一种新型智能全向跑步机的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型智能全向跑步机，属于跑步机领域，包括具有万向传动功能的主动单元，以及用于支撑使用者的支撑平台，其中在所述支撑平台上方设有控制面板，在所述支撑平台边缘处设有用于检测跑步者脚部移动的检测单元，在所述支撑平台上排列设有若干动力输出孔，在所述支撑平台内设有从动单元，所述从动单元包括支撑架，以及设置在所述支撑架上的支撑杆，所述支撑杆的顶端位于所述动力输出孔内，本实用新型通过从动单元有效的将主动单元的动力传递到支撑平台上，让用户可以自由的改变跑步的方向，以及增减跑步的速度。
【专利说明】
一种新型智能全向跑步机
技术领域
[0001 ] 本实用新型涉及一种跑步机，尤其是一种新型智能全向跑步机。
【背景技术】
[0002]目前，普通跑步机都只能完成单方向的传动，这样的跑步机很难应用到游戏活动中，因此降低了跑步机的适用范围，然而现有的一些全向的跑步机中，完成全向移动的方式可以分为两种，一种是采用两个互相垂直的传动轴，竖直的传动轴用于控制速度的方向，而水平的传动轴用于控制速度的大小，对于这样的结构，用于联动水平传动轴的机构就很复杂，在使用过程中容易出现各种故障，维修起来也很麻烦，同时在使用过程中无法时刻改变跑步的方向，而另一种则是采用发散状的结构，从圆盘的中心向四周呈发散状，这种结构需要使用者自己改变站立点的位置，才能实现不同方向的移动，因此使用起来也非常不便。
【发明内容】
[0003]本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种新型智能全向跑步机。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种新型智能全向跑步机，包括具有万向传动功能的主动单元，以及用于支撑使用者的支撑平台，其中在所述支撑平台上方设有控制面板，在所述支撑平台边缘处设有用于检测跑步者脚部移动的检测单元，在所述支撑平台上排列设有若干动力输出孔，在所述支撑平台内设有从动单元，所述从动单元包括支撑架，以及设置在所述支撑架上的支撑杆，所述支撑杆的顶端位于所述动力输出孔内，在所述支撑架上至少安装有三个所述主动单元，在所述支撑平台底部分别设有速度电机、方向电机和控制模块，所述速度电机与方向电机的输出端均与所述主动单元连接，所述控制模块的输入端分别与所述控制面板和检测单元连接，输出端分别与所述速度电机和方向电机连接，使用时主动单元将动力传递给从动单元，这样从动单元与主动单元将同步运动，此时支撑架在整个运动过程中会以上下震荡的方式周期性运动，位于支撑架上的支撑杆将沿着动力输出孔的内壁进行圆周运动(支撑杆与动力输出孔的内壁不接触)，当支撑架移动到最高点时，支撑杆的顶部会高于支撑平台，此时使用者的脚底将离开支撑平台的顶面，因此支撑杆在这一点时线速度的方向刚好与跑步者跑步的方向相反，线速度的大小与跑步者跑动的速度相同。
[0005]作为改进，所述主动单元包括联动轴、速度齿轮、方向齿轮和轴套，所述速度齿轮位于所述联动轴底端，所述速度电机与所述速度齿轮连接，所述轴套位于所述联动轴上端，在所述轴套下方设有输入块，在所述轴套顶部设有输出轴，所述输出轴与所述支撑架连接，所述方向齿轮位于所述轴套下方，在所述方向齿轮上方设有支撑块，所述方向齿轮与所述方向电机连接，工作中，因为速度齿轮与轴套均与联动轴联动，所以当速度齿轮转动时轴套也会一起转动，方向齿轮与速度齿轮的运动各自是独立的，当轴套下方的输入块与方向齿轮上的支撑块对接时，轴套受到支撑块的支撑将沿着联动轴向上移动，在输入块与支撑块错开后，轴套将再次落回原位，因此整个从动单元上下移动的轨迹与轴套上下移动的轨迹是一致的。
[0006]作为改进，所述检测单元包括用于检测使用者脚部移动方向的位置传感器，和用于检测使用者脚部移动速度大小的红外线传感器，所述红外线传感器通过控制模块与所述速度电机连接，所述位置传感器通过控制模块与所述方向电机连接，为了便于速度大小和方向的控制，因此方向电机可选用伺服电机，速度电机可选用步进电机，使用时红外线传感器将检测使用者脚部移动速度的大小，并将采集的数据传送到控制模块，控制模块对数据进行处理后将控制速度电机的转数，最终起到控制支撑杆在旋转时的速度的大小，同理位置传感器在检测到脚部移动的方向后，通过方向电机来控制方向齿轮转动，从而改变支撑块的位置，使得支撑杆在不同的地方凸起，从而改变支撑杆输出速度的方向。
[0007]作为改进，所述速度齿轮通过速度传动链条连接，所述速度电机与所述速度传动链条连接，所述方向齿轮通过方向传动链条连接，所述方向电机与所述方向传动链条连接，传动链条起到动力传动的效果，从而确保电机输出的动力能够均匀分布到每一个速度齿轮或方向齿轮上，因此将传动链条换成齿轮传动也同样也可以。
[0008]作为改进，由于同一个传动单元内的支撑杆都是同步运动的，所以在使用过程中会给用户造成一种颠簸感，为了缓解这种颠簸感，因此在所述支撑平台内安装有两个所述从动单元，其中一个从动单元为第一从动单元，所述第一从动单元包括第一支撑架和第一支撑杆，另一个从动单元为第二从动单元，所述第二从动单元包括第二支撑架和第二支撑杆，第一支撑杆运动到最高点的时间与第二支撑杆运动到最高点的时间相差半个周期。
[0009]作为改进，所述支撑架是由若干纵横交错的支撑条构成，所述支撑杆位于所述支撑条的结点处，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆交替位于所述动力输出孔内，这种结构的第一支撑架与第二支撑架之间具有一定的高度差，其目的是为了让从动单元在运动过程中互不影响，同时还确保了同一支撑架上的支撑杆能均分分布在使用者的脚底。
[0010]作为改进，所述支撑架是由若干相互平行的支撑条构成，所述支撑杆均分分布在所述支撑条上，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆交替位于所述动力输出孔内。
[0011]作为改进，为了提高主动单元对支撑架的支撑效果，增加支撑架的平稳性能，以及确保使用者的在使用过程中的安全，因此在所述支撑架上安装有四个主动单元，在所述支撑平台上设有安全带。
[0012]本实用新型的优点:主动单元的基本结构简单，设计巧妙，降低了出现故障的概率，同时因为用于控制方向的方向机构为方向齿轮，所以用于联动各个方向齿轮的方向联动机构就很简单，即使在出现故障时维修起来也很方便，并且由于圆周上不同点的切线方向都是不一样的，因此只需改变支撑块的位置，即可实现改变速度方向的要求，最后通过主动单元来带动从动单元的运动，让动力通过支撑杆传送到使用者的脚底，最终完成动力的传递工作。
【附图说明】
[0013]图1是本实用新型的结构示意图。
[0014]图2是本实用新型从动单元的结构示意图。
[0015]图3是本实用新型主动单元的机构示意图。
[0016]图4是本实用新型图3的分解图。
[0017]图5是本实用新型两个从动单元之间的位置关系图。
[0018]图6是本实用新型图5中A处的局部放大图。
[0019]图7是本实用新型支撑条纵横交错设计的结构示意图。
[0020]图8是本实用新型支撑条平行设计的结构示意图。
[0021 ]图9是各主动单元通过速度传动链条连接的结构示意图。
[0022]I主动单元、10联动轴、2轴套、21输出轴、22输入块、3方向齿轮、31支撑块、4速度齿轮、5支撑平台、50动力输出孔、51控制面板、52检测单元(用于检测速度大小和方向)、6从动单元、61支撑架、62支撑杆、611第一支撑架、612第一支撑杆、621第二支撑架、622第二支撑杆、7、速度传动链条。
【具体实施方式】
[0023]下面结合说明书附图对本实用新型做以下详细说明。
[0024]如图1所示，一种新型智能全向跑步机，包括具有万向传动功能的主动单元I，以及用于支撑使用者的支撑平台5，其中在所述支撑平台5上方设有控制面板51，在所述支撑平台5边缘处设有用于检测跑步者脚部移动的检测单元52，在所述支撑平台5上排列设有若干动力输出孔50，在所述支撑平台5内设有从动单元6，所述从动单元6包括支撑架61，以及设置在所述支撑架61上的支撑杆62，所述支撑杆62的顶端位于所述动力输出孔50内，在所述支撑架61上至少安装有三个所述主动单元I，在所述支撑平台5底部分别设有速度电机、方向电机和控制模块，所述速度电机与方向电机的输出端均与所述主动单元I连接，所述控制模块的输入端分别与所述控制面板51和检测单元52连接，输出端分别与所述速度电机和方向电机连接，使用时主动单元I将动力传递给从动单元6，这样从动单元6与主动单元I将同步运动，此时支撑架61在整个运动过程中会以上下震荡的方式周期性运动，位于支撑架61上的支撑杆62将沿着动力输出孔50的内壁进行圆周运动(支撑杆与动力输出孔的内壁不接触)，当支撑架61移动到最高点时，支撑杆62的顶部会高于支撑平台5的上顶面，此时使用者的脚底受到支撑杆62的支撑作用将离开支撑平台5的顶面，因此支撑杆62在这一点时线速度的方向刚好与跑步者跑步的方向相反，线速度的大小与跑步者跑动的速度相同。
[0025]如图2和3所示，所述主动单元I包括联动轴10、速度齿轮4、方向齿轮3和轴套2，所述速度齿轮4位于所述联动轴10底端，所述速度电机与所述速度齿轮4连接，所述轴套2位于所述联动轴10上端，在所述轴套2下方设有输入块22，在所述轴套2顶部设有输出轴21，所述输出轴21与所述支撑架61连接，此时速度齿轮4通过联动轴10与轴套2是联动的，当速度齿轮转4动时，速度齿轮4将通过联动轴10带动轴套2—起转动，所述方向齿轮3位于所述轴套2下方，在所述方向齿轮3上方设有支撑块31，所述方向齿轮3与所述方向电机连接，工作中，因为速度齿轮4与轴套2均与联动轴联动，所以当速度齿轮3转动时轴套2也会一起转动，而方向齿轮3与速度齿轮4的运动各自是独立的，当轴套2下方的输入块22与方向齿轮3上的支撑块31对接时，轴套2受到支撑块31的支撑作用将沿着联动轴10向上移动，在输入块22与支撑块31错开后，轴套2将再次落回原位，因此整个过程中从动单元6上下移动的轨迹与轴套2上下移动的轨迹是一致的。
[0026]所述检测单元包括用于检测使用者脚部移动方向的位置传感器，和用于检测使用者脚部移动速度大小的红外线传感器，所述红外线传感器通过控制模块与所述速度电机连接，所述位置传感器通过控制模块与所述方向电机连接，为了便于速度大小和方向的控制，因此方向电机可选用伺服电机，速度电机可选用步进电机，使用时红外线传感器将检测使用者脚部移动速度的大小，并将采集的数据传送到控制模块，控制模块对数据进行处理后将控制速度电机的转数，最终起到控制支撑杆在旋转时的速度的大小，同理位置传感器在检测到脚部移动的方向后，通过方向电机来控制方向齿轮转动，从而改变支撑块的位置，使得支撑杆在不同的地方凸起，从而改变支撑杆输出速度的方向。
[0027]如图9所示，所述速度齿轮4通过速度传动链条7连接，所述速度电机与所述速度传动链条7连接，所述方向齿轮通过方向传动链条连接，所述方向电机与所述方向传动链条连接，传动链条起到动力传动的效果，从而确保电机输出的动力能够均匀分布到每一个速度齿轮或方向齿轮上，因此将传动链条换成齿轮传动也同样也可以，在实际设计中各方向齿轮通过方向传动链与方向电机连接的方式与速度电机相同。
[0028]由于同一个传动单元6内的支撑杆62都是同步运动的，所以在使用过程中会给用户造成一种颠簸感，为了缓解这种颠簸感，因此在所述支撑平台5内安装有两个所述从动单元6(如图5-8所示)，其中一个从动单元为第一从动单元，所述第一从动单元包括第一支撑架611和第一支撑杆612，另一个从动单元为第二从动单元，所述第二从动单元包括第二支撑架621和第二支撑杆622，因为主动单元I都是通过速度传动链条7连接在一起，因此第一支撑杆612与第二支撑杆622的运动周期是一致的，并且第一支撑杆612运动到最高点的时间与第二支撑杆622运动到最高点的时间相差半个周期。
[0029]如图7所示，所述支撑架61是由若干纵横交错的支撑条构成，所述支撑杆62位于所述支撑条的结点处，所述第一支撑杆612与所述第二支撑杆622交替位于所述动力输出孔50内，这种结构的第一支撑架611与第二支撑架621之间具有一定的高度差，其目的是为了让从动单元6在运动过程中互不影响，同时还确保了同一支撑架61上的支撑杆62能均分分布在使用者的脚底。
[0030]如图8所示，所述支撑架61是由若干相互平行的支撑条构成，所述支撑杆62均分分布在所述支撑条上，所述第一支撑杆612与所述第二支撑杆622交替位于所述动力输出孔50内。
[0031]为了提高主动单元I对支撑架61的支撑效果，增加支撑架61的平稳性能，以及确保使用者的在使用过程中的安全，因此在所述支撑架61上安装有四个主动单元I，在所述支撑平台5上设有安全带(安全带在图中没有画出)。
[0032]其工作原理是:本实用新型是根据圆周运动中线速度的特点设计而成，因为在匀速圆周运动中，线速度的大小等于运动质点通过的弧长(S)和通过这段弧长所用的时间(Λt)的值。即v=S/At，也是V=2Jir/T，在匀速圆周运动中，线速度的大小虽不改变，但它的方向时刻在改变。它和角速度的关系是V= ω *r，正因为线速度的方向随时都在变化，所以将这一特点运用到全向跑步机中就极大的提升了跑步机的使用效果。
[0033]在实际使用时，首先通过控制面板51将跑步机启动，当使用者的脚部在支撑平台上移动时，红外线传感器开始检测使用者脚部移动速度的大小，并且将检测的数据传到控制模块，控制模块通过对数据的分析处理后将控制速度电机转动，这样动力在通过主动单元I和传到单元6的传动后传递到支撑杆62上，此时支撑杆62线速度的大小与使用者跑步速度的大小相同，与此同时，位置传感器同时也会检测使用者脚部移动方向的变化情况，然后将检测的数据传递到控制模块，控制模块在对数据进行处理后控制方向电机转动一定角度，从而带动方向齿轮3旋转，以此来改变支撑块31的位置，最终改变支撑杆62高出动力输出孔50的位置，此时支撑杆62输出的速度方与跑步者跑动的方向巧合相反，在这整个过程中，支撑杆62高出动力输出孔50时的状态，就是将动力最终输出的状态。
[0034]因为本实用新型可以根据运用的运动情况，然后自动调整速度的大小和方向，因此用户在使用过程中无论以什么样的方向和速度运动，都可以始终保持在跑步机的中央而不会离开跑步机，并且控制模块还可以与外部计算机连接，红外线传感器和位置传感器所检测的数据传递到外部计算机中，与虚拟场景中的人物同步，因此本实用新型还可以与虚拟现实头盔配合使用，通过VR(虚拟现实)技术，使得本实用新型在视频游戏、运动健身、场景展示等领域得到广泛应用，极大的提升了虚拟世界中的真实感，进而提高本实用新型的使用范围。
[0035]以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种新型智能全向跑步机，包括具有万向传动功能的主动单元，以及用于支撑使用者的支撑平台，其特征在于:在所述支撑平台上方设有控制面板，在所述支撑平台边缘处设有用于检测跑步者脚部移动的检测单元，在所述支撑平台上排列设有若干动力输出孔，在所述支撑平台内设有从动单元，所述从动单元包括支撑架，以及设置在所述支撑架上的支撑杆，所述支撑杆的顶端位于所述动力输出孔内，在所述支撑架上至少安装有三个所述主动单元，在所述支撑平台底部分别设有速度电机、方向电机和控制模块，所述速度电机与方向电机的输出端均与所述主动单元连接，所述控制模块的输入端分别与所述控制面板和检测单元连接，输出端分别与所述速度电机和方向电机连接。2.根据权利要求1所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:所述主动单元包括联动轴、速度齿轮、方向齿轮和轴套，所述速度齿轮位于所述联动轴底端，所述速度电机与所述速度齿轮连接，所述轴套位于所述联动轴上端，在所述轴套下方设有输入块，在所述轴套顶部设有输出轴，所述输出轴与所述支撑架连接，所述方向齿轮位于所述轴套下方，在所述方向齿轮上方设有支撑块，所述方向齿轮与所述方向电机连接。3.根据权利要求1所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:所述检测单元包括用于检测使用者脚部移动方向的位置传感器，和用于检测使用者脚部移动速度大小的红外线传感器，所述红外线传感器通过控制模块与所述速度电机连接，所述位置传感器通过控制模块与所述方向电机连接。4.根据权利要求1所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:所述速度齿轮通过速度传动链条连接，所述速度电机与所述速度传动链条连接，所述方向齿轮通过方向传动链条连接，所述方向电机与所述方向传动链条连接。5.根据权利要求1-4其中任意一项所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:在所述支撑平台内安装有两个所述从动单元，其中一个从动单元为第一从动单元，所述第一从动单元包括第一支撑架和第一支撑杆，另一个从动单元为第二从动单元，所述第二从动单元包括第二支撑架和第二支撑杆。6.根据权利要求5所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:所述支撑架是由若干纵横交错的支撑条构成，所述支撑杆位于所述支撑条的结点处，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆交替位于所述动力输出孔内。7.根据权利要求5所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:所述支撑架是由若干相互平行的支撑条构成，所述支撑杆均分分布在所述支撑条上，所述第一支撑杆与所述第二支撑杆交替位于所述动力输出孔内。8.根据权利要求1_4、6、7其中任意一项所述的一种新型智能全向跑步机，其特征在于:在所述支撑架上安装有四个主动单元，在所述支撑平台上设有安全带。
【文档编号】A63B22/00GK205569599SQ201620321930
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】成润泽
【申请人】成润泽