本实用新型涉及一种主动阻力式健身器材，基于该主动阻力式健身器材的自主健身系统以及基于该主动阻力式健身器材实现的复合式健身器材。
背景技术：
传统的健身器械是通过重力方式产生能够让健身者感受到的阻力而达到健身目的。这种传统的健身器械往往需要通过添加重物和减少重物来调整阻力的大小，不仅调整过程比较复杂，而且利用重物作为阻力源还存在着较大的安全问题，容易对健身者造成人身伤害。
为了解决传统器械存在的问题，申请人提出了授权公告日为2019.08.16、授权公告号为cn209254040u、名称为《主动阻力式健身器材》的实用新型专利，该实用新型专利将阻力源由传统的配重改为阻力部件，可以有效地避免由于配重块带来的安全问题。基于上述实用新型专利，申请人又提出了申请公开号为cn110237486a、申请公开日为2019.09.17、名称为《一种可个性化定制的健身系统》的发明专利申请，以满足用户个性化的健身需求。
上述实用新型专利以及发明专利申请虽然解决了传统健身器械存在的弊端，但并没有提供一种能够简单、有效并且精确地测量用户施加在健身器械上的作用力大小的方式，降低了健身效果。
技术实现要素：
本实用新型的一个目的是：实现对用户施加在健身器械上的作用力的快速检测以提高主动阻力式健身器材的健身效果。
为了达到上述目的，本实用新型的一个技术方案是提供了一种主动阻力式健身器材，包括机架，机架上设有用于实现健身动作的操作部件、绳传动部件、主动式阻力部件，主动式阻力部件通过绳传动部件将产生的作用力传递至操作部件，其特征在于，主动式阻力部件包括伺服电机及设于伺服电机输出端的离合器，离合器与绳传动部件相联结，伺服电机经由离合器驱动绳传动部件；所述主动阻力式健身器材还包括用于检测用户通过操作部件反馈至绳传动部件的作用力的力传感器件，力传感器件设于绳传动部件上，力传感器件、伺服电机及离合器均与设于机架上的控制单元相连。
优选地，还包括设于所述机架上且用于与用户进行交互的人机交互单元。
本实用新型的另一个技术方案是提供了一种健身系统，其特征在于，包括上述的主动阻力式健身器材、便携式监测单元、云端设备，云端设备分别与上述的主动阻力式健身器材中的所述控制单元及便携式监测单元建立双向通信
本实用新型的另一个目的是：基于上述主动阻力式健身器材实现一种方便居家使用的复合式的健身设备。
为了达到上述目的，本实用新型的另一个技术方案是提供了一种基于上述的主动阻力式健身器材实现的复合式健身器材，其特征在于，包括所述机架，所述机架上设有座椅组件，用户健身时坐在座椅组件上，将用户坐在座椅组件上时的面朝方向定义为前侧，前侧的相对方向为后侧，将用户坐在座椅组件上时左右手臂所在方向定义为左侧及右侧；所述机架上还设有所述主动式阻力部件及与所述主动式阻力部件相连的所述控制单元，所述操作部件与设于所述绳传动部件上的所述力传感器件相连，所述主动式阻力部件经由所述绳传动部件驱动设于所述机架上的所述操作部件，其中：
所述操作部件包括位于座椅组件上方的高位下拉把手，所述机架顶端设有转动件，所述绳传动部件的一个连接端绕经转动件后与高位下拉把手相连；
所述操作部件还包括上体健身组件，上体健身组件包括分别位于座椅组件左、右两侧的夹胸护臂；每个夹胸护臂的一端均设有一个前推把手，另一端与过渡连接杆的一端铰接，使得夹胸护臂可相对于过渡连接杆在左、右方向上摆动以调节位置；每根过渡连接杆的另一端设有转动件，左、右两侧夹胸护臂及过渡连接杆通过转动件可由左、右两侧向前侧相互靠拢地转动，且位于前侧的相互靠拢的左、右两侧夹胸护臂及过渡连接杆通过转动件可自前侧向后侧相互向左、右方向远离地转动；两个转动件分别与所述绳传动部件的另两个连接端相连；两个转动件均与支架连接固定，支架上穿设有水平转动轴，支架可绕水平转动轴在前、后方向上摆动；水平转动轴固定在所述机架的顶端；
所述机架上还设有用于改变上体健身组件与所述机架之间连接状态的状态切换部，状态切换部与所述控制单元相连，当状态切换部处于状态一时，上体健身组件的支架通过状态切换部与所述机架连接固定，当状态切换部处状态二时，上体健身组件的支架与所述机架分离；
所述操作部件还包括下肢健身组件，下肢健身组件位于座椅组件的前侧，由用户的小腿带动下肢健身组件动作，所述绳传动部件的另一个连接端与下肢健身组件相连。
优选地，在所述过渡连接杆上穿设有可拆卸的位置锁定件，通过位置锁定件限制所述夹胸护臂相对于所述过渡连接杆摆动。
优选地，水平连接杆的一端与同侧的所述过渡连接杆的另一端连接固定，水平连接杆的另一端设有竖直布置的竖直转动轴，水平连接杆可绕竖直转动轴的轴线在垂直于转动轴的平面内旋转。
优选地，所述状态切换部采用固定在所述机架上的电磁铁，电磁铁由所述控制单元控制失电、得电。
本实用新型通过力传感器件来检测用户施加在操作部件上的作用力，准确、快速，从而使得主动式阻力部件可以依据检测到的作用力来调节产生的阻力，确保用户的健身效果。
相较于传统的健身器材，本实用新型是全新的智能健身设备，由电机的转动阻力代替传统的重量片，实现智能控制，数据采集，科学分析等传统器材无法提供的强大功能。
附图说明
图1为实施例中的复合式健身器材的总体结构示意图；
图2为实施例中的复合式健身器材的局部结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型公开了一种主动阻力式健身器材，包括机架，机架上设有用于实现健身动作的操作部件、绳传动部件、主动式阻力部件，主动式阻力部件通过绳传动部件将产生的作用力传递至操作部件。主动式阻力部件包括伺服电机及设于伺服电机输出端的离合器，离合器与绳传动部件相联结，伺服电机经由离合器驱动绳传动部件。主动阻力式健身器材还包括用于检测用户通过操作部件反馈至绳传动部件的作用力的力传感器件，力传感器件设于绳传动部件上，力传感器件、伺服电机及离合器均与设于机架上的控制单元相连。
为了增强与用户之间的互动效果，使得用户可以下方指令给控制单元，同时也方便用户查看控制单元生成的相关数据，在本实施例中，主动阻力式健身器材包括可以与用户进行交互的人机交互单元，人机交互单元可以是触摸屏。
本申请在授权公告日为2019.08.16、授权公告号为cn209254040u、名称为《主动阻力式健身器材》的实用新型专利的基础上增加了力传感器件，并且明确了伺服电机的输出端有离合器，使得控制单元能够更为精确地对伺服电机的输出进行调节，确保了用户的健身效果。
本领域技术人员可以根据本实用新型提供的一种主动阻力式健身器材构建健身系统，包括上述的主动阻力式健身器材、云端设备及便携式监测单元。云端设备可以采用外租的云端服务器，目前已有多家公司提供云端服务。便携式监测单元则可以是智能手环、智能手表等可穿戴式智能设备。上述健身系统可以参考申请公开号为cn110237486a、申请公开日为2019.09.17、名称为《一种可个性化定制的健身系统》的发明专利申请。与之所不同的是，本申请中的主动阻力式健身器材由于新增了力传感器件，因而控制单元可以将通过力传感器件获得的数据上传至云端设备，以便云端设备可以充分利用该数量来依据每个用户的情况制定相应的健身计划，确保用户的健身效果进行计算。
基于上述的主动阻力式健身器材，本实施例还公开了一种适合在家庭中使用的复合式健身器材，该复合式健身器材占用空间小，并且具有多种健身功能。具体而言，如图1所示，本实施例公开的一种复合式健身器材包括机架1，将座椅组件2设计在机架1的中间位置。用户健身时坐在座椅组件2上。将用户坐在座椅组件2上时的面朝方向定义为前侧，前侧的相对方向为后侧。将用户坐在座椅组件2上时左、右手臂所在方向分别定义为左侧及右侧。
主动式阻力部件及与主动式阻力部件相连的控制单元均固定在机架1上。主动式阻力部件中的伺服电机3及设于其输出端的离合器4均固定在机架1的后端。本实施例中，离合器4采用磁粉离合器。磁粉离合器的输出端设置有绕线轮5。控制单元控制伺服电机3经由离合器4驱动绕线轮5转动。绕线轮5为上述的绳传动部件的一部分，上述的绳传动部件还包括绕在绕线轮5上的钢丝绳6，钢丝绳6与力传感器件相联结后，再绕经一组过渡滑轮组件8后与机架1上的多个操作部件相连。本实施例中，力传感器件采用拉力传感器7，由控制单元采集拉力传感器7输出的信号。
本实施例中，操作部件包括下肢健身组件9，下肢健身组件9位于座椅组件2的前侧，由用户的小腿带动下肢健身组件9动作，前述钢丝绳6的一个连接端连接在下肢健身组件9上。下肢健身组件9为较为常规的结构，包括一个竖杆及固定在竖杆上的相互平行的两根横杠，竖杆的一端与机架1铰接，从而使得竖杆可以绕铰接点在用户小腿的带动下前、后摆动。前述钢丝绳6的一个连接端连接在竖杆，无论是用户的小腿带动竖杆向前摆动还是向后摆动，主动式阻力部件都可以通过钢丝绳6在竖杆上施加一个反向作用力，而用户施加在竖杆上的作用力则可以通过拉力传感器7反馈给控制单元。
操作部件还包括高位下拉把手10，高位下拉把手10布置在座椅组件2的上方，具体固定方式为：结合图2，在机架1顶部固定葫芦钩11，前述钢丝绳6的一个连接端绕经葫芦钩11后与高位下拉把手10相连，从而将高位下拉把手10悬吊在座椅组件2的上方。坐在座椅组件2上的用户举起双手将高位下拉把手10由上往下拉，此时，主动式阻力部件都可以通过钢丝绳6施加一个方向作用力。当高位下拉把手10被下拉到位后，主动式阻力部件又可以通过钢丝绳6将高位下拉把手10向上拉，用户反向拉高位下拉把手10，达到健身的目的。在此过程中，用户施加在高位下拉把手10上的作用力同样可以通过拉力传感器7反馈给控制单元。
操作部件还包括上体健身组件，结合图2，上体健身组件包括分别位于座椅组件2左、右两侧的夹胸护臂12。每个夹胸护臂12的一端均设有一个前推把手13，用户左、右手分别握持在左、右两侧的前推把手13上。夹胸护臂12的另一端通过调节轴15与过渡连接杆14的一端铰接，使得夹胸护臂12可相对于过渡连接杆14绕调节轴15的轴线在左、右方向上摆动，以调节夹胸护臂12的位置。可被拔除的调节销16穿设在过渡连接杆14上，调节销16安装后，将夹胸护臂12与过渡连接杆14之间连接固定，使得夹胸护臂12无法摆动。当拔去调节销16后，夹胸护臂12可自由摆动。
每一侧的过渡连接杆14的另一端与一根水平连接杆17的一端连接固定，水平连接杆17的另一端设有竖直转动轴18，水平连接杆17可绕竖直转动轴18的轴线在垂直于转动轴的平面内旋转。每个水平连接杆17的后侧都固定有一个钢丝绳连接板19，前述钢丝绳6的两个连接端分别与左、右两侧的两个钢丝绳连接板19连接固定。左、右两侧的两个竖直转动轴18均固定在一个支架20上。支架20上穿设有水平转动轴21，支架20可绕水平转动轴21在前、后方向上摆动，水平转动轴21则固定在机架1的顶端。
支架20的背面有电磁铁22，本实施例中，电磁铁为通电失磁型电磁铁，由控制单元控制电磁铁22失电及通电。
当用户选择利用上体健身组件进行推胸训练时，控制单元控制电磁铁22得电，电磁铁22失去磁性。此时，将调节销16拔出，调节夹胸护臂12的位置，使得夹胸护臂12与水平转动轴21垂直后，重新将调节销16插入，将位置调节后的夹胸护臂12与过渡连接杆14之间连接固定。此时，夹胸护臂12与过渡连接杆14之间呈一定夹角。用户左右两侧手臂利用左右两侧的前推把手13推动上体健身组件整体绕水平转动轴21前、后摆动。在摆动过程中，主动式阻力部件通过钢丝绳6经由上体健身组件施加一个反向作用力，而用户施加在上体健身组件上的作用力则可以通过拉力传感器7反馈给控制单元。
当用户选择利用上体健身组件进行夹胸训练或其他训练时，控制单元控制电磁铁22失电，电磁铁22保持磁性，将支架20吸合在机架1上。用户通过左右两侧的前推把手13推动左、右两侧夹胸护臂12及过渡连接杆14由左、右两侧向前侧相互靠拢地转动，随后位于前侧的相互靠拢的左、右两侧夹胸护臂12及过渡连接杆14自前侧向后侧相互向左、右方向远离地转动。在摆动过程中，主动式阻力部件通过钢丝绳6经由上体健身组件施加一个反向作用力，而用户施加在上体健身组件上的作用力则可以通过拉力传感器7反馈给控制单元。
为了实现与用户的交互，使得用户可以向控制单元给出指令，或查看相应的数据，在机架1还固定有触摸屏23，触摸屏23与控制单元相连。