互动式搏击健身器的制作方法

专利名称：互动式搏击健身器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种练武或者健身的训练装置，更确切地说，本发明涉及一种练武或者健身的互动式搏击健身器。
背景技术：
目前的木人桩外观很好，普遍应用于练武或者健身，但是现有木人桩是固定不动的，不能实现人机互动，只是由锻炼者击打，练习拳路，或者有些新的专利只是使木人桩随机出拳，对锻炼者的击打没有反应，因而不能练习反应速度，随机应变能力，也没有遥控及语音系统。具体相关现有专利分析如下中国专利公开号为CN1872368，
公开日为2006. 12. 06，申请号为200610061317. 1， 申请人:为深圳大学，发明名称为“互动式木人桩”。该专利中公开的“互动式木人桩”包括
外壳、底座、至少一个击打棒、第一驱动装置、第二驱动装置及控制装置，该外壳可转动安装在该底座上，该第一驱动装置与该外壳连接并可驱动其绕转动轴线转动，该击打棒通过支点安装在该外壳的外壁上，该第二驱动装置与该击打棒连接并可驱动其绕该支点转动，该控制装置与该第一、第二驱动装置连接。由于控制装置根据设定程序控制第一、第二驱动装置，所以在外壳转动的同时，击打棒随机击出，但是该木人桩只是随机的发出动作，并且对健身者的击打没有反应，不能实现互动健身。中国专利公开号为CN101850173A，
公开日为2010. 10. 06，申请号为201010164042. 0，申请人为清华大学，发明名称为“一种利用电动控制的木人桩及其控制方法”，通过该电动控制的木人桩上部转筒上的曲轴电机和下部支架上的主轴电机来驱动该木人桩的木人臂构造攻守兼备的格斗方式，以实现不同强度下的仿真互动性格斗方式；另外通过在木人臂攻击部位和外套筒内被攻击部位安装的压力传感器或者限位开关，其信号被其可编程逻辑控制器PLC处理后送往触摸显示屏，显示使用者被打击数和打击数。这里的压力传感器只是用于接收击打信号，同时将信号传给控制器，记录被击打数和击打数，而不是作为还击的信号，可见这样的电动控制的木人桩也并没有实现真正的互动。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在对锻炼者的击打没有反应，因而不能练习反应速度，随机应变能力，也没有遥控及语音系统的问题，提供了一种互动式搏击健身器。为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的所述的互动式搏击健身器由机械部分与电控部分组成。所述的机械部分由右臂、左臂、右腿、左腿、身体与支架总成组成。所述的身体包括身体骨架、2号传感器、3号传感器与显示屏。显示屏安装在身体中的身体骨架上方的铁板上，2号传感器与3号传感器安装在身体骨架中的I号横梁上。右臂通过其中的右臂齿条轨道、3号电动推杆与右臂支架安装在身体中的身体骨架的右肩部分。左臂通过其中的左臂齿条轨道、2号电动推杆与左臂齿轮轴安装在身体中的身体骨架的左肩部分。右腿通过其中的5号电动推杆与右腿轴安装在身体中的身体骨架底层铁板的右端。左腿通过其中的左腿轴承、左腿齿条轨道与7号电动推杆安装在身体中的身体骨架底层铁板的左端。身体通过其中的身体骨架底层铁板上的腰轴通孔与支架总成中的身体转动机构和支架总成中的支架转动连接。技术方案中所述的身体骨架为长方体形的采用方铁管制成的框架式结构件，身体骨架的底层、中层的铁管上分别焊接有铁板，中层铁板的上方焊接一根安装有2号传感器与3号传感器的I号横梁。在身体骨架底层铁板上方的左侧身体骨架上焊接一根水平的5号方铁管，在身体骨架上端的左侧与右侧面上焊接固定有2号方铁管与3号方铁管，在身体骨架底层铁板的右端设置一个长条形通孔，在长条形通孔的两侧并在身体骨架底层铁板的底面上安装两个结构相同的轴承座，身体骨架底层铁板的中心处设置一个腰轴通孔，腰轴通孔的周围均匀分布有螺栓通孔，在身体骨架底层铁板的左端设置一个安装左腿的左腿通孔，左腿通孔的周围均布有螺栓通孔。身体骨架右肩部分中右厚度直梁居中位置安装一个轴承座，身体骨架的左肩部分中左厚直度梁焊接在身体骨架左侧面的里侧，身体骨架左侧面的外侧的左肩部分焊接两根长方体形的支撑柱，两个支撑柱的中部各设置一个通孔，两 通孔的回转轴线共线，回转轴线与身体骨架的前后平面垂直。左臂齿轮轴通过一对轴承安装在两个支撑柱中部的通孔内。身体骨架上平面的中间处焊接固定两个支柱，支柱上端焊接一个安装显示屏。的铁板。技术方案中所述的右臂包括4号传感器、右小臂、右大臂、3号电动推杆、4号电动推杆、右臂齿条轨道、右臂齿轮、右臂齿条、右臂连杆、右臂支架与右肩横轴。右大臂下端与右小臂上端销钉转动连接，4号电动推杆胶粘接在右大臂背面的居中位置，右臂连杆的上端与4号电动推杆的输出端销钉转动连接，右臂连杆的下端与右小臂上的曲柄部分销钉转动连接。4号传感器粘接在右小臂背面的居中位置，3号电动推杆垂直地粘接在身体骨架的3号铁管上，3号电动推杆的输出端和垂直放置的右臂齿条的下端固定连接，右臂齿条的正面与右臂齿轮啮合连接，右臂齿条的背面和粘接在身体骨架的右肩部分的右臂齿条轨道为滑动连接，右肩横轴的左端装入身体骨架右肩部分的轴承座中，右肩横轴的右端装入右臂支架上的右肩横轴通孔内，右臂齿轮的右侧面与右肩横轴的左端面焊接连接，右大臂的上端固定在右肩横轴的右端。技术方案中所述的左臂包括左臂齿条轨道、左臂齿条、左臂齿轮、左大臂、I号电动推杆、2号电动推杆、左小臂、I号传感器、左臂连杆与左臂齿轮轴。左大臂的下端与左小臂上端销钉转动连接，I号电动推杆粘接在左大臂背面的居中位置，左臂连杆的上端与I号电动推杆的输出端销钉转动连接，左臂连杆的下端与左小臂上的曲柄部分销钉转动连接，I号传感器粘接在左小臂背面的居中位置，2号电动推杆垂直地粘接在身体骨架的2号铁管上，2号电动推杆的输出端和垂直放置的左臂齿条的下端固定连接，左臂齿条的正面与左臂齿轮啮合连接，左臂齿条的背面和粘接在身体骨架的左肩部分中的左厚度直梁上的左臂齿条轨道滑动连接，左臂齿轮轴与左臂齿轮固定连接，安装有左臂齿轮的左臂齿轮轴采用两个结构相同的轴承安装在身体骨架的左肩部分中的两个支撑柱之间为转动连接，安装有左臂齿轮的左臂齿轮轴与左臂横梁的一端焊接连接，左臂横梁的另一端与左大臂上端焊接连接。技术方案中所述的右腿包括5号传感器、右大腿、右腿连杆、5号电动推杆与右腿轴。5号电动推杆的输出端与右腿连杆的上端铰接，右腿连杆下端与右大腿中的右腿横杆的左端铰接，右大腿的上端套装在右腿轴上成固定连接，5号传感器粘接在右大腿前表面居中的位置。技术方案中所述的左腿包括左腿轴、左腿齿轮、左腿轴承、左腿齿条、左腿齿条轨道、左大腿、6号传感器与7号电动推杆。左腿轴的下端与左大腿的上端焊接固定连接，左腿轴承套在左腿轴上，左腿齿轮套装在左腿轴承上，左腿齿轮与左腿齿条啮合连接，左腿齿条背面与左腿齿条轨道上的导向槽配装成滑动连接，左腿齿条的一端与7号电动推杆的输出端固定连接，6号传感器粘接在左大腿前表面的居中位置。技术方案中所述的支架总成由支架(23)与身体转动机构组成。所述的支架包括4根结构相同的支撑铁管、上横铁板与支架底座。组成横截面为正方形或矩形的4根结构相·同的支撑铁管的下端焊接在支架底座上，4根结构相同的支撑铁管的上端焊接有上横铁板，上横铁板的中心处设置有轴通孔，轴通孔四周均布有用于和身体中的身体骨架连接的固定通孔，在上横铁板下方的支架中左侧两根支撑铁管之间焊接一根水平的用于固定6号电动·推杆的横梁。所述的身体转动机构包括腰部下法兰盘、轴承座、腰部齿条、6号电动推杆、腰部齿轮、腰部轴与腰部上法兰盘。腰部上法兰盘套装在腰部轴的上端焊接固定，腰部下法兰盘与轴承座套装在腰部轴的中部，且腰部下法兰盘与轴承座置于支架中上横铁板的上下两侧，腰部下法兰盘与轴承座采用螺栓固定在上横铁板的中心处的轴通孔的两侧。腰部轴的中部装入腰部下法兰盘、轴通孔与轴承座中的轴承中为转动连接，腰部齿轮套装在腰部轴的下端为键连接，6号电动推杆固定在支架左侧的横梁上，6号电动推杆输出端与连接板的一端粘接，连接板的另一端与腰部齿条粘接。腰部齿条与腰部齿轮啮合连接，腰部齿条的外侧与齿条轨道为滑动连接。与现有技术相比本发明的有益效果是I.本发明所述的互动式搏击健身器克服现有木人桩的不足，提供一种能模拟人出拳从而提高训练者抗击能力的训练装置。2.本发明所述的互动式搏击健身器使用单片机作为控制的核心，加入传感器，实现人机互动。为增强其格斗仿真效果，本项目设定了这样几个动作右臂勾拳、左臂横打、右腿前踢、左腿旋转，同时身体配合各个动作进行转动。本发明最大的亮点在于它的互动动作。互动式搏击健身器的几个要害部位安置了压力传感器。当互动式搏击健身器出拳或格挡以及踢腿时，锻炼者可以顺势击打其“要害部位”(安有传感器)，这样互动式搏击健身器便迅速收回原有动作。但基于人机互动性的设计，它不会就此罢休，相应的它会发出另一个动作再次进攻，这些互动动作的实现同样依靠单片机当压力传感器受到压力时便通过I/0接口将信号传给单片机，单片机进入中断程序，对驱动芯片进行控制，使相关肢体动作收回或者再发出动作，最终实现上述互动效果。3.本发明所述的互动式搏击健身器通过在身体安装传感器，将传感器和电动推杆联系起来，实现动作的伸缩，达到躲避与反击的效果。同时加入了遥控显示屏及语音系统，方便健身，更具趣味。


下面结合附图对本发明作进一步的说明图I是本发明所述的互动式搏击健身器机械部分结构组成的主视图；图2是本发明所述的互动式搏击健身器电控部分结构组成及工作原理图；图3是本发明所述的互动式搏击健身器中的右臂结构组成的右视图；图4是本发明所述的互动式搏击健身器中的右臂结构组成的主视图；图5是本发明所述的互动式搏击健身器中的左臂结构组成的后视图；图6是本发明所述的互动式搏击健身器中的左腿结构及电动推杆位置的主视图；图7是本发明所述的互动式搏击健身器中的右腿结构及电动推杆位置的右视图； 图8是本发明所述的互动式搏击健身器中的腰部轴承及电动推杆安放位置的主视图；图中1.左臂齿条轨道，2.左臂齿条，3.左臂齿轮，4.左大臂，5. I号电动推杆，
6.2号电动推杆,7. 2号传感器,8.电控部分,9.左小臂，10.左腿轴，11. I号传感器，12.左腿齿轮，13.左腿轴承，14.左腿齿条，15.左腿齿条轨道，16.腰部下法兰盘，17.轴承座，19.腰部齿条，20.左大腿，21. 6号传感器，22.支架底座，23.支架，24. 5号传感器，25. 6号电动推杆，26.右大腿，27.腰部齿轮，28. 7号电动推杆，29.右腿连杆，30. 4号传感器，31. 5号电动推杆，32.右小臂,33.语音模块,34.右大臂,35. 3号电动推杆,36. 4号电动推杆，37.右臂齿条轨道，38.右臂齿轮，39.右臂齿条，40.身体，41. 3号传感器，42.液晶显示屏，43.右臂连杆，44.左臂连杆，45.右腿轴，46.腰部轴，47.腰部上法兰盘。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作详细的描述本发明所述的互动式搏击健身器由机械部分与电控部分8组成。参阅图2,所述的电控部分8包括型号为MC9S12XS128的微控制器、电机驱动模块、电源转换器(220v转12v)、无线模块(包括无线接收与发送模块)微控制器采用freescale公司生产的型号为MC9S12XS128的单片机作为控制芯片，该微处理器最高工作频率为40MHz，具有脉宽调制模块(PWM)、定时器模块(PIT)、模数转换模块(ADC)等模块和丰富的I/O 口，能较好的满足互动式搏击健身器对各个电动推杆的控制、传感器的信号采集、液晶显示屏42的显示、无线模块的控制和语音模块33的控制的要求。电机驱动模块由完整的全桥驱动芯片加极低内阻的MOSFET构成，传感器选用的是微动开关，液晶显示屏42选用的型号为12864，无线模块是由PT2262、PT2272构成的发射与接收模块对，其中发射块有四个按键，语音模块选用的型号是SYN6288。由型号为MC9S12XS128的微控制器驱动液晶显示屏42作为人机交互界面，由无线摇控来选择工作模式、设置速度及其他控制，电动推杆根据事先设定的程序或传感器的信号来工作，驱动肢体作出相应的动作，在设置模式和速度的整个过程中语音模块33都会播报当前状态，即使锻炼者不看液晶屏也能知道自己选择或设置的状态，在练习过程中语音模块也会通过喇叭播出你的练习成绩，增强互动效果。参阅图1，电动推杆安装在四肢的关节部位，相当于肢体的肌肉，带动肢体运动，从而完成相应动作，作为一种互动健身的理念。电动推杆的工作原理为电动推杆内部的电机一端装有齿轮，齿条与之啮合，接通电源后，电机旋转，将齿轮的转动变成齿条直动。本项目概念性的设计了 4个常见动作，一共需要7个电动推杆来实现，标号为I号电动推杆5、2号电动推杆6、3号电动推杆35、4号电动推杆36、5号电动推杆31、6号电动推杆25、7号电动推杆28。其中6号电动推杆25用于推动身体转动。各个传感器按需要安装在四肢及胸部的被击打的部位，用于接收击打信号，传递给电控部分8作出相应的驱动方案，指示下一步动作。本项目设计了 3种工作模式，即演示模式、攻击模式和防御模式。每一种模式都可以设置动作执行的速度和旋转的速度，速度分为3个档，默认速度都设为第2挡。第2挡速度为电动推杆最快速度的80%，即48mm/s，这个速度相当于健身器在I秒多一点的时间便可以完成某一个动作，击打锻炼者。第3挡时型号为MC9S12XS128的微控制器通过调节pwm占空比，达到电动推杆的最快速度60mm/s。
演示模式型号为MC9S12XS128的微控制器不响应传感器信号，电机驱动模块依次驱动I 7号电动推杆各完成一个往复动作，用于演示本发明所述的互动式搏击健身器的工作原理，同时在日常中也可检查各电动推杆或相应支路是否正常工作，用于初级人员熟练互动式搏击健身器的出拳及踢腿的范围与时间间隔等情况防止健身时受伤。攻击模式型号为MC9S12XS128的微控制器也不响应传感器信号,6号电动推杆25根据设定的速度带动身体转动，其它电动推杆按照设定的速度及顺序打出招式，等待一定时间后再打出下一招式，在这期间练习者可击打互动式搏击健身器的相应部位来得到锻炼。防御模式电动推杆25根据设定的速度带动身体转动，其它关节部位电动推杆按预定程序打出一个招式，练习者需要在躲避的同时击打互动式搏击健身器的要害部位(装有传感器的部位),这样互动式搏击健身器便迅速收回该招式，同时又打出另一招式继续击打健身者，若练习者没有在规定的时间内回击安装传感器的相应部位，互动式搏击健身器的另一招式重复执行，直到型号为MC9S12XS128的微控制器接收到相应部位的传感器的信号再打出下一招式。在这3种工作模式工作的同时，语音模块33始终工作，比如当互动式搏击健身器打出一个招式时，语音模块33会说出这个招式的名称，当健身者击中相关部位的传感器时，语音模块会说你好棒。所述的互动式搏击健身器的机械部分由右臂、左臂、身体40、右腿、左腿与支架总成组成。I 身体参阅图1，所述的身体40包括身体骨架、电控部分8、显不屏42、2号传感器7、3号传感器41与语音模块33。身体骨架为采用方铁管制成的框架式结构件，确切地说，身体骨架由两个结构相同的采用方铁管制成的日字形的前平面框架与后平面框架和若干个结构相同的采用方铁管制成的厚度直梁焊接而成的长方体形的框架式结构件，所述的若干个结构相同的厚度直梁处于前平面框架与后平面框架之间并垂直于前平面框架与后平面框架，在身体骨架的底层、中层的铁管上分别焊接有铁板，实施例中铁板的厚度为2mm，中层铁板的上方并在前平面框架上焊接一根水平的安装2号传感器7与3号传感器41的I号横梁，I号横梁和前平面框架处于同一平面内，身体骨架从正面看呈目字型。身体骨架的上下长称为高度，左右长称为宽度，前后长称为厚度，身体骨架的高度、宽度与厚度的几何尺寸关系为高度几何尺寸大于宽度几何尺寸，宽度几何尺寸大于厚度几何尺寸，实施例中身体骨架采用截面为20mmX20mm的厚度为2mm的方铁管焊接而成。在身体骨架底层铁板上方的左侧身体骨架的后平面框架上焊接一根水平的用于固定5号电动推杆31的5号方铁管。在身体骨架的上端并在身体骨架的左右两侧面上各焊接I根方铁管，即用于固定2号电动推杆6、3号电动推杆35的2号方铁管和3号方铁管。在身体骨架底层铁板的右端(实施例中距离身体骨架右侧平面70_处)设置一个长条形通孔(实施例中长条形通孔的宽度为50_、长度为底层铁板宽度的一半)，长条形通孔的纵向对称线和身体骨架中的前平面框架垂直，使右腿26的右腿连杆29插入其中并能够运动。在长条形通孔的两侧并在身体骨架底层铁板的底面上装有两个型号为KP004的轴承座。身体骨架底层铁板的中心处设置一个与腰部轴46配装的腰轴通孔，腰轴通孔的圆周均匀分布有用于和支架23连接的螺栓通孔，实施例中腰轴通孔的孔径为21_，螺栓通孔的孔径为8_。在身体骨架底层铁板的左端(实施例中距离身体左侧平面70_处，前后居中位置)设置一个安装左腿的左腿通孔，实施例中左腿通孔的孔径 为20_，左腿通孔的四周有四个沿圆周均匀分布的用于安装左腿轴承13的螺栓通孔。身体骨架右肩部分(即右上角部分)的右厚度直梁居中位置的上平面安装一个型号为KP004的轴承座。身体骨架左肩部分(即左上角部分)的左厚度直梁焊接在身体骨架左侧面的里侧，实施例中左厚度梁距离身体骨架左侧面为50mm，在身体骨架左侧面的外侧且贴近左侧平面的左肩部分焊接两根长方体形的支撑柱，两个支撑柱的中部各设置一个通孔，两通孔的回转轴线共线。两通孔的回转轴线与身体骨架的前平面框架与后平面框架所处平面垂直。左臂齿轮轴通过一对型号为6208-2RS的轴承安装在两个支撑柱中部的通孔内。身体骨架上平面的中间处焊接固定两个相互平行的支柱，支柱上端焊接一个面向前方(即和前平面框架与后平面框架所处平面平行)的安装显示屏(42)的铁板，构成健身器的头部，实施例中铁板厚度为2mm。显示屏42采用粘接的方式安装在身体骨架上平面中间处上方的铁板上。2号传感器7与3号传感器41采用AB胶安装在I号横梁上，2号传感器7安装在I号横梁的左端，实施例中距离身体骨架左侧面150mm处,即健身器的左胸处；3号传感器41安装在I号横梁的右端，实施例中距离身体骨架右侧面150mm处,即健身器的右胸处。2号传感器7与3号传感器41带触点的一面朝向健身者，用于接收击打信号。电控部分8以及语音模块33安装在身体骨架中层铁板的居中位置。2.右臂参阅图3与图4，所述的右臂包括4号传感器30、右小臂32、右大臂34、3号电动推杆35、4号电动推杆36、右臂齿条轨道37、右臂齿轮38、右臂齿条39、右臂连杆43、右臂支架与右肩横轴。右大臂34和右小臂32的主体均采用空心方形铁管制成，实施例中均为截面为20mmX 20mm的、壁厚为2mm的方形空心铁管。右大臂34的下端焊有一段实心铁，实施例中实心铁长为50mm,宽为20mm,厚为IOmm,实心铁下端为半径为IOmm的半圆，同时有直径为IOmm的销孔，销孔的圆心与半圆的圆心重合，右小臂32的上部背面焊接有曲柄，曲柄的上端有一个用于和右臂连杆43连接的连杆通孔，右小臂32的上端也焊接有一块实心铁，实心铁的上端为带两耳状的通槽，每一耳顶端为半径为IOmm的半圆，同时有直径为IOmm的销孔，销孔的圆心与半圆的圆心重合，右小臂32上端的带两耳状的通槽与右大臂34下端的半径为IOmm半圆的实心铁配装在一起成转动连接。4号传感器30为型号为SS-5GL 2的OMRON欧姆龙微动开关，结构为长方体的基体，其中的一个正面上有一个触点。3号电动推杆35与4号电动推杆36均采用型号为TG-300B的电动推杆。右臂齿条轨道37为设置有导向槽的槽型结构件，实施例中槽宽为21mm，槽深为12mm，槽长为100mm。实施例中右臂齿轮38的主要技术参数为模数2，直径74mm，中心孔直径为20mm，齿宽20mm，材料45#钢。实施例中齿条的主要技术参数为模数2，齿宽20mm，长度150mm。右臂连杆43为杆类结构件实施例中采用厚度为2mm、宽为20mm及横截面为的矩形的片状结构件,两端为直径为20mm的半圆，两端各有一个半径为10_的销孔，用于和4号电动推杆36及右小臂32连接，销孔的圆心与两端直径为20mm的半圆的圆心重合。右大臂34下端与右小臂32上端采用销钉转动连接。4号电动推杆36的一侧平面采用AB胶粘接在右大臂34背面的居中位置，使4号电动推杆36的头部即输出端向下。右 臂连杆43的一(上)端与4号电动推杆36的头部即输出端销钉转动连接，右臂连杆43的另一(下)端与右小臂32上的曲柄部分的上端采用销钉转动连接。将4号传感器30的与带触点的正面相对的背面采用AB胶粘接在右小臂32背面的(左右)居中位置，用于发出招式后接受锻炼击打的信号，作为下一步控制的开始信号。3号电动推杆35采用AB胶垂直地粘接在身体骨架右侧的3号铁管上，3号电动推杆35的输出端和垂直放置的右臂齿条39的一(下)端固定连接(可采用焊接或粘接方式)，右臂齿条39的正面即带齿面与右臂齿轮38啮合连接，右臂齿条39的背面和固定在身体40中的身体骨架的右肩部分(后平面框架右上角处)的右臂齿条轨道37配装成滑动连接，一个右臂支架的直杆端焊接在右厚度直梁居中位置的底面上。右臂支架是由门字形支架与直杆件连成一体的叉类结构件，门字形支架的两个门支柱上分别设置有安装右肩横轴的右肩横轴通孔(实施例中直径为20mm)，两个右肩横轴通孔回转轴线与右厚度直梁上的轴承座的回转轴线水平重合。右肩横轴的左端装入身体40中的身体骨架右肩部分的型号为KP004的轴承座中，右肩横轴的右端装入右臂支架上的右肩横轴通孔内，右臂齿轮38的右侧面与水平放置的右肩横轴的左端面焊接连接，右大臂34的上端固定在水平放置的右肩横轴右端，实施例中水平放置的右横轴直径为20_。3号电动推杆35通电后向下运动带动右臂齿条39向下运动，右臂齿轮38顺时针旋转，右臂齿条39运动到行程终点，右臂齿轮38刚好转过一定角度，通过水平放置的右肩横轴使大臂34与身体40有明显的相对运动即大臂34相对身体40向前摆动。4号电动推杆36通电后通过右臂连杆43使右小臂32相对于大臂34也有相对运动。3.左臂参阅图5，所述的左臂包括左臂齿条轨道I、左臂齿条2、左臂齿轮3、左大臂4、I号电动推杆5、2号电动推杆6、左小臂9、I号传感器11与左臂连杆44。左大臂4与左小臂9的主体均采用空心方形铁管制成，实施例中均为截面为20mmX20mm的壁厚为2mm的方形空心铁管。左大臂4的下端焊有一段实心铁,实施例中实心铁长为50mm,宽为20mm,厚为IOmm,实心铁下端为半径为IOmm的半圆，同时有直径为IOmm的销孔，销孔的圆心与半圆的圆心重合，左小臂9的上部背面焊接有左曲柄，左曲柄的上端有一个左曲柄通孔，左曲柄通孔用于和左臂连杆44连接，左小臂9的上部也焊接有一块实心铁，实心铁的上端为带两耳状的通槽，每一耳的顶端为半径为IOmm的半圆，同时设置有直径为IOmm的销孔，销孔的圆心与半圆的圆心重合。左小臂9上端的带两耳状的通槽与左大臂4下端的半径为10_半圆的实心铁配装在一起成转动连接。I号传感器11为型号为SS-5GL2的OMRON欧姆龙微动开关，结构为长方体的基体，其中的一个正面上有一个触点。I号电动推杆5与2号电动推杆6均采用型号为TG-300B的电动推杆。左臂齿条轨道I为设置有导向槽的槽型结构件，实施例中槽宽为21_，槽深为12mm,轨道长为100mm。左臂齿轮3的主要技术参数为模数2，直径74mm，中心孔直径为20mm，齿宽20mm，材料45#钢。左臂齿条2的主要技术参数为模数2，齿宽20mm，长度150mm。左臂连杆44为杆类结构件实施例中采用厚度为2_、宽为20_及横截面为的矩形的片状结构件，两端为直径为20mmm的半圆,两端各有一个直径为IOmm的销孔,用于和I号电动推杆5及左小臂9连接，销孔的圆心与两端直径为20mm的半圆的圆心重合。
左大臂4的下端与左小臂9上端采用销钉转动连接。I号电动推杆5的一侧平面采用AB胶粘接在左大臂4背面的居中位置，I号电动推杆5的头部即输出端向下。左臂连杆44的一(上)端与I号电动推杆5的头部即输出端销钉转动连接,左臂连杆44的另一(下)端与左小臂9上的曲柄部分的上端采用销钉转动连接。将I号传感器11的与带触点的正面相对的背面采用AB胶粘接在左小臂9背面的(左右)居中位置，用于发出动作后接受锻炼者的击打信号，作为下一步控制的开始信号。参阅图I与图5，左臂的结构与右臂基本相同，左臂中的2号电动推杆6的型号与右臂中的4号电动推杆36的型号相同，为了齿轮的统一，方便替换，左臂中的左臂齿条2与左臂齿轮3和右臂中的右臂齿条39与右臂齿轮38完全相同。如图5所示，2号电动推杆6采用AB胶垂直地粘接在身体骨架左侧的2号铁管上，2号电动推杆6的输出端和垂直放置的左臂齿条2的一(下)端固定连接(可采用焊接或粘接方式)，左臂齿条2的正面即带齿面与左臂齿轮3啮合连接，左臂齿条2的背面和固定在身体40中的身体骨架的左肩部分的左臂齿条轨道I配装成滑动连接，左臂齿条轨道I采用AB胶竖直地粘接在身体骨架左肩部分中的左厚度直梁上，左臂齿条轨道I的滑槽面向左侧，用于限制左臂齿条2前后左右的运动，保证左臂齿条2与左臂齿轮啮合完好。左臂齿轮轴与左臂齿轮3固定连接，安装有左臂齿轮3的左臂齿轮轴采用两个结构相同的轴承安装在身体骨架的左肩部分中的两个支撑柱之间为转动连接，安装有左臂齿轮3的左臂齿轮轴与一左臂横梁的一(右)端焊接连接，左臂横梁的另一(左)端与左大臂4上端焊接连接。这样当左臂齿条2在左臂齿条轨道I中向上直线运动时，左臂齿轮3随之旋转,左大臂4便旋转一定角度。左小臂9的动作及结构设计和右臂中的右小臂32相同，由I号电动推杆5带动左臂连杆44使左小臂9相对于左大臂4相对运动。为了增加左臂横打的真实性，此时身体相应的会转过一定角度，以侧面对着健身者，做出击打的动作。4.右腿参阅图7，所述的右腿包括5号传感器24、右大腿26、右腿连杆29、5号电动推杆31与右腿轴45。5号传感器24米用型号为SS-5GL2的OMRON欧姆龙微动开关，结构为长方体的基体，其中的一个正面上设置有一个触点。实施例中的右大腿26为截面是20mmX20mm的壁厚为2mm的空心方形铁管制成的直杆类结构件。右大腿26上端焊接一块长方体形的实心铁凸缘，实心铁凸缘与右大腿26的对称轴线共线，实心铁凸缘的顶端设置成半圆柱状，在实心铁凸缘上并在半圆柱的回转轴线上(即沿右大腿26的左右方向)加工一个用于安装右腿轴45的右腿轴通孔(实施例中的直径为20mm)，在实心铁凸缘背面(即左侧)也就是右大腿26的背面焊接一根右腿横杆，右腿横杆与右大腿26垂直相交，实施例中右腿横杆的结构尺寸长度为40mm,宽度为20mm,厚度为5mm,右腿横杆的左端设置一个用于和连杆29连接的连杆通孔。实施例中的右腿连杆29为厚度为2mm的宽度为30mm的片状杆类结构件，两端加工成半径为20mm的半圆柱面,两端各有一个半径为IOmm的连杆销通孔,用于和5号电动推杆31及右大腿26上的右腿横杆连接。5号电动推杆31采用型号为TG-300B的电动推杆。5号传感器24的与带触点的正面相对的背面用AB胶粘接在右腿26的前表面居中的位置，使触点面向健身者。右腿轴45插入右大腿26顶端的实心铁凸缘上的通孔中并采用AB胶将右腿与右腿轴粘接固定。固定有右大腿26的右腿轴45安装在身体骨架底层铁 板底面上的两个型号为KP004的轴承座中为转动连接，右大腿26处于两轴承座之间。5号电动推杆31垂直地固定在5号横梁上，5号电动推杆31的输出端向下。5号电动推杆31的输出端与右腿连杆29的一(上)端铰接，右腿连杆29另一(下)端与右大腿26中的右腿横杆的左端铰接，构成曲柄连杆结构。当5号电推杆31输出端向下运动时，右腿连杆29向下运动并转动带动右大腿26绕右腿轴45向前转动一定角度。5.左腿参阅图6，所述的左腿包括左腿轴10、左腿齿轮12、左腿轴承13、左腿齿条14、左腿齿条轨道15、左大腿20、6号传感器21与7号电动推杆28。实施例中的左腿轴10为长度为150mm的直径为20mm的轴类结构件，左腿齿轮12的主要技术参数为模数2，直径64mm，中心孔直径为20mm，齿宽20mm，材料45#钢。左腿齿条14的主要技术参数为模数2，齿宽20_，长度150_。左腿齿条轨道15为设置有导向槽的槽型结构件，槽宽为21mm，槽深为12mm，轨道长为100mm。左大腿20由空心铁管制成的直杆类结构件，实施例中采用截面为20mmX20mm的壁厚为2mm的方形空心铁管。6号传感器21采用型号为SS-5GL2的OMRON欧姆龙微动开关，结构为长方体的基体，其中的一个正面上设置有一个触点。7号电动推杆28采用型号为TG-300B的电动推杆。左腿轴承13采用型号为UCF204的轴承。左腿轴10的下端与左大腿20的上端焊接在一起，左腿轴10的回转轴线与左大腿20沿长度方向的对称轴线共线。左腿轴承13套在左腿轴10上，左腿齿轮12套装在左腿轴承13上，左大腿20插入身体骨架底层铁板左侧的左腿通孔中，通过左腿通孔四周的螺栓通孔与左腿轴承13侧面的螺纹孔将左大腿20固定在身体骨架底层铁板的左侧。左腿齿轮12与齿形面向健身者的左腿齿条14啮合连接，左腿齿条14背面与左腿齿条轨道15上的导向槽配装成滑动连接，左腿齿条轨道15的侧面粘接在身体骨架底层铁板的上表面上。左腿齿条14的一(右)端与侧面粘接在身体骨架底层铁板的上表面的7号电动推杆28的输出端固定连接，7号电动推杆28的纵向对称面和左腿齿条14纵向对称面共面。6号传感器21上的与带触点的正面相对的背面用AB胶粘接在左大腿20的前表面居中位置，使触点面向健身者。6.支架总成所述的支架总成由支架23与身体转动机构组成。所述的支架23包括4根结构相同的支撑铁管、上横铁板与支架底座22。为保证互动式搏击健身器工作的稳定性，支架23由4根结构相同的铁管组成横截面(即4铁管圆心连线)为正方形或矩形的框架，4根结构相同的铁管的下端焊接在一个大而平的支架底座22上，4根结构相同的铁管的上端焊接有3mm厚的上横铁板，上横铁板的中心处设置有直径为20mm的轴通孔，轴通孔四周均布有3个用于和身体40中的身体骨架连接的固定通孔。在上横铁板下方(100mm处)的支架23中左侧两根支撑铁管之间焊接一根水平的横梁，用于固定6号电动推杆25。所述的身体转动机构包括腰部下法兰盘16、轴承座17、腰部齿条19、6号电动推杆·25、腰部齿轮27、腰部轴46与腰部上法兰盘47。腰部上法兰盘47套装在腰部轴46的上端焊接固定，腰部下法兰盘16与轴承座17套装在腰部轴46的中部，且腰部下法兰盘16与轴承座17置于支架23中的上横铁板上下两侧，腰部下法兰盘16与轴承座17采用螺栓固定在上横铁板的中心处的轴通孔的两侧，上横铁板的中心处的轴通孔、腰部下法兰盘16与轴承座17的回转轴线共线；腰部轴46的中部装入腰部下法兰盘16、轴通孔与轴承座17的轴承中，把轴承座17上的定位螺钉拧紧，使腰部轴46与轴承的内圈固定连接。腰部齿轮27套装在腰部轴46的下端为键连接，再采用卡簧定位防止腰部齿轮27脱落。6号电动推杆25固定在上横铁板下方的采用焊接方式连接在支架23左侧两根支撑铁管之间的横梁上,6号电动推杆25输出端(头部)面向健身者，6号电动推杆25输出端采用AB胶粘接连接板的一端，连接板的另一(上)端与腰部齿条19粘接(或焊接)。腰部齿条19与腰部齿轮27啮合连接，腰部齿条19外侧与齿条轨道为滑动连接，齿条轨道粘接在支架23左侧两根支撑铁管上。身体40中的身体骨架底层铁板中心处的腰轴通孔套装在腰部轴46的上端，身体骨架底层铁板与腰部轴46上的腰部上法兰盘47相接触，采用螺栓将身体骨架底层铁板与腰部上法兰盘47固定连接，实现身体40与支架总成的连接。6号电动推杆25的运转使腰部齿条19前后移动，腰部齿条19使腰部齿轮27与腰部轴46左右转动，进而使固定在腰部轴46上端的身体40左右转动。实施例右臂勾拳设定右大臂34相对身体40的旋转为80度，选定3号电动推杆35的型号为12V，行程50mm，推力100N，则右臂齿条39的行程为50mm，由公式50 + 80 = n d + 360得，右臂齿轮38分度圆直径为d=72mm。于是使用国家标准齿轮齿条模数均取m=2，右臂齿轮38外径d=74mm，厚度为20mm，右臂齿条39截面为20mm*20mm。右小臂32处采用曲柄连杆结构，本项目预定右小臂32和右大臂34的相对转角为90度，4号电动推杆36的行程仍为50mm，尺寸设计为右臂连杆29长50mm。曲柄长为40mm。2号电动推杆6输出端运动到终点时右小臂32即相对右大臂34旋转90度。在整个右臂勾拳动作中，3号电动推杆35和4号电动推杆26同时动作，默认速度均设为48mm/s，在一秒左右完成动作，符合常人的动作节奏。左臂横打为了统一型号，将左大臂4的相对于身体40转角定位80度，I号电动推杆5、2号电动推杆6与3号电动推杆35的型号相同,默认速度均设为48mm/s,同时左臂齿轮3、左臂齿条2的型号和右臂齿轮38、右臂齿条39的型号尺寸相同。左小臂9处曲柄连杆的设计尺寸同右小臂32相同。身体40的旋转预定旋转90度,选定6号电动推杆25型号同右臂处3号电动推杆35的型号,默认速度设为48mm/s，腰部齿条19的行程为50mm，由公式50 + 90 = n d + 360，得到腰部齿轮27的分度圆直径为63. 6mm,因此，采用外径为64mm的齿轮作为腰部齿轮27，腰部齿轮27与腰部齿条19模数均取m=2，腰部齿轮27厚度为20mm，腰部齿条19截面为20mmX20mm。右腿前踢选定5号电动推杆31型号同右臂处3号电动推杆35的型号，默认速度设为48mm/S。具体尺寸为曲柄长度为40mm，右腿连杆29长度为50mm，可以实现的效果为右大腿26绕身体40向前转动75度。 左腿旋转预定旋转90度,选定7号电动推杆28型号同右臂处3号电动推杆35的型号,默认速度设为48mm/s。则左腿齿条14的行程为50mm，由公式50 + 90 = Jid + 360，得到左腿齿轮12的分度圆直径为63. 6mm,因此,采用外径为64_的齿轮作为左腿齿轮12,左腿齿轮12齿条14模数均取m=2，左腿齿轮12厚度为20臟，左腿齿条14截面为20mmX20mm。
权利要求
1.一种互动式搏击健身器，包括机械部分，其特征在于，所述的机械部分由右臂、左臂、右腿、左腿、身体(40)与支架总成组成； 所述的身体(40)包括身体骨架、2号传感器(7)、3号传感器(41)与显示屏(42)； 显不屏(42)安装在身体(40)中的身体骨架上方的铁板上,2号传感器(7)与3号传感器(41)安装在身体骨架中的I号横梁上；右臂通过其中的右臂齿条轨道(37)、3号电动推杆(35)与右臂支架安装在身体(40)中的身体骨架的右肩部分，左臂通过其中的左臂齿条轨道(I)、2号电动推杆(6)与左臂齿轮轴安装在身体(40)中的身体骨架的左肩部分，右腿通过其中的5号电动推杆(31)与右腿轴(45)安装在身体(40)中的身体骨架底层铁板的右端，左腿通过其中的左腿轴承(13)、左腿齿条轨道(15)与7号电动推杆(28)安装在身体(40)中的身体骨架底层铁板的左端，身体(40)通过其中的身体骨架底层铁板上的腰轴通孔与支架总成中的身体转动机构和支架总成中的支架(23)转动连接。
2.按照权利要求I所述的互动式搏击健身器，其特征在于，所述的身体骨架为长方体形的采用方铁管制成的框架式结构件，身体骨架的底层、中层的铁管上分别焊接有铁板，中层铁板的上方焊接一根安装有2号传感器(7)与3号传感器(41)的I号横梁；在身体骨架底层铁板上方的左侧身体骨架上焊接一根水平的5号方铁管，在身体骨架上端的左侧与右侧面上焊接固定有2号方铁管与3号方铁管，在身体骨架底层铁板的右端设置一个长条形通孔，在长条形通孔的两侧并在身体骨架底层铁板的底面上安装两个结构相同的轴承座，身体骨架底层铁板的中心处设置一个腰轴通孔，腰轴通孔的周围均匀分布有螺栓通孔，在身体骨架底层铁板的左端设置一个安装左腿的左腿通孔，左腿通孔的周围均布有螺栓通孔；身体骨架右肩部分中右厚度直梁居中位置安装一个轴承座，身体骨架的左肩部分中左厚度直梁焊接在身体骨架左侧面的里侧，身体骨架左侧面的外侧的左肩部分焊接两根长方体形的支撑柱，两个支撑柱的中部各设置一个通孔，两通孔的回转轴线共线，回转轴线与身体骨架的前后平面垂直；左臂齿轮轴通过一对轴承安装在两个支撑柱中部的通孔内；身体骨架上平面的中间处焊接固定两个支柱，支柱上端焊接一个安装显示屏(42)的铁板。
3.按照权利要求I所述的互动式搏击健身器，其特征在于，所述的右臂包括4号传感器(30)、右小臂(32)、右大臂(34)、3号电动推杆(35)、4号电动推杆(36)、右臂齿条轨道(37)、右臂齿轮(38)、右臂齿条(39)、右臂连杆(43)、右臂支架与右肩横轴； 右大臂(34)下端与右小臂(32)上端销钉转动连接，4号电动推杆(36)胶粘接在右大臂(34)背面的居中位置，右臂连杆(43)的上端与4号电动推杆(36)的输出端销钉转动连接，右臂连杆(43)的下端与右小臂(32)上的曲柄部分销钉转动连接，4号传感器(30)粘接在右小臂(32)背面的居中位置，3号电动推杆(35)垂直地粘接在身体骨架的3号铁管上，3号电动推杆(35)的输出端和垂直放置的右臂齿条(39)的下端固定连接，右臂齿条(39)的正面与右臂齿轮(38)啮合连接，右臂齿条(39)的背面和粘接在身体骨架的右肩部分的右臂齿条轨道(37)为滑动连接，右肩横轴的左端装入身体骨架右肩部分的轴承座中，右肩横轴的右端装入右臂支架上的右肩横轴通孔内，右臂齿轮(38)的右侧面与右肩横轴的左端面焊接连接，右大臂(34)的上端固定在右肩横轴的右端。
4.按照权利要求I所述的互动式搏击健身器，其特征在于，所述的左臂包括左臂齿条轨道(I)、左臂齿条(2)、左臂齿轮(3)、左大臂(4)、1号电动推杆(5)、2号电动推杆(6)、左小臂(9)、1号传感器(11)、左臂连杆(44)与左臂齿轮轴；左大臂(4)的下端与左小臂(9)上端销钉转动连接，I号电动推杆(5)粘接在左大臂(4)背面的居中位置，左臂连杆(44)的上端与I号电动推杆(5)的输出端销钉转动连接，左臂连杆(44)的下端与左小臂(9)上的曲柄部分销钉转动连接，I号传感器(11)粘接在左小臂(9)背面的居中位置，2号电动推杆(6)垂直地粘接在身体骨架的2号铁管上，2号电动推杆(6)的输出端和垂直放置的左臂齿条(2)的下端固定连接，左臂齿条(2)的正面与左臂齿轮(3)啮合连接，左臂齿条(2)的背面和粘接在身体骨架的左肩部分中的左厚度直梁上的左臂齿条轨道(I)滑动连接，左臂齿轮轴与左臂齿轮(3)固定连接，安装有左臂齿轮(3 )的左臂齿轮轴采用两个结构相同的轴承安装在身体骨架的左肩部分中的两个支撑柱之间为转动连接，安装有左臂齿轮(3)的左臂齿轮轴与左臂横梁的一端焊接连接，左臂横梁的另一端与左大臂(4)上端焊接连接。
5.按照权利要求I所述的互动式搏击健身器，其特征在于，所述的右腿包括5号传感器(24)、右大腿(26)、右腿连杆(29)、5号电动推杆(31)与右腿轴(45)； 5号电动推杆(31)的输出端与右腿连杆(29)的上端铰接，右腿连杆(29)下端与右大腿(26)中的右腿横杆的左端铰接，右大腿(26)的上端套装在右腿轴(45)上成固定连接，5号传感器(24 )粘接在右大腿(26 )前表面居中的位置。
6.按照权利要求I所述的互动式搏击健身器，其特征在于，所述的左腿包括左腿轴(10)、左腿齿轮(12)、左腿轴承(13)、左腿齿条(14)、左腿齿条轨道(15)、左大腿(20)、6号传感器(21)与7号电动推杆(28)； 左腿轴(10)的下端与左大腿(20)的上端焊接固定连接，左腿轴承(13)套在左腿轴(10)上，左腿齿轮(12)套装在左腿轴承(13)上，左腿齿轮(12)与左腿齿条(14)啮合连接，左腿齿条(14)背面与左腿齿条轨道(15)上的导向槽配装成滑动连接，左腿齿条(14)的一端与7号电动推杆(28)的输出端固定连接，6号传感器(21)粘接在左大腿(20)前表面的居中位置。
7.按照权利要求I所述的互动式搏击健身器，其特征在于，所述的支架总成由支架(23)与身体转动机构组成； 所述的支架(23)包括4根结构相同的支撑铁管、上横铁板与支架底座(22); 组成横截面为正方形或矩形的4根结构相同的支撑铁管的下端焊接在支架底座(22)上，4根结构相同的支撑铁管的上端焊接有上横铁板，上横铁板的中心处设置有轴通孔，轴通孔四周均布有用于和身体(40)中的身体骨架连接的固定通孔，在上横铁板下方的支架(23)中左侧两根支撑铁管之间焊接一根水平的用于固定6号电动推杆(25)的横梁； 所述的身体转动机构包括腰部下法兰盘(16)、轴承座(17)、腰部齿条(19)、6号电动推杆(25)、腰部齿轮(27)、腰部轴(46)与腰部上法兰盘(47)； 腰部上法兰盘(47)套装在腰部轴(46)的上端焊接固定，腰部下法兰盘(16)与轴承座(17)套装在腰部轴(46)的中部，且腰部下法兰盘(16)与轴承座(17)置于支架(23)中上横铁板的上下两侧，腰部下法兰盘(16)与轴承座(17)采用螺栓固定在上横铁板的中心处的轴通孔的两侧；腰部轴(46 )的中部装入腰部下法兰盘(16 )、轴通孔与轴承座(17 )中的轴承中为转动连接，腰部齿轮(27)套装在腰部轴(46)的下端为键连接，6号电动推杆(25)固定在支架(23)左侧的横梁上，6号电动推杆(25)输出端与连接板的一端粘接，连接板的另一端与腰部齿条(19)粘接；腰部齿条(19)与腰部齿轮(27)啮合连接，腰部齿条(19)的外侧与齿条轨道为滑 动连接。
全文摘要
本发明公开了一种互动式搏击健身器，其包括机械部分；机械部分由右臂、左臂、右腿、左腿、身体与支架总成组成。身体包括身体骨架、2号传感器、3号传感器与显示屏。显示屏安装在身体骨架中的铁板上，2号传感器与3号传感器安装在身体骨架的1号横梁上；右臂通过右臂齿条轨道、3号电动推杆与右臂支架安装在身体骨架的右肩部分，左臂通过左臂齿条轨道、2号电动推杆与左臂齿轮轴安装在身体骨架的左肩部分，右腿通过5号电动推杆与右腿轴安装在身体骨架底层铁板的右端，左腿通过左腿轴承、左腿齿条轨道与7号电动推杆安装在身体骨架底层铁板的左端。身体通过身体骨架底层铁板上的腰轴通孔与支架总成中的身体转动机构和支架总成中的支架转动连接。
文档编号A63B69/34GK102794007SQ20121028711
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者董景石, 孟繁强, 梁亮, 刘阳, 王凯, 孙非, 李新波 申请人:吉林大学