[實用新型]一種自平衡倒立學習器

有效

• 申請號: 201320893072.4
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN203677874U
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 張智祥
• 申請（專利權）人: 張智祥
• 主分類號: A63B26/00
• 分類號: A63B26/00;A63B71/06
• 代理公司: 成都市輔君專利代理有限公司 51120
• 代理人: 楊海燕

技術領域：

一種自平衡倒立學習器，屬體育運動器材，尤其是用于體操教學的體育運動器材。

背景技術：

目前，運動員在學習倒立的過程中，會借助倒立架來練習，這種倒立架就是兩根相互平行的木（鐵質）棒，相當于一個只有三十公分高的雙杠。運動員在初學倒立時，往往因不能快速掌握倒立的肌肉感覺而掌握不好重心，要撐握好重心的控制，需要大量的倒立狀態來體會肌肉的感覺。初學者本就不能控制倒立，這形成了一個很大的矛盾，而傳統的教學方法是靠倒立，因靠倒立是身體的一部分靠在了支撐物上，這時控制倒立的因素變得較多，常常要花費大量的時間來練習，才能達到自己控制倒立的能力。同時，學習過程中需教練幫助掌握平衡，因此要費很長時間、體力和教練員的精力來學習倒立。

發明內容：

本實用新型要解決的問題就是針對以上不足而提供一種幫助運動員快速掌握倒立的肌肉感覺、建立正確的倒立控制能力的倒立學習器。其技術方案如下：

它具有兩條垂直且相互平行的支撐臂，其關鍵技術是每條支撐臂上端安裝吊臂，吊臂下端通過倒立板軸安裝倒立撐板，在吊臂與倒立板軸的連接處安裝電機和微處理器，在倒立撐板的背面安裝陀螺儀和加速度傳感器，陀螺儀和加速度傳感器與微處理器連接，微處理器控制電機，電機控制吊臂。

與現有技術相比，本實用新型具有的有益效果是：

1、本實用新型裝置在運動員成倒立位置后，能自動幫助運動員維持倒立平衡，調節重心位置，讓運動員在不借助他人幫助的情況下長時間地體驗倒立時的肌肉感覺，加快倒立的學習過程，讓運動員在較短的時間內撐握倒立的控制技術，使教練員大量地減輕體力勞動。

2、可通過處理器程序的參數控制，提高和降低平衡的靈敏性，對不同水平階段的運動員更有針對性，并且可使運動員的技術提高成為可以隨時知道的數據，增加運動員學習的動力，加快運動員學習過程。

附圖說明：

圖1，是本實用新型結構示意圖；

圖2，是圖1側視圖；

圖3，是本實用新型微處理器控制原理框圖；

圖4，是本實用新型微處理器控制原理電路圖；

圖5，是圖4中加速度傳感器電路放大圖；

圖6，是圖4中陀螺儀電路放大圖；

圖7，是圖4中MPU單片機電路放大圖；

圖8，是圖4中穩壓電路放大圖；

圖9，是圖4中加速度信號放大電路放大圖；

圖10，是圖4中陀螺信號放大電路放大圖；

圖11，是圖4中電平轉換電路放大圖；

圖12，是圖4中電機電壓檢測電路放大圖；

圖13，是圖4中擴展電路放大圖；

圖14，是圖4中電機測速電路放大圖；

圖15，是圖4中電機驅動電路放大圖；

圖16，是運用本實用新型裝置練習時后倒狀態圖；

圖17，是本實用新型裝置糾正后倒狀態圖；

圖18，是運用本實用新型裝置練習時前倒狀態圖；

圖19，是本實用新型裝置糾正前倒狀態圖。

具體實施方式：

實施例一：

參見圖1～圖3，本實用新型具有兩條垂直且相互平行的支撐臂2，其關鍵技術是每條支撐臂2上端安裝吊臂4，吊臂4下端通過倒立板軸8安裝倒立撐板7，在吊臂4與倒立板軸8的連接處安裝電機1和微處理器9，在倒立撐板7的背面安裝陀螺儀6和加速度傳感器10，陀螺儀6和加速度傳感器10與微處理器9連接，微處理器9控制電機1，電機1控制吊臂4。

實施例二：

參見圖1～圖3，本實用新型具有兩條垂直且相互平行的支撐臂2，其關鍵技術是每條支撐臂2上端安裝吊臂4，吊臂4下端通過倒立板軸8安裝倒立撐板7，在吊臂4與倒立板軸8的連接處安裝電機1和微處理器9，在倒立撐板7的背面安裝陀螺儀6和加速度傳感器10，陀螺儀6和加速度傳感器10與微處理器9連接，微處理器9控制電機1，電機1控制吊臂4。與實施例一不同的是，本實施例沒有底座板5。

本實用新型裝置的微處理器控制電路如圖4～圖15所示，包括MPU單片機電路，MPU單片機電路連接陀螺儀電路、陀螺信號放大電路、加速度傳感器電路、加速度信號放大電路，MPU單片機電路還連接電機測速電路、電機驅動電路和電機電壓檢測電路；輔助電路有穩壓電路、電平轉換電路和擴展電路等。

本實用新型裝置的控制過程是：當人支撐于倒立撐板時，若重心正好位于倒立撐板中央，重心投影與倒立板軸重合，倒立撐板不會圍繞倒立板軸發生轉動，這時倒立撐板是穩定的，位于倒立撐板背部的陀螺儀的角速度傳感器沒有角度輸出，經過MPU單片機處理后，控制電機驅動電路，電機不動作，吊臂不擺動，保持平衡。如圖16～圖19所示，當倒立重心投影不與倒立板軸重合時，這時倒立撐板會發生前或后的傾斜，位于倒立撐板背部的陀螺儀的角速度傳感器會有相應的前或后的角度輸出，通過MPU單片機處理后得到倒立撐板傾斜的角度，這一數據經MPU單片機處理后，測量出角度與角加速速度，經過MPU單片機的處理輸出控制信號，經過電平轉換、總線驅動、光電隔離驅動電機驅動電路，控制電機轉動，電機帶動吊臂做相應的向前或后的擺動，使身體的重心投影始終與倒立板軸重合。電機的轉動速度與轉動角度由碼盤進行檢測，測量出吊臂的實際運動情況，并將數據反饋到MPU單片機，經過MPU單片機的處理后再次控制電機的運行，形成一個完整控制閉環。由于吊臂的擺動，使重心投影重新回到倒立撐板上，在每秒鐘上百次的調整中形成動態的穩定的平衡，使倒立者長時間保持倒立。