本實用新型涉及一種人機交互動感單車，屬于健身器材技術(shù)領域。

背景技術(shù)：

騎行是全身性有氧活動、能有效的鍛煉大腦、心臟等人體器官機能。自行車騎行不僅運動量大，在相同時間內(nèi)也可以接觸到更多的風景。然而，隨著生活節(jié)奏的加快，人們更喜歡選擇在家中或健身房內(nèi)鍛煉。動感單車的出現(xiàn)克服了室外騎行受環(huán)境影響的缺點，使得這項運動在簡單易學之余，成為了一項能使全身得到鍛煉的有氧運動。

現(xiàn)有的大部分室內(nèi)動感單車，人們只能坐在車座上蹬腳踏板帶動飛輪轉(zhuǎn)動，由飛輪提供人們鍛煉所需的阻力，鍛煉過程單調(diào)無味，而且鍛煉者并不知道鍛煉過程中飛輪的具體阻力大小，無法量化自己的運動量。同時，動感單車大多是在健身房內(nèi)，配合運動性強的音樂和教練的指揮進行鍛煉，鍛煉者自己在練習的時候很難把握運動節(jié)奏，不適合喜歡在家中單獨鍛煉的使用者。

經(jīng)檢索查新，現(xiàn)有技術(shù)中，2016年張劍銳等申請的公開號為CN201610483597的名稱為“一種VR動感單車”的實用新型專利中，公開了一種VR動感單車，轉(zhuǎn)動機構(gòu)設有與VR系統(tǒng)的處理器采樣連接的角度傳感器，在轉(zhuǎn)動車把的時候，VR系統(tǒng)的處理器從角度傳感器獲得車把轉(zhuǎn)動信息，及時將車輛的狀態(tài)反映在虛擬場景中，讓健身人員有一種身臨其境的感覺，增強了騎行的真實感和豐富感。雖然這種方法會一定程度上增強用戶在鍛煉中的樂趣，但用戶在使用過程中和動感單車系統(tǒng)人機交互太少，鍛煉者不能直觀知道當前騎行阻力，其運動過程單調(diào)、運動場景單一的缺點也并沒有得到改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種人機交互動感單車。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

一種人機交互動感單車，包括車架和腳踏板，車架上設置有車把和車座，其特征在于，還包括顯示器、控制裝置、磁粉制動器、磁鐵和霍爾傳感器，顯示器連接在車架前端，控制裝置設置在車把上，磁粉制動器設置在車架上并通過曲柄與腳踏板連接，曲柄上設置有磁鐵，霍爾傳感器設置在磁粉制動器上并與控制裝置連接，控制裝置還分別連接顯示器和磁粉制動器。

優(yōu)選的，所述控制裝置包括信號放大器、單片機、電平轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器和恒壓源，霍爾傳感器依次連接信號放大器、單片機、電平轉(zhuǎn)換芯片及顯示器，單片機還依次連接數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、恒壓源及磁粉制動器。

優(yōu)選的，所述曲柄上設置有四個磁鐵，四個磁鐵在同一圓周上均布排列。此設計的優(yōu)勢在于，四個磁鐵可提高速度檢測模塊的靈敏度和檢測的實時性，能夠獲取更為精確的速度信息。

優(yōu)選的，所述單片機選用STC89C52型單片機，電平轉(zhuǎn)換芯片選用MAX232串口電平轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器選用PCF8951D/A數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器。

優(yōu)選的，所述顯示器選用弧面觸摸式顯示屏，顯示器通過可調(diào)支架連接在車架前端。此設計的好處在于，弧面顯示器便于使用者觀察，通過可調(diào)支架可以調(diào)節(jié)顯示器的高度和位置，能夠適應不同體型的使用者。

優(yōu)選的，所述動感單車還包括VR頭盔，VR頭盔通過數(shù)據(jù)線與顯示器連接。此設計的好處在于，采用VR頭盔用戶在騎行的過程中，控制裝置將顯示器中的畫面通過數(shù)據(jù)線實時傳輸?shù)絍R頭盔，引導用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，不僅可以豐富鍛煉過程，還可以取得更好的鍛煉效果。

本實用新型的有益效果在于：

本實用新型人機交互動感單車，其動感單車和使用者之間有人機交互，當使用者騎行速度改變后，弧面顯示器中畫面播放速度隨之改變。使用者在使用動感單車鍛煉的過程中，不僅可以欣賞到不同的路邊風景，還可以準確的得到當前的運動信息。相比傳統(tǒng)單調(diào)乏味的健身單車，運動趣味性增加，提高使用者的興趣，利于使用者進行長期鍛煉。同時，本實用新型動感單車設計時尚，質(zhì)量較輕，結(jié)構(gòu)合理，其作用明顯、效果顯著，值得推廣應用。

附圖說明

圖1為本實用新型動感單車的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型動感單車的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型動感單車的工作原理框圖；

圖4為本實用新型中控制系統(tǒng)的線路圖；

其中：1.顯示器，2.車把，3.控制裝置，4.車把高度調(diào)節(jié)桿，5.車座，6.車座進深調(diào)節(jié)桿，7.車座高度調(diào)節(jié)桿，8.腳踏板，9.曲柄，10.車架，11.可調(diào)支架，12.磁粉制動器，13.磁鐵，14.霍爾傳感器，15.單片機，16.恒壓源。

具體實施方式

下面通過實施例并結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明，但不限于此。

實施例1：

如圖1至圖4所示，本實施例提供一種人機交互動感單車，包括車架10和腳踏板8，車架10上設置有車把2和車座5，還包括顯示器1、控制裝置3、磁粉制動器12、磁鐵13和霍爾傳感器14，顯示器1連接在車架10前端，控制裝置3設置在車把2上，磁粉制動器12安裝在車架10上并通過曲柄9與腳踏板8連接，曲柄9上設置有磁鐵13，霍爾傳感器14設置在磁粉制動器12上并與控制裝置3連接，控制裝置3還分別連接顯示器1和磁粉制動器12。

車把2通過車把高度調(diào)節(jié)桿4安裝在車架10的前端，車座5通過車座進深調(diào)節(jié)桿6安裝在車座高度調(diào)節(jié)桿7頂部，車座高度調(diào)節(jié)桿7底端插入車架10內(nèi)。顯示器1選用弧面觸摸式顯示屏，能夠在弧面觸摸式顯示屏上進行數(shù)據(jù)的輸入和設定，顯示器1通過可調(diào)支架11連接在車架前端，通過可調(diào)支架11實現(xiàn)顯示器1的高度調(diào)節(jié)和前后位置調(diào)節(jié)?；∶骘@示器便于使用者觀察，可調(diào)支架調(diào)節(jié)顯示器的高度和位置以適應不同體型的使用者。

其中，控制裝置3包括信號放大器、單片機、電平轉(zhuǎn)換芯片、數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器和恒壓源，霍爾傳感器依次連接信號放大器、單片機、電平轉(zhuǎn)換芯片及顯示器，單片機還依次連接數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器、恒壓源及磁粉制動器，具體連接關系如圖3所示。其中，單片機選用STC89C52型單片機，電平轉(zhuǎn)換芯片選用MAX232串口電平轉(zhuǎn)換芯片，數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器選用PCF8951D/A數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器。

曲柄9上設置有四個磁鐵13，四個磁鐵在同一圓周上均布排列。通過霍爾傳感器檢測磁鐵磁場的變化來確定騎行速度，而周向布置的四個磁鐵可提高速度檢測模塊的靈敏度和檢測的實時性，能夠獲取更為精確的速度信息。

本實用新型人機交互動感單車的一個重要組成部分是磁粉制動器。磁粉制動器的加入可以使動感單車摒棄原有沉重的飛輪，使動感單車的外觀得到很大的改進。使用者在進行騎行鍛煉前，可以通過控制裝置或顯示器預先設定騎行過程的阻力，并由磁粉制動器輸出相應大小阻力值，進而達到健身目的。

實施例2：

一種人機交互動感單車，結(jié)構(gòu)如實施例1所述，其不同之處在于：該動感單車還包括VR頭盔，VR頭盔通過數(shù)據(jù)線與顯示器1連接。戴上VR頭盔的用戶在騎行過程中，控制裝置將顯示器中的畫面通過數(shù)據(jù)線實時傳輸?shù)絍R頭盔，引導用戶產(chǎn)生一種身臨其境的感覺，不僅可以豐富鍛煉過程，還可以取得更好的鍛煉效果。

實施例3：

一種人機交互動感單車的使用方法，利用實施例1或2所述的動感單車，具體工作過程如下：

(1)使用者使用前，先在顯示器1上輸入使用者自身的身高值和體重值，自行設定初始騎行阻力值并選擇自己喜好的運動場景；單片機的內(nèi)設程序也可根據(jù)使用者輸入的身高值和體重值自動設定初始騎行阻力值，實現(xiàn)科學健身；

(2)接下來使用者開始進行騎行健身，騎行時腳踏板8通過曲柄9帶動磁粉制動器12轉(zhuǎn)動，霍爾傳感器14檢測磁鐵13的磁場變化信息，經(jīng)過信號放大器放大，再經(jīng)過波形轉(zhuǎn)換與整形，輸入到STC89C52單片機，單片機15通過MAX232串口電平轉(zhuǎn)換芯片控制顯示器1運動畫面的播放速度；當使用者的騎行速度改變時，顯示器1運動畫面的播放速度也隨之改變與騎行速度相適應，即畫面的播放速度與騎行速度相當；

(3)當使用者在騎行過程中通過顯示器1改變設定的初始騎行阻力值時，顯示器1將最新設定的阻力值通過MAX232串口電平轉(zhuǎn)換芯片傳輸給STC89C52單片機，單片機15將接收到的信息再通過PCF8951D/A數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器輸出到恒壓源16，再由恒壓源16控制磁粉制動器12輸出的阻力大??；

(4)當顯示器1顯示的運動畫面出現(xiàn)坡度(上坡或下坡)時，顯示器1將坡度信息傳輸?shù)絾纹瑱C15，單片機15將接收到的信息再通過數(shù)字模擬信號轉(zhuǎn)換器輸出到恒壓源16，再由恒壓源16控制磁粉制動器12輸出的阻力值增大或減小。

另外，動感單車播放的運動畫面可以是用戶事先錄好，導入到動感單車并選定背景音樂、輸入騎行時長和騎行路程后由系統(tǒng)自動處理生成的。也可以是用戶從數(shù)據(jù)庫里下載的他人所分享的騎行場景畫面。也可以是跑步機開發(fā)者三維建模生成的動畫場景。同時，在顯示器上可顯示出當前騎行速度、騎行阻力、騎行時長，騎行路程等信息。用戶可以在使用動感單車進行運動鍛煉的同時，欣賞弧面顯示器中路邊的各種風景，并可準確得到當前運動信息。使用者在騎行時，可選擇性佩戴VR頭盔，在鍛煉的同時可以欣賞更為真實的畫面，有一種身臨其境的感覺，降低鍛煉時的乏味性。