一种实时交互健身自行车的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及运动娱乐交互领域，具体地，涉及一种实时交互健身自行车。
【背景技术】
[0002]目前的健身只是使用者自身的健身运动，缺乏交互性和娱乐性，还没有出现针对实时交互的一种实时交互健身自行车产品出现。
[0003]如申请号为201310598527.4的中国专利申请，该专利提供了一种基于健身自行车的新型同步视频系统，包括速度检测模块、方向检测模块、DSP数据采集和控制系统、液晶显示模块、工控机、网络服务平台、手控键盘、力检测模块和阻力电机，所述的速度检测模块、方向检测模块和力检测模块分别与DSP数据采集和控制系统连接，工控机与DSP数据采集和控制系统相连，阻力电机与DSP数据采集和控制系统连接，液晶显示模块与工控机连接，手控键盘与工控机连接，网络服务平台与工控机相连。
[0004]上述专利技术虽然提供了一定的虚拟场景中获得了如同真实环境中骑车的体验，但是却无法实现运动娱乐交互，而且该专利中也没有详细给出具体如何虚拟和控制的技术。
【实用新型内容】
[0005]针对现有健身自行车的不足，本实用新型的目的是提供一种实时交互健身自行车，将健身自行车和虚拟现实结合在一起，通过交互式控制器(显示部件)实时控制健身自行车的状态，并根据操作者对健身自行车的操作反应到交互式控制器中，提高健身自行车的交互性和娱乐性。
[0006]为实现以上目的，本实用新型提供一种实时交互健身自行车，包括车体、俯仰模拟机构、振动模拟机构、扭矩模拟机构、速比模拟机构、车龙头传感器、脚踏板传感器、主控制器和交互式控制器，其中:
[0007]所述车体，作为实时交互健身自行车的支撑部分，将俯仰模拟机构、振动模拟机构、扭矩模拟机构、速比模拟机构、脚踏板和车龙头传感器连接并固定；
[0008]所述俯仰模拟机构连接主控制器，在主控制器的控制下改变车体的俯仰角度以模拟自行车上下坡效果，并将车体的俯仰角度信息实时反馈给主控制器；
[0009]所述振动模拟机构连接主控制器，在主控制器的控制下改变车体的振动幅度和频率，从而模拟自行车不同的颠簸效果；
[0010]所述扭矩模拟机构连接脚踏板和主控制器，在主控制器的控制下改变脚踏板旋转的阻力，以模拟自行车在不同路况条件下的蹬踏阻力效果；
[0011]所述速比模拟机构，用于设置脚踏输入轴到自行车轮之间的速比，将设置信息传递给交互式控制器，并将当前速比值传递给主控制器；
[0012]所述车龙头传感器，采集车龙头旋转的角度并传递给主控制器，由主控制器转成角度信息传递给交互式控制器，由交互式控制器同步记录和再现的自行车转弯角度；
[0013]所述脚踏板传感器，采集旋转脚踏板的转速和圈数并传递给主控制器；
[0014]所述主控制器，用于控制俯仰模拟机构的输出俯仰角度、控制振动模拟机构输出的自行车车体振动幅度和频率、控制扭矩模拟机构的输出扭矩、采集速比模拟机构的当前速比、采集车龙头传感器的旋转角度以及脚踏板传感器的脚踏板的转速和圈数，并与交互式控制器交互；
[0015]所述交互式控制器，实时记录并通过显示部件再现自行车的操作状态，将当前显示部件虚拟路况的各种参数发送给主控制器，从而控制车体的俯仰角度、颠簸情况、脚踏阻力效果，并根据自行车车龙头的旋转角度以及脚踏板的速度和圈数同步记录和再现的自行车姿态。
[0016]优选地，所述的俯仰模拟机构，包含角度执行电机、角度传动机构、角度电机驱动器和角度传感器，其中:
[0017]所述角度传动机构，包含一个固定旋转支点和一个旋转结构，用以改变车体的俯仰角度；
[0018]所述角度执行电机，作为角度传动机构的运动源，将角度执行电机的旋转角度变成一定比例的角度传动机构的输出角度从而控制车体的俯仰角度；
[0019]所述角度电机驱动器，用于接收主控制器的命令，根据需求改变角度执行电机的旋转角度从而改变一定比例的车体俯仰角度；
[0020]所述角度传感器，作为主控制器对于俯仰模拟机构角度闭环控制的反馈部分，实时检测车体的当前俯仰角度，并反馈给主控制器。
[0021]优选地，所述的振动模拟机构，包括振动传动机构、振动执行电机、振动电机驱动器，其中:
[0022]所述振动传动机构，用于将振动执行电机的旋转运动转换成一定频率、一定幅度的往复运动，从而模拟不同路况下车体的颠簸效果；
[0023]所述振动执行电机，作为振动模拟机构的运动源，用于将振动执行电机的旋转速度转变成自行车车座的往复频率和振幅；
[0024]所述振动电机驱动器，用于接收主控制器的命令，并改变振动模拟机构振动的频率和振幅，从而模拟不同路况下车体的颠簸效果。
[0025]优选地，所述的扭矩模拟机构，包含扭矩执行机构、扭矩驱动器，其中:
[0026]所述扭矩执行机构，用于根据需求模拟脚踏板的阻力；
[0027]所述扭矩驱动器，用于接收主控制器的命令，改变扭矩执行机构的输出阻力。
[0028]优选地，所述的速比模拟机构，包括速比人机交互接口和速比传感器，其中:
[0029]所述速比人机交互接口，作为一种人机接口，操作者通过其调节车体当前的速比值；
[0030]所述速比传感器，用于记录人机交互模块输入的速比值，并将当前速比值传递给主控制器。
[0031]优选地，所述的车龙头传感器，包括旋转龙头和角度传感器，其中:
[0032]所述的旋转龙头，用于操作者改变其旋转角度；
[0033]所述的角度传感器，用于将旋转龙头的当前旋转角度发送给主控制器，再将当前角度值发送给交互式控制器，由交互式控制器同步记录和再现的自行车转弯角度。
[0034]优选地，所述的主控制器，包括俯仰模拟控制部件、振动模拟控制部件、扭矩模拟控制部件、速比模拟接口、车龙头传感器接口、脚踏板接口、处理器，其中:
[0035]所述俯仰模拟控制部件，根据交互式控制器设置的自行车上下坡角度来控制俯仰模拟机构的输出角度，使得车体的俯仰角度与当前交互式控制器设置的自行车的上下坡角度相匹配；
[0036]所述振动模拟控制部件，根据交互式控制器设置的自行车所行进的路况来控制振动模拟机构的输出振动幅度和振动频率，使得自行车的车座振动频率和振动幅度与当显示部件中自行车所行驶路面的路况相匹配；
[0037]所述扭矩模拟控制部件，根据俯仰模拟机构的当前俯仰角度、速比模拟机构的当前速比值、交互式控制器设置的风速和风向，得到扭矩阻力值，从而控制扭矩模拟机构输出不同虚拟路况下的脚踏板阻力；
[0038]所述速比模拟接口，接收速比模拟机构中速比传感器传递的速比值，将速比值传递给交互式控制器，并结合脚踏板的转速和圈数同步记录和再现自行车行进的速度和历程;
[0039]所述车龙头传感器接口，接收车龙头传感器中角度传感器采集的旋转龙头旋转角度，计算成所对应的角度值，并将角度值传递给交互式控制器，由交互式控制器记录和再现自行车转弯的效果；
[0040]所述脚踏板接口，将脚踏板传感器的脚踏板旋转的圈数和转速传递给交互式控制器，交互式控制器同步记录和再现自行车的行程和速度；
[0041]所述处理器，结合俯仰模拟机构的角度传感器、速比模拟机构的速比传感器、车龙头传感器的角度传感器和交互式控制器所对应的路况参数，计算出俯仰模拟机构的角度电机驱动器、振动模拟机构的振动电机驱动器、扭矩模拟机构的扭矩驱动器的参数值。
[0042]更优选地，所述的处理器，包括信号处理电路、控制输出部件、参数输入部件和数据交互部件，其中:
[0043]所述的信