CN115414658B - 传动结构及训练器 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种传动结构及训练器，涉及训练设备领域。传动结构包括支架、摆臂件、摆动件、第一传感器、第二传感器和驱动组件，摆动件与支架旋转连接，驱动组件通过摆动件与摆臂件连接，第一传感器设于驱动组件，第二传感器设于摆动件，摆动件相对于支架的摆动路径至少包括第一位置和第二位置，驱动组件与支架滑动连接，在摆动件从第一位置运动到第二位置的过程中，驱动组件相对于支架沿第一方向滑动，在摆动件从第二位置运动到第一位置的过程中，驱动组件相对于支架沿第二方向滑动，第一传感器感测驱动组件对摆动件的拉力值或压力值，第二传感器感测摆动件的旋转角度，使得在等速运动时，检测的力矩更准确，提高训练效果。

Description

传动结构及训练器

技术领域

本发明涉及训练设备领域，尤其涉及一种传动结构及训练器。

背景技术

肌肉功能检查和评价是康复医学中最基本、最重要的内容之一。常用的肌肉功能检查包括等长肌力、等张肌力和等速肌力检查等。由于等速运动技术在肌肉功能测试上具有很好的准确性、可靠性和可重复性，在肌力训练上具有很好的安全性、高效性和合理性，故在体育训练及康复医学的临床实践和科学研究中有广泛的应用前景。

在等速运动的前提下，所需要评价的肌肉健康状况有：力矩、峰值力矩(PT)、峰值力矩体重比(PT/BW)、峰值力矩角度(PTA)、屈伸肌峰值力矩比值(H/Q)等，这些健康评估参数与力矩信号息息相关。但目前的训练器，在等速运动时，检测用户操作部件上的物理力矩不准确，从而导致训练效果较差。

发明内容

基于此，有必要提供一种传动结构及训练器，旨在解决目前的训练器，在等速运动时，检测用户操作部件上的物理力矩不准确，从而导致训练效果较差的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种传动结构，包括：支架、摆臂件、摆动件、第一传感器、第二传感器和驱动组件，所述摆动件与所述支架旋转连接，所述驱动组件通过所述摆动件与所述摆臂件连接，并用于驱动所述摆臂件旋转，所述第一传感器设于驱动组件，并用于感测所述驱动组件的拉力值和/或压力值，所述第二传感器设于所述摆动件，并用于感测所述摆动件的角度值；

所述摆动件相对于所述支架的摆动路径至少包括第一位置和第二位置，所述驱动组件与所述支架滑动连接，在所述摆动件从所述第一位置运动到所述第二位置的过程中，所述驱动组件相对于所述支架沿第一方向滑动，在所述摆动件从所述第二位置运动到所述第一位置的过程中，所述驱动组件相对于所述支架沿第二方向滑动，所述第一方向与所述第二方向相反。

在其中一种实施例中，所述驱动组件包括安装座、驱动电机和推动杆，所述驱动电机和所述推动杆均安装于所述安装座，所述驱动电机与所述推动杆连接，并用于驱动所述推动杆伸缩，所述推动杆的活动端与所述摆动件活动连接。

在其中一种实施例中，所述第一传感器设于所述推动杆的活动端和所述摆动件之间。

在其中一种实施例中，所述安装座设有第一导向结构，所述支架设有第二导向结构，所述第一导向结构与所述第二导向结构滑动配合。

在其中一种实施例中，所述摆动件包括本体以及与所述本体相连接的转动部，所述摆动件通过所述转动部与所述摆臂件连接。

在其中一种实施例中，所述本体包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述第一连接杆的一端和所述第二连接杆的一端均与所述转动部的一端连接，所述第一连接杆的另一端和所述第二连接杆的另一端均与所述第三连接杆连接。

第二方面，本发明还提供了一种训练器，所述训练器包括上述任一实施例的传动结构。

在其中一种实施例中，所述训练器还包括手持件，所述手持件与所述摆臂件滑动连接。

在其中一种实施例中，所述训练器还包括固定块，所述固定块与所述摆臂件滑动连接。

在其中一种实施例中，所述训练器还包括摆动件、盖板和紧固件，所述紧固件贯穿所述盖板和所述摆臂件，并与所述摆动件的转动部连接。

实施本发明实施例，将具有如下有益效果：

采用本发明的传动结构及训练器，摆动件与支架旋转连接，驱动组件通过摆动件与摆臂件连接，并用于驱动摆臂件旋转，用户关节放置在摆臂件上，达到训练的目的，摆动件从第一位置运动到第二位置的过程中，驱动组件相对于支架沿第一方向滑动，以及摆动件从第二位置运动到第一位置的过程中，驱动组件相对于支架沿第二方向移动，此时，第一传感器感测驱动组件对摆动件的拉力值或压力值，第二传感器感测摆动件的旋转角度，使得在等速运动时，检测的力矩更准确，提高训练效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中训练器的轴测示意图。

图2为图1所示训练器中A部的局部放大图。

图3为图1所示训练器中B部的局部放大图。

图4为图1所示训练器另一方向的示意图。

图5为图1所示训练器中摆动件在第一位置的示意图。

图6为图1所示训练器中摆动件在第二位置的示意图。

图7为一个实施例中训练器的力矩示意图。

图8为一个实施例中训练器的时间与角度示意图。

图9为一个实施例中训练器的仿真轨迹示意图。

附图标记：1、支架；11、第二导向结构；2、摆臂件；21、滑动槽；22、第二通孔；3、摆动件；31、本体；311、第一连接杆；312、第二连接杆；313、第三连接杆；32、转动部；4、第一传感器；5、第二传感器；6、驱动组件；61、安装座；611、第一导向结构；62、驱动电机；63、推动杆；7、手持件；71、移动块；72、第一通孔；8、固定块；81、第三通孔；9、盖板。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请一并结合图1至图6，现对本发明提供的传动结构进行说明。传动结构应用于训练器中。传动结构包括支架1、摆臂件2、摆动件3、第一传感器4、第二传感器5和驱动组件6，摆动件3与支架1旋转连接，驱动组件6通过摆动件3与摆臂件2连接，并用于驱动摆臂件2旋转，第一传感器4设于驱动组件6，并用于感测驱动组件6的拉力值和/或压力值，第二传感器5设于摆动件3，并用于感测摆动件3的角度值。具体的，第一传感器4为力传感器，第二传感器5为角度传感器。驱动组件6驱动摆动件3摆动，摆动件3驱动摆臂件2摆动，使得用户的关节能够得到锻炼。

摆动件3相对于支架1的摆动路径至少包括第一位置和第二位置，驱动组件6与支架1滑动连接，在摆动件3从第一位置运动到第二位置的过程中，驱动组件6相对于支架1沿第一方向滑动，在摆动件3从第二位置运动到第一位置的过程中，驱动组件6相对于支架1沿第二方向滑动，第一方向与第二方向相反。通过驱动组件6与支架1滑动连接而实现的线性运动，在训练器等速运动保证安全性能的同时，检测用户在操作摆臂件2的物理力矩，进而得到更加精准的力数据。

具体的，驱动组件6驱动摆动件3从第一位置运动到第二位置，第一传感器4感测驱动组件6对摆动件3的拉力值，第二传感器5感测摆动件3的顺时针转动角度，驱动组件6驱动摆动件3从第二位置运动到第一位置，第一传感器4感测驱动组件6对摆动件3的压力值，第二传感器5感测摆动件3的逆时针转动角度。通过第一传感器4的力矩数值与第二传感器5的角度数值，可计算得到摆动件3的机械力矩，通过换算可等同于人体关节的肌肉力矩。

可以理解的是，摆动件3与支架1旋转连接，驱动组件6通过摆动件3与摆臂件2连接，并用于驱动摆臂件2旋转，用户关节放置在摆臂件2上，达到训练的目的，摆动件3从第一位置运动到第二位置的过程中，驱动组件6相对于支架1沿第一方向滑动，以及摆动件3从第二位置运动到第一位置的过程中，驱动组件6相对于支架1沿第二方向移动，此时，第一传感器4感测驱动组件6对摆动件3的拉力值或压力值，第二传感器5感测摆动件3的旋转角度，使得在等速运动时，检测的力矩更准确，提高训练效果。

需要说明的是，根据训练器的摆放位置，第一方向可是竖直方向或者水平方向。为了方便理解，在相关实施例中，第一方向为水平方向，第二方向与第一方向相反。

在本实施例中，如图7所示，用户的肌肉变化的力矩由杠杆原理得知，与摆动件3的力矩是相同且相反的，摆动件3的力矩可以根据角度计算得出。F为人施加力；F1为水平方向分解的力；F2为竖直方向分解的力；a为曲柄和推杆夹角。F2的力会被第一传感器4检测其大小，为已知量，由公式可计算出人为施加力F的大小，F＝F2/Sina。由此可测量摆动件3力矩，掌握肌肉力矩变换情况，评价康复训练信息。

在一实施例中，如图1和图2所示，驱动组件6包括安装座61、驱动电机62和推动杆63，驱动电机62和推动杆63均安装于安装座61，驱动电机62与推动杆63连接，并用于驱动推动杆63伸缩，推动杆63的活动端与摆动件3活动连接。具体的，推动杆63为丝杠推杆，驱动电机62启动，驱动电机62驱动推动杆63伸缩，也就是说，推动杆63上下运动，推动杆63的活动端长度发生变化，从而使推动杆63推动或拉动摆动件3转动，与此同时，由于自由度的关系，安装座61、驱动电机62和推动杆63会相对于支架沿第一方向或第二方向滑动。也就是说，安装座61的位移是随着摆动件3的转动角度变化而做的从动变化。接着，摆动件3驱动摆臂件2转动，人体关节跟随摆臂件2的转动而转动，从而得到训练。

在本实施例中，第一传感器4设于推动杆63的活动端和摆动件3之间。具体的，第一传感器4螺纹连接推动杆63的活动端和摆动件3，当第一传感器4损坏后，方便第一传感器4的更换。驱动电机62远离推动杆63，驱动电机62工作时的震动不会对推动杆63产生影响及设备的影响，延长了整机的寿命，并使得第一传感器4感测的力矩数据精确可靠，并且避免了第一传感器4受到电磁干扰或信号干扰。

在一实施例中，如图1和图2所示，安装座61设有第一导向结构611，支架1设有第二导向结构11，第一导向结构611与第二导向结构11滑动配合。具体的，第一导向结构611与安装座61连接，第二导向结构11与支架1螺纹连接。第一导向结构611可以是滑块，第二导向结构11可以是滑槽，滑块与滑槽的槽壁滑动配合，从而使得安装座61能够相对于支架1的滑动。

当然，在其他实施例中，第一导向结构611可以是燕尾锥，第二导向结构11可以是燕尾槽，燕尾锥和燕尾槽的槽壁滑动配合，从而使得安装座61能够相对于支架1的滑动。

在一实施例中，如图1所示，摆动件3包括本体31以及与本体31相连接的转动部32，摆动件3通过转动部32与摆臂件2连接。用户在训练时，人体关节与转动部32同心，肢体跟随摆臂件2的转动而转动，从而进行训练。

在一实施例中，继续如图1所示，本体31包括第一连接杆311、第二连接杆312和第三连接杆313，第一连接杆311的一端和第二连接杆312的一端均与转动部32的一端连接，第一连接杆311的另一端和第二连接杆312的另一端均与第三连接杆313连接。通过设置第一连接杆311和第二连接杆312，使得推动杆63推动本体31或拉动本体31的力更加均匀。此外，由于推动杆63的伸缩行程有限，本体31与推动杆63可以起到限位作用，限制摆动件3单向超过180°旋转，保护用户在使用时的安全。

在一实施例中，如图1和图3所示，训练器还包括手持件7，手持件7与摆臂件2滑动连接。具体的，手持件7设有移动块71，移动块71设有第一通孔72，摆臂件2设有滑动槽21和第二通孔22，移动块71与滑动槽21滑动配合，以使手持件7能够相对于摆臂件2移动，从而调节手持件7与转动部32之间的距离，以适应不同用户的使用需求。在手持件7相对于摆臂件2移动到合适的位置后，通过螺栓贯穿第一通孔72和第二通孔22，以对手持件7的固定，避免手持件7在摆臂件2上发生晃动，从而避免影响用户训练。

在本实施例中，训练器还包括固定块8，固定块8与摆臂件2滑动连接。具体的，固定块8设有滑动块，滑动块与滑动槽21滑动配合，以使固定块8能够相对于摆臂件2滑动，从而调节固定块8相对于摆臂件2的位置，以适应不同用户使用。固定块8还设有第三通孔81，通过螺栓贯穿第三通孔81和第二通孔22，以对固定块8的固定。固定块8还设有固定带，用户在训练过程中，固定带可以固定用户的小臂或大臂，提高训练效果。

在一实施例中，如图1所示，训练器还包括摆动件3、盖板9和紧固件(图中未示出)，紧固件贯穿盖板9和摆臂件2，并与摆动件3的转动部32连接。具体的，紧固件可以是螺栓，还可以是螺丝。螺栓贯穿盖板9和摆臂件2，并与转动部32连接，使得摆臂件2与转动部32连接更加稳固。

在一些实施例中，如图8和图9所示，本申请经仿真检验，无干涉，自由度数等于主动件数目，即使用一个动力源可实现确定的运动，无冗余现象。经过ADAMS仿真实现等速运动的驱动力范围(40NM内的驱动力矩)，是一个可以进行电机选型的理想范围内(400W左右电机即可实现)。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.传动结构，其特征在于，包括：支架、摆臂件、摆动件、第一传感器、第二传感器和驱动组件，所述摆动件与所述支架旋转连接，所述驱动组件通过所述摆动件与所述摆臂件连接，并用于驱动所述摆臂件旋转，所述第一传感器设于驱动组件，并用于感测所述驱动组件的拉力值和/或压力值，所述第二传感器设于所述摆动件，并用于感测所述摆动件的角度值；

所述摆动件相对于所述支架的摆动路径至少包括第一位置和第二位置，所述驱动组件与所述支架滑动连接，在所述摆动件从所述第一位置运动到所述第二位置的过程中，所述驱动组件相对于所述支架沿第一方向滑动，在所述摆动件从所述第二位置运动到所述第一位置的过程中，所述驱动组件相对于所述支架沿第二方向滑动，所述第一方向与所述第二方向相反；

所述驱动组件包括安装座、驱动电机和推动杆，所述驱动电机和所述推动杆均安装于所述安装座，所述驱动电机与所述推动杆连接，并用于驱动所述推动杆伸缩，所述推动杆的活动端与所述摆动件活动连接；

所述安装座设有第一导向结构，所述支架设有第二导向结构，所述第一导向结构与所述第二导向结构滑动配合。

2.根据权利要求1所述的传动结构，其特征在于：所述第一传感器设于所述推动杆的活动端和所述摆动件之间。

3.根据权利要求2所述的传动结构，其特征在于：所述摆动件包括本体以及与所述本体相连接的转动部，所述摆动件通过所述转动部与所述摆臂件连接。

4.根据权利要求3所述的传动结构，其特征在于：所述本体包括第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆，所述第一连接杆的一端和所述第二连接杆的一端均与所述转动部的一端连接，所述第一连接杆的另一端和所述第二连接杆的另一端均与所述第三连接杆连接。

5.训练器，其特征在于：所述训练器包括如权利要求1-4任一项所述的传动结构。

6.根据权利要求5所述的训练器，其特征在于：所述训练器还包括手持件，所述手持件与所述摆臂件滑动连接。

7.根据权利要求6所述的训练器，其特征在于：所述训练器还包括固定块，所述固定块与所述摆臂件滑动连接。

8.根据权利要求5所述的训练器，其特征在于：所述训练器还包括摆动件、盖板和紧固件，所述紧固件贯穿所述盖板和所述摆臂件，并与所述摆动件的转动部连接。

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