CN104188246B - 一种能够测量足部水平用力的跑鞋 - Google Patents
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Abstract
一种能够测量足部水平用力的跑鞋，属于运动器材领域。本发明是为了解决现有短跑测量装置不能实时准确获得每一时间点运动员足部的水平用力的问题。本发明所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，利用底槽与滑动部的配合，滑动部在底槽上滑动，同时推动拉力传感器，拉力传感器采集水平力；从而将运动员每一步的水平力大小变化、步频步幅、着地时间、腾空时间等一系列运动参数测试出来，获得实际的可见数据，用户可以利用现有工具软件，很容易看到自己的运动参数变化曲线。适用于运动训练领域，对运动训练及选拔人才，有极大的帮助，教练员还能够根据获得数据对运动员进行着重训练。
Description
技术领域
本发明属于运动器材领域，尤其涉及一种测量足部水平用力的跑鞋。
背景技术
在传统的奔跑训练中，运动员技术动作的好坏，只能凭教练的肉眼来判断。因此人眼的判断会带来很大的误差，不能够快速准确的找出不足点，获得运动数据。尤其是短跑时，动作一般瞬间完成，这就更加难以判断短跑运动员脚部水平方向用力大小以及着地时间、腾空时间、步幅大小、脚部三维加速度变化大小等数据，从而不易掌握运动员的优缺点。
随着数字化传感器的到来，使体育训练信息化也逐步成为现实。其应用主要体现在对运动员素质的细化量化方面，把运动素质数字化，将瞬间动作记录分解，现有短跑测量装置不能实时准确获得每一时间点运动员足部的运动学参数。
发明内容
本发明是为了解决现有短跑测量装置不能实时准确获得每一时间点运动员足部的水平用力的问题，现提供一种能够测量足部水平用力的跑鞋。
一种能够测量足部水平用力的跑鞋，它包括跑鞋本体，它还包括：滑动部、底槽、滚珠和拉力传感器；
所述滑动部为平板结构，该滑动部的一侧设有凸起，该凸起的宽度小于滑动部的宽度，凸起上固定有底板，该滑动部的另一侧沿该滑动部的长度方向开有两条平行的凹槽；
所述底槽为“凹”字形结构，该底槽凹槽内底部沿该底槽长度方向开有两条平行的滚珠槽，两条滚珠槽中均设有滚珠，滚珠的直径大于滚珠槽的深度，且小于滚珠槽的宽度，该底槽两侧内壁上各开有一条两端封闭的卡槽，底槽的底部固定在跑鞋底前脚掌的位置；
滑动部的两边分别嵌入在底槽两侧内壁上的卡槽中，滑动部上的两条凹槽分别与底槽上的两条滚珠槽一一对应，且两条滚珠槽中的滚珠能够嵌入在两条凹槽中，使滑动部与底槽能够通过滚珠实现滚动摩擦；
所述拉力传感器固定在跑鞋底，且位于底槽前端，拉力传感器用于测量滑动部在滑动过程中产生的水平推力；
滑动部的长度小于底槽的长度。
本发明所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，利用底槽与滑动部的配合，在运动员奔跑时，将运动员每一步的水平力大小变化。用户还可以利用现有工具软件对采集到的数据进行后续分析及计算，获得步频步幅、着地时间、腾空时间等一系列运动参数，获得实际的可见数据，看到自己的运动参数变化曲线。适用于运动训练领域，对运动训练及选拔人才，有极大的帮助，教练员还能够根据获得数据对运动员进行着重训练。
附图说明
图1为滑动部的主视图；
图2为滑动部的立体结构示意图；
图3为底槽的主视图；
图4为底槽的立体剖视图；
图5为底槽的立体结构示意图；
图6为滑动部嵌入在底槽中时的结构示意图；
图7为图6的A-A向剖视图；
图8为滑动部嵌入在底槽中时的立体结构示意图；
图9为底槽和拉力传感器固定在跑鞋底部时的位置结构示意图；
图10为水平力变化曲线图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1至图8具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，它包括跑鞋本体，它还包括：滑动部1、底槽2、滚珠3和拉力传感器4；
所述滑动部1为平板结构，该滑动部1的一侧设有凸起，该凸起的宽度小于滑动部1的宽度，凸起上固定有底板1-1，该滑动部1的另一侧沿该滑动部1的长度方向开有两条平行的凹槽1-2；
所述底槽2为“凹”字形结构，该底槽2凹槽内底部沿该底槽2长度方向开有两条平行的滚珠槽2-1，两条滚珠槽2-1中均设有滚珠3，滚珠3的直径大于滚珠槽2-1的深度，且小于滚珠槽2-1的宽度，该底槽2两侧内壁上各开有一条两端封闭的卡槽2-2，底槽2的底部固定在跑鞋底前脚掌的位置；
滑动部1的两边分别嵌入在底槽2两侧内壁上的卡槽2-2中，滑动部1上的两条凹槽1-2分别与底槽2上的两条滚珠槽2-1一一对应，且两条滚珠槽2-1中的滚珠3能够嵌入在两条凹槽1-2中，使滑动部1与底槽2能够通过滚珠3实现滚动摩擦；
所述拉力传感器4固定在跑鞋底，且位于底槽2前端，滑动部1的前端抵在拉力传感器4的伸缩端，拉力传感器4用于测量滑动部1在滑动过程中产生的水平推力；
滑动部1的长度小于底槽2的长度。
本实施方式所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，在实际应用时，像正常跑鞋一样穿在运动员脚上，底板1-1的底部与地面接触，当运动员开始奔跑蹬地产生水平力，滑动部1在底槽2中滚珠3的作用下沿底槽2上的滚珠槽2-1滑动，拉力传感器4的伸缩端抵在滑动部1前端，同时拉力传感器4固定在跑鞋底，并位于底槽2前端，如图9所示，因此，拉力传感器4能够测出此时滑动部1上的水平作用力。
当运动员脚离地时，拉力传感器4的伸缩端将滑动部1弹回原位置，以备下次脚着地时重复上述拉力测量过程。如此反复即能够实时测量出运动员在奔跑运动时，足部的水平作用力，与每一步之间所相差的时间间隔，如图10所示。本发明所述的跑鞋能够将运动员途中每一步的力量大小、着地时间、腾空时间全部测量出来。
由于拉力传感器4伸缩端的伸缩行程很小，仅在2mm至3mm之间，因此滑动部1的滑动过程并不会影响运动员的运动行为。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述底槽2两侧内壁上的卡槽2-2两端分别设有一个弹簧，所述弹簧的一端固定在卡槽内壁上，弹簧的另一端固定在嵌入卡槽内的滑动部1的端部。
本实施方式所述的弹簧位于底槽2和滑动部1之间，在运动员运动过程中，滑动部1向拉力传感器4的方向运动后，运动员脚离地时，弹簧能够迅速将滑动部1弹回原位，使之离开拉力传感器4，减轻了拉力传感器4自身的回弹力，延长拉力传感器4的使用寿命。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，它还包括：存储模块，所述拉力传感器4的信号输出端连接存储模块的信号输入端。
存储模块能够将拉力传感器4所采集到的数据记录下来，便于后续对运动员水平的分析。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，它还包括：A/D转换电路、无线发射电路、无线接收电路、D/A转换电路和存储模块；
所述拉力传感器4的模拟信号输出端连接A/D转换电路的模拟信号输入端，A/D转换电路的数字信号输出端连接无线发射电路的数字信号输入端；
无线接收电路的数字信号输出端连接D/A转换电路的数字信号输入端，D/A转换电路的模拟信号输出端连接存储模块的信号输入端；
无线发射电路和无线接收电路之间实现无线数据交互。
本实施方式能够将运动员在运动中足部水平力状态实时传输出来，供给教练观察，以便于实时纠正运动员的奔跑状态。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述无线发射电路为PT2262编码电路。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述无线接收电路为PT2272解码电路。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式四所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述存储模块为SD存储卡。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述滑动部1和底槽2的材料均为碳素钢。
本实施方式中，所述碳素钢具有质量轻、韧性好的特点，用该材料制备出的滑动部1和底槽2非常轻薄，减少运动员足部负担，对运动员训练不产生任何影响。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述底板1-1的形状与跑鞋前脚掌的形状相同。
本实施方式中，所述底板1-1的形状与跑鞋前脚掌的形状相同，便于采集整个脚掌的平均受力，且能够使运动员足部的感觉与穿常规运动鞋一样。
具体实施方式十：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述底板1-1的底部设有跑鞋鞋钉。
具体实施方式十一：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋作进一步说明，本实施方式中，所述拉力传感器4为EVT小型拉、压力传感器。
本实施方式所述的EVT小型拉力传感器，采用合金钢或不锈钢材质，能够承受拉、压两种力，其精度高，性能稳定。适用小空间尺寸的拉压力称重测力场所。因此非常适合于安放于鞋底，结实耐用不易损坏。
Claims (10)
1.一种能够测量足部水平用力的跑鞋，它包括跑鞋本体，其特征在于，它还包括：滑动部(1)、底槽(2)、滚珠(3)和拉力传感器(4)；
所述滑动部(1)为平板结构，该滑动部(1)的一侧设有凸起，该凸起的宽度小于滑动部(1)的宽度，凸起上固定有底板(1-1)，该滑动部(1)的另一侧沿该滑动部(1)的长度方向开有两条平行的凹槽(1-2)；
所述底槽(2)为“凹”字形结构，该底槽(2)凹槽内底部沿该底槽(2)长度方向开有两条平行的滚珠槽(2-1)，两条滚珠槽(2-1)中均设有滚珠(3)，滚珠(3)的直径大于滚珠槽(2-1)的深度，且小于滚珠槽(2-1)的宽度，该底槽(2)两侧内壁上各开有一条两端封闭的卡槽(2-2)，底槽(2)的底部固定在跑鞋底前脚掌的位置；
滑动部(1)的两边分别嵌入在底槽(2)两侧内壁上的卡槽(2-2)中，滑动部(1)上的两条凹槽(1-2)分别与底槽(2)上的两条滚珠槽(2-1)一一对应，且两条滚珠槽(2-1)中的滚珠(3)能够嵌入在两条凹槽(1-2)中，使滑动部(1)与底槽(2)能够通过滚珠(3)实现滚动摩擦；
所述拉力传感器(4)固定在跑鞋底，且位于底槽(2)前端，滑动部(1)的前端抵在拉力传感器(4)的伸缩端，拉力传感器(4)用于测量滑动部(1)在滑动过程中产生的水平推力；
滑动部(1)的长度小于底槽(2)的长度。
2.根据权利要求1所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述底槽(2)两侧内壁上的卡槽(2-2)两端分别设有一个弹簧，所述弹簧的一端固定在卡槽内壁上，弹簧的另一端固定在嵌入卡槽内的滑动部(1)的端部。
3.根据权利要求1所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，它还包括：存储模块，所述拉力传感器(4)的信号输出端连接存储模块的信号输入端。
4.根据权利要求1所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，它还包括：A/D转换电路、无线发射电路、无线接收电路、D/A转换电路和存储模块；
所述拉力传感器(4)的模拟信号输出端连接A/D转换电路的模拟信号输入端，A/D转换电路的数字信号输出端连接无线发射电路的数字信号输入端；
无线接收电路的数字信号输出端连接D/A转换电路的数字信号输入端，D/A转换电路的模拟信号输出端连接存储模块的信号输入端；
无线发射电路和无线接收电路之间实现无线数据交互。
5.根据权利要求4所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述无线发射电路为PT2262编码电路。
6.根据权利要求4所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述无线接收电路为PT2272解码电路。
7.根据权利要求4所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述存储模块为SD存储卡。
8.根据权利要求1所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述滑动部(1)和底槽(2)的材料均为碳素钢。
9.根据权利要求1所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述底板(1-1)的形状与跑鞋前脚掌的形状相同。
10.根据权利要求1所述的一种能够测量足部水平用力的跑鞋，其特征在于，所述底板(1-1)的底部设有跑鞋鞋钉。
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