本發明涉及訓練器材技術領域，尤其涉及一種能自動調節阻力的力量訓練裝置及其工作方法。

背景技術：

隨著人們經濟生活水平不斷提高，體育鍛煉運動也就將會成為我們生活中必不可缺少的部分，健身器材也將隨之成為我們生活中必不可缺的物品。力量訓練裝置是一種常見的健身器材，現有的力量訓練裝置需要用戶手動調節阻力，非常不方便，且阻力調節好后在訓練中是固定不變的，不能根據用戶的力量變化實時調節阻力，容易造成用戶肌肉拉傷。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有力量訓練裝置需要用戶手動調節阻力，且在訓練中阻力恒定不變的技術問題，提供了一種能自動調節阻力的力量訓練裝置及其工作方法，其能夠在用戶訓練時自動調節阻力，非常方便，且減少了用戶受傷的風險。

為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明的一種能自動調節阻力的力量訓練裝置，包括架體，所述架體上沿縱向并排設有上橫板、中橫板、下橫板，所述上橫板和中橫板上對應位置分別設有沿前后走向的第一條形通孔和第二條形通孔，所述第一條形通孔兩側設有第一車軌，所述第一車軌上設有可沿第一車軌運動的第一小車，所述中橫板上設有頂部開口的盒體，所述盒體底部設有插入第二條形通孔的限位塊，所述中橫板后端豎直設有立板，所述下橫板上設有與第一車軌相同走向的第二車軌，所述第二車軌上設有可沿第二車軌運動的第二小車，所述第一小車包括用于放置液體的第一車體，所述第一車體底面設有第一出液口，所述第一出液口位于第一條形通孔正上方，所述第一出液口上設有第一電磁閥，所述第一小車后端設有第一激光接收器，所述第一小車上設有第一控制芯片和第一無線通信模塊，所述盒體前端設有拉繩，所述盒體后端設有檢測盒體與立板之間距離的測距儀以及向正上方、正下方發射激光的激光發射器，所述盒體底面設有第二出液口，所述第二出液口位于第二條形通孔正上方，所述第二出液口上設有第二電磁閥，所述盒體上還設有微處理器、加速度傳感器和第二無線通信模塊，所述第二小車包括用于放置液體的第二車體，所述第二車體頂部開口，所述第二車體通過輸液管與第一車體連通，所述第二車體內設有液泵，所述液泵與輸液管連接，所述第二小車后端設有第二激光接收器，所述第二小車上設有第二控制芯片和第三無線通信模塊，所述第一控制芯片分別與第一電磁閥、第一激光接收器、第一無線通信模塊和第一小車的移動機構電連接，所述微處理器分別與測距儀、激光發射器、第二電磁閥、第二無線通信模塊和加速度傳感器電連接，所述第二控制芯片分別與液泵、第二激光接收器、第三無線通信模塊和第二小車的移動機構電連接。

在本技術方案中，移動機構包括車輪和驅動車輪轉動的驅動模塊。初始時，將第一小車放置在上橫板后端，將盒體放置在中橫板后端，將第二小車放置在下橫板后端，使第一激光接收器能接收到激光發射器向上發出的激光，第二激光接收器能接收到激光發射器向下發出的激光，第一小車內裝滿液體，盒體內裝有適量的液體。

測距儀檢測盒體與立板之間距離，加速度傳感器檢測盒體的加速度，盒體將距離值、加速度值發送給第一小車和第二小車。當用戶將盒體向前拉動時，第一控制芯片控制第一小車移動相應的距離，第二控制芯片控制第二小車移動相應的距離，第一小車移動時保證其上的第一激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，第二小車移動時保證其上的第二激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，從而使得第一小車、盒體、第二小車同步移動。

訓練時，用戶通過拉繩拉動盒體，當盒體加速度大于0時，用戶的拉力大于當前的滑動摩擦力，第一電磁閥打開，第一小車內的液體通過第一出液口、第一條形通孔落入盒體內，第二電磁閥關閉，盒體因流入液體而重量增加，滑動摩擦力增大；當盒體加速度小于0時，用戶的拉力小于當前的滑動摩擦力，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉，盒體因流出液體而重量減小，滑動摩擦力減小；當盒體加速度等于0且盒體不移動時，用戶的拉力小于當前的最大靜摩擦力，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉，盒體因流出液體而重量減小，最大靜摩擦力減小；當盒體加速度等于0且盒體仍在移動時，用戶的拉力等于當前的滑動摩擦力，第一電磁閥關閉，第二電磁閥關閉，滑動摩擦力保持不變。

本發明能夠通過調整盒體重量來調節用戶拉動盒體的阻力，在用戶訓練時根據用戶的拉力變化自動調節阻力，非常方便，且減少了用戶受傷的風險。

作為優選，所述第一車體內設有第一液位傳感器，所述第一液位傳感器與第一控制芯片電連接。當第一車體內的液體液位小于設定值時，液泵工作將第二車體內的液體輸送到第一車體內，直到第一車體內的液體液位大于設定值，液泵停止工作。

作為優選，所述盒體內設有第二液位傳感器，所述第二液位傳感器與微處理器電連接，所述第二車體內設有第三液位傳感器，所述第三液位傳感器與第二控制芯片電連接。第一小車將其內的液位信息發送給用戶的智能終端，盒體將其內的液位信息發送給用戶的智能終端，第二小車將其內的液位信息發送給用戶的智能終端，便于用戶了解液位情況。

作為優選，所述拉繩上設有拉力傳感器，所述拉力傳感器與微處理器電連接。拉力傳感器檢測用戶對拉繩施加的拉力，微處理器將檢測到的拉力發送到用戶的智能手機等智能終端，便于用戶連接自身訓練時的情況。

作為優選，所述架體頂部設有人機交互模塊，所述人機交互模塊包括中央處理單元、觸摸屏和第四無線通信模塊，所述中央處理單元分別與觸摸屏和第四無線通信模塊電連接。人機交互模塊能夠與第一小車、盒體、第二小車進行無線通信，觸摸屏可顯示拉力、液位等數據，用戶可通過觸摸屏輸入指令。

作為優選，所述中橫板前端和后端分別設有用于檢測盒體的紅外線傳感器，所述紅外線傳感器與中央處理單元電連接。中橫板前端的紅外線傳感器用于檢測盒體用否達到起始位置，中橫板后端的紅外線傳感器用于檢測盒體是否達到終點位置.

作為優選，所述人機交互模塊還包括語音輸出模塊，所述語音輸出模塊與中央處理單元電連接。當盒體移動到起始位置或終點位置時，語音輸出模塊輸出語音提醒。

作為優選，所述第二條形通孔前端和后端分別設有緩沖機構。緩沖機構可以是彈簧等彈性件，避免盒體底部的限位塊與第二條形通孔前端、后端直接碰撞。

作為優選，所述第二條形通孔與第一條形通孔走向相同，第二條形通孔位于第一條形通孔的正下方。

本發明的一種能自動調節阻力的力量訓練裝置的工作方法，用于上述的一種能自動調節阻力的力量訓練裝置，包括以下步驟：

s1：初始時，第一小車位于上橫板后端，盒體位于中橫板后端，第二小車位于下橫板后端，第一激光接收器能接收到激光發射器向上發出的激光，第二激光接收器能接收到激光發射器向下發出的激光，第一小車內裝有液體，盒體內裝有液體；

s2：測距儀檢測盒體與立板之間距離，加速度傳感器檢測盒體的加速度，盒體將距離值、加速度值發送給第一小車和第二小車；

當用戶將盒體向前拉動時，第一控制芯片控制第一小車移動相應的距離，第二控制芯片控制第二小車移動相應的距離，第一小車移動時保證其上的第一激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，第二小車移動時保證其上的第二激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，從而使得第一小車、盒體、第二小車同步移動；

當盒體加速度大于0時，第一電磁閥打開，第一小車內的液體通過第一出液口、第一條形通孔落入盒體內，第二電磁閥關閉；當盒體加速度小于0時，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉；當盒體加速度等于0且盒體不移動時，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉；當盒體加速度等于0且盒體仍在移動時，第一電磁閥關閉，第二電磁閥關閉。

作為優選，所述步驟s2中，當盒體加速度大于0時，第一電磁閥根據加速度的大小調節開度，盒體加速度越大，第一電磁閥開度d1越大，第一小車單位時間內流出的液體越多；當盒體加速度小于0時，第二電磁閥根據盒體加速度的大小調節開度，盒體加速度越小，第二電磁閥開度d2越大，第二小車單位時間內流出的液體越多。

作為優選，所述步驟s2還包括以下步驟：當第一車體內的液體液位小于設定值時，液泵工作將第二車體內的液體輸送到第一車體內，直到第一車體內的液體液位大于設定值，液泵停止工作。

本發明的有益效果是：能夠在用戶訓練時自動調節阻力，非常方便，且減少了用戶受傷的風險。

附圖說明

圖1是本發明的一種結構示意圖；

圖2是本發明的一種電路原理連接框圖；

圖3是第一小車的結構示意圖；

圖4是盒體的結構示意圖；

圖5是第二小車的結構示意圖。

圖中：1、架體，2、上橫板，3、中橫板，4、下橫板，5、第一條形通孔，6、第二條形通孔，7、第一車軌，8、第一小車，9、盒體，10、限位塊，11、立板，12、第二車軌，13、第二小車，14、第一出液口，15、第一電磁閥，16、第一激光接收器，17、第一控制芯片，18、第一無線通信模塊，19、拉繩，20、測距儀，21、激光發射器，22、第二出液口，23、第二電磁閥，24、微處理器，25、加速度傳感器，26、第二無線通信模塊，27、第二激光接收器，28、第二控制芯片，29、第三無線通信模塊，30、拉力傳感器，31、人機交互模塊，32、中央處理單元，33、觸摸屏，34、第四無線通信模塊，35、紅外線傳感器，36、語音輸出模塊，37、液泵，38、輸液管，39、第一液位傳感器，40、第二液位傳感器，41、第三液位傳感器。

具體實施方式

下面通過實施例，并結合附圖，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。

實施例：本實施例的一種能自動調節阻力的力量訓練裝置，如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，包括架體1，架體1上沿縱向并排設有上橫板2、中橫板3、下橫板4，上橫板2和中橫板3上對應位置分別設有沿前后走向的第一條形通孔5和第二條形通孔6，第一條形通孔5兩側設有第一車軌7，第一車軌7上設有可沿第一車軌7運動的第一小車8，中橫板3上設有頂部開口的盒體9，盒體9底部設有插入第二條形通孔6的限位塊10，中橫板3后端豎直設有立板11，下橫板4上設有與第一車軌7相同走向的第二車軌12，第二車軌12上設有可沿第二車軌12運動的第二小車13，第一小車8包括用于放置液體的第一車體，第一車體底面設有第一出液口14，第一出液口14位于第一條形通孔5正上方，第一出液口14上設有第一電磁閥15，第一小車8后端設有第一激光接收器16，第一小車8上設有第一控制芯片17和第一無線通信模塊18，盒體9前端設有拉繩19，盒體9后端設有檢測盒體9與立板11之間距離的測距儀20以及向正上方、正下方發射激光的激光發射器21，盒體9底面設有第二出液口22，第二出液口22位于第二條形通孔6正上方，第二出液口22上設有第二電磁閥23，盒體9上還設有微處理器24、加速度傳感器25和第二無線通信模塊26，第二小車13包括用于放置液體的第二車體，第二車體頂部開口，第二車體通過輸液管38與第一車體連通，第二車體內設有液泵37，液泵37與輸液管38的進液口連接，第二小車后端設有第二激光接收器27，第二小車13上設有第二控制芯片28和第三無線通信模塊29，第一控制芯片17分別與第一電磁閥15、第一激光接收器16、第一無線通信模塊18和第一小車8的移動機構電連接，微處理器24分別與測距儀20、激光發射器21、第二電磁閥23、第二無線通信模塊26和加速度傳感器25電連接，第二控制芯片28分別與液泵37、第二激光接收器27、第三無線通信模塊29和第二小車13的移動機構電連接。

移動機構包括車輪和驅動車輪轉動的驅動模塊。第二條形通孔與第一條形通孔走向相同，第二條形通孔位于第一條形通孔的正下方。

初始時，將第一小車放置在上橫板后端，將盒體放置在中橫板后端，將第二小車放置在下橫板后端，使第一激光接收器能接收到激光發射器向上發出的激光，第二激光接收器能接收到激光發射器向下發出的激光，第一小車內裝滿液體，盒體內裝有適量的液體。

測距儀檢測盒體與立板之間距離，加速度傳感器檢測盒體的加速度，盒體將距離值、加速度值發送給第一小車和第二小車。當用戶將盒體向前拉動時，第一控制芯片控制第一小車移動相應的距離，第二控制芯片控制第二小車移動相應的距離，第一小車移動時保證其上的第一激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，第二小車移動時保證其上的第二激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，從而使得第一小車、盒體、第二小車同步移動。

訓練時，用戶通過拉繩拉動盒體，當盒體加速度大于0時，用戶的拉力大于當前的滑動摩擦力，第一電磁閥打開，第一小車內的液體通過第一出液口、第一條形通孔落入盒體內，第二電磁閥關閉，盒體因流入液體而重量增加，滑動摩擦力增大；當盒體加速度小于0時，用戶的拉力小于當前的滑動摩擦力，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉，盒體因流出液體而重量減小，滑動摩擦力減小；當盒體加速度等于0且盒體不移動時，用戶的拉力小于當前的最大靜摩擦力，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉，盒體因流出液體而重量減小，最大靜摩擦力減小；當盒體加速度等于0且盒體仍在移動時，用戶的拉力等于當前的滑動摩擦力，第一電磁閥關閉，第二電磁閥關閉，滑動摩擦力保持不變。

本發明能夠通過調整盒體重量來調節用戶拉動盒體的阻力，在用戶訓練時根據用戶的拉力變化自動調節阻力，非常方便，且減少了用戶受傷的風險。

第一車體內設有第一液位傳感器39，第一液位傳感器39與第一控制芯片17電連接，盒體9內設有第二液位傳感器40，第二液位傳感器40與微處理器24電連接，第二車體內設有第三液位傳感器41，第三液位傳感器41與第二控制芯片28電連接。

當第一車體內的液體液位小于設定值時，液泵工作將第二車體內的液體輸送到第一車體內，直到第一車體內的液體液位大于設定值，液泵停止工作。第一小車將其內的液位信息發送給用戶的智能終端，盒體將其內的液位信息發送給用戶的智能終端，第二小車將其內的液位信息發送給用戶的智能終端，便于用戶了解液位情況。

拉繩19上設有拉力傳感器30，拉力傳感器30與微處理器24電連接。拉力傳感器檢測用戶對拉繩施加的拉力，微處理器將檢測到的拉力發送到用戶的智能手機等智能終端，便于用戶連接自身訓練時的情況。訓練時，當拉力傳感器檢測到拉力大于0，則訓練裝置進入工作狀態，當拉力傳感器檢測到拉力等于0，訓練裝置進入待機狀態，第一小車、第二小車、盒體待機，第一電磁閥和第二電磁閥都關閉。

架體1頂部設有人機交互模塊31，人機交互模塊31包括中央處理單元32、觸摸屏33、第四無線通信模塊34和語音輸出模塊36，中央處理單元32分別與觸摸屏33、第四無線通信模塊34和語音輸出模塊36電連接。

人機交互模塊能夠與第一小車、盒體、第二小車進行無線通信，觸摸屏可顯示拉力等數據，用戶可通過觸摸屏輸入指令。語音輸出模塊輸出語音提醒。

中橫板3前端和后端分別設有用于檢測盒體9的紅外線傳感器35，紅外線傳感器35與中央處理單元32電連接。中橫板前端的紅外線傳感器用于檢測盒體用否達到起始位置，中橫板后端的紅外線傳感器用于檢測盒體是否達到終點位置.當盒體移動到起始位置或終點位置時，語音輸出模塊輸出語音提醒。

第二條形通孔6前端和后端分別設有緩沖機構。緩沖機構可以是彈簧等彈性件，避免盒體底部的限位塊與第二條形通孔前端、后端直接碰撞。

本實施例的一種能自動調節阻力的力量訓練裝置的工作方法，用于上述的一種能自動調節阻力的力量訓練裝置，包括以下步驟：

s1：初始時，第一小車位于上橫板后端，盒體位于中橫板后端，第二小車位于下橫板后端，第一激光接收器能接收到激光發射器向上發出的激光，第二激光接收器能接收到激光發射器向下發出的激光，第一小車內裝有液體，盒體內裝有液體；

當拉力傳感器檢測到拉力大于0時，訓練裝置進入工作狀態，執行步驟s2，當拉力傳感器檢測到拉力等于0時，訓練裝置進入待機狀態，第一小車、第二小車、盒體待機，第一電磁閥和第二電磁閥都關閉；

s2：測距儀檢測盒體與立板之間距離，加速度傳感器檢測盒體的加速度，盒體將距離值、加速度值發送給第一小車和第二小車；

當用戶將盒體向前拉動時，第一控制芯片控制第一小車移動相應的距離，第二控制芯片控制第二小車移動相應的距離，第一小車移動時保證其上的第一激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，第二小車移動時保證其上的第二激光接收器能接收到激光發射器發出的激光，從而使得第一小車、盒體、第二小車同步移動；

當盒體加速度大于0時，第一電磁閥打開，第一小車內的液體通過第一出液口、第一條形通孔落入盒體內，第二電磁閥關閉；當盒體加速度小于0時，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉；當盒體加速度等于0且盒體不移動時，第二電磁閥打開，盒體內的液體通過第二出液口、第二條形通孔落入第二小車內，第一電磁閥關閉；當盒體加速度等于0且盒體仍在移動時，第一電磁閥關閉，第二電磁閥關閉。

步驟s2中，當盒體加速度大于0時，第一電磁閥根據加速度的大小調節開度，盒體加速度越大，第一電磁閥開度d1越大，第一小車單位時間內流出的液體越多；當盒體加速度小于0時，第二電磁閥根據盒體加速度的大小調節開度，盒體加速度越小，第二電磁閥開度d2越大，第二小車單位時間內流出的液體越多。

步驟s2還包括以下步驟：當第一車體內的液體液位小于設定值時，液泵工作將第二車體內的液體輸送到第一車體內，直到第一車體內的液體液位大于設定值，液泵停止工作。