[发明专利]一种力量训练系统及其反馈控制方法

权利要求书

1.一种力量训练系统，包括控制系统、驱动装置以及传动机构，所述控制系统与云端存储系统相连接，所述驱动装置通过传动机构将力量传递给使用者，其特征在于，在力的传送途径中设置检测装置，所述检测装置与控制系统连接，并将检测到的数据发送给控制系统，所述控制系统与驱动装置连接，进而调节驱动装置的输出数据。

2.根据权利要求1所述的力量训练系统，其特征在于，所述驱动装置设置为伺服电机(6)，所述伺服电机(6)设置在健身设备的下部，所述健身设备上还设置有人体辅助装置。

3.根据权利要求2所述的力量训练系统，其特征在于，所述伺服电机(6)通过轴承(18)与传动机构连接，所述轴承(18)的端侧设置用于支撑轴承(18)的轴承座(17)。

4.根据权利要求1所述的力量训练系统，其特征在于，所述传动机构包括第一同步轮(19)、第二同步轮(20)以及同步带(21)，所述第一同步轮(19)套设在轴承(18)上，所述第一同步轮(19)通过同步带(21)与第二同步轮(20)连接。

5.根据权利要求4所述的力量训练系统，其特征在于，所述第二同步轮(20)套设在传动轴(8)上，所述传动轴(8)上连接摇臂(7)，所述摇臂(7)的另一端连接第二调节盘(22)，所述第二调节盘(22)调节伸腿杆(3)的移动。

6.根据权利要求1所述的力量训练系统，其特征在于，所述检测装置设置为应力传感器，所述应力传感器设置在伺服电机的输出端、同步带(21)、摇臂(7)或者伸腿杆(3)中的至少一个位置上。

7.一种力量训练系统的反馈控制方法，其特征在于，使用权利要求1至6中任意一项所述的力量训练系统，所述反馈控制方法包括阻力反馈控制法、加速度或角加速度反馈控制方法以及基于神经网络的PID反馈控制方法。

8.根据权利要求7所述的力量训练系统的反馈控制方法，其特征在于，所述阻力反馈控制法的步骤包括：在控制系统中存储有设备在正常工作状况下的预设力值，使用者在使用时应力传感器会检测到使用者接收到的实际力值并将其发送给控制系统，控制系统通过计算应力传感器检测到的实际力值和预设力值的差值得出力的误差，控制系统根据计算得到的力的误差调整电机输出的阻力，即将力的预设值和实际值之差反馈给电动机进行负反馈调整，进而消除阻力偏差。

9.根据权利要求7所述的力量训练系统的反馈控制方法，其特征在于，所述加速度或角加速度反馈控制方法的步骤包括：电机和传动机构在力量传动时，会产生转动惯量，转动惯量来自电机本身、传动主轴、转盘，转动惯量与电机扭矩、使用者肢体施加的外力与摩擦阻力的合力和力矩存在定量关系：

M+F*R＝J*α

其中，F为运动员肢体对转轴产生的外力与摩擦阻力的合力；

R为运动员肢体对转轴的力臂；

M为伺服电机自身的输出扭矩；

J为转动结构的转动惯量；

α为转动结构的角加速度；

其中，加速度＝角加速度*半径，控制系统通过测量加速度或角加速度、力值，根据定量公式，反馈调整扭矩的输出。

10.根据权利要求7所述的力量训练系统的反馈控制方法，其特征在于，所述基于神经网络的PID反馈控制方法为：自动采集应力传感器的传感数据、并通过神经网络学习算法，算出kp、ki、kd的参数，进而得出反馈量，及时对电机进行调整，最后整个系统会在使用者运动过程中，始终跟随输出尽可能接近预设力值的力量值。