專利名稱：等速肌力測試阻力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種阻力裝置，尤其涉及一種等速運(yùn)動(dòng)的阻力裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的體育訓(xùn)練、民用健身訓(xùn)練器械的阻力負(fù)荷大體可歸納為等張、等長、
等動(dòng)三種類型
1) 等張就是在訓(xùn)練過程中無論動(dòng)作過程中骨骼杠桿角度和肌肉纖維長度 如何變化，阻力負(fù)荷始終保持恒定，如重力砝碼式阻力裝置。使用這種阻力負(fù) 荷進(jìn)行練習(xí)稱為"動(dòng)力性練習(xí)"，對于提高絕對力量較為有效。
2) 等長就是無論負(fù)荷變化與否，骨骼杠桿角度和肌肉纖維長度始終保持 恒定。而在特定的負(fù)荷下保持靜止，也稱為靜止練習(xí)，對提高耐力有一定效果。
3) 等動(dòng)現(xiàn)代科學(xué)研究成果證明，提高肌肉力量的最有效途徑需要根據(jù)不 同肌群的負(fù)荷能力給予不同負(fù)荷，使其運(yùn)動(dòng)速度相對穩(wěn)定，且在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程 中所產(chǎn)生的阻力與作用的肌力成正比，使肌肉在運(yùn)動(dòng)過程中的任何一點(diǎn)都可以 釋放最大力量，在整個(gè)動(dòng)作范圍內(nèi)給予肌肉最大的阻力，能有效提高肌肉在各 種長度下的動(dòng)力性力量，從而取得最佳訓(xùn)練效果。同時(shí)由于這種特定的阻力裝 置是一種可變的阻力裝置，它所產(chǎn)生的阻力是可以跟隨不同個(gè)體或同一個(gè)個(gè)體 不同部位肌肉的收縮力的不同而變化。用力愈大，阻力愈大，用力變小(如骨 骼杠桿處于不利地位使不上勁或病痛失力時(shí))，阻力也變小，能有效避免超負(fù)荷 及重力砝碼所產(chǎn)生的慣性造成損傷。
上述三種類型雖然具有各自的優(yōu)點(diǎn)，但其應(yīng)用具有很大的局限性。隨著等 速技術(shù)的發(fā)展，等速運(yùn)動(dòng)器械已成為技術(shù)發(fā)展的趨勢，等速運(yùn)動(dòng)是指運(yùn)動(dòng)中， 運(yùn)動(dòng)速度恒定而阻力可變，運(yùn)動(dòng)中的速度預(yù)先在等速儀器上設(shè)定， 一旦運(yùn)動(dòng)速 度設(shè)定，不管受試者用多大的力量，肢體運(yùn)動(dòng)的速度都不會(huì)超過預(yù)先設(shè)定的速 度，受試者的主觀用力只能使肌肉張力增高、力矩輸出增加而不能產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的 力口速度的一種運(yùn)動(dòng)。
近年來相繼出現(xiàn)了氣動(dòng)原理、液壓裝置原理等諸多等速器械，但是都存在
3著價(jià)格昂貴、運(yùn)營成本極高、容易損壞、模擬性差等不可克服的致命缺陷，從 而嚴(yán)重制約了普及發(fā)展和市場推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種等速肌力測試阻力裝置，其 阻力變化柔和，能量轉(zhuǎn)換效率高。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案其包括月支體連動(dòng)桿，肢體連 動(dòng)桿上設(shè)置扭矩傳感器，肢體連動(dòng)桿與等速齒輪箱連接。
等速齒輪箱內(nèi)設(shè)有與肢體連動(dòng)桿共軸且固接的齒輪，齒輪的兩側(cè)分別設(shè)置 與之嚙合的兩個(gè)小齒輪，此兩個(gè)小齒輪大小相同且分別連接與之共軸的大齒輪， 兩個(gè)大齒輪嚙合且大小相同，且其內(nèi)部分別設(shè)置超越離合器；電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸上 設(shè)置一個(gè)齒輪，此齒輪與電機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸共軸，且與其中一個(gè)大齒輪嚙合。
該阻力裝置創(chuàng)新性地利用無刷交流伺服電機(jī)速度不變，轉(zhuǎn)矩可控制變化的 特點(diǎn)，運(yùn)用扭矩傳感器對人肢體的力矩的測量并反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)把調(diào)節(jié) 信號發(fā)給無刷交流伺服電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)和超越離合器結(jié)構(gòu)，進(jìn)而調(diào)節(jié)阻尼 力矩的大小，使得人肢體運(yùn)動(dòng)的角速度保持不變。同時(shí)此裝置采用了雙向齒輪 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，運(yùn)用超越離合器單向傳動(dòng)的特點(diǎn)，使得人肢體在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中均受到 阻力的作用，實(shí)現(xiàn)等速測試與訓(xùn)練的最佳效果。
此裝置可以實(shí)現(xiàn)阻尼裝置要求的全部功能，并且結(jié)構(gòu)簡單、零件排布緊湊、 體積小、成本低、信號收集方便和操作簡單等特點(diǎn)，所以此方案有很高的可行 性。該裝置充分地運(yùn)用了等速技術(shù)原理，成功地實(shí)現(xiàn)了為等速肌力測試儀提供 阻力的功能，實(shí)現(xiàn)了對人體肌力的科學(xué)評估與測試，同時(shí)該阻力裝置還可以作 為等動(dòng)訓(xùn)練裝置的阻力裝置，應(yīng)用面比較廣泛。
本裝置的阻力變化柔和，能量轉(zhuǎn)換效率高，可以自動(dòng)檢測作用于阻力裝置 上的肌肉動(dòng)力變化，并據(jù)此不斷調(diào)整阻力裝置自身所產(chǎn)生的阻力，使其能及時(shí) 平滑柔和地自動(dòng)跟隨使用者肌肉動(dòng)力變化，并時(shí)刻保持相等。同時(shí)具有體積小、 重量輕、成本低、耗電小、附著方便、作用距離適宜、信號收集方便、操作筒 便等諸多優(yōu)勢。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的內(nèi)部俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本裝置包括肢體連動(dòng)桿7，肢體連動(dòng)桿7上設(shè)置扭矩傳感器8，肢體連動(dòng)桿 7與等速齒輪箱10連接。等速齒輪箱10內(nèi)設(shè)有與肢體連動(dòng)桿7共軸且固接的齒 輪3,齒輪3的兩側(cè)分別設(shè)置與之嚙合的齒輪5、齒輪6,齒輪5和齒輪6大小 相同；齒輪5和齒輪6分別連接與之共軸的齒輪2、齒輪l,齒輪2與齒輪1嚙 合且大小相同；齒輪2的另一側(cè)與齒輪3嚙合；齒輪3設(shè)置在電機(jī)9的驅(qū)動(dòng)軸 上，且與電機(jī)9的驅(qū)動(dòng)軸共軸。齒輪2和齒輪1內(nèi)分別設(shè)置超越離合器11。電 機(jī)9采用無刷交流伺服電機(jī)。
電機(jī)9以設(shè)定的恒定角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒輪3以同樣的角速度順時(shí) 針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪3帶動(dòng)齒輪2以恒定的角速度逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪2帶動(dòng)齒輪1以 相同的角速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪l處的超越離合器ll工作方向是順時(shí)針，齒輪 2處的超越離合器11工作方向是逆時(shí)針。
當(dāng)人肢體帶動(dòng)肢體連動(dòng)桿7順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪4以同樣的角速度做順時(shí) 針轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就帶動(dòng)齒輪5、齒輪6做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的角速度達(dá)到設(shè)定的 值時(shí)，齒輪2開始限制齒輪5的旋轉(zhuǎn)角速度，使人的肢體產(chǎn)生阻尼力，而齒輪l 處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。隨著人肢體所用的力矩逐漸增大，扭矩傳感器8把增大的信號 傳遞給控制系統(tǒng)，進(jìn)而電機(jī)9的電流增大，在保持角速度不變的情況下增大力 矩。
當(dāng)人肢體帶動(dòng)肢體連動(dòng)桿7逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，齒輪4以同樣的角速度做逆時(shí) 針轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就帶動(dòng)齒輪5、齒輪6做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)的角速度達(dá)到設(shè)定的 值時(shí)，齒輪1開始限制齒輪6的旋轉(zhuǎn)角速度，使人的肢體產(chǎn)生阻尼力，而齒輪2 處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。隨著人肢體所用的力矩逐漸增大，扭矩傳感器8把增大的信號 傳遞給控制系統(tǒng)，進(jìn)而電機(jī)9的電流增大，在保持角速度不變的情況下增大力 矩。
不管人肢體帶動(dòng)肢體連動(dòng)桿7是順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)還是逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，皆可以保持 運(yùn)動(dòng)速度的恒定。
權(quán)利要求
1.一種等速肌力測試阻力裝置，其特征在于包括肢體連動(dòng)桿(7)，肢體連動(dòng)桿(7)上設(shè)置扭矩傳感器(8)，肢體連動(dòng)桿(7)與等速齒輪箱(10)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的等速肌力測試阻力裝置，其特征在于等速齒輪箱(10) 內(nèi)設(shè)有與肢體連動(dòng)桿(7)共軸且固接的齒輪(3)，齒輪(3)的兩側(cè)分別設(shè) 置與之嚙合的齒輪(5 )、齒輪(6 ),齒輪(5 )和齒輪(6 )大小相同；齒輪(5 )和齒輪(6 )分別連接與之共軸的齒輪(2 )、齒輪(1 ),齒輪(2 )與齒 輪(1)嚙合且大小相同；齒輪(2 )的另一側(cè)與齒輪(3 )嚙合；齒輪(3 ) 設(shè)置在電機(jī)(9)的驅(qū)動(dòng)軸上，且與電機(jī)(9)的驅(qū)動(dòng)軸共軸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等速肌力測試阻力裝置，其特征在于齒輪(2)和齒輪(1)內(nèi)分別設(shè)置超越離合器(11)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的等速肌力測試阻力裝置，其特征在于電機(jī)(9)采用無 刷交流伺服電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種阻力裝置，尤其涉及一種等速運(yùn)動(dòng)的阻力裝置。本發(fā)明的等速肌力測試阻力裝置，包括肢體連動(dòng)桿(7)，肢體連動(dòng)桿(7)上設(shè)置扭矩傳感器(8)，肢體連動(dòng)桿(7)與等速齒輪箱(10)連接。本裝置的阻力變化柔和，能量轉(zhuǎn)換效率高，可以自動(dòng)檢測作用于阻力裝置上的肌肉動(dòng)力變化，并據(jù)此不斷調(diào)整阻力裝置自身所產(chǎn)生的阻力，使其能及時(shí)平滑柔和地自動(dòng)跟隨使用者肌肉動(dòng)力變化，并時(shí)刻保持相等。同時(shí)具有體積小、重量輕、成本低、耗電小、附著方便、作用距離適宜、信號收集方便、操作簡便等諸多優(yōu)勢。
文檔編號A61B5/22GK101683267SQ20081015729
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月28日
發(fā)明者張繼偉, 冬 李, 王樹杰, 耿春雷 申請人:中國海洋大學(xué)