一种训练器材控制系统的制作方法

本发明属于训练器材技术领域，具体涉及一种训练器材控制系统。

背景技术：

目前市场上的健身运动器材大都属于手动加载方式，比如杠铃、拉背器等，需要用户自行添加重物，并且重物的重量值一般比较离散，即，每一次添加重物，都会增加不少的负载，难以做到，在训练过程中逐渐加载；并且保护措施不够及时，难以做到实时监测潜在的危险。因此需要一种能够实时跟踪用户状态，自动加载，并且可以在危险发生前及时卸载的训练装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种训练器材控制系统，以解决现有技术中训练器材不能在训练过程中逐渐加载力，且不能对训练过程进行实时监测保护的技术问题。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种训练器材控制系统，包括控制中心2，控制中心2将力传感器3、加速度传感器4采集到的信息进行处理，并根据处理结果控制安装在器材本体6上的加力装置5，加力装置5根据控制中心2的指令加载力或卸载力，控制中心2通过用户界面1实现人机交互。

所述力传感器3、加速度传感器4安装在器材本体6上，且与参与训练的身体部位同步运动。

所述加力装置5在初始时刻加载在器材本体6上的力小于用户界面1上的设定值。

所述加力装置5在加载力时，按照一个恒定大小的力逐渐加载；在卸载力时，按照一个恒定大小的力逐渐卸载或者立即卸载所有的力。

所述控制中心2通过脉冲信号控制加力装置5。

所述用户界面1实时显示力传感器3的测量值。

所述用户界面1提供以下参数的修改权限：本次训练要求的力a、加力装置5初始加载的力b、额外负载c、加速度阈值d，e、可变正常数h、加载次数n。

所述力传感器3的测量值f小于压力阈值g时，控制中心2向加力装置5发送信号，加力装置5立即卸载所有力。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

（1）本发明所述控制系统可以实现针对不同的对象选择不同的训练强度，并对训练过程进行实时监测保护的目的；

（2）本发明所述控制系统可以根据训练过程中的参数变化及时发现危险并及时卸载训练器材加载的力以保护使用者。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种训练器材控制系统工作原理示意图；

图2是本发明实施例提供的一种训练器材控制系统工作流程示意图；

图中：1.用户界面；2.控制中心；3.力传感器；4.加速度传感器；5.加力装置；6.器材本体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1所示，器材本体6分别与加力装置5、力传感器3和加速度传感器4机械连接；控制中心2分别与用户界面1、加力装置5、力传感器3、加速度传感器4电路连接。力传感器3、加速度传感器4安装于器材本体6上，且与用户参与训练的身体部位同步运动。加力装置5在系统开始运行时刻加载在所述器材本体6上的力小于用户在所述用户界面1上设定的训练要求值，例如，用户设定本次训练要求的力为a而所述加力装置5的初始加载力为b，则有a>b；控制中心2通过脉冲信号控制加力装置5进行加载或卸载，当控制中心2向加力装置5传输过加载信号后，每当控制中心2向加力装置5传输一次脉冲，加力装置5立即在现有负载的基础上继续向机械本体加载一恒定大小的额外负载力,该额外负载力记为c，当控制中心2向加力装置5传输完全卸载信号后，加力装置5立即卸掉所有负载。

控制中心2设有加速度阈值d>0、加速度阈值e>0以及可变正常数h,加速度传感器4一次测得的加速度值包括器材本体6的移动部件在一次往复运动中的近程最大加速度的绝对值m和回程最大加速度的绝对值k；若k>e，则控制中心2向加力装置5传输完全卸载的信号；若k<e且m>d，则控制中心2向加力装置5传输逐渐加载信号并传输连续若干个脉冲，数量记为n；若k<e且m<d-h，则控制中心2向加力装置5传输逐渐卸载信号并传输连续n个脉冲；若k<e且d≥m≥d-h，则加力装置5状态不变。

用户界面1向用户提供上述参数的修改权限，包括本次训练要求的力a、加力装置5初始加载的力b、额外负载力c、加速度阈值d，e、可变正常数h、加载次数n。

如图2所示，训练开始前，用户在用户界面1上设置本次训练要求的力a、加力装置5初始加载的力b、额外负载力c、加速度阈值d，e、可变正常数h、加载次数n，以设置合适的训练强度和加力方式，并启动系统；加力装置5加载在器材本体6上的负载为b，用户处于器材本体6的训练位置，利用双臂拉拽器材本体6的移动部件并做往复运动，若用户在训练过程中，增加双臂发力，并导致加速度传感器4测得的加速度值满足k<e且m>d，则控制中心2向加力装置5传输加载信号，并传输连续n个脉冲信号，进而加力装置5对器材本体6连续加载n次，每次加的负载值为c，且加载过程中不进行上述判定；若用户在训练过程中，由于体力损耗而减小双臂发力，并导致加速度传感器4测得的加速度值满足k<e且m<d-h，则控制中心2向加力装置5传输卸载信号，并传输连续n个脉冲信号，进而加力装置5对器材本体6连续卸载n次，每次卸载的负载值为c，且卸载过程中不进行上述判定；若用户想维持当前的训练强度，则适当发力，并导致加速度传感器4测得的加速度值满足k<e且d≥m≥d-h，则加力装置5状态不变；当意外发生时，例如，器材本体6的被拉部件不慎从用户手中滑脱，加速度传感器4测得加速度值满足k>e，则控制中心2向加力装置5传输完全卸载信号进而加力装置5立即对器材本体6完全卸载，若用户训练完成，则归位并松开器材本体6，力传感器3的检测值f小于压力阈值g，则控制中心2向加力装置5传输完全卸载信号进而加力装置5对器材本体6完全卸载，完成一次训练。本发明适用于对某些身体部位做往复式训练，并且需要负重的训练场合。

本发明所述加力装置5可以采用如下方案实现，加力装置5由线弹性元件、连接带、卷筒和电机组成，线弹性元件的弹力与形变成线性关系，例如弹簧。线弹性元件在满足线弹性的方向上，一端与器材本体6铰接，另一端与连接带铰接，连接带的另一端缠绕在卷筒上，卷筒与电机轴固连，并随着电机轴同步转动，通过电机的正转与反转实现弹簧的拉紧与放松。连接带在运动方向上保持刚性，即无明显形变。加力装置5在加载力时，按照一个恒定大小的力逐渐加载，即电机轴按固定转角正向转动；在卸载力时，按照一个恒定大小的力逐渐卸载，即电机轴以与加载时相同转速按固定转角反向转动，或者立即卸载所有的力，即电机轴以高于加载时的转速反向转动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了训练器材技术领域的一种训练器材控制系统，旨在解决现有技术中训练器材不能在训练过程中逐渐加载力，且不能对训练过程进行实时监测保护的技术问题。一种训练器材控制系统，包括控制中心，控制中心将力传感器、加速度传感器采集到的信息进行处理，并根据处理结果控制安装在器材本体上的加力装置，加力装置根据控制中心的指令加载力或卸载力，控制中心通过用户界面实现人机交互。本发明所述控制系统可以实现针对不同的对象选择不同的训练强度，并对训练过程进行实时监测保护的目的。

技术研发人员：王郑;苑明海
受保护的技术使用者：河海大学常州校区
技术研发日：2019.04.18
技术公布日：2019.07.09