CN115253189A - 一种腘绳肌离心训练和监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，属于训练器材领域。本发明包括底座、踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练监控模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮。本发明能够实现腘绳肌离心训练和实时监测训练中的运动数据，能够根据训练过程中所监测到的运动数据实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，训练对象能根据训练强度的大小选择阻力模式或缓冲模式，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。本发明在踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置均具有调节功能，使得训练对象能够根据自身身体形态进行调整，获得适宜的训练条件。本发明能够提供安全、方便、智能的腘绳肌离心训练和监测，还具有占地空间小、使用方便、便于移动的优点。

Description

一种腘绳肌离心训练和监测系统
技术领域
本发明属于训练器材领域，尤其涉及一种腘绳肌离心训练和监测系统。
背景技术
腘绳肌为大腿后侧肌群的总称，包括半腱肌、半膜肌和股二头肌，主要功能是实现髋伸展、膝屈曲以及维持膝关节的稳定性。
如果腘绳肌离心肌力薄弱，股四头肌与腘绳肌的肌力失衡，在高速运动中，可能会导致腘绳肌拉伤以及前交叉韧带的损伤。腘绳肌损伤在田径和足球运动员中发生的概率非常高，而且复发率极高。腘绳肌损伤常见于离心阶段，因此目前腘绳肌损伤的预防和康复以离心训练为主。
北欧腘绳肌训练是腘绳肌的离心训练方法，它已被证明是提高腘绳肌离心力量、预防腘绳肌损伤、降低腘绳肌损伤复发率和提高纵跳能力的有效手段。在进行北欧腘绳肌训练时，起始阶段踝关节固定，上半身垂直于地面，训练开始后，上半身前倾进入下降阶段，头-髋-膝保持直线，该阶段中腘绳肌离心肌力对抗重力，当身体下降至与地面接近平行时，完成一次训练动作，然后恢复起始动作。
目前用于北欧腘绳肌训练的设备较少，仅有的专利也存在一定的局限。公开号为CN209734857U的中国实用新型专利公开了一种腘绳肌离心训练器，该发明提供了一种设有辅助弹力带的腘绳肌训练器，该发明便携，且通过辅助弹力带以适用于核心力量薄弱的普通训练对象。该设备提供了训练的安全保障，但无法提供额外的负荷阻力，无法对训练参数进行监控。公开号为CN210251124U的中国实用新型专利提供了一种北欧腘绳肌练习测力装置，该发明设有拉力传感器和压力传感器，能实时测量训练左右腿的力的大小。该设备仅提供了训练监控的功能，无法提供训练时的阻力和缓冲。当前腘绳肌的离心训练主要通过其他训练器械改装或简单的结构实现，没有提供训练阻力，无法满足高强度的训练需求。同时，腘绳肌离心训练常见于康复领域，对于康复训练对象或肌力较差的训练对象，训练过程中的缓冲和安全保障是十分重要的，当前多数设备无法提供训练保障，存在损伤风险。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种腘绳肌离心训练和监测系统，该系统能够实现腘绳肌离心训练和实时监测训练过程中的运动数据，能够根据训练过程中所监测到的运动数据实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，训练对象能够根据训练强度的大小选择阻力模式或缓冲模式，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。本发明在踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置均具有调节功能，使得训练对象能够根据自身身体形态进行调整，获得适宜的训练条件。本发明能够提供安全、方便、智能的腘绳肌离心训练和监测，还具有占地空间小、使用方便、便于移动的优点，适用于各类人群。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，包括底座、踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练监控模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮。
所述底座后侧开有用于便于踝关节固定模块移动的滑台活动槽。踝关节固定模块、膝关节支撑模块、训练辅助模块、触摸屏、移动轮从后向前依次设于底座上。所述踝关节固定模块、膝关节支撑模块分别用于固定训练对象的踝关节和膝关节，便于训练对象完成训练动作。所述触摸屏用于训练模式的设置和训练数据的显示。所述移动轮用于系统的移动，提高便携性。
所述训练监控模块包括拉力传感器、压力传感器、电动推杆内置传感器。
所述踝关节固定模块包括滑台固定插销、踝关节固定钩、拉力传感器、踝固定角度调节铰链、踝固定调节滑台。
所述踝固定调节滑台位于底座后侧上方。踝固定调节滑台上方前侧设有滑台固定插销，滑台固定插销能够与滑台活动槽内的固定孔配合以实现踝固定调节滑台的移动和固定。踝固定调节滑台上方后侧设有一对踝固定角度调节铰链，拉力传感器与踝固定角度调节铰链铰合，能够调整拉力传感器的角度。踝关节固定钩固定于拉力传感器上方，踝关节固定钩和拉力传感器能够在竖直平面内转动，踝关节固定钩能够开合以便于安置踝关节。
所述膝关节支撑模块包括控制室和压力传感器。
所述控制室用于根据所述训练监控模块实时监测的运动数据实时控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力。所述控制室内含电源线路、电机驱动器、控制器、信号传输模块。所述控制室位于踝关节固定模块前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性。控制室上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器的监测精度和效率。
所述训练辅助模块包括腰带、护垫、扶手、支撑杆、支撑杆套、支撑固定插销和电动推杆。
所述训练辅助模块位于膝关节支撑模块前侧，便于支撑训练对象的膝关节以上部位，以适应腘绳肌离心训练前倾动作。支撑杆套与底座铰合，支撑杆套能够向前侧实现90°的旋转。支撑杆能够在支撑杆套内滑动。支撑杆上设有杆固定孔，支撑杆套上设有套固定孔，两固定孔能够通过支撑固定插销固定。支撑杆顶端两侧设有扶手、上方设有护垫、腰带。所述扶手、护垫、腰带用于训练时训练对象与支撑杆相连接。所述支撑杆和支撑杆套通过支撑固定插销和固定孔的配合实现训练对象腰部与系统连接位置的调节。电动推杆上侧与支撑杆套铰合，电动推杆下侧与底座铰合，电动推杆通过长度的变化来驱动支撑杆套角度的变化。
本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统的工作方法为：
接通电源，启动触摸屏，系统将初始化，电动推杆自检并输出初始推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态。训练对象根据自身小腿长度，通过滑台固定插销和踝固定调节滑台调整踝关节固定模块的位置，展开踝关节固定钩至适宜的角度，将膝关节置于压力传感器上方，踝关节置于拉力传感器上方，将踝关节固定钩闭合以固定踝关节。训练对象根据上半身长度调节支撑杆与支撑杆套之间的相对位置以保证腰部和腰带、护垫的高度一致，通过腰带将训练对象与训练辅助模块相连接。训练对象能够根据自身需求调整踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置，获得适宜的训练条件。
训练对象上半身竖直，呈跪姿作为起始动作，通过触摸屏设置训练模式和训练力值。阻力模式下，电动推杆提供向下的拉力，训练对象的腘绳肌克服自身体重和电动推杆的拉力来缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较强的训练对象。缓冲模式下，电动推杆提供向上的推力，由于训练对象体重大于电动推杆提供的推力，训练对象将在缓冲条件下缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较弱的训练对象或有腘绳肌损伤的康复人员。完成设置，开始训练动作，训练对象头-髋-膝始终保持直线并趴在护垫上，上半身缓慢前倾，腘绳肌被拉长做离心工作，直至上半身与地面接近水平，动作完成，电动推杆内置传感器监测运动角度到达目标值后提供较大推力，辅助训练对象回至起始动作。动作完成期间，拉力传感器、压力传感器和电动推杆内置传感器实时监测运动过程中训练对象的运动数据并在触摸屏上显示。控制器根据所述训练监控模块监测到的运动数据，实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。
所述实时监测的运动数据包括踝关节拉力、膝关节压力、运动时间、训练者躯干压力、运动角度、动作速度和动作加速度。
有益效果：
1.本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，通过在膝关节支撑处设有压力传感器、在踝关节固定处设有拉力传感器、电动推杆内置运动传感器的方式，能够记录训练过程中各传感器采集到的运动数据，实时监控运动训练的整个过程并提供训练反馈，从而实现安全、方便、智能的腘绳肌离心训练和监测。
2.本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，控制器能够根据训练过程中所监测到的运动数据实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力。训练对象根据训练强度的大小可选择阻力模式或缓冲模式，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。在阻力模式下，能够为腘绳肌离心训练提供阻力，提高训练强度，适用于具有较高训练要求的专业训练对象。在缓冲模式下，能够提供和训练方向相反的缓冲力，可有效减小训练损伤的风险，为腘绳肌力量不足的普通训练对象和康复训练对象提供训练辅助。
3.本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置均具有调节功能，结构布局能够适应不同身体形态训练对象的需求，使得训练对象能够根据自身需求进行调整，从而获得适宜的训练条件。
4.本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，控制室位于踝关节固定模块前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性。控制室上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器的监测精度和效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明中的实施例及技术方案，下面将对实施例及现有技术方案所需要使用的附图进行介绍。
图1是本发明实施例所公开的训练与监测系统的整体结构示意图；
图2是本发明实施例所公开的训练固定模块局部示意图；
图3是本发明实施例所公开的训练辅助模块局部示意图；
图4是本发明实施例所公开的训练过程示意图；
图5是本发明实施例所公开的系统工作示意图。
图中，1-底座；2-滑台活动槽；3-踝关节固定模块；3.1-滑台固定插销；3.2-踝关节固定钩；3.3-拉力传感器；3.4-踝固定角度调节铰链；3.5-踝固定调节滑台；4-膝关节支撑模块；4.1-控制室；4.2-压力传感器；5-训练辅助模块；5.1-腰带；5.2-护垫；5.3-扶手；5.4-支撑杆；5.5-杆固定孔；5.6-支撑杆套；5.7-套固定孔；5.8-支撑固定插销；5.9-电动推杆；6-触摸屏；7-移动轮。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本实施例公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统，包括底座1、踝关节固定模块3、膝关节支撑模块4、训练监控模块、训练辅助模块5、触摸屏6、移动轮7。
所述底座1后侧开有用于便于踝关节固定模块3移动的滑台活动槽2。踝关节固定模块3、膝关节支撑模块4、训练辅助模块5、触摸屏6、移动轮7从后向前依次设于底座1上。所述踝关节固定模块3、膝关节支撑模块4分别用于固定训练对象的踝关节和膝关节，便于训练对象完成训练动作。所述触摸屏6用于训练模式的设置和训练数据的显示。所述移动轮7用于系统的移动，提高便携性。
所述训练监控模块包括拉力传感器3.3、压力传感器4.2、电动推杆5.9内置传感器。
如图2所示，所述踝关节固定模块3包括滑台固定插销3.1、踝关节固定钩3.2、拉力传感器3.3、踝固定角度调节铰链3.4、踝固定调节滑台3.5。
所述踝固定调节滑台3.5位于底座1后侧上方。踝固定调节滑台3.5上方前侧设有滑台固定插销3.1，滑台固定插销3.1能够与滑台活动槽2内的固定孔配合以实现踝固定调节滑台3.5的移动和固定。踝固定调节滑台3.5上方后侧设有一对踝固定角度调节铰链3.4，拉力传感器3.3与踝固定角度调节铰链3.4铰合，能够调整拉力传感器3.3的角度。踝关节固定钩3.2固定于拉力传感器3.3上方，踝关节固定钩3.2和拉力传感器3.3能够在竖直平面内转动，踝关节固定钩3.2能够开合以便于安置踝关节。
如图2所示，所述膝关节支撑模块4包括控制室4.1和压力传感器4.2。
所述控制室4.1用于根据所述训练监控模块实时监测的运动数据实时控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力。所述控制室4.1内含电源线路、电机驱动器、控制器、信号传输模块。所述控制室4.1位于踝关节固定模块3前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性。控制室4.1上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器4.2，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器4.2的监测精度和效率。
如图3所示，所述训练辅助模块5包括腰带5.1、护垫5.2、扶手5.3、支撑杆5.4、支撑杆套5.6、支撑固定插销5.8和电动推杆5.9。
所述训练辅助模块5位于膝关节支撑模块4前侧，便于支撑训练对象的膝关节以上部位，以适应腘绳肌离心训练前倾动作。支撑杆套5.6与底座1铰合，支撑杆套5.6能够向前侧实现90°的旋转。支撑杆5.4能够在支撑杆套5.6内滑动。支撑杆5.4上设有杆固定孔5.5，支撑杆套5.6上设有套固定孔5.7，两固定孔能够通过支撑固定插销5.8固定。支撑杆5.4顶端两侧设有扶手5.3、上方设有护垫5.2、腰带5.1。所述扶手5.3、护垫5.2、腰带5.1用于训练时训练对象与支撑杆5.4相连接。所述支撑杆5.4和支撑杆套5.6通过支撑固定插销5.8和固定孔的配合实现训练对象腰部与系统连接位置的调节。电动推杆5.9上侧与支撑杆套5.6铰合，电动推杆5.9下侧与底座1铰合，电动推杆5.9通过长度的变化来驱动支撑杆套5.6角度的变化。
本发明公开的一种腘绳肌离心训练和监测系统的工作方法为：
如图4和图5所示，接通电源，启动触摸屏6，系统将初始化，电动推杆5.9自检并输出初始推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态。训练对象根据自身小腿长度，通过滑台固定插销3.1和踝固定调节滑台3.5调整踝关节固定模块3的位置，展开踝关节固定钩3.2至适宜的角度，将膝关节置于压力传感器4.2上方，踝关节置于拉力传感器3.3上方，将踝关节固定钩3.2闭合以固定踝关节。训练对象根据上半身长度调节支撑杆5.4与支撑杆套5.6之间的相对位置以保证腰部和腰带5.1、护垫5.2的高度一致，通过腰带5.1将训练对象与训练辅助模块相连接。训练对象能够根据自身需求调整踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置，获得适宜的训练条件。
训练对象上半身竖直，呈跪姿作为起始动作，通过触摸屏6设置训练模式和训练力值。阻力模式下，电动推杆5.9提供向下的拉力，训练对象的腘绳肌克服自身体重和电动推杆5.9的拉力来缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较强的训练对象。缓冲模式下，电动推杆5.9提供向上的推力，由于训练对象体重大于电动推杆5.9提供的推力，训练对象将在缓冲条件下缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较弱的训练对象或有腘绳肌损伤的康复人员。完成设置，开始训练动作，训练对象头-髋-膝始终保持直线并趴在护垫5.2上，上半身缓慢前倾，腘绳肌被拉长做离心工作，直至上半身与地面接近水平，动作完成，电动推杆5.9内置传感器监测运动角度到达目标值后提供较大推力，辅助训练对象回至起始动作。动作完成期间，拉力传感器3.3、压力传感器4.2和电动推杆5.9内置传感器实时监测运动过程中训练对象的运动数据并在触摸屏6上显示。控制器根据所述训练监控模块监测到的运动数据，实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。
所述实时监测的运动数据包括踝关节拉力、膝关节压力、运动时间、训练者躯干压力、运动角度、动作速度和动作加速度。
以上所述的具体描述，对发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种腘绳肌离心训练和监测系统，其特征在于：包括底座(1)、踝关节固定模块(3)、膝关节支撑模块(4)、训练监控模块、训练辅助模块(5)、触摸屏(6)、移动轮(7)；
所述底座(1)后侧开有用于便于踝关节固定模块(3)移动的滑台活动槽(2)；踝关节固定模块(3)、膝关节支撑模块(4)、训练辅助模块(5)、触摸屏(6)、移动轮(7)从后向前依次设于底座(1)上；所述踝关节固定模块(3)、膝关节支撑模块(4)分别用于固定训练对象的踝关节和膝关节，便于训练对象完成训练动作；所述触摸屏(6)用于训练模式的设置和训练数据的显示；所述移动轮(7)用于系统的移动，提高便携性；
所述训练监控模块包括拉力传感器(3.3)、压力传感器(4.2)、电动推杆(5.9)内置传感器；
所述踝关节固定模块(3)包括滑台固定插销(3.1)、踝关节固定钩(3.2)、拉力传感器(3.3)、踝固定角度调节铰链(3.4)、踝固定调节滑台(3.5)；
所述踝固定调节滑台(3.5)位于底座(1)后侧上方；踝固定调节滑台(3.5)上方前侧设有滑台固定插销(3.1)，滑台固定插销(3.1)能够与滑台活动槽(2)内的固定孔配合以实现踝固定调节滑台(3.5)的移动和固定；踝固定调节滑台(3.5)上方后侧设有一对踝固定角度调节铰链(3.4)，拉力传感器(3.3)与踝固定角度调节铰链(3.4)铰合，能够调整拉力传感器(3.3)的角度；踝关节固定钩(3.2)固定于拉力传感器(3.3)上方，踝关节固定钩(3.2)和拉力传感器(3.3)能够在竖直平面内转动，踝关节固定钩(3.2)能够开合以便于安置踝关节；
所述膝关节支撑模块(4)包括控制室(4.1)和压力传感器(4.2)；
所述控制室(4.1)用于根据所述训练监控模块实时监测的运动数据实时控制电动推杆提供训练阻力或缓冲力；所述控制室(4.1)内含电源线路、电机驱动器、控制器、信号传输模块；所述控制室(4.1)位于踝关节固定模块(3)前侧，能够充分利用训练对象膝关节下方的空间，提高所述腘绳肌离心训练和监测系统空间布局结构紧凑性；控制室(4.1)上方靠近膝关节的位置设有对称的压力传感器(4.2)，在节省空间的基础上能够便于提高压力传感器(4.2)的监测精度和效率。
2.如权利要求1所述的一种腘绳肌离心训练和监测系统，其特征在于：所述训练辅助模块(5)包括腰带(5.1)、护垫(5.2)、扶手(5.3)、支撑杆(5.4)、支撑杆套(5.6)、支撑固定插销(5.8)和电动推杆(5.9)；
所述训练辅助模块(5)位于膝关节支撑模块(4)前侧，便于支撑训练对象的膝关节以上部位，以适应腘绳肌离心训练前倾动作；支撑杆套(5.6)与底座(1)铰合，支撑杆套(5.6)能够向前侧实现90°的旋转；支撑杆(5.4)能够在支撑杆套(5.6)内滑动；支撑杆(5.4)上设有杆固定孔(5.5)，支撑杆套(5.6)上设有套固定孔(5.7)，两固定孔能够通过支撑固定插销(5.8)固定；支撑杆(5.4)顶端两侧设有扶手(5.3)、上方设有护垫(5.2)、腰带(5.1)；所述扶手(5.3)、护垫(5.2)、腰带(5.1)用于训练时训练对象与支撑杆(5.4)相连接；所述支撑杆(5.4)和支撑杆套(5.6)通过支撑固定插销(5.8)和固定孔的配合实现训练对象腰部与系统连接位置的调节；电动推杆(5.9)上侧与支撑杆套(5.6)铰合，电动推杆(5.9)下侧与底座(1)铰合，电动推杆(5.9)通过长度的变化来驱动支撑杆套(5.6)角度的变化。
3.如权利要求2所述的一种腘绳肌离心训练和监测系统，其特征在于：
接通电源，启动触摸屏(6)，系统将初始化，电动推杆(5.9)自检并输出初始推力，将支撑杆的位置保持为竖直起始状态；训练对象根据自身小腿长度，通过滑台固定插销(3.1)和踝固定调节滑台(3.5)调整踝关节固定模块(3)的位置，展开踝关节固定钩(3.2)至适宜的角度，将膝关节置于压力传感器(4.2)上方，踝关节置于拉力传感器(3.3)上方，将踝关节固定钩(3.2)闭合以固定踝关节；训练对象根据上半身长度调节支撑杆(5.4)与支撑杆套(5.6)之间的相对位置以保证腰部和腰带(5.1)、护垫(5.2)的高度一致，通过腰带(5.1)将训练对象与训练辅助模块相连接；训练对象能够根据自身需求调整踝关节固定处、腰部支撑和固定处的位置，获得适宜的训练条件；
训练对象上半身竖直，呈跪姿作为起始动作，通过触摸屏(6)设置训练模式和训练力值；阻力模式下，电动推杆(5.9)提供向下的拉力，训练对象的腘绳肌克服自身体重和电动推杆(5.9)的拉力来缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较强的训练对象；缓冲模式下，电动推杆(5.9)提供向上的推力，由于训练对象体重大于电动推杆(5.9)提供的推力，训练对象将在缓冲条件下缓慢地完成下降动作，该模式适用于腘绳肌力量较弱的训练对象或有腘绳肌损伤的康复人员；完成设置，开始训练动作，训练对象头-髋-膝始终保持直线并趴在护垫(5.2)上，上半身缓慢前倾，腘绳肌被拉长做离心工作，直至上半身与地面接近水平，动作完成，电动推杆(5.9)内置传感器监测运动角度到达目标值后提供较大推力，辅助训练对象回至起始动作；动作完成期间，拉力传感器(3.3)、压力传感器(4.2)和电动推杆(5.9)内置传感器实时监测运动过程中训练对象的运动数据并在触摸屏(6)上显示；控制器根据所述训练监控模块监测到的运动数据，实时控制电动推杆提供适宜地训练阻力或缓冲力，提高训练对象的训练效率、体验感和安全性。
4.如权利要求2所述的一种腘绳肌离心训练和监测系统，其特征在于：所述实时监测的运动数据包括踝关节拉力、膝关节压力、运动时间、训练者躯干压力、运动角度、动作速度和动作加速度。
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CN209734857U (zh) * 2019-03-14 2019-12-06 上海海济斯健康管理咨询有限公司 一种腘绳肌离心训练器
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KR20220033920A (ko) * 2020-09-10 2022-03-17 (재)예수병원유지재단 후드 강화를 위한 텐션형 훈련장치

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