專利名稱：一種利用電動(dòng)控制的木人樁及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種針對(duì)中國(guó)武術(shù)的健身器材結(jié)構(gòu)的控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及木人樁及其 控制方法，具體涉及一種利用電動(dòng)控制的木人樁及其控制方法。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的針對(duì)中國(guó)武術(shù)的健身器材如刀、槍這樣的兵器類器材，由于使用時(shí)所 需空間大、以及缺乏安全性方面的缺點(diǎn)致其使用范圍越來越小，而同樣作為針對(duì)中國(guó)武術(shù) 的健身器材的木人樁，其具有靜止?fàn)畹恼加每臻g小且安全性能高的特點(diǎn)已經(jīng)越來越成為中 國(guó)武術(shù)的健身器材的發(fā)展趨勢(shì)?，F(xiàn)在使用的木人樁都是由支座、在支座上可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)筒以 及轉(zhuǎn)筒上方的同一高度分布兩個(gè)徑向凸出的條狀木人臂以及在轉(zhuǎn)筒下方分布一個(gè)徑向凸 出的條狀木人臂，通過使用者的手臂攻擊部位擊打這三個(gè)條狀木人臂時(shí)，木人臂帶動(dòng)支架 上的轉(zhuǎn)筒旋轉(zhuǎn)到不同位置，以便配合使用者的變換攻擊招式來進(jìn)行健身。但是，現(xiàn)在使用的木人樁卻缺乏使用者和木人樁之間的互動(dòng)性和擊打的實(shí)際效果 監(jiān)測(cè)裝置，木人樁只能被動(dòng)地接受使用者的擊打，擊打者無法在擊打過程中準(zhǔn)確判斷自己 的擊中部位是否準(zhǔn)確和具體擊中該部位的次數(shù)，缺乏互動(dòng)性導(dǎo)致中國(guó)武術(shù)所需要的攻守兼 備這樣的健身效果不能完全發(fā)揮出來，而無法確定擊打效果，從而不能真正達(dá)到通過木人 樁來評(píng)估使用者練習(xí)的真實(shí)水平。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用電動(dòng)控制的 木人樁及其控制方法，通過曲軸電機(jī)和主軸電機(jī)來驅(qū)動(dòng)該木人樁的木人臂構(gòu)造攻守兼?zhèn)涞?格斗方式，以實(shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度下的仿真互動(dòng)性格斗方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套 筒內(nèi)被攻擊部位安裝的壓力傳感器或者限位開關(guān)，其信號(hào)被其可編程邏輯控制器PLC處理 后送往觸摸顯示屏，顯示使用者被打擊數(shù)和打擊數(shù)，這樣的電動(dòng)控制的木人樁及其控制方 法導(dǎo)致中國(guó)武術(shù)所需要的攻守兼?zhèn)溥@樣的健身效果能完全發(fā)揮出來，且通過觸摸顯示屏能 確定擊打效果，從而真正達(dá)到通過該木人樁來評(píng)估使用者練習(xí)的真實(shí)水平。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種利用電動(dòng)控制的木人樁，包括支座60、轉(zhuǎn)筒9和轉(zhuǎn)筒9上方的同一高度分布的 兩個(gè)徑向凸出的第一條狀木人臂28和第二條狀木人臂29、以及在轉(zhuǎn)筒下方分布的一個(gè)徑 向凸出的第三條狀木人臂30所組成的條狀木人臂組，所述的支座60上部為支撐板上板7， 其下部為支撐板下板2，支撐板上板7的板面上和支撐板下板2的板面上分別固定兩個(gè)可 配合相同軸的主軸軸承8，兩個(gè)主軸軸承8的中心軸線為縱向且相重合，和該兩個(gè)主軸軸承 8相配的主軸6卡入此兩個(gè)主軸軸承8的中心孔，在支撐板下板2上固定主軸電機(jī)1，主軸 電機(jī)軸的中心軸線和主軸6的中心軸線相平行，主軸電機(jī)軸卡入與主軸電機(jī)軸相配的主皮 帶輪3的中心孔，主軸6卡入與主軸6相配的從皮帶輪5的中心孔，環(huán)狀皮帶4張緊環(huán)繞住 主皮帶輪3的圓周側(cè)和從皮帶輪5的圓周側(cè)，主軸6的上端和所述的轉(zhuǎn)筒9底部相固定，轉(zhuǎn)筒9為一中空的柱狀筒，單曲軸11縱向安裝于轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，其上端卡入與之相配的聯(lián)軸器13 的一端中，聯(lián)軸器13的另一端卡入固定在轉(zhuǎn)筒內(nèi)頂部的曲軸電機(jī)61的電機(jī)軸，單曲軸11 的下端卡入與之相配的曲軸軸承22中，曲軸軸承22通過固定件10固定在轉(zhuǎn)筒底部表面， 單曲軸11上自上而下配置三個(gè)連桿12，三個(gè)連桿12的外端分別和所述的條狀木人臂組的 第一條狀木人臂28的內(nèi)端、第二條狀木人臂29的內(nèi)端以及第三條狀木人臂30的內(nèi)端相連 接，第一條狀木人臂28、第二條狀木人臂29以及第三條狀木人臂30分別穿過三個(gè)固定在 轉(zhuǎn)筒外表面的外套筒19，第一條狀木人臂28上、第二條狀木人臂29上以及第三條狀木人 臂30上分別裝有置于各自對(duì)應(yīng)的外套筒19內(nèi)表面的滑塊20，條狀木人臂組的每個(gè)木人臂 的攻擊部位和外套筒19內(nèi)的被攻擊部位分別安裝有壓力傳感器45，這些壓力傳感器45通 過通信線纜分別和無線信號(hào)發(fā)射器44的不同的信號(hào)接入端相連接，和無線信號(hào)發(fā)射器44 相配的無線信號(hào)接收器40通過通信線纜和可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號(hào)端口 36相 連接，可編程邏輯控制器PLC33的通信端口 35和觸摸顯示屏41的輸出信號(hào)端口 38用通信 線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC33的第一控制信號(hào)輸出端口 34和觸摸顯示屏41的 受控接收端口 39用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC33的第二控制信號(hào)輸出端口 32和第三控制信號(hào)輸出端口 31分別與曲軸電機(jī)變頻裝置43的受控接收端口 62和主軸電 機(jī)變頻裝置46的受控接收端口 63用通信線纜相互連接，曲軸電機(jī)61的電源接口、曲軸電 機(jī)變頻裝置43的電源接口以及曲軸電機(jī)開關(guān)42以串聯(lián)的形式和電源64連接，主軸電機(jī)1、 主軸電機(jī)變頻裝置46以及主軸電機(jī)開關(guān)47以串聯(lián)的形式和電源連接，觸摸顯示屏41和觸 摸顯示屏開關(guān)37以串聯(lián)的形式和電源64連接，可編程邏輯控制器PLC33和可編程邏輯控 制器PLC開關(guān)50以串聯(lián)的形式和電源64連接，可編程邏輯控制器PLC33內(nèi)部包括單曲軸 電機(jī)速度控制模塊、主軸電機(jī)速度控制模塊、被攻擊計(jì)數(shù)模塊以及攻擊計(jì)數(shù)模塊。所述的兩個(gè)主軸軸承8采用兩個(gè)角接觸球軸承，且兩個(gè)角接觸球軸承在支撐板上 板7的板面上和支撐板下板2的板面上是反裝的。所述的支座60上部設(shè)置兩個(gè)銅片25，轉(zhuǎn)筒9的底部設(shè)置兩個(gè)同心圓外銅環(huán)26和 內(nèi)銅環(huán)27，兩個(gè)銅片25中的一個(gè)銅片與外銅環(huán)26接觸，另外一個(gè)銅片與外銅環(huán)26和內(nèi)銅 環(huán)27相接觸，這兩個(gè)銅片25、兩個(gè)同心圓外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27組成了防繞線結(jié)構(gòu)，防繞線 結(jié)構(gòu)、曲軸電機(jī)61、曲軸電機(jī)開關(guān)42、曲軸電機(jī)變頻裝置43以及電源64串聯(lián)連接。上述的利用電動(dòng)控制的木人樁的控制方法，步驟如下步驟1 先閉合可編程邏輯控制器PLC33開關(guān)，打開可編程邏輯控制器PLC33 ；隨 后閉合觸摸顯示屏開關(guān)37，打開觸摸顯示屏41，最后閉合主軸電機(jī)開關(guān)47和曲軸電機(jī)開關(guān) 42 ；步驟2 通過觸摸顯示屏41輸入主軸6的轉(zhuǎn)速以及單曲軸11的轉(zhuǎn)速，輸入完畢后 按下屏幕上的啟動(dòng)鍵，隨后該啟動(dòng)信號(hào)、輸入主軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸11的轉(zhuǎn)速信號(hào) 通過觸摸顯示屏41的輸出信號(hào)端口由通信線纜38傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂破鱌LC33的通信 端口 35，隨后可編程邏輯控制器PLC33通過其內(nèi)部的單曲軸電機(jī)速度控制模塊和主軸電機(jī) 速度控制模塊分別將輸入的主軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸11的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成變頻 裝置可處理的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，然后根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)通過可編程邏輯控制器PLC33的第二控制信 號(hào)輸出端口 32和第三控制信號(hào)輸出端口 31，將處理后的輸入主軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸 11的轉(zhuǎn)速信號(hào)以控制指令形式由通信電纜分別發(fā)送到主軸電機(jī)變頻裝置46的受控接收端口 63和曲軸電機(jī)變頻裝置43的受控接收端口 62，隨即曲軸電機(jī)變頻裝置43和主軸電機(jī)變 頻裝置46分別根據(jù)各自接收的轉(zhuǎn)速控制指令啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟3 當(dāng)使用者被第一條狀木人臂28、第二條狀木人臂29或第三條狀木人臂 30的攻擊部位擊中時(shí)，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器45的輸出信號(hào)端口將采集的 被攻擊信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射器44發(fā)射無線脈沖，再由無線信號(hào)接收器40將信號(hào)輸出至 可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號(hào)端口 36，通過可編程邏輯控制器PLC33的被攻擊計(jì)數(shù) 模塊加一的功能處理得到被攻擊次數(shù)，將處理后的被攻擊次數(shù)信號(hào)通過可編程邏輯控制器 PLC33的第一控制信號(hào)輸出端口 34由通信電纜發(fā)送到觸摸顯示屏41的受控接收端口 39接 收，隨即在顯示屏的顯示被攻擊次數(shù)的位置顯示出被攻擊次數(shù)的數(shù)值，同時(shí)通過可編程邏 輯控制器PLC33的第二控制信號(hào)輸出端口 32將曲軸電機(jī)61的反轉(zhuǎn)控制指令由通信電纜發(fā) 送到曲軸電機(jī)變頻裝置43的受控接收端口 62，隨即曲軸電機(jī)變頻裝置62根據(jù)此指令驅(qū)動(dòng) 曲軸電機(jī)61進(jìn)行反轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器13帶動(dòng)單曲軸11引導(dǎo)對(duì)應(yīng)連桿12反向移動(dòng)，致使條狀 木人臂組的對(duì)應(yīng)的木人臂收縮；當(dāng)使用者擊中外套筒19上的被攻擊部位時(shí)，通過該攻擊部 位上安裝的壓力傳感器45將采集的攻擊信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射器44發(fā)射無線脈沖，再由 無線信號(hào)接收器40將信號(hào)輸出至到可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號(hào)端口 36，通過可編 程邏輯控制器PLC33的攻擊計(jì)數(shù)模塊加一的功能處理得到攻擊次數(shù)，將處理后的攻擊次數(shù) 信號(hào)通過可編程邏輯控制器PLC33的第一控制信號(hào)輸出端口 34由通信電纜發(fā)送到觸摸顯 示屏41的受控接收端口 39接收，隨即在顯示屏的顯示攻擊次數(shù)的位置顯示出被攻擊次數(shù) 的數(shù)值。通過該電動(dòng)控制的木人樁的曲軸電機(jī)61來驅(qū)動(dòng)支架60上的轉(zhuǎn)筒9內(nèi)置的單曲軸 三連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)筒9外表面凸起的木人臂的徑向變速伸縮，同時(shí)主軸電機(jī)1通過皮 帶輪驅(qū)動(dòng)支架60內(nèi)連接轉(zhuǎn)筒9的主軸6，由此引導(dǎo)轉(zhuǎn)筒9旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)筒9繞其縱向軸線 轉(zhuǎn)動(dòng)和木人臂通過滑塊20的徑向變速伸縮耦合，致使其滿足現(xiàn)實(shí)出拳攻擊的情形，加上木 人臂的攻擊部位安裝有壓力傳感器45，在攻擊到使用者后，該壓力傳感器45可以將信號(hào)發(fā) 送給可編程邏輯控制器PLC33中，由其操縱曲軸電機(jī)61致使攻擊到使用者的木人臂通過滑 塊20徑向收縮移動(dòng)，構(gòu)造攻守兼?zhèn)涞母穸贩绞?，攻擊頻率通過觸摸顯示屏41的設(shè)定，將設(shè) 定值傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂破鱌LC33中來操縱連接曲軸電機(jī)變頻裝置62進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn) 不同強(qiáng)度下的仿真互動(dòng)性格斗方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套筒19內(nèi)被攻擊部 位安裝的壓力傳感器，其信號(hào)被其可編程邏輯控制器PLC33處理后送往觸摸顯示屏41，顯 示使用者被打擊數(shù)和打擊數(shù)，這樣的電動(dòng)控制的木人樁及其控制方法導(dǎo)致中國(guó)武術(shù)所需要 的攻守兼?zhèn)溥@樣的健身效果能完全發(fā)揮出來，且通過觸摸顯示屏41能確定擊打效果，從而 真正達(dá)到通過該木人樁來評(píng)估使用者練習(xí)的真實(shí)水平。另外，兩個(gè)主軸軸承8采用兩個(gè)角 接觸球軸承，且兩個(gè)角接觸球軸承在支撐板上板7的板面上和支撐板下板2的板面上是反 裝的結(jié)構(gòu)，能更好的讓主軸6要承擔(dān)上面整個(gè)轉(zhuǎn)筒9結(jié)構(gòu)的重量；還有支座60上部設(shè)置兩 個(gè)銅片25，轉(zhuǎn)筒9的底部設(shè)置兩個(gè)同心圓外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27，兩個(gè)銅片25中的一個(gè)銅 片與外銅環(huán)26接觸，另外一個(gè)銅片與外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27相接觸，這兩個(gè)銅片25、兩個(gè)同 心圓同心圓外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27組成了防繞線結(jié)構(gòu)，這樣防繞線結(jié)構(gòu)、曲軸電機(jī)61、曲軸 電機(jī)開關(guān)42、曲軸電機(jī)變頻裝置43以及電源64串聯(lián)連接時(shí)就能避免轉(zhuǎn)筒9轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候?qū)?曲軸電機(jī)的線纜出現(xiàn)繞線的故障問題。


圖1是本發(fā)明的轉(zhuǎn)筒的立體圖。圖2是本發(fā)明的轉(zhuǎn)筒的俯視圖。圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)筒和支座的剖視圖，去除了第一條狀木人臂、第二條狀木人臂以 及它們的連桿的剖視圖。圖4是本發(fā)明的防繞線結(jié)構(gòu)、曲軸電機(jī)、曲軸電機(jī)開關(guān)、曲軸電機(jī)變頻裝置以及電 源的接線圖。圖5是本發(fā)明的安裝了壓力傳感器的條狀木人臂的局部放大6是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，去除了第一條狀木人臂、第二條狀木人臂以及 它們的連桿的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更詳細(xì)的說明。如圖1、圖2和圖3所示，利用電動(dòng)控制的木人樁，包括支座60、轉(zhuǎn)筒9和轉(zhuǎn)筒9上 方的同一高度分布的兩個(gè)徑向凸出的第一條狀木人臂28和第二條狀木人臂29、以及在轉(zhuǎn) 筒下方分布的一個(gè)徑向凸出的第三條狀木人臂30所組成的條狀木人臂組，所述的支座60 通過固定件與地面固定，且該支座60上部為支撐板上板7，其下部為支撐板下板2，支撐板 上板7的板面上和支撐板下板2的板面上分別固定兩個(gè)可配合相同軸的主軸軸承8，兩個(gè) 主軸軸承8的中心軸線為縱向且相重合，和該兩個(gè)主軸軸承8相配的主軸6卡入此兩個(gè)主 軸軸承8的中心孔，在支撐板下板2上固定主軸電機(jī)1，主軸電機(jī)軸的中心軸線和主軸6的 中心軸線相平行，主軸電機(jī)軸卡入與主軸電機(jī)軸相配的主皮帶輪3的中心孔，主軸6卡入與 主軸6相配的從皮帶輪5的中心孔，環(huán)狀皮帶4張緊環(huán)繞住主皮帶輪的圓周側(cè)和從皮帶輪 的圓周側(cè)，主軸6的上端和所述的轉(zhuǎn)筒9底部相固定，轉(zhuǎn)筒9為一中空的柱狀筒，單曲軸11 縱向安裝于轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，其上端卡入與之相配的聯(lián)軸器13的一端中，聯(lián)軸器13的另一端卡入 固定在轉(zhuǎn)筒內(nèi)頂部的曲軸電機(jī)61的電機(jī)軸，單曲軸11的下端卡入與之相配的曲軸軸承22 中，曲軸軸承22通過固定件10固定在轉(zhuǎn)筒底部表面，單曲軸11上自上而下配置三個(gè)連桿 12，三個(gè)連桿12的外端分別和所述的條狀木人臂組的第一條狀木人臂28的內(nèi)端、第二條狀 木人臂29的內(nèi)端以及第三條狀木人臂30的內(nèi)端相連接，第一條狀木人臂28、第二條狀木人 臂29以及第三條狀木人臂30分別穿過三個(gè)固定在轉(zhuǎn)筒外表面的外套筒19，第一條狀木人 臂28上、第二條狀木人臂29上以及第三條狀木人臂30上分別裝有置于各自對(duì)應(yīng)的外套筒 19內(nèi)表面的滑塊20，所述的兩個(gè)主軸軸承8采用兩個(gè)角接觸球軸承，且兩個(gè)角接觸球軸承 在支撐板上板7的板面上和支撐板下板2的板面上是反裝的。如圖4所示，所述的支撐板下板2的板面上設(shè)置兩個(gè)同心圓外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán) 27，和兩個(gè)銅片25，兩個(gè)銅片25通過簧片壓在外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27上。如圖5所示，條狀木人臂組的每個(gè)木人臂的攻擊部位和外套筒內(nèi)的被攻擊部位分 別安裝有壓力傳感器45，這些壓力傳感器45通過通信線纜分別和無線信號(hào)發(fā)射器44的不 同的信號(hào)接入端相連接。如圖6所示，和無線信號(hào)發(fā)射器44相配的無線信號(hào)接收器40通過通信線纜和可
7編程邏輯控制器PLC 33的輸入信號(hào)端口 36相連接，可編程邏輯控制器PLC33的通信端口 35和觸摸顯示屏41的輸出信號(hào)端口 38用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC33的 第一控制信號(hào)輸出端口 34和觸摸顯示屏41的受控接收端口 39用通信線纜相互連接，可編 程邏輯控制器PLC33的第二控制信號(hào)輸出端口 32和第三控制信號(hào)輸出端口 31分別與曲軸 電機(jī)變頻裝置43的受控接收端口 62和主軸電機(jī)變頻裝置46的受控接收端口 63用通信線 纜相互連接，曲軸電機(jī)61的電源接口、曲軸電機(jī)變頻裝置43的電源接口以及曲軸電機(jī)開關(guān) 42以串聯(lián)的形式和電源64連接，主軸電機(jī)1、主軸電機(jī)變頻裝置46以及主軸電機(jī)開關(guān)47 以串聯(lián)的形式和電源連接，觸摸顯示屏41和觸摸顯示屏開關(guān)37以串聯(lián)的形式和電源64連 接，可編程邏輯控制器PLC33和可編程邏輯控制器PLC開關(guān)50以串聯(lián)的形式和電源64連 接，可編程邏輯控制器PLC33內(nèi)部包括單曲軸電機(jī)速度控制模塊、主軸電機(jī)速度控制模塊、 被攻擊計(jì)數(shù)模塊以及攻擊計(jì)數(shù)模塊。上述的利用電動(dòng)控制的木人樁的控制方法，步驟如下步驟1 先閉合可編程邏輯控制器PLC33開關(guān)，打開可編程邏輯控制器PLC33 ；隨 后閉合觸摸顯示屏開關(guān)37，打開觸摸顯示屏41，最后閉合主軸電機(jī)開關(guān)47和曲軸電機(jī)開關(guān) 42 ；步驟2 通過觸摸顯示屏41輸入主軸6的轉(zhuǎn)速以及單曲軸11的轉(zhuǎn)速，輸入完畢后 按下屏幕上的啟動(dòng)鍵，隨后該啟動(dòng)信號(hào)、輸入主軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸11的轉(zhuǎn)速信號(hào) 通過觸摸顯示屏41的輸出信號(hào)端口由通信線纜38傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂破鱌LC33的通信 端口 35，隨后可編程邏輯控制器PLC33通過其內(nèi)部的單曲軸電機(jī)速度控制模塊和主軸電機(jī) 速度控制模塊分別將輸入的主軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸11的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成變頻 裝置可處理的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，然后根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)通過可編程邏輯控制器PLC33的第二控制信 號(hào)輸出端口 32和第三控制信號(hào)輸出端口 31，將處理后的輸入主軸6的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸 11的轉(zhuǎn)速信號(hào)以控制指令形式由通信電纜分別發(fā)送到主軸電機(jī)變頻裝置46的受控接收端 口 63和曲軸電機(jī)變頻裝置43的受控接收端口 62，隨即曲軸電機(jī)變頻裝置43和主軸電機(jī)變 頻裝置46分別根據(jù)各自接收的轉(zhuǎn)速控制指令啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟3 當(dāng)使用者被第一條狀木人臂28、第二條狀木人臂29或第三條狀木人臂 30的攻擊部位擊中時(shí)，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器45的輸出信號(hào)端口將采集的 被攻擊信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射器44發(fā)射無線脈沖，再由無線信號(hào)接收器40將信號(hào)輸出至 可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號(hào)端口 36，通過可編程邏輯控制器PLC33的被攻擊計(jì)數(shù) 模塊加一的功能處理得到被攻擊次數(shù)，將處理后的被攻擊次數(shù)信號(hào)通過可編程邏輯控制器 PLC33的第一控制信號(hào)輸出端口 34由通信電纜發(fā)送到觸摸顯示屏41的受控接收端口 39接 收，隨即在顯示屏的顯示被攻擊次數(shù)的位置顯示出被攻擊次數(shù)的數(shù)值，同時(shí)通過可編程邏 輯控制器PLC33的第二控制信號(hào)輸出端口 32將曲軸電機(jī)61的反轉(zhuǎn)控制指令由通信電纜發(fā) 送到曲軸電機(jī)變頻裝置43的受控接收端口 62，隨即曲軸電機(jī)變頻裝置62根據(jù)此指令驅(qū)動(dòng) 曲軸電機(jī)61進(jìn)行反轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器13帶動(dòng)單曲軸11引導(dǎo)對(duì)應(yīng)連桿12反向移動(dòng)，致使條狀 木人臂組的對(duì)應(yīng)的木人臂收縮；當(dāng)使用者擊中外套筒19上的被攻擊部位時(shí)，通過該攻擊部 位上安裝的壓力傳感器45將采集的攻擊信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射器44發(fā)射無線脈沖，再由 無線信號(hào)接收器40將信號(hào)輸出至到可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號(hào)端口 36，通過可編 程邏輯控制器PLC33的攻擊計(jì)數(shù)模塊加一的功能處理得到攻擊次數(shù)，將處理后的攻擊次數(shù)信號(hào)通過可編程邏輯控制器PLC33的第一控制信號(hào)輸出端口 34由通信電纜發(fā)送到觸摸顯 示屏41的受控接收端口 39接收，隨即在顯示屏的顯示攻擊次數(shù)的位置顯示出被攻擊次數(shù) 的數(shù)值。通過該電動(dòng)控制的木人樁的曲軸電機(jī)61來驅(qū)動(dòng)支架60上的轉(zhuǎn)筒9內(nèi)置的單曲軸 三連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)筒9外表面凸起的木人臂的徑向變速伸縮，同時(shí)主軸電機(jī)1通過皮 帶輪驅(qū)動(dòng)支架60內(nèi)連接轉(zhuǎn)筒9的主軸6，由此引導(dǎo)轉(zhuǎn)筒9旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)筒9繞其縱向軸線 轉(zhuǎn)動(dòng)和木人臂通過滑塊20的徑向變速伸縮耦合，致使其滿足現(xiàn)實(shí)出拳攻擊的情形，加上木 人臂的攻擊部位安裝有壓力傳感器45，在攻擊到使用者后，該壓力傳感器45可以將信號(hào)發(fā) 送給可編程邏輯控制器PLC33中，由其操縱曲軸電機(jī)61致使攻擊到使用者的木人臂通過滑 塊20徑向收縮移動(dòng)，構(gòu)造攻守兼?zhèn)涞母穸贩绞剑纛l率通過觸摸顯示屏41的設(shè)定，將設(shè) 定值傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂破鱌LC33中來操縱連接曲軸電機(jī)變頻裝置62進(jìn)行調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn) 不同強(qiáng)度下的仿真互動(dòng)性格斗方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套筒19內(nèi)被攻擊部 位安裝的壓力傳感器，其信號(hào)被其可編程邏輯控制器PLC33處理后送往觸摸顯示屏41，顯 示使用者被打擊數(shù)和打擊數(shù)，這樣的電動(dòng)控制的木人樁及其控制方法導(dǎo)致中國(guó)武術(shù)所需要 的攻守兼?zhèn)溥@樣的健身效果能完全發(fā)揮出來，且通過觸摸顯示屏41能確定擊打效果，從而 真正達(dá)到通過該木人樁來評(píng)估使用者練習(xí)的真實(shí)水平。另外，兩個(gè)主軸軸承8采用兩個(gè)角 接觸球軸承，且兩個(gè)角接觸球軸承在支撐板上板7的板面上和支撐板下板2的板面上是反 裝的結(jié)構(gòu)，能更好的讓主軸6要承擔(dān)上面整個(gè)轉(zhuǎn)筒9結(jié)構(gòu)的重量；還有支座上部設(shè)置兩個(gè)銅 片25，轉(zhuǎn)筒9的底部設(shè)置兩個(gè)同心圓外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27，兩個(gè)銅片25中的一個(gè)銅片與 外銅環(huán)26接觸，另外一個(gè)銅片與外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27相接觸，這兩個(gè)銅片25、兩個(gè)同心圓 同心圓外銅環(huán)26和內(nèi)銅環(huán)27組成了防繞線結(jié)構(gòu)，這樣防繞線結(jié)構(gòu)、曲軸電機(jī)61、曲軸電機(jī) 開關(guān)42、曲軸電機(jī)變頻裝置43以及電源64串聯(lián)連接時(shí)就能避免轉(zhuǎn)筒9轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候?qū)⑶S 電機(jī)的線纜出現(xiàn)繞線的故障問題。圖中1是主軸電機(jī)；2是支撐板下板；3是主皮帶輪；4是環(huán)狀皮帶；5是從皮帶 輪；6是主軸；7是支撐板上板；8是主軸軸承；9是轉(zhuǎn)筒；10是固定件；11是單曲軸；12是 連桿；13是聯(lián)軸器；19是外套筒；20是滑塊；22是曲軸軸承；25是銅片；26是外銅環(huán)；27是 內(nèi)銅環(huán)；28是第一條狀木人臂；29是第二條狀木人臂；30是第三條狀木人臂；31是第三控 制信號(hào)輸出端口 ；32是第二控制信號(hào)輸出端口 ；33是可編程邏輯控制器PLC ;34是第一控 制信號(hào)輸出端口 ；35是通信端口 ；36是輸入信號(hào)端口 ；37是觸摸顯示屏開關(guān)；38是輸出信 號(hào)端口 ；39是觸摸顯示屏的受控接收端口 ；40是無線信號(hào)接收器；41是觸摸顯示屏；42是 曲軸電機(jī)開關(guān)；43是曲軸電機(jī)變頻裝置；44是無線信號(hào)發(fā)射器；45是壓力傳感器；46是主 軸電機(jī)變頻裝置；47是主軸電機(jī)開關(guān)；50是可編程邏輯控制器PLC開關(guān)；60是支座；61是 曲軸電機(jī)；62是曲軸電機(jī)變頻裝置的受控接收端口 ；63是主軸電機(jī)變頻裝置的受控接收端 口 ；64是電源。
權(quán)利要求
一種利用電動(dòng)控制的木人樁，包括支座(60)、轉(zhuǎn)筒(9)和轉(zhuǎn)筒(9)上方的同一高度分布的兩個(gè)徑向凸出的第一條狀木人臂(28)和第二條狀木人臂(29)、以及在轉(zhuǎn)筒下方分布的一個(gè)徑向凸出的第三條狀木人臂(30)所組成的條狀木人臂組，其特征在于所述的支座(60)上部為支撐板上板(7)，下部為支撐板下板(2)，支撐板上板(7)的板面上和支撐板下板(2)的板面上分別固定兩個(gè)可配合相同軸的主軸軸承(8)，兩個(gè)主軸軸承(8)的中心軸線為縱向且相重合，和該兩個(gè)主軸軸承(8)相配的主軸(6)卡入此兩個(gè)主軸軸承(8)的中心孔，在支撐板下板(2)上固定主軸電機(jī)(1)，主軸電機(jī)軸的中心軸線和主軸(6)的中心軸線相平行，主軸電機(jī)軸卡入與主軸電機(jī)軸相配的主皮帶輪(3)的中心孔，主軸(6)卡入與主軸(6)相配的從皮帶輪(5)的中心孔，環(huán)狀皮帶(4)張緊環(huán)繞住主皮帶輪的圓周側(cè)和從皮帶輪的圓周側(cè)，主軸(6)的上端和所述的轉(zhuǎn)筒(9)底部相固定，轉(zhuǎn)筒(9)為一中空的柱狀筒，單曲軸(11)縱向安裝于轉(zhuǎn)筒內(nèi)部，其上端卡入與之相配的聯(lián)軸器(13)的一端中，聯(lián)軸器(13)的另一端卡入固定在轉(zhuǎn)筒內(nèi)頂部的曲軸電機(jī)(61)的電機(jī)軸，單曲軸(11)的下端卡入與之相配的曲軸軸承(22)中，曲軸軸承(22)通過固定件(10)固定在轉(zhuǎn)筒底部表面，單曲軸(11)上自上而下配置三個(gè)連桿(12)，三個(gè)連桿(12)的外端分別和所述的條狀木人臂組的第一條狀木人臂(28)的內(nèi)端、第二條狀木人臂(29)的內(nèi)端以及第三條狀木人臂(30)的內(nèi)端相連接，第一條狀木人臂(28)、第二條狀木人臂(29)以及第三條狀木人臂(30)分別穿過三個(gè)固定在轉(zhuǎn)筒外表面的外套筒(19)，第一條狀木人臂(28)上、第二條狀木人臂(29)上以及第三條狀木人臂(30)上分別裝有置于各自對(duì)應(yīng)的外套筒(19)內(nèi)表面的滑塊(20)，條狀木人臂組的每個(gè)木人臂的攻擊部位和外套筒內(nèi)的被攻擊部位分別安裝有壓力傳感器(45)，這些壓力傳感器(45)通過通信線纜分別和無線信號(hào)發(fā)射器(44)的不同的信號(hào)接入端相連接，和無線信號(hào)發(fā)射器(44)相配的無線信號(hào)接收器(40)通過通信線纜和可編程邏輯控制器PLC(33)的輸入信號(hào)端口(36)相連接，可編程邏輯控制器PLC33的通信端口(35)和觸摸顯示屏(41)的輸出信號(hào)端口(38)用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC(33)的第一控制信號(hào)輸出端口(34)和觸摸顯示屏(41)的受控接收端口(39)用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC(33)的第二控制信號(hào)輸出端口(32)和第三控制信號(hào)輸出端口(31)分別與曲軸電機(jī)變頻裝置(43)的受控接收端口(62)和主軸電機(jī)變頻裝置(46)的受控接收端口(63)用通信線纜相互連接，曲軸電機(jī)(61)的電源接口、曲軸電機(jī)變頻裝置(43)的電源接口以及曲軸電機(jī)開關(guān)(42)以串聯(lián)的形式和電源(64)連接，主軸電機(jī)(1)、主軸電機(jī)變頻裝置(46)以及主軸電機(jī)開關(guān)(47)以串聯(lián)的形式和電源連接，觸摸顯示屏(41)和觸摸顯示屏開關(guān)(37)以串聯(lián)的形式和電源(64)連接，可編程邏輯控制器PLC(33)和可編程邏輯控制器PLC開關(guān)(50)以串聯(lián)的形式和電源(64)連接，可編程邏輯控制器PLC(33)內(nèi)部包括單曲軸電機(jī)速度控制模塊、主軸電機(jī)速度控制模塊、被攻擊計(jì)數(shù)模塊以及攻擊計(jì)數(shù)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電動(dòng)控制的木人樁，其特征在于所述的兩個(gè)主軸 軸承(8)采用兩個(gè)角接觸球軸承，且兩個(gè)角接觸球軸承在支撐板上板(7)的板面上和支撐 板下板(2)的板面上是反裝的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電動(dòng)控制的木人樁，其特征在于所述的支座上部 設(shè)置兩個(gè)銅片(25)，轉(zhuǎn)筒(9)的底部設(shè)置兩個(gè)同心圓外銅環(huán)(26)和內(nèi)銅環(huán)(27)，兩個(gè)銅片 (25)中的一個(gè)銅片與外銅環(huán)(26)接觸，另外一個(gè)銅片與外銅環(huán)(26)和內(nèi)銅環(huán)(27)相接觸，這兩個(gè)銅片(25)、兩個(gè)同心圓同心圓外銅環(huán)(26)和內(nèi)銅環(huán)(27)組成了防繞線結(jié)構(gòu)，防 繞線結(jié)構(gòu)、曲軸電機(jī)(61)、曲軸電機(jī)開關(guān)(42)、曲軸電機(jī)變頻裝置(43)以及電源(64)串聯(lián) 連接。
4. 一種利用電動(dòng)控制的木人樁的控制方法，其特征在于，步驟如下步驟1 先閉合可編程邏輯控制器PLC(33)開關(guān)，打開可編程邏輯控制器PLC(33)；隨 后閉合觸摸顯示屏開關(guān)(37)，打開觸摸顯示屏(41)，最后閉合主軸電機(jī)開關(guān)(47)和曲軸電 機(jī)開關(guān)(42)；步驟2 通過觸摸顯示屏(41)輸入主軸(6)的轉(zhuǎn)速以及單曲軸(11)的轉(zhuǎn)速，輸入完畢 后按下屏幕上的啟動(dòng)鍵，隨后該啟動(dòng)信號(hào)、輸入主軸(6)的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸(11)的轉(zhuǎn) 速信號(hào)通過觸摸顯示屏(41)的輸出信號(hào)端口由通信線纜(38)傳輸?shù)娇删幊踢壿嬁刂破?PLC的通信端口(35)，隨后可編程邏輯控制器PLC(33)通過其內(nèi)部的單曲軸電機(jī)速度控制 模塊和主軸電機(jī)速度控制模塊分別將輸入的主軸(6)的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸(11)的轉(zhuǎn)速 信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換成變頻裝置可處理的轉(zhuǎn)速信號(hào)后，然后根據(jù)啟動(dòng)信號(hào)通過可編程邏輯控制器 PLC(33)的第二控制信號(hào)輸出端口(32)和第三控制信號(hào)輸出端口(31)，將處理后的輸入 主軸(6)的轉(zhuǎn)速信號(hào)以及單曲軸(11)的轉(zhuǎn)速信號(hào)以控制指令形式由通信電纜分別發(fā)送到 主軸電機(jī)變頻裝置(46)的受控接收端口(63)和曲軸電機(jī)變頻裝置(43)的受控接收端口 (62)，隨即曲軸電機(jī)變頻裝置(43)和主軸電機(jī)變頻裝置(46)分別根據(jù)各自接收的轉(zhuǎn)速控 制指令啟動(dòng)對(duì)應(yīng)的電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；步驟3:當(dāng)使用者被第一條狀木人臂(28)、第二條狀木人臂(29)或第三條狀木人臂 (30)的攻擊部位擊中時(shí)，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器(45)的輸出信號(hào)端口將采 集的被攻擊信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射器44發(fā)射無線脈沖，再由無線信號(hào)接收器(40)將信號(hào) 輸出至可編程邏輯控制器PLC (33)的輸入信號(hào)端口(36)，通過可編程邏輯控制器PLC (33) 的被攻擊計(jì)數(shù)模塊加一的功能處理得到被攻擊次數(shù)，將處理后的被攻擊次數(shù)信號(hào)通過可編 程邏輯控制器PLC(33)的第一控制信號(hào)輸出端口(34)由通信電纜發(fā)送到觸摸顯示屏(41) 的受控接收端口(39)接收，隨即在顯示屏的顯示被攻擊次數(shù)的位置顯示出被攻擊次數(shù)的 數(shù)值，同時(shí)通過可編程邏輯控制器PLC(33)的第二控制信號(hào)輸出端口(32)將曲軸電機(jī)(61) 的反轉(zhuǎn)控制指令由通信電纜發(fā)送到曲軸電機(jī)變頻裝置(43)的受控接收端口(62)，隨即曲 軸電機(jī)變頻裝置(62)根據(jù)此指令驅(qū)動(dòng)曲軸電機(jī)(61)進(jìn)行反轉(zhuǎn)，通過聯(lián)軸器(13)帶動(dòng)單曲 軸(11)引導(dǎo)對(duì)應(yīng)連桿(12)反向移動(dòng)，致使條狀木人臂組的對(duì)應(yīng)的木人臂收縮；當(dāng)使用者擊 中外套筒(19)上的被攻擊部位時(shí)，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器(45)將采集的攻 擊信號(hào)通過無線信號(hào)發(fā)射器(44)發(fā)射無線脈沖，再由無線信號(hào)接收器(40)將信號(hào)輸出至 到可編程邏輯控制器PLC (33)的輸入信號(hào)端口(36)，通過可編程邏輯控制器PLC (33)的攻 擊計(jì)數(shù)模塊加一的功能處理得到攻擊次數(shù)，將處理后的攻擊次數(shù)信號(hào)通過可編程邏輯控制 器PLC(33)的第一控制信號(hào)輸出端口(34)由通信電纜發(fā)送到觸摸顯示屏(41)的受控接收 端口(39)接收，隨即在顯示屏的顯示攻擊次數(shù)的位置顯示出被攻擊次數(shù)的數(shù)值。
全文摘要
一種利用電動(dòng)控制的木人樁及其控制方法，通過該電動(dòng)控制的木人樁上部轉(zhuǎn)筒上的曲軸電機(jī)和下部支架上的主軸電機(jī)來驅(qū)動(dòng)該木人樁的木人臂構(gòu)造攻守兼?zhèn)涞母穸贩绞?，以?shí)現(xiàn)不同強(qiáng)度下的仿真互動(dòng)性格斗方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套筒內(nèi)被攻擊部位安裝的壓力傳感器或者限位開關(guān)，其信號(hào)被其可編程邏輯控制器PLC處理后送往觸摸顯示屏，顯示使用者被打擊數(shù)和打擊數(shù)，這樣的電動(dòng)控制的木人樁及其控制方法導(dǎo)致中國(guó)武術(shù)所需要的攻守兼?zhèn)溥@樣的健身效果能完全發(fā)揮出來，且通過觸摸顯示屏能確定擊打效果，從而真正達(dá)到通過該木人樁來評(píng)估使用者練習(xí)的真實(shí)水平。
文檔編號(hào)G05B19/05GK101850173SQ20101016404
公開日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2010年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月5日
發(fā)明者宋濤, 戴辰晨, 李憶南, 索雙富, 蔡貝, 韓笑傲, 高雨浩 申請(qǐng)人:清華大學(xué)