[发明专利]一种力量型健身器械的控制方法

权利要求书

1.一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述力量型健身器械包括电机、角度传感器、控制板、电源、索盘和训练作用件，所述电机作为力量型健身器械提供训练阻力的阻力源，电机的输出轴外套有与输出轴固定连接的圆形索盘，索盘上缠绕拉索，拉索一端与索盘固定连接，另一端与训练作用件连接，所述角度传感器用于实时采集电机驱动轴的角度θ；所述电源为电机、角度传感器和控制板供电；所述控制板分别与电机和角度传感器连接，控制板用于接收角度传感器发出的信号并处理该信号后控制电机提供训练所需的阻力，其包括一个或多个程序和一个或多个处理器，当所述一个或多个程序被所述处理器执行时，使得所述力量型健身器械执行如下的控制方法；

所述控制方法的步骤如下：

(1)当检测到训练模式开启时，实时获取电机驱动轴的角度θ，如电机驱动轴的角度θ发生变化，则控制电机产生方向与角度θ变化相反的扭矩T(x)，所述T(x)为x时刻的扭矩，最终时刻的扭矩T_final＝F_final×R，R为索盘的半径，F_final为训练者最终时刻作用到训练作用件上的作用力；

(2)当电机驱动轴的角加速度a的绝对值大于ε且角加速度a的方向与步骤(1)中角度θ变化相反或者电机驱动轴的角速度w的绝对值大于ρ且角速度w的方向与步骤(1)中角度θ变化相反时，控制电机将扭矩变为T_min，扭矩方向不变。

2.根据权利要求1所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述角加速度a是对角度θ二次微分求得的，其计算公式为：

所述角速度w是对角度θ一次微分求得的，其计算公式为：

3.根据权利要求1所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述T(x)为恒定扭矩、角度变化扭矩、角速度变化扭矩或自定义变化扭矩。

4.根据权利要求3所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述恒定扭矩是T(x)始终与F(x)×R的大小相等且方向相反，所述F(x)为x时刻的训练作用件上的作用力。

5.根据权利要求3所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述角度变化扭矩是指T(x)随着电机驱动轴的角度θ变化而变化，具体公式如下：

T(x)＝k₁×(θ-θ₀)；

所述k₁为角度变化比例系数；θ₀为初始时刻电动机的角度。

6.根据权利要求3所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述角速度变化扭矩是指T(x)随着电机驱动轴的角速度w变化而变化，具体公式如下：

T(x)＝k₂×(w-w₀)；

所述k₂为角速度变化比例系数；w₀为初始时刻电动机的角速度。

7.根据权利要求3所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述自定义变化扭矩是指T(x)根据用户设定的函数f(y)进行变化，具体公式如下：

T(x)＝f(y)；

所述y为用户设定的变量。

8.根据权利要求1所述的一种力量型健身器械的控制方法，其特征在于，所述ε为b/R，b为用户设定的拉索极限线加速度，单位为m/s²，R的单位为m，ε的单位为rad/s²；所述ρ为c/R，c为用户设定的拉索极限线速度，单位为m/s，ρ的单位为rad/s；T_min＞G×R，G为拉索及与拉索连接的所有作用件的总重力与各部件的摩擦力之和，单位为N，T_min的单位为N·m。