專利名稱：模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種健身設(shè)備，具體地說是一種模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備。
背景技術(shù)：
長期以來，自行車運(yùn)動(dòng)員都在與比賽真實(shí)環(huán)境相同或接近的野外環(huán)境中訓(xùn)練，如真實(shí)路 面環(huán)境，包括上坡、下坡、轉(zhuǎn)彎、極度顛簸、刮風(fēng)、嚴(yán)寒和酷暑的溫度、高原缺氧等惡劣的 環(huán)境。這樣，運(yùn)動(dòng)員往往需要長途跋涉去昆明等訓(xùn)練基地，訓(xùn)練器材的搬運(yùn)也是一個(gè)繁瑣的 任務(wù)，而且運(yùn)動(dòng)員在這些環(huán)境中訓(xùn)練也會(huì)涉及到安全問題。同時(shí)， 一個(gè)訓(xùn)練團(tuán)隊(duì)在野外生活 以及訓(xùn)練器械搬運(yùn)時(shí)交通工具都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
目前市場上的健身器功能較少，且很少能模擬野外真實(shí)訓(xùn)練環(huán)境。設(shè)計(jì)自行車訓(xùn)練器需 要同時(shí)考慮自行車自身設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)員身體狀況變化，國內(nèi)在這方面研制比較少，只有大連交 通大學(xué)為國家自行車隊(duì)開發(fā)出了一款用于訓(xùn)練的自行車模擬器，大部分產(chǎn)品都是國外研制的。
歐美國家對(duì)自行車模擬訓(xùn)練裝置的研究比較早，早在七八十年代就出現(xiàn)了許多自行車模 擬訓(xùn)練器專利產(chǎn)品。目前國外新加坡的南洋大學(xué)和韓國科技大學(xué)都研制出了先進(jìn)的交互式的 模擬訓(xùn)練器。
Max-Plank學(xué)會(huì)開發(fā)出了一款自行車模擬器，該模擬器有一個(gè)視覺模擬器組成，含有一 個(gè)大的截錐形投影屏和能產(chǎn)生簡單運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。梅隆，卡耐基大學(xué)也研制了一款簡單的自行車 模擬器，它包括一個(gè)頭盔顯示器和簡單的踏板裝置。這些技術(shù)設(shè)備比較復(fù)雜，成本較高，不 利于推廣使用，而且功能較少，很少能模擬野外真實(shí)環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠模擬風(fēng)、溫度和缺氧等野外環(huán)境和不 同路況，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度可調(diào)，自發(fā)電、節(jié)能，成本低，應(yīng)用范圍廣的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及 健身設(shè)備。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及身設(shè)備，包 括機(jī)械部分和控制部分，機(jī)械部分和控制部分通過電路連接，機(jī)械部分包括路況模擬裝置和 設(shè)于其上的自行車體，自行車體通過支撐裝置固定于路況模擬裝置上，自行車體上設(shè)有加載 裝置。
所述的自行車體包括車把、車座、車架、中軸、后輪、腳蹬和鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，車座和車把 設(shè)于車架上，中軸、后輪、腳蹬和鏈傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)于車架的下部。
所述的支撐裝置包括前支撐架和后支撐架，前支撐架上端與車架前部固定連接，下端固 定于路況模擬裝置上；后支撐架上端與后輪的軸固定連接，下端固定于路況模擬裝置上；前、
后支撐架均呈梯形，其下部連接有支撐加強(qiáng)桿。
所述的路況模擬裝置包括上、下平板和中間支撐部分，中間支撐部分包括與自行車車把 對(duì)應(yīng)的大氣缸、與自行車后輪對(duì)應(yīng)的三個(gè)支桿和安全裝置，大氣缸和三個(gè)支桿的上下兩端分 別與上、下平板連接，安全裝置分別與上、下平板及三個(gè)支桿的中間支桿連接。
所述的三個(gè)支桿包括中間支桿和左、右支桿，三個(gè)支桿兩端分別與上、下平板鉸接；左 支桿從上而下由鋼筋、小氣缸、桿端軸承組成；右支桿從上而下由鋼筋、彈簧、桿端軸承組 成。
所述的安全裝置包括一之字形支架、 一氣缸和一斜桿，之字形支架呈傾斜設(shè)置并與上下 平板鉸接，斜桿一端與下、平板連接，另一端與三個(gè)支桿中的中間支桿連接；氣缸一端與之 字形支架中的橫桿鉸接，另一端與斜桿鉸接。
所述的下平板下部兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)大于下平板長度的角鋼，角鋼下部的四個(gè)角上分別 設(shè)有一個(gè)滾輪。
所述的上平板上部自行車體后輪處設(shè)置一勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)通過摩擦輪與自行車 后輪接觸連接，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的輸出端通過線路與固定在車把上的風(fēng)機(jī)連接。
所述的加載裝置為磁粉制動(dòng)器，磁粉制動(dòng)器固定于上平板下部，通過鏈條與自行車后軸 上的一鏈輪連接。
所述的控制部分包括數(shù)據(jù)采集器、顯示裝置和控制裝置，數(shù)據(jù)采集器、顯示裝置、磁粉 制動(dòng)器分別與控制裝置連接，數(shù)據(jù)采集器包括固定于支架下底板的環(huán)境溫度傳感器、置于使 用者頭盔中體溫傳感器、夾在使用者手指上心率傳感器、固定于路況模擬裝置上的中間支桿 與上平板鉸接處的的上下坡角度傳感器、置于自行車體車把轉(zhuǎn)動(dòng)處的轉(zhuǎn)彎角度傳感器和通過 置于自行車后支架上的漫反射光電開關(guān)測量計(jì)計(jì)算的速度傳感器；顯示裝置為一顯示面板，
顯示面板設(shè)置于自行車體車把的中間，其上有設(shè)有顯示上下坡、左右擺指示燈，氣缸到達(dá)上 極限位置和下極限位置時(shí)的指示燈；控制裝置為PLC或單片機(jī)。
本發(fā)明在普通自行車的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了路況模擬裝置和氣候環(huán)境模擬裝置，該產(chǎn)品能模 擬上坡、下坡、轉(zhuǎn)彎和顛簸等真實(shí)路況，還能模擬高溫、風(fēng)、缺氧等野外訓(xùn)練環(huán)境，運(yùn)動(dòng)員 在室內(nèi)的訓(xùn)練器上運(yùn)動(dòng)克服來自磁粉制動(dòng)器器加載的不同運(yùn)動(dòng)阻力來體會(huì)野外訓(xùn)練環(huán)境，使 模擬的環(huán)境更真實(shí)，并達(dá)到野外環(huán)境的訓(xùn)練效果。該設(shè)計(jì)利用控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各種模擬功能和 訓(xùn)練過程的數(shù)字化控制。采用人性化控制界面，通過傳感器采集運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練過程中身體的各 種指標(biāo)，如體溫、心率、能量消耗量等，以及車速、阻力、行程、坡度和溫度等環(huán)境條件數(shù) 據(jù)，并實(shí)時(shí)顯示。通過這些數(shù)據(jù)，教練員可制定適合運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的科學(xué)的訓(xùn)練方案。運(yùn)動(dòng)員 在該訓(xùn)練器的虛擬訓(xùn)練環(huán)境中，還可有一定程度視覺和聽覺的虛擬現(xiàn)實(shí)功能。用該訓(xùn)練器訓(xùn) 練與在野外真實(shí)環(huán)境訓(xùn)練的功能和效果基本相似，而且節(jié)省了運(yùn)動(dòng)員去昆明、青藏等 高原地區(qū)訓(xùn)練的長途旅行和運(yùn)動(dòng)器材的搬運(yùn)，更節(jié)能，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練更安全。
該產(chǎn)品即可用于自行車運(yùn)動(dòng)員的訓(xùn)練器，也可作為普通大眾的健身器。具有廣泛的實(shí)用
性和可行性。另外，在訓(xùn)練器上安裝電機(jī)，該電機(jī)由運(yùn)動(dòng)員踩蹬帶動(dòng)自行車后輪來驅(qū)動(dòng)，可 為調(diào)節(jié)環(huán)境溫度、風(fēng)力的風(fēng)機(jī)等用電器供電，不但節(jié)能，而且利用其發(fā)出電的大小與車速成 正比來調(diào)節(jié)風(fēng)速隨車速變化。
通過對(duì)訓(xùn)練器上發(fā)電機(jī)的改裝，該訓(xùn)練器還可帶動(dòng)豆?jié){機(jī)等小家電設(shè)備，實(shí)現(xiàn)健身及做 家務(wù)同時(shí)進(jìn)行的功能。因此，該產(chǎn)品具多功能于一身，節(jié)能、環(huán)保，制造成本和使用費(fèi)用低， 適用人群廣，將具有很大推廣應(yīng)用價(jià)值。
該訓(xùn)練器功能較多。1)能模擬野外真實(shí)環(huán)境，包括真實(shí)路況模擬、氣候環(huán)境模擬。其 中，真實(shí)路況模擬包括上下坡、轉(zhuǎn)彎、顛簸；氣候環(huán)境的模擬包括有風(fēng)、缺氧、高溫環(huán)境， 并能設(shè)定特定環(huán)境如昆明環(huán)境、高原缺氧環(huán)境等。2)該訓(xùn)練器在訓(xùn)練過程中訓(xùn)練強(qiáng)度可調(diào)。 可調(diào)節(jié)上下坡角度、轉(zhuǎn)彎角度、顛簸程度及阻力大小。3)訓(xùn)練過程中，自行車車速、加速 度、行程、道路坡度、轉(zhuǎn)彎角度；外部環(huán)境溫度；人體溫度、脈搏數(shù)可實(shí)時(shí)地顯示在微機(jī)上; 教練員可根據(jù)這些對(duì)數(shù)據(jù)的分析，調(diào)整訓(xùn)練方案。4)訓(xùn)練器可在視覺、聽覺上實(shí)現(xiàn)一定程 度的虛擬現(xiàn)實(shí)功能。5)運(yùn)動(dòng)員可通過安裝在自行車前部的顯示面板得知當(dāng)前的訓(xùn)練狀態(tài)。 在訓(xùn)練器斷電及出現(xiàn)緊急情況時(shí)，安全裝置可自動(dòng)升起起保護(hù)作用，并可按急停按鈕。訓(xùn)練 器工作有手動(dòng)和自動(dòng)兩種方式。在自動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)動(dòng)員只要手動(dòng)操作按鈕，就能在 一定程度上實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能。
該訓(xùn)練器采用簡單、易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各部分功能，主要由兩個(gè)部分組成底座和自行 車。訓(xùn)練時(shí)，訓(xùn)練器在一個(gè)透明的密封空間內(nèi)。各部分結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方式如下1)上下坡、轉(zhuǎn) 彎、顛簸、安全裝置利用氣缸行程的變化實(shí)現(xiàn)；在各路況下的阻力由磁粉制動(dòng)器提供；2) 風(fēng)采用一風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，由后輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)提供風(fēng)機(jī)電源，風(fēng)的大小可隨車速的不同而變化；高 溫采用加熱電熱絲實(shí)現(xiàn)；缺氧環(huán)境可用口罩實(shí)現(xiàn)；3)該訓(xùn)練器安裝有多個(gè)傳感器及不同的 外部電路如測車速的光電傳感器，測坡度的電位器，測環(huán)境溫度、測人體脈搏數(shù)等的外部 電路等。4)傳感器將采集到的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，然后儲(chǔ)存在數(shù)據(jù)庫中，利用組態(tài)軟件編寫 微機(jī)界面顯示各數(shù)據(jù)利用分析軟件分析數(shù)據(jù)，教練員可根據(jù)分析結(jié)果制定科學(xué)的訓(xùn)練方案。 各訓(xùn)練強(qiáng)度的調(diào)節(jié)用單片機(jī)控制。 與已有技術(shù)比較其優(yōu)點(diǎn)-
1) 能在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)模擬特定環(huán)境如昆明、青藏高原等野外環(huán)境訓(xùn)練，免除了運(yùn)動(dòng)員(訓(xùn)練 者)遠(yuǎn)距離旅行、器械搬運(yùn)等耗時(shí)和費(fèi)用，減少了環(huán)境污染，更環(huán)保、更節(jié)能、更安全。
2) 與同類產(chǎn)品比較，該設(shè)計(jì)功能更多，既是訓(xùn)練器又是健身器，可模擬多種真實(shí)路況 如上下坡、轉(zhuǎn)彎、顛簸，和多種野外環(huán)境如風(fēng)、溫度、缺氧等功能；并能有一定程度的視 覺和聽覺上的虛擬現(xiàn)實(shí)功能。
3) 利用車輪帶動(dòng)一發(fā)電機(jī)發(fā)電，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的同時(shí)發(fā)出的電可驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)等，并可實(shí)現(xiàn)提 供不同大小的風(fēng)速等，節(jié)省能源。
4) 該訓(xùn)練器采用簡單易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能，使用時(shí)還能節(jié)省電能，成本低，性價(jià)比高。
訓(xùn)練和健身功能可自由選擇，參數(shù)可任意設(shè)定，適用群體廣，更具靈活性。


圖l是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖2是控制功能結(jié)構(gòu)圖3是電氣原理圖4是氣動(dòng)回路原理圖5是磁粉制動(dòng)器控制電路；
其中l(wèi).自行車體，2.支撐裝置，3.路況模擬裝置，4.加載裝置，5.車把，6.車座，7.車 架，8.中軸，9.后輪，IO.腳蹬，ll.鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，12.前支撐架，13.后支撐架，14.支撐加強(qiáng)桿, 15.上平板，16.下平板，17.大氣缸，18安全裝置，19.中間支桿，20.左支桿，21.右支桿， 22.鋼筋，23.小氣缸，24.桿端軸承，25.彈簧，26.之字形支架，27.氣缸，28.斜桿，29.橫桿， 30.角鋼，31.滾輪，32.磁粉制動(dòng)器，33.勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，34.風(fēng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖l-5中，機(jī)械部分和控制部分通過電路連接，機(jī)械部分包括路況模擬裝置3和設(shè)于其 上的自行車體l，自行車體1通過支撐裝置2固定于路況模擬裝置3上，自行車體l上設(shè)有 加載裝置4。
自行車體1包括車把5、車座6、車架7、中軸8、后輪9、腳蹬10和鏈傳動(dòng)系統(tǒng)11，車 座6和車把5設(shè)于車架7上，中軸8、后輪9、腳蹬10和鏈傳動(dòng)系統(tǒng)11設(shè)于車架7的下部。
支撐裝置2包括前支撐架12和后支撐架13，前支撐架12上端與車架7前部固定連接， 下端固定于路況模擬裝置3上；后支撐架13上端與后輪9的軸固定連接，下端固定于路況模 擬裝置3上；前、后支撐架12、 13均呈梯形，其下部連接有支撐加強(qiáng)桿14。
路況模擬裝置3包括上、下平板15、 16和中間支撐部分，中間支撐部分包括與自行車車 把5對(duì)應(yīng)的大氣缸17、與自行車后輪9對(duì)應(yīng)的三個(gè)支桿和安全裝置18，大氣缸17和三個(gè)支 桿的上下兩端分別與上、下平板15、 16連接，安全裝置18分別與上、下平板15、 16及三個(gè) 支桿的中間支桿19連接。
三個(gè)支桿包括中間支桿19和左、右支桿20、 21，三個(gè)支桿兩端分別與上、下平板15、 16鉸接；左支桿20從上而下由鋼筋22、小氣缸23、桿端軸承24組成；右支桿21從上而下 由鋼筋、彈簧25、桿端軸承組成。
安全裝置18包括一之字形支架26、 一氣缸27和一斜桿28，之字形支架26呈傾斜設(shè)置 并與上、下平板15、 16鉸接，斜桿28—端與下平板16連接，另一端與三個(gè)支桿中的中間支 桿19連接；氣缸27—端與之字形支架26中的橫桿29鉸接，另一端與斜桿28鉸接。
下平板16下部兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)大于下平板16長度的角鋼30，角鋼30下部的四個(gè)角 上分別設(shè)有一個(gè)滾輪31。
上平板15上部自行車體1后輪處設(shè)置一勵(lì)磁發(fā)電機(jī)33，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)33通過摩擦輪與自 行車后輪9接觸連接，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)33的輸出端通過線路與固定在車把5上的風(fēng)機(jī)34連接。
加載裝置4為磁粉制動(dòng)器32，磁粉制動(dòng)器32固定于上平板15下部，通過鏈條與自行車 后軸上的一鏈輪連接。
控制部分包括數(shù)據(jù)采集器、顯示裝置和控制裝置，數(shù)據(jù)采集器、顯示裝置、磁粉制動(dòng)器 32分別與控制裝置連接，數(shù)據(jù)采集器包括固定于支架下底板的環(huán)境溫度傳感器、置于使用者 頭盔中體溫傳感器、夾在使用者手指上心率傳感器、固定于路況模擬裝置3上的中間支桿19 與上平板15鉸接處的的上下坡角度傳感器、置于自行車體車把5轉(zhuǎn)動(dòng)處的轉(zhuǎn)彎角度傳感器和 通過置于自行車后支架上的漫反射光電開關(guān)測量計(jì)計(jì)算的速度傳感器；顯示裝置為一顯示面 板，顯示面板設(shè)置于自行車體車把5的中間，其上有設(shè)有顯示上下坡、左右擺指示燈，氣缸 到達(dá)上極限位置和下極限位置時(shí)的指示燈；控制裝置為PLC或單片機(jī)。
1、路況模擬裝置真實(shí)路況模擬裝置3能模擬騎行時(shí)的真實(shí)路況，可以使騎手獲得上坡、 下坡、轉(zhuǎn)彎傾斜、顛簸振動(dòng)和慣性滑行等行車體感，其中，上下坡角度、轉(zhuǎn)彎角度及顛簸振 動(dòng)程度可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)。同時(shí)，在各種訓(xùn)練狀況下，運(yùn)動(dòng)員都可感受到不同的阻力大小。
路況模擬裝置3總體由上、下平板15、 16、中間支撐部分組成。上、下平板15、 16尺 寸根據(jù)總體設(shè)計(jì)，并能符合自行車車體及其他附加器件的大小要求，上架表面鋪有木板，下 平板16下面裝有輪子，以便于移動(dòng)運(yùn)輸。上、下平板15、 16后部由三支桿支撐，其主要起 支撐作用，中間支桿19固定，中間支桿19左邊的左支桿20從上而下由鋼筋22、小氣缸23、 桿端軸承24組成，右支桿21從上而下由鋼筋、彈簧25、桿端軸承組成。在水平狀態(tài)時(shí)，小 氣缸23處于充氣狀態(tài)，伸長量為總伸長量的一半為2.5cm;彈簧25處于壓縮狀態(tài)，壓縮量 和氣缸伸長量相等；大氣缸17處于半充氣狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)的左右傾斜擺動(dòng)；前輪位置有 一 63x300的大氣缸17，可以上下伸縮，以實(shí)現(xiàn)上下坡時(shí)的前后俯仰。后面三個(gè)支桿和前面 的大氣缸17與上平板15間用球鉸相連，與下平板16用鉸鏈相連。
模擬上下坡時(shí)，后面三個(gè)支桿處于水平狀態(tài)，調(diào)節(jié)大氣缸17伸長量，來實(shí)現(xiàn)不同角度上 下坡。模擬左右擺時(shí)，大氣缸17處于半充氣狀態(tài)，調(diào)節(jié)左邊小氣缸23伸長量，右邊彈簧 25隨著左邊伸長壓縮而壓縮深長，實(shí)現(xiàn)左右擺功能。
模擬振動(dòng)時(shí)，通過調(diào)節(jié)大氣缸17伸長壓縮的速度快慢，己達(dá)到一定的頻率，進(jìn)而可調(diào)節(jié) 頻率的大小，實(shí)現(xiàn)不同的振動(dòng)情況。
圖4是氣動(dòng)回路原理圖，以大氣缸17為例說明工作原理當(dāng)要實(shí)現(xiàn)上坡運(yùn)動(dòng)時(shí)，將閥l打 開，閥2關(guān)閉，有空氣壓縮機(jī)向汽缸充氣，汽缸桿伸長，實(shí)現(xiàn)上坡運(yùn)動(dòng)；當(dāng)要實(shí)現(xiàn)下坡運(yùn)動(dòng)時(shí)， 將閥2打開，閥1關(guān)閉，汽缸內(nèi)空氣排入大氣，汽缸桿縮短，實(shí)現(xiàn)下坡運(yùn)動(dòng)。
由于在不工作時(shí)，氣缸很難保持水平狀態(tài)，這樣有可能導(dǎo)致整個(gè)底座不平穩(wěn)。而且，運(yùn) 動(dòng)員在騎行時(shí)有可能發(fā)生一些突發(fā)事件。因此，在底座上添加一個(gè)安全裝置18使得整個(gè)設(shè)備 更安全、更科學(xué)。該裝置在訓(xùn)練器不工作時(shí)，起支撐上平板15的作用，使整個(gè)設(shè)備處于水平
穩(wěn)定的狀態(tài)；在訓(xùn)練器工作時(shí)，該裝置放下。
2、 自行車車體
為了增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練器上騎行時(shí)的真實(shí)感覺，車體采用成品自行車車體，盡量保留賽 車原有的形式，特別要保證中軸8、車座6、車把5間的相互位置關(guān)系。并且自行車和上平板 15穩(wěn)固相連，固定在路況模擬裝置3上。另外，自行車后輪9經(jīng)改造成為慣性輪。
3、 加載裝置
采用后輪加載，加載器通過鏈傳動(dòng)把載荷施加到后輪上，加載器要根據(jù)載荷的變化進(jìn)行 加載，選擇磁粉制動(dòng)器32加載。調(diào)節(jié)輸入到磁粉制動(dòng)器32中電流的大小，就可改變輸出力 矩的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)阻力變化狀況的模擬。
4、 其他設(shè)備-
本設(shè)計(jì)除模擬不同路況外，還可以模擬不同的野外環(huán)境情況。利用風(fēng)扇來模擬有風(fēng)環(huán)境， 并可控制風(fēng)的大小及風(fēng)向；利用對(duì)電阻絲加熱來模擬高溫環(huán)境，并可控制溫度的大?。挥眉?口罩或頭盔的方法來模擬高原缺氧環(huán)境。用投影儀播放路況畫面，使人有真實(shí)的視覺感受。 此外，加各種傳感器如溫度傳感器、心率傳感器等來測量運(yùn)動(dòng)員身體狀況，還配有觸摸屏， 將這些數(shù)據(jù)顯示出來。并希望能通過增加電腦，可通過輸入不同的參數(shù)來實(shí)現(xiàn)人性化控制。
5、 控制部分
本訓(xùn)練器功能較多，機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊，控制部分可采用PLC和觸摸屏聯(lián)合控制，能控制上 下坡角度，左右擺，振動(dòng)程度，通過控制磁粉制動(dòng)器32電流來控制不同阻力大小。實(shí)現(xiàn)不同 路況的真實(shí)模擬。當(dāng)訓(xùn)練器不工作或遇到緊急情況時(shí)，如上下坡角度或轉(zhuǎn)彎角度超過預(yù)設(shè)數(shù) 值時(shí)，可控制安全機(jī)構(gòu)升起，對(duì)運(yùn)動(dòng)員起到一定的保護(hù)作用。
在該訓(xùn)練器上安裝有不同的傳感器，如光電傳感器、電位器等。可采集不同的數(shù)據(jù)。
該訓(xùn)練器能采集訓(xùn)練過程中自行車速度、加速度和行以及路面坡度大?。荒茱@示運(yùn)動(dòng)員 體溫、脈搏數(shù)；顯示周圍環(huán)境溫度等，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地顯示在微機(jī)屏幕上，教練可根據(jù)對(duì)這 些數(shù)據(jù)的分析，制定科學(xué)合理的訓(xùn)練方案，提高訓(xùn)練效率。
運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練過程中，可通過觀察自行車前部顯示盤來得知當(dāng)前訓(xùn)練環(huán)境，如上下坡、 轉(zhuǎn)彎等，減少了運(yùn)動(dòng)員在不知情的情況下訓(xùn)練時(shí)的恐懼感。
另外，教練員(或運(yùn)動(dòng)員)可在微機(jī)端輸入不同的訓(xùn)練參數(shù)，調(diào)節(jié)改變訓(xùn)練強(qiáng)度，使該 訓(xùn)練器功能更強(qiáng)大。該訓(xùn)練器有手動(dòng)和自動(dòng)兩種操作方式，當(dāng)自動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)，運(yùn)動(dòng)員 只要操作手動(dòng)按鈕，就能實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練器的部分功能。
權(quán)利要求
1. 一種模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，包括機(jī)械部分和控制部分，其特征在于機(jī)械部分和控制部分通過電路連接，機(jī)械部分包括路況模擬裝置和設(shè)于其上的自行車體，自行車體通過支撐裝置固定于路況模擬裝置上，自行車體上設(shè)有加載裝置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的自 行車體包括車把、車座、車架、中軸、后輪、腳蹬和鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，車座和車把設(shè)于車架上，中軸、后輪、腳蹬和鏈傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)于車架的下部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的支 撐裝置包括前支撐架和后支撐架，前支撐架上端與車架前部固定連接，下端固定于路況模擬 裝置上；后支撐架上端與后輪的軸固定連接，下端固定于路況模擬裝置上；前、后支撐架均 呈梯形，其下部連接有支撐加強(qiáng)桿。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練、健身設(shè)備，其特征在于所述的路 況模擬裝置包括上、下平板和中間支撐部分，中間支撐部分包括與自行車車把對(duì)應(yīng)的大氣缸、 與自行車后輪對(duì)應(yīng)的三個(gè)支桿和安全裝置，大氣缸和三個(gè)支桿的上下兩端分別與上、下平板 連接，安全裝置分別與上、下平板及三個(gè)支桿的中間支桿連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的三 個(gè)支桿包括中間支桿和左、右支桿，三個(gè)支桿兩端分別與上、下平板鉸接；左支桿從上而下 由鋼筋、小氣缸、桿端軸承組成；右支桿從上而下由鋼筋、彈簧、桿端軸承組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的安 全裝置包括一之字形支架、 一氣缸和一斜桿，H形支架呈傾斜設(shè)置并與上、下平板鉸接，斜 桿一端與下平板連接，另一端與三個(gè)支桿中的中間支桿連接；氣缸一端與之字形支架中的上 部橫桿鉸接，另一端與斜桿鉸接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的下 平板下部兩側(cè)分別設(shè)置一個(gè)大于下平板長度的角鋼，角鋼下部的四個(gè)角上分別設(shè)有一個(gè)滾輪。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練、健身設(shè)備，其特征在于所述的上平板上部自行車體后輪處設(shè)置一勵(lì)磁發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)通過摩擦輪與自行車后輪接觸連接， 勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的輸出端通過線路與固定在車把上的風(fēng)機(jī)連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的加 載裝置為磁粉制動(dòng)器，磁粉制動(dòng)器固定于上平板下部，通過鏈條與自行車后軸上的一鏈輪連 接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，其特征在于所述的控 制部分包括數(shù)據(jù)采集器、顯示裝置和控制裝置，數(shù)據(jù)采集器、顯示裝置、磁粉制動(dòng)器分別與 控制裝置連接，數(shù)據(jù)采集器包括固定于支架下底板的環(huán)境溫度傳感器、置于使用者頭盔中的 體溫傳感器、夾在使用者手指上的心率傳感器、固定于路況模擬裝置上的中間支桿與上平板 鉸接處的上下坡角度傳感器、置于自行車體車把轉(zhuǎn)動(dòng)處的轉(zhuǎn)彎角度傳感器和通過置于自行車 后支架上的漫反射光電開關(guān)測量計(jì)計(jì)算的速度傳感器；顯示裝置為一顯示面板，顯示面板設(shè) 置于自行車體車把的中間，其上有設(shè)有顯示上下坡、左右擺指示燈，氣缸到達(dá)上極限位置和 下極限位置時(shí)的指示燈；控制裝置為PLC或單片機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種模擬自行車野外環(huán)境訓(xùn)練及健身設(shè)備，包括機(jī)械部分和控制部分，機(jī)械部分和控制部分通過電路連接，機(jī)械部分包括路況模擬裝置和設(shè)于其上的自行車體，自行車體通過支撐裝置固定于路況模擬裝置上，自行車體上設(shè)有加載裝置。與已有技術(shù)比較其優(yōu)點(diǎn)1)能在室內(nèi)實(shí)現(xiàn)模擬特定環(huán)境，減少了環(huán)境污染，更環(huán)保、更節(jié)能、更安全。2)既是訓(xùn)練器又是健身器，可模擬多種真實(shí)路況與環(huán)境，并能有一定程度的視覺和聽覺上的虛擬現(xiàn)實(shí)功能。3)利用車輪帶動(dòng)一發(fā)電機(jī)發(fā)電，運(yùn)動(dòng)員訓(xùn)練的同時(shí)發(fā)出的電可驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)等，并可實(shí)現(xiàn)提供不同大小的風(fēng)速等，節(jié)省能源。4)該訓(xùn)練器采用簡單易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功能，使用時(shí)能節(jié)省電能，成本低，性價(jià)比高。
文檔編號(hào)F04D25/02GK101391141SQ20081015821
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者劉瀾濤, 唐委校, 坤 國, 孟祥敦, 張洪軍, 李壯運(yùn), 焦自偉, 田學(xué)潘 申請人:山東大學(xué)