一种无动力跑步装置及其应用方法与流程

1.本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种无动力跑步装置及其应用方法。


背景技术：

2.家用跑步机是一种科学，方便，有效的室内健身器材。它源于欧美，但在近年来经济崛起的中国，当人民的生活水平达到一定的水准后，家用跑步机已开始进入家庭和社区，并有加速的趋势。
3.人们对健康的意识提高以及对更高生活品质的追求使得设计周全，性价比高，实用有效的家用跑步机应运而生并深受百姓欢迎。
4.按用途分类
5.家用跑步机分为商用和家用，细分的话还有轻商用的。商用的一般用于健身房俱乐部，星级酒店等专业的使用量大的场所，家用的一般用于家庭和小型社区会所等使用频率较低承载量一般的场合。而轻商的则介于二者之间，用于单位健身房，较大型的社区配置，它既能满足使用要求又能控制成本预算，较为经济实用。
6.按驱动动力分类
7.1.机械跑步机是依靠跑步者脚与跑步带的摩擦力带动来运行的，简单的说电动跑步机是依靠电机带动跑步带运行。
8.2.电动跑步机是健身房及家庭较高档的器材，它通过电机带动跑带使人以不同的速度被动地跑步或走动。由于被动地形成跑和走，从动作外形上看，几乎与普通在地面上跑或走一样，但从人体用力上看，在电动跑步机上跑、走比普通跑、走省去了一个蹬伸动作。正是这一点使每一个在电动跑步机上走跑的人感到十分轻松自如，可使人比普通跑步多跑1/3左右的路程，能量消耗也比普通走、跑消耗的多。另外，由于电动跑步机上的电子辅助装备功能非常多，可体验不同的跑步环境，如平地跑、上坡跑、丘陵跑、变速跑等，您可根据您的锻炼目的进行选择。
9.按功能分类
10.1.单功能跑步机从结构上分为两类，一类是滚轮式跑步机，一类是平板式跑步机。滚轮式跑步机工作时噪音很大，已被淘汰。平板式跑步机是由人主动在上面运动，所以使人感到与普通跑步一样。它的电子表可帮助训练者记录下时速、时间、心率、热量、节拍、距离等指标。使您随时了解自己的训练情况，进行有目的的调整。
11.2.多功能跑步机是由跑步机、划船器、卧式健身车、立式健身车、放松机、腰旋器等功能器材组合而成，以功能多、占地少而受到一些人的喜爱。它的锻炼方法同普通跑步机一样，但从健身器所应具备的使用舒服、方便，技术动作准确合理上看，多功能跑步机有一定缺陷。
12.现有的无动力跑步机主要结构包括：框架、辊筒、跑步带、跑步带托板，其目的是当人站在跑步带上时，用跑步带托板支撑住人体的重量，依靠脚底与跑步带的摩擦来带动跑步带和辊筒。无动力跑步机的速度控制主要通过控制摩擦或者通过控制阻力系统控制阻力
来调节跑步速度。现有阻尼控制方案主要有两种，一种是磁铁组吸附飞轮的控制方案，一种磁铁吸附合金阻尼盘的机械控制方案。这两种方案虽然各具优势但又存在相应的缺陷，具体分析如下：
13.1、磁铁组吸附飞轮控制方案：
14.所示的磁铁组吸附飞轮控制方案是通过控制磁铁组与铁质飞轮的距离，达到不同的阻力效果。此调节方案的不足之处是在调节磁铁组与铁质飞轮的距离的过程中，阻力变化不是呈线性的，调节过程手动操作，档位不够密集。
15.2、磁铁吸附合金阻尼盘切割磁力线控制方案
16.中国专利文献cn108126307a公开了一种自力式跑步机，并具体公开了主要由跑台、两根立柱和显示屏组成的自力式跑步机，其跑台由若干踏板、两条同步带、转轴、联动铝盘和滑轨组成，联动铝盘通过皮带与跑台前端的转轴相连，一根立柱上设置阻力调节杆，阻力调节杆由把手、转动板、底板和拉线组成，把手安装在转动板上，底板固定在立柱上，转动板通过若干滚珠连接在底板上，拉线顶端连接在底板上的卡槽中，拉线底端连接在转板上，所述转板通过调节转轴安装在踏板一侧，转板内部两侧分别安装若干永久磁体。
17.目前的无动力跑步装置及其应用方法，存在了很多的问题。成本造价非常高，导致价格昂贵，让普通消费者望而却步。噪音非常大，需要手动调档，且档位分割不够密集，无法应用于体验游戏中爬坡或风力等场景。本发明发明了一种无动力跑步装置及其应用方法，本发明通过磁场切割产生的阻力调节机构对跑台转轴转速生成合适的反向转力，实现跑步机的速度可调，具有使用灵活方便、适用范围广、节能、健身效果好的优点。


技术实现要素：

18.发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种体验效果更佳、更加轻薄、不容易打滑摔倒、成本造价低、节能环保、主动式、易于维护、低噪音、逼真度高、可以自动调档、档位分割密集、能体验跑步中的爬坡或风力场景的一种无动力跑步装置及其应用方法。
19.技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种无动力跑步装置及其应用方法：
20.a、选定应用领域(家用、商用、轻商用、康复训练用)，根据不同领域确定机器的大小尺寸和型号；
21.b、指令接收模块，根据接收的信号判断阻力的大小，明确阻力的需求；
22.c、把指令传送到处理器，处理器根据阻力的需求用算法算出磁阻器电压输入值；
23.d、把数据信号传送到磁阻器电压控制模块，确定磁阻器的输入电压；
24.e、进入到阻力系统开始进行处理；
25.1.根据传入的命令，磁阻器进行阻尼变化；
26.2.传动系统中进行放大阻力来达到需求的效果；
27.3.通过转动阻力变化调整阻力的大小；
28.4.进行速度的调整。
29.f、把阻尼器系统安装到无动力跑步装置系统中进行运行。
30.进一步地，所述阻尼器系统的实现方法可以采用多种编程语言开发实现。
31.进一步地，所述阻尼器系统的实现方法可以采用多平台兼容进行运行。
32.进一步地，所述阻尼器系统可以模仿风阻、爬坡等等带有阻力的任何动作。
33.进一步地，所述阻尼器系统可以采用多种方式实现，都属于本发明的保护范围。
34.进一步地，所述阻尼器系统可以控制调节无动力跑步装置的速度大小。
35.进一步地，本发明只是把阻尼器应用到了无动力跑步装置里面，也可以应用到任何需要提供阻力的机械、自动化等装置中。
36.进一步地，其他各种变种的组合发明(阻尼器系统和汽车组合、阻尼器系统和自行车组合、阻尼器多重组合等等)也属于本发明的保护范畴。
37.进一步地，所述阻尼器系统加机械产品，可以应用于任何物理领域和行业。不仅仅是无动力跑步机、自行车上面等。
38.进一步地，此无动力跑步方法中嵌入了安全警报系统，如果遇到突发情况，跑步机安全扣与人分离，阻尼系统会开到最大，直接关闭无动力跑步装置。
39.进一步地，所述无动力跑步方法中设置有自动模式，无动力跑步装置可以根据指令自动进行装置配置和折叠收纳。
40.进一步地，所述无动力跑步装置可以进行折叠，面积和体积都远远小于正常摆放的面积体积。
41.进一步地，用此方法设置出的任何装置，都是本发明创造的变形，都属于本发明创造的实施例。
42.进一步地，以后还会在此方法上面加各种步骤进行改良，但是原理都属于本发明的保护范围。
43.一种无动力跑步装置，其特征在于：所述跑步机包括跑步机本体和阻力系统，所述跑步机本体包括跑台、人机交互设备和把手，所述把手通过立柱与跑台相连接，所述人机交互设备设于把手上，所述阻力系统包括电磁阻尼器和阻力放大系统，所述电磁阻尼器通过滚动轴固定安装于跑台中，所述阻力放大传动系统包括大同步轮、小同步轮和同步带，所述小同步轮与电磁阻尼器同轴，并通过同步带与大同步轮相连。
44.具体为：
45.所述无动力装置选择的多种材料把相互之间的摩擦力控制到最小力度，比以往无动力跑步机装置噪音小很多。
46.所述无动力跑步装置正常摆放是1.5平方米，折叠以后变成0.5平方米，面积是原来的三分之一，体积也大幅度缩小。不仅局限于1.5平方米，任意的面积都可以折叠成五分之一。
47.所述无动力跑步装置中配有人工智能语音系统，可以通过语音控制装置进行各种操作。
48.所述无动力跑步装置中配有sos求救系统，根据心率判断是否需要发出求救信号。
49.所述跑台包括履带踏板、前滚轮、后滚轮和弧形轨道支架，所述履带踏板依次排列环弧形轨道支架一周与前滚轮和后滚轮共同形成转动带系统。
50.所述电磁阻尼器包括阻尼盘、线圈绕组和阻尼器外壳。
51.所述电磁阻尼器的阻尼盘通过滚动轴与前滚轮或后滚轮相连。
52.所述小同步轮设在阻尼器外壳上并与阻尼盘同轴。
53.所述小同步轮和大同步轮的半径比为1∶2～1∶5。
54.所述系统包括指令接收模块、处理器、磁阻器电压控制模块。
55.有益效果：本发明与现有技术相比，具备如下优点：
56.1、现有的无动力跑步装置都不能折叠，占地面积非常大，体积也大。不用的时候摆放太占用空间。本组合发明可以进行折叠，占地面积是原来的五分之一，体积更是缩小了很多。
57.2、现有的无动力跑步机装置比较复杂，配件非常多，噪音非常大。本发明阻力系统结构简单，采用非接触式阻尼，在实现跑步机速度可以调整的基础上，提高稳定可靠性，并且降低跑步机噪音甚至实现无噪音效果。
58.3、现有的无动力跑步机都没有人工智能语音控制系统，本发明的系统中有人工智能语音控制系统，可以通过声音进行调节坡度、跑速、阻力大小、模拟越野场景中的各种场景。
59.4、本发明中的方法可以实现多种变种，不仅仅是阻尼器方式，可以用多种方式相互组合实现。而且未来技术的发展，也可以用别的方式实现。
60.5、现有的无动力跑步机没有sos求救系统，本发明的系统中安装有sos求救系统，可以在遇到危险的时候触发安全装置以后自动拨打求救电话。
61.6、现有的无动力跑步机没有调速的功能，只能根据跑者的速度反馈给相应的速度，本装置安装阻尼器以后，通过阻尼器的设置可以对速度进行调节，调节的档位比较细化。
62.7、现有的无动力跑步机跑步比较僵硬，没有舒适度，体感较差。本发明中阻尼系统模仿真实场景带来对应的阻力，让人感觉到更逼真。尤其越野模式，让人感觉置身于真实的野外环境中。
63.8、现有的无动力智能跑步机都需要设计一个屏幕控制，占了很多成本预算。本发明把屏幕控制放在扶手中，通过语音进行控制。省了屏幕的预算成本。
附图说明
64.图1为本发明整体立体示意图；
65.图2为本发明侧面剖视图示意图；
66.图3为本发明连接局部放大图。
具体实施方式
67.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚/完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
68.省略了现有技术的功能或构造的特定的详细说明以阐明本公开的实质。
69.本发明提供一种无动力跑步装置及其应用方法，包括跑步机本体和阻力系统，所述跑步机本体包括跑台、人机交互设备和把手，所述把手通过立柱与跑台相连接，所述人机交互设备设于把手上，所述阻力系统包括电磁阻尼器和阻力放大系统，所述电磁阻尼器通过滚动轴固定安装于跑台中，所述阻力放大传动系统包括大同步轮、小同步轮和同步带，所述小同步轮与电磁阻尼器同轴，并通过同步带与大同步轮相连。
70.跑台由无动力跑步机上的用户的脚部运动驱动，并且无动力跑步机不包括使跑台旋转的驱动单元。旋转单元可旋转地支撑跑台。无动力跑步机还可包括用户可抓住的把手以及显示锻炼结果的语音输出单元。用户可以通过语音对显示锻炼结果进行保存和收集，进行数据统计。
71.框架结构保持无动力跑步机的形状，并且包括中央框架和位于中央框架的两侧中的每侧处的侧框架。侧框架可覆盖有侧盖旋转单元包括第一旋转构件和多个第二旋转构件，多个第二旋转构件的直径小于第一旋转构件的直径。
72.第一旋转构件可位于前部和后部中的中间。例如，第一旋转构件可位于中央框架的前部和后部中的中间。第一旋转构件可包括在与旋转方向垂直的方向上彼此分开布置的一对皮带轮。第二旋转构件可布置在分别位于前部和后部中的多个第一旋转构件之间。
73.跑台可包括多个板条。板条布置为在跑台的旋转方向上彼此靠近。板条中的每个在与跑台的旋转方向垂直的方向上延伸。板条通过连接构件彼此连接。由带连接的板条形成闭合环路。
74.当用户在跑台上进行脚部运动时，使跑台朝向后部运动的力被施加到跑台。如上所述，由于跑台通过分别位于前部和后部中的第一旋转构件以及布置在第一旋转构件之间的第二旋转构件可旋转地支撑，因此跑台通过用户的脚部运动而旋转。当用户快速跑步时跑台快速旋转并且当用户缓慢跑步时跑台缓慢旋转。当用户停止时，跑台停止。当用户踩踏在前部区域上时，由用户施加到跑台的力增加，跑台的旋转速度也增加。当用户踩踏在后部区域上时，力在与跑台的旋转方向相反的方向上被施加到跑台，跑台的旋转速度减小。
75.在根据用户的跑步速度旋转的跑台上锻炼，从而自发地控制速度而无需另外的操作。用户可更积极地进行锻炼。
76.由于无动力跑步机具有跑台不是通过马达而是通过用户的脚部运动而旋转的结构，因此跑台的最大速度和跑台的旋转平稳度随着跑台的旋转阻力变化。跑台的旋转阻力被定义为在通过用户的脚部运动使跑台旋转的过程中，作用在与跑台的旋转方向相反的方向上的力。
77.当跑台的旋转阻力增加时，跑台的最大旋转速度减小并且跑台的旋转在高速时会不平稳。
78.在这方面，无动力跑步装置可设计为使得跑台的旋转阻力低。无动力跑步装置可设计为使得跑台的旋转阻力等于或小于2.0千克力。更期望地，无动力跑步机可设计为使得跑台的旋转阻力等于或小于1.0千克力。无动力跑步机的跑台的最大旋转速度增加，并且跑台可在高速时平稳地旋转。当跑台的旋转阻力在所有的速度范围中是低的时，跑台在低速时可能打滑或者非故意地快速旋转。因此，当用户在无动力跑步机上开始锻炼或者在低速时进行锻炼时，用户可能感到不舒服。
79.在这方面，提供了一种无动力跑步机，其通过在低速时增加跑台的旋转阻力来给予用户稳定感，并通过在高速时减小跑台的旋转阻力来给予用户运动的自然感。
80.为了检测跑台的旋转速度，检测器可检测跑台自身的旋转速度或者检测通过跑台旋转的旋转单元的旋转速度。
81.检测器可检测用户的位置并且检测跑台的旋转速度。
82.阻尼器响应于由检测器检测的跑台的旋转速度来控制跑台的旋转阻力。例如，随
着跑台的旋转速度增加，阻力控制器可减小跑台的旋转阻力。
83.为了控制跑台的旋转阻力，阻尼器可在与跑台的旋转方向相反的方向上将可变力施加到旋转单元和跑台中的至少一者上。可变力可以是电力或磁力，但不限于此。可变力可以是机械力。
84.阻尼器可改变在与跑台的旋转方向相反的方向上施加到旋转单元的力。
85.随着跑台的旋转速度增加，阻尼器可在速度等于或低于参考速度的条件下减小施加到旋转单元的力，并且可在速度高于参考速度的条件下移除施加到旋转单元的力。
86.随着跑台的旋转速度增加，阻尼器可在速度等于或低于参考速度的条件下减小跑台的旋转阻力，并且可在速度高于参考速度的条件下保持跑台的旋转阻力处于最小旋转阻力。
87.跑台的最小旋转阻力可以是跑台的旋转阻力，最小旋转阻力在不存在通过阻尼器在跑台的旋转方向的相反方向上施加的力时出现。跑台的最小旋转阻力可等于或小于2.0千克力。跑台的最小旋转阻力可等于或小于1.0千克力。
88.当跑台的旋转速度低时，当用户在跑台上开始行走时，阻尼器将大于特定水平的力在跑台的旋转方向的相反方向上施加到旋转单元。因此，跑台的旋转阻力大于最小旋转阻力。
89.当跑台的旋转速度高时，例如当用户在跑台上跑步时，阻尼器移除在跑台的旋转方向的相反方向上施加到旋转单元的力。因此跑台的旋转阻力可以是最小旋转阻力。
90.当跑台在低速旋转时，大于特定水平的旋转阻力被施加到跑台，因此，用户可解除可能由跑台在低速时的打滑引起的不舒服感。另外当跑台高速旋转时，施加到跑台的旋转阻力被最小化，因此跑台可在高速时平稳地旋转。
91.使用阻尼器减小跑台的旋转阻力的模式可以是各种各样的。
92.在实施例中，阻尼器可根据检测到的跑台的旋转速度的增加来连续地减小跑台的旋转阻力。在速度等于或低于参考速度的条件下，阻尼器可线性地减小跑台的旋转阻力。
93.尽管上面已描述了示例实施例，但是本公开的范围不限于这些实施例，并且在不脱离权利要求的范围的情况下，可适当地改变实施例。
94.通过以下附图、权利要求和对实施例的描述，除了上面的描述的方面、特征和优点之外的其他方面、特征和优点将是清楚的。这些总体方面和具体方面可使用系统、方法、计算机程序或者它们的组合实现，都属于本发明的技术方案和保护范围。
95.一个发明创造的装置和方法以及实施例子，有很多变种实现，都不脱离本发明创造的保护范围。本发明也可以用别的实施例子完成。本发明只述说了一个实施例子。

技术特征：
1.一种无动力跑步装置应用方法，步骤如下：a、选定应用领域(家用、商用、轻商用、康复训练用)，根据不同领域确定机器的大小尺寸和型号；b、指令接收模块，根据接收的信号判断阻力的大小，明确阻力的需求；c、把指令传送到处理器，处理器根据阻力的需求用算法算出磁阻器电压输入值；d、把数据信号传送到磁阻器电压控制模块，确定磁阻器的输入电压；e、进入到阻力系统开始进行处理；1.根据传入的命令，磁阻器进行阻尼变化；2.传动系统中进行放大阻力来达到需求的效果；3.通过转动阻力变化调整阻力的大小；4.进行速度的调整。f、把阻尼器系统安装到无动力跑步装置系统中进行运行。2.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：所述无动力跑步装置应用方法可以采用多种方式实现，都属于本发明的保护范围。3.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：所述阻尼器系统可以控制调节无动力跑步装置的速度大小。4.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：此无动力跑步方法中植入了安全警报系统，如果遇到突发情况，跑步机安全扣与人分离，阻尼系统会开到最大，直接关闭无动力跑步装置。5.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：所述无动力跑步方法中设置有自动模式，无动力跑步装置可以根据指令自动进行装置配置和折叠收纳。6.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：所述无动力跑步装置可以进行折叠，面积和体积都远远小于正常摆放的面积体积。7.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：以后还会在此方法上面加各种步骤进行改良，但是原理都属于本发明的保护范围。8.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：所述无动力跑步装置方法，可以应用于任何物理领域和行业。不仅仅是健身器材、vr人工智能、机械、物流传送等。9.根据权利要求1所述的一种无动力跑步装置应用方法，其特征在于：用此方法设计出的任何装置，都是本发明创造的变形，都属于本发明创造的实施例。10.一种无动力跑步装置，其特征在于：所述无动力跑步装置包括跑步机本体和阻力系统，所述跑步机本体包括跑台、人机交互设备和把手，所述把手通过立柱与跑台相连接，所述人机交互设备设于把手上，所述阻力系统包括电磁阻尼器和阻力放大系统，所述电磁阻尼器通过滚动轴固定安装于跑台中，所述阻力放大传动系统包括大同步轮、小同步轮和同步带，所述小同步轮与电磁阻尼器同轴，并通过同步带与大同步轮相连。所述无动力跑步装置选择的多种材料把相互之间的摩擦力控制到最小力度，比以往无动力跑步机装置噪音小很多。所述无动力跑步装置正常摆放是1.5平方米，折叠以后变成0.5平方米，面积是原来的三分之一，体积也大幅度缩小。不仅局限于1.5平方米，任意的面积都可以折叠成五分之一。
所述无动力跑步装置中配有人工智能语音系统，可以通过语音控制装置进行各种操作。所述无动力跑步装置中配有sos求救系统，根据心率判断是否需要发出求救信号。所述跑台包括履带踏板、前滚轮、后滚轮和弧形轨道支架，所述履带踏板依次排列环弧形轨道支架一周与前滚轮和后滚轮共同形成转动带系统。所述电磁阻尼器包括阻尼盘、线圈绕组和阻尼器外壳。所述电磁阻尼器的阻尼盘通过滚动轴与前滚轮或后滚轮相连。所述小同步轮设在阻尼器外壳上并与阻尼盘同轴。所述小同步轮和大同步轮的半径比为1∶2～1∶5。所述系统包括指令接收模块、处理器、磁阻器电压控制模块。

技术总结
本发明提供一种无动力跑步装置及其应用方法：选定应用领域(家用、商用、轻商用、康复训练用)，根据不同领域确定机器的大小尺寸和型号；指令接收模块，根据接收的信号判断阻力的大小，明确阻力的需求；把指令传送到处理器，处理器根据阻力的需求用算法算出磁阻器电压输入值；把数据信号传送到磁阻器电压控制模块，确定磁阻器的输入电压；进入到阻力系统开始进行处理；根据传入的命令，磁阻器进行阻尼变化；传动系统中进行放大阻力来达到需求的效果；通过转动阻力变化调整阻力的大小；进行速度的调整。把阻尼器系统安装到无动力跑步装置系统中进行运行。进行运行。进行运行。


技术研发人员：请求不公布姓名
受保护的技术使用者：北京国承万通信息科技有限公司
技术研发日：2022.01.25
技术公布日：2023/8/4