一种力量型智能健身器械的输出力标定方法
阅读说明：本技术 一种力量型智能健身器械的输出力标定方法 (Output force calibration method of strength type intelligent fitness equipment ) 是由 张博文 奚伟涛 施佳宾 付强 唐宇瀚 于 2021-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种力量型智能健身器械的输出力标定方法,智能健身领域领域,所述方法包括：将拉力检测设备与力量型智能健身器械连接；开启所述拉力检测设备检测获得所述力量型智能健身器械的实际拉力；基于所述力量型智能健身器械的目标拉力与所述实际拉力获得拉力偏差；基于所述拉力偏差对所述力量型智能健身器械进行标定,本方法能够实现对力量型智能健身器械的输出力进行标定,并且标定结果准确。(The invention discloses an output force calibration method of a strength type intelligent fitness device, which belongs to the field of intelligent fitness and comprises the following steps: connecting the tension detection equipment with the strength type intelligent fitness equipment; starting the tension detection equipment to detect and obtain the actual tension of the strength type intelligent fitness equipment; obtaining a tension deviation based on the target tension and the actual tension of the strength type intelligent fitness equipment; the force type intelligent fitness equipment is calibrated based on the tension deviation, the method can be used for calibrating the output force of the force type intelligent fitness equipment, and the calibration result is accurate.)
技术领域
本发明涉及智能健身领域领域，具体地，涉及一种力量型智能健身器械的输出力标定方法。
背景技术
力量型智能健身器械的工作原理为：力量型智能健身器械中包括电机、差速器、支臂、拉绳以及相应的控制器、电路及配件，电机输出轴与差速器之间连接有皮带，拉绳一端与差速器连接，拉绳另一端沿着支臂行进后连接相应的拉环或其他健身配件，用户在健身时可以通过拉动拉绳进行锻炼，也可以利用支臂进行锻炼，拉绳通过差速器及皮带带动电机运动，电机通电时产生输出力矩即阻力，用户拉动拉绳需要克服电机的输出力矩，进而实现了用户进行力量训练的目的。
力量型智能健身器械通过输出力给用户提供负载，以实现阻抗训练的目的，设定力与实际输出力存在偏差，现有技术无法准确的获得上述偏差。
发明内容
为了实现力量型智能健身器械的输出力准确，本发明提供了一种力量型智能健身器械的输出力标定方法，通过对力量型智能健身器械的输出力进行标定，能够使其输出准确的输出力。
为实现上述目的，本发明提供了一种力量型智能健身器械的输出力标定方法，所述方法包括：
将拉力检测设备与力量型智能健身器械连接；
开启所述拉力检测设备检测获得所述力量型智能健身器械的实际拉力；
基于所述力量型智能健身器械的目标拉力与所述实际拉力获得拉力偏差；
基于所述拉力偏差对所述力量型智能健身器械进行标定。
其中，本方法的原理为：将拉力检测设备与力量型智能健身器械连接，通过力量型智能健身器械检测力量型智能健身器械的输出力，基于力量型智能健身器械的目标拉力与实际拉力获得拉力偏差；利用获得拉力偏差对力量型智能健身器械进行标定，标定后的力量型智能健身器械输出力准确。
优选的，所述拉力检测设备为拉力台，所述将拉力检测设备的拉力传感器与力量型智能健身器械的拉绳连接。其中，利用拉力台可以产生相应的拉力，进而拉动力量型智能健身器械的拉绳，通过拉力传感器可以测量拉力的大小。
优选的，所述拉绳绕过定滑轮后与所述拉力传感器连接。通过定滑轮可以改变作用力的方向，便于在实际中进行标定。
优选的，所述拉力检测设备的检测过程为所述拉力传感器携带所述拉绳匀速进行往返运动。其中，匀速运动避免了电机惯量对输出力造成的影响，使输出力稳定。匀速运动便于力量型智能健身器械的输出力稳定，进而便于最终标定结果准确。
优选的，所述拉力传感器携带所述拉绳进行N组往返运动，每组包括多次往返运动；其中，每组往返运动中所述拉力台的拉力大小恒定。其中，多次往返运动求平均，获取更准确的拉力模型，进行多组往返运动的目的是为了获得更多的数据，降低错误数据带来的风险，保障标定的精度，其中进行往返运动的目的是不同方向的输出力大小不同，为了实现准确的标定，需要进行往返运动，通过往返运动分别标定相应的输出力，每组往返运动中所述拉力台的拉力大小恒定是为了获得稳定的输出力数据。
优选的，任意两组所述往返运动对应的所述拉力台的拉力大小不同。其中，使用不同大小的拉力进行测试，以覆盖输出拉力从小到大的范围，建立准确的拉力和摩擦力模型。这样设计的目的是获得不同大小的输出力数据，最终通过这些数据计算出准确的力量型智能健身器械的输出力，保障最终的准确度。
优选的，第一组所述往返运动至第N组所述往返运动对应的所述拉力台的拉力大小递增。其中，这样设计便于测试流程进行，且符合逻辑。
优选的，所述方法还包括：以预设大小的频率对所述拉力检测设备的拉力进行采样。其中，该频率不固定，频率即采样率，采样率高可以使模型精度更高，在一次标定过程中采样率固定。
优选的，所述往返运动的单边距离为S，取行程为1/4S至3/4S的拉力数据计算所述力量型智能健身器械的实际拉力。其中，这样设计的目的是避免采集到行程起始或结束时由于连接传感器等因素造成的拉力突变数据。
优选的，所述拉绳拉出时的所述的力量型智能健身器械的实际拉力为Fout，所述拉绳回收时的所述的力量型智能健身器械的实际拉力为Fin，所述的力量型智能健身器械的输出力为Fmotor，Fmotor＝(Fout+Fin)/2。
本发明提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本方法能够实现对力量型智能健身器械的输出力进行标定，并且标定结果准确。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；
图1为力量型智能健身器械的输出力标定方法的原理示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
请参考图1，图1为力量型智能健身器械的输出力标定方法的原理示意图，本发明实施例提供了一种力量型智能健身器械的输出力标定方法，所述方法包括：
将拉力检测设备与力量型智能健身器械连接；
开启所述拉力检测设备检测获得所述力量型智能健身器械的实际拉力；
基于所述力量型智能健身器械的目标拉力与所述实际拉力获得拉力偏差；
基于所述拉力偏差对所述力量型智能健身器械进行标定。
其中，本实施例中的拉力检测设备为拉力台或拉力器或拉力检测器，其中在实际应用中拉力检测设备也可以为其他类型的拉力检测设备，本发明实施例不对拉力检测设备的具体实现方式进行限定。
其中，在本发明实施例中，对力量型智能健身器械的输出力进行标定的目的是：力量型智能健身器械通过输出力给用户提供负载，以实现阻抗训练的目的，设定力与实际输出力存在偏差，该偏差大小需要满足一定标准，因此需要对每一台设备在出厂前进行输出力标定标定和输出力标定补偿，使偏差满足相应标准。标定过程即获取实际输出力数据，并建立输出力模型的过程，将通过该输出力模型对输出力进行修正的过程称为补偿过程。
其中，力量型智能健身器械的输出力偏差类型分为两类：
输出力偏差与目标力大小、拉出行程有关，且不同机器、同一机器的不同支臂，该偏差也不同。认为偏差与速度无关，偏差组成包括：
第一类，结构造成的偏差：
a.左右支臂实际拉力均值差异；
b.单支臂实际拉力行程间差异(匀速拉出或回收过程中最大瞬时力与最小瞬时力的差值)；
第二类，可标定偏差：
c.单支臂实际拉力均值与目标拉力偏差；
力量型智能健身器械拉出阶段、回收阶段都需要满足一样的拉力精度要求：
-(0.5+5％F)<delta<0.5+5％F
其中F为设定力大小，delta为上述c偏差，a和b两个偏差标准与其不同。
将拉力检测设备与力量型智能健身器械连接，通过力量型智能健身器械检测力量型智能健身器械的输出力，基于力量型智能健身器械的目标拉力与实际拉力获得拉力偏差；利用获得拉力偏差对力量型智能健身器械进行标定，标定后的力量型智能健身器械输出力准确。
其中，在本发明实施例中，所述拉力检测设备为拉力台，所述将拉力检测设备的拉力传感器与力量型智能健身器械的拉绳连接。其中，利用拉力台可以产生相应的拉力，进而拉动量型智能健身器械的拉绳，通过拉力传感器可以测量拉力的大小。
其中，在本发明实施例中，所述拉绳绕过定滑轮后与所述拉力传感器连接。通过定滑轮可以改变作用力的方向，便于在实际中进行标定。
其中，在本发明实施例中，所述拉力检测设备的检测过程为所述拉力传感器携带所述拉绳匀速进行往返运动。匀速运动便于力量型智能健身器械的输出力稳定，进而便于最终标定结果准确。
其中，在本发明实施例中，所述拉力传感器携带所述拉绳进行N组往返运动，每组包括2次往返运动；其中，每组往返运动中所述拉力台的拉力大小恒定。进行多组往返运动的目的是为了获得更多的数据，降低错误数据带来的风险，保障标定的精度，其中进行往返运动的目的是不同方向的输出力大小不同，为了实现准确的标定，需要进行往返运动，通过往返运动分别标定相应的输出力，每组往返运动中所述拉力台的拉力大小恒定是为了获得稳定的输出力数据。
其中，在本发明实施例中，任意两组所述往返运动对应的所述拉力台的拉力大小不同。这样设计的目的是获得不同大小的输出力数据，最终通过这些数据计算出准确的力量型智能健身器械的输出力，保障最终的准确度。
其中，在本发明实施例中，第一组所述往返运动至第N组所述往返运动对应的所述拉力台的拉力大小递增。
其中，在本发明实施例中，所述方法还包括：以预设大小的频率对所述拉力检测设备的拉力进行采样。
其中，在本发明实施例中，所述往返运动的单边距离为S，取行程为1/4S至3/4S的拉力数据计算所述力量型智能健身器械的实际拉力。
具体的标定方式：
采用拉力台进行拉力标定，在标定时，使用拉绳连接拉力台拉力传感器，拉力台可控制拉力传感器以0.2m/s匀速运动，并以50Hz实时保存拉力传感器数据，检测此时拉绳的实际拉力，与力量型智能健身器械实际拉力进行对比，以此进行拉力标定。
如图1所示，可以使用定滑轮，或直接将拉绳连接至拉力传感器。
其中，本发明实施例中的标定步骤如下：
从最小力开始，到最大力均匀取四个点，如3Kg、10Kg、30Kg、50Kg，或每20Kg取一个点，将设定力依次设置为上述拉力。
1.每设置一个拉力，在拉力台上控制传感器以0.2m/s的速度匀速走两个来回，单次行程800mm，并以50Hz的频率对拉力进行采样。每个来回之间间隔1.5s，速度变向间隔0.5s。
2.取行程为200～600mm的拉力数据计。
3.算平均拉力、最大拉力与最小拉力的差值。
4.在另一个支臂上重复2、3步骤。
本实施例中的标定原理为：
假设力量型智能健身器械的电机实际输出拉力与设定拉力线性相关，设电机实际输出拉力为Fmotor，设定拉力为Fconfig，，摩擦力绝对值为f，令：
Fmotor＝k1Fconfig+b1
f＝k2Fconfig+b2
设在拉出阶段，实际拉力为Fout，回收阶段，实际拉力为Fin，有：
Fout＝Fmotor+f
Fin＝Fmotor-f
即在拉出阶段：
Fconfig＝(Fout-(b1+b2))/(k1+k2)
回收阶段：
Fconfig＝(Fin-(b1-b2))/(k1-k2)
在进行拉力标定时，根据拉出和回收阶段的实际平均拉力，计算期望配置拉力，并将原期望拉力替换，即可实现拉力标定的效果，其中，k1、k2、b1和b2均为相应系数。
假设未进行拉力标定时，拉出和回收阶段摩擦力绝对值相等，则摩擦力可根据拉出和回收力的差值确定：
f＝(Fout-Fin)/2
因此可得电机输出拉力为：
Fmotor＝(Fout+Fin)/2
使用拉力台进行标定，控制拉力台匀速拉出和回收，通过拉力台的拉力传感器，可以实时监测出拉绳的拉力情况，通过实际拉力和目标拉力的对比，即可得到拉力偏差，以此进行拉力标定。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。