[發(fā)明專利]一種等速力量訓練動力裝置及等速運動實現(xiàn)方法

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• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112619029A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設計）人: 王遠;周真友;李冕;方偉;徐玉兵;陳焱焱
• 申請（專利權）人: 合肥博諧電子科技有限公司
• 主分類號: A63B21/008
• 分類號: A63B21/008;A63B24/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種等速力量訓練動力裝置，其特征在于，它包含阻力源模塊、信號采集模塊及控制模塊，其中，阻力源模塊用于產生阻力，控制模塊用于通過控制阻力源內部閥門元器件調節(jié)阻力大小，信號采集模塊用于采集力量信號與位移信號進行處理；

所述的阻力源模塊采用油缸裝置，以液油作為阻力源，通過調節(jié)放置在兩個油腔之間連接管道中的脈沖閥的開關頻率實現(xiàn)液油流動阻力的控制；

所述的信號采集塊通過力傳感器和位移傳感器實時采集數(shù)據(jù)，其中力傳感器與油缸的拉桿在同一條直線上，并通過螺紋與油缸拉桿相連接，運動過程中力通過連桿作用到力量傳感器實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)；位移傳感器與油缸平行固定，其位移傳感器拉桿與油缸拉桿通過一塊金屬板進行固定；

所述的控制模塊由脈沖閥和控制板構成，脈沖閥內置在油缸內部兩個腔聯(lián)通管道之間，控制液油流動時的阻力，控制板中的主控電路分別與阻力源模塊和信號采集塊電連接，采集力的數(shù)據(jù)以及位移的數(shù)據(jù)。

2.一種等速運動實現(xiàn)方法，其特征在于，通過速度、力量與脈沖閥開關頻率三者間關系模型，檢測到力的數(shù)據(jù)以及運動的速度數(shù)據(jù)快速找到與之對應的PWM控制脈沖閥調節(jié)油流動阻力產生的等效阻力，實現(xiàn)等速運動。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種等速運動實現(xiàn)方法，其特征在于，所述的速度、力量與脈沖閥開關頻率三者間關系模型，推導過程如下：

根據(jù)流體力學，忽略連接腔1和腔2通道的管道阻力，脈沖閥產生等效阻力為R為：

其中P1為腔1的壓強，P2為腔2的壓強，S為腔體的橫截面積,作用在拉桿F為上的力，液體流動的速度為V1，

根據(jù)力與壓強的關系，得到活動桿的拉力：

F＝(P1-P2)*S ②

由①與②聯(lián)立推得F＝R*V1*S ③

又橫截面一定時，根據(jù)流速公式可得知，拉桿運動的速度V＝V1/S，帶入公式③可得其中S為常數(shù)，則F和V*R的乘積成線性關系。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種等速運動實現(xiàn)方法，其特征在于，等效阻力R與PWM脈寬調制成比例，控制板輸出的方波型號中，高電平使脈沖閥打開，低電平使脈沖閥關閉，即恒定高電平持續(xù)時間，調節(jié)低電平持續(xù)時間其等效阻力是可控的，低電平持續(xù)時間越長，R越大，低電平持續(xù)時間越短，R越??；在不同的PWM占空比設定下，通過拉力測試和數(shù)據(jù)回歸擬合，即可得不同V下的F-PWM曲線圖，若要實現(xiàn)不同力量F下的等速,保持F/R恒定皆可。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種等速運動實現(xiàn)方法，其特征在于，通過試驗獲得不同速度V下的F-PWM關系曲線圖后，當訓練設備參數(shù)V設定后，在F發(fā)生變化時，要保持V不變，可查找設定的V對應的F-PWM曲線，找到變化后的F對應的PWM占空比值，并通過單片機輸出該PWM占空比值，保持F/R恒定，從而快速實現(xiàn)等速調控。