适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统的制作方法与工艺

本实用新型涉及一种健身器材，特别涉及一种与自行车配套使用的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统。

背景技术：
城镇化的快速推进和私家车的快速普及，压缩了可供人们做有氧运动的场地，安全有效地做一次有氧运动，甚至成为多数人的一种奢望。自行车运动就是很好的有氧运动之一，而且骑车技能简单易学，绝大多数人都已经掌握，但骑车所需的场地同样也一直困扰这项运动的普及和发展。中国专利201410410244.7公开了一种拉索式自行车骑行平衡模拟器，该模拟器所需的场地小，能在室内或室外进行有氧运动，但该模拟器缺乏趣味性，只能单纯地训练，无法设备各种骑行参数，更无法与骑行爱好者一同进行游戏或比赛。此外，自行车在实际骑行过程中，其实是双脚在自行车左右脚踏板上交替用力的过程，即脚踏板以自行车中轴为圆心，围绕着四个区域(发力区、过渡区、发力区，过渡区)重复做着圆周运动，当从一个发力区向下一个发力区过渡时，就要靠自行车向前运动的惯性来完成平滑过渡。当把自行车放到骑行平衡模拟器上时，人和车都没有实际的前进速度，更不会有向前运动的惯性，这时就必须靠后轮的旋转惯性来模拟自行车向前运动的惯性，从而完成过渡区的平滑过渡。现有的产品为了尽可能模拟真实的骑行效果，滚筒必须具备足够的外径和足够的重量来满足对旋转惯性的要求。滚筒的外径大不仅会导致模拟器的重量大，携带不方便，而且外径大就会导致自行车后轮离地高度大、骑行重心高，对于儿童、老人和初学者来说就会产生恐惧心理，缺乏安全感。

技术实现要素：
本实用新型的目的在于克服以上缺点，提供一种适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，该系统上设有惯性轮，能在过渡区时利用设置于机架和滚筒之间的惯性轮的惯性来带动滚筒转动，从而带动自行车后轮转动，以完成一个发力区向另一个发力区的平滑过渡，大大的降低滚筒的外径和质量，不仅降低自行车的骑行重心，使儿童、老人及初学者更具安全感，而且方便携带和收纳，此外该系统还设有智能控制装置，能与移动终端进行连接，对骑行参数进行实时显示，且能通过移动终端对骑行参数进行设置，通过移动终端与其它 模拟装置进行相连一同进行游戏或比赛，具有趣味性和娱乐性。本实用新型是这样实现的：一种适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，其特征在于，该系统包括：拉索式自行车骑行平衡模拟器，分别连接至智能控制装置和电能转换装置，所述拉索式自行车骑行平衡模拟器通过骑行产生机械能并通过电能转换装置转换为电能，并将拉索式自行车骑行平衡模拟器的骑行参数传送至智能控制装置；智能控制装置，分别连接拉索式自行车骑行平衡模拟器、电能转换装置和可调功率负载，并与移动终端通讯连接，所述智能控制装置接收拉索式自行车骑行平衡模拟器传送的骑行参数以及可调功率负载传送的功率负载参数，经处理后实时转发至移动终端；电能转换装置，分别连接拉索式自行车骑行平衡模拟器、可调功率负载以及智能控制装置，所述电能转换装置为智能控制装置和可调功率负载供电；可调功率负载，分别连接智能控制装置和电能转换装置，用于消耗电能转换装置所产生的电能，并且将产生的功率负载参数传送给智能控制装置；移动终端，与智能控制装置相连，并通过移动终端发送指令给智能控制装置来设置可调功率负载的功率负载参数；所述拉索式自行车骑行平衡模拟器包括用来放置自行车前轮的平衡装置和位于平衡装置后方的用来放置自行车后轮的滚筒装置，所述滚筒装置包括机架以及转动连接于机架前后两端且沿左右水平方向设置的两个滚筒，所述机架和滚筒之间设置有一个以上的惯性轮，所述惯性轮与滚筒相连接传动。所述智能控制装置包括：处理芯片，分别连接传感器模块、通讯模块、电源控制模块和可调功率负载，用于接收传感器模块传送的拉索式自行车骑行平衡模拟器的骑行参数和可调功率负载的功率负载参数，处理后经通讯模块实时转发至移动终端，并通过通讯模块接收移动终端发送的指令后，根据指令来设置可调功率负载的功率负载参数；传感器模块，分别连接处理芯片和拉索式自行车骑行平衡模拟器，用于接收拉索式自行车骑行平衡模拟器传送的骑行参数并将骑行参数传送至处理芯片；通讯模块，分别与处理芯片和移动终端相连接，用于将经处理芯片处理后的数据传送至移动终端，并将移动终端发送的指令传送至处理芯片；电源控制模块，分别与处理芯片、电源输出模块和电能转换装置相连，用于接收电能转换装置提供的电能后供应给处理芯片和电源输出模拟；电源输出模块，与电源控制模块相连，用于为外部负载提供电能。为了能降低自行车骑行的重心且方便携带，所述滚筒的直径为16～55mm，所述滚筒的重量为100-5000g。为了能适应儿童自行车且能降低骑行阻力，使骑行更顺畅，两个滚筒的轴距为100-145mm。为了在过渡区时能更好地利用惯性轮的惯性带动滚筒转动，所述惯性轮的直径为30-165mm，所述惯性轮的重量为12-460g。为了使惯性轮能更好地与滚筒进行连接传动，所述惯性轮转动连接于机架上，所述惯性轮上同轴固设有齿轮一，所述滚筒上同轴固设有与齿轮一相啮合传动的齿轮二。为了更好地模拟自行车的骑行，所述拉索式自行车骑行平衡模拟器包括用来放置自行车前轮的平衡装置和位于平衡装置后方的用来放置自行车后轮的滚筒装置；所述平衡装置包括底座、滑动连接于底座上的滑动件、转动连接于滑动件上的回转件、一端固定连接于回转件上的摆动件以及连接于摆动件和底座之间的两条拉绳；所述摆动件的另一端设有扇形件，所述扇形件的弧形边设有凹槽，所述弧形边的圆心与回转件的转动连接点相重合，所述扇形件两端还设有两个拉绳固定装置一，所述底座上对应设有两个拉绳固定装置二，所述拉绳的一端固定连接于拉绳固定装置一上，并且将其一部分缠绕在弧形边的凹槽内，再固定连接于与拉绳固定装置一不同侧的拉绳固定装置二上，所述回转件上还设有用来限制自行车前轮左右滑动的限位装置，所述智能控制装置、电能转换装置、可调功率负载固设于滚筒装置上。为了使转动更灵活、更省力，两个拉绳固定装置二的连线与弧形凹槽的弧线相切；所述两条拉绳平行设置且相互间设有间隙。为了提高回转件转动的灵活性，所述滑动件的中部设有轴承座，所述轴承座并列地安装有至少一个轴承，所述回转件中部固定安装有回转轴，所述回转轴插置于轴承的内孔上以实现回转件与滑动件的转动连接。为了防止回转件、滑动件与底座相互脱开，所述回转轴下端采用螺纹旋装有防脱帽，所述防脱帽的大径端与底座下表面相配合，所述底座上设有与防脱帽运动轨迹相匹配的条形避让槽。为了保证滑动件在底座上灵活地滑动，所述滑动件上设有若干用于滑动的的滚轮，所述底座上设有与滚轮相配合的滚道。为了使滑动件不脱离滚道，所述底座的左右两侧分别竖立有限位板；为了减缓滑动件对限位板的碰撞，提高限位板的寿命，每个限位板朝里的端面分别固定安装有缓冲垫。为了使底座与地面接触更平稳，所述底座的下表面固定安装有胶垫。为了利用滚筒转动的机械能进行发电，所述滚筒装置还包括固设于机架前后两端且沿左右水平方向设置的两根固定轴，所述滚筒转动连接于固定轴上，任一固定轴或两根固定轴上均设有定子，所述滚筒内壁设有与定子相配合的转子，所述定子和转子均与电能转换装置相连接。较之现有技术而言，本实用新型具有以下优点：(1)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，该系统上设有惯性轮，能在过渡区时利用设置于机架和滚筒之间的惯性轮的惯性来带动滚筒转动，从而带动自行车后轮转动，以完成一个发力区向另一个发力区的平滑过渡，大大的降低滚筒的外径和质量，不仅降低自行车的骑行重心，使儿童、老人及初学者更具安全感，而且方便携带和收纳，此外该系统还设有智能控制装置，能与移动终端进行连接，对骑行参数进行实时显示，且能通过移动终端对骑行参数进行设置，通过移动终端与其它模拟装置进行相连一同进行游戏或比赛，具有趣味性和娱乐性；(2)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，可通过可调功率负载来设置骑行阻力，满足不同训练强度的要求；(3)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，拉索式自行车骑行平衡模拟器在回转件上设有摆动件，回转件一转动，在拉绳的作用下便能迅速带动滑动件左右滑动，仿真度高；(4)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，回转件上设有用来限制自行车前轮左右滑动的限位装置，不仅使自行车前轮能更好地带动回转件转动，而且不会因摆动角度过大从回转件上滑落，保证了运动的安全性；(5)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，回转轴和回转轴套之间还设有回转轴承，大大提高了回转件转动的灵活性；(6)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，回 转轴下端采用螺纹旋装有防脱帽，无论在携带还是使用过程中，回转件、滑动件与底座都不会相互脱开；(7)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，平衡装置与滚筒装置能根据自行车前后轮距的不同而进行调整，扩大了模拟器与不同规格尺寸自行车配合使用的范围；(8)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，滚筒能进行发电，为系统和外部设备提供电能；(9)本实用新型提供的适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，使用性能可靠，集趣味和健身于一体，易于推广应用。附图说明下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步说明：图1是本实用新型适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统的原理框图；图2是本实用新型适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统的三维结构示意图；图3是图2中平衡装置的三维结构示意图；图4是图3平衡装置的爆炸视图；图5是图3中限位装置的多种实施方式的三维结构示意图；图6是图3中限位装置与回转件合为一体的三维结构示意图；图7是图2中滚筒装置的三维结构示意图；图8是图7中滚筒装置的爆炸视图；图9是滚筒装置另一种实施例的三维结构示意图；图10是图9中滚筒装置的爆炸视图；图11是图2中自行车前轮向左转动时的三维结构示意图；图12是图2中自行车前轮向右转动时的三维结构示意图；图13是蹬自行车脚踏时四个区域(发力区、过渡区、发力区、过渡区)的结构示意图。图中符号说明：1、拉索式自行车骑行平衡模拟器，1-1、平衡装置，1-1-1、底座，1-1-1-1、拉绳固定装置二，1-1-1-2、条形避让槽，1-1-1-3、滚道，1-1-2、滑动件，1-1-2-1、轴承座，1-1-2-2、轴承，1-1-2-3、滚轮，1-1-3、回转件，1-1-3-1、回转轴，1-1-4、摆动件，1-1-4-1、扇形件，1-1-4-2、弧形凹槽， 1-1-4-3、拉绳固定装置一，1-1-5、拉绳，1-1-6、限位装置，1-1-7、防脱帽，1-1-8、限位板，1-1-9、缓冲垫，1-1-10、胶垫，1-2、滚筒装置，1-2-1、机架，1-2-2、滚筒，1-2-3、惯性轮，1-2-4、齿轮一，1-2-5、齿轮二，1-2-6、固定轴，2、智能控制装置，3、电能转换装置，4、可调功率负载，5、移动终端，6、自行车前轮，7、自行车后轮。具体实施方式下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型内容进行详细说明：如图1－图13所示，为本实用新型提供的一种适用于儿童的拉索式自行车骑行智能模拟系统，如图1所示，该系统包括：拉索式自行车骑行平衡模拟器1，分别连接至智能控制装置2和电能转换装置3，所述拉索式自行车骑行平衡模拟器1通过骑行产生机械能并通过电能转换装置3转换为电能，并将拉索式自行车骑行平衡模拟器1的骑行参数传送至智能控制装置2；智能控制装置2，分别连接拉索式自行车骑行平衡模拟器1、电能转换装置3和可调功率负载4，并与移动终端5通讯连接，所述智能控制装置2接收拉索式自行车骑行平衡模拟器1传送的骑行参数以及可调功率负载4传送的功率负载参数，经处理后实时转发至移动终端5；电能转换装置3，分别连接拉索式自行车骑行平衡模拟器1、可调功率负载4以及智能控制装置2，所述电能转换装置3为智能控制装置2和可调功率负载4供电；可调功率负载4，分别连接智能控制装置2和电能转换装置3，用于消耗电能转换装置3所产生的电能，并且将产生的功率负载参数传送给智能控制装置2；移动终端5，与智能控制装置2相连，并通过移动终端5发送指令给智能控制装置2来设置可调功率负载4的功率负载参数。移动终端5可以通过有线连接，也可以通过无线连接。移动终端5可以是手机、平板、手持式PDA等等。如图2所示，所述拉索式自行车骑行平衡模拟器1包括用来放置自行车前轮6的平衡装置1-1和位于平衡装置1-1后方的用来放置自行车后轮7的滚筒装置1-2，如图7、图8所示，所述滚筒装置1-2包括机架1-2-1以及转动连接于机架1-2-1前后两端且沿左右水平方向设置的两个滚筒1-2-2，所述机架1-2-1和滚筒1-2-2之间设置有一个以上的惯性轮1-2-3，所述惯性轮1-2-3与滚筒1-2-2相连接传动。如图1所示，所述智能控制装置2包括：处理芯片，分别连接传感器模块、通讯模块、电源控制模块和可调功率负载4，用于接收传感器模块传送的拉索式自行车骑行平衡模拟器1的骑行参数和可调功率负载4的功率负载参数，处理后经通讯模块实时转发至移动终端5，并通过通讯模块接收移动终端5发送的指令后，根据指令来设置可调功率负载4的功率负载参数；传感器模块，分别连接处理芯片和拉索式自行车骑行平衡模拟器1，用于接收拉索式自行车骑行平衡模拟器1传送的骑行参数并将骑行参数传送至处理芯片；通讯模块，分别与处理芯片和移动终端5相连接，用于将经处理芯片处理后的数据传送至移动终端5，并将移动终端5发送的指令传送至处理芯片；电源控制模块，分别与处理芯片、电源输出模块和电能转换装置3相连，用于接收电能转换装置3提供的电能后供应给处理芯片和电源输出模拟；电源输出模块，与电源控制模块相连，用于为外部负载提供电能。为了能降低自行车骑行的重心且方便携带，所述滚筒1-2-2的直径为16～55mm，所述滚筒1-2-2的重量为100-5000g。为了能适应儿童自行车且能降低骑行阻力，使骑行更顺畅，两个滚筒1-2-2的轴距为100-145mm。为了在过渡区时能更好地利用惯性轮的惯性带动滚筒转动，所述惯性轮1-2-3的直径为30-165mm，所述惯性轮1-2-3的重量为12-460g。如图7、图8所示，为了使惯性轮能更好地与滚筒进行连接传动，机架1-2-1上转动连接有四个惯性轮1-2-3，每个惯性轮1-2-3上同轴固设有齿轮一1-2-4，所述滚筒1-2-2上同轴固设有与齿轮一1-2-4相啮合传动的齿轮二1-2-5。当然也可以采用其它传动方式，如链轮链条传动、皮带皮带轮传动、永磁传动等等，也可以根据需要采用多级传动。惯性轮1-2-3也可以固定设置在滚筒1-2-2两侧(如图9、图10所示)，也可以固定设置在滚筒1-2-2内。如图2、图3所示，为了更好地模拟自行车的骑行，所述拉索式自行车骑行平衡模拟器1包括用来放置自行车前轮6的平衡装置1-1和位于平衡装置1-1后方的用来放置自行车后轮7的滚筒装置1-2；所述平衡装置1-1包括底座1-1-1、滑动连接于底座1-1-1上的滑动件1-1-2、转动连接于滑动件1-1-2上的回转件1-1-3、一端固定连接于回转件1-1-3上的摆动件1-1-4以及连接于摆 动件1-1-4和底座1-1-1之间的两条拉绳1-1-5；所述摆动件1-1-4的另一端设有扇形件1-1-4-1，所述扇形件1-1-4-1的弧形边设有凹槽1-1-4-2，所述弧形边的圆心与回转件1-1-3的转动连接点相重合，所述扇形件1-1-4-1两端还设有两个拉绳固定装置一1-1-4-3，所述底座1-1-1上对应设有两个拉绳固定装置二1-1-1-1，所述拉绳1-1-5的一端固定连接于拉绳固定装置一1-1-4-3上，并且将其一部分缠绕在弧形边的凹槽内，再固定连接于与拉绳固定装置一1-1-4-3不同侧的拉绳固定装置二1-1-1-1上，所述回转件1-1-3上还设有用来限制自行车前轮6左右滑动的限位装置1-1-6，所述智能控制装置2、电能转换装置3、可调功率负载4固设于滚筒装置1-2上。所述限位装置1-1-6的形状不只局限于本实施例的方式，只要能限制自行车前轮6左右滑动即可，可以是如图4所示的形状，也可以是如图5所示的各种形状，也可以是其它形状，可以和回转件1-1-3做成可拆卸的方式，也可以和回转件1-1-3做成一体(如图6所示)。为了使转动更灵活、更省力，两个拉绳固定装置二1-1-1-1的连线与弧形凹槽1-1-4-2的弧线相切；所述两条拉绳1-1-5平行设置且相互间设有间隙。为了提高回转件1-1-3转动的灵活性，如图4所示，所述滑动件1-1-2的中部设有轴承座1-1-2-1，所述轴承座1-1-2-1并列地安装有两个轴承1-1-2-2，轴承1-1-2-2上方设有轴承压板以限制轴承1-1-2-2的轴向移动，也可通过安装内孔卡簧的方式限制轴承外圈的轴向移动，所述回转件1-1-3中部固定安装有回转轴1-1-3-1，所述回转轴1-1-3-1插置于两个轴承1-1-2-2的内孔上以实现回转件1-1-3与滑动件1-1-2的转动连接。为了防止回转件1-1-3、滑动件1-1-2与底座1-1-1相互脱开，如图4所示，所述回转轴1-1-3-1下端采用螺纹旋装有防脱帽1-1-7，所述防脱帽1-1-7的大径端与底座1-1-1下表面相配合，所述底座1-1-1上设有与防脱帽1-1-7运动轨迹相匹配的条形避让槽1-1-1-2。当然也可以采用其它形式的防脱钩。为了保证滑动件1-1-2在底座上灵活地滑动，如图4所示，所述滑动件1-1-2上设有六个之转动连接的滚轮1-1-2-3，所述底座1-1-1上设有与滚轮1-1-2-3相配合的滚道1-1-1-3。滚轮1-1-2-3通过螺栓与滑动件1-1-2连接，滚轮1-1-2-3的数量三个以上即可，具体的数量可根据滑动件1-1-2的长度和承载重量而定。当然也可以采用其它方式的滑动连接，如线轨、硬轨等。为了使滑动件1-1-2不脱离滚道1-1-1-3，所述底座1-1-1的左右两侧分别竖立有限位板1-1-8；为了减缓滑动件1-1-2对限位板1-1-8的碰撞，提高限位 板1-1-8的寿命，每个限位板1-1-8朝里的端面分别固定安装有缓冲垫1-1-9。为了使底座1-1-1与地面接触更平稳，所述底座1-1-1的下表面固定安装有胶垫1-1-10。当然也可以采用其它方式，如在底座1-1的下表面安装真空吸盘。如图7所示，为了利用滚筒转动的机械能进行发电，所述滚筒装置1-2还包括固设于机架1-2-1前后两端且沿左右水平方向设置的两根固定轴1-2-6，所述滚筒1-2-2转动连接于固定轴1-2-6上，任一固定轴1-2-6或两根固定轴1-2-6上均设有定子，所述滚筒1-2-2内壁设有与定子相配合的转子，所述定子和转子均与电能转换装置3相连接。传感器模块包括传感器芯片、与传感器芯片相连接的传感器测头以及和传感器感应点。传感器感应点设置于拉索式的侧壁上，传感器测头固设于机架1-2-1用于获取传感器感应点的信息。拉索式可通过智能控制装置2设置成电动滚筒，依靠自带可充电电源或外接电源，使其旋转，直接驱动自行车后轮7，这样便于初学者专心感受平衡的控制，老年骑行者可降低运动强度，也可做为运动后的放松整理，等等。如图13所示，自行车在实际骑行过程中，其实是双脚在自行车左右脚踏板上交替用力的过程，即脚踏板以自行车中轴为圆心，围绕着四个区域(发力区A、过渡区B、发力区C，过渡区D)重复做着圆周运动，当从一个发力区向下一个发力区过渡时，就要靠自行车向前运动的惯性来完成平滑过渡。区域A为蹬左脚踏的发力区，区域C为蹬右脚踏的发力区。将自行车放置于模拟器上时就必须靠后轮的旋转惯性来模拟自行车向前运动的惯性，从而完成过渡区的平滑过渡。该实用新型的工作原理为：先将开启的手机固定在自行车把手的固定夹上，再开启智能控制装置的电源开关，将手机与智能控制装置2通过有线或无线方式相连接，再将自行车的前轮6放在平衡装置1-1上的限位装置1-1-6上，将自行车后轮放置于滚筒装置1-2上，然后进行骑行。如图2所示，当拉索式自行车骑行平衡模拟器1上的人没有扭动自行车车把时，回转件1-1-3处于底座1-1-1上的中间位置。如图10所示，当拉索式自行车骑行平衡模拟器1-1上的人向左扭动自行车车把时，放置在限位装置1-1-6内的自行车前轮6就会拨动回转件1-1-3以回转轴1-1-3-1为中心向逆时针方向转动，回转件1-1-3带动摆动件1-1-4向右摆动，迫使摆动件1-1-4上的弧形凹槽1-1-4-2沿着拉绳1-1-5向左滚动，回转件1-1-3上的回转轴1-1-3-1就推着滑动件1-1-2沿着底座1-1-1 上的滚道1-1-1-3向左移动。自行车前轮6移向左侧后，在拉索式上滚动的自行车后轮7便自动向左侧滚动。反之亦然，如图11所示，当自行车骑行模拟器上的人向右扭动自行车车把时，自行车前轮6和自行车后轮7均会向右移动。自行车轮向左、向右移动量的大小和移动速度的快慢与骑车人摆动自行车车把手角度的大小和骑行速度的快慢均成正比，从而实现了骑行平衡的模拟操作。当脚踏处于发力区时，后轮7能通过齿轮二1-2-5和齿轮一1-2-4带动惯性轮1-2-3高速旋转，当脚踏处于过渡区时，由于惯性轮1-2-3的惯性作用，惯性轮1-2-3又能通过齿轮一1-2-4和齿轮二1-2-5带动滚筒1-2-2转动，滚筒1-2-2带动自行车后轮7转动，从而完成一个发力区向另一个发力区的平滑过渡，本实用新型由于设置了惯性轮，从而能大大的降低滚筒的外径和质量，不仅降低自行车的骑行重心，使儿童、老人及初学者更具安全感，而且方便携带和收纳。本实用新型滚筒1-2-2的转速、骑行阻力等参数可实时显示在手机上，操作者通过手机屏幕可实时观察运动、游戏或比赛等各种参数和视频，也可以通过手机设置可调功率负载4的功率，使得骑行阻力发生变化，能适应不同训练强度的要求。滚筒1-2-2转动时发出的电，可以经电源控制模块变成常规电压接入电源输出模块，给环境的声、光、电等效果提供电能，也可以与充电器相连，给电脑手机等电子产品充电。移动终端5还可通过互联网平台与异地的朋友或团队一同进行健身游戏或比赛。上述具体实施方式只是对本实用新型的技术方案进行详细解释，本实用新型并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本实用新型原理的任何改进或替换，均应在本实用新型的保护范围之内。