置有平台，所述平台通过平台支架安装于所述旋转电机上，所述平台一侧安装有控制盒，所述控制盒内安装有电源模块和硬件主控板；

伺服电机控制模块控制各伺服电机进行不同转向的旋转，实现在人员骑行过程中弹性防护带的伸缩，做到人员的防护措施，在一些较大坡度的快速骑行过程中，还可以通过控制伺服控制模块控制伺服电机拉动弹性防护带使骑行人员感觉到上坡时的超重感和下坡时失重感，同时在人员的骑行过程中通过旋转电机旋转使人员在骑行过程中手臂在固定在旋转握把上可以模拟骑行中的上下坡达到更好的骑行效果展现，使骑行人员在骑行过程中增加更多的体感，多功能小风扇通过温度传感器模块进行吹热风或者吹冷风的效果，这样来实现获取当前室温的功能，同时通过液晶模块显示所采集到的数据，另外通过蓝牙模块将数据上传至模拟现实游戏装置中，实现与模拟现实游戏进行数据交互，到达沉浸式感受模拟现实游戏效果。

优选的，所述电机与所述电机驱动模块连接，所述加热块与所述温度传感器连接，所述多功能小风扇安装于所述平台中部位置；通过温度传感器模块控制加热快可以在模拟游戏场景不同时感受到炎热的感觉，达到场景的多样化。

优选的，所述伺服电机与伺服控制模块连接，所述伺服控制器模块与所述微控制器连接；通过防护背带与弹性防护背带的配合，可以在模拟场景中出现较大转弯角度骑行时的防护，还可以使骑行人员经过较大陡坡时，通过模拟现实游戏装置与微控制器控制伺服控制模块进行骑行人员的失重与超重模拟，进一步达到骑行人员在模拟场景的体感，伺服控制模块的电源为AC220V，弹性防护背带不但可以防护正常骑行，也可以帮助病人在室内完成肢体动作骑行的恢复训练。

优选的，伺服电机前端安装有转轴，弹性防护带一端缠绕在所述转轴上；弹性防护带缠绕在转轴上，通过伺服电机转动带动弹性防护带进行伸缩；弹性防护带设有3-5条，每条弹性防护带对应一台伺服电机；根据骑行人员的不同，弹性防护带可以添加或者删减，用来适应不同要求的骑行人员。

优选的，所述输入电源为充电宝或其他5V电源适配器，所述输入电源上设置电源指示灯，所述输入电源通过所述稳压电路得到稳定电压后给微控制器、霍尔传感器、陀螺仪、电子罗盘、电机驱动等模块供电。

优选的，所述后轮轴与所述后升降之间安装有刹车辅助装置装置，所述刹车辅助装置装置包括刹车片和电磁阀，所述刹车片安装于后轮一侧，所述电磁阀固定于所述后轮轴上，所述电磁阀的一侧的阀头上安装有摩擦片，所述电磁阀与所述微控制器电连接；在模拟游戏装置内出现上陡坡时，可通过前升降控制前轮轴上升，后升降控制后轮轴下降，来模拟上陡坡的体感，同时通过微控制器控制刹车辅助装置进行刹车，使骑行人员在骑行感觉上费力，进一步的体验出现实的的骑行效果，在下陡坡时也可以根据效果，前升降通过控制前轮轴下降展现出前倾的效果，同时在进行刹车时通过电磁阀一侧的阀头上的摩擦片与所述刹车片接触进行刹车，刹车效果更好，同时通过微控制器控制多功能风扇的转速逐渐增大，来体验下陡坡的风速效果，更加逼真。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：以模拟现实的形式展现出运动场景，使用户在模拟场景中的骑行更有沉浸感，也可以帮助病人在室内完成肢体动作恢复训练，帮助运动员在室内体验各种赛道的自行车骑行效果。

附图说明

图1为本实用新型自行车装置整体结构示意图。

图2为本实用新型自行车装置模块结构示意图。

图3为本实用新型自行车装置刹车辅助装置结构示意图。

图4为本实用新型自行车装置防护背带结构示意图。

图中：1、自行车主体，2、弹性防护带，3、防护支架，4、伺服电机，5、电源模块，6、硬件主控板，7、伺服控制模块，8、防护背带，9、转轴，10、前升降，11、电机，12、加热块，13、刹车辅助装置，14、后升降，15、前轮轴，16、后轮轴，17、体感旋转装置，18、旋转电机，19、旋转转轴，20、旋转握把，21、支撑架，22、平台，23、平台支架，24、控制盒，25、刹车片，26、电磁阀，27、摩擦片，28、多功能小风扇，101、温度传感器模块，102、液晶显示模块，103、陀螺仪模块，104、磁力计模块，105、数据存储模块，106、主控模块，107、电机驱动模块，108、霍尔传感器模块，109、指示灯模块，110、RTC模块，111、蓝牙模块，112、电源模块，113、按键模块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型进行具体描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

一种用于模拟现实骑行的自行车装置，包括自行车主体1、电源模块112和硬件主控板6，所述的电源模块112包括输入电源和稳压电路，所述输入电源和所述稳压模块分别与开关电源芯片连接，所述电源模块112上面设置有电源指示灯，所述硬件主控板6包括微控制器，所述微控制器与主控模块106、霍尔传感器模块108、陀螺仪模块103、电子罗盘模块、磁力计模块104、RTC模块110、按键模块113、指示灯模块109、数据存储模块105、电机驱动模块107、温度传感器模块101、蓝牙模块111和液晶显示模102块连接，所述多功能小风扇28分别与所述电机驱动模块107、温度传感器模块101连接；微控制器通过霍尔传感器模块108实现测速功能，通过陀螺仪和电子罗盘模块实现自行车姿态角度的采集功能，在姿态角度采集时，通过数据读取反馈。上述诸多模块之间的操作控制为现有技术，例如“一种基于健身自行车的新型同步视频系统”中的相关技术。

所述自行车主体1上安装有骑行防护装置、升降装置、多功能小风扇28和体感旋转装置17，所述骑行防护装置安装于所述自行车主体1后端，所述骑行防护装置包括防护支柱3和防护背带8，所述防护背带8上连接有多根弹性防护带2，所述弹性防护带2一端通过伺服电机4与所述防护支架3连接，所述弹性防护带2另一端与所述防护背带8连接，所述升降装置安装于自行车主体1下方，所述升降装置包括前升降10和后升降14，所述自行车主体1通过前轮轴15与所述前升降10连接，所述自行车主体1通过后轮轴16与所述后升降14连接，所述体感旋转装置17包括旋转电机18和旋转把握20，所述旋转电机18固定安装于所述自行车主体2上，所述旋转电机18两端通过电机转轴19连接所述旋转把握20，所述旋转把握20对称设置于旋转电机18两侧，所述电机转轴19下端安装有支撑架21，所述支撑架21通过轴承与所述电机转轴19旋转连接，所述支撑架21安装于所述自行车主体1上，所述的多功能小风扇28包括电机11和加热块12，所述电机11后端安装加热块12，所述旋转电机18上端设置有平台22，所述平台22通过平台支架23安装于所述旋转电机18上，所述平台22一侧安装有控制盒24，所述控制盒24内安装有电源模块5和硬件主控板6；

伺服电机控制模块控制各伺服电机进行不同转向的旋转，实现在人员骑行过程中弹性防护带2的伸缩，做到人员的防护措施，在一些较大坡度的快速骑行过程中，还可以通过控制伺服控制模块控制伺服电机4拉动弹性防护带使骑行人员感觉到上坡时的超重感和下坡时失重感，同时在人员的骑行过程中通过旋转电机18旋转使人员在骑行过程中手臂在固定在旋转握把20上可以模拟骑行中的上下坡达到更好的骑行效果展现，使骑行人员在骑行过程中增加更多的体感，多功能小风扇28通过温度传感器模块101进行吹热风或者吹冷风的效果，这样来实现获取当前室温的功能，同时通过液晶模块显示所采集到的数据，另外通过蓝牙模块111将数据上传至模拟现实游戏装置中，实现与模拟现实游戏进行数据交互，到达沉浸式感受模拟现实游戏效果。

所述电机11转动通过所述电机驱动模块107控制，所述加热块12的加热通过所述温度传感器模块101控制，多功能小风扇安装于模拟现实游戏装置一侧；通过温度传感器模块101控制加热块12可以在模拟游戏场景不同时感受到炎热的感觉，达到场景的多样化。

所述骑行防护装置包括防护支柱3、防护背带8、弹性防护带2，弹性防护带2一端通过伺服电机4与所述防护支柱连接，弹性防护带2另一端与防护背带8连接，伺服电机4通过伺服控制模块7控制，伺服控制器模块7与微控制器连接；通过防护背带8与弹性防护带2的配合，可以在模拟场景中出现较大转弯角度骑行时的防护，还可以使骑行人员经过较大陡坡时，通过模拟现实游戏装置与微控制器控制伺服控制模块7进行骑行人员的失重与超重模拟，进一步达到骑行人员在模拟场景的体感；

所述伺服电机4前端安装有转轴9，弹性防护带一端缠绕在所述转轴9上；弹性防护带缠绕在转轴9上，通过伺服电机4转动带动弹性防护带2进行伸缩；弹性防护带2设有3-5条，每条弹性防护带2对应一台伺服电机4；根据骑行人员的不同，弹性防护带2可以添加或者删减，用来适应不同要求的骑行人员；所述升降装置包括前升降10和后升降14，所述自行车主体通过前轮轴15与所述前升降10连接，所述自行车主体通过后轮轴16与所述后升降14连接；为进一步的体现上下坡的模拟场景，设置前后升降装置，在模拟游戏装置内出现上陡坡时，可通过前升降10控制前轮轴15上升，后升降14控制后轮轴16下降，来模拟上陡坡的体感，同时通过微控制器控制刹车辅助装置13进行刹车，使骑行人员在骑行感觉上费力，进一步的体验出现实的的骑行效果，在下陡坡时也可以根据效果，前升降10通过控制前轮轴15下降展现出前倾的效果，同时通过微控制器控制多功能风扇的转速逐渐增大，来体验下陡坡的风速效果，更加逼真。

所述后轮轴16与所述后升降14之间安装有刹车辅助装置13，所述刹车辅助装置装置13包括刹车片25和电磁阀26，所述刹车片25安装于后轮轴16一侧，所述电磁阀26固定于所述后轮轴16上，所述电磁阀26的一侧的阀头上安装有摩擦片27，所述电磁阀26与所述微控制器电连接；在下陡坡时也可以根据效果，前升降通过控制前轮轴下降展现出前倾的效果，同时在进行刹车时通过电磁阀26一侧的阀头上的摩擦片27与所述刹车片25接触进行刹车，刹车效果更好。

本实用新型的有益效果：以模拟现实的形式展现出运动场景，使用户在模拟场景中的骑行更有沉浸感，也可以帮助病人在室内完成肢体动作恢复训练，帮助运动员在室内体验各种赛道的自行车骑行效果。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。

Claims

1.一种用于模拟现实骑行的自行车装置，包括自行车主体、电源模块和硬件主控板，所述的电源模块包括输入电源和稳压电路，所述输入电源和所述稳压电路分别与开关电源芯片连接，所述电源模块上面设置有电源指示灯，所述硬件主控板包括微控制器，所述微控制器与主控模块、霍尔传感器模块、陀螺仪模块、电子罗盘模块、磁力计模块、RTC模块、按键模块、指示灯模块、数据存储模块、电机驱动模块、温度传感器模块、蓝牙模块和液晶显示模块连接；

其特征在于，所述自行车主体上安装有骑行防护装置、升降装置、多功能小风扇和体感旋转装置，所述骑行防护装置安装于所述自行车主体后端，所述骑行防护装置包括防护支架、防护背带，所述防护背带上连接有多根弹性防护带，所述弹性防护带一端通过伺服电机与所述防护支架连接，所述弹性防护带另一端与所述防护背带连接，所述升降装置安装于自行车主体下方，所述升降装置包括前升降和后升降，所述自行车主体通过前轮轴与所述前升降连接，所述自行车主体通过后轮轴与所述后升降连接，所述体感旋转装置包括旋转电机和旋转把握，所述旋转电机固定安装于所述自行车主体上，所述旋转电机两端通过电机转轴连接所述旋转把握，所述旋转把握对称设置于旋转电机两侧，所述电机转轴下端安装有支撑架，所述支撑架通过轴承与所述电机转轴旋转连接，所述支撑架安装于所述自行车主体上，所述的多功能小风扇包括电机、加热块，所述电机后端安装加热块，所述旋转电机上端设置有平台，所述平台通过平台支架安装于所述旋转电机上，所述平台一侧安装有控制盒，所述控制盒内安装有电源模块和硬件主控板，所述多功能小风扇分别与所述电机驱动模块、温度传感器模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于模拟现实骑行的自行车装置，其特征在于，所述电机与所述电机驱动模块连接，所述加热块与所述温度传感器连接，所述多功能小风扇安装于所述平台中部位置。

3.根据权利要求1所述的一种用于模拟现实骑行的自行车装置，其特征在于，所述伺服电机与伺服控制模块连接，所述伺服控制模块与所述微控制器连接。

4.根据权利要求3所述的一种用于模拟现实骑行的自行车装置，其特征在于，所述伺服电机前端安装有转轴，所述弹性防护带一端缠绕在所述转轴上。

5.根据权利要求3所述的一种用于模拟现实骑行的自行车装置，其特征在于，所述弹性防护带设有3-5条，每条所述弹性防护带对应一台所述伺服电机。

6.根据权利要求1所述的一种用于模拟现实骑行的自行车装置，其特征在于，所述输入电源为5V充电宝，所述输入电源上设置电源指示灯。

7.根据权利要求1所述的一种用于模拟现实骑行的自行车装置，其特征在于，所述后轮轴与所述后升降之间安装有刹车辅助装置装置，所述刹车辅助装置装置包括刹车片和电磁阀，所述刹车片安装于后轮一侧，所述电磁阀固定于所述后轮轴上，所述电磁阀的一侧的阀头上安装有摩擦片，所述电磁阀与所述微控制器电连接。