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力量训练器的运动自修正方法、装置、力量训练器及介质

摘要

本发明实施例公开了一种力量训练器的运动自修正方法、装置、力量训练器及介质,其中方法包括:根据周期配置获取力量训练器第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期;若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;若是,则根据第i周期和第i‑1周期的运动矢量得到扰动检测结果,根据扰动检测结果,对运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的目标运动指令;根据第i+1周期的目标运动指令控制力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行获取运动矢量的步骤。从而实现了自动的对扰动进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性。

著录项

  • 公开/公告号CN115645860A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2023-01-31

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 深圳市华成工业控制股份有限公司;

    申请/专利号CN202211170846.0

  • 申请日2022-09-23

  • 分类号A63B24/00;A63B21/00;A63B21/02;A63B21/22;A63B22/00;G05B13/04;

  • 代理机构深圳市诺正鑫泽知识产权代理有限公司;

  • 代理人罗秦

  • 地址 518100 广东省深圳市宝安区西乡街道固戍社区固戍一路正奇隆大厦八楼A区(办公场所)

  • 入库时间 2023-06-19 18:27:32

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2023-01-31

    公开

    发明专利申请公布

说明书

技术领域

本发明涉及力量训练器控制技术领域,尤其涉及一种力量训练器的运动自修正方法、装置、力量训练器及介质。

背景技术

生命在于运动,运动型创伤也需要适当的康复训练。随着城市化的发展,户外运动对场地、天气、个人等要求较高,室内运动与康复训练发展迅猛,随之而来的是各种室内健身康复运动器械的蓬勃发展。力量训练为室内运动的一种,它借助力量训练器锻炼人体肌肉与骨骼。现有的力量训练器是为纯机械方式,通过弹簧、滑轮、齿轮、皮带、链条、配重块等机械装置实现力量训练,然而,通常的力量训练器在力量训练的过程中存在扰动,比如,训练过程中的持续性振动、训练过程中的速度脉动、训练停止时的余振,影响了力量训练器工作的稳定性,降低了力量训练的效果。

发明内容

基于此,有必要针对现有的力量训练器在力量训练的过程中存在扰动,影响了力量训练器工作的稳定性技术问题,提出了一种力量训练器的运动自修正方法、装置、力量训练器及介质。

一种力量训练器的运动自修正方法,所述方法包括:

根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

若是,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

一种力量训练器的运动自修正装置,所述装置包括:

运动矢量获取模块,用于根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

第一运动指令确定模块,用于若第i周期不为第1周期以后的周期,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

第二运动指令确定模块,用于若第i周期为第1周期以后的周期,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

循环控制模块,用于根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

一种力量训练器,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行以下步骤:

根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

若是,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行以下步骤:

根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

若是,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

本申请的力量训练器的运动自修正方法,在第i周期为第1周期以后的周期时,根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令,从而实现了自动的对扰动进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中:

图1为一个实施例中力量训练器的运动自修正方法的流程图;

图2为一个实施例中力量训练器的结构示意图;

图3为一个实施例中力量训练器的运动自修正装置的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

如图1所示,在一个实施例中,提供了一种力量训练器的运动自修正方法。该方法既可以应用于力量训练器。该力量训练器的运动自修正方法具体包括如下步骤:

S1:根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

具体而言,可以获取用户通过移动设备的终端或力量训练器上的按钮输入的开始训练信号,也可以获取第三方应用输入的开始训练信号;响应开始训练信号,根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,其中,运动矢量包括:转矩矢量、速度矢量和位置矢量。转矩矢量包括:转矩值和方向。速度矢量包括:速度值和方向。位置矢量包括:位置值和方向。

周期配置包括:周期时长。其中,将开始训练信号的生成时间作为第0周期,第i周期和第i-1周期之间的间隔时长为周期配置中的周期时长,i可以为0,也可以为大于0的整数。

S2:若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

具体而言,若否,也就是第i周期不为第1周期以后的周期,此时意味着第i周期为第0周期或者第1周期,因不存在连续两个周期的数据进行对比,无法确定是否存在扰动,因此,将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令。

第i+1周期的初始运动指令,是根据预设的运动阻尼模型生成的运动指令。运动指令,是控制所述力量训练器进行力量训练的指令。

运动阻尼模型,是力量训练器的运动阻尼的计算模型。运动阻尼,为力量训练器的阻尼力在一个训练回合内时间上的累积。运动阻尼模型是阻尼力的积分模型,用于计算一个训练回合中的运动阻尼。

S3:若是,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

具体而言,若是,也就是第i周期为第1周期以后的周期,此时意味着第2周期或第2周期以后的周期,存在连续两个周期的数据进行对比,因此,根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量分别计算转矩差分、速度差分、位置差分,将转矩差分与持续性振动差分阈值进行对比,得到持续性振动检测结果,将速度差分与速度脉动差分阈值进行对比,得到速度脉动检测结果,将位置差分与余振差分阈值进行对比,得到余振检测结果,将持续性振动检测结果、速度脉动检测结果、余振检测结果作为扰动检测结果;根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,以便在第i+1周期能消除扰动,将修正后的第i+1周期的所述初始运动指令作为第i+1周期的所述目标运动指令。

S4:根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

具体而言,根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行一个周期的力量训练,将i加1,为下一次确定目标运动指令提供了基础;重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,也就是重复执行步骤S1至步骤S4,直至获取到训练结束信号;当获取到训练结束信号时,意味着需要停止力量训练。

训练结束信号可以是用户输入的,也可以是第三方应用系统发送的,还可以是实现本申请的程序根据预设条件生成的。比如,预设条件为训练时长达到预设训练时长,将生成训练结束信号。

本实施例在第i周期为第1周期以后的周期时,根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令,从而实现了自动的对扰动进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果;实现了基于运动阻尼模型控制所述力量训练器进行力量训练,使力量训练器输出高精度、高响应、可调节的运动阻尼。

如图2所示,在一个实施例中,上述力量训练器包括:伺服减速电机、拉绳904、支撑架901、螺母、双螺纹杆部件和连杆;

所述伺服减速电机包括:伺服电机902和减速机903,所述伺服电机902的输出轴与所述减速机903的输入轴连接;

所述减速机903的输出轴与所述连杆连接,所述连杆穿设在所述双螺纹杆部件的第一外螺纹杆906的中空孔中,所述螺母的底端安装在所述支撑架901上,所述第一外螺纹杆906的自由端旋转进入所述螺母,所述拉绳904卷绕在所述双螺纹杆部件的第二外螺纹杆905的外周,所述第二外螺纹杆905套设在所述第一外螺纹杆906的外周且共轴,所述第二外螺纹杆905和所述第一外螺纹杆906安装在所述双螺纹杆部件的底板的同一个面;

所述拉绳904的拉出长度的计算公式L为:

其中,p为所述伺服电机902的当前总反馈位置减去所述伺服电机902的原点位置对应的总反馈位置,ppr是所述伺服电机902旋转一圈的反馈位置,k为所述减速机903的减速比,s

具体而言,间隙补偿因子可以通过独立重复实验统计出的经验数据。

可以理解的是,伺服电机902的旋转运动将带动减速机903运动。

可以理解的是,所述第二外螺纹杆和所述第一外螺纹杆固定安装在所述双螺纹杆部件的底板的同一个面。所述第二外螺纹杆和所述第一外螺纹杆均设有外螺纹。

所述连杆采用中空六角连接钢管,中空孔的形状与所述连杆形状契合。其中,所述减速机903的输出轴带动所述连杆转动,所述连杆的转动带动所述双螺纹杆部件的第一外螺纹杆906转动,第一外螺纹杆906的转动带动。

可以理解的是,本申请的力量训练器采用一维笛卡尔坐标系,该坐标系下存在三个基本要素:原点、正方向、单位长度。原点,也就是原点位置,是机械坐标系下的物理参考点。把回原运动的方向,即拉绳收缩的方向定义为正方向。拉绳的长度的设计精度为0.001m,将该精度定义为拉绳的单位长度所述双螺纹杆部件的底板转动,所述双螺纹杆部件的底板的转动带动所述第二外螺纹杆905的转动。

在本申请中,将力量训练器的拉绳904被收紧时的位置作为原点。

在本申请中,通过归一化的转矩指令控制力量训练器的伺服电机。可选的,伺服电机的额定转矩为T

可选的,所述减速机903的减速比设为7。

可以理解的是,本申请定义伺服电机拉伸过程中的阻尼转矩(也就是经机械传动产生的拉伸阻尼力),收缩过程中的阻尼转矩(也就是收缩阻尼力),就产生了力量训练器的运动阻尼力。阻尼转矩,表述的是转矩起到了阻尼作业。

运动阻尼响应时间体现了力量训练器的性能指标,表征力量训练器的阻尼改变的快慢,它由以下几个环节串联产生:驱动器转矩控制响应时间τ

τ

本实施例通过设置间隙补偿因子,有效地补偿了因为机械传动间间隙导致的误差,进一步提高了力量训练的精度;通过采用伺服减速电机替代纯机械方式的部分机械结构,实现减少机械结构,从而缩短了响应时间,减少了占用空间;通过伺服减速电机的伺服电机,使阻尼可调,阻尼调整的精度高,阻尼调整的响应快。

在一个实施例中,上述根据第周期的所述运动矢量和第周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果的步骤,包括:

S311:将第i周期的所述运动矢量的转矩矢量减去第i-1周期的所述转矩矢量,得到第i周期的转矩差分;

具体而言,将第i周期的所述运动矢量的转矩矢量的转矩值减去第i-1周期的所述转矩矢量的转矩值,将相减得到的数据作为第周期的转矩差分。

S312:判断第i周期的所述转矩差分是否大于预设的持续性振动差分阈值,若是,则确定所述扰动检测结果的持续性振动检测结果为是,否则,则确定所述持续性振动检测结果为否,其中,所述持续性振动差分阈值为持续性振动检出阈值和持续性振动灵敏度的乘积;

具体而言,若是,也就是第i周期的所述转矩差分大于预设的持续性振动差分阈值,此时意味着第i周期存在持续性振动,因此确定所述扰动检测结果的持续性振动检测结果为是;若否,也就是第i周期的所述转矩差分小于或等于预设的持续性振动差分阈值,意味着第i周期不存在持续性振动,因此确定所述扰动检测结果的持续性振动检测结果为否。

持续性振动检出阈值和持续性振动灵敏度均是常量。持续性振动灵敏度是系数。

S313:将第i周期的所述运动矢量的速度矢量减去第i-1周期的所述速度矢量,得到第i周期的速度差分;

具体而言,将第i周期的所述运动矢量的速度矢量的速度值减去第i-1周期的所述速度矢量的速度值,将相减得到的数据作为第i周期的速度差分。

S314:判断第i周期的所述速度差分是否大于预设的速度脉动差分阈值,若是,则确定所述扰动检测结果的速度脉动检测结果为是,否则,则确定所述速度脉动检测结果为否,其中,所述速度脉动差分阈值为速度脉动检出阈值和速度脉动灵敏度的乘积;

具体而言,若是,也就是第i周期的所述速度差分大于预设的速度脉动差分阈值,此时意味着第i周期存在速度脉动,因此确定所述扰动检测结果的速度脉动检测结果为是;若否,也就是第i周期的所述速度差分小于或等于预设的速度脉动差分阈值,此时意味着第i周期不存在速度脉动,因此确定所述扰动检测结果的速度脉动检测结果为否。

速度脉动检出阈值和速度脉动灵敏度均是常量。速度脉动灵敏度是系数。

S315:将第i周期的所述运动矢量的位置矢量减去第i-1周期的所述位置矢量,得到第i周期的位置差分;

具体而言,将第i周期的所述运动矢量的位置矢量的位置值减去第i-1周期的所述位置矢量的位置值,将相减得到的数据作为第i周期的位置差分。

S316:判断第i周期的所述位置差分是否大于预设的余振差分阈值,若是,则确定所述扰动检测结果的余振检测结果为是,否则,则确定所述余振检测结果为否,其中,所述余振差分阈值为余振检出阈值和余振灵敏度的乘积。

具体而言,若是,也就是第i周期的所述位置差分大于预设的余振差分阈值,此时意味着第i周期存在余振,因此确定所述扰动检测结果的余振检测结果为是;若否,也就是第i周期的所述位置差分小于或等于预设的余振差分阈值,此时意味着第i周期不存在余振,因此确定所述扰动检测结果的余振检测结果为否。

余振检出阈值和余振灵敏度均是常量。余振灵敏度是系数。

本实施例将持续性振动检出阈值和持续性振动灵敏度的乘积作为所述持续性振动差分阈值,从而提高了确定的持续性振动检测结果的准确性,将速度脉动检出阈值和速度脉动灵敏度的乘积作为所述速度脉动差分阈值,从而提高了确定的速度脉动检测结果的准确性,将余振检出阈值和余振灵敏度的乘积作为所述余振差分阈值,从而提高了确定的余振检测结果的准确性。

在一个实施例中,上述根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令的步骤,包括:

S321:若所述扰动检测结果的持续性振动检测结果为是,则采用预设的自适应滤波器,根据第i周期的所述运动矢量进行振动频率计算,根据所述振动频率,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行滤波处理,得到第i+1周期的第一运动指令;

具体而言,若所述扰动检测结果的持续性振动检测结果为是,此时意味着第i周期存在持续性振动,需要进行持续性振动的修正,因此,采用预设的自适应滤波器,根据第i周期的所述运动矢量的转矩矢量、速度矢量计算振动频率,根据所述振动频率,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行滤波处理,以用于实现在第i+1周期避免出现振动,因此,将完成滤波处理的第i+1周期的所述初始运动指令作为第i+1周期的第一运动指令。

自适应滤波器是指根据环境的改变,使用自适应算法来改变滤波器的参数和结构的滤波器。一般情况下,不改变自适应滤波器的结构。而自适应滤波器的系数是由自适应算法更新的时变系数。即其系数自动连续地适应于给定信号,以获得期望响应。

其中,根据第i周期的所述运动矢量的转矩矢量、速度矢量计算振动频率的方法可以从现有技术中选择,在此不做赘述。

根据所述振动频率,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行滤波处理的方法可以从现有技术中选择,在此不做赘述。

S322:若所述持续性振动检测结果为否,则将所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令作为第i+1周期的所述第一运动指令;

具体而言,若所述持续性振动检测结果为否,此时意味着第i周期不存在持续性振动,不需要进行持续性振动的修正,因此,直接将所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令作为第i+1周期的所述第一运动指令。

S323:若所述扰动检测结果的速度脉动检测结果为是,则根据第i周期的所述运动矢量生成反向转矩脉动,根据所述反向转矩脉动,对第i+1周期的所述第一运动指令进行降低速度脉动的修正,得到第i+1周期的第二运动指令;

具体而言,若所述扰动检测结果的速度脉动检测结果为是,此时意味着第i周期存在速度脉动,需要进行速度脉动的修正,因此,根据第i周期的所述运动矢量的转矩矢量,生成反向转矩脉动,根据所述反向转矩脉动,对第i+1周期的所述第一运动指令进行降低速度脉动的修正,以使在第i+1周期电机运行更平稳,将完成修正的第i+1周期的所述第一运动指令作为第i+1周期的第二运动指令。

根据所述反向转矩脉动,对第i+1周期的所述第一运动指令进行降低速度脉动的修正,以实现叠加采用反向的转矩脉动修正速度脉动。

S324:若所述速度脉动检测结果为否,则将第i+1周期的所述第一运动指令作为第i+1周期的所述第二运动指令;

具体而言,若所述速度脉动检测结果为否,此时意味着第i周期不存在速度脉动,不需要进行速度脉动的修正,因此,直接将第i+1周期的所述第一运动指令作为第i+1周期的所述第二运动指令。

S325:若所述扰动检测结果的余振检测结果为是,则获取第i周期的增益模式标识,根据第i周期的所述增益模式标识,对第i+1周期的所述第二运动指令进行增益模式修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

具体而言,若所述扰动检测结果的余振检测结果为是,此时意味着第i周期存在余振,需要进行余振的修正,因此,获取第i周期的增益模式标识,采用预设的余振修正方法,根据第i周期的所述增益模式标识,对第i+1周期的所述第二运动指令进行增益模式修正,将完成增益模式修正的第i+1周期的所述第二运动指令作为第i+1周期的所述目标运动指令。

S326:若所述余振检测结果为否,则将第i+1周期的所述第二运动指令作为第i+1周期的所述目标运动指令。

具体而言,若所述余振检测结果为否,此时意味着第i周期不存在余振,不需要进行余振的修正,因此,直接将第i+1周期的所述第二运动指令作为第i+1周期的所述目标运动指令。

本实施例实现了自动的分别对持续性振动、速度脉动、余振进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果。

在一个实施例中,上述根据第i周期的所述增益模式标识,对第i+1周期的所述第二运动指令进行增益模式修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令的步骤,包括:

S3251:若第i周期的所述增益模式标识为第一模式标识,则判断第i+1周期的所述第二运动指令中的转矩指令的绝对值是否大于预设的第一阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的速度指令的绝对值是否大于预设的第二阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的变化量是否大于预设的第三阈值;

S3252:若是,则将预设的第二模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识,否则,则将所述第一模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识;

具体而言,若是,也就是第i+1周期的所述第二运动指令中的转矩指令的绝对值大于预设的第一阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的速度指令的绝对值大于预设的第二阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的变化量大于预设的第三阈值,此时意味着需要进行增益模式调整,因此,将预设的第二模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识;若否,也就是第i+1周期的所述第二运动指令中的转矩指令的绝对值小于或等于预设的第一阈值,并且,第i+1周期的所述第二运动指令中的速度指令的绝对值小于或等于预设的第二阈值,并且,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的变化量小于或等于预设的第三阈值,此时意味着不需要进行增益模式调整,因此,将所述第一模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识。

速度指令的变化量,是第i+1周期的速度指令的值减去第i周期的速度指令的值。

S3253:若第i周期的所述增益模式标识为所述第二模式标识,则判断第i+1周期的所述第二运动指令中的所述转矩指令的绝对值是否小于或等于所述第一阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的绝对值是否小于或等于所述第二阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的变化量是否小于或等于所述第三阈值;

S3254:若是,则将所述第一模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识,否则,则将所述第二模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识;

其中,所述第一模式标识对应的增益模式包括:第一速度环增益和第一速度环积分时间常数,所述第二模式标识对应的所述增益模式包括:第二速度环增益和第二速度环积分时间常数。

具体而言,若是,也就是第i+1周期的所述第二运动指令中的所述转矩指令的绝对值小于或等于所述第一阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的绝对值小于或等于所述第二阈值,或者,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的变化量小于或等于所述第三阈值,此时意味着需要进行增益模式调整,因此,将所述第一模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识;若否,也就是第i+1周期的所述第二运动指令中的所述转矩指令的绝对值大于所述第一阈值,并且,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的绝对值大于所述第二阈值,并且,第i+1周期的所述第二运动指令中的所述速度指令的变化量大于所述第三阈值,此时意味着不需要进行增益模式调整,因此,将所述第二模式标识作为第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识。

力量训练的过程中使用所述第一模式标识对应的增益模式,力量训练停止时使用所述第二模式标识对应的所述增益模式。

第一速度环增益和第二速度环增益均是速度环增益。速度环增益越大则响应越快,速度环增益过大会引起振动。

可选的,第一速度环增益和第二速度环增益的取值范围均为0Hz至500Hz。

可选的,第一速度环增益的出厂值为100Hz。第二速度环增益的出厂值为0Hz。

第一速度环积分时间常数和第二速度环积分时间常数均是速度环积分时间常数。速度环积分时间常数越小积分作用越强,力量训练器的速度跟踪能力越强,需与速度环增益配合。

可选的,第一速度环积分时间常数和第二速度环积分时间常数的取值范围均为0ms至300ms。

可选的,第一速度环积分时间常数的出厂值为20ms。第二速度环积分时间常数的出厂值为0ms。

本实施例设置两档增益,通过两档增益的调整以实现消除余振,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果。

在一个实施例中,上述根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练的步骤,包括:

S41:根据第i+1周期的所述目标运动指令中的所述转矩指令及所述速度指令,控制所述力量训练器进行力量训练;

具体而言,根据第i+1周期的所述目标运动指令中的所述转矩指令及所述速度指令,控制所述力量训练器进行力量训练,以实现根据修正的运动指令进行力量训练。

S42:在进行力量训练的过程中,根据预设的切换时长,控制所述力量训练器切换至第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识对应的所述增益模式。

具体而言,在进行力量训练的过程中,根据预设的切换时长,控制所述力量训练器切换至第i+1周期的所述目标运动指令中的所述增益模式标识对应的所述增益模式,从而实现以斜率变化的方式切换增益模式,避免增益模式的直接切换。

本实施例实现根据修正的运动指令进行力量训练,而且以切换时长实现逐步调整的方式切换增益模式,避免增益模式突变带来的不适感,进一步提高了力量训练的效果。

在一个实施例中,上述运动阻尼模型采用公式M

其中,F[L(t),v(t),M]是基于所述力量训练器的拉绳拉伸长度、当前训练速度及应用模式得到的目标阻尼力,t

所述应用模式是恒力模式、向心模式、离心模式、划船模式、弹簧模式和自由模式中的任一种;

在所述恒力模式下,所述力量训练器在力量训练时的拉伸运动的阻尼力和收缩运动的阻尼力均为恒力阻尼力;

在所述向心模式下,所述力量训练器在力量训练时的拉伸运动的阻尼力采用所述恒力阻尼力,所述力量训练器在力量训练时的收缩运动的阻尼力采用所述恒力阻尼力乘以预设的目标向心率,其中,所述目标向心率为大于预设的第一数值并且小于1的数值;

在所述离心模式下,所述力量训练器在力量训练时的拉伸运动的阻尼力采用所述恒力阻尼力,所述力量训练器在力量训练时的收缩运动的阻尼力采用所述恒力阻尼力乘以预设的目标离心率,其中,所述目标离心率是大于1小于预设的第二数值;

在所述划船模式下,所述力量训练器在力量训练时的拉伸运动的阻尼力采用所述恒力阻尼力乘以预设的目标等速率,所述力量训练器在力量训练时的收缩运动的阻尼力采用所述恒力阻尼力;

在所述弹簧模式下,所述力量训练器在力量训练时的拉伸运动的阻尼力和收缩运动的阻尼力均采用所述恒力阻尼力乘以预设的目标等长率;

所述自由模式对所述恒力模式、所述向心模式、所述离心模式、所述划船模式和所述弹簧模式中的至少两个应用模式进行组合得到的模式。

具体而言,运动阻尼是如下几个要素的综合体现:阻尼力设定值、阻尼力补偿值、训练回合时间、回归速度、应用模式。将阻尼力设定值与阻尼力补偿值的和称之为阻尼力。将伺服减速电机做为可变阻尼。

阻尼力设定值F的计算公式为:

阻尼力补偿值为整个传动过程中诸如摩擦力等损耗的补偿力,根据测量统计结果,将其设定为某一固定值。

训练回合时间,也就是在当前的训练回合中所述力量训练器的阻尼力持续时间。训练回合时间,为训练者在一个训练回合中坚持的时间。

回归速度为训练器收缩过程的实际速度;回归速度限制值为所述力量训练器收缩过程的速度限制值。满足回归速度小于或等于回归速度限制值,回归速度限制值越小,实际的收缩时间越长。另外拉伸速度为拉伸过程的实际速度,它与回归速度限制值无关,是训练者拉力加速度的体现。回归速度与拉伸速度统一合并为训练速度。

可选的,所述第一数值设为0.3。

可选的,所述第二数值设为3。

可选的,目标等速率的计算公式S1=(1+V1/V0),其中,V1是实际拉伸速度,V0是预设的基准速度。可以理解的是,预设的基准速度是常量。

可选的,目标等长率的计算公式S2=(1+L1/L0),其中,L1是拉绳的实际拉出长度,L0是预设的基准拉出长度。可以理解的是,预设的基准拉出长度是常量。

本实施例通过调整应用模式调整运动阻尼模型,满足了个性化的力量训练需求;通过将力量训练器的阻尼力在一个训练回合内时间上的累积作为运动阻尼,从而实现了阻尼可调,并且有利于力量训练器输出高精度、高响应的运动阻尼。

在一个实施例中,上述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤之前,包括:

S11:获取模型学习请求;

具体而言,可以获取用户通过移动设备的终端或力量训练器上的按钮输入的模型学习请求,也可以从第三方应用获取模型学习请求。

模型学习请求,是进行运动阻尼模型学习的请求。

S12:响应所述模型学习请求,将预设的初始阻尼力作为训练阻尼力,根据所述训练阻尼力控制所述力量训练器进行恒力力量训练,并获取所述力量训练器的第一运动数据,根据所述第一运动数据和预设的恒力运动数据,对所述训练阻尼力进行调整,重复执行所述根据所述训练阻尼力控制所述力量训练器进行恒力力量训练的步骤,直至获取到第一训练失败信号,将最后一次调整之前的所述训练阻尼力作为所述恒力阻尼力;

具体而言,响应所述模型学习请求,将预设的初始阻尼力作为训练阻尼力,从而避免了从0阻尼力开始学习,提高了学习的效率;根据所述训练阻尼力控制所述力量训练器进行恒力力量训练,实时获取所述力量训练器的运动数据作为第一运动数据,其中,在恒力力量训练的过程中,所述力量训练器的拉伸运动的阻尼力和收缩运动的阻尼力均为训练阻尼力;将所述第一运动数据和预设的恒力运动数据进行对比,对所述训练阻尼力进行调整,以使下一次重新确定的所述第一运动数据趋近于预设的恒力运动数据;重复执行恒力力量训练、调整训练阻尼力的步骤,直至获取到第一训练失败信号;因此最后一次恒力力量训练是失败的训练,因此,将最后一次调整之前的所述训练阻尼力作为所述恒力阻尼力,从而使恒力阻尼力是训练者主观感受合适的阻尼力。

第一训练失败信号,是在恒力力量训练时,检测到训练者拉动力量训练器的拉绳失败时生成的信号。

运动数据包括但不限于:伺服电机的速度与时间关系、伺服电机的转矩与时间关系、拉伸长度和训练回合时间。

S13:将预设的初始向心率作为训练向心率,根据所述训练向心率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行向心力量训练,并获取所述力量训练器的第二运动数据,根据所述第二运动数据和预设的向心运动数据,对所述训练向心率进行调整,重复执行所述根据所述训练向心率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行向心力量训练的步骤,直至获取到第二训练失败信号,将最后一次调整之前的所述训练向心率作为所述目标向心率;

具体而言,将预设的初始向心率作为训练向心率,从而避免了从0向心率开始学习,提高了学习的效率;根据所述训练向心率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行向心力量训练,实时获取所述力量训练器的运动数据作为第二运动数据,其中,在向心力量训练的过程中,所述力量训练器的拉伸运动的阻尼力为所述恒力阻尼力,所述力量训练器的收缩运动的阻尼力为所述恒力阻尼力乘以训练向心率;将所述第二运动数据和预设的向心运动数据进行对比,对所述训练向心率进行调整,以使下一次重新确定的所述第二运动数据趋近于预设的向心运动数据;重复执行向心力量训练、调整训练向心率的步骤,直至获取到第二训练失败信号;因此最后一次向心力量训练是失败的训练,因此,将最后一次调整之前的所述训练向心率作为所述目标向心率,从而使目标向心率下训练者主观感受合适。

第二训练失败信号,是在向心力量训练时,检测到训练者拉动力量训练器的拉绳失败时生成的信号。

S14:将预设的初始离心率作为训练离心率,根据所述训练离心率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行离心力量训练,并获取所述力量训练器的第三运动数据,根据所述第三运动数据和预设的离心运动数据,对所述训练离心率进行调整,重复执行所述根据所述训练离心率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行离心力量训练的步骤,直至获取到第三训练失败信号,将最后一次调整之前的所述训练离心率作为所述目标离心率;

具体而言,将预设的初始离心率作为训练离心率,从而避免了从0离心率开始学习,提高了学习的效率;根据所述训练离心率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行离心力量训练,实时获取所述力量训练器的运动数据作为第三运动数据,其中,在离心力量训练的过程中,所述力量训练器的拉伸运动的阻尼力为所述恒力阻尼力,所述力量训练器的收缩运动的阻尼力均为所述恒力阻尼力乘以训练离心率;将所述第三运动数据和预设的离心运动数据进行对比,对所述训练离心率进行调整,以使下一次重新确定的所述第三运动数据趋近于预设的离心运动数据;重复执行离心力量训练、调整训练离心率的步骤,直至获取到第三训练失败信号;因此最后一次离心力量训练是失败的训练,因此,将最后一次调整之前的所述训练离心率作为所述目标离心率,从而使目标离心率下训练者主观感受合适。

第三训练失败信号,是在离心力量训练时,检测到训练者拉动力量训练器的拉绳失败时生成的信号。

S15:将预设的初始等速率作为训练等速率,根据所述训练等速率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行划船力量训练,并获取所述力量训练器的第四运动数据,根据所述第四运动数据和预设的等速运动数据,对所述训练等速率进行调整,重复执行所述根据所述训练等速率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行划船力量训练的步骤,直至获取到第四训练失败信号,将最后一次调整之前的所述训练等速率作为所述目标等速率;

具体而言,将预设的初始等速率作为训练等速率,从而避免了从0等速率开始学习,提高了学习的效率;根据所述训练等速率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行划船力量训练,实时获取所述力量训练器的运动数据作为第四运动数据,其中,在划船力量训练的过程中,所述力量训练器的拉伸运动的阻尼力为所述恒力阻尼力乘以训练等速率,所述力量训练器的收缩运动的阻尼力均为所述恒力阻尼力;将所述第四运动数据和预设的等速运动数据进行对比,对所述训练等速率进行调整,以使下一次重新确定的所述第四运动数据趋近于预设的等速运动数据;重复执行划船力量训练、调整训练等速率的步骤,直至获取到第二训练失败信号;因此最后一次划船力量训练是失败的训练,因此,将最后一次调整之前的所述训练等速率作为所述目标等速率,从而使目标等速率下训练者主观感受合适。

第四训练失败信号,是在划船力量训练时,检测到训练者拉动力量训练器的拉绳失败时生成的信号。

S16:将预设的初始等长率作为训练等长率,根据所述训练等长率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行弹簧力量训练,并获取所述力量训练器的第五运动数据,根据所述第五运动数据和预设的等长运动数据,对所述训练等长率进行调整,重复执行所述根据所述训练等长率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行弹簧力量训练的步骤,直至获取到第五训练失败信号,将最后一次调整之前的所述训练等长率作为所述目标等长率。

具体而言,将预设的初始等长率作为训练等长率,从而避免了从0等长率开始学习,提高了学习的效率;根据所述训练等长率和所述恒力阻尼力控制所述力量训练器进行弹簧力量训练,实时获取所述力量训练器的运动数据作为第五运动数据,其中,在弹簧力量训练的过程中,所述力量训练器的拉伸运动的阻尼力为所述恒力阻尼力乘以训练等长率,所述力量训练器的收缩运动的阻尼力均为所述恒力阻尼力乘以训练等长率;将所述第五运动数据和预设的等长运动数据进行对比,对所述训练等长率进行调整,以使下一次重新确定的所述第五运动数据趋近于预设的等长运动数据;重复执行弹簧力量训练、调整训练等长率的步骤,直至获取到第二训练失败信号;因此最后一次弹簧力量训练是失败的训练,因此,将最后一次调整之前的所述训练等长率作为所述目标等长率,从而使目标等长率下训练者主观感受合适。

第五训练失败信号,是在弹簧力量训练时,检测到训练者拉动力量训练器的拉绳失败时生成的信号。

本实施例根据模型学习请求实现自动化的学习训练者的恒力阻尼力、目标向心率、目标离心率、目标等速率、目标等长率,从而学习到了训练者独特的运动阻尼模型,为基于运动阻尼模型控制所述力量训练器进行力量训练时,使力量训练器输出高精度、高响应、可调节的运动阻尼提供了基础。

如图3所示,在一个实施例中,提供了一种力量训练器的运动自修正装置,所述装置包括:

运动矢量获取模块801,用于根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

第一运动指令确定模块802,用于若第i周期不为第1周期以后的周期,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

第二运动指令确定模块803,用于若第i周期为第1周期以后的周期,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

循环控制模块804,用于根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

本实施例在第i周期为第1周期以后的周期时,根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令,从而实现了自动的对扰动进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果;实现了基于运动阻尼模型控制所述力量训练器进行力量训练,使力量训练器输出高精度、高响应、可调节的运动阻尼。

在一个实施例中,提出了一种力量训练器,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行以下步骤:

根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

若是,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

本实施例在第i周期为第1周期以后的周期时,根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令,从而实现了自动的对扰动进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果;实现了基于运动阻尼模型控制所述力量训练器进行力量训练,使力量训练器输出高精度、高响应、可调节的运动阻尼。

在一个实施例中,提出了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行以下步骤:

根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量,并判断第i周期是否为第1周期以后的周期,其中,第i周期为当前周期;

若否,则将预设的运动阻尼模型对应的第i+1周期的初始运动指令作为第i+1周期的目标运动指令;

若是,则根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令;

根据第i+1周期的所述目标运动指令控制所述力量训练器进行力量训练,将i加1,重复执行所述根据预设的周期配置获取力量训练器的伺服减速电机的伺服电机在第i周期的运动矢量的步骤,直至获取到训练结束信号。

本实施例在第i周期为第1周期以后的周期时,根据第i周期的所述运动矢量和第i-1周期的所述运动矢量进行扰动检测,得到扰动检测结果,根据所述扰动检测结果,对所述运动阻尼模型对应的第i+1周期的所述初始运动指令进行修正,得到第i+1周期的所述目标运动指令,从而实现了自动的对扰动进行实时修正,提高了力量训练器工作的稳定性,提高了力量训练的效果;实现了基于运动阻尼模型控制所述力量训练器进行力量训练,使力量训练器输出高精度、高响应、可调节的运动阻尼。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

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