一种能自动调节阻力的力量训练装置及其工作方法与流程

本发明涉及训练器材技术领域，尤其涉及一种能自动调节阻力的力量训练装置及其工作方法。

背景技术：

随着人们经济生活水平不断提高，体育锻炼运动也就将会成为我们生活中必不可缺少的部分，健身器材也将随之成为我们生活中必不可缺的物品。力量训练装置是一种常见的健身器材，现有的力量训练装置需要用户手动调节阻力，非常不方便，且阻力调节好后在训练中是固定不变的，不能根据用户的力量变化实时调节阻力，容易造成用户肌肉拉伤。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有力量训练装置需要用户手动调节阻力，且在训练中阻力恒定不变的技术问题，提供了一种能自动调节阻力的力量训练装置及其工作方法，其能够在用户训练时自动调节阻力，非常方便，且减少了用户受伤的风险。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明的一种能自动调节阻力的力量训练装置，包括架体，所述架体上沿纵向并排设有上横板、中横板、下横板，所述上横板和中横板上对应位置分别设有沿前后走向的第一条形通孔和第二条形通孔，所述第一条形通孔两侧设有第一车轨，所述第一车轨上设有可沿第一车轨运动的第一小车，所述中横板上设有顶部开口的盒体，所述盒体底部设有插入第二条形通孔的限位块，所述中横板后端竖直设有立板，所述下横板上设有与第一车轨相同走向的第二车轨，所述第二车轨上设有可沿第二车轨运动的第二小车，所述第一小车包括用于放置液体的第一车体，所述第一车体底面设有第一出液口，所述第一出液口位于第一条形通孔正上方，所述第一出液口上设有第一电磁阀，所述第一小车后端设有第一激光接收器，所述第一小车上设有第一控制芯片和第一无线通信模块，所述盒体前端设有拉绳，所述盒体后端设有检测盒体与立板之间距离的测距仪以及向正上方、正下方发射激光的激光发射器，所述盒体底面设有第二出液口，所述第二出液口位于第二条形通孔正上方，所述第二出液口上设有第二电磁阀，所述盒体上还设有微处理器、加速度传感器和第二无线通信模块，所述第二小车包括用于放置液体的第二车体，所述第二车体顶部开口，所述第二车体通过输液管与第一车体连通，所述第二车体内设有液泵，所述液泵与输液管连接，所述第二小车后端设有第二激光接收器，所述第二小车上设有第二控制芯片和第三无线通信模块，所述第一控制芯片分别与第一电磁阀、第一激光接收器、第一无线通信模块和第一小车的移动机构电连接，所述微处理器分别与测距仪、激光发射器、第二电磁阀、第二无线通信模块和加速度传感器电连接，所述第二控制芯片分别与液泵、第二激光接收器、第三无线通信模块和第二小车的移动机构电连接。

在本技术方案中，移动机构包括车轮和驱动车轮转动的驱动模块。初始时，将第一小车放置在上横板后端，将盒体放置在中横板后端，将第二小车放置在下横板后端，使第一激光接收器能接收到激光发射器向上发出的激光，第二激光接收器能接收到激光发射器向下发出的激光，第一小车内装满液体，盒体内装有适量的液体。

测距仪检测盒体与立板之间距离，加速度传感器检测盒体的加速度，盒体将距离值、加速度值发送给第一小车和第二小车。当用户将盒体向前拉动时，第一控制芯片控制第一小车移动相应的距离，第二控制芯片控制第二小车移动相应的距离，第一小车移动时保证其上的第一激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，第二小车移动时保证其上的第二激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，从而使得第一小车、盒体、第二小车同步移动。

训练时，用户通过拉绳拉动盒体，当盒体加速度大于0时，用户的拉力大于当前的滑动摩擦力，第一电磁阀打开，第一小车内的液体通过第一出液口、第一条形通孔落入盒体内，第二电磁阀关闭，盒体因流入液体而重量增加，滑动摩擦力增大；当盒体加速度小于0时，用户的拉力小于当前的滑动摩擦力，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭，盒体因流出液体而重量减小，滑动摩擦力减小；当盒体加速度等于0且盒体不移动时，用户的拉力小于当前的最大静摩擦力，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭，盒体因流出液体而重量减小，最大静摩擦力减小；当盒体加速度等于0且盒体仍在移动时，用户的拉力等于当前的滑动摩擦力，第一电磁阀关闭，第二电磁阀关闭，滑动摩擦力保持不变。

本发明能够通过调整盒体重量来调节用户拉动盒体的阻力，在用户训练时根据用户的拉力变化自动调节阻力，非常方便，且减少了用户受伤的风险。

作为优选，所述第一车体内设有第一液位传感器，所述第一液位传感器与第一控制芯片电连接。当第一车体内的液体液位小于设定值时，液泵工作将第二车体内的液体输送到第一车体内，直到第一车体内的液体液位大于设定值，液泵停止工作。

作为优选，所述盒体内设有第二液位传感器，所述第二液位传感器与微处理器电连接，所述第二车体内设有第三液位传感器，所述第三液位传感器与第二控制芯片电连接。第一小车将其内的液位信息发送给用户的智能终端，盒体将其内的液位信息发送给用户的智能终端，第二小车将其内的液位信息发送给用户的智能终端，便于用户了解液位情况。

作为优选，所述拉绳上设有拉力传感器，所述拉力传感器与微处理器电连接。拉力传感器检测用户对拉绳施加的拉力，微处理器将检测到的拉力发送到用户的智能手机等智能终端，便于用户连接自身训练时的情况。

作为优选，所述架体顶部设有人机交互模块，所述人机交互模块包括中央处理单元、触摸屏和第四无线通信模块，所述中央处理单元分别与触摸屏和第四无线通信模块电连接。人机交互模块能够与第一小车、盒体、第二小车进行无线通信，触摸屏可显示拉力、液位等数据，用户可通过触摸屏输入指令。

作为优选，所述中横板前端和后端分别设有用于检测盒体的红外线传感器，所述红外线传感器与中央处理单元电连接。中横板前端的红外线传感器用于检测盒体用否达到起始位置，中横板后端的红外线传感器用于检测盒体是否达到终点位置.

作为优选，所述人机交互模块还包括语音输出模块，所述语音输出模块与中央处理单元电连接。当盒体移动到起始位置或终点位置时，语音输出模块输出语音提醒。

作为优选，所述第二条形通孔前端和后端分别设有缓冲机构。缓冲机构可以是弹簧等弹性件，避免盒体底部的限位块与第二条形通孔前端、后端直接碰撞。

作为优选，所述第二条形通孔与第一条形通孔走向相同，第二条形通孔位于第一条形通孔的正下方。

本发明的一种能自动调节阻力的力量训练装置的工作方法，用于上述的一种能自动调节阻力的力量训练装置，包括以下步骤：

s1：初始时，第一小车位于上横板后端，盒体位于中横板后端，第二小车位于下横板后端，第一激光接收器能接收到激光发射器向上发出的激光，第二激光接收器能接收到激光发射器向下发出的激光，第一小车内装有液体，盒体内装有液体；

s2：测距仪检测盒体与立板之间距离，加速度传感器检测盒体的加速度，盒体将距离值、加速度值发送给第一小车和第二小车；

当用户将盒体向前拉动时，第一控制芯片控制第一小车移动相应的距离，第二控制芯片控制第二小车移动相应的距离，第一小车移动时保证其上的第一激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，第二小车移动时保证其上的第二激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，从而使得第一小车、盒体、第二小车同步移动；

当盒体加速度大于0时，第一电磁阀打开，第一小车内的液体通过第一出液口、第一条形通孔落入盒体内，第二电磁阀关闭；当盒体加速度小于0时，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭；当盒体加速度等于0且盒体不移动时，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭；当盒体加速度等于0且盒体仍在移动时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀关闭。

作为优选，所述步骤s2中，当盒体加速度大于0时，第一电磁阀根据加速度的大小调节开度，盒体加速度越大，第一电磁阀开度d1越大，第一小车单位时间内流出的液体越多；当盒体加速度小于0时，第二电磁阀根据盒体加速度的大小调节开度，盒体加速度越小，第二电磁阀开度d2越大，第二小车单位时间内流出的液体越多。

作为优选，所述步骤s2还包括以下步骤：当第一车体内的液体液位小于设定值时，液泵工作将第二车体内的液体输送到第一车体内，直到第一车体内的液体液位大于设定值，液泵停止工作。

本发明的有益效果是：能够在用户训练时自动调节阻力，非常方便，且减少了用户受伤的风险。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是本发明的一种电路原理连接框图；

图3是第一小车的结构示意图；

图4是盒体的结构示意图；

图5是第二小车的结构示意图。

图中：1、架体，2、上横板，3、中横板，4、下横板，5、第一条形通孔，6、第二条形通孔，7、第一车轨，8、第一小车，9、盒体，10、限位块，11、立板，12、第二车轨，13、第二小车，14、第一出液口，15、第一电磁阀，16、第一激光接收器，17、第一控制芯片，18、第一无线通信模块，19、拉绳，20、测距仪，21、激光发射器，22、第二出液口，23、第二电磁阀，24、微处理器，25、加速度传感器，26、第二无线通信模块，27、第二激光接收器，28、第二控制芯片，29、第三无线通信模块，30、拉力传感器，31、人机交互模块，32、中央处理单元，33、触摸屏，34、第四无线通信模块，35、红外线传感器，36、语音输出模块，37、液泵，38、输液管，39、第一液位传感器，40、第二液位传感器，41、第三液位传感器。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：本实施例的一种能自动调节阻力的力量训练装置，如图1、图2、图3、图4、图5所示，包括架体1，架体1上沿纵向并排设有上横板2、中横板3、下横板4，上横板2和中横板3上对应位置分别设有沿前后走向的第一条形通孔5和第二条形通孔6，第一条形通孔5两侧设有第一车轨7，第一车轨7上设有可沿第一车轨7运动的第一小车8，中横板3上设有顶部开口的盒体9，盒体9底部设有插入第二条形通孔6的限位块10，中横板3后端竖直设有立板11，下横板4上设有与第一车轨7相同走向的第二车轨12，第二车轨12上设有可沿第二车轨12运动的第二小车13，第一小车8包括用于放置液体的第一车体，第一车体底面设有第一出液口14，第一出液口14位于第一条形通孔5正上方，第一出液口14上设有第一电磁阀15，第一小车8后端设有第一激光接收器16，第一小车8上设有第一控制芯片17和第一无线通信模块18，盒体9前端设有拉绳19，盒体9后端设有检测盒体9与立板11之间距离的测距仪20以及向正上方、正下方发射激光的激光发射器21，盒体9底面设有第二出液口22，第二出液口22位于第二条形通孔6正上方，第二出液口22上设有第二电磁阀23，盒体9上还设有微处理器24、加速度传感器25和第二无线通信模块26，第二小车13包括用于放置液体的第二车体，第二车体顶部开口，第二车体通过输液管38与第一车体连通，第二车体内设有液泵37，液泵37与输液管38的进液口连接，第二小车后端设有第二激光接收器27，第二小车13上设有第二控制芯片28和第三无线通信模块29，第一控制芯片17分别与第一电磁阀15、第一激光接收器16、第一无线通信模块18和第一小车8的移动机构电连接，微处理器24分别与测距仪20、激光发射器21、第二电磁阀23、第二无线通信模块26和加速度传感器25电连接，第二控制芯片28分别与液泵37、第二激光接收器27、第三无线通信模块29和第二小车13的移动机构电连接。

移动机构包括车轮和驱动车轮转动的驱动模块。第二条形通孔与第一条形通孔走向相同，第二条形通孔位于第一条形通孔的正下方。

初始时，将第一小车放置在上横板后端，将盒体放置在中横板后端，将第二小车放置在下横板后端，使第一激光接收器能接收到激光发射器向上发出的激光，第二激光接收器能接收到激光发射器向下发出的激光，第一小车内装满液体，盒体内装有适量的液体。

测距仪检测盒体与立板之间距离，加速度传感器检测盒体的加速度，盒体将距离值、加速度值发送给第一小车和第二小车。当用户将盒体向前拉动时，第一控制芯片控制第一小车移动相应的距离，第二控制芯片控制第二小车移动相应的距离，第一小车移动时保证其上的第一激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，第二小车移动时保证其上的第二激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，从而使得第一小车、盒体、第二小车同步移动。

训练时，用户通过拉绳拉动盒体，当盒体加速度大于0时，用户的拉力大于当前的滑动摩擦力，第一电磁阀打开，第一小车内的液体通过第一出液口、第一条形通孔落入盒体内，第二电磁阀关闭，盒体因流入液体而重量增加，滑动摩擦力增大；当盒体加速度小于0时，用户的拉力小于当前的滑动摩擦力，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭，盒体因流出液体而重量减小，滑动摩擦力减小；当盒体加速度等于0且盒体不移动时，用户的拉力小于当前的最大静摩擦力，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭，盒体因流出液体而重量减小，最大静摩擦力减小；当盒体加速度等于0且盒体仍在移动时，用户的拉力等于当前的滑动摩擦力，第一电磁阀关闭，第二电磁阀关闭，滑动摩擦力保持不变。

本发明能够通过调整盒体重量来调节用户拉动盒体的阻力，在用户训练时根据用户的拉力变化自动调节阻力，非常方便，且减少了用户受伤的风险。

第一车体内设有第一液位传感器39，第一液位传感器39与第一控制芯片17电连接，盒体9内设有第二液位传感器40，第二液位传感器40与微处理器24电连接，第二车体内设有第三液位传感器41，第三液位传感器41与第二控制芯片28电连接。

当第一车体内的液体液位小于设定值时，液泵工作将第二车体内的液体输送到第一车体内，直到第一车体内的液体液位大于设定值，液泵停止工作。第一小车将其内的液位信息发送给用户的智能终端，盒体将其内的液位信息发送给用户的智能终端，第二小车将其内的液位信息发送给用户的智能终端，便于用户了解液位情况。

拉绳19上设有拉力传感器30，拉力传感器30与微处理器24电连接。拉力传感器检测用户对拉绳施加的拉力，微处理器将检测到的拉力发送到用户的智能手机等智能终端，便于用户连接自身训练时的情况。训练时，当拉力传感器检测到拉力大于0，则训练装置进入工作状态，当拉力传感器检测到拉力等于0，训练装置进入待机状态，第一小车、第二小车、盒体待机，第一电磁阀和第二电磁阀都关闭。

架体1顶部设有人机交互模块31，人机交互模块31包括中央处理单元32、触摸屏33、第四无线通信模块34和语音输出模块36，中央处理单元32分别与触摸屏33、第四无线通信模块34和语音输出模块36电连接。

人机交互模块能够与第一小车、盒体、第二小车进行无线通信，触摸屏可显示拉力等数据，用户可通过触摸屏输入指令。语音输出模块输出语音提醒。

中横板3前端和后端分别设有用于检测盒体9的红外线传感器35，红外线传感器35与中央处理单元32电连接。中横板前端的红外线传感器用于检测盒体用否达到起始位置，中横板后端的红外线传感器用于检测盒体是否达到终点位置.当盒体移动到起始位置或终点位置时，语音输出模块输出语音提醒。

第二条形通孔6前端和后端分别设有缓冲机构。缓冲机构可以是弹簧等弹性件，避免盒体底部的限位块与第二条形通孔前端、后端直接碰撞。

本实施例的一种能自动调节阻力的力量训练装置的工作方法，用于上述的一种能自动调节阻力的力量训练装置，包括以下步骤：

s1：初始时，第一小车位于上横板后端，盒体位于中横板后端，第二小车位于下横板后端，第一激光接收器能接收到激光发射器向上发出的激光，第二激光接收器能接收到激光发射器向下发出的激光，第一小车内装有液体，盒体内装有液体；

当拉力传感器检测到拉力大于0时，训练装置进入工作状态，执行步骤s2，当拉力传感器检测到拉力等于0时，训练装置进入待机状态，第一小车、第二小车、盒体待机，第一电磁阀和第二电磁阀都关闭；

s2：测距仪检测盒体与立板之间距离，加速度传感器检测盒体的加速度，盒体将距离值、加速度值发送给第一小车和第二小车；

当用户将盒体向前拉动时，第一控制芯片控制第一小车移动相应的距离，第二控制芯片控制第二小车移动相应的距离，第一小车移动时保证其上的第一激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，第二小车移动时保证其上的第二激光接收器能接收到激光发射器发出的激光，从而使得第一小车、盒体、第二小车同步移动；

当盒体加速度大于0时，第一电磁阀打开，第一小车内的液体通过第一出液口、第一条形通孔落入盒体内，第二电磁阀关闭；当盒体加速度小于0时，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭；当盒体加速度等于0且盒体不移动时，第二电磁阀打开，盒体内的液体通过第二出液口、第二条形通孔落入第二小车内，第一电磁阀关闭；当盒体加速度等于0且盒体仍在移动时，第一电磁阀关闭，第二电磁阀关闭。

步骤s2中，当盒体加速度大于0时，第一电磁阀根据加速度的大小调节开度，盒体加速度越大，第一电磁阀开度d1越大，第一小车单位时间内流出的液体越多；当盒体加速度小于0时，第二电磁阀根据盒体加速度的大小调节开度，盒体加速度越小，第二电磁阀开度d2越大，第二小车单位时间内流出的液体越多。

步骤s2还包括以下步骤：当第一车体内的液体液位小于设定值时，液泵工作将第二车体内的液体输送到第一车体内，直到第一车体内的液体液位大于设定值，液泵停止工作。