[發明專利]一種等速力量訓練動力裝置及等速運動實現方法

在審

• 申請號: 202011391279.2
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112619029A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 王遠;周真友;李冕;方偉;徐玉兵;陳焱焱
• 申請（專利權）人: 合肥博諧電子科技有限公司
• 主分類號: A63B21/008
• 分類號: A63B21/008;A63B24/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種等速力量訓練動力裝置及等速運動實現方法，涉及等速運動領域。它包含阻力源模塊、信號采集模塊及控制模塊，阻力源模塊用于產生阻力，控制模塊用于通過控制阻力源內部閥門元器件調節阻力大小，信號采集模塊用于采集力量信號與位移信號進行處理，通過速度、力量與脈沖閥開關頻率三者間關系模型，檢測到力的數據以及運動的速度數據快速找到與之對應的PWM控制脈沖閥調節油流動阻力產生的等效阻力，實現等速運動。降低等速運動的成本，易于推廣，采用脈沖閥進行控制油速，通過拉力測試和數據回歸擬合，獲得不同速度V下的F?PWM關系曲線圖，并基于該圖快速獲取計算單片機輸出的PWM占空比，實現等速運動，響應速度快，控制精準。

技術領域

本發明涉及等速運動領域，具體涉及一種等速力量訓練動力裝置及等速運動實現方法。

背景技術

等速運動是使肌肉在等速情況下收縮訓練，這種肌肉收縮不論何種關節角度都可以發揮最大肌力訓練，等速肌力訓練設備能夠在關節運動的全范圍提供順應性阻力，并能夠有同時訓練一對拮抗肌群，有效避免肌肉功能恢復不平衡狀況出現，由于等速運動中速度不便，阻力可調，隨肌肉收縮力量大小產生的順應性阻力使肌肉在關節的全部活動范圍內產生最大肌力，因此，能更有效的鍛煉肌肉的力量、耐力和靈活性，是現如今在運動科學與康復醫學界被公認最安全也是最有效肌力訓練方式。

其早期主要應用于體育運動方面，其配有計算機獲取運動員在訓練中的數據，并逐漸向其他領域擴展，最終在康復醫學領域應用最為廣泛，其早去由于設備比較復雜，使用成本較高暫時未普及開。20世紀90年代后，國內部分大醫院相繼引進等速運動肌力測試和訓練系統，幫助病人做恢復性訓練，隨著科技進步，越來越多的醫學、兒科、神經康復、老年醫學、運動醫學都依賴等速肌力評估訓練系統提供連續性的客觀數據。

現有技術存在以下缺陷：

1.市場上實現等速運動裝置價格昂貴，后期維護成本很高，難以普及；

2.其響應速度不夠靈敏；

如何在實現等速運動的同時又能降低成本，是等速運動普及的關鍵問題。

發明內容

(一)解決的技術問題

本發明的目的在于提供一種等速力量訓練動力裝置及等速運動實現方法，以解決上述背景技術中提出的如何在實現等速運動的同時又能降低成本，是等速運動普及的問題。

(二)技術方案

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種等速力量訓練動力裝置，它包含阻力源模塊、信號采集模塊及控制模塊，其中，阻力源模塊用于產生阻力，控制模塊用于通過控制阻力源內部閥門元器件調節阻力大小，信號采集模塊用于采集力量信號與位移信號進行處理；

所述的阻力源模塊采用油缸裝置，以液油作為阻力源，通過調節放置在兩個油腔之間連接管道中的脈沖閥的開關頻率實現液油流動阻力的控制；

所述的信號采集塊通過力傳感器和位移傳感器實時采集數據，其中力傳感器與油缸的拉桿在同一條直線上，并通過螺紋與油缸拉桿相連接，運動過程中力通過連桿作用到力量傳感器實現采集數據；位移傳感器與油缸平行固定，其位移傳感器拉桿與油缸拉桿通過一塊金屬板進行固定，油缸拉桿進行運動的同時，位移傳感器拉桿也同步運動，其位移量也是相同的，不同位移輸出不同的電壓值進行信號采集；

所述的控制模塊由脈沖閥和控制板構成，脈沖閥內置在油缸內部兩個腔聯通管道之間，控制液油流動時的阻力，控制板中的主控電路分別與阻力源模塊和信號采集塊電連接，采集力的數據以及位移的數據，結合對應的速度的關系輸出對應脈沖控制閥門的開合頻率實現等效阻力調節。

本發明還提供一種等速運動實現方法：通過速度、力量與脈沖閥開關頻率三者間關系模型，檢測到力的數據以及運動的速度數據快速找到與之對應的PWM控制脈沖閥調節油流動阻力產生的等效阻力，實現等速運動。