一種利用電動控制的木人樁及其控制方法

2023-10-07 19:37:19

專利名稱：一種利用電動控制的木人樁及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種針對中國武術的健身器材結構的控制技術領域，涉及木人樁及其 控制方法，具體涉及一種利用電動控制的木人樁及其控制方法。
背景技術：
目前，傳統的針對中國武術的健身器材如刀、槍這樣的兵器類器材，由於使用時所 需空間大、以及缺乏安全性方面的缺點致其使用範圍越來越小，而同樣作為針對中國武術 的健身器材的木人樁，其具有靜止狀的佔用空間小且安全性能高的特點已經越來越成為中 國武術的健身器材的發展趨勢。現在使用的木人樁都是由支座、在支座上可旋轉的轉筒以 及轉筒上方的同一高度分布兩個徑向凸出的條狀木人臂以及在轉筒下方分布一個徑向凸 出的條狀木人臂，通過使用者的手臂攻擊部位擊打這三個條狀木人臂時，木人臂帶動支架 上的轉筒旋轉到不同位置，以便配合使用者的變換攻擊招式來進行健身。但是，現在使用的木人樁卻缺乏使用者和木人樁之間的互動性和擊打的實際效果 監測裝置，木人樁只能被動地接受使用者的擊打，擊打者無法在擊打過程中準確判斷自己 的擊中部位是否準確和具體擊中該部位的次數，缺乏互動性導致中國武術所需要的攻守兼 備這樣的健身效果不能完全發揮出來，而無法確定擊打效果，從而不能真正達到通過木人 樁來評估使用者練習的真實水平。

發明內容
為了克服上述現有技術存在的不足，本發明的目的在於提供一種利用電動控制的 木人樁及其控制方法，通過曲軸電機和主軸電機來驅動該木人樁的木人臂構造攻守兼備的 格鬥方式，以實現不同強度下的仿真互動性格鬥方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套 筒內被攻擊部位安裝的壓力傳感器或者限位開關，其信號被其可編程邏輯控制器PLC處理 後送往觸摸顯示屏，顯示使用者被打擊數和打擊數，這樣的電動控制的木人樁及其控制方 法導致中國武術所需要的攻守兼備這樣的健身效果能完全發揮出來，且通過觸摸顯示屏能 確定擊打效果，從而真正達到通過該木人樁來評估使用者練習的真實水平。為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案是一種利用電動控制的木人樁，包括支座60、轉筒9和轉筒9上方的同一高度分布的 兩個徑向凸出的第一條狀木人臂28和第二條狀木人臂29、以及在轉筒下方分布的一個徑 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可 配合相同軸的主軸軸承8，兩個主軸軸承8的中心軸線為縱向且相重合，和該兩個主軸軸承 8相配的主軸6卡入此兩個主軸軸承8的中心孔，在支撐板下板2上固定主軸電機1，主軸 電機軸的中心軸線和主軸6的中心軸線相平行，主軸電機軸卡入與主軸電機軸相配的主皮 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，環狀皮帶4張緊環繞住 主皮帶輪3的圓周側和從皮帶輪5的圓周側，主軸6的上端和所述的轉筒9底部相固定，轉筒9為一中空的柱狀筒，單曲軸11縱向安裝於轉筒內部，其上端卡入與之相配的聯軸器13 的一端中，聯軸器13的另一端卡入固定在轉筒內頂部的曲軸電機61的電機軸，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固定在轉筒底部表面， 單曲軸11上自上而下配置三個連杆12，三個連杆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的內端、第二條狀木人臂29的內端以及第三條狀木人臂30的內端相連 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分別穿過三個固定在 轉筒外表面的外套筒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上分別裝有置於各自對應的外套筒19內表面的滑塊20，條狀木人臂組的每個木人臂 的攻擊部位和外套筒19內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發射器44的不同的信號接入端相連接，和無線信號發射器44 相配的無線信號接收器40通過通信線纜和可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號埠 36相 連接，可編程邏輯控制器PLC33的通信埠 35和觸摸顯示屏41的輸出信號埠 38用通信 線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC33的第一控制信號輸出埠 34和觸摸顯示屏41的 受控接收埠 39用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC33的第二控制信號輸出埠 32和第三控制信號輸出埠 31分別與曲軸電機變頻裝置43的受控接收埠 62和主軸電 機變頻裝置46的受控接收埠 63用通信線纜相互連接，曲軸電機61的電源接口、曲軸電 機變頻裝置43的電源接口以及曲軸電機開關42以串聯的形式和電源64連接，主軸電機1、 主軸電機變頻裝置46以及主軸電機開關47以串聯的形式和電源連接，觸摸顯示屏41和觸 摸顯示屏開關37以串聯的形式和電源64連接，可編程邏輯控制器PLC33和可編程邏輯控 制器PLC開關50以串聯的形式和電源64連接，可編程邏輯控制器PLC33內部包括單曲軸 電機速度控制模塊、主軸電機速度控制模塊、被攻擊計數模塊以及攻擊計數模塊。所述的兩個主軸軸承8採用兩個角接觸球軸承，且兩個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上部設置兩個銅片25，轉筒9的底部設置兩個同心圓外銅環26和 內銅環27，兩個銅片25中的一個銅片與外銅環26接觸，另外一個銅片與外銅環26和內銅 環27相接觸，這兩個銅片25、兩個同心圓外銅環26和內銅環27組成了防繞線結構，防繞線 結構、曲軸電機61、曲軸電機開關42、曲軸電機變頻裝置43以及電源64串聯連接。上述的利用電動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，打開可編程邏輯控制器PLC33 ；隨 後閉合觸摸顯示屏開關37，打開觸摸顯示屏41，最後閉合主軸電機開關47和曲軸電機開關 42 ；步驟2 通過觸摸顯示屏41輸入主軸6的轉速以及單曲軸11的轉速，輸入完畢後 按下屏幕上的啟動鍵，隨後該啟動信號、輸入主軸6的轉速信號以及單曲軸11的轉速信號 通過觸摸顯示屏41的輸出信號埠由通信線纜38傳輸到可編程邏輯控制器PLC33的通信 埠 35，隨後可編程邏輯控制器PLC33通過其內部的單曲軸電機速度控制模塊和主軸電機 速度控制模塊分別將輸入的主軸6的轉速信號以及單曲軸11的轉速信號進行轉換成變頻 裝置可處理的轉速信號後，然後根據啟動信號通過可編程邏輯控制器PLC33的第二控制信 號輸出埠 32和第三控制信號輸出埠 31，將處理後的輸入主軸6的轉速信號以及單曲軸 11的轉速信號以控制指令形式由通信電纜分別發送到主軸電機變頻裝置46的受控接收埠 63和曲軸電機變頻裝置43的受控接收埠 62，隨即曲軸電機變頻裝置43和主軸電機變 頻裝置46分別根據各自接收的轉速控制指令啟動對應的電機進行轉動；步驟3 當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，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器45的輸出信號埠將採集的 被攻擊信號通過無線信號發射器44發射無線脈衝，再由無線信號接收器40將信號輸出至 可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號埠 36，通過可編程邏輯控制器PLC33的被攻擊計數 模塊加一的功能處理得到被攻擊次數，將處理後的被攻擊次數信號通過可編程邏輯控制器 PLC33的第一控制信號輸出埠 34由通信電纜發送到觸摸顯示屏41的受控接收埠 39接 收，隨即在顯示屏的顯示被攻擊次數的位置顯示出被攻擊次數的數值，同時通過可編程邏 輯控制器PLC33的第二控制信號輸出埠 32將曲軸電機61的反轉控制指令由通信電纜發 送到曲軸電機變頻裝置43的受控接收埠 62，隨即曲軸電機變頻裝置62根據此指令驅動 曲軸電機61進行反轉，通過聯軸器13帶動單曲軸11引導對應連杆12反向移動，致使條狀 木人臂組的對應的木人臂收縮；當使用者擊中外套筒19上的被攻擊部位時，通過該攻擊部 位上安裝的壓力傳感器45將採集的攻擊信號通過無線信號發射器44發射無線脈衝，再由 無線信號接收器40將信號輸出至到可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號埠 36，通過可編 程邏輯控制器PLC33的攻擊計數模塊加一的功能處理得到攻擊次數，將處理後的攻擊次數 信號通過可編程邏輯控制器PLC33的第一控制信號輸出埠 34由通信電纜發送到觸摸顯 示屏41的受控接收埠 39接收，隨即在顯示屏的顯示攻擊次數的位置顯示出被攻擊次數 的數值。通過該電動控制的木人樁的曲軸電機61來驅動支架60上的轉筒9內置的單曲軸 三連杆傳動機構，實現轉筒9外表面凸起的木人臂的徑向變速伸縮，同時主軸電機1通過皮 帶輪驅動支架60內連接轉筒9的主軸6，由此引導轉筒9旋轉，實現了轉筒9繞其縱向軸線 轉動和木人臂通過滑塊20的徑向變速伸縮耦合，致使其滿足現實出拳攻擊的情形，加上木 人臂的攻擊部位安裝有壓力傳感器45，在攻擊到使用者後，該壓力傳感器45可以將信號發 送給可編程邏輯控制器PLC33中，由其操縱曲軸電機61致使攻擊到使用者的木人臂通過滑 塊20徑向收縮移動，構造攻守兼備的格鬥方式，攻擊頻率通過觸摸顯示屏41的設定，將設 定值傳輸到可編程邏輯控制器PLC33中來操縱連接曲軸電機變頻裝置62進行調節，以實現 不同強度下的仿真互動性格鬥方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套筒19內被攻擊部 位安裝的壓力傳感器，其信號被其可編程邏輯控制器PLC33處理後送往觸摸顯示屏41，顯 示使用者被打擊數和打擊數，這樣的電動控制的木人樁及其控制方法導致中國武術所需要 的攻守兼備這樣的健身效果能完全發揮出來，且通過觸摸顯示屏41能確定擊打效果，從而 真正達到通過該木人樁來評估使用者練習的真實水平。另外，兩個主軸軸承8採用兩個角 接觸球軸承，且兩個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 裝的結構，能更好的讓主軸6要承擔上面整個轉筒9結構的重量；還有支座60上部設置兩 個銅片25，轉筒9的底部設置兩個同心圓外銅環26和內銅環27，兩個銅片25中的一個銅 片與外銅環26接觸，另外一個銅片與外銅環26和內銅環27相接觸，這兩個銅片25、兩個同 心圓同心圓外銅環26和內銅環27組成了防繞線結構，這樣防繞線結構、曲軸電機61、曲軸 電機開關42、曲軸電機變頻裝置43以及電源64串聯連接時就能避免轉筒9轉動的時候將 曲軸電機的線纜出現繞線的故障問題。


圖1是本發明的轉筒的立體圖。圖2是本發明的轉筒的俯視圖。圖3是本發明轉筒和支座的剖視圖，去除了第一條狀木人臂、第二條狀木人臂以 及它們的連杆的剖視圖。圖4是本發明的防繞線結構、曲軸電機、曲軸電機開關、曲軸電機變頻裝置以及電 源的接線圖。圖5是本發明的安裝了壓力傳感器的條狀木人臂的局部放大6是本發明的整體結構示意圖，去除了第一條狀木人臂、第二條狀木人臂以及 它們的連杆的示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作更詳細的說明。如圖1、圖2和圖3所示，利用電動控制的木人樁，包括支座60、轉筒9和轉筒9上 方的同一高度分布的兩個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 筒下方分布的一個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可配合相同軸的主軸軸承8，兩個 主軸軸承8的中心軸線為縱向且相重合，和該兩個主軸軸承8相配的主軸6卡入此兩個主 軸軸承8的中心孔，在支撐板下板2上固定主軸電機1，主軸電機軸的中心軸線和主軸6的 中心軸線相平行，主軸電機軸卡入與主軸電機軸相配的主皮帶輪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，環狀皮帶4張緊環繞住主皮帶輪的圓周側和從皮帶輪 的圓周側，主軸6的上端和所述的轉筒9底部相固定，轉筒9為一中空的柱狀筒，單曲軸11 縱向安裝於轉筒內部，其上端卡入與之相配的聯軸器13的一端中，聯軸器13的另一端卡入 固定在轉筒內頂部的曲軸電機61的電機軸，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固定在轉筒底部表面，單曲軸11上自上而下配置三個連杆 12，三個連杆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的內端、第二條狀 木人臂29的內端以及第三條狀木人臂30的內端相連接，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分別穿過三個固定在轉筒外表面的外套筒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上分別裝有置於各自對應的外套筒 19內表面的滑塊20，所述的兩個主軸軸承8採用兩個角接觸球軸承，且兩個角接觸球軸承 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的板面上設置兩個同心圓外銅環26和內銅環 27，和兩個銅片25，兩個銅片25通過簧片壓在外銅環26和內銅環27上。如圖5所示，條狀木人臂組的每個木人臂的攻擊部位和外套筒內的被攻擊部位分 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發射器44的不 同的信號接入端相連接。如圖6所示，和無線信號發射器44相配的無線信號接收器40通過通信線纜和可
7編程邏輯控制器PLC 33的輸入信號埠 36相連接，可編程邏輯控制器PLC33的通信埠 35和觸摸顯示屏41的輸出信號埠 38用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC33的 第一控制信號輸出埠 34和觸摸顯示屏41的受控接收埠 39用通信線纜相互連接，可編 程邏輯控制器PLC33的第二控制信號輸出埠 32和第三控制信號輸出埠 31分別與曲軸 電機變頻裝置43的受控接收埠 62和主軸電機變頻裝置46的受控接收埠 63用通信線 纜相互連接，曲軸電機61的電源接口、曲軸電機變頻裝置43的電源接口以及曲軸電機開關 42以串聯的形式和電源64連接，主軸電機1、主軸電機變頻裝置46以及主軸電機開關47 以串聯的形式和電源連接，觸摸顯示屏41和觸摸顯示屏開關37以串聯的形式和電源64連 接，可編程邏輯控制器PLC33和可編程邏輯控制器PLC開關50以串聯的形式和電源64連 接，可編程邏輯控制器PLC33內部包括單曲軸電機速度控制模塊、主軸電機速度控制模塊、 被攻擊計數模塊以及攻擊計數模塊。上述的利用電動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，打開可編程邏輯控制器PLC33 ；隨 後閉合觸摸顯示屏開關37，打開觸摸顯示屏41，最後閉合主軸電機開關47和曲軸電機開關 42 ；步驟2 通過觸摸顯示屏41輸入主軸6的轉速以及單曲軸11的轉速，輸入完畢後 按下屏幕上的啟動鍵，隨後該啟動信號、輸入主軸6的轉速信號以及單曲軸11的轉速信號 通過觸摸顯示屏41的輸出信號埠由通信線纜38傳輸到可編程邏輯控制器PLC33的通信 埠 35，隨後可編程邏輯控制器PLC33通過其內部的單曲軸電機速度控制模塊和主軸電機 速度控制模塊分別將輸入的主軸6的轉速信號以及單曲軸11的轉速信號進行轉換成變頻 裝置可處理的轉速信號後，然後根據啟動信號通過可編程邏輯控制器PLC33的第二控制信 號輸出埠 32和第三控制信號輸出埠 31，將處理後的輸入主軸6的轉速信號以及單曲軸 11的轉速信號以控制指令形式由通信電纜分別發送到主軸電機變頻裝置46的受控接收端 口 63和曲軸電機變頻裝置43的受控接收埠 62，隨即曲軸電機變頻裝置43和主軸電機變 頻裝置46分別根據各自接收的轉速控制指令啟動對應的電機進行轉動；步驟3 當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，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器45的輸出信號埠將採集的 被攻擊信號通過無線信號發射器44發射無線脈衝，再由無線信號接收器40將信號輸出至 可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號埠 36，通過可編程邏輯控制器PLC33的被攻擊計數 模塊加一的功能處理得到被攻擊次數，將處理後的被攻擊次數信號通過可編程邏輯控制器 PLC33的第一控制信號輸出埠 34由通信電纜發送到觸摸顯示屏41的受控接收埠 39接 收，隨即在顯示屏的顯示被攻擊次數的位置顯示出被攻擊次數的數值，同時通過可編程邏 輯控制器PLC33的第二控制信號輸出埠 32將曲軸電機61的反轉控制指令由通信電纜發 送到曲軸電機變頻裝置43的受控接收埠 62，隨即曲軸電機變頻裝置62根據此指令驅動 曲軸電機61進行反轉，通過聯軸器13帶動單曲軸11引導對應連杆12反向移動，致使條狀 木人臂組的對應的木人臂收縮；當使用者擊中外套筒19上的被攻擊部位時，通過該攻擊部 位上安裝的壓力傳感器45將採集的攻擊信號通過無線信號發射器44發射無線脈衝，再由 無線信號接收器40將信號輸出至到可編程邏輯控制器PLC33的輸入信號埠 36，通過可編 程邏輯控制器PLC33的攻擊計數模塊加一的功能處理得到攻擊次數，將處理後的攻擊次數信號通過可編程邏輯控制器PLC33的第一控制信號輸出埠 34由通信電纜發送到觸摸顯 示屏41的受控接收埠 39接收，隨即在顯示屏的顯示攻擊次數的位置顯示出被攻擊次數 的數值。通過該電動控制的木人樁的曲軸電機61來驅動支架60上的轉筒9內置的單曲軸 三連杆傳動機構，實現轉筒9外表面凸起的木人臂的徑向變速伸縮，同時主軸電機1通過皮 帶輪驅動支架60內連接轉筒9的主軸6，由此引導轉筒9旋轉，實現了轉筒9繞其縱向軸線 轉動和木人臂通過滑塊20的徑向變速伸縮耦合，致使其滿足現實出拳攻擊的情形，加上木 人臂的攻擊部位安裝有壓力傳感器45，在攻擊到使用者後，該壓力傳感器45可以將信號發 送給可編程邏輯控制器PLC33中，由其操縱曲軸電機61致使攻擊到使用者的木人臂通過滑 塊20徑向收縮移動，構造攻守兼備的格鬥方式，攻擊頻率通過觸摸顯示屏41的設定，將設 定值傳輸到可編程邏輯控制器PLC33中來操縱連接曲軸電機變頻裝置62進行調節，以實現 不同強度下的仿真互動性格鬥方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套筒19內被攻擊部 位安裝的壓力傳感器，其信號被其可編程邏輯控制器PLC33處理後送往觸摸顯示屏41，顯 示使用者被打擊數和打擊數，這樣的電動控制的木人樁及其控制方法導致中國武術所需要 的攻守兼備這樣的健身效果能完全發揮出來，且通過觸摸顯示屏41能確定擊打效果，從而 真正達到通過該木人樁來評估使用者練習的真實水平。另外，兩個主軸軸承8採用兩個角 接觸球軸承，且兩個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 裝的結構，能更好的讓主軸6要承擔上面整個轉筒9結構的重量；還有支座上部設置兩個銅 片25，轉筒9的底部設置兩個同心圓外銅環26和內銅環27，兩個銅片25中的一個銅片與 外銅環26接觸，另外一個銅片與外銅環26和內銅環27相接觸，這兩個銅片25、兩個同心圓 同心圓外銅環26和內銅環27組成了防繞線結構，這樣防繞線結構、曲軸電機61、曲軸電機 開關42、曲軸電機變頻裝置43以及電源64串聯連接時就能避免轉筒9轉動的時候將曲軸 電機的線纜出現繞線的故障問題。圖中1是主軸電機；2是支撐板下板；3是主皮帶輪；4是環狀皮帶；5是從皮帶 輪；6是主軸；7是支撐板上板；8是主軸軸承；9是轉筒；10是固定件；11是單曲軸；12是 連杆；13是聯軸器；19是外套筒；20是滑塊；22是曲軸軸承；25是銅片；26是外銅環；27是 內銅環；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 制信號輸出埠 ；32是第二控制信號輸出埠 ；33是可編程邏輯控制器PLC ;34是第一控 制信號輸出埠 ；35是通信埠 ；36是輸入信號埠 ；37是觸摸顯示屏開關；38是輸出信 號埠 ；39是觸摸顯示屏的受控接收埠 ；40是無線信號接收器；41是觸摸顯示屏；42是 曲軸電機開關；43是曲軸電機變頻裝置；44是無線信號發射器；45是壓力傳感器；46是主 軸電機變頻裝置；47是主軸電機開關；50是可編程邏輯控制器PLC開關；60是支座；61是 曲軸電機；62是曲軸電機變頻裝置的受控接收埠 ；63是主軸電機變頻裝置的受控接收端 口 ；64是電源。
權利要求
一種利用電動控制的木人樁，包括支座(60)、轉筒(9)和轉筒(9)上方的同一高度分布的兩個徑向凸出的第一條狀木人臂(28)和第二條狀木人臂(29)、以及在轉筒下方分布的一個徑向凸出的第三條狀木人臂(30)所組成的條狀木人臂組，其特徵在於所述的支座(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可配合相同軸的主軸軸承(8)，兩個主軸軸承(8)的中心軸線為縱向且相重合，和該兩個主軸軸承(8)相配的主軸(6)卡入此兩個主軸軸承(8)的中心孔，在支撐板下板(2)上固定主軸電機(1)，主軸電機軸的中心軸線和主軸(6)的中心軸線相平行，主軸電機軸卡入與主軸電機軸相配的主皮帶輪(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，環狀皮帶(4)張緊環繞住主皮帶輪的圓周側和從皮帶輪的圓周側，主軸(6)的上端和所述的轉筒(9)底部相固定，轉筒(9)為一中空的柱狀筒，單曲軸(11)縱向安裝於轉筒內部，其上端卡入與之相配的聯軸器(13)的一端中，聯軸器(13)的另一端卡入固定在轉筒內頂部的曲軸電機(61)的電機軸，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)固定在轉筒底部表面，單曲軸(11)上自上而下配置三個連杆(12)，三個連杆(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)的內端、第二條狀木人臂(29)的內端以及第三條狀木人臂(30)的內端相連接，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)分別穿過三個固定在轉筒外表面的外套筒(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)上分別裝有置於各自對應的外套筒(19)內表面的滑塊(20)，條狀木人臂組的每個木人臂的攻擊部位和外套筒內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發射器(44)的不同的信號接入端相連接，和無線信號發射器(44)相配的無線信號接收器(40)通過通信線纜和可編程邏輯控制器PLC(33)的輸入信號埠(36)相連接，可編程邏輯控制器PLC33的通信埠(35)和觸摸顯示屏(41)的輸出信號埠(38)用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC(33)的第一控制信號輸出埠(34)和觸摸顯示屏(41)的受控接收埠(39)用通信線纜相互連接，可編程邏輯控制器PLC(33)的第二控制信號輸出埠(32)和第三控制信號輸出埠(31)分別與曲軸電機變頻裝置(43)的受控接收埠(62)和主軸電機變頻裝置(46)的受控接收埠(63)用通信線纜相互連接，曲軸電機(61)的電源接口、曲軸電機變頻裝置(43)的電源接口以及曲軸電機開關(42)以串聯的形式和電源(64)連接，主軸電機(1)、主軸電機變頻裝置(46)以及主軸電機開關(47)以串聯的形式和電源連接，觸摸顯示屏(41)和觸摸顯示屏開關(37)以串聯的形式和電源(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(50)以串聯的形式和電源(64)連接，可編程邏輯控制器PLC(33)內部包括單曲軸電機速度控制模塊、主軸電機速度控制模塊、被攻擊計數模塊以及攻擊計數模塊。
2.根據權利要求1所述的一種利用電動控制的木人樁，其特徵在於所述的兩個主軸 軸承(8)採用兩個角接觸球軸承，且兩個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.根據權利要求1所述的一種利用電動控制的木人樁，其特徵在於所述的支座上部 設置兩個銅片(25)，轉筒(9)的底部設置兩個同心圓外銅環(26)和內銅環(27)，兩個銅片 (25)中的一個銅片與外銅環(26)接觸，另外一個銅片與外銅環(26)和內銅環(27)相接觸，這兩個銅片(25)、兩個同心圓同心圓外銅環(26)和內銅環(27)組成了防繞線結構，防 繞線結構、曲軸電機(61)、曲軸電機開關(42)、曲軸電機變頻裝置(43)以及電源(64)串聯 連接。
4. 一種利用電動控制的木人樁的控制方法，其特徵在於，步驟如下步驟1 先閉合可編程邏輯控制器PLC(33)開關，打開可編程邏輯控制器PLC(33)；隨 後閉合觸摸顯示屏開關(37)，打開觸摸顯示屏(41)，最後閉合主軸電機開關(47)和曲軸電 機開關(42)；步驟2 通過觸摸顯示屏(41)輸入主軸(6)的轉速以及單曲軸(11)的轉速，輸入完畢 後按下屏幕上的啟動鍵，隨後該啟動信號、輸入主軸(6)的轉速信號以及單曲軸(11)的轉 速信號通過觸摸顯示屏(41)的輸出信號埠由通信線纜(38)傳輸到可編程邏輯控制器 PLC的通信埠(35)，隨後可編程邏輯控制器PLC(33)通過其內部的單曲軸電機速度控制 模塊和主軸電機速度控制模塊分別將輸入的主軸(6)的轉速信號以及單曲軸(11)的轉速 信號進行轉換成變頻裝置可處理的轉速信號後，然後根據啟動信號通過可編程邏輯控制器 PLC(33)的第二控制信號輸出埠(32)和第三控制信號輸出埠(31)，將處理後的輸入 主軸(6)的轉速信號以及單曲軸(11)的轉速信號以控制指令形式由通信電纜分別發送到 主軸電機變頻裝置(46)的受控接收埠(63)和曲軸電機變頻裝置(43)的受控接收埠 (62)，隨即曲軸電機變頻裝置(43)和主軸電機變頻裝置(46)分別根據各自接收的轉速控 制指令啟動對應的電機進行轉動；步驟3:當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，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器(45)的輸出信號埠將採 集的被攻擊信號通過無線信號發射器44發射無線脈衝，再由無線信號接收器(40)將信號 輸出至可編程邏輯控制器PLC (33)的輸入信號埠(36)，通過可編程邏輯控制器PLC (33) 的被攻擊計數模塊加一的功能處理得到被攻擊次數，將處理後的被攻擊次數信號通過可編 程邏輯控制器PLC(33)的第一控制信號輸出埠(34)由通信電纜發送到觸摸顯示屏(41) 的受控接收埠(39)接收，隨即在顯示屏的顯示被攻擊次數的位置顯示出被攻擊次數的 數值，同時通過可編程邏輯控制器PLC(33)的第二控制信號輸出埠(32)將曲軸電機(61) 的反轉控制指令由通信電纜發送到曲軸電機變頻裝置(43)的受控接收埠(62)，隨即曲 軸電機變頻裝置(62)根據此指令驅動曲軸電機(61)進行反轉，通過聯軸器(13)帶動單曲 軸(11)引導對應連杆(12)反向移動，致使條狀木人臂組的對應的木人臂收縮；當使用者擊 中外套筒(19)上的被攻擊部位時，通過該攻擊部位上安裝的壓力傳感器(45)將採集的攻 擊信號通過無線信號發射器(44)發射無線脈衝，再由無線信號接收器(40)將信號輸出至 到可編程邏輯控制器PLC (33)的輸入信號埠(36)，通過可編程邏輯控制器PLC (33)的攻 擊計數模塊加一的功能處理得到攻擊次數，將處理後的攻擊次數信號通過可編程邏輯控制 器PLC(33)的第一控制信號輸出埠(34)由通信電纜發送到觸摸顯示屏(41)的受控接收 埠(39)接收，隨即在顯示屏的顯示攻擊次數的位置顯示出被攻擊次數的數值。
全文摘要
一種利用電動控制的木人樁及其控制方法，通過該電動控制的木人樁上部轉筒上的曲軸電機和下部支架上的主軸電機來驅動該木人樁的木人臂構造攻守兼備的格鬥方式，以實現不同強度下的仿真互動性格鬥方式；另外通過在木人臂攻擊部位和外套筒內被攻擊部位安裝的壓力傳感器或者限位開關，其信號被其可編程邏輯控制器PLC處理後送往觸摸顯示屏，顯示使用者被打擊數和打擊數，這樣的電動控制的木人樁及其控制方法導致中國武術所需要的攻守兼備這樣的健身效果能完全發揮出來，且通過觸摸顯示屏能確定擊打效果，從而真正達到通過該木人樁來評估使用者練習的真實水平。
文檔編號G05B19/05GK101850173SQ20101016404
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月5日 優先權日2010年5月5日
發明者宋濤, 戴辰晨, 李憶南, 索雙富, 蔡貝, 韓笑傲, 高雨浩 申請人:清華大學