CN113648631B - 一种自由泳陆地训练器及游泳训练系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及游泳训练装置技术领域，公开了一种自由泳陆地训练器及游泳训练系统，包括：机架、盛水桶、夹头环、提示器和处理器，机架上依次设置有上肢训练机构、用于人体俯卧的承重机构以及下肢训练机构，盛水桶固定于上肢训练机构和承重机构之间，盛水桶内承载有水，夹头环通过连接柱连接于盛水桶的内壁上，夹头环的内侧设置有多个脑电波采集电极，脑电波采集电极用于采集大脑的生理反应信号数据，提示器设置于机架上，用于根据脑生理反应信号数据发出提示音，处理器将脑电波采集电极采集的生理反应信号数据与数据库中的指标数据进行比较，并根据比较结果控制提示器发出提示音，本发明可以将呼吸气训练与四肢训练结合起来达到最佳的训练效果。
Description
技术领域
本发明涉及游泳训练装置技术领域，特别涉及一种自由泳陆地训练器及游泳训练系统。
背景技术
自由泳，严格地来说不是一种游泳姿势，而是竞技游泳的一种比赛项目，它的竞赛规则对游泳姿势几乎没有任何限制，而爬泳这种姿势结构合理，阻力小，速度均匀、快速，是最省力、速度最快的一种游泳姿势。所以人们在这种对泳姿几乎没有任何限制的比赛项目里往往会使用爬泳这种阻力小、速度快的泳姿，所以在现在，通常把自由泳和爬泳等同看待。
目前已经出现了很多自由泳陆地训练器，通过各种机械结构来锻炼游泳运动员的双臂双腿等主要运动部位，将划水动作和两臂以及腿部的配合进行结合来锻炼运动员的游泳姿势及体能。
但对于游泳来说，最重要的基本功是调整呼吸，呼气和吸气的搭配往往决定了自由泳的速度，而常规的自由泳陆地训练器并不能达到上述锻炼目的，这就导致运动员无法在陆地训练时锻炼呼吸节奏，从而无法将呼吸节奏与身体四肢进行协调训练，导致训练效果欠佳的情况。
发明内容
本发明提供一种自由泳陆地训练器及游泳训练系统，可以将呼吸气训练与四肢训练结合起来达到最佳的训练效果。
本发明提供了一种自由泳陆地训练器，包括：
机架，机架上依次设置有上肢训练机构、用于人体俯卧的承重机构以及下肢训练机构；
盛水桶，固定于上肢训练机构和承重机构之间，盛水桶内承载有水；
夹头环，通过连接柱连接于盛水桶的内壁上，夹头环的内侧设置有多个脑电波采集电极，脑电波采集电极用于采集大脑的生理反应信号数据；
提示器，设置于机架上，用于根据脑生理反应信号数据发出提示音；
处理器，将脑电波采集电极采集的生理反应信号数据与数据库中的指标数据进行比较，并根据比较结果控制提示器发出提示音。
可选的，盛水桶的下端固定有固定套，固定套与机架固连，盛水桶内还设置有活塞机构，活塞机构用于根据生理反应信号数据调整盛水桶内的水位高度。
可选的，活塞机构包括：
活塞头，与盛水桶的内壁沿竖直方向滑动配合；
活塞杆，固定于活塞头的下端，活塞杆穿过盛水桶底部的穿孔，穿孔内固定有密封圈；
竖直移动机构，设置于固定套内，竖直移动机构的下端与机架连接，上端与活塞杆连接，以使活塞杆沿竖直方向上下移动。
可选的，竖直移动机构包括：
移动杆，与活塞杆的外径相等，移动杆的内部具有空腔，移动杆的两侧内壁沿其纵向分别固定有齿条；
两个齿轮，分别连接有齿轮轴，移动杆的后侧面具有滑槽，齿轮轴穿过滑槽延伸出移动杆外，两个齿轮互相啮合，齿轮与齿条一一对应啮合；
第一电机，设置于固定套内，第一电机的输出轴与一个齿轮轴轴连接；
导向套，固定于固定套内，导向套套接于移动杆的外周。
可选的，盛水桶的筒壁内设置有第二电机，第二电机的输出轴与连接柱连接。
可选的，夹头环包括：
第一半环，向内弯曲的侧面上设置有脑电波采集电极；
第二半环，向内弯曲的侧面上设置有脑电波采集电极；
位移机构，分别与第一半环及第二半环连接，以使第一半环及第二半环相互靠近或相互远离。
可选的，位移机构包括：
容纳筒，内部中空，垂直固连于连接柱的前端，容纳筒的前端面具有通槽，通槽沿容纳筒的纵向设置且贯通容纳筒的前端面；
第一螺杆，沿容纳筒的轴线设置，第一螺杆的第一端与容纳筒的左侧壁连接；
第二螺杆，沿容纳筒的轴线设置，第二螺杆的第一端与第一螺杆的第二端连接，第二螺杆与第一螺杆的螺纹方向相反；
螺母，分别螺接于第一螺杆及第二螺杆的外周，螺母与容纳筒的内壁滑动配合，第一半环及第二半环一一对应的连接于螺母上；
第三电机，固定于容纳筒内，第三电机的输出轴与第二螺杆的第二端连接。
可选的，螺母与第一半环及第二半环之间通过连接件连接。
可选的，第一半环与第二半环相对的侧壁上固定有卡块，第二半环与第一半环相对的侧壁上具有卡槽，卡槽与卡块相配合。
本发明还提供了一种游泳训练系统，包括如上所述的自由泳陆地训练器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过在上肢训练机构和用于人体俯卧的承重机构之间设置盛水桶，这样运动员在训练四肢时，可以将头部放入盛水桶内，没入水中，并将夹头环戴在头部，通过夹头环上的脑电波采集电极可以采集到运动员大脑的生理反应信号数据，随着时间的推移吸入的空气逐渐变少，运动员会逐渐缺氧，根据采集到的生理反应信号数据与数据库中的数据进行对比，如果说已经判断达到运动员接近极限的数据则通过提示器发出提示音提醒运动员可以换气了，这样就能最大程度的辅助运动员将呼吸气的节奏训练与四肢训练进行配合，从而在高效的呼吸气的节奏下协调好四肢训练，保证训练效果。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种自由泳陆地训练器的结构示意图；
图2为图1中G处的局部结构放大示意图；
图3为本发明实施例提供的夹头环的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的位移机构的结构示意图；
图5为图3中H处的局部结构放大示意图。
附图标记说明：
1-机架，2-上肢训练机构，3-承重机构，4-下肢训练机构，5-盛水桶，6-夹头环，600-第一半环，601-第二半环，602-卡块，603-卡槽，61-位移机构，610-容纳筒，611-通槽，612-第一螺杆，613-第二螺杆，614-螺母，615-第三电机，616-连接件，7-连接柱，8-脑电波采集电极，9-提示器，10-活塞机构，100-活塞头，101-活塞杆，102-穿孔，103-密封圈，11-竖直移动机构，110-移动杆，111-空腔，112-齿轮，113-齿轮轴，114-导向套，115-齿条，12-固定套，13-第二电机。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
自由泳，严格地来说不是一种游泳姿势，而是竞技游泳的一种比赛项目，它的竞赛规则对游泳姿势几乎没有任何限制，而爬泳这种姿势结构合理，阻力小，速度均匀、快速，是最省力、速度最快的一种游泳姿势。所以人们在这种对泳姿几乎没有任何限制的比赛项目里往往会使用爬泳这种阻力小、速度快的泳姿，所以在现在，通常把自由泳和爬泳等同看待。
目前已经出现了很多自由泳陆地训练器，通过各种机械结构来锻炼游泳运动员的双臂双腿等主要运动部位，将划水动作和两臂以及腿部的配合进行结合来锻炼运动员的游泳姿势及体能。
但对于游泳来说，最重要的基本功是调整呼吸，呼气和吸气的搭配往往决定了自由泳的速度，而常规的自由泳陆地训练器并不能达到上述锻炼目的，这就导致运动员无法在陆地训练时锻炼呼吸节奏，从而无法将呼吸节奏与身体四肢进行协调训练，导致训练效果欠佳的情况。
基于以上问题，本发明提供一种自由泳陆地训练器及游泳训练系统，可以将呼吸气训练与四肢训练结合起来达到最佳的训练效果，以下将结合附图对其详细方案进行说明，其中，图1为本发明实施例提供的一种自由泳陆地训练器的结构示意图，图2为图1中G处的局部结构放大示意图，图3为本发明实施例提供的夹头环的结构示意图，图4为本发明实施例提供的位移机构的结构示意图，图5为图3中H处的局部结构放大示意图。
如图1-3所示，本发明实施例提供的一种自由泳陆地训练器，包括：机架1、盛水桶5、夹头环6、提示器9和处理器，机架1上依次设置有上肢训练机构2、用于人体俯卧的承重机构3以及下肢训练机构4，盛水桶5固定于上肢训练机构2和承重机构3之间，盛水桶5内承载有水，夹头环6通过连接柱7连接于盛水桶5的内壁上，夹头环6的内侧设置有多个脑电波采集电极8，脑电波采集电极8用于采集大脑的生理反应信号数据，提示器9设置于机架1上，用于根据脑生理反应信号数据发出提示音，处理器将脑电波采集电极8采集的生理反应信号数据与数据库中的指标数据进行比较，并根据比较结果控制提示器9发出提示音，在本实施例中，夹头环6及脑电波采集电极8都采用防水材料，数据库中的指标数据根据采集的大量数据得出大多数运动员所能达到的闭气极限时的大脑生理反应信号数据，也可在数据库中设置不同的闭气等级，运动员可以根据自身情况进行选择不同的等级，这样也可以通过循序渐进的方式进行训练呼吸气的节奏。
本发明通过在上肢训练机构和用于人体俯卧的承重机构之间设置盛水桶，这样运动员在训练四肢时，可以将头部放入盛水桶内，没入水中，并将夹头环戴在头部，通过夹头环上的脑电波采集电极可以采集到运动员大脑的生理反应信号数据，随着时间的推移吸入的空气逐渐变少，运动员会逐渐缺氧，根据采集到的生理反应信号数据与数据库中的数据进行对比，如果说已经判断达到运动员接近极限的数据则通过提示器发出提示音提醒运动员可以换气了，这样就能最大程度的辅助运动员将呼吸气的节奏训练与四肢训练进行配合，从而在高效的呼吸气的节奏下协调好四肢训练，保证训练效果。
为了避免运动员没有注意到提示器9发出的提示音或反应迟钝导致不能及时摆头换气，在本实施例中，盛水桶5的下端固定有固定套12，固定套12与机架1固连，盛水桶5内还设置有活塞机构10，活塞机构10用于根据生理反应信号数据调整盛水桶5内的水位高度，当处理器判断此时运动员已到达闭气的极限时，则在控制提示器9发出提示音的同时控制活塞机构10运动，使活塞机构10下移带动水位下移固定距离从而使运动员面部脱离水面及时换气，待处理器判断运动员的生理反应信号数据已达到正常水平则控制提示器9发出的提示音的同时控制活塞机构10上移使水位上升至原来位置，在本实施例中，示器9发出的提示音可以不同，一种是提示可以换气，一种为提示可以闭气。
再次参考图2，活塞机构10包括：活塞头100、活塞杆101和竖直移动机构11，活塞头100与盛水桶5的内壁沿竖直方向滑动配合，活塞杆101固定于活塞头100的下端，活塞杆101穿过盛水桶5底部的穿孔102，穿孔102内固定有密封圈103，竖直移动机构11设置于固定套12内，竖直移动机构11的下端与机架1连接，上端与活塞杆101连接，以使活塞杆101沿竖直方向上下移动。
可选的，竖直移动机构11包括：移动杆110、两个齿轮112、第一电机和导向套114，移动杆110与活塞杆101的外径相等，移动杆110的内部具有空腔111，移动杆110的两侧内壁沿其纵向分别固定有齿条115，两个齿轮112分别连接有齿轮轴113，移动杆110的后侧面具有滑槽，齿轮轴113穿过滑槽延伸出移动杆110外，两个齿轮112互相啮合，齿轮112与齿条115一一对应啮合，第一电机设置于固定套12内，第一电机的输出轴与一个齿轮轴113轴连接，导向套114固定于固定套12内，导向套114套接于移动杆110的外周。
当处理器判断出此时运动员已到达闭气的极限，则控制第一电机转动带动其中的一个齿轮112转动，该齿轮112带动与其啮合的另一个齿轮112反向转动，从而两个齿轮112分别带动与其各自啮合的齿条115沿导向套114下移，带动活塞杆101下移，则活塞头100下移使水位下移，当处理器判断运动员的生理反应信号数据已达到正常水平则控制提示器9发出的提示音的同时控制控制第一电机反向转动带动其中的一个齿轮112反向转动，该齿轮112带动与其啮合的另一个齿轮112与其反向转动，从而两个齿轮112分别带动与其各自啮合的齿条115沿导向套114上移，带动活塞杆101上移，则活塞头100上移使水位上移至初始位置，两个齿轮112和两个齿条115的配合保证了活塞杆101的稳定上下移动，进而保证活塞头100竖直上下移动不会产生偏斜，进一步保证了盛水桶5内水位的稳定。
为了进一步辅助运动员进行及时的换气训练，调整其呼吸气的节奏，在本实施例中，盛水桶5的筒壁内设置有第二电机13，第二电机13的输出轴与连接柱7连接，当处理器判断出此时运动员已到达闭气的极限，则控制第二电机13向左侧或右侧转动一定角度，使运动员的头部模拟在泳池游泳时换气的动作头部转动使鼻子脱离水面进行换气，当处理器判断运动员的生理反应信号数据已达到正常水平则控制第二电机13转动一定角度，使运动员的头部朝下面部处于水中进行闭气训练。
有的运动员可能不需要借助夹头环6或需要调整夹头环6的夹持松紧度，参考图3，夹头环6包括：第一半环600、第二半环601和位移机构61，第一半环600向内弯曲的侧面上设置有脑电波采集电极8，第二半环601向内弯曲的侧面上设置有脑电波采集电极8，位移机构61分别与第一半环600及第二半环601连接，以使第一半环600及第二半环601相互靠近或相互远离。
训练前，运动员通过位移机构61来调整第一半环600和第二半环601之间的相对位移。
参考图4，位移机构61包括：容纳筒610、第一螺杆612、第二螺杆613、螺母614和第三电机615，容纳筒610内部中空，垂直固连于连接柱7的前端，容纳筒610的前端面具有通槽611，通槽611沿容纳筒610的纵向设置且贯通容纳筒610的前端面，第一螺杆612沿容纳筒610的轴线设置，第一螺杆612的第一端与容纳筒610的左侧壁连接，第二螺杆613沿容纳筒610的轴线设置，第二螺杆613的第一端与第一螺杆612的第二端连接，第二螺杆613与第一螺杆612的螺纹方向相反，螺母614分别螺接于第一螺杆612及第二螺杆613的外周，螺母614与容纳筒610的内壁滑动配合，第一半环600及第二半环601一一对应的连接于螺母614上，第三电机615固定于容纳筒610内，第三电机615的输出轴与第二螺杆613的第二端连接。
通过第三电机615带动第一螺杆612和第二螺杆61转动，从而使两个螺母614带动第一半环600和第二半环601相互靠近或相互远离，调整第一半环600和第二半环601之间的距离。
可选的，螺母614与第一半环600及第二半环601之间通过连接件616连接。
参考图5，第一半环600与第二半环601相对的侧壁上固定有卡块602，第二半环601与第一半环600相对的侧壁上具有卡槽603，卡槽603与卡块602相配合，保证第一半环600与第二半环601的相对固定，同时也可以起到两者的限位作用，另外在本实施例中第一半环600及第二半环601为带有弹性的材料制成，如塑料。
一种游泳训练系统，包括如上所述的自由泳陆地训练器。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自由泳陆地训练器，包括机架(1)，所述机架(1)上依次设置有上肢训练机构(2)、用于人体俯卧的承重机构(3)以及下肢训练机构(4)，其特征在于，还包括：
盛水桶(5)，固定于所述上肢训练机构(2)和承重机构(3)之间，所述盛水桶(5)内承载有水；
夹头环(6)，通过连接柱(7)连接于所述盛水桶(5)的内壁上，所述夹头环(6)的内侧设置有多个脑电波采集电极(8)，所述脑电波采集电极(8)用于采集大脑的生理反应信号数据；
提示器(9)，设置于所述机架(1)上，用于根据所述脑生理反应信号数据发出提示音；
处理器，将所述脑电波采集电极(8)采集的所述生理反应信号数据与数据库中的指标数据进行比较，并根据比较结果控制所述提示器(9)发出提示音；
数据库中的指标数据根据采集的大量数据得出大多数运动员所能达到的闭气极限时的大脑生理反应信号数据，在数据库中设置不同的闭气等级，运动员根据自身情况进行选择不同的等级，这样通过循序渐进的方式进行训练呼吸气的节奏。
2.如权利要求1所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述盛水桶(5)的下端固定有固定套(12)，所述固定套(12)与所述机架(1)固连，所述盛水桶(5)内还设置有活塞机构(10)，所述活塞机构(10)用于根据所述生理反应信号数据调整所述盛水桶(5)内的水位高度。
3.如权利要求2所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述活塞机构(10)包括：
活塞头(100)，与所述盛水桶(5)的内壁沿竖直方向滑动配合；
活塞杆(101)，固定于所述活塞头(100)的下端，所述活塞杆(101)穿过所述盛水桶(5)底部的穿孔(102)，所述穿孔(102)内固定有密封圈(103)；
竖直移动机构(11)，设置于所述固定套(12)内，所述竖直移动机构(11)的下端与所述机架(1)连接，上端与所述活塞杆(101)连接，以使所述活塞杆(101)沿竖直方向上下移动。
4.如权利要求3所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述竖直移动机构(11)包括：
移动杆(110)，与所述活塞杆(101)的外径相等，所述移动杆(110)的内部具有空腔(111)，所述移动杆(110)的两侧内壁沿其纵向分别固定有齿条(115)；
两个齿轮(112)，分别连接有齿轮轴(113)，所述移动杆(110)的后侧面具有滑槽，所述齿轮轴(113)穿过所述滑槽延伸出所述移动杆(110)外，两个所述齿轮(112)互相啮合，所述齿轮(112)与所述齿条(115)一一对应啮合；
第一电机，设置于所述固定套(12)内，所述第一电机的输出轴与一个所述齿轮轴(113)轴连接；
导向套(114)，固定于固定套(12)内，所述导向套(114)套接于所述移动杆(110)的外周。
5.如权利要求1所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述盛水桶(5)的筒壁内设置有第二电机(13)，所述第二电机(13)的输出轴与所述连接柱(7)连接。
6.如权利要求1或5所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述夹头环(6)包括：
第一半环(600)，向内弯曲的侧面上设置有所述脑电波采集电极(8)；
第二半环(601)，向内弯曲的侧面上设置有所述脑电波采集电极(8)；
位移机构(61)，分别与所述第一半环(600)及第二半环(601)连接，以使所述第一半环(600)及第二半环(601)相互靠近或相互远离。
7.如权利要求6所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述位移机构(61)包括：
容纳筒(610)，内部中空，垂直固连于所述连接柱(7)的前端，所述容纳筒(610)的前端面具有通槽(611)，所述通槽(611)沿所述容纳筒(610)的纵向设置且贯通所述容纳筒(610)的前端面；
第一螺杆(612)，沿所述容纳筒(610)的轴线设置，所述第一螺杆(612)的第一端与所述容纳筒(610)的左侧壁连接；
第二螺杆(613)，沿所述容纳筒(610)的轴线设置，所述第二螺杆(613)的第一端与所述第一螺杆(612)的第二端连接，所述第二螺杆(613)与所述第一螺杆(612)的螺纹方向相反；
螺母(614)，分别螺接于所述第一螺杆(612)及第二螺杆(613)的外周，所述螺母(614)与所述容纳筒(610)的内壁滑动配合，所述第一半环(600)及第二半环(601)一一对应的连接于所述螺母(614)上；
第三电机(615)，固定于所述容纳筒(610)内，所述第三电机(615)的输出轴与所述第二螺杆(613)的第二端连接。
8.如权利要求7所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述螺母(614)与所述第一半环(600)及第二半环(601)之间通过连接件(616)连接。
9.如权利要求6所述的自由泳陆地训练器，其特征在于，所述第一半环(600)与所述第二半环(601)相对的侧壁上固定有卡块(602)，所述第二半环(601)与所述第一半环(600)相对的侧壁上具有卡槽(603)，所述卡槽(603)与所述卡块(602)相配合。
10.一种游泳训练系统，其特征在于，包括权利要求1或4或9任一所述的自由泳陆地训练器。
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