CN114949817A - 一种划桨姿态训练器 - Google Patents

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Abstract

一种划桨姿态训练器属于划桨姿态训练技术领域，目的在于解决现有技术存在的训练效果慢，很难达到快速学习、合理技术训练的问题。本发明的一种划桨姿态训练器包括：外部框架，所述外部框架至少包括一个相对外部框架整体沿舟体行进方向滑动的底座，所述底座至少包括相互平行上下错位设置的两个平面；设置在所述外部框架内的运动模拟约束装置，通过所述运动模拟约束装置模拟舟体的桨杆；前膛板伸出装置，通过所述前膛板伸出装置调整底座的位置以及座椅和踏板的位置；以及控制传感计算装置，通过所述控制传感计算装置控制运动模拟约束装置动作，并采集运动模拟约束装置运动轨迹。

Description

一种划桨姿态训练器
技术领域
本发明属于划桨姿态训练技术领域，具体涉及一种划桨技术姿态训练器。
背景技术
船要前进，必须通过桨对水作用产生反作用力，推动船向前运动。由于赛龙舟是特殊的运动项目，技术上既要符合人体结构的合理性，又要在划桨时不要产生有碍前进的分力，尽可能发挥肌肉的力量，因此划龙舟技术是纵向与横向结合的合理技术。
当前的技术发展实际是动作实效，这要从动力效果和动力消耗两方面分析，即划水的角度、路线、距离、速度，以及移桨所产生的支撑力和船前进时受阻程度之间的对比。一切技术的改进，都将以维持合理身体姿势为条件的，因此合理的划龙舟技术必须符合以下几个原则：(1)只有技术符合人体的结构和功能特点，才能最大限度地发挥人体的机能，获得最大实效。(2)要符合流体力学的某些原理，充分利用水的特殊性创造动力。(3)合理技术必须以整体实效为前提条件，并考虑局部技术和得失，结合个人条件发挥个性技术。(4)合理技术必须符合竞赛规则的要求，并能利用规则条文的有利部分改进技术。但由于这些技术就目前只能由人工教授。
针对技术模拟训练，现有的训练是由教练通过亲自演示，同时校正运动员在划桨时的伸臂和手肘位置，来达到的教授合理技术动作的训练效果，训练效果很慢，很难达到快速学习合理技术训练的目的。
发明内容
本发明的目的在于提出一种划桨姿态训练器，解决现有技术存在的训练效果慢，很难达到快速学习、合理技术训练的问题。
为实现上述目的，本发明的一种划桨姿态训练器包括：
外部框架，所述外部框架至少包括一个相对外部框架整体沿舟体行进方向滑动的底座，所述底座至少包括相互平行上下错位设置的两个平面；
设置在所述外部框架内的运动模拟约束装置，通过所述运动模拟约束装置模拟舟体的桨杆；
前膛板伸出装置，通过所述前膛板伸出装置调整底座的位置以及座椅和踏板的位置；
以及控制传感计算装置，通过所述控制传感计算装置控制运动模拟约束装置动作，并采集运动模拟约束装置运动轨迹。
所述外部框架包括：
前支撑板；
一端固定在前支撑板一侧的左侧立板外壳；
以及一端固定在前支撑板另一侧的右侧立板外壳；所述底座移动于左侧立板外壳和右侧连外壳之间。
所述运动模拟约束装置包括：
一端通过一个连接臂和所述右侧立板外壳连接的第一活动约束臂，所述第一活动约束臂和所述连接臂垂直设置；
通过一个固定装置固定在所述右侧立板外壳上的第二电机，所述第二电机的输出轴和所述连接臂同轴固定连接；
一端和所述第一活动约束臂另一端连接的约束带；
一端通过另一个连接臂和所述左侧立板外壳连接的第二活动约束臂，所述第二活动约束臂和所述另一个连接臂垂直设置；
通过另一个固定装置固定在所述左侧立板外壳上的第一电机，所述第一电机的输出轴和所述另一个连接臂同轴固定连接；
一端和所述第二活动约束臂的另一端转动连接的第三活动约束臂，所述第三活动约束臂和第二活动约束臂所在的转动平面平行；
以及一端通过连接套杆和所述第三活动约束臂的另一端连接的约束桨，其中所述约束桨和所述连接套杆球连接。
所述前膛板伸出装置包括：
伸出调节装置，通过所述伸出调节装置调整底座相对外部框架的相对位置；
调控座椅装置，通过所述调控座椅装置调整座椅在底座上沿舟体行进方向的相对位置；
以及可调踏板装置，通过可调踏板装置调整踏板在底座上沿舟体行进方向的相对位置。
所述伸出调节装置包括：
固定在所述外部框架的下部的第三电机；
和所述第三电机输出轴固定连接的直齿轮；
相互平行设置的第一丝杠；所述第一丝杠端部通过齿轮传动和所述直齿轮啮合实现同步转动；所述第一丝杠和所述底座形成丝杠螺母副；
以及对称设置在所述底座两侧的滑轨，所述滑轨分别和外部框架的左侧立板外壳以及右侧立板外壳滑动配合。
所述调控座椅装置包括：
设置在所述底座上的座椅，所述座椅位于上下交错设置的两个平面中相对上方的平面上；
以及设置在所述外部框架下部的第二丝杠；所述座椅和所述第二丝杠形成丝杠螺母副，通过驱动电机驱动第二丝杠转动。
所述可调踏板装置包括：
两个并排设置的踏板，两个所述踏板下端固定连接；
位于在所述踏板下方沿踏板运动调整方向设置的导杆，两个所述踏板整体和所述导杆滑动配合；
套在所述导杆上的复位弹簧；
设置在每个所述踏板下方的半月型卡条；
固定在所述外部框架的底座上的两个卡槽，两个所述卡槽分别和两个所述半月型卡条配合；所述卡槽的上端均匀分布多个倾斜突起，所述半月型卡条和所述卡槽上的倾斜突起配合卡紧限位。
所述控制传感计算装置包括轨迹显示模块、角速度控制模块、总体电源、速度传感器、角度传感器、转轴控制器、运动控制器、第一控制屏幕以及第二控制屏幕；
所述轨迹显示模块、角速度控制模块以及总体电源设置在所述外部框架的前支撑板上；第一约束活动臂、第二约束活动臂以及第三约束活动臂上均设置有速度传感器、角度传感器、转轴控制器和运动控制器；第一控制屏幕以及第二控制屏幕分别位于底座后端和前支撑板上；
所述控制传感计算装置的信号走向关系为：所述总体电源为整个姿态训练器供电；通过角度传感器和速度传感器分别采集对应约束活动臂的角度位置信号和转速信号，并传递给对应的角速度控制模块和转轴控制器，所述角度位置信号和转速信号经过轨迹显示模块和运动控制器处理转换成三维曲线，第一控制屏幕以及第二控制屏幕进行控制和显示。
所述训练器还包括保护装置，所述保护装置包括紧急切断装置、身体感应器以及保护气囊；身体感应器以及保护气囊位于底座上，紧急切断装置位于前支撑板；身体感应器采集训练人员的血压以及血液流通数据，当血压以及血液流通数据不在设定值范围内，身体感应器给出信号给紧急切断装置和保护气囊，保护气囊弹出，紧急切断装置切断第一电机和第二电机的电力。
本发明的有益效果为：本发明提出使用计算机分析划桨轨迹带动机械臂作为训练工具，让专业人员更能有效的分析运动员的划桨轨迹，并能够满足教授运动员各种专业的划桨技术动作。在龙舟训练过程中采用划桨技术姿态训练器的划桨训练技术将通过节省专业教练员的费用、加强运动员的训练效果、节约训练成本，将划桨测试训练模拟模式为联机模式，可通过互联网将多个机器进行连接，通过模拟器做一个虚拟画面，在这个虚拟画面可以连接其他人的机器增强训练效果，为龙舟训练方面创造巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的一种划桨姿态训练器总体结构示意图；
图2为本发明的一种划桨姿态训练器隐藏外部框架后结构俯视图；
图3为本发明的一种划桨姿态训练器外部框架装置示意图；
图4为本发明的一种划桨姿态训练器运动模拟约束装置示意图；
图5为本发明的一种划桨姿态训练器的前膛板伸出装置示意图；
图6为本发明的一种划桨姿态训练器的前膛板伸出装置中可调踏板装置结构主视图；
图7为本发明的一种划桨姿态训练器的前膛板伸出装置中可调踏板装置结构左视图；
图8为本发明的一种划桨姿态训练器控制传感计算装置示意图；
其中：1、外部框架，101、前支撑板，102、左侧立板外壳，103、右侧立板外壳，104、底座，2、运动模拟约束装置，201、连接臂，202、第一约束活动臂，203、固定装置，204、第二电机，205、约束带，206、第二约束活动臂，207、第一电机，208、第三约束活动臂，209、连接套杆，210、约束桨，3、前膛板伸出装置，301、伸出调节装置，302、调控座椅装置，303、可调踏板装置，304、第三电机，305、直齿轮，306、第一丝杠，307、座椅，308、滑轨，309、第二丝杠，310、踏板，311、导杆，312、复位弹簧，313、半月型卡条，314、卡槽，4、控制传感计算装置，401、轨迹显示模块，402、角速度控制模块，403、总体电源，404、速度传感器，405、角度传感器，406、转轴控制器，407、运动控制器，408、第一控制屏幕，409、第二控制屏幕，5、保护装置，501、紧急切断装置，502、身体感应器，503、保护气囊。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
参见附图1-附图8，本发明的一种划桨姿态训练器包括：
外部框架1，所述外部框架1至少包括一个相对外部框架1整体沿舟体行进方向滑动的底座104，所述底座104至少包括相互平行上下错位设置的两个平面；本发明的外部框架1将训练者的周围都封闭起来，对于训练者来说属于封闭式框架；
设置在所述外部框架1内的运动模拟约束装置2，通过所述运动模拟约束装置2模拟舟体的桨杆；
前膛板伸出装置3，通过所述前膛板伸出装置3调整底座104的位置以及座椅307和踏板310的位置；
以及控制传感计算装置4，通过所述控制传感计算装置4控制运动模拟约束装置2动作，并采集运动模拟约束装置2运动轨迹。
所述外部框架1包括：
前支撑板101；
一端通过紧固挡片配合紧固螺栓固定在前支撑板101一侧的左侧立板外壳102；
以及一端通过紧固挡片配合紧固螺栓固定在前支撑板101另一侧的右侧立板外壳103；所述底座104移动于左侧立板外壳102和右侧连外壳之间。
所述运动模拟约束装置2包括：
一端通过一个连接臂201和所述右侧立板外壳103连接的第一活动约束臂，所述第一活动约束臂和所述连接臂201垂直设置；
通过一个固定装置203固定在所述右侧立板外壳103上的第二电机204，所述第二电机204的输出轴和所述连接臂201同轴固定连接；
一端和所述第一活动约束臂另一端连接的约束带205；通过约束带205套在训练的人员的手臂上；
一端通过另一个连接臂201和所述左侧立板外壳102连接的第二活动约束臂，所述第二活动约束臂和所述另一个连接臂201垂直设置；
通过另一个固定装置203固定在所述左侧立板外壳102上的第一电机207，所述第一电机207的输出轴和所述另一个连接臂201同轴固定连接；
一端和所述第二活动约束臂的另一端转动连接的第三活动约束臂，所述第三活动约束臂和第二活动约束臂所在的转动平面平行；第二活动约束臂和第三活动约束臂具体的长度比，能转动整个划桨位置即可，本实施例选择的长度比为2:1；
以及一端通过连接套杆209和所述第三活动约束臂的另一端连接的约束桨210，其中所述约束桨210和所述连接套杆209球连接。类似于六自由度机械臂终端手抓物体转动的结构。
本发明中提到的连接臂201主要为连接电机和对应的活动约束臂，处于两者之间的位置，作用为联轴器。
划桨技术姿态训练器在运动模拟约束装置2上设有两侧活动约束，分别通过两部电机带动的旋转作用于训练员的两条手臂，从而实现将运动员的姿势引导到正确的位置。在运动模拟约束装置2上的两条活动约束上设有传感器，可以在划桨过程中将划桨轨迹显示在屏幕上，以供专业人士进行分析矫正。
所述前膛板伸出装置3包括：
伸出调节装置301，通过所述伸出调节装置301调整底座104相对外部框架1的相对位置；
调控座椅装置302，通过所述调控座椅装置302调整座椅307在底座104上沿舟体行进方向的相对位置；
以及可调踏板装置303，通过可调踏板装置303调整踏板310在底座104上沿舟体行进方向的相对位置。
所述伸出调节装置301包括：
固定在所述外部框架1的下部的第三电机304；
和所述第三电机304输出轴固定连接的直齿轮305；
相互平行设置的第一丝杠306；所述第一丝杠306端部通过齿轮传动和所述直齿轮305啮合实现同步转动；所述第一丝杠306和所述底座104形成丝杠螺母副；
以及对称设置在所述底座104两侧的滑轨308，所述滑轨308分别和外部框架1的左侧立板外壳102以及右侧立板外壳103滑动配合。
所述调控座椅装置302包括：
设置在所述底座104上的座椅307，所述座椅307位于上下交错设置的两个平面中相对上方的平面上；
以及设置在所述外部框架1下部的和所述滑轨308平行设置的第二丝杠309；所述座椅307和所述第二丝杠309形成丝杠螺母副，通过驱动电机驱动第二丝杠309转动。座椅307和底座104之间设置有导向机构。
所述可调踏板装置303包括：
两个并排设置的踏板310，两个所述踏板310下端固定连接；
位于在所述踏板310下方沿踏板310运动调整方向设置的导杆311，两个所述踏板310整体和所述导杆311滑动配合，两个踏板310整体相对与导杆311配合部位前后转动配合；配合处设置有弹簧；
套在所述导杆311上的复位弹簧312；
设置在每个所述踏板310下方的半月型卡条313；
固定在所述外部框架1的底座104上的两个卡槽314，两个所述卡槽314分别和两个所述半月型卡条313配合；所述卡槽314的上端均匀分布多个倾斜突起，半月型卡条313通过两个踏板310带动相对与导杆311配合部位前后转动，实现所述半月型卡条313和所述卡槽314上的倾斜突起配合，进而实现卡紧限位或脱离解除限位。
复位弹簧312的作用是在踏板310和半月型卡条313整体不受卡槽314的倾斜突起限制时带动踏板310相对导杆311滑动回到初始位置，根据不同训练者的腿长自行调整踏板310的位置。
所述控制传感计算装置4包括轨迹显示模块401、角速度控制模块402、总体电源403、速度传感器404、角度传感器405、转轴控制器406、运动控制器407、第一控制屏幕408以及第二控制屏幕409；
所述轨迹显示模块401、角速度控制模块402以及总体电源403设置在所述外部框架1的前支撑板101上；第一约束活动臂202、第二约束活动臂206以及第三约束活动臂208上均设置有速度传感器404、角度传感器405、转轴控制器406和运动控制器407，检测速度和角度位置并进行控制；第一控制屏幕408以及第二控制屏幕409分别位于底座104后端和前支撑板101上，显示整个划桨过程的运动轨迹并进行调控；
所述控制传感计算装置4的信号走向关系为：所述总体电源403为整个姿态训练器供电；通过角度传感器405和速度传感器404分别采集对应约束活动臂的角度位置信号和转速信号，并传递给对应的角速度控制模块402和转轴控制器406，所述角度位置信号和转速信号经过轨迹显示模块401和运动控制器407处理转换成三维曲线，第一控制屏幕408以及第二控制屏幕409进行控制和显示。
先得到运动员具体的转速情况，然后根据专业教练得出的转速控制电机对运动的划桨速度进行控制，例如正转或反转。控制依据主要是控制电机正转或反转给予运动员助力和阻力
所述训练器还包括保护装置5，所述保护装置5包括紧急切断装置501、身体感应器502以及保护气囊503；身体感应器502以及保护气囊503位于底座104上，紧急切断装置501位于前支撑板101；身体感应器502采集训练人员的血压以及血液流通数据，当血压以及血液流通数据不在设定值范围内，身体感应器502给出信号给紧急切断装置501和保护气囊503，保护气囊503弹出，紧急切断装置501切断第一电机207和第二电机204电力。紧急切断装置501位于与前支撑板101，给出信号切断电机电力，启动电机的锁死装置。保护气囊503弹出保护人体。
本发明的轨迹显示模块401为3.5寸AIO串口屏SDWn035T63液晶屏触摸屏显示屏液晶模块彩色。
本发明的角速度控制模块402为旋转编码器E6B2-CWZ6C光电增量式电机计数器控制器角度欧姆龙电梯。
本发明的转轴控制器406为GY-91陀螺仪九轴。
本发明的运动控制器407为处理器STM32F4OSG76。
本发明的紧急切断装置501为软件程序，身体感应器502的集成模块将人体健康情况转为数字信号给处理器，对硬件和软件进行切断。

Claims (9)

1.一种划桨姿态训练器，其特征在于，包括：
外部框架(1)，所述外部框架(1)至少包括一个相对外部框架(1)整体沿舟体行进方向滑动的底座(104)，所述底座(104)至少包括相互平行上下错位设置的两个平面；
设置在所述外部框架(1)内的运动模拟约束装置(2)，通过所述运动模拟约束装置(2)模拟舟体的桨杆；
前膛板伸出装置(3)，通过所述前膛板伸出装置(3)调整底座(104)的位置以及座椅(307)和踏板(310)的位置；
以及控制传感计算装置(4)，通过所述控制传感计算装置(4)控制运动模拟约束装置(2)动作，并采集运动模拟约束装置(2)运动轨迹。
2.根据权利要求1所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述外部框架(1)包括：
前支撑板(101)；
一端固定在前支撑板(101)一侧的左侧立板外壳(102)；
以及一端固定在前支撑板(101)另一侧的右侧立板外壳(103)；所述底座(104)移动于左侧立板外壳(102)和右侧连外壳之间。
3.根据权利要求2所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述运动模拟约束装置(2)包括：
一端通过一个连接臂(201)和所述右侧立板外壳(103)连接的第一活动约束臂，所述第一活动约束臂和所述连接臂(201)垂直设置；
通过一个固定装置(203)固定在所述右侧立板外壳(103)上的第二电机(204)，所述第二电机(204)的输出轴和所述连接臂(201)同轴固定连接；
一端和所述第一活动约束臂另一端连接的约束带(205)；
一端通过另一个连接臂(201)和所述左侧立板外壳(102)连接的第二活动约束臂，所述第二活动约束臂和所述另一个连接臂(201)垂直设置；
通过另一个固定装置(203)固定在所述左侧立板外壳(102)上的第一电机(207)，所述第一电机(207)的输出轴和所述另一个连接臂(201)同轴固定连接；
一端和所述第二活动约束臂的另一端转动连接的第三活动约束臂，所述第三活动约束臂和第二活动约束臂所在的转动平面平行；
以及一端通过连接套杆(209)和所述第三活动约束臂的另一端连接的约束桨(210)，其中所述约束桨(210)和所述连接套杆(209)球连接。
4.根据权利要求1所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述前膛板伸出装置(3)包括：
伸出调节装置(301)，通过所述伸出调节装置(301)调整底座(104)相对外部框架(1)的相对位置；
调控座椅装置(302)，通过所述调控座椅装置(302)调整座椅(307)在底座(104)上沿舟体行进方向的相对位置；
以及可调踏板装置(303)，通过可调踏板装置(303)调整踏板(310)在底座(104)上沿舟体行进方向的相对位置。
5.根据权利要求4所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述伸出调节装置(301)包括：
固定在所述外部框架(1)的下部的第三电机(304)；
和所述第三电机(304)输出轴固定连接的直齿轮(305)；
相互平行设置的第一丝杠(306)；所述第一丝杠(306)端部通过齿轮传动和所述直齿轮(305)啮合实现同步转动；所述第一丝杠(306)和所述底座(104)形成丝杠螺母副；
以及对称设置在所述底座(104)两侧的滑轨(308)，所述滑轨(308)分别和外部框架(1)的左侧立板外壳(102)以及右侧立板外壳(103)滑动配合。
6.根据权利要求4所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述调控座椅装置(302)包括：
设置在所述底座(104)上的座椅(307)，所述座椅(307)位于上下交错设置的两个平面中相对上方的平面上；
以及设置在所述外部框架(1)下部的第二丝杠(309)；所述座椅(307)和所述第二丝杠(309)形成丝杠螺母副，通过驱动电机驱动第二丝杠(309)转动。
7.根据权利要求4所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述可调踏板装置(303)包括：
两个并排设置的踏板(310)，两个所述踏板(310)下端固定连接；
位于在所述踏板(310)下方沿踏板(310)运动调整方向设置的导杆(311)，两个所述踏板(310)整体和所述导杆(311)滑动配合；
套在所述导杆(311)上的复位弹簧(312)；
设置在每个所述踏板(310)下方的半月型卡条(313)；
固定在所述外部框架(1)的底座(104)上的两个卡槽(314)，两个所述卡槽(314)分别和两个所述半月型卡条(313)配合；所述卡槽(314)的上端均匀分布多个倾斜突起，所述半月型卡条(313)和所述卡槽(314)上的倾斜突起配合卡紧限位。
8.根据权利要求1所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述控制传感计算装置(4)包括轨迹显示模块(401)、角速度控制模块(402)、总体电源(403)、速度传感器(404)、角度传感器(405)、转轴控制器(406)、运动控制器(407)、第一控制屏幕(408)以及第二控制屏幕(409)；
所述轨迹显示模块(401)、角速度控制模块(402)以及总体电源(403)设置在所述外部框架(1)的前支撑板(101)上；第一约束活动臂(202)、第二约束活动臂(206)以及第三约束活动臂(208)上均设置有速度传感器(404)、角度传感器(405)、转轴控制器(406)和运动控制器(407)；第一控制屏幕(408)以及第二控制屏幕(409)分别位于底座(104)后端和前支撑板(101)上；
所述控制传感计算装置(4)的信号走向关系为：所述总体电源(403)为整个姿态训练器供电；通过角度传感器(405)和速度传感器(404)分别采集对应约束活动臂的角度位置信号和转速信号，并传递给对应的角速度控制模块(402)和转轴控制器(406)，所述角度位置信号和转速信号经过轨迹显示模块(401)和运动控制器(407)处理转换成三维曲线，第一控制屏幕(408)以及第二控制屏幕(409)进行控制和显示。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的一种划桨姿态训练器，其特征在于，所述训练器还包括保护装置(5)，所述保护装置(5)包括紧急切断装置(501)、身体感应器(502)以及保护气囊(503)；身体感应器(502)以及保护气囊(503)位于底座(104)上，紧急切断装置(501)位于前支撑板(101)；身体感应器(502)采集训练人员的血压以及血液流通数据，当血压以及血液流通数据不在设定值范围内，身体感应器(502)给出信号给紧急切断装置(501)和保护气囊(503)，保护气囊(503)弹出，紧急切断装置(501)切断第一电机(207)和第二电机(204)的电力。
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