一種實時交互健身自行車的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及運動娛樂交互領(lǐng)域，具體地，涉及一種實時交互健身自行車。
【背景技術(shù)】
[0002]目前的健身只是使用者自身的健身運動，缺乏交互性和娛樂性，還沒有出現(xiàn)針對實時交互的一種實時交互健身自行車產(chǎn)品出現(xiàn)。
[0003]如申請?zhí)枮?01310598527.4的中國專利申請，該專利提供了一種基于健身自行車的新型同步視頻系統(tǒng)，包括速度檢測模塊、方向檢測模塊、DSP數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)、液晶顯示模塊、工控機、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺、手控鍵盤、力檢測模塊和阻力電機，所述的速度檢測模塊、方向檢測模塊和力檢測模塊分別與DSP數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)連接，工控機與DSP數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)相連，阻力電機與DSP數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)連接，液晶顯示模塊與工控機連接，手控鍵盤與工控機連接，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)平臺與工控機相連。
[0004]上述專利技術(shù)雖然提供了一定的虛擬場景中獲得了如同真實環(huán)境中騎車的體驗，但是卻無法實現(xiàn)運動娛樂交互，而且該專利中也沒有詳細給出具體如何虛擬和控制的技術(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有健身自行車的不足，本實用新型的目的是提供一種實時交互健身自行車，將健身自行車和虛擬現(xiàn)實結(jié)合在一起，通過交互式控制器(顯示部件)實時控制健身自行車的狀態(tài)，并根據(jù)操作者對健身自行車的操作反應(yīng)到交互式控制器中，提高健身自行車的交互性和娛樂性。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型提供一種實時交互健身自行車，包括車體、俯仰模擬機構(gòu)、振動模擬機構(gòu)、扭矩模擬機構(gòu)、速比模擬機構(gòu)、車龍頭傳感器、腳踏板傳感器、主控制器和交互式控制器，其中:
[0007]所述車體，作為實時交互健身自行車的支撐部分，將俯仰模擬機構(gòu)、振動模擬機構(gòu)、扭矩模擬機構(gòu)、速比模擬機構(gòu)、腳踏板和車龍頭傳感器連接并固定；
[0008]所述俯仰模擬機構(gòu)連接主控制器，在主控制器的控制下改變車體的俯仰角度以模擬自行車上下坡效果，并將車體的俯仰角度信息實時反饋給主控制器；
[0009]所述振動模擬機構(gòu)連接主控制器，在主控制器的控制下改變車體的振動幅度和頻率，從而模擬自行車不同的顛簸效果；
[0010]所述扭矩模擬機構(gòu)連接腳踏板和主控制器，在主控制器的控制下改變腳踏板旋轉(zhuǎn)的阻力，以模擬自行車在不同路況條件下的蹬踏阻力效果；
[0011]所述速比模擬機構(gòu)，用于設(shè)置腳踏輸入軸到自行車輪之間的速比，將設(shè)置信息傳遞給交互式控制器，并將當(dāng)前速比值傳遞給主控制器；
[0012]所述車龍頭傳感器，采集車龍頭旋轉(zhuǎn)的角度并傳遞給主控制器，由主控制器轉(zhuǎn)成角度信息傳遞給交互式控制器，由交互式控制器同步記錄和再現(xiàn)的自行車轉(zhuǎn)彎角度；
[0013]所述腳踏板傳感器，采集旋轉(zhuǎn)腳踏板的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)并傳遞給主控制器；
[0014]所述主控制器，用于控制俯仰模擬機構(gòu)的輸出俯仰角度、控制振動模擬機構(gòu)輸出的自行車車體振動幅度和頻率、控制扭矩模擬機構(gòu)的輸出扭矩、采集速比模擬機構(gòu)的當(dāng)前速比、采集車龍頭傳感器的旋轉(zhuǎn)角度以及腳踏板傳感器的腳踏板的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)，并與交互式控制器交互；
[0015]所述交互式控制器，實時記錄并通過顯示部件再現(xiàn)自行車的操作狀態(tài)，將當(dāng)前顯示部件虛擬路況的各種參數(shù)發(fā)送給主控制器，從而控制車體的俯仰角度、顛簸情況、腳踏阻力效果，并根據(jù)自行車車龍頭的旋轉(zhuǎn)角度以及腳踏板的速度和圈數(shù)同步記錄和再現(xiàn)的自行車姿態(tài)。
[0016]優(yōu)選地，所述的俯仰模擬機構(gòu)，包含角度執(zhí)行電機、角度傳動機構(gòu)、角度電機驅(qū)動器和角度傳感器，其中:
[0017]所述角度傳動機構(gòu)，包含一個固定旋轉(zhuǎn)支點和一個旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，用以改變車體的俯仰角度；
[0018]所述角度執(zhí)行電機，作為角度傳動機構(gòu)的運動源，將角度執(zhí)行電機的旋轉(zhuǎn)角度變成一定比例的角度傳動機構(gòu)的輸出角度從而控制車體的俯仰角度；
[0019]所述角度電機驅(qū)動器，用于接收主控制器的命令，根據(jù)需求改變角度執(zhí)行電機的旋轉(zhuǎn)角度從而改變一定比例的車體俯仰角度；
[0020]所述角度傳感器，作為主控制器對于俯仰模擬機構(gòu)角度閉環(huán)控制的反饋部分，實時檢測車體的當(dāng)前俯仰角度，并反饋給主控制器。
[0021]優(yōu)選地，所述的振動模擬機構(gòu)，包括振動傳動機構(gòu)、振動執(zhí)行電機、振動電機驅(qū)動器，其中:
[0022]所述振動傳動機構(gòu)，用于將振動執(zhí)行電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換成一定頻率、一定幅度的往復(fù)運動，從而模擬不同路況下車體的顛簸效果；
[0023]所述振動執(zhí)行電機，作為振動模擬機構(gòu)的運動源，用于將振動執(zhí)行電機的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)變成自行車車座的往復(fù)頻率和振幅；
[0024]所述振動電機驅(qū)動器，用于接收主控制器的命令，并改變振動模擬機構(gòu)振動的頻率和振幅，從而模擬不同路況下車體的顛簸效果。
[0025]優(yōu)選地，所述的扭矩模擬機構(gòu)，包含扭矩執(zhí)行機構(gòu)、扭矩驅(qū)動器，其中:
[0026]所述扭矩執(zhí)行機構(gòu)，用于根據(jù)需求模擬腳踏板的阻力；
[0027]所述扭矩驅(qū)動器，用于接收主控制器的命令，改變扭矩執(zhí)行機構(gòu)的輸出阻力。
[0028]優(yōu)選地，所述的速比模擬機構(gòu)，包括速比人機交互接口和速比傳感器，其中:
[0029]所述速比人機交互接口，作為一種人機接口，操作者通過其調(diào)節(jié)車體當(dāng)前的速比值；
[0030]所述速比傳感器，用于記錄人機交互模塊輸入的速比值，并將當(dāng)前速比值傳遞給主控制器。
[0031]優(yōu)選地，所述的車龍頭傳感器，包括旋轉(zhuǎn)龍頭和角度傳感器，其中:
[0032]所述的旋轉(zhuǎn)龍頭，用于操作者改變其旋轉(zhuǎn)角度；
[0033]所述的角度傳感器，用于將旋轉(zhuǎn)龍頭的當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度發(fā)送給主控制器，再將當(dāng)前角度值發(fā)送給交互式控制器，由交互式控制器同步記錄和再現(xiàn)的自行車轉(zhuǎn)彎角度。
[0034]優(yōu)選地，所述的主控制器，包括俯仰模擬控制部件、振動模擬控制部件、扭矩模擬控制部件、速比模擬接口、車龍頭傳感器接口、腳踏板接口、處理器，其中:
[0035]所述俯仰模擬控制部件，根據(jù)交互式控制器設(shè)置的自行車上下坡角度來控制俯仰模擬機構(gòu)的輸出角度，使得車體的俯仰角度與當(dāng)前交互式控制器設(shè)置的自行車的上下坡角度相匹配；
[0036]所述振動模擬控制部件，根據(jù)交互式控制器設(shè)置的自行車所行進的路況來控制振動模擬機構(gòu)的輸出振動幅度和振動頻率，使得自行車的車座振動頻率和振動幅度與當(dāng)顯示部件中自行車所行駛路面的路況相匹配；
[0037]所述扭矩模擬控制部件，根據(jù)俯仰模擬機構(gòu)的當(dāng)前俯仰角度、速比模擬機構(gòu)的當(dāng)前速比值、交互式控制器設(shè)置的風(fēng)速和風(fēng)向，得到扭矩阻力值，從而控制扭矩模擬機構(gòu)輸出不同虛擬路況下的腳踏板阻力；
[0038]所述速比模擬接口，接收速比模擬機構(gòu)中速比傳感器傳遞的速比值，將速比值傳遞給交互式控制器，并結(jié)合腳踏板的轉(zhuǎn)速和圈數(shù)同步記錄和再現(xiàn)自行車行進的速度和歷程;
[0039]所述車龍頭傳感器接口，接收車龍頭傳感器中角度傳感器采集的旋轉(zhuǎn)龍頭旋轉(zhuǎn)角度，計算成所對應(yīng)的角度值，并將角度值傳遞給交互式控制器，由交互式控制器記錄和再現(xiàn)自行車轉(zhuǎn)彎的效果；
[0040]所述腳踏板接口，將腳踏板傳感器的腳踏板旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)和轉(zhuǎn)速傳遞給交互式控制器，交互式控制器同步記錄和再現(xiàn)自行車的行程和速度；
[0041]所述處理器，結(jié)合俯仰模擬機構(gòu)的角度傳感器、速比模擬機構(gòu)的速比傳感器、車龍頭傳感器的角度傳感器和交互式控制器所對應(yīng)的路況參數(shù)，計算出俯仰模擬機構(gòu)的角度電機驅(qū)動器、振動模擬機構(gòu)的振動電機驅(qū)動器、扭矩模擬機構(gòu)的扭矩驅(qū)動器的參數(shù)值。
[0042]更優(yōu)選地，所述的處理器，包括信號處理電路、控制輸出部件、參數(shù)輸入部件和數(shù)據(jù)交互部件，其中:
[0043]所述的信