CN103691106B - 超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置 - Google Patents

Abstract

超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，它涉及一种力量训练及信息监控装置。本发明为了解决目前没有专门的转动核心稳定力量训练和实现肌肉"超等长收缩"的训练装置，更无法量化监控运动参数。本发明的底盘设置在底座的正上方，平衡座固定设置在底盘的下端面上，底盘与底座之间通过平衡座可转动连接，踏板设置在底盘的正上方，踏板与底盘之间通过转动轴连接，轴套套装在踏板下端的转动轴上，旋转阻力器安装在转动轴与轴套之间，两个测距传感器分别位于平衡底座的弧面的两侧；两个测距传感器的信号输出端分别连接控制电路的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端。本发明用于超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控。

Description

超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置

技术领域

本发明及一种人体体能力量训练及监控装置，具体涉及一种超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置。

背景技术

核心力量的训练主要作用在于稳定运动员的脊柱、骨盆，保持正确的身体姿势，稳定重心，提高身体的控制力和平衡能力，提高运动时由核心肌群向四肢及其他肌群的能量输出。

核心力量强调动作的发力应依靠身体的中心，肢体末端的用力以躯干和腰的发力为起点，能够延长力臂，增大力矩，获得更大的力量，运动员在运动时，腰至髋部的位置是整个身体的中心地带，对全身的运动起着纽带的作用。核心力量越发达的运动员，其在做动作时就会越协调，运动效果就越好，核心力量练习强调的是在不平衡的条件下进行的抗阻练习，可以使更多的小肌肉群特别是关节周围的辅助肌参加运动，提高运动员在运动中稳定关节和控制重心的能力。

现代高水平科学化训练讲究融入最新训练理念及接近专项动作的力量练习手段，利用运动员运动信息对运动员动作技术过程进行监控，超等长收缩是指肌肉先做离心式拉长，继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式，动作转换快。弹性能量的产生、储存以及再利用过程和中枢神经的反射性调节作用是肌肉"超等长收缩"具有既经济，效率又高。在转动训练过程中，也可以应用上述肌肉"超等长收缩"原理来进行训练，上固定转髋——是在运动员上身固定情况下，即腰、腹、髋等肌肉群在上端固定，完成转髋动作，目前，并没有专门的上固定转髋核心稳定力量训练和实现肌肉"超等长收缩"的训练装置，更无法量化监控运动参数。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前没有专门的转动核心稳定力量训练和实现肌肉"超等长收缩"的训练装置，更无法量化监控运动参数的问题。进而提供一种超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置。

本发明的技术方案是：超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，它包括底座、底盘、平衡座、两组支撑杆、转动轴、轴套、旋转阻力器、踏板、离心拉伸单元和信息反馈组件，底座上设有凹槽，底盘设置在底座的正上方，平衡座固定设置在底盘的下端面上，所述平衡座的底面是半径为R的弧面，底盘与底座之间通过平衡座可转动连接，踏板设置在底盘的正上方，踏板与底盘之间通过竖直设置的转动轴连接，且转动轴的上端与踏板的下端面活动连接，转动轴的下端与底盘之间固定连接，轴套套装在踏板下端的转动轴上，旋转阻力器安装在转动轴与轴套之间，

所述信息反馈组件包括扭力反馈单元、两个测距传感器、控制电路和显示器，两个测距传感器分别位于平衡座的弧面的两侧；两个测距传感器的信号输出端分别连接控制电路的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述控制电路的显示驱动信号输出端连接显示器的信号输入端；

所述控制电路内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括如下单元：

数据采集单元，用于每间隔采样时间均同时采集第一距离信号输入端输入的第一距离信号和第二距离信号输入端输入的第二距离信号；

比较单元，用接收到的第一距离信号减去第二距离信号，获得信号差；

显示单元，用于将信号差转换成数字信息或图形信息发送给显示器；

所述扭力反馈单元包括扭力传感器、扭力放大器和电压驱动显示器，扭力传感器、扭力放大器和电压驱动显示器依次串联，

离心拉伸单元包括电机、主动齿轮、从动齿轮、限位销和多个限位开关，踏板的底端面上设有凹槽，踏板的凹槽的轮廓由直线段和圆弧段组成，限位销固定安装在转动轴的上端外侧壁上，转动轴在踏板的凹槽内的转动角度为190°，所述直线段与圆弧段的两个交汇处分别设有一个限位开关，所述圆弧段的两端距离直线段两端的弧度均为5°处分别设有一个限位开关，电机设置在底盘上，电机的输出端与主动齿轮连接，从动齿轮套装在轴套上，且从动齿轮与主动齿轮相啮合。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.运动员为克服不稳定状态并保持正确的用力姿势，需要通过腰、骨盆、髋关节及下肢配合，调动募集激活更多的核心部位的肌肉纤维参与稳定身体平衡及动作的发力；本发明在训练过程中，能够实时显示运动员运动时身体的平衡状态，量化并监控，进而让训练者获知其训练的状态，进而实时调整其姿态，有利于提高运动员核心力量训练的效果。

2.本发明量化信息通过串行通信端口或无线通信电路发送给远距离的计算机等信息读取设别，进而可以用于分析训练者的训练状态。

3.本发明结构简单，生产制造容易。

4.本发明的两组支撑杆便于运动员在训练时，固定上体并安全的踏上踏板，保证了运动员训练的有效性及安全。

5.本发明的旋转阻力器能够随时测量运动员站在踏板上进行转髋时，转动轴与轴套之间的阻力，进而了解运动员在转髋时所用的力量。

6.本发明为了增加练习难度和练习效果，通过增设离心拉伸单元，对人体腰、腹、髋部肌肉进行适度的离心拉长，实现肌肉"超等长收缩"的训练。

7.本发明的扭力反馈单元能够测量运动员转髋时的扭力，进而了解运动员在转髋时所用力的速度曲线，便于教练发现问题并及时指导。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；图2是底盘和平衡座的仰视图；图3是信息反馈组件中扭力反馈单元的电气部分原理图；图4是带有限位装置的整体结构示意图；图5是信息反馈组件除扭力反馈单元以外的电气部分原理图；图6是信息反馈组件中带有控制电路具体结构的电气部分原理图；图7是踏板的主视图；图8是踏板的仰视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式包括底座8、底盘1、平衡座2、两组支撑杆11、转动轴15、轴套16、旋转阻力器17、踏板18、离心拉伸单元和信息反馈组件，底座8上设有凹槽81，底盘1设置在底座8的正上方，平衡座2固定设置在底盘1的下端面上，所述平衡座2的底面是半径为R的弧面，底盘1与底座8之间通过平衡座2可转动连接，踏板18设置在底盘1的正上方，踏板18与底盘1之间通过竖直设置的转动轴15连接，且转动轴15的上端与踏板18的下端面活动连接，转动轴15的下端与底盘1之间固定连接，轴套16套装在踏板18下端的转动轴15上，旋转阻力器17安装在转动轴15与轴套16之间，

所述信息反馈组件包括扭力反馈单元、两个测距传感器3、控制电路4和显示器6，两个测距传感器3分别位于平衡座2的弧面的两侧；两个测距传感器3的信号输出端分别连接控制电路4的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述控制电路4的显示驱动信号输出端连接显示器6的信号输入端；

所述控制电路4内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括如下单元：

数据采集单元，用于每间隔采样时间均同时采集第一距离信号输入端输入的第一距离信号和第二距离信号输入端输入的第二距离信号；

比较单元，用接收到的第一距离信号减去第二距离信号，获得信号差；

显示单元，用于将信号差转换成数字信息或图形信息发送给显示器；

所述扭力反馈单元包括扭力传感器20、扭力放大器21和电压驱动显示器22，扭力传感器20、扭力放大器21和电压驱动显示器22依次串联，

离心拉伸单元包括电机31、主动齿轮32、从动齿轮33、限位销34和多个限位开关35，踏板18的底端面上设有凹槽，踏板的凹槽的轮廓由直线段和圆弧段组成，限位销34固定安装在转动轴15的上端外侧壁上，转动轴15在踏板的凹槽内的转动角度为190°，所述直线段与圆弧段的两个交汇处分别设有一个限位开关35，所述圆弧段的两端距离直线段两端的弧度均为5°处分别设有一个限位开关35，电机31设置在底盘1上，电机31的输出端与主动齿轮32连接，从动齿轮33套装在轴套16上，且从动齿轮33与主动齿轮32相啮合。

本实施方式中，测距传感器输出的为数字信号。

所述采样时间为0.5秒至3秒之间的任意时间参数。

本实施方式所述的有信息反馈功能的平衡训练装置在实际应用时，将平衡座2置于平整的区域中，训练者单脚或双脚站立在踏板1上，训练开始后，当踏板1发生倾斜时，两个测距传感器3输出的信号不同，控制电路通过采集和对比两个距离信号获得踏板的倾斜度，并将该倾斜度以数字或图形的方式通过显示器显示输出。

当以数字形式显示时，可以显示带有正负号的信号差值，数字越大表示倾斜度越大。

当以图形的形式显示时，可以显示平衡训练装置的整体图像，然后根据倾斜度显示所述平衡训练装置的倾斜状态。还可以通过简易的图像，例如仅仅显示踏板的平衡状态。

当运动员站在踏板18上进行转动训练的角度小于180°时，踏板18依次带动轴套16和从动齿轮33进行转动，从动齿轮33又带动主动齿轮32转动，此时电机31空转；当运动员站在踏板18上进行转动训练的角度大于或等于180°时，转动轴15上的限位销34在顺时针或者逆时针方向依次碰触两个限位开关35，分别用于控制电机31的启停，踏板18的顺时针或者逆时针转动方向由运动员决定，此时，大于180°时，踏板18在电机31的带动下继续转动5°，实现超等长转动核心力量的练习。

本实施方式的踏板18上设有一个标示箭头，同时以环形阵列的方式设有A、B、C和D四个标示，用于运动员了解转动的角度。

具体实施方式二：结合图1或图4说明本实施方式，本实施方式的每组支撑杆11均包括可伸缩支杆11-1和弹性支撑柱11-2，弹性支撑柱11-2竖直固定安装在底盘1上，可伸缩支杆11-1竖直固定安装在弹性支撑柱11-2上。如此设置，便于运动员训练时安全的站在踏板18上，为运动员提供方便。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1或图4说明本实施方式，本实施方式的弹性支撑柱11-2为橡胶支撑柱。如此设置，能够实现多角度的摇晃，使用更加人性化。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的凹槽81的底面为弧面，且该弧面的半径大于平衡座2的半径，圆弧形的弦高为平衡座2的高度的0.2倍至0.6倍之间。如此设置，更容易保证平衡座2位于凹槽81的中间位置，使得其左右摆动幅度相同。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置还包括两个限位装置10，两个限位装置10对称设置在底座8上，每个限位装置10包括一根滑轨、一根顶柱14、一根挡杆13和多对限位块12；所述滑轨与底座的上表面固定连接；所述顶柱14固定在滑轨的滑块上；在滑轨的两侧沿其滑动方向等间距设置有多对限位块12，每对限位块12上均设置有挡杆固定槽，所述挡杆固定槽用于放置挡杆13。如此设置，本实施方式中的限位装置10采用滑道的方式实现间距的调整，通过在滑道侧面设置限位挡块实现固定位置的作用，操作方便、快捷，并且使得限位装置10的高度保持不变，更能保证在每个档位所限定的踏板18能够左右摆动的最大角度的一致性；同时，设置两个限位装置10，便于初学者练习转动时，平衡座2的摆动幅度适宜。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图4说明本实施方式，本实施方式的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置还包括双脚限位凸起19，所述双脚限位凸起19设置在踏板18上。如此设置，便于运动员使用。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图6说明本实施方式，本实施方式的控制电路4包括两个信号调理电路41、A/D转换电路42和控制器43；所述控制模块嵌入在控制器43内，所述两个信号调理电路41的信号输入端分别是控制电路4的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述两个信号调理电路41的信号输出端分别连接A/D转换电路42的两个模拟信号输入端，所述A/D转换电路42的数字信号输出端连接控制器43的信号采集信号输入端，所述控制器43的A/D转换控制信号输出端连接A/D转换电路42的转换控制信号输入端，所述控制器的显示驱动信号输出端连接显示器6的信号输入端。如此设置，本实施方式中，两个测距传感器输出的为模拟信号，该模拟信号通过信号调理电路处理之后发送给A/D转换电路，该A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号之后发送给控制器。本实施方式中的控制器43可以采用单片机实现。信息反馈更加及时准确。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图6说明本实施方式，本实施方式的控制电路4还包括两个调零电路44，所述两个调零电路44分别与两个信号调理电路41相对应，每个调零电路44的信号输出端连接一个信号调理电路41的调零信号输入端。如此设置，本实施方式中增加了键盘5，能够实现对参数的设置，例如可以设置采样间隔的采样时间，或者设定显示信号的种类是数字还是图形等等。其它组成和连接关系与具体实施方式七或八相同。

本发明的操作过程：

运动员为克服不稳定状态并保持正确的用力姿势，需要通过腰、骨盆、髋关节及下肢配合调动募集激活更多的核心部位的肌肉纤维参与稳定身体平衡机及动作的发力。进行超等长上固定转髋核心力量训练及量化监控时，运动员站在处于不稳定状态下的带有量化监控组件的本装置上，并结合经过优化设计的接近投掷、摔跤、篮球等专项力量特点的练习装置，用手握住两组支撑杆11，调整踏板18上双脚限位凸楞19的位置，调整旋转阻力器17的阻力，进行转动练习，此时量化监控组件开始工作，测量踏板18的幅度并经量化处理显示，对运动员运动时身体的平衡状态实时量化监控。超等长上固定转髋时，设：起始转动箭头指向A点即正前方位进行转髋练习，当转动箭头逆时针转动，指向D方位，此位置接近腰、腹、髋部转动生理极限，限位销34碰触一个限位开关35，电机31启动反转，从动齿轮33带动主动齿轮32转动，当转动箭头超过D方位5°时，由于运动员在电机31的带动下，腰、腹、髋部肌肉被适度的离心拉长，限位销34碰触另一个限位开关35，电机31启动正转，同理向相反的方向转动，如此往复。实现超等长转髋核心力量训练及量化监控。

扭力反馈单元测量显示的用力速度曲线对整个运动技术过程实时有效的监控。

Claims (8)

1.一种超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：它包括底座(8)、底盘(1)、平衡座(2)、两组支撑杆(11)、转动轴(15)、轴套(16)、旋转阻力器(17)、踏板(18)、离心拉伸单元和信息反馈组件，底座(8)上设有凹槽(81)，底盘(1)设置在底座(8)的正上方，平衡座(2)固定设置在底盘(1)的下端面上，所述平衡座(2)的底面是半径为R的弧面，底盘(1)与底座(8)之间通过平衡座(2)可转动连接，踏板(18)设置在底盘(1)的正上方，踏板(18)与底盘(1)之间通过竖直设置的转动轴(15)连接，且转动轴(15)的上端与踏板(18)的下端面活动连接，转动轴(15)的下端与底盘(1)之间固定连接，轴套(16)套装在踏板(18)下端的转动轴(15)上，旋转阻力器(17)安装在转动轴(15)与轴套(16)之间，

所述信息反馈组件包括扭力反馈单元、两个测距传感器(3)、控制电路(4)和显示器(6)，两个测距传感器(3)分别位于平衡座(2)的弧面的两侧；两个测距传感器(3)的信号输出端分别连接控制电路(4)的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述控制电路(4)的显示驱动信号输出端连接显示器(6)的信号输入端；

所述控制电路(4)内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括如下单元：

数据采集单元，用于每间隔采样时间均同时采集第一距离信号输入端输入的第一距离信号和第二距离信号输入端输入的第二距离信号；

比较单元，用接收到的第一距离信号减去第二距离信号，获得信号差；

显示单元，用于将信号差转换成数字信息或图形信息发送给显示器；

所述扭力反馈单元包括扭力传感器(20)、扭力放大器(21)和电压驱动显示器(22)，扭力传感器(20)、扭力放大器(21)和电压驱动显示器(22)依次串联，

离心拉伸单元包括电机(31)、主动齿轮(32)、从动齿轮(33)、限位销(34)和多个限位开关(35)，踏板(18)的底端面上设有凹槽，踏板(18)的凹槽的轮廓由直线段和圆弧段组成，限位销(34)固定安装在转动轴(15)的上端外侧壁上，转动轴(15)在踏板(18)的凹槽内的转动角度为190°，所述直线段与圆弧段的两个交汇处分别设有一个限位开关(35)，所述圆弧段的两端距离直线段两端的弧度均为5°处分别设有一个限位开关(35)，电机(31)设置在底盘(1)上，电机(31)的输出端与主动齿轮(32)连接，从动齿轮(33)套装在轴套(16)上，且从动齿轮(33)与主动齿轮(32)相啮合。

2.根据权利要求1所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：每组所述支撑杆(11)均包括可伸缩支杆(11-1)和弹性支撑柱(11-2)，弹性支撑柱(11-2)竖直固定安装在底盘(1)上，可伸缩支杆(11-1)竖直固定安装在弹性支撑柱(11-2)上。

3.根据权利要求2所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：所述弹性支撑柱(11-2)为橡胶支撑柱。

4.根据权利要求3所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：底座上的凹槽(81)的底面为弧面，且该弧面的半径大于平衡座(2)的半径，弧面的弦高为平衡座(2)的高度的0.2倍至0.6倍之间。

5.根据权利要求4所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：所述超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置还包括两个限位装置(10)，两个限位装置(10)对称设置在底座(8)上，每个限位装置(10)包括一根滑轨、一根顶柱(14)、一根挡杆(13)和多对限位块(12)；所述滑轨与底座的上表面固定连接；所述顶柱(14)固定在滑轨的滑块上；在滑轨的两侧沿其滑动方向等间距设置有多对限位块(12)，每对限位块(12)上均设置有挡杆固定槽，所述挡杆固定槽用于放置挡杆(13)。

6.根据权利要求5所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：所述超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置还包括双脚限位凸起(19)，所述双脚限位凸起(19)设置在踏板(18)上。

7.根据权利要求1所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：所述控制电路(4)包括两个信号调理电路(41)、A/D转换电路(42)和控制器(43)；所述控制模块嵌入在控制器(43)内，所述两个信号调理电路(41)的信号输入端分别是控制电路(4)的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述两个信号调理电路(41)的信号输出端分别连接A/D转换电路(42)的两个模拟信号输入端，所述A/D转换电路(42)的数字信号输出端连接控制器(43)的信号采集信号输入端，所述控制器(43)的A/D转换控制信号输出端连接A/D转换电路(42)的转换控制信号输入端，所述控制器的显示驱动信号输出端连接显示器(6)的信号输入端。

8.根据权利要求7所述的超等长上固定转髋核心力量训练及信息反馈监控装置，其特征在于：所述控制电路(4)还包括两个调零电路(44)，所述两个调零电路(44)分别与两个信号调理电路(41)相对应，每个调零电路(44)的信号输出端连接一个信号调理电路(41)的调零信号输入端。