[发明专利]一种实时交互健身自行车

权利要求书

1.一种实时交互健身自行车，其特征在于，包括车体部分、俯仰模拟部分、振动模拟部分、扭矩模拟部分、速比模拟部分、车龙头传感器部分、脚踏板部分、主控制部分和虚拟现实部分，其中：

所述车体部分，作为实时交互健身自行车的支撑部分，将俯仰模拟部分、振动模拟部分、扭矩模拟部分、速比模拟部分、脚踏板部分和车龙头传感器部分连接在一起，起到固定作用；

所述俯仰模拟部分，接收主控制部分的命令，改变车体部分的俯仰角度以模拟自行车上下坡效果，并将自行车车体的俯仰角度信息实时反馈给主控制部分；

所述振动模拟部分，接收主控制部分的命令，以改变车体部分的振动幅度和频率，从而模拟自行车不同的颠簸效果；

所述扭矩模拟部分，作用于脚踏板部分，在接收主控制部分的命令后改变脚踏板部分旋转的阻力，以模拟自行车在不同路况条件下的蹬踏阻力效果；

所述速比模拟部分，用于模拟脚踏输入轴到自行车轮之间的速比效果，以影响虚拟现实部分画面中自行车的行进速度、扭矩模拟部分的阻力，并将当前速比值传递给主控制部分；

所述车龙头传感器部分，采集车龙头旋转的角度并传递给主控制部分，由主控制部分计算成角度信息传递给虚拟现实部分，以改变虚拟现实部分画面中自行车的转弯角度；

所述脚踏板部分，采集并计算操作者旋转脚踏板的转速和圈数并传递给主控制部分；

所述主控制部分，用于控制俯仰模拟部分的输出俯仰角度、控制振动模拟部分输出的自行车车体振动幅度和频率、控制扭矩模拟部分的输出扭矩、采集速比模拟部分的当前速比、采集车龙头传感器部分的旋转角度以及脚踏板部分的转速和圈数，并与虚拟现实部分交互；

所述虚拟现实部分，通过画面展现行进中的自行车，将当前虚拟路况的各种参数发送给主控制部分，从而控制车体部分的俯仰角度、颠簸情况、脚踏阻力效果，并根据自行车车龙头的旋转角度以及脚踏板的速度和圈数改变画面中自行车的姿态和行进效果；

所述的主控制部分，包括俯仰模拟控制单元、振动模拟控制单元、扭矩模拟控制单元、速比模拟接口单元、车龙头传感器接口单元、脚踏板部分接口单元、处理器单元，其中：

所述俯仰模拟控制单元，根据虚拟现实画面中的自行车上下坡角度来控制俯仰模拟部分的输出角度，使得车体部分的俯仰角度与当前虚拟画面中自行车的上下坡角度相匹配；

所述振动模拟控制单元，根据虚拟现实画面中自行车所行进的路况来控制振动模拟部分的输出振动幅度和振动频率，使得自行车的车座振动频率和振动幅度与当前虚拟画面中自行车所行驶路面的路况相匹配；

所述扭矩模拟控制单元，根据俯仰模拟部分的当前俯仰角度、速比模拟部分的当前速比值、虚拟现实部分中虚拟环境的风速和风向等参数，综合计算出一定扭矩阻力值，从而控制扭矩模拟部分输出不同虚拟路况下的脚踏板阻力；

所述速比模拟接口单元，接收速比模拟部分中速比传感器传递的速比值，将速比值传递给虚拟现实部分，并结合脚踏板的转速和圈数模拟出虚拟画面中自行车行进的速度和历程；

所述车龙头传感器接口单元，接收车龙头传感器部分中角度传感器采集的旋转龙头旋转角度，计算成所对应的角度值，并将角度值传递给虚拟现实部分，从而在虚拟现实部分中模拟出自行车转弯的效果；

所述脚踏板部分接口单元，读取脚踏板旋转的圈数和转速并传递给虚拟现实部分，以在虚拟画面中显示出自行车的行程和速度；

所述处理器单元，结合俯仰模拟部分的角度传感器、速比模拟部分的速比传感器、车龙头传感器部分的角度传感器和虚拟现实部分所对应的路况参数，计算出俯仰模拟部分的角度电机驱动器、振动模拟部分的振动电机驱动器、扭矩模拟部分的扭矩驱动器的参数值；

所述的处理器单元，包括计算模块、控制输出模块、参数输入模块和数据交互模块，其中：

所述参数输入模块，输入参数包含脚踏板部分接口单元的转速和圈数、速比模拟接口单元的速比值和车龙头传感器接口单元的角度值，输入模块的参数最终输入到处理器单元用于计算；

所述的计算模块，为处理器单元的核心，用于控制输出模块、参数输入模块和数据交互模块的参数计算；

所述控制输出模块，由计算模块控制，输出内容包括：将虚拟现实部分传递过来的路况参数通过计算得到俯仰模拟控制单元的俯仰值并输出到俯仰模拟部分的角度电机驱动器，计算得到振动模拟控制单元的振动值并输出到振动模拟部分的振动电机驱动器，计算得到扭矩模拟控制单元的输出扭矩值并输出到扭矩模拟部分的扭矩驱动器；

所述数据交互模块，用于建立处理器单元和虚拟现实部分的连接，将虚拟现实画面中自行车的路况信息发送给计算模块，计算模块结合速比模拟部分的速比传感器的速比值、脚踏板部分的脚踏板转速和圈数以及车龙头传感器部分的角度值，计算出相对应的俯仰模拟控制单元的俯仰值并输出给俯仰模拟部分的角度电机驱动器、计算出振动模拟控制单元的振动值并输出给振动模拟部分的振动电机驱动器、计算出扭矩模拟控制单元的输出扭矩值并输出给扭矩模拟部分的扭矩驱动器。