[发明专利]立式爬梯健身机及其调速方法

说明书

技术领域

本发明涉及健身器械技术领域，尤其涉及一种立式爬梯健身机以及调速方法。

背景技术

随着人们生活水平的日益提高以及工作压力的增加，人们开始出现肥胖、易疲劳等亚健康状态，因此越来越多的人开始走向健身房和广场进行健身运动。目前的体育器械种类繁多，不同类型的运动器械能够锻炼人的不同部位。为了提高运动的效率，需要一种可以让全身同时接受锻炼的健身器械，因此攀爬运动成为首选。

在中国专利文献《一种体重一种体重自适应的自走式攀岩器》(CN103203094A)公布了一种模拟攀岩的攀爬器械。该攀岩器将攀爬墙面置于竖直方向的机架上并且环绕机架一周组成闭环结构，在攀爬墙面上错落的设置若干个支点用于攀爬。其调速方法采用类似瓦特蒸汽机的离心调速器结构，当攀岩者重量较大时，下降速度较快，转子花瓣产生的离心力越大，导致摩擦片与定子机座间的摩擦阻力越来越大，使得速度得以自动调节。但是这种方法存在以下问题：

1.由于攀岩运动危险系数较高，难度大，不适合普通健身人员使用，所以难以在健身房等健身场所进行推广。

2.采用离心调速器结构，很难对系统参数进行配置，容易出现速度忽快忽慢的系统振荡问题。

在中共专利文献《一种立式爬梯健身机》(CN103372278A)公布了一种立式爬梯健身机，通过电动机带动立式爬梯进行运动，该方法存在以下问题：

1.电动机拖动位能性负载，始终处于倒拉反转运行状态，文献中采用的调压调速方法是错误的，无法实现调速目的。

2.电网的电能以及人体重力做的功都消耗在电枢内阻中，不经济环保，并且电机发热量大，容易损坏。

发明内容

本发明的目的是要克服现有技术中存在的上述问题，为此本发明提供了一种立式爬梯健身机及其调速方法，能够适应普通的健身爱好者并且具有很好的调速性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种立式爬梯健身机，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。

优选的，速度检测单元为光电编码器。

同时，本发明还提供了一种立式爬梯健身机的调速方法，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；