CN104941164A - 可调节打击强度并测试打击强度的摆锤 - Google Patents

Abstract

本发明属于体育工程领域，由支撑固定架，连接摆杆，摆锤，角度测试装置，力和加速度传感器测试装置等部分组成。支撑固定架两侧面为正三角形的支架，中间用横杆连接，支撑固定架的底部与地面固定。连接摆杆由一个金属套管和放置其中的一根金属杆组合而成的可以调节摆杆长度的结构，连接摆杆可以在横杆上摆动；摆锤与连接摆杆相连接，构成类似钟摆的装置；角度测试装置计算出摆锤所处的高度。力和加速度的测试装置存放在摆锤里，采集摆锤撞击工程人时所产生的力和加速度的值。可用于中国功夫测试工程人的标定，还可以用于采集技击类项目通过击打摆锤时所产生的力和加速度的值。

Description

可调节打击强度并测试打击强度的摆锤

技术领域

    本发明属于体育工程领域，涉及对运动测试设备的标定。用于中国功夫测试工程人的标定，确保中国功夫测试工程人测量数据的准确性和可靠性。此外，可调节打击强度并测试打击强度的摆锤除了对中国功夫测试工程人进行标定，还可以用于采集技击类项目通过击打摆锤时所产生的力和加速度的值。 

背景技术

    发明专利号201220149634中国功夫测试工程人（以后称之为工程人）是根据生物力学、材料力学、人体工程学原理，利用组织力学等效特殊材料制成并配装传感-传输-分析-存储电子系统的精密测试系統，代替人体用于击打实验，模拟出真人所受伤害范围以及损伤程度，是一种可以重复使用的体育运动实验设备。由于一般传感器的精度会随着使用的时间和温度的变化而变化，随着击打次数的增加以及使用时间的增长，使得中国功夫测试工程人内的传感器受震和老化，出现了一定的零点漂移，传感器的输出的数据偏离实际值。如不考虑这些误差，将会影响我们判断真人所受伤害的范围以及受伤程度，为保证数据的准确性，我们需要对中国功夫测试工程人进行标定，然而目前我们缺少标准的打击体，可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其功能特征是可产生确定打击强度的打击力量。根据工程人内各传感器所输出的数据与确定打击强度的打击力量之间的对应关系来确保实验数据的可靠性，进而对中国功夫测试工程人进行标定，还可以采集技击类项目通过击打摆锤时所产生的力和加速度的值。 

发明内容

本发明的功能特征是产生确定的，可重复的打击强度。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案。 

本发明在标定-测试时采用特定的摆锤，并且把摆锤移动到特定的高度，数次击打工程人，通过摆锤和工程人，及内部传感器，数据采集与分析系统，后期对数据进行处理以及评价，完成对中国功夫测试工程人标定-测试效果评价的总体解决方案。其结构特征为：可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其主体由支撑固定架，连接摆杆，摆锤，角度测试装置，力和加速度传感器测试装置等部分组成。 

   （1）.支撑固定架：可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其支撑固定架（1）由不锈钢的金属杆和金属的连接固定结构组合而成，其特征是两侧面为正三角形的支架，中间用横杆连接，横杆之间加有加固用的斜支撑。支撑固定架（1）的底部采用吸玻盘或是膨胀螺丝与地面固定，或用其他重物压住固定。 

   （2）.连接摆杆：可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其连接摆杆（2）由金属材料加工而成，其特征是由一个金属套管和放置其中的一根金属杆组合而成的可以调节摆杆长度的结构，金属套管与支撑固定架（1）的上端横杆采用轴承连接，连接摆杆（2）可以在横杆上摆动。 

   （3）.摆锤：可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其摆锤（3）由金属材料加工而成，摆锤（3）与连接摆杆（2）相连接，构成类似钟摆的装置。摆锤（3）的形状类似于一个大型的铁锤，主要用于击打中国功夫测试工程人和作为击打目标。摆锤头部为可拆换的装置，可以采用圆弧的摆锤头或者平面的摆锤头。摆锤（3）的下端为带螺纹的直杆，用于添加杠铃片以调节所需的整体摆锤的重量。并且摆锤上设有安放力学传感器和加速度传感器测试的装置。 

   （4）.角度测试装置：可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其连接摆杆（2）的下端安装角度测试装置（4）。角度测试装置（4）包括由塑料加工而成的量角器和由细绳连接的金属圆柱体挂坠，挂坠用于测量拉动摆锤（3）到一定高度时连接摆杆（2）偏离中轴的角度，从而计算出摆锤（3）所处的高度。 

   （5）.力和加速度传感器测试装置：可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其力和加速度的测试装置，设置存放在摆锤里，采集摆锤撞击工程人时所产生的力和加速度的值。 

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下特征：本发明的连接摆杆（2）可以调节可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其摆锤（3）的高度在1.6m-1.8m中变化，因此可以标定和测试不同高度的中国功夫测试工程人。本发明的摆锤（3）上安装有力和加速度的传感器，除了可以对中国功夫测试工程人进行标定以外还可以用于采集技击类项目通过击打摆锤时所产生的力和加速度的值。 

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。 

图1是可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其整体轴测图。 

图2是可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其连接摆杆轴测图。 

图3是可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其摆锤轴测图。 

图4是可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其角度测试装置细节图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。 

   图1为可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其整体轴测图，其中图1包括：（1）支撑固定架、（2）连接摆杆、（3）摆锤、（4）角度测试装置、（5）力和加速度传感器测试装置、（6）不锈钢的金属杆、（7）支架连接件、(8)不锈钢的斜支撑、（9）吸玻盘、（10）三通连接固定环。 

图2为可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其连接摆杆（2）轴测图，其中图2包括：（2）连接摆杆、（4）角度测试装置、（10）三通连接固定环。 

图3为可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其摆锤3轴测图，（3）摆锤、（5）力学传感器（型号为：CA-YD-182P）和加速度传感器（型号为：DTS 3D Accelerometer (16G)）测试装置、（11）可以拆换的圆弧或平面的摆锤头、（12）杠铃片。 

图4为可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其角度测试装置4细节图，（4）角度测试装置、（13）塑料加工而成的量角器、（14）不锈钢的金属圆柱体挂坠。 

下面结合附图进行详细说明实例工作原理。 

标定系统的使用方法 

工程人放置于可调节打击强度并测试打击强度的摆锤的正前方，可调节打击强度并测试打击强度的摆锤其摆锤的重量为10KG，直径为10CM的圆柱体，（3）摆锤的（11）可以拆换的圆弧或平面的摆锤头与工程人标定的具体位置为一垂直线，同时（3）摆锤的（2）连接摆杆与水平线垂直。标定时，将（3）摆锤移动到特定高度，用（14）挂坠来记录（13）量角器的角度，确保每一次（3）摆锤摆在相同的角度，松开（3）摆锤使（3）摆锤自由下落击打到工程人。根据牛顿第三定律：力的作用是相互的，而且作用力与反作用力大小相等方向相反，因此采集位于（3）摆锤上的（5）力学传感器和加速度传感器撞击时所采集的力和加速度值，力依次传递至侧面为正三角形的支撑固定架、（9）吸玻盘，吸玻盘和地面玻璃紧密接触，固定整个可调节打击强度并测试打击强度的摆锤的稳定。采用重复测试的方式分别获得从（3）摆锤和工程人传感器所采集的力和加速度的值，计算测试数据的平均值和标准差。由此判断工程人的数据是否稳定。对工程人标定时将采用不同高度摆锤实验确定数据的稳定性。

测试系统的使用方法 

根据受试者体型和具体动作确定合适的（2）摆杆长度，（3）摆锤的正前方有（11）摆锤头，（3）摆锤的（2）摆杆与水平线垂直，受试者对(3)摆锤进行手或腿的击打，摆锤中的加速度和力传感器采集击打的力和加速度值。在摆锤侧面的高速摄影机记录摆锤摆动的高度和角度，将摆锤摆动角度带入计算软件，获得并贮存测试受试者击打的力和加速度的值。

Claims (6)

1.可调节打击强度并测试打击强度的摆锤，包括：

支撑固定架

和连接摆杆

和摆锤

和角度测试装置

和力和加速度传感器测试装置。

2.   按照权利要求1所述可调节打击强度并测试打击强度的摆锤，其特征是所述的支撑固定架由不锈钢的金属杆和金属的连接固定结构组合而成，两侧面为正三角形的支架，正三角形边长3米，低座宽2米，中间用横杆连接，横杆之间加有加固用的斜支撑；支撑固定架的底部采用吸玻盘或是膨胀螺丝与地面固定，或用其他重物压住固定。

3.   按照权利要求1所述可调节打击强度并测试打击强度的摆锤，其特征是所述的连接摆杆由金属材料加工而成，其结构是一个金属套管和放置其中的一根金属杆组合而成的装置，金属套管与支撑固定架的上端横杆采用轴承连接，连接摆杆可以在横杆上摆动。

4.   按照权利要求1所述可调节打击强度并测试打击强度的摆锤，其特征是所述的摆锤由金属材料加工而成，摆锤与连接摆杆相连接，构成类似钟摆的装置，摆锤头部为可拆换的装置，可以采用圆弧的摆锤头或者平面的摆锤头；摆锤的下端为带螺纹的直杆，用于添加哑铃片以调节所需的摆锤的重量；摆锤上设有安放力学传感器和加速度传感器测试的装置。

5.   按照权利要求1所述可调节打击强度并测试打击强度的摆锤，其特征是所述的角度测试装置包括由塑料加工而成的量角器和由细绳连接的金属圆柱体挂坠，挂坠用于测量举起拉动摆锤到一定高度时连接摆杆偏离中轴的角度。

6.   按照权利要求1所述可调节打击强度并测试打击强度的摆锤，其特征是所述的力和加速度传感器测试装置固定在摆锤上面。