[发明专利]立式爬梯健身机及其调速方法

权利要求书

1.一种立式爬梯健身机，其特征在于，包括：攀爬装置、调速系统两部分，攀爬装置由机架、传动机构和横杆组成，其中机架由机座、支架组成，机座固定在地面上，左右两侧的支架沿竖直方向与机座固定连接；传动机构由顶部转轴、底部转轴、链轮、传动闭环链条组成，其中顶部转轴和底部转轴分别通过轴承和轴承座安装在支架顶部和底部，每根转轴的两端各安装有一个链轮，位于同一侧的上下两个链轮位于同一个竖直平面内，两条传动闭环链条分别安装在上下两个链轮上，四个链轮齿数相同；每根横杆的两端分别固定在左右两侧的传动闭环链条同一高度的位置上，所有的横杆绕着传动闭环链条等间隔均匀分布；调速系统由变速机构、制动机构、速度检测单元和电机控制机构组成，其中变速机构由大链轮、小链轮和变速闭环链条组成，大链轮固定安装在底部转轴的一端，小链轮固定安装在飞轮转轴上，大链轮与小链轮位于同一平面内，通过变速闭环链条相互连接；制动机构由飞轮、摩擦机构、步进电机和丝杆机构组成，飞轮为圆柱形，飞轮的旋转中心固定在飞轮转轴上，飞轮转轴通过轴承和轴承座安装在机座上，摩擦机构包括摩擦垫、摩擦底座、弹性连杆，摩擦垫固定在摩擦底座上，摩擦底座固定在弹性连杆的一端，弹性连杆的另一端与机座固定连接，摩擦垫与飞轮位于同一平面内并且与飞轮的侧面具有一定的间隙，步进电机固定在电机架上，电机架固定在机座上，丝杆机构由丝杆、螺纹套筒、滑块和滑槽构成，丝杆与步进电机同轴连接，螺纹套筒的一端具有可以与丝杆配合的内螺纹，另一端为半球体并且与摩擦底座顶部接触，螺纹套筒的外部固定在滑块上，滑块位于滑槽中，滑槽固定在机座上；速度检测单元固定安装在飞轮转轴上；电机控制机构由电机驱动模块、微控制器、存储器、显示器、控制按键和电源组成，电机驱动模块与步进电机电气连接，存储器、显示器和控制按键分别与微控制器电气连接，电源为电机驱动模块、微控制器、存储器、显示器、控制按键供电。

2.根据权利要求1所述一种立式爬梯健身机，其特征在于：速度检测单元为光电编码器。

3.一种立式爬梯健身机的调速方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用者通过控制按键向立式爬梯健身机输入需要的速度值并且启动立式爬梯健身机，微控制器将该值存入存储器中并且通过显示器将该值显示出来；

(2)微控制器从存储器中读取设定的速度值；

(3)微控制器通过速度检测单元检测飞轮当前的角速度并计算出横杆下降的速度；

(4)微控制器计算当前横杆下降的速度与设定速度值的误差，利用该误差进行计算，计算结果作为电机驱动模块的控制量；

(5)微控制器根据步骤(4)所得控制量的大小对电机驱动模块发出相应的控制命令，控制步进电机转动相应的步数；

(6)重复步骤(2)到步骤(5)，直到按下停止键。

4.根据权利要求3所述一种立式爬梯健身机的调速方法，其特征在于，所述步骤(1)中，控制按键分为速度增加键、速度减少键、开始键和停止键，每次按下速度增加键和速度减少键可以按固定的速度间隔来增加或者减少速度设定值，按下开始键则启动立式爬梯健身机，按下停止键则立式爬梯健身机停止工作。

5.根据权利要求4所述一种立式爬梯健身机的调速方法，其特征在于，所述速度间隔为0.01米每秒到0.5米每秒，按下开始键后，微控制器立即控制步进电机转动，通过丝杆机构将摩擦垫紧紧地压在飞轮侧面，使得飞轮不能转动，使用者在此时站到横杆上，一段延时时间之后微控制器控制步进电机反转，使得摩擦垫与飞轮侧面的摩擦力减小，飞轮在人体重力的作用下开始转动，调速系统开始调速，使得横杆下降速度稳定在设定的速度值，按下停止键后微控制器控制步进电机转动，通过丝杆机构缓慢的将摩擦垫压在飞轮侧面，使得飞轮速度缓慢下降，最终停止转动。

6.根据权利要求5所述一种立式爬梯健身机的调速方法，其特征在于，所述一段延时时间为3-10秒钟。

7.根据权利要求3所述一种立式爬梯健身机的调速方法，其特征在于，所述步骤(1)中，显示器为数码管。