CN106474674B - 一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪 - Google Patents

一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，包括支撑架和固定其的支撑底座，所述支撑架上设置有上总成和与其相连接的推力器，所述上总成设置有滑槽，所述推力器的一端设置有能够在滑槽内运动的动滑轮，另一端设置有推力手球，所述动滑轮和配重装置固定连接，所述上总成还设置有测试推力器的滑块电位器，所述上总成在与推力器相连接的的一端还设置有下限位橡胶垫和静滑轮，另一端设置有上限位；所述支撑架与上总成的连接处设置有角度电位器。本发明将高精度机械式装置和多种传感器进行设计，采用滑块传感器可变阻值和推动的重力精确计算来测力，有利于精确测量运动员对自由手柄施加的作用力大小，也有利于精确测量运动员对手柄施加的速度大小。

Description

一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪
技术领域
本发明涉及一种体育训练装置，尤其是涉及一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪。
背景技术
近年来我国女子铅球运动员比赛成绩不断提高，在伦敦奥运会上取得了历史佳绩，女子铅球项目进行的科研工作为我国女子铅球项目提高起到一定的帮助，但是铅球运动专项测试仪器的研制在国内外铅球项目科研仪器领域还是空白，铅球专项训练仪器的研发和研制成功，将会提高我国体育科研国际领先的形象和地位，也必将提升我国铅球运动项目的整体科研实力和科学训练水平，也必将填补国内外铅球项目科研仪器的空白。
目前如果能够研制一种专门的数字化铅球训练仪器，就能够帮助解决铅球项目专项科学化训练中的一些实际问题，改变传统的较落后的铅球项目专项训练状态，将会给铅球项目运动员成绩的发展和提高带来较大的帮助和支持。
发明内容
本发明提供了一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，解决了铅球的训练问题，其技术方案如下所述：
一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，包括支撑架和固定其的支撑底座，所述支撑架上设置有上总成和与其相连接的推力器，所述上总成设置有滑槽，所述推力器的一端设置有能够在滑槽内运动的动滑轮，另一端设置有推力手球，所述动滑轮和配重装置固定连接，所述上总成还设置有测试推力器的滑块电位器，所述上总成在与推力器相连接的的一端还设置有下限位橡胶垫和静滑轮，另一端设置有上限位；所述支撑架与上总成的连接处设置有角度电位器。
所述支撑架包括上立柱和与其相连接的下立柱，所述下立柱还连接有后支撑和边支撑，所述下立柱设置有固定上立柱的立柱锁紧和立柱升降齿轮，所述立柱锁紧设置有插销。
所述支撑架与上总成的连接处设置有角度调节螺钉。
所述配重装置包括重锤，所述重锤通过重锤架连接到重锤导向柱上，所述重锤导向柱设置有钢丝动滑轮，所述推力器上的动滑轮固定连接钢丝，所述钢丝通过花栏螺钉与钢丝动滑轮相连接。
所述支撑底座包括底板框和设置在上面的防滑橡胶垫、重锤回落橡胶垫，所述重锤回落橡胶垫用于缓冲配重装置。
还设置有触摸一体机，所述滑块电位器和角度电位器电连接到触摸一体机。
所述支撑架上端设置有滑轮，所述钢丝通过该滑轮进行导向。
所述重锤包括多组不同质量的重坨，使得重锤的质量能够进行调节。
所述静滑轮设置有上下两组，所述推力器的推进方向被静滑轮所限制。
本发明提供的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，将高精度机械式装置和压电式传感器进行设计，以减少个部件的摩擦，并能较好的控制部件之间的自由运动，同时也有利于运动员进行专项训练时的无阻碍的自由运动。同时采用压电式三维测力或者压力传感器，有利于精确测量运动员对自由手柄施加的作用力大小，也有利于精确测量运动员对手柄施加的速度大小。
本仪器设计为可控的出手速度、角度和可调的负荷重量设计。对不同运动员技术特征中的出手速度问题、角度问题和训练负荷量问题，可以使用该训练仪器可控调整负荷的重量，达到提高铅球运动员出手速度的训练问题；同时手柄控件的角度可调，可以满足不同铅球运动员出手角度训练问题。同时该仪器可以精确计量训练的次数、组数、间歇时间、速度、角度、爆发力和最大力量等运动学和动力学参数，为教练员和运动员提供一个科学化的数字训练监控平台。
附图说明
图1是所述可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪的结构示意图；
图2是图1中的侧视图；
图3是所述底板框的示意图；
图4是所述立柱升降齿轮的示意图；
图5是图4的侧视图；
图6是所述花栏螺钉的示意图；
图7是所述角度调节螺钉的示意图；
附图中附图标记：1、上立柱；2、插销；3、立柱锁紧；4、下立柱；5、花栏螺钉；6、触摸一体机；7、立柱升降齿轮；8、后支撑；9、钢丝或牵引钢丝绳；10、推力手球；11、上限位；12、上总成；13、动滑轮；14、滑块电位器；15、下限位橡胶垫；16、静滑轮；17、角度调节螺钉；18、推力器；19、滑轮；20、角度电位器；21、钢丝动滑轮；22、重锤架；23、重锤；24、重锤回落橡胶垫；25、边支撑；29、重锤导向柱；30、防滑橡胶垫；31、底板框。
具体实施方式
所述可测加速度及推力的上肢臂力量训练仪器，以全新的构思，采用滑块电位器与角度传感器结合可调重量的配重机械装置，模拟出运动员实际训练动作发力过程，再采用特定的计算方法，计算出运动员实际运动过程中的：速度、加速度、推力、角度、推动距离、推动时间、推出距离等技术参数，并且结合采集的国内部分运动员的成绩，进行对比分析，使得运动员的训练数据可取证分析，从而配合教练科学制定训练计划，根据分析数据进行专项训练，达到提高运动成绩的目的。
如图1所示，可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪包括支撑架和固定其的支撑底座，以及上总成12、推力器18、配重装置，所述支撑架上设置有上总成12，所述上总成12设置有滑槽，所述推力器18的一端设置有能够在滑槽内运动的动滑轮13，另一端设置有推力手球10，所述动滑轮13和配重装置固定连接，所述上总成12还设置有测试推力器的滑块电位器14，所述上总成12在与推力器18相连接的的一端还设置有下限位橡胶垫15和静滑轮16，另一端设置有上限位11；所述支撑架与上总成12的连接处设置有角度电位器20。所述静滑轮设置有上下两组，所述推力器18的推进方向被静滑轮所限制。
所述配重装置包括重锤23，所述重锤23通过重锤架22连接到重锤导向柱29上，所述重锤导向柱29设置有钢丝动滑轮21，所述推力器18上的动滑轮13固定连接钢丝9，所述钢丝9通过花栏螺钉5与钢丝动滑轮21相连接。所述支撑架上端设置有滑轮19，所述钢丝9通过该滑轮19进行导向。
所述支撑底座包括底板框31和设置在上面的防滑橡胶垫30、重锤回落橡胶垫24，所述重锤回落橡胶垫24用于缓冲配重装置。
所述重锤23由多组不同质量的重坨组成，使得重锤23的质量能够进行调节。
这样的配重设计，采用垂直可调重量(2-10公斤)的钢缆拉升机械结构进行模拟力量配重，通过增加或减少配重(2-10公斤)，可测量出在不同配重下的运动员推力器的推力，为了减少摩擦力对推力的影响，提高推力计算的精度，在机械结构采用了推力器上下滚珠轴承加钢缆定滑轮内置滚珠轴承的方法，滚珠轴承的摩擦力实际测试很小，可以忽略不计。当运动员推动推力器同步带动1250mm长的精密滑块电位器的可调滑块位移，位移使滑块电位器产生电阻值的线性变化，利用电阻值线性变化(高位变低位或低位变高位)，计算出运动员推力器的加速度和推出距离。通过精密角度传感器(0-180°)来得出运动员手推推力器的水平角度，角度是模拟运动员用不同的角度来推推力器，最大限度模拟真实运动环境，从而用来模拟运动员上肢臂真实仿真运动测量训练的功能。
垂直可调重量配重是利用调节物体的垂直重量，模拟铅球或者其他物体，在运动员训练过程中一定角度向上的推力大小，配重采用的是类似秤砣叠加的原理，可根据运动员的训练力量的要求，灵活调节配重的大小。考虑到摩擦力会在运动过程中，影响运动员实际的推力，我们在推力器和固定配重的钢缆滑轮中，都嵌入了滚珠轴承，利用滚珠轴承降低摩擦力至忽略不计的程度。
在支撑方面，所述支撑架包括上立柱1和与其相连接的下立柱4，所述下立柱4还连接有后支撑8和边支撑25，所述下立柱4设置有固定上立柱1的立柱锁紧3和立柱升降齿轮7，所述立柱锁紧3设置有插销2。
所述上立柱1与上总成12的连接处设置有角度调节螺钉17。
整体结构设计三处橡胶减震限位处，推力器尽头和开始处分别设置一处减震橡胶，使得推力器在推出到尽头限位，推力器推出后自由回落后由于物体的重量产生的加速度很大，如果没有减震回落后，会造成较大的噪音及不安全因数，所以我们在推力器回位处增加了限位和减震橡胶垫。配重是垂直方向运动的，推力器回位时，配重也会同步回落，也增加了配重减震橡胶，用来降低配重回落时的冲击力。
本发明还设置有触摸一体机6，所述滑块电位器14和角度电位器20电连接到触摸一体机6。软件根据特定的算法，计算运动员使用上肢臂力量训练仪训练时的多个参数值：推力、速度、加速度、推动时间、推动距离、角度等几个关键数据。并且根据这些数据，结合国内该项目运动员的训练大数据，得出结果对比值，最终目的是建立起该运动员在这个运动项目运动练习的数据，为教练提供训练依据，为运动员提供最佳训练练习的标准，使得运动员能有效专项的进行训练，避免盲目训练带来的运动损伤。
推力是实际配重也就是模拟铅球或其它重量的物体，通过软件减去推力器及机械传动部分的重量，用配重的实际重量计算。速度是在知道一次动作距离长度和推动的配重重量来计算出实际速度。加速度是在已知完成一次动作的时间加上之前的速度数据得出加速度数值。一次动作时间和一次动作距离长度，是运动员每一次运动的时间和上肢臂运动行程长度。角度是模拟实际运动员推动物体的方向，不同角度的情况下的最佳推力和加速度是针对特定运动员训练和本系统研究的主要方向。
所有数据的采集，通过数据采集器进行，数据采集器内置分析处理程序，能够将滑块电位器，角度传感器的数值转换成数字信号传递给计算机处理软件。由上位机软件经过计算，生成特定参数的曲线图表，供运动员和教练查看。
本仪器的设计和研制将会给铅球项目运动员和教练员带来较大的支持和帮助作用：
①节省运动员投球后捡球等多余的工作量，提高训练的集中性和效率；②精确数字化反馈，对运动员的专项技术和力量素质的发展和提高起到科学化监控作用。

Claims (8)

1.一种可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：包括支撑架和固定其的支撑底座，所述支撑架上设置有上总成和与其相连接的推力器，所述上总成设置有滑槽，所述推力器的一端设置有能够在滑槽内运动的动滑轮，另一端设置有推力手球，所述动滑轮和配重装置固定连接，所述上总成还设置有测试推力器的滑块电位器，推力器同步带动滑块电位器的可调滑块进行位移，位移使滑块电位器产生电阻值的线性变化，利用电阻值线性变化，计算出运动员推杆的加速度和推出距离，所述上总成在与推力器相连接的一端还设置有下限位橡胶垫和静滑轮，另一端设置有上限位；所述支撑架与上总成的连接处设置有角度调节螺钉以及测量范围为0-180°的角度电位器。
2.根据权利要求1所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：所述支撑架包括上立柱和与其相连接的下立柱，所述下立柱还连接有后支撑和边支撑，所述下立柱设置有固定上立柱的立柱锁紧和立柱升降齿轮，所述立柱锁紧设置有插销。
3.根据权利要求1所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：所述配重装置包括重锤，所述重锤通过重锤架连接到重锤导向柱上，所述重锤导向柱设置有钢丝动滑轮，所述推力器上的动滑轮固定连接钢丝，所述钢丝通过花栏螺钉与钢丝动滑轮相连接。
4.根据权利要求1所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：所述支撑底座包括底板框和设置在上面的防滑橡胶垫、重锤回落橡胶垫，所述重锤回落橡胶垫用于缓冲配重装置。
5.根据权利要求1所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：还设置有触摸一体机，所述滑块电位器和角度电位器电连接到触摸一体机。
6.根据权利要求3所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：所述支撑架上端设置有滑轮，所述钢丝通过该滑轮进行导向。
7.根据权利要求3所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：所述重锤包括多组不同质量的重坨，使得重锤的质量能够进行调节。
8.根据权利要求1所述的可测加速度及推力的上肢臂力量专项训练仪，其特征在于：所述静滑轮设置有上下两组，所述推力器的推进方向被静滑轮所限制。
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