[发明专利]弦绳拉力调控装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电与自动控制领域，具体是一种为拉动中的弦绳提供拉力大小控制的技术与方法。

背景技术

在某些场合下，需要对绳、弦、缆等物体所受到的拉力予以大小控制，尤其是当这些绳状物体的一端处于连续的位置变化过程中。例如，健身器上的拉力绳，随着被拉伸的过程，应当保持设定的拉力大小；通常，健身器的拉力绳保持设定拉力的方式是采用“滑轮组合＋固定重物”的方法，但存在体积笨重、安全隐患、不便于调节、以及难于实现在拉动过程中动态改变拉力值等缺点。再比如，为模拟箭手在开弓过程中所感受到的弓弦拉力变化，需要随着弓弦被拉伸的距离而动态调整拉力值的大小；目前，尚没有相应的装置能够代替真实的弓而模拟这种拉力效果。因此，需要新的技术来满足特定场合下的特定要求。

发明内容

本发明提供弦绳拉力调控装置与方法，实现在伴随绳端移动的过程中对弦绳所受拉力大小的动态控制。

本发明采用如下技术方案：

弦绳拉力调控装置，其特征是：

具有弦绳、弦轮、拉力计、逆转器、控制器；

弦轮绕主转轴而转动；

弦绳卷绕在弦轮上，卷绕的方式是弦绳首端与弦轮连接在一起，然后自弦绳首端开始，环绕弦轮周长而进行卷绕，最后留出弦绳尾端以供拉动；

弦拉力是作用在弦绳尾端并牵拉弦绳尾端运动的拉力，弦拉力牵拉弦绳尾端沿着弦拉力的作用线方向运动，随着弦绳尾端的运动，卷绕在弦轮上的部分弦绳被拉出，同时，带动弦轮转动，称弦轮随弦绳尾端的运动而转动的方向为正转，与正转相反的转动方向为反转；

逆转器对弦轮施加转动力矩，该转动力矩是驱动弦轮反转，称逆转器驱动弦轮反转的力矩为反转矩，反转矩的大小是可调节的；

拉力计测量弦绳所受到的弦拉力实际大小，并将测量结果传递到控制器；

控制器根据所接收的拉力计测量结果，得出弦绳所受到的弦拉力实际值，并与弦拉力设定值进行比对，如果弦绳所受到的弦拉力实际值小于弦拉力设定值，则控制器控制逆转器以增大反转矩的大小，如果弦绳所受到的弦拉力实际值大于弦拉力设定值，则控制器控制逆转器以减小反转矩的大小。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：

所述的弦拉力设定值，是依据弦绳尾端在弦拉力作用下的运动距离而确定的。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：

所述的拉力计测量弦绳所受到的弦拉力实际大小，是：

将拉力计与弦绳尾端串接在一起；

根据拉力计的测量结果，得出弦绳所受到的弦拉力实际大小。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：

所述的拉力计测量弦绳所受到的弦拉力实际大小，是：

拉力计的位置固定，拉力计的测量端连接在主转轴上；

主转轴的位置不是固定的，而是能够向弦拉力的作用方向滑动；

根据拉力计的测量结果，得出弦绳所受到的弦拉力实际大小。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：

所述的拉力计测量弦绳所受到的弦拉力实际大小，是：

拉力计的位置固定，拉力计的测量端连接在安装件上；

主转轴安装在安装件上，且安装位置相对于安装件是固定的；

安装件的位置不是固定的，而是能够向弦拉力的作用方向滑动；

根据拉力计的测量结果，得出弦绳所受到的弦拉力实际大小。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：

所述的逆转器对弦轮施加转动力矩，该转动力矩是驱动弦轮反转，称逆转器驱动弦轮反转的力矩为反转矩，反转矩的大小是可调节的，是：

逆转器包含电机，该电机的输出力矩传递于弦轮而作为反转矩；

通过改变逆转器电机馈电的电压参数、电流参数以及频率参数中的一个或一个以上参数，改变反转矩的大小。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：

所述的逆转器对弦轮施加转动力矩，该转动力矩是驱动弦轮反转，称逆转器驱动弦轮反转的力矩为反转矩，反转矩的大小是可调节的，是：

逆转器包含力矩电机，弦轮以该力矩电机的转轴为主转轴、且弦轮是固定在该力矩电机的转轴上的，也就是弦轮与该力矩电机的转轴是同步转动的；

逆转器力矩电机的输出力矩作为弦轮的反转矩；

通过改变逆转器力矩电机馈电的电流，改变反转矩的大小。

所述的弦绳拉力调控装置，其特征是：