一种人机复合助力运动装备及多场景使用方法与流程

本发明属于智能体育用品器具、公共全民健身配套设备、适老化体育康养器械、人形机器人适配改造，具体为多场景模块化人机复合助力体育运动装备，依托超导磁变频动力实现全域辅助律动。本发明契合全民健身战略、公共体育服务设施升级、体育产业高质量发展、体卫深度融合、积极应对人口老龄化、人形机器人产业创新升级重点产业发展导向，属于普惠型公共体育器材升级、智能体育装备、人形机器人配套改造创新技术范畴。户外公园、社区现有健身器械全部为纯机械连杆、机械臂结构，无任何辅助运动电机，本发明电机模组可直接加装改造该类设备；室内商超、候车厅、健身馆配套投放按摩、健身类设备，原生搭载全封闭无内置风扇震动电机，散热与场景适配性差。本设备依托成熟人形机器人本体机械架构完成配套适配改造，依靠超导磁变频物理抖震实现人机复合联动的全新成套助力运动体系。技术说明申请人在先已提交并公开的多份专利记载氮气恒温散热电机、分体锁紧式散热电机、闭孔泡棉应用方法等传震减震基础构件，为本技术沿用成熟基础架构单元；并非简单复刻原有结构，而是结合市面室内、户外健身设备真实现状，完成跨领域技术创新、结构改造。现有市面户外健身设备全程无辅助动力电机，室内电机均为密闭腔体，无机身内置导流风扇，现有在先技术仅应用于简易行走支撑、局部震动设备，未针对户外纯机械器械改造设计标准化电机加装模组，未布局机身内置一体化导流风扇的风冷电机方案，也未开发人形机器人配套改造、人机一体复合联动健身体系。本技术将双散热差异化震动电机、接合泡棉模组适配人形仿生躯体架构，新增多向智能滑移、独立分体 u 型弹性伸缩护套、多种人机贴合绑定结构、人形机器人全域兼容体系，形成完整人机复合助力运动装备技术方案，针对现有室内、户外设备真实存在多重缺陷痛点形成全新技术方案，具备独立创造性。

背景技术：

1、结合当前市面产品设备，现有室内商用、户外公共健身器械在动力配置、电机散热、调节结构、配套组件、运营模式层面存在多重不可调和缺陷：

2、户外社区、公园投放的主流公共健身器材全部为纯机械连杆、机械臂结构，无任何用于肌肉舒缓、运动助力的震动电机，仅少数二代智能户外器械搭载自发电电磁阻力机构，仅可增加运动负荷，不具备柔性舒缓抖震功能；该类电磁阻力电机为全封闭壳体设计，内部未设置内置散热风扇，仅依靠外壳散热筋被动自然散热，长时间持续工作绕组热量堆积，磁钢退磁、阻力衰减，仅支持间歇短时使用，无法满足景区、社区全天候高频人流锻炼需求；为实现户外防水防尘，电机壳体无通风开孔，无法引入主动对流散热，散热效率极低。市面上不存在原厂自带辅助震动电机的户外公共健身器械，高龄、体虚人群锻炼完全依靠自身肢体发力，适配性极差。

3、仅室内商超、门店、候车厅投放的按摩椅、震动坐垫、律动仪配备辅助震动电机，该类电机整体采用全封闭密封壳体，电机机身内部未集成导流散热风扇；部分机型仅在电机壳体外部增设外置散热风扇，壳体开设大面积通风孔，该结构仅能外壳表面局部散热，无法对电机腔体内部形成有效对流散热，设备长时间运行极易出现内部积热、过热停机问题，完全无法满足公共场所全天候、长时间连续使用需求。

4、现有技术未采用双散热电机分区搭配架构，无法依据室内、户外两类使用场景灵活匹配对应的散热方案；传统震动电机仅依靠偏心轮产生单一、生硬的机械震动，不具备超导磁助力运动、肌肉舒缓双模式输出能力，难以降低老年人、体虚人群的运动发力门槛，也无法同步舒缓运动，减轻肌体僵硬、疏通人体皮下微循环。

5、垫层方面，传统室内、户外器械仅采用普通开孔海绵、单层橡胶薄垫作为表层静态缓冲衬垫，仅起到防滑接触作用，不具备电机传递磁震动力的功能；无法拆装、单独加装改造现有老旧户外纯机械健身设备。

6、位置调节机构方面，绝大多数公园公益器械仅依靠多档位插销限位，无任何滑块调节结构；仅少数商用室内力量器械配备单一竖向滑轨滑块，仅能固定档位单向调节，不具备前后、左右、上下三维全程无极滑移、任意点位锁紧功能，无配套缓冲弹簧，更无电控自动滑移程序，无法跟随人体抬手、屈膝、弯腰等运动轨迹自适应调整人体贴合位置。

7、商用运营适配性方面，现有投币、扫码付费设备仅局限于室内按摩椅，付费模块仅单独控制电机启停，无法与磁助力系统、自适应滑移机构联动，无法同时覆盖公园免费公益、门店商用付费两类运营模式。

8、拓展配套结构存在全面技术空白，现有设备及专利均未公开可独立拆装、加装于户外纯机械器械的分体式 u 型弹性伸缩挂套组件；也未公开半开放式人形仿生躯壳搭配分段人体工学泡棉实现人机复合协同健身的完整架构。

技术实现思路

1、1、核心动力单元与外包防护结构

2、配套变频抖震助力电机依靠电机输出均匀柔和的低频物理超导磁抖震动力，无硬性冲击，能够舒缓肌肉僵硬、缓解肢体痉挛、疏通人体皮下微循环；电机供电选用 12v、24v直流安全低压，整机采用绝缘塑胶架构，无金属外露，无电磁干扰，符合公共场地全人群使用安全规范。电机额定功率控制在 100w 以内，电机额定功率、转速、机体外形尺寸均可根据设备安装位置、实际使用工况灵活匹配参数调整；电机设置两类分区独立工作、互不干扰的差异化散热结构，针对性适配室内、户外两种完全不同的现有设备基底：

3、（1）氮气密闭内循环散热电机：壳体全密封无散热开孔、无内置风扇，内部填充常压导热氮气恒温散热，整机防水防尘，适配室外公园、景区原有纯机械骑行设备、漫步机、站立平台 24 小时不间断加装，设备可配套设置定时关机模式，解决户外传统电磁阻力电机无主动散热、长期运行过热衰减、原生器械无辅助动力的多重缺陷；

4、（2）内置机身一体化导流风扇风冷对流散热电机：电机壳体内部封装微型导流风扇，配套内部密闭风道，壳体仅预留细密防水微通风缝，依靠内部空气对流换热，适配室内座椅、门店、健身馆设备高频轮换使用；

5、电机可嵌装于闭孔泡棉上部或中部预留容纳腔体，泡棉可选 epe 珍珠棉、xpe、pe、pp、pvc 闭孔发泡材料单层或多层复合成型，泡棉具备防水、隔热、减震、绝缘的特性；依靠设备自重与人体自重双重压合，泡棉与人体紧密贴合，避免震动力悬空流失，保障律动刺激均匀稳定。所有电机内嵌泡棉模组统一标准化通用接口，可任意拆装、互换、加装，便于老旧户外纯机械器械改造、设备维护与多场景适配拓展；设备内部仅少量海绵用作辅助衬垫，海绵不承担核心抖震传导功能。

6、电机与闭孔泡棉组成的模组外部可按需配套外包防护层，外包材质分为三类，依据室内外使用场景灵活选配：露天户外设备选用加厚防水牛津布、高密度橡塑外壳，防雨防晒、抵御粉尘剐蹭；室内门店、商超体验设备搭配耐磨 pvc 薄层，表层平整美观；外包防护层预留滚轮、滑移、挂钩结构避让开孔，不遮挡设备运动功能，整体包裹保护内部电机、泡棉、弹簧、引线构件，优化整机外观，延长设备使用寿命，适配标准化批量生产。

7、整套装置核心动力单元仅由电机搭配闭孔泡棉构成，基础结构、物理原理简洁单一，通过多样化装配形式即可适配各类公共体育器械，一套极简通用模组覆盖全室内外公共健身场景，可直接改造无电机的户外传统器械，为新一代通用型智能公共体育装备创新设计。

8、2、滑移缓冲复合结构与智能电控滑移系统

9、泡棉模组底部可加装多组并联弹簧缓冲组件，弹簧提供柔性回弹支撑；下端配套多向滑块组件，滑块内部设置小型滑移滑轮，滑块具备前后、左右、上下全程无极滑移功能，可在任意位置通过外侧锁紧卡扣、锁紧螺栓完成定位锁止，适配不同身高、体态人群定位需求，滑块可与底部并联弹簧同步装配使用。

10、滑块调节结构具备手动机械调节、智能电控自动调节双模式；设备内部可集成微型电控滑移驱动组件，可通过本机主控程序或手机终端下发指令，驱动滑块总成在轨道内部全自动往复移动、上下位移、前后对位；可跟随人体抬手、摆臂、屈膝、弯腰各类运动轨迹自动调节滑移幅度与行程，智能位移与变频抖震程序联动协同运行，形成智能自适应一体化辅助健身体系，契合智能体育、智慧全民健身产业发展趋势。

11、泡棉模组上方可按需增减大、小规格承压滚轮组件，滚轮表层包覆闭孔泡棉，使用者贴合滚轮自主滚动舒展肢体，搭配电机超导磁抖震形成复合体育运动模式。

12、3、电控与付费配套系统

13、电控调节控制器配备手动旋钮、语音指令、手机终端 app 三种调控模式；设备支持单机独立运行、多机组网集群联动两种工作模式，多台设备同步联动运行时，启停时序、震动频率、振幅全程统一同步，无错位乱震现象；单台控制器可独立管控单组动力模组，也可同步联动多台休闲助力运动椅、户外加装式助力器械协同震动。

14、配套外购成熟投币、扫码付费识别模块，扫码通道对接手机控制链路，投币、扫码触发付费信号后，可同步完成电机启停、震动参数调节、滑块电控位移解锁，计时结束自动切断超导磁抖震输出，适配各类商业体验点位标准化无人值守运营。

15、整机电控系统可对两类散热电机分别配置定时关机模式，针对户外氮气密封电机长时间连续工作工况实现自动断电保护，有效规避电机长期积热衰减问题。

16、4 、多场景实施载体与人形仿生躯壳完整结构

17、本装置整体归属于公共公用体育健身设备，分为大型、中型、中小型多种规格，全部设备可同步适配室内、室外各类公共场地布设；设备整体可拼接连成一体成套投放，亦可单独分拆独立装配成型，适配不同场地空间大小。

18、室外普惠布设场景包含城市公园、社区露天健身区、景区游乐园，场地原生器械全部为纯机械无电机结构，可加装本发明独立 u 型挂套模组、氮气密封电机模组实现辅助运动升级改造，作为对外开放的全民健身点位；

19、室内场景覆盖高铁、地铁、机场、火车站候车室、医院、专业体育健身馆、商圈、沿街实体门店、文体培训机构休息区，商超与沿街门店可划分独立小型体验片区摆放中小型规格整机设备，可供周边居民、过往行人付费扫码体验；设备可独立投放，也可与场馆内原有各类传统健身器械配套装配、协同开展复合体育运动。

20、配套跑步机、户外漫步机、骑行器械可设置 u 型弹性挂套组件，u 型挂套整体采用闭孔泡棉一体成型，前端设置两组挂钩或小挂套，每组挂钩后端装配双向伸缩弹簧，弹簧弹性衔接挂钩与 u 型挂套主体；弹簧可跟随人体跨步、俯仰、摆臂动作双向自适应伸缩回弹，消除刚性挂接束缚，挂套可贴合人体肩颈、腰部，运动过程中同步输出柔性超导磁抖震，舒缓运动产生的肌肉僵硬酸胀。u 型挂套可独立模块化分体生产、单独拆装加装，无需搭配整机使用，低成本改造老旧户外纯机械器械。

21、本装置可拓展配置单人式人形仿生躯壳设备，躯壳整体采用人体等比例分段轮廓，设计为半开放式镂空结构，多处预留通风空隙，避免全封闭结构闷热积汗问题，表层全部采用柔性外包材料，不使用大面积硬质板材；躯壳骨架依托轻质高强度塑胶支撑条、中空橡塑骨架成型，骨架外部包覆分段式闭孔泡棉一体化衬层；泡棉贴合人体一侧严格依照人体工程学肢体弧度塑形，匹配肩、背、腰、腿、头颈自然体态曲线，另一侧轻微包覆机器人仿生骨骼，分段泡棉上下精准对接嵌合，依靠设备自重与人体自重双重贴合，震动无流失、作用均匀柔和。

22、躯壳配套多类柔性扣合绑定组件，用于将分段泡棉衬层、人体与仿生躯壳稳定贴合：

23、弹性绑带结构：适配手臂、腿部大范围肢体环绕捆扎，绑带内置伸缩弹簧，随人体运动自适应伸缩；

24、魔术贴粘贴结构：适配腰背、胸腹大面积衬层，可将泡棉衬层直接粘贴固定于人形仿生外壳表面，拆装便捷、贴合范围可调；

25、卡扣锁紧结构：适配 u 型护套端部、躯干侧边定位点位，对位卡合锁紧。

26、各类绑定组件预留滚轮、滑移、关节活动避让孔洞，不阻碍设备仿生关节带动人体抬腿、扭腰、摆臂、同步行走联动动作；人形仿生躯壳分为两种整机形态，无需拆分肢体模块：

27、其一为固定式座椅人形仿生设备，整体固定安放，靠背上端配套头部 u 型护套组件，仅定点输出柔性抖震，无大范围下蹲弯折动作，占地小巧，适配候车室、门店、商超室内小型体验点位；

28、其二为可弯折蹲坐式人形仿生躯壳设备，躯壳肩、臂、腰、膝各仿生关节配套推拉伸缩支撑杆与驱动电机，推拉伸缩拉杆、关节驱动电机为通用标准传动部件，整机可在直立人形姿态、下蹲落座姿态之间智能切换；使用者背部倚靠贴合、头部贴合上端 u 型护套，人体与仿生躯壳形成人机一体联动载体，设备可借助外部成熟人形机器人智能控制系统下发指令，同步驱动头部护套循环扭动、抬手下压、左右扭臂、侧身弯曲、半蹲蹬腿全套动作，各分区电机同步全域输出超导磁柔性抖震，实现仿生关节主动活动与全域律动舒缓协同助力健身。

29、整个人形仿生躯壳自主行走机构、物体抓取机构、视觉识别传感、人形智能控制大脑，仅借用市面成熟量产人形机器人关节推拉、行走、摆动机械架构，本发明不研发机器人智能算法、高精度伺服系统；创新点集中在人机复合贴合架构、分段人体工学泡棉传震单元、多类型绑定组件的组合适配，区别于工业、服务类人形机器人、穿戴式康复外骨骼设备，二者技术领域、结构组合、功能效果存在本质差异。

30、整套人形仿生设备室内外公共场地通用，室外可作为普惠免费健身点位，室内可投放健身馆、商超、门店付费体验区域，仅单人沉浸式使用；区分于市面单一局部震动、无仿生关节联动、无全场景通用适配的传统健身设备，属于新一代人机复合智能仿生公共体育辅助健身运动装备。