基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪及其控制方法与流程

本发明涉及健身器材，具体为基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪及其控制方法。

背景技术：

1、当前市场上的游泳训练设备在健身、竞技训练及康复锻炼等应用中具有一定的实用价值，但仍存在诸多技术缺陷，限制了训练的真实感与个性化适应性。传统的阻力调节方式主要依赖机械配重或气压装置，这些系统虽然可以提供一定程度的阻力调节，但无法根据用户的实际动作强度进行动态调整，导致训练过程中阻力匹配度较低，影响训练效果。

2、现有设备在模拟水阻特性方面存在较大局限性。水流环境具有高度动态性，不同泳姿对应的水流特征存在显著差异，而传统设备的阻力曲线通常是固定的，无法精准模拟自由泳、蝶泳等不同泳姿的真实水流变化。这种不足不仅影响了训练的有效性，也难以满足高水平游泳运动员对专项训练的需求。

3、当前游泳训练设备普遍缺乏智能数据反馈机制，无法对用户的施力强度、运动速度、阻力变化等关键参数进行实时量化分析，这使得训练者难以精准评估自己的表现，也不利于教练或康复师制定针对性的训练方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪及其控制方法，解决了训练强度难以精确控制的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，包括：支撑框架，设有高度调节机构和安全固定带，所述高度调节机构滑动在支撑框架上，所述高度调节机构与安全固定带固定连接；

3、液压阻力单元，其设置在高度调节机构与安全固定带连接，由液压缸、比例控制阀、蓄能器及油路管道组成；

4、传感器模块，所述传感器模块设置在支撑框架上，包括用于检测拉力的应变片传感器和用于检测位移的霍尔效应传感器；

5、控制模块，所述控制模块为操作面板固定在支撑框架上，所述控制模块与传感器模块连接，被配置为执行以下操作：

6、接收用户选择的泳姿模式；

7、基于传感器数据计算实时目标阻力值；

8、通过比例-积分-微分pid算法调整比例阀开度。

9、优选的，所述应变片传感器和霍尔效应传感器均设置在支撑框架上，所述应变片传感器和霍尔效应传感器与控制模块电连接。

10、优选的，所述液压阻力单元还包括温度补偿模块，用于根据液压油温度修正阻力输出值。

11、优选的，所述液压缸和比例控制阀连接，所述液压缸的输出端和蓄能器连接，所述液压缸通过油路管道和温度补偿模块连接。

12、优选的，所述控制模块预存至少6种泳姿模式，每种模式对应不同的pid参数组合。

13、优选的，所述控制模块包括无线通信模块，用于与外部智能设备连接，实现训练数据的实时传输、远程控制及个性化训练方案的云端优化。

14、优选的，所述安全固定带采用高强度复合材料制成，具备自动调节松紧功能，以适应不同用户体型，并在检测到异常拉力大于400n持续2秒时触发紧急释放机制，确保用户安全。

15、优选的，所述支撑框架采用6061铝合金或碳纤维材料制成，具有抗腐蚀、防水特性，并通过模块化设计实现便携拆装，以适应家庭健身和专业训练场景。

16、健身仪的控制方法，包括以下步骤：

17、获取用户生物特征数据身高、体重；

18、根据生物特征数据与所选泳姿模式生成初始参数；

19、在训练过程中动态修正pid系数，使阻力误差小于5％。

20、优选的，所述方法包括：

21、采集用户训练过程中的施力曲线、阻力响应曲线及运动轨迹，并基于历史训练数据优化pid参数调整策略，提升训练阻力的匹配度和个性化适应性；

22、在训练结束后生成详细训练报告，包含平均功率、划水效率、阻力变化趋势至少12项数据指标，以供用户分析和调整训练策略。

23、本发明提供了基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪及其控制方法。具备以下有益效果：

24、1、本发明采用液压闭环控制系统，通过传感器实时监测用户的拉力、位移和速度，并结合pid算法动态调节比例阀开度，确保阻力始终与用户动作匹配，训练过程中阻力不再是固定的，而是能精准响应每一次发力变化。相比传统机械配重或气压式装置的被动阻力调节，做到了个性化适配，解决了训练强度难以精确控制的问题。

25、2、本发明采用流体动力学建模方法，本发明根据不同泳姿的力学特性设定阻力计算公式，并结合多种传感器数据动态修正，实现更接近真实水流的阻力反馈，相较于传统设备固定阻力曲线的单一调节方式，这种基于运动状态实时计算的水阻模拟方式，让自由泳、蝶泳、仰泳各类泳姿的训练体验更逼真，彻底改变了传统训练设备缺乏水流动态特性的短板。

26、3、本发明不仅实时采集拉力、速度、功率核心数据，还能基于历史训练记录优化后续阻力参数，帮助用户精细化调整训练方案。传统设备往往缺乏数据监测能力，训练效果难以量化，本系统则通过智能算法分析用户表现，让训练不再是“凭感觉”，而是更具科学依据，提高训练效率和精准度。

1.基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，包括：支撑框架（1），设有高度调节机构（101）和安全固定带（102），所述高度调节机构（101）滑动在支撑框架（1）上，所述高度调节机构（101）与安全固定带（102）固定连接；

2.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述应变片传感器（301）和霍尔效应传感器（302）均设置在支撑框架（1）上，所述应变片传感器（301）和霍尔效应传感器（302）与控制模块（4）电连接。

3.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述液压阻力单元（2）还包括温度补偿模块，用于根据液压油温度修正阻力输出值。

4.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述液压缸（201）和比例控制阀（202）连接，所述液压缸（201）的输出端和蓄能器（203）连接，所述液压缸（201）通过油路管道（204）和温度补偿模块连接。

5.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述控制模块（4）预存至少6种泳姿模式，每种模式对应不同的pid参数组合。

6.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述控制模块（4）包括无线通信模块，用于与外部智能设备连接，实现训练数据的实时传输、远程控制及个性化训练方案的云端优化。

7.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述安全固定带（102）采用高强度复合材料制成，具备自动调节松紧功能，以适应不同用户体型，并在检测到异常拉力大于400n持续2秒时触发紧急释放机制，确保用户安全。

8.根据权利要求1所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，所述支撑框架（1）采用6061铝合金或碳纤维材料制成，具有抗腐蚀、防水特性，并通过模块化设计实现便携拆装，以适应家庭健身和专业训练场景。

9.健身仪的控制方法，应用于权利要求1-8所述的基于液压阻力调节的游泳模拟健身仪，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的健身仪的控制方法，其特征在于，所述方法包括：