CN103721391A - 蛙泳健身器 - Google Patents

Abstract

一种蛙泳专用器械，能够帮助练习者规范划手动作，体会换气时机，掌握手腿配合，训练全身肌肉。将一个与人手臂结合后自由度为一的蛙泳手部曲线引导机构与销锁机构串联，二者作为一个整体与身板串联，身板与蹬腿机构串联共同至于滑道上。练习者在使用时能体会机构对划手动作的规范，划臂至抱水阶段时应当换气，先划手后蹬腿的手腿配合，以及对全身肌肉的锻炼。

Description

蛙泳健身器

技术领域

本设计涉及一种以蛙泳泳姿为锻炼方式的健身器，尤其能帮助初学者规范划手动作，体会换气时机，训练手腿配合，强化全身肌肉。

背景技术

目前公知的健身器大部分以力量训练为主，由重物块连杆钢丝绳组成，练习者通过驱动连杆拉动钢丝绳带动重物块运动，达到肌肉锻炼的目的。还有的健身器根据人们熟悉喜爱的运动形式而设计，比如划船机，跑步机等，通过模拟一种运动形式，让练习者得到锻炼，但目前在这一类健身器件还没有通过蛙泳动作实现蛙泳技术训练与全身力量训练的专用器械。

发明内容

本发明的目的在于给蛙泳练习者提供一种专用训练器械，本设计提供一种蛙泳健身器，该健身器不仅能锻炼全身各处肌肉，还可以规范练习者划手动作，体会换气时机，训练手腿配合。

本设计解决其技术问题所采用的技术方案是：

将一个与人手臂结合后自由度为一的蛙泳手部曲线引导机构与销锁机构串联，二者作为一个整体与身板串联，身板与蹬腿机构串联共同至于滑道上。

蛙泳手部曲线引导机构在于手臂结合前自由度为3，与手臂结合后，引入一个构件一个五级副一个三级副，共引入两个约束，机构自由度唯一，轨迹唯一确定，为蛙泳动作手部轨迹，以此来规范练习者手部动作。划手至抱水阶段时身板顶起，与蛙泳时挺胸换气的动作相一致，给练习者传递换气信号，同时销锁机构打开可以蹬腿，体现先划手后蹬腿的手腿配合，以此帮助练习者体会换气时机，训练手腿配合，最后练习者完成蹬夹动作和伸展动作。一个蛙泳动作完成后弹性材料将身板复位，为下一个动作做准备。

本设计的有益效果是可以在健身的同时练习蛙泳动作，规范划手动作，体会换气时机，训练手腿配合，结构简单。

附图说明

图1是本设计的机构图

图2是蛙泳手部曲线引导机构图

图3是练习者使用前的蛙泳手部曲线引导机构机构简图

图4是练习者使用时的蛙泳手部曲线引导机构机构简图

图5是定块机构图

图6销锁机构工作图

图7是销锁机构内部销头结剖视图，B-B剖面

图8是蹬腿机构图

图1中1.前臂杆2.球副3.大臂杆4.移动副5.前滑块6.中间滑块7.身板8.球销副9.传动连杆10.两端带有球副的连杆11.转动副12.后滑块15.腿部连杆16.脚部滑块17.脚部导轨18.底座导轨19.销头20.销孔

图4中13.大臂14.小臂

具体实施方式

在图1中，由(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)(11)(12)组成的蛙泳手部曲线引导机构与(4)(19)组成的销锁机构串联，身板(7)与(15)脚部滑块(16)脚部导轨(17)组成的蹬腿机构串联，共同至于底座滑道(18)上。

在图(2)所示实施例中，前臂杆(1)的一端通过球副(2)与大臂杆(3)串联，同时前臂杆(1)再通过一端带有球副的传动连杆(9)与球销副(8)相连，球销副(8)与中间滑块(5)相连，中间滑块(5)底座导轨(18)上。而与前臂杆(1)相连的大臂杆(3)通过两端均有球副的连杆(10)与前滑块(5)相连，前滑块位于滑道(18)；同时大臂杆(3)的末端通过球副与身板(7)串联，身板(7)前端通过转动副与固定于前滑块(5)的移动副(4)串连，身板后端通过转动副(11)与后滑块(12)相连。人体手臂与机构结合前，机构共有8个移动构件，6个5级副，5个3级副，机构自由度为8*6-6*5-5*3＝3。

在图4所示的实施例中，表示练习者使用时的蛙泳手部曲线引导机构机构简图，练习时人体小臂(13)与前臂杆(1)固连，人体大臂(14)通过肩关节与上身相连，上身与身板7贴合，训练时，由于人臂的加入，整个机构增加了一个可动构件大臂，以及一个5级副肘关节和一个3级副肩关节，同时增加两个约束，整个机构自由度变为F＝9*6-7*5-6*3＝1。由于机构自由度为1，故机构运动轨迹唯一。前臂杆末端轨迹通过球销副的销槽形状来实现，销槽的形状由蛙泳手部曲线投影而来。根据蛙泳手部曲线的形状与数据，建立位姿方程计算得到划手曲线、抱水曲线、伸展曲线。

划手曲线：

$\left[\begin{array}{c}0\\ 0\\ 2L\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}\cos x& -\sin x& 0\\ \sin x& \cos x& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\×(\begin{array}{c}\frac{4}{3}L\\ 0\\ 0\end{array}+\left[\begin{array}{ccc}\cos x& 0& \sin x\\ 0& 1& 0\\ -\sin x& 0& \cos x\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}\frac{5}{3}L\\ 0\\ 0\\ \end{array}\right])$

抱水曲线：

$\left[\begin{array}{c}\\ 0\\ 0\\ \sqrt{{\left(\frac{2}{3}l\right)}^2+{\left(2l\right)}^2-{\left(\frac{2}{3}\sin x\right)}^2}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& \cos x& \sin x\\ 0& -\sin x& \cos x\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{ccc}\cos x& 0& -\sin x\\ 0& 1& 0\\ \sin x& 0& \cos x\end{array}\right]\×\left[\begin{array}{c}\\ 0\\ \frac{4}{3}L\\ -\frac{5}{3}L\end{array}\right]$

伸展曲线：

$\left[\begin{array}{c}\\ 0\\ 0\\ \sqrt{{\left(\frac{2}{3}l\right)}^2+{\left(2l\right)}^2-{\left(\frac{2}{3}\sin x\right)}^2}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}\cos x& 0& -\sin x\\ 0& 1& 0\\ \sin x& 0& \cos x\end{array}\right]\×(\left[\begin{array}{c}\\ 0\\ \frac{4}{3}L\\ -\frac{5}{3}L\end{array}\right]+\left[\begin{array}{ccc}\cos x& 0& \sin x\\ 0& 1& 0\\ -\sin x& 0& \cos x\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\frac{5}{3}L\\ 0\\ 0\\ \end{array}\right])$ 其中L为人体头部

长度，x为手臂回转角度。通过计算得到数据图像刻成销槽。划右臂时大臂与大臂杆3绕肩关节处k轴逆时针旋转90度，小臂与前臂杆绕肘关节处j轴逆时针旋转90度，中间滑块(8)与后滑块(12)贴合；抱水时大臂和大臂杆(3)绕肩关节处i轴顺时针旋转90度，j轴逆时针旋转90度，此时大臂杆(3)将身板(7)顶起提示练习者换气，同时身板(7)通过回转副带动前滑块(5)上的移动副的导轨(4)向上运动，前滑块(5)随之小幅度后移；伸展时大臂与大臂杆(3)绕肩关节处j轴逆时针旋转90度，小臂与小臂杆(1)绕肘关节处j轴顺时针旋转90度，身板(7)、前滑块(5)、中间滑块(6)均复位。

图5所示实施例中，划手至抱水阶段，蛙泳手部曲线引导机构形成定块机构，夹臂抱水时大臂带动大臂杆(3)将身板(7)顶起，给练习者传递换气信号。

图6所示实施例中，划臂至抱水阶段销锁机构由身板带动从销孔(20)中抽出练习者可以蹬腿，训练练习者先划手后蹬腿的手腿配合，复位后销锁机构在弹簧的作用下插回销孔中，销锁机构自动闭合。

图8所示实施例中，人体腿部与腿部连杆(15)贴合，脚部蹬踏在脚部滑块(16)上，脚部滑块(16)与脚部导轨(17)连接。蹬腿时，脚带动脚部滑块(16)由两端向中间运动形成夹水动作，后滑块(12)随着腿部蹬展向前运动形成蹬展动作，两种运动协调完成蹬夹动作。

使用者先划手，蛙泳手部曲线引导机构对练习者动作轨迹与幅度加以限制，练习者划手至抱水阶段定块机构将身板顶起给练习者传递换气信号，同时夹臂动作锻炼练习者胸大肌。于此同时销锁机构打开，练习者可以蹬腿，训练练习者手腿配合，同时增强练习者腿部肌肉，蹬夹动作完成后弹性材料将蹬腿机构复位，整套动作完成。

Claims (5)

1.一种健身器，由蛙泳手部曲线引导机构、销锁机构、蹬腿机构、底座滑道上组成。其特征是蛙泳手部曲线引导机构与销锁机构串联，二者作为一个整体与蹬腿机构串联，三个部分共同至于底座滑道上

2.根据权利要求1所述的健身器，其特征是：蛙泳手部曲线引导机构球销副形状由蛙泳手部曲线数学模型决定。

3.根据权利要求1所述的健身器，其特征是：销锁机构与蛙泳手部曲线引导机构串联，位于蛙泳手部曲线引导机构前滑块之下，销孔位于底座滑道之间。

4.根据权利要求1所述的健身器，其特征是：蛙泳手部曲线引导机构通过身板末端的万向节与蹬腿机构串联。

5.根据权利要求1所述的健身器，其特征是：蹬腿机构脚部导轨通过杆件与底座滑道末端固连。

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