CN108295447B - 标枪投掷模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于标枪投掷辅助设备技术领域，提供了一种标枪投掷模拟装置，包括轨道、小车、支架、机械手臂和控制系统；小车位于轨道上，支架固定安装在小车上，机械手臂固定安装在支架上；控制系统包括第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、输入模块、显示模块和处理器，第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、显示模块和输入模块均连接处理器。本装置能够快速找到适合运动员的投掷方式，提高运动员的训练效率。
Description
技术领域
本发明属于标枪投掷辅助设备技术领域，尤其涉及一种标枪投掷模拟装置。
背景技术
标枪是田径运动中的一个投掷项目，运动员经过助跑后把标枪投掷出去。掷标枪是一个比较复杂的多轴性旋转项目，它的完整技术，是由肩上持枪经过一段预先助跑连接投掷步获得动量，通过爆发式的最后用力作用于标枪的纵轴上，将标枪经肩上投出去。标枪投掷的距离和投掷的角度、力度等参数有关，运动员在训练时通过长时间的尝试找到最佳的投掷方式，此过程需要很长的时间，训练周期长，效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种标枪投掷模拟装置，以解决现有技术中运动员标枪投掷训练时间长、效率低的问题，能够模拟运动员投掷动作，短时间找到该运动员最佳的投掷方式，具有训练效率高的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种标枪投掷模拟装置，包括轨道、小车、支架、机械手臂和控制系统；
所述小车位于所述轨道上，所述支架固定安装在所述小车上，所述机械手臂固定安装在所述支架上；
所述控制系统包括第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、输入模块、显示模块和处理器，所述第一电机安装在所述小车上，所述支架底部设有齿轮，所述第一电机的轴设有与所述支架底部齿轮配合的齿轮，所述第一电机带动所述支架转动，所述第二电机安装在所述机械手臂的肩关节处，所述第三电机安装在所述机械手臂的肘关节处，所述第四电机安装在所述机械手臂的腕关节处，所述第五电机安装在所述小车上，用于控制所述小车运动，所述输入模块和所述显示模块均安装在所述轨道侧部的控制台上，所述机械手臂靠近腕关节的端部设有标枪夹持结构，所述夹持结构控制端连接所述处理器，所述处理器控制所述夹持结构加紧标枪或松开标枪，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机、所述第五电机、所述显示模块和所述输入模块均连接所述处理器。
进一步地，所述控制系统还包括第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器，所述第一角度传感器安装在所述机械手臂的肩关节处，所述第二角度传感器安装在所述机械手臂的肘关节处，所述第三角度传感器安装在所述机械手臂的腕关节处，所述第一角度传感器、所述第二角度传感器和所述第三角度传感器均连接所述处理器，所述第一角度传感器、所述第二角度传感器和所述第三角度传感器分别用于监测所述机械手臂肩关节、肘关节和腕关节的倾角状态。
进一步地，所述控制系统还包括激光测速仪，所述激光测速仪安装在所述机械手臂靠近腕关节的端部，所述激光测速仪连接所述处理器，用于监测标枪的发射速度。
进一步地，所述夹持结构包括固定板、移动板和气缸，所述处理器连接所述气缸，所述气缸的伸缩杆与所述移动板固定连接，所述固定板和所述移动板相互平行。
进一步地，标枪投掷模拟装置还包括压力传感器，所述压力传感器连接所述处理器，所述压力传感器安装在所述固定板上。
进一步地，标枪投掷模拟装置还包括打印机，所述打印机连接所述处理器。
进一步地，标枪投掷模拟装置还包括防撞器，所述防撞器位于所述轨道的侧部，用于协助所述小车停止运动。
进一步地，所述输入模块为键盘。
进一步地，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机和所述第五电机均为步进电机。
进一步地，所述处理器为单片机或PLC控制器。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过设计标枪投掷模拟装置，包括轨道、小车、支架、机械手臂和控制系统；小车位于轨道上，支架固定安装在小车上，机械手臂固定安装在支架上；控制系统包括第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、输入模块、显示模块和处理器，第一电机安装在小车上，支架底部设有齿轮，第一电机的轴设有与支架底部齿轮配合的齿轮，第一电机带动支架转动，第二电机安装在机械手臂的肩关节处，第三电机安装在机械手臂的肘关节处，第四电机安装在机械手臂的腕关节处，第五电机安装在小车上，用于控制小车运动，输入模块和显示模块均安装在轨道侧部的控制台上，机械手臂靠近腕关节的端部设有标枪夹持结构，夹持结构控制端连接处理器，处理器控制夹持结构加紧标枪或松开标枪，第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、显示模块和输入模块均连接处理器。在进行标枪模拟投掷时，通过输入模块输入系统的各项控制参数，该标枪投掷模拟装置按照输入的参数进行模拟标枪模拟投掷动作，小车在轨道上滑行模拟运动员的助跑动作，小车上的支架旋转模拟运动员投掷标枪是腰间的转动，机械手臂肩关节、肘关节和腕关节处的电机进行动作分别模拟运动员在投掷标枪过程中的肩、肘和腕的动作，通过此种设计能够真实模拟运动员在投掷标枪过程中助跑和投掷动作，完成运动员投掷标枪过程中的真实模拟，通过设定不同的参数进行模拟实验，能够快速找到适合运动员的投掷方式，提高运动员的训练效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的标枪投掷模拟装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的标枪投掷模拟装置的原理框图；
图3是本发明另一实施例提供的标枪投掷模拟装置的原理框图；
图4是本发明又一实施例提供的标枪投掷模拟装置的原理框图。
图中：1、轨道；2、小车；3、支架；4、机械手臂；5、第二电机；6、第三电机；7、第四电机；8、夹持结构。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1何图2所示，分别为本发明实施例提供的标枪投掷模拟装置的结构示意图和原理框图；标枪投掷模拟装置包括轨道1、小车2、支架3、机械手臂4和控制系统；小车2位于轨道1上，支架3固定安装在小车2上，机械手臂4固定安装在支架3上；控制系统包括第一电机、第二电机5、第三电机6、第四电机7、第五电机、输入模块、显示模块和处理器，第一电机安装在小车2上，支架3底部设有齿轮，第一电机的轴设有与支架3底部齿轮配合的齿轮，第一电机带动支架3转动，第二电机5安装在机械手臂4的肩关节处，第三电机6安装在机械手臂4的肘关节处，第四电机7安装在机械手臂4的腕关节处，第五电机安装在小车2上，用于控制小车2运动，输入模块和显示模块均安装在轨道1侧部的控制台上，机械手臂4靠近腕关节的端部设有标枪夹持结构8，夹持结构8控制端连接处理器，处理器控制夹持结构8加紧标枪或松开标枪，第一电机、第二电机5、第三电机6、第四电机7、第五电机、显示模块和输入模块均连接处理器。
在进行标枪模拟投掷时，通过输入模块输入系统的各项控制参数，控制参数的设定可根据运动员身体条件进行设计，例如参考运动员的身高、力量等，该标枪投掷模拟装置按照输入的参数进行模拟标枪模拟投掷动作，小车2在轨道1上滑行模拟运动员的助跑动作，小车2在轨道1上运动的设计包括行程和运行速度等，小车2上的支架3旋转模拟运动员投掷标枪是腰间的转动，机械手臂4肩关节、肘关节和腕关节处的电机进行动作分别模拟运动员在投掷标枪过程中的肩、肘和腕的动作，通过此种设计能够真实模拟运动员在投掷标枪过程中助跑和投掷动作，完成运动员投掷标枪过程中的真实模拟，通过设定不同的参数进行模拟实验，能够快速找到适合运动员的投掷方式，提高运动员的训练效率。
本标枪投掷模拟装置根据输入的控制参数能够模拟不同运动员投掷标枪的实际动作，处理器控制第五电机的速度控制小车2在轨道1上的运动模拟运动员的助跑动作，处理器控制第一电机的转动控制小车2上支架3转动模拟运动员投掷标枪过程中腰的转动，处理器控制第二电机5、第三电机6和第四电机7的动作控制机械手臂4的动作模拟运动员在投掷标枪过程中运动员手臂的动作，通过此种方式实现对运动员投掷标枪的模拟，能够快速为运动员制定对应的投掷方式或姿势，便于提高运动员的成绩，提高运动员的训练效率。
如图3所示，为本发明另一实施例提供的标枪投掷模拟装置的原理框图，控制系统还包括第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器，第一角度传感器安装在机械手臂4的肩关节处，第二角度传感器安装在机械手臂4的肘关节处，第三角度传感器安装在机械手臂4的腕关节处，第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器均连接处理器，第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器分别用于监测机械手臂4肩关节、肘关节和腕关节的倾角状态。
角度传感器能够对机械手臂4的肩关节、肘关节和腕关节的角度进行监测并通过显示模块显示，便于直观了解机械手臂4的运动方式，为运动员投掷标枪姿势提供实例，便于运动员规范投掷姿势，提高投掷成绩。
如图4所示，为本发明又一实施例提供的标枪投掷模拟装置的原理框图，控制系统还包括激光测速仪，激光测速仪安装在机械手臂4靠近腕关节的端部，激光测速仪连接处理器，用于监测标枪的发射速度。
激光测速仪监测标枪的发射速度，由于运动员的投掷力有极限，因此设定同样的发射速度，然后通过设定不同的投掷姿势，确定成绩最好的投掷姿势，便于为运动员制定合适的投掷姿势，提高训练效率。
本发明的一个实施例中，夹持结构8包括固定板、移动板和气缸，处理器连接气缸，气缸的伸缩杆与移动板固定连接，固定板和移动板相互平行。
本发明的一个实施例中，标枪投掷模拟装置还包括压力传感器，压力传感器连接处理器，压力传感器安装在固定板上。
本发明的一个实施例中，标枪投掷模拟装置还包括打印机，打印机连接处理器。当完成标枪模拟投掷后，通过打印机能够对投掷过程中标枪投掷装置模拟装置的各项运动参数进行打印，便于后续的对比研究，便于分析出运动员最佳的投掷方式或姿势。
本发明的一个实施例中，标枪投掷模拟装置还包括防撞器，防撞器位于轨道1的侧部，用于协助小车2停止运动。防撞器的设计能够辅助小车2在规定的地点停止并进行标枪投掷动作，在小车2停止时电机停止运转或反向转动使小车2停止运动，同时小车2碰撞防撞器加速小车2的停止。防撞器可以选用橡胶块，分别在轨道1两侧放置，协助小车2在设定的地点停止。
本发明的一个实施例中，输入模块为键盘。通过键盘可以输入各种参数，控制标枪投掷模拟装置的运行。
本发明的一个实施例中，第一电机、第二电机5、第三电机6、第四电机7和第五电机均为步进电机。
本发明的一个实施例中，处理器为单片机或PLC控制器。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种标枪投掷模拟装置，其特征在于，包括轨道(1)、小车(2)、支架(3)、机械手臂(4)和控制系统；
所述小车(2)位于所述轨道(1)上，所述支架(3)固定安装在所述小车(2)上，所述机械手臂(4)固定安装在所述支架(3)上；
所述控制系统包括第一电机、第二电机(5)、第三电机(6)、第四电机(7)、第五电机、输入模块、显示模块和处理器，所述第一电机安装在所述小车(2)上，所述支架(3)底部设有齿轮，所述第一电机的轴设有与所述支架(3)底部齿轮配合的齿轮，所述第一电机带动所述支架(3)转动，所述第二电机(5)安装在所述机械手臂(4)的肩关节处，所述第三电机(6)安装在所述机械手臂(4)的肘关节处，所述第四电机(7)安装在所述机械手臂(4)的腕关节处，所述第五电机安装在所述小车(2)上，用于控制所述小车(2)运动，所述输入模块和所述显示模块均安装在所述轨道(1)侧部的控制台上，所述机械手臂(4)靠近腕关节的端部设有标枪夹持结构(8)，所述夹持结构(8)控制端连接所述处理器，所述处理器控制所述夹持结构(8)加紧标枪或松开标枪，所述第一电机、所述第二电机(5)、所述第三电机(6)、所述第四电机(7)、所述第五电机、所述显示模块和所述输入模块均连接所述处理器。
2.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，所述控制系统还包括第一角度传感器、第二角度传感器和第三角度传感器，所述第一角度传感器安装在所述机械手臂(4)的肩关节处，所述第二角度传感器安装在所述机械手臂(4)的肘关节处，所述第三角度传感器安装在所述机械手臂(4)的腕关节处，所述第一角度传感器、所述第二角度传感器和所述第三角度传感器均连接所述处理器，所述第一角度传感器、所述第二角度传感器和所述第三角度传感器分别用于监测所述机械手臂(4)肩关节、肘关节和腕关节的倾角状态。
3.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，所述控制系统还包括激光测速仪，所述激光测速仪安装在所述机械手臂(4)靠近腕关节的端部，所述激光测速仪连接所述处理器，用于监测标枪的发射速度。
4.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，所述夹持结构(8)包括固定板、移动板和气缸，所述处理器连接所述气缸，所述气缸的伸缩杆与所述移动板固定连接，所述固定板和所述移动板相互平行。
5.根据权利要求4所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，还包括压力传感器，所述压力传感器连接所述处理器，所述压力传感器安装在所述固定板上。
6.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，还包括打印机，所述打印机连接所述处理器。
7.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，还包括防撞器，所述防撞器位于所述轨道(1)的侧部，用于协助所述小车(2)停止运动。
8.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，所述输入模块为键盘。
9.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，所述第一电机、所述第二电机(5)、所述第三电机(6)、所述第四电机(7)和所述第五电机均为步进电机。
10.根据权利要求1所述的标枪投掷模拟装置，其特征在于，所述处理器为单片机或PLC控制器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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