專利名稱：一種力矩式運動的力反饋裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種力矩式運動的力反饋裝置。
背景技術(shù)：
在模擬自行車類的力矩式體育健身運動，反饋力的真實模擬是一直沒有很好解決 的一個問題。其重要缺陷在于，用戶僅僅只能感受到健身器材對自己的運動產(chǎn)生單向的阻 力的效果。 在CN03126721. l(—種實現(xiàn)虛擬騎車的方法以及設(shè)備)中就公開了這樣的一種方 法使用的可調(diào)勵磁的發(fā)電機(jī)作為阻力的模擬設(shè)備，通過調(diào)整勵磁電壓，可以實現(xiàn)阻力的無 極調(diào)節(jié)，但是僅能實現(xiàn)單方向阻力。在CN200420109811.7(饋能式健身運動自行車)共公 開的方法為使用發(fā)電機(jī)作為阻力的模擬設(shè)備，使用分級式的電阻作為調(diào)整阻力的設(shè)備，可 以實現(xiàn)阻力的調(diào)節(jié)，但是也只能實現(xiàn)單方向的阻力產(chǎn)生。 而在實際的運動中，運動器材是能夠?qū)\動者產(chǎn)生動力/阻力雙向效果的，比如 在自行車進(jìn)入下坡的時候，騎車的人應(yīng)該會感覺到自行車受到重力影響，速度會不斷加快， 器材對人產(chǎn)生的是動力的效果。但是，作為體育訓(xùn)練采用的可逆電機(jī)，因為經(jīng)常處于空載， 輕載和拖拽發(fā)電狀態(tài)下，傳統(tǒng)的驅(qū)動電路方式會出現(xiàn)電流斷續(xù)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種力矩式運動的力反饋裝置，它能夠針 對力矩式運動產(chǎn)生動力/阻力雙向效果的力反饋。 為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種力矩式運動的力反饋裝置，作用于力
矩式運動機(jī)構(gòu)，其特征在于包括可逆電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器、直流電源、速度傳感器、力矩傳感 器，電流傳感器，微處理器；所述可逆電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接所述力矩式運動機(jī)構(gòu)，并向所 述力矩式運動機(jī)構(gòu)輸出一定反饋作用力；所述電機(jī)驅(qū)動器連接并控制所述可逆電機(jī)，所述 速度傳感器用于采集所述可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號，所述力矩傳感器用于采集所述可逆電機(jī)的 輸出力矩信號，所述電流傳感器用于采集所述可逆電機(jī)通過的電流，分別傳輸?shù)剿鑫⑻?理器；所述微處理器用于實時接收所述速度傳感器的轉(zhuǎn)速信號、力矩傳感器的輸出力矩信 號，電流傳感器的輸出電流大小，并輸出脈沖寬度調(diào)制信號到所述電機(jī)驅(qū)動器，并通過調(diào)節(jié) 所述脈沖寬度調(diào)制信號控制所述電機(jī)驅(qū)動器。 作為本發(fā)明中的一種改進(jìn)，所述電機(jī)驅(qū)動器，包括橋臂驅(qū)動電路，功率驅(qū)動電路， 所述功率驅(qū)動電路為電流可逆驅(qū)動電路，包括第一、第二開關(guān)管，所述橋臂驅(qū)動電路接受所 述P麗信號輸入，產(chǎn)生并輸出狀態(tài)互補(bǔ)的電壓信號分別驅(qū)動所述第一、第二開關(guān)管。在可逆 電機(jī)跨象限運行時，電流可逆驅(qū)動電路不論電流的方向，均能提供對電流的控制，從而實現(xiàn) 對電機(jī)的控制。 作為體育訓(xùn)練時用的電機(jī)，因為長期處于反拖發(fā)電狀態(tài)下，本實用新型還包括并 聯(lián)跨接在直流母線兩端的饋能檢測電路與能量吸收回路，用來處理電機(jī)在提供阻力運行時
3的能量去向問題。 作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述能量吸收回路為多級回路設(shè)計，不僅能提供足夠的大電流 吸收能力，而且對突入電流，浪涌電壓也有保護(hù)功能。 為了提高力反饋裝置的靈活性，本實用新型還包括上位機(jī)，上位機(jī)包括人機(jī)交互 界面，用于接收微處理器上傳的可逆電機(jī)的實時數(shù)據(jù)，對該實時數(shù)據(jù)作數(shù)據(jù)處理形成圖像、 音頻輸出，或者通過人機(jī)交互界面操作，對微處理器的算法或參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或修改。 另外，本實用新型的微處理器采用了 PID(比例，積分，微分)控制算法控制電機(jī)。 傳感器檢測電機(jī)的實時工作狀態(tài)，微處理器計算得出電機(jī)的力反饋期望值，與實際值相減 得到誤差值，再經(jīng)過PID控制算法，對當(dāng)前電機(jī)實際力反饋值進(jìn)行校正。所述的P麗驅(qū)動信 號之占空比由微處理器產(chǎn)生。當(dāng)電機(jī)需要產(chǎn)生動力矩時，其過程是首先增加P麗波的占 空比，增加電源向電機(jī)的輸出功率。直到當(dāng)前轉(zhuǎn)速的維持不需要人體的輸出能量，這時電機(jī) 開始作為動力源。當(dāng)電機(jī)需要產(chǎn)生阻力矩時，其過程是首先減小P麗波的占空比，即減小 電源向電機(jī)的輸出功率，使速度有下降趨勢，人體為了維持轉(zhuǎn)速不得不輸出功率，這時電機(jī) 開始作為阻力源。如果繼續(xù)減小P麗波的占空比直到電機(jī)的轉(zhuǎn)速超過了該電壓下的額定轉(zhuǎn) 速，電機(jī)的感應(yīng)電動勢將大于驅(qū)動電路加載的平均電壓，電流將反向流動，向直流母線上流 動。 本實用新型克服了現(xiàn)有力矩式運動力反饋裝置的缺陷，能夠針對力矩式運動產(chǎn)生 動力/阻力雙向效果的力反饋。用于模擬力矩式體育健身運動，能產(chǎn)生更為真實的運動效 果，為運動訓(xùn)練提供科學(xué)輔助手段。
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體說明。

圖1為本實用新型整體框架圖。 圖2為包括多級能量吸收回路的系統(tǒng)框架圖。 圖3為在本具體實施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。 圖4為機(jī)械結(jié)構(gòu)上的力反饋裝置圖。 圖5為電流可逆的兩象限直流_直流變換器電路圖。 圖6所示為橋臂驅(qū)動電路。 圖7所示為饋能檢測電路。 圖8所示為能量吸收回路的電路圖。
具體實施方式本具體實施例提供一種自行車運動模擬健身器材中使用的力反饋模擬裝置，在利 用此裝置的時候可以在上位機(jī)的控制下，提供現(xiàn)雙向的、精確的力反饋。通俗地說，能夠讓 用戶在自行車運動模擬器上騎車時，像在真實環(huán)境中騎車一樣，感受到在環(huán)境上帶來的不 同的力覺，下坡的時候就算不用踩踏板，也能夠感受到自行車的加速。 如圖1所示的系統(tǒng)框架圖，包括直流電源、可逆電機(jī)、速度傳感器、力矩傳感器，電 流傳感器、微處理器以及圖中虛線框所示的電機(jī)驅(qū)動器，電機(jī)驅(qū)動器包括橋臂驅(qū)動電路、功 率驅(qū)動電路、饋能檢測電路、能量吸收回路。速度傳感器用于采集可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號，力矩傳感器用于采集可逆電機(jī)的輸出力矩信號，所述電流傳感器用于采集所述可逆電機(jī)的通 過的電流，分別傳輸?shù)剿鑫⑻幚砥鳎晃⑻幚砥饔糜趯崟r接收所述速度傳感器的轉(zhuǎn)速信號、 力矩傳感器的輸出力矩信號，并輸出脈沖寬度調(diào)制信號(P麗)到驅(qū)動電路，電源為驅(qū)動電 路供電，驅(qū)動電路驅(qū)動可逆電機(jī)，可逆電機(jī)向作用于用戶的力矩式運動機(jī)構(gòu)反饋輸出一定 作用力。功率驅(qū)動電路通過直流母線連接饋能檢測電路與能量吸收回路。饋能檢測電路檢 測到驅(qū)動電路存在饋能時，打開能量吸收回路，吸收反饋回直流母線上的多余能量。 圖2所示為包括多級能量吸收回路設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合圖l，多級的能量吸收 回路不僅能提供足夠的大電流吸收能力，而且對突入電流，浪涌電壓也有保護(hù)功能。 圖3為在本具體實施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖，平放在地面上的支架l，將自行車輪2撐起 離地并固定。力反饋裝置通過可以調(diào)整位置的機(jī)座安裝在支架上套，結(jié)合圖4所示在機(jī)械 結(jié)構(gòu)上的力反饋裝置圖，力反饋裝置包括連接機(jī)構(gòu)3、可逆電機(jī)4，連接機(jī)構(gòu)3連接可逆電機(jī) 4的輸出軸5。連接機(jī)構(gòu)3上安裝圓柱形滾輪，圓柱形滾輪用于與自行車輪2摩擦，使得可 逆電機(jī)4能夠通過滾輪對自行車輪2產(chǎn)生所需的反饋力，進(jìn)而對人體產(chǎn)生鍛煉的效果。 為了準(zhǔn)確地模擬自行車在上坡，下坡，加速等動作下的車輪的受力情況，用傳感器 來采集這些動作的變化，并用一控制系統(tǒng)對電機(jī)的輸出力矩進(jìn)行控制顯得十分必要。采集 動作狀態(tài)的傳感器可以安裝在自行車上，也可以安裝于與自行車一同運動的力反饋裝置 上。在本實施例中速度傳感器安裝于可逆電機(jī)的軸端，力矩傳感器安裝于可逆電機(jī)輸出軸 與滾輪之間的連接處。 本實施例中使用了增量型編碼器作為速度檢測的傳感器。 增量型編碼器輸出的一對A/B相差90度相位的正交矩形脈沖，通常從編碼器軸端 看，順時針轉(zhuǎn)時，A相信號在B相前，反之滯后，經(jīng)過頻率計與鑒向器，可以測算其頻率和方 向，從而計算速率和方向。 速度計算速度檢測即為檢測與后輪摩擦相連的滾輪的速度，使用增量式光柵編 碼器作為速度傳感器，有公式 其中，nps為光柵編碼器A(或B)項在一秒內(nèi)的檢測的脈沖數(shù)，r為滾輪的半徑，R 為自行車后輪的半徑，rv為光柵編碼器旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生的脈沖數(shù)。增量型編碼器檢測電路屬 于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。 對力矩的控制首先要實現(xiàn)對力矩的檢測。 一般電機(jī)的輸出力矩是關(guān)于電流和其它 一些參數(shù)的函數(shù)，通過對電機(jī)建立模型，可以電壓，電流，轉(zhuǎn)速等數(shù)據(jù)確定其輸出力矩。特別 對于直流電機(jī)，其輸出力矩與電流趨近于線性關(guān)系?？赏ㄟ^用PID算法改變P麗波的占空 比控制電流，實現(xiàn)對應(yīng)力矩的輸出，并可以通過軟件消除非線性誤差?？刂齐姍C(jī)也需要檢測 電機(jī)的電流。 由于本實施例中采用了直流電機(jī)，故可通過測電流法估計電機(jī)輸出力矩。電流檢 測使用了串聯(lián)電阻法。在確定電機(jī)工作時的最大電流Imax后，電阻的阻值一般選取為O. 5V 除以Imax.，這樣電阻在電路中將產(chǎn)生O-O. 5V的電壓。這個電壓經(jīng)過放大器放大后產(chǎn)生 0-5V的模擬電壓，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換成可以供微處理器使用的數(shù)據(jù)。 但由于本發(fā)明中電機(jī)工作時采用的是電流可逆型電路，串聯(lián)的電阻其兩端的電壓值也存在反向，動態(tài)范圍將變成-0. 5V-0. 5V，這時可以在放大器輸入端增加一個正向偏置 電壓，以防止放大器出現(xiàn)負(fù)向飽和，使進(jìn)入A/D之前的模擬信號始終為正，保證數(shù)據(jù)的正確 性。關(guān)于電壓的放大，屬于電子工程領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。 在實現(xiàn)了力矩檢測的前提下，采用微處理器來控制力矩滿足力反饋的要求，包括 以下兩方面 1.力回饋的控制方式一般電機(jī)輸出力矩，是關(guān)于電流，電壓，轉(zhuǎn)速的函數(shù)。通過 建立數(shù)學(xué)模型，可以從這些信息計算輸出力矩。對于直流電機(jī)，其輸出力矩近似地有如下公 式 Teni = CtXIa 其中，Ct為電機(jī)的一個常數(shù)，Ia為電樞電流，由電流傳感器采集。 實際中為消除非線性誤差，可在軟件上對力矩進(jìn)行一定的修正。即根據(jù)實驗測定
的結(jié)果，將對Ct認(rèn)為是關(guān)于當(dāng)前電機(jī)狀態(tài)的函數(shù)，消除在實際過程中其它因素的影響。 另外，力反饋所需要的P麗占空比，是通過PID(比例，積分，微分)算法校正產(chǎn)生
的。PID控制算法可以使得調(diào)整的時間更短，力矩脈動更小，增強(qiáng)系統(tǒng)的性能。 2.力反饋的PID控制算法 叫4
7 7 e「 & + ^ + # (a - 2e" 在本實施例中，AUi為當(dāng)前輸出需要改變的值，即為輸出脈沖寬度調(diào)制(P麗)波形 的占空比的改變量，&為期望值與實際采樣值之間的誤差量。T為采樣周期，Ti， Td， K為需 要調(diào)整的參數(shù)，在本實施例中，P麗波的占空比被限定在0到1之間。 在力反饋裝置的電路控制上，包含電流可逆功率驅(qū)動電路，橋臂驅(qū)動電路，饋能檢 測電路，能量吸收回路。電流可逆功率驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)必須與電機(jī)的類型匹配，保證電機(jī) 可以跨象限工作，即在電動與發(fā)電狀態(tài)中隨時切換。本實施例中，電流可逆驅(qū)動電路為直 流_直流變換器 電機(jī)的電動與發(fā)電兩種狀態(tài)，與它的電流方向相關(guān)。在電流方向為正向時，是電動 狀態(tài)。反之，則處于發(fā)電狀態(tài)。為實現(xiàn)電機(jī)跨一，二象限的機(jī)械特性，我們需要對電機(jī)的電 流進(jìn)行控制，避免空載，輕載，反拖時出現(xiàn)電流斷流。 圖5所示的直流_直流變換器即為電流可逆的功率驅(qū)動電路。開關(guān)型器件VI和 V2串聯(lián)，再并聯(lián)到直流母線VCC與VSS上。VT1和VT2分別并聯(lián)在VI和V2兩端，起到續(xù)流 作用，因為由于電機(jī)本身帶有感性負(fù)載，其電流值不能突變。V1、V2的開關(guān)狀態(tài)邏輯上是互 補(bǔ)的，當(dāng)電流正向流動時 在V1導(dǎo)通，V2關(guān)斷期間，電流從VCC開始，經(jīng)過V1，電機(jī)，Is，流向VSS ;在這時，
VT1沒有工作。 在VI關(guān)斷，V2打開期間，電流經(jīng)過VT2續(xù)流，存在有從C點，經(jīng)過電機(jī)，Is，再經(jīng)過 VT2流回C點的通路。在這時，VT1沒有工作。 當(dāng)電流反向流動時 在VI打開，V2關(guān)斷期間，電流從VSS，經(jīng)過Is，再經(jīng)過電機(jī)，流向VCC。 在VI關(guān)斷，V2打開期間，有電流從Is點經(jīng)過電機(jī)流向C點，再流回Is的通路。 因此，無論電流正向與反向，均能改變加載于電機(jī)的平均電壓，實現(xiàn)對電流的控制，可控制電機(jī)在電動與發(fā)電狀態(tài)變功率運行。 VI與V2的導(dǎo)通，受到基極的HIN與LIN電壓信號的控制，HIN與LIN電壓信號由
橋臂驅(qū)動模塊IR2110，根據(jù)微處理器發(fā)出的脈沖寬度調(diào)制(P麗)信號而產(chǎn)生，如圖6所示。
在使用P麗信號控制開關(guān)元件時，為了避免VI與V2同時打開造成短路，在VI和V2在導(dǎo)通
狀態(tài)發(fā)生切換時，需要在P麗信號中增加小段時間Td(死區(qū)時間)讓VI與V2同時處于關(guān)
斷狀態(tài)。這個工作由死區(qū)時間發(fā)生器完成。 故在一個P麗波周期內(nèi)，VI與V2有三種狀態(tài)。 VI導(dǎo)通，V2關(guān)斷，C點電壓為VCC。 VI關(guān)斷，V2導(dǎo)通，C點電壓為VSS。 V1，V2同時關(guān)斷，這是在Td時間內(nèi)。 如圖6所示的橋臂驅(qū)動電路。橋臂驅(qū)動模塊IR2110，根據(jù)微處理器發(fā)出的脈沖寬 度調(diào)制(P麗)信號產(chǎn)生直流直流變換器中的開關(guān)型器件V1和V2所需的開關(guān)電壓信號，以 及電機(jī)加載電壓。脈沖寬度調(diào)制(P麗)信號可以采用雙極性，單極性，單極性倍頻的P麗模 式。 電機(jī)在發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)下的問題在于，所發(fā)出的電能必須解決其去向。電機(jī)泵升 電壓會造成直流母線上的電荷累積，如果沒有及時釋放，勢必?zé)龤щ娐吩?。故在反饋模擬 裝置中必須設(shè)置過壓保護(hù)。 如圖7所示的饋能檢測電路。VCC、 VSS分別對應(yīng)的直流母線的高、低電位端，D對 應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動電路中的G極。通過一個可調(diào)電阻Rpl分壓，分壓后的電壓通過Rl進(jìn)入比較 器Opl的正端，用于直流母線的電壓取樣。另一方面，一個15v的電壓源通過R2， R4分壓， 得到一個參考電壓，經(jīng)過R3進(jìn)入0pl的負(fù)端。在直流母線上接入電容C2，它的作用是臨時 儲存直流母線上的電能。當(dāng)電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)運行時，經(jīng)過直流-直流變換器升壓，C2 被充電，電壓升高。在C2電壓值到達(dá)某一高度后，如果發(fā)現(xiàn)實際采樣電壓高于參考電壓，則 Opl輸出高電平，打開能量吸收回路中的V3管。能量吸收回路接入直流母線工作。 如圖8所示的能量吸收回路，能量吸收回路起釋放直流母線上的電荷的作用，如 果它缺失或者失效，將導(dǎo)致能量累積和泵升電壓對電子線路的損害。能量吸收回路的主要 結(jié)構(gòu)包括開關(guān)型器件和負(fù)載，在本實施例中分別為場效應(yīng)管V3和大功率電阻R8來實現(xiàn)。R8 可以是除電阻外的其他器件與設(shè)備，例如可以是如電阻，電燈，電池，逆變器等，其作用是從 直流母線上吸收能量。在實際運行中，當(dāng)力反饋裝置相對于車輪前進(jìn)的方向產(chǎn)生阻力時，電 機(jī)處于發(fā)電狀態(tài)下，若場效應(yīng)管V3關(guān)閉，電流向電容C2充電，直流母線電壓上升；當(dāng)直流母 線電壓高于設(shè)定閾值時，場效應(yīng)管V3打開，電流從VCC，經(jīng)R8， V3，流向VSS，直流母線上電 壓得以釋放；直到母線電壓低于電壓檢測器件的觸發(fā)閾值后，V3關(guān)閉。正是因為有電容C2 的儲能作用機(jī)制，V3管處于一開一斷的高速切換狀態(tài)，調(diào)節(jié)直流母線電壓穩(wěn)定，故起到保護(hù) 的作用。 有時電機(jī)反饋電壓會出現(xiàn)瞬間增長，如果前述的一級電路不能產(chǎn)生足夠的保護(hù)電 流，可設(shè)置多級保護(hù)。圖8中的與C2并聯(lián)的二級管Z2，它的觸發(fā)電壓高于之前其它級的觸 發(fā)電壓，一旦電壓持續(xù)攀升到它的觸發(fā)電壓，二極管Z2內(nèi)部擊穿，可以產(chǎn)生很大的電流，起 進(jìn)一步的過壓保護(hù)作用，因此，并聯(lián)二級管Z2回路為次級能量吸收回路。二級管Z2可采用 雪崩二極管，金屬氧化物壓敏電阻，轉(zhuǎn)折二極管等。[0063] 另外，微處理器根據(jù)所需要的電流大小，以及根據(jù)電流傳感器傳回的當(dāng)前電流大 小，通過PID算法，調(diào)整作用于驅(qū)動電路的P麗信號的輸出，使得電流可以穩(wěn)定在所需要的 電流數(shù)值上。 上位機(jī)根據(jù)數(shù)據(jù)庫內(nèi)的訓(xùn)練計劃，根據(jù)自行車當(dāng)前的速度計算出自行車當(dāng)前所需 要的力矩(電流)的大小和方向，并傳回微處理器。微處理器內(nèi)部計算出速度傳感器的速 度，并傳回上位機(jī)。 在本實施例中，微處理器使用的Microchip公司的dsPIC30F系列芯片，具有工作 頻率高，速度快，等方面的優(yōu)點，且包含A/D，DSP，電機(jī)控制模塊。在本系統(tǒng)中使用的USB作 為與上位機(jī)通訊端口。上位機(jī)是普通的電腦，根據(jù)微處理器通過USB向上位機(jī)傳回速度信 息，上位機(jī)進(jìn)行處理后向微處理器發(fā)送所需要的力矩信息，這屬于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員所熟 知，在此不再贅述。 最后所應(yīng)說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限 制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 可以對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精 神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求一種力矩式運動的力反饋裝置，作用于力矩式運動機(jī)構(gòu)，其特征在于包括可逆電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動器、直流電源、速度傳感器、力矩傳感器，電流傳感器，微處理器；所述可逆電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接所述力矩式運動機(jī)構(gòu)，所述電機(jī)驅(qū)動器連接并控制所述可逆電機(jī)，所述速度傳感器用于采集所述可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)速信號，所述力矩傳感器用于采集所述可逆電機(jī)的輸出力矩信號，所述電流傳感器用于采集所述可逆電機(jī)通過的電流，分別傳輸?shù)剿鑫⑻幚砥?；所述微處理器用于實時接收所述速度傳感器的轉(zhuǎn)速信號、力矩傳感器的輸出力矩信號，電流傳感器的輸出電流大小信號，并輸出脈沖寬度調(diào)制信號到所述電機(jī)驅(qū)動器，并通過調(diào)節(jié)所述脈沖寬度調(diào)制信號控制所述電機(jī)驅(qū)動器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力矩式運動的力反饋裝置，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動器包 括橋臂驅(qū)動電路，功率驅(qū)動電路，所述功率驅(qū)動電路為電流可逆驅(qū)動電路，包括第一、第二 開關(guān)管，所述橋臂驅(qū)動電路接受所述脈沖寬度調(diào)制信號輸入，產(chǎn)生并輸出狀態(tài)互補(bǔ)的電壓 信號分別驅(qū)動所述第一、第二開關(guān)管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的力矩式運動的力反饋裝置，其特征在于，所述電機(jī)驅(qū)動器還 包括饋能檢測電路與能量吸收回路，所述饋能檢測電路與能量吸收回路并聯(lián)在所述直流電 源母線兩端。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的力矩式運動的力反饋裝置，其特征在于，所述能量吸收回路 為多級回路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的力矩式運動的力反饋裝置，其特征在于，還包括上位機(jī)，所述 上位機(jī)具有人機(jī)交互界面，與所述微處理器通信連接，用于接收微處理器上傳的可逆電機(jī) 的實時數(shù)據(jù)，對該實時數(shù)據(jù)作數(shù)據(jù)處理形成圖像、音頻輸出，或者通過人機(jī)交互界面操作， 對微處理器的算法或參數(shù)進(jìn)行設(shè)置或修改。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的力矩式運動的力反饋裝置，其特征在于，所述微處理器為包 括具有PID運算功能的運算處理器。
專利摘要本實用新型涉及一種力矩式運動的力反饋裝置，作用于力矩式運動機(jī)構(gòu)，該裝置包括可逆電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動器，直流電源，速度傳感器，力矩傳感器，電流傳感器，微處理器?？赡骐姍C(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接力矩式運動機(jī)構(gòu)，并向力矩式運動機(jī)構(gòu)輸出一定反饋作用力；電機(jī)驅(qū)動器連接并控制可逆電機(jī)，速度傳感器、力矩傳感器和電流傳感器分別用于采集可逆電機(jī)的轉(zhuǎn)速、輸出力矩、電流信號，分別傳輸?shù)轿⑻幚砥?；微處理器實時接收轉(zhuǎn)速、輸出力矩、電流信號，輸出PWM信號到電機(jī)驅(qū)動器，并通過調(diào)節(jié)PWM信號控制電機(jī)驅(qū)動器的輸出。本實用新型克服了現(xiàn)有力矩式運動力反饋裝置的缺陷，能夠針對力矩式運動產(chǎn)生動力/阻力雙向效果的力反饋，為體育訓(xùn)練提供科學(xué)輔助手段。
文檔編號G06F17/00GK201543166SQ20092031061
公開日2010年8月11日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者代超, 馮傲風(fēng), 張征, 忻韜, 楊海濤, 譚望達(dá), 鄧佳佳 申請人:楊海濤;譚望達(dá);忻韜