[發(fā)明專利]一種越野滑雪模擬器的氣動控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110093008.7
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112901583B
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 季林紅;趙永濤;劉加光;路益嘉;李偉
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02;F15B13/044;F15B21/048;F15B21/00;F15B15/08;F15B15/22;F15B15/28;A63B69/18
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發(fā)明提出一種越野滑雪模擬器的氣動控制系統(tǒng)，包括兩套氣動控制子系統(tǒng)，各氣動控制子系統(tǒng)均分別包括機械式無桿氣缸、氣源單元和背壓控制模塊；氣源單元的出氣口通過依次設(shè)有T型三通接頭、減壓閥和三位五通電磁閥的管道形成主支路，主支路通過三位五通電磁閥后形成前腔供/排氣支路和后腔供氣支路，氣源單元的出氣口通過T型三通接頭后還形成有背壓控制支路；機械式無桿氣缸與前腔供/排氣支路、后腔供氣支路、背壓控制支路和快速排氣支路連通；機械式無桿氣缸的側(cè)壁上設(shè)有多個與氣缸內(nèi)活塞磁環(huán)觸點接觸的磁性開關(guān)。本發(fā)明將氣壓傳動的特點應(yīng)用于越野滑雪模擬器中，通過氣壓驅(qū)動實現(xiàn)活塞快速自動回程，從而可以實現(xiàn)越野滑雪動作的全過程模擬。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及滑雪模擬器械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種越野滑雪模擬器的氣動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

越野滑雪是一項對體能要求極高的雪上項目，被譽為“雪上馬拉松”。其中，越野滑雪運動員需站在一對滑雪板上，進行撐杖滑行；對于坐式越野滑雪運動員需要在一對滑雪板上裝備一個坐式滑雪器，殘疾人運動員坐在滑雪器上依靠上肢力量進行撐杖滑行

目前市面上常見的越野滑雪模擬器，如專利US8986167(美國，公告日：2015.03.24) 提供的一種模仿越野滑雪的訓(xùn)練器材，具有一套滑軌拉繩系統(tǒng)，依靠繩子上的拉力來模擬 越野滑雪撐桿阻力。該器械在使用時，滑雪杖底部尖端需附著在導(dǎo)軌上的滑塊上。回程時， 滑雪杖無法正常抬起，需附著在滑塊上一起返回起點位置以進行下一次撐桿。該器械雖然 能夠很好地模擬越野滑雪運動的撐桿階段，但由于在回程過程中滑雪杖無法抬起，無法實 現(xiàn)越野滑雪動作的完整模擬。

此外，由于氣壓傳動具有以下特點：(1)以取之不盡用之不竭的空氣作為工作介質(zhì)， 對外界環(huán)境有良好的適應(yīng)性；(2)氣動裝置結(jié)構(gòu)更為簡單輕便，安裝和維護容易；(3)氣壓傳動反應(yīng)快且動作迅速，可實現(xiàn)滑塊快速回程；(4)氣體具有可壓縮性，模擬撐桿阻力 具有一定的靈活性。因此，可以基于氣壓傳動技術(shù)來設(shè)計一款既能用于站姿越野滑雪，又 能用于殘疾人坐式越野滑雪模擬器的控制系統(tǒng)，來幫助越野滑雪運動員快速提升競技水平。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種越野滑雪模擬器的氣動控制系統(tǒng)，將氣壓傳動的特點應(yīng)用 于越野滑雪模擬器中，克服現(xiàn)有的滑軌拉繩式越野滑雪模擬器存在的問題，通過氣壓驅(qū)動 實現(xiàn)滑塊快速自動回程，在回程過程滑雪杖可以自由抬起，從而可以實現(xiàn)越野滑雪動作的 全過程模擬。另外，由于氣體具有可壓縮性，可以更加靈活地根據(jù)撐桿快慢實現(xiàn)越野滑雪 阻力的模擬，以提高本套設(shè)備的越野滑雪模擬效果，從而可以幫助站姿和坐式越野滑雪運 動員快速提升越野滑雪技術(shù)水平。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明提出的一種越野滑雪模擬器的氣動控制系統(tǒng)，其特征在于，包括兩套相互對稱 且彼此獨立的氣動控制子系統(tǒng)，各氣動控制子系統(tǒng)均分別包括機械式無桿氣缸、氣源單元 和背壓控制模塊；其中，所述機械式無桿氣缸作為越野滑雪模擬器中的滑道，由所述機械 式無桿氣缸的活塞和滑臺沿氣缸腔體軸向的往復(fù)運動來模擬滑雪過程中人體與撐桿落點 間的相對運動；所述背壓控制模塊包括通過管道依次連接的第二過濾器、電控比例閥、氣 控背壓閥和壓力傳感器；所述機械式無桿氣缸的后端蓋上設(shè)有三個氣口，所述機械式無桿 氣缸的前端蓋上設(shè)有一個氣口；所述氣源單元的出氣口通過依次設(shè)有T型三通接頭、減壓 閥和三位五通電磁閥的管道形成主支路，該主支路通過所述三位五通電磁閥后形成前腔供 /排氣支路和后腔供氣支路，分別與機械式無桿氣缸的第四氣口和第一氣口連通，所述前腔 供/排氣支路上設(shè)有調(diào)壓閥，所述后腔供氣支路上設(shè)有單向閥和節(jié)流閥；所述氣源單元的出 氣口通過所述T型三通接頭后還形成有與機械式無桿氣缸的第二氣口連通的背壓控制支路， 所述背壓控制模塊設(shè)置于該背壓控制支路上；所述機械式無桿氣缸的第三氣口與一快速排 氣支路連通；該快速排氣支路上設(shè)有二位二通電磁閥；所述機械式無桿氣缸的側(cè)壁上沿氣 缸軸向設(shè)有多個磁性開關(guān)，通過機械式無桿氣缸活塞的磁環(huán)與各磁性開關(guān)接觸、斷開時的 信號變化，檢測所述機械式無桿氣缸中活塞的位置從而控制電控比例閥、三位五通電磁閥 和二位二通電磁閥的動作。