丁婉星

摘 要：針對傳統(tǒng)劃船機運動軌跡過于機械，缺乏劃船的實感的缺點，設(shè)計了一種船體可轉(zhuǎn)動劃船機。本劃船機結(jié)構(gòu)包括由水槽、船體、支撐柱組成的劃船機本體，包含信息采集組件、信息發(fā)送組件的船槳，和顯示組件。船體和支撐柱采用球鉸連接，信息發(fā)送組件和顯示組件之間通訊采用GPRS網(wǎng)絡(luò)。本劃船機可以在有限的條件下模擬出水中劃船的環(huán)境，對人的動作產(chǎn)生相應(yīng)反饋，做出旋轉(zhuǎn)及左右顛簸等動作，更增加了使用的樂趣和實感。

關(guān)鍵詞：劃船機；球鉸連接；GPRS網(wǎng)絡(luò)

1 劃船機簡介

劃船運動是一項兼具趣味性和流暢性的體育健身運動[1]。但劃船往往只能在水面上進行，劃船機模擬劃船運動，將此運動搬到了陸地上，解決了這個問題，大大推動了劃船運動的發(fā)展。劃船機也因此受到了人們的青睞，成為了健身者的寵兒，也是全球最受歡迎的十大健身器材之一。

自從1968年北歐芬蘭唐特力發(fā)明全球第一臺單缸液壓劃船器，其誕生代表了現(xiàn)代意義上真正的家用。隨著市場需求的不斷變化，劃船機也在不斷發(fā)展，傳統(tǒng)劃船機主要分為以下幾種：重力劃船機、搖擺劃船機、拉桿劃船機、磁阻劃船機和水阻劃船機。

很明顯，傳統(tǒng)劃船機是通過機械臂連動的方式來達到讓使用者完成劃船動作的目的，運動軌跡過于機械，缺乏劃船的實感。而現(xiàn)有的帶有感應(yīng)功能的船槳多為專業(yè)訓(xùn)練使用，雖然功能比較全面，但是造價較高。

2 船體可轉(zhuǎn)動劃船機

針對上文提出的問題，本文著重于提高趣味性[2]，設(shè)計了一種船體可轉(zhuǎn)動劃船機。

2.1 劃船機本體

水槽中設(shè)置固定的船體，并與水槽底部支撐柱球鉸連接。由于球鉸連接的特性與水對船槳的作用力，本劃船機可以在有限的條件下模擬出水中劃船的環(huán)境，對人的動作產(chǎn)生相應(yīng)反饋，做出旋轉(zhuǎn)及左右顛簸等動作，更增加了使用的樂趣和實感。水槽側(cè)面底部和上部分別設(shè)置排水口和進水口，進水口內(nèi)側(cè)設(shè)置有浮球閥。水槽頂部設(shè)置有橡膠墊則起到對使用人員和船體的保護作用。

2.2 船槳

握桿設(shè)置有手柄和握套，方便劃船人采用正確的姿勢使用船槳，內(nèi)部設(shè)置有電池及信息采集組件，外側(cè)設(shè)置有開關(guān)，其中信息采集組件由電阻應(yīng)變器、信息采集模塊和信息發(fā)送模塊構(gòu)成。電阻應(yīng)變器作為受力采集的媒介，安裝在握桿與槳板的連接處，這個位置是劃船動作進行時船槳最易產(chǎn)生彈性形變的位置，從而使得采集組件更容易采集信息。信號采集完畢后，由信息發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)以特定的格式傳送給顯示組件處理并顯示。

2.3 信號傳輸

信號通訊可考慮以下幾種方式：有線通信、無線基站、藍牙、GPRS網(wǎng)絡(luò)等。

有線通信通信需要利用金屬導(dǎo)線、光纖等有形媒質(zhì)，考慮本設(shè)計中，電阻應(yīng)變器安裝在槳面處，為了避免導(dǎo)線所引起的不必要的擾亂，本設(shè)計將不采取有線通信的方式。

若采用無線WIFI通訊方式，普通路由器的信號強度限制了劃船機必須置于室內(nèi)，若采用無線基站以拓寬信號范圍，將較大地提高劃船機的成本價格。

對于藍牙通訊，雖然其傳輸速度同樣較快，但其較短的傳輸距離同樣限制了劃船機的使用。

對于GPRS網(wǎng)絡(luò)，其廣闊的通信范圍可以滿足本劃船機的設(shè)計特點，而傳輸速度雖然較慢，但不會降低劃船機顯示組件的靈敏度。

綜上，GPRS網(wǎng)絡(luò)是本劃船機信息發(fā)送模塊與顯示組件間的最佳通訊方式。

2.4 顯示組件

信息采集模塊采集到數(shù)據(jù)后，由信息發(fā)送模塊將數(shù)據(jù)以特定的格式通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送給顯示組件。顯示組件按特定的方式解析報文。其處理步驟為：

（1）程序開始，記錄開始時間；

（2）判斷接收到的報文格式是否正確，若否則拋棄本條報文，等待下一條報文；

（3）若報文格式正確，定位至報文頭，在特定的字節(jié)讀取出力、速度、加速度、方向等值；

（4）根據(jù)當(dāng)前時間與程序開始時間，計算出劃船持續(xù)時間；

（5）根據(jù)步驟3、4所得值，求出前進距離、消耗卡路里等值；

（6）顯示器顯示數(shù)據(jù)并等待下一條報文。

根據(jù)電文處理流程，設(shè)計出相應(yīng)的顯示畫面。

其中有兩個按鈕，點擊“開始”按鈕時程序開始處理數(shù)據(jù)并計時，點擊“結(jié)束”按鈕時，程序停止處理。左側(cè)分別有3個數(shù)據(jù)區(qū)：時間、計時數(shù)據(jù)、揮動次數(shù)，分別顯示了運動開始/持續(xù)時間，運動時的即時數(shù)據(jù)如速度、加速度、力、方向和消耗卡路里，最后一個數(shù)據(jù)區(qū)則記錄了船槳在左右區(qū)域劃動的次數(shù)。在小船左右有兩個燈，對應(yīng)當(dāng)前前進方向，即當(dāng)小船向左前進時，左側(cè)的燈將閃爍。

3 總結(jié)

本文針對傳統(tǒng)劃船機運動軌跡過于機械，缺乏劃船的實感的缺點設(shè)計了一種船體可轉(zhuǎn)動劃船機，提高了使用時的趣味性和實感：（1）采用水槽+船體的結(jié)構(gòu)，船體與水槽采用球鉸連接，模擬出真實的劃船體驗，提高劃船機使用的實感；（2）船槳采用電阻應(yīng)變器作為受力的采集媒介，造價低廉；（3）通訊采用GPRS網(wǎng)絡(luò)，在不受場地限制的同時能夠保證一定的靈敏度；（4）顯示界面美觀友好。

本設(shè)計實際操作使用靈活、可靠，且制作成本低廉，具備一定市場推廣使用價值。

參考文獻

[1]孫波亮，孔建益，桂慧.一種新型節(jié)能劃船健身器的設(shè)計與制造[J].機械設(shè)計與制造，2011，（2）：32-34.

[2]尹兵.戶外健身器材的人性化設(shè)計研究[D].吉林大學(xué)，2008.

（作者單位：上海理工大學(xué)出版印刷與藝術(shù)設(shè)計學(xué)院新聞傳播學(xué)專業(yè)）