一种采用电机阻力调节的力量训练器材及训练控制方法
技术领域
本发明涉及一种健身器材，特别涉及一种采用电机阻力调节的力量训练器材及训练控制方法。
背景技术
如今的力量训练器材为了实现对训练载荷的调节，基本使用水泥配重片或铸铁配重片作为训练载荷，通过使用选择轴插入不同配重片的选择孔中，使用钢索沿导杆提拉配重片，达到选择训练载荷的目的。
这种力量训练载荷调节方式导致力量训练器材自身重量普遍过大、占用空间较大、阻力调节方式单一，无法满足健身人群对健身器材智能化的迫切需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种采用电机阻力调节的力量训练器材及训练控制方法，以达到有效减少产品的自重与对空间的占用，载荷大小调节变化平缓，可采用触控屏进行操作，并能对训练数据进行显示的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种采用电机阻力调节的力量训练器材，包括主架，所述主架上安装有单向轮毂无刷电机、主皮带轮、涨紧皮带轮、训练端和触控屏，所述单向轮毂无刷电机上安装有皮带绞盘，皮带一端缠绕固定于皮带绞盘上，另一端经过涨紧皮带轮后，固定于主皮带轮上；所述主皮带轮通过转轴安装于主架上，所述训练端通过连杆与转轴连接。
上述方案中，所述主架上位于涨紧皮带轮和单向轮毂无刷电机之间还设置有转向皮带轮上述方案中，所述单向轮毂无刷电机为外转子电机或内转子电机或侧转子电机。
进一步的技术方案中，所述皮带绞盘固定于外转子电机或侧转子电机的转子外壳上，或固定于内转子电机的主轴上。
上述方案中，所述转轴两端通过带座轴承安装于主架上。
上述方案中，所述训练端为训练臂或踢腿架。
上述方案中，所述单向轮毂无刷电机通过电机固定架安装于主架底部。
上述方案中，所述主架上安装有用于检测皮带位置和拉动距离的编码器。
一种采用电机阻力调节的力量训练控制方法，采用上述的力量训练器材，包括如下过程：
(1)交流输入电源电压经过开关电源的整流变压处理后输出直流电源电压，作为下控板供电和单向轮毂无刷电机的驱动电源；通电初始状态，下控板自检，将皮带复位至0位；单向轮毂无刷电机正向转动，恒定输出一定的扭力，确保皮带始终处于拉紧状态；
(2)训练者通过触控屏设置训练的参数，该参数的指令信息以脉冲信号方式传送给下控板；
(3)下控板按照指令信息控制单向轮毂无刷电机的驱动线路，以调整供给单向轮毂无刷电机的电压和电流，从而改变单向轮毂无刷电机的输出扭力；
(4)当训练者操作训练端时，训练端通过连杆和转轴带动主皮带轮转动，进而通过皮带使单向轮毂无刷电机反向转动，抵消单向轮毂无刷电机正向转动产生的输出扭力，达到产生训练载荷的目的；下控板通过编码器来检测和判定皮带的位置和拉动距离，传送相关的数据给触控屏，以展示相关的运动数据；
(5)训练者松开训练端后，单向轮毂无刷电机所产生的输出扭力使训练器材复位，一组训练动作完成。
通过上述技术方案，本发明提供的一种采用电机阻力调节的力量训练器材及训练控制方法使用单向轮毂无刷电机代替传统的配重片来进行阻力调节，有助于减小健身器材的体积和占用空间，成本低廉；该调节方式可以对输出扭力进行连续变化的调节，方式灵活；通过触控屏和下控板对单向轮毂无刷电机的输出扭力进行调节，来达到调节训练载荷，并且可实时显示训练数据，满足健身人群对智能化健身器材的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例一所公开的一种采用电机阻力调节的上肢力量训练器材示意图；
图2为本发明实施例二所公开的一种采用电机阻力调节的下肢力量训练器材示意图；
图3为本发明实施例二所公开的一种采用电机阻力调节的下肢力量训练器材外部结构示意图；
图4为本发明实施例所公开的训练控制方法原理示意图。
图中，1、主架；2、单向轮毂无刷电机；3、主皮带轮；4、涨紧皮带轮；5、转向皮带轮；6、触控屏；7、皮带绞盘；8、皮带；9、转轴；10、训练臂；11、连杆；12、踢腿架；13、编码器；14、电机固定架,15、训练椅。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种采用电机阻力调节的力量训练器材，如图1所示的上肢力量训练器材，包括主架1，主架1上安装有单向轮毂无刷电机2、主皮带轮3、涨紧皮带轮4、转向皮带轮5、训练臂10和触控屏6，单向轮毂无刷电机2上安装有皮带绞盘7，皮带8一端缠绕固定于皮带绞盘7上，另一端经过转向皮带轮5、涨紧皮带轮4后，固定于主皮带轮3上；主皮带轮3通过转轴9安装于主架1上。两个训练臂10分别通过连杆11与转轴9的两端连接。
如图2和图3所示的下肢力量训练器材，包括主架1，主架1上安装有单向轮毂无刷电机2、主皮带轮3、涨紧皮带轮4、踢腿架12和触控屏6，单向轮毂无刷电机2上安装有皮带绞盘7，皮带8一端缠绕固定于皮带绞盘7上，另一端经过涨紧皮带轮4后，固定于主皮带轮3上；主皮带轮3通过转轴9安装于主架1上。踢腿架12通过连杆11与转轴9的一端连接。该实施例二中的主皮带轮3方向与实施例一方向不同，因此，该实施例中不需要转向皮带轮。
转轴9两端通过带座轴承安装于主架1上。单向轮毂无刷电机通过电机固定架14安装于主架1底部。主架1上靠近单向轮毂无刷电机2的位置处安装有用于检测皮带位置和拉动距离的编码器13。
本实施例中，单向轮毂无刷电机2可以为外转子电机，电机转子是外壳外圈的磁极，电机内部的线圈是固定的定子，上电后通过切割磁力线使电机外壳转动，电机外壳也就是电机的转子与皮带绞盘7通过螺栓连接，进而通过皮带绞盘7传递动力和阻力。单向轮毂无刷电机2也可以是内转子电机，电机转子是内部的线圈，电机固定部分的定子是磁极，上电后通过切割磁力线使电机转子线圈转动，转子主轴一端轴接有皮带绞盘7，通过皮带绞盘7传递动力和阻力。单向轮毂无刷电机2还可以是侧转子结构，侧转子结构实际上属于外转子电机的一种，电机转子设置在定子的侧面，电机转子内侧是磁极，电机内部的线圈是固定的定子，上电后通过切割磁力线使侧面的电机转子和转轴转动，转子主轴一端轴接有皮带绞盘7，通过皮带绞盘7传递动力和阻力。此种电机阻力调节方式，可代替传统配重片训练载荷调节方式。
一种采用电机阻力调节的力量训练控制方法，采用上述的力量训练器材，包括如下过程：
(1)交流输入电源电压(AC110V-220V)经过开关电源的整流变压处理后输出直流电源电压(DC48V)，作为下控板供电和单向轮毂无刷电机2的驱动电源；通电初始状态，下控板自检，将皮带5复位至0位；单向轮毂无刷电机2正向转动，恒定输出5磅的扭力，确保皮带5始终处于拉紧状态；
(2)训练者通过触控屏6设置训练的参数，该参数的指令信息以脉冲信号方式传送给下控板；
(3)下控板按照指令信息控制单向轮毂无刷电机2的驱动线路，以调整供给单向轮毂无刷电机2的电压和电流，从而改变单向轮毂无刷电机2的输出扭力；
(4)训练者可以坐在训练椅15上，当训练者向下拉动两根训练臂10或向前踢动踢腿架12时，训练臂10或踢腿架12通过连杆11和转轴9带动主皮带轮3转动，进而通过皮带8使单向轮毂无刷电机2反向转动，抵消单向轮毂无刷电机2正向转动产生的输出扭力，达到产生训练载荷的目的；下控板通过编码器13来检测和判定皮带8的位置和拉动距离，传送相关的数据给触控屏6，以展示相关的运动数据；(5)训练者松开训练臂10或踢腿架12后，单向轮毂无刷电机2所产生的输出扭力使训练器材复位，一组训练动作完成。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
