用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种力反馈单车，尤其涉及了一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈 单车。
【背景技术】
[0002] 虚拟现实（VirtualReality:VR)技术是一种综合计算机图形技术、多媒体技术、 传感器技术、人机交互技术、网络技术、立体显示技术以及仿真技术等多种科学技术而发展 起来的计算机领域的新技术。虚拟现实技术通过利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世 界，提供给骑行健身者包括视觉、听觉、触觉等在内的各种直观而又自然的实时感知交互体 验，与此同时，骑行健身者可以主动、不受限制地观察三维空间内的事物。
[0003] 作为虚拟现实技术的重要应用，虚拟骑行健身日渐兴起。现有的虚拟骑行健身装 置往往只是将健身房的普通动感单车和3D虚拟现实眼镜结合起来使用，两者之间缺乏互 动，各自独立工作。这会导致在骑行健身时，当虚拟场景发生变化，骑行健身者身体上无法 感受到相应的反馈，因而具有沉浸感低，体验差的问题。
【发明内容】
[0004] 针对现有虚拟骑行健身装置存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于虚拟场 景中骑行健身的力反馈单车，为骑行健身者提供力反馈功能，再配合虚拟现实技术与3D虚 拟现实头盔可让骑行健身者在骑行健身时具有高度的沉浸感以及身临其境般的运动体验。
[0005] 本发明为实现上述功能，采用的技术方案是：
[0006] 本发明包括骑行健身的单车本体，单车本体上装有速度检测装置和电磁阻尼反馈 装置，单车本体后部安装有用于作为从动轮的配重轮，与单车本体脚踏相连的主动轮经皮 带与配重轮传动连接；速度检测装置包括霍尔传感器，霍尔传感器安装在单车皮带传动机 构的配重轮上；电磁阻尼反馈装置包括用于在配重轮中产生感应磁场的电磁铁，电磁铁装 在单车机壳上，并位于配重轮圆周侧面。
[0007] 所述的皮带传动机构在主动轮与配重轮之间的传动比为1 :15。
[0008] 所述的配重轮为铁质圆盘，电磁铁的铁芯材料为电磁纯铁。
[0009] 所述的霍尔传感器安装在单车皮带传动机构的配重轮边缘。
[0010] 所述的电磁铁包括线圈和铁芯，铁芯与配重轮之间存在气隙，电磁铁的安匝数采 用以下方式计算确定：
【主权项】
1. 一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，包括骑行健身的单车本体（1)，其特 征在于：单车本体（1)上装有速度检测装置和电磁阻尼反馈装置，单车本体（1)后部安装有 用于作为从动轮的配重轮（3)，与单车本体（1)脚踏相连的主动轮（6)经皮带（5)与配重 轮（3)传动连接；速度检测装置包括霍尔传感器（2)，霍尔传感器（2)安装在单车皮带传动 机构的配重轮（3)上；电磁阻尼反馈装置包括用于在配重轮（3)中产生感应磁场的电磁铁 (4)，电磁铁（4)装在单车机壳上，并位于配重轮（3)圆周侧面。
2. 根据权利要求1所述的一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，其特征在于： 所述的皮带传动机构在主动轮（6)与配重轮（3)之间的传动比为1 :15。
3. 根据权利要求1所述的一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，其特征在于： 所述的配重轮（3)为铁质圆盘，电磁铁（4)的铁芯材料为电磁纯铁。
4. 根据权利要求1所述的一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，其特征在于： 所述的霍尔传感器（2)安装在单车皮带传动机构的配重轮（3)边缘。
5. 根据权利要求1所述的一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，其特征在于： 所述的电磁铁（4)包括线圈和铁芯，铁芯与配重轮（3)之间存在气隙，电磁铁（4)的安匝数 采用以下方式计算确定：
其中，T为对配重轮（3)施加的电磁阻尼，N为电磁铁（4)的线圈匝数，I为电磁铁（4) 线圈中的通电电流强度，&为真空磁导率，d为电磁铁（4)的铁芯直径，S为铁芯与配重 轮（3)之间的气隙厚度，r为配重轮（3)的半径，1为配重轮（3)的厚度，n为配重轮（3)的 转速，P为配重轮（3)的电阻率，A为感应磁场在配重轮（3)中的平均等透入深度。
6. 根据权利要求5所述的一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，其特征在于： 所述的感应磁场在配重轮（3)中的平均等透入深度A采用以下公式计算：
其中，P为配重轮（3)的电阻率，y为配重轮（3)的磁导率，《为磁场变化角频率。
7. 根据权利要求6所述的一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车，其特征在于： 所述的磁场变化角频率《采用以下公式计算：
其中，n为配重轮⑶的转速。
【专利摘要】本发明公开了一种用于虚拟场景中骑行健身的力反馈单车。单车本体上装有速度检测装置和电磁阻尼反馈装置，单车本体后部安装有用于作为从动轮的配重轮，与单车本体脚踏相连的主动轮经皮带与配重轮传动连接；速度检测装置包括霍尔传感器，霍尔传感器安装在单车皮带传动机构的配重轮上；电磁阻尼反馈装置包括用于在配重轮中产生感应磁场的电磁铁，电磁铁装在单车机壳上，并位于配重轮圆周侧面。本发明可用于虚拟现实体验，让骑行健身者在健身骑行时进行虚拟场景体验，经历不同场景下骑行难度的变化；将骑行场景中的坡度带来的骑行感受实时反馈给骑行健身者，让骑行健身者轻松达到健身塑形的效果，转移运动压力，带给骑行健身者身心愉悦感。
【IPC分类】A63B22-08, A63B21-005, A63B71-06
【公开号】CN104801014
【申请号】CN201510226614
【发明人】冯国华, 郭云东, 侯彦超
【申请人】杭州映墨科技有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月6日