CN103257027B - 一种体操器材运动仿真测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种体育器材性能的检测设备，特别公开了一种体操器材运动仿真测试系统。它包括冲量供给机、变频器、仿真机器人、高清录像机、自动数据处理设备和电脑，冲量供给机在变频器的控制下撞击仿真机器人使之发生旋转或翻转，高清录像机将整个过程录下来并通过模数转换功能进行转换后将信号传送给自动数据处理设备，该设备对这些信号进行分析，处理，形成检测曲线后通过电脑显示、打印出来，检测人员通过检测曲线可判断该种体操器材是否合格。该发明可以模仿人的动作与力度进行动态检测，其结果更接近于真人在体操器材上做动作时对体操器材产生的影响，可以更好地检测出体操器材的质量，对运动员起到保护作用。

Description

一种体操器材运动仿真测试系统

（一）      技术领域

    本发明涉及一种体育器材性能的检测设备，特别涉及一种体操器材运动仿真测试系统。

（二）      背景技术

    目前，国内外对体操器材的检测基本停留在静态测试水平，静态测试无法检测出体操器材的动态指标，如疲劳强度、交变冲击强度、回弹频率等。通过静态测试合格的产品，在实际使用过程中，仍然会出现断裂、弯曲变形、扭曲等现象，要克服这些缺陷，就需要对体操器材的动态指标进行检测，以保证产品的质量，保证运动员在训练和比赛中不会因体操器材存在缺陷而受到伤害，目前，国内外还没有进行动态测试的相关仪器。

（三）      发明内容

    本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种可进行动态测试的体操器材运动仿真测试系统。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种体操器材运动仿真测试系统，其特征是：包括运动系统，所述运动系统包括仿真机器人和电连接的冲量供给机和变频器，所述仿真机器人包括躯干部分和手臂，所述躯干部分为两侧面相通的中空结构，其内腔底部向上设有带螺纹的立柱，立柱上套有数个可拆卸的活动的配重块，配重块通过螺母紧固；所述手臂有两条，手臂的顶端设有可安装在体操器材上的转动握持结构，所述转动握持结构包括一端铰接在手臂顶端的两块紧固块，所述紧固块的内侧设有弧形槽，两块紧固块合到一起后，两个弧形槽形成一个圆筒，两个转动握持结构上的圆筒的轴线在一条直线上；紧固块的另一端设有紧固板和紧固螺栓。

还包括分析系统，所述分析系统包括电连接的带模数转换功能的高清录像机、自动数据处理设备和电脑，高清录像机将冲量供给机撞击仿真机器人后仿真机器人的运动过程录下来传递给自动数据处理设备，自动数据处理设备对相关数据进行分析，最终分析结果通过电脑打印出来。

为适应不同体操器材的需要，手臂为可伸缩机构，它包括固定在躯干部分上的管状的下手臂和与紧固块铰接的上手臂，上手臂套在下手臂上，上手臂和下手臂上设有若干相配套的孔，孔配套有限位螺栓。

为使仿真机器人在体操器械上更稳固、更保险，在上手臂的前后两侧铰接有防护板，防护板的另一端与紧固块的顶端通过紧固板和紧固螺栓紧固连接。

冲量供给机是对仿真机器人给予撞击，使仿真机器人进行不同频率的晃动、转动、大循环运动的机构，它可以是液压缸，还可以是如下的结构：包括电机和曲柄连杆结构，所述电机的输出端设有转盘，转盘上铰接有曲柄，曲柄的另一端铰接有冲击杆，冲击杆上套有套筒，套筒固定在电机上或地面上。

本发明的有益效果是：

通过由变频器控制撞击频率的冲量供给机对仿真机器人进行撞击使仿真机器人产生运动，就像运动员在体操器材上做动作一样，并且仿真机器人的配重可以更换，这样就可以根据不同的重量得出多种分析结果，高清录像机将仿真机器人的运动过程录下来传递给自动数据处理设备，自动数据处理设备对相关数据进行分析，最终分析结果通过电脑打印出来，可以对体操器材的各种指标有更直观的表达，其结果更接近于真人在体操器材上做动作时对体操器材产生的影响，可以更好地检测出体操器材的质量，对运动员起到保护作用。

（四）      附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的一种实施方式的主视结构示意图；

图2为本发明的另一种实施方式的冲量供给机的主视结构示意图。

图3为图1中仿真机器人的左视结构放大示意图。

图4为图3中A处的放大图；

图中，1液压缸，11活塞杆，2电机，21转盘，22曲柄，23冲击杆，24套筒，3仿真机器人，4躯干部分，41立柱，42配重块，43螺母，5手臂，51上手臂，52下手臂，53孔，54限位螺栓，6转动握持结构，61紧固块，62弧形槽，63圆筒，64紧固板，65紧固螺栓，66防护板，7高清录像机，8自动数据处理设备，9电脑，10变频器。

（五）      具体实施方式

附图为本发明的具体实施例。以单杠为例，如图1所示，为第一种实施方式的结构示意图。该种体操器材运动仿真测试系统，包括运动系统和分析系统，运动系统包括冲量供给机、变频器10和仿真机器人3，冲量供给机和变频器10之间电连接，冲量供给机可以是液压缸1，用于撞击仿真机器人3使仿真机器人3在体操器械上做各种动作，变频器10用于控制冲量供给机的撞击频率，如图3、图4所示，仿真机器人3包括躯干部分4和手臂5，躯干部分4可以为两侧面相通的中空结构，在该中空结构内腔的底部向上设有带螺纹的立柱41，与立柱41相配套的有数个配重块42，这些配重块42可以拆卸，根据不同的器材配备相应数量的配重块42，配重块42套到立柱41上后通过螺母43紧固，立柱41的上端与中空结构内腔之间留有能方便地加装配重块42的空隙；手臂5最好有两条，每条手臂5的顶端设有转动握持结构6，仿真机器人3可以通过转动握持结构6安装到体操器械上，转动握持结构6包括两块在手臂5顶端对称设置的紧固块61，每块紧固块61的一个面上设有弧形槽62，两块紧固块61的弧形槽62相对，当两块紧固块61合到一起时，两个弧形槽62形成一个圆筒63，两条手臂5上的转动握持结构6与圆筒63的轴线在一条直线上；紧固块61的一端铰接在手臂5的顶端，其铰接点位于手臂5顶端的边缘处，两块紧固块61可以分开后向下翻转，紧固块61的另一端设有紧固板64和紧固螺栓65；手臂5可以设置成可调长度的结构，包括固定在躯干部分4上的管状的下手臂52和与紧固块61铰接的上手臂51，上手臂51套在下手臂52内并可在下手臂52内上下移动，上手臂51和下手臂52上设有若干相配套的孔53，孔53配套有一个或数个限位螺栓54。而为了更保险，在手臂5上的前后两侧还铰接有防护板66，防护板66的另一端与紧固块61的另一端通过紧固板64和紧固螺栓65紧固连接；分析系统包括电连接的带模数转换功能的高清录像机7、自动数据处理设备8和电脑9，高清录像机7将仿真机器人3的转动过程录下来，通过模数转换功能进行转换后将信号传送给自动数据处理设备8，自动数据处理设备8具有分析、存储、比较功能，能根据不同体操器械核心部件的抗弯强度、刚度及对应的应变量与力学指标进行分项设计，在检测不同器材时，选择数据处理设备中对应的器材控制、处理程序，该处理程序具有数据处理功能，可计时、计频次，对变形量进行记录，对能量数据进行转换、分析，最终形成整套检验曲线，检验曲线可通过电脑9显示、打印出来，检测人员根据打印的检测曲线、记录的次数等，便可一目了然地判断出整体器材的各项技术指标是否达到标准要求。

图2给出了另一种实施方式的冲量供给机的结构，其余的部分与第一种实施方式完全相同，该冲量供给机包括电机2和曲柄22连杆结构，电机2的输出端固设有转盘21，转盘21上铰接有曲柄22，曲柄22的另一端铰接有冲击杆23，冲击杆23上套有套筒24，套筒24固定电机2上或者固定在地面上等，它通过电机2带动转盘21转动，然后通过曲柄22带动冲击杆23作往复运动，对仿真机器人3进行撞击。

使用时，将仿真机器人3上的紧固块61打开，套在需要检测的体操器材上，体操器材的横杆位于紧固块61的弧形槽62形成的圆筒63内，将紧固板64和防护板66用紧固螺栓65紧固好，仿真机器人3的内腔立柱41上套上合适数量的配重块42，并用螺母43紧固好，将冲量供给机对准仿真机器人3的下部，如果是液压缸1，则用输出端的活塞杆11，如果是电机2和曲柄连杆机构，则用冲击杆23撞击仿真机器人3的下部，通过变频器10控制冲量供给机的撞击频率，仿真机器人3在冲量供给机的撞击下做类似真人的翻转或转动，高清录像机7将仿真机器人3的运动过程录下来，高清录像机7将仿真机器人3的动作过程录下来，通过模数转换功能进行转换后将信号传送给自动数据处理设备8，自动数据处理设备8对这些信号进行分析，处理，形成检测曲线，检测曲线通过电脑9显示、打印出来，检测人员通过检测曲线可判断该种体操器械是否合格：

1、单杠器材的性能测试：根据运动员在训练、比赛时的整套动作进行模拟实验，如做大循环动作，测试杠面的弯曲变形程度、交变负荷的冲击强度及疲劳寿命等，通过测试单杠的各项性能来检查该单杆是否能达到国际体联的标准，测试合格方可出厂。

 2、双杠器材的性能测试：模拟运动员的训练动作进行杠面的冲击试验、弯曲试验、锁紧力等性能测试，以检验其指标是否达到国际体联的标准，测试合格方可出厂。

  3、高低杠器材的功能测试：模拟运动员的训练动作进行杠面的冲击试验、弯曲试验、交叉受力试验等性能测试，以检验其指标是否达到国际体联的标准，测试合格方可出厂。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (6)

1.一种体操器材运动仿真测试系统，其特征是：包括运动系统，所述运动系统包括仿真机器人和电连接的冲量供给机和变频器，所述仿真机器人包括躯干部分和手臂，所述躯干部分为两侧面相通的中空结构，其内腔底部向上设有带螺纹的立柱，立柱上套有数个可拆卸的活动的配重块，配重块通过螺母紧固；所述手臂有两条，手臂的顶端设有可安装在体操器材上的转动握持结构，所述转动握持结构包括一端铰接在手臂顶端的两块紧固块，所述紧固块的内侧设有弧形槽，两块紧固块合到一起后，两个弧形槽形成一个圆筒，两个转动握持结构上的圆筒的轴线在一条直线上；紧固块的另一端设有紧固板和紧固螺栓。

2.根据权利要求1所述的体操器材运动仿真测试系统，其特征是，还包括分析系统，所述分析系统包括电连接的带模数转换功能的高清录像机、自动数据处理设备和电脑。

3.根据权利要求2所述的体操器材运动仿真测试系统，其特征是，所述手臂包括固定在躯干部分上的管状的下手臂和与紧固块铰接的上手臂，上手臂套在下手臂上，上手臂和下手臂上设有若干孔，孔配套有限位螺栓。

4.根据权利要求3所述的体操器材运动仿真测试系统，其特征是，所述上手臂的前后两侧铰接有防护板，防护板的另一端与紧固块的顶端通过紧固板和紧固螺栓紧固连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的体操器材运动仿真测试系统，其特征是，所述冲量供给机为液压缸。

6.根据权利要求1至4任一项所述的体操器材运动仿真测试系统，其特征是，所述冲量供给机包括电机和曲柄连杆结构，所述电机的输出端设有转盘，转盘上铰接有曲柄，曲柄的另一端铰接有冲击杆，冲击杆上套有套筒，套筒固定在地面或电机上。