模拟自行车运动的设备制造技术

一种模拟自行车运动的设备，包括具有自行车外形的机械装置、放置机械装置的底盘、控制装置和显示装置，其特征在于，　　　　还包括风速发生器，与所述控制装置相连；　　　　所述具有自行车外形的机械装置，除基本自行车部件车架、车把、座椅和踏脚外，还包括　　　　数据采集装置，连接到所述基本自行车部件的车把、踏脚和座椅上，还与所述控制装置相连；　　　　加载装置，连接到所述基本自行车部件的踏脚上，还与所述控制装置相连；　　　　震动装置，连接到所述基本自行车部件的车架和座椅上，还与所述控制装置相连；　　　　俯仰装置，连接到所述基本自行车部件的车架和座椅上，还与所述控制装置相连；　　　　倾斜装置，连接到所述基本自行车部件的车架和座椅上，还与所述控制装置相连；　　　　惯性装置，连接到所述基本自行车部件的踏脚上，还与所述控制装置相连。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及虚拟技术，尤其设计一种模拟自行车运动的设备。
技术介绍
自行车运动，尤其是越野自行车运动是一项很有吸引力的运动，但是由于条件所限，很多人无法亲身体验这种运动。虚拟技术的出现解决了这个问题，虚拟技术可以模拟各种场景，从而满足人们的愿望。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种模拟自行车运动的设备，能使参与者在骑行时能感觉到颠簸，上下坡，阻力和风力的变化，并能看到变化的图像。为了达到上述目的，本技术采用如下技术方案一种模拟自行车运动的设备，包括具有自行车外形的机械装置、放置机械装置的底盘、控制装置和显示装置，其特征在于，还包括风速发生器，与所述控制装置相连；所述具有自行车外形的机械装置，除基本自行车部件车架、车把、座椅和踏脚外，还包括数据采集装置，连接到所述基本自行车部件的车把、踏脚和座椅上，还与所述控制装置相连；加载装置，连接到所述基本自行车部件的踏脚上，还与所述控制装置相连；震动装置，连接到所述基本自行车部件的车架和座椅上，还与所述控制装置相连；俯仰装置，连接到所述基本自行车部件的车架和座椅上，还与所述控制装置相连；倾斜装置，连接到所述基本自行车部件的车架和座椅上，还与所述控制装置相连；惯性装置，连接到所述基本自行车部件的踏脚上，还与所述控制装置相连。由于采用了上述技术方案，本技术的模拟自行车运动的设备可以模拟刹车时的前冲、上下破时的俯仰、转弯时的左右倾斜、路面不平时的颠簸及快速时的飞越等多种状态，并通过加装各类传感器、力的发生和反馈系统、为骑车人在虚拟的路面上模拟各种姿态和运动信息，从而达到身临其境的感觉。附图说明图1是本技术的模拟自行车运动的设备的结构示意图；图2是本技术的具有自行车外形的机械装置的示意图；图3是本技术的模拟自行车运动的设备工作方法的流程图；具体实施方式以下结合附图和实施例来进一步说明本技术的技术方案。图1是本技术的模拟自行车运动的设备的结构示意图，如图1所示，该设备包括具有自行车外形的机械装置1，放置机械装置的底盘2，控制装置(图1中未画出)、显示装置3和风速发生器(图1中位画出)。在一个实施例中，控制装置为计算机、显示装置为屏幕而风速发生器为风扇。图2是该具有自行车外形的机械装置的外观示意图。本技术的特点是在上述机械装置1中，除基本自行车部件车架、车把、座椅和踏脚外，还包括数据采集装置，连接到基本自行车部件的车把、踏脚和座椅上，还与控制装置相连。其中连接到车把上的是角位移传感器，连接到踏脚上的是测速器。加载装置，连接到基本自行车部件的踏脚上，还与控制装置相连。加载装置包括加载伺服电机、测速发电机、力矩传感器、增速机构和棘轮机构，用来提供给自行车在各种情况下骑车时力的感觉。震动装置，连接到基本自行车部件的车架和座椅上，还与控制装置相连。震动装置包括两个气缸，用来模拟车速较高时自行车的飞跃及颠簸。俯仰装置，连接到基本自行车部件的车架和座椅上，还与控制装置相连。俯仰装置包括俯仰伺服电机、涡轮减速器、曲柄机构和角位移传感器，用于模拟自行车上下坡时的前倾后仰，其中角位移传感器用于控制俯仰角度。倾斜装置，连接到基本自行车部件的车架和座椅上，还与控制装置相连。倾斜装置包括倾斜伺服电机、高速比减速器、伞齿轮、涡轮、涡杆和角位移传感器，用于模拟转弯时的向心加速度与骑车人重力的平衡角度，其中角位移传感器用于控制俯仰角度。惯性装置，连接到基本自行车部件的踏脚上，还与控制装置相连。惯性装置包括气缸、刹车力控制机构、慢速恢复阀、小车和电磁阀，用于模拟自行车刹车时骑车人的前冲。本技术的上述设备的工作方法，包括以下步骤，如图3所示步骤S31，控制装置接收开始信号，初始化控制装置、显示装置和机械装置。初始化时，控制装置会为自行车选择一条虚拟的预定路线，并设置自行车的起始位置和起始速度以及起始方向，显示装置显示初始的图像。步骤S32，数据采集装置采集当前自行车运动状态信号，并发送到控制装置。数据采集装置采集的当前自行车运动状态信号包括采集自踏脚的当前速度信号，采集自车把的当前方向信号(由车把上的角位移传感器提供车把的角度)和当前刹车力信号(由车把上的力感应器提供)、采集自车架的当前倾斜度信号。步骤S33控制装置建立自行车运动数学模型，将接收到的当前自行车运动状态信号输入到自行车运动数学模型中进行计算。数学模型通过以下公式建立，首先说明一下公式中使用的符号的意义L自行车的车长；l座椅到车尾的距离；s在给定时间Δt内自行车的行程为；K自行车的转动比；d路面“沟”间距； h0自行车的前一地点的高度；h1此时的高度为；h2下个地点的高度；(x0，y0)自行车前一地点的坐标；(x1，y1)此时的地点坐标；(x2，y2)下个地点的坐标；v0自行车此时的速度；v1下个地点的速度；θ0自行车行驶的方向和正东方的夹角；θ1下一个地点自行车行驶的方向和正东方的夹角；φ前轮和运动方向的偏角；f1和f2前后轮的刹车力分别；ks钢圈和刹车皮之间的磨擦系数。建立数学模型的公式如下对于由坡度的底面，坡度角计算公式α=tg-1(h1-h0(x0-x1)2+(y0-y1)2);]]>速度计算公式当SΔt≥v0]]>时脚蹬的速度大于自行车的速度所以，脚蹬的力加到自行车上了，此时v1=sΔt.]]>当sΔt<v0]]>时，脚蹬的速度小于自行车的速度所以，脚蹬的力未加到自行车上，解下列微分方程组 所以此时的自行车真正的行程是微分方程的解s1，记s＝s1，则v1=sΔt;]]>计算下次地点的位置坐标 计算下次地点的行车方向θ1=θ0+2×tg-1(tg(φ)lL)]]>脚蹬反馈力的计算在sΔt≥v0]]>时为 在sΔt<v0]]>时为0；车身倾角的计算tg-1(2×sin(tg-1(tg(φ)×lL))×s(Δt)2×g×1+tg2φ×l2L2)]]>鼓风机的风量的计算可以根据v1-vz×sin(+θ1-θ0)和vz×cos(+θ1-θ0)的值来确定顺车子的方向和垂直车子方向的风量；具体数值可以查表。刹车冲击开关的开启根据是否有刹车力存在及系统加速度 的大小来决定；看这个量是否小于某个指定的负常数来决定是否打开冲击开关。对于有些不平整的，地面上“沟”存在，此处假设“沟”是等间距的，且其深度能够放下一个车轮，车在有“沟”的路面上弹跳频率为v1/d；在有“沟”的路面上向上撞击的力的计算m×d×v1×ρ12×R×t]]>的大小查表决定其阶段值本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学增，粱兆正，许永顺，吴为昊，柯少敏，肖建敏，
申请(专利权)人：上海科技馆，
类型：实用新型
国别省市：