CN207236788U - 一种多功能坐位体前屈测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能坐位体前屈测试设备，包括前端固定测试平台、后端可移动测试平台以及一组对称分布的拉簧，所述前端固定测试平台包括前挡板、前推板、前底板、齿条一，所述前底板底部均匀设有四个支撑柱；所述后端可移动测试平台包括后底板、后挡板、护翼模块，所述后底板的底部设有四个滚轮，所述后底板的端两侧设有侧槽，连接板安装在侧槽内，后底板的侧槽外设有位移计二，连接板的上的齿牙与位移计二内的齿轮啮合连接。被测试者可独立完成所有测试、测试前能完成对被测者身体姿态的检验，在测试中能获得其向前推进的最大距离、背部倾斜的极限角度、实时检验腿部是否弯曲等数据。

Description

一种多功能坐位体前屈测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种用于大中小学生柔韧性的测试装置，特别是一种基于改良座位体前屈测试法的座位体前屈测试仪。

背景技术

目前市场上已有的、用于学生柔韧性测量的体育设备多为基于传统测试方法的座位体前屈测试设备，该设备针对具有相同柔韧性但上下肢比例不同的人群的测试结果差异明显，甚至对于柔韧性略差的女生，测试结果为零、不具有客观性。而目前基于改良座位体前屈测试法的测试设备，测试过程繁琐、效率较低、测量数据单一、防作弊措施较少且不适合学生密度较高的测试环境。

发明内容

为克服所述不足，本实用新型的目的在于提供一种多功能坐位体前屈测试仪，能高效测量、测量结果准确、被测试者可独立完成测试，且能直接获得被测试者形体多方面数据。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能坐位体前屈测试设备，包括前端固定测试平台、后端可移动测试平台以及一组对称分布的拉簧，所述前端固定测试平台包括前挡板、前推板、前底板、齿条一，所述前底板底部均匀设有四个支撑柱，前底板的一侧垂直设有前挡板，前挡板与前底板连接处设有脚蹬箱，前挡板的上侧边中间设有缺口，齿条一通过固位滑轮组安装在前挡板的缺口处，齿条一与前底板同侧的一端设有前推板，齿条一的齿牙与位移计一内的齿轮啮合连接，所述前底板一端两侧设有连接板，连接板的外侧面设有齿牙；

所述后端可移动测试平台包括后底板、后挡板、护翼模块，所述后底板的底部设有四个滚轮，所述后底板的端两侧设有侧槽，连接板安装在侧槽内，后底板的侧槽外设有位移计二，连接板的上的齿牙与位移计二内的齿轮啮合连接，所述后底板与前底板相对的一端垂直设有后挡板，后挡板上边缘中间设有缺口，齿条二通过固位滑轮组安装在后挡板的缺口处，齿条二与后底板同侧的一端通过铰接支架与护翼模块的中轴相连接，齿条二的另一端垂直连接限位板，齿条二的齿牙与位移计三内的齿轮啮合连接。

进一步，所述前推板设为H型。

进一步，所述滑轮组包括L型板、上滑轮、下滑轮，所述上滑轮下滑轮通过轴安装在L型板的立板上，齿轮一、齿轮二分别穿过其对应的滑轮组的上滑轮和下滑轮，实现固定作用。

进一步，所述位移计一、位移计二、位移计三的原理与机械结构一致，包括带缺口的柱形外壳、转轴、轴承、卷簧、齿轮、旋转编码器，其中旋转编码器固定于带缺口的柱形外壳的底部，旋转编码器的转子与转轴的一端相连，转轴的另一端通过轴承安装在柱形外壳的顶部，所述转轴上设有齿轮、卷簧，卷簧的另一端与柱形外壳内壁相连接，齿轮通过柱形外壳的缺口实现与齿条一、连接板的上的齿牙、齿条二的啮合连接，所述旋转编码器与单片机相连。

进一步，所述护翼模块由包括两块护板、带铰接支架的中轴、两个扭簧、两组销接部件组成，带铰接支架的中轴与齿条二的铰接在一起，所述护板通过销接部件对称设在中轴两侧，护板设为符合人体工学设计的弧形护板，两个扭簧套在中轴上，扭簧的两端通过铆钉分别固定在两个护板上。

本实用新型具有以下有益效果：被测试者可独立完成所有测试、测试前能完成对被测者身体姿态的检验，比如上体是否垂直，获得其上下肢的长度，在测试中能获得其向前推进的最大距离、背部倾斜的极限角度、实时检验腿部是否弯曲等数据；经单片机处理后，显示模块能实时显示相关的提示和数据、蜂鸣器能完成相关的“警报”或“提示”动作并存储全部数据。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的固位滑轮组的结构示意图。

图3为本实用新型的护翼模块的结构示意图。

图4为本实用新型的护翼模块的结构放大图。

图5为本实用新型的前底板、后底板连接处结构示意图。

图6为本实用新型的位移计结构示意图。

图7为本实用新型的程序及流程图。

图中1前挡板，2前推板，3齿条，4固位滑轮组，4.1L型板，4.2上滑轮，4.3下滑轮，5位移计一，5.1转轴，5.2轴承，5.3柱状外壳，5.4卷簧，5.5齿轮，6脚蹬箱，7支撑柱，8前底板，8.1连接板，9位移计二，10滑轮，11侧槽，12后底板，13护翼模块，13.1铰接部件，13.2中轴，13.3弧形护板，13.4铆钉，13.5铆钉，13.6扭簧，13.17销接部件，14后挡板，15限位板,16齿条二，17拉簧,18位移计三。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1至7所示的一种多功能坐位体前屈测试设备，包括前端固定测试平台、后端可移动测试平台以及一组对称分布的拉簧17，所述前端固定测试平台包括前挡板1、前推板2、前底板8、齿条一3，所述前底板8底部均匀设有四个支撑柱7，前底板8的一侧垂直设有前挡板1，前挡板1与前底板8连接处设有脚蹬箱6，一方面，脚蹬箱6能加固前底板8与前挡板1的连接，另一方面，是为了方便柔韧性较好的测试者的手指尖前推的位置超过脚尖时，仍旧能进行测量，前挡板1的上侧边中间设有缺口，齿条一3通过固位滑轮组4安装在前挡板1的缺口处，齿条一3与前底板8同侧的一端设有前推板2，齿条一3的另一端装有限位板19，为了防止齿条一脱落，齿条一3的齿牙与位移计一5内的齿轮5.5啮合连接，当测试者通过手指尖推动前推板2时，与前推板2相连的齿条一3被向前推动时，带动移位计一5的齿轮5.5转动，齿轮5.5带动转轴5.1旋转，转轴5.1带动卷簧5.4产生形变、旋转编码器开始向单片机输出脉冲，实现对前推进距离的测量，当测量完毕、测试者手指尖离开前推板2后，卷簧5.4恢复形变，实现齿条一3的复位；所述前底板8一端的两侧设有连接板8.1，连接板的外侧面设有齿牙；

所述后端可移动测试平台包括后底板12、后挡板14、护翼模块13，所述后底板12的底部设有四个滚轮10，所述后底板12的端两侧设有侧槽11，连接板安装在侧槽11内，后底板的侧槽11外设有位移计二9，连接板的上的齿牙与位移计二9内的齿轮5.5啮合连接，实现前底板8与后底板12的活动连接，当下肢长度不同的测试者进行测量时，两脚蹬脚蹬箱6并使腿伸直的过程中，臀部带动后端可移动测试平台向后移动，在滚轮10、连接板与侧槽11的配合下能够定向向后做无偏移移动，同时前后底板间的拉簧17产生拉伸形变，当测试结束、测试者离开后，拉簧17恢复形变使前后底板12复位；所述后底板12与前底板8相对的一端垂直设有后挡板14，后挡板14上边缘中间设有缺口，齿条二16通过固位滑轮组4安装在后挡板14的缺口处，齿条二16与后底板12同侧的一端通过铰接支架13.1与护翼模块13的中轴13.2相连接，齿条二16的另一端垂直连接限位板15，防止齿条二16因操作不慎导致在固位滑轮组4处脱落，齿条二16的齿牙与位移计三18内的齿轮5.5啮合连接，当测试者在准备阶段时：其背部需要后依直至与腿部垂直，齿条二16的运动会带动位移计三的齿轮5.5，向单片机输出脉冲，通过实时读取齿条二16的相对位移并与参考值a(齿条二16由自然位置向后运动到极限位置时的相对位移，在设备调试时可确定该值并写入单片机flash内)相比较，检测测试者上体是否垂直，当测试者在测量阶段时：由于位移计三内部的卷簧5.4处于压缩状态，在测试者倾斜背部时，护翼会紧贴测试者运动，同时可以读出这一过程内，齿条相对位移计三的相对位移，通过单片机可换算出倾斜角，实现对腰部柔韧性的测量。

进一步，所述前推板2设为H型，一方面是为了使测试者双臂能平行伸直且与肩同宽，另一方面，在测试过程中，手指尖可相对前推板上下滑动从而保证手臂与地面始终水平。

进一步，所述滑轮组包括L型板、上滑轮、下滑轮，所述上滑轮、下滑轮通过轴安装在L型板的立板上，上滑轮和下滑轮相互平行设置，齿轮一、齿轮二分别穿过上滑轮和下滑轮之间的空隙，实现限位作用，并能保证齿条一、齿条二的前后运动。

进一步，所述位移计一5、位移计二9、位移计三18的原理与机械结构一致，包括带缺口的柱形外壳5.3、转轴5.1、轴承5.2、卷簧5.4、齿轮5.5、旋转编码器5.6，其中旋转编码器5.6固定于带缺口的柱形外壳5.3的底部，旋转编码器5.6的转子与转轴5.1的一端相连，转轴5.1的另一端通过轴承5.2安装在柱形外壳5.3的顶部，所述转轴5.1上设有齿轮5.5、卷簧5.4，卷簧5.4的另一端与柱形外壳5.3内壁相连接，齿轮5.5通过柱形外壳5.3的缺口实现与齿条一3、连接板的上的齿牙、齿条二16的啮合连接，所述旋转编码器5.6与单片机相连。

进一步，所述单片机分别与蜂鸣器、显示模块电连接。

进一步，所述护翼模块13由包括两块护板13.3、带铰接支架的中轴13.2、两个扭簧13.6、两组销接部件13.7组成，带铰接支架13.1的中轴与齿条二16的铰接在一起，当测试者背部倾斜时，铰接可以实现护翼模块13始终与背部贴合，从而增大舒适度与测量精度，所述护板13.3通过销接部件对称设在中轴两侧，护板13.3设为符合人体工学设计的弧形护板，两个扭簧13.6套在中轴上，扭簧13.6的两端通过铆钉13.4分别固定在两个护板13.3上，当背部形态不同的测试者进行测量时，护翼模块13两个护板13.3在贴紧其背部时会时扭簧13.6形变，有利于在两侧加固贴合程度且方便复位。

工作时，分为两个阶段:准备阶段和测试阶段。

准备阶段：测试者两脚蹬脚蹬箱6，带动后端可移动测试平台向后移动直至腿部甚至，背部向后移动直至完全与护翼模块13贴合(即与腿垂直)，手指尖推动前推板2直至双臂平行与肩同宽且与地面水平，就绪后读取位移计三的相对位移检测是否背部垂直，位移计一5与自然状态下的相对位移x1以及位移计二9与自然状态下的相对位移x2，通过单片机计算出上肢近似长度b和下肢近似长度c，计算过程如下：

b＝L₁+L₂-L₃+x₂

c＝L₁+L₂+x₂-(L₄–x₁)

L₁——前底板的长度

L₂——后底板的长度

L₃——脚蹬箱的长度

L₄——自然状态下，齿条一的前推板2到固位滑轮组4的距离，调试时，可以将前推板2向前推至极限位置，由单片机清空相应的计数器，释放前推板2，再次读取计数器的值即可确定。

并将相应数据及有关提示的字符传送给显示模块，详实内容见程序流程图。

测试阶段：清空单片机内部各相应的计数器，测试者前倾身体并推动前推板2直至测试者的极限。单片机读取位移计一的相对位移的峰值x3和位移计三的相对位移的峰值x4。单片机通过检测位移计二9是否有脉冲来判断编码器是否反转，如果反转说明测试者腿部弯曲、作弊，单片机将该信息传送给显示模块，并向蜂鸣器输出PWM波(占空比80％，蜂鸣器会产生较刺耳的声音)，裁判员按下停止按键，警报结束，测试者需要重新伸直腿部并继续开始新的一次测量。如果期间选手没有作弊并达到了身体前屈的极限位置，裁判员及时按下停止按键单片机向蜂鸣器传送第二类PWM波(占空比30％，蜂鸣器声音较悦耳)，测试顺利结束并获得前推进距离d与背部倾斜角f。计算如下：

d＝x3

f＝arctan(sqrt((L5)^2+(x4)^2))

L5——后端可移动测试平台的滑轮组与后底板的垂直距离

将相应数据及有关提示的字符传送给显示模块并保存全部数据(详实内容见程序流程图)，裁判按下开始开关，蜂鸣器停止声音，开始新的一次测量。

本实用新型不局限于所述实施方式，任何人应得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (5)

1.一种多功能坐位体前屈测试设备,其特征在于：包括前端固定测试平台、后端可移动测试平台以及一组对称分布的拉簧，所述前端固定测试平台包括前挡板、前推板、前底板、齿条一，所述前底板底部均匀设有四个支撑柱，前底板的一侧垂直设有前挡板，前挡板与前底板连接处设有脚蹬箱，前挡板的上侧边中间设有缺口，齿条一通过固位滑轮组安装在前挡板的缺口处，齿条一与前底板同侧的一端设有前推板，齿条一的齿牙与位移计一内的齿轮啮合连接，所述前底板一端两侧设有连接板，连接板的外侧面设有齿牙；

所述后端可移动测试平台包括后底板、后挡板、护翼模块，所述后底板的底部设有四个滚轮，所述后底板的端两侧设有侧槽，连接板安装在侧槽内，后底板的侧槽外设有位移计二，连接板的上的齿牙与位移计二内的齿轮啮合连接，所述后底板与前底板相对的一端垂直设有后挡板，后挡板上边缘中间设有缺口，齿条二通过固位滑轮组安装在后挡板的缺口处，齿条二与后底板同侧的一端通过铰接支架与护翼模块的中轴相连接，齿条二的另一端垂直连接限位板，齿条二的齿牙与位移计三内的齿轮啮合连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能坐位体前屈测试设备,其特征在于：所述前推板设为H型。

3.根据权利要求1所述的一种多功能坐位体前屈测试设备,其特征在于：所述滑轮组包括L型板、上滑轮、下滑轮，所述上滑轮下滑轮通过轴安装在L型板的立板上，齿轮一、齿轮二分别穿过其对应的滑轮组的上滑轮和下滑轮，实现固定作用。

4.根据权利要求1所述的一种多功能坐位体前屈测试设备,其特征在于：所述位移计一、位移计二、位移计三的原理与机械结构一致，包括带缺口的柱形外壳、转轴、轴承、卷簧、齿轮、旋转编码器，其中旋转编码器固定于带缺口的柱形外壳的底部，旋转编码器的转子与转轴的一端相连，转轴的另一端通过轴承安装在柱形外壳的顶部，所述转轴上设有齿轮、卷簧，卷簧的另一端与柱形外壳内壁相连接，齿轮通过柱形外壳的缺口实现与齿条一、连接板的上的齿牙、齿条二的啮合连接，所述旋转编码器与单片机相连。

5.根据权利要求1所述的一种多功能坐位体前屈测试设备,其特征在于：所述护翼模块由包括两块护板、带铰接支架的中轴、两个扭簧、两组销接部件组成，带铰接支架的中轴与齿条二的铰接在一起，所述护板通过销接部件对称设在中轴两侧，护板设为符合人体工学设计的弧形护板，两个扭簧套在中轴上，扭簧的两端通过铆钉分别固定在两个护板上。