淺析走步機(jī)市場化狀況及安全風(fēng)險(xiǎn)研究裝置的探討

摘 要：近年來疫情肆虐，社會提倡適當(dāng)?shù)纳缃痪嚯x以及“非必要，不出行”的居家建議，使得大家運(yùn)動量大大減少，“人民健康”的問題日益嚴(yán)重。因此我們從居家健身這一方面，適當(dāng)解讀下當(dāng)下市場火爆的走步機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀以及產(chǎn)品帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：走步機(jī);發(fā)展現(xiàn)狀;要求;風(fēng)險(xiǎn)研究;裝置;探討

中圖分類號：TE08? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2022）03-0105-03

0引言

縱觀健身器材行業(yè)，“跑步機(jī)”是絕對的翹楚，當(dāng)前國家也對跑步機(jī)行業(yè)有明確的市場準(zhǔn)入規(guī)范及相對應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，但是跑步機(jī)適合強(qiáng)度運(yùn)動，對于一些碎片化時(shí)間多的人來說，適度的輕運(yùn)動比較適用，走步機(jī)因此而發(fā)展起來，它的體積小、便于收納、使用簡單、價(jià)格低廉等優(yōu)勢，使得其進(jìn)入越來越多的家庭。

我們通常定義走步機(jī)與跑步機(jī)區(qū)別：①一般來說走步機(jī)沒有扶手。②走步機(jī)功能簡單，沒有跑步機(jī)功能繁多。③走步機(jī)最高速度6 km/h，適合輕運(yùn)動。跑步機(jī)速度一般大于10 km/h，適合強(qiáng)度運(yùn)動。④跑步機(jī)可以當(dāng)走步機(jī)使用，走步機(jī)不可以當(dāng)跑步機(jī)使用。

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)而言，目前我國走步機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)沿用了跑步機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)（GB17498.1-2008固定式健身器材、GB17498.6-2008跑步機(jī)附加安全要求和測試方法），中國文教體育用品協(xié)會發(fā)布的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)T/CSSGA 1023-2019，國際上使用的也是沿用跑步機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)如美國的F2115-12及歐盟的EN957-6，后面我們就從這些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求方面對走步機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀以及對應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行詳細(xì)的說明。

1當(dāng)前走步機(jī)發(fā)展的市場化水平情況

①創(chuàng)新的折疊方式解決了“老大難”的問題，相較于傳統(tǒng)跑步機(jī)的折疊方式，對折式創(chuàng)新設(shè)計(jì)直接將走步機(jī)縮小50%，使其可以任意歸納，沙發(fā)底部、桌子底下、床下或是門后，陽臺的角落，一些狹小的空間也可以塞進(jìn)去，讓家里閑置的空間充分利用。②目前市場上走步機(jī)會讓我們選擇是否配備扶手，這個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)也很值得推動，尤其是添加了扶手可以讓身體有支撐適當(dāng)休息，這一點(diǎn)對中老年朋友非常友好。③速度自適應(yīng)功能：其原理是借助于工業(yè)控制技術(shù)的發(fā)展，控制板感知踏頻信號，然后控制電機(jī)進(jìn)行速度上的適配，這樣速度跟隨的踩踏感，給使用者帶來更優(yōu)質(zhì)的使用體驗(yàn)，尤其是對疲勞者。④走步帶的寬度：身材越高大，如果走步帶的寬度越寬，運(yùn)動起來更舒適。⑤持續(xù)馬力：體重越重，持續(xù)馬力要越大。⑥最大的承重，體重越大，最大的承重也要隨之增大。

2國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對走步機(jī)產(chǎn)品的要求

（1）走步表面：走步表面的寬度應(yīng)不小于380 mm，走步表面的長度應(yīng)不小于1 000 mm，走步表面的滑動摩擦系數(shù)應(yīng)不小于0.5。

（2）走步表面距地面高度不超過70 mm時(shí)，兩側(cè)可有裝飾性邊條或無邊條。走步表面距地面高度超過70 mm時(shí)，兩側(cè)應(yīng)有具有防滑表面的邊條，邊條的長度應(yīng)不低于走步表面長度的70%，寬度應(yīng)不低于80 mm。邊條表面的滑動摩擦系數(shù)應(yīng)不低于0.5，永久變形應(yīng)不大于3%。選取100 kg或允許的最大使用者重量的大值，將該值兩倍的載荷，通過305 mm×80 mm的測試模板加載在邊條防滑表面的中間位置，保持5 min。測定邊條長度上的永久變形量。

（3）扶手：走步機(jī)可配備供使用者扶握的扶手。扶手的永久變形量應(yīng)不大于3%。通過一根寬度為（80±5） mm帶子在扶手的最大受力處施加1 000 N的垂直試驗(yàn)載荷，使用同樣的帶子在同樣的位置施加500 N的水平試驗(yàn)載荷，保持5 min，測定扶手長度上的永久變形量。

（4）穩(wěn)定性：將走步機(jī)放在傾斜測試臺上，在走步的前進(jìn)方向的+10°和-10°（+1/-0°）;其他方向的5°（+1/-0°）的傾斜平臺上，（100±5 kg）體重的測試員，以（5±0.5） km/h的速度走步30 s后踏離走步表面。

（5）靜載荷：選取100 kg或產(chǎn)品允許的最大使用者重量的大值，改值的4倍為試驗(yàn)載荷。從走步表面的前端記起1/3處，并在走步表面寬度的中心，300 mm×300 mm的區(qū)域施加試驗(yàn)載荷。試驗(yàn)保持1 min。之后按照產(chǎn)品說明書檢查走步機(jī)的使用功能。

（6）耐久性沖擊：使用輪胎測試設(shè)備，總質(zhì)量為75 kg，以不低于30次/min的頻率沖擊到走步機(jī)的表面前端記起1/3處，沖擊高度為10 mm，走步機(jī)以最大速度運(yùn)行，沖擊次數(shù)應(yīng)不低于12 000次，按照產(chǎn)品說明書檢查走步機(jī)的使用功能。

（7）折疊耐久性：按產(chǎn)品說明書規(guī)定的操作方式進(jìn)行折疊，相鄰折疊間隔時(shí)間不小于30 s，折疊展開次數(shù)不低于2 000次。按照產(chǎn)品說明書檢查走步機(jī)的使用功能。

3對走步機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)研究對策

（1）走步表面：試驗(yàn)人員可以使用卷尺或直尺量測相關(guān)的尺寸進(jìn)行判斷。

（2）走步表面的載荷及變形量：扶手的載荷與變形量以及走步表面靜載荷的測定，我們設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)機(jī)來實(shí)現(xiàn)，如下敘述：

3.1 設(shè)計(jì)方案圖

部件說明如圖1：

①左右移動電機(jī)組;②上下移動電機(jī)組;③前后移動手輪組;④左右移動直齒條及防塵套;⑤鋁型材支架（機(jī)架）;⑥上下移動動力絲桿;⑦上下移動直線光軸;⑧觸摸屏及電控箱組件;⑨手動施力滑輪組A;⑩手動施力滑輪組B;?機(jī)架底板;?可調(diào)水平地腳;?動態(tài)施力單元（左右兩支）;?人員進(jìn)出斜臺;?待測試走步機(jī)（試件）。

3.2 技術(shù)設(shè)計(jì)路線

（1）機(jī)架底座：底板整塊采用實(shí)心鋼，底部四周焊接槽鋼，用以加固整個(gè)表面，使整個(gè)底板更加厚實(shí)穩(wěn)定;槽鋼上焊接地腳固定螺栓，之后鎖上可調(diào)水平地腳，用以調(diào)整機(jī)臺本身的水平度，可以適配更多的不同的地面，也可以保證設(shè)備本身的穩(wěn)定性，并配備斜臺以方便試件及人員上下機(jī)臺。

（2）機(jī)器支架：支架采用鋁型材四周框起組立，施力單元的固定支架由鋁型材懸空搭建，四周鋁型材提供水平方向的位移，施力單元的固定支架通過鏈接件與框架相連，可以進(jìn)行上下左右前后方向的換向與移動，這樣可以滿足施力單元在不同的空間尺寸進(jìn)行移動、施力、測試等試驗(yàn)要求的動作。

（3）動態(tài)施力單元：由帶剎車伺服電機(jī)、皮帶輪、皮帶、滾珠絲桿、活塞桿、活塞、固定缸體、軸承等配件組成，通過結(jié)合，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為活塞桿的前進(jìn)、后退運(yùn)動，活塞桿端連接力量傳感器，結(jié)合伺服電機(jī)控制器所發(fā)出的轉(zhuǎn)速、圈數(shù)、脈沖等指令，行程可控力量的施力動作單元，同時(shí)伺服電機(jī)帶有剎車，可以進(jìn)行一次力量的長時(shí)間保壓，使施力更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定及高效。

（4）手動施力單元：由橫梁、滑輪組、鋼絲繩、推拉力計(jì)組成，鋼絲繩與推拉力計(jì)相連，該部件核心原理是：將橫梁的動力轉(zhuǎn)化為鋼絲繩的動力，鋼絲繩與試件產(chǎn)生的力量，由推拉力計(jì)反饋，通過橫梁的動作可以形成單次力量的保壓、耐壓、釋放，進(jìn)行可以有效的進(jìn)行力量方面的試驗(yàn)動作。

（5）觸摸屏控制單元：由可編程控制器PLC、觸摸屏顯示器、力量信號轉(zhuǎn)換器4AD、數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器4DA、繼電器等電器元件組成，使用電腦軟件編寫PLC的程序，程序的邏輯是通過下達(dá)脈沖指令使電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，力量傳感器進(jìn)行力量信號采集及反饋，當(dāng)力量到達(dá)設(shè)定值時(shí)，電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)剎車啟動，這樣就行成力量的閉環(huán)控制，此處是該設(shè)備的核心控制點(diǎn)，軟件設(shè)計(jì)界面圖：如圖2、3、4、5、6、7。

4綜述

隨著走步機(jī)市場的發(fā)展，產(chǎn)品種類越來越多，產(chǎn)品質(zhì)量也會良莠不齊，我們針對行業(yè)發(fā)展及市場問題反饋，及時(shí)升級改造我們的檢測手段、方法，為走步機(jī)行業(yè)及質(zhì)量監(jiān)管方面做一份貢獻(xiàn)。

Analysis of the Marketization Status of Walking Machines and the Discussion of Safety Risk Research Devices

DU Gang

（Jinhua Institute of Metrology and Quality Science， Jinhua? Zhejiang? 321016）

Abstract： In recent years， the epidemic is raging. The society advocates proper social distancing and "non-essential， no travel" home advice， which has greatly reduced the amount of exercise for everyone， and the problem of "people's health" has become increasingly serious. Therefore， from the aspect of home fitness， we appropriately interpret the current development status of the popular walking machines in the market and the safety risks brought by the products.

Keywords： walking machine; development status; requirements; risk research; device; discussion

收稿日期：2021-12-20

作者簡介：杜鋼（1983—），男，浙江東陽人，本科，工程師，研究方向：機(jī)械、電子電器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和安全風(fēng)險(xiǎn)分析以及產(chǎn)品檢測裝置的研發(fā)設(shè)計(jì)。