一种力量训练器械控制方法、装置及力量训练器械与流程

1.本发明涉及力量训练器械领域，尤其是涉及一种力量训练器械控制方法、装置及力量训练器械。


背景技术：

2.随着社会不断进步，人们生活水平得到了大幅度提升，人们对运动健身也越来越重视。力量训练器械控制作为一种常见的健身器材，在使用时，控制电机输出力矩作为牵引拉力组件回收的负载力，使用人员通过拉动传动机构上的拉力组件产生与该负载力方向相反的拉力，以此实现力量训练。
3.传统的力量训练器械通常只能训练肌肉的等张收缩，训练效果较差。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种力量训练器械控制方法、装置及力量训练器械，能够实现肌肉等速收缩的训练，提高训练效果。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种力量训练器械控制方法，所述力量训练器械包括拉力组件和电机，所述电机通过所述拉力组件输出力矩；
6.所述力量训练器械控制方法包括以下步骤：
7.监测所述拉力组件是否存在拉力，若是，则获取电机的实时转速；
8.根据预设的第一转速和所述实时转速的差值，获取所述电机的目标力矩；
9.将所述电机的输出力矩调整为所述目标力矩，使所述电机按照预设的第一转速转动。
10.可选的，获取所述电机的目标力矩的步骤包括：
11.按照以下方式，计算电机的目标力矩：
12.t1＝k(v
1-v2)
13.其中，t1为电机的目标力矩，v1为第一转速，v2为电机的实时转速，k为力矩计算系数。
14.可选的，将所述电机的输出力矩调整为所述目标力矩的步骤包括：
15.若所述第一转速大于所述实时转速，将所述电机的输出力矩调整为与所述拉力方向相同的所述目标力矩；
16.若所述第一转速小于所述实时转速，将所述电机的输出力矩调整为与所述拉力方向相反的所述目标力矩。
17.可选的，还包括以下步骤：
18.获取所述拉力组件的被拉出长度；其中，所述被拉出长度为所述拉力组件的自由端相对于初始位置的距离；
19.当所述被拉出长度大于设定阈值，且监测到所述拉力组件不存在拉力时，将所述电机的输出力矩调整为回卷力矩。
20.可选的，所述回卷力矩为第一时刻之后各时刻的输出力矩累加值除以回卷时间得到的力矩值；其中，第一时刻为拉力组件的被拉出长度超过设定阈值的时刻，所述回卷时间为第一时刻至停止拉动时刻的时间差。
21.可选的，所述力量训练器械还包括底座；
22.所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机和所述第二电机对称固定在所述底座的两端；
23.所述拉力组件包括第一拉力组件和第二拉力组件，所述第一拉力组件的第一端与所述第一电机的转轴连接，所述第二拉力组件的第一端与所述第二电机的转轴连接。
24.可选的，所述力量训练器械包括握持件；所述握持件与所述拉力组件的一端连接。
25.可选的，所述第一拉力组件的第二端与所述握持件的第一端连接，所述第二拉力组件的第二端与所述握持件的第二端连接。
26.可选的，所述握持件包括第一握持件和第二握持件，所述第一握持件与所述第一拉力组件的第二端连接，所述第二握持件与所述第二拉力组件的第二端连接。
27.第二方面，本技术实施例提供了一种力量训练器械控制装置，所述力量训练器械包括拉力组件和电机，所述电机通过所述拉力组件输出力矩；
28.所述力量训练器械控制装置包括：
29.拉力监测模块，用于监测所述拉力组件是否存在拉力，若是，则获取电机的实时转速；
30.目标力矩获取模块，用于根据预设的第一转速和所述实时转速的差值，获取所述电机的目标力矩；
31.电机控制模块，用于将所述电机的输出力矩调整为所述目标力矩，使所述电机按照预设的第一转速转动。
32.第三方面，本技术实施例提供了一种力量训练器械，包括：拉力组件、电机和电机驱动器；所述电机驱动器用于驱动所述电机对所述拉力组件输出力矩；
33.所述电机驱动器包括处理器和存储器；
34.所述存储器用于存储一个或多个程序；
35.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述处理器实现如上述任一项所述的力量训练器械控制方法。
36.可选的，还包括交互设备；
37.所述交互设备用于获取用户输入的训练参数。
38.在本技术实施例中，通过监测拉力组件是否存在拉力，判断用户是否开始锻炼，当用户开始锻炼时，通过获取电机的实时转速，根据第一转速和实时转速的差值，计算电机的目标力矩并通过调整电机的输出力矩，使得电机始终按照预设的第一转速进行转动，从而使力量训练器械能够实现肌肉等速收缩的训练，提高训练效果。
39.为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
40.图1为本发明一个示例性的实施例所述力量训练器械控制方法的应用场景；
41.图2为本发明一个示例性的实施例中一种力量训练器械控制方法的流程图；
42.图3为本发明一个示例性的实施例中一种力量训练器械控制装置的结构示意图；
43.图4为本发明一个示例性的实施例中一种力量训练器械的结构示意图。
具体实施方式
44.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例方式作进一步地详细描述。
45.应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术实施例保护的范围。
46.在本技术实施例使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术实施例。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
47.下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.本技术实施例所述力量训练器械控制方法及装置可以应用在如图1所示的力量训练器械上。其中，力量训练器械包括拉力组件10、电机(图未示)、握持件20和底座30，拉力组件10一端与电机转轴连接，拉力组件10的另一端(自由端)与握持件20连接，电机设置在底座30内部，电机转动时通过拉力组件10输出力矩。电机转动时输出的力矩在拉力组件10上产生的力作为训练负载，与用户作用在拉力组件10自由端的拉力方向相反，从而达到锻炼肌肉的目的。
49.在一个实施例中，握持件20为横杆，电机包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机对称固定在底座30的两端；拉力组件10包括第一拉力组件和第二拉力组件，第一拉力组件的一端与第一电机的转轴连接，另一端与横杆的第一端连接。第二拉力组件的第一端与第二电机的转轴连接，第二拉力组件的第二端与横杆的第二端连接。
50.在另一个实施例中，握持件20为握把，力量训练器械包括第一握把和第二握把，电机包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机对称固定在底座30的两端；拉力组件10包括第一拉力组件和第二拉力组件，第一拉力组件的一端与第一电机的转轴连接，另一端与第一握把连接；第二拉力组件的第一端与第二电机的转轴连接，第二拉力组件的第二端与第二握把连接。
51.如图2所示，本技术实施例提供了一种力量训练器械控制方法，包括以下步骤：
52.步骤s1：监测所述拉力组件是否存在拉力，若是，则获取电机的实时转速；
53.拉力组件为力量训练器械上供用户施加外部作用力并产生一定位移的部件。在一个实施例中，拉力组件可以是拉力带或拉绳。
54.监测拉力组件是否受到拉力可以通过设置在拉力组件一端的力矩传感器或其它
拉力检测设备得到；其中，当拉力组件未检测到拉力时，电机为关闭状态，转速为零；当监测到拉力组件存在拉力时，判断用户已开始锻炼，此时，获取电机的实时转速。
55.电机的实时转速可以通过设置在电机上的转速检测装置获取。所述转速检测装置可以是转速传感器、转速测量电路或其他可用于检测电机转速的仪器或设备。在本技术实施例中，通过设置在电机上的编码器检测电机的实时转速。
56.步骤s2：根据预设的第一转速和所述实时转速的差值，获取所述电机的目标力矩；
57.第一转速可以为用户预先设置的速度值，其具体数值可以根据用户的实际锻炼情况和训练方案确定。在一个实施例中，第一转速设置为0，此时，用户拉动拉力组件较为费力，绳子的运动速度几乎为0；在另一个实施例中，第一转速设置为1，此时，用户拉动拉力组件稍为轻松。根据用户锻炼的喜好设定不同的第一转速，以得到不同的训练体验。
58.等速训练是指肌肉在收缩训练时，让阻力源根据用户的发力动态调整机器的阻力，从而让用户无论使用多大的力，都保持运动速度为匀速，等速训练在运动康复领域被认为是很好的肌力训练方法。但是，实际锻炼过程中，由于用户对拉力组件施加的拉力可能发生变化，使得电机转速发生改变，为保障电机始终按照第一转速进行转动，可以根据用户施加的拉力对电机的输出力矩进行相应的调整，使得用户始终保持等速模式进行锻炼，提高训练效果。
59.目标力矩为根据电机的第一转速和实时转速的差值计算得到的电机输出力矩的目标调整值。
60.步骤s3：将所述电机的输出力矩调整为所述目标力矩，使所述电机按照预设的第一转速转动；
61.当电机的实时转速小于预设的第一转速时，可以通过令电机向拉力组件输出与拉力方向一致的目标力矩以增大电机转速，当电机的实时转速大于预设的第一转速时，可以通过令电机向拉力组件输出与拉力方向相反的目标力矩以减小电机转速，从而使所述电机始终按照预设的第一转速转动。
62.在本技术实施例中，通过监测拉力组件是否存在拉力，判断用户是否开始锻炼，当用户开始锻炼时，通过获取电机的实时转速，根据第一转速和实时转速的差值，计算电机的目标力矩并通过调整电机的输出力矩，使得电机始终按照预设的第一转速进行转动，从而使力量训练器械能够实现肌肉等速收缩的训练，提高训练效果。
63.当用户在锻炼过程中停下来休息时，此时，力量训练器械在检测到拉力组件不存在拉力时往往会输出回卷力矩以回收拉力组件，用户不得不继续对拉力组件施加作用以抵抗回卷力矩，消耗用户体力。因此，针对上述问题，在一个实施例中，所述力量训练器械控制方法还包括以下步骤：
64.获取所述拉力组件的被拉出长度；
65.当所述被拉出长度大于设定阈值，且监测到所述拉力组件不存在拉力时，将所述电机的输出力矩调整为回卷力矩；
66.被拉出长度为所述拉力组件的自由端相对于初始位置的距离；其中，自由端的初始位置即为拉力组件没有受到外力作用时所在的位置。
67.在一个实施例中，被拉出长度可以通过对该时间段的电机的转速进行积分得到；在另一个实施例中，被拉出长度可以通过在拉力组件的一端设置位置传感器，通过获取位
置传感器检测到的拉力组件的位置得到。
68.设定阈值用于确定用户锻炼是否已超过预设行程，设定阈值可以根据用户的实际锻炼情况或对应的锻炼项目确定。在一个实施例中，设定阈值可以是10厘米。根据用户锻炼是否已超过预设行程结合拉力组件的拉力情况，从而确定用户的锻炼状态。
69.具体地，在拉力组件的被拉出长度大于设定阈值，且监测到所述拉力组件不存在拉力时，判断当前属于用户锻炼的释放阶段(即拉力组件处于回收状态)，由于不同用户的身体素质不同，能够承受的力量大小不同，本技术实施例的回卷力矩根据不同用户的拉力情况确定，可以保证电机输出的回卷力矩为该用户可以承受的力，避免在训练过程中对用户造成伤害。
70.当拉力组件的被拉出长度大于设定阈值，但监测到拉力组件存在拉力时，判断用户仍未结束锻炼，此时，执行步骤s1-s3，控制力量训练器械保持等速模式运行。
71.当拉力组件的被拉出长度被拉出长度小于设定阈值时，判断用户未结束锻炼；此时，当监测到拉力组件存在拉力，则直接执行步骤s1-s3，控制力量训练器械保持等速模式运行，保障训练效果；当监测到拉力组件不存在拉力时，则判断用户处于中途休息状态，此时，控制电机停止输出力矩，使拉力组件保持当前状态不动。
72.回卷力矩用于实现拉力组件的缓慢回收，回卷力矩可根据当前拉力组件的拉伸情况和电机的实时转速确定。
73.在一个实施例中，所述回卷力矩为第一时刻之后各时刻的输出力矩累加值除以回卷时间得到的力矩值；其中，第一时刻为拉力组件的被拉出长度超过设定阈值的时刻，所述回卷时间为第一时刻至停止拉动时刻的时间差。
74.该回卷力矩根据不同用户的拉力情况确定，从而保证电机输出的回卷力矩为该用户可以承受的力，避免在训练过程中对用户造成伤害。
75.通过实时监测拉力组件的被拉出长度，在拉力组件的被拉出长度大于设定阈值，且监测到所述拉力组件不存在拉力时，判断当前属于用户锻炼的释放阶段(即拉力组件处于回收状态)，根据不同用户的拉力情况确定回卷力矩，从而保证电机输出的回卷力矩为该用户可以承受的力，避免在训练过程中对用户造成伤害，通过控制电机输出回卷力矩，实现拉力组件的自动回收。
76.在一个实施例中，将所述电机的输出力矩调整为所述目标力矩的步骤包括：
77.若所述第一转速大于所述实时转速，将所述电机的输出力矩调整为与所述拉力方向相同的所述目标力矩；
78.若所述第一转速小于所述实时转速，将所述电机的输出力矩调整为与所述拉力方向相反的所述目标力矩。
79.其中，电机的目标力矩按照以下方式，计算得到：
80.t1＝k(v
1-v2)
81.其中，t1为电机的目标力矩，v1为第一转速，v2为电机的实时转速，k为力矩计算系数。
82.力矩计算系数将转速转换为输出力矩的计算系数，可根据电机的具体性能和实际运行情况确定。
83.通过实时监测电机的实时转速，并根据实时转速与第一转速的差值动态调整电机
的输出力矩，从而保障力量训练器械始终工作在等速模式下，提高训练效果。
84.在一个实施例中，在将所述电机的输出力矩调整为回卷力矩的步骤之后，还包括：
85.根据所述拉力组件的被拉出长度，判断所述拉力组件的自由端是否已返回初始位置；
86.若是，则控制所述电机停止输出力矩。
87.当拉力组件的自由端是否已返回初始位置，判断力量训练器械已完成复位，控制电机停止输出力矩，节约电能。
88.如图3所示，本技术实施例还提供了一种力量训练器械控制装置，所述力量训练器械包括拉力组件和电机，所述电机通过所述拉力组件输出力矩；
89.所述力量训练器械控制装置包括：
90.拉力监测模块1，用于监测所述拉力组件是否存在拉力，若是，则获取电机的实时转速；
91.目标力矩获取模块2，用于根据预设的第一转速和所述实时转速的差值，获取所述电机的目标力矩；
92.电机控制模块3，用于将所述电机的输出力矩调整为所述目标力矩，使所述电机按照预设的第一转速转动。
93.需要说明的是，上述实施例提供的力量训练器械控制装置在执行力量训练器械控制方法时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分为不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的力量训练器械控制装置与力量训练器械控制方法属于同一构思，其体现实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
94.如图4所示，本技术实施例还提供了一种力量训练器械，包括：拉力组件100、电机200和电机驱动器300；
95.电机驱动器300包括存储器301和处理器302；
96.存储器301，用于存储一个或多个程序；
97.当所述一个或多个程序被所述处理器302执行，使得所述处理器302实现如上述任一项所述的力量训练器械控制方法。
98.具体地，拉力组件100的第一端与电机200转轴连接，电机驱动器300驱动电机200转动对拉力组件100输出力矩，电机200转动时输出的力矩在拉力组件100上产生的力作为训练负载，与用户作用在拉力组件100自由端的拉力方向相反，从而达到锻炼肌肉的目的。
99.在一个实施例中，力量训练器械还包括握持件、底座和交互设备，所述握持件与所述拉力组件的一端连接，电机200包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机对称固定在所述底座的两端，所述交互设备用于获取用户输入的训练参数。
100.在一个实施例中，握持件为横杆，拉力组件100包括第一拉力组件和第二拉力组件，第一拉力组件的一端与第一电机的转轴连接，另一端与横杆的第一端连接。第二拉力组件的第一端与第二电机的转轴连接，第二拉力组件的第二端与横杆的第二端连接。
101.在另一个实施例中，握持件包括第一握把和第二握把，拉力组件100包括第一拉力组件和第二拉力组件，第一拉力组件的一端与第一电机的转轴连接，另一端与第一握把连接；第二拉力组件的第一端与第二电机的转轴连接，第二拉力组件的第二端与第二握把连
接。
102.具体地，拉力组件可以为拉力带或拉绳，所述交互设备可以为触摸屏，也可以为采用按键控制或app控制的其它具备交互功能的仪器或设备。
103.本技术实施例所述力量训练器械控制方法、装置和力量训练器械，通过使用电机作为阻力源，通过调整电机的输出力矩即可实现力量训练器械输出阻力的调整，无需频繁更换配重块，更加轻便，力量训练器械相比较传统的等速训练设备，成本更低，具有较高的经济效益。
104.本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。