CN103657042B - 超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置 - Google Patents

Abstract

超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，它涉及一种力量训练及信息反馈监控装置。本发明为解决目前没有转体核心稳定力量训练和实现肌肉"超等长收缩"训练装置，更无法量化监控运动参数问题。平衡座的弧面与底座之间转动连接，底盘固定在平衡座的上端面上，踏板与底盘之间通过竖直设置的转动轴连接，转动轴的上端与踏板的下端面固定连接，转动轴的下端与底盘之间可转动连接，轴套套装在踏板下端的转动轴上，旋转阻力器安装在转动轴与轴套之间，转动架的下端与轴套的外端面固定连接，转动架的上端设置有两个转动把手；两个测距传感器的信号输出端分别连接控制电路的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端。本发明用于转体力量训练。

Description

超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置

技术领域

本发明及一种人体体能力量训练及监控装置，具体涉及一种超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置。

背景技术

核心力量的训练主要作用在于稳定运动员的脊柱、骨盆，保持正确的身体姿势，稳定重心，提高身体的控制力和平衡能力，提高运动时由核心肌群向四肢及其他肌群的能量输出。

核心力量强调动作的发力应依靠身体的中心，肢体末端的用力以躯干和腰的发力为起点，能够延长力臂，增大力矩，获得更大的力量，运动员在运动时，腰至髋部的位置是整个身体的中心地带，对全身的运动起着纽带的作用。核心力量越发达的运动员，其在做动作时就会越协调，运动效果就越好，核心力量练习强调的是在不平衡的条件下进行的抗阻练习，可以使更多的小肌肉群特别是关节周围的辅助肌参加运动，提高运动员在运动中稳定关节和控制重心的能力。

下固定转体核心力量训练是指：当运动员做转体动作时是在下身固定的情况下，即腰、腹、髋部肌肉群在下端固定，完成转体动作。

现代高水平科学化训练讲究融入接近专项动作的力量练习手段，即经过优化设计的专项力量训练装置并结合最新训练热点-核心力量训练，利用运动员运动信息对运动员动作技术过程进行监控，进而提高运动员的体能，超等长收缩是指肌肉先做离心式拉长，继而做向心式收缩的一种复合式收缩形式，动作转换快。弹性能量的产生、储存以及再利用过程和中枢神经的反射性调节作用是肌肉"超等长收缩"具有既经济，效率又高特点的主要原因。在转体训练过程中，也可以应用上述肌肉"超等长收缩"原理来进行训练，目前，没有专门的转体核心力量训练和实现肌肉"超等长收缩"的训练装置，更无法信息反馈。

发明内容

本发明为解决目前没有专门的转体核心稳定力量训练和实现肌肉"超等长收缩"的训练装置，更无法信息反馈的问题，进而提供一种超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置包括底座、底盘、平衡座、转动架、固定轴、轴套、旋转阻力器、踏板、转动拉伸单元、信息反馈组件和两个压力传感器，底座上设有第一凹槽，所述平衡座的底面是半径为R的弧面，平衡座的弧面与底座之间转动连接，底盘固定在平衡座的上端面上，踏板设置在底盘的正上方，踏板与底盘之间通过竖直设置的固定轴连接，且固定轴的上端与踏板的下端面活动连接，固定轴的下端与底盘之间固定连接，轴套套装在踏板下端的固定轴上，旋转阻力器安装在固定轴与轴套之间，转动架的下端与轴套的外端面固定连接，转动架的上端设置有两个转动把手，每个转动把手上设置有一个压力传感器；

所述信息反馈组件包括扭力反馈单元、两个测距传感器、控制电路和显示器，两个测距传感器分别位于平衡座的弧面的两侧；两个测距传感器的信号输出端分别连接控制电路的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述控制电路的显示驱动信号输出端连接显示器的信号输入端；所述踏板的底端面上设有第二凹槽，控制电路设置在踏板的第二凹槽内；

所述控制电路内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括如下单元：

数据采集单元，用于每间隔采样时间均同时采集第一距离信号输入端输入的第一距离信号和第二距离信号输入端输入的第二距离信号；

比较单元，用接收到的第一距离信号减去第二距离信号，获得信号差；

显示单元，用于将信号差转换成数字信息或图形信息发送给显示器；

所述扭力反馈单元包括扭力传感器、扭力放大器和电压驱动显示器，扭力传感器、扭力放大器和电压驱动显示器依次串联；

转动拉伸单元包括电机、主动齿轮、从动齿轮、电机升降装置、两个限位销和两个限位开关，两个限位销固定安装在踏板的下端面上，两个限位销关于固定轴左右对称设置，两个限位销限定转动架的最大转动角度为190°，每个限位销上设置有一个限位开关，电机通过电机升降装置设置在底盘上，主动齿轮固定安装在电机的输出轴上，从动齿轮固套在轴套上，从动齿轮与主动齿轮相啮合。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1.本发明的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置能够使运动员为克服不稳定状态并保持正确的用力姿势，需要通过腰、骨盆、髋关节及下肢配合，调动募集激活更多的核心部位的肌肉纤维参与稳定身体平衡及动作的发力；

2.本发明在训练过程中，压力传感器可以显示力-速度曲线，对整个动作过程实时量化监控；能够实时显示运动员训练时平衡状态，量化并监控了运动参数，进而让运动员获知其训练的状态，进而实时调整其姿态，有利于提高运动员训练效果；

3.本发明量化信息通过串行通信端口或无线通信电路发送给远距离的计算机等信息读取识别，进而可以用于分析运动员的训练状态；

4.本发明结构简单，便于生产制造；

5.本发明的旋转阻力器能够随时测量运动员站在踏板上进行转体时，转动轴与轴套之间的阻力，可以获知运动员克服阻力的大小，扭力反馈单元能够测量运动员转体时用力的速度曲线，进而对运动员的运动技术过程实时有效监控，进而为教练提供指导依据；

6.为了增加训练难度和训练效果,本发明通过电机、主动齿轮、从动齿轮、限位销和多个限位开关的相互配合，对人体腰、髋部肌肉进行适度的离心拉长，实现肌肉"超等长收缩"的训练。

附图说明

图1是本发明的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置的整体结构主视图，图2是图1的左视图，图3是具体实施方式中底盘和平衡座的仰视图，图4是信息反馈组件中扭力反馈单元的电气部分原理图；图5是信息反馈组件除扭力反馈单元以外的电气部分原理图；图6是信息反馈组件中带有控制电路具体结构的电气部分原理图；图7是具体实施方式一中踏板的主视图；图8是具体实施方式一中踏板的仰视图。

具体实施方式。

具体实施方式一：结合图1-图8说明，本实施方式的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置包括底座8、底盘1、平衡座2、转动架5、固定轴15、轴套16、旋转阻力器17、踏板18、转动拉伸单元、信息反馈组件和两个压力传感器20，底座8上设有第一凹槽8-1，所述平衡座2的底面是半径为R的弧面，平衡座2的弧面与底座8之间转动连接，底盘1固定在平衡座2的上端面上，踏板18设置在底盘1的正上方，踏板18与底盘1之间通过竖直设置的固定轴15连接，且固定轴15的上端与踏板18的下端面活动连接，固定轴15的下端与底盘1之间固定连接，轴套16套装在踏板18下端的固定轴15上，旋转阻力器17安装在固定轴15与轴套16之间，转动架5的下端与轴套16的外端面固定连接，转动架5的上端设置有两个转动把手5-1，每个转动把手5-1上设置有一个压力传感器20；

所述信息反馈组件包括扭力反馈单元、两个测距传感器3、控制电路4和显示器6，两个测距传感器3分别位于平衡座2的弧面的两侧；两个测距传感器3的信号输出端分别连接控制电路4的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述控制电路4的显示驱动信号输出端连接显示器6的信号输入端；所述踏板18的底端面上设有第二凹槽，控制电路4设置在踏板18的第二凹槽内；

所述控制电路4内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括如下单元：

数据采集单元，用于每间隔采样时间均同时采集第一距离信号输入端输入的第一距离信号和第二距离信号输入端输入的第二距离信号；

比较单元，用接收到的第一距离信号减去第二距离信号，获得信号差；

显示单元，用于将信号差转换成数字信息或图形信息发送给显示器；

所述扭力反馈单元包括扭力传感器20、扭力放大器21和电压驱动显示器22，扭力传感器20、扭力放大器21和电压驱动显示器22依次串联；

转动拉伸单元包括电机31、主动齿轮32、从动齿轮33、电机升降装置36、两个限位销34和两个限位开关35，两个限位销34固定安装在踏板18的下端面上，两个限位销34关于固定轴15左右对称设置，两个限位销34限定转动架5的最大转动角度为190°，每个限位销34上设置有一个限位开关35，电机31通过电机升降装置36设置在底盘1上，主动齿轮32固定安装在电机31的输出轴上，从动齿轮33固套在轴套16上，从动齿轮33与主动齿轮32相啮合。

本实施方式中，测距传感器输出的为数字信号。

所述采样时间为0.5秒至3秒之间的任意时间参数。

本实施方式所述的有信息反馈功能的平衡训练装置在实际应用时，将平衡座2置于平整的区域中，运动员双脚站立在踏板1上，训练开始后，当踏板1发生倾斜时，两个测距传感器3输出的信号不同，控制电路通过采集和对比两个距离信号获得踏板的倾斜度，并将该倾斜度以数字或图形的方式通过显示器显示输出。

当以数字形式显示时，可以显示带有正负号的信号差值，数字越大表示倾斜度越大。

当以图形的形式显示时，可以显示平衡训练装置的整体图像，然后根据倾斜度显示所述平衡训练装置的倾斜状态。还可以通过简易的图像，例如仅仅显示踏板的平衡状态。

当运动员站在踏板18上进行转体训练时，设：起始转动架5指向A点即正前方位进行转体练习，当转动架5逆时针转动，指向D方位，此位置接近腰部转体生理极限，此时开启电机升降装置36驱动控制电机31向上运动，从而使主动齿轮32与从动齿轮33啮合，同时开启电机31，从动齿轮33带动主动齿轮32转动，当转动架5转动超过D方位5°时，转动架5的下端碰触D方位限位销34上的限位开关35，通过D方位限位销34上的限位开关35控制电机31停止，利用电机升降装置36驱动控制电机31向下运动，从而使主动齿轮32与从动齿轮33脱离；同理向相反的方向转动，如此往复，实现超等长转体核心力量练习。

本实施方式的踏板18上设有一个标示箭头，同时以环形阵列的方式设有A、B、C和D四个标示，用于运动员了解转体的角度。

具体实施方式二：结合图1和图2说明，本实施方式所述转动架5包括水平上支架5-2、竖直支架5-3和水平下支架，水平下支架的一端固定在轴套16的外端面上，水平下支架的另一端与竖直支架5-3的下端固定连接，水平上支架5-2的中部与竖直支架5-3的上端固定连接，水平上支架5-2的两端各设置有一个转动把手5-1。如此设计，便于运动员训练时安全的站在踏板18上，为运动员提供方便，并且在转动时随着运动员的转体力量转动。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式水平上支架5-2为圆弧形支架。如此设计，方便运动员抓握两个转动把手5-1。其它组成和连接关系与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的第一凹槽8-1的底面为弧面，且该弧面的半径大于平衡座2的半径，该弧面的弦高为平衡座2的高度的0.2至0.6之间。如此设置，更容易保证平衡座2位于凹槽81的中间位置，使得其左右摆动幅度相同。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图2说明本实施方式，本实施方式的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置还包括两个限位装置10，两个限位装置10对称设置在底座8上，每个限位装置10包括一根滑轨、一根顶柱14、一根挡杆13和多对限位挡块12；所述滑轨与底座的上表面固定连接；所述顶柱14固定在滑轨的滑块上；在滑轨的两侧沿其滑动方向等间距设置有多对限位挡块12，每对限位挡块12上均设置有挡杆固定槽，所述挡杆固定槽用于放置挡杆13。如此设置，本实施方式中的限位装置10采用滑道的方式实现间距的调整，通过在滑道侧面设置限位挡块实现固定位置的作用，操作方便、快捷，并且使得限位装置10的高度保持不变，更能保证在每个档位所限定的踏板18能够左右摆动的最大角度的一致性；同时，设置两个限位装置10，便于初学者练习转体时，平衡座2的摆动幅度适宜。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置还包括双脚限位凸起19，所述双脚限位凸起19设置在踏板18上。如此设置，便于运动员使用。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或五相同。

具体实施方式七：结合图6说明本实施方式，本实施方式的控制电路4包括两个信号调理电路41、A/D转换电路42和控制器43；所述控制模块嵌入在控制器43内，所述两个信号调理电路41的信号输入端分别是控制电路4的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述两个信号调理电路41的信号输出端分别连接A/D转换电路42的两个模拟信号输入端，所述A/D转换电路42的数字信号输出端连接控制器43的信号采集信号输入端，所述控制器43的A/D转换控制信号输出端连接A/D转换电路42的转换控制信号输入端，所述控制器的显示驱动信号输出端连接显示器6的信号输入端。如此设置，本实施方式中，两个测距传感器输出的为模拟信号，该模拟信号通过信号调理电路处理之后发送给A/D转换电路，该A/D转换电路将模拟信号转换成数字信号之后发送给控制器。本实施方式中的控制器43可以采用单片机实现。信息反馈更加及时准确。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置还包括键盘，所述键盘的信号输出端连接控制电路4的键盘信号输入端；所述控制模块还包括如下单元：

按键信息采集单元，用于接收键盘输入的按键信息；

按键信息解码单元，用于判断获得按键信息的内容，当按键信息为采样时间信息时，将该采样时间信息作为采样时间信息；当按键信息为输出数字显示信息时，发送数字显示命令给显示单元；当按键信息为图像显示信息时，发送图形显示命令给显示单元；

显示单元，根据接收到的命令发送相应的显示信息给显示器6。

如此设置，便于运动员使用。其它组成和连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图6说明本实施方式，本实施方式的控制电路4还包括两个调零电路44，所述两个调零电路44分别与两个信号调理电路41相对应，每个调零电路44的信号输出端连接一个信号调理电路41的调零信号输入端。如此设置，本实施方式中增加了键盘，能够实现对参数的设置，例如可以设置采样间隔的采样时间，或者设定显示信号的种类是数字还是图形等等。其它组成和连接关系与具体实施方式七或八相同。

工作原理：

运动员为克服不稳定状态并保持正确的用力姿势，需要通过腰、骨盆、髋关节以及下肢配合，调动募集激活更多的核心部位的肌肉纤维参与与稳定身体平衡及动作的发力；

进行超等长下固定转体核心力量训练及量化监控时，运动员站在处于不稳定状态下的带有量化监控功能的下固定转体核心力量训练装置上，并结合优化设计的接近投掷、摔跤、篮球等专项力量的特点，用手握住转动把手5-1上的压力传感器20，并调整旋转阻力器17的阻力，然后进行转体练习，运动员在转体时，平衡座2在第一凹槽8-1内摆动；此时信息反馈监控组件开始工作，可以测得运动员的摆动幅度进行信息的量化处理，可以测得运动员运动时身体的平衡状态并量化监控，压力传感器可以显示力-速度曲线，对整个动作过程实时信息反馈监控；

下固定转体时，设：起始转动架5指向A点即正前方位进行转体练习，当转动架5逆时针转动，指向D方位，此位置接近腰部转体生理极限，此时开启电机升降装置36驱动控制电机31向上运动，从而使主动齿轮32与从动齿轮33啮合，同时开启电机31，从动齿轮33带动主动齿轮32转动，当转动架5转动超过D方位5°时，转动架5的下端碰触D方位限位销34上的限位开关35，通过D方位限位销34上的限位开关35控制电机31停止，利用电机升降装置36驱动控制电机31向下运动，从而使主动齿轮32与从动齿轮33脱离；同理向相反的方向转动，如此往复，实现超等长转体核心力量练习。

Claims (9)

1.一种超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：它包括底座(8)、底盘(1)、平衡座(2)、转动架(5)、固定轴(15)、轴套(16)、旋转阻力器(17)、踏板(18)、转动拉伸单元、信息反馈组件和两个压力传感器(20)，底座(8)上设有第一凹槽(8-1)，所述平衡座(2)的底面是半径为R的弧面，平衡座(2)的弧面与底座(8)之间转动连接，底盘(1)固定在平衡座(2)的上端面上，踏板(18)设置在底盘(1)的正上方，踏板(18)与底盘(1)之间通过竖直设置的固定轴(15)连接，且固定轴(15)的上端与踏板(18)的下端面固定连接，固定轴(15)的下端与底盘(1)之间固定连接，轴套(16)套装在踏板(18)下端的固定轴(15)上，旋转阻力器(17)安装在固定轴(15)与轴套(16)之间，转动架(5)的下端与轴套(16)的外端面固定连接，转动架(5)的上端设置有两个转动把手(5-1)，每个转动把手(5-1)上设置有一个压力传感器(20)；

所述信息反馈组件包括扭力反馈单元、两个测距传感器(3)、控制电路(4)和显示器(6)，两个测距传感器(3)分别位于平衡座(2)的弧面的两侧；两个测距传感器(3)的信号输出端分别连接控制电路(4)的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述控制电路(4)的显示驱动信号输出端连接显示器(6)的信号输入端；所述踏板(18)的底端面上设有第二凹槽，控制电路(4)设置在踏板(18)的第二凹槽内；

所述控制电路(4)内嵌入有软件实现的控制模块，所述控制模块包括如下单元：

数据采集单元，用于每间隔采样时间均同时采集第一距离信号输入端输入的第一距离信号和第二距离信号输入端输入的第二距离信号；

比较单元，用接收到的第一距离信号减去第二距离信号，获得信号差；

显示单元，用于将信号差转换成数字信息或图形信息发送给显示器；

所述扭力反馈单元包括扭力传感器(20)、扭力放大器(21)和电压驱动显示器(22)，扭力传感器(20)、扭力放大器(21)和电压驱动显示器(22)依次串联；

转动拉伸单元包括电机(31)、主动齿轮(32)、从动齿轮(33)、电机升降装置(36)、两个限位销(34)和两个限位开关(35)，两个限位销(34)固定安装在踏板(18)的下端面上，两个限位销(34)关于固定轴(15)左右对称设置，两个限位销(34)限定转动架(5)的最大转动角度为190°，每个限位销(34)上设置有一个限位开关(35)，电机(31)通过电机升降装置(36)设置在底盘(1)上，主动齿轮(32)固定安装在电机(31)的输出轴上，从动齿轮(33)固套在轴套(16)上，从动齿轮(33)与主动齿轮(32)相啮合。

2.根据权利要求1所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述转动架(5)包括水平上支架(5-2)、竖直支架(5-3)和水平下支架，水平下支架的一端固定在轴套(16)的外端面上，水平下支架的另一端与竖直支架(5-3)的下端固定连接，水平上支架(5-2)的中部与竖直支架(5-3)的上端固定连接，水平上支架(5-2)的两端各设置有一个转动把手(5-1)。

3.根据权利要求2所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：水平上支架(5-2)为圆弧形支架。

4.根据权利要求1、2或3所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述第一凹槽(8-1)的底面为弧面，且该弧面的半径大于平衡座(2)的半径，该弧面的弦高为平衡座(2)的高度的0.2至0.6之间。

5.根据权利要求4所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置还包括两个限位装置(10)，两个限位装置(10)对称设置在底座(8)上，每个限位装置(10)包括一根滑轨、一根顶柱(14)、一根挡杆(13)和多对限位挡块(12)；所述滑轨与底座的上表面固定连接；所述顶柱(14)固定在滑轨的滑块上；在滑轨的两侧沿其滑动方向等间距设置有多对限位挡块(12)，每对限位挡块(12)上均设置有挡杆固定槽，所述挡杆固定槽用于放置挡杆(13)。

6.根据权利要求1、2、3或5所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置还包括双脚限位凸起(19)，所述双脚限位凸起(19)设置在踏板(18)上。

7.根据权利要求6所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述控制电路(4)包括两个信号调理电路(41)、A/D转换电路(42)和控制器(43)；所述控制模块嵌入在控制器(43)内，所述两个信号调理电路(41)的信号输入端分别是控制电路(4)的第一距离信号输入端和第二距离信号输入端，所述两个信号调理电路(41)的信号输出端分别连接A/D转换电路(42)的两个模拟信号输入端，所述A/D转换电路(42)的数字信号输出端连接控制器(43)的信号采集信号输入端，所述控制器(43)的A/D转换控制信号输出端连接A/D转换电路(42)的转换控制信号输入端，所述控制器的显示驱动信号输出端连接显示器(6)的信号输入端。

8.根据权利要求7所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置还包括键盘，所述键盘的信号输出端连接控制电路(4)的键盘信号输入端；所述控制模块还包括如下单元：

按键信息采集单元，用于接收键盘输入的按键信息；

按键信息解码单元，用于判断获得按键信息的内容，当按键信息为采样时间信息时，将该采样时间信息作为采样时间信息；当按键信息为输出数字显示信息时，发送数字显示命令给显示单元；当按键信息为图像显示信息时，发送图形显示命令给显示单元；

显示单元，根据接收到的命令发送相应的显示信息给显示器(6)。

9.根据权利要求7或8所述的超等长下固定转体核心力量训练及信息反馈监控的装置，其特征在于：所述控制电路(4)还包括两个调零电路(44)，所述两个调零电路(44)分别与两个信号调理电路(41)相对应，每个调零电路(44)的信号输出端连接一个信号调理电路(41)的调零信号输入端。