專利名稱：一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍛煉姿勢矯正裝置，特別涉及的是一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置及方法。
背景技術(shù)：
隨著物質(zhì)生活水平的提高，人們對身體健康日益重視，各種健身活動蓬勃開展，各種鍛煉器材也層出不窮。
肱二頭肌和肱三頭肌位于上臂兩側(cè)，是人體重要的肌肉，也是上肢力量鍛煉的重點區(qū)域之一。目前市場銷售的上肢力量鍛煉的健身器材種類繁多，如普通的握力器、屈伸鍛煉運動器材、推力鍛煉運動器材等，也有一些專門的綜合性的健身器材?？疾旄黝愬憻捚鞑牡氖褂们闆r，發(fā)現(xiàn)屈伸鍛煉運動器材是目前應(yīng)用較為廣泛的方式，其典型代表如“啞鈴”。很多人群例如運動員、病人在接受物理康復(fù)治療時或者普通人在鍛煉身體時都會選擇舉啞鈴，因為該方式方便、有效，又相對較安全。但是，在使用過程中，使用者并不太注意鍛煉姿勢是否變形，或者由于缺乏專業(yè)的知識也難以糾正鍛煉中姿勢的錯誤。不正確的姿勢不僅達(dá)不到好的運動效果，還容易讓鍛煉者受傷。目前市場上已有不少上肢力量鍛煉的健身產(chǎn)品，但就各種產(chǎn)品的用途而言，其存在著只以鍛煉為目的，而不能糾正人們鍛煉運動中的誤區(qū)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置及方法，該裝置能夠發(fā)現(xiàn)上肢力量鍛煉中姿勢是否正確，并能夠在檢測姿勢不當(dāng)?shù)臅r候，實時反饋給鍛煉者，提示并幫助鍛煉者及時糾正姿勢，進(jìn)而達(dá)到科學(xué)鍛煉的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，包括置于手臂上方的后臂感應(yīng)裝置(01)、置于手臂下方的前臂感應(yīng)裝置(02)與控制器單元(03)三部分。其中后臂感應(yīng)裝置(01)與前臂感應(yīng)裝置(02)均通過導(dǎo)線與控制器單元(03)相連。置于手臂上方的后臂感應(yīng)裝置(01)，包括第一加速度傳感器(10)和三個振動電機(jī)(11) (12) (13)，這三個電機(jī)被置于手臂的上方兩側(cè)以及后方的位置；置于手臂下方的前臂感應(yīng)裝置(02)，包括第二加速度傳感器(20)和三個振動電機(jī)(21) (22) (23)，這三個電機(jī)被置于手臂的下方兩側(cè)以及后方的位置。該裝置的控制器單元(03)包括單片機(jī)控制器(31)、加速度檢測電路(32)、振動電機(jī)驅(qū)動電路(33)。其中加速度檢測電路(32)的兩路傳感器檢測接口同兩個加速度傳感器
(10)、(20)相連,每個包含加速度傳感器的3個輸出端和3個電容,且每個輸出端與一個電容連接，該接點與單片機(jī)(31)對應(yīng)的引腳相連；振動電機(jī)驅(qū)動電路(33)部分，包括6路電機(jī)驅(qū)動，每一個電機(jī)驅(qū)動包含一個電阻、一個場效應(yīng)管、一個二極管以及電機(jī)接線端口，每個電機(jī)接線端口一端與一個二極管的負(fù)極連接，二極管的正極與5V電源連接，電機(jī)接線端口的另一端與一個場效應(yīng)管的漏極連接，場效應(yīng)管的源極接地，其門極與電阻R的一端連接，電阻R的另一端接地，且電阻R與場效應(yīng)管的門極之間的接點與單片機(jī)(11)的引腳相連。作為優(yōu)選，其中的單片機(jī)選擇帶有AD輸入接口的單片機(jī)，如Atmel的ATMEGA系列單片機(jī)，Silabs的C8051F系列單片機(jī)等。一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其矯正方法是在做上臂屈伸鍛煉時，相應(yīng)的肌肉會發(fā)生位置變化，單片機(jī)控制器(31)將對來自后臂感應(yīng)裝置(01)、前臂感應(yīng)裝置(02)反饋回來的位置信號進(jìn)行處理，通過與設(shè)定好的目標(biāo)值進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果向與它連接的電機(jī)控制電路發(fā)送控制信號，每個位置信號包含X軸、Y軸、Z軸三軸的位置信息，如果檢測到的某個信號值偏離目標(biāo)值，那么6個電機(jī)中對應(yīng)的那個振動電機(jī)將會被激活，位置偏移越多，振動越厲害，使用者可通過相應(yīng)電機(jī)的振動來判斷自己姿勢的誤區(qū)，以對動作加以 改進(jìn)。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點I.能夠?qū)ι媳矍戾憻挼倪\動姿勢進(jìn)行有效的監(jiān)控，并能對不正確的姿勢進(jìn)行提示，從而讓使用者對動作加以改進(jìn)。2.還能夠?qū)Σ徽_的姿勢的偏離程度進(jìn)行定量的反饋，而不是簡單的正確與否的判定，更有利于使用者的自我改進(jìn)。3.結(jié)構(gòu)輕巧，易于佩戴，能配合大多數(shù)上臂屈伸鍛煉健身器材的使用。


圖I是本發(fā)明一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置的設(shè)備連接示意圖。圖2是本發(fā)明一種該矯正裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I所示，本發(fā)明包括后臂感應(yīng)裝置(01)、前臂感應(yīng)裝置(02)、控制器單元
(03)。在使用時，將后臂感應(yīng)裝置(01)佩戴于鍛煉手臂的上方，將前臂感應(yīng)裝置(02)佩戴于手臂的下方，將兩者的引線引出，并分別與放置在外面控制器單元(03)的相應(yīng)接口相連。如圖2所示，本發(fā)明的控制器單元(03)包括單片機(jī)控制器(31)、加速度檢測電路
(32)、振動電機(jī)驅(qū)動電路(33)。其中加速度檢測電路(32)包括兩路傳感器檢測接口，用于同兩個加速度傳感器
(10)(20)相連,且每個包含加速度傳感器的3個輸出端和3個電容,每個輸出端與一個電容連接，該接點與單片機(jī)(31)對應(yīng)的引腳相連。連接電容的目的在于，在傳感器的信號傳輸過程中可能會受到外界的干擾，該電容可以濾除這些干擾，從而保證信號的正確性。其中振動電機(jī)驅(qū)動電路(33)包括6路電機(jī)驅(qū)動，每一個電機(jī)驅(qū)動包含一個電阻、一個場效應(yīng)管和一個二極管以及電機(jī)接線端口。每個電機(jī)接線端口一端與一個二極管的負(fù)極連接，二極管的正極與5V電源連接，放置二極管的目的在于，在電機(jī)的啟動停止過程中，電機(jī)會產(chǎn)生自感電動勢，特別的，在電機(jī)停止的時候，此時無其它負(fù)載供其消耗，該電流會在電機(jī)的電感上產(chǎn)生高壓電，易造成與之相連的場效應(yīng)管損毀、絕緣破壞甚至爆炸，放置該二極管能在電機(jī)導(dǎo)通時剛好為逆向截止，但在電機(jī)停止后，因為與電感釋放電流成順向而導(dǎo)通，因此可提供電感釋放電流，又因二極管順向偏壓極低，故不至于產(chǎn)生高壓電弧，從而有效的保護(hù)場效應(yīng)管；電機(jī)接線端口的另一端與一個場效應(yīng)管的漏極連接，場效應(yīng)管的源極接地，門極與電阻R的一端連接，電阻R的另一端接地，在電阻R與場效應(yīng)管的門極之間的接點與單片機(jī)(11)的引腳相連。放置該電阻的有益效果是，在單片機(jī)不工作或者處于高阻態(tài)時，能給與場效應(yīng)管的門極一個明確的低電平信號，防止場效應(yīng)管的誤導(dǎo)通和振動電機(jī)的誤動作。使用單片機(jī)的有益效果是，單片機(jī)不僅能夠輸出高低電平來控制場效應(yīng)管的導(dǎo)通關(guān)斷進(jìn)而控制振動電機(jī)的開啟和關(guān)閉，更為重要的是，單片機(jī)還能夠產(chǎn)生脈沖寬度調(diào)制(PWM)的波形，利用PWM的看空比不同來控制電機(jī)振動的幅度，使用戶能夠接收到定量的反饋。使用單片機(jī)的另一個有益效果是，單片機(jī)還具備復(fù)雜的信息處理能力，能夠更好的接收傳感器傳遞過來的信息，并進(jìn)行判定輸出。下面結(jié)合圖I來敘述一下本發(fā)明裝置在上臂屈伸鍛煉中的矯正過程。本裝置的兩個加速度傳感器和六個振動電機(jī)放置位置分別為第一加速度傳感器
(10)和三個振動電機(jī)(11) (12) (13)配對被置于手臂的上方，第二加速度傳感器(20)和三個振動電機(jī)(21) (22) (23)配對被置于手臂的下方。上臂側(cè)面的電機(jī)(11)是用來反映上臂遠(yuǎn)離使用者向側(cè)面移動的角度，上臂前面的電機(jī)(12)是用來反饋上臂正向移動的角度，上臂后面的電機(jī)(13)是用來反饋上臂向后移動的角度，下臂左面的電機(jī)(21)和右面的電機(jī)(22)是用來反饋下臂向左右移動的角度，下臂后面的電機(jī)(23)是用來反饋曲臂的速度。它們分別會在檢測到的角度值或速度值與目標(biāo)值偏差大于某設(shè)定值時由單片機(jī)(31)控制產(chǎn)生振動。例如，以“舉啞鈴”為例，不到位的動作往往得不到應(yīng)有的鍛煉效果，還容易造成意夕卜，比如鍛煉過程中，下臂偏里或者偏外。其他如在剛開始的時候，有些鍛煉者往往狀態(tài)較好，急于求成，速度很快，也很容易發(fā)生事故。下面就以上的情況，敘述本裝置是如何來提示并幫助鍛煉者糾正的。在鍛煉過程中，以右手為例，當(dāng)鍛煉者的下臂過于向內(nèi)偏移，那么這個時候，位于下臂加速度傳感器(20)返回過來的坐標(biāo)中，標(biāo)識左右移動方向的坐標(biāo)值就會同設(shè)定值有較大的偏差，返回到單片機(jī)(31)后，單片機(jī)(31)就會通過電機(jī)驅(qū)動電路驅(qū)動振動電機(jī)(21)產(chǎn)生振動，提示用戶下臂往里面偏了。根據(jù)偏離程度的不同，電機(jī)的振動也會有所差異，偏離越多，振動越大，用戶可以根據(jù)振動電機(jī)的反饋情況，及時調(diào)整姿勢；如果鍛煉者的下臂過于向外側(cè)偏移，那么振動電機(jī)(22)就產(chǎn)生振動；如果在鍛煉的過程中，曲臂的動作過于快速，這個時候單片機(jī)(31)就會檢測到這個問題，控制振動電機(jī)(23)產(chǎn)生振動。
其他如曲臂不到位等情況，通過檢測到第一加速度傳感器(10)第二加速度傳感器(20)的狀態(tài)也會被單片機(jī)(11)檢測到，單片機(jī)根據(jù)實際情況進(jìn)行判斷后，利用振動電機(jī)會對使用者進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶崾尽?br> 權(quán)利要求
1.一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其特征在于，包括置于手臂上方的后臂感應(yīng)裝置(01)、置于手臂下方的前臂感應(yīng)裝置(02)、控制器單元(03)三部分；后臂感應(yīng)裝置(01)通過導(dǎo)線與控制器單元(03)相連；前臂感應(yīng)裝置(02)也通過導(dǎo)線與制器部分(03)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其特征在于，所述的置于手臂上方的后臂感應(yīng)裝置(01)，包括第一加速度傳感器(10)和三個振動電機(jī)(11) (12)(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其特征在于，所述的置于手臂下方的前臂感應(yīng)裝置(02)，包括第二加速度傳感器(20)和三個振動電機(jī)(21) (22)(23)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其特征在于，所述的控制器單元(03)包括單片機(jī)控制器(31)、加速度檢測電路(32)、振動電機(jī)驅(qū)動電路(33)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其特征在于，所述的加速度檢測電路(32)包括兩路傳感器檢測單元；每個單元包含一個加速度傳感器接口和3個電容；加速度傳感器的三個信號輸出端XOUT，YOUT, ZOUT與電容連接形成接點并與單片機(jī)(31)的引腳相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其特征在于，所述的振動電機(jī)驅(qū)動電路(33)，包括6路電機(jī)驅(qū)動單元；每一個電路驅(qū)動單元包含一個電阻、一個場效應(yīng)管、一個二極管以及電機(jī)接線端口 ；每個電機(jī)接線端口一端與一個二極管的負(fù)極連接，二極管的正極與5V電源連接；電機(jī)接線端口的另一端與一個場效應(yīng)管的漏極連接，場效應(yīng)管的源極接地，場效應(yīng)管的門極與電阻R的一端連接，電阻R的另一端接地；電阻R與場效應(yīng)管的門極之間的接點與單片機(jī)(11)的引腳相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置，其矯正方法是，在做上臂屈伸鍛煉時，相應(yīng)的肌肉會發(fā)生位置變化，單片機(jī)控制器(31)將對來自后臂感應(yīng)裝置(01)、前臂感應(yīng)裝置(02)反饋回來的位置信號進(jìn)行處理；通過與設(shè)定好的目標(biāo)值進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果向與它連接的電機(jī)控制電路發(fā)送控制信號；每個位置信號包含X軸、Y軸、Z軸三軸的位置信息，如果檢測到的某個信號值偏離目標(biāo)值，那么6個電機(jī)中對應(yīng)的那個振動電機(jī)將會被激活，位置偏移越多，振動越厲害；使用者將通過相應(yīng)電機(jī)的振動來判斷自己動作的偏差，并對動作加以改進(jìn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種上臂屈伸鍛煉運動矯正裝置及方法。包括后臂感應(yīng)裝置(01)、前臂感應(yīng)裝置(02)、控制器單元(03)。后臂感應(yīng)裝置(01)和前臂感應(yīng)裝置(02)分別與控制器單元(03)的相應(yīng)接口通過導(dǎo)線相連。前、后臂感應(yīng)裝置各包括1個位置傳感器和3個振動電機(jī)。使用時，將后臂感應(yīng)裝置(01)佩戴于鍛煉手臂的上方，將前臂感應(yīng)裝置(02)佩戴于手臂的下方，單片機(jī)控制器(31)將對來自后臂感應(yīng)裝置(01)、前臂感應(yīng)裝置(02)反饋回來的位置信號進(jìn)行處理，通過與設(shè)定好的目標(biāo)值進(jìn)行對比，如果檢測到信號值偏離目標(biāo)值，單片機(jī)控制器(31)將激活對應(yīng)的振動電機(jī)，位置偏移越多，振動越厲害。本發(fā)明能夠發(fā)現(xiàn)上肢力量鍛煉中姿勢是否正確，并能夠反饋給鍛煉者，提示并幫助鍛煉者及時糾正姿勢，進(jìn)而幫助鍛煉者達(dá)到科學(xué)鍛煉的目的。
文檔編號A63B23/12GK102631767SQ201210086169
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月21日
發(fā)明者潘海鵬, 王惠姣, 蔣琳, 顧敏明 申請人:浙江理工大學(xué)