一种动感单车阻力控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及动感单车阻力控制领域，尤其涉及一种动感单车阻力控制系统及其控制方法。
背景技术：
：随着生活水平的提高以及对身体健康的重视，人们在休闲之余投入了更多的时间进行健身。目前，健身的项目多种多样，其中动感单车是室内健身的常用健身器材，动感单车运动是一项能够使全身得到锻炼的有氧运动。越来越多的人利用动感单车进行体育锻炼，锻炼者在使用动感单车进行锻炼时，踩动踏板带动驱动轮极速旋转，配合绚丽灯光和分贝较高的音乐，使训练者进行充满活力的有氧运动，可增强身体素质，美化体型。健身俱乐部的教练带学员上动感单车课时，为了让学员达到最佳的锻炼效果，在课程中学员要配合教练调节阻力。这样操作会带来很多弊端：第一，学员在站立骑行过程中空出一只手来调节阻力会使身体失去平衡，带来安全隐患。第二，学员配合教练调节后的阻力值因人而异，很难达到教练的阻力要求，严重影响单车课程的锻炼效果。且现有的动感单车训练系统功能单一，使用者不能很好地了解运动过程中自己的心率、阻力和速度，教练也不能实时了解各个运动者的运动情况，大大降低了用户体验。技术实现要素：为了解决动感单车阻力需要人工调节，造成的阻力达不到训练效果，各动感单车阻力调节不均匀，而导致的用户体验差的问题，本发明提供了一种动感单车阻力控制系统及其控制方法。一种动感单车阻力控制系统，包括：服务器、网络传输模块、控制模块、驱动模块和阻力控制模块；服务器通过网络传输模块连接控制模块，控制模块包括多个单片机，各个单片机分别连接有对应的驱动模块和阻力控制模块，阻力控制模块连接动感单车的车轮，以控制动感单车的转动阻力；所述服务器包括：数据库服务器和linux服务器；所述数据库服务器中的数据库用于存储上课数据；所述上课数据包括：课程阻力脚本；所述课程阻力脚本为预先编写好的单车档位数据；所述linux服务器用于通过linux服务端程序从所述数据库服务器中获取所述单车档位数据；所述单车档位数据为一系列随时间变化的单车档位序列xi，随着时间的变化，单车档位也随之变化；其中，i＝1,2,…,n，n为骑行总时序。所述驱动模块包括：步进电机驱动器、步进电机和蜗杆减速箱；所述步进电机驱动器与所述步进电机电性连接，所述蜗杆减速箱与所述步进电机连接，以增大所述步进电机的输出力矩；所述阻力控制模块包括：刹车片；所述刹车片可移动，以调节所述刹车片与动感单车车轮之间的距离，进而调节动感单车车轮的转动阻力。进一步的，所述linux服务器通过网络模块与所述控制模块中的各单片机建立socket通信；各单片机通过socket与所述linux服务器进行交互，以接收linux服务器端程序发送的单车档位数据和向linux服务端程序发送单车实时数据；所述单车实时数据包括：里程和速度；所述网络传输模块包括：光猫、路由器和ap；所述ap用于将动感单车房中的多台动感单车组成局域网，再通过光猫和无线路由器与所述服务器相连接，以同时向各单片机下发指令，进而达到控制各动感单车的车轮转动阻力一致变化的目的。进一步的，所述一种动感单车阻力控制系统还包括测速模块；所述测速模块包括：永磁铁和霍尔传感器；所述霍尔传感器安装在动感单车的车轮支架上，动感单车的车轮上安装有与霍尔传感器对应的所述永磁铁，所述霍尔传感器通过信号线与对应的单片机连接；当动感单车的车轮转动时，霍尔传感器通过检测永磁铁，测得动感单车的车轮转动信号，进而将测得的动感单车车轮转动信号传输至对应的单片机，单片机将所述车轮转动信号转换为车轮的里程m，并将所述里程m通过socket上传至linux服务器，linux服务器通过热量计算公式，计算出对应的热量j；所述热量计算公式如下：上式中，m为里程，h为骑行时长，ai为骑行系数，为预设值，i为秒计时，i＝1,2,…,n，n为骑行总时长，b为体重系数，为预设值。进一步的，所述一种动感单车阻力控制系统还包括刹车模块，所述刹车模块为紧急停止按钮；所述紧急停止按钮通过信号线与对应的单片机电性连接；当按下紧急停止按钮时，单片机将控制阻力快速增大，以达到刹车的目的。进一步的，一种动感单车阻力控制方法，应用于一种动感单车阻力控制系统中，其特征在于，所述一种动感单车阻力控制方法的步骤包括：s101：用ap将动感单车房中的多台动感单车组成局域网，再通过光猫和无线路由器与所述服务器相连接；s102：linux服务器通过linux服务端程序与所述数据库服务器进行交互，以读取所述数据库服务器中的所述课程阻力脚本，并将所述课程阻力脚本转换为单车档位数据；s103：所述linux服务器通过与各动感单车的单片机之间建立的socket通信，以将所述单车档位数据下发至各单片机；各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号，进而将所述步进脉冲信号和所述方向电平信号输出至所述步进电机驱动器；s104：步进电机驱动器接收到所述步进脉冲信号和方向电平信号后，将其转换为角位移信号，并将所述角位移信号传输至所述步进电机，以控制步进电机的转向和转速；s105：步进电机将力传给蜗杆减速箱，蜗杆减速箱连接刹车杆控制刹车片前后运动以控制刹车片和动感单车车轮之间的距离，进而控制多台动感单车的转动阻力。进一步的，步骤s103中，各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号的方法为：各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号的方法均为：通过识别所述单车档位数据，得到当前时刻的档位数据xi，并与上一时刻的档位数据xi-1进行对比，若xi>xi-1，则输出正的方向电平信号，以控制步进电机正传，进而减小刹车片与车轮之间的距离；若xi<xi-1，则输出负的方向电平信号，以控制步进电机反转，进而增大刹车片与车轮之间的距离；若xi＝xi-1，则保持当前状态不变；步进脉冲信号值＝|xi-xi-1|×a，其中，a大于0，为预设值。本发明提供的技术方案带来的有益效果是：本发明所提出的技术方案通过阻力自动控制可以更好的模拟爬坡、下坡等场景，增强用户体验；通过程序统一自动控制阻力，在单车运动中能提供给用户一个平等的竞技环境；通过量化阻力值，和传统动感单车相比能更精确的计算运动消耗热量。附图说明下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：图1是本发明实施例中一种动感单车阻力控制系统的组成图；图2是本发明实施例中一种动感单车阻力控制系统的详细组成图；图3是本发明实施例中一种刹车杆和刹车片的局部连接示意图；图4是本发明实施例中一种动感单车阻力控制方法的流程图。具体实施方式为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。本发明的实施例提供了一种动感单车阻力控制方法、设备及存储设备。请参考图1，图1是本发明实施例中一种动感单车阻力控制系统的组成图，包括：服务器、网络传输模块、控制模块、驱动模块和阻力控制模块；服务器通过网络传输模块连接控制模块，控制模块包括多个单片机，各个单片机分别连接有对应的驱动模块和阻力控制模块，阻力控制模块连接动感单车的车轮，以控制动感单车的转动阻力。请参考图2，图2是本发明实施例中一种动感单车阻力控制系统的详细组成图；所述服务器包括：数据库服务器和linux服务器；所述数据库服务器中的数据库用于存储上课数据；所述上课数据包括：课程阻力脚本；所述课程阻力脚本为预先编写好的单车档位数据；所述linux服务器用于通过linux服务端程序从所述数据库服务器中获取所述单车档位数据；所述单车档位数据为一系列随时间变化的单车档位序列xi，随着时间的变化，单车档位也随之变化；其中，i＝1,2,…,n，n为骑行总时序(以秒为单位)；所述上课数据还包括：课程数据、教练数据、门店数据、客户数据、客户运动数据、单车设备数据和管理员数据等。所述驱动模块包括：步进电机驱动器、步进电机和蜗杆减速箱；所述步进电机驱动器与所述步进电机电性连接，所述蜗杆减速箱与所述步进电机连接，以增大所述步进电机的输出力矩；如图3所示，所述阻力控制模块包括：刹车片04；所述刹车片04可移动，以调节所述刹车片04与动感单车车轮05之间的距离，进而调节动感单车车轮05的转动阻力；所述阻力控制模块还包括：刹车杆03；如图3所示，所述刹车杆03的一端安装有所述刹车片04，所述刹车片04与动感单车05之间采用磁控阻力调节的方式，即所述刹车片04与动感单车车轮05均带有磁性，通过刹车片04和动感单车车轮05之间的距离来调节阻力，距离越大，阻力越小；距离越小，阻力越大。步进电机连接蜗杆减速箱，蜗杆减速箱带有齿轮02，所述刹车杆03上沿轴向设有齿条01，所述齿轮02与所述齿条01啮合；步进电机转动，带动蜗杆减速箱转动，进而通过所述齿轮02和所述齿条01之间的啮合，带动刹车杆03移动，进而带动刹车片04移动，以调节刹车片04和车轮05之间的距离。所述linux服务器通过网络模块与所述控制模块中的各单片机建立socket通信，以向各单片机发送单车档位数据；各单片机接收数据并向linux服务器返回指令接收成功信息。各单片机通过socket与所述linux服务器进行交互，以接收linux服务器端程序发送的单车档位数据和向linux服务端程序发送单车实时数据；所述单车实时数据包括：里程、速度、设备id和序列值等数据；其中，序列值是判断单片机是否断电、断网，单片机程序是否挂掉的主要数据依据，判断单片机是否断电、断网，单片机程序是否运行正常可用服务端程序实现或者客户端程序。所述网络传输模块包括：光猫、路由器和ap；所述ap用于将动感单车房中的多台动感单车组成局域网，再通过光猫和无线路由器与所述服务器相连接，以同时向各单片机下发指令，进而达到控制各动感单车的车轮转动阻力一致变化的目的。所述一种动感单车阻力控制系统还包括测速模块；所述测速模块包括：永磁铁和霍尔传感器；所述霍尔传感器安装在动感单车的车轮支架上，动感单车的车轮上安装有与霍尔传感器对应的所述永磁铁，所述霍尔传感器通过信号线与对应的单片机连接；当动感单车的车轮转动时，霍尔传感器通过检测永磁铁，测得动感单车的车轮转动信号，进而将测得的动感单车车轮转动信号传输至对应的单片机，单片机将所述车轮转动信号转换为车轮的里程m，并将所述里程m通过socket上传至linux服务器，linux服务器通过热量计算公式，计算出对应的热量j；所述热量计算公式如下：上式中，m为里程，h为骑行时长，i为秒计时(以秒为单位)，i＝1,2,…,n，n为骑行总时长；比如一节课45分钟，骑行时间为45分钟，那么n＝2700；b为体重系数，为预设值(在本发明实施例中，b的取值为69.6)；ai为骑行系数，随着档位数据xi的变化而变化，在本发明实施例中，骑行系数ai和档位数据xi之间的对照表如表1所示：表1骑行系数对照表单车档位数据xi骑行系数ai10.0120.0230.0340.0450.0560.0670.0780.0890.09单片机通过与linux服务器建立的socket向linux服务器发送单片机编号、里程和速度等数据，linux服务器将接收到的数据对应骑车用户信息后存储至数据库。骑车用户可在上课骑行过程中打开微信小程序直接从服务端缓存中获取实时数据。所述一种动感单车阻力控制系统还包括刹车模块，所述刹车模块为紧急停止按钮；所述紧急停止按钮通过信号线与对应的单片机电性连接；当按下紧急停止按钮时，单片机将控制阻力快速增大，以达到刹车的目的。请参考图4，图4是本发明实施例中一种动感单车阻力控制方法的流程图，具体包括如下步骤：s101：用ap将动感单车房中的多台动感单车组成局域网，再通过光猫和无线路由器与所述服务器相连接；s102：linux服务器通过linux服务端程序与所述数据库服务器进行交互，以读取所述数据库服务器中的所述课程阻力脚本，并将所述课程阻力脚本转换为单车档位数据；s103：所述linux服务器通过与各动感单车的单片机之间建立的socket通信，将所述单车档位数据下发至各单片机；各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号，进而将所述步进脉冲信号和所述方向电平信号输出至所述步进电机驱动器；s104：步进电机驱动器接收到所述步进脉冲信号和方向电平信号后，将其转换为角位移信号，并将所述角位移信号传输至所述步进电机，以控制步进电机的转向和转速；s105：步进电机将力传给蜗杆减速箱，蜗杆减速箱连接刹车杆控制刹车片前后运动以控制刹车片和动感单车车轮之间的距离，进而控制多台动感单车的转动阻力。步骤s103中，各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号的方法为：各单片机接收到所述单车档位数据之后，将其转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号的方法均为：通过识别所述单车档位数据，得到当前时刻的档位数据xi，并与上一时刻的档位数据xi-1进行对比，若xi>xi-1，则输出正的方向电平信号，以控制步进电机正传，进而减小刹车片与车轮之间的距离；若xi<xi-1，则输出负的方向电平信号，以控制步进电机反转，进而增大刹车片与车轮之间的距离；若xi＝xi-1，则保持当前状态不变；步进脉冲信号值＝|xi-xi-1|×a，其中，a大于0，为预设值。在本发明实施例中，上课之前，由工作人员将课程阻力脚本、单片机数据(包括各单片机的id和端口号)和课表数据上传至数据库服务器(腾讯云服务器)。linux服务器通过服务端程序在每日访问量少的时候(如每日凌晨2点)开始执行定时任务，该定时任务为：获取数据库服务器中上课当日的课程阻力脚本、单片机数据和课表数据，并存入缓存，然后linux服务器创建多线程，与各个单片机创建socket通信；上课时，linux服务器通过服务端程序将课程阻力脚本转换为档位指令，通过与各单片机建立的socket通信，向各单片机发送档位指令。单片机程序将接收的档位指令转换为对应的步进脉冲信号和方向电平信号，单片机将步进脉冲信号和方向电平信号输出至步进电机驱动器；当课程结束时，各单片机均将单车档位初始化为“1”档，以为下次上课做准备。在本发明实施例中，所述数据库服务器还用于存储课程数据、课表数据等，linux服务器从所述数据库服务器中获取所述课程数据和课表数据后，设置“定时器2”监听当前时间，并利用当前时间对比课表数据中的上课时间，当达到上课时间时，启动系统，实现自启动功能。在本发明实施例中，可以对不同的课程开发出不同的脚本。脚本规则为：一个课程脚本由多条相同属性的数据组成。本发明实施例中，课程脚本详情表如表2和表3所示：表2课程脚本详情表1属性数据类型、长度描述idvarchar40主键namevarchar40课程脚本名称表3课程脚本详情表2在本发明实施例中，各硬件设备所使用的具体设备型号及名称如表4所示：表4硬件设备表本发明的有益效果是：本发明所提出的技术方案通过阻力自动控制可以更好的模拟爬坡、下坡等场景，增强用户体验；通过程序统一自动控制阻力，在单车运动中能提供给用户一个平等的竞技环境；通过量化阻力值，和传统动感单车相比能更精确的计算运动消耗热量。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12