一种负重调节机构及穿戴设备的制作方法

1.本实用新型涉及穿戴产品技术领域，特别涉及一种负重调节机构。本实用新型还涉及一种穿戴设备。


背景技术：

2.随着科技的进步和经济生活的提升，用户对穿戴设备的种类及其功能化的需求越来越高，比如通常穿戴在手腕部位的运动手环等，用户可以通过运动手环记录日常生活中的运动、锻炼、睡眠、部分还有饮食等实时数据，并将记录数据与手机、平板等电子设备同步，起到通过数据指导健康运动、健康生活的作用。
3.传统的运动手环通常只能记录用户数据，无法对用户的运动效果提供主动的实质性帮助。作为改进，目前的部分运动手环上设置有负重功能，主要通过在手环的环形部上挂载负重块的方式实现，从而增加手环的重量，给用户在运动时提供额外的阻力，进而提高运动锻炼效果。
4.然而，现有技术中的运动手环，为了实现明显的负重效果，往往需要在环形部上挂满一圈多个体积较大的负重块，如此导致运动手环的体积过大，用户在运动锻炼过程中容易触碰到负重块，导致动作不便甚至受伤的情况。并且，运动手环的负重块在挂载后一般就固定在环形部上，只要用户佩戴运动手环后，对用户施加的阻力就持续存在，如此就不适用于用户运动间隙休息、运动过程中休息等场景，容易导致用户的佩戴舒适性降低、手腕部位疲劳度增大。另外，在用户没有运动锻炼需要的时候，过大的负重块重量和体积成为携带及存放的负担。
5.因此，如何在实现合理调节运动负重效果的基础上，避免体积、重量过大导致便携性变差，提高用户佩戴体验，是本领域技术人员面临的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种负重调节机构，能够在实现合理调节运动负重效果的基础上，避免体积、重量过大导致便携性变差，提高用户佩戴体验。本实用新型的另一目的是提供一种穿戴设备。
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种负重调节机构，应用于包括有环形部的穿戴设备，包括沿周向设置于所述环形部上的若干个驱动部件、与各所述驱动部件的输出端相连并可旋转的若干个偏心轮、设置于所述环形部上并用于检测其当前运动状态的运动传感器，以及与所述运动传感器信号连接、用于根据其检测结果控制各所述驱动部件驱动各所述偏心轮加速旋转至质心朝向目标方向的运动控制器。
8.优选地，所述运动控制器为用于控制各所述驱动部件驱动各所述偏心轮加速旋转至质心朝向与所述环形部的当前运动方向相反的反向加速器。
9.优选地，所述运动控制器包括用于在所述环形部的运动速度为零时控制各所述驱动部件驱动各所述偏心轮处于怠速运转状态的怠速控制模块。
10.优选地，所述运动控制器还包括用于在所述环形部的运动速度为零保持预设时间后控制各所述驱动部件暂停运转的停机控制模块。
11.优选地，各所述偏心轮的旋转平面均处于所述环形部的径向平面内。
12.优选地，各所述偏心轮沿所述环形部的外圆面均匀分布。
13.优选地，各所述偏心轮在所述环形部的外圆面上沿其厚度方向分布有多层。
14.优选地，各所述驱动部件分别设置于相邻两层所述偏心轮之间，且各所述驱动部件均具有两个输出端，并分别与相邻的所述偏心轮相连。
15.优选地，各所述偏心轮均包括与所述驱动部件的输出端相连的连接部，以及设置于所述连接部的外圆面上、用于使所述偏心轮的质心偏离旋转轴心的负重块。
16.本实用新型还提供一种穿戴设备，包括套设于身体部位上的环形部和设置于所述环形部上的负重调节机构，其中，所述负重调节机构具体为上述任一项所述的负重调节机构。
17.本实用新型所提供的负重调节机构，主要包括驱动部件、偏心轮、运动传感器和运动控制器。其中，驱动部件设置在穿戴设备的环形部上，并且沿环形部的周向方向设置，一般同时设置有多个。偏心轮也设置在环形部上，一般同时设置有多个，并且分别与各个对应的驱动部件的输出端相连，主要用于在驱动部件的动力驱动下进行旋转运动。运动传感器设置在环形部上，主要用于检测环形部的当前运动状态，以判断环形部的运动方向、运动速度等运动状态参数。运动控制器与运动传感器保持信号连接，主要用于接收运动传感器的检测数据，并在用户的身体部位带动环形部运动时，根据检测数据中的环形部的当前运动方向，控制各个驱动部件驱动各个偏心轮进行加速旋转，以在用户身体部位的该方向运动过程中，使得各个偏心轮的质心旋转至朝向目标方向，而该目标方向与环形部的当前运动方向之间存在一定夹角。如此，当用户佩戴穿戴设备进行运动锻炼时，通过运动传感器实时检测环形部的运动状态，即检测出用户佩戴部位的运动状态，然后通过运动控制器分析用户佩戴部位的当前运动方向，最后通过各个驱动部件驱动各个偏心轮加速旋转至质心朝向目标方向。期间，由于驱动部件驱动各个偏心轮加速旋转时，偏心轮受到主要由驱动部件提供的迅速增大的向心力(形成旋转运动)，如此，偏心轮也对驱动部件和安装驱动部件的环形部施加一个迅速增大的反作用力，该反作用力的方向即为目标方向，由于目标方向与用户佩戴部位的当前运动方向存在一定夹角，当两者方向整体相反时该反作用力对用户佩戴部位产生阻力效果，当两者方向整体相同时该反作用力对用户佩戴部位产生推力效果，因此能够在实现合理调节运动负重效果的基础上，避免体积、重量过大导致便携性变差，提高用户佩戴体验。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
20.图2为驱动部件与偏心轮的安装结构示意图。
21.图3为偏心轮的旋转方向控制示意图。
22.其中，图1—图3中：
23.环形部—1，驱动部件—2，偏心轮—3，运动传感器—4，运动控制器—5；
24.连接部—31，负重块—32。
具体实施方式
25.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.请参考图1，图1为本实用新型所提供的一种具体实施方式的整体结构示意图。
27.在本实用新型所提供的一种具体实施方式中，负重调节机构主要包括驱动部件2、偏心轮3、运动传感器4和运动控制器5。
28.其中，驱动部件2设置在穿戴设备的环形部1上，并且沿环形部1的周向方向设置，一般同时设置有多个。该驱动部件2具体可采用驱动电机等。
29.偏心轮3也设置在环形部1上，一般同时设置有多个，并且分别与各个对应的驱动部件2的输出端相连，主要用于在驱动部件2的动力驱动下进行旋转运动。
30.运动传感器4设置在环形部1上，主要用于检测环形部1的当前运动状态，以判断环形部1的运动方向、运动速度等运动状态参数。
31.运动控制器5与运动传感器4保持信号连接，主要用于接收运动传感器4的检测数据，并在用户身体部位带动环形部1运动时，根据检测数据中的环形部1的当前运动方向控制各个驱动部件2驱动各个偏心轮3进行加速旋转，以在用户身体部位的该方向运动过程中，使得各个偏心轮3的质心旋转至朝向目标方向，而该目标方向与环形部1的当前运动方向之间存在一定夹角。
32.如此，本实施例所提供的负重调节机构，当用户佩戴穿戴设备进行运动锻炼时，通过运动传感器4实时检测环形部1的运动状态，即检测出用户佩戴部位的运动状态，然后通过运动控制器5分析用户佩戴部位的当前运动方向，最后通过各个驱动部件2驱动各个偏心轮3加速旋转至质心朝向目标方向。期间，由于驱动部件2驱动各个偏心轮3加速旋转时，偏心轮3受到主要由驱动部件2提供的迅速增大的向心力(形成旋转运动)，如此，偏心轮3也对驱动部件2和安装驱动部件2的环形部1施加一个迅速增大的反作用力，该反作用力的方向即为目标方向，由于目标方向总体上与用户佩戴部位的当前运动方向存在一定夹角，当两者方向整体相反时该反作用力对用户佩戴部位产生阻力效果，当两者方向整体相同时该反作用力对用户佩戴部位产生推力效果，因此，本实施例所提供的反加速负重机构，能够在实现合理增加运动阻力的基础上，避免体积、重量过大导致便携性变差，提高用户佩戴体验。
33.一般的，若要实现增大用户佩戴部位受到的负重效果(即阻力效果)，反作用力的目标方向总体上需要与用户佩戴部位的当前运动方向处于反向状态，即目标方向与环形部1的当前运动方向之间的夹角处于(90
°
，180
°
]的范围区间内；反之，若要实现减小用户佩戴部位受到的负重效果(即推力效果)，目标方向总体上需要与用户佩戴部位的当前运动方向处于同向状态，即目标方向与环形部1的当前运动方向之间的夹角处于[0
°
，90
°
)的范围区
间内。
[0034]
如图3所示，图3为偏心轮3的旋转方向控制示意图。
[0035]
在关于运动控制器5的一种优选实施例中，为尽量保证对用户佩戴部位形成足够的运动阻力效果，本实施例中的运动控制器5具体为反向加速器。具体的，该反向加速器主要用于控制各个驱动部件2驱动对应的偏心轮3加速旋转至质心朝向与环形部1的当前运动方向恰好相反，即偏心轮3的质心朝向与用户佩戴部位的当前运动方向恰好相反，或者偏心轮3的质心朝向与用户佩戴部位的当前运动方向呈180
°
夹角。比如，用户手腕当前向上摆臂，则偏心轮3迅速摆动至质心向下的角度。当然，偏心轮3的质心朝向与用户佩戴部位的当前运动方向也可以处于其余夹角，比如135
°
等，此时若用户手腕当前向上摆臂，则偏心轮3迅速摆动至质心朝向左下或右下的角度。
[0036]
当然，运动控制器5还可以为正向加速器，即用于控制各个驱动部件2驱动对应的偏心轮3加速旋转至质心朝向与环形部1的当前运动方向恰好相同，比如，用户手腕当前向上摆臂，则偏心轮3迅速摆动至质心向上的角度。如此设置，能够尽量保证对用户佩戴部位形成足够的运动推力效果。
[0037]
进一步的，考虑到用户在进行运动锻炼时，经常需要进行抽空休息，针对此，本实施例在运动控制器5中增设了怠速控制模块。具体的，该怠速控制模块与运动传感器4保持信号连接，当运动传感器4检测到当前环形部1的运动速度为零时，即控制各个驱动部件2驱动对应的偏心轮3处于怠速运转状态，比如低速匀速旋转等。如此设置，用户在运动间隙中停歇时，各个偏心轮3处于怠速运转状态，周向分布的各个偏心轮3对环形部1的反作用力基本互相抵消，难以对佩戴部位形成明显的阻力效果，因此用户佩戴部位得到短暂放松、休息。
[0038]
更进一步的，考虑到用户在将运动手环取下后放置时，若偏心轮3怠速运转时间过长则容易浪费电池电量，针对此，本实施例在运动控制器5中增设了停机控制模块。具体的，该停机控制模块也与运动传感器4保持信号连接，主要用于在检测到环形部1的运动速度为零且保持预设时间后，比如保持10～30秒等，控制驱动部件2暂停运转，使得偏心轮3停止怠速运转，从而节省电池电量。
[0039]
在关于偏心轮3的一种优选实施例中，为保证偏心轮3对环形部1施加的反作用力尽量作用到环形部1的径向上，各个偏心轮3的旋转平面均处于环形部1的径向平面内。如此设置，各个偏心轮3的轴向即垂直于环形部1的径向平面，各个偏心轮3在加速旋转时对环形部1施加的反作用力与用户佩戴部位对环形部1施加的驱动力基本均处于环形部1的径向平面内。
[0040]
进一步的，为提高对用户佩戴部位的运动阻力效果，在本实施例中，各个偏心轮3沿着环形部1的外圆面均匀分布。并通过外壳进行密封。一般的，偏心轮3可同时设置8～16个，数量越多，形成的运动阻力效果越明显，运动阻力效果越均衡。
[0041]
不仅如此，为进一步提高对用户佩戴部位的运动阻力效果，在本实施例中，各个偏心轮3在环形部1的外圆面上沿其厚度方向(或轴向方向)分布有多层，比如2～4层等。如此设置，各层偏心轮3对用户佩戴部位所形成的运动阻力效果将是层次分布的，并覆盖用户佩戴部位的一定宽度区域，能够在提高运动阻力效果的同时，提高用户佩戴舒适度。
[0042]
接上述，当各个偏心轮3在环形部1的外圆面上层次分布时，为便于驱动部件2对各
个偏心轮3的动力输出，在本实施例中，各个驱动部件2也在环形部1的外圆面上呈层次分布，且各层驱动部件2分别分布在相邻两层偏心轮3之间。如此设置，单个驱动部件2即可同时沿轴向两端同时连接两个偏心轮3，实现单对多输出，从而提高各个偏心轮3的旋转运动同步性。
[0043]
如图2所示，图2为驱动部件2与偏心轮3的安装结构示意图。
[0044]
另外，在关于偏心轮3的一种优选实施例中，该偏心轮3主要包括连接部31和负重块32。其中，连接部31主要用于与驱动部件2的输出端相连，一般呈轴状或柱状，比如，连接部31可与驱动电机的输出轴相连等，以在驱动部件2的动力输出下进行旋转。负重块32设置在连接部31的外圆面上，一般呈弧形块状或其余形状，其质量较大，并显著大于连接部31的质量，主要用于使偏心轮3的质心沿径向朝外偏移，以使质心偏离旋转轴心一定距离。如图示，负重块32使偏心轮3的质心偏移至p点，而偏心轮3的旋转中心为o点，从o点至p点的方向即为偏心轮3的质心朝向。
[0045]
本实施例还提供一种穿戴设备，主要包括用于套设在身体部位上的环形部1和设置在环形部1上的负重调节机构，其中，该负重调节机构的具体内容与上述相关内容相同，此处不再赘述。需要说明的是，本实施例所提供的负重调节机构，尤其适用于运动手环，即套设在手腕部位的穿戴设备，但同时也可以适用于指环、臂环、腰环、脚环等套设在身体其余部位且也需要调节负重效果的穿戴设备，比如以腰环为例，同样可以通过上述负重调节机构调节用户的腰部在旋转腰环时受到的负重效果，提高运动锻炼体验。
[0046]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。