CN211095752U

CN211095752U - 一种智能化下肢拉伸仪

Info

Publication number: CN211095752U
Application number: CN201920814831.0U
Authority: CN
Inventors: 吴金鹏; 崔峰; 孙文彬; 岳萍
Original assignee: Institute of Biomedical Engineering of CAMS and PUMC
Current assignee: Institute of Biomedical Engineering of CAMS and PUMC
Priority date: 2019-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-07-28
Anticipated expiration: 2029-05-31

Abstract

本实用新型公开了一种智能化下肢拉伸仪，由固定装置，控制系统，安全系统，无线通信模块和状态显示模块五部分组成；固定装置包括防护外壳，防护外壳底部四个角分别设置有可移动万向脚轮，防护外壳上设置有脚踏板，脚踏板两侧分别设置有左右外侧护板、左右内侧护板，脚踏板后方设有防滑踏板，脚踏板前方设有安全扶手；控制系统包括微控制系统、脚踏板下方设置的前后旋转轴、左右旋转轴以及左右运动伺服电机和前后运动伺服电机。本实用新型对下肢多关节拉伸角度可实现精准控制、精准测量、精细调节，为拉伸训练的科学研究、科学训练提供设备支持，对于各竞技项目拉伸训练的科学化、大众健身拉伸训练的规范化具有重要的意义。

Description

一种智能化下肢拉伸仪

技术领域

本实用新型涉及下肢拉伸仪器,尤其涉及一种智能化下肢拉伸仪。

背景技术

拉伸训练是体育训练的重要手段之一，是指以扩大关节活动度等方式对某一肌肉、肌群或部位进行延长的训练。传统上拉伸训练被认为主要用于身体柔韧素质训练，可以有效提高肌肉弹性和预防运动损伤，甚至有利于提高运动成绩。近年来随着拉伸训练研究的不断深入，拉伸对于力量素质、平衡能力、协调能力的训练价值以及多系统的健身康复效果获得了一系列新的科学依据，并在多个球类、田径等竞技运动项目中得到初步应用，拉伸训练在竞技体育和大众健身中的多方面应用价值逐渐得到重视，成为国内外训练学研究的新热点。

下肢拉伸训练是人体拉伸训练的重要组成部分。由于下肢包括人体腹部以下的所有人体结构，尤其是由臀部、股部、膝部、小腿部和足部组成的力学结构，在各类体育运动的技术动作中发挥着关键性的支撑作用，因而下肢开展拉伸训练几乎受到了所有运动项目的重视。一是体操、跨栏、武术、跆拳道等对下肢柔韧性要求较高的项目，大都形成了专项的下肢拉伸训练方法；二是近年来随着健美操、瑜伽等大众健身体育的普遍开展，下肢拉伸训练也在大众健身中发挥了重要作用。三是康复治疗，在人类寿命得到延长，也使了老年人的骨骼更容易出现各种损伤。同时，交通事故以及天生畸形的存在，也使得下肢的康复训练更加重要。因此，可以认为下肢拉伸训练是几乎所有运动项目的基础性训练方法，在竞技体育、大众健身以及康复治疗中都具有重要的应用价值。

目前在专业队训练中，拉伸器材主要为把杆，这种器材应用历史久、使用范围广，是武术、体操等项目的必备器材。但其不足也显而易见：把杆虽能实现一定范围的升降，但仅适用于集体训练，对个体拉伸训练缺乏针对性；把杆仅有升降功能，不能直接反映髋关节拉伸效果，在训练中具有盲目性；受把杆最大高度限制，远远不能适应髋关节大角度训练，造成把杆训练的低效或弃用；把杆仅能完成一侧腿的远端固定拉伸，对两侧下肢的拉伸角度缺乏精确控制和测量。此外，也有一些项目包括大众健身项目中，采用了肋木进行下肢远端固定拉伸训练，尽管对拉伸高度可以实现更多调节，但拉伸关节的精确控制、精确计量等方面仍难以实现。

近年来，随着大众健身事业的蓬勃发展，下肢拉伸训练在群众体育中得到更广泛重视和开展。一些简易拉伸训练装置应运而生，如劈叉器、劈腿训练器、拉筋板等，这些装置一般采用简单的机械结构，通过肢体远端固定实现下肢拉伸训练，但都缺乏对拉伸过程中的角度测量、风险监护，更谈不上智能化训练。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种智能化下肢拉伸仪，解决现有技术中下肢拉伸器机械结构简单，拉伸训练过程中的角度测量、风险监护不足的问题。

本实用新型的技术方案为：

一种智能化下肢拉伸仪，由固定装置，控制系统，安全系统，无线通信模块和状态显示模块五部分组成；固定装置包括防护外壳，防护外壳底部四个角分别设置有可移动万向脚轮，防护外壳上设置有脚踏板，脚踏板两侧分别设置有左右外侧护板、左右内侧护板，脚踏板后方设有防滑踏板，脚踏板前方设有安全扶手；控制系统包括微控制系统、脚踏板下方设置的前后旋转轴、左右旋转轴以及左右运动伺服电机和前后运动伺服电机，微控制系统通过设置的控制信息分别控制左右运动伺服电机和前后运动伺服电机通过左右旋转轴和前后旋转轴带动脚踏板左右前后运动。

所述安全防护系统包括限位开关和扭矩传感器，脚踏板前后侧安装有前后运动限位开关，脚踏板两侧安装有左右旋转限位开关，扭矩传感器置于伺服电机与减速器之间，减速器与伺服电机为装配一体，通过键连接传递扭矩。

所述无线通信模块包括蓝牙模块和智能手机APP模块。

所述状态显示模块包括设置于安全扶手上的智能显示屏以及智能手机APP。

所述脚踏板上设置有尼龙材质绑带。

与已有技术相比，本实用新型的有益效果体现在：

本实用新型可通过双脚任意角度的压脚(踝关节内收/外展、内翻/外翻、背伸/趾屈)，实现双脚连续的前后运动、左右旋转，下肢肌肉拉伸；可实现双脚运动的智能化控制，各个运动方向可以单独控制，同时采集运动参数。对下肢多关节拉伸角度可实现精准控制、精准测量、精细调节，为拉伸训练的科学研究、科学训练提供设备支持，对于各竞技项目拉伸训练的科学化、大众健身拉伸训练的规范化具有重要的意义。

附图说明

图1为本实用新型智能化下肢拉伸仪主视图；

图2为本实用新型智能化下肢拉伸仪后视图；

图3为本实用新型智能化下肢拉伸仪俯视图；

图4是本实用新型智能化下肢拉伸仪的控制系统图；

其中：1-可移动万向脚轮；2-防护外壳；3-左右外侧护板；4-左右内侧护板；5-防滑踏板；6-脚踏板；7-安全扶手；8-智能显示屏；9-左右运动伺服电机；10-前后运动伺服电机；11-前后旋转轴；12-左右旋转轴；13-前后运动限位开关；14-左右旋转限位开关。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型技术方案进行详细描述。

如图1-3所示，本实用新型智能化下肢拉伸仪，由五部分组成，分别是固定装置，控制系统，安全系统，无线通信模块和状态显示模块。

固定装置包括防护外壳2，防护外壳2底部四个角分别设置有可移动万向脚轮1，防护外壳2上设置有脚踏板6，脚踏板6两侧分别设置有左右外侧护板3、左右内侧护板4，脚踏板6后方设有防滑踏板5，脚踏板6前方设有安全扶7手；控制系统包括微控制系统、脚踏板6下方设置的前后旋转轴11、左右旋转轴12以及左右运动伺服电机9和前后运动伺服电机10，微控制系统通过设置的控制信息分别控制左右运动伺服电机9和前后运动伺服电机10通过左右旋转轴12和前后旋转轴11带动脚踏板6左右前后运动。无线通信模块主要是包括蓝牙模块和智能手机APP模块。状态显示模块主要由USART HML智能显示屏8完成，智能手机APP辅助完成。

固定装置模块主要是给使用者一个安全便捷的使用空间，使使用者能够方便、安全的站在脚踏板上进行训练。脚踏板6上设置有尼龙材质绑带，将双脚固定于脚踏板上。所述控制系统主要是控制脚踏板的运动。人机交互界面可由状态显示屏或者智能手机APP完成，用于设置脚踏板6的运动方式并实时显示运动状态的数据，运动方式主要是通过前后左右四个方向、速度、偏转距离、时间、频率的调整来实现。数据包括旋转的角度，训练持续的时间以及各个关节承受的压力，另采用GY-25倾角传感器模块和GLS-B30激光测距传感器在拉伸训练中的每个关节实施矢状面、水平面二个平面的关节角度测量。

微控制器选用ARM，按照人机交互界面设置的控制信息，分别控制两个左右运动伺服电机9和两个前后运动伺服电机10，通过旋转轴带动左右脚踏板进行前后、左右运动、终止和复位，并控制电机的使能使其能够实现精准控制。安全防护系统主要由限位开关和扭矩传感器构成，脚踏板6前后侧安装有前后运动限位开关，为机械限位，前后各一个，脚踏板两侧安装有左右旋转限位开关用于检测器运行状态，若运动状态超出设定的阈值，启动使能端使电机停止运动。扭矩传感器置于伺服电机与减速器之间，减速器与伺服电机为装配一体，通过键连接传递扭矩，实时监测器扭转力矩变化，若扭转力矩超出设定的阈值，启动使能端使电机停止运动。无线通信模块由蓝牙模块完成，拉伸负荷信息经由蓝牙模块发射脉冲信号传输至显示装置。状态显示模块主要来显示训练过程中的相关参数，使使用者能够直观的了解到目前的训练状态。

使用流程：

接通电源后，使用者站到脚踏板6上，手扶安全扶手7，在人机交互界面设置运动模式，可选择手动或自动。

选择自动模式，左右脚踏板根据预设参数开始运动，带动使用者进行运动，并实时检测使用者各部位的受力情况和各个关节的偏转角度，保证运动处于一个安全可控的范围之内。脚踏板在达到预设位置后停留一段时间来对使用者进行拉伸，将使用者设置的拉伸时间作为一个周期，重复以上过程。并设定整个运动过程的训练时间，防止时间过长对使用者造成损伤。训练结束后点击复位，左右脚踏板慢慢恢复至初始状态。在电机工作的过程中，扭矩传感器和限位开关实时监测，确保系统在安全范围内运行，若二者中任一超出阈值，则启动刹车系统暂停运行并发出警报声。

选择手动模式，使用者在人机交互界面手动调整训练所需的角度和高度条件，当训练者选定好之后脚踏板将保持不动来对使用进行拉伸训练。无论是手动还是自动，都设置复位功能，使用者无论在什么时候都可以选择复位功能使拉伸仪回到最初的状态。在电机工作的过程中，扭矩传感器和限位开关实时监测，确保系统在安全范围内运行，若二者中任一超出阈值，则启动刹车系统暂停运行并发出警报声。

以上结合附图详细描述了本实用新型实施例的可选实施方式，但是，本实用新型实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型实施例的技术构思范围内，可以对本实用新型实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型实施例的保护范围。

Claims

1.一种智能化下肢拉伸仪，其特征在于，由固定装置，控制系统，安全系统，无线通信模块和状态显示模块五部分组成；固定装置包括防护外壳，防护外壳底部四个角分别设置有可移动万向脚轮，防护外壳上设置有脚踏板，脚踏板两侧分别设置有左右外侧护板、左右内侧护板，脚踏板后方设有防滑踏板，脚踏板前方设有安全扶手；控制系统包括微控制系统、脚踏板下方设置的前后旋转轴、左右旋转轴以及左右运动伺服电机和前后运动伺服电机，微控制系统通过设置的控制信息分别控制左右运动伺服电机和前后运动伺服电机通过左右旋转轴和前后旋转轴带动脚踏板左右前后运动。

2.根据权利要求1所述的智能化下肢拉伸仪，其特征在于，所述安全系统包括限位开关和扭矩传感器，脚踏板前后侧安装有前后运动限位开关，脚踏板两侧安装有左右旋转限位开关，扭矩传感器置于伺服电机与减速器之间，减速器与伺服电机为装配一体，通过键连接传递扭矩。

3.根据权利要求1所述的智能化下肢拉伸仪，其特征在于，所述无线通信模块包括蓝牙模块和智能手机APP模块。

4.根据权利要求1所述的智能化下肢拉伸仪，其特征在于，所述状态显示模块包括设置于安全扶手上的智能显示屏以及智能手机APP。

5.根据权利要求1所述的智能化下肢拉伸仪，其特征在于，所述脚踏板上设置有尼龙材质绑带。