CN102348484A - 划船器运动辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及运动辅助装置，尤其涉及具有作为划船器的构成部件之一的、能够自动进行前后往复运动的座椅划船器运动辅助装置，其中，划船器用作身体不便的残障人士，尤其是下半身麻痹的残障人士的康复运动器械兼防止异位骨化的全身运动器械。

Description

划船器运动辅助装置

技术领域

本发明涉及运动辅助装置，尤其涉及具有作为划船器(ROWING)的构成部件之一，能够自动进行前后往复运动的座椅的划船器运动辅助装置。

背景技术

划船器作为一种能够在短时间内消耗大量能量的全身运动器械，其制造受启发于水上划艇竞技中的划桨动作，可以在室内得到划船的节奏和感觉。其运动强度与踏步机或跑步机等以下肢为主的运动强度相当，并且能够使全身运动，因此其效果更佳。由于在运动时可保持坐姿，因此不会对膝盖部分产生过度的影响。对于具有监控器的划船器，可以通过监控器和存储装置记录、存储运动结果，并且可以实时监控运动状态。划船器在欧洲、澳洲、日本等地广受欢迎；并且其中部分产品可以通过网络与其他国家的使用者进行在线竞技，从而可以防止运动过于枯燥。另外，由于无噪音、重量轻，因此可以在室内外的任何场所不受限制地进行运动。

在国内多被运动选手以训练为目的而使用，并且如上述由于运动时保持坐姿，因此不会对身体产生过度的负荷，因此，还用作以医疗为目的的康复运动器械。

对划船器的工作方法说明如下。使用者坐在位于与划船器本体连接的轨道上的、并且能够进行前后往复运动的座椅上，将脚掌放在脚踏板上，用双手握住把手。放在脚踏板上的脚用力，同时将后背和腰朝后方倾斜，并通过后背和肩膀的力量将把手拉到使用者的胸前。此时，随着膝盖的伸展，双腿伸直，能够往复运动的座椅就朝轨道后方移动。拉住把手后，停顿数秒使得肌肉充分地收缩后，放松后背和肩膀，则在恢复力的作用下把手移动至原位置。当把手移动至原位置的同时，使用者的后背和腰朝划船器本体的前方倾斜，同时座椅也会朝前方移动，从而使得使用者的膝盖自然地弯曲，即恢复到划船运动的初始状态。重复上述动作，则可以达到运动全身的效果。

通过重复如上所述的运动，背部、肩膀和下肢的肌肉会发达，还可以得到全身有氧运动的效果，因此不仅适用于以专业训练为目的的运动选手，而且还适用于因意外事故导致残障的人士进行康复治疗。

除上述目的以外，还可以适用于残障人士，尤其是因下半身麻痹而无法使用下肢的人士。对于下半身麻痹的状况，无法以自己的意志弯曲膝盖，因此生活时膝盖处于伸直的状态。此时，在如膝盖等特定关节会堆积钙，长此以往，堆积的钙则会硬化，从而会妨碍关节的运动；如果严重，新的骨片则会在生成在非正常位置。这种症状叫做异位骨化(Heterotopic Ossification)。异位骨化是由于组织的供氧不足或者因结缔组织、软体组织的损伤而在结缔组织、软体组织上出现骨化的现象。如上所述，这种症状经常出现在因脊椎损伤而下半身麻痹的残障人士，并且还频繁出现在髋关节，并且在膝关节也经常出现。因此，在医院通过人工方式为下半身麻痹的患者强行弯曲、伸直膝盖。

发明内容

附着于现有划船器的座椅，只能使使用者在弯曲膝盖的状态下给脚踏板用力，伸展膝盖的同时拉近把手的方式进行运动。因此，以康复及医疗为目的的患者在使用划船器时，只有能够使用下半身并给脚踏板用力的人才能获得完整的运动效果。

在脊椎受损的患者中，尤其是下半身麻痹的患者也会在医院及家等地方使用划船器，但由于无法使用下半身，因此仅能使用上半身，尤其是使用臂膀的力量重复拉近或松开把手的动作，充其量也就进行了上半身运动，而非全身运动。并且由于只能进行臂膀运动，因此与其他的进行臂膀运动的器械没有区别。

另外，即使以康复为目的，如果单纯地重复臂膀运动，则会降低患者的专注度、关心度及兴趣，因此难以坚持并获得运动效果。尤其是，着眼于划桨动作的划船器无法感受到其固有的、划桨运动特有的动作感。因此下半身麻痹的患者难以感受到划船器所具有的卓越的全身运动效果及划船器所特有的动作感。

另外，由于在固定下半身的状态下仅以上半身进行运动，对在下半身麻痹患者中经常出现的异位骨化的预防效果也有限，因此如上所述，监护人或者护理人员需要以人工进行弯曲、伸展膝盖的运动。

本发明为了克服现有划船器的上述缺陷，将划船器的座椅制作成可自动进行往复运动，从而使脊椎受损患者，尤其是下半身麻痹的患者在感受到划船器运动的效果，即全身运动效果的同时，也能够感受到划桨的运动感。

即，在设置于划船器上的支撑部内部具有作为往复运动装置的同步齿型带、链条或者齿条(rack gear)及轴齿轮(pinion gear)，从而使得座椅通过所述往复运动装置，沿着轨道以一定的速度前后往复运动。康复患者跟着往复运动的节奏拉近把手，康复患者，尤其是下半身麻痹的患者和普通人一样，也能够感受到使用下半身划桨的感觉。

作为本发明一实施方式，将同步齿型带作为往复运动装置而使用时，带随着电机的旋转而旋转，从而固定于带上的座椅的位置朝前方或者后方(与放置有划船器的底面平行的方向)移动。根据电机的旋转方向，决定座椅的移动方向。即，电机的旋转方向转换为逆方向，座椅的位置朝反方向移动。由于所述电机在短时间内需要重复正转及反转，因此主要使用能够准确地控制旋转速度以及旋转方向，并设置有控制装置的伺服电机。尤其是BLDC(BRUSHLESS DIRECT CURRENT)电机仅通过改变基本驱动电路的电流通断时间(相位差)，就能够方便地调节速度和扭矩，由于未使用因机械摩擦而影响使用寿命的换向器及电刷，因此其使用寿命为半永久、噪音小，所以优选为将其用作本发明的往复运动装置。

在另一实施方式中，可以将链条用作往复运动装置。根据所述电机的旋转，链条会旋转。随之，固定于链条的座椅的位置朝前方或者后方移动。与前述的实施方式相似，根据电机的旋转方向(正转/反转)决定座椅的移动方向。

在再一实施方式中，将相互啮合而工作的齿条及轴齿轮用作往复运动装置，以前后移动座椅。即，根据电机的旋转，与电机轴连接的轴齿轮会旋转，与轴齿轮啮合的齿条随之进行直线运动。从而，固定于齿条的座椅一同进行直线运动。与前述的实施方式相似，根据电机的旋转方向决定座椅的移动方向。

通过如上所述的往复运动装置，康复患者脱离用上肢，尤其是仅用臂膀的肌肉进行单纯的重复运动的形态，从而可以感受到与普通人相同的划桨的运动感。

另外，只要康复患者把脚放在脚踏板上，通过在一定距离内前后往复运动的座椅，自动地弯曲或伸展膝盖。

下面，在具体实施方式部分将详细说明本发明。

本发明设置有往复运动装置以使划船器的座椅能够自动进行前后往复运动，从而使脊椎受损患者、尤其是下半身麻痹的患者，以康复及治疗的目的行划船运动时，使其感受到划船的运动感，从而可以提高患者的专注度、关心度及兴趣。因此，有利于让康复患者持续地进行划船运动。

另外，除用上肢、尤其是用臂膀肌肉进行运动外，通过自动往复运动座椅，还可以使下半身麻痹患者的下肢得到运动，从而可以获得划船器的全身运动效果。同时，由于可以周期性地自动弯曲或伸展膝盖，从而可以预防在膝盖堆积钙以使膝盖关节硬化的异位骨化。

附图说明

图1为利用现有的划船器进行划船运动的过程中用力之前的初始状态示意图。

图2为利用现有的划船器进行划船运动的过程中用力以将把手拉至身体一侧的状态示意图。

图3为本发明实施方式的划船器的构成部件中的支撑部部分立体示意图。

图4为本发明实施方式的划船器的把手示意图。

图5为构成本发明实施方式的划船器支撑部的往复运动装置的截面示意图。

图6为构成本发明另一实施方式的划船器支撑部的往复运动装置的侧面截面示意图。

图7为构成本发明再一实施方式的划船器支撑部的往复运动装置的侧面截面示意图。

具体实施方式

下面，参考附图对发明的实施方式进行详细说明。与附图无关地，相同的附图标记指代相同的构成部件。

首先，图1用来说明现有技术的划船器的使用方法，使用者握住把手将身体朝前方倾斜的状态，以及用双手握住把手用力，以将身体朝后方倾斜并且将把手拉至使用者的胸前部位的示意图。如上所述，划船器多被专业运动员以训练为目的而使用。并且由于运动时保持坐姿，对身体不会产生过度的负荷，因此作为康复运动器械以医疗为目的而使用。一般来讲，现有划船器的工作方式为重复循环图1所示的初始状态(A)和运动状态(B)。

但是，如上所述，对于脊椎受损患者尤其是下半身麻痹患者，即使是利用现有的划船器也无法进行用脚给脚踏板施加力量，以将座椅朝后方移动而在伸直腿的同时拉近把手的动作，如图2所示，因此主要是把脚放在底面上，用上肢尤其是用两臂膀的力量拉近把手。因此，将作为全身运动器械的划船器只能用作臂膀运动器械，并且无法感受到由正常人在划船运动时感受到的划桨的运动感。因此通过单纯地重复的臂膀运动，无法使下肢得到运动效果，并且会降低患者的专注度、关心度及兴趣。

为了解决上述问题，如图3所示，本发明实施方式的划船器运动辅助装置包括：支撑部10以及位于支撑部10上能够自动往复运动的座椅20。支撑部10上部面具有薄薄的板状导轨11，以使座椅20能够进行前后往复运动。导轨11宽度大于与支撑部10的长度方向垂直的方向的宽度，沿长度方向在中心部形成有凹槽。并且，在支撑部10的左侧面和右侧面设有脚踏板12，该脚踏板12从支撑部10向左、右侧远离的方向凸出，用于支撑使用者的双脚。优选地，为了使用者能够舒服地放脚，所述脚踏板12向远离使用者的方向以一定的角度倾斜的形成。整体上来看，支撑部10被制作成四角柱放置在地面上的形状。只要支撑部10能够具有直线形态的导轨11和脚踏板12，则支撑部10的形状可以为柱状形态的任何形态。支撑部10的内部为空心，后述的往复运动装置40、50、60可以位于支撑部10的内部。

放置使用者的脚部的脚踏板12的一面，还可以设有用于固定使用者的脚部的固定带(未图示)，以防止在运动过程中使用者的脚脱离脚踏板12。

在导轨11上安装有能够自动进行前后往复运动的座椅20。优选地，座椅20可以包括：移动部21，该移动部21安装于导轨11上；坐席部22，该坐席部22为板状并且作为实际上使用者入座的部分；靠背部23，当使用者入座时该靠背部23能够使使用者靠背。通过如弹簧等具有弹力的弹性部件24连接坐席部22和靠背部23，从而使靠背部23在使用者靠背时以一定的角度朝后方倾斜。优选地，移动部21为直接与导轨11接触的部分。虽然未在图中示出，优选地，移动部21的底面可以具有啮合部(参考图5至图7)。优选地，所述啮合部通过与设置在导轨11内部的带等往复运动装置40、50、60啮合并前后移动，通过与移动部21啮合的啮合部而前后移动，使得包括移动部21的座椅20在设置有导轨11的轨道上前后移动。可以使用多种方式实现往复运动装置，对其将在后面继续说明。

本发明的划船器运动辅助装置的使用者主要为下半身麻痹患者，因此座椅20能够前后往复运动，万一失去平衡脱离座椅就容易受伤，因此座椅20还可以包括安全带(未图示)，以防止在往复运动中使用者脱离划船器。

另外，优选地，本发明的划船器运动辅助装置还可以包括附着有自动往复运动的控制装置的把手30。把手30的外观与一般的划船器把手类似，为直线或者曲线的棒状。只要是使用者能够用双手握住的形态，任何形状均可。使用者用双手握住把手30，朝自身前胸部位拉近把手30，以进行重复运动。此时，如上所述，如本发明实施方式的划船器运动辅助装置，具有能够自动往复运动的座椅20，座椅20沿着导轨11以一定的速度前后移动。使用者在脚踏板上放置脚的状态下，座椅20朝使用者的前方移动，使用者的膝盖自然而然地被弯曲。相反地，座椅朝使用者的后方移动，使用者的膝盖自然而然地被伸展。

使用者根据座椅20的前后方移动拉近把手30，从而使得使用者与能够自由使用下半身的普通人一样，体验到划船器的划桨实体感、运动感及力动性

。另外，除用上肢尤其是用臂膀肌肉进行运动的方法外，通过能够自动往复运动的座椅20，能够使下半身麻痹患者的下肢得到运动，从而能够获得划船器的全身运动效果。与此同时，周期性地自动弯曲、伸展膝盖，从而可以预防在膝盖堆积钙而导致膝盖关节硬化的异位骨化。

图4为本发明实施方式的划船器运动辅助装置的把手30示意图。为了方便下半身不方便的使用者控制座椅20的往复运动，将控制面板安装在把手30上，但是并不一定要安装在把手30上。根据需要，可以在不同的位置安装控制面板，或者设置成有线或无线的形态。更为详细地，安装在把手30内部的控制面板包括：可以控制往复运动的开始及结束的开启/关闭开关31；可以调节往复运动速度的速度调节开关32；以及可以调节往复运动往复距离的距离调节开关33。其中，各个开关的设置方式与如图4所示的设置方式不同也没有关系，并且根据需要还可以增加其他附加功能的开关。距离调节开关33可以调节往复距离，所谓往复距离是指沿着导轨11进行前后往复运动的座椅20的最大移动范围。即，若将往复距离设置得较大，座椅20则在较大范围内进行前后往复运动；若将往复距离设置得较小，座椅20则在较小范围内进行前后往复运动。因此，根据使用者的臂长及腿长设置座椅20的往复距离。

由于下半身麻痹患者也可以轻松地按压具有上述开关31-33的把手30的开关，因此易于控制能够自动往复运动的划船器运动辅助装置的座椅20。

下面，参考图5至图7对能够使本发明的划船器运动辅助装置的座椅20进行自动往复运动的往复运动装置40、50、60进行说明。往复运动装置40、50、60可以位于支撑部10内部的空心区域，也可以位于支撑部10外部的任何位置。

如图5所示，设置于本发明实施方式划船器运动辅助装置的支撑部10内部的往复运动装置40，可以使用同步齿型带41。同步齿型带41为形成有规则的凹凸部的带。将同步齿型带41用作往复运动装置40时，随着电机42的旋转同步齿型带41也会旋转。优选地，固定于同步齿型带41的移动部21的啮合部25的位置可以朝前方或者后方(与设置有划船器的底面平行的方向)移动。优选地，形成于同步齿型带41的凹凸部43与形成于啮合部25的底面的凹凸部相互啮合，通过根据电机42旋转的同步齿型带41，座椅20可以朝前后方移动。对啮合部25的形状没有任何限制，如上所述，在底面形成有凹凸部，以与同步齿型带41啮合即可。优选地，啮合部25为移动部21的凸起部的一部分，可以与移动部21形成为一体。优选地，啮合部25可以直接贯通形成在导轨11的凹槽，与座椅20的坐席部22的底面直接连接。

并且，优选地，为了使同步齿型带41根据电机循环旋转，本发明实施方式的划船器运动辅助装置还可以包括带轮，在图中其位于电机42的对面，所述带轮从电机42接收同步齿型带41并再向电机42传输带41。从而，同步齿型带41以电机42和带轮的两个轴为中心进行旋转。对所述带轮的种类及形状没有任何限制，只要能够与同步齿型带41啮合并进行旋转，则任何种类的带轮均可。

结果，优选地，根据电机42的旋转方向可以决定移动部21和啮合部25的移动方向，根据移动部21的移动方向可以决定与所述移动部21连接为一体的座椅20移动方向。并且，根据电机42的旋转速度及同步齿型带移动距离，可以决定座椅20的往复速度及往复距离。

即，电机42的旋转方向转换为逆方向，座椅20的位置朝反方向移动。由于所述电机42在短时间内重复正转及反转，因此主要使用具有能够准确控制旋转数、旋转速度及旋转方向的控制装置的伺服电机。尤其是BLDC(BRUSHLESS DIRECT CURRENT)电机仅通过改变基本驱动电路的电流通断时间(相位差)，就能够方便地调节速度和扭矩，且不用因机械摩擦而影响使用寿命的换向器及电刷，因此其使用寿命为半永久、噪音小，所以优选为将其用作本发明的往复运动装置的构成部件的电机42。

在电机42上设置有如上所述的控制装置(未图示)。优选地，控制装置与包括在把手30控制面板上的开关31-33连接，通过接收由使用者按压开关传送的电信号，并且根据所述信号设定开启/关闭、往复速度及往复距离。如上所述，电机42根据设定值工作，从而能够使座椅20进行往复运动。

如图6所示，作为可设置于本发明另一实施方式划船器运动辅助装置的支撑部10内部的往复运动装置50，可以使用链条51。如上所述，往复运动装置50可以位于除支撑部10内部以外的其它场所。电机52的结构、功能及接收把手30信号等控制方法与上述的电机42相同，因此省略说明。但是，由于在本实施方式中以链条51替代同步齿型带41进行循环旋转的结构，优选地以链轮替代带轮。

根据上述电机52的旋转，链条51旋转。优选地，固定于链条51的座椅20的移动部21及啮合部25的位置朝前方或者后方移动。如图6所示，优选地，在移动部21的啮合部25底面，以均匀的间隔形成有具有凸起形状的链条插入部。优选地，链条插入部插入于在链条51上均匀排列的间隙中，从而随着链条51的旋转与链条51啮合的啮合部25及移动部21也可以移动，进而座椅20也会移动。优选地，啮合部25为移动部21的凸起部的一部分，可以与移动部21形成为一体；或者作为与移动部21不同的部件，可以形成为与移动部21连接的形态。或者，直接贯通设置在导轨11上的凹槽，与座椅20的坐席部22的底面直接连接。

并且，如前述的实施方式，根据电机52的旋转方向(正转/反转)、旋转速度及旋转数，决定座椅20的移动方向、往复速度及往复距离。

如图7所示，作为设置于本发明再一实施方式划船器运动辅助装置的支撑部10内部的往复运动装置60，可以使用直线形齿轮与圆盘形齿轮相互啮合而工作的结构。往复运动装置50可以位于除支撑部10内部以外的其它场所。优选地，直线形齿轮为齿条61；圆盘形齿轮为轴齿轮63。齿条61可以为以直线带状，并在一侧面规则地形成凸起(齿轮的齿子)。相似地，轴齿轮63可以为盘状，在其盘状的边缘末端沿圆周方向以一定间隔有规则地形成有凸起(齿轮的齿子)。齿条61的凸起和轴齿轮63的凸起可以相互啮合。即，齿条61的凸起可以与轴齿轮63的凸起之间的槽啮合；相反地，轴齿轮63的凸起可以与齿条61的凸起之间的槽啮合。与轴齿轮63连接旋转轴齿轮63的电机62的结构、功能及接收把手30信号等控制方法，与前述的电机42相同，因此省略说明。

优选地，齿条61可以形成于在座椅20上设置的移动部21的底面，或者可以直接形成于座椅20的坐席部22的底面。虽然图7示出了齿条61形成在啮合部25的底面的情况，但是可以将齿条61直接形成在移动部21的底面，而不需要啮合部25。齿条61和轴齿轮63相互啮合而工作。具体地，根据轴齿轮63的旋转运动，齿条61进行直线运动。从而，如前述的实施方式，根据电机62的旋转方向(正转/反转)、旋转速度及旋转数，决定轴齿轮63的旋转。根据轴齿轮63的旋转，决定与齿条61连接的座椅20的移动方向、往复速度及往复距离。

以上，通过附图说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限于上述的实施方式，在本发明的范围内可以有其他的实施方式，对于本领域的普通技术人员在不改变本发明的技术思想或必要技术特征的前提下，可以实现其他的实施方式，以上的所有实施方式仅仅用于例示说明本发明而并不限定本发明。

Claims (6)

1.一种划船器运动辅助装置，其特征在于，包括：

导轨；

支撑部，该支撑部用于支撑所述导轨；

座椅，该座椅安装于所述导轨上，并能够沿着所述导轨的长度方向进行前后往复运动，且能够使使用者入座；

安全带，该安全带设置在所述座椅上，以防止使用者从所述座椅脱离；

脚踏板，该脚踏板设置在所述支撑部的左侧面及右侧面，当所述使用者坐在所述座椅时，用于放置所述使用者的脚部；

固定带，该固定带设置在所述脚踏板上，以防止所述使用者的脚部从所述脚踏板脱离；

把手，该把手为所述使用者能够双手把持的棒状；

往复运动装置，该往复运动装置包括伺服电机和控制所述伺服电机旋转的控制装置；以及

控制面板，该控制面板设置在所述把手上，并与所述控制装置连接，所述控制面板包括控制所述座椅往复运动的开始及结束的开关、调节所述座椅往复运动的速度的开关以及调节所述座椅往复运动的往复距离的开关，所述控制面板通过向所述控制装置传送指令，以使所述控制装置控制所述伺服电机的旋转方向、旋转速度及旋转数，通过所述伺服电机的正转或反转，使所述座椅沿着所述导轨的长度方向自动进行前后往复运动。

2.根据权利要求1所述的划船器运动辅助装置，其特征在于，所述往复运动装置还包括：带，该带为形成有规则性的凹凸部的带状结构；以及带轮，该带轮与所述带啮合，以使所述带绕所述带轮循环旋转，其中，在所述带与所述伺服电机及所述带轮啮合的状态下，所述带根据所述伺服电机的旋转而旋转；

所述座椅还包括：啮合部，该啮合部与所述座椅的底面连接，具有与形成在所述带上的凹凸部相啮合的凹凸部，并根据所述带的正转或者反转，使所述座椅沿着所述导轨的长度方向进行前后往复运动。

3.根据权利要求1所述的划船器运动辅助装置，其特征在于，所述往复运动装置还包括：链条；和链轮，该链轮与所述链条啮合，以使所述链条绕所述链轮循环旋转，其中，在所述链条与所述伺服电机及所述链轮啮合的状态下，所述链条根据所述伺服电机的旋转而旋转；

所述座椅还包括：啮合部，该啮合部与所述座椅的底面连接，并形成有以规则的间隔突出的凸起，以使其插入至有规则地排列在所述链条上的缝隙而啮合，根据所述链条的正转或者反转，使所述座椅沿着所述导轨的长度方向进行前后往复运动。

4.根据权利要求1所述的划船器运动辅助装置，其特征在于，所述往复运动装置还包括：圆盘形齿轮，该圆盘形齿轮可旋转地连接于所述伺服电机，并且在所述圆盘形齿轮的边缘末端沿圆周方向以一定间隔规则地形成有凸起；直线形齿轮，该直线形齿轮为直线带状，并且形成有凸起，以与所述圆盘形齿轮啮合，将所述圆盘形齿轮的旋转运动变换为直线运动；其中，所述直线形齿轮与所述座椅的底面连接，并且位于所述座椅的底面和所述圆盘形齿轮之间，根据所述圆盘形齿轮的正转及反转，使所述座椅沿着所述导轨的长度方向进行前后往复运动。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的划船器运动辅助装置，其特征在于，所述往复运动装置位于所述支撑部的内部。

6.根据权利要求1所述的划船器运动辅助装置，其特征在于，所述座椅包括：靠背部，所述靠背部具有弹性恢复力，从而当承受力量时朝后方倾斜，当力量消除时再恢复到前方的原位置。

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